專利名稱：皮膚軟組織的生物力學測試裝置及液體加載測試方法
技術領域：
本發明涉及皮膚的生物力學特性測試領域，具體涉及一種皮膚軟組織的生 物力學測試裝置及液體加載測試方法。
背景技術：
皮膚軟組織作為一種特殊的非線性粘彈性生物材料，其結構相當復雜、功 能也比較特殊，因此對其進行生物力學分析比普通材料的力學特性測試更為復 雜，要求采用的測試方法更為繁瑣。尤其是隨著組織工程技術的發展，組織工 程皮膚的研制和應用逐漸進步，然而，采用組織工程技術培育出的組織工程皮 膚的生物力學性能如何，必須對組織工程皮膚進行生物力學性能的檢測。
目前，現有的皮膚生物力學測試通常是采用二維拉伸檢測、鋼印擠壓檢測、 氣壓檢測和超聲波檢測。采用二維拉伸檢測的方法是將被測皮膚的條狀試樣兩 端夾持并浸在給定的溶液中，利用動力使皮膚條狀試樣向兩端延伸發生長度和 張力變化，獲取皮膚的力學性能參數，但是通過條狀試樣的皮膚得到的力學性 能參數與呈塊狀應用的皮膚生物力學特性存在很大的差異，不能準確反應皮膚
的真實特性。采用氣壓檢測的方法如公開號為CN100429499C的《高密度小張力 膜生物材料力學檢測裝置》公開的內容，采用將成塊的被測試的皮膚膜固定在 密封的壓力箱內的載樣臺上，壓力箱與調壓箱上端通過通氣管連通，調壓箱下 端連接可彎曲的儲水管，通過向儲水管和調壓箱內注入一定量的水密封壓力箱 內空氣，然后提升儲水管的高度使調壓箱中的水位升高，利用水位升高產生的 壓力推動壓力箱的空氣，使空氣對被測試皮膚的膜狀試樣施加壓力，被測試皮 膚在空氣的壓力下向載樣臺設置的孔內鼓起，直至皮膚的膜狀試樣被擊穿，同 時通過壓力變送器采集薄膜樣品被擊穿的壓力數據獲取被測試樣被擊穿時的壓 力測量數據，并反饋給微機進行處理顯示。采用這種氣壓檢測的裝置的測試方 法能夠得到塊狀試樣被擊穿壓力數據，比二維拉伸檢測的方式有一定進步，但
4是還存在以下不足 一是采用空氣壓力測試皮膚的力學性能，由于空氣具有明 顯的可壓縮性，在測試皮膚被擊穿時壓力變送器采集到的氣壓不能準確的反應 出測試皮膚能承受的最大壓力。二是采用空氣壓力測試皮膚，皮膚處在空氣環 境中，與生理條件具有明顯的差異，測出的數據與生理條件下測試的數據具有 一定差距，不能真實反應皮膚在生理條件下的力學性能。三是該裝置固定測試 樣品的裝置采用與圓臺形載樣臺相匹配的試樣固定環，通過試樣固定環套在圓 臺形載樣臺，依靠試樣固定環的自重將測試樣品壓緊在圓臺形載樣臺上，這種 固定方式是采用恒定壓力或恒定間隙方式，有很大的局限性，若固定壓力較低 導致固定較松，測試樣品容易滑移從而影響測試結果；若固定壓力過高導致固 定過緊，又極易造成測試樣品被擠壓損壞影響測試，因此這種裝置只適用于薄 膜狀皮膚試樣的固定，而且只能檢測薄膜狀試樣的小張力。四是這種裝置及測 試方法不能獲取測試皮膚軟組織形變過程。鑒于這些原因，這種氣壓檢測的裝 置及方法，難以滿足不同皮膚和不同測試項目的要求，且只能獲取單一的皮膚 膜抗張強度力學特性參數，而作為皮膚粘彈性的重要指標之一的反應皮膚組織 形變的能力的皮膚軟組織的應力-應變曲線卻不能檢測獲得，難以滿足科研和臨
床的需要。此外，為獲取皮膚的形變過程生物特性參數，有采用CCD攝像頭來
獲取皮膚形變過程的現有技術，但這種方式需要通過采集多幀圖像，并需要用 較長的時間對多幀圖像進行分析處理，不僅測試過程繁瑣，而且目前的技術還 不能做到實時檢測和分析，同時也容易引入認為誤差。因此，針對現有的皮膚 檢測技術狀況，急需引入新的測試方法、分析手段以及檢測裝置。
