[发明专利]一种构建应力性骨折动物模型的应力加载装置及加载系统和方法

权利要求书

1.一种构建应力性骨折动物模型的应力加载装置，其特征在于，包括用于固定实验动物骨骼的组织固定单元，在组织固定单元的一侧设有激光位移传感器(1)，另一侧设有应力传感器(4)，应力传感器(4)的另一端设有线性促动器(5)，组织固定单元、应力传感器(4)及线性促动器(5)同轴设置，在组织固定单元下方还设有线性导轨(6)；

组织固定单元包括定夹头和动夹头，定夹头位于激光位移传感器(1)一侧，动夹头位于应力传感器(4)一侧，线性导轨(6)设置在动夹头的下方；通过线性导轨(6)调节组织固定单元的移动轴距，使实验动物的待测骨骼置于组织固定单元内。

2.根据权利要求1所述的构建应力性骨折动物模型的应力加载装置，其特征在于，建立动物尺骨应力性骨折动物模型时，组织固定单元包括用于固定实验动物肘关节的尺骨定夹头(2)，以及用于固定实验动物腕关节的尺骨动夹头(3)。

3.根据权利要求1所述的构建应力性骨折动物模型的应力加载装置，其特征在于，建立动物胫骨应力性骨折动物模型时，组织固定单元包括用于固定实验动物胫骨上端关节的胫骨定夹头(7)，以及用于固定脚踝的胫骨动夹头(8)。

4.根据权利要求3所述的构建应力性骨折动物模型的应力加载装置，其特征在于，在胫骨定夹头(7)上方和胫骨动夹头(8)上方各设置一块用于防止胫骨滑脱的压片。

5.根据权利要求4所述的构建应力性骨折动物模型的应力加载装置，其特征在于，胫骨定夹头(7)上方为胫骨长压片(9)，胫骨动夹头(8)上方为胫骨短压片(10)。

6.一种可控应力性骨折动物模型构建系统，其特征在于，包括权利要求1～5中任意一项所述的应力加载装置、实时数据采集与处理模块以及装载LabVIEW控制程序的PC端；

所述实时数据采集与处理模块由信号调制放大器、线性促动器(5)的运动控制器以及数据采集卡组成，信号调制放大器将应力传感器(4)和激光位移传感器(1)输出的模拟电压信号进行调制放大并输入数据采集卡的采集通道，数据采集卡将模拟信号转换为数字信号，通过PC端的LabVIEW控制程序对信号进行实时采集、处理与存储，实时输出压力和位移；线性促动器(5)的运动控制器的输出端直接通过USB接口与PC端连接，由LabVIEW程序对线性促动器(5)的位置进行采集和显示。

7.基于权利要求6所述的可控应力性骨折动物模型构建系统构建应力性骨折动物模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过线性导轨(6)调节组织固定单元的移动轴距，使实验动物的待测骨骼置于组织固定单元内；

2)通过LabVIEW控制程序设定线性促动器(5)运动的位移和速度，对实验动物的待测骨骼施加一定的应力加载；

其中，应力加载采用周期循环加载方式，基本加载的波形为斜坡加载；在应力加载过程中，加载的峰值压力保持一致；

3)应力传感器(4)和激光位移传感器(1)对实验动物的待测骨骼所受应力及形变进行实时检测，通过数据采集卡传输到PC端由LabVIEW程序进行数据的实时显示和存储。

8.根据权利要求7所述的构建应力性骨折动物模型的方法，其特征在于，在建立动物尺骨应力性骨折动物模型时，设置1.5N的预加载、0.8秒的斜坡上升以及0.8秒的斜坡下降，两个加载周期之间的等待时间为0.1秒；峰值压力设置范围为30～40N，加载周期为4000～5000次。

9.根据权利要求7所述的构建应力性骨折动物模型的方法，其特征在于，在建立动物胫骨应力性骨折动物模型时，设置5.0N的预加载、0.8秒的斜坡上升以及0.8秒的斜坡下降，两个加载周期之间的等待时间为0.1秒；峰值压力设置范围为50～70N，加载周期为5000～7000次。