測量生物組織一個區域機械特性的裝置的製作方法

2023-05-24 04:20:56

專利名稱：測量生物組織一個區域機械特性的裝置的製作方法
測量生物組織一個區域機械特性的裝置本發明涉及測量生物組織一個區域機械特性的裝置，包括氣源，用於沿著軸線Y-Y 向該組織區域噴射一股壓縮氣體；和光源，用於沿著軸線Y-Y向該組織區域發出一個光束。WO 03/020122描述了一種利用一股光束和一個空氣噴射系統測量眼睛內部壓力 的裝置。可是該系統是用來測量眼睛內部的壓力的，而不是用來測量角膜的適當特徵的。另外，角膜具有不同於其他生物組織的結構，特別是它的透明特性，這使按照WO 03/020122的裝置不能推廣應用。為了改善皮膚的特徵研製了大量的處理方法。這個演變建立一種對能夠在處理之 前和之後測量皮膚特徵的裝置的需求。此外，操作時，皮膚所需要的切口將造成瘢痕，局部地改變皮膚的特徵。若能在這 個部位測量皮膚特徵的演變，則可以有效地量化引起的基因。按照本發明的裝置的目的尤其在於回應上述要求。按照本發明，前面定義類型的測量生物組織一個區域機械特性的裝置，其特徵在 於，該裝置設置用來實現皮膚的測量，包括 管子，用來在軸線Y-Y上噴射氣體，其自由端用來放置在待檢查的皮膚區域的 附近，引導氣體噴射流； 光傳感器，與軸線Y-Y錯開，用來收集被皮膚區域反射的光束的一部分光線。
所使用的光束最好是雷射束。此外該光束可以具有70和350 μ m之間的直徑。該管子可以具有小於或等於5mm，特別是2mm的直徑。該裝置可以包括一臺計算機，它能夠通過三角測量確定光束在該皮膚區域上的入 射點水平上的位移。最好測量給定的氣體流量下皮膚所產生的變形，或者測量給定的變形所使用的氣 體流量。該傳感器和該所檢驗的皮膚區域之間的距離可以在65和95mm之間。所使用的氣體最好是空氣。參照附圖閱讀下面對推薦的實施方式的絕非限制性的描述，人們將會看到本發明 的其他特徵和優點。附圖中

