应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式机构微测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式微测量系统，该系统包括：肌肉固定装置、桥式机构、微位移测量装置和微力测量装置，其中，肌肉固定装置用于保持预设肌肉处于生理状态，桥式机构与肌肉固定装置连接，用于调节预设肌肉在初始时刻处于舒张状态，微位移测量装置与桥式机构通过过盈配合固定连接，用于测量出满足预设肌肉拉伸尺度的大小；微力测量装置与桥式机构通过过盈配合固定连接，用于采集预设肌肉不同拉伸尺度下的拉伸力。该系统解决了当前肌肉测试系统只能测量动物等大尺度肌肉的拉伸力学性能问题，同时避免了肌肉固定难度大以及无法保持其生理活性等问题。

Micro-measurement System of Bridge Mechanism for Testing Tensile Mechanical Properties of Muscles

【技术实现步骤摘要】
应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式机构微测量系统
本专利技术涉及生物力学性能测试
，特别涉及一种应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式机构微测量系统。
技术介绍
昆虫纲在生物多样性中有着重要地位，它通过肌肉系统来维持其基本形态，肌肉可以将化学能转化成机械能，表现为肌丝的舒张和收缩，通过肌肉的伸缩运动来实现昆虫的所有行为及活动，如爬行、跳跃、飞翔繁殖、步行等。肌肉在神经脉冲和机械张力等刺激下，能够自主收缩，产生主动张力，其大小与肌肉的长度变化有关。昆虫是自然界进化的产物，其良好的飞行能力与肌肉运动密切相关，因此研究肌肉昆虫肌肉的力学性能，获取其运动规律，对于飞行器设计及驱动器研究具有重要价值。近年来，对于人体和动物肌肉的拉伸力学性能测量研究广泛，人们采用了一系列新技术和新方法测量肌肉的拉伸力学性能。但是人体和动物肌肉为毫米级尺度，而昆虫肌肉为微米级尺度，已有的动物肌肉测量方法无法测量昆虫肌肉拉伸力学性能。另外，肌肉属于微米尺度软组织，采用现有的设备操作繁琐，不仅无法保持肌肉生理活性，而且难以保证测量精度。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式微测量系统。为达到上述目的，本专利技术提出了应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式微测量系统，包括：肌肉固定装置，用于保持预设肌肉处于生理状态；桥式机构，所述桥式机构与所述肌肉固定装置连接，用于调节所述预设肌肉在初始时刻处于舒张状态；微位移测量装置，所述微位移测量装置与所述桥式机构通过过盈配合固定连接，用于测量出满足所述预设肌肉拉伸尺度的大小；微力测量装置，所述微力测量装置与所述桥式机构通过过盈配合固定连接，用于采集所述预设肌肉不同拉伸尺度下的拉伸力。本专利技术实施例的应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式微测量系统，通过减速器装置能够获得较高的测量精度，可以测量微小尺寸肌肉的拉伸尺度，例如昆虫肌肉等；肌肉拉伸初始时刻，可以方便调节伸缩杆使肌肉处于舒张状态，避免肌肉粘贴过程受到损坏；肌肉的生理活性对其拉伸力学性能影响较大，通过注入生理溶液可以保证肌肉的生理活性，提高实验的测量精度。另外，根据本专利技术上述实施例的应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式微测量系统还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述微位移测量装置包括：左位置调节装置、左位置控制器、第一线缆、传动装置、夹持装置和底座。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述左位置调节装置固定在所述底座上，所述左位置控制器通过线路与所述左位置调节装置连接，以控制位移的大小，所述左位置调节装置通过所述夹持装置与所述传动装置连接，以输出满足肌肉拉伸尺度的位移大小。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述夹持装置包括：水平板、竖直板、第一连杆、第二连杆、第三连杆和末端夹持，其中，所述竖直板夹持固定在所述水平板上，所述水平板依次与所述第一连杆、所述第二连杆、所述第三连杆通过销轴连接，以调节水平板的位置，并通过所述末端夹持将夹持装置固定在所述底座上。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述传动装置包括：第一齿轮齿条机构、第二齿轮齿条机构和减速装置，其中，所述左位置调节装置与所述第一齿条通过过盈配合固定连接，所述减速装置通过螺栓固定在所述夹持装置的水平板上，所述第二齿条与夹持装置的竖直板间隙配合，所述第一齿条与所述第二齿轮啮合，将直线运动转为旋转运动，所述第一齿轮与所述减速装置通过键配合，将运动传递到所述第二齿轮的齿条机构，再将旋转运动转化为直线运动，以输出满足肌肉拉伸尺度的位移大小。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述微力测量装置包括：右位置调节装置、右位置控制器、第二线缆、信号采集装置、第三线缆、显示屏、第四线缆、信号放大器、微力传感器和支撑装置，其中，所述支撑装置包括连接轴和支撑板。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述微力测量装置的具体连接为：所述右位置调节装置固定在所述微位移测量装置的底座上；所述右位置控制器通过所述第二线缆与所述右位置调节装置连接，用以调节所述支撑装置的位置；所述支撑装置的连接轴一端与所述右位置调节装置通过过盈配合固定连接，另一端与所述支撑板通过螺纹固定连接，微力传感器通过螺栓固定在所述支撑板上；所述微力传感器通过螺钉固定在所述支撑装置上；所述第四线缆与所述信号放大器连接，输出电压信号；所述信号放大器的输出端与所述信号采集装置连接，所述信号采集装置与所述显示屏通过所述第三线缆连接，用于采集肌肉不同拉伸尺度下的拉伸力。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述桥式机构包括：中间杆、Z形杆和伸缩杆。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述桥式机构的具体连接为：所述Z形杆的锥台端与所述微力传感器通过过盈配合固定连接，所述Z形杆的螺纹端与所述伸缩杆通过螺纹配合固定连接；所述Z形杆的中间凸台与所述中间杆通过螺纹配合固定连接，所述中间杆的锥台端与所述减速装置通过过盈配合固定连接；调节所述左位置控制器和所述右位置控制器保持所述Z形杆的中间连接杆处于水平位置。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述肌肉固定装置包括：粘结剂、烧杯和支撑台，其中，所述预设肌肉的下端面通过粘结剂粘在所述烧杯底部，所述预设肌肉的上端面通过粘结剂粘在所述伸缩杆的端面上，用以调节肌肉初始时刻处于舒张状态，同时所述预设肌肉置于所述烧杯中，所述烧杯中注入适量生理溶液，以保持所述预设肌肉的生理活性，所述烧杯放置于所述支撑台上。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式微测量系统的结构示意图；图2为根据本专利技术实施例中微位移测量装置和微力测量装置的结构示意图；图3为根据本专利技术实施例中微位移测量装置的夹持装置结构示意图；图4为根据本专利技术实施例中微位移测量装置的传动装置结构示意图；图5为根据本专利技术实施例中微力测量装置的支撑装置结构示意图；图6为根据本专利技术实施例中桥式机构的结构示意图；图7为根据本专利技术实施例中肌肉固定装置的结构示意图。附图标记说明：100-应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式微测量系统、1-基座，2-左位置调节装置，3-左位置控制器，4-第一线缆，5-传动装置，6-夹持装置，7-底座，8-右位置调节装置，9-右位置控制器，10-第二线缆，11-信号采集仪，12-第三线缆，13-显示屏，14-第四线缆，15-信号放大器，16-微力传感器，17-支撑装置，18-水平板，19-竖直板，20-第一连杆，21-第二连杆，22-第三连杆，23-末端夹持，24-第一齿轮齿条机构，25-第二齿轮齿条机构，26-减速装置，27-连接板，28-连接轴，29-支撑板，30-中间杆，31-Z形杆，32-伸缩杆，33-肌肉，34-粘结剂，35-烧杯，36-支撑台，110-微位移测量装置，120-微力测试装置，130-桥式机构，140-肌肉固定装置。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式微测量系统，其特征在于，包括：肌肉固定装置，用于保持预设肌肉处于生理状态；桥式机构，所述桥式机构与所述肌肉固定装置连接，用于调节所述预设肌肉在初始时刻处于舒张状态；微位移测量装置，所述微位移测量装置与所述桥式机构通过过盈配合固定连接，用于测量出满足所述预设肌肉拉伸尺度的大小；以及微力测量装置，所述微力测量装置与所述桥式机构通过过盈配合固定连接，用于采集所述预设肌肉不同拉伸尺度下的拉伸力。