發明內容
本發明的一個目的是針對現有技術的不足，提供一種皮膚軟組織的生物力 學測試裝置，它通過設置的液體加載裝置，能夠使皮膚軟組織試樣在近似于人 體的生理環境狀態下進行生物力學測試，使皮膚軟組織生物力學特性參數測試 更加準確，并且通過設置的可調壓力夾緊裝置，使皮膚軟組織試樣的夾緊固定 壓力可根據測試壓力的范圍來確定，確保夾緊皮膚軟組織試樣的壓力適度，不 會發生皮膚軟組織試樣滑移或夾壞現象，保證測試順利進行。本發明的又一個目的是針對現有技術的不足，提供一種皮膚軟組織的液體 加載測試方法，它能夠通過加載液體的壓力和流量體積變化來獲取皮膚軟組織 試樣的加載載荷和變形狀態，從而獲取皮膚軟組織的多種生物力學指標。
本發明的一個目的是這樣實現的包括計算機、液體加載裝置、可調壓力 夾緊裝置，所述液體加載裝置包括用于驅動液體的計量泵、設有儲液腔的支承 皮膚試樣的裝置、壓力傳感器、數據采集卡，所述設有儲液腔的支承皮膚試樣 的裝置的上端設有圓臺形載樣臺，圓臺形載樣臺圓心設有通孔連通儲液腔，儲 液腔下部連通用于驅動液體的計量泵，壓力傳感器設置在設有儲液腔的支承皮 膚試樣的裝置上與儲液腔連通，所述數據采集卡分別與用于驅動液體的計量泵 和壓力傳感器電連接，計算機與數據采集卡電連接；所述可調壓力夾緊裝置包 括用于固定試樣的壓套、氣缸、控制閥、減壓閥、壓力表，所述用于固定試樣 的壓套設有用于與圓臺形載樣臺相配合的圓錐通孔，氣缸的活塞桿通過橫臂連 接支撐用于固定試樣的壓套，使用于固定試樣的壓套與圓臺形載樣臺同軸心， 氣缸與壓力氣源之間的輸氣管路上設有控制閥、減壓閥、壓力表。
由于采用了上述方案，通過液體加載裝置的用于驅動液體的計量泵，驅動 設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置的儲液腔中的液體對皮膚試樣加載，既能夠 為皮膚軟組織測試提供一個具有水分的測試環境，使皮膚軟組織試樣能夠在近 似于人體的生理環境狀態下進行生物力學測試，使得到皮膚軟組織生物力學特 性參數更具真實性，提高組織工程皮膚的研究和臨床醫學價值。通過可調壓力 夾緊裝置對皮膚試樣進行夾緊固定，根據不同類型的皮膚試樣及測試加載的壓 力范圍，利用減壓閥調節夾緊壓力，用氣缸驅動用于固定試樣的壓套與支承皮 膚試樣的裝置的圓臺形載樣臺配合夾緊皮膚軟組織試樣，確保夾緊皮膚軟組織 試樣的壓力適度，不會發生皮膚軟組織試樣滑移或夾壞現象，解決了現有的皮 膚測試裝置采用恒定壓力及恒定間隙固定皮膚試樣存在的容易導致皮膚試樣滑 移或夾壞的問題，保證測試順利進行。
本發明的又一個目的是這樣實現的
將測試的具有軟組織的皮膚試樣在生物力學測試裝置上進行液體加載測
6試，首先將用于驅動液體的計量泵復位歸零，在設有儲液腔的支承皮膚試樣的 裝置的儲液腔內注入用于加載的液體，使液面與設有儲液腔的支承皮膚試樣的
裝置上圓臺形載樣臺的上端面齊平；
將被測試的具有軟組織的皮膚試樣平整放置在圓臺形載樣臺上端面，使皮 膚具有軟組織的一面面向液體，根據皮膚試樣的類型和測試類別確定加載的壓 力范圍，并通過調節減壓闊的輸出壓力，操縱控制閥使氣缸驅動用于固定試樣 的壓套將皮膚試樣夾緊在圓臺形載樣臺上；
