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原文传递双驱动离体软组织多维力学响应测量平台及其测量方法

专利名称：	双驱动离体软组织多维力学响应测量平台及其测量方法
摘要：	本发明公开了双驱动离体软组织多维力学响应测量平台及其测量方法。目前，对软组织力学响应的测量基本都集中在单轴特性上，而且依赖于专业的材料试验机。本发明的实验平台包括上平台底板、相机、相机支架一、相机支架二、钢丝绳、空气加热装置、滑轮组件和固定夹具；实验辅助平台包括双向拉伸机构、支柱、垫块和基座；双向拉伸机构共有两个。本发明利用滑轮和钢丝绳实现力的传递，通过双旋向丝杠实现单驱动条件下的双向同步位移，相比常见的拉伸试验平台只需要两个电机即可实现正交方向的双向同步位移；且可进行不同温度下的拉伸试验。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	浙江理工大学
发明人：	杨景;金玲燕;胡明;赵德明;柴博;林江锋;高云
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910384174.5
公开号：	CN110132736A
代理机构：	杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	黄前泽
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	310018 浙江省杭州市下沙高教园区2号大街928号
主权项：	1.双驱动离体软组织多维力学响应测量平台，由实验平台、温度传感器、保温箱和实验辅助平台组成，温度传感器固定在保温箱上；其特征在于：所述的实验平台包括上平台底板、相机、相机支架一、相机支架二、钢丝绳、空气加热装置、滑轮组件和固定夹具；所述的保温箱通过螺钉固定连接在上平台底板上，保温箱采用透明材质；空气加热装置、滑轮组件和固定夹具均设置在保温箱内；所述的空气加热装置通过螺钉固定在上平台底板上；固定夹具共有沿周向均布的四个；实验辅助平台设有两个双向拉伸机构，相对设置的每两个固定夹具为一组，每组的两个固定夹具由一个双向拉伸机构通过两根钢丝绳提供相等的拉力；每根钢丝绳绕过一个滑轮组件的绳轮；所述的相机支架一与相机支架二固定，相机支架二固定在上平台底板上，所述的相机通过螺钉固定在相机支架一上；所述的滑轮组件包括绳轮支架、绳轮、螺母一、螺栓一和垫圈；所述的绳轮通过轴承与螺栓一构成转动副，螺栓一穿过绳轮支架的过孔，并与螺母一连接；所述的螺栓一与螺母一之间设有垫圈；所述的固定夹具包括螺栓二、螺母二、夹爪和砂纸；所述的夹爪设有两块夹板；两块夹板的尾部通过连接板连接，两块夹板的头部相对的两个面上均粘有砂纸；螺栓二穿过两块夹板的过孔，并与螺母二连接；所述的实验辅助平台包括双向拉伸机构、支柱、垫块和基座；所述的基座与实验平台的上平台底板通过支柱固定连接；所述的双向拉伸机构包括轴承支架、螺母块连接架、线性滑块、双旋向丝杠、线性滑轨、联轴器、电机支架、电机、螺母块、拉力传感器和轴承；两个轴承支架通过螺钉间距固定在基座上，双旋向丝杠两端通过轴承支承在两个轴承支架上；电机的输出轴与双旋向丝杠的一端通过联轴器连接；电机的底座通过螺钉固定在电机支架上，电机支架通过螺钉固定在基座上；双旋向丝杠的两端螺纹旋向相反，双旋向丝杠的两端螺纹与两个螺母块分别构成螺旋副；每个螺母块与一个螺母块连接架下端通过螺钉固定连接，每个螺母块连接架上端与一个线性滑块通过螺钉固定连接；两个线性滑轨均通过螺钉固定在实验平台的上平台底板上，两个线性滑块与两个线性滑轨分别构成滑动副；两个拉力传感器的一端与两个螺母块连接架分别通过螺钉固定连接；所述的双向拉伸机构共有两个，两个双向拉伸机构的双旋向丝杠相互垂直；其中一个双向拉伸机构的轴承支架和电机支架与基座之间均设置垫块；每个双向拉伸机构的两个拉力传感器另一端与一组相对设置的两个固定夹具通过两根钢丝绳连接。 2.根据权利要求1所述的双驱动离体软组织多维力学响应测量平台，其特征在于：所述的空气加热装置设有控制芯片，控制芯片接收温度传感器的信号，并对保温箱内的温度进行控制。 3.根据权利要求1所述的双驱动离体软组织多维力学响应测量平台，其特征在于：所述保温箱内的温度为37℃。 4.根据权利要求1所述的双驱动离体软组织多维力学响应测量平台，其特征在于：所述的支柱共有沿周向均布的四根。 5.根据权利要求1所述的双驱动离体软组织多维力学响应测量平台，其特征在于：所述的两个轴承支架分别通过螺钉固定有轴承端盖一和轴承端盖二，轴承端盖一、轴承端盖二以及双旋向丝杠上的两个轴肩对支承双旋向丝杠的两个轴承实现轴向限位。 6.根据权利要求1所述的双驱动离体软组织多维力学响应测量平台，其特征在于：所述每个双向拉伸机构的两个轴承支架上均铰接有定滑轮；每个双向拉伸机构连接的两根钢丝绳中，每个钢丝绳绕过该双向拉伸机构对应端的一个定滑轮。 7.根据权利要求1～6中任一项所述的双驱动离体软组织多维力学响应测量平台的测量方法，其特征在于：该方法具体如下：单轴拉伸测量过程具体如下：在软组织样本上标记两个标记点，然后将软组织样本由相对设置的两个固定夹具夹紧，并保证两个标记点均位于连接固定夹具的钢丝绳所在直线上；固定夹具夹紧时通过松、紧螺母二实现固定夹具的两块夹板对软组织样本的夹持力，并保证两个固定夹具对软组织样本的夹持力相等；与该两个固定夹具通过钢丝绳连接的那个双向拉伸机构中，电机驱动双旋向丝杠旋转，从而带动两块螺母块直线相向移动，螺母块带动螺母块连接架和拉力传感器同步移动，使得两根钢丝绳同步拉动软组织样本两侧，实现软组织样本的拉伸形变，形变量通过相机拍摄软组织样本两个标记点之间的位移得到，拉力则通过两个拉力传感器的测量值均值得到；双轴拉伸测量过程具体如下：在软组织样本上标记沿周向均布的四个标记点，然后将软组织样本由沿周向均布的四个固定夹具夹紧，并保证相对的其中两个标记点位于同一根钢丝绳所在直线上；固定夹具夹紧时通过松、紧螺母二实现固定夹具的两块夹板对软组织样本的夹持力，并保证四个固定夹具对软组织样本的夹持力相等；每个双向拉伸机构中，电机驱动双旋向丝杠旋转，从而带动两块螺母块直线相向移动，螺母块带动螺母块连接架和拉力传感器同步移动，使得两根钢丝绳同步拉动软组织样本两侧；两个双向拉伸机构实现软组织样本的双轴拉伸形变，每个轴向的形变量通过相机拍摄软组织样本位于该轴向上的两个标记点之间的位移得到，每个轴向的拉力则通过该轴向上的两个拉力传感器的测量值均值得到。 8.根据权利要求7所述的双驱动离体软组织多维力学响应测量平台的测量方法，其特征在于：所述夹持力的具体值采用力矩扳手拧螺母二的方式来保证。
所属类别：	发明专利