基于FPGA的电极切换装置、方法、以及电阻抗成像设备与流程

本申请涉及eit成像，尤其涉及一种基于fpga的电极切换装置、方法、以及电阻抗成像设备。

背景技术：

1、生物电阻抗断层成像，是一种非侵入性的医学成像类型，基本原理是在被测量目标组织表面施加安全激励电流/电压信号，同时测量目标组织表面的电压/电流信号，由所测得的信号采用图像重构算法得到被检测组织内的阻抗或阻抗变化图像分布。目前的电压采集方案包括相邻注入法，然而现有的相邻注入法的电极切换方案中在测量电压时耗时较长，在电极脱落时难以判断。

技术实现思路

1、本申请提供了一种提高测量效率的基于fpga的电极切换装置。

2、本申请第一方面提供一种基于fpga的电极切换装置，应用于电阻抗成像设备，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源包括电源输入端和电源输出端，所述电压采集装置包括若干个第一采集端，所述每个第一采集端都有对应的第二采集端，其特征在于，所述电压采集装置包括若干测量单元，每一个所述测量单元对应一组电极，每一组中的电极依序相邻，各组之间包含多个电极且电极数量相同，且每一组电极的第一个电极与前相邻的一组电极的最后一个电极相同，每一组电极的最后一个电极与后相邻的一组电极的第一个电极相同；所述基于fpga的电极切换装置包括fpga控制器装置、第一模拟开关阵列和多个第二开关阵列；所述第一模拟开关阵列与所述fpga控制器装置和所述信号源电性连接，所述第一模拟开关阵列在所述fpga控制器装置的控制下，每次可选择性地将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极；所述每一所述第二模拟开关阵列与所述fpga控制器装置和一个测量单元电性连接，所述多个第二模拟开关阵列在所述fpga控制器装置的控制下同时工作，且每个第二模拟开关阵列在所述fpga控制器装置的控制下在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对，各组电极中的测量电极对间隔相同数量个电极。

3、本申请第二方面提供一种电阻抗成像设备，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源包括电源输入端和电源输出端，电压采集装置包括若干个第一采集端，所述每个第一采集端都有对应的第二采集端，所述电阻抗成像设备还包括上述的基于fpga的电极切换装置。

4、本申请第三方面提供一种基于fpga的电极切换方法，应用于上述基于fpga的电极切换装置，所述电极切换方法包括：

5、当接收到切换控制指令时，发送使能信号和地址信号用于控制第一模拟开关阵列将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极，控制多个第二模拟开关阵列在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对，所述每个测量电极对与所述电压采集装置中的一个第一采集端和与所述第一采集端对应的第二采集端连通，在各组电极中的选择的一对测量电极对间隔相同数量个电极；

6、检测所述电压采集装置是否完成采集所述每组中选择的测量电极对的电压数据；

7、当电压采集装置完成采集所述每组中选择的测量电极对的电压数据，多次切换所述多个第二开关阵列的状态以在当前激励电极对下，多次同时在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量；

8、判断在当前激励电极对下，同时测量的次数是否等于所述每组的电极数量；

9、若同时测量的次数等于所述每组的电极数量，控制当前激励电极对不变，同时在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量；

10、若同时测量的次数的等于所述每组的电极对数量，多次切换所述第一模拟开关阵列的状态以递增所述激励电极对的电极地址并在不同的激励电极对下多次同时在所述每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行同时测量，所述每组中选取的电极对彼此间隔的电极数量相同。

11、判断所述激励电极对的电极地址递增次数是否等于所述若干电极的数量；

12、若所述激励电极对的电极地址递增次数等于所述若干电极的数量，控制所述若干模拟开关阵列去使能。

13、本申请第四方面提供一种fpga控制装置，所述fpga控制装置包括，

14、存储器，用于存储计算机程序；以及

15、处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述基于fpga的电极切换方法。

16、上述基于fpga的电极切换装置包括第一模拟开关。用于选择激励电极，若干第二模拟开关，每个第二模拟开关对应一组电极，每组电极电极数量相同；每个第二模拟开关从对应的电极组中选择两个相邻电极作为测量电极对，从每组中选择的电极对彼此间隔的电极数量相同；在激励电极对不同的情况下，从每组电极中选择的一个电极对以同时测量电压，直至每组电极中的电极对测量完毕；再递增激励电极地址以在每个相邻电极组成的激励电极的情况下，完成电压测量。本方案提升了测量效率。

