[发明专利]一种新型微低重力模拟仪器

说明书

本发明涉及微低重力环境模拟技术领域，具体为一种新型微低重力模拟仪器，其包括：外壳、摆动支架、滑块、曲柄、电机、摆动杆和样品架；样品架由滚珠、支架和钳口夹具组成。旨在提供一种新型微低重力模拟仪器，以实现模拟出真正的、长时间的和全过程的周期性微低重力环境，来适用于多种科学实验研究。一种新型微低重力模拟仪器具有双轴摆动特征，摆动杆和摆动支架可以进行独立摆动，互不干扰，且摆动中心相同，摆动时产生的离心力可与(部分)重力抵消，加速度合矢量大小小于重力加速度，可模拟出真正的、长时间的和全过程的周期性微低重力环境。

技术领域：

本发明具体是一种微低重力模拟仪器，涉及微低重力环境模拟技术领域。

背景技术：

随着人类对太空的探索日益增多，由微重力引发的一系列症状得到了人们重视，微重力条件下人体受力学环境的改变会引起多个系统、器官和组织发生显著而持续的生理病理变化。因此，人们对此开展了大量实验研究。因为客观条件的苛刻，大量的实验研究难以在太空飞行时实施，所以有必要研制一种仪器来模拟微低重力环境。

太空飞行时的微重力为10^-5-10^-4g，当前国际上开展的关于微低重力环境的研究主要是借助设备或仪器在一定程度上模拟微重力效应，如非轨道实验装置、抗磁性磁悬浮、旋转壁式生物反应器、回转器和随机定位仪等。

在地面上实现微重力只能是非轨道实验装置，其包括落塔、落管、气球、自由下落机、失重飞机抛物线飞行等。然而，与太空微重力相比，这种微重力大小为10^-4-10^-3g且持续时间只有几秒，并不适用需要长时间的微重力条件的生物学实验研究。

在地面使用不断变化的强磁场的作用对抗重力，模拟微重力的部分效应，微重力水平可达10^-2g。然而，抗磁性磁悬浮不具备携带型，占用空间大，并且强磁场环境对生物试样会产生显著的生物学影响，干扰实验结果的判定。

旋转壁式生物反应器、回转器和随机定位仪等都属于旋转式生物反应器，其原理是在运动过程中，重力矢量合为零。这一方法的前提假设是认为一定的旋转速度可以误导细胞对重力的感知方向，而且重力方向的改变速度快于细胞对重力方向感知的响应时间。但是，在该类型生物反应器运行时，会有部分时间段为超重力阶段，并不能模拟出真正的、全过程的微低重力环境。

发明内容：

本发明的目的，是旨在提供一种新型微低重力模拟仪器，以实现模拟出真正的、长时间的和全过程的周期性微低重力环境，来适用于多种科学实验研究。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种双轴摆动的新型微低重力模拟仪器，包括：外壳、摆动支架、滑块、曲柄、电机、摆动杆、样品架；样品架包括样品夹和滚珠。结构特征在于：电机与外壳通过螺钉固定连接；电机与曲柄通过螺钉固定连接；曲柄与滑块连接，形成转动副；滑块与摆动支架连接，形成移动副；摆动支架两端与外壳连接，形成转动副；电机与摆动支架通过螺钉固定连接；电机与曲柄通过螺钉固定连接；曲柄与滑块连接，形成转动副；滑块与摆动杆下端连接，形成移动副；摆动杆与摆动支架连接，形成转动副；样品架与摆动杆连接，形成圆柱副。

所述一种新型微低重力模拟仪器具有双轴摆动特征，摆动杆和摆动支架可以进行独立摆动，互不干扰，且摆动中心相同，摆动时产生的离心力可与(部分)重力抵消，加速度合矢量大小小于重力加速度，可模拟出真正的、长时间的和全过程的周期性微低重力环境。

附图说明：

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为样品架结构示意图。

图3为摆动支架结构示意图。

图4为摆动杆结构示意图。

图5为一种新型微低重力模拟仪器简化模型。

图6为接触力-时间曲线图。