[發明專利]一種生物撞擊系統

無效

• 申請號: 201410032383.0
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103735333A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 呂發勤;唐杰;羅渝昆;寧艷婷;高涵靜;張春東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍總醫院
• 主分類號: A61D1/00
• 分類號: A61D1/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 馬麗蓮

技術領域

本發明涉及一種生物撞擊系統。

背景技術

生物撞擊裝置是用來模擬外部撞擊引起的創傷的致傷裝置，主要用于臨床實驗研究。目前，市面上有多種撞擊器產品，包括美國生產的PinPoint^TM，第三軍醫大學研制的BIM-1型(自由落體式)生物撞擊機、BIM-Ⅱ型(氣動式)生物撞擊機和小型生物撞擊機，第四軍醫大學研究的多功能生物撞擊機和基于射釘槍的小型撞擊器。這些裝置除了第三軍醫大學研究的BIM-1型是自由落體式傳統的結構外，其余都是采用高壓氣動模式，驅使撞擊頭撞擊實驗對象。

由于撞擊頭是在氣壓或重力的作用下撞擊被測試的生物對象。氣壓越大或撞擊頭的高度越高，撞擊頭撞擊的速度越大，撞擊的力量也越大。因此，這些實驗裝置都是采用氣壓的大小（或撞擊頭高低）作為描述實驗撞擊結果的參數。但氣壓或撞擊頭的高度都無法精確描述撞擊頭撞擊被測試生物對象的過程和力量特征。

根據碰撞理論，撞擊過程需要符合動量守恒定理：

F×Δt＝Σm×Δv

F：表示外部作用在物體上的力，是一個空間矢量；

Δt：表示外部作用力作用在物體上的時間；

m：表示物體的質量；

Δv：表示物體速度的變化量，是一個空間矢量。

當被測對象位置固定的時候，該動量守恒公式就變為：

F×Δt＝m×Δv

m是撞擊過程中，撞擊被實驗對象的所有物體的質量總和，Δv是質量m的速度變化量。由于撞擊實驗完成后，撞擊被實驗對象的物體的速度為零，因此，Δv的大小等于發射速度。

F：是撞擊過程中的撞擊力。根據上述公式，該力的大小等于撞擊物體質量m和其速度的乘積除以作用時間的商。

由于每個實驗的撞擊作用時間受實驗對象軟組織的狀態等多方面因素影響，因此，現有的實驗裝置采用氣壓的大小（或撞擊頭高低）作為描述實驗撞擊結果的參數，其描述撞擊效果的方法不夠精準，無法精確描述撞擊頭撞擊被測試生物對象的過程和力量特征，對于創傷形成的機理研究還缺乏更有說服力的數據。

發明內容

本發明的目的是提供一種可準確記錄撞擊過程力學特征的生物撞擊系統。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種生物撞擊系統，包括撞擊裝置及控制板，所述撞擊裝置的撞擊端設有壓力傳感器，所述壓力傳感器與控制板連接。

進一步地，還包括與控制板連接的顯示裝置。

進一步地，所述控制板采用單片機或ARM處理器。

進一步地，所述ARM處理器采用ARM9處理器。

進一步地，所述撞擊裝置包括氣源、撞擊缸及支架，氣源與撞擊缸的輸入端連接，撞擊缸固定在支架上，所述壓力傳感器安裝在撞擊缸的推桿末端。

進一步地，所述氣源通過氣管及安裝在氣管上的閥門與撞擊缸的輸入端連接，所述控制板與閥門連接。

進一步地，還包括控制盒體，所述控制板安裝在控制盒體內，所述控制盒體上安裝有指令控件，所述指令控件與控制板連接。

進一步地，所述閥門設置在控制盒體內。

進一步地，所述氣源采用小型便攜式空壓機GA81/4X。

進一步地，所述支架包括可放置撞擊對象的水平底板及固定在水平底板上的倒L型的梁，所述撞擊缸豎直固定在梁上。

由于采用上述技術方案，本發明至少具有以下優點：

（1）本發明利用精密力傳感器和單片機實時采集并記錄撞擊頭在撞擊過程中的力信號，可精確描述生物撞擊過程的力學特征，為分析撞擊過程的撞擊力特征提供準確數據，彌補了傳統撞擊實驗裝置無法監控撞擊過程的空白。

（2）本發明操作簡便、結構緊湊、成本低廉，并且具有較高的穩定性和可靠性，適合于各種生物撞擊實驗的驗證。

附圖說明

上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

圖1是本發明的生物撞擊系統原理圖。

圖2是本發明的生物撞擊系統結構示意圖。

圖3是控制盒結構示意圖。

圖4是控制盒內部連接示意圖。

圖5是支架和撞擊缸連接示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的一種生物撞擊系統，包括撞擊裝置及控制板，所述撞擊裝置的撞擊端設有壓力傳感器，所述壓力傳感器與控制板連接。進一步地，還包括與控制板連接的顯示裝置。其中，控制板采用由單片機或ARM處理器構成的嵌入式系統，優選ARM9處理器。