[发明专利]一种并联髋关节试验机仿生温度控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及温度控制技术领域，尤其涉及一种并联髋关节试验机仿生温度控制装置及方法。

背景技术

随着人体年龄的增长或意外情况的发生，人体髋关节会出现病变、损伤等现象。为减轻患者的病痛、改善其生活，目前髋关节置换术已经得到广发的应用。用于置换的人工髋关节在投入使用之前，必须进行大量的摩擦磨损试验，而实验的准确性很大程度上取决于选用的试验设备能否精确地模拟人体运动。并联髋关节试验机基于其高刚度、大承载、高精度、高速度、能模拟复杂的运动等优点，在进行人工髋关节摩擦磨损试验时，具有能够模拟人体实际运动状态、接触方式、载荷及运动环境等优势。

使用并联髋关节试验机进行人工髋关节摩擦磨损试验时，会产生大量的热量，试验环境温度与人体体温相差甚远，导致试验结果不准确，人工髋关节在临床应用上受到很大限制。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种并联髋关节试验机仿生温度控制装置及方法，通过液体循环来调节温度，模拟人体控温功能，具有结构简单、操作方便、控温效果好等优点。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种并联髋关节试验机仿生温度控制装置，包括内部充满液体介质的高压区、工作空间和低压区，所述工作空间内设有并联髋关节试验机的关节运动部分；所述高压区与工作空间之间，以及低压区与工作空间之间通过滑阀连通，所述高压区和低压区通过增压泵连通，实现高压区、工作空间和低压区三者之间的液体介质的循环换热；所述工作空间内设有测温体，所述测温体监测工作空间的液体介质温度，并将监测的温度数据传输至控制总部，通过控制总部调控高压区和低压区内部液体介质的温度，使工作空间内部的并联髋关节试验机的关节运动部分处于合适温度的液体介质中。所述液体介质为血清和生理盐水的混合液。

进一步的，所述高压区内部设有多个并联连接的一号电阻丝和一号制冷片，所述低压区内部设有多个并联连接的二号电阻丝和二号制冷片；所述控制总部分别与一号电阻丝和二号电阻丝连接，控制对高压区和低压区内部的液体介质加热，或者所述控制总部分别与一号制冷片和二号制冷片连接，控制对高压区和低压区内部的液体介质制冷。

进一步的，所述控制总部通过一号单刀双掷开关分别与一号电阻丝或一号制冷片连接，所述控制总部通过二号单刀双掷开关分别与二号电阻丝或二号制冷片连接。

进一步的，所述滑阀包括液压伸缩杆、阀体、弹簧和阀腔，所述的阀体设置在阀腔内，所述阀体为两侧壁对称分布有梳齿状凸起的条形结构，所述阀腔的两侧壁对应阀体梳齿状凸起的位置开设有阀口，所述阀体一端通过弹簧与阀腔的一端部连接，所述阀体另一端与液压伸缩杆连接，所述液压伸缩杆的信号输入端与控制总部的信号输出端连接。所述阀口分为进液阀口和出液阀口，所述进液阀口的尺寸小于出液阀口的尺寸。所述高压区内部压力设置在人体正常收缩压范围内，所述低压区内部压力设置在人体正常舒张压范围内。

所述并联髋关节试验机包括支撑框架、液压加载系统、力传感器一、力传感器二、滚珠花键轴、滚珠花键轴套、动平台组件一、动平台组件二和三个直线导轨，所述支撑框架包括上支撑板、外围支柱、中间支撑板和底面基座构成的支撑体系，所述液压加载系统包括液压缸和导向套，所述液压缸固定在上支撑板上并通过固定在上支撑板上的导向套与位于上支撑板下方的力传感器一的上端连接，所述力传感器一的下端与动平台组件一的人工髋关节连接，所述动平台组件一的下端球面与球面基座一的上端接触连接，所述球面基座一的下端与中间支柱一上端固定连接；

所述滚珠花键轴套固定在中间支撑板上，所述滚珠花键轴设置在滚珠花键轴套内，所述中间支柱一的下端与滚珠花键轴的上端连接，所述滚珠花键轴的下端与中间支柱二的上端连接，所述中间支柱的下端与力传感器二的上端连接，所述力传感器二的下端与动平台组件二的人工髋关节连接，动平台组件二的下端球面与球面基座二的上端接触连接，所述球面基座二的下端与中间支柱三上端固定连接，所述中间支柱三下端与地面基座固定连接；

三个直线导轨竖直设置在地面基座上，每个直线导轨上分别上、下设置第一滑块和第二滑块，所述每个直线导轨上的第一滑块与动平台组件一通过连杆铰接，所述每个直线导轨上的第二滑块与动平台组件二通过连杆铰接。所述每个直线导轨包括两个导程相同、螺旋方向相反的上丝杆和下丝杆连接而成，所述上丝杆上设置有第一滑块，所述下丝杆上设置有第二滑块。

所述每个直线导轨包括两个导程相同、螺旋方向相反的上丝杆和下丝杆连接而成，所述上丝杆上设置有第一滑块，所述下丝杆上设置有第二滑块。