專利名稱：彈性測定設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量任何介質(zhì)的粘彈性質(zhì)的設(shè)備和方法。本發(fā)明更具體地涉及一種用于定量地和/或定性地測量粘彈性質(zhì)的設(shè)備和方法， 該粘彈性質(zhì)諸如人或動物的生理組織的彈性和/或粘稠度。更具體地，這種設(shè)備和這種方法適合于測量屬于實(shí)驗(yàn)動物或來自組織樣本的生理組織的粘彈性質(zhì)。
背景技術(shù)：
為了測量組織粘彈性質(zhì)，已知的是使用脈沖調(diào)制的彈性測定，正如在編號為FR 2843290的專利申請中所描述的那樣。該文獻(xiàn)提出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備10的實(shí)現(xiàn)(圖1)。該設(shè)備10包括探針1，該探針1配備有振動發(fā)生器2，該振動發(fā)生器2例如通過振動在組織中生成低頻彈性波，并且在低頻彈性波傳播期間借助于由超聲波換能器4發(fā)射和接收的高頻超聲波來分析該低頻彈性波的傳播。此外，應(yīng)當(dāng)注意，用戶6手動地定位探針1以確保組織與超聲波換能器4之間的持久接觸。具有振動發(fā)生器2和超聲波換能器4的所述探針1還包括用于控制它們的觸發(fā)器 5。它們?nèi)歼B接到計(jì)算機(jī)9。這種設(shè)備適合于測量位于探針1所定位于的表皮附近的大型器官(例如人的肝臟)的粘彈性質(zhì)。然而，這種設(shè)備具有缺陷。具體地，該設(shè)備不適合于小型器官。事實(shí)上，探針在附著乃至定位在器官附近或與器官接觸時產(chǎn)生組織壓縮(組織的體積越小，壓縮現(xiàn)象越嚴(yán)重)。此外，這種設(shè)備不適合于較小器官，這是因?yàn)槌暡〒Q能器的尺寸非常大并且探針是近似且隨機(jī)地定位的。這種情況的一個示例是老鼠，老鼠的允許接近肝臟的表皮面積大約為1cm2。該尺度限制不允許用戶確保最優(yōu)定位，該最優(yōu)定位不僅依賴于組織的尺寸而且依賴于個體之間和/或物種之間的差異。附加的缺陷在于用戶一方面必須手動地保持超聲波換能器與表皮之間的恒定且令人滿意的接觸，從而使得超聲波能夠傳播，另一方面必須手動地保持最優(yōu)的垂直性。然而，為了觸發(fā)低頻彈性波，用戶按壓觸發(fā)器5，這引起探針與表皮之間在接觸方面的變化，由此打破垂直性，并且實(shí)際上導(dǎo)致過高估計(jì)超聲波換能器附近的測量。此外，這種移動引發(fā)了測量的可重復(fù)性的問題。實(shí)際上，一旦已經(jīng)修改了超聲波換能器的定位，就不可能將超聲波換能器再次定位在與進(jìn)行第一次測量完全相同的位置處。 對于在異質(zhì)組織(諸如腎臟)上執(zhí)行的測量而言，這是非常有害的。另外，除了其他因素以外，由于接近于低頻波發(fā)生源的場中的衍射現(xiàn)象而引起的對所測量的彈性的過高估計(jì)發(fā)生在一定厚度之上，該厚度具體地依賴于該源的尺度、依賴于粘彈性質(zhì)、依賴于介質(zhì)、依賴于脂肪層的厚度以及依賴于低頻彈性波。對于50Hz的低頻彈性波的中心頻率f，該厚度(在此厚度以下就不可能進(jìn)行測量了 )大約為20mm。為了補(bǔ)救這一問題，在計(jì)算粘彈性質(zhì)時，不考慮關(guān)于該厚度(即20mm)的數(shù)據(jù)，從而阻止關(guān)于小于20mm的厚度的測量。

發(fā)明內(nèi)容
在這一上下文中，本發(fā)明的目的是提供一種使得可以克服上述問題的非侵入式設(shè)備，這是通過提出一種設(shè)備，借由該設(shè)備可以將超聲波換能器精確地保持和定位為垂直與組織并且與組織接觸，以便確定其粘彈性質(zhì)。這種設(shè)備還由于其設(shè)計(jì)而是有利的，并且雖然其需要進(jìn)一步知識和大量的發(fā)展， 但是其提供了易用性和成本低廉的非侵入式設(shè)備。為此，本發(fā)明提供了一種用于定量地和/或定性地測量任何介質(zhì)的粘彈性質(zhì)的彈性測定設(shè)備，所述設(shè)備包括-振動發(fā)生器，用于生成至少一個低頻彈性波；-超聲波換能器，用于觀測所述至少一個低頻彈性波的傳播；-觸發(fā)器，用于觸發(fā)至少一次測量；所述至少一次測量包括以下步驟-在介質(zhì)中生成至少一個低頻彈性波；-在生成至少一個低頻彈性波的同時，使用所述超聲波換能器發(fā)射和捕獲高頻超聲波以觀測所述至少一個低頻彈性波的所述傳播；所述設(shè)備的特征在于其包括可變形管，所述可變形管用于保持位于所述可變形管的末端的所述超聲波換能器并且用于將所述超聲波換能器保持為使得在至少一次測量期間確保所述超聲波換能器與所述介質(zhì)之間的垂直性和接觸?？