本发明专利技术提出了一种用于颅脑旋转加速检验的装置和方法，是一种用于颅脑旋转加速致伤机制研究的实验装置与方法。其特征首先在于头颅的旋转是通过齿条棘轮的运动关系获得的，即实现了从直线运动到旋转运动的转化；其次，齿条回程不会对装置的旋转产生阻碍；同时，载物转盘的旋转加速阶段仅控制在0～90°阶段，之后可通过弹性橡胶带以较低的角减速度值进行减速；此外，该头颅或头颅模型的旋转加速度是可以按需通过气体压力动力源进行准确调节;最后，通过该装置和方法进行进一步的实验最终可望获取人体颅脑旋转损伤耐限标准的具体数值。该方法及装置可用于交通医学、体育运动医学和航空航天医学等方面的颅脑旋转加速致伤实验研究。
【技术实现步骤摘要】
—种用于颅脑旋转加速检验的装置和方法
本专利技术涉及医疗器械领域，尤其涉及一种用于颅脑旋转加速检测装置和方法。
技术介绍
颅脑撞击损伤是交通事故中常见的伤类和主要致死原因之一，根据国外统计资料，颅脑撞击损伤的发生率高达54%，是伤后致死、致残的首要原因。交通事故伤是对人类生命安全危害最大的“世界第一公害”。颅脑撞击伤生物力学机制一直都是研究的热点领域，大部分交通事故致颅脑损伤案例中均包含致命的脑组织弥漫性轴索损伤，即由颅脑旋转运动导致的损伤。许多学者对颅脑直线撞击伤作了大量研究，得出了颅脑在直线运动下其所受加速度与组织损伤之间的关系。事实上，相对于直线运动，旋转加速运动下脑组织更容易受损且其严重程度更高。但颅脑旋转运动的外部角加速度与颅脑损伤之间的关系及耐限在生物力学领域还处于不断探索完善之中；原因主要在于颅脑结构复杂，未有可行的力学等效耦合研究方法，有效的旋转运动实验装置较难以制备等。要降低交通事故中驾乘人员颅脑损伤的发生率、研制交通事故颅脑损伤的防护措施，就要对交通事故中的颅脑旋转加速致伤机制进行深入研究。因此，研究一套可行有效的颅脑旋转加速致伤方法与装置就成为一种重要的需求。现有的通过电机驱动获得的角加速度值偏小，不足以使颅脑或其模型在短时内发生旋转而产生致命伤害；本专利技术装置先通过高压气体装置获得瞬时足够大的线加速 度，之后经由本专利技术装置进行转化可获取足够大的瞬时角加速度，使颅脑或其模型承受足够大的瞬时角加速度而发生致命性损伤。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种用于颅脑旋转加速致伤研究的装置和方法。本专利技术要解决的技术问题是:为了提高颅脑旋转加速致伤机理的研究水平，克服现有研究方法和装置的缺陷，本专利技术通过气体压力动力源、齿条棘轮机构、旋转实验平台构建了一套颅脑旋转加速致伤机制研究的实验方法与装置。通过调节气体压力动力源输出压力，以齿条棘轮机构为传动、转化部件，可将动力源输出的直线运动转化为旋转实验平台的旋转运动，从而带动颅脑或其模型实现高角加速度的旋转运动，进而进行旋转加速致伤机制分析。此方法和装置可广泛用于交通医学、体育运动医学和航空航天医学等方面的基础研究，可十分方便地开展大量的轻、中、重度颅脑旋转加速致伤实验研究。为了实现本专利技术的上述目的，本专利技术提供了一种用于颅脑旋转加速检验的装置， 其关键在于，包括高压气泵1、驱动杆2、齿条3、棘轮4、旋转销轴5和载物转盘6，所述高压气泵I连接驱动杆2，所述驱动杆2连接齿条3，所述齿条3相应的锯齿与所述棘轮4轴向的锯齿紧密扣合，所述齿条3带动所述棘轮4运动，所述棘轮4中心孔过盈连接旋转销轴5，所述旋转销轴5顶端安放载物转盘6。上述技术方案的有益效果为:其中高压气泵的高压气能够产生足够大的动力推动驱动杆进行运动，从而能促使载物转盘加速运动，产生试验所需的加速度值，普通的马达产生的加速度并不能达到带动转盘运动所需要的加速度数值。所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，优选的，所述高压气泵I上设置有气泵控制器和压力传感器，所述压力传感器连接所述气泵控制器，所述气泵控制器根据压力传感器所检测的所述高压气泵I内的压力值，调节所述气泵控制器进行排气工作。上述技术方案的有益效果为:所述高压气泵设置气泵控制器和压力传感器之后， 当发出一个压力值的高压气，压力传感器会反馈相应的压力信号数值，如果不足以达到实验所需的压力值，气泵控制器会再次发出更大的压力值的高压气，从而能满足检验的需求。