啟動用于驅動液體的計量泵驅動儲液腔內的用于加載的液體逐步對皮膚試 樣進行液體加載，使皮膚試樣被加載的液體鼓脹形成球冠狀直至出現破損，數 據采集卡記錄壓力傳感器獲取的皮膚試樣出現破損時的液體加載壓力值，即為 皮膚試樣的最大抗張強度，數據采集卡記錄從用于驅動液體的計量泵同步獲取 的皮膚試樣出現破損時的加載液體的流量體積數據，計算機根據流量體積數據
計算出皮膚試樣出現破損時的球冠狀面積，即為皮膚試樣的最大擴張表面積；
或者設定一個液體加載的上限壓力值，啟動用于驅動液體的計量泵驅動儲 液腔內的用于加載的液體逐步對皮膚試樣進行液體加載至上限壓力值，使皮膚 試樣被加載的液體鼓脹形成球冠狀，然后通過用于驅動液體的計量泵逐步卸載 至壓力歸零，數據采集卡記錄從用于驅動液體的計量泵和壓力傳感器同步獲取 的對皮膚試樣加/卸載過程的流量、壓力數據，計算機將這些數據在坐標系中繪 出流量-壓力曲線，由此獲取皮膚試樣的加載曲線和卸載曲線，即可獲取皮膚試 樣的遲滯曲線；
通過計算機對上述獲取的數據、曲線分析，得到被測皮膚試樣的生物力學 性能。
由于采用了上述方案，將測試的具有軟組織的皮膚試樣在生物力學測試裝 置上進行液體加載測試，在設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置的儲液腔內注入 用于加載的液體，使液面與設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置上圓臺形載樣臺 的上端面齊平，將被測試的具有軟組織的皮膚試樣平整放置在圓臺形載樣臺上 端面，使皮膚具有軟組織的一面面向液體能夠與液體接觸保持濕潤，并且當加載液體采用營養液時，使皮膚的軟組織能夠在測試時從營養液中獲取營養。根 據皮膚試樣的類型和測試類別，確定加載的壓力范圍，調節減壓閥的輸出壓力 的大小，從而實現皮膚試樣所需要的夾緊力的大小調節，操縱控制閥使氣缸驅 動用于固定試樣的壓套將皮膚試樣夾緊在圓臺形載樣臺上，這樣確保夾緊皮膚 試樣的壓力適度，不會發生皮膚試樣滑移或夾壞現象，解決了現有的皮膚測試 裝置采用恒定壓力及恒定間隙固定皮膚試樣存在的容易導致皮膚試樣滑移或夾 壞的問題，保證測試順利進行。然后可根據測試項目的需要檢測皮膚的最大抗 張強度和最大擴張表面積，或者根據測試項目的需要檢測皮膚在加/卸載過程中 應力的變化，獲取皮膚粘彈性重要指標之一的反應皮膚組織的形變能力。對皮 膚的最大抗張強度，可從壓力傳感器檢測到的使皮膚試樣被加載的液體鼓脹形 成球冠狀直至出現破損時的壓力直接獲得；對皮膚試樣的最大擴張表面積，可
從用于驅動液體的計量泵同步獲取的皮膚試樣出現破損時的加載液體的流量體 積數據，通過計算機根據流量體積數據計算出皮膚試樣出現破損時的球冠狀面
積獲得；而對皮膚在加/卸載過程中應力的變化，則通過設定一個液體加載的上 限壓力值，使用于驅動液體的計量泵驅動儲液腔內的用于加載的液體逐步對皮 膚試樣進行液體加載至上限壓力值，然后通過用于驅動液體的計量泵逐步卸載 至壓力歸零，數據采集卡記錄同步獲取的對皮膚試樣加/卸載過程的流量、壓力 數據，計算機將這些數據在坐標系中繪出流量-壓力曲線，由此獲取皮膚試樣的 加載曲線和卸載曲線，即可獲取皮膚試樣的遲滯曲線。由于加載曲線和卸載曲 線包含滯后環，通過流量-壓力曲線可以換算得出皮膚的應力-應變曲線，其反應 皮膚組織形變的能力，是皮膚粘彈性的重要指標之一。
