软组织周期扭矩应力应变在线检测设备制造技术

本发明专利技术提供一种软组织周期扭矩应力应变在线检测设备，由于软组织检测装置具有软组织探头，该软组织探头的检测面与待检测的活体软组织的表面固定连接，并且该软组织探头在扭转驱动机构的驱动下进行往复扭转运动，因此能够带动待测活体软组织产生相应的同步形变，从而能够检测活体软组织的应变力；还由于具有扭矩传感器，且该扭矩传感器的检测端与扭转驱动机构的转轴连接，因此还能够同步检测软组织探头的扭转力矩，因此，在软组织探头进行多次往复扭转运动后，就能够获取到待测活体软组织的周期性转向应力

【技术实现步骤摘要】
软组织周期扭矩应力应变在线检测设备


[0001]本专利技术涉及生物医学工程和材料力学领域，具体涉及一种软组织周期扭矩应力应变在线检测设备。

技术介绍

[0002]软组织，是相对于硬组织(骨)和独立脏器而言，对人体的皮肤、皮下组织、韧带、关节囊、肌肉、肌腱、滑膜囊、神经、血管等的统称，作为自然进化选择的结果，软组织通过复杂的组成和精细的结构，能够高效地实现各种精密的生理功能和需要，因而将人体软组织视为一种材料，对其进行材料特性的研究，是生物医学工程和仿生材料方向的重点方向。
[0003]但显而易见，活体软组织无法进行材料学中的标准化方法检测，这是由活体的强局限性所决定的，经典的材料力学手段都是面对可加工操作的对象，需要将对象材料制作成规定形状尺寸的试样测试，并以此为前提建立了整套基于标准样品的检测体系，而活体几乎不能直接应用这些技术手段，例如不可能单块制备标准样品；检测窗口很短，不可能让对象长时间受试；检测条件如载荷、频率、温度等条件限制非常严格。到目前为止，对软组织的力学检测表征主要还是通过离体组织标本来进行材料表征，例如中国专利技术专利CN107941613A、CN104535415A、CN106680114A、CN106370519A、CN105300812A、CN104977211A等提出的软组织测试仪器、系统，都是针对离体组织标本的，但离体标本的测试结果则很难有说服力。
[0004]目前针对活体的测量手段，基于非侵入无伤害的要求，主要的技术手段还是以超声、激光等间接测试手段为主，例如中国专利技术专利CN1596823A《一种在体软组织动态负载响应参数采集系统》就公布了一种采用超声技术手段的在体检测手段。针对软组织直接的机械应力
‑
应变测量的报道还很罕见，Negishi T,Ito K,Kamono A等人的论文《Strain
‑
rate dependence of viscous properties of the plantar soft tissue identified by a spherical indentation test.》J Mech Behav Biomed Mater.2020；102:103470.中公布了一种足底敲击装置，能够给出简单的测试单次应力
‑
应变和松弛的数据，但是这也还与经典材料力学中的动态周期性应力
‑
应变相应和粘弹性分析相差甚远。
[0005]软组织的旋转耐扭矩性质，以及转向应力
‑
应变表现是重要的材料性能表征之一，但如前文所述，目前针对这一性能检测，只有制备离体标本样品可以测试。如果能够实现对活体进行直接的动态力学测量的话，将使我们对软组织的材料性质有更精确的测量和分析手段，也可以与超声等间接测量手段相互对比印证，对于我们研究认识软组织的性质、为临床诊疗等提供更多的诊疗数据依据、以及仿生材料设计等，都具有重大的意义。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，提供一种能够直接对活体软组织的转向应力
‑
应变表现进行检测的软组织周期扭矩应力应变在线检测设备，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种软组织周期扭矩应力应变在线检测设备，用于对活体软组织的
转向应力
‑
应变进行检测，其特征在于，包括：软组织检测装置，具有：软组织探头，用于检测活体软组织的应变，具有检测面，该检测面与待检测的活体软组织的表面固定连接；扭矩传感器，用于检测活体软组织的扭转力矩，具有检测端；以及扭转驱动机构，用于驱动软组织探头在预定的角度范围内以预定的频率进行往复扭转，从而使活体软组织产生同步形变，其中，扭转驱动机构至少包括作为扭转轴心的转轴，该转轴与扭矩传感器的检测端连接。
[0008]本专利技术提供的软组织扭矩应力应变在线检测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，扭转驱动机构还包括：驱动电机；转盘，安装在驱动电机的输出端；滑块，可转动地安装在转盘上靠近边缘的位置；以及连杆，具有主体部分以及连接端，该连接端通过其上的枢转孔安装在转轴上，主体部分与滑块可滑动地嵌合，软组织探头安装在连接端上，且软组织探头的长度方向与连杆的长度方向一致。
