脊柱生物力学多角度加载测量装置的制作方法

本发明涉及医疗器械技术领域，具体地说是一种脊柱生物力学多角度加载测量装置。

背景技术：

目前，针对脊柱生物进行力学加载的设备较多，但多为手动加载，精确度不高，且只能实现单一方向力的加载，操作繁琐且不方便。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，是提供一种脊柱生物力学多角度加载测量装置，能够解决现有技术中所存在的上述问题。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案来实现：

一种脊柱生物力学多角度加载测量装置，包括基座、实验台、旋转及弯曲加载器、垂直加载器、前后加载器和左右加载器，所述基座上平面的四个边角处分别设置有一个支撑杆，每个所述支撑杆上设置有承载座，所述承载座上固定有实验台，所述实验台的四个边角处分别设置有一个定位杆，所述实验台的中心位置设置有安装孔，在所述实验台上且位于所述安装孔的左侧和右侧分别安装有第一齿轮加载杆和第二齿轮加载杆，在所述实验台上所述安装孔的下方设置有与所述安装孔同心且半径大于所述安装孔的旋转及弯曲加载器存放槽，在所述实验台上所述旋转及弯曲加载器存放槽的下方设置有与所述旋转及弯曲加载器存放槽同心且半径大于所述旋转及弯曲加载器存放槽的旋转及弯曲加载器固定槽，旋转及弯曲加载器固定槽沿周向均匀设置有多个螺栓安装孔，在所述实验台的下平面上还设置有旋转驱动电机，所述旋转驱动电机上装配有旋转驱动齿轮，所述旋转及弯曲加载器包括旋转及弯曲加载器本体和依次设置在所述旋转及弯曲加载器本体下方的旋转圆盘、旋转驱动轴以及与所述旋转驱动齿轮啮合的旋转从动齿轮，所述旋转及弯曲加载器本体的上方左侧和右侧分别设置有第一连接板和第二连接板，所述第一连接板的左侧壁的下端设置有弯曲电机，所述弯曲电机的左端设置有弯曲驱动齿轮，所述第一连接板上位于所述弯曲电机的上方设置有与所述第一连接板可转动装配的第一夹持盒连接轴，所述第一夹持盒连接轴的左端设置有与所述弯曲驱动齿轮啮合的弯曲从动齿轮，所述第一连接板与所述第二连接板之间可转动装配有夹持盒，所述夹持盒的左端与所述第一夹持盒连接轴固定装配，所述第二连接板上且与所述第一夹持盒连接轴对应的位置可转动装配有第二夹持盒连接轴，所述夹持盒的右端与所述第二夹持盒连接轴固定装配，所述夹持盒的内部的后侧壁上固定有第一夹持件连接轴，所述第一夹持件连接轴的前端设置有第一夹持件，所述夹持盒的内部的前侧壁上螺纹连接有第二夹持件连接轴，所述第二夹持件连接轴的后端设置有第二夹持件，所述第二夹持件连接轴的前端设置有第一加载器，所述旋转及弯曲加载器本体的外圆周与所述安装孔装配，所述旋转圆盘的上平面与所述旋转及弯曲加载器存放槽的下平面装配，所述旋转及弯曲加载器固定槽与旋转器固定盘通过螺栓装配，所述旋转器固定盘上设置有直径大于所述旋转从动齿轮的外径且小于所述旋转圆盘直径的旋转器固定孔，所述四个定位杆上装配有垂直加载器，所述垂直加载器包括垂直加载器本体以及设置在所述垂直加载器本体左右两侧的第一垂直加载机构和第二垂直加载机构，所述第一垂直加载机构包括设置在所述垂直加载器本体左侧的第一垂直加载电机、与所述第一垂直加载电机后端驱动连接的第一垂直加载齿轮以及设置在所述第一垂直加载齿轮后端的第一垂直加载定位凸起，所述第一垂直加载齿轮的后端为光滑圆柱体且与所述第一垂直加载定位凸起转动配合，在所述垂直加载器本体上设置有用于使所述第一齿轮加载杆穿过的第一避让槽，所述第一齿轮加载杆穿过所述第一避让槽与所述第一垂直加载齿轮啮合，所述第二垂直加载机构包括设置在所述垂直加载器本体右侧的第二垂直加载电机、与所述第二垂直加载电机后端驱动连接的第二垂直加