采用本生物力學測試裝置用液體加載測試方法檢測皮膚軟組織的生物力學 特性，利用加載液體的不可壓縮性，通過加載液體的壓力和流量體積變化來獲 取皮膚試樣的加載載荷和變形狀態，其獲取的數據的精確性遠遠高于現有氣壓 檢測方法，并且能夠從獲取的精確數據，通過計算獲取皮膚軟組織的多種生物 力學指標，而且計算過程簡單，這是現有檢測皮膚生物力學特性的裝置及方法 所不能達到的。下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1為本發明裝置的結構示意圖2為發明方法在坐標系中繪出的流量-壓力曲線圖。
附圖中，1為計算機，2為用于驅動液體的計量泵，3為數據采集卡，4為壓
力傳感器，5為設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置，5a為儲液腔，6為圓臺形載 樣臺，7為用于固定試樣的壓套，8為氣缸，8a為活塞桿，8b為橫臂，9為控制 閥，10為減壓闊，11為壓力表，12為儲氣瓶，13為空壓機，14為機箱，15為輸
氣管路。
具體實施例方式
參見圖1，為皮膚軟組織的生物力學測試裝置的一種實施例。所述裝置包括 計算機l、液體加載裝置、可調壓力夾緊裝置、機箱14等。所述液體加載裝置 包括用于驅動液體的計量泵2、設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置5、壓力傳感 器4、數據采集卡3。所述設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置5的上端設有圓臺 形載樣臺6，圓臺形載樣臺6可以在設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置5上加工 形成，也可以將圓臺形載樣臺6單獨加工好后，通過焊接固定在設有儲液腔的 支承皮膚試樣的裝置5上，或者通過螺紋連接固定在設有儲液腔的支承皮膚試 樣的裝置5上，使圓臺形載樣臺6可以更換，其連接縫隙用密封圈密封。所述 圓臺形載樣臺6圓心設有通孔連通儲液腔5a，儲液腔5a下部通過管道連通用于 驅動液體的計量泵2，壓力傳感器4設置在設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置5 上與儲液腔連通，壓力傳感器4的殼體通過螺紋連接固定在圓柱形狀的設有儲 液腔的支承皮膚試樣的裝置5上，或者通過螺釘連接固定在方形體積的設有儲 液腔的組織皮膚試樣的裝置5上。所述數據采集卡3分別與用于驅動液體的計 量泵2和壓力傳感器4電連接，用于驅動液體的計量泵2用于提供測試所需的 液體和產生足夠的壓力，這樣可以定量提供液體，有利于皮膚軟組織力學性能 的測試。計算機1與數據采集卡3電連接。所述可調壓力夾緊裝置包括用于固 定試樣的壓套7、氣缸8、控制閥9、減壓閥10、壓力表11等。所述用于固定試樣的壓套7設有用于與圓臺形載樣臺6相配合的圓錐通孔，氣缸8的活塞桿 8a通過橫臂8b連接支撐用于固定試樣的壓套7，使用于固定試樣的壓套7與圓 臺形載樣臺6同軸心。橫臂8b —端與用于固定試樣的壓套7圓周上設置的螺紋 孔螺紋連接，另一端插入活塞桿8a徑向設置的孔中，用螺母或螺釘固定。