勺冃喂苁侵缚稍谌舾煞较蛏献杂梢苿拥?、沒有角度限制的管，該管在其沒有施加以任何應(yīng)力來移動它的情況下保持其定位。介質(zhì)可互換地稱為組織。除在前面段落中已經(jīng)提到的主要特征之外，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以具有下面列出的一個或多個附加特征，無論是單獨(dú)地還是以所有技術(shù)上可能的組合來考慮-所述彈性測定設(shè)備包括支撐件，所述支撐件從空間上保持超聲波換能器；-所述彈性測定設(shè)備包括彈簧系統(tǒng)，所述彈簧系統(tǒng)位于所述超聲波換能器與所述可變形管之間；-所述設(shè)備包括至少一個桿，所述至少一個桿能夠?qū)⒌皖l彈性波從所述振動發(fā)生器傳送到所述超聲波換能器；-所述設(shè)備包括夾緊管；-所述振動發(fā)生器由振動臺形成；-所述振動發(fā)生器由揚(yáng)聲器類型的輔助設(shè)備形成；-所述彈性測定設(shè)備包括微調(diào)系統(tǒng)，所述微調(diào)系統(tǒng)用于旋轉(zhuǎn)地和/或平移地調(diào)節(jié)所述超聲波換能器的定位；-所述振動發(fā)生器位于超聲波換能器所位于的所述可變形管的末端；-所述振動發(fā)生器位于超聲波換能器所位于的可變形管的相對末端；-所述設(shè)備包括高頻成像超聲波陣列；
-所述設(shè)備與有機(jī)同步設(shè)備耦合；-所述超聲波換能器具有小于3mm的有效直徑。本發(fā)明還涉及一種用于定量地和/或定性地測量任何介質(zhì)的粘彈性質(zhì)的彈性測定方法，其特征在于該方法實(shí)現(xiàn)了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；所述方法至少包括以下步驟-通過使所述可變形管變形，將所述至少一個超聲波換能器定位為垂直于所述介質(zhì)并且與所述介質(zhì)接觸；-平移地和/或旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)所述超聲波換能器的定位；-觸發(fā)至少一次測量；-在至少一次測量期間將所述超聲波換能器保持在適當(dāng)位置并且接觸；所述測量包括以下步驟-生成至少一個低頻彈性波；-在生成至少一個低頻彈性波的同時，使用所述超聲波換能器發(fā)射和捕獲高頻超聲波以觀測所述至少一個低頻彈性波的傳播；-計(jì)算與所述介質(zhì)的粘彈性質(zhì)有關(guān)的至少一個參數(shù)，諸如在介質(zhì)中引起的位移變化和/或變形和/或位移速度和/或變形速度，或者更一般地，與粘彈性質(zhì)有關(guān)的任何參數(shù)；-計(jì)算介質(zhì)的粘彈性質(zhì)；附加的有利特征在于在一系列測量期間由所述可變形管將所述超聲波換能器保持在適當(dāng)位置并且與介質(zhì)接觸。有利地，低頻彈性波由用戶按照與呼吸率和/或心率同步的方式起動而隨機(jī)地觸發(fā)。優(yōu)選地，高頻超聲波發(fā)射在包括在8MHz與IOOMHz之間，優(yōu)選地在IOMHz與50MHz 之間的頻率范圍之上執(zhí)行。類似地，低頻彈性波是在包括在50Hz與10000Hz之間的頻率范圍之上生成的，所述低頻彈性波可以為大約400Hz。此外，所述至少一個低頻彈性波是通過機(jī)械振動和/或通過機(jī)械壓縮和/或通過超聲波聚焦生成的。


根據(jù)以下對僅通過非限制性示例的方式在附圖中圖示的本發(fā)明的不同實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，附圖中-圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備10的簡化的示意性表示。-圖2是根據(jù)本發(fā)明的用于確保至少一個超聲波換能器的定位的設(shè)備的簡化的示意性表示。-圖3是根據(jù)本發(fā)明的、配備有夾緊管的設(shè)備的簡化的示意性表示。-圖4是根據(jù)本發(fā)明的、配備有鉗狀支撐件的設(shè)備的簡化的示意性表示。-圖5是可以是彈性測定設(shè)備的一部分的、用于成像的超聲波陣列的簡化的示意性表示。出于清楚性方面的原因，已經(jīng)用類似的參考標(biāo)號來指定了相同元件。類似地，僅僅示意性地圖示了對理解本發(fā)明有用的元件，其中沒有考慮比例。
