发明内容
本申请提供了一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统及方法,可用于解决现有技术不能在发病后及时鉴别脑卒中类型,进而导致从发病到治疗的时间间隔较长的技术问题。
第一方面,本申请实施例提供一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统,所述系统包括控制装置、信号发生电路、变流控制电路、差分接收电路、处理电路、多个发送电极和多个接收电极;在检测时,所述发送电极与所述接收电极均安装在待检测颅脑两侧;
所述信号发生电路包括振荡器和信号发生器,所述信号发生器与所述振荡器电连接;
所述变流控制电路与所述信号发生器电连接,所述变流控制电路分别与每个发送电极电连接;
所述差分接收电路分别与每个接收电极电连接;
所述处理电路与所述差分接收电路电连接;
所述控制装置分别与所述振荡器、所述信号发生器、所述变流控制电路以及所述处理电路电连接;
其中,所述控制装置被配置为执行以下步骤:
获取颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的初始频率;
根据所述初始频率确定目标频率,以及确定所述目标频率对应的目标频率段;
将所述目标频率段发送至所述振荡器,以及将预设的频率调节值发送至所述信号发生器;
根据电磁波信号的频率对应的电磁波频率段,以及预先确定的频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系,确定变流控制电路对应的目标阻值,以及将所述目标阻值发送至所述变流控制电路;所述电磁波信号是所述信号发生器根据基准信号和所述频率调节值生成的;所述基准信号是所述振荡器根据所述目标频率段生成的;
接收所述处理电路发送的多个待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据;所述待处理电磁波信号是在所述发送电极将待发射差分电磁波信号发送至待检测颅脑后,所述差分接收电路将所述接收电极接收到的待检测差分电磁波信号,进行前级放大后得到的;所述待发射差分电磁波信号是所述变流控制电路根据所述目标阻值对所述电磁波信号进行电流调节和差分转换处理后得到的;
根据所有待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据,确定待检测颅脑的生物电阻抗;所述生物电阻抗用于鉴别脑卒中。
在第一方面的一种可实现方式中,所述控制装置在根据电磁波信号的频率对应的电磁波频率段,以及预先确定的频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系,确定变流控制电路对应的目标阻值之前,还被配置为执行以下步骤:
判断是否存在频率超出所述目标频率段的目标电磁波信号,如果存在,则向所述信号发生器发送停止指令,所述停止指令用于指示所述信号发生器停止生成所述电磁波信号;以及将目标电磁波信号的频率设置为目标频率,并返回确定所述目标频率对应的目标频率段的步骤;
如果所述目标电磁波信号的频率超出所述颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的最大频率段,则向所述信号发生器发送终止指令,所述终止指令用于指示所述信号发生器终止运行。
在第一方面的一种可实现方式中,所述振荡器被配置为执行以下步骤:
接收所述目标频率段;
根据所述目标频率段生成所述基准信号;
将所述基准信号发送至所述信号发生器。
在第一方面的一种可实现方式中,所述信号发生器被配置为执行以下步骤:
接收所述频率调节值;
接收所述基准信号;
根据所述基准信号和所述频率调节值,依次生成多个所述电磁波信号;
将多个所述电磁波信号依次发送至所述控制装置和所述变流控制电路;
在接收到所述停止指令后,停止生成所述电磁波信号;
在接收到所述终止指令后,终止运行。
在第一方面的一种可实现方式中,所述根据所述基准信号和所述频率调节值,依次生成多个所述电磁波信号,包括:
根据所述基准信号,生成基础电磁波信号;
根据所述基础电磁波信号和所述频率调节值,依次生成多个调节电磁波信号;
将所述基础电磁波信号和多个所述调节电磁波信号共同作为多个所述电磁波信号。
在第一方面的一种可实现方式中,所述频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系通过以下方法确定:
在所述颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置多个频率段;所述多个频率段是将待使用电磁波信号的频率范围按照频率由小到大划分得到的;
根据待使用电磁波信号的电压和预设的每个频率段对应的输出电流,确定每个频率段对应的变流控制电路对应的阻值;
根据所述每个频率段对应的变流控制电路对应的阻值,建立频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系。
第二方面,本申请实施例提供一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测方法,所述方法应用于一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统,所述系统包括控制装置、信号发生电路、变流控制电路、差分接收电路、处理电路、多个发送电极和多个接收电极;在检测时,所述发送电极与所述接收电极均安装在待检测颅脑两侧;
