本發(fā)明涉及一種用于測量人體內(nèi)阻抗的裝置，具體而言，涉及一種用于更為容易地應(yīng)用到人體而測量人體內(nèi)阻抗數(shù)據(jù)的裝置以及利用該數(shù)據(jù)而進(jìn)行三維圖像化的裝置。

背景技術(shù)：

近期，電阻抗成像(Electrical Impedance Tomography，以下稱之為EIT)得到了關(guān)注，EIT在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)，其硬件成本較低，而且具有對于測量對象物體的非破壞(nondestructive)特性。相比于X-ray以及MRI斷層拍攝法，EIT的恢復(fù)圖像的空間分辨率(spatial resolution)較低，但是其瞬間分辨率(temporal resolution)高，并且能夠保證對人體的安全性，因此用于醫(yī)療工程領(lǐng)域中的輔助設(shè)備。

EIT是使10至100KHz的數(shù)毫伏(millivolt)安培的電流流向人體之后測量人體組織的電阻的方法，其為了判斷人體剖面的電特性，使多個(gè)電極接觸到人體部位之后依次通電并測量電阻，之后將對應(yīng)的電阻圖像化。

然而，EIT為了使電流流向人體，需要直接地將電極接觸到人體，因此存在著需要考慮到應(yīng)用EIT的人體的部分的形狀而制造基板的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本發(fā)明提供一種可容易地應(yīng)用到人體的曲線部分的用于測量人體內(nèi)阻抗的裝置。

此外，本發(fā)明提供一種具有能夠以正交的方式容易地排列電極的結(jié)構(gòu)的人體內(nèi)阻抗測量裝置。

此外，本發(fā)明提供一種如下的人體內(nèi)阻抗測量裝置：通過少量的傳感器而有效地感測根據(jù)人體的曲線的應(yīng)力，從而能夠獲取與人體的立體形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)。

技術(shù)手段

根據(jù)本發(fā)明的人體內(nèi)阻抗測量裝置包括：基底板，形成為螺旋形；多個(gè)電極，沿著所述螺旋形的基底板而排列；以及多個(gè)第一電源線以及第二電源線，分別連接到所述多個(gè)電極。

此外，在沿著所述螺旋形基底板而排列的電極之間中的至少一部分可以配備有用于感測所述螺旋形基底板的彎曲程度的應(yīng)力傳感器。

此外，還可以包括：形狀計(jì)算部，根據(jù)從所述應(yīng)力傳感器傳遞的針對按基底板的各個(gè)部位的彎曲程度的數(shù)據(jù)，計(jì)算出應(yīng)用所述基底板的人體的三維形狀。

此外，所述多個(gè)電極可以從所述基底板的中心沿著徑向排列。

此外，所述基底板可以包括：多個(gè)環(huán)形帶基底，以具有逐漸增大的半徑的方式形成而彼此相隔預(yù)定間距，并且形成有局部沿著徑向被切開的形狀的間隙部；并可以包括：基橋，用于將所述多個(gè)環(huán)形帶基底中的某一個(gè)的端部和與此相鄰的外廓的環(huán)形帶基底的端部連接。

此外，所述間隙部的平均間距可以為5mm至20mm。

此外，所述間隙部的間距可以形成為對應(yīng)于所述電極之間的距離。

此外，在所述基橋上可以配備有用于感測所述基橋的彎曲程度的應(yīng)力傳感器。

此外，所述電極之間的距離可以為5mm至20mm。

此外，所述第一電源線和所述第二電源線分別可以是輸入電極和輸出電極。

另一方面，根據(jù)本發(fā)明的人體內(nèi)阻抗測量裝置包括：柔性基底板；多個(gè)電極，在所述柔性基底板上沿著第一方向以及與所述第一方向正交的第二方向排列；多個(gè)應(yīng)力傳感器，排列在所述柔性基底板上，以感測所述柔性基底板的彎曲程度；以及多個(gè)第一電源線及第二電源線，分別連接到所述多個(gè)電極。

此外，在所述柔性基底板可以形成有分別從中心部沿著徑向延伸的枝葉部，而且所述電極及應(yīng)力傳感器被排列在所述枝葉部上。

此外，所述柔性基底板可以形成為螺旋形，而且所述電極以及所述應(yīng)力傳感器沿著所述螺旋形的柔性基底板而排列。

此外，所述基底板可以包括：多個(gè)環(huán)形帶基底，以具有逐漸增大的半徑的方式形成而彼此相隔預(yù)定間距，并且形成有局部沿著徑向而被切開的形狀的間隙部；并可以包括：基橋，用于將所述多個(gè)環(huán)形帶基底中的某一個(gè)的端部和與此相鄰的外廓的環(huán)形帶基底的端部連接。