具體實(shí)施例方式對于描述的其余部分，彈性測定是指用于測量粘彈性質(zhì)的技術(shù)，其中振動發(fā)生器通過直接或間接地與組織接觸來生成在該組織中傳播的一個或多個低頻彈性波。這種低頻彈性波的臨時形狀可以是任意的，但更一般地是脈沖調(diào)制類型，瞬變的或周期性的(連續(xù)、單色)。這種振動一般地以機(jī)械方式獲得，但還可以通過輻射壓力、通過超聲波過熱或者通過身體的內(nèi)部振動(心跳、脈搏等)來獲得。此外，可以使用不同類型的單構(gòu)件或多構(gòu)件超聲波換能器。以非限制性的方式，其可以例如是指環(huán)型、環(huán)形、2D矩陣、線性或凸面陣列換能器，單構(gòu)件、三構(gòu)件、星型換能器等。此外，以非限制性的方式，實(shí)驗(yàn)動物具體地涉及兩棲動物、魚類、爬蟲和哺乳動物， 諸如小鼠、大鼠、兔子、貓、狗和猴子。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備。在圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明的彈性測定設(shè)備110、實(shí)驗(yàn)動物108、臺面107、有機(jī)同步設(shè)備103以及用戶106，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備110包括-可變形管111;-至少一個超聲波換能器104；-支撐件120;-振動發(fā)生器102；-觸發(fā)器105 ；-同軸線纜113，用于傳送和接收超聲波信號；-彈簧系統(tǒng)115;-分析、處理和計(jì)算系統(tǒng)109?？勺冃喂?11確保至少一個超聲波換能器104的定位和保持并且確保低頻彈性波的傳送。更具體地，該管111在其變形時保持其定位。支撐件120確保保持-可變形管111;-用于生成低頻彈性波的振動發(fā)生器102；-用于超聲波發(fā)射和捕獲的至少一個超聲波換能器104。支撐件120使得可以在不需要用戶106的任何干預(yù)的情況下保持上述部件。觸發(fā)器105使得可以觸發(fā)測量。位于例如可變形管111末端與超聲波換能器104之間的彈簧系統(tǒng)115使得超聲波換能器104與組織之間接觸時可以補(bǔ)償施加于組織上的應(yīng)力。由此，在組織上不生成壓縮應(yīng)力。這使得可以避免對組織的粘彈性質(zhì)的任何修改。在下面中，將根據(jù)本發(fā)明描述設(shè)備110的操作。第一步驟是將超聲波換能器104定位為與待測量的組織接觸或者與圍繞所述組織的組織接觸。為此，用戶106使由支撐件120保持的可變形管111變形以便使得超聲波換能器104盡可能地靠近組織。該可變形管111由于其結(jié)構(gòu)而是有利的，其結(jié)構(gòu)一方面使得可以在空間中容易地移動超聲波換能器104而沒有任何角度限制，另一方面保持所希望的定位從而使得可變形管111由于其延展性而不會變形。由此，可變形管111使得可以調(diào)節(jié)超聲波換能器104的定位以便考慮超聲波換能器104與待測量的組織的垂直性和接觸?？勺冃喂?11的結(jié)構(gòu)可以由以下各項(xiàng)形成-由球形接頭連接的多個元件；換言之，在此情況下，可變形管111由有節(jié)的管形成；-可彈性地變形的管，或者-更一般地，任何其他類型的管，其能夠-在不施加應(yīng)力時保持其形狀；以及-在施加應(yīng)力時改變其形狀。另外，根據(jù)由本發(fā)明提供的可能性，該設(shè)備耦合到外科導(dǎo)航系統(tǒng)(未圖示)，其中-首先，使用使得能夠觀察到生理組織的X射線磁共振成像類型或任何其他成像類型的醫(yī)學(xué)成像設(shè)備來定位待測量的感興趣區(qū)域；-然后，以機(jī)電的、電動液壓的、電動氣動的或手動的方式定位超聲波換能器104。因此，這種定位使得用戶106能夠執(zhí)行對粘彈性質(zhì)的測量。所述測量包括-使用振動發(fā)生器102生成至少一個低頻彈性波；-在生成至少一個低頻彈性波的同時，使用所述超聲波換能器104發(fā)射和捕獲高頻超聲波以觀測所述至少一個低頻彈性波的傳播。