所述信号发生电路包括振荡器和信号发生器,所述信号发生器与所述振荡器电连接;
所述变流控制电路与所述信号发生器电连接,所述变流控制电路分别与每个发送电极电连接;
所述差分接收电路分别与每个接收电极电连接;
所述处理电路与所述差分接收电路电连接;
所述控制装置分别与所述振荡器、所述信号发生器、所述变流控制电路以及所述处理电路电连接;
所述方法包括:
所述控制装置获取颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的初始频率;
所述控制装置根据所述初始频率确定目标频率,以及确定所述目标频率对应的目标频率段;
所述控制装置将所述目标频率段发送至所述振荡器,以及将预设的频率调节值发送至所述信号发生器;
所述控制装置根据电磁波信号的频率对应的电磁波频率段,以及预先确定的频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系,确定变流控制电路对应的目标阻值,以及将所述目标阻值发送至所述变流控制电路;所述电磁波信号是所述信号发生器根据基准信号和所述频率调节值生成的;所述基准信号是所述振荡器根据所述目标频率段生成的;
所述控制装置接收所述处理电路发送的多个待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据;所述待处理电磁波信号是在所述发送电极将待发射差分电磁波信号发送至待检测颅脑后,所述差分接收电路将所述接收电极接收到的待检测差分电磁波信号,进行前级放大后得到的;所述待发射差分电磁波信号是所述变流控制电路根据所述目标阻值对所述电磁波信号进行电流调节和差分转换处理后得到的;
所述控制装置根据所有待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据,确定待检测颅脑的生物电阻抗;所述生物电阻抗用于鉴别脑卒中。
在第二方面的一种可实现方式中,在所述控制装置根据电磁波信号的频率对应的电磁波频率段,以及预先确定的频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系,确定变流控制电路对应的目标阻值之前,所述方法还包括:
所述控制装置判断是否存在频率超出所述目标频率段的目标电磁波信号,如果存在,则向所述信号发生器发送停止指令,所述停止指令用于指示所述信号发生器停止生成所述电磁波信号;以及将目标电磁波信号的频率设置为目标频率,并返回确定所述目标频率对应的目标频率段的步骤;
如果所述目标电磁波信号的频率超出所述颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的最大频率段,则所述控制装置向所述信号发生器发送终止指令,所述终止指令用于指示所述信号发生器终止运行。
在第二方面的一种可实现方式中,所述方法还包括:
所述振荡器接收所述目标频率段;
所述振荡器根据所述目标频率段生成所述基准信号;
所述振荡器将所述基准信号发送至所述信号发生器。
在第二方面的一种可实现方式中,所述频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系通过以下方法确定:
所述控制装置在所述颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置多个频率段;所述多个频率段是将待使用电磁波信号的频率范围按照频率由小到大划分得到的;
所述控制装置根据待使用电磁波信号的电压和预设的每个频率段对应的输出电流,确定每个频率段对应的变流控制电路对应的阻值;
所述控制装置根据所述每个频率段对应的变流控制电路对应的阻值,建立频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系。
在第二方面的一种可实现方式中,所述方法还包括:
所述信号发生器接收所述频率调节值;
所述信号发生器接收所述基准信号;
所述信号发生器根据所述基准信号和所述频率调节值,依次生成多个所述电磁波信号;
所述信号发生器将多个所述电磁波信号依次发送至所述控制装置和所述变流控制电路;
所述信号发生器在接收到所述停止指令后,停止生成所述电磁波信号;
所述信号发生器在接收到所述终止指令后,终止运行。
在第二方面的一种可实现方式中,所述信号发生器根据所述基准信号和所述频率调节值,依次生成多个所述电磁波信号,包括:
所述信号发生器根据所述基准信号,生成基础电磁波信号;
所述信号发生器根据所述基础电磁波信号和所述频率调节值,依次生成多个调节电磁波信号;
所述信号发生器将所述基础电磁波信号和多个所述调节电磁波信号共同作为多个所述电磁波信号。
如此,本申请实施例提供的用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统,采用的电磁波信号可以较全面地覆盖颅脑生物电阻抗检测适用的所有频率;检测时控制装置根据电磁波信号的频率所属范围的不同,对变流控制电路发送不同的电流调节指令,使得变流控制电路可以在不同电磁波频率下发射不同功率的电流,更加符合颅脑在不同电磁波频率下不同的电阻抗特性。整个系统在检测时直接将电极安装在颅脑两侧,使用较方便;整个电阻抗检测过程耗时较短,能够在患者发病后及时鉴别脑卒中类型,缩短从发病到治疗的时间间隔。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
