CN111060389A - 不规则脊柱生物力学实验固定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种不规则脊柱生物力学实验固定装置，底座上面设有至少一层调节固定结构，调节固定结构由立柱、隔板、纵、横向调节机构和橡胶球组成，三个所述立柱分别固定连接在底座的三角形顶角上面，立柱之间固定连接隔板，每个隔板上面连接纵、横向调节机构，纵、横向调节机构中的横向直线导轨及滑块连接纵向直线导轨，使纵向直线导轨可实现前后左右四个方向移动，且三边运动可独立进行；纵向直线导轨末端的球窝状结构内通过转轴连接橡胶球，橡胶球可绕转轴在球窝状结构内转动，并通过橡胶球对不规则脊柱各节段从外部进行夹持和定位。本发明能对不规则脊柱各节段从外部进行夹持和定位，且各层可拆装，使用方便，适用于多节段脊柱生物力学实验的场合。

Description

不规则脊柱生物力学实验固定装置
技术领域
本发明涉及一种骨科生物力学实验装置，尤其是一种不规则脊柱生物力学实验固定装置。
背景技术
脊柱相关疾病，是从现代医学的脊柱生物力学角度出发，研究脊柱与疾病关系的一门新兴边缘学科，是指颈、胸、腰椎的骨、关节、椎间盘及椎周软组织遭受损伤或退行性改变，引起相应的内脏和其他器官出现病症的一类疾病，属于临床常见疾病。脊柱包括颈椎、胸椎、腰椎、骶椎，借韧带、关节及椎间盘连接而成，上端承托颅骨，下联髋骨，中附肋骨，并作为胸廓、腹腔和盆腔的后壁，具有支持躯干、保护内脏、保护脊髓和进行运动的功能。脊柱的弯曲，特别是颈曲和腰曲，随重力的改变而改变其曲度。随着信息时代的到来，人们习惯维持低头看手机、弯腰驼背、翘二郎腿等姿势，静坐少动导致人体脊柱因长时间处于屈曲位或某些不正确体位，易引起颈腰椎疾病。例如人体最易发生病变的腰椎体，在长期负荷与异常的脊柱姿势的刺激下，椎间盘的生物力学发生改变，随之带来的腰椎间盘退变、腰椎的不稳、腰椎滑脱、椎间隙高度的丢失、神经根管的狭窄等脊柱退行性病变也就越来越明显。随着对脊柱相关疾病的研究增多，需要对脊柱进行大量的理论分析和动物体外实验研究。由于脊柱具有前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左旋和右旋6个方向的自由活动功能，实验过程中脊柱承受较大载荷时极易发生折断，现有实验设备只能固定脊柱两端无法避免脊柱从中部折段，缺乏解决该问题的多节段脊柱生物力学实验固定装置。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述问题，而提供一种不规则脊柱生物力学实验固定装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种不规则脊柱生物力学实验固定装置，包括底座、立柱，所述底座呈三角形，中间上面安装三爪卡盘，所述底座上面设有至少一层调节固定结构，所述调节固定结构由立柱，隔板、纵、横向调节机构和橡胶球组成，三个所述立柱分别固定连接在底座的三角形顶角上面，所述立柱之间固定连接隔板，每个所述隔板上面连接纵、横向调节机构，所述纵、横向调节机构中的横向直线导轨及滑块连接纵向直线导轨，使纵向直线导轨可实现前后左右四个方向的移动，且三边运动可独立进行；所述纵向直线导轨末端的球窝状结构内通过转轴连接橡胶球，所述橡胶球可绕转轴在球窝状结构内转动，并通过所述橡胶球对不规则脊柱各节段从外部进行夹持和定位。
进一步，所述滑块通过横向螺母连接置于横向直线导轨中间的横向滚珠丝杠及横向移动摇柄；所述纵向直线导轨通过纵向滚珠丝杠连接滑块上的纵向螺母，所述纵向滚珠丝杠连接纵向移动摇柄。
进一步，所述纵向移动摇柄连接发电盒，所述橡胶球内嵌有位移传感器，位移传感器连接发电盒，当位移传感器检测到橡胶球与脊柱接触或到达预设位置时，发出停止运动信号。
进一步，所述发电盒内装配有皮带、皮带轮和发动机，摇动纵向移动摇柄，橡胶球跟随纵向直线导轨开始运动，同时带动发动机发电，使传感器开始工作。