為此，在測量期間，超聲波換能器104應(yīng)當(dāng)-保持與組織接觸以便不丟失超聲波信號并且以便在相同位置處進(jìn)行至少一系列的測量。這通過可變形管111的特定結(jié)構(gòu)來確保，該特定結(jié)構(gòu)使得其可以保持其形狀。-垂直地定位以避免過高估計(jì)該測量。這一特征通過可變形管111的沒有任何角度限制的可變形結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。具體地，較小器官或者可接近性減小的器官需要這種定位精度。經(jīng)常會在諸如老鼠之類的較小的實(shí)驗(yàn)動物身上遇到這種很難接近的情況，例如， 通常8cm長的成年野生老鼠具有體積大約為1. 5cm3的肝臟，然而，其大部分位于胸腔后面， 從而迫使用戶106在IOmm2與Icm2之間的表皮面積之上執(zhí)行測量，更具體地，在一般地在真皮以下Imm與20mm之間(優(yōu)選地，2mm到6mm)的深度上執(zhí)行測量。為此，在生成至少一個低頻彈性波期間，振動發(fā)生器102經(jīng)由柔性管111向超聲波換能器104傳送振動。超聲波換能器104具有小于或等于3mm的有效直徑。這一較小直徑首先允許將超聲波換能器104定位在較小區(qū)域上，其次允許避免現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備所遇到的衍射區(qū)。此外，在小于20mm的深度之上的測量需要生成如下低頻彈性波，該低頻彈性波具有在50Hz與10000Hz之間，優(yōu)選地在IOOHz與3000Hz之間的中心頻率，該頻率通?？梢詾榇蠹s400Hz。
然后，為了觀測低頻彈性波的傳播，單構(gòu)件或多構(gòu)件類型的超聲波換能器104適于生成例如范圍在8MHz與IOOMHz之間，優(yōu)選地在IOMHz與50MHz之間的高頻超聲波。這種測量由用戶106經(jīng)由觸發(fā)器105觸發(fā)，所述觸發(fā)器通過線纜、通過WIFI類型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或者通過允許傳遞數(shù)據(jù)的任何其他設(shè)備連接到振動發(fā)生器102和超聲波換能器104。由此，振動發(fā)生器102生成至少一個低頻彈性波，這些低頻彈性波可以由超聲波換能器104本身或者由未圖示的輔助設(shè)備(諸如揚(yáng)聲器)傳送。此外，應(yīng)當(dāng)注意，心率和呼吸率自然地生成單色類型的低頻彈性波。因此，在組織中有三種類型的低頻彈性波彼此干擾，這些波通?？赡苡梢韵赂黜?xiàng)生成-根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備-心臟系統(tǒng)-呼吸系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備忽略了由呼吸率和/或心率生成的干擾。然而，這些生理現(xiàn)象產(chǎn)生參考系的移動，這種移動嚴(yán)重改變了對粘彈性質(zhì)的測量，甚至使其變得不可能。在吸氣期間，空氣進(jìn)入肺，肺的尺寸增加，然后，相反地，在呼氣期間，肺的體積減小。該充氣和排氣的現(xiàn)象可以導(dǎo)致較大位移，并由此使測量失真。由此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的彈性測定設(shè)備限制了使用領(lǐng)域。該不可測量性在小動物身上是可觀的，這是因?yàn)榕c人不同(人的呼吸率較低，即每分鐘16次脈搏)，實(shí)驗(yàn)動物的呼吸率非常高。更具體地，兔子每分鐘幾乎有60次脈搏，老鼠每分鐘大約有220次脈搏。有利地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備110提供如下可能性，即，使用心電圖和/或肺同步器 103來將低頻彈性波的生成與生理頻率同步，更普遍地稱為有機(jī)同步。實(shí)際上，呼吸周期交替地包括吸氣(在此期間空氣進(jìn)入肺)然后相反地呼氣(在此期間空氣從所述肺排出)，引起大幅的組織位移以及組織擴(kuò)展和壓縮。因此，重要的是以確定的時間重復(fù)地發(fā)起測量，從而使得所獲得的每個測量或者一系列的測量表示類似的感興趣的區(qū)域。為此，本發(fā)明的設(shè)備可以耦合到有機(jī)同步設(shè)備103，使得可以將測量與呼吸節(jié)律同
