CN110895894B - 人体髋关节运动模拟装置及髂骨动脉血管支架疲劳测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于医疗器械测试装置技术领域，尤其涉及一种人体髋关节运动模拟装置及髂骨动脉血管支架疲劳测试装置。其中，人体髋关节运动模拟装置包括机架、股骨简化模型、骨盆简化模型、包括第一基座、第一电机和球面连杆机构的第一骨盆运动参考点轨迹发生器及包括第二基座、第二电机和万向连接装置的第二骨盆运动参考点轨迹发生器；第一电机的主轴通过球面连杆机构与骨盆简化模型的第一端连接并用于驱动骨盆简化模型模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动；第二电机的主轴通过万向连接装置与骨盆简化模型的第二端连接并用于驱动骨盆简化模型模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动。本发明能精确模拟下肢的骨盆相对于股骨的真实运动。

Description

人体髋关节运动模拟装置及髂骨动脉血管支架疲劳测试装置

技术领域

本发明属于医疗器械测试装置技术领域，尤其涉及一种人体髋关节运动模拟装置及髂骨动脉血管支架疲劳测试装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，心血管疾病已成为危害人类健康的头号杀手。随着微创介入治疗的广泛应用与发展，血管支架植入是公认的治疗心血管疾病最有效的手段之一，具有微创、痛苦小、诊断精确等优点。但是血管介入器械植入人体后会经常伴随着并发症的发生，包括低血压、出血与血肿、血栓与血塞、异常组织增生等情况，对于下肢血管支架，由于受到腿部重复运动的影响，除上述并发症外，血管支架在重复载荷作用下能够在人体内始终如一的工作也是决定手术质量的重要因素。如何减小血管支架植入后疲劳断裂发生的概率，如何能够科学合理的进行评价和测试，如何去设计更优化的血管介入器械，一直都是生物医学工程师和医疗器械工程师致力解决的问题。在下肢髋关节髂股动脉血管支架疲劳特性测试方面，目前国内外的学者主要停留在理论研究和有限元分析模拟上，现有的研究都是直接对血管施加单一或者组合变形进行模拟，由于人体髋关节在生理运动状态下其姿态非常复杂，因此目前的装置仿真度与人体运动特性相差甚远，并且没有学者从仿生的角度开发体外测试平台针对生理运动下的下肢血管支架变形情及疲劳情况做过实际的模拟。

中国专利申请号为201710816423.4的技术方案公开了一种下肢血管支架生理变形模拟装置，主要由骨盆、胫骨参考点轨迹运动发生器，人体骨盆、股骨、胫骨简化模型，体外脉动血液循环系统组成，其髋关节是由球副代替，连接骨盆与股骨简化模型。该技术方案将骨盆的运动简化为参考点绕髋关节中心点的球面转动，可以初步的模拟人体下肢髋关节的运动，为血管支架的性能分析提供了较好的人体模型。然而，该技术方案只能精确地实现骨盆运动参考点相对于髋关节球面运动的模拟，而未准确考虑骨盆绕着骨盆运动参考点与髋关节中心点连线的转动。因此，目前的疲劳测试装置不能精确地表达骨盆相对于股骨的真实运动，不能为血管支架的性能分析提供准确的模型。

发明内容

本发明的目的在于提供一种人体髋关节运动模拟装置及髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，旨在解决现有技术中的疲劳测试装置不能精确地表达骨盆相对于股骨的真实运动，从而导致不能为血管支架的性能分析提供准确模型的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种人体髋关节运动模拟装置，包括机架、股骨简化模型、骨盆简化模型、第一骨盆运动参考点轨迹发生器和第二骨盆运动参考点轨迹发生器，所述股骨简化模型安装于所述机架上；

所述第一骨盆运动参考点轨迹发生器包括第一基座、第一电机和球面连杆机构，所述第一基座安装于所述机架上，所述第一电机安装于所述第一基座上，所述第一电机的主轴通过所述球面连杆机构与所述骨盆简化模型的第一端连接并用于驱动所述骨盆简化模型模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动；

所述第二骨盆运动参考点轨迹发生器包括第二基座、第二电机和万向连接装置，所述第二基座安装于所述股骨简化模型上，所述第二电机安装于所述第二基座上，所述第二电机的主轴通过所述万向连接装置与所述骨盆简化模型的第二端连接并用于驱动所述骨盆简化模型模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动。