所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，优选的，所述驱动杆上设置有反馈电路和驱动杆控制器，所述载物转盘6上设置有加速度传感器，所述反馈电路连接加速度传感器， 所述反馈电路另一端连接气泵控制器，所述载物转盘6的加速度传感器发送速度信息到反馈电路，由所述反馈电路将加速度信息传输到气泵控制器，所述气泵控制器根据速度信息进行相应的排气操作，所述气泵控制器连接所述驱动杆控制器，所述驱动杆控制器连接驱动杆，由驱动杆控制器对驱动杆进行加速度驱动控制。上述技术方案的有益效果为:驱动杆设置有反馈电路和驱动杆控制器，载物转盘 6上设置有加速度传感器，当检验时，载物转盘的加速度值未达到预订需求，加速度传感器通过反馈电路反馈到气泵控制器，由气泵控制器产生更大的高压气，以满足检验需求。所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，优选的，所述反馈电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和第五三极管，所述第一三极管发射极分别连接电流源和第二三极管发射极，所述第一三极管集电极和基极相连，所述第一三极管集电极连接气泵控制器，所述第二三极管基极连接所述第一三极管基极，所述第二三极管发射极连接地三三极管发射极，所述第二三极管集电极连接第四三极管集电极，所述第四三极管集电极连接所述第四三极管基极，所述第四三极管发射极连接第五三极管发射极，所述第四三极管基极连接第五三极管基极，所述第五三极管集电极连接速度传感器，所述第五三极管集 电极连接地三三极管集电极，所述第三三极管基极连接电压源。上述技术方案的有益效果为:通过反馈电路中的镜像电路、比较电路和放大电路， 对加速度传感器的加速度值进行反馈，从而实现气泵传感器对气泵是否的输出更大的高压气进行判断，以及得出加速度的反馈信息。所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，优选的，所述棘轮4包括第一齿41、第二齿 42、第三齿43、第四齿44、中心孔45、方台46、轴台47、固定柱48和弹簧49，所述第一齿41、第二齿42、第三齿43和第四齿44依次分别放置于方台46每一边， 所述方台46每一边设置固定柱48，所述第一齿41、第二齿42、第三齿43和第四齿44分别套入每一边的固定柱48，所述每一固定柱48分别套入弹簧49，所述弹簧49沿固定柱48径向方向“U”形设置，所述弹簧49远端弯折呈“L”形，所述第一齿41、第二齿42、第三齿43 和第四齿44嵌于轴台47台面，所述第一齿41、第二齿42、第三齿43和第四齿44底端坐落于方台46上，所述中心孔45开设键槽用于固定载物转盘6的旋转销轴5。上述技术方案的有益效果为:所述棘轮内部为四齿结构，从而保证向单一方向卡扣运动时，提高其运动精度，比单一齿结构精度更高，无效运动更少，从而能实现齿条带动棘轮运动，得到所检验的加速度值，或者其他的加速检测需求。所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，优选的，还包括底座7、固定立柱8、弹簧橡胶带9和凹槽环10，所述固定立柱8与底座7之间为固定连接，所述底座7安装在棘轮4下端，所述载物转盘6的外侧边缘蚀刻凹槽环10，所述弹性橡胶带9 一端固定于固定立柱8上，所述弹性橡胶带9另一端连接于载物转盘6的凹槽环10上，所述固定立柱8所缠绕的弹性橡胶带9 高度与所述载物转盘6的凹槽环10高度相同，旋转检测前弹性橡胶带9处于自由状态，不紧绷并预留有弯曲部分，所述载物转盘6发生加速旋转后，所述弹性橡胶带9开始起作用并使载物转盘6在较低角减速度值的作用下逐渐停转。上述技术方案的有益效果为:通过固定立柱8、弹簧橡胶带9和凹槽环10能够在加速检验完成后，及时的进行减速操作，不至于使检验的产品在减速受到损害。所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，优选的，所述齿条3的锯齿和棘轮4的锯齿规格相同，所述齿条本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，包括高压气泵（1）、驱动杆（2）、齿条（3）、棘轮（4）、旋转销轴（5）和载物转盘（6），所述高压气泵（1）连接驱动杆（2），所述驱动杆（2）连接齿条（3），所述齿条（3）相应的锯齿与所述棘轮（4）轴向的锯齿紧密扣合，所述齿条（3）带动所述棘轮（4）运动，所述棘轮（4）中心孔过盈连接旋转销轴（5），所述旋转销轴（5）顶端安放载物转盘（6）。
