一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器

本技术属于医疗检测传感器领域，具体涉及一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器。

背景技术：

1、当前，临床上肿瘤的检测技术包括：核磁共振成像(mri)、超声成像以及电子计算机断层扫描成像(pet-ct)等。然而，这些检测技术都存在着操作复杂、无法实时检测肿瘤位置及其浸润深度等问题。这对肿瘤切除手术中完整切除肿瘤造成了极大的困难，对患者肿瘤的二次复发及术后的生存率有很大的影响。

2、电阻抗技术作为一种新的检测技术，在医学的肿瘤检测领域有了一定的应用。

3、例如：

4、文献1：天津大学的王超老师在cn101248995b提出了一种用于术中乳腺癌灶边缘界定的阻抗测量装置及其检测方法。

5、文献2：西安石油大学的张峰老师在cn106491130b提出了一种应用于乳腺癌的大平板聚流阻抗测量装置及方法。

6、文献3：北京航空航天大学的孙世杰老师在cn112179950b提出了一种三维双模态电阻抗成像传感器及制造方法。

7、基于以上现有技术的研究，发现：

8、(1)目前用于肿瘤组织检测的电阻抗技术对于肿瘤组织的浸润深度并不能精准的识别出来。

9、(2)此外，目前并没有能实时检测肿瘤组织位置及其浸润深度的传感器的相关研究。电阻抗技术与超声技术，包括：电阻抗谱方法(electrical impedance spectroscopy,eis)、电阻抗成像方法(electrical impedance tomography,eit)以及超声测距方法(ultrasonic ranging method，urm)。电阻抗成像方法(electrical impedancetomography,eit)，能够实现肿瘤组织及病变区域的二维图像重构；超声测距方法(ultrasonic ranging method，urm)，能够通过超声波的收发，能够实现肿瘤组织深度的有效判别。

10、而如何将这两种技术有机的结合在一起，设计一种能同时检测出肿瘤的二维平面位置及其浸润深度的传感器，是一个值得研发的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器。

2、一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，包括：端盖、外壳、底座、超声换能器组件、电极组件；

3、其中，所述端盖设置在所述外壳的上部；所述底座能够放入到所述外壳的内部且置于所述外壳的下部；

4、其中，所述端盖布置有电极线通口；

5、其中，所述外壳的底部设置有电极通孔和换能器通孔；所述电极通孔、所述换能器通孔分别与所述底座的下表面的超声换能器组件以及电极组件对应；

6、其中，所述底座的上表面设置有信号传输孔，其下表面设置有超声换能器组件以及电极组件；

7、所述电极组件用于激励与采集电阻抗成像所需的电信号；

8、所述超声换能器组件用于发射超声并收集返回的超声；

9、所述信号传输孔用于传递电极组件以及超声换能器组件的信号。

10、进一步，在所述端盖的正反面均铺了端盖屏蔽层。

11、进一步，所述外壳包括：外壳本体；在所述外壳本体上安装有按压架，方便传感器与被测组织紧密接触。

12、进一步，所述底座包括：集成板、薄膜组件；集成板设置在薄膜组件的上表面；

13、其中，在集成板上布置有信号传输孔；

14、其中，薄膜的下表面设置有：薄膜屏蔽层、超声换能器组件、电极组件；

15、其中，超声换能器组件采用m×n阵列的换能器，其设置在薄膜组件中部；

16、其中，电极组件采用圆周阵列电极组件，其包括q个电极，q个电极的中心角度间隔相同且q个电极均安放在屏蔽层薄膜外缘；

17、m、n、q为大于等于1的自然数；

18、其中，集成板上的信号传输孔的数量为m×n+q；

19、其中，薄膜组件上设置有膜上电路，超声换能器组件、电极组件通过膜上电路与集成板上的信号传输孔相连。

20、进一步，所述换能器采用压电陶瓷换能器。

21、进一步，所述外壳的内部形状为圆柱形。

22、进一步，q＝16，m＝n＝3。

23、本实用新型技术方案的优点主要体现在：

24、第一，通过采用弹簧电极能够手动调节接触配合，使测得的电信号数据更加准确，返回的eit图像伪影更少，超声处理模块算出的肿瘤深度更精确。

25、第二，传统超声换能器体积较大，难以移植到本申请这样的小型传感器当中密集分布。本申请中采用的超声换能器都集成在换能器薄膜上，同时弹簧电极也安装在薄膜上，更进一步减少了空间大小。

技术特征：

1.一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，其特征在于，包括：端盖、外壳、底座、超声换能器组件、电极组件；

2.根据权利要求1所述的一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，其特征在于，在所述端盖的正反面均铺了端盖屏蔽层。

3.根据权利要求1所述的一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，其特征在于，所述外壳包括：外壳本体；在所述外壳本体上安装有按压架。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，其特征在于，所述底座包括：集成板、薄膜组件；集成板设置在薄膜组件的上表面；

5.根据权利要求4所述的一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，其特征在于，所述换能器采用压电陶瓷换能器。

6.根据权利要求4所述的一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，其特征在于，所述外壳的内部形状为圆柱形。

7.根据权利要求4所述的一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，其特征在于，q＝16，m＝n＝3。

技术总结
本申请公开了一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，其属于医疗检测传感器领域。其技术要点在于：电极通孔、换能器通孔分别与底座的下表面的超声换能器组件以及电极组件对应；底座的上表面设置有信号传输孔，其下表面设置有超声换能器组件以及电极组件；电极组件用于激励与采集电阻抗成像所需的电信号；超声换能器组件用于发射超声并收集返回的超声；信号传输孔用于传递电极组件以及超声换能器组件的信号。本申请旨在提供一种电阻抗与超声双模态耦合的传感器，可以用于检测肿瘤的二维平面位置及其浸润深度。

技术研发人员：姚佳烽,胡松佩,刘凯
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：20230302
技术公布日：2024/1/15