用于模拟膝关节压缩的多角度实验夹具

1.本实用新型涉及模拟膝关节压缩实验领域，尤其涉及用于模拟膝关节压缩的多角度实验夹具。


背景技术：

2.膝关节是由股骨内、外侧髁和胫骨内、外侧髁以及髌骨构成，为人体最大且构造最复杂，损伤机会亦较多的关节，在承受人体全部体重的同时还要担负起腿部的的各种运动任务。人在平地站立时，胫骨承受人体的百分之八十多的重量，经实验表明，我们在平地走路时，膝关节承受的压力是体重的3倍左右，上下楼梯时压力增加到3
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4倍，而下蹲时更可达到8倍，人在跑跳时，膝关节承受的压力会更大，所以说膝关节是人体最容易被损伤的关节之一。因此对膝关节各方面性能的力学模拟实验至关重要。
3.现有的生物力学实验机(如ta(bose)electroforce 3500疲劳实验机)只能测试直立位标本，无法完成屈膝状态的压缩性能测试，使用存在缺陷。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于模拟膝关节压缩的多角度实验夹具，能够对任意屈膝角度状态的标本进行压缩性能测试。
5.为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
6.用于模拟膝关节压缩的多角度实验夹具，安装于生物力学实验机上，其特征在于，多角度实验夹具包括：
7.上固定部，具有类长方体的上容纳槽，所述上容纳槽的底部敞口设置，于敞口处可拆卸地固定有小于其长度的底封板，使上容纳槽的一端形成有向下的缺口，股骨部分横向塑在上容纳槽内并通过义齿基托聚合物与上容纳槽固定，胫骨和腓骨部分由缺口向下伸出；
8.调节机构，包括滑块、上臂和下臂，所述滑块于上容纳槽的顶部沿其长度方向滑动设置并能够锁定，所述上臂与下臂相对的一端可转动的连接并能够锁定，所述下臂与滑块的上端面垂直固定，所述上臂的上端与生物力学实验机上方的驱动部分固定连接；及
9.下固定部，固定于生物力学实验机的下方的平台上，具有向上开口的下容纳槽，胫骨和腓骨部分的远端向下伸入下容纳槽内并通过义齿基托聚合物与下容纳槽固定。
10.进一步的技术方案在于，所述上容纳槽内沿其长度方向间隔的固定有多块支撑隔板，所述支撑隔板上具有容纳胫骨部分的弧形槽。
11.进一步的技术方案在于，所述上容纳槽的顶部沿其长度方向固定有滑轨，所述滑轨上开设有呈倒t形的滑槽，所述滑块的底部具有与滑槽相匹配的滑接部，于滑块上螺纹连接有竖直向下的锁紧螺栓，向下旋紧锁紧螺栓能够实现滑块与上容纳槽的锁定。
12.进一步的技术方案在于，所述上臂和下臂相对的一端均具有圆形的旋接片，两璇接片通过连接螺栓同轴连接并通过螺母锁紧，且于两旋接片相对的端面上均固定有端面齿
轮。
13.进一步的技术方案在于，所述上容纳槽底部的宽度两侧具有向内的直角翻边以形成插槽，所述底封板插入插槽内并通过锁件固定。
14.进一步的技术方案在于，所述锁件设于插槽的入口端，包括:
15.阶梯孔，竖直开设于插槽上，于阶梯孔的上部形成有大直径的限位槽；
16.锁杆，呈与阶梯孔匹配的阶梯杆结构，所述锁杆的顶部具有朝向插槽入口端的楔形面，所述锁杆的底部伸出阶梯孔外并固定有直径增大的底盘；及
17.螺旋弹簧，套设于锁杆的下端，其一端与底盘固定，另一端与插槽的下端面固定；
18.螺旋弹簧处于自由状态时，锁杆的上端向上凸出于阶梯孔；
19.所述底封板的前端呈与锁杆顶部匹配的楔形面，向前推进底封板时能够挤压锁杆下移缩至限位槽内；
20.所述底封板的后端开设有插孔，所述锁杆的上端能够插入插孔内实现对底封板的锁定。
21.进一步的技术方案在于，所述底封板的后端具有竖直向上的限位翻边，于限位翻边的上端还具有水平的推拉翻边。
22.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
23.上固定部与生物力学试验机上方的驱动部分稳定连接，股骨部分平行于上容纳槽并使用义齿基托聚合物塑在上容纳槽内，并使股骨中轴线平行于上容纳槽的上下两个平面，下固定部与生物力学试验机下方的平台稳定连接，胫骨和腓骨部分垂直于水平面塑在下容纳槽内。
24.调节机构中滑块能够沿上容纳槽长度方向移动并锁定，以保持股骨髁轴线(股骨内外髁中心连线)的空间位置保持不变，从而维持膝关节屈曲时的正常对位。
25.调节机构中通过上臂和下臂的可转动连接并锁定的结构形式，股骨围绕股骨髁轴线(股骨内侧髁与外侧髁连线)活动，模拟膝关节屈曲，使股骨部分和胫骨及腓骨部分间成角可调节，并在变化不同的角度后能维持该角度不变，保证测试时标本状态的稳定性。
26.通过该夹具的使用能够对任意屈膝状态的标本进行压缩性能测试，更全面的了解膝关节的性能。
附图说明
27.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
28.图1是本实用新型的结构示意图；
29.图2是本实用新型中上固定部与调节机构连接的结构示意图；
30.图3是本实用新型中上容纳槽的仰视结构示意图；
31.图4是图2中a部的放大结构示意图；
32.图5是本实用新型中底封板的结构示意图。