此外，所述應(yīng)力傳感器可以配備于所述基橋上，以感測所述基橋的彎曲程度。

此外，還可以包括：形狀計(jì)算部，根據(jù)從所述應(yīng)力傳感器傳遞的針對按基底板的各個(gè)部位的彎曲程度的數(shù)據(jù)，計(jì)算出應(yīng)用所述基底板的人體的三維形狀。

此外，所述多個(gè)電極可以從所述基底板的中心沿著徑向排列。

此外，所述電極之間的距離可以為5mm至20mm。

此外，所述第一電源線和所述第二電源線分別可以是輸入電極和輸出電極。

技術(shù)效果

根據(jù)本發(fā)明，通過利用螺旋形基底板，具有能夠容易地根據(jù)人體的曲線而被采用的效果。

此外，根據(jù)本發(fā)明，通過導(dǎo)入基底形成為多個(gè)環(huán)形帶的形狀、且這些環(huán)形帶基底借助基橋而連接的結(jié)構(gòu)，能夠容易地以電極的布線正交的方式進(jìn)行排列。

此外，根據(jù)本發(fā)明，可以感測根據(jù)人體的曲線而施加到基底板的應(yīng)力，從而能夠識別作為測量對象的人體的立體形狀。

此外，根據(jù)本發(fā)明，通過在應(yīng)力集中的基橋集中布置應(yīng)力傳感器，既能夠使用較少的傳感器，也能夠有效地感測根據(jù)人體的曲線的應(yīng)力，從而可以獲取與人體的立體形狀相關(guān)的數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)一實(shí)施例的配備應(yīng)力傳感器的人體內(nèi)阻抗測量裝置的形狀的平面圖。

圖2是示出根據(jù)一實(shí)施例的配備于人體內(nèi)阻抗測量裝置的電極形狀的剖面圖。

圖3是示出根據(jù)一實(shí)施例的配備于人體內(nèi)阻抗測量裝置的電極的操作形態(tài)的剖面圖。

圖4至圖7是示出利用通過電阻抗斷層拍攝法而測量的阻抗值來使人體內(nèi)部的阻抗圖像化的過程的示意圖。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置的立體圖。

圖9是示出根據(jù)一實(shí)施例的螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置的底面立體圖。

圖10以及圖11是示出將根據(jù)一實(shí)施例的螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置應(yīng)用到人體的形態(tài)的示意圖。

圖12是示出根據(jù)另一實(shí)施例的螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置的平面圖。

優(yōu)選實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的人體內(nèi)阻抗測量裝置包含：基底板，形成為螺旋形；多個(gè)電極，沿著所述螺旋形基底板而排列；以及多個(gè)第一電源線以及第二電源線，分別連接到所述多個(gè)電極。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。在沒有特別的定義或提及的情況下，本發(fā)明中使用的表示方向的術(shù)語將圖示于附圖中的狀態(tài)作為基準(zhǔn)。此外，每個(gè)實(shí)施例中的相同的附圖標(biāo)號表示相同的部件。另外，附圖中表示的各個(gè)構(gòu)成要素的厚度或尺寸可能為了方便描述而被夸大，其并非意味著需要實(shí)際上配置為相應(yīng)的尺寸或者構(gòu)成之間的比率。

參照圖1至圖4對添加應(yīng)力傳感器的人體內(nèi)阻抗測量裝置進(jìn)行說明。圖1是示出根據(jù)一實(shí)施例的配備應(yīng)力傳感器的人體內(nèi)阻抗測量裝置的形狀的平面圖；圖2是示出根據(jù)一實(shí)施例的配備于人體內(nèi)阻抗測量裝置的電極形狀的剖面圖；圖3是示出根據(jù)一實(shí)施例的配備于人體內(nèi)阻抗測量裝置的電極的操作形態(tài)的剖面圖。

根據(jù)本實(shí)施例的人體內(nèi)阻抗測量裝置10a是在現(xiàn)有的基板上添加應(yīng)力傳感器的情形。

具體而言，基底板130a配備從中心部c沿著徑向延伸而形成的枝葉部B1。本實(shí)施例中的枝葉部B1一共配備有12個(gè)。在各個(gè)枝葉部B1的底面分別排列有電極120，在上表面排列有應(yīng)力傳感器110?；装?30a由柔性基板等可容易彎曲的材質(zhì)形成。

應(yīng)力傳感器110沿著枝葉部B1而排列，在枝葉部B1被彎曲的情況下，各個(gè)枝葉部B1將會(huì)與所接觸的人體部位的曲線形狀對應(yīng)地被彎曲。此時(shí)，應(yīng)力傳感器110可以感測根據(jù)彎曲的應(yīng)力的強(qiáng)度以及方向。因此，若綜合沿著各個(gè)枝葉部B1而排列的應(yīng)力傳感器110的感測信號，則可以計(jì)算出應(yīng)用人體內(nèi)阻抗測量裝置10a的人體的立體形狀。

