CN2805689Y - 皮肤摩擦特性专用测试装置 - Google Patents

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李炜
石心余
周仲荣
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Abstract

本实用新型公开了一种皮肤摩擦特性专用测试装置，其测试底座的后部固定有立座，立座的上前方设有由变频电机驱动的可往复移动的测试头，测试头内的传动机构与其最下端的测试触头4之间安装有三维力传感器，该三维力传感器与计算机数据处理系统相连。它能实时测量和分析人体或动物体内、体外皮肤与各种不同材料之间，在不同作用力和运动速度下的摩擦力和摩擦系数；且其测量精度高，重复性和可比性好。

Description

皮肤摩擦特性专用测试装置
所属技术领域
本实用新型涉及一种摩擦特性测试装置。尤其涉及一种皮肤摩擦特性测试装置。
背景技术
皮肤摩擦学是生物摩擦学体表类的一个重要研究课题，涉及的生物器件主要是皮肤，尤其是人类的皮肤。在人类的日常劳动、锻炼、保暖、保健、美容等活动中，人体皮肤会与各种材料之间由于接触而产生摩擦，产生对皮肤的影响，使皮肤发生性变，如：皮肤与劳动生产工具、体育用品等的擦伤起泡现象；皮肤与纺织纤维材料接触摩擦的舒适性；假肢穿戴者残肢皮肤与假肢接受腔界面的摩擦磨损等。因此需要研究皮肤在长期、反复摩擦后的表现，即皮肤的摩擦特性。这对于更好地保持皮肤健康，提高人们的生活质量具有重要的意义。目前国内外在皮肤摩擦学方面的研究还没有形成体系，主要原因之一是受到研究手段的限制，特别是缺乏专用的摩擦测试设备。现有的皮肤摩擦力及摩擦系数的测定的方法有：简单的牵引测定法、机械测定法、显微摩擦计测定法等。牵引测定法结构简单，测量误差大，测量精度低；机械测定法中，外加法向力是由人工进行控制，人为因素大，对测量精度不高；显微摩擦计测定法的测量精度高，但只能针对人体上肢部位进行测量，人体的其他部位无法测量，使用受到局限。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种皮肤摩擦特性专用测试装置，它能实时测量和分析人体或动物体内、体外皮肤与各种不同材料之间，在不同作用力和运动速度下的摩擦力和摩擦系数；且其测量精度高，重复性和可比性好。
本实用新型解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种皮肤摩擦特性专用测试装置，其结构特点为：测试底座的后部固定有立座，立座的上前方设有由变频电机驱动的可往复移动的测试头，测试头内的传动机构与其最下端的测试触头之间安装有三维力传感器，该三维力传感器与计算机数据处理系统相连。
本实用新型的工作过程和原理是：将皮肤试样固定于测试底座前部，变频电机通过传动机构，带动测试头作往复移动。使测试触头与皮肤试样产生受控的摩擦运动，三维力传感器检测出测试触头受到的各个方向的作用力，并由三维力传感器将三维力数据送计算机数据系统处理，实时记录与分析得出受试皮肤试样受到的法向力、摩擦力和侧向力数据及其变化曲线并转化成摩擦系数。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：测试过程自动化，变频电机的输出精确可控，三维力传感器可同时精确检测出受试皮肤各个方向的受力并由计算机实时处理，测量底座上可以不受限制地放置各种不同的皮肤试样。更换不同的测试触头或测试触头的下部材料层则可以测试不同材料与受试皮肤的摩擦特性。因此，本实用新型能实时测量和分析人体或动物体内、体外皮肤与各种不同材料之间，在不同作用力和运动速度下的摩擦力和摩擦系数；且其测量精度高，重复性和可比性好。
上述的立座上通过轴承固定有竖向的丝杆，丝杆的顶部设有手轮，测试头上的丝杆螺母与丝杆配合。
通过旋转手轮可使测试头上下移动，从而可方便地调整测试触头与受试皮肤的上下位置，并改变测试时皮肤试样的法向受力。使本实用新型可很方便地测量在不同法向力作用下的摩擦特性。
上述的传动机构为变频电机控制的蜗杆蜗轮机构及偏心轮连杆机构。
蜗杆蜗轮及偏心轮连杆机构是实现往复直线运动最简单的现有机构，这样本实用新型结构简单、紧凑，实施容易。
上述的测试底座的前部设有人体或动物皮肤下摩擦副夹持装置，该夹持装置上部开有放置试样的凹槽，该凹槽内置有充气垫，该凹槽的上部中间开孔的盖板，该开孔大于测试触头的往复运动区间。
将体内皮肤如人体上下肢或活体动物如兔、鼠皮肤放置在夹持装置的槽内充气垫上并充气，使测试部位上升并固定在中间开孔的盖板下。使待测部位的皮肤被平坦地柔性固定在盖板的方孔之下，测试触头在方孔的范围内与试样皮肤产生摩擦运动。这样可方便人的体内皮肤和和动物皮肤测试。若是体外皮肤的测试，则可简单地将其直接放置、固定于盖板上部即可。若进行人体躯体皮肤或大动物躯体部位皮肤的测试则可移出该夹持装置，直接置于测试底座上即可。
上述的测试触头下部的上摩擦副材料为柔性摩擦材料。
该柔性摩擦材料可以是假肢接受腔材料，纺织材料、劳动、体育用品材料等，以模拟皮肤各种实际的摩擦情况。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
图2是本实用新型实施例的传动关系示意图。
具体实施方式
实施例一
图1-2示出，本实用新型的一种具体实施方式为：一种皮肤摩擦特性专用测试装置，其测试底座1的后部固定有立座2，立座2上前方设有由变频电机10驱动的可往复移动的测试头3，测试头3内的传动机构与其最下端的测试触头4之间安装有三维力传感器5，该三维力传感器5与计算机数据处理系统相连。
本实用新型的三维力传感器5，可选用各种现有的三维力传感器，如中科院合肥智能机械研究所研制的三维力传感器，该传感器与处理电路集成一体，直接输出解耦后的三维力数据，数据更新速率500Hz。测量的三维力为：法向力、摩擦力和侧向力，测力范围：0～1000g，精度：±0.5％FS，能够满足确保测量精度与测试的频率等条件要求。
立座2上通过轴承6固定有竖向的丝杆7，丝杆7的顶部设有手轮8，测试头3上的丝杆螺母9与丝杆7配合。传动机构为变频电机10控制的蜗杆15蜗轮16机构及偏心轮17连杆18机构。
调整偏心轮17连杆18机构的偏心滑块位置，即能实现直线往复运动位移的调整。
测试底座1的前部设有人体或动物皮肤下摩擦副夹持装置11，该夹持装置11上部开有放置试样的凹槽12，该凹槽12内置有充气垫13，该凹槽12的上部设有中间开孔的盖板14，该开孔大于测试触头4的往复运动区间。测试触头4下部的上摩擦副材料19为柔性摩擦材料。
本实用新型上摩擦副材料19与测试触头4可以是一体化的整体，通过更换测试触头4实现上摩擦副材料19的更换；上摩擦副材料19与测试触头4也可以通过粘接或在测试触头4下部侧沿以螺纹、铆接等方式固定在一起，更方便于上摩擦副材料19的更换。
本实用新型的盖板14可采用有机玻璃制造，这样便于观察受试皮肤的放置情况。

