[发明专利]基于表面对称电极压电材料杆的人体半规管实体模型

说明书

本发明公开一种基于表面对称电极压电材料杆的人体半规管实体模型，能准确测量角加速度。本发明的人体半规管实体模型，包括刚性管道(9)和连接管(8)，其内充满液体(7)；还包括周边与刚性管道(9)内壁密闭固连的柔性弹性体(6)，还包括底座(2)、固定于底座(2)底部的第一、二表面对称电极压电材料杆(1、4)及下端固定在底座(2)底部、上部穿过刚性管道(9)底部与柔性弹性体(6)连接处设置的柔性弹性膜(5)并密封于柔性弹性体(6)中的阶梯结构弹性杆(3)，第一、二表面对称电极压电材料杆(1、4)分别与弹性杆(3)下部两侧接触。

技术领域

本发明属于仿生加速度传感器技术领域，特别是一种基于表面对称电极压电材料杆的人体半规管实体模型。

背景技术

人体前庭系统中的半规管，可以感知人体头部的角加速度，用于保持身体平衡、维持稳定视觉，是人形重要的感觉器官。由于体积小、结构复杂、隐藏在头骨中，很难通过现有的技术手段，直接测量半规管内部的力学响应。而根据真实的人体半规管结构，用人工材料(或器件)代替相应的生物组织，设计制备人体半规管实体模型，可以较真实地观察和测量出人体半规管的工作机制，并进行各种生物体无法开展的物理实验，促进了解相关前庭疾病的病因。

目前，人体半规管实体模型的结构如中国发明专利“人工纤毛的仿耳蜗半规管旋转加速度传感器”(申请号：201510750074.1公开日：2016.03.09)所述，包括一根以上中空的完全管道，该管道两端和一个密封的容器相连通，管道和容器内充满绝缘液，每根管道内部的壶腹嵴上设置一个以上凸起的纤维装置。

上述旋转加速度传感器由于采用含金属芯压电纤维传感元件，其中金属芯的弹性模量较高，与人体半规管中的纤毛感觉细胞中的弹性模量有着很大的不同，也导致其生物力学特性和人体半规管有这很大的区别；且其管道中的塑形材料没有完全分隔管道，旋转时管道内的液体可以流经塑形材料表面，在管道内形成环流，这和人体半规管中壶腹嵴完全分隔开管道的结构有着本质的区别，内部流体流动方式也完全不同，其生物力学特性也有很大的区别，存在角加速度与直线加速度的耦合问题，导致角加速度测量不够准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于表面对称电极压电材料杆的人体半规管实体模型，能够有效区分角加速度和直线加速度，准确测量角加速度。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于表面对称电极压电材料杆的人体半规管实体模型，包括一个刚性管道9和与所述刚性管道9两端密闭连接的圆环状连接管8，所述刚性管道9水平放置，所述圆环状连接管8从刚性管道4上方越过；

在所述刚性管道9与圆环状连接管8构成的密闭空间内充满液体7；

还包括置于所述刚性管道9中部的柔性弹性体6，所述柔性弹性体6周边与刚性管道9内壁密闭固定连接，将刚性管道9纵向分隔为互不相通的两部分；

所述刚性管道9底部与柔性弹性体6连接处设有缝隙，并以柔性弹性膜5将该缝隙密封；

还包括一底部及周边封闭、上部开口的底座2及固定于所述底座2底部的第一表面对称电极压电材料杆1和第二表面对称电极压电材料杆4；

还包括一下部直径大、上部直径小的阶梯结构弹性杆3，所述阶梯结构弹性杆3下端固定在底座2底部，位于第一表面对称电极压电材料杆1和第二表面对称电极压电材料杆4之间，其上部穿过所述柔性弹性膜5密封于柔性弹性体6中；

所述第一表面对称电极压电材料杆1与所述弹性杆3一侧接触，所述第二表面对称电极压电材料杆4与所述弹性杆3相对的另一侧接触；

所述底座2上端与刚性管道9底部固定连接，并使第一表面对称电极压电材料杆1与第二表面对称电极压电材料杆4下端连线与刚性管道9轴线平行。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：