各個(gè)電源分別與輸入電極和輸出電極連接。此外，各個(gè)電極120優(yōu)選以分別沿著圓周方向以及徑向正交的方式排列。此外，為了根據(jù)阻抗計(jì)算的最終計(jì)算結(jié)果物的分辨率，電極之間的距離優(yōu)選在5mm至20mm的范圍內(nèi)確定。

包含在人體內(nèi)阻抗測量裝置的電極可以利用現(xiàn)有的電極。如圖2以及圖3所示，電極120包含殼體部件121、引導(dǎo)桿(guide rod)123、中空電極部件127以及彈性部件125。

引導(dǎo)桿123向殼體部件121的開放的一面延伸而形成，而且中空電極部件127可以在其內(nèi)側(cè)插入有上述的引導(dǎo)桿123的狀態(tài)下進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，中空電極部件127受到彈性部件125施加的朝向外側(cè)的預(yù)定的彈性力。

中空電極部件127由導(dǎo)電性物質(zhì)或者鍍覆有導(dǎo)電性物質(zhì)的電極形成。這種導(dǎo)電性物質(zhì)優(yōu)選由對人體無害的物質(zhì)構(gòu)成，例如，可以利用金(Gold)電極或者鍍金(Gold)電極。

包含引導(dǎo)桿125的殼體部件121由導(dǎo)電性物質(zhì)或者鍍覆有導(dǎo)電性物質(zhì)的電極構(gòu)成。這種導(dǎo)電性物質(zhì)只要是導(dǎo)電性優(yōu)良的物質(zhì)則無需特別限定。只不過，如同中空電極部件127，可以利用金(Gold)電極或者鍍金電極，或者可以由銅線、鐵線等形成。殼體部件121的開放的末端外周面以向內(nèi)側(cè)具有卡定臺129的方式形成，從而防止中空電極部件127向外部脫離。

彈性部件125也可以由導(dǎo)電性物質(zhì)構(gòu)成，例如，可以由金屬材質(zhì)的彈簧構(gòu)成。

參照圖4至圖7，對利用通過電阻抗斷層拍攝法(EIT)而測量的阻抗值來將人體內(nèi)部的阻抗圖像化的過程進(jìn)行說明。圖4至圖7是用于對利用通過電阻抗斷層拍攝法而測量的阻抗值來將人體內(nèi)部的阻抗圖像化的過程進(jìn)行說明的示意圖。

EIT是一種可示出人體剖面的電特性的技術(shù)，該技術(shù)中，將多個(gè)電極貼附在人體部位，并使電流依次向人體流入而測量電阻，從而測量電阻并將人體內(nèi)部的電阻圖像化。為此，假設(shè)有如下的情形：以2*2的形態(tài)將輸入電極(input electrode)S、s和輸出電極(receiving electrode)R、r貼附在人體組織，之后使電流流入而測量電阻。

此時(shí)，如圖4所示，布置水平輸入電極S1、S2和水平輸出電極R1、R2以及垂直輸入電極s1、s2和垂直輸出電極r1、r2。接著，如圖5所示，通過使電流從水平輸入電極S1、S2流向水平輸出電極R1、R2而測量水平方向的阻抗。接著，如圖6所示，通過使電流從垂直輸入電極s1、s2流向垂直輸出電極r1、r2而測量垂直方向的阻抗。

若利用測量的阻抗值而執(zhí)行逆非線性數(shù)據(jù)處理，則可以進(jìn)行針對該身體部位的阻抗值的分布的估算。

這種EIT裝置形成為圓筒環(huán)形，從而可以以包圍整個(gè)身體或者貼附于手腕或者腳腕等形式貼附于人體，之后使電流依次流過而測量電阻。例如，以水平方向和垂直方向測量的各個(gè)電阻對應(yīng)于人體組織的總電阻和，從而可以檢測出透過該剖面的組織的電阻值的分布。作為另一種方式，還可以在確認(rèn)電阻值的分布之后，根據(jù)電流的強(qiáng)度而計(jì)算人體的電壓分布，從而示出等電位線(equipotential line)的位置。

參照圖8至圖11對螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置進(jìn)行說明。圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置的立體圖；圖9是示出根據(jù)一實(shí)施例的螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置的底面立體圖；圖10以及圖11是示出將根據(jù)一實(shí)施例的螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置應(yīng)用到人體的形態(tài)的示意圖。

