[实用新型]基于霍普金森杆的细胞冲击加载装置

说明书

本申请公开一种基于霍普金森杆的细胞冲击加载装置，其包括：细胞装载装置、落锤式霍普金森杆；所述落锤式霍普金森杆由近端至远端依次包括：限位块、入射杆、子弹和摆锤；所述入射杆的近端包括一凸台部，所述限位块具有一圆孔，所述凸台部穿过所述限位块的圆孔并与所述细胞装载装置相对；所述摆锤以预定角度下落并撞击所述子弹，所述子弹被撞击后进而撞击所述入射杆，所述入射杆被撞击后进而撞击所述细胞装载装置，从而对所述细胞装载装置进行应力波加载；其中，所述入射杆的近端与所述限位块之间具有一限位距离，所述限位距离与所述摆锤的下落角度相对应。通过本申请能够实现对离体细胞进行有效稳定的单次应力波加载。

技术领域

本实用新型涉及生物力学的冲击损伤技术，尤其涉及一种基于霍普金森杆的细胞冲击加载装置。

背景技术

在生物力学领域，冲击损伤是一种特色损伤类型，它是一系列复杂的物理损伤效应的叠加表现。多尺度模型是研究冲击损伤机制的必备条件，体外模型可以在极少干扰因素下进行机制机理研究，能够稳定、准确有效的对冲击物理环境进行模拟是整个体外模型的基石。故而开发建立细胞适用的冲击平台是至关重要的。

目前有两种有效可控的物理环境模拟方式：

(1)脉冲加载(Impulse Loading)：采用激波管、开放式爆炸场等可控有效的物理环境模拟方式来建立稳定的动物整体损伤模型和活体组织切片模型；

(2)局部加载(Localized Loading)，也称为液压冲击(Fluid Percussion)：基于霍普金森杆来对物体施加可控稳定的冲击力，以建立可测稳定的体外模型和动物脑损伤模型。液压冲击是将脉冲加载的原理应用到体外等小尺度模型上，两者是对冲击损伤模型的不同尺度模拟，实现对多尺度模型的连接作用。霍普金森杆是目前最有效最广泛使用的冲击力学应力加载平台，它可以便捷有效的对脉宽、幅值、冲量及加速度等物理参数进行调控，以建立符合各种冲击情况的体外细胞模型。

但是，对离体细胞的单次应力波加载的问题，现有技术中尚未提供有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种基于霍普金森杆的细胞冲击加载装置，以解决现有技术存在的无法对离体细胞的进行单次应力波加载的问题。

根据本实用新型实施例，提出一种基于霍普金森杆的细胞冲击加载装置，其包括：细胞装载装置、落锤式霍普金森杆；所述落锤式霍普金森杆由近端至远端依次包括：限位块、入射杆、子弹和摆锤；所述入射杆的近端包括一凸台部，所述限位块具有一圆孔，所述凸台部穿过所述限位块的圆孔并与所述细胞装载装置相对；所述摆锤以预定角度下落并撞击所述子弹，所述子弹被撞击后进而撞击所述入射杆，所述入射杆被撞击后进而撞击所述细胞装载装置，从而对所述细胞装载装置进行应力波加载；其中，所述入射杆的近端与所述限位块之间具有一限位距离，所述限位距离与所述摆锤的下落角度相对应。

其中，所述入射杆的近端与所述限位块之间的限位距离小于1.5mm，所述摆锤撞击所述子弹的预定角度范围介于20-80度之间。

其中，所述入射杆、所述子弹和所述摆锤同轴设置。

其中，所述限位块的圆孔的直径大于所述凸台部的直径但小于入射杆的本体的直径。

其中，所述细胞冲击加载装置还包括：流体压力传感器和数据采集器；所述流体压力传感器与所述细胞装载装置的压力输出端连接，所述流体压力传感器用于测量所述细胞装载装置内液体的压力数据，并将所述压力数据发送至所述数据采集器；所述数据采集器接收所述应变片测量的入射波信号；所述数据采集器将所述流体压力传感器测量的压力数据转换为反射波信号，并根据所述入射波信号和所述反射波信号确定所述细胞装载装置的透射波信号。