本實 施例的氣缸8采用兩個，兩個氣缸8分別位于設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝 置5的兩側，用于固定試樣的壓套7位于兩個氣缸8的活塞桿8a之間，兩個氣 缸8的活塞桿8a分別通過橫臂8b連接支撐用于固定試樣的壓套7，以保證支撐 用于固定試樣的壓套7的穩定性，保證壓套夾緊壓力的均勻性。氣缸8與壓力 氣源之間的輸氣管路15上設有控制閥9、減壓閥10、壓力表11。所述壓力氣源 包括儲氣瓶12和空壓機13，空壓機13與儲氣瓶12通過管道連通，儲氣瓶12 與輸氣管路15連通。所述壓力氣源也可以采用醫院、學校、研究所等設置的供 氣中心的壓力氣源。所述的液體加載裝置、可調壓力夾緊裝置以及儲氣瓶12和 空壓機13都設置在一個機箱14上，計算機1可設置在機箱上，也可設置在其 它工作臺上。
所述可調壓力夾緊裝置也可以采用液壓裝置替代，其夾緊效果也能達到上 述的實施例的效果。
采用所述的皮膚軟組織的生物力學測試裝置對皮膚軟組織進行液體加載測 試的方法如下
將測試的具有軟組織的皮膚試樣在生物力學測試裝置上進行液體加載測 試，首先將用于驅動液體的計量泵復位歸零，在設有儲液腔的支承皮膚試樣的 裝置的儲液腔內注入用于加載的液體，使液面與設有儲液腔的支承皮膚試樣的 裝置上圓臺形載樣臺的上端面齊平；
將被測試的具有軟組織的皮膚試樣平整放置在圓臺形載樣臺上端面，使皮 膚具有軟組織的一面面向液體，根據皮膚軟組織試樣的類型和測試類別，確定 加載的壓力范圍，調節減壓閥控制輸出壓力，操縱控制閥使氣缸驅動用于固定 試樣的壓套將皮膚試樣夾緊在圓臺形載樣臺上；
啟動用于驅動液體的計量泵驅動儲液腔內的用于加載的液體逐步對皮膚試
10樣進行液體加載，使皮膚試樣被加載的液體鼓脹形成球冠狀直至出現破損，數 據采集卡記錄壓力傳感器獲取的皮膚試樣出現破損時的液體加載壓力值，即為 皮膚試樣的最大抗張強度，數據采集卡記錄從用于驅動液體的計量泵同步獲取 的皮膚試樣出現破損時的加載液體的流量體積數據，計算機根據流量體積數據 計算出皮膚試樣出現破損時的球冠狀面積，即為皮膚試樣的最大擴張表面積；
或者設定一個液體加載的上限壓力值，啟動用于驅動液體的計量泵驅動儲 液腔內的用于加載的液體逐步對皮膚試樣進行液體加載至上限壓力值，使皮膚 試樣被加載的液體鼓脹形成球冠狀，然后通過用于驅動液體的計量泵逐步卸載 至壓力歸零，數據采集卡記錄從用于驅動液體的計量泵和壓力傳感器同步獲取 的對皮膚試樣加/卸載過程的流量、壓力數據，計算機將這些數據在坐標系中繪 出流量-壓力曲線(見圖2)，由此獲取皮膚試樣的加載曲線和卸載曲線，即可獲
取皮膚試樣的遲滯曲線；
由于注入儲液腔內的用于加載的液體具有不可壓縮性，加載的液體推動皮 膚向外側鼓起變形形成球冠，根據用于驅動液體的計量泵提供的鼓起皮膚的液 體流量體積數據，得到皮膚的變形量和變形過程，根據壓力傳感器同步檢測到
的壓力的變化規律，由16bitsA/D數據采集卡記錄測試過程中的實驗數據。數據 采集卡把數據傳入計算機，計算機根據用于驅動液體的計量泵泵入的液量以及 壓力傳感器同步采集的數據分析計算出皮膚的力學性能，可繪制出皮膚加/卸載 過程中流量-壓力曲線；進而，根據注入液體流量即皮膚形成的球冠的體積，由
公式
式中，R為球冠所在球半徑，「為圓形夾具半徑，h為球冠的高，S為球冠
曲面面積。
通過計算機對上述獲取的數據、曲線分析，得到被測皮膚試樣的生物力學 性能。通過數值計算可獲取力和皮膚擴張表面積或其變化量的關系曲線，應力-
