CN111257145B - 人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置及其测试方法 - Google Patents

人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置及其测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置及其测试方法，属于生物医用纺织品生物力学性能测试装置技术领域。包括计算机、织物强力仪、拉伸扭转疲劳测试装置、力学传感器和上端夹具；本发明通过在体外模拟复杂条件下人自体前交叉韧带的受力环境，对不同定伸长率、扭转角度和涂层情况的人工前交叉韧带试样进行拉伸扭转复合载荷疲劳模拟测试，弥补了人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳性能测试的空白，为人工前交叉韧带产品的开发和临床医生的选用提供了定性及定量的理论依据。

Description

人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置及其测试 方法
技术领域
本发明涉及一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置及其测试方法，属于生物医用纺织品生物力学性能测试装置技术领域。
背景技术
前交叉韧带是膝关节屈曲和旋转活动的主要静力稳定机构，其主要起到限制胫骨相对于股骨的前部平移、防止胫骨相对于股骨的内部旋转等作用。全球每年前交叉韧带损伤病例超过200万例，患者自体韧带断裂后不能自行修复，需通过手术重建。自体移植物和同种异体移植物是以往前交叉韧带移植物的主要选择，但都不可避免地存在如来源不足、供区损伤、免疫排斥风险等一系列缺点。而目前人工前交叉韧带具有材料来源可控、不损伤自体组织、术后稳定性好等优点，成为目前韧带移植物的主要替代物。
但目前研究表明，人工前交叉韧带在体内会出现不同程度的不可恢复伸长甚至失效断裂等情况，造成此现象的重要原因之一是：术后患者反复弯曲拉伸膝关节导致人工前交叉韧带出现拉伸扭转疲劳断裂失效，因此有必要考虑人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳性能以预测人工前交叉韧带的使用寿命。目前，国内外对于膝关节生物力学性能，拥有一些检测装置，但针对人工前交叉韧带移植物自身拉伸扭转复合载荷疲劳性能测试装置的研发仍是空白。查阅国内外专利，如中国专利CN205568950U介绍了一种膝关节生物力学试验仪，用于测试胫骨在扭矩作用下的转动角度以研究膝关节韧带的生物力学特性，但未考虑前交叉韧带在冠状面上的拉伸运动，缺少了对其拉伸载荷疲劳性能的评价。又如中国专利CN106510907B通过调节膝关节的不同屈曲角度，以用于评估膝关节在正常行走时的受力情况，但未考虑前交叉韧带在水平面上的轴向扭转运动，缺少了对其扭转载荷疲劳性能的评价。再如中国申请专利CN201910316862.8介绍了一种可对人体前交叉韧带沿纤维方向、横向以及沿纤维方向扭转进行力学性能测试的前交叉韧带生物力学特性测量装置，但其装置构成较复杂，且并不适用于对纺织型人工前交叉韧带进行测试。因此，亟需开发一种针对人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置，以求在更为仿真的条件下评估人工前交叉韧带在拉伸扭转复合载荷作用下的疲劳性能，为人工前交叉韧带产品的开发和临床上医生对于人工前交叉韧带的选用提供定性及定量的理论依据。
发明内容
本发明的目的是为解决在更为仿真的条件下评估人工前交叉韧带在拉伸扭转复合载荷作用下的疲劳性能的技术问题。
为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置，包括计算机、织物强力仪、拉伸扭转疲劳测试装置、力学传感器和上端夹具；所述拉伸扭转疲劳测试装置通过织物强力仪与计算机连接；所述上端夹具通过力学传感器与织物强力仪连接；所述拉伸扭转疲劳测试装置与上端夹具之间设有待检测的人工前交叉韧带。
优选地，所述的拉伸扭转疲劳测试装置包括夹持机构、扭转机构和连接结构；所述夹持机构通过连接结构固定连接织物强力仪；所述夹持机构与上端夹具之间设有待检测的人工前交叉韧带；所述夹持机构通过所连接的扭转机构对夹持机构的作用做来回往复的原位旋转运动。