载齿轮以及设置在所述第二垂直加载齿轮后端的第二垂直加载定位凸起，所述第二垂直加载齿轮的后端为光滑圆柱体且与所述第二垂直加载定位凸起转动配合，在所述垂直加载器本体上还设置有用于使所述第二齿轮加载杆穿过的第二避让槽，所述第二齿轮加载杆穿过所述第二避让槽与所述第二垂直加载齿轮啮合，所述垂直加载器本体上且位于所述第一垂直加载机构和第二垂直加载机构之间设置有前后加载器安装孔，所述前后加载器安装孔的左右两侧设置有与所述前后加载器滑动装配的第一滑动槽，所述垂直加载器本体上且位于所述第一滑动槽的左侧的前端和后端分别设置有第一固定凸起和第二固定凸起，所述第一固定凸起和所述第二固定凸起之间设置有第一前后滑动定位杆，所述垂直加载器本体上且位于所述第一滑动槽的右侧的前端和后端分别设置有第三固定凸起和第四固定凸起，所述第三固定凸起和所述第四固定凸起之间设置有第二前后滑动定位杆，所述前后加载器包括前后加载器本体和设置在所述前后加载器本体左右两侧且与所述第一滑动槽滑动装配的第一滑动凸起，所述前后加载器本体的左端的前侧和后侧分别设置有第一前后定位滑移凸起和第二前后定位滑移凸起，所述第一前后定位滑移凸起和第二前后定位滑移凸起上设置有与所述第一前后滑动定位杆滑动装配的滑移孔，所述前后加载器本体的右端设置有第三前后定位滑移凸起，所述第三前后定位滑移凸起上设置有与所述第二前后滑动定位杆滑动装配的滑移孔，所述前后加载器本体的后端设置有前后加载齿轮杆定位凸起，所述前后加载齿轮杆定位凸起的后端设置有前后加载齿轮杆，在所述垂直加载器本体上且位于所述前后加载器安装孔的后方沿左右方向分别设置有第一前后固定支架和第二前后固定支架，所述第一前后固定支架的左端设置有前后加载器驱动电机，所述前后加载器驱动电机右端驱动连接有前后加载齿轮，所述前后加载齿轮的左右两端为光滑圆柱且分别与所述第一前后固定支架和第二前后固定支架可转动装配，在所述前后加载齿轮的下方设置有分别与所述第一前后固定支架和第二前后固定支架可转动装配的前后定位齿轮，所述前后加载齿轮杆啮合于所述前后加载齿轮和前后定位齿轮之间，在所述前后加载器本体的中部位置还设置有左右加载器安装孔，所述左右加载器安装孔的前后两侧设置有与所述左右加载器滑动装配的第二滑动槽，所述左右加载器包括左右加载器本体设置在所述左右加载器本体上端的第一连接杆，所述第一连接杆上设置有连接滑块，所述连接滑块的前后两侧设置有与所述第二滑动槽滑动装配的第二滑动凸起，所述连接滑块的左端设置有左右加载齿轮杆定位凸起，所述左右加载齿轮杆定位凸起的左端设置有左右加载齿轮杆，在所述前后加载器本体上且位于所述左右加载器安装孔的左方沿前后方向分别设置有第一左右固定支架和第二左右固定支架，所述第一左右固定支架的前端设置有左右加载器驱动电机，所述左右加载器驱动电机后端驱动连接有左右加载齿轮，所述左右加载齿轮的前后两端为光滑圆柱且分别与所述第一左右固定支架和第二左右固定支架可转动装配，在所述左右加载齿轮的上方设置有分别与所述第一左右固定支架和第二左右固定支架可转动装配的左右定位齿轮，所述左右加载齿轮杆啮合于所述左右加载齿轮和左右定位齿轮之间，所述左右加载器本体的下端的右侧和左侧分别设置有位于所述第一夹持件和所述第二夹持件上方的第三夹持件和第四夹持件，所述第三夹持件上设置有与所述第三夹持件螺纹装配的第二加载器，所述第二加载器在靠近所述第四夹持件的一端设置有第二连接盘，在所述实验台上且位于左端的两个所述定位杆的左侧和右端的两个所述定位杆的右侧分别固定有一个防护板，在所述垂直加载器本体上且位于左端的两个所述定位杆的左侧和右端的两个所述定位杆的右侧分别设置有一个与所述防护板滑动装配的防护板避让槽，在所述垂直加载器本体上的四个边角处分别设置有一个LED发光体。