为了解决问题,本申请实施例提供一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统,具体用于解决现有技术不能在发病后及时鉴别脑卒中类型,进而导致从发病到治疗的时间间隔较长的问题。图1示例性示出了本申请实施例提供的一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统的结构示意图。如图1所示,该颅脑生物电阻抗检测系统具有实现颅脑生物电阻抗检测的功能。本申请实施例提供的颅脑生物电阻抗检测系统包括控制装置100、信号发生电路200、变流控制电路300、差分接收电路400、处理电路500、多个发送电极600和多个接收电极700。在检测时,发送电极600与接收电极700均安装在待检测颅脑两侧。
信号发生电路200包括振荡器210和信号发生器220,信号发生器220与振荡器210电连接。
变流控制电路300与信号发生器220电连接,变流控制电路300分别与每个发送电极600电连接。
差分接收电路400分别与每个接收电极700电连接。
处理电路500与差分接收电路400电连接。
控制装置100分别与振荡器210、信号发生器220、变流控制电路300以及处理电路500电连接。
具体来说,发送电极600的数量和接收电极700的数量应该均为两个或两个以上,可以根据经验和实际情况确定,比如两个发送电极600,两个接收电极700,具体不作限定。发送电极600与接收电极700在检测时,可以粘贴在待检测颅脑的两侧,也可以手扶固定,具体不作限定。变流控制电路300分别与每个发送电极600通过信号线电连接,每根信号线的长度应相同;差分接收电路400分别与每个接收电极700通过信号线电连接,每根信号线的长度应相同;控制装置100分别与振荡器210、信号发生器220、变流控制电路300以及处理电路500通过控制线电连接。
其中,图2示例性示出了本申请实施例提供的控制装置被配置执行的流程示意图。控制装置100可以使用微控制器芯片PIC18LF4455-I/PT来完成控制程序的执行。具体地,控制装置100被配置为执行以下步骤:
步骤201,获取颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的初始频率。
步骤202,根据初始频率确定目标频率,以及确定目标频率对应的目标频率段。
步骤203,将目标频率段发送至振荡器210,以及将预设的频率调节值发送至信号发生器220。
步骤204,根据电磁波信号的频率对应的电磁波频率段,以及预先确定的频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系,确定变流控制电路对应的目标阻值,以及将目标阻值发送至变流控制电路300。
步骤205,接收处理电路500发送的多个待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据。
步骤206,根据所有待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据,确定待检测颅脑的生物电阻抗。
本申请实施例中,采用的电磁波信号可以较全面地覆盖颅脑生物电阻抗检测适用的所有频率;检测时控制装置根据电磁波信号的频率所属范围的不同,对变流控制电路发送不同的电流调节指令,使得变流控制电路可以在不同电磁波频率下发射不同功率的电流,更加符合颅脑在不同电磁波频率下不同的电阻抗特性。整个系统在检测时直接将电极安装在颅脑两侧,使用较方便;整个电阻抗检测过程耗时较短,能够在患者发病后及时鉴别脑卒中类型,缩短从发病到治疗的时间间隔。
具体来说,步骤201中,控制装置从上位机中获取颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的初始频率。上位机会通过一系列的实验最终确定颅脑生物电阻抗检测的初始频率,即检测开始时所用的检测频率,检测系统每次开始检测时,都从该初始频率开始。由于本申请实施例提供的颅脑生物电阻抗检测系统设置的待使用电磁波信号的频率范围为50Hz至300kHz,因此该初始频率也应该在50Hz至300kHz范围之内,一般为50Hz,具体不作限定。需要说明的是,初始频率越低,在整个频率范围内产生的电磁波信号会越多,进而最终分析结果的精确性也会越高。
步骤202中,将初始频率设置为目标频率,将目标频率与颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的频率段作比较,确定目标频率隶属的频率段,即目标频率段。
颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的频率段,是将待使用电磁波信号的频率范围按照频率由小到大划分得到的。本申请实施例中待使用电磁波信号的频率范围是50Hz至300kHz,则预先设置的频率段就是将50Hz至300kHz按照由小到大划分成了多个频率段。频率段的个数以及每个频率段的范围大小的设置方式有多种,一个示例中,可以划分为四个频率段,分别是50Hz~1kHz、1k Hz~10kHz、10k Hz~100kHz和100k Hz~300kHz,在其他可能的示例中,本领域技术人员可以根据经验和实际情况确定,比如划分为50Hz~10kHz、10kHz~100kHz和100k Hz~300kHz,具体不作限定。
步骤203中,控制装置100将目标频率段发送至振荡器210,将预设的频率调节值发送至信号发生器220。控制装置100根据目标频率段的不同,预设的频率调节值也不同。振荡器210可以选用高精准可调振荡器,与控制装置100相对应的,本申请实施例中提供的振荡器210被配置为执行以下步骤:
接收目标频率段。
根据目标频率段生成基准信号。其中,振荡器210根据目标频率段的不同,生成的基准信号也不同。
将基准信号发送至信号发生器220。
选用上述高精准可调振荡器,可以产生频率范围较宽且稳定度较高的正弦基准信号,更有利于提高整个颅脑生物电阻抗检测系统的精准度。
本申请实施例中提供的信号发生器220被配置为执行以下步骤:
接收频率调节值。
接收基准信号。
根据基准信号和频率调节值,依次生成多个电磁波信号。其中,由于不同的目标频率段对应的基准信号和频率调节值均不同,因此不同的目标频率段下,信号发生器220生成的电磁波信号的频率也不同。
将多个电磁波信号依次发送至控制装置100和变流控制电路300。
具体来说,控制装置100将目标频率段发送至振荡器210后,振荡器210接收该目标频率段,生成对应的基准信号,并发送至信号发生器220;控制装置100将预设的频率调节值发送至信号发生器220后,信号发生器220接收频率调节值和基准信号,并依次生成多个电磁波信号,并将这些电磁波信号依次反馈给控制装置100,以及依次发送至变流控制电路300。
信号发生器220根据基准信号和频率调节值,依次生成多个电磁波信号的具体过程如下:
根据基准信号,生成基础电磁波信号。
根据基础电磁波信号和频率调节值,依次生成多个调节电磁波信号。其中,第一个调节电磁波信号的频率为基础电磁波信号的频率与频率调节值之和;之后的每一个调节电磁波信号的频率均为该调节电磁波信号对应的上一个调节电磁波信号的频率与频率调节值之和。
将基础电磁波信号和多个调节电磁波信号共同作为多个电磁波信号。也就是说,多个电磁波信号是由基础电磁波信号和多个调节电磁波信号组成的,其中每个信号都被作为电磁波信号。
控制装置100在执行步骤204之前,还被配置为执行以下步骤:
判断是否存在频率超出目标频率段的目标电磁波信号,如果存在,则向信号发生器220发送停止指令,停止指令用于指示信号发生器220停止生成电磁波信号;以及将目标电磁波信号的频率设置为目标频率,并返回步骤302中确定目标频率对应的目标频率段的步骤。
如果目标电磁波信号的频率超出颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的最大频率段,则向信号发生器220发送终止指令,终止指令用于指示信号发生器220终止运行。
与控制装置100相对应的,信号发生器220还被配置为执行以下步骤:
在接收到停止指令后,停止生成电磁波信号。
在接收到终止指令后,终止运行。
为了更加清楚地说明步骤201~203,下面通过具体示例来说明。
假设待使用电磁波信号的频率范围按照频率由小到大划分为四个频率段,分别是50Hz~1kHz(大于或等于50Hz且小于1kHz)、1kHz~10kHz(大于或等于1kHz且小于10kHz)、10kHz~100kHz(大于或等于10kHz且小于100kHz)和100kHz~300kHz(大于或等于100kHz且小于或等于300kHz),控制装置100获取的初始频率假设为50Hz,则将50Hz设置为目标频率,通过对比可知,目标频率对应的目标频率段为50Hz~1kHz。控制装置100对该频率段预设的频率调节值假设为500Hz,则控制装置100将该目标频率段50Hz~1kHz发送至振荡器210,将该频率调节值500Hz发送至信号发生器220。振荡器210生成与该频率段对应的基准信号,假设频率为15MHz,将该基准信号发送至信号发生器220,信号发生器220以预设的时间间隔依次产生基准电磁波信号和调节电磁波信号,假设基准电磁波信号的频率为50Hz,第一调节电磁波信号的频率为50+500=550Hz,第二调节电磁波信号的频率为550+500=1.05kHz,此时控制装置100判断发现第二调节电磁波信号的频率已超出目标频率段50Hz~1kHz,则向信号发生器220发送停止指令。
控制装置100将第二调节电磁波信号作为目标电磁波信号,并将频率1.05kHz设置为目标频率,通过对比可知,此时目标频率对应的目标频率段为1kHz~10kHz。控制装置100对该频率段预设的频率调节值假设为2kHz,则控制装置100将该目标频率段1kHz~10kHz发送至振荡器210,将该频率调节值2kHz发送至信号发生器220。振荡器210生成与该频率段对应的基准信号,假设频率为20MHz,将该基准信号发送至信号发生器220,信号发生器220以预设的时间间隔依次产生基准电磁波信号和调节电磁波信号,假设基准电磁波信号的频率为1kHz,第一调节电磁波信号的频率为1+2=3kHz,第二调节电磁波信号的频率为3+2=5kHz,第三调节电磁波信号的频率为5+2=7kHz,第四调节电磁波信号的频率为7+2=9kHz,第五调节电磁波信号的频率为9+2=11kHz,此时控制装置100判断发现第五调节电磁波信号的频率已超出目标频率段1kHz~10kHz,则向信号发生器220发送停止指令。
