CN112806970A - 一种皮肤杨氏模量测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种皮肤杨氏模量测量方法，包括探头、探测模块、控制模块和PC软件系统；所述探头呈圆柱形设置，所述探头内设有呈圆柱形设置的吸入槽；所述探测模块包括距离传感器和负压脉冲气泵，所述负压脉冲气泵固定连接在探头的侧壁上，所述吸入槽的底侧壁上固定连接有距离传感器；所述控制模块包括数字采样电路、气泵驱动模块和单片机，所述距离传感器的信号输出端和数字采样电路的信号输入端电信号连接，所述数字采样电路的信号输出端与单片机的信号输入端电信号连接。本发明设计合理，构思巧妙，通过在一定负压下产生的皮肤形变来计算皮肤的杨氏模量，达到无创，快速的测量皮肤的疲劳度，杨氏模量等参数。
Description
技术领域
本发明涉及生物力学技术领域，尤其涉及一种皮肤杨氏模量测量方法。
背景技术
生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究的生物物理学分支。其研究范围从生物整体到系统、器官(包括血液、体液、脏器、骨骼等)，从鸟飞、鱼游、鞭毛和纤毛运动到植物体液的输运等。生物力学的基础是能量守恒、动量定律、质量守恒三定律并加上描写物性的本构方程。
但在目前的临床中，基本无法对皮肤的弹性做出标准化评估，皮肤弹性又是一种观察皮肤恢复的重要特性，所以需要提供一种快捷的易于推广的皮肤杨氏模量获取方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种皮肤杨氏模量测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种皮肤杨氏模量测量方法，包括探头、探测模块、控制模块和PC软件系统；
所述探头呈圆柱形设置，所述探头内设有呈圆柱形设置的吸入槽；
所述探测模块包括距离传感器和负压脉冲气泵，所述负压脉冲气泵固定连接在探头的侧壁上，所述吸入槽的底侧壁上固定连接有距离传感器；
所述控制模块包括数字采样电路、气泵驱动模块和单片机，所述距离传感器的信号输出端和数字采样电路的信号输入端电信号连接，所述数字采样电路的信号输出端与单片机的信号输入端电信号连接，所述单片机的信号输出端与气泵驱动电路的信号输入端电信号连接，所述气泵驱动电路的信号输出端与负压脉冲气泵的信号输入端电信号连接，所述单片机与PC软件系统之间USB信号连接。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述距离传感器包括光的发射器和接收器，所述距离传感器用于测量被吸进吸入槽的皮肤深度，然后通过软件分析来确定皮肤的弹性性能和杨氏模量。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述负压脉冲气泵用于使得吸入槽内产生负压，使得皮肤进入到吸入槽内。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述单片机型号为MSP430单片机。
作为本技术方案的进一步改进方案：所述PC软件系统用于根据负压脉冲气泵对皮肤产生的拉力值与距离传感器测出皮肤被吸进吸入槽内的应变值计算出皮肤的杨氏模量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
首先将探头内的吸入槽抵在需要测量的皮肤处，然后使用单片机通过气泵驱动电路启动负压脉冲气泵，负压脉冲气泵可将吸入槽内的空气吸走，使得吸入槽内形成真空，进而使得皮肤吸进到吸入槽内，皮肤将产生形变，再然后启动距离传感器，距离传感器中光的发射器发射光路到皮肤上然后被接收器接收，光的比率(发射光和接收光之比)与被吸入皮肤的深度成正比，之后距离传感器将光的比率通过数字采样电路到单片机内，单片机可计算出皮肤被吸进吸入槽内的应变值并输送到PC软件系统，皮肤的杨氏模量为抽吸单位面积拉力/吸入槽直径对应的皮肤应变值，最后PC软件系统自动计算出皮肤的杨氏模量，该装置设计合理，构思巧妙，通过在一定负压下产生的皮肤形变来计算皮肤的杨氏模量，达到无创，快速的测量皮肤的疲劳度，杨氏模量等参数。
附图说明
图1为本发明提出的一种皮肤杨氏模量测量方法的系统结构示意图；
图2为本发明提出的一种皮肤杨氏模量测量方法中探头的内部剖视结构示意图。
