本實(shí)用新型屬于無(wú)損測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多彈性元件的楊氏彈性模量測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

人體軟組織的柔軟度與人體軟組織的健康狀態(tài)密切相關(guān)，對(duì)于人的健康狀態(tài)的評(píng)估和疾病的診斷具有重要意義。目前，人們對(duì)人體軟組織柔軟度的測(cè)量主要通過(guò)用手直接撫觸人體來(lái)感知。該方法廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和健康自檢。然而，用手的撫觸感知人體軟組織柔軟度只能獲得定性的結(jié)果，如發(fā)硬，發(fā)軟等，而不能獲得對(duì)人體軟組織柔軟度的量化結(jié)果。這將導(dǎo)致四個(gè)嚴(yán)重的后果：(1)不能發(fā)現(xiàn)人體軟組織柔軟度的細(xì)微變化；(2)不能獲得軟組織柔軟度的區(qū)域分布圖；(3)診斷者的生理和心理狀態(tài)都將顯著影響測(cè)量的結(jié)果；(4)診斷者的過(guò)往經(jīng)驗(yàn)顯著影響由此作出的醫(yī)學(xué)診斷的準(zhǔn)確性。因此，有必要研究一種裝置能夠很方便地測(cè)量和量化人體軟組織的柔軟度。人體軟組織的柔軟度源自人體軟組織的彈性，取決于人體軟組織的楊氏彈性模量。雖然人們已經(jīng)發(fā)明了很多測(cè)量楊氏彈性模量的方法，但如何在醫(yī)學(xué)診斷中測(cè)量人體軟組織的楊氏彈性模量依然是一個(gè)難題。其困難在于：(1)該測(cè)量不能破壞人體組織，如取樣；(2)該測(cè)量對(duì)人體必需安全，不會(huì)導(dǎo)致其他或潛在的對(duì)人體軟組織的傷害；(3)測(cè)量過(guò)程應(yīng)快捷，并能達(dá)到醫(yī)學(xué)診斷對(duì)測(cè)量精度的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的難題，本實(shí)用新型提出了一種基于多彈性元件的楊氏彈性模量測(cè)量裝置，包括：

第一彈性元件1，第一壓力傳感器2，基體3，第二彈性元件4，第二壓力傳感器5，第一彈性元件1和第二彈性元件4都用具有低楊氏彈性模量的材料制 成，第一彈性元件1為一圓環(huán)，其外圓半徑為a，內(nèi)圓半徑為b，b<a，高度為t1，楊氏彈性模量為E1；第二彈性元件4為一圓柱，其半徑為b，高度為t2，楊氏彈性模量為E2，E2>E1，t2>t1；

第一壓力傳感器2為一圓環(huán)型壓力傳感器，其外圓半徑為a，內(nèi)圓半徑為b，厚度小于t1的一半，用來(lái)測(cè)量第一彈性元件1所承受的應(yīng)力σ1；

第二壓力傳感器5為一圓盤(pán)型壓力傳感，其半徑為b，厚度小于t2的一半，用來(lái)測(cè)量元件彈性4所承受的應(yīng)力σ2；

基體3用具有高楊氏彈性模量的材料制成，其楊氏彈性模量為E，E>100E2；基體3為一圓柱，半徑為a，其上表面正中有一中心盲孔，半徑為b，底部為平面，與上表面平行且同軸，盲孔內(nèi)用于放置第二壓力傳感器5；其側(cè)面有一個(gè)水平孔，與中心盲孔連通，用于放置第二壓力傳感器5的信號(hào)線(xiàn)；基體3的高度的選擇應(yīng)保證基體3在本測(cè)量裝置工作時(shí)基本無(wú)應(yīng)變；

裝配時(shí)，第一壓力傳感器2固定于基體3的上表面，且同軸；第二壓力傳感器5固定于基體3的中心盲孔底部，且同軸；第一彈性元件1固定在第一壓力傳感器2的上表面，且同軸；第二彈性元件4固定在第二壓力傳感器5的上表面，且同軸。

將上述測(cè)量裝置垂直壓在人體軟組織表面上，并使第一彈性元件1和第二彈性元件4與人體軟組織表面接觸；此時(shí)，第一彈性元件1和第二彈性元件4將分別承受不同的應(yīng)力；第一彈性元件1的長(zhǎng)度會(huì)減小Δt1，第一彈性元件1下的人體軟組織會(huì)下陷ΔT1；第二彈性元件4的長(zhǎng)度會(huì)減小Δt2，第二彈性元件4下的人體軟組織會(huì)下陷ΔT2；由ΔT1、Δt1、ΔT2、Δt2可計(jì)算出人體軟組織的楊氏彈性模量。

