本發(fā)明涉及一種骨折模擬機，特別是一種腰椎骨骼爆裂骨折模擬機。

背景技術(shù)：

人體在受到劇烈的撞擊后(例如不小心從樓上失足落下)，腰椎骨骼會受到不同程度的損傷，為了能夠更好的研究腰椎骨骼在不同的受力沖擊時所受到的損傷，需要通過對腰椎試驗的吸收能量、變形、相對位移以及相應(yīng)的曲線分析研究，對影響試驗動態(tài)分析數(shù)據(jù)的關(guān)鍵問題進行研究。目前，常用的做法是人工將重錘從不同高度落到試樣上，求取落下高度與試樣破壞率的關(guān)系，用破壞率為50％時的落下高度來表示試樣的抗沖擊能力；又或者是固定重錘高度而改變錘質(zhì)量來進行試驗，用求得相應(yīng)重錘質(zhì)量來表示結(jié)果；也可以是兩者都改變而用下落重錘的能量來表示結(jié)果；但是這種方式由于是通過人工來進行操作，需要經(jīng)過多次的試驗，才能得出正確的結(jié)果，每次的試驗過程都需要人工進行操作，影響試驗的效率，影響成功率；由于落錘的體積較小，而標(biāo)本試樣的體積較大，導(dǎo)致落錘作用面積較小，無法對整體標(biāo)本進行作用力，從而影響試驗效果；而且每次試驗均無法精確的保證落錘的高度、位置保持一致，落錘在下落時也會受到環(huán)境的影響，因此試驗的結(jié)果精確度不高，容易影響判斷。同時，落錘在第一次撞擊試樣后，可能會由于受到較大的撞擊力進行反彈，從而對試樣進行二次、三次的撞擊，破壞試驗的結(jié)果。因此，現(xiàn)有的技術(shù)存在著試驗的精確度不高、效率低以及試驗結(jié)果容易受到破壞的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種腰椎骨骼爆裂骨折模擬機。它具有改善試驗的精確度、提高試驗效率以及降低試驗結(jié)果受破壞概率的特點。

本發(fā)明的技術(shù)方案：腰椎骨骼爆裂骨折模擬機，包括機架，機架底部設(shè)有骨骼固定裝置，骨骼固定裝置上端設(shè)有撞擊反彈機構(gòu)，撞擊反彈機構(gòu)上方設(shè)有固定于機架中部的端板，端板上設(shè)有圓柱屏擋，圓柱屏擋中設(shè)有落錘限制機構(gòu)，圓柱屏擋上部設(shè)有導(dǎo)引管，導(dǎo)引管底部設(shè)有靜音氣泵，導(dǎo)引管上方設(shè)有落錘釋放裝置，落錘釋放裝置上方設(shè)有固定于機架上部的落錘高度調(diào)節(jié)裝置。

前述的腰椎骨骼爆裂骨折模擬機中，所述骨骼固定裝置包括固定于機架底部的固定夾具，固定夾具上方設(shè)有分離式夾具，固定夾具和分離式夾具之間設(shè)有腰椎骨骼標(biāo)本。

前述的腰椎骨骼爆裂骨折模擬機中，所述撞擊反彈機構(gòu)包括與骨骼固定裝置相固定的連接板，連接板上設(shè)有彈射裝置，彈射裝置上方設(shè)有承壓板，承壓板上設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器連接有控制器，控制器與彈射裝置相連；所述的彈射裝置還連接有位移傳感器，位移傳感器與控制器相連。

前述的腰椎骨骼爆裂骨折模擬機中，所述彈射裝置包括位于連接板和承壓板之間的空心圓柱，且空心圓柱和承壓板之間設(shè)有伸縮桿，所述的空心圓柱內(nèi)設(shè)有執(zhí)行機構(gòu)。

前述的腰椎骨骼爆裂骨折模擬機中，所述執(zhí)行機構(gòu)包括在空心圓柱內(nèi)從下往上依次設(shè)有的彈射電機、分隔板、彈射壓簧以及彈射板，且彈射板和彈射電機之間設(shè)有鋼絲繩。