止
少ο在老鼠身上，這一實(shí)現(xiàn)是必需的和有利的，老鼠的肝臟具有6個葉(中葉、左葉、2 個右葉以及2個尾葉)，該肝臟可以不僅具有有機(jī)異質(zhì)性而且具有需要用戶106在針對至少一系列測量的精確位置處執(zhí)行測量的異質(zhì)性。參考圖2，用戶106可以例如觸發(fā)與有機(jī)同步系統(tǒng)103同步的一系列測量，該有機(jī)同步系統(tǒng)103適于將低頻彈性波觸發(fā)到表示對應(yīng)于最大吸氣的最大波前的每個峰值114。由此，由用戶觸發(fā)的測量僅在達(dá)到表示最大波前的峰值114時開始。然后，為了觀測這些低頻彈性波的傳播，由超聲波換能器104同時地發(fā)射和捕獲
高頻超聲波。這些高頻超聲波的范圍一般在8MHz與IOOMHz之間，優(yōu)選地在IOMHz與50MHz之間。然后將這些數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理、計(jì)算和分析系統(tǒng)109，實(shí)時地告知用戶106感興趣的區(qū)域的粘彈性質(zhì)。
根據(jù)圖3中示出的本發(fā)明實(shí)施例，彈性測定設(shè)備110配備有夾緊管117。由此，由振動發(fā)生器102生成的低頻激勵經(jīng)由位于夾緊管117內(nèi)部的可變形管111 被傳送給超聲波換能器104。這種實(shí)現(xiàn)由于其可工作性而是有利的，因?yàn)橛脩?06手動地定位超聲波換能器 104，而不需要變更由可變形管111執(zhí)行的從振動發(fā)生器102到超聲波換能器104的低頻彈性波傳送。超聲波換能器104，除其超聲波發(fā)射和捕獲功能之外，還充當(dāng)探針。另外，支撐件120可以是如圖4所示的鉗型。該支撐件的最小尺寸便于彈性測定設(shè)備的處理和運(yùn)輸。如圖4所示，彈性測定設(shè)備可以包括微調(diào)系統(tǒng)112，以在不使可變形管111變形的情況下旋轉(zhuǎn)地和/或平移地調(diào)節(jié)超聲波換能器104的定位。根據(jù)圖4中示出的由本發(fā)明提供的替代性方案，經(jīng)由位于可變形管111內(nèi)的桿121 將低頻彈性波傳送給探針104。此外，根據(jù)圖5中示意性示出的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備110的附加替代性方案，設(shè)備 110配備有回聲儀類型的超聲波成像陣列116，使得用戶可以確保將超聲波換能器104定位在感興趣的區(qū)域的軸上。為此，本發(fā)明的設(shè)備可以包括至少一個超聲波成像陣列116以及至少一個專用于彈性測定的超聲波換能器104。超聲波換能器104在垂直于或基本上垂直于成像陣列平面圖的方向上移動，以便在介質(zhì)中從振動發(fā)生器102傳送至少一個低頻彈性波。根據(jù)未圖示的替代性方案，超聲波換能器可以沿χ軸、y軸和/或ζ軸和/或輪流地移動。高頻回聲陣列116告知用戶器官的空間位置和移動，因此使得其可以將探針104 定位在感興趣的器官的軸上。由此，位于可變形管111的末端并與表皮接觸的超聲波換能器104用于觀測表明生理組織的粘彈性質(zhì)的低頻超聲波的傳播。此外，如圖5所示，高頻超聲波陣列116具有特定形狀，其目的是覆蓋最優(yōu)區(qū)域。出于這一目的，所述形狀可以是彎曲的、圓形的、橢圓形的、矩形的、三角形的或者是得到相同結(jié)果(即由高頻超聲波覆蓋一定區(qū)域)的任何其他幾何形狀。用于實(shí)現(xiàn)圖5中所圖示的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的可能步驟包括-利用高頻超聲波成像陣列116對組織進(jìn)行成像以確定感興趣的區(qū)域的空間位置；-使用可變形管111將超聲波換能器104定位在感興趣的區(qū)域的軸上；-生成至少一個低頻彈性波；-使用彈性測定換能器104同時地發(fā)射和捕獲高頻超聲波以測量粘彈性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的有利的未圖示的替代性方案，所述高頻超聲波陣列116包括多個元件，所述元件一方面可以用于對環(huán)境進(jìn)行成像，另一方面可以用于生成至少一個低頻彈性波。該陣列可以用下列方式在介質(zhì)中生成至少一個低頻彈性波-機(jī)械的，通過使至少一個元件位移；-機(jī)械的，通過使所述陣列位移；-電子的，通過超聲波聚焦。
