一种皮肤粘弹性检测装置及方法制造方法及图纸

一种皮肤粘弹性检测装置及方法，本发明专利技术涉及皮肤粘弹性检测装置及方法。本发明专利技术的目的是为了解决传统动载印压测量方法测量精度低，测量成本高的问题。一种皮肤粘弹性检测装置包括底板、压力传感探头、U型支承架、弹簧、框架、夹板、滑杆、电机座、凸轮和电机；底板上设置框架，电机通过电机座固定在框架上，凸轮安装在电机的输出轴上；滑杆贯穿U型支承架，U型支承架固定于框架的侧面，U型支承架中的弹簧套于滑杆上，其下端固定在U型支承架上，其上端固定在与滑杆固接的夹板上，使滑杆上端与凸轮轮廓靠紧，夹板的下表面设置位移检测组件，滑杆下端与压力传感探头刚性相连，压力传感探头穿过底板孔与皮肤表面接触。本发明专利技术用于皮肤检测领域。

Device and method for detecting viscoelasticity of skin

The invention relates to a skin viscoelasticity detecting device and a method thereof, relating to a device for detecting skin viscoelasticity and a method thereof. The invention aims to solve the problems of low measuring accuracy and high measuring cost of the traditional dynamic load printing and pressure measuring method. A viscoelastic skin detection device comprises a base plate, a pressure sensing probe, U type supporting frame, spring, frame, splint, sliding rod, a motor seat, cam and motor; frame arranged on the soleplate, the motor seat is fixed on the frame through the cam, mounted on the output shaft of the motor; the slide bar type support through U the side frame, the supporting frame is fixed on the frame of U type, U type supporting frame in the spring is sheathed on the sliding rod, the lower part is fixed on the U type support frame, the upper end is fixed on the sliding rod is fixedly connected with the clamping plate, the sliding rod and the upper end of the cam contour near the lower surface of the splint set the displacement detection module, sliding rod is connected with a pressure sensing probe rigid pressure sensing probe through the bottom hole in contact with the surface of the skin. The invention is used in the skin detection field.