前述的腰椎骨骼爆裂骨折模擬機中，所述執(zhí)行機構(gòu)包括設(shè)置在空心圓柱底部的蝸輪，蝸輪中間位置設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)設(shè)有絲桿；所述蝸輪嚙合有蝸桿，蝸桿連接有旋轉(zhuǎn)電機。

前述的腰椎骨骼爆裂骨折模擬機中，所述連接板和彈射裝置之間設(shè)有角度調(diào)節(jié)裝置；所述角度調(diào)節(jié)裝置包括固定在連接板上的半圓形滑軌和轉(zhuǎn)動電機，轉(zhuǎn)動電機輸出軸上設(shè)有與彈射裝置相固定的轉(zhuǎn)動桿，轉(zhuǎn)動桿上設(shè)有與半圓形滑軌相嵌合的導(dǎo)輪；所述的連接板兩端設(shè)有高度傳感器，高度傳感器和轉(zhuǎn)動電機均與控制器相連。

前述的腰椎骨骼爆裂骨折模擬機中，所述落錘限制機構(gòu)包括固定于圓柱屏擋側(cè)面的限制桿架，限制桿架上設(shè)有貫穿圓柱屏擋的限制桿；所述限制桿架上設(shè)有電磁鐵，電磁鐵與控制器相連，所述限制桿端部設(shè)有磁性擋盤，限制桿上套設(shè)有壓縮彈簧，且壓縮彈簧位于磁性擋盤和限制桿架之間；所述的控制器還連接有位于圓柱屏擋內(nèi)壁的紅外傳感器。

前述的腰椎骨骼爆裂骨折模擬機中，所述落錘釋放裝置包括圓環(huán)固定盤，圓環(huán)固定盤內(nèi)壁設(shè)有卡扣，卡扣連接有控制桿，控制桿上設(shè)有磁鐵片，圓環(huán)固定盤上設(shè)有與磁鐵片位置相對應(yīng)的電磁鐵塊；所述的控制桿和圓環(huán)固定盤之間設(shè)有彈簧；所述導(dǎo)引管和圓環(huán)固定盤之間設(shè)有伸縮導(dǎo)桿，圓環(huán)固定盤底部設(shè)有第二紅外傳感器，第二紅外傳感器與控制器相連，控制器與電磁鐵塊相連。

前述的腰椎骨骼爆裂骨折模擬機中，所述落錘高度調(diào)節(jié)裝置包括固定在機架頂端的提升電機，提升電機上設(shè)有牽引繩，牽引繩端部設(shè)有掛鉤，掛鉤與落錘相連；所述掛鉤上設(shè)有第二高度傳感器，第二高度傳感器與控制器相連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過在骨骼固定裝置上設(shè)置撞擊反彈機構(gòu)，用于承受落錘的撞擊力，將撞擊力均勻的傳遞給標(biāo)本試樣，使得整個標(biāo)本試樣都能夠受到力，改善試驗的效果；通過撞擊反彈機構(gòu)和落錘限制機構(gòu)的相互配合，對落錘進行彈射使其進入導(dǎo)引管，并進行限位，防止落錘二次下落，撞擊標(biāo)本試樣，從而可以降低對試驗結(jié)果的破壞；通過設(shè)置導(dǎo)引管，使得落錘下落過程中始終在導(dǎo)引管中，不受環(huán)境中風(fēng)力等因素的影響，保證試驗的精度；同時通過在導(dǎo)引管上下端分別設(shè)置靜音氣泵和落錘釋放裝置，與撞擊反彈機構(gòu)相配合，使得落錘在完成撞擊作業(yè)后能夠自動的復(fù)位，重新固定在落錘釋放裝置上，并通過落錘高度調(diào)節(jié)裝置對落錘的降落高度進行自動調(diào)節(jié)，取代了人工調(diào)節(jié)，操作簡單，精確程度高，大大的提高了試驗的效率。另外，通過在彈射裝置和連接板之間設(shè)置角度調(diào)節(jié)裝置，可以對彈射裝置的彈射角度進行調(diào)節(jié)，防止由于標(biāo)本試樣受力破壞發(fā)生形變后彈射裝置無法將落錘準(zhǔn)確彈入導(dǎo)引管的現(xiàn)象的發(fā)生。綜上所述，本發(fā)明具有改善試驗的精確度、提高試驗效率以及降低試驗結(jié)果受破壞概率的特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的側(cè)視圖；