圖1是按照本發明的裝置的透視圖；圖2是圖1的裝置沿著II-Il平面的剖面圖；圖3是說明測量皮膚變形以及所利用的機械應力隨著時間變化的曲線；圖4是圖2的詳圖，更具體地說明圖1裝置所發射的光束在皮膚上的反射；而圖5是類似於圖4的視圖，說明皮膚不變形和變形時所述光束的反射。在按照本發明測量皮膚特性的裝置的一個實施方式的所有描述中，諸如「上」、 「下」、「前」、「後」、「水平」和「垂直」等相對術語，應理解為當測量皮膚特性的裝置安放在病 人身上的狀態，下文中定義的軸線Y-Y是垂直的。正如人們可以在圖1和圖2看到的，按照本發明的裝置D包括外殼B，其中放置激 光源1，沿軸線Y-Y發射一個光點2。該雷射光點沿著軸線Y-Y在管3的內部延伸。
當該光點遇見障礙物，例如，病人的皮膚時，該光點被反射，一部分被反射的光線 被傳感器4檢測到。傳感器4可以是被稱為電荷耦合傳感器的CCD傳感器，但也可以是MOS 型或CMOS型的。管3包括接頭5，允許來自氣源S的氣體注入。所使用的氣體最好是空氣。該氣體通過電磁閥7經導管6由氣源S送來。管3的上部用位於接頭5上面的透明窗玻璃8氣密地封閉。這樣，雷射光點2可 以由光源1在管3中發射，而同時來自電動閥7的氣體向管3下端流動，但不能滲透到被窗 玻璃8封閉的管3上端以外。計算機9放置在外殼B中。計算機9能夠從光源1和傳感器4提供的信息出發， 通過三角測量確定光點2在病人皮膚P上的入射點位置。運行時，壓縮空氣通過電動閥7注射允許使病人在管3延長線上的皮區域受到機 械力作用。通過調節氣體的流量，這個機械應力可以改變頻率和強度。受力的皮膚P區域的擴展是由管3的直徑定義的。為了進行準確的點狀測量，直 徑宜小。最好利用內徑小於或者等於5mm的管子。所描述的實施方式使用內徑2mm的管3。由於只進行一點測量，測量進行得非常快捷而且不必利用成本非常高的快速攝像 機。雷射光點2由光源1按照軸線Y-Y投射，在管3的內部向下傳播。雷射光點的直 徑d在70 μ m至350 μ m之間變化。光點2投射在病人皮膚P的表面上，並被部分地反射。 光的反射部分，特別是光線rm，用傳感器4檢測。光點2在皮膚P上的反射更具體地示於圖4。從管3出來的直徑d的光點2反射 為多股光線r。更具體地區分出從入射皮膚P各點的光線反射產生的光線rlmax和rfmax， 其中法線nlmax和n2maX與軸線Y-Y形成一個最大角度。光線rlmax和r2max允許定義張 角為φ的圓錐，從光點22反射的所有光線都存在於其中。在這些反射的光線中間，光線rm 與軸線Y-Y構成角度α，用傳感器4檢測。傳感器4或相應的裝置，包括透鏡E和角度α測量裝置。傳感器4是線性類型的， 由基本的傳感器對準構成，或者由安排成模具形狀的基本的傳感器構成。這種安排允許用 傳感器4確定光線rm的入射點坐標。所發射的光束2的軸線Y-Y和傳感器4系統的光學軸之間的角度保持恆定。從圖 5可以看到，隨著光束2在皮膚上的入射點變化及其變形，反射的光線射落在傳感器4不同 的點上。測量在傳感器4上觀察到的位移便可以確定角度α的變化。因而所測量的偏差 (下垂度)是從已知系統的諸如傳感器4和軸線Y-Y之間的距離等幾何特徵計算角度α出 發推導出來的。入射光線在傳感器4上的入射，在計算機9中通過三角測量進行分析，可以測量皮 膚P跟隨氣體噴射流誘發的應力的變形。利用光點2按照不同的軸線Y-Y的反射便於利用三角測量確定入射點在該皮膚上 的坐標。該三角測量是以幾何的方法實現的。知道裝置的幾何參數，特別是光源1和傳感 器4之間的角度α和這兩者之間的距離，便可用三角公式確定光源1和皮膚P之間的距離。也可以利用幹涉測量法，但是實現起來比較複雜。機械應力在變形測量軸上產生。照明發射，就是說光點2在機械應力軸下傳輸，以 便保證測量點始終位於變形的底部。以一個相對於機械應力軸的角度發射照明(光束)，為 了肯定達到最大偏差，意味著不再是測量一個點，而是一個面。氣體流量調節器(未示出)，裝在電動閥7的上遊，可以調節氣體的流量並改變機 械應力的頻率和極值(extremite)。在圖3可以看到，氣體流量(粗線)和測量的偏差(較細的線條)隨時間變化的 記錄。這舉例說明皮膚P參照所施加的應力而產生的變形大小。在幹擾附近人們觀察到被 測量的變形和所施加的應力之間的相關性。在時間刻度上在0和10000之間，偏差和流量 兩者都增大，接著在10000和50000之間兩者都達到穩定，然後兩者驟降。該裝置允許在離開傳感器465至95mm的距離處進行測量。直徑70 μ m至350 μ m的雷射光點允許檢測皮膚1. 5 μ m的變形。所使用的測量頻率可以達到50kHz，但為了改善性能，最好用10kHz。可以改變所施加的荷載，可以按正弦曲線緩慢變化，除了身體內部壓力的簡單測 量以外，還可以測量皮膚固有的粘彈性參數。尤其應該指出，在加載/卸載周期中進行測量、給定變形的氣體流量測量和給定 氣體流量的變形測量的可能性。此外把測量擴展到不限於一個點。該裝置可以用於全身。特定的機箱，未示出，可 以使該裝置達到全身並保證機械應力垂直於接觸的區域。
權利要求
1.測量生物組織一個區域機械特性的裝置(D)，包括氣源，用於沿著軸線Y-Y向該組 織區域噴射壓縮空氣；和光源(1)，用於沿著軸線Y-Y向該組織區域發出光束O)，其特徵在 於，該裝置(D)設置用來實現皮膚(P)上的測量，並包括 管子(3)，用於在軸線Y-Y上噴射氣體，其自由端用來放置在待檢查的皮膚區域(P) 附近，引導該氣體噴射流， 光傳感器G)，與軸線Y-Y錯開，用來收集該皮膚區域反射的光束O)的一部分光線.一入 ， 計算機(9)，能夠通過三角測量確定皮膚區域(P)在光束( 入射點水平上的位移。
2.按照權利要求1的裝置(D)，其特徵在於，該光束(2)是雷射束。
3.按照權利要求1或2的裝置(D)，其特徵在於，該光束⑵直徑在70和350μ m之間。
4.按照上列權利要求中任何一項的裝置(D)，其特徵在於，該管子(3)直徑小於或者等 於 5mm。
5.按照權利要求4的裝置(D)，其特徵在於，該管子(3)直徑為2mm。
6.按照權利要求5的裝置(D)，其特徵在於，對於給定的氣體流量測量皮膚(P)所產生 的變形。
7.按照權利要求5的裝置(D)，其特徵在於，對於給定的變形測量所使用的氣體流量。
8.按照上列權利要求中任何一項的裝置(D)，其特徵在於，傳感器(4)和被檢驗的皮膚 區域(P)之間的距離在65和95mm之間。
9.按照上列權利要求中任何一項的裝置(D)，其特徵在於，所使用的氣體是空氣。
全文摘要
測量生物組織一個區域機械特性的裝置(D)，包括氣源，允許沿著軸線Y-Y向該組織區域噴射一股壓縮空氣；和光源，沿著軸線Y-Y向該組織區域發出一個光束，該裝置設置用來實現皮膚的測量，包括一個軸線Y-Y的管子，其端部用來放置在待檢查的皮膚區域附近，引導氣體噴射流；光傳感器(4)，與軸線Y-Y錯開，用來收集皮膚區域反射回來的光束一的部分光線。
文檔編號A61B5/103GK102123663SQ200980123149
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月18日 優先權日2008年6月20日
發明者G·布瓦耶, H·扎胡阿尼, M·佩裡克瓦 申請人:佩裡泰斯科公司