[发明专利]生物组织介电特性测量探头及其校准方法、设备和介质

说明书

本发明涉及生物组织介电特性测量技术领域，尤其涉及一种生物组织介电特性测量探头及其校准方法、设备和介质，包括：由探头底端至探头顶端依次设置的连接端口、同轴传输装置以及测量头。本发明通过同轴传输装置以及测量头完成待测组织的测量工作，解决了现有探头电气安全性低、具有生物侵害性、低频段测量准确性低以及维护困难，且当探头开端面不再裸露时，现有技术缺乏与之相匹配的测量校准方法的问题，本发明提供的测量探头不仅能够更好地改善测量头与待测组织接触面的契合度，而且能够避免同轴传输装置中的金属内芯与待测组织直接接触，降低了对待测组织的创伤，提高了测量精度，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物组织介电特性测量技术领域，尤其涉及一种生物组织介电特性测量探头及其校准方法、设备和介质。

背景技术

介电特性是物质的固有物理属性，其物理表示为相对介电常数和电导率，在生物组织中，介电特性的数值与细胞的含水量、细胞内离子浓度、细胞膜通透性、组织微环境等因素密切相关，当组织发生病理改变时，介电特性数值也会发生变化，因此，生物组织的介电特性可作为一种生物标记，用于反映组织当前的生理或病理状态，提供有价值的疾病诊断信息。

开端同轴介电测量技术是通过测量探头向待测组织发射并接收反射的电磁波，并根据发射-接收的电磁波反射系数信息来计算组织介电特性，是当前生物组织介电特性测量最重要的技术之一，该技术具有测量步骤简洁，操作方便，实用性好，以及准确性高等诸多优点，在生物组织介电测量研究和应用中广泛使用；现有的开端同轴介电测量技术探头为开端同轴探头，探头包含三层同轴圆柱结构：最内层设置金属内芯，中间层设置电介质材料，最外层设置金属屏蔽层，探头底端设置有与测量设备连接的端口，顶端为与待测组织相接触的开端面，在探头开端面上，三层同轴圆柱体裸露，在测量时，测量探头需紧贴或插入待测组织，同时其为同轴传输装置，传输电磁信号，上述结构特征导致现有的测量探头具有如下缺陷：

(1)电气安全性低。由于现有探头金属内芯与外层金属屏蔽层在开端面上与待测组织直接接触，探头底端通过接口与测量设备具有电气连接，因此，当出现漏电或测量设备故障时，电流可通过探头进入待测组织，存在触电的风险。

(2)具有生物侵害性。现有探头在测量时需要将探头压紧待测组织，确保组织在探头的接触面处被压成平面，这种通过外力挤压待测组织，将导致测量部位出现损伤、出血的风险增高，具有一定的生物侵害性，且测量结果不准确。

(3)低频段测量准确性低。在测量低频段(50MHz以下)生物组织介电特性时，探头附近区域产生明显的极化效应，极化效应会降低测量的准确性。

(4)维护困难。现有探头在测量时，内层铜芯暴露在待测组织中，极易导致探头的铜芯氧化、磨损，一旦铜芯出现氧化或磨损，将改变探头的电学特性，使测量准确性降低，虽然通过镀铂可缓解铜芯氧化，但此方式不仅增加了成本，且磨损问题仍未解决。

上述问题导致目前生物组织介电特性测量探头一定程度上限制了生物组织介电特性测量技术的应用。

另外，由于在开展生物介电特性测量过程中，需要使用特征参数信息，因此在使用探头进行组织介电特性测量前，必须确定探头的特征参数，探头特征参数确定的过程被称为探头测量校准；现有的探头测量校准方法为分别测量短路、开路、负载的三组发射系数进行校准，该方法实现的前提是探头开端面中的内芯和屏蔽层金属裸露，能够直接接入短路、开路、负载终端，然而，当探头开端面不再裸露，无法实现短路、开路或负载终端接入时，需要与之相匹配的测量校准方法。

发明内容

本发明提供一种生物组织介电特性测量探头及其校准方法、设备和介质，解决的技术问题是，现有探头电气安全性低、具有生物侵害性、低频段测量准确性低以及维护困难，且当探头开端面不再裸露时，现有技术缺乏与之相匹配的测量校准方法。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种生物组织介电特性测量探头及其校准方法、设备和介质。