进一步，所述三爪卡盘与所述底座通过螺栓螺母连接，用以夹持不规则脊柱底部，用于固定支撑样本底部，卡爪与样本接触位置粘贴一层橡胶膜，可防止对样本造成损害。
进一步，所述底座与所述立柱之间通过底座上的圆柱与立柱的圆柱镶嵌结合定位，各节立柱之间通过立柱的圆柱镶嵌结合定位，并加以固定销实现固定，所述立柱上设有两排纵向均匀分布的孔，可以根据脊柱节段的长度调节层支架的位置，保证各层的固定位置在不规则脊柱各节段的骨骼部位。
进一步，所述调节固定结构有多层，各层可拆卸，层数根据不同脊柱长度的实验需要选择和安装调整，适用于进行多节段和不同长度脊柱的生物力学实验。
本发明的有益效果为：
本发明能对不规则脊柱各节段从外部进行夹持和定位，固定效果好，而且在传感器控制下不会因夹持过紧对实验样本造成损害，能有效解决实验过程中脊柱在承受较大加载时易折断的问题，且各层可拆装，使用方便，适用于多节段脊柱生物力学实验的场合。
附图说明
图1是本发明的不规则脊柱生物力学实验固定装置的整体结构示意图；
图2是本发明的不规则脊柱生物力学实验固定装置的俯视图；
图3是本发明的不规则脊柱生物力学实验固定装置中各层支架的结构示意图；
图4是本发明的不规则脊柱生物力学实验固定装置中导轨滑块部分的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，一种不规则脊柱生物力学实验固定装置，包括底座1、立柱2、隔板3、三爪卡盘4、横向直线导轨5、滚珠丝杠6、纵向直线导轨7、橡胶球8、滑块9、摇柄10和发电盒11，所述三爪卡盘4安装在所述底座1中间，所述立柱2安装在所述底座1周围，所述隔板3安装在所述立柱2上，所述横向直线导轨5安装在所述隔板3上，所述纵向直线导轨7通过所述滑块9与所述横向导轨5滑动连接，所述纵向直线导轨7末端连接所述橡胶球8，所述橡胶球8内嵌有位移传感器，所述滚珠丝杠6置于直线轨道中间，所述摇柄10安装在所述滚珠丝杠6末端，所述发电盒11与所述摇柄10连接，各层可拆卸，可根据实验需要自行安装和调整，适用于进行多节段和不同长度脊柱的生物力学实验。
所述三爪卡盘4与所述底座1通过螺栓螺母连接，用以夹持不规则脊柱底部，对样本底部有一定的固定支撑作用，卡爪与样本接触位置粘贴一层橡胶膜，防止对样本造成损害。
所述底座1周围的圆柱为空心结构，所述立柱2下半部圆柱为实心结构上半部圆柱为空心结构，上圆柱的内外径与底座周围圆柱内外径相同，下圆柱直径略小于上圆柱的内径，直径差设为2毫米，所述底座1与所述立柱2以及各节立柱2之间通过三个圆柱的镶嵌结合定位，并加以固定销实现固定，销与孔有一定斜度，以进行横向定位，所述立柱2上设有两排纵向均匀分布的孔，可以根据脊柱节段的长度调节层支架的位置，保证各层的固定位置在不规则脊柱各节段的骨骼部位，并使夹持更加稳固。
所述装置整体结构为正三角形，结构稳定，各层有三个立柱2和三段隔板3均匀分布在三边，所述隔板3两端有孔，孔径与所述立柱2下圆柱的直径相同，所述隔板3与所述立柱2通过孔定位螺栓螺母紧固结合，每段隔板3结合一个横向直线导轨5，所述横向直线导轨5与所述隔板3之间通过螺栓螺母紧固，所述横向直线导轨5与所述纵向直线导轨7通过所述滑块9滑动连接，可实现前后左右四个方向的移动，且三边运动之间不会相互影响。
各层所述橡胶球8的数量为三个，所述纵向直线导轨7的末端是一个球窝状结构，所述橡胶球8通过转轴安装在所述纵向直线导轨7的球窝状结构内，所述橡胶球8可绕轴在球窝状结构内转动，所述橡胶球8内嵌有位移传感器，传感器感应部位正对脊柱，周围包裹橡胶，当位移传感器检测到橡胶球8与脊柱接触或到达预设位置时，就发出停止运动信号。
所述滚珠丝杠6末端连接所述摇柄10，所述摇柄10连接所述发电盒11，所述发电盒11内装配有皮带、皮带轮和发动机，摇动摇柄10，橡胶球8跟随纵向直线导轨7开始运动，同时带动发动机发电，传感器也开始工作。