【技术实现步骤摘要】
一种皮肤粘弹性检测装置及方法
本专利技术涉及皮肤粘弹性检测装置及方法。
技术介绍
目前，在临床或日常健康检测时的皮肤粘弹性测量方法有多种。例如，基于传统材料力学测试的离体压缩或拉伸皮肤粘弹性测量方法；基于印压法的在体钢印挤压测量方法；基于吸入法的气动吸料测量方法；基于多普勒原理的超声波测量方法等。其中，在体钢印挤压测量方法，根据激励的形式，又分为静载印压测量方法和动载印压测量方法。传统动载印压测量方法不能忽略传统印探头质量，皮下组织对皮肤粘弹性测量影响大，导致测量精度低，装置结构复杂，使用电子元器件多，不能实现小型化，导致测量成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决传统动载印压测量方法测量精度低，测量成本高的问题，而提出一种皮肤粘弹性检测装置及方法。一种皮肤粘弹性检测装置包括底板、压力传感探头、U型支承架、弹簧、框架、夹板、滑杆、电机座、凸轮和电机；底板上设置框架，电机通过电机座固定在框架上，凸轮安装在电机的输出轴上；滑杆贯穿U型支承架，U型支承架固定于框架的侧面，U型支承架中的弹簧套于滑杆上，其下端固定在U型支承架上，其上端固定在与滑杆固接的夹板上，使滑杆上端与凸轮轮廓靠紧，夹板的下表面设置位移检测组件，用于检测滑杆位移变化的电压信号，滑杆下端与压力传感探头刚性相连，压力传感探头穿过底板孔与皮肤表面接触，用于检测皮肤所受压力的电压信号。一种基于皮肤粘弹性检测装置的方法具体过程为：将皮肤粘弹性检测装置的底板与待检测部位的皮肤表面接触，通过粘带将皮肤粘弹性检测装置固定于待检测部位的皮肤表面，打开电源开关，电机按720～780r/min的转速带动凸轮旋转，弹簧力的作用使滑杆与凸轮边缘接触，滑杆下端与压力传感探头刚性相连，压力传感探头穿过底板孔与皮肤表面接触，并通过滑杆的往复运动，给待检测部位的皮肤表面输入周期性位移；通过位移检测组件检出；同时，待检测部位的皮肤表面由输入周期性位移产生反作用力，反作用力由压力传感探头检出；步骤一、构建皮肤粘弹性检测系统的受力模型的运动微分方程；具体过程为：步骤二、消去皮肤粘弹性检测系统的受力模型的运动微分方程中的质量m，求解皮肤的粘性系数c和弹性系数k。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出一种皮肤粘弹性检测方法及装置。本方法基于动态印压法，通过多频率耦合位移曲线构成凸轮轮廓，以传统凸轮与滑杆方式完成位移输入，利用两组传感器，同时得到皮肤位移、压力与时间的关系曲线，提高了测量精度。此外，提出了基于单自由度受迫振动模型的皮肤粘弹性检测新方法，推导基于有阻尼单自由度系统振动理论的皮肤粘性、弹性计算公式，测定皮肤检测部位输入位移和压力响应的振幅幅值及其二者之间的相位差，计算出皮肤的粘性、弹性值；设计开发了以机械式位移输入为特征的测量装置，克服了印探头等活动部件质量对测量结果的影响，实现了无创性在体皮肤特性的测量；同时，简化了装置结构，可使装置实现小型化，便于家庭应用，降低检测成本。本专利技术解决了传统动载印压测量方法测量精度低，测量成本高的问题。结合图7得出滤波后的实验结果为ω1＝12Hz、ω2＝24Hz、ω3＝37Hz、ω4＝48Hz，与预期的输入频率结果完全吻合。将滤波后所得的数据代入公式(8)和公式(9)，即可得到弹性系数和粘性系数。附图说明图1为本专利技术单自由度受迫振动系统示意图；图2为本专利技术单自由度受迫振动系统受力模型示意图；图3为皮肤粘弹性检测装置结构图，1为底板，2为压力传感探头，3为U型支承架，4为弹簧，5为框架，6为夹板，7为滑杆，8为电机座，9为凸轮，10为电机；图4为凸轮轮廓及轨迹曲线示意图；图5为检测系统流程图；图6为检测实验图；图7为实测位移(压力)-时间波形图；图8为弹性系数k的实验结果示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图3说明本实施方式，本实施方式的一种皮肤粘弹性检测装置包括底板1、压力传感探头2、U型支承架3、弹簧4、框架5、夹板6、滑杆7、电机座8、凸轮9和电机10；底板1上设置框架5，电机10通过电机座8固定在框架5上，凸轮9安装在电机10的输出轴上；滑杆7贯穿U型支承架3，U型支承架3固定于框架5的侧面，夹板6与弹簧4位于U型支承架3U口内部，U型支承架3中的弹簧4套于滑杆7上，弹簧4下端固定在U型支承架3上，弹簧4上端固定在与滑杆7固接的夹板6上，使滑杆7上端与凸轮9轮廓靠紧，夹板6的下表面设置位移检测组件，用于检测滑杆位移变化的电压信号，滑杆7下端与压力传感探头2刚性相连，压力传感探头2穿过底板孔与皮肤表面接触，用于检测皮肤所受压力的电压信号。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述压力传感探头2主要由一个压力传感器及其传感器连接座组成，压力传感器的最大荷重为5N。本专利技术中所涉及的皮肤粘弹性检测原理与检测装置：图3为检测装置的组成图。该装置主要由支承部分、传力部分及检测部分组成。由底板、U型支承架和框架共同组成了装置的支承部分，其中底板用于直接接触皮肤表面；传力部分主要由电机、凸轮、滑杆和弹簧等组成，其中电机通过电机座固定在支承架上，而弹簧对滑杆起到支承、回复作用，其刚度以使滑杆在运动过程中始终靠紧凸轮轮廓为宜；检测部分包括压力传感探头和位移检测组件组成，分别用于检测皮肤所受压力的电压信号和滑杆位移变化的电压信号。该装置属于可配戴型仪器。检测时，将底板与皮肤接触，通过粘带将装置固定于检测部位。打开电源开关，电机按确定的转速带动凸轮旋转，因为弹簧力的作用使导杆始终与凸轮边缘紧密接触，所以滑杆的往复运动轨迹由凸轮轮廓曲线确定。滑杆下端与压力传感探头刚性相连，压力传感部件穿过底板孔与皮肤表面接触，并通过导杆的往复运动，给检测部位的皮肤输入周期性位移。同时，由输入位移产生的皮肤反作用力也由压力传感探头检出。滑杆位移的检测是采用非接触式方法。位移检测用反射板与滑杆固定在一起，当滑杆运动时，滑竿的位移通过光电位移传感器检出。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述框架5与底板1通过螺钉固定连接。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述电机座8与框架5通过螺钉固定连接。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述U型支承架3与框架5通过螺钉固定连接。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述压力传感探头2能够通过底板1上设置的通过孔，并在通过孔内移动；所述电机10通过螺钉固定在电机座8上；所述凸轮9安装在电机10的输出轴上；所述滑杆7贯穿U型支承架3并通过安装于U型支承架孔内的滑动轴承予以支承。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七：本实施方式的一种基于皮肤粘弹性检测装置的方法具体过程为：前提：尽管皮肤由不同力学特性的三层组织组成，但是在研究皮肤组织整体力学特性时，通常将皮肤整体视为各向同性、多孔状粘弹性材料。皮肤作为粘弹性材料，当探头及活动部件与皮肤接触时构成了有粘性阻尼的单自由度受迫振动系统，模型如图1所示。当通过机械装置给探头输入位移并加压皮肤时，位于探头前端的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种皮肤粘弹性检测装置，其特征在于：一种皮肤粘弹性检测装置包括底板(1)、压力传感探头(2)、U型支承架(3)、弹簧(4)、框架(5)、夹板(6)、滑杆(7)、电机座(8)、凸轮(9)和电机(10)；底板(1)上设置框架(5)，电机(10)通过电机座(8)固定在框架(5)上，凸轮(9)安装在电机(10)的输出轴上；滑杆(7)贯穿U型支承架(3)，U型支承架(3)固定于框架(5)的侧面，夹板(6)与弹簧(4)位于U型支承架(3)U口内部，U型支承架(3)中的弹簧(4)套于滑杆(7)上，弹簧(4)下端固定在U型支撑架(3)上，弹簧(4)上端固定在与滑杆(7)固接的夹板(6)上，使滑杆(7)上端与凸轮(9)轮廓靠紧，夹板(6)的下表面设置位移检测组件，滑杆(7)下端与压力传感探头(2)刚性相连，压力传感探头(2)穿过底板孔与皮肤表面接触，用于检测皮肤所受压力的电压信号。