r2 +h i = 2h應變曲線，皮膚應力松弛曲線等，從而獲取皮膚軟組織加載/減載過程中皮膚軟 組織應力的變化及更多生物力學指標。
所述用于加載的液體采用醫學領域通常使用的皮膚營養液作為加載介質， 能夠使皮膚試樣在加載的同時，得到營養液供給的營養，更近似于人體的生理 環境，測試效果更好。
測試組織工程皮膚最大抗張強度的實施例
1) 用于驅動液體的計量泵復位歸零；
2) 在儲液腔及圓臺形載樣臺內注入作為營養液的生理鹽水；
3) 調節減壓閥至200kPa;'
4) 將組織工程皮膚試樣平整放置到圓臺形載樣臺上；
5) 按下控制閥使用于固定試樣的壓套在汽缸的驅動下將組織工程皮膚試樣 夾緊；
6) 通過用于驅動液體的計量泵逐步對組織工程皮膚試樣進行液體加載；
7) 通過壓力傳感器和數據采集卡記錄此時的壓力值；
8) 若組織工程皮膚試樣沒有出現破損，則繼續6)、 7)兩步；直至組織工程皮 膚試樣在壓力值為8.6kPa時出現破損，則此時的壓力值即為該皮膚試樣的最大 抗張強度。
組織工程皮膚的最大抗張強度為kPa數量級，與真皮的最大抗張強度MPa 數量級有較大差別，此外不同年齡段皮膚、不同個體皮膚的最大抗張強度差別 也較大。
測試組織工程皮膚加載曲線和卸載曲線的實施例
1) 將液體加載的上限壓力值設定為4kPa;
2) 用于驅動液體的復位歸零；
3) 在儲液腔及圓臺形載樣臺內注入作為營養液的生理鹽水；
4) 調節減壓閥至100kPa;5) 將組織工程皮膚試樣平整放置到圓臺形載樣臺上；
6) 按下控制閥使用于固定試樣的壓套在汽缸的驅動下將組織工程皮膚試樣 夾緊；
7) 通過用于驅動液體的計量泵逐步對組織工程皮膚試樣進行液體加載；
8) 通過壓力傳感器和數據采集卡記錄此時的壓力值；
9) 若壓力未達到設定值4kPa，則繼續6)、 7)兩步；
10) 若壓力達到設定值4kPa，則通過用于驅動液體的計量泵逐步進行卸載；
11) 通過壓力傳感器和數據采集卡記錄此時的壓力；
12) 若壓力大于零，則繼續9)、 10)兩步；
將加載、卸載過程中測得的數據在坐標系中標出皮膚加/卸載過程中流量-壓 力曲線，即可獲取該皮膚的加載曲線和卸載曲線，即可獲取該皮膚的遲滯曲線。
權利要求
1. 一種皮膚軟組織的生物力學測試裝置，其特征在于包括計算機、液體加載裝置、可調壓力夾緊裝置，所述液體加載裝置包括用于驅動液體的計量泵、設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置、壓力傳感器、數據采集卡，所述設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置的上端設有圓臺形載樣臺，圓臺形載樣臺圓心設有通孔連通儲液腔，儲液腔下部連通用于驅動液體的計量泵，壓力傳感器設置在設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置上與儲液腔連通，所述數據采集卡分別與用于驅動液體的計量泵和壓力傳感器電連接，計算機與數據采集卡電連接；所述可調壓力夾緊裝置包括用于固定試樣的壓套、氣缸、控制閥、減壓閥、壓力表，所述用于固定試樣的壓套設有用于與圓臺形載樣臺相配合的圓錐通孔，氣缸的活塞桿通過橫臂連接支撐用于固定試樣的壓套，使用于固定試樣的壓套與圓臺形載樣臺同軸心，氣缸與壓力氣源之間的輸氣管路上設有控制閥、減壓閥、壓力表。
