本發(fā)明涉及軟物質(zhì)與實驗力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于磁共振測試的軟組織模擬器及模擬測試方法。

背景技術(shù)：

基于磁共振的軟組織物理特性測試是目前基于影像臨床診斷的重要發(fā)展方向。目前基于磁共振的人體軟組織物理特性測試主要方法有標(biāo)記成像技術(shù)和彈性成像技術(shù)等。應(yīng)用動物與人工樣本進(jìn)行模擬測試是開展臨床應(yīng)用前，針對新的測量方法與疾病檢測應(yīng)用的主要手段。

目前在對樣本進(jìn)行模擬測試時，施加位移的驅(qū)動方式主要為薄膜驅(qū)動和壓電陶瓷驅(qū)動。采用薄膜進(jìn)行驅(qū)動的方式：其驅(qū)動膜包覆在氣囊外，進(jìn)行薄膜氣動對樣本施加位移，缺點(diǎn)是難以進(jìn)行標(biāo)記成像的模擬與測試，且驅(qū)動位移分布不易控制；采用壓電陶瓷進(jìn)行驅(qū)動：通過機(jī)械連接的方式將壓電驅(qū)動器產(chǎn)生的位移傳遞到輸出端，其缺點(diǎn)是難以對大樣本進(jìn)行模擬測試，位移幅度調(diào)節(jié)范圍有限，難以進(jìn)行標(biāo)記成像的模擬與測試。

現(xiàn)有的對樣本進(jìn)行模擬測試的裝置的主要缺點(diǎn)是：

1、主要針對特定一種磁共振成像方法，驅(qū)動位移范圍有限，不能面向不同成像方式的多種不同位移范圍；

2、氣動驅(qū)動方式中，以膜驅(qū)動方式產(chǎn)生的位移不易控制，分布不均勻；

3、壓電驅(qū)動的位移較小，難以應(yīng)用大樣本進(jìn)行測量。

有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型的用于磁共振測試的軟組織模擬器及模擬測試方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于磁共振測試的軟組織模擬器及模擬測試方法，其驅(qū)動位移幅度范圍較大，可以對不同尺寸的樣本進(jìn)行驅(qū)動、位移分布均勻，控制精度好且通用于基于磁共振方法的軟組織物理特性測量模擬。

本發(fā)明的用于磁共振測試的軟組織模擬器，包括承載軟組織樣本的底座、正對樣本的壓頭、驅(qū)動壓頭相對樣本往復(fù)運(yùn)動的氣筒以及對氣筒供氣的氣源，所述氣筒內(nèi)由活塞分隔成第一腔室和第二腔室，所述活塞與所述壓頭連接；所述氣源包括氣動發(fā)生源、與氣動發(fā)生源連接的具有第一出氣口和第二出氣口的換向閥，所述換向閥的第一出氣口和第二出氣口分別與所述氣筒的第一腔室和第二腔室連通。

進(jìn)一步的，所述底座上設(shè)有調(diào)節(jié)所述氣筒與所述樣本之間的間距的調(diào)節(jié)裝置，所述調(diào)節(jié)裝置包括一端與所述底座轉(zhuǎn)動連接的兩絲桿、兩端分別與兩絲桿螺紋連接的滑臺、與兩絲桿另一端轉(zhuǎn)動連接的頂板、設(shè)置在頂板上驅(qū)動兩絲桿轉(zhuǎn)動的旋鈕，所述氣筒設(shè)置在所述滑臺上。

進(jìn)一步的，所述絲桿的兩端均通過軸承分別與所述底座與頂板轉(zhuǎn)動連接。

進(jìn)一步的，所述氣動發(fā)生源與換向閥之間連接有單向節(jié)流閥。

進(jìn)一步的，所述換向閥為二位五通電磁換向閥。

進(jìn)一步的，所述氣動發(fā)生源為產(chǎn)生壓縮空氣的空氣壓縮機(jī)。

本發(fā)明的利用上述的用于磁共振測試的軟組織模擬器進(jìn)行模擬測試的方法，包括步驟：

(1)將合適尺寸的軟組織或器官樣本放置在所述底座上并與所述壓頭接觸；

(2)啟動氣動發(fā)生源，控制換向閥的方向，使所述第一出氣口與所述第一腔室連通或使所述第二出氣口與所述第二腔室連通，使壓頭收回或下壓樣本，調(diào)節(jié)換向閥的方向，使壓頭產(chǎn)生周期運(yùn)動或單向運(yùn)動；