根據(jù)由本發(fā)明提供的附加替代性方案，振動發(fā)生器可以由臺面107形成，待測量的組織安置在該臺面107上。在這種實(shí)現(xiàn)中，用戶106晃動臺面107，然后經(jīng)由超聲波換能器104的超聲波傳送和捕獲來跟隨由所述臺面107生成的超聲波的移動。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域涉及實(shí)驗(yàn)動物。這種應(yīng)用當(dāng)然可以擴(kuò)展到藥物、食物、化學(xué)或者擴(kuò)展到醫(yī)藥領(lǐng)域以確定來自體內(nèi)、體外、體外細(xì)胞培養(yǎng)的人或動物組織樣本或細(xì)胞樣本的粘彈性質(zhì)。上面通過示例的方式描述了本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本專利范圍的情況下，具體地考慮到組成所述設(shè)備的各種元件的配置或布置或者所述方法的步驟的順序以及重要性，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠產(chǎn)生用于測量人或動物組織的彈性的設(shè)備和方法的不同替代性方案。
權(quán)利要求
1.一種用于定量地和/或定性地測量任何介質(zhì)的粘彈性質(zhì)的彈性測定設(shè)備(110)，所述設(shè)備(110)包括-振動發(fā)生器(102)，用于生成至少一個低頻彈性波；-超聲波換能器(104)，用于觀測所述至少一個低頻彈性波的傳播；-觸發(fā)器(105)，用于觸發(fā)至少一次測量；所述至少一次測量包括以下步驟-在介質(zhì)中生成至少一個低頻彈性波；-在生成至少一個低頻彈性波的同時，使用所述超聲波換能器(104)發(fā)射和捕獲高頻超聲波，以觀測所述至少一個低頻彈性波的所述傳播；所述設(shè)備的特征在于其包括可變形管(111)，所述可變形管(111)用于保持位于所述可變形管(111)的末端的所述超聲波換能器(104)并且用于將所述超聲波換能器(104)保持為使得在至少一次測量期間確保所述超聲波換能器(104)與所述介質(zhì)之間的垂直性和接觸。
2.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備(110)包括支撐件(120)，所述支撐件(120)用于從空間上保持所述超聲波換能器(104)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于其包括彈簧系統(tǒng)(115)， 所述彈簧系統(tǒng)(11 位于所述超聲波換能器(104)與所述可變形管(111)之間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備(110)包括至少一個桿(121)，所述至少一個桿(121)能夠?qū)⑺龅皖l彈性波從所述振動發(fā)生器(10 傳送到所述超聲波換能器(104)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備(110)包括夾緊管(117)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于所述振動發(fā)生器(102)由振動臺(107)形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到5所述的設(shè)備，其特征在于所述振動發(fā)生器(102)由揚(yáng)聲器類型的輔助設(shè)備形成。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備(110)包括微調(diào)系統(tǒng)(112)，所述微調(diào)系統(tǒng)(11 用于旋轉(zhuǎn)地和/或平移地調(diào)節(jié)所述超聲波換能器的定位。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于所述振動發(fā)生器(102)位于所述超聲波換能器(104)所位于的所述可變形管(111)的末端。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于所述振動發(fā)生器(102) 位于所述超聲波換能器(104)所位于的所述可變形管(111)的相對的末端。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備(110)包括至少一個高頻超聲波成像陣列(116)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備(110)耦合到有機(jī)同步設(shè)備(103)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一個所述的設(shè)備，其特征在于所述超聲波換能器 (104)具有小于3mm的有效直徑。