2. 根據權利要求1所述的軟組織皮膚的生物力學測試裝置，其特征在于 所述氣缸采用兩個，兩個氣缸分別位于設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置的兩 側，用于固定試樣的壓套位于兩個氣缸的活塞桿之間，兩個氣缸的活塞桿分別 通過橫臂連接支撐用于固定試樣的壓套。
3. 根據權利要求1所述的軟組織皮膚的生物力學測試裝置，其特征在于 所述壓力氣源包括儲氣瓶和空壓機，空壓機與儲氣瓶連通，儲氣瓶與輸氣管路 連通。
4. 一種用權利要求1所述的生物力學測試裝置對皮膚軟組織進行液體加載測試的方法，其特征在于將測試的具有軟組織的皮膚試樣在生物力學測試裝置上進行液體加載測 試，首先將用于驅動液體的計量泵復位歸零，在設有儲液腔的支承皮膚試樣的 裝置的儲液腔內注入用于加載的液體，使液面與設有儲液腔的支承皮膚試樣的 裝置上圓臺形載樣臺的上端面齊平；將被測試的具有軟組織的皮膚試樣平整放置在圓臺形載樣臺上端面，使皮 膚具有軟組織的一面面向液體，根據皮膚試樣的類型和測試類別確定加載的壓 力范圍，并通過調節減壓閥的輸出壓力，操縱控制閥使氣缸驅動用于固定試樣 的壓套將皮膚試樣夾緊在圓臺形載樣臺上；啟動用于驅動液體的計量泵驅動儲液腔內的用于加載的液體逐步對皮膚試 樣進行液體加載，使皮膚試樣被加載的液體鼓脹形成球冠狀直至出現破損，數 據采集卡記錄壓力傳感器獲取的皮膚試樣出現破損時的液體加載壓力值，即為 皮膚試樣的最大抗張強度，數據采集卡記錄從用于驅動液體的計量泵同步獲取 的皮膚試樣出現破損時的加載液體的流量體積數據，計算機根據流量體積數據 計算出皮膚試樣出現破損時的球冠狀面積，即為皮膚試樣的最大擴張表面積；或者設定一個液體加載的上限壓力值，啟動用于驅動液體的計量泵驅動儲 液腔內的用于加載的液體逐步對皮膚試樣進行液體加載至上限壓力值，使皮膚 試樣被加載的液體鼓脹形成球冠狀，然后通過用于驅動液體的計量泵逐步卸載 至壓力歸零，數據采集卡記錄從用于驅動液體的計量泵和壓力傳感器同步獲取 的對皮膚試樣加/卸載過程的流量、壓力數據，計算機將這些數據在坐標系中繪 出流量-壓力曲線，由此獲取皮膚試樣的加載曲線和卸載曲線，即可獲取皮膚試 樣的遲滯曲線；通過計算機對上述獲取的數據、曲線分析，得到被測皮膚試樣的生物力學 性能。
5.根據權利要求4所述的對皮膚軟組織進行液體加載測試的方法，其特征 在于所述用于加載的液體采用營養液。
全文摘要
本發明公開了一種皮膚軟組織的生物力學測試裝置及液體加載測試方法，生物力學測試裝置由計算機、用于驅動液體的計量泵、設有儲液腔的支承皮膚試樣的裝置、壓力傳感器、數據采集卡、用于固定試樣的壓套、氣缸、控制閥、減壓閥、壓力表組成，它能夠使皮膚軟組織試樣在近似于人體的生理環境狀態下進行生物力學測試，確保夾緊皮膚軟組織試樣的壓力適度，測試更加準確。采用該生物力學測試裝置進行液體加載測試方法，能夠通過加載液體的壓力和流量體積變化來獲取皮膚軟組織試樣的加載載荷和變形狀態，從而獲取皮膚軟組織的多種生物力學指標。
文檔編號G01N3/10GK101487778SQ20091010318
公開日2009年7月22日 申請日期2009年2月13日 優先權日2009年2月13日
發明者尹志勇, 楊光瑜, 晴 王, 王正國, 輝 趙 申請人:中國人民解放軍第三軍醫大學野戰外科研究所