控制装置100将第五调节电磁波信号作为目标电磁波信号,并将频率11kHz设置为目标频率,通过对比可知,此时目标频率对应的目标频率段为10kHz~100kHz。控制装置100对该频率段预设的频率调节值假设为10kHz,则控制装置100将该目标频率段10kHz~100kHz发送至振荡器210,将该频率调节值10kHz发送至信号发生器220。振荡器210生成与该频率段对应的基准信号,假设频率为25MHz,将该基准信号发送至信号发生器220,信号发生器220以预设的时间间隔依次产生基准电磁波信号和调节电磁波信号,假设基准电磁波信号的频率为10kHz,第一调节电磁波信号的频率为10+10=20kHz,第二调节电磁波信号的频率为20+10=30kHz……第九调节电磁波信号的频率为90+10=100kHz,此时控制装置100判断发现第九调节电磁波信号的频率已超出目标频率段10kHz~100kHz,则向信号发生器220发送停止指令。
控制装置100将第九调节电磁波信号作为目标电磁波信号,并将频率110kHz设置为目标频率,通过对比可知,此时目标频率对应的目标频率段为100kHz~300kHz。控制装置100对该频率段预设的频率调节值假设为100kHz,则控制装置100将该目标频率段100kHz~300kHz发送至振荡器210,将该频率调节值100kHz发送至信号发生器220。振荡器210生成与该频率段对应的基准信号,假设频率为30MHz,将该基准信号发送至信号发生器220,信号发生器220以预设的时间间隔依次产生基准电磁波信号和调节电磁波信号,假设基准电磁波信号的频率为100kHz,第一调节电磁波信号的频率为100+100=200kHz,第二调节电磁波信号的频率为200+100=300kHz,第三调节电磁波信号的频率为300+100=400kHz,此时控制装置100判断发现第三调节电磁波信号的频率已超出目标频率段100kHz~300kHz,即已超出预先设置的最大频率段,则向信号发生器220发送停止指令。
如此,采用上述方法控制信号发生器220发送多个电磁波信号,频率范围较宽,可以较全面地覆盖颅脑生物电阻抗检测适用的所有频率,以及可以更准确地区分颅脑组织各种异常病变情况。
步骤204中,控制装置100判断电磁波信号的频率对应的电磁波频率段隶属于预设的哪个频率段,根据频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系,确定变流控制电路对应的目标阻值,以及将目标阻值发送至变流控制电路300。其中,电磁波信号是信号发生器220根据基准信号和频率调节值生成的;基准信号是振荡器210根据目标频率段生成的。
其中,频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系通过以下方法确定:
在颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置多个频率段。其中,多个频率段是将待使用电磁波信号的频率范围按照频率由小到大划分得到的。
根据待使用电磁波信号的电压和预设的每个频率段对应的输出电流,确定每个频率段对应的变流控制电路对应的阻值。
具体来说,根据待检测颅脑处安装的电极的特性,以及待检测颅脑本身在不同电磁波信号频率下表现出的不同阻抗特性,为每个频率段预设对应的输出电流,用待使用电磁波信号的电压除以每个频率段对应的输出电流,即可得到每个频率段对应的变流控制电路对应的阻值。需要说明的是,变流控制电路300内置有电子变阻器,变流控制电路对应的阻值指的是变流控制电路300中电子变阻器的阻值。图3示例性示出了确定变流控制电路对应的目标阻值以及输出对应电流的整体性流程图。
根据每个频率段对应的变流控制电路对应的阻值,建立频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系。
如此,采用上述变流的方法,根据电磁波信号的频率,控制变流控制电路300对信号进行不同的电流调节,使得变流控制电路300可以在不同电磁波频率下发射不同功率的电流,更加符合颅脑在不同电磁波频率下不同的电阻抗特性,检测的结果精确度更高。
步骤205中,控制装置100接收处理电路500发送的多个待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据。其中,待处理电磁波信号是在发送电极600将待发射差分电磁波信号发送至待检测颅脑后,差分接收电路400将接收电极700接收到的待检测差分电磁波信号,进行前级放大后得到的。待发射差分电磁波信号是变流控制电路300根据目标阻值对电磁波信号进行电流调节和差分转换处理后得到的。