优选地，所述万向连接装置包括传动轴和万向副，所述传动轴穿设所述第二基座并与所述第二基座转动连接，所述传动轴的第一端与所述第二电机的主轴连接、第二端通过所述万向副与所述骨盆简化模型的第二端连接。

优选地，所述第二骨盆运动参考点轨迹发生器还包括齿轮传动副，所述第二电机设于所述第二基座的侧部，且所述第二电机的主轴与所述传动轴平行设置，所述传动轴的第一端通过所述齿轮传动副与所述第二电机的主轴连接。

优选地，所述球面连杆机构包括第一弧形杆、第二弧形杆和三角形杆；

所述第一弧形杆的第一端与所述第一电机的主轴固定连接、第二端与所述三角形杆的第一角部转动连接；

所述第二弧形杆的第一端与所述第一基座转动连接、第二端与所述三角形杆的第二角部转动连接；

所述三角形杆的第三角部与所述骨盆简化模型的第一端转动连接。

优选地，所述三角形杆包括三个首尾相互固定连接并形成有三个角部的固定杆。

优选地，所述第一电机和所述第二电机均为伺服电机。

本发明的有益效果：本发明的人体髋关节运动模拟装置，骨盆简化模型的第一端与球面连杆机构的连接位置形成骨盆参考点，骨盆简化模型的第二端万向连接装置的连接位置形成髋关节中心点；工作时，第一骨盆运动参考点轨迹发生器的第一电机启动后，第一电机的主轴转动从而通过球面连杆机构驱动骨盆简化模型模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动；第二骨盆运动参考点轨迹发生器的第二电机启动后，第二电机的主轴转动从而通过万向连接装置驱动骨盆简化模型模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动。如此，通过第一骨盆运动参考点轨迹发生器和第二骨盆运动参考点轨迹发生器的协同工作，可以准确地达到人体髋关节真实运动状态的模拟，为髋关节髂股动脉血管支架的生理变形提供良好的人体模型。

本发明采用的另一技术方案是：一种髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，包括上述人体髋关节运动模拟装置，所述股骨简化模型和所述骨盆简化模型上附着有供血管支架植入的模拟血管。

优选地，所述髂骨动脉血管支架疲劳测试装置还包括体外血液循环系统，所述模拟血管的两端分别接入所述体外血液循环系统，所述体外血液循环系统与所述模拟血管连接后共同模拟血液在人体下肢血管中的脉动效应。

优选地，所述体外血液循环系统包括第一连接管、第二连接管、蠕动泵、第一比例阀、压力计、温度计、第二比例阀、流量计、压力调节装置以及存储有水和甘油的储液箱；

所述第一连接管的第一端与所述储液箱连接、第二端与所述模拟血管的第一端连接，所述蠕动泵、所述第一比例阀、所述压力计和所述温度计沿所述第一连接管的第一端至第二端依序设置；

所述第二连接管的第一端与所述模拟血管连接、第二端与所述储液箱连接，所述第二比例阀、所述流量计和所述压力调节装置沿所述第二连接管的第一端至第二端依序设置。

优选地，所述压力调节装置包括增压箱和调压阀，所述增压箱和所述调压阀依序设置在所述流量计和所述储液箱之间，且所述增压箱的所处的水平位置高于所述储液箱所处的水平位置。

优选地，所述储液箱内设有用于对所述水和甘油进行加热的加热器。

优选地，在所述股骨简化模型和所述骨盆简化模型的表面上按照人体解剖结构设有模拟肌肉，所述模拟血管设于所述模拟肌肉中，且在所述骨盆简化模型运动时，所述模拟血管在所述模拟肌肉中做预设范围的阻尼运动。

优选地，所述髂骨动脉血管支架疲劳测试装置还包括运动控制装置，所述运动控制装置电连接于所述第一电机和所述第二电机，且所述运动控制装置根据采集到的人体运动数据以控制所述第一电机和所述第二电机输出与采集到的人体数据相对应的转速和转矩。

本发明的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，使用时，将血管支架植入模拟血管中，再通过第一骨盆运动参考点轨迹发生器和第二骨盆运动参考点轨迹发生器的协同工作，分别驱动骨盆简化模型模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动以及驱动骨盆简化模型模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动，从而能对人体髋关节运动情况下，血管支架的综合变形情况进行更加真实的模拟，进而反映实际的髂股动脉血管支架的疲劳性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的人体髋关节运动模拟装置的结构示意图一。

