專利名稱：皮膚摩擦特性專用測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種摩擦特性測試裝置。尤其涉及一種皮膚摩擦特性測試裝置。
背景技術(shù)：
皮膚摩擦學(xué)是生物摩擦學(xué)體表類的一個重要研究課題，涉及的生物器件主要是皮膚，尤其是人類的皮膚。在人類的日常勞動、鍛煉、保暖、保健、美容等活動中，人體皮膚會與各種材料之間由于接觸而產(chǎn)生摩擦，產(chǎn)生對皮膚的影響，使皮膚發(fā)生性變，如皮膚與勞動生產(chǎn)工具、體育用品等的擦傷起泡現(xiàn)象；皮膚與紡織纖維材料接觸摩擦的舒適性；假肢穿戴者殘肢皮膚與假肢接受腔界面的摩擦磨損等。因此需要研究皮膚在長期、反復(fù)摩擦后的表現(xiàn)，即皮膚的摩擦特性。這對于更好地保持皮膚健康，提高人們的生活質(zhì)量具有重要的意義。目前國內(nèi)外在皮膚摩擦學(xué)方面的研究還沒有形成體系，主要原因之一是受到研究手段的限制，特別是缺乏專用的摩擦測試設(shè)備?，F(xiàn)有的皮膚摩擦力及摩擦系數(shù)的測定的方法有簡單的牽引測定法、機械測定法、顯微摩擦計測定法等。牽引測定法結(jié)構(gòu)簡單，測量誤差大，測量精度低；機械測定法中，外加法向力是由人工進行控制，人為因素大，對測量精度不高；顯微摩擦計測定法的測量精度高，但只能針對人體上肢部位進行測量，人體的其他部位無法測量，使用受到局限。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是提供一種皮膚摩擦特性專用測試裝置，它能實時測量和分析人體或動物體內(nèi)、體外皮膚與各種不同材料之間，在不同作用力和運動速度下的摩擦力和摩擦系數(shù)；且其測量精度高，重復(fù)性和可比性好。
本實用新型解決其技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為一種皮膚摩擦特性專用測試裝置，其結(jié)構(gòu)特點為測試底座的后部固定有立座，立座的上前方設(shè)有由變頻電機驅(qū)動的可往復(fù)移動的測試頭，測試頭內(nèi)的傳動機構(gòu)與其最下端的測試觸頭之間安裝有三維力傳感器，該三維力傳感器與計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。
本實用新型的工作過程和原理是將皮膚試樣固定于測試底座前部，變頻電機通過傳動機構(gòu)，帶動測試頭作往復(fù)移動。使測試觸頭與皮膚試樣產(chǎn)生受控的摩擦運動，三維力傳感器檢測出測試觸頭受到的各個方向的作用力，并由三維力傳感器將三維力數(shù)據(jù)送計算機數(shù)據(jù)系統(tǒng)處理，實時記錄與分析得出受試皮膚試樣受到的法向力、摩擦力和側(cè)向力數(shù)據(jù)及其變化曲線并轉(zhuǎn)化成摩擦系數(shù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是測試過程自動化，變頻電機的輸出精確可控，三維力傳感器可同時精確檢測出受試皮膚各個方向的受力并由計算機實時處理，測量底座上可以不受限制地放置各種不同的皮膚試樣。更換不同的測試觸頭或測試觸頭的下部材料層則可以測試不同材料與受試皮膚的摩擦特性。因此，本實用新型能實時測量和分析人體或動物體內(nèi)、體外皮膚與各種不同材料之間，在不同作用力和運動速度下的摩擦力和摩擦系數(shù)；且其測量精度高，重復(fù)性和可比性好。
上述的立座上通過軸承固定有豎向的絲桿，絲桿的頂部設(shè)有手輪，測試頭上的絲桿螺母與絲桿配合。
通過旋轉(zhuǎn)手輪可使測試頭上下移動，從而可方便地調(diào)整測試觸頭與受試皮膚的上下位置，并改變測試時皮膚試樣的法向受力。使本實用新型可很方便地測量在不同法向力作用下的摩擦特性。
上述的傳動機構(gòu)為變頻電機控制的蝸桿蝸輪機構(gòu)及偏心輪連桿機構(gòu)。
蝸桿蝸輪及偏心輪連桿機構(gòu)是實現(xiàn)往復(fù)直線運動最簡單的現(xiàn)有機構(gòu)，這樣本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，實施容易。
上述的測試底座的前部設(shè)有人體或動物皮膚下摩擦副夾持裝置，該夾持裝置上部開有放置試樣的凹槽，該凹槽內(nèi)置有充氣墊，該凹槽的上部中間開孔的蓋板，該開孔大于測試觸頭的往復(fù)運動區(qū)間。
將體內(nèi)皮膚如人體上下肢或活體動物如兔、鼠皮膚放置在夾持裝置的槽內(nèi)充氣墊上并充氣，使測試部位上升并固定在中間開孔的蓋板下。使待測部位的皮膚被平坦地柔性固定在蓋板的方孔之下，測試觸頭在方孔的范圍內(nèi)與試樣皮膚產(chǎn)生摩擦運動。這樣可方便人的體內(nèi)皮膚和和動物皮膚測試。若是體外皮膚的測試，則可簡單地將其直接放置、固定于蓋板上部即可。若進行人體軀體皮膚或大動物軀體部位皮膚的測試則可移出該夾持裝置，直接置于測試底座上即可。
上述的測試觸頭下部的上摩擦副材料為柔性摩擦材料。