作为限定，所述垂直加载器本体的四个边角处设置有分别与四个所述定位杆装配的定位孔。

作为限定，所述承载座与所述实验台通过螺栓固定。

作为更进一步的限定，所述第二连接盘为橡胶材质。

本发明由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

本发明可从六个角度对脊柱生物进行力的加载，并能实现各个方向的单独加载和同时加载，为脊柱生物力学的研究提供基础，且操作简单方便。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例所述的整体结构主视图；

图2为本发明实施例所述的整体结构立体图；

图3为本发明实施例所述的基座的结构示意图；

图4为本发明实施例所述的实验台的一个角度的结构示意图；

图5为本发明实施例所述的实验台的另一个角度的结构示意图；

图6为本发明实施例所述的旋转器固定盘的结构示意图；

图7为本发明实施例所述的旋转及弯曲加载器一个角度的结构示意图；

图8为本发明实施例所述的旋转及弯曲加载器另一个角度的结构示意图；

图9为本发明实施例所述的垂直加载器的结构示意图；

图10为本发明实施例所述的前后加载器的结构示意图；

图11为本发明实施例所述的左右加载器的结构示意图；

在附图中：1、基座；14、支撑杆；15、承载座；2、实验台；221、定位杆；231、第一齿轮加载杆；232、第二齿轮加载杆；24、安装孔；241、旋转及弯曲加载器存放槽；242、旋转及弯曲加载器固定槽；243、螺栓安装孔；25、旋转驱动电机；26、旋转驱动齿轮；27、旋转器固定盘；271、旋转器固定孔；3、旋转及弯曲加载器；31、旋转及弯曲加载器本体；32、旋转圆盘；33、旋转驱动轴；34、旋转从动齿轮；351、第一连接板；352、第二连接板；353、弯曲电机；354、弯曲驱动齿轮；36、夹持盒；361、弯曲从动齿轮；362、第一夹持盒连接轴；363、第二夹持盒连接轴；371、第一夹持件；372、第一夹持件连接轴；373、第一加载器；374、第二夹持件连接轴；375、第二夹持件； 4、垂直加载器；41、垂直加载器本体；42、定位孔；431、第一垂直加载电机；432、第一垂直加载齿轮；433、第一垂直加载定位凸起；434、第二垂直加载电机；435、第二垂直加载齿轮；436、第二垂直加载定位凸起；441、第一避让槽；442、第二避让槽；45、前后加载器安装孔；451、第一滑动槽；461、前后加载器驱动电机；4621、第一前后固定支架；4622、第二前后固定支架；463、前后加载齿轮；464、前后定位齿轮；47、防护板避让槽；48、LED发光体；471、第一前后滑动定位杆；4711、第一固定凸起；4712、第二固定凸起；472、第二前后滑动定位杆；4721、第三固定凸起；4722、第四固定凸起；5、前后加载器；511、前后加载器本体；512、第一滑动凸起；513、前后加载齿轮杆定位凸起；514、前后加载齿轮杆；515、左右加载器安装孔；516、第二滑动槽；5171、第一左右固定支架；5172、第二左右固定支架；521、左右定位齿轮；522、左右加载器驱动电机；523、左右加载齿轮；541、第三前后定位滑移凸起；542、第二前后定位滑移凸起；543、第一前后定位滑移凸起；6、左右加载器；611、左右加载器本体；612、第一连接杆；613、连接滑块；6131、第二滑动凸起；614、左右加载齿轮杆定位凸起；6141、左右加载齿轮杆；615、第四夹持件；616、第三夹持件；617、第二加载器；6171、第二连接盘；7、防护板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

