[发明专利]用于分析接收表面的弹性的表面分析设备和方法

说明书

本发明提供了一种用于分析接收表面的弹性的表面分析设备和方法，其用于施加到接收表面，以使得能够分析所述表面的跨所述表面的多个不同线性部分的弹性的至少一个量度。所述设备包括：致动器和传感器的二维布置，包括至少一个致动元件、至少一个感测元件以及至少一个另外的感测或致动元件。由控制器一起激活这些元件中的两个或更多个元件的选定集合，每个集合包括至少一个致动器和一个传感器，由此获得该集合中的每个致动器与传感器对之间的弹性的量度。基于刺激致动器位置处的接收表面中的变形并且测量由接收表面在另外的移位点处施加的合成压力和/或力来获得弹性量度。例如，传感器可以监测所施加的压力和/或力的变化。

技术领域

本发明涉及一种用于确定接收表面的弹性的量度、并且特别是确定与跨所述接收表面的多个方向相对应的量度的表面分析设备和方法。

背景技术

对表面的弹性的分析在许多不同的行业和技术领域中都是重要的。举例来说，在其中针对技术功能而利用面料、织物或其他材料的任何应用可以受益于以详细方式评估材料的表面的弹性的能力。这可以是识别部件的功能技术参数，或者评估部件或产品的可能寿命或耐久性。范例包括分析例如在家具或衣物中使用的织物，或者分析用作机械中力传递部分(诸如皮带)的部件。

另外，对表面分析特别感兴趣的另外的一个领域是对皮肤的分析。

皮肤执行对人体至关重要的多项功能。这些功能包括调节体温以及防止水分流失。存在皮肤的与这些功能(亦即，弹性和硬度)直接相关的可测量属性。众所周知，这些属性直接受时间老化和光老化的影响，并且影响程度也因身体的不同区域而变化。

对这些属性进行量化的能力是重要的，因为其使得能够表征人的皮肤的老化状态，这继而能够有助于确定适当的并且有效的皮肤愈合疗法来修复任何损伤。

因此，用于评估皮肤弹性和硬度的工具是一直感兴趣的领域。具体地，用于确定皮肤压痕抗性并且还有皮肤拉伸能力的工具是特别感兴趣的。

存在用于在实验室环境中评估皮肤弹性和硬度的各种方法和方案。这些方法和方案包括原子力显微镜和组织弹性成像。尽管这些方法和方案已经证明在提供组织弹性量度方面是有效的，但是其目前需要复杂的器械，这些器械不适合于在临床或家庭环境中使用。这限制了其适用性，并且要求潜在的患者(或者其他用户)必须访问由经训练的操作员供职的专用实验室，以实现对其皮肤的状态的评估。对于大量患者而言，这根本不可行或不可扩展。感兴趣的是能够在临床和家庭环境中提供对皮肤弹性的量度的设备。

确实存在更适合用于非实验室环境的一些设备。这些设备包括由Courage andKhazaka electronic出售的‘Cutometer MPA 580’。该设备更实用，但是仍然是相对大并且复杂的机器，其不适合于小型化并且例如集成到小规模处置和/或测量设备中。小型设备提供大得多的实用性和可用性，并且因此非常令人感兴趣。

确实存在更适合用于小规模或小型化设备的特定方法。具体地，这些方案通常基于将面内或面外变形应用于用户皮肤上的点，并且在相同的点或者不同的空间上位移的点处测量由皮肤施加的对应反作用力。

例如，US 2014/0352448公开了一种压电手指传感器，其能够在给定的单个点处测量组织的样本的杨氏模量和剪切模量两者。所述手指传感器包括两层压电材料，一层压电材料被配置为变形以向组织的样本施加力，而另一层压电材料被配置为感测第一层的位移。通过监测感测到的位移值，能够确定皮肤的阻力，并且因此评估在给定点处的皮肤的弹性。可以将这些设备中的多个设备应用于用户的皮肤以确定在多个不同个体点处的弹性值。

尽管这种方案更加实用，但是其仅限于在单个隔离的点处获得弹性测量结果。例如，没有公开用于获得跨组织的延伸长度的弹性的测量结果的手段或者用于获得与在不同方向上延伸的不同样本长度相对应的测量结果的手段。方向性数据在本上下文中是非常有价值的，因为已知皮肤尤其在其弹性方面表现出各向异性效应，关于其的信息将使得能够更详细和准确地表征皮肤的老化的状态。