[发明专利]一种评估材料的力学性能的装置和方法

说明书

本发明提供了一种用于评估材料的力学性能的装置，具体地，杨式模量或弹性模量。所述装置包括传感层，所述传感层具有用于与所述材料的表面区域接触的接触表面。所述传感层具有压力敏感的特性或尺寸。所述装置还包括检测器，其被布置成检测至少通过传感层传播的电磁辐射。所述装置被布置成，当传感层的接触表面与材料的表面区域接触且在材料的表面区域的至少一部分上施加负载时，所检测到的电磁辐射可以用来确定所述传感层的一部分内的应力，所确定的应力指示该材料的力学性能。

发明领域

本发明大体上涉及一种用于评估材料的力学性能的装置和方法，特别是，而不是仅涉及用于评价生物组织的弹性的医学装置和方法。

发明背景

生物组织的力学性能与其结构和功能有关，且可能会因疾病而改变。例如，癌组织通常比周围的软组织“更硬”，并且通常的做法是医生通过用手指施加压力来手触诊患者的软组织以识别癌组织。

然而，触觉是主观的，使用手触诊难以准确识别癌组织的程度。为了以更可重复、客观的方式给出组织的力学性能对比，成像技术已被开发，例如超声弹性成像，光学相干弹性成像和磁共振弹性成像。

尽管出现了这些成像技术，医生在许多临床情况下仍然常常采取手触诊。

发明简述

本发明的第一方面提供了一种用于评估材料的力学性能的装置，所述装置包括传感组件，所述传感组件包括：

具有压力敏感的特性或尺寸的传感层；和

用于接收与传感层的至少一部分相互作用的电磁辐射的电磁辐射接收器；

其中所述传感组件被布置成当所述传感层位于所述材料的表面区域并且施加负载到所述材料的表面区域的至少一部分和所述传感层的至少一部分时，所接收到的与传感层相互作用的电磁辐射可用于确定传感层的所述至少一部分内的应变，所确定的应变指示所述材料的力学性能。

如本文所用，术语“材料”意指包含具有力学性能(如弹性或粘弹性)的任何物质，包括，例如，生物材料(如生物组织)，有机材料(如食品)，和非生物性材料(如硅材料)等。

所述传感层可以具有已知的硬度，然后可以利用电磁辐射由所确定的应变来确定应力。

所述装置可布置成在传感层的至少一部分内的应变可以利用在传感层的界面或内部反射的反射电磁辐射来确定，例如顶部和底部界面或内部界面，如果所述传感层包括分层结构。

所述传感层可布置成与材料的表面区域直接或间接接触。

所述装置还可以被布置成，确定材料的一部分内的应变，从使得可以利用材料的一部分内确定的应变和传感层的一部分内确定的应力来评估所述材料的力学性能。例如，所述材料的一部分可以包括材料的外层部分或另一适当部分。

本发明的实施例具有显著的优点。例如，由于了解传感层的材料性质，通过确定传感层处的应力，可以确定与材料的力学性能相关的定性信息，如材料一区域的力学性能的相对变化。在医学领域中，所述装置可以提供一种手触诊的触觉被复制的光学触诊技术。除了触觉之外，该装置可以具有对材料的力学性能变化的客观性、高空间分辨率和高灵敏度。以这种方式，例如，可以改善定位病变组织的程度的准确性，并且该装置可以用于引导外科医生。

在一具体实施例中，所述元件是手套或套管。所述传感组件可以位于或连接到手套的一个或多个手指部分的尖端处或在套管的尖端处。这在医学领域具有优势。例如，通过将传感组件并入或连接到手套的一个或多个手指部分或套管上，当用户穿戴手套或套管时，手触诊可以与由设备执行的光触诊同时执行，并且沿材料移动指尖，所述材料可以是生物组织。

或者，所述元件可以例如是夹子或类似物。