上述装置在使用时，按照人体正常成年人椎体的解剖结构和椎体相关尺寸：颈椎7节段共计14cm、胸椎12节段共计35cm、腰椎5节段共计21cm，外加骶骨和尾骨，在实验进行时，可选择支架层数对多节段椎体模型进行固定，先组装好多层支架，然后将底座放置在实验台上，将各层支架通过周围的三个圆柱孔与底座镶嵌结合，调整好各层固定位置，在立柱上选择相应的孔插入圆柱销定位，不规则脊柱生物力学实验固定装置组装完成。对不规则脊柱进行固定时，将实验样本置于底座中部，调节三爪卡盘对不规则脊柱底部进行夹持，固定样本上下两端，然后转动横向摇柄控制滑块在横向直线导轨上左右移动，移至合适位置后转动纵向摇柄控制滑块在纵向直线导轨上前后移动，同时在摇柄的带动下发动机发电，位移传感器开始工作，当位移传感器检测到橡胶球与脊柱接触或到达预设位置时，发出停止运动信号，实验人员停止摇动手柄，滑块运动停止，依次调整三边橡胶球的位置保证夹持位置在脊柱的骨骼部分，三点支撑将样本固定或夹紧。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种不规则脊柱生物力学实验固定装置，包括底座(1)、立柱(2)，其特征在于：所述底座(1)呈三角形，中间上面安装三爪卡盘(4)，所述底座(1)上面设有至少一层调节固定结构，所述调节固定结构由立柱(2)，隔板(3)、纵、横向调节机构和橡胶球(8)组成，三个所述立柱(2)分别固定连接在底座(1)的三角形顶角上面，所述立柱(2)之间固定连接隔板(3)，每个所述隔板(3)上面连接纵、横向调节机构，所述纵、横向调节机构中的横向直线导轨(5)及滑块(9)连接纵向直线导轨(7)，使纵向直线导轨(7)可实现前后左右四个方向的移动，且三边运动可独立进行；所述纵向直线导轨(7)末端的球窝状结构内通过转轴连接橡胶球(8)，所述橡胶球(8)可绕转轴在球窝状结构内转动，并通过所述橡胶球(8)对不规则脊柱各节段从外部进行夹持和定位。
2.根据权利要求1所述的不规则脊柱生物力学实验固定装置，其特征在于：所述滑块(9)通过横向螺母连接置于横向直线导轨(5)中间的横向滚珠丝杠及横向移动摇柄；所述纵向直线导轨(7)通过纵向滚珠丝杠连接滑块(9)上的纵向螺母，所述纵向滚珠丝杠连接纵向移动摇柄。
3.根据权利要求2所述的不规则脊柱生物力学实验固定装置，其特征在于：所述纵向移动摇柄连接发电盒(11)，所述橡胶球(8)内嵌有位移传感器，位移传感器连接发电盒(11)，当位移传感器检测到橡胶球(8)与脊柱接触或到达预设位置时，发出停止运动信号。
4.根据权利要求3所述的不规则脊柱生物力学实验固定装置，其特征在于：所述发电盒(11)内装配有皮带、皮带轮和发动机，摇动纵向移动摇柄，橡胶球(8)跟随纵向直线导轨(7)开始运动，同时带动发动机发电，使传感器开始工作。
5.根据权利要求1所述的不规则脊柱生物力学实验固定装置，其特征在于：所述三爪卡盘(4)与所述底座(1)通过螺栓螺母连接，用以夹持不规则脊柱底部，用于固定支撑样本底部，卡爪与样本接触位置粘贴一层橡胶膜，可防止对样本造成损害。
6.根据权利要求1所述的不规则脊柱生物力学实验固定装置，其特征在于：所述底座(1)与所述立柱(2)之间通过底座(1)上的圆柱与立柱(2)的圆柱镶嵌结合定位，各节立柱(2)之间通过立柱(2)的圆柱镶嵌结合定位，并加以固定销实现固定，所述立柱(2)上设有两排纵向均匀分布的孔，可以根据脊柱节段的长度调节层支架的位置，保证各层的固定位置在不规则脊柱各节段的骨骼部位。
7.根据权利要求1-6任一所述的不规则脊柱生物力学实验固定装置，其特征在于：所述调节固定结构有多层，各层可拆卸，层数根据不同脊柱长度的实验需要选择和安装调整，适用于进行多节段和不同长度脊柱的生物力学实验。
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