优选地，所述的夹持机构包括夹持副部和夹持主体；所述夹持副部和夹持主体均设为半圆柱体，夹持主体的一端设有可夹持待检测人工前交叉韧带一端的夹持副部；夹持主体的另一端设有固定连接织物强力仪的所述连接结构。
优选地，所述的连接结构包括连接套筒和连接基座，所述夹持主体外周套设有连接套筒，连接套筒远离夹持机构的一端设有连接织物强力仪的连接基座。
优选地，所述的扭转机构包括扭转齿轮、转盘、伺服电机、连杆、往复直线齿条和滑槽；所述扭转齿轮中轴线垂直穿设有所述夹持主体；扭转齿轮与往复直线齿条啮合连接；所述往复直线齿条的齿条背面与所述连杆的一端连接，连接处设于滑槽内；所述连杆的另一端通过转盘与伺服电机连接。
优选地，所述的拉伸扭转疲劳测试装置中转盘、连杆、连接套筒和织物强力仪连接基座的材料用铝合金；所述往复直线齿条、扭转齿轮的材料用尼龙；所述夹持副部和夹持主体的材料用不锈钢。
优选地，所述的拉伸扭转疲劳测试装置中伺服电机的频率范围设为0.5-10Hz；所述转盘半径设为25-50mm；所述连杆长度设为100-150mm；所述往复直线齿条长度设为80-120mm；所述扭转齿轮直径设为25-50mm。
本发明还提供一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置的测试方法，包括以下步骤：
步骤1：准备实验材料；准备频率范围为0.5-10Hz的伺服电机，准备半径为25-50mm的转盘，准备长度为100-150mm的连杆，准备长度为80-120mm的往复直线齿条、准备直径为25-50mm的扭转齿轮，准备人工前交叉韧带试样A，长度为20-100mm，直径为4-20mm，可进行纤维蛋白原涂层或不涂层；
步骤2：检查及调整；将拉伸扭转疲劳测试装置的连接机构放置在织物强力仪底座上，使用带头销钉将拉伸扭转疲劳测试装置连接基座和织物强力仪的底座固定，调整往复直线齿条的初始位置于滑槽中心点位置，改变连杆和转盘之间的定位销位置，使得连杆带动往复直线齿条作固定动程的往复运动，并使得扭转齿轮在对应于人体前交叉韧带的扭转度数-45°-+45°范围内转动；
步骤3：安装试样；将人工前交叉韧带试样A的下端安装在夹持副部和夹持主体之间，通过螺丝螺母紧固，人工前交叉韧带试样A上端使用上端夹具夹持，上端夹具通过带头销钉与力学传感器连接；
步骤4：设置实验参数；调整伺服电机频率为0.5-10Hz，设置织物强力仪定伸长率为10％，拉伸频率与伺服电机频率一致；
步骤5：测试和记录；开始测试，观察循环拉伸扭转复合载荷作用下人工前交叉韧带试样A的宏观形态变化或拉伸扭转载荷加载次数，当人工前交叉韧带试样A断裂或拉伸扭转载荷加载次数达到40万次(相当于55.55小时)，即停止实验，记录人工前交叉韧带试样A断裂时间(h)和拉伸载荷(N)；
步骤6：进行实验评价；评价方法1：在相同的测试条件下，对不同定伸长率、扭转角度和是否纤维蛋白原涂层的人工前交叉韧带试样A进行测试，评价人工前交叉韧带试样A耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能；人工前交叉韧带试样A断裂时间越长，其耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能越好，其结构更为合理有效，可提供定性及定量的理论依据；评价方法2：在相同的测试条件下，对是否纤维蛋白原涂层的人工前交叉韧带试样A进行测试，评价人工前交叉韧带试样A耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能；在拉伸扭转复合载荷疲劳模拟第40万次时，在线监测到人工前交叉韧带试样A拉伸载荷越大，其耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能越好，其结构更为合理有效，可提供定性及定量的理论依据。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的测试装置和测试方法可通过调节定伸长率、扭转角度和拉伸扭转频率等参数值，在体外模拟复杂条件下人自体韧带的受力环境，对不同定伸长率、扭转角度和涂层情况的人工前交叉韧带试样进行拉伸扭转复合载荷疲劳模拟测试，为评估人工前交叉韧带耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能提供实验基础。
