本发明专利技术公开了一种啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置，由步进电机、偏心凸轮、应变式传感器、加载平台和控制器及显示器组成。步进电机输出轴与偏心凸轮固连，通过控制器设定程序，控制步进电机转动；步进电机带动偏心凸轮转动，滑块的轴向移动带动固定在滑块上的弹簧片运动，从而改变弹簧片上部的运动模块的位置；通过改变静止模块与运动模块之间的相对位移，实现对啮齿类动物四肢骨骼的轴向精确加载。实验装置的静止模块与运动模块凹槽面有硅胶膜，同时采用弹簧片作为力从电机传递至加载端的缓冲部件；加载时通过平台支架上的应变式传感器，实时检测加载载荷的大小，应变式传感器的输出信号经过放大器后通过数字显示器显示。
【技术实现步骤摘要】
一种啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置
本专利技术涉及一种生物力学实验仪器，特别是一种对啮齿类动物四肢长骨精确施加定量载荷的力学加载实验装置。
技术介绍
适当的力学刺激对于维持骨骼正常的结构和功能十分重要。近年来国内外研究表明机械振动应力刺激能够显著对抗骨质流失。尽管越来越多的实验研究支持上述结论，但关于所需力学载荷的幅度，施加方式以及加载频率都尚不清楚。此外，前人的研究一般是将预先设定加载载荷作为骨骼实际受到的载荷，实时反馈所加载的力学载荷较为困难，难以保证实验结果的准确性。因此，设计出一种可反馈的、加载载荷大小精确可控的力学加载装置，对于力学载荷对抗骨质流失的作用研究至关重要。目前，用于在体动物骨骼力学加载的装置较为少见。专利CN202191280U“振动加载实验装置”，虽然能够实现对动物四肢的加载，但是并不能精确的定量实际加载的载荷大小；专利CN201622205U“大鼠胫骨轴向力加载装夹机构”和专利CN101694442A“动物在体尺骨轴向加载装置”，虽然提供了可行的加载夹具，但是需要配套的加载装置才能实现对动物长骨的加载。由于上述专利中的装置的设计都是基于动物的胫骨和尺骨，因而两夹具之间的可调节的距离有限，装置的通用性不强；此外，装夹机构由于没有缓冲部件，因此在加载时容易造成实验动物软组织损伤。
技术实现思路
为了避免现有技术存在的不足，本专利技术提出一种啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置；该装置在静止模块和运动模块相对的端面凹槽面涂有硅胶膜，同时采用弹簧片作为力从步进电机传递的缓冲部件，在设定施加载荷的同时，可显示实际施加到骨骼上的力学载荷，实现对啮齿类动物四肢骨骼的轴向精确加载，研究力学载荷对啮齿类动物四肢骨骼的影响。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:包括底座、静止模块、固定块、螺旋微调器、加载平台、应变式传感器、平台支架、弹簧片、运动模块、基座、步进电机、手动转轮、滑块、转轮轴套、偏心轴承、偏心凸轮，底座为各部件提供支撑,底座底部四角固定有橡胶座垫；加载平台与平台支架固连，平台支架安装在底座上，固定块固定在加载平台上，静止模块位于固定块的侧端，螺旋微调器芯轴穿过固定块和静止模块连接，螺旋微调器芯轴旋转伸缩，推动静止模块沿加载平台表面轴向移动，静止模块端面设有球面凹槽，平台支架上粘贴有应变式传感器；步进电机固定在基座上，基座安装在底座上位于加载平台的侧面，步进电机输出轴穿过转轮轴套与偏心凸轮固连，偏心凸轮与滑块配合，滑块与偏心轴承间隙配合，滑块位于基座中间部位，且与底座轴向平行安装，弹簧片一端垂直固定在滑块上，弹簧片另一端与运动模块固连，手动转轮与转轮轴套为一体结构，转轮轴套与步进电机输出轴固连；控制器控制步进电机转动，步进电机带动手动转轮、偏心凸轮同步转动，滑块的轴向移动改变静止模块与运动模块之间的相对位移，实现对长骨骼的加载；加载时平台支架上的应变式传感器实时检测加载载荷的大小，应变式传感器的输出信号经放大器后通过数字显示器显示。