【技术特征摘要】
1.一种应用于肌肉拉伸力学性能测试的桥式微测量系统，其特征在于，包括：肌肉固定装置，用于保持预设肌肉处于生理状态；桥式机构，所述桥式机构与所述肌肉固定装置连接，用于调节所述预设肌肉在初始时刻处于舒张状态；微位移测量装置，所述微位移测量装置与所述桥式机构通过过盈配合固定连接，用于测量出满足所述预设肌肉拉伸尺度的大小；以及微力测量装置，所述微力测量装置与所述桥式机构通过过盈配合固定连接，用于采集所述预设肌肉不同拉伸尺度下的拉伸力。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微位移测量装置包括：左位置调节装置、左位置控制器、第一线缆、传动装置、夹持装置和底座。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述左位置调节装置固定在所述底座上，所述左位置控制器通过线路与所述左位置调节装置连接，以控制位移的大小，所述左位置调节装置通过所述夹持装置与所述传动装置连接，以输出满足肌肉拉伸尺度的位移大小。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述夹持装置包括：水平板、竖直板、第一连杆、第二连杆、第三连杆和末端夹持，其中，所述竖直板夹持固定在所述水平板上，所述水平板依次与所述第一连杆、所述第二连杆、所述第三连杆通过销轴连接，以调节水平板的位置，并通过所述末端夹持将夹持装置固定在所述底座上。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述传动装置包括：第一齿轮齿条机构、第二齿轮齿条机构和减速装置，其中，所述左位置调节装置与所述第一齿条通过过盈配合固定连接，所述减速装置通过螺栓固定在所述夹持装置的水平板上，所述第二齿条与夹持装置的竖直板间隙配合，所述第一齿条与所述第二齿轮啮合，将直线运动转为旋转运动，所述第一齿轮与所述减速装置通过键配合，将运动传递到所述第二齿轮的齿条机构，再将旋转运动转化为直线运动，以输出满足肌肉拉伸尺度的位移大小。6.根据权利要求1所述的系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎绍泽，张玉玲，赵成，苏俊宇，崔久健，赵杰亮，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11