电阻抗断层成像中驱动和测量模式程控系统的设计论文

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1、电阻抗断层成像中驱动和测量模式程控系统的设计论文.freelpedancetomography;electrodes;multiplexerAbstract:AIMInelectricalimpedancetomography（EIT）therearemanyelectrodesfordrivingandmeasurement.Inordertoconfigurethedifferentdrivingandmeasurementmodemablecontrolsystemfordrivingandmeasurementmodeisdesigned.METHODSH

2、ighspeedCMOSmultiplexer，logiccircuitsandoptic-elec-tronicisolationdeviceeasurementelectrodes，anypairofthedrivingandmeasurementelectrodescouldbeprogrammableconfiguredfordrivingormeasurement.CON┐CLUSIONBasedonhighspeedCMOSmultiplexer，thepro-grammablecontrolsystemfordrivingandmeasurement

3、modehasthefeatureofhighspeed.freelatchingbetterforallchannels.0引言电阻抗断层成像（electricalimpedancetomogra-phy，EIT）就是在成像目标表面施加安全的交流激励电流或电压，同时测量目标表面的电压或电流信号，经图像重构得到成像目标内阻抗或阻抗变化量的二维或三维分布.作为一种新型的成像技术，EIT具有造价低、操作简便、功能成像及动态图像监护等特点［1-6］.目前EIT中通常采用16，32或64个驱动及测量电极，如何将激励源输出的激励信号加载到这些驱动电极上，并按一定的方式将测量

4、电极上的信号传输到信号检测模块，是驱动测量模式控制系统完成的主要功能.1设计方法在我们设计的有32个复合电极的EIT系统中，驱动模式要求有临近驱动（adjacentdrivingmode）和对向驱动（opposite/polardrivingmode）两种模式;测量模式要求有临近测量（adjacentmeasurementmode）和对向测量（opposite/polarmeasurementmode）等模式.在满足驱动和测量模式的前提下，综合考虑到数据采集和图像重建的速度，以及EIT中均为低电流交流信号的特点，驱动和测量模式的控制电路主要采用高速、多路电子开关实

5、现.为满足EIT中高精度激励及信号测量的需要，在器件选择及电路设计中我们主要考虑如下因素:①驱动测量模式从临近到对称等不同模式具有灵活程控设置的特点;②激励通道及测量通道间的一致性要好，以减小不同通道间的误差;③电子开关的导通电阻（Ron）和通道间电容要足够小.2器件选择及电路设计无论是驱动还是测量模式，其加载的信号均为交流低电流（小于10mA）信号，经比较Maxim公司的MAX306［7］满足设计要求.它作为DG406，DG407，DG506A和DG507A等多路开关的升级产品，具有如下功能:程控16选1（由A0，A1，A2，A3和选通信号EN决定接通的通道号）

6、，导通电阻Ron小于100Ω，通道间匹配误差小于5Ω，通道串扰小于-92dB，端泄漏电流小于20nA，导通时端对地等效电容C（ON）小于140pF，开关时间小于400ns.为达到测量模式程控设置的目的，我们利用MAX306的EN控制端，将两片MAX306级联，完成32选1的多路开关组，两组32选1的开关并联即实现32选2任意模式设置功能.为进一步减小其他电路对该模块的干扰，我们还采用了单独供电、光耦隔离等措施，以达到驱动测量设置模块高精度传输、加载信号的设计要求.Fig1是我们设计的测量模式程控电路原理图，驱动模式程控电路的原理图与Fig1相似，它们间的区别是模拟

7、信号的流程相反.Fig1中，两组A0，A1，A2，A3和EN信号分别来自计算机控制的两个数字信号输出端口（I/OPORT0X242和0X243），信号经光耦隔离后作为多路开关的片内选通控制信号和片选信号，从而与S，FreestonIL，BroeelectricalimpedancetomographysystemforclinicaluseDesignandpreliminaryresults［J］.IEEETransBiomedEng，1995;42（2）:133-140.［2］Bropedancechangesinthehumanthorax［J］.IEEET

8、ransB