加载频率为1～10Hz的正弦波，且在加载过程任意加入1～106ms停歇间隔，加载载荷在0～10kg之间任意调节。所述静止模块端面的球面凹槽涂有1mm厚的硅胶膜。所述运动模块端面的凹槽涂有1mm厚的硅胶膜。螺旋微调器、平台支架和运动模块、滑块的中心线位于垂直于底座的平面内。有益效果本专利技术提出的一种啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置,结构上采用具有硅胶膜表面凹槽的固定端和加载端，同时采用弹簧片作为力从电机传递至加载端的缓冲部件，在设定施加载荷的同时，可显示实际施加到骨骼上的力学载荷，实现对啮齿类动物四肢骨骼的轴向精确加载，从而研究力学载荷对啮齿类动物四肢骨骼的影响。与现有技术相比，啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置具有以下特点:1.实验装置结构简单，易于操作；在加载时，仅需设定相关参数，就能实现对骨骼的定量加载；控制系统与加载系统分离，有利于实现在特殊条件下对骨骼的加载，使用操作更加灵活。2.在体加载时对动物损伤小；实验装置的加载部分，即静止模块和运动模块相对端的凹槽面粘贴有硅胶膜，在不妨碍力学载荷传递的基础上，减少加载时对动物皮肤软组织的意外损伤；通过螺旋微调器可精确调节预应力，静止模块不随着微调螺旋的旋转而转动，从而避免摩擦皮肤导致损伤。3.通用性好；实验装置可加载的骨骼长度范围为6-65mm，可对大鼠和小鼠多种啮齿类动物的四肢骨骼进行加载。4.使用寿命长；偏心凸轮带动滑块通过小轴承导向滑动，摩擦力较小而不易磨损；步进电机上装有散热风扇，可提高步进电机的使用寿命。5.功能多样:实验装置不仅能对啮齿动物四肢骨骼施加可控的力学载荷，同时输出加载反馈信号，而且可检测动物四肢对外界刺激作出反应产生力的大小。附图说明下面结合附图和实施方式对本专利技术一种啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置作进一步详细说明。图1为本专利技术啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置示意图。图2为本专利技术力学加载实验装置的控制器示意图。图3为本专利技术力学加载实验装置仰视图。图4为本专利技术力学加载实验装置加载状态示意图。图5为本专利技术力学加载实验装置侧视图。图中:1.静止模块2.固定块3.螺旋微调器4.加载平台5.应变式传感器6.底座7.平台支架8.弹簧片9.运动模块10.基座11.步进电机12.手动转轮13.滑块14.调节孔15.转轮轴套16.偏心孔17.紧定螺钉18.底座通孔19.偏心轴承20.偏心凸轮21.连接螺钉22.轴承23.橡胶座垫具体实施方式本实施例是一种啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置。参阅图1～图5，力学加载实验装置的底座6为各部件提供支撑,底座6底部四角固定安装有橡胶座垫23。加载平台4与平台支架7固定连接,并通过平台支架7固定安装在底座6上，平台支架7的位置通过底座6上的调节孔14轴向可调节。步进电机11通过螺栓固定在基座10上，基座10安装在底座6上。步进电机11输出轴穿过转轮轴套15与偏心凸轮20连接，通过松开或拧紧紧定螺钉17实现偏心度的调节。