具体实施方式
33.下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施
例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
35.如图1～图5所示，用于模拟膝关节压缩的多角度实验夹具，安装于生物力学实验机上，多角度实验夹具包括用于横向固定股骨部分的上固定部100、用于竖向固定胫骨和腓骨部分的下固定部200、以及调节机构300。
36.上固定部100具有类长方体的上容纳槽110，所述上容纳槽110的底部敞口设置，于敞口处可拆卸地固定有小于其长度的底封板120，使上容纳槽110的一端形成有向下的缺口，股骨部分横向塑在上容纳槽110内并通过义齿基托聚合物与上容纳槽110固定，胫骨和腓骨部分由缺口向下伸出。
37.上固定部100通过调节机构300与生物力学试验机上方的驱动部分稳定连接，股骨部分平行于上容纳槽110并使用义齿基托聚合物塑在上容纳槽110内，并使股骨中轴线平行于上容纳槽110的上下两个平面。
38.下固定部200固定于生物力学实验机的下方的平台上，具有向上开口的下容纳槽，胫骨和腓骨部分的远端向下伸入下容纳槽内并通过义齿基托聚合物与下容纳槽固定，使得胫骨和腓骨部分垂直于水平面塑在下容纳槽内。具体的，可在下固定部200的底部固定法兰盘，与生物力学实验机通过法兰结构连接固定。
39.调节机构300包括滑块310、上臂320和下臂330，所述滑块310于上容纳槽110的顶部沿其长度方向滑动设置并能够锁定，所述上臂320与下臂330相对的一端可转动的连接并能够锁定，所述下臂330与滑块310的上端面垂直固定，所述上臂320的上端与生物力学实验机上方的驱动部分固定连接。
40.调节机构300中滑块310能够沿上容纳槽110长度方向移动并锁定，使下臂330与胫骨部分尽量位于同一直线上，以保持股骨髁轴线(股骨内外髁中心连线)的空间位置保持不变，从而维持膝关节屈曲时的正常对位。
41.调节机构300中通过上臂320和下臂330的可转动连接并锁定的结构形式，股骨围绕股骨髁轴线(股骨内侧髁与外侧髁连线)活动，模拟膝关节屈曲，使股骨部分和胫骨及腓骨部分间成角可调节，并在变化不同的角度后能维持该角度不变，保证测试时标本状态的稳定性。
42.通过该夹具的使用能够对任意屈膝状态的标本进行压缩性能测试，更全面的了解膝关节的性能。
43.在上容纳槽110内沿其长度方向间隔的固定有多块支撑隔板111，支撑隔板111可通过螺钉与上容纳槽110主体固定，在支撑隔板111上具有容纳胫骨部分的弧形槽。股骨部分卡在弧形槽内，并在两端填充义齿基托聚合物，可有效的实现对股骨部分的固定。
44.上容纳槽110的顶部沿其长度方向固定有滑轨112，所述滑轨112上开设有呈倒t形的滑槽，所述滑块310的底部具有与滑槽相匹配的滑接部，通过倒t形结构的设置，可防止滑块310向上脱离滑轨112。于滑块310上螺纹连接有竖直向下的锁紧螺栓，向下旋紧锁紧螺栓，使锁紧螺栓抵紧滑槽底部，使滑接部上移与滑槽的端面抵紧接触，能够实现滑块310与
上容纳槽110的锁定。
45.在上臂320和下臂330相对的一端均具有圆形的旋接片，两璇接片通过连接螺栓同轴连接并通过螺母锁紧，且于两旋接片相对的端面上均固定有端面齿轮340，两端面齿轮340咬合，可保证上臂320和下臂330间角度的稳定不变，使实验结果准确。
46.关于底封板120与上容纳槽110间的连接结构，在上容纳槽110底部的宽度两侧具有向内的直角翻边以形成插槽113，所述底封板120插入插槽113内并通过锁件固定。
47.具体的，锁件设于插槽113的入口端，包括阶梯孔114、锁杆115和螺旋弹簧116，阶梯孔114竖直开设于插槽113上，于阶梯孔114的上部形成有大直径的限位槽；锁杆115呈与阶梯孔114匹配的阶梯杆结构，所述锁杆115的顶部具有朝向插槽113入口端的楔形面，所述锁杆115的底部伸出阶梯孔114外并固定有直径增大的底盘；螺旋弹簧116套设于锁杆115的下端，其一端与底盘固定，另一端与插槽113的下端面固定。螺旋弹簧116处于自由状态时，锁杆115的上端向上凸出于阶梯孔114。
48.在底封板120的前端呈与锁杆115顶部匹配的楔形面，向前推进底封板120时能够挤压锁杆115下移缩至限位槽内，此时螺旋弹簧116处于拉伸状态，在底封板120的后端开设有插孔121，当底封板120在插槽113内向前插到位后，底封板120上的插孔121与锁杆115对应，在螺旋弹簧116的作用下，锁杆115上移，其上端能够插入插孔121内实现对底封板120的锁定。在需要拆下底封板120时，向下拽动锁杆115，使锁杆115推出插孔121即可取出底封板120。
49.另外，在底封板120的后端具有竖直向上的限位翻边122，限位翻边122可被上容纳槽110的端部的侧壁限位，可保证底封板120安装到位后其插孔121与锁杆115对齐，并于限位翻边122的上端还具有水平的推拉翻边123，便于操作。
50.以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。