[实用新型]通用生物关节六自由度动态应力加载系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对生物关节进行力学研究用的应力加载装置，用于对关节运动功能和状态进行应力测试。

背景技术

随着人们生活和文化水平的提高，体育运动早已不是极少数人的运动项目，而是存在于大多数人的日常生活中，成为人们生活中的一部分，因此与运功相关的损伤问题，越来越突出地摆在骨科医生的面前。而涉及关节的损伤问题，不仅要求及时治愈，更要尽早恢复其运动功能。从而对治疗提出了更高的要求。

生物关节疾病的治疗效果在于其功能的恢复，关节的功能需要用关节的自由度(degree-of-freedom)来描述，关节的自由度就是围绕三个轴在三维空间做6种运动，如图4所示，以膝关节为例：膝关节可沿三个轴，即胫(股)骨纵轴Z、髁间横轴X、前后纵轴Y，在三维空间中运动，包括：远近位移、内外位移和前后位移3个位移，和内外旋、屈伸、内外翻3个旋转。关节的运动是复杂的，关节的运动可以是单个平面的单一运动，也可以是多个平面的复合运动。

目前对关节进行生物运动力学研究，是对关节疾病较为热门的研究方式，也是首选。生物力学研究不仅能更好的了解关节的生物力学，而且更能推断关节的损伤机制。

对关节运动的研究，需要用应力加载装置，以研究在不同运动状态下关节的应力变化状态。因此加载装置必须能够模拟正常的生理功能，同时还要能够定量和定向的研究生物关节在各个运动状态下的应力加载状况。

而现有的生物关节应力加载系统不能满足实验的需求，也限制了此类试验的广泛开展。主要是，或者不能完全模拟正常的运动功能；或者是结构比较复杂，造成成本昂贵，拆装和测试操作非常复杂，因此限制了其使用。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种结构简单，便于操作的通用生物关节六自由度动态应力加载系统。

本实用新型采用如下技术方案：一种通用生物关节六自由度动态应力加载系统，包括一个万能材料力学试验机，在该万能材料力学试验机的材料夹上安装有一个可调节关节远端骨加载平台，该可调节远端骨加载平台为一个竖向固定支架，在支架上设置有一排水平的螺孔，及一排与水平方向成30°夹角和一排与水平方向呈60°夹角的螺孔以用于通过螺钉固定远端骨；在所述的万能材料力学试验机的水平测试平台上，有一个用来固定近端骨的竖直的近端骨夹具，在该水平测试平台上还安装有两组滑轮，所述的两组滑轮及近端骨夹具和所述的可调节关节远端骨加载平台上所固定的远端骨的轴线一致，每组滑轮由三个滑轮同轴排列，滑轮的轮轴与所需固定的远端骨的轴线垂直；还包括一个可测试关节韧带张力的交叉韧带张力测试仪以及一个用于测远端骨旋转角度和力的关系的扭矩传感器，和一个用于测定关节近端骨或远端骨相对于关节作内外翻运动时应力加载特性的内外翻传感器。

本实用新型的这种通用生物关节六自由度动态应力加载系统，在万能材料力学试验机上加装两个特定结构的关节夹具，与交叉韧带张力测试仪和扭矩传感器及内外翻传感器，结构简单，可分别模拟6个自由度的生物关节运动，以及测试其应力情况，使用方便。

附图说明

图1为本实用新型的通用生物关节六自由度动态应力加载系统结构示意图。

图2为生物关节扭矩测度传感器的结构示意图。

图3为内外翻传感器的结构示意图。

图4为膝关节的六个自由度运动示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的通用生物关节六自由度动态应力加载系统作进一步说明。