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申请/专利权人：中国计量大学

摘要：本发明涉及一种柔性电学多模态耦合传感器及其多模态感应数据处理方法，该传感器主要由内电极、外电极、柔性导线、硅胶基底和电极接口组成。硅胶基底分为内层和外层，内电极安装在内层，外电极安装在外层，电极接口与内电极和外电极配合设置。柔性导线内置于硅胶基底内，一端与内电极或外电极电性连接，另一端电性连接航空插座。与内电极相连的柔性导线内置于硅胶基底内层，与外电极相连的柔性导线内置于硅胶基底外层。该传感器提供了在线监测肺通气和血流灌注的有效感应手段，有助于揭示肺部多相流动的基本规律，并支持相关疾病的诊断。

主权项：1.一种柔性电学多模态耦合传感器的多模态感应数据处理方法，其特征在于：柔性电学多模态耦合传感器包括内电极、外电极、柔性导线、电极接口、硅胶基底，所述硅胶基底包括内层和外层，所述内电极和所述外电极分别设置有多个，其中内电极安装在内层上，外电极安装在外层上，所述电极接口与内电极、外电极配合设置，且所述柔性导线内置在硅胶基底内，柔性导线的一端通过电极接口与内电极、外电极电性连接，同时柔性导线的另一端电性连接有航空插座；所述柔性导线和所述电极接口均采用共晶镓铟制作而成，所述内电极和所述外电极均采用碳黑材料制作而成，所述硅胶基底采用Smooth-onEcoflex00-30硅胶制作而成；所述内层设置有三层，每层内层上布置有16个所述内电极，所述外层也设置有三层，每层外层上设置有16个所述外电极；柔性电学多模态耦合传感器的多模态感应数据处理方法，具体为：当柔性电学多模态耦合传感器作为电阻抗传感器时，柔性电学多模态耦合传感器内部用电流场模型描述，在该工作模式下，通过多频电流信号激励，实现胸腔多相流的初步在线检测，电流场模式的数学表达式为： 其中，σx,y是空间电导率分布；φx,y是电势分布；另外，当柔性电学多模态耦合传感器作为电容传感器时，传感器内部用静电场模型描述，在该工作模式下，通过多频电压信号激励，实现呼吸过程中胸腔形变以及传感器位移的在线检测，静电场模型的数学表达式为： 其中，εx,y是空间介电常数分布；φx,y是电势分布；最后，当柔性电学多模态耦合传感器作为CCEIT传感器时，传感器内部描述为准静态电磁场，在该工作模式下，通过多频电压激励，实现呼吸过程中胸腔内部电学特性参数实部和虚部测量，CCEIT感测区域的模型可以通过以下方程描述： 其中，,和分别是空间电导率、介电常数和电势分布，是激励交流电压源的角频率，j是交流电压源的频率；S1：将所述硅胶基底穿戴到患者的胸部，使硅胶基底的内侧与患者的皮肤贴合；S2：利用模拟与实验相结合的方法，获取柔性电学多模态耦合传感器的电容传感灵敏度Sc，用以表征柔性电学多模态耦合传感器作为电容传感器时输出的电压信号与胸腔形变之间的定量关系；电容信号与胸腔形变之间的关系可以用下式表示： 其中，ΔVc为耦合传感器作为电容传感器时输出的电压信号变化，Δθ表示胸腔形变；通过实测得到的ΔVc和柔性电学多模态耦合传感器的电容传感灵敏度Sc，可以计算出胸腔形变的估算值： 其中，是胸腔形变的估计值；L1是用于结合了ΔVc和Sc进行反问题求解的映射函数；S3：利用模拟和实验相结合的方法获取柔性电学多模态耦合传感器的CCEIT传感动态空间灵敏度SΔθ，用以表征柔性电学多模态耦合传感器作为CCEIT传感器时外电极输出的电压信号与传感器内部电特性参数实部和虚部之间的定量关系，CCEIT信号与柔性电学多模态耦合传感器内部电特性参数实部和虚部之间的关系可以用下式表示： 式中，为当耦合传感器作为CCEIT传感器时外电极输出的电压信号变化；Δη表示传感器内部电特性参数实部和虚部信息变化；将电容传感得到的作为先验信息，实时更新CCEIT传感动态空间灵敏度，得到，将传感器输出的ΔVCCEIT作为投影数据，结合实时更新后的，计算出CCEIT传感器内部电特性参数实部和虚部信息变化: 其中，是传感器内部电特性参数实部和虚部信息变化的估计值；L2是用于结合了、和先验信息进行反问题求解的映射函数；S4：利用模拟和实验相结合的方法获取柔性电学多模态耦合传感器的电阻抗传感动态空间灵敏度SΔθ,Δη，用以表征耦合传感器作为电阻抗传感器时输出的电压信号与胸部电导率之间的定量关系；电阻抗信号与胸部电导率变化之间的关系可以用下式表示： 式中，ΔVI为耦合传感器作为电阻抗传感器时输出的电压信号变化；Δσ表示胸部电导率变化；将电容传感和CCEIT传感得到的和作为先验信息，实时更新电阻抗传感动态空间灵敏度，得到；将传感器输出的ΔVI作为投影数据，结合实时更新后的，计算出肺部电导率分布变化: 其中，是肺部电导率分布变化的估计值；L3是用于结合了ΔVI、和先验信息和进行反问题求解的映射函数；根据呼吸过程中肺部电导率分布的变化得到肺通气及血流灌注的变化。

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百度查询： 中国计量大学 一种柔性电学多模态耦合传感器的多模态感应数据处理方法