具体来说,图4示例性示出了本申请实施例提供的变流控制电路的电路图。如图4所示,信号SIG_VOUT为信号发生器220输出的电压信号,电压信号SIG_VOUT通过运算放大器U3A及其周边无源元件变换为电流信号SIGNAL_T+。其中,运算放大器芯片U3、U4型号为OPA2192AIDR。运算放大器U3A周边无源元件包括采样电阻R8、负反馈采样电阻R9、负反馈采样电容C13、正反馈采样电阻R12、R16、R14,连接电子变阻器IC2的电阻R13、R17、R18,连接输出信号SIGNAL_T+的电阻R19。+12VA与-12VA为运算放大器芯片U3、U4的供电,AGND为信号和供电的参考地。C15为+12VA去耦电容,C16为-12VA去耦电容。
电流信号SIGNAL_T+通过同相跟随运算放大器U3B及其周边无源元件、反向运算放大器U4A及其周边无源元件变换为与SIGNAL_T+极性相反的电流信号SIGNAL_T-。其中,同相跟随运算放大器U3B周边无源元件包括负反馈采样电阻R11,连接反向运算放大器U4A的电阻R15。反向运算放大器U4A周边无源元件包括负反馈采样电容C14、负反馈采样电阻R10。
电子变阻器IC2根据控制信号W1和控制信号B1之间的电子电阻的电阻值,完成变流控制。其中,电子变阻器芯片IC2型号为AD5293BRUZ-20-RL7。控制信号W1、控制信号B1为连接电子电阻的两端,连接芯片管脚A和W、管脚B。信号RDY为控制信号的“选通”功能信号,连接芯片管脚RDY。信号SDO2为控制信号的“数据输出”功能信号,连接芯片管脚SDO。信号SYNC为控制信号的“数据同步”功能信号,连接芯片管脚SYNC。信号SCLK为控制信号的“时钟”功能信号,连接芯片管脚SCLK。信号DIN为控制信号的“数据输入”功能信号,连接芯片管脚DIN。
其中,+12VA与-12VA为电子变阻器IC2供电,分别接芯片管脚VDD和VSS。DGND为电子变阻器芯片IC2的数字地,连接连接连接芯片管脚GND。通过电容C20连接芯片管脚EXT_CAP,满足芯片外接电容的需求。+5V连接连接芯片管脚VLOGIC,为芯片数字部分供电。+5V连接连接芯片管脚RESET,防止芯片复位。电阻R20为信号RDY的上拉电阻,电阻R21为信号SDO2的上拉电阻。电容C17为芯片管脚VLOGIC和管脚RESET的引脚去耦。
具体地,变流控制电路300被配置为执行以下步骤:
依次接收多个目标阻值。
依次接收多个电磁波信号。具体来说,每个电磁波信号对应一个目标阻值。
依次根据目标阻值对电磁波信号进行电流调节和差分转换处理,生成多个待发射差分电磁波信号。具体来说,假如有两个发送电极600,则每个待发射差分电磁波信号指的是变流控制电路300分别与两个发送电极600连接的信号线上的一对信号,两个信号的幅值相同,相位相反。
将多个待发射差分电磁波信号依次发送至发送电极600。
发送电极600被配置为执行以下步骤:
依次接收多个待发射差分电磁波信号。
依次将多个待发射差分电磁波信号发送至待检测颅脑。
接收电极700被配置为执行以下步骤:
依次接收从待检测颅脑发出的多个待检测差分电磁波信号。具体来说,每个待检测差分电磁波信号是指一对待检测差分电磁波信号,两个信号的幅值相同,相位相反。
依次将多个待检测差分电磁波信号发送至差分接收电路400。
差分接收电路400可以选用高输入阻抗差分接收电路,具体地,差分接收电路400被配置为执行以下步骤:
依次接收多个待检测差分电磁波信号。
依次对多个待检测差分电磁波信号进行前级放大,生成多个待处理电磁波信号。
依次将多个待处理电磁波信号发送至处理电路500。
选用上述高输入阻抗差分接收电路,可以使用高输入阻抗对微弱待检测差分电磁波信号进行前级放大,消除了共模噪声和干扰,保证了硬件通道的高精确度。
处理电路500包括调理滤波电路、模数转换电路和快速傅里叶变换电路,用于对待处理电磁波信号进行调理滤波、模数转换和快速傅里叶变换。其中,调理滤波电路用于对待处理电磁波信号作增益带宽的调理,模数转换电路用于对增益带宽的调理后的待处理电磁波信号作数字化处理,得到数字信号;快速傅里叶变换电路用于对数字信号作快速傅里叶变换,得到待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据。模数转换电路和快速傅里叶变换电路可以与信号发生电路200共同设置在同一个生物芯片的电路板中,生物芯片的型号可以选用AD5933YRSZ。具体地,处理电路500被配置为执行以下步骤:
依次接收多个待处理电磁波信号。
依次对多个待处理电磁波信号进行调理滤波、模数转换和快速傅里叶变换,得到待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据。
依次将多个待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据发送至控制装置100。
步骤206中,控制装置100根据所有待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据,确定待检测颅脑的生物电阻抗。其中,生物电阻抗可以用于鉴别脑卒中。
如此,本申请实施例提供的颅脑生物电阻抗检测系统,检测电阻抗的过程较简便,耗时较短,且精度较高,能够在患者发病后及时鉴别脑卒中类型,缩短从发病到治疗的时间间隔,具有较高的实用性。
为了更加清楚地描述上述内容,如图5所示,为本申请实施例提供的一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统所对应的整体性检测流程示意图。具体包括如下步骤:
步骤501,控制装置100获取颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的初始频率。
步骤502,控制装置100根据初始频率确定目标频率。
步骤503,控制装置100确定目标频率对应的目标频率段。
步骤504,控制装置100将目标频率段发送至振荡器210,以及将预设的频率调节值发送至信号发生器220。振荡器210接收目标频率段,信号发生器220接收频率调节值。
步骤505,振荡器210根据目标频率段生成基准信号,并将基准信号发送至信号发生器220。信号发生器220接收基准信号。
步骤506,信号发生器220根据基准信号和频率调节值,依次生成多个电磁波信号。
步骤507,信号发生器220将多个电磁波信号依次发送至控制装置100和变流控制电路300。控制装置100和变流控制电路300分别依次接收多个电磁波信号。
步骤508,控制装置100判断电磁波信号的频率是否超出目标频率段,如果超出,则执行步骤509;如果不超出,则执行步骤510。
步骤509,控制装置100向信号发生器220发送停止指令,以及将频率超出目标频率段的目标电磁波信号的频率设置为目标频率。信号发生器220接收停止指令,停止生成电磁波信号。
步骤510,控制装置100根据电磁波信号的频率对应的电磁波频率段,以及预先确定的频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系,确定变流控制电路对应的目标阻值,以及将目标阻值发送至变流控制电路300。变流控制电路300接收目标阻值。
步骤511,控制装置100判断目标频率是否超出颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的最大频率段,如果超出,则执行步骤512;如果不超出,则返回步骤503。
步骤512,向信号发生器220发送终止指令。信号发生器220接收终止指令,终止运行。
步骤513,变流控制电路300依次根据目标阻值对电磁波信号进行电流调节和差分转换处理,生成多个待发射差分电磁波信号。
步骤514,变流控制电路300将多个待发射差分电磁波信号依次发送至发送电极600。发送电极600依次接收多个待发射差分电磁波信号。
步骤515,发送电极600依次将多个待发射差分电磁波信号发送至待检测颅脑。
步骤516,接收电极700依次接收从待检测颅脑发出的多个待检测差分电磁波信号。
步骤517,接收电极700依次将多个待检测差分电磁波信号发送至差分接收电路400。差分接收电路400依次接收多个待检测差分电磁波信号。
步骤518,差分接收电路400依次对多个待检测差分电磁波信号进行前级放大,生成多个待处理电磁波信号。
步骤519,差分接收电路400依次将多个待处理电磁波信号发送至处理电路500。处理电路500依次接收多个待处理电磁波信号。
步骤520,处理电路500依次对多个待处理电磁波信号进行调理滤波、模数转换和快速傅里叶变换,得到待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据。
步骤521,处理电路500依次将多个待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据发送至控制装置100。控制装置100依次接收多个待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据。
步骤522,控制装置100根据所有待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据,确定待检测颅脑的生物电阻抗。
如此,本申请实施例提供的用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统,采用的电磁波信号可以较全面地覆盖颅脑生物电阻抗检测适用的所有频率;检测时控制装置根据电磁波信号的频率所属范围的不同,对变流控制电路发送不同的电流调节指令,使得变流控制电路可以在不同电磁波频率下发射不同功率的电流,更加符合颅脑在不同电磁波频率下不同的电阻抗特性。整个系统在检测时直接将电极安装在颅脑两侧,使用较方便;整个电阻抗检测过程耗时较短,能够在患者发病后及时鉴别脑卒中类型,缩短从发病到治疗的时间间隔。
下述为本申请方法实施例,可以应用于本申请用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统实施例。对于本申请方法实施例中未披露的细节,请参照本申请用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统实施例。
本申请实施例提供一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测方法,该方法应用于一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统,一种用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测系统包括控制装置、信号发生电路、变流控制电路、差分接收电路、处理电路、多个发送电极和多个接收电极;在检测时,发送电极与接收电极均安装在待检测颅脑两侧。