技术特征：

1.一种基于fpga的电极切换装置，应用于电阻抗成像设备，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源包括电源输入端和电源输出端，所述电压采集装置包括若干个第一采集端，所述每个第一采集端都有对应的第二采集端，其特征在于，所述电压采集装置包括若干测量单元，每一个所述测量单元对应一组电极，每一组中的电极依序相邻，各组之间包含多个电极且电极数量相同，且每一组电极的第一个电极与相邻的前面一组电极的最后一个电极相同，每一组电极的最后一个电极与相邻的后一组电极的第一个电极相同；所述基于fpga的电极切换装置包括fpga控制器装置、第一模拟开关阵列和多个第二开关阵列；所述第一模拟开关阵列与所述fpga控制器装置和所述信号源电性连接，所述第一模拟开关阵列在所述fpga控制器装置的控制下，每次可选择性地将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极；所述每一所述第二模拟开关阵列与所述fpga控制器装置和一个测量单元电性连接，所述多个第二模拟开关阵列在所述fpga控制器装置的控制下同时工作，且每个第二模拟开关阵列在所述fpga控制器装置的控制下在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对，各组电极中的测量电极对间隔相同数量个电极。

2.如权利要求1所述的基于fpga的电极切换装置，其特征在于，所述fpga控制器装置还用于通过多次切换所述多个第二开关阵列的状态以在当前激励电极对下，多次同时在所述每组电极中依序选取下一个未测量电极对进行同时测量。

3.如权利要求2所述的基于fpga的电极切换装置，其特征在于，所述fpga控制器装置还用于多次切换所述第一模拟开关阵列的状态，以当所述同时测量的次数等于所述每组的电极数量时，递增所述激励电极对的电极并在不同的激励电极对下多次同时在所述每组电极中依序选取一个未测量的电极对进行同时测量，所述每组中选取的电极对彼此间隔的电极数量相同。

4.如权利要求3所述的基于fpga的电极切换装置，其特征在于，所述fpga控制器装置还用于当激励电极对的电极地址递增的次数等于所述若干电极的数量时，控制所述若干模拟开关阵列去使能。

5.如权利要求3所述的基于fpga的电极切换装置，其特征在于，所述每个模拟开关阵列包括一个使能端和若干地址线，所述fpga控制器装置通过输出使能信号和选址信号给所述若干模拟开关阵列，以控制相应的模拟开关阵列使能以及选通相应的通道。

6.一种电阻抗成像设备，其特征在于，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，所述多个电极与所述人体不同部位接触，所述信号源包括电源输入端和电源输出端，电压采集装置包括若干个第一采集端，所述每个第一采集端都有对应的第二采集端，所述电阻抗成像设备还包括如权利要求1～5任一项所述的基于fpga的电极切换装置。

7.一种基于fpga的电极切换方法，应用于如权利要求1～5任一项所述的基于fpga的电极切换装置，其特征在于，所述电极切换方法包括：

8.如权利要求7所述的基于fpga的电极切换方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.如权利要求8所述的基于fpga的电极切换方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.一种电阻抗成像设备，其特征在于，所述电阻抗成像设备包括，

技术总结
本申请提供了一种基于FPGA的电极切换装置，应用于电阻抗成像设备，所述电阻抗成像设备包括信号源、多个电极、以及电压采集装置，其特征在于，所述电压采集装置包括若干测量单元，每一个所述测量单元对应一组电极；所述基于FPGA的电极切换装置包括FPGA控制器装置、第一模拟开关阵列和多个第二开关阵列；所述第一模拟开关阵列每次可选择性地将两个相邻的电极接入所述电源输入端和电源输出端以作为激励电极；所述每一所述第二模拟开关阵列与所述FPGA控制器装置和一个测量单元电性连接，所述多个第二模拟开关阵列在所述FPGA控制器装置的控制下同时工作，且在每一组电极中选择一对相邻的电极作为测量电极对。本申请提高了采集电压信息的效率。

技术研发人员：祝荣荣,胡耀天,王伟,李随安
受保护的技术使用者：上海融易迈医疗健康科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16