圖3是落錘釋放裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實施例1的執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實施例2的執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是角度調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)圖。

附圖中的標(biāo)記說明：1-機架，2-骨骼固定裝置，3-撞擊反彈機構(gòu)，4-端板，5-圓柱屏擋，6-落錘限制機構(gòu)，7-導(dǎo)引管，8-靜音氣泵，9-落錘釋放裝置，10-落錘高度調(diào)節(jié)裝置，11-彈射電機，12-分隔板，13-彈射壓簧，14-彈射板，15-鋼絲繩，16-蝸輪，17-螺紋孔，18-絲桿，19-蝸桿，20-旋轉(zhuǎn)電機，21-固定夾具，22-分離式夾具，23-腰椎骨骼標(biāo)本，31-連接板，32-彈射裝置，33-承壓板，34-壓力傳感器，35-控制器，36-位移傳感器，37-空心圓柱，38-伸縮桿，39-執(zhí)行機構(gòu)，41-角度調(diào)節(jié)裝置，42-半圓形滑軌，43-轉(zhuǎn)動電機，44-轉(zhuǎn)動桿，45-導(dǎo)輪,46-高度傳感器，61-限制桿架，62-限制桿，63-電磁鐵，64-磁性擋盤，65-壓縮彈簧，66-紅外傳感器，91-圓環(huán)固定盤，92-卡扣，93-控制桿，94-磁鐵片，95-電磁鐵塊，96-彈簧，97-伸縮導(dǎo)桿，98-第二紅外傳感器，101-提升電機，102-牽引繩，103-掛鉤，104-第二高度傳感器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為對本發(fā)明限制的依據(jù)。

實施例1。腰椎骨骼爆裂骨折模擬機，構(gòu)成如圖1、圖2、圖3、圖4、圖6和圖7所示，包括機架1，機架1底部設(shè)有骨骼固定裝置2，骨骼固定裝置2上端設(shè)有撞擊反彈機構(gòu)3，撞擊反彈機構(gòu)3上方設(shè)有固定于機架1中部的端板4，端板4上設(shè)有圓柱屏擋5，圓柱屏擋5中設(shè)有落錘限制機構(gòu)6，圓柱屏擋5上部設(shè)有導(dǎo)引管7，導(dǎo)引管7底部設(shè)有靜音氣泵8，導(dǎo)引管7上方設(shè)有落錘釋放裝置9，落錘釋放裝置9上方設(shè)有固定于機架1上部的落錘高度調(diào)節(jié)裝置10。

所述骨骼固定裝置2包括固定于機架1底部的固定夾具21，固定夾具21上方設(shè)有分離式夾具22，固定夾具21和分離式夾具22之間設(shè)有腰椎骨骼標(biāo)本23。

所述撞擊反彈機構(gòu)3包括與骨骼固定裝置2相固定的連接板31，連接板31上設(shè)有彈射裝置32，彈射裝置32上方設(shè)有承壓板33，承壓板33上設(shè)有壓力傳感器34，壓力傳感器34連接有控制器35，控制器35與彈射裝置32相連；所述的彈射裝置32還連接有位移傳感器36，位移傳感器36與控制器35相連。

所述彈射裝置32包括位于連接板31和承壓板33之間的空心圓柱37，且空心圓柱37和承壓板33之間設(shè)有伸縮桿38，所述的空心圓柱37內(nèi)設(shè)有執(zhí)行機構(gòu)39。

所述執(zhí)行機構(gòu)39包括在空心圓柱37內(nèi)從下往上依次設(shè)有的彈射電機11、分隔板12、彈射壓簧13以及彈射板14，且彈射板14和彈射電機11之間設(shè)有鋼絲繩15。