需要说明的是，本文中出现的方位词“前、后、左、右”均是以图1中本发明实施例所述的整体结构的主视图为基准，仅是为了清楚表述技术方案，对本发明请求保护的技术方案并不构成限制。

如图所示，根据本发明是实施例的脊柱生物力学多角度加载测量装置，包括基座1、实验台2、旋转及弯曲加载器3、垂直加载器4、前后加载器5和左右加载器6，所述基座1上平面的四个边角处分别设置有一个支撑杆14，每个所述支撑杆14上设置有承载座15，所述承载座15上固定有实验台2，所述实验台2的四个边角处分别设置有一个定位杆221，所述实验台2的中心位置设置有安装孔24，在所述实验台2上且位于所述安装孔24的左侧和右侧分别安装有第一齿轮加载杆231和第二齿轮加载杆232，在所述实验台2上所述安装孔24的下方设置有与所述安装孔24同心且半径大于所述安装孔24的旋转及弯曲加载器存放槽241，在所述实验台2上所述旋转及弯曲加载器存放槽241的下方设置有与所述旋转及弯曲加载器存放槽241同心且半径大于所述旋转及弯曲加载器存放槽241的旋转及弯曲加载器固定槽242，旋转及弯曲加载器固定槽242沿周向均匀设置有多个螺栓安装孔243，在所述实验台2的下平面上还设置有旋转驱动电机25，所述旋转驱动电机25上装配有旋转驱动齿轮26，所述旋转及弯曲加载器3包括旋转及弯曲加载器本体31和依次设置在所述旋转及弯曲加载器本体31下方的旋转圆盘32、旋转驱动轴33以及与所述旋转驱动齿轮26啮合的旋转从动齿轮34，所述旋转及弯曲加载器本体31的上方左侧和右侧分别设置有第一连接板351和第二连接板352，所述第一连接板351的左侧壁的下端设置有弯曲电机353，所述弯曲电机353的左端设置有弯曲驱动齿轮354，所述第一连接板351上位于所述弯曲电机353的上方设置有与所述第一连接板351可转动装配的第一夹持盒连接轴362，所述第一夹持盒连接轴362的左端设置有与所述弯曲驱动齿轮354啮合的弯曲从动齿轮361，所述第一连接板351与所述第二连接板352之间可转动装配有夹持盒36，所述夹持盒36的左端与所述第一夹持盒连接轴362固定装配，所述第二连接板352上且与所述第一夹持盒连接轴362对应的位置可转动装配有第二夹持盒连接轴363，所述夹持盒36的右端与所述第二夹持盒连接轴363固定装配，所述夹持盒36的内部的后侧壁上固定有第一夹持件连接轴372，所述第一夹持件连接轴372的前端设置有第一夹持件371，所述夹持盒36的内部的前侧壁上螺纹连接有第二夹持件连接轴374，所述第二夹持件连接轴372的后端设置有第二夹持件375，所述第二夹持件连接轴372的前端设置有第一加载器373，所述旋转及弯曲加载器本体31的外圆周与所述安装孔24装配，所述旋转圆盘32的上平面与所述旋转及弯曲加载器存放槽241的下平面装配，所述旋转及弯曲加载器固定槽242与旋转器固定盘27通过螺栓装配，所述旋转器固定盘27上设置有直径大于所述旋转从动齿轮34的外径且小于所述旋转圆盘32直径的旋转器固定孔271，所述四个定位杆221上装配有垂直加载器4，所述垂直加载器4包括垂直加载器本体41以及设置在所述垂直加载器本体41左右两侧的第一垂直加载机构和第二垂直加载机构，所述第一垂直加载机构包括设置在所述垂直加载器本体41左侧的第一垂直加载电机431、与所述第一垂直加载电机431后端驱动连接的第一垂直加载齿轮432以及设置在所述第一垂直加载齿轮后端的第一垂直加载定位凸起433，所述第一垂直加载齿轮432的后端为光滑圆柱体且与所述第一垂直加载定位凸起433转动配合，在所述垂直加载器本体41上设置有用于使所述第一齿轮加载杆231穿过的第一避让槽441，所述第一齿轮加载杆231穿过所述第一避让槽441与所述第一垂直加载齿轮432啮合，所述第二垂直加载机构包括设置在所述垂直加载器本体41右侧的第二垂直加载电机434、与所述第二垂直加载电机434后端驱动连接的第二垂直加载齿轮435以及设置在所述第二垂直加载齿轮后端的第二垂直加载定位凸起436，所述第二垂直加载齿轮435的后端为光滑圆柱体且与所述第二垂直加载定位凸起436转动配合，在所述垂直加载器本体41上还设置有用于使所述第二齿轮加载杆232穿过的第二避让槽442，所述第二齿轮加载杆232穿过所述第二避让槽442