一種壓痛力學測試儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種壓痛力學測試儀，包括殼體、數(shù)字顯示屏和測量裝置，測量裝置安裝于殼體內(nèi)部，殼體頂部設(shè)有具有數(shù)據(jù)處理功能的數(shù)字顯示屏；測量裝置測量壓力和位移并傳遞信號給數(shù)字顯示屏；基于大變形下人體軟組織的粘彈性模型計算壓痛值，測量裝置將測量的數(shù)值反應(yīng)于數(shù)字顯示屏。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中人體肌肉狀態(tài)檢測受患者主觀感受影響的缺點，能夠客觀定量地記錄人體肌肉的疼痛狀態(tài)。
【專利說明】一種壓痛力學測試儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓痛力學測試儀，屬于外科醫(yī)療器械【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]疼痛是一種普遍的臨床癥狀，給患者生活帶來很多負面的影響。目前臨床疼痛診斷主要依靠詢問患者的主觀疼痛感受，沒有可靠的量化疼痛值的手段，準確性差。
[0003]國際上通用的是疼痛心理量尺，可獲得患者主觀疼痛信息，而用于臨床診斷則受患者主觀影響較大。也有研究人員利用功能性核磁共振儀掃描大腦來測量一個人真實疼痛程度的方法，但此方法設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供了一種不受患者主觀感受的影響，能客觀、定量地記錄人體壓痛力學測試儀，它克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，實現(xiàn)肌肉軟組織張力以及壓痛點閾值的綜合測量，可以作為醫(yī)生了解患者壓痛程度和治療前后的對比情況及比較不同患者之間痛閾差別的依據(jù)，而提高痛癥放松治療效果的人體肌肉力學定量測試儀。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:人體壓痛力學測試儀主要包括殼體、數(shù)字顯示屏和測量裝置，測量裝置安裝于殼體內(nèi)部，殼體頂部設(shè)有具有數(shù)據(jù)處理功能的數(shù)字顯示屏；測量裝置測量壓力和位移并傳遞信號給數(shù)字顯示屏；基于大變形下人體軟組織的粘彈性模型計算壓痛值，所述測量裝置將測量的數(shù)值反應(yīng)于數(shù)字顯示屏。
[0006]進一步地，所述測量裝置包括壓頭，套筒，位移傳感器，導(dǎo)軌，壓力傳感器和彈簧，壓頭連接于套筒，套筒連接于殼體并可沿`殼體內(nèi)壁滑動，壓頭露于殼體外部，位移傳感器的檢測頭一端垂直連接于套筒，另一端垂直連接于殼體；套筒與殼體內(nèi)壁之間連接有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌外套有彈簧，壓力傳感器壓制彈簧。
[0007]進一步地，所述壓頭為一圓柱體，頭部呈光滑的半圓形。
[0008]進一步地，套筒為一圓柱體，上下平面間有兩條光滑的通孔。
[0009]進一步地，所述導(dǎo)軌為兩條普通的光滑圓柱桿。
[0010]顯示測量結(jié)果的數(shù)字顯示屏內(nèi)設(shè)置有數(shù)據(jù)處理芯片和數(shù)據(jù)顯示芯片；壓力傳感器能通過壓頭將力轉(zhuǎn)換成電信號輸出，位移傳感器可通過主體兩側(cè)的位移桿及跨置在位移桿上的可變性構(gòu)件將位移輸出，壓力信號和位移信號輸出端分別與濾波器、信號放大器及A/D轉(zhuǎn)換器相連，再經(jīng)數(shù)據(jù)處理芯片處理計算出壓痛值，并顯示在數(shù)字顯示屏上，該壓痛力學測試儀能客觀地測量壓痛值和軟組織張力，采用定量的方法判斷治療效果。
[0011]本發(fā)明的工作原理及流程簡介如下:
人體肌膚軟組織模型是形變模型在人體肌膚軟組織建模方面的一個應(yīng)用領(lǐng)域。為了滿足系統(tǒng)對真實性和反應(yīng)實時性的綜合要求，在分析了非物理模型、質(zhì)量-彈簧模型、有限元模型和長單元模型四種軟組織建模方法后，在質(zhì)量-彈簧模型的基礎(chǔ)上，建立大變形下的活體軟組織粘彈性模型。即整個系統(tǒng)的運動方程可從集合網(wǎng)格中所有質(zhì)量點的運動得到。把N個獨立質(zhì)量點的位置向量連接成一個3N維的位移向量，可得到
mx+cx+kx=f(1)
其中，M、C和K分別為質(zhì)量、阻尼、彈性系數(shù)矩陣，X是位移向量，都是典型的稀疏矩陣。M和C都是對角陣，K是帶狀的，因為彈簧的彈力僅是相鄰質(zhì)量點間距離的函數(shù)。f是一個3N維向量,表示施加在質(zhì)量點上的所有外力。
[0012]考慮到人體軟組織具有粘彈性，在相應(yīng)施加荷載和卸去荷載時，要經(jīng)過一個指數(shù)