該柔性摩擦材料可以是假肢接受腔材料，紡織材料、勞動、體育用品材料等，以模擬皮膚各種實際的摩擦情況。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的描述。


圖1是本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實用新型實施例的傳動關(guān)系示意圖。
具體實施方式
實施例一圖1-2示出，本實用新型的一種具體實施方式
為一種皮膚摩擦特性專用測試裝置，其測試底座1的后部固定有立座2，立座2上前方設(shè)有由變頻電機10驅(qū)動的可往復(fù)移動的測試頭3，測試頭3內(nèi)的傳動機構(gòu)與其最下端的測試觸頭4之間安裝有三維力傳感器5，該三維力傳感器5與計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。
本實用新型的三維力傳感器5，可選用各種現(xiàn)有的三維力傳感器，如中科院合肥智能機械研究所研制的三維力傳感器，該傳感器與處理電路集成一體，直接輸出解耦后的三維力數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)更新速率500Hz。測量的三維力為法向力、摩擦力和側(cè)向力，測力范圍0～1000g，精度±0.5％FS，能夠滿足確保測量精度與測試的頻率等條件要求。
立座2上通過軸承6固定有豎向的絲桿7，絲桿7的頂部設(shè)有手輪8，測試頭3上的絲桿螺母9與絲桿7配合。傳動機構(gòu)為變頻電機10控制的蝸桿15蝸輪16機構(gòu)及偏心輪17連桿18機構(gòu)。
調(diào)整偏心輪17連桿18機構(gòu)的偏心滑塊位置，即能實現(xiàn)直線往復(fù)運動位移的調(diào)整。
測試底座1的前部設(shè)有人體或動物皮膚下摩擦副夾持裝置11，該夾持裝置11上部開有放置試樣的凹槽12，該凹槽12內(nèi)置有充氣墊13，該凹槽12的上部設(shè)有中間開孔的蓋板14，該開孔大于測試觸頭4的往復(fù)運動區(qū)間。測試觸頭4下部的上摩擦副材料19為柔性摩擦材料。
本實用新型上摩擦副材料19與測試觸頭4可以是一體化的整體，通過更換測試觸頭4實現(xiàn)上摩擦副材料19的更換；上摩擦副材料19與測試觸頭4也可以通過粘接或在測試觸頭4下部側(cè)沿以螺紋、鉚接等方式固定在一起，更方便于上摩擦副材料19的更換。
本實用新型的蓋板14可采用有機玻璃制造，這樣便于觀察受試皮膚的放置情況。
權(quán)利要求1.一種皮膚摩擦特性專用測試裝置，其特征在于測試底座(1)的后部固定有立座(2)，立座(2)的上前方設(shè)有由變頻電機(10)驅(qū)動的可往復(fù)移動的測試頭(3)，測試頭(3)內(nèi)的傳動機構(gòu)與其最下端的測試觸頭(4)之間安裝有三維力傳感器(5)，該三維力傳感器(5)與計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種皮膚摩擦特性專用測試裝置，其特征在于所述立座(2)上通過軸承(6)固定有豎向的絲桿(7)，絲桿(7)的頂部設(shè)有手輪(8)，測試頭(3)上的絲桿螺母(9)與絲桿(7)配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮膚摩擦特性專用測試裝置，其特征在于所述的傳動機構(gòu)為變頻電機控制的蝸桿(15)蝸輪(16)機構(gòu)及偏心輪(17)連桿(18)機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮膚摩擦特性專用測試裝置，其特征在于所述的測試底座(1)的前部設(shè)有人體或動物皮膚下摩擦副夾持裝置(11)，該夾持裝置(11)上部開有放置下摩擦副的凹槽(12)，該凹槽(12)內(nèi)置有充氣墊(13)，該凹槽(12)的上部設(shè)有中間開孔的蓋板(14)，該開孔大于測試觸頭(4)的往復(fù)運動區(qū)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮膚摩擦特性專用測試裝置，其特征在于所述的測試觸頭(4)下部的上摩擦副材料(19)為柔性摩擦材料。
專利摘要本實用新型公開了一種皮膚摩擦特性專用測試裝置，其測試底座的后部固定有立座，立座的上前方設(shè)有由變頻電機驅(qū)動的可往復(fù)移動的測試頭，測試頭內(nèi)的傳動機構(gòu)與其最下端的測試觸頭4之間安裝有三維力傳感器，該三維力傳感器與計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連。它能實時測量和分析人體或動物體內(nèi)、體外皮膚與各種不同材料之間，在不同作用力和運動速度下的摩擦力和摩擦系數(shù)；且其測量精度高，重復(fù)性和可比性好。
文檔編號A61B5/00GK2805689SQ20052003434
公開日2006年8月16日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者李煒, 石心余, 周仲榮 申請人:西南交通大學(xué)