2.本发明的测试装置和测试方法能够更为仿真地模拟人体前交叉韧带在体内的多自由度受力情况，弥补了人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳性能测试的空白，为人工前交叉韧带产品的开发和临床上医生对于人工前交叉韧带的选用提供定性及定量的理论依据。
附图说明
图1是本发明的人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置作用框图。
图2是本发明的人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置正面主视示意图。
图3是本发明的人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置反面后视示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：
如图1-3所示，本发明提供了一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置，包括计算机1、织物强力仪2、拉伸扭转疲劳测试装置3、力学传感器4和上端夹具5；拉伸扭转疲劳测试装置3通过织物强力仪2与计算机1连接；上端夹具5通过力学传感器4与织物强力仪2连接；拉伸扭转疲劳测试装置3与上端夹具5之间设有待检测的人工前交叉韧带。拉伸扭转疲劳测试装置3包括夹持机构、扭转机构和连接结构；夹持机构通过连接结构固定连接织物强力仪2；夹持机构与上端夹具5之间设有待检测的人工前交叉韧带；夹持机构通过所连接的扭转机构对夹持机构的作用做来回往复的原位旋转运动。夹持机构包括夹持副部31和夹持主体32；夹持副部31和夹持主体32均设为半圆柱体，夹持主体32的一端设有可夹持待检测的人工前交叉韧带一端的夹持副部31；夹持主体的另一端设有固定连接织物强力仪2的连接结构。连接结构包括连接套筒34和连接基座35，夹持主体外周套设有连接套筒34，连接套筒34远离夹持机构的一端设有连接织物强力仪2的连接基座35。扭转机构包括扭转齿轮33、转盘36、伺服电机37、连杆38、往复直线齿条39和滑槽310；扭转齿轮33中轴线穿设有夹持主体32；扭转齿轮33与往复直线齿条39啮合连接；往复直线齿条39的齿条背面与连杆38的一端连接，连接处设于滑槽310内；连杆38的另一端通过转盘36与伺服电机37连接。拉伸扭转疲劳测试装置中转盘、连杆、连接套筒和织物强力仪连接基座的材料用铝合金；往复直线齿条、扭转齿轮的材料用尼龙；夹持副部和夹持主体的材料用不锈钢。拉伸扭转疲劳测试装置中伺服电机的频率范围设为0.5-10Hz；转盘半径设为25-50mm；连杆长度设为100-150mm；往复直线齿条长度设为80-120mm；扭转齿轮直径设为25-50mm。
图1是本发明的人工前交叉韧带拉伸与扭转性能同步疲劳模拟装置示意图。包括计算机1，织物强力仪2通过串口线和计算机1连接，拉伸扭转疲劳测试装置组件3与织物强力仪2底座连接，力学传感器4通过螺钉与织物强力仪2连接，上端夹具5夹持人工前交叉韧带试样上端，通过带头销钉与力学传感器4连接。
如图2、图3所示，拉伸扭转疲劳测试装置组件3包括夹持机构、扭转机构和连接结构。夹持机构包括夹持副部31和夹持主体32，通过螺丝螺母紧固。测试时人工前交叉韧带下端夹持在夹持副部31和夹持主体32之间。扭转机构包括扭转齿轮33、转盘36、伺服电机37、连杆38、往复直线齿条39和滑槽310。测试时，伺服电机37控制转盘36转动，转盘36上刻有长槽，通过定位销与连杆38连接，转盘36带动连杆38在滑槽310内作往复直线运动，连杆38与往复直线齿条39通过螺栓连接，往复直线齿条39在滑槽310内作往复直线运动。扭转齿轮33与往复直线齿条39相互啮合作扭转运动，扭转齿轮33与往复直线齿条39相互啮合作扭转运动，扭转齿轮33通过键实现周向定位，轴向与夹持机构过盈配合作扭转运动。连接机构包括连接套筒34和织物强力仪连接基座35，连接套筒34通过螺丝螺母紧固夹持主体32，织物强力仪连接基座35通过带头销钉与连接套筒34连接，织物强力仪2底座通过带头销钉与连接基座35连接。
实施例1：
本实例记录了一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟测试方法，具体测试步骤如下：