【技术特征摘要】
1.一种皮肤粘弹性检测装置，其特征在于：一种皮肤粘弹性检测装置包括底板(1)、压力传感探头(2)、U型支承架(3)、弹簧(4)、框架(5)、夹板(6)、滑杆(7)、电机座(8)、凸轮(9)和电机(10)；底板(1)上设置框架(5)，电机(10)通过电机座(8)固定在框架(5)上，凸轮(9)安装在电机(10)的输出轴上；滑杆(7)贯穿U型支承架(3)，U型支承架(3)固定于框架(5)的侧面，夹板(6)与弹簧(4)位于U型支承架(3)U口内部，U型支承架(3)中的弹簧(4)套于滑杆(7)上，弹簧(4)下端固定在U型支撑架(3)上，弹簧(4)上端固定在与滑杆(7)固接的夹板(6)上，使滑杆(7)上端与凸轮(9)轮廓靠紧，夹板(6)的下表面设置位移检测组件，滑杆(7)下端与压力传感探头(2)刚性相连，压力传感探头(2)穿过底板孔与皮肤表面接触，用于检测皮肤所受压力的电压信号。2.根据权利要求1所述一种皮肤粘弹性检测装置，其特征在于：所述压力传感探头(2)由一个压力传感器及其传感器连接座组成，压力传感器的最大荷重为5N。3.根据权利要求2所述一种皮肤粘弹性检测装置，其特征在于：所述框架(5)与底板(1)通过螺钉固定连接。4.根据权利要求3所述一种皮肤粘弹性检测装置，其特征在于：所述电机座(8)与框架(5)通过螺钉固定连接。5.根据权利要求4所述一种皮肤粘弹性检测装置，其特征在于：所述U型支承架(3)与框架(5)通过螺钉固定连接。6.根据权利要求5所述一种皮肤粘弹性检测装置，其特征在于：压力传感探头(2)能够通过底板(1)上设置的通过孔，并在通过孔内移动；所述电机(10)通过螺钉固定在电机座(8)上；所述凸轮(9)安装在电机(10)的输出轴上；所述滑杆(7)贯穿U型支承架(3)并通过安装于U型支承架孔内的滑动轴承予以支承。7.一种基于权利要求1的皮肤粘弹性检测装置的方法，其特征在于：一种皮肤粘弹性检测方法具体过程为：将皮肤粘弹性检测装置的底板(1)与待检测部位的皮肤表面接触，通过粘带将皮肤粘弹性检测装置固定于待检测部位的皮肤表面，打开电源开关，电机(10)按720～780r/min的转速带动凸轮(9)旋转，弹簧力的作用使滑杆与凸轮(9)边缘接触，滑杆(7)下端与压力传感探头(2)刚性相连，压力传感探头(2)穿过底板(1)孔与皮肤表面接触，并通过滑杆的往复运动，给待检测部位的皮肤表面输入周期性位移；通过位移检测组件检出；同时，待检测部位的皮肤表面由输入周期性位移产生反作用力，反作用力由压力传感探头检出；步骤一、构建皮肤粘弹性检测系统的受力模型的运动微分方程；步骤二、消去皮肤粘弹性检测系统的受力模型的运动微分方...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋义林，张彤，高树枚，
申请(专利权)人：黑龙江大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23