图2为本发明实施例提供的人体髋关节运动模拟装置的结构示意图二。

图3为本发明实施例提供的人体髋关节运动模拟装置的结构示意图三。

图4为本发明实施例提供的人体髋关节运动模拟装置隐藏机架后的结构示意图。

图5为本发明实施例提供的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置的体外血液循环系统的结构简图。

其中，图中各附图标记：

10—第一骨盆运动参考点轨迹发生器 11—第一基座

12—第一电机 13—球面连杆机构

20—第二骨盆运动参考点轨迹发生器 21—第二基座

22—第二电机 23—万向连接装置

24—齿轮传动副 30—骨盆简化模型

40—股骨简化模型 50—机架

51—安装竖板 60—模拟血管

61—血管支架 70—外血液循环系统

80—运动控制装置 131—第一弧形杆

132—第二弧形杆 133—三角形杆

231—万向副 232—传动轴

241—第一齿轮 242—第二齿轮

701—第一连接管 702—第二连接管

703—蠕动泵 704—第一比例阀

705—压力计 706—温度计

707—第二比例阀 708—流量计

709—压力调节装置 710—储液箱

1331—第一固定杆 1332—第二固定杆

1333—第三固定杆 7091—增压箱

7092—调压阀 7101—加热器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～5描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一。

如图1～4所示，本实施例提供了一种人体髋关节运动模拟装置，用于模拟人体的髋关节骨盆的真实运动，以便为血管支架61的性能分析提供准确的模型。

具体地，人体髋关节运动模拟装置包括机架50、股骨简化模型40、骨盆简化模型30、第一骨盆运动参考点轨迹发生器10和第二骨盆运动参考点轨迹发生器20，所述股骨简化模型40安装于所述机架50上。其中，股骨简化模型40可以通过紧固件辅助固定的方式固定在机架50上，骨盆简化模型30的两端分别用于模拟形成骨盆参考点和髋关节中心点，并分别与第一骨盆运动参考点轨迹发生器10和第二骨盆运动参考点轨迹发生器20连接。

进一步地，如图1～4所示，所述第一骨盆运动参考点轨迹发生器10包括第一基座11、第一电机12和球面连杆机构13，所述第一基座11安装于所述机架50上，例如，第一基座11可以直接固定在机架50上，也可以是间接固定在机架50上，固定方式可以采用紧固件连接的方式。所述第一电机12安装于所述第一基座11上，第一电机12可以通过电机座固定安装在第一基座11上，所述第一电机12的主轴通过所述球面连杆机构13与所述骨盆简化模型30的第一端连接并用于驱动所述骨盆简化模型30模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动。球面连杆机构13具有第一连接部和第二连接部，球面连杆机构13的一连接部与第一电机12的主轴连接，球面连杆机构13的第二连接部与骨盆简化模型30的第一端连接，并且球面连杆机构13的第二连接部与骨盆简化模型30的连接点即作为骨盆参考点。如此，第一电机12的主轴转动时，可以通过球面连杆机构13驱动骨盆简化模型30模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动。

进一步地，如图1～4所示，所述第二骨盆运动参考点轨迹发生器20包括第二基座21、第二电机22和万向连接装置23，所述第二基座21安装于所述股骨简化模型40上，例如，第二基座21可以直接固定在机架50上，也可以是间接固定在机架50上，固定方式可以采用紧固件连接的方式。所述第二电机22安装于所述第二基座21上，第二电机22可以通过电机座固定安装在第二基座21上，所述第二电机22的主轴通过所述万向连接装置23与所述骨盆简化模型30的第二端连接并用于驱动所述骨盆简化模型30模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动。万向连接装置23具有第一连接部和第二连接部，万向连接装置23的一连接部与第二电机22的主轴连接，万向连接装置23的第二连接部与骨盆简化模型30的第二端连接，并且万向连接装置23的第二连接部与骨盆简化模型30的连接点即作为髋关节中心点。如此，第二电机22的主轴转动时，可以通过万向连接装置23驱动骨盆简化模型30模拟骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动。