(3)基于磁共振的軟組織物理力學(xué)特性，調(diào)節(jié)控制氣動發(fā)生源，模擬人體器官的運(yùn)動或人體測試中軟組織的運(yùn)動。

本發(fā)明的利用上述的用于磁共振測試的軟組織模擬器進(jìn)行模擬測試的方法，包括步驟：

(1)將軟組織或器官樣本放置在所述底座上，根據(jù)樣本的尺寸，轉(zhuǎn)動所述旋鈕調(diào)節(jié)所述滑臺在所述絲桿上的高度使所述壓頭與樣本接觸；

(2)啟動氣動發(fā)生源，控制換向閥的方向，使所述第一出氣口與所述第一腔室連通或使所述第二出氣口與所述第二腔室連通，使壓頭收回或下壓樣本，調(diào)節(jié)換向閥的方向，使壓頭產(chǎn)生周期運(yùn)動或單向運(yùn)動；

(3)基于磁共振的軟組織物理力學(xué)特性，調(diào)節(jié)控制氣動發(fā)生源，模擬人體器官的運(yùn)動或人體測試中軟組織的運(yùn)動。

本發(fā)明的利用上述的用于磁共振測試的軟組織模擬器進(jìn)行模擬測試的方法，包括步驟：

(1)將合適尺寸的軟組織或器官樣本放置在所述底座上并與所述壓頭接觸，或，將軟組織或器官樣本放置在所述底座上，根據(jù)樣本的尺寸，轉(zhuǎn)動所述旋鈕調(diào)節(jié)所述滑臺在所述絲桿上的高度使所述壓頭與樣本接觸；

(2)啟動氣動發(fā)生源，打開單向節(jié)流閥，控制換向閥的方向，使所述第一出氣口與所述第一腔室連通或使所述第二出氣口與所述第二腔室連通，使壓頭收回或下壓樣本，調(diào)節(jié)換向閥的方向，使壓頭產(chǎn)生周期運(yùn)動或單向運(yùn)動；

(3)基于磁共振的軟組織物理力學(xué)特性，調(diào)節(jié)控制氣動發(fā)生源，模擬人體器官的運(yùn)動或人體測試中軟組織的運(yùn)動。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、基于氣動驅(qū)動，利用換向閥控制壓縮空氣均勻地進(jìn)入氣筒的第一腔室或第二腔室以控制壓頭的運(yùn)動，位移分布均勻，控制精度好；

2、氣筒相對底座之間的位移可根據(jù)樣本的尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，驅(qū)動位移幅度范圍較大，位移幅度可控制可調(diào)節(jié)；

3、通過控制壓頭的周期運(yùn)動或單向運(yùn)動，模擬人體器官的運(yùn)動或人體測試中軟組織的運(yùn)動，通用于基于磁共振方法的軟組織物理特性測量模擬。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的用于磁共振測試的軟組織模擬器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中安裝壓頭并承載樣本的底座立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是底座的結(jié)構(gòu)主視圖；

圖4是圖3中沿a-a線的剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

參見圖1至圖4，本發(fā)明一較佳實施例所述的一種用于磁共振測試的軟組織模擬器，包括氣路部分和樣本運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)，其中，氣路部分包括依次連接的氣動發(fā)生源10、單向節(jié)流閥20和二位五通電磁換向閥30；樣本運(yùn)動模擬機(jī)構(gòu)包括承載軟組織或器官樣本的底座41、正對樣本的壓頭42、驅(qū)動壓頭42相對樣本往復(fù)運(yùn)動的氣筒43，底座41上設(shè)有調(diào)節(jié)氣筒43與樣本之間的間距的調(diào)節(jié)裝置，調(diào)節(jié)裝置包括一端與底座41轉(zhuǎn)動連接的兩絲桿47、兩端分別與兩絲桿螺紋連接的滑臺48、與兩絲桿47另一端轉(zhuǎn)動連接的頂板49、設(shè)置在頂板49上驅(qū)動兩絲桿47轉(zhuǎn)動的旋鈕51，氣筒43穿設(shè)在滑臺48上，并用螺栓固定。