与所述第二垂直加载齿轮435啮合，所述垂直加载器本体41上且位于所述第一垂直加载机构和第二垂直加载机构之间设置有前后加载器安装孔45，所述前后加载器安装孔45的左右两侧设置有与所述前后加载器5滑动装配的第一滑动槽451，所述垂直加载器本体41上且位于所述第一滑动槽451的左侧的前端和后端分别设置有第一固定凸起4711和第二固定凸起4712，所述第一固定凸起4711和所述第二固定凸起4712之间设置有第一前后滑动定位杆471，所述垂直加载器本体41上且位于所述第一滑动槽451的右侧的前端和后端分别设置有第三固定凸起4721和第四固定凸起4722，所述第三固定凸起4721和所述第四固定凸起4722之间设置有第二前后滑动定位杆472，所述前后加载器5包括前后加载器本体511和设置在所述前后加载器本体511左右两侧且与所述第一滑动槽451滑动装配的第一滑动凸起512，所述前后加载器本体511的左端的前侧和后侧分别设置有第一前后定位滑移凸起543和第二前后定位滑移凸起542，所述第一前后定位滑移凸起543和第二前后定位滑移凸起542上设置有与所述第一前后滑动定位杆471滑动装配的滑移孔，所述前后加载器本体511的右端设置有第三前后定位滑移凸起541，所述第三前后定位滑移凸起541上设置有与所述第二前后滑动定位杆472滑动装配的滑移孔，所述前后加载器本体511的后端设置有前后加载齿轮杆定位凸起513，所述前后加载齿轮杆定位凸起513的后端设置有前后加载齿轮杆514，在所述垂直加载器本体41上且位于所述前后加载器安装孔45的后方沿左右方向分别设置有第一前后固定支架4621和第二前后固定支架4622，所述第一前后固定支架4621的左端设置有前后加载器驱动电机461，所述前后加载器驱动电机461右端驱动连接有前后加载齿轮463，所述前后加载齿轮463的左右两端为光滑圆柱且分别与所述第一前后固定支架4621和第二前后固定支架4622可转动装配，在所述前后加载齿轮463的下方设置有分别与所述第一前后固定支架4621和第二前后固定支架4622可转动装配的前后定位齿轮464，所述前后加载齿轮杆514啮合于所述前后加载齿轮463和前后定位齿轮464之间，在所述前后加载器本体511的中部位置还设置有左右加载器安装孔515，所述左右加载器安装孔515的前后两侧设置有与所述左右加载器6滑动装配的第二滑动槽516，所述左右加载器6包括左右加载器本体611设置在所述左右加载器本体611上端的第一连接杆612，所述第一连接杆612上设置有连接滑块613，所述连接滑块613的前后两侧设置有与所述第二滑动槽516滑动装配的第二滑动凸起6131，所述连接滑块613的左端设置有左右加载齿轮杆定位凸起614，所述左右加载齿轮杆定位凸起614的左端设置有左右加载齿轮杆6141，在所述前后加载器本体511上且位于所述左右加载器安装孔515的左方沿前后方向分别设置有第一左右固定支架5171和第二左右固定支架5172，所述第一左右固定支架5171的前端设置有左右加载器驱动电机522，所述左右加载器驱动电机522后端驱动连接有左右加载齿轮523，所述左右加载齿轮523的前后两端为光滑圆柱且分别与所述第一左右固定支架5171和第二左右固定支架5172可转动装配，在所述左右加载齿轮523的上方设置有分别与所述第一左右固定支架5171和第二左右固定支架5172可转动装配的左右定位齿轮521，所述左右加载齿轮杆6141啮合于所述左右加载齿轮523和左右定位齿轮521之间，所述左右加载器本体611的下端的右侧和左侧分别设置有位于所述第一夹持件371和所述第二夹持件375上方的第三夹持件616和第四夹持件615，所述第三夹持件616上设置有与所述第三夹持件616螺纹装配的第二加载器617，所述第二加载器617在靠近所述第四夹持件616的一端设置有第二连接盘6171，在所述实验台2上且位于左端的两个所述定位杆221的左侧和右端的两个所述定位杆221的右侧分别固定有一个防护板7，在所述垂直加载器本体41上且位于左端的两个所述定位杆221的左侧和右端的两个所述定位杆221的右侧分别设置有一个与所述防护板7滑动装配的防护板避让槽47，在所述垂直加载器本体41上的四个边角处分别设置有一个LED发光体48。

