阅读说明：本技术 用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法及系统 (Method and system for electrical conductivity measurement of biomimetic and biological tissues ) 是由 钱志勤 于至孚 顾慧君 张兵 章文俊 张春 于 2020-07-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法,包括如下步骤：安装NI_VISA驱动程序,LabVIEW通过NI_VISA驱动程序调用底层系统资源,底层系统再通过仪器驱动实现对仪器设备的控制与数据交流；通过四电极测量探头获取数据；将第一通道采集的电压波形数据在计算机上显示,再根据LabVIEW界面上显示的波形图,通过编程读取电压波形数据的均方根值；将第二通道采集的电极II的电压波形数据在计算机上显示,再根据LabVIEW界面上显示的波形图,通过编程读取电极II的电压波形数据的均方根值；将第二通道采集的电极III的电压波形数据在计算机上显示,再根据LabVIEW界面上显示的波形图,通过编程读取电极III的电压波形数据的均方根值；基于公式求得仿生组织和生物组织的电导率。(The invention discloses a method for measuring the electrical conductivity of bionic tissues and biological tissues, which comprises the following steps: installing an NI-VISA driver, calling bottom system resources by LabVIEW through the NI-VISA driver, and realizing control and data communication of the instrument and the equipment by the bottom system through instrument driving; acquiring data through a four-electrode measuring probe; displaying the voltage waveform data acquired by the first channel on a computer, and reading the root mean square value of the voltage waveform data through programming according to a waveform diagram displayed on a LabVIEW interface; displaying the voltage waveform data of the electrode II acquired by the second channel on a computer, and reading the root mean square value of the voltage waveform data of the electrode II through programming according to a waveform diagram displayed on a LabVIEW interface; displaying the voltage waveform data of the electrode III acquired by the second channel on a computer, and reading the root mean square value of the voltage waveform data of the electrode III through programming according to a waveform diagram displayed on a LabVIEW interface; and (4) solving the electric conductivity of the bionic tissue and the biological tissue based on a formula.)

用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法及系统

技术领域

本发明是关于生物组织导电性测量技术领域，特别是关于一种用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法及系统。

背景技术

测量某种材料的导电性，并不是很难的问题，目前市场上也有相关的设备来测量材料的电阻、电阻率或者阻抗，技术上也已经非常成熟。但是目前几乎所有的设备测量的都是直流条件下的导电性，而这个数据对本课题来说是不具有参考价值的，因为射频消融或微波消融，采用的都是高频的交流电，而在交流的条件下，材料的导电性有可能会发生很大的变化，同时，生物组织又有它本身的特殊性，因此必须采用一种特殊的方法来测量。现有技术已经提出了采用四电极的方法来测量生物组织的电导率的方法。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法及系统，其能够克服现有技术的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法，包括如下步骤：安装NI_VISA驱动程序，LabVIEW通过NI_VISA驱动程序调用底层系统资源，然后底层系统再通过仪器驱动实现对仪器设备的控制与数据交流；通过四电极测量探头获取数据，其中，四电极测量探头的四个探头依次编号为电极I、电极II、电极III以及电极IV；其中，电极I与信号输入端相连，电极IV与电流-电压转换探头相连，电流-电压转换探头与示波器的第一通道相连；其中，电极II和电极III与示波器的第二通道相连；将第一通道采集的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电压波形数据的均方根值；将第二通道采集的电极II的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电极II的电压波形数据的均方根值；将第二通道采集的电极III的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电极III的电压波形数据的均方根值；

基于以下公式，求得仿生组织和生物组织的电导率：

其中，σ是仿生组织和生物组织的电导率，V₃是电极III的电压波形数据的均方根值，V₂是电极II的电压波形数据的均方根值，Vi是电压波形数据的均方根值，K为探头常数。

在一优选的实施方式中，用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法包括如下步骤：在求得仿生组织和生物组织的电导率之后，将仿生组织和生物组织的电导率存储在Excel表中。