所述壓力傳感器包括：壓阻傳感器、壓電傳感器。

所述高楊氏彈性模量的材料包括：鋼。

所述低楊氏彈性模量的材料包括：硅膠。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是上述裝置能迅速、安全、準(zhǔn)確地測(cè)量人體軟組織的楊 氏彈性模量，無(wú)需取樣，不會(huì)引起人體的不適反應(yīng)，具有比較高的性?xún)r(jià)比。上述裝置也可用于其他彈性材料或生物組織的楊氏彈性模量的無(wú)損檢測(cè)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的剖視圖。

圖2為本實(shí)用新型的立體分解圖。

圖3為本實(shí)用新型工作原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。

一種基于多彈性元件的楊氏彈性模量測(cè)量裝置，如圖1所示，包括：第一彈性元件1、第一壓力傳感器2、基體3、第二彈性元件4和第二壓力傳感器5；第一彈性元件1為一圓環(huán)；基體3為一圓柱，其上表面有一個(gè)中心盲孔，如圖2所示，其側(cè)面有一個(gè)水平孔，中心盲孔底部為平面，中心盲孔和水平孔連通；第一壓力傳感器2為一圓環(huán)，固定于基體3的上表面，且同軸；第二壓力傳感器5為一圓盤(pán)，固定于基體3的中心盲孔底部，且同軸；第一彈性元件1固定在第一壓力傳感器2的上表面，且同軸；第二彈性元件4為一圓柱，固定在第二壓力傳感器5的上表面，且同軸。

第一彈性元件1的外圓半徑為a，內(nèi)圓半徑為b，b＜a，高度為t1，第二彈性元件4的圓柱半徑為b，高度為t2，t2＞t1，第一壓力傳感器2的外圓半徑為a，內(nèi)圓半徑為b，厚度小于t1的一半，第二壓力傳感器5的外圓半徑為b，厚度小于t2的一半，基體3其外圓半徑為a，中心盲孔半徑為b，水平孔半徑＜b。

所述第一壓力傳感器2或第二壓力傳感器5的類(lèi)型包括：壓阻傳感器、壓電傳感器。

所述基體3采用高楊氏彈性模量的材料包括：鋼。

所述第一彈性元件1或第二彈性元件4均采用低楊氏彈性模量的材料包括：硅膠。

將上述測(cè)量裝置垂直壓在人體軟組織表面上，并使第一彈性元件1和第二彈性元件4與人體軟組織表面接觸；此時(shí)，第一彈性元件1和第二彈性元件4將分別承受不同的應(yīng)力；第一彈性元件1的長(zhǎng)度會(huì)減小Δt1，第一彈性元件1下的人體軟組織會(huì)下陷ΔT1；第二彈性元件4的長(zhǎng)度會(huì)減小Δt2，第二彈性元件4下的人體軟組織會(huì)下陷ΔT2；由ΔT1、Δt1、ΔT2、Δt2可計(jì)算出人體軟組織的楊氏彈性模量。

使用上述裝置測(cè)量人體軟組織的楊氏彈性模量，有三種實(shí)施方式。

方式一：將上述測(cè)量裝置垂直壓在人體軟組織表面的某個(gè)位置，測(cè)量該處人體軟組織表面的楊氏彈性模量，如圖3所示。

方式二：將上述測(cè)量裝置垂直壓在人體軟組織表面的某個(gè)位置，測(cè)量該處人體軟組織表面的楊氏彈性模量，如圖3所示。再將上述測(cè)量裝置垂直壓在人體軟組織表面的另一個(gè)位置，測(cè)量該處人體軟組織表面的楊氏彈性模量，如圖3所示。以此類(lèi)推，可以獲得某個(gè)區(qū)域內(nèi)的人體軟組織表面的楊氏彈性模量分布圖。

方式三：將若干個(gè)上述測(cè)量裝置有序排列并固定到一個(gè)有界的空間曲面上，即成為一個(gè)測(cè)量裝置組。將該測(cè)量裝置組壓在人體軟組織表面的某個(gè)區(qū)域，并保證每個(gè)測(cè)量裝置都是垂直壓在人體軟組織表面，則可得到該區(qū)域人體軟組織表面的楊氏彈性模量分布圖。

此實(shí)施例僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。