所述連接板31和彈射裝置32之間設(shè)有角度調(diào)節(jié)裝置41；所述角度調(diào)節(jié)裝置41包括固定在連接板31上的半圓形滑軌42和轉(zhuǎn)動電機43，轉(zhuǎn)動電機43輸出軸上設(shè)有與彈射裝置32相固定的轉(zhuǎn)動桿44，轉(zhuǎn)動桿44上設(shè)有與半圓形滑軌42相嵌合的導(dǎo)輪45；所述的連接板31兩端設(shè)有高度傳感器46，高度傳感器46和轉(zhuǎn)動電機43均與控制器35相連。

所述落錘限制機構(gòu)6包括固定于圓柱屏擋5側(cè)面的限制桿架61，限制桿架61上設(shè)有貫穿圓柱屏擋5的限制桿62；所述限制桿架61上設(shè)有電磁鐵63，電磁鐵63與控制器35相連，所述限制桿62端部設(shè)有磁性擋盤64，限制桿62上套設(shè)有壓縮彈簧65，且壓縮彈簧65位于磁性擋盤64和限制桿架61之間；所述的控制器35還連接有位于圓柱屏擋5內(nèi)壁的紅外傳感器66。

所述落錘釋放裝置9包括圓環(huán)固定盤91，圓環(huán)固定盤91內(nèi)壁設(shè)有卡扣92，卡扣92連接有控制桿93，控制桿93上設(shè)有磁鐵片94，圓環(huán)固定盤91上設(shè)有與磁鐵片94位置相對應(yīng)的電磁鐵塊95；所述的控制桿93和圓環(huán)固定盤91之間設(shè)有彈簧96；所述導(dǎo)引管7和圓環(huán)固定盤91之間設(shè)有伸縮導(dǎo)桿97，圓環(huán)固定盤91底部設(shè)有第二紅外傳感器98，第二紅外傳感器98與控制器35相連，控制器35與電磁鐵塊95相連。

所述落錘高度調(diào)節(jié)裝置10包括固定在機架1頂端的提升電機101，提升電機101上設(shè)有牽引繩102，牽引繩102端部設(shè)有掛鉤103，掛鉤103與落錘相連；所述掛鉤103上設(shè)有第二高度傳感器104，第二高度傳感器104與控制器35相連。

執(zhí)行機構(gòu)的工作過程：控制器控制彈射電機工作，彈射電機帶動鋼絲繩收縮，彈射板將作用力作用于彈射壓簧上，彈射壓簧積聚壓簧力，當(dāng)壓力傳感器檢測到信號后，控制器控制彈射電機停止工作，彈射壓簧就將壓簧力作用于彈射板上，彈射板就進行彈射，并將彈射力作用于承壓板上，承壓板就對落錘進行反彈作用，從而實現(xiàn)落錘的反彈。同時通過位移傳感器來監(jiān)控彈射電機的位移作用，進而控制電機對鋼絲繩的收縮量，繼而實現(xiàn)彈射電機對彈射壓簧的彈簧力的控制。

實施例2：腰椎骨骼爆裂骨折模擬機，構(gòu)成如圖1、圖2、圖3、圖5、圖6和圖7所示，包括機架1，機架1底部設(shè)有骨骼固定裝置2，骨骼固定裝置2上端設(shè)有撞擊反彈機構(gòu)3，撞擊反彈機構(gòu)3上方設(shè)有固定于機架1中部的端板4，端板4上設(shè)有圓柱屏擋5，圓柱屏擋5中設(shè)有落錘限制機構(gòu)6，圓柱屏擋5上部設(shè)有導(dǎo)引管7，導(dǎo)引管7底部設(shè)有靜音氣泵8，導(dǎo)引管7上方設(shè)有落錘釋放裝置9，落錘釋放裝置9上方設(shè)有固定于機架1上部的落錘高度調(diào)節(jié)裝置10。

所述骨骼固定裝置2包括固定于機架1底部的固定夾具21，固定夾具21上方設(shè)有分離式夾具22，固定夾具21和分離式夾具22之間設(shè)有腰椎骨骼標(biāo)本23。

所述撞擊反彈機構(gòu)3包括與骨骼固定裝置2相固定的連接板31