步骤1：准备实验材料：准备频率范围为0.5-10Hz的伺服电机37，准备半径为30mm的转盘36，准备长度为100mm的连杆38，准备长度为100mm的往复直线齿条39、准备直径为25mm的扭转齿轮33，准备人工前交叉韧带试样A，长度L1为80mm，直径D1为6mm，已进行纤维蛋白原涂层。
步骤2：检查及调整：将连接机构放置在织物强力仪2底座上，使用带头销钉将织物强力仪扭转测试连接基座35和织物强力仪2底座固定，调整往复直线齿条39的初始位置于滑槽310中心点位置，改变连杆38和转盘36之间的定位销位置，使得连杆38带动往复直线齿条39作固定动程的往复运动，并使得扭转齿轮33在对应于人体前交叉韧带的扭转度数-15°-+15°范围内转动。
步骤3：安装试样：将人工前交叉韧带试样A下端安装在夹持副部31和夹持主体32之间，通过螺丝螺母紧固，人工前交叉韧带试样A上端使用上端夹具5夹持，上端夹具5通过带头销钉与力学传感器4连接。
步骤4：设置实验参数：调整伺服电机37频率为2Hz，设置织物强力仪2定伸长率为10％，拉伸频率与伺服电机37频率一致。
步骤5：测试和记录：开始测试，观察循环拉伸扭转复合载荷作用下人工前交叉韧带试样A的宏观形态变化，当人工前交叉韧带试样A断裂，即停止实验，计算机1自动记录人工前交叉韧带断裂时间T1＝65h。
步骤6：对照测试，在测试步骤(4)中，调节织物强力仪2定伸长率为20％，其他条件不变，重复步骤(1)到(5)，计算机1自动记录人工前交叉韧带A断裂时间T2＝48h。
步骤7：对照测试，在测试步骤(4)中，调节织物强力仪2定伸长率为30％，，其他条件不变，重复步骤(1)到(5)，计算机1自动记录人工前交叉韧带A断裂时间T2＝36h。
步骤8：评价人工前交叉韧带试样A耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能：通过本装置和本测试方法，对不同定伸长率的人工前交叉韧带试样A进行测试，在相同的测试条件下，人工前交叉韧带试样A断裂时间越长，其耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能越好，其结构更为合理有效。测试结果显示，断裂时间按从长至短顺序为T1(65h)>T2(48h)>T3(36h)，说明定伸长率对人工前交叉韧带试样A拉伸扭转复合载荷疲劳性能有影响，当定伸长率较大时，人工前交叉韧带试样A耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能较差。在实际测试时，应该在定伸长率较大的情况下进行测试。
实施例2：
本实例记录了一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟测试方法，具体测试步骤如下：
步骤1：准备实验材料：准备频率范围为0.5-10Hz的伺服电机37，准备半径为40mm的转盘36，准备长度为120mm的连杆38，准备长度为120mm的往复直线齿条39、准备直径为30mm的扭转齿轮33，准备人工前交叉韧带试样A，长度L2为100mm，直径D2为10mm，已进行纤维蛋白原涂层。
步骤2：检查及调整：将连接机构放置在织物强力仪2底座上，使用带头销钉将织物强力仪扭转测试连接基座35和织物强力仪2底座固定，调整往复直线齿条39的初始位置于滑槽310中心点位置，改变连杆38和转盘36之间的定位销位置，使得连杆38带动往复直线齿条39作固定动程的往复运动，并使得扭转齿轮33在对应于人体前交叉韧带的扭转度数-15°-+15°范围内转动。
步骤3：安装试样：将人工前交叉韧带试样A下端安装在夹持副部31和夹持主体32之间，通过螺丝螺母紧固，人工前交叉韧带试样A上端使用上端夹具5夹持，上端夹具5通过带头销钉与力学传感器4连接。
步骤4：设置实验参数：调整伺服电机37频率为2Hz，设置织物强力仪2定伸长率为30％，拉伸频率与伺服电机37频率一致。
步骤5：测试和记录：开始测试，观察循环拉伸扭转复合载荷作用下人工前交叉韧带试样A的宏观形态变化，当人工前交叉韧带试样A断裂，即停止实验，计算机1自动记录人工前交叉韧带断裂时间T1＝72h。
步骤6：对照测试，在测试步骤(2)中，改变连杆38和转盘36之间的定位销位置，使得扭转齿轮33在0-30°范围内转动，其他条件不变，重复步骤(1)到(5)，计算机1自动记录人工前交叉韧带A断裂时间T2＝68h。