偏心凸轮20与滑块13配合，滑块13与偏心轴承19为间隙配合；手动转轮12与转轮轴套15为一体结构，转轮轴套15与步进电机11输出轴通过连接螺钉固定连接，步进电机11带动手动转轮12同步转动；滑块13安装在基座10中间部位，且与底座6轴向平行安装。滑块13通过小轴承支撑，减小滑块因摩擦而产生的磨损，同时也避免加载过程中因滑动摩擦而产生噪音。弹簧片8一端垂直固定在滑块13上,弹簧片8另一端与运动模块9固定连接。控制器控制步进电机11转动，步进电机11带动偏心凸轮20转动，滑块13的轴向移动改变加载端偏心凸轮20与固定端之间的相对位移，实现对长骨骼的加载。螺旋微调器3通过固定在加载平台4上的固定块2安装在加载平台4上，静止模块1位于固定块2的侧端,螺旋微调器3芯轴穿过固定块2与静止模块1连接。静止模块1的端面设有球面凹槽，球面凹槽表面涂有1mm厚的硅胶膜，用于加载啮齿动物长骨时保护软组织。加载平台4下部直立的平台支架7上粘贴有应变式传感器5，螺旋微调器3芯轴旋转伸缩，推动静止模块1沿加载平台4轴向移动。加载平台4下部直立的平台支架7的位置通过底座6上的调节孔14进行调节，实现运动模块9和静止模块1之间距离的改变，进而实现对置于运动模块9和静止本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置，其特征在于:包括底座、静止模块、固定块、螺旋微调器、加载平台、应变式传感器、平台支架、弹簧片、运动模块、基座、步进电机、手动转轮、滑块、转轮轴套、偏心轴承、偏心凸轮，底座为各部件提供支撑,底座底部四角固定有橡胶座垫；加载平台与平台支架固连，平台支架安装在底座上，固定块固定在加载平台上，静止模块位于固定块的侧端，螺旋微调器芯轴穿过固定块和静止模块连接，螺旋微调器芯轴旋转伸缩，推动静止模块沿加载平台表面轴向移动，静止模块端面设有球面凹槽，平台支架上粘贴有应变式传感器；步进电机固定在基座上，基座安装在底座上位于加载平台的侧面，步进电机输出轴穿过转轮轴套与偏心凸轮固连，偏心凸轮与滑块配合，滑块与偏心轴承间隙配合，滑块位于基座中间部位，且与底座轴向平行安装，弹簧片一端垂直固定在滑块上，弹簧片另一端与运动模块固连，手动转轮与转轮轴套为一体结构，转轮轴套与步进电机输出轴固连；控制器控制步进电机转动，步进电机带动手动转轮、偏心凸轮同步转动，滑块的轴向移动改变静止模块与运动模块之间的相对位移，实现对长骨骼的加载；加载时平台支架上的应变式传感器实时检测加载载荷的大小，应变式传感器的输出信号经放大器后通过数字显示器显示。...
【技术特征摘要】
1.一种啮齿类动物四肢长骨力学加载实验装置，其特征在于：包括底座、静止模块、固定块、螺旋微调器、加载平台、应变式传感器、平台支架、弹簧片、运动模块、基座、步进电机、手动转轮、滑块、转轮轴套、偏心轴承、偏心凸轮；底座为各部件提供支撑,底座底部四角固定有橡胶座垫；加载平台与平台支架固连，平台支架安装在底座上，固定块固定在加载平台上，静止模块位于固定块的侧端，螺旋微调器芯轴穿过固定块和静止模块连接，螺旋微调器芯轴旋转伸缩，推动静止模块沿加载平台表面轴向移动，静止模块端面设有球面凹槽，平台支架上粘贴有应变式传感器；步进电机固定在基座上，基座安装在底座上位于加载平台的侧面，步进电机输出轴穿过转轮轴套与偏心凸轮固连，偏心凸轮与滑块配合，滑块与偏心轴承间隙配合，滑块位于基座中间部位，且与底座轴向平行安装，弹簧片一端垂直固定在滑块上，弹簧片另一端与运动模块固连，手动转轮与转轮轴套为一体结构，转轮轴套与步进电机输出...
【专利技术属性】
技术研发人员：商澎，杨鹏飞，黄凌威，施朝华，周立民，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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