更具体地，本发明实施例的人体髋关节运动模拟装置，骨盆简化模型30的第一端与球面连杆机构13的连接位置形成骨盆参考点，骨盆简化模型30的第二端万向连接装置23的连接位置形成髋关节中心点；工作时，第一骨盆运动参考点轨迹发生器10的第一电机12启动后，第一电机12的主轴转动从而通过球面连杆机构13驱动骨盆简化模型30模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动；第二骨盆运动参考点轨迹发生器20的第二电机22启动后，第二电机22的主轴转动从而通过万向连接装置23驱动骨盆简化模型30模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动。如此，通过第一骨盆运动参考点轨迹发生器10和第二骨盆运动参考点轨迹发生器20的协同工作，可以准确地达到人体髋关节真实运动状态的模拟，为髋关节髂股动脉血管支架61的生理变形提供良好的人体模型。

本实施例中，如图2所示，所述万向连接装置23包括传动轴232和万向副231，所述传动轴232穿设所述第二基座21并与所述第二基座21转动连接，第二基座21开设有供传动轴232穿设的孔，传动轴232穿过该孔，且传动轴232与该孔之间具有间隙，以确保传动轴232能够在该孔中转动。

传动轴232穿过孔后其两端分别延伸至出第二基座21的相对两端，其中，所述传动轴232的第一端与所述第二电机22的主轴连接、第二端通过所述万向副231与所述骨盆简化模型30的第二端连接。传动轴232的第一端与第二电机22的主轴的连接可以采用联轴器连接或者其他传动件连接。

具体地，第二电机22的主轴转动时，带动与其连接的传动轴232转动，传动轴232转动从而通过万向副231带动骨盆简化模型30转动，从而模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动。相较于现有技术采用的球铰的连接方式，能够更加真实的模拟出骨盆的运动。

本实施例中，如图2所示，优选地，所述第二骨盆运动参考点轨迹发生器20还包括齿轮传动副24，齿轮传动副24的作用是用于连接第二电机22的主轴和传动轴232。如此，可以将所述第二电机22设于所述第二基座21的侧部，并且使得所述第二电机22的主轴与所述传动轴232平行设置，这样可以使得第二电机22与第二基座21之间的连接更加紧凑，部件布局合理，最后将所述传动轴232的第一端通过所述齿轮传动副24与所述第二电机22的主轴连接。如此，第二电机22的主轴转动时，可以通过齿轮传动副24将动力输出至传动轴232上，实现带动传动轴232转动，传动轴232通过万向副231驱动骨盆简化模型30模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动。

进一步地，如图3所示，齿轮传动副24至少包括有第一齿轮241和第二齿轮242，其中，第一齿轮241与第二电机22的主轴连接，第二齿轮242与传动轴232连接，并且，第一齿轮241与第二齿轮242相互啮合。如此，第二电机22的主轴转动从而带动第一齿轮241转动，第一齿轮241带动第二齿轮242转动，第二齿轮242带动传动轴232转动。

当然，在其他实施例中，还可以通过皮带轮机构代替齿轮传动副24。

本实施例中，如图4所示，所述球面连杆机构13包括第一弧形杆131、第二弧形杆132和三角形杆133。

进一步地，所述第一弧形杆131的第一端与所述第一电机12的主轴固定连接、第二端与所述三角形杆133的第一角部转动连接。

进一步地，所述第二弧形杆132的第一端与所述第一基座11转动连接、第二端与所述三角形杆133的第二角部转动连接。

进一步地，所述三角形杆133的第三角部与所述骨盆简化模型30的第一端转动连接。

具体地，转动连接的方式可以通过转轴与轴承配合的方式实现，并且在第一弧形杆131和三角形杆133的连接位置处设置轴孔供转轴和/或轴承安装。第一电机12的主轴转动时，带动与固定连接的第一弧形杆131摆动，并且在第二弧形杆132与第一基座11的转动连接的配合和，共同实现驱动三角形杆133球面转动，如此，实现驱动与三角形杆133连接的骨盆简化模型30模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动。

本实施例中，如图4所示，所述三角形杆133包括三个首尾相互固定连接并形成有三个角部的固定杆。例如，第一个固定杆的第一端与第二固定杆1332的第一端固定连接，第二固定杆1332的第二端与第三固定杆1333的第一端固定连接，第三固定杆1333的第二端与第一固定杆1331的第二端固定连接。

其中，第三固定杆1333的第二端与第一固定杆1331的第二端固定连接的连接处形成第一角部，第二固定杆1332的第二端与第三固定杆1333的第一端固定连接的连接处形成第二角部，第一个固定杆的第一端与第二固定杆1332的第一端固定连接的连接处形成第三角部。