步骤7：对照测试，在测试步骤(2)中，改变连杆38和转盘36之间的定位销位置，使得扭转齿轮33在0-45°范围内转动，其他条件不变，重复步骤(1)到(5)，计算机1自动记录人工前交叉韧带A断裂时间T3＝54h。
步骤8：评价人工前交叉韧带试样A耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能：通过本装置和本测试方法，对不同扭转角度的人工前交叉韧带试样A进行测试，在相同的测试条件下，人工前交叉韧带试样A断裂时间越长，其耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能越好，其结构更为合理有效。测试结果显示，断裂时间按从长至短顺序为T1(72h)>T2(68h)>T3(54h)，说明扭转角度对人工前交叉韧带试样A拉伸扭转复合载荷疲劳性能有影响，当扭转角度较大时，人工前交叉韧带试样A耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能较差。在实际测试时，应该在扭转度数较大的情况下进行测试。
实施例3：
本实例记录了一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟测试方法，具体测试步骤如下：
步骤1：准备实验材料：准备频率范围为0.5-10Hz的伺服电机37，准备半径为50mm的转盘36，准备长度为140mm的连杆38，准备长度为120mm的往复直线齿条39、准备直径为45mm的扭转齿轮33，准备人工前交叉韧带试样A，长度L3为60mm，直径D3为12mm，已进行纤维蛋白原涂层。
步骤2：检查及调整：将连接机构放置在织物强力仪2底座上，使用带头销钉将织物强力仪扭转测试连接基座35和织物强力仪2底座固定，调整往复直线齿条39的初始位置于滑槽310中心点位置，改变连杆38和转盘36之间的定位销位置，使得连杆38带动往复直线齿条39作固定动程的往复运动，并使得扭转齿轮33在对应于人体前交叉韧带的扭转度数-45°-+45°范围内转动。
步骤3：安装试样：将人工前交叉韧带试样A下端安装在夹持副部31和夹持主体32之间，通过螺丝螺母紧固，人工前交叉韧带试样A上端使用上端夹具5夹持，上端夹具5通过带头销钉与力学传感器4连接；
步骤4：设置实验参数：调整伺服电机37频率为2Hz，设置织物强力仪2定伸长率为30％，拉伸频率与伺服电机37频率一致。
步骤5：测试和记录：开始测试，观察循环拉伸扭转复合载荷作用下人工前交叉韧带试样A的宏观形态变化或拉伸扭转载荷加载次数，当人工前交叉韧带试样A拉伸扭转载荷加载次数达到40万次(相当于55.55小时)，即停止实验，计算机自动记录人工前交叉韧带试样A拉伸载荷为N1＝38.74N。
步骤6：对照测试，在测试步骤(1)中，选用未进行纤维蛋白原涂层人工前交叉韧带试样B，其他条件不变，重复步骤(1)到(5)，计算机自动记录人工前交叉韧带试样B拉伸载荷为N2＝35.22N。
步骤7：评价人工前交叉韧带试样耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能：通过本装置和本测试方法，对是否进行纤维蛋白原涂层的人工前交叉韧带试样A和B进行测试，在相同的测试条件下，在拉伸扭转复合载荷疲劳模拟第40万次(相当于55.55小时)时，在线监测到人工前交叉韧带试样拉伸载荷越大，其耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能越好，其结构更为合理有效。测试结果显示，拉伸载荷按从大到小顺序为N1(38.74N)>N2(35.22N)，说明是否进行纤维蛋白原涂层对人工前交叉韧带试样拉伸扭转复合载荷疲劳性能有影响，当进行纤维蛋白原涂层后，人工前交叉韧带耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能较好。