14.一種用于定量地和/或定性地測量任何介質(zhì)的粘彈性質(zhì)的彈性測定方法，其特征在于該方法實(shí)現(xiàn)了根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備；所述方法至少包括以下步驟-通過使所述可變形管(111)變形，將所述至少一個超聲波換能器(104)定位為與所述介質(zhì)垂直并且接觸；-平移地和/或旋轉(zhuǎn)地調(diào)節(jié)所述超聲波換能器(104)的定位；-觸發(fā)至少一次測量；-在至少一次測量期間將所述超聲波換能器(104)保持在適當(dāng)位置并且接觸；所述測量包括以下步驟-生成至少一個低頻彈性波；-在生成至少一個低頻彈性波的同時，使用所述超聲波換能器(104)發(fā)射和捕獲高頻超聲波，以觀測所述至少一個低頻彈性波的所述傳播；-計(jì)算與所述介質(zhì)的所述粘彈性質(zhì)有關(guān)的至少一個參數(shù)，所述參數(shù)諸如在介質(zhì)中引起的位移變化和/或變形和/或位移速度和/或變形速度，或者更一般地，與所述粘彈性質(zhì)有關(guān)的任何參數(shù)；-計(jì)算所述介質(zhì)的所述粘彈性質(zhì)。
15.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于由所述可變形管(111)將所述超聲波換能器(104)保持在適當(dāng)位置并與所述介質(zhì)接觸。
16.根據(jù)權(quán)利要求14到15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述低頻彈性波由用戶按照與呼吸率和/或心率同步的方式起動而隨機(jī)地觸發(fā)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14到16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述高頻超聲波傳送在包括在8MHz與IOOMHz之間，優(yōu)選地在IOMHz與50MHz之間的頻率范圍之上執(zhí)行。
18.根據(jù)權(quán)利要求14到17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述低頻彈性波是在包括在50Hz與10000Hz之間的頻率范圍之上生成的。
19.根據(jù)權(quán)利要求14到17中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述低頻彈性波為大約 400Hz。
20.根據(jù)權(quán)利要求14到19中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述至少一個低頻彈性波是通過機(jī)械振動和/或通過機(jī)械壓縮和/或通過超聲波聚焦生成的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于定量地和/或定性地測量任何介質(zhì)的粘彈性質(zhì)的彈性測定設(shè)備(110)，所述設(shè)備的特征在于其包括可變形管(111)，所述可變形管(111)用于定位位于所述可變形管(111)的末端的所述超聲波換能器(104)并且用于將所述超聲波換能器(104)保持為使得在至少一次測量期間確保所述超聲波換能器(104)與所述介質(zhì)之間的垂直性和接觸。
文檔編號G01N29/04GK102308207SQ200980156206
公開日2012年1月4日 申請日期2009年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月4日
發(fā)明者C·巴斯塔爾, L·桑德蘭, M·博西西奧 申請人:回波檢測公司