一种膝关节生物力学实验平台及载荷施加结构的制作方法

1.本实用新型涉及肩关节生物力学实验技术领域，具体涉及一种膝关节生物力学实验平台及载荷施加结构。


背景技术：

2.中国实用新型专利公告号：cn108766169b，名称：膝关节力加载及生物力学特性检测实验平台，主要包括框架单元、股骨姿态调整单元、股骨反应力和韧带应变测量及力加载单元、膝关节关节屈曲驱动单元、胫骨位姿从动单元和胫骨内外旋测量单元；具体内容可参考专利cn108766169b，但是施加载荷需要人力手工设置载荷，例如实际操作时，可能会通过重力砝码进行实现，方法非常复杂，而且无法精准控制载荷的力度方向，导致实验效果不是很理想。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种操作方便，可以更加精准控制载荷的力度和方向的膝关节生物力学实验平台及载荷施加结构。
4.具体技术方案如下：
5.一种膝关节生物力学实验平台的载荷施加结构，主要包括：滑动台，所述滑动台包括第一板、第二板和第三板，所述第二板沿第一方向滑动设置在所述第一板上，所述第三板沿第二方向滑动设置在所述第二板上，所述第一方向与所述第二方向相互垂直；
6.还包括：第一载荷施加单元和第二载荷施加单元，所述第一载荷施加单元固定在所述第一板上，并与所述第二板驱动连接，所述第二载荷施加单元固定在所述第二板上，并与所述第三板驱动连接。
7.上述的一种膝关节生物力学实验平台的载荷施加结构中，还具有这样的特征，所述第一载荷施加单元包括第一支承、第一驱动件和第一拉力传感器，所述第一支承设置在所述第一板上，所述第一驱动件固定在所第一支承上，并与所述第一拉力传感器驱动连接，所述第一拉力传感器与所述第二板通过钢绳固定连接。
8.上述的一种膝关节生物力学实验平台的载荷施加结构中，还具有这样的特征，所述第一驱动件为第一气缸，所述第一载荷施加单元还包括可以用于调节所述第一气缸内的气体压力大小的第一压力调节阀。
9.上述的一种膝关节生物力学实验平台的载荷施加结构中，还具有这样的特征，还包括距离调节板，所述距离调节板可调节固定在所述第一板上，所述第一支承固定在所述距离调节板上。
10.上述的一种膝关节生物力学实验平台的载荷施加结构中，还具有这样的特征，所述第二载荷施加单元包括第二支承、第二驱动件和第二拉力传感器，所述第二支承设置在所述第二板上，所述第二驱动件固定在所第二支承上，并与所述第二拉力传感器驱动连接，所述第二拉力传感器与所述第三板固定连接。
11.上述的一种膝关节生物力学实验平台的载荷施加结构中，还具有这样的特征，所述第二驱动件包括第二气缸以及可以用于调节所述第二气缸内的气体压力大小的第二压力调节阀。
12.上述的一种膝关节生物力学实验平台的载荷施加结构中，还具有这样的特征，所述第二压力调节阀与所述第一压力调节阀相连接。
13.一种包括前面所述的载荷施加结构的载荷施加结构的膝关节生物力学实验平台，还包括框架单元、股骨姿态调整单元、股骨反应力和韧带应变测量及力加载单元、膝关节关节屈曲驱动单元、胫骨位姿从动单元和胫骨内外旋测量单元；
14.所述股骨姿态调整单元装设在所述框架单元上，所述股骨反应力和韧带应变测量及力加载单元与所述股骨姿态调整单元铰接，所述胫骨内外旋测量单元和所述胫骨位姿从动单元固定连接，所述膝关节关节屈曲驱动单元包括有升降组件，所述升降组件固定在所述框架单元上，所述滑动台设置在所述升降组件顶端，所述滑动台的所述第三板与所述胫骨位姿从动单元固定连接。
15.上述技术方案的积极效果是：
16.本实用新型提供的一种膝关节生物力学实验平台，通过在实验平台上增加载荷施加结构，载荷施加结构包括可沿三个相互垂直的方向向肱骨施加载荷三维载荷施加单元和可沿肱骨的轴向方向施加载荷的轴向载荷施加单元，可以实现三维载荷的施加与控制，而且可以实现肱骨轴向方向载荷的施加与控制，相比较现有技术而言操作方便，可以更加精准控制载荷的力度和方向。
附图说明
17.图1是本实用新型实施例提供的膝关节生物力学实验平台的结构示意图；
18.图2是图1中的载荷施加结构的结构示意图。
19.附图中：1、框架单元；2、股骨姿态调整单元；3、股骨反应力和韧带应变测量及力加载单元；4、膝关节关节屈曲驱动单元；41、升降组件；5、胫骨位姿从动单元；6、胫骨内外旋测量单元；7、载荷施加结构；71、滑动台；711、第一板；712、第二板；713、第三板；72、第一载荷施加单元；721、第一支承；722、第一驱动件；7221、第一气缸；723、第一拉力传感器；724、钢绳；725、第一压力调节阀；726、距离调节板；727、三位五通电磁阀；73、第二载荷施加单元；731、第二支承；732、第二驱动件；7321、第二气缸；733、第二拉力传感器；734、第二压力调节阀；10、膝关节。
具体实施方式
20.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