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置，其特征在于：包括计算机、织物强力仪、拉伸扭转疲劳测试装置、力学传感器和上端夹具；所述拉伸扭转疲劳测试装置通过织物强力仪与计算机连接；所述上端夹具通过力学传感器与织物强力仪连接；所述拉伸扭转疲劳测试装置与上端夹具之间设有待检测的人工前交叉韧带；所述的拉伸扭转疲劳测试装置包括夹持机构、扭转机构和连接结构；所述夹持机构通过连接结构固定连接织物强力仪；所述夹持机构与上端夹具之间设有待检测的人工前交叉韧带；所述夹持机构通过所连接的扭转机构对夹持机构的作用做来回往复的原位旋转运动；所述的夹持机构包括夹持副部和夹持主体；所述夹持副部和夹持主体均设为半圆柱体，夹持主体的一端设有可夹持待检测人工前交叉韧带一端的夹持副部；夹持主体的另一端设有固定连接织物强力仪的所述的连接结构；所述的连接结构包括连接套筒和连接基座，所述夹持主体外周套设有连接套筒，连接套筒远离夹持机构的一端设有连接织物强力仪的连接基座；所述的扭转机构包括扭转齿轮、转盘、伺服电机、连杆、往复直线齿条和滑槽；所述扭转齿轮中轴线垂直穿设有所述夹持主体；扭转齿轮与往复直线齿条啮合连接；所述往复直线齿条的齿条背面与所述连杆的一端连接，连接处设于所述滑槽内；所述连杆的另一端通过所述转盘与伺服电机连接。
2.如权利要求1所述的一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置，其特征在于：所述的拉伸扭转疲劳测试装置中转盘、连杆、连接套筒和织物强力仪连接基座的材料用铝合金；所述往复直线齿条、扭转齿轮的材料用尼龙；所述夹持副部和夹持主体的材料用不锈钢。
3.如权利要求2所述的一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置，其特征在于：所述的拉伸扭转疲劳测试装置中伺服电机的频率范围设为0.5-10Hz；所述转盘半径设为25-50mm；所述连杆长度设为100-150mm；所述往复直线齿条长度设为80-120mm；所述扭转齿轮直径设为25-50mm。
4.如权利要求1-3中任一项所述的一种人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：准备实验材料；准备频率范围为0.5-10Hz的伺服电机，准备半径为25-50mm的转盘，准备长度为100-150mm的连杆，准备长度为80-120mm的往复直线齿条、准备直径为25-50mm的扭转齿轮，准备人工前交叉韧带试样A，长度为20-100mm，直径为4-20mm，可进行纤维蛋白原涂层或不涂层；
步骤2：检查及调整；将拉伸扭转疲劳测试装置的连接机构放置在织物强力仪底座上，使用带头销钉将拉伸扭转疲劳测试装置连接基座和织物强力仪的底座固定，调整往复直线齿条的初始位置于滑槽中心点位置，改变连杆和转盘之间的定位销位置，使得连杆带动往复直线齿条作固定动程的往复运动，并使得扭转齿轮在对应于人体前交叉韧带的扭转度数-45°-+45°范围内转动；
步骤3：安装试样；将人工前交叉韧带试样A的下端安装在夹持副部和夹持主体之间，通过螺丝螺母紧固，人工前交叉韧带试样A上端使用上端夹具夹持，上端夹具通过带头销钉与力学传感器连接；
步骤4：设置实验参数；调整伺服电机频率为0.5-10Hz，设置织物强力仪定伸长率为10％，拉伸频率与伺服电机频率一致；
步骤5：测试和记录；开始测试，观察循环拉伸扭转复合载荷作用下人工前交叉韧带试样A的宏观形态变化或拉伸扭转载荷加载次数，当人工前交叉韧带试样A断裂或拉伸扭转载荷加载次数达到40万次，即停止实验，记录人工前交叉韧带试样A断裂时间(h)和拉伸扭转载荷(N)；
步骤6：进行实验评价，评价方法1：在相同的测试条件下，对不同定伸长率、扭转角度和是否纤维蛋白原涂层的人工前交叉韧带试样A进行测试，评价人工前交叉韧带试样A耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能；人工前交叉韧带试样A断裂时间越长，其耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能越好，其结构更为合理有效，可提供定性及定量的理论依据；评价方法2：在相同的测试条件下，对是否纤维蛋白原涂层的人工前交叉韧带试样进行测试，评价人工前交叉韧带试样A耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能；在拉伸扭转复合载荷疲劳模拟第40万次时，在线监测到人工前交叉韧带试样A拉伸载荷越大，其耐拉伸扭转复合载荷疲劳性能越好，其结构更为合理有效，可提供定性及定量的理论依据。
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