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原文传递一种前交叉韧带生物力学特性测量装置

专利名称：	一种前交叉韧带生物力学特性测量装置
摘要：	本发明公开了一种前交叉韧带生物力学特性测量装置，包括试验台底板、Y轴滑台机构、X轴滑台机构、韧带固定端夹持机构、控制机构和驱动机构，X、Y轴滑台机构以及韧带固定端夹持机构固定于试验台底板上，X轴滑台机构和韧带固定端夹持机构相对的端部分别设有夹头；所述驱动机构包括X轴驱动机构和Y轴驱动机构，所述测量装置能够实现三个自由度的运动，分别为Y轴的平动、X轴的平动以及X轴的旋转运动；还包括若干拉力传感器，与控制机构电连接，通过拉力传感器的反馈值，获得前交叉韧带在三个运动方向受到力的生物力学特性参数。整个系统实现对ACL韧带三个方向上的生物力学特性测量实验，通过实验建立一套科学精准的数学模型，用于医用领域。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江省人民医院
发明人：	朱丹杰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-18T00:00:00+0800
申请号：	CN201910316862.8
公开号：	CN110346207A
代理机构：	杭州赛科专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	施王蓉
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	310000 浙江省杭州市上塘路158号
主权项：	1.一种前交叉韧带生物力学特性测量装置，包括试验台底板(3)、Y轴滑台机构(1)、X轴滑台机构(4)、韧带固定端夹持机构(2)、控制机构和驱动机构，其特征在于： X、Y轴滑台机构以及韧带固定端夹持机构(2)固定于试验台底板(3)上，X轴滑台机构(4)和韧带固定端夹持机构(2)相对的端部分别设有夹头，用于沿X轴向固定前交叉韧带；所述驱动机构包括X轴驱动机构和Y轴驱动机构，所述测量装置能够实现三个自由度的运动，分别为Y轴的平动、X轴的平动以及X轴的旋转运动，前两个自由度的运动由控制机构控制驱动机构运动进而驱动Y、X轴滑台机构的运动实现；所述X轴滑台机构还固定设有旋转圆盘(34)，X轴的旋转运动由旋转圆盘(34)驱动；还包括若干拉力传感器，与控制机构电连接，通过拉力传感器的反馈值，获得前交叉韧带在三个运动方向受到力的生物力学特性参数。 2.根据权利要求1所述的前交叉韧带生物力学特性测量装置，其特征在于：Y轴滑台机构(1)的组成如下：设于底部的两个垫块(15)，垫块(15)上设置托板(17)，所述托板(17)上设置Y轴丝杆滑台机构，Y轴丝杆滑台机构包括Y轴滑台(18)、Y轴丝杆螺母(16)和直线导轨； Y轴驱动机构包括步进电机(5)，通过Y轴联轴器(6)连接于Y轴丝杆螺母(16)，Y轴丝杆螺母(16)上面固定Y轴滑台(18)，托板(17)两侧设置直线导轨，Y轴滑台(18)能沿直线导轨往复运动，Y轴滑台(18)上面的Y轴滑台平台(7)上设置Y轴传感器连接块(8)，Y轴滑台平台(7)端部设有Y轴拉力传感器(11)，在Y轴传感器连接块(8)两侧设有传感器挡块(9)，传感器挡块(9)侧面开设螺纹孔，通过螺钉(10)旋转固定Y轴拉力传感器(11)； Y轴拉力传感器(11)外侧设有医用探钩连接块，分为上医用探钩连接块(12)、下医用探钩连接块(14)，上、下医用探钩连接块夹紧医用探钩(13)，以此固定医用探钩(13)的位置。 3.根据权利要求1所述的前交叉韧带生物力学特性测量装置，其特征在于：X轴滑台机构(1)直接设于试验台底板(3)上，包括X轴滑台(30)、X轴丝杆螺母(42)和直线导轨； X轴驱动机构包括伺服电机(29)，通过X轴联轴器与X轴丝杆螺母(42)固定，X轴丝杆螺母(42)与X轴滑台(30)固定，直线导轨设于X轴导轨座(41)两侧，X轴滑台(30)能沿直线导轨往复运动；所述X轴滑台(30)上面设有传感器垫块(31)，传感器垫块(31)与X轴传感器连接块(32)固定；旋转圆盘(34)固定于X轴传感器连接块(32)外侧，旋转圆盘(34)能够旋转一定角度，旋转圆盘(34)外侧与隔温片B(33)固定，再与夹头底座A(37)固定；夹头底座A(37)上面固定设有两个夹头A(35)，夹头A(35)能够在夹头底座A(37)上平面旋转，夹头底座A(37)两侧连接夹头挡块A(36)，夹头挡块A(36)侧面开螺纹孔，通过螺钉旋转固定两个夹头A(35)；夹头底座A(37)下面设有半导体制冷片A(38)和水冷箱A(39)，水冷箱A(39)与水箱相连，在水冷箱A(39)下侧设有支撑板A(40)，支撑板A(40)两侧与夹头挡块A(36)固定，半导体制冷片A(38)、水冷箱A(39)与夹头底座A(37)固定在一起。 4.根据权利要求1所述的前交叉韧带生物力学特性测量装置，其特征在于：所述韧带固定端夹持机构(2)包括拉力传感器固定架(19)，拉力传感器固定架(19)直接固定于试验台底板(3)上，拉力传感器固定架(19)上端连接X轴拉力传感器(20)； X轴拉力传感器(20)与夹具连接块(21)固定，夹具连接块(21)外侧面与隔温片A(28)连接，再与夹头底座B(27)固定；夹头底座B(27)上面固定两个夹头B(22)，夹头B能够在夹头底座B(27)上平面旋转，夹头底座B(27)两侧连接夹头挡块B(23)，夹头挡块B(23)侧面开螺纹孔，通过螺钉固定两个夹头B(22)；夹头底座B(27)下面设有半导体制冷片B(25)、水冷箱B(24)，水冷箱B(24)与水箱相连，在水冷箱B(24)下侧设有支撑板B(26)，支撑板B(26)两侧与夹头挡块B(23)固定，半导体制冷片B(38)、水冷箱B(39)与夹头底座B(27)固定在一起。 5.根据权利要求1所述的前交叉韧带生物力学特性测量装置，其特征在于：所述控制机构基于控制器及PC机的控制系统，控制系统包括上位机、运动控制器、驱动器和执行机构，硬件包括电源、PC机、运动控制器和驱动器，PC机和运动控制器组成主从控制系统，控制器接收上位机的指令信号，驱动X轴驱动机构和Y轴驱动机构完成相关运动，当运动控制器接收到PC机的指令后，向驱动器发出同步控制信号，经驱动器放大后驱动相关电机，使电机按照相应的频率和角位移运行，手动控制旋转圆盘转动一定角度，拉动ACL韧带软组织，通过X轴、Y轴两侧拉力传感器的反馈值得到ACL韧带的生物力学特性参数。
所属类别：	发明专利