如圖8所示，人體內(nèi)阻抗測量裝置10b配備形成為螺旋形的基底板130b。即，基底板130b形成為以螺旋形形狀從其中心開始旋轉(zhuǎn)并具有長度。

在基底板130b上布置有應(yīng)力傳感器110。此時(shí)，應(yīng)力傳感器110可以根據(jù)目的而以預(yù)定間距沿著基底板130b的長度方向形成，相反，可以將間距調(diào)節(jié)成以中央部為中心而沿著徑向排列的方式。

參照圖9進(jìn)行說明，在基底板130b的底面排列有多個(gè)電極120。電極120可以與上述的應(yīng)力傳感器相同地以預(yù)定間距沿著基底板130b的長度方向而排列，而且還可以以將中央處作為中心而排列為輻射狀的方式調(diào)節(jié)其間距。

此外，各個(gè)電極與上述的實(shí)施例相同地，分別連接有輸入電源線以及輸出電源線。

如圖10所示，在將根據(jù)本實(shí)施例的人體內(nèi)阻抗測量裝置10b應(yīng)用到具有突出的形狀的人體H的一部位的情況下，由于螺旋形基底板130b的特性，人體內(nèi)阻抗測量裝置10b可能會(huì)與人體H的外部曲面對應(yīng)地形成高低。

如圖11所示，在人體內(nèi)阻抗測量裝置10b與人體H接觸的情況下，基底板130b的外側(cè)邊緣部位將會(huì)呈現(xiàn)根據(jù)人體H的曲線以及重力而沿著人體H的曲面彎曲的特性，而此時(shí)的彎曲程度可通過排列于各個(gè)部位的應(yīng)力傳感器110而被感測到。

另外，在利用獨(dú)立的外蓋等對人體內(nèi)阻抗測量裝置10b施加外力的情況下，其彎曲程度將會(huì)根據(jù)上述的曲線而進(jìn)一步增加，從而能夠更為容易地實(shí)現(xiàn)通過應(yīng)力傳感器110的感測。

另外，還可以包含形狀計(jì)算部(未示出)，用于接收從應(yīng)力傳感器傳遞的按基底板的各個(gè)部位的彎曲程度的數(shù)據(jù)并計(jì)算出應(yīng)用基底板的人體的三維形狀。難以僅利用借助電極120而測量的阻抗本身來估算應(yīng)用本發(fā)明的人體的形狀。因此，通過估算包含準(zhǔn)確的人體曲線的立體形狀，并將其利用到阻抗的計(jì)算，從而能夠得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果。

參照圖12對根據(jù)另一實(shí)施例的螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置進(jìn)行說明。圖12是示出根據(jù)另一實(shí)施例的螺旋形人體內(nèi)阻抗測量裝置的平面圖。

根據(jù)本實(shí)施例的基底板130c包含多個(gè)環(huán)形帶基底B2和用于連接各個(gè)環(huán)形帶基底B2之間的基橋Br。

環(huán)形帶基底B2形成為分別具有不同的直徑，而且各個(gè)環(huán)形帶基底B2以保持預(yù)定間距的方式形成。此時(shí)，環(huán)形帶基底B2形成有具有在預(yù)定位置處沿著徑向切開的形狀的間隙部G。此時(shí)，基橋Br將多個(gè)環(huán)形帶基底B2中的某一個(gè)的端部和與此相鄰的外廓的環(huán)形帶基底B2的端部連接。

根據(jù)本實(shí)施例的基底板130c根據(jù)各自的環(huán)形帶基底B2的形狀而大部分形成為具有預(yù)定的半徑，但是由于通過基橋Br而彼此連接，所以整體體現(xiàn)出螺旋形的連接結(jié)構(gòu)。由于這種結(jié)構(gòu)上的特征，根據(jù)本實(shí)施例的基底板130c具有如下的優(yōu)點(diǎn)：能夠根據(jù)人體的曲線而自由地改變其形狀，并能夠容易使將其電極以在圓周方向以及徑向上正交的方式排列。

另外，在這種結(jié)構(gòu)下，施加到基底板130c的應(yīng)力主要集中于基橋Br。在本實(shí)施例中，為了感測這種應(yīng)力，優(yōu)選將應(yīng)力傳感器110配置在基橋Br上。

另外，還可以配備除此之外的額外的應(yīng)力傳感器。

另外，優(yōu)選地，使間隙部G之間的平均間距與電極之間的距離對應(yīng)而形成為5mm至20mm，以防止電極之間的間距在電極之間的間隙部G附近形成為大于其他部位。

以上，對根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明的技術(shù)思想并不局限于上述的優(yōu)選實(shí)施例，在不脫離具體化地記載于權(quán)利要求書中的本發(fā)明的技術(shù)思想的前提下，可以以多樣的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。