[發(fā)明專利]一種脊柱的軸向加載裝置、方法及加載系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211298485.8
• 申請日: 2022-10-24
• 公開（公告）號: CN115372148B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 展嘉文;朱立國;韓濤;馮敏山;于杰;陳明;王尚全;王戈文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國中醫(yī)科學(xué)院望京醫(yī)院（中國中醫(yī)科學(xué)院骨傷科研究所）
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/02
• 代理公司: 天津合志慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12219
• 代理人: 張勇

1.一種脊柱的加載系統(tǒng)，其特征在于，包括脊柱的培養(yǎng)液的循環(huán)裝置和力加載機(jī)構(gòu)，所述力加載機(jī)構(gòu)包括軸向加載裝置和周向加載裝置，所述軸向加載裝置和所述周向加載裝置均包括框體，所述框體包括沿脊柱的軸向延伸的兩個導(dǎo)柱以及沿脊柱的軸向由上至下依次設(shè)置的第一平板、第二平板、第三平板和第四平板，所述第一平板和所述第四平板均與所述導(dǎo)柱固定，所述第二平板和所述第三平板固定連接，所述第二平板和所述第三平板均可共同沿所述導(dǎo)柱向上或向下移動；

所述軸向加載裝置，還包括：

軸向加載機(jī)構(gòu)，固定于所述第一平板上，所述軸向加載機(jī)構(gòu)包括第一輸出軸，所述第一輸出軸可沿所述脊柱的軸向上下伸縮；

第一力傳感器，一端與所述第一輸出軸固定，另一端與所述第二平板固定；

控制機(jī)構(gòu)，分別與所述軸向加載機(jī)構(gòu)和所述第一力傳感器電連接；

所述第四平板上設(shè)置有具有開口的培養(yǎng)皿，所述培養(yǎng)皿用于收容脊柱，所述脊柱的上端和下端分別固定于第一安裝座和第二安裝座，所述第一安裝座與所述第三平板連接，所述第二安裝座與所述第四平板固定；

通過所述控制機(jī)構(gòu)控制所述軸向加載機(jī)構(gòu)對所述脊柱進(jìn)行軸向連續(xù)恒力加載和軸向連續(xù)變力加載；

所述控制機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行如下操作：

S11、獲取當(dāng)前周期所述第一力傳感器檢測到的當(dāng)前作用力；

S12、基于當(dāng)前周期的理論作用力和預(yù)設(shè)的系數(shù)，確定當(dāng)前周期所述第一輸出軸的理論位置；

S13、保持所述理論位置不變，以實現(xiàn)軸向連續(xù)恒力加載；

S14、基于所述系數(shù)以及當(dāng)前周期的所述當(dāng)前作用力和所述理論作用力的差值，得到當(dāng)前周期的位置差值；

S15、基于所述位置差值，對所述理論位置進(jìn)行修正，以將所述理論作用力修正到所述當(dāng)前作用力；

S16、將所述當(dāng)前作用力作為下一周期的理論作用力，并執(zhí)行步驟S11、S12、S14和S15，從而實現(xiàn)軸向連續(xù)變力加載；

所述周向加載裝置，還包括：

周向加載機(jī)構(gòu)，設(shè)置于所述框體上，所述第一安裝座與所述第三平板轉(zhuǎn)動連接，所述第一安裝座可產(chǎn)生沿脊柱的周向的轉(zhuǎn)動，以利用所述周向加載機(jī)構(gòu)對所述第一安裝座施加沿脊柱的周向的作用力，以對脊柱進(jìn)行周向加載；

第二輸出軸，可沿垂直于脊柱的軸向的方向前后伸縮，以通過所述第二輸出軸的伸縮來帶動所述第一安裝座的轉(zhuǎn)動；

旋轉(zhuǎn)組件，包括旋轉(zhuǎn)軸、固定座和軸承，所述旋轉(zhuǎn)軸穿設(shè)于所述固定座和所述軸承，所述固定座將所述軸承固定在所述第三平板，所述旋轉(zhuǎn)軸的上端與所述第二輸出軸活動連接，下端與所述第一安裝座固定；

連接組件，包括依次連接的第二連接件、第三連接件和第四連接件，所述第二連接件的一端與所述第二輸出軸固定，另一端與所述第三連接件轉(zhuǎn)動連接，所述第三連接件與所述第四連接件滑動連接，所述第四連接件與所述旋轉(zhuǎn)軸固定連接，且所述第四連接件的軸向與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向垂直；

第二力傳感器，一端與所述第二輸出軸固定，另一端與所述第二連接件固定；

所述控制機(jī)構(gòu)，分別與所述周向加載機(jī)構(gòu)和所述第二力傳感器電連接；

通過所述控制機(jī)構(gòu)控制所述周向加載機(jī)構(gòu)對脊柱進(jìn)行周向連續(xù)恒力加載和周向連續(xù)變力加載；

所述控制機(jī)構(gòu)，用于執(zhí)行如下操作：

S21、獲取當(dāng)前周期所述第二力傳感器檢測到的當(dāng)前作用力；

S22、基于當(dāng)前周期的理論作用力和預(yù)設(shè)的系數(shù)，確定當(dāng)前周期所述第二輸出軸的理論位置；

S23、保持所述理論位置不變，以實現(xiàn)周向連續(xù)恒力加載；

S24、基于所述系數(shù)以及當(dāng)前周期的所述當(dāng)前作用力和所述理論作用力的差值，得到當(dāng)前周期的位置差值；

S25、基于所述位置差值，對所述理論位置進(jìn)行修正，以將所述理論作用力修正到所述當(dāng)前作用力；

S26、將所述當(dāng)前作用力作為下一周期的理論作用力，并執(zhí)行步驟S21、S22、S24和S25，從而實現(xiàn)周向連續(xù)變力加載；

脊柱的培養(yǎng)液的循環(huán)裝置用于對設(shè)置于所述力加載機(jī)構(gòu)的培養(yǎng)皿進(jìn)行培養(yǎng)液的循環(huán)；其中，在利用脊柱的培養(yǎng)液的循環(huán)裝置對所述培養(yǎng)皿進(jìn)行培養(yǎng)液的循環(huán)時，利用進(jìn)液泵將位于儲存容器中的培養(yǎng)液輸送到所述培養(yǎng)皿的進(jìn)液口中，同時利用出液泵將所述培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液通過出液口輸送到外部，還利用防溢泵將達(dá)到所述培養(yǎng)皿的預(yù)設(shè)高度的培養(yǎng)液通過防溢口輸送到外部，所述進(jìn)液口和所述出液口位于所述培養(yǎng)皿的底部，所述防溢口位于所述培養(yǎng)皿的頂部。