Claims (5)

1、一种皮肤摩擦特性专用测试装置，其特征在于：
测试底座(1)的后部固定有立座(2)，立座(2)的上前方设有由变频电机(10)驱动的可往复移动的测试头(3)，测试头(3)内的传动机构与其最下端的测试触头(4)之间安装有三维力传感器(5)，该三维力传感器(5)与计算机数据处理系统相连。
2、根据权利要求1所述的一种皮肤摩擦特性专用测试装置，其特征在于：所述立座(2)上通过轴承(6)固定有竖向的丝杆(7)，丝杆(7)的顶部设有手轮(8)，测试头(3)上的丝杆螺母(9)与丝杆(7)配合。
3、根据权利要求1所述的皮肤摩擦特性专用测试装置，其特征在于：所述的传动机构为变频电机控制的蜗杆(15)蜗轮(16)机构及偏心轮(17)连杆(18)机构。
4、根据权利要求1所述的皮肤摩擦特性专用测试装置，其特征在于：所述的测试底座(1)的前部设有人体或动物皮肤下摩擦副夹持装置(11)，该夹持装置(11)上部开有放置下摩擦副的凹槽(12)，该凹槽(12)内置有充气垫(13)，该凹槽(12)的上部设有中间开孔的盖板(14)，该开孔大于测试触头(4)的往复运动区间。
5、根据权利要求1所述的皮肤摩擦特性专用测试装置，其特征在于：所述的测试触头(4)下部的上摩擦副材料(19)为柔性摩擦材料。
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