本發(fā)明中通過氣動的方式驅(qū)動壓頭42運(yùn)動，而壓頭42由氣筒43驅(qū)動，具體的，本發(fā)明的氣筒43內(nèi)由活塞44分隔成第一腔室45和第二腔室46，將活塞44與壓頭42連接。為使活塞44可帶動壓頭42往復(fù)運(yùn)動，本發(fā)明將氣筒43的第一腔室45和第二腔室46分別與二位五通電磁換向閥30的第一出氣口和第二出氣口連通，當(dāng)氣體通過二位五通電磁換向閥30的第一出氣口進(jìn)入氣筒43的第一腔室45內(nèi)，在氣壓的作用下，活塞44向下移動；當(dāng)氣體通過二位五通電磁換向閥30的第二出氣口進(jìn)入氣筒43的第二腔室46內(nèi)，在氣壓的作用下，活塞44向上移動，活塞44的上下移動驅(qū)動壓頭42相對樣本往復(fù)運(yùn)動。

當(dāng)在底座41上放置不同尺寸的樣本時，需要調(diào)節(jié)氣筒43與底座41之間的距離，調(diào)節(jié)時，轉(zhuǎn)動旋鈕51，使兩絲桿47轉(zhuǎn)動，從而使滑臺48沿絲桿47向上或向下移動，從而帶動氣筒43相對底座41上升或下降。為使兩絲桿47可相對底座41和頂板49轉(zhuǎn)動，本發(fā)明將絲桿47的兩端均通過軸承分別與底座41與頂板49轉(zhuǎn)動連接，位于頂板49內(nèi)的兩絲桿47的端部通過齒條與旋鈕51傳動，從而轉(zhuǎn)動旋鈕51即可使兩絲桿47轉(zhuǎn)動。

為了使氣動發(fā)生源10給出的氣體能夠?qū)钊?4施加足夠的氣壓，本發(fā)明中氣動發(fā)生源10為產(chǎn)生壓縮空氣的空氣壓縮機(jī)。

利用上述的用于磁共振測試的軟組織模擬器進(jìn)行模擬測試的方法，包括步驟：

(1)將合適尺寸的軟組織或器官樣本60放置在載玻片上，將載玻片連同樣本放置在底座41上并與壓頭42接觸，或，將軟組織或器官樣本放置在載玻片上，將載玻片連同樣本放置在底座41上，根據(jù)樣本的尺寸，轉(zhuǎn)動旋鈕51調(diào)節(jié)滑臺48在絲桿47上的高度使壓頭42與樣本60接觸；

(2)啟動氣動發(fā)生源10，控制二位五通電磁換向閥30的方向，使第一出氣口與第一腔室45連通或使第二出氣口與第二腔室46連通，使壓頭42收回或下壓樣本，調(diào)節(jié)二位五通電磁換向閥30的方向，使壓頭42產(chǎn)生周期運(yùn)動或單向運(yùn)動；若要控制壓縮空氣的流量，可同時打開單向節(jié)流閥20；

(3)基于磁共振的軟組織物理力學(xué)特性，調(diào)節(jié)控制氣動發(fā)生源10，模擬人體器官的運(yùn)動或人體測試中軟組織的運(yùn)動。

本發(fā)明的工作原理如下：

初始位置，二位五通電磁換向閥30右位接入，壓縮空氣經(jīng)二位五通電磁換向閥30的進(jìn)氣口1到達(dá)出口2，進(jìn)入氣筒43的第一腔室45，活塞44帶動壓頭42收回；當(dāng)二位五通電磁換向閥30換向時，壓縮空氣經(jīng)進(jìn)氣口1/出氣口4的左位作用在二位五通電磁換向閥上，使得二位五通電磁換向閥30左位接入，壓縮空氣進(jìn)入氣筒43的第二腔室46，使得活塞44伸出，使得壓頭42下壓樣本60；當(dāng)二位五通電磁換向閥30再次換向時，二位五通電磁換向閥的右位接入，如此，控制活塞44的運(yùn)動以控制壓頭42的運(yùn)動。

依據(jù)基于磁共振的軟組織物理力學(xué)特性測試方法，對測試樣本的狀態(tài)進(jìn)行模擬。調(diào)節(jié)控制氣動發(fā)生源10，使壓頭42產(chǎn)生周期運(yùn)動或單向運(yùn)動，模擬人體器官的運(yùn)動或人體測試中軟組織的運(yùn)動，控制所測試樣本的運(yùn)動狀態(tài)，得到相應(yīng)的實驗結(jié)果。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。