无创型皮肤弹性测量仪的研究与算法实现

论文摘要

我国的经济水平不断提升,2010年已超越日本成为全球第二大经济体,随着生活水平的提高,人们对自己的身体越来越重视,都希望能实时掌握自己的各项生理参数,监测自身健康状况,做到早发现早治疗。然而传统的方法往往需要去医院作检查,不仅开销大,而且费时费力,大多数人还是在所在单位的组织下进行集中检查。从目前的情况来看,国人除了体检与就医,并没有更多掌握自己身体状况的手段与方式。随着国人的消费观和消费能力的改变,市场迫切需要一些能方便、快捷测量人体参数的仪器,它们既能准确地测量,又具有无创、便携适合家用的特点。近二十年来,一些传统的医疗器械已经广泛的占领了市场,如听诊器、血压计、制氧机、血糖仪等,它们为国人的健康作出了巨大贡献,然而对于皮肤参数的测量仪器却始终没有推入市场。由于皮肤承担着人体的保护、感知、排汗等重要功能,皮肤弹性不仅与性别、年龄、部位、衰老因素和生理疾病等因素有关系,而且是评价化妆品疗效、皮肤激光疗效的一个重要指标,因此对于皮肤的研究与测量显得十分必要。针对上述分析,本文研发设计了一种新型家用医检设备——无创型皮肤弹性测量仪,期望对医疗器械市场的产品系列作出补充。本文综合比较了当前存在的多种皮肤弹性的测量方法,认为采用抽吸法的皮肤弹性测量仪具有技术及市场推广优势。在分析了人体皮肤几何数学建模后,本文对模型的生物学意义进行了研究,详细介绍了测量仪的软硬件(包括上位机软件)设计,提供了算法并进行了弹性定量研究,是一个完整且成功的仪器研发项目。在对皮肤弹性测量仪进行全面设计的基础上,利用样机进行实际测试,验证了年龄与皮肤弹性的相互关系问题。测试结果证明了本仪器设计的正确性,并且具有推广到其他应用场合的价值,比如测量病理皮肤的弹性变化,化妆品效用判断,激光治疗疗效评价等等。本仪器的研发从理论到设计再到测试,均按照科学的方法进行,相信会在家用医疗器械市场产生一定的影响。目前此产品已经商品化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 家用医疗器械市场发展概况
• 1.2 课题研究背景和意义
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.2.3 皮肤弹性测量研究的重要性
• 1.3 本文主要工作
• 1.4 本文内容安排
• 第二章 皮肤结构与弹性测量方法研究
• 2.1 皮肤的组织结构概述
• 2.1.1 皮肤的结构
• 2.1.2 皮肤的力学性能
• 2.2 皮肤弹性的测量方法
• 2.3 测量方法的比较研究
• 第三章 皮肤弹性测量的数学模型
• 3.1 皮肤弹性建模的研究概况
• 3.2 皮肤弹性数学模型的建立
• 3.3 模型物理意义研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 皮肤弹性测量仪的设计
• 4.1 系统的总体框架研究
• 4.2 控制处理模块的设计
• 4.3 弹性探头的设计
• 4.3.1 抽气泵与电磁阀
• 4.3.2 气压传感器部分
• 4.3.3 测试探头部分
• 4.4 输出模块的设计
• 4.4.1 PC机界面设计
• 4.4.2 热敏打印机的设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 皮肤弹性测量的软件与算法实现
• 5.1 系统软件的总体框架
• 5.2 皮肤弹性测量的算法实现
• 5.3 对皮肤弹性值的定量研究
• 5.4 本章小结
• 第六章 皮肤弹性测量仪的测试与分析
• 6.1 皮肤弹性测试方法
• 6.2 皮肤弹性与年龄相关性分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 本文不足与研究展望
• 参考文献
• 致谢