在一优选的实施方式中，用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法包括如下步骤：在读取电极II和电极III的电压波形数据的均方根值之后，求得仿生组织和生物组织的电导率；如果选择将所求得的仿生组织和生物组织的电导率导入Excel表，则判断是否触发数值清空事件；如果判断触发数值清空事件，则清除所有读取到的电极II和电极III的电压波形数据的均方根值。

在一优选的实施方式中，用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法包括如下步骤：在清除所有读取到的电极II和电极III的电压波形数据的均方根值之后，重新读取电极II的电压波形数据的均方根值和电极III的电压波形数据的均方根值；基于重新读取的电极II的电压波形数据的均方根值和电极III的电压波形数据的均方根值，再次计算仿生组织和生物组织的电导率。

本发明还提供了一种用于仿生组织和生物组织的导电性测量的系统，系统存储有非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质存储有可由计算机执行的计算机程序，计算机程序在被执行时使得处理器进行如下操作：

安装NI_VISA驱动程序，LabVIEW通过NI_VISA驱动程序调用底层系统资源，然后底层系统再通过仪器驱动实现对仪器设备的控制与数据交流；

通过四电极测量探头获取数据，其中，四电极测量探头的四个探头依次编号为电极I、电极II、电极III以及电极IV；其中，电极I与信号输入端相连，将电极IV与电流-电压转换探头相连，电流-电压转换探头与示波器的第一通道相连；其中，电极II和电极III与示波器的第二通道相连；

将第一通道采集的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电压波形数据的均方根值；

将第二通道采集的电极II的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电极II的电压波形数据的均方根值；

将第二通道采集的电极III的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电极III的电压波形数据的均方根值；

基于以下公式，求得仿生组织和生物组织的电导率：

其中，σ是仿生组织和生物组织的电导率，V₃是电极III的电压波形数据的均方根值，V₂是电极II的电压波形数据的均方根值，Vi是电压波形数据的均方根值，K为探头常数。

在一优选的实施方式中，系统存储有非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质存储有可由计算机执行的计算机程序，计算机程序在被执行时使得处理器进行如下操作：在求得仿生组织和生物组织的电导率之后，将仿生组织和生物组织的电导率存储在Excel表中。

在一优选的实施方式中，系统存储有非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质存储有可由计算机执行的计算机程序，计算机程序在被执行时使得处理器进行如下操作：在读取电极II和电极III的电压波形数据的均方根值之后，求得仿生组织和生物组织的电导率；如果选择将所求得的仿生组织和生物组织的电导率导入Excel表，则判断是否触发数值清空事件；如果判断触发数值清空事件，则清除所有读取到的电极II和电极III的电压波形数据的均方根值。

在一优选的实施方式中，系统存储有非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质存储有可由计算机执行的计算机程序，计算机程序在被执行时使得处理器进行如下操作：在清除所有读取到的电极II和电极III的电压波形数据的均方根值之后，重新读取电极II的电压波形数据的均方根值和电极III的电压波形数据的均方根值；基于重新读取的电极II的电压波形数据的均方根值和电极III的电压波形数据的均方根值，再次计算仿生组织和生物组织的电导率。

与现有技术相比，本发明具有如下优点，本发明的方法和系统在高频条件下具有很好的抗噪声、抗干扰能力，尽可能地减小了测量误差。本发明的系统可对生物组织和仿生组织进行不同频率下的电导率测量，为后续各类实验提供了重要保障。

附图说明

图1是根据本发明一实施方式的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1是根据本发明一实施方式的方法流程图。如图所示，本发明的用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法包括如下步骤：

步骤101：安装NI_VISA驱动程序，LabVIEW通过NI_VISA驱动程序调用底层系统资源，然后底层系统再通过仪器驱动实现对仪器设备的控制与数据交流；

步骤102：通过四电极测量探头获取数据，其中，四电极测量探头的四个探头依次编号为电极I、电极II、电极III以及电极IV；其中，电极I与信号输入端相连，电极IV与电流-电压转换探头相连，电流-电压转换探头与示波器的第一通道相连；其中，电极II和电极III与示波器的第二通道相连；

