[发明专利]用于软场断层摄影数据采集的系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主旨大体上涉及测量装置，并且更具体地涉及软场断层摄影系统。

背景技术

软场断层摄影(例如电阻抗谱(EIS)，也称为电阻抗断层摄影(EIT))用于测量内部特性，特别是例如人体部位等对象的内部结构的物质的电特性。这样的EIS系统基于靠近体积的表面采集的电流和电压数据估计体积内的物质的电导率和/或介电常数。例如，在人体中，对于空气、肌肉、脂肪和其他组织的电特性是不同的。此外，身体部位内的电特性也随时间而变化。因此，电特性时变图可基于体积内的电导率分布而形成。

典型的EIS系统包括多个换能器，其可靠近要研究的对象的表面设置和定位。例如电流等激励可施加于换能器并且测量装置测量响应，例如换能器处的电压等。处理施加的激励和测量的响应来形成该对象的阻抗或电导率分布的二维或三维表示，其代表该对象的内部电特性。

常规的多通道EIS系统需要在几百赫兹(Hz)至几百kHz之间操作的高度准确的激励源，其在系统的每个通道上准确到例如16位阶。这些激励施加于许多换能器并且测量每个换能器处的响应来推断对象内的阻抗分布。基于不同类型分子的色散特性，跨频谱的阻抗分布可以用于识别组织中的分子的类型。然而，在每个通道上使用高度准确的激励源增加了每个通道的整体复杂性。

从而，在这些常规的EIS系统中，对于电子器件需要更高的功率要求和更多的物理空间。这些常规的系统还具有有限的带宽，从而限制系统测量高阶色散的能力。另外，这些常规的系统还受到随时间变化的影响以及受到环境条件(例如，温度)改变的影响。

发明内容

根据一个实施例，提供软场断层摄影测量系统，其包括：多个配置用于靠近对象的表面定位的换能器，其中这些多个换能器对应于多个通道；和激励驱动器，其耦合于这些多个通道并且配置成对于这些多个换能器产生激励信号。该软场断层摄影测量系统还包括单个参考激励源(从其中产生激励)和一个或多个导出激励源，其中这些导出激励源中的一个或多个可从该单个参考激励源导出激励并且导出的激励施加于多个通道的每个。该软场断层摄影测量系统进一步包括：响应探测器，其配置成测量多个换能器的每个处的响应；以及在多个通道的每个中的降位数字化器，其配置成使在换能器的一个或多个处测量的响应与单个参考激励源的激励或从单个参考激励源或独立参考导出的激励中的至少一个之间的测量的响应差异数字化。

根据另一个实施例，提供多通道专用集成电路(ASIC)，其包括：单个参考激励源，其配置成产生至少一个激励用于驱动软场断层摄影系统的多个通道的每个；以及一个或多个导出激励源，其配置成产生从该单个参考激励源导出的激励。该ASIC还包括：响应探测器，其配置成测量多个通道的每个中的多个换能器的每个处的响应；以及降位数字化器，其具有比该单个参考激励源的位数更少的位并且配置成使响应探测器的输出数字化。

根据再另一个实施例，提供用于为软场断层摄影系统提供激励和数据采集的方法。该方法包括从至少一个参考激励源导出一个或多个激励，其施加于该软场断层摄影系统的多个通道，以及测量在对应于这些多个通道的一个或多个换能器处施加的激励与参考激励之间的至少一个差异。该方法还包括使用数量减少的数据位来使测量的差异数字化。

附图说明

目前公开的主旨将参照附图从阅读非限制性实施例的下列说明中更好理解，其中：

图1是图示根据各种实施例形成的软场断层摄影系统的简化示意框图。

图2是图示根据各种实施例的一个换能器配置的简化图。

图3是图示根据各种实施例形成的软场断层摄影系统内的数据流的简化图。

图4是图示根据各种实施例形成的激励和测量架构的框图。

图5是图示根据各种实施例形成的激励和测量架构的一个通道的框图。

图6是图示根据其他各种实施例形成的激励和测量架构的框图。

图7是图示根据一个实施例的用于采用图6的架构进行差异测量的示范性波形的曲线图。

图8是图示根据其他各种实施例形成的激励和测量架构的框图。

图9是根据各种实施例用于提供软场断层摄影数据采集的方法的流程图。

具体实施方式