級的延時( t/ e T)，軟組織模型的彈簧系數(shù)可以用指數(shù)函數(shù)來模擬，設(shè)定彈性系數(shù)k為
變形量X的指數(shù)函數(shù)，即
k = a ? ebx⑵
其中a、b是待確定的參數(shù)，X是被壓點的變形量。
[0013]采用常用的迭代方法歐拉算法即可求解系統(tǒng)的動態(tài)方程。
[0014]通過建立人體軟組織的粘彈性模型，可以很好的擬合人體軟組織狀態(tài)，為人體肌肉狀態(tài)檢測提供壓力-位移模型，可以通過計算得到人體局部軟組織的力學特性。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中人體肌肉狀態(tài)檢測受患者主觀感受影響的缺點，能夠客觀定量地記錄人體肌肉狀態(tài)。
[0016]2.本發(fā)明可以將軟組織張力測量與壓痛點測量相結(jié)合，提供一種綜合評價人際肌肉狀態(tài)的指標數(shù)據(jù)。
[0017]3.本發(fā)明體積小巧便于攜帶，具有安全性，能夠?qū)崟r顯示精確數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標記:1、壓頭，2、套筒，3、位移傳感器，6、導(dǎo)軌，7、壓力傳感器，8、彈簧，9、殼體，4、位移傳感器信號線，5、壓力傳感器信號線。
[0019]圖2為本發(fā)明的測量裝置結(jié)構(gòu)原理圖；
圖中標記:1、壓頭，10、數(shù)子顯不屏，11、手柄，12、充電插頭。
【具體實施方式】
[0020]如圖2所示，手持壓痛力學測試儀手柄11，將測量裝置置于患者皮膚上表面，參見圖1，使壓頭I接觸人體皮膚表面，并與皮膚表面保持垂直狀態(tài)，向下按壓測量裝置，壓頭I會隨著測量裝置向下移動，造成肌肉的變形，而由于受到皮膚表面的阻礙，套筒2將向上彈起，連接套筒2的位移傳感器3可以隨時檢測套筒2的位移改變，此位移值就是皮膚表面的變形量，連接套筒2的壓力傳感器7可以隨時檢測套筒2的壓力改變，此壓力值可以反映皮膚表面的張緊力。上述兩個物理量分別通過位移傳感器信號線4與壓力傳感器信號線5傳遞給數(shù)字顯示屏10。兩信號輸出端分別與濾波器、信號放大器及A/D轉(zhuǎn)換器相連，再經(jīng)數(shù)據(jù)處理芯片處理得到力一位移關(guān)系。并根據(jù)大變形下軟組織粘彈性模型，計算出檢測壓頭下局部軟組織的力學特性。重復(fù)三次操作后，處理芯片可以對檢測數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)人體軟組織粘彈性模型計算出人體軟組織張力以及壓痛點，并由數(shù)字顯示屏顯示出來。如果出現(xiàn)明顯的壓痛時，患者通過按下采樣按鈕可以記錄下此時的疼痛值，同樣可以評價患者疼痛的程度。
[0021]本發(fā)明提供的這種壓痛力學測試儀，能客觀地測量疼痛程度，采用定量的方法判斷治療效果和疼痛變化特點，同時還具有結(jié)構(gòu)簡單合理、體積小質(zhì)量輕、價格低廉、操作使用方便等優(yōu)點，在醫(yī) 學領(lǐng)域是一種新穎實用的、便于推廣普及的測量工具。
【權(quán)利要求】
1.一種壓痛力學測試儀，其特征在于，包括殼體、數(shù)字顯示屏和測量裝置，測量裝置安裝于殼體內(nèi)部，殼體頂部設(shè)有具有數(shù)據(jù)處理功能的數(shù)字顯示屏；測量裝置測量壓力和位移并傳遞信號給數(shù)字顯示屏；基于大變形下人體軟組織的粘彈性模型計算壓痛值，所述測量裝置將測量的數(shù)值反應(yīng)于數(shù)字顯示屏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種壓痛力學測試儀，其特征在于，所述測量裝置包括壓頭，套筒，位移傳感器，導(dǎo)軌，壓力傳感器和彈簧，壓頭連接于套筒，套筒連接于殼體并可沿殼體內(nèi)壁滑動，壓頭露于殼體外部，位移傳感器的檢測頭一端垂直連接于套筒，另一端垂直連接于殼體；套筒與殼體內(nèi)壁之間連接有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌外套有彈簧，壓力傳感器壓制彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓痛力學測試儀，其特征在于，所述壓頭為一圓柱體，頭部呈光滑的半圓形。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓痛力學測試儀，其特征在于，套筒為一圓柱體，上下平面間有兩條光滑的通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種壓痛力學測試儀，其特征在于，所述導(dǎo)軌為兩條普通的光滑圓柱桿。`
【文檔編號】A61B5/00GK103654729SQ201310673934
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】張軍 申請人:張軍