本实施例中，所述第一电机12和所述第二电机22均为伺服电机。其中，伺服电机自带有减速器，其能够实现更好的控制去主轴输出的转速和转矩。

进一步地，机架50内设置有安装竖板51，股骨简化模型40固定安装于该安装竖板51的一侧。

实施例二。

结合图1～2所示，本实施例提供了一种髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，用于测试下肢髋关节髂股动脉血管支架61的疲劳性能。

需要说明的是：应用于下肢的血管支架61的疲劳是指，在循环应力或者应变的作用下，在血管支架61的一处或者几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或者突然发生完全断裂的过程。由于人体下肢的往复运动和血液的脉动效应对血管支架61施加的载荷均为循环应力，即使该应力小于血管支架61的强度极限，甚至小于血管支架61的屈服极限，仍有可能导致血管支架61的疲劳失效，故血管支架61的疲劳性能是涉及血管支架61时需要着重考虑的因素之一。

具体地，髂骨动脉血管支架疲劳测试装置包括上述实施例一中的人体髋关节运动模拟装置，所述股骨简化模型40和所述骨盆简化模型30上附着有供血管支架61植入的模拟血管60。具体地，本发明实施例的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，使用时，将血管支架61植入模拟血管60中，再通过第一骨盆运动参考点轨迹发生器10和第二骨盆运动参考点轨迹发生器20的协同工作，分别驱动骨盆简化模型30模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动以及驱动骨盆简化模型30模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动，从而能对人体髋关节运动情况下，血管支架61的综合变形情况进行更加真实的模拟，进而反映实际的髂股动脉血管支架61的疲劳性能。

本实施例中，结合图5所示，所述髂骨动脉血管支架疲劳测试装置还包括体外血液循环系统70，所述模拟血管60的两端分别接入所述体外血液循环系统70，所述体外血液循环系统70与所述模拟血管60连接后共同模拟血液在人体下肢血管中的脉动效应。具体地，体外血液循环系统70与模拟血管60直接相连，模拟血管60的布置位置参考人体实际解剖结构，且在运动时模拟血管60可做一定的阻尼运动。体外血液循环系统70可以反应人体下肢血管中血液的脉动效应对下肢血管中的血管支架61的受力状态的影响。

本实施例中，结合图5所示，所述体外血液循环系统70包括第一连接管701、第二连接管702、蠕动泵703、第一比例阀704、压力计705、温度计706、第二比例阀707、流量计708、压力调节装置709以及存储有水和甘油的储液箱710；其中，水和甘油未图示，储液箱710和蠕动泵703可以直接安装固定在机架50上。第一比例阀704、压力计705、温度计706、第二比例阀707、流量计708和压力调节装置709可以根据实际情况直接固定在安装竖板51的侧部或者通过连接件固定在安装竖板51的侧部。

进一步地，结合图5所示，所述第一连接管701的第一端与所述储液箱710连接、第二端与所述模拟血管60的第一端连接，所述蠕动泵703、所述第一比例阀704、所述压力计705和所述温度计706沿所述第一连接管701的第一端至第二端依序设置；具体地，蠕动泵703可以输出具有脉动效果的液体来模拟人体血液供应，即蠕动泵703通过第一连接管701可以将混合在储液箱710内的水和甘油输出，以使得水和甘油由第一连接管701的第一端流向第二端，并直至流入到模拟血管60的第一端。而第一比例阀704以及单向阀用于调节体外血液循环系统70中水和甘油的流动方向，压力计705、温度计706和流量计708则分别用于监测体外血液循环系统70中水和甘油的压力、温度以及流量。

进一步地，结合图5所示，所述第二连接管702的第一端与所述模拟血管60连接、第二端与所述储液箱710连接，所述第二比例阀707、所述流量计708和所述压力调节装置709沿所述第二连接管702的第一端至第二端依序设置。具体地，第二比例阀707为体外血液循环系统70提供一定的阻尼，压力调节器用于调整整个体外血液循环系统70中的压力，该体外血液循环系统70可以模拟人体的血液循环，为血管支架61的性能测试提供良好的实验条件。

本实施例中，结合图5所示，所述压力调节装置709包括增压箱7091和调压阀7092，所述增压箱7091和所述调压阀7092依序设置在所述流量计708和所述储液箱710之间，且所述增压箱7091的所处的水平位置高于所述储液箱710所处的水平位置。增压箱7091位于较高的位置，即在储液箱710之上，这样可以加大回流进增压箱7091内的水和甘油的势能，再通过调压阀7092的调节，可以实现调整整个体外血液循环系统70中的压力。