【技术特征摘要】
1.一种用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，包括高压气泵(I)、驱动杆(2)、齿条(3)、棘轮(4)、旋转销轴(5)和载物转盘(6)，所述高压气泵(I)连接驱动杆(2)，所述驱动杆(2)连接齿条(3)，所述齿条(3)相应的锯齿与所述棘轮(4)轴向的锯齿紧密扣合，所述齿条(3)带动所述棘轮(4)运动，所述棘轮(4)中心孔过盈连接旋转销轴(5)，所述旋转销轴(5)顶端安放载物转盘(6)。2.根据权利要求1所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，所述高压气泵(I)上设置有气泵控制器和压力传感器，所述压力传感器连接所述气泵控制器，所述气泵控制器根据压力传感器所检测的所述高压气泵(I)内的压力值，调节所述气泵控制器进行排气工作。3.根据权利要求2所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，所述驱动杆上设置有反馈电路和驱动杆控制器，所述载物转盘(6 )上设置有加速度传感器，所述反馈电路连接加速度传感器，所述反馈电路另一端连接气泵控制器，所述载物转盘(6)的加速度传感器发送速度信息到反馈电路，由所述反馈电路将加速度信息传输到气泵控制器，所述气泵控制器根据速度信息进行相应的排气操作，所述气泵控制器连接所述驱动杆控制器，所述驱动杆控制器连接驱动杆，由驱动杆控制器对驱动杆进行加速度驱动控制。4.根据权利要求3所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，所述反馈电路包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管和第五三极管，所述第一三极管发射极分别连接电流源和第二三极管发射极，所述第一三极管集电极和基极相连，所述第一三极管集电极连接气泵控制器，所述第二三极管基极连接所述第一三极管基极，所述第二三极管发射极连接地三三极管发射极，所述第二三极管集电极连接第四三极管集电极， 所述第四三极管集电极连接所述第四三极管基极，所述第四三极管发射极连接第五三极管发射极，所述第四三极管基极连接第五三极管基极，所述第五三极管集电极连接速度传感器，所述第五三极管集电极连接地三三极管集电极，所述第三三极管基极连接电压源。5.根据权利要求3所述的用于颅脑旋转加速检验的装置，其特征在于，所述棘轮(4)包括第一齿(41)、第二齿(42)、第三齿(43)、第四齿(44)、中心孔(45)、方台(46)、轴台(47)、 固定柱(48)和弹黃(49)，所述第一齿(41)、第二齿(42)、第三齿(43)和第四齿(44)依次分别放置于方台(46) 每一边，所述方台(46)每一边设置固定柱(48)，所述第一齿(41)、第二齿(42)、第三齿(43) 和第四齿(44)分别套入每一边的固定柱(48)，所述每一固定柱(48)分别套入弹簧(49)，所述弹簧(49)沿固定柱(48)径向方向“U”形设置，所述弹簧(49)远端弯折呈“L”形，所述第一齿(41)、第二齿(42)...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘盛雄，陈忠敏，尹志勇，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
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