信号发生电路包括振荡器和信号发生器,信号发生器与振荡器电连接。
变流控制电路与信号发生器电连接,变流控制电路分别与每个发送电极电连接。
差分接收电路分别与每个接收电极电连接。
处理电路与差分接收电路电连接。
控制装置分别与振荡器、信号发生器、变流控制电路以及处理电路电连接。
该方法具体包括以下步骤:
控制装置获取颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的初始频率。
控制装置根据初始频率确定目标频率,以及确定目标频率对应的目标频率段。
控制装置将目标频率段发送至振荡器,以及将预设的频率调节值发送至信号发生器。
控制装置根据电磁波信号的频率对应的电磁波频率段,以及预先确定的频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系,确定变流控制电路对应的目标阻值,以及将目标阻值发送至变流控制电路。电磁波信号是信号发生器根据基准信号和频率调节值生成的;基准信号是振荡器根据目标频率段生成的。
控制装置接收处理电路发送的多个待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据。待处理电磁波信号是在发送电极将待发射差分电磁波信号发送至待检测颅脑后,差分接收电路将接收电极接收到的待检测差分电磁波信号,进行前级放大后得到的;待发射差分电磁波信号是变流控制电路根据目标阻值对电磁波信号进行电流调节和差分转换处理后得到的。
控制装置根据所有待处理电磁波信号对应的电阻抗实部数据和虚部数据,确定待检测颅脑的生物电阻抗。生物电阻抗用于鉴别脑卒中。
在一种可实现方式中,在控制装置根据电磁波信号的频率对应的电磁波频率段,以及预先确定的频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系,确定变流控制电路对应的目标阻值之前,该方法还包括:
控制装置判断是否存在频率超出目标频率段的目标电磁波信号,如果存在,则向信号发生器发送停止指令,停止指令用于指示信号发生器停止生成电磁波信号;以及将目标电磁波信号的频率设置为目标频率,并返回确定目标频率对应的目标频率段的步骤。
如果目标电磁波信号的频率超出颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置的最大频率段,则控制装置向信号发生器发送终止指令,终止指令用于指示信号发生器终止运行。
在一种可实现方式中,该方法还包括:
振荡器接收目标频率段。
振荡器根据目标频率段生成基准信号。
振荡器将基准信号发送至信号发生器。
在一种可实现方式中,频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系通过以下方法确定:
控制装置在颅脑生物电阻抗检测系统中预先设置多个频率段。多个频率段是将待使用电磁波信号的频率范围按照频率由小到大划分得到的。
控制装置根据待使用电磁波信号的电压和预设的每个频率段对应的输出电流,确定每个频率段对应的变流控制电路对应的阻值。
控制装置根据每个频率段对应的变流控制电路对应的阻值,建立频率段与变流控制电路对应的阻值之间的对应关系。
在一种可实现方式中,该方法还包括:
信号发生器接收频率调节值。
信号发生器接收基准信号。
信号发生器根据基准信号和频率调节值,依次生成多个电磁波信号。
信号发生器将多个电磁波信号依次发送至控制装置和变流控制电路。
信号发生器在接收到停止指令后,停止生成电磁波信号。
信号发生器在接收到终止指令后,终止运行。
在一种可实现方式中,信号发生器根据基准信号和频率调节值,依次生成多个电磁波信号,包括:
信号发生器根据基准信号,生成基础电磁波信号。
信号发生器根据基础电磁波信号和频率调节值,依次生成多个调节电磁波信号。
信号发生器将基础电磁波信号和多个调节电磁波信号共同作为多个电磁波信号。
如此,本申请实施例提供的用于脑卒中鉴别的颅脑生物电阻抗检测方法,应用于检测系统中,采用的电磁波信号可以较全面地覆盖颅脑生物电阻抗检测适用的所有频率;检测时控制装置根据电磁波信号的频率所属范围的不同,对变流控制电路发送不同的电流调节指令,使得变流控制电路可以在不同电磁波频率下发射不同功率的电流,更加符合颅脑在不同电磁波频率下不同的电阻抗特性。整个系统在检测时直接将电极安装在颅脑两侧,使用较方便;整个电阻抗检测过程耗时较短,能够在患者发病后及时鉴别脑卒中类型,缩短从发病到治疗的时间间隔。
在示例性实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有计算机程序或智能合约,所述计算机程序或智能合约被节点加载并执行以实现上述实施例提供的事务处理方法。可选地,上述计算机可读存储介质可以是只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)、随机存储记忆体(RandomAccess Memory,RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解,本申请实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。