图中：1探头、2距离传感器、3负压脉冲气泵、4吸入槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种皮肤杨氏模量测量方法，包括探头1、探测模块、控制模块和PC软件系统；
探头1呈圆柱形设置，探头1内设有呈圆柱形设置的吸入槽4；
探测模块包括距离传感器2和负压脉冲气泵3，负压脉冲气泵3固定连接在探头1的侧壁上，吸入槽4的底侧壁上固定连接有距离传感器2；
控制模块包括数字采样电路、气泵驱动模块和单片机，距离传感器2的信号输出端和数字采样电路的信号输入端电信号连接，数字采样电路的信号输出端与单片机的信号输入端电信号连接，单片机的信号输出端与气泵驱动电路的信号输入端电信号连接，气泵驱动电路的信号输出端与负压脉冲气泵3的信号输入端电信号连接，单片机与PC软件系统之间USB信号连接。
请参阅图1，距离传感器2包括光的发射器和接收器，距离传感器2用于测量被吸进吸入槽4的皮肤深度，然后通过软件分析来确定皮肤的弹性性能和杨氏模量。
请参阅图1，负压脉冲气泵3用于使得吸入槽4内产生负压，使得皮肤进入到吸入槽4内。
请参阅图1，单片机型号为MSP430单片机。
请参阅图1，PC软件系统用于根据负压脉冲气泵3对皮肤产生的拉力值与距离传感器2测出皮肤被吸进吸入槽4内的应变值计算出皮肤的杨氏模量。
本发明的工作原理是：
首先将探头1内的吸入槽4抵在需要测量的皮肤处，然后使用单片机通过气泵驱动电路启动负压脉冲气泵3，负压脉冲气泵3可将吸入槽4内的空气吸走，使得吸入槽4内形成真空，进而使得皮肤吸进到吸入槽4内，皮肤将产生形变，再然后启动距离传感器2，距离传感器2中光的发射器发射光路到皮肤上然后被接收器接收，光的比率(发射光和接收光之比)与被吸入皮肤的深度成正比，之后距离传感器2将光的比率通过数字采样电路到单片机内，单片机可计算出皮肤被吸进吸入槽4内的应变值并输送到PC软件系统，皮肤的杨氏模量为抽吸单位面积拉力/吸入槽4直径对应的皮肤应变值，最后PC软件系统自动计算出皮肤的杨氏模量，该装置设计合理，构思巧妙，通过在一定负压下产生的皮肤形变来计算皮肤的杨氏模量，达到无创，快速的测量皮肤的疲劳度，杨氏模量等参数。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种皮肤杨氏模量测量方法，其特征在于，包括探头(1)、探测模块、控制模块和PC软件系统；
所述探头(1)呈圆柱形设置，所述探头(1)内设有呈圆柱形设置的吸入槽(4)；
所述探测模块包括距离传感器(2)和负压脉冲气泵(3)，所述负压脉冲气泵(3)固定连接在探头(1)的侧壁上，所述吸入槽(4)的底侧壁上固定连接有距离传感器(2)；
所述控制模块包括数字采样电路、气泵驱动模块和单片机，所述距离传感器(2)的信号输出端和数字采样电路的信号输入端电信号连接，所述数字采样电路的信号输出端与单片机的信号输入端电信号连接，所述单片机的信号输出端与气泵驱动电路的信号输入端电信号连接，所述气泵驱动电路的信号输出端与负压脉冲气泵(3)的信号输入端电信号连接，所述单片机与PC软件系统之间USB信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种皮肤杨氏模量测量方法，其特征在于，所述距离传感器(2)包括光的发射器和接收器，所述距离传感器(2)用于测量被吸进吸入槽(4)的皮肤深度，然后通过软件分析来确定皮肤的弹性性能和杨氏模量。
3.根据权利要求1所述的一种皮肤杨氏模量测量方法，其特征在于，所述负压脉冲气泵(3)用于使得吸入槽(4)内产生负压，使得皮肤进入到吸入槽(4)内。
4.根据权利要求1所述的一种皮肤杨氏模量测量方法，其特征在于，所述单片机型号为MSP430单片机。
5.根据权利要求1所述的一种皮肤杨氏模量测量方法，其特征在于，所述PC软件系统用于根据负压脉冲气泵(3)对皮肤产生的拉力值与距离传感器(2)测出皮肤被吸进吸入槽(4)内的应变值计算出皮肤的杨氏模量。
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| 卢天健 等: "皮肤的力学性能概述", 《力学进展》 * |
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