本实施例中，所述储液箱710内设有用于对所述水和甘油进行加热的加热器7101。加热器7101的作用可以加热储液箱710内的水和甘油的温度，如此可以模拟出人体血液的温度，为血管支架61的疲劳性能测试提供更加真实的环境。

本实施例中，在所述股骨简化模型40和所述骨盆简化模型30的表面上按照人体解剖结构设有模拟肌肉(图未示)，所述模拟血管60设于所述模拟肌肉中，且在所述骨盆简化模型30运动时，所述模拟血管60在所述模拟肌肉中做预设范围的阻尼运动。

本实施例中，结合图5所示，所述髂骨动脉血管支架疲劳测试装置还包括运动控制装置80，所述运动控制装置80电连接于所述第一电机12和所述第二电机22，且所述运动控制装置80根据采集到的人体运动数据以控制所述第一电机12和所述第二电机22输出与采集到的人体数据相对应的转速和转矩。具体地，运动控制装置80包括数据采集模块(图未示)、工控机(图未示)、运动控制模块(图未示)和电机驱动器(图未示)。其中，数据采集模块、工控机、运动控制模块均就可以是具有不同功能的芯片。

更具体地，可以通过三维光学运动捕捉系统采集的不同人体处于不同运动状态时的骨盆的运动数据，存储于数据采集模块中。然后，工控机从数据采集模块中获取该运动数据并通过运算将该运动数据转化为控制信号，并将该控制信号传输至运动控制模块。之后，运动控制模块通过电机驱动器控制第一电机12和第二电机22输出相应的转速和转矩，以实现不同人体和不同运动的模拟。

需要说明的是：在采集运动数据时，并非采集整个人体下肢的运动数据，而是采集骨盆上预设的点的运动数据。运动模拟控制装置根据采集到的运动数据，控制第一骨盆运动参考点轨迹发生器10和第二骨盆运动参考点轨迹发生器20产生与采集到的运动数据相对应的运动，进而生成和骨盆运动参考点的运动轨迹，该运动轨迹与采集到的骨盆上预设的点的运动数据相对应，如此使得骨盆运动参考点带动骨盆简化模型30产生的运动与采集的运动数据相对应。

综上所述，本发明实施例提供的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，通过建立人体三维仿真模型，利用体外血液循环系统70模拟人体血液循环系统，利用第一骨盆运动参考点轨迹发生器10和第一骨盆运动参考点轨迹发生器10模拟人体骨盆运动，为植入人体的血管支架61的性能测试提供仿生模型，实现精确地模拟髋关节的运动状态以使得测试效果更加真实。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种人体髋关节运动模拟装置，其特征在于：包括机架、股骨简化模型、骨盆简化模型、第一骨盆运动参考点轨迹发生器和第二骨盆运动参考点轨迹发生器，所述股骨简化模型安装于所述机架上；

所述第一骨盆运动参考点轨迹发生器包括第一基座、第一电机和球面连杆机构，所述第一基座安装于所述机架上，所述第一电机安装于所述第一基座上，所述第一电机的主轴通过所述球面连杆机构与所述骨盆简化模型的第一端连接并用于驱动所述骨盆简化模型模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动，包括：使得球面连杆机构包括第一弧形杆、第二弧形杆和三角形杆，所述第一弧形杆的第一端与所述第一电机的主轴固定连接、第二端与所述三角形杆的第一角部转动连接，所述第二弧形杆的第一端与所述第一基座转动连接、第二端与所述三角形杆的第二角部转动连接，所述三角形杆的第三角部与所述骨盆简化模型的第一端转动连接，第一电机的主轴转动时，带动与固定连接的第一弧形杆摆动，并且在第二弧形杆与第一基座的转动连接的配合和，共同实现驱动三角形杆球面转动，如此，实现驱动与三角形杆连接的骨盆简化模型模拟骨盆参考点绕髋关节中心点的球面转动；

