[发明专利]一种骨生物力学测量装置

权利要求书

1.一种骨生物力学测量装置，其特征在于：用于对骨骼进行单参数测量分别包括骨骼拉压、扭转、弯曲三个力学参数，疲劳参数测量包括骨骼拉压、扭转、弯曲疲劳参数测量及骨骼复合受力时的力学性能测量。它包括主机系统(7)和控制系统(3)；所述主机系统(7)包括主机机械系统(1)、伺服电机控制器(2)用以驱动伺服电机，拉压力传感器(4)用于测量骨骼的扭转力和扭转位移、弯曲压力传感器(5)用以测量骨骼的弯曲力、位移传感器(6)用以测量骨骼的拉压力；所述控制系统(3)包括可编程控制(301)，数据采集控制器(302)，及测量控制处理器(303)；所述主机系统(7)中的拉压力传感器(4)、弯曲压力传感器(5)和位移传感器(6)的输出均连接到控制系统(3)的数据采集控制器(302)上，伺服电机控制器(2)的一端与可编程控制器(301)相连，另一端分别与放置在主机系统(7)中的拉压测试装置电机(1022)、弯曲测试装置电机(1032)、扭转测试装置电机(1041)相连，可编程控制器(301)、数据采集控制器(302)测量控制处理器(303)通过通讯线缆相互相连并进行双向通讯；

所述主机机械系统(1)包括底座(101)、用以对骨骼进行拉压加载和测量的拉压测试装置(102)、用以对骨骼进行弯曲加载和测量的弯曲测试装置(103)、用以对骨骼进行扭转加载和测量的扭转测试装置(104)，所述拉压力传感器(4)位于扭转测试装置(104)上，弯曲压力传感器(5)位于弯曲测试装置(103)上，位移传感器(6)位于拉压测试装置(102)上，被测骨骼被夹持于拉压测试装置(102)和扭转测试装置(104)之间；底座(101)上安装了拉压测试装置(102)、弯曲测试装置(103)和扭转测试装置(104)；拉压测试装置(102)安装于弯曲测试装置(103)的弯曲测试装置滑台1035之并采用螺栓连接，弯曲测试装置(103)则通过螺栓连接在底座(101)上，扭转测试装置(104)在底座(101)上位置可以调节；

所述数据采集控制器(302)上含有两个力传感器通道，两个数字光电码盘通道，一个位移传感器通道；两个力传感器通道采集拉压力传感器(4)，弯曲压力传感器(5)输出，通过数据采集控制器(302)上的A/D进行获得扭转力和弯曲力；一个光电码盘通道采集弯曲测量装置电机(1032)的光电码盘输出，通过测量控制处理器(303)计算转化为骨骼受弯曲力时弯曲位移；另一个光电码盘通道采集的是扭转作用时扭转测试装置电机(1041)的扭转角度即扭转位移；位移传感器通道用于采集位移传感器(6)的输出，通过测量控制处理器(303)输出反应骨骼受拉压力时拉压形变。

2.根据权利要求1所述的骨生物力学测量装置，其特征在于：所述拉压测试装置(102)包括拉压测试装置底座(1021)、拉压测试装置电机(1022)、拉压测试装置轴套(1023)、拉压测试装置丝杠(1024)、拉压测试装置滑台(1025)、拉压测试装置夹具固定座(1026)、拉压测试装置夹具(1027)；拉压测试装置电机(1022)通过拉压测试装置轴套(1023)与拉压测试装置丝杠(1024)连接；拉压测试装置夹具(1027)通过拉压测试装置夹具固定座(1026)安装在拉压测试装置滑台(1025)上；拉压测试装置电机的转动(1022)通过拉压测试装置丝杠(1024)转化为拉压测试装置滑台(1025)沿拉压测试装置丝杠(1024)轴向的直线运动；当拉压测试装置电机(1022)工作在力矩模式时，拉压测试装置电机(1022)输出的扭矩通过拉压测试装置丝杠(1024)的螺母副转化为拉压测试装置滑台(1025)的轴向拉压力，进而作用在被测骨骼上；位移传感器(6)安装在拉压测试装置滑台(1025)上，当加载的轴向拉压力作用到骨骼上时产生拉压形变，拉压形变通过位移传感器(6)输出。