21.本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位
置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
22.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
23.请参阅图1和图2，图1是本实用新型实施例提供的膝关节生物力学实验平台的结构示意图；图2是图1中的载荷施加结构的结构示意图。
24.本实用新型实施例公开了一种膝关节生物力学实验平台，包括：框架单元1、股骨姿态调整单元2、股骨反应力和韧带应变测量及力加载单元3、膝关节关节屈曲驱动单元4、胫骨位姿从动单元5、胫骨内外旋测量单元6和载荷施加结构7。
25.股骨姿态调整单元2装设在框架单元1上，股骨反应力和韧带应变测量及力加载单元3与股骨姿态调整单元2铰接，胫骨内外旋测量单元6和胫骨位姿从动单元5固定连接。
26.具体地，框架单元1、股骨姿态调整单元2、股骨反应力和韧带应变测量及力加载单元3、胫骨位姿从动单元5和胫骨内外旋测量单元6的结构与连接关系可以参考专利cn108766169b，此处不予赘述。
27.在本实施例中，膝关节关节屈曲驱动单元4结构与专利cn108766169b中结构一致，为了描述本专利方便，此处进一步说明，膝关节关节屈曲驱动单元4包括有升降组件41，升降组件41固定在框架单元1上。
28.载荷施加结构7包括滑动台71，滑动台71设置在升降组件41顶端，滑动台71包括第一板711、第二板712和第三板713，第二板712沿第一方向滑动设置在第一板711上，第三板713沿第二方向滑动设置在第二板712上，第一方向与第二方向相互垂直；
29.载荷施加结构7还包括：第一载荷施加单元72和第二载荷施加单元73，第一载荷施加单元72固定在第一板711上，并与第二板712驱动连接，第二载荷施加单元73固定在第二板712上，并与第三板713驱动连接。
30.进一步地，第一载荷施加单元72包括第一支承721、第一驱动件722和第一拉力传感器723，第一支承721设置在第一板711上，第一驱动件722固定在所第一支承721上，并与第一拉力传感器723驱动连接，第一拉力传感器723与第二板712通过钢绳724固定连接。
31.进一步地，第一驱动件722为第一气缸7221，第一载荷施加单元72还包括可以用于调节第一气缸7221内的气体压力大小的第一压力调节阀725。
32.具体地，第一气缸7221轴线沿第一方向设置，可以驱动第二板712沿第一方向直线运动。
33.进一步地，第一载荷施加单元72还包括距离调节板726，距离调节板726可调节固定在第一板711上，第一支承721固定在距离调节板726上。这样设置可以调节第一气缸7221距离第二板712之间的距离，进而实用多种不同的需求。
34.滑动台71的第三板713与胫骨位姿从动单元5固定连接。例如，在本实施例中，第三板713与胫骨位姿从动单元5通过螺钉固定连接。
35.因此本实用新型中通过设置第一载荷施加单元72可以驱动胫骨位姿从动单元5的端部沿第一方向直线运动，进而实现膝关节10实验所需要的前向拉力(人体膝关节10的前方)需求。
36.具体地，第二载荷施加单元73包括第二支承731、第二驱动件732和第二拉力传感器733，第二支承731设置在第二板712上，第二驱动件732固定在所第二支承731上，并与第二拉力传感器733驱动连接，第二拉力传感器733与第三板713固定连接。
37.进一步地，第二驱动件732为第二气缸7321，第二载荷施加单元73还包括可以用于调节第二气缸7321内的气体压力大小的第二压力调节阀734。可选地，在本实施例中，第二压力调节阀734与第一压力调节阀725相连接。
38.进一步地，第二气缸7321的两端气孔通过气管与三位五通电磁阀727接通，三位五通电磁阀727与第一压力调节阀725气管连接，第一压力调节阀725与气源通过气管连接。可选地，在本实施例中，第一压力调节阀725和第二压力调节阀734可以为电气比例阀。
39.因此本实用新型中通过设置第二载荷施加单元73可以驱动胫骨位姿从动单元5的端部沿第二方向直线运动，进而实现膝关节10实验所需要的内外翻弯矩所需要的力。
40.本实用新型提供的一种膝关节生物力学实验平台及载荷施加结构，通过在实验平台上增加载荷施加结构7，载荷施加结构7包括可沿两个相互垂直的方向向膝关节10施加载荷的第一载荷施加单元72和第二载荷施加单元73，相比较现有技术而言操作方便，可以更加精准控制载荷的力度和方向。
41.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
42.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。