[0009]本专利技术提供的软组织扭矩应力应变在线检测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，转盘为圆形，其上开设有多个离心槽，且多个离心槽沿转盘的轴心均匀分布，滑块具有圆柱形的端部，滑块通过该端部可转动地嵌合在离心槽中。
[0010]本专利技术提供的软组织扭矩应力应变在线检测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，检测面为刚性平面，与活体软组织的表面通过胶黏剂固定连接。
[0011]本专利技术提供的软组织扭矩应力应变在线检测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，检测面为真空吸盘，吸附固定在活体软组织的表面。
[0012]本专利技术提供的软组织扭矩应力应变在线检测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，角度范围为
‑
20
°
～20
°
[0013]本专利技术提供的软组织扭矩应力应变在线检测系统，还可以具有这样的技术特征，其中，频率≤100Hz。
[0014]本专利技术提供的软组织扭矩应力应变在线检测系统，还可以具有这样的技术特征，还包括：待测部位稳定装置，用于使活体软组织所对应的身体部分在检测过程中保持稳定，具有：支架；定位件，安装在支架上，用于对身体部分进行承托及定位；以及柔性固定件，安装在支架上与定位件相对应的位置，用于将身体部分固定在定位件处，其中，定位件具有与软组织探头及其往复扭转运动相匹配的贯通孔，用于使软组织探头露出。
[0015]本专利技术提供的软组织扭矩应力应变在线检测系统，还可以具有这样的技术特征，还包括：数据采集装置，分别与软组织探头以及扭矩传感器通信连接，用于采集软组织探头检测到的应变力以及扭矩传感器检测到的扭转力矩。
[0016]专利技术作用与效果
[0017]根据本专利技术的软组织周期扭矩应力应变在线检测设备，包括用于检测活体软组织的周期性转向应力
‑
应变的软组织检测装置，由于软组织检测装置具有软组织探头，该软组织探头的检测面与待检测的活体软组织的表面固定连接，并且该软组织探头在扭转驱动机构的驱动下进行往复扭转运动，因此能够带动待测活体软组织产生相应的同步形变，从而能够检测活体软组织的应变力；还由于具有扭矩传感器，且该扭矩传感器的检测端与扭转驱动机构的转轴连接，因此还能够同步检测软组织探头的扭转力矩，因此，在软组织探头进行多次往复扭转运动后，就能够获取到待测活体软组织的周期性转向应力
‑
应变数据，而周期性的转向应力
‑
应变数据是材料力学中动态力学分析(DMA)的表征方式，可以用经典的DMA方式进行分析，以表征材料的转向应力
‑
应变力学性质，从而能够对活体软组织的材料
性质进行更精确的分析，进而为临床诊疗、仿生材料设计等提供更为准确可靠的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软组织周期扭矩应力应变在线检测设备，用于对活体软组织的周期性转向应力
‑
应变进行检测，其特征在于，包括：软组织检测装置，具有：软组织探头，用于检测所述活体软组织的应变力，具有检测面，该检测面与待检测的所述活体软组织的表面固定连接；扭矩传感器，用于检测所述活体软组织的扭转力矩，具有检测端；以及扭转驱动机构，用于驱动所述软组织探头在预定的角度范围内以预定的频率进行往复扭转运动，从而使所述活体软组织产生同步形变，其中，所述扭转驱动机构至少包括作为扭转轴心的转轴，该转轴与所述扭矩传感器的检测端连接。2.根据权利要求1所述的软组织周期扭矩应力应变在线检测设备，其特征在于：其中，所述扭转驱动机构还包括：驱动电机；转盘，安装在所述驱动电机的输出端；滑块，可转动地安装在所述转盘上靠近边缘的位置；以及连杆，具有主体部分以及连接端，该连接端通过其上的枢转孔安装在所述转轴上，所述主体部分与所述滑块可滑动地嵌合，所述软组织探头安装在所述连接端上，且所述软组织探头的长度方向与所述连杆的长度方向一致。3.根据权利要求2所述的软组织周期扭矩应力应变在线检测设备，其特征在于：其中，所述转盘为圆形，其上开设有多个离心槽，且多个所述离心槽沿所述转盘的圆心均匀分布，所述滑块具有圆柱形的延伸端，所述滑块通过所述延伸端可转动地嵌合在所述离心槽中。4.根据权利要求1所述的软组织周期扭矩应力...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄然，朱钧，吴龙燕，马昕，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：