[發(fā)明專利]一種脊柱的加載系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211298567.2
• 申請日: 2022-10-24
• 公開（公告）號: CN115372151B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱立國;展嘉文;馮敏山;于杰;王尚全;魏戌;陳明;莊明輝
• 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：

培養(yǎng)箱，內(nèi)部收容有脊柱的力加載機構(gòu)，所述力加載機構(gòu)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，所述培養(yǎng)箱用于提供恒溫和恒濕的環(huán)境；

保存箱，內(nèi)部收容有用于盛裝培養(yǎng)液的儲存容器，所述保存箱用于提供所述培養(yǎng)液的保存溫度的環(huán)境；

進液泵，兩端通過管路分別與所述儲存容器和所述培養(yǎng)皿連通，用于將所述儲存容器中的培養(yǎng)液輸送到所述培養(yǎng)皿中；

出液泵，一端通過管路與所述培養(yǎng)皿的底部連通，另一端通過管路與外部的廢液箱或所述儲存容器連通，用于將所述培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液輸送到所述廢液箱或所述儲存容器中；

防溢泵，兩端通過管路分別與所述培養(yǎng)皿的頂部和所述廢液箱連通，用于將達到所述培養(yǎng)皿的預(yù)設(shè)高度的培養(yǎng)液輸送到所述廢液箱中；

響應(yīng)于所述防溢泵將培養(yǎng)液輸送到所述廢液箱中，控制所述防溢泵停止工作，且同時控制所述出液泵開始工作；

對所述培養(yǎng)皿進行培養(yǎng)液的循環(huán)時，利用所述進液泵將位于所述儲存容器中的培養(yǎng)液輸送到所述培養(yǎng)皿的進液口中，同時利用所述出液泵將所述培養(yǎng)皿中的培養(yǎng)液通過出液口輸送到儲存容器中，還利用所述防溢泵將達到所述培養(yǎng)皿的預(yù)設(shè)高度的培養(yǎng)液通過防溢口輸送到外部的廢液箱，所述進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；

所述力加載機構(gòu)，包括：

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；

軸向加載機構(gòu)，固定于所述第一平板上；

周向加載機構(gòu)，設(shè)置于所述第二平板和所述第三平板之間；

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轉(zhuǎn)動連接，所述第一安裝座可產(chǎn)生沿所述脊柱的周向的轉(zhuǎn)動，所述第二安裝座與所述第四平板固定；

所述軸向加載機構(gòu)用于對所述第一安裝座施加沿所述脊柱的軸向的作用力，以對所述脊柱進行軸向加載；

所述周向加載機構(gòu)用于對所述第一安裝座施加沿所述脊柱的周向的作用力，以對所述脊柱進行周向加載；

所述軸向加載機構(gòu)包括第一輸出軸，所述第一輸出軸位于所述脊柱的軸向中心線上，所述第一輸出軸可沿所述脊柱的軸向上下伸縮，以通過所述第一輸出軸的伸縮來帶動所述第一安裝座的上下移動；

所述周向加載機構(gòu)包括第二輸出軸，所述第二輸出軸可沿垂直于所述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；

還包括旋轉(zhuǎn)組件，所述旋轉(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；

還包括連接組件，所述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；

還包括：

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；

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；

控制機構(gòu)，分別與所述軸向加載機構(gòu)、所述周向加載機構(gòu)、所述第一力傳感器和所述第二力傳感器電連接；

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

通過所述控制機構(gòu)控制所述周向加載機構(gòu)對所述脊柱進行周向連續(xù)恒力加載和周向連續(xù)變力加載；

所述控制機構(gòu)，用于執(zhí)行如下操作：

S11、獲取當前周期所述第一力傳感器檢測到的當前作用力；

S12、基于當前周期的理論作用力和預(yù)設(shè)的系數(shù)，確定當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)以及當前周期的所述當前作用力和所述理論作用力的差值，得到當前周期的位置差值；

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

S16、將所述當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；

所述控制機構(gòu)，用于執(zhí)行如下操作：

S21、獲取當前周期所述第二力傳感器檢測到的當前作用力；

S22、基于當前周期的理論作用力和預(yù)設(shè)的系數(shù)，確定當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)以及當前周期的所述當前作用力和所述理論作用力的差值，得到當前周期的位置差值；

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

S26、將所述當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。