在本发明中，第一夹持件371、第二夹持件375、第三夹持件616以及第四夹持件616用于同时对生物脊柱进行加紧，通过旋转第一加紧器373和第二加紧器617，可使第一夹持件371和第二连接盘6171与生物脊柱紧密接触以实现对生物脊柱的稳定固定，在对生物脊柱加载旋转力时，旋转驱动电机25驱动旋转驱动齿轮26带动旋转从动齿轮34旋转，进而通过第一连接板351和第二连接板352以及夹持盒36带动第一夹持件371、第二夹持件375对生物脊柱加载旋转力；在对生物脊柱加载弯曲力时，弯曲电机353驱动弯曲驱动齿轮354带动弯曲从动齿轮361旋转，由于弯曲从动齿轮361通过第一夹持盒连接轴362与夹持盒36固定，夹持盒36可以第一夹持盒连接轴362和第二夹持盒连接轴363为圆心进行旋转，进而带动第一夹持件371、第二夹持件375对生物脊柱加载弯曲力；在对生物脊柱加载垂直力时，第一垂直加载电机431和第二垂直加载电机434分别驱动第一垂直加载齿轮432和第二垂直加载齿轮435旋转，由于第一垂直加载齿轮432和第二垂直加载齿轮435分别与第一齿轮加载杆231和第二齿轮加载杆232啮合，且第一齿轮加载杆231和第二齿轮加载杆232与实验台固定因此不动，所以可使垂直加载器本体41带动第三夹持件616以及第四夹持件616上下运动以对生物脊柱施加垂直力；当需要对生物脊柱加载前后方向的力时，前后加载器驱动电机461驱动前后加载齿轮463旋转，由于前后加载齿轮杆514啮合于前后加载齿轮463和前后定位齿轮464之间，这样可使前后加载齿轮杆514带动前后加载器本体511前后运动，进而带动第三夹持件616以及第四夹持件616前后运动以对生物脊柱加载前后方向的力；当需要对生物脊柱加载左右方向的力时，左右加载器驱动电机522驱动左右加载齿轮523旋转，由于左右加载齿轮杆6141啮合于左右加载齿轮523和左右定位齿轮521之间，这样可使左右加载齿轮523带动左右加载器本体611左右运动，进而带动第三夹持件616以及第四夹持件616左右运动以对生物脊柱加载左右方向的力。因此，本发明可从六个角度对脊柱生物进行力的加载，并能实现各个方向的单独加载和同时加载，为脊柱生物力学的研究提供基础，且操作简单。

需要说明的是，本发明中的防护板7用于对整个装置内部的实验器材和实验物体进行防护，并可起到一定的防尘作用，同时防护板7可在防护板避让槽47内上下滑动以保证实验正常进行，并且在垂直加载器本体41上的四个边角处分别设置有一个LED发光体48，实验过程中提供照明，方便观察测试效果。

进一步地，如图所示，所述垂直加载器本体41的四个边角处设置有分别与四个所述定位杆221装配的定位孔42。、

进一步地，所述承载座15与所述实验台2通过螺栓固定。

进一步地，所述第二连接盘6171为橡胶材质。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。