步骤103：将第一通道采集的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电压波形数据的均方根值；

步骤104：将第二通道采集的电极II的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电极II的电压波形数据的均方根值；

步骤105：将第二通道采集的电极III的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电极III的电压波形数据的均方根值；

步骤106：基于以下公式，求得仿生组织和生物组织的电导率：

其中，σ是仿生组织和生物组织的电导率，V₃是电极III的电压波形数据的均方根值，V₂是电极II的电压波形数据的均方根值，Vi是电压波形数据的均方根值，K为探头常数。

在一优选的实施方式中，用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法包括如下步骤：在求得仿生组织和生物组织的电导率之后，将仿生组织和生物组织的电导率存储在Excel表中。

在一优选的实施方式中，用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法包括如下步骤：在读取电极II和电极III的电压波形数据的均方根值之后，求得仿生组织和生物组织的电导率；如果选择将所求得的仿生组织和生物组织的电导率导入Excel表，则判断是否触发数值清空事件；如果判断触发数值清空事件，则清除所有读取到的电极II和电极III的电压波形数据的均方根值。

在一优选的实施方式中，用于仿生组织和生物组织的导电性测量的方法包括如下步骤：在清除所有读取到的电极II和电极III的电压波形数据的均方根值之后，重新读取电极II的电压波形数据的均方根值和电极III的电压波形数据的均方根值；基于重新读取的电极II的电压波形数据的均方根值和电极III的电压波形数据的均方根值，再次计算仿生组织和生物组织的电导率。

本发明还提供了一种用于仿生组织和生物组织的导电性测量的系统，系统存储有非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质存储有可由计算机执行的计算机程序，计算机程序在被执行时使得处理器进行如下操作：安装NI_VISA驱动程序，LabVIEW通过NI_VISA驱动程序调用底层系统资源，然后底层系统再通过仪器驱动实现对仪器设备的控制与数据交流；通过四电极测量探头获取数据，其中，四电极测量探头的四个探头依次编号为电极I、电极II、电极III以及电极IV；其中，电极I与信号输入端相连，电极IV与电流-电压转换探头相连，电流-电压转换探头与示波器的第一通道相连；其中，电极II和电极III与示波器的第二通道相连；将第一通道采集的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电压波形数据的均方根值；将第二通道采集的电极II的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电极II的电压波形数据的均方根值；将第二通道采集的电极III的电压波形数据在计算机上显示，再根据LabVIEW界面上显示的波形图，通过编程读取电极III的电压波形数据的均方根值；基于以下公式，求得仿生组织和生物组织的电导率：

其中，σ是仿生组织和生物组织的电导率，V₃是电极III的电压波形数据的均方根值，V₂是电极II的电压波形数据的均方根值，Vi是电压波形数据的均方根值，K为探头常数。

在一优选的实施方式中，系统存储有非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质存储有可由计算机执行的计算机程序，计算机程序在被执行时使得处理器进行如下操作：在求得仿生组织和生物组织的电导率之后，将仿生组织和生物组织的电导率存储在Excel表中。

在一优选的实施方式中，系统存储有非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质存储有可由计算机执行的计算机程序，计算机程序在被执行时使得处理器进行如下操作：在读取电极II和电极III的电压波形数据的均方根值之后，求得仿生组织和生物组织的电导率；如果选择将所求得的仿生组织和生物组织的电导率导入Excel表，则判断是否触发数值清空事件；如果判断触发数值清空事件，则清除所有读取到的电极II和电极III的电压波形数据的均方根值。

在一优选的实施方式中，系统存储有非暂时性计算机可读存储介质，非暂时性计算机可读存储介质存储有可由计算机执行的计算机程序，计算机程序在被执行时使得处理器进行如下操作：在清除所有读取到的电极II和电极III的电压波形数据的均方根值之后，重新读取电极II的电压波形数据的均方根值和电极III的电压波形数据的均方根值；基于重新读取的电极II的电压波形数据的均方根值和电极III的电压波形数据的均方根值，再次计算仿生组织和生物组织的电导率。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。