所述第二骨盆运动参考点轨迹发生器包括第二基座、第二电机和万向连接装置，所述第二基座安装于所述股骨简化模型上，所述第二电机安装于所述第二基座上，所述第二电机的主轴通过所述万向连接装置与所述骨盆简化模型的第二端连接并用于驱动所述骨盆简化模型模拟骨盆绕骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动，包括：设置万向连接装置具有第一连接部和第二连接部，万向连接装置的一连接部与第二电机的主轴连接，万向连接装置的第二连接部与骨盆简化模型的第二端连接,并且万向连接装置的第二连接部与骨盆简化模型的连接点即作为髋关节中心点，如此，第二电机的主轴转动时，通过万向连接装置驱动骨盆简化模型模拟骨盆参考点与髋关节中心点连线的转动。

2.根据权利要求1所述的人体髋关节运动模拟装置，其特征在于：所述万向连接装置包括传动轴和万向副，所述传动轴穿设所述第二基座并与所述第二基座转动连接，所述传动轴的第一端与所述第二电机的主轴连接、第二端通过所述万向副与所述骨盆简化模型的第二端连接。

3.根据权利要求2所述的人体髋关节运动模拟装置，其特征在于：所述第二骨盆运动参考点轨迹发生器还包括齿轮传动副，所述第二电机设于所述第二基座的侧部，且所述第二电机的主轴与所述传动轴平行设置，所述传动轴的第一端通过所述齿轮传动副与所述第二电机的主轴连接。

4.根据权利要求1所述的人体髋关节运动模拟装置，其特征在于：所述球面连杆机构包括第一弧形杆、第二弧形杆和三角形杆；

所述第一弧形杆的第一端与所述第一电机的主轴固定连接、第二端与所述三角形杆的第一角部转动连接；

所述第二弧形杆的第一端与所述第一基座转动连接、第二端与所述三角形杆的第二角部转动连接；

所述三角形杆的第三角部与所述骨盆简化模型的第一端转动连接。

5.根据权利要求4所述的人体髋关节运动模拟装置，其特征在于：所述三角形杆包括三个首尾相互固定连接并形成有三个角部的固定杆。

6.根据权利要求1～5任一项所述的人体髋关节运动模拟装置，其特征在于：所述第一电机和所述第二电机均为伺服电机。

7.一种髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，其特征在于：包括权利要求1～6任一项所述人体髋关节运动模拟装置，所述股骨简化模型和所述骨盆简化模型上附着有供血管支架植入的模拟血管。

8.根据权利要求7所述的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，其特征在于：所述髂骨动脉血管支架疲劳测试装置还包括体外血液循环系统，所述模拟血管的两端分别接入所述体外血液循环系统，所述体外血液循环系统与所述模拟血管连接后共同模拟血液在人体下肢血管中的脉动效应。

9.根据权利要求8所述的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，其特征在于：所述体外血液循环系统包括第一连接管、第二连接管、蠕动泵、第一比例阀、压力计、温度计、第二比例阀、流量计、压力调节装置以及存储有水和甘油的储液箱；

所述第一连接管的第一端与所述储液箱连接、第二端与所述模拟血管的第一端连接，所述蠕动泵、所述第一比例阀、所述压力计和所述温度计沿所述第一连接管的第一端至第二端依序设置；

所述第二连接管的第一端与所述模拟血管连接、第二端与所述储液箱连接，所述第二比例阀、所述流量计和所述压力调节装置沿所述第二连接管的第一端至第二端依序设置。

10.根据权利要求9所述的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，其特征在于：所述压力调节装置包括增压箱和调压阀，所述增压箱和所述调压阀依序设置在所述流量计和所述储液箱之间，且所述增压箱的所处的水平位置高于所述储液箱所处的水平位置。

11.根据权利要求9所述的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，其特征在于：所述储液箱内设有用于对所述水和甘油进行加热的加热器。

12.根据权利要求7～11任一项所述的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，其特征在于：在所述股骨简化模型和所述骨盆简化模型的表面上按照人体解剖结构设有模拟肌肉，所述模拟血管设于所述模拟肌肉中，且在所述骨盆简化模型运动时，所述模拟血管在所述模拟肌肉中做预设范围的阻尼运动。

13.根据权利要求7～11任一项所述的髂骨动脉血管支架疲劳测试装置，其特征在于：所述髂骨动脉血管支架疲劳测试装置还包括运动控制装置，所述运动控制装置电连接于所述第一电机和所述第二电机，且所述运动控制装置根据采集到的人体运动数据以控制所述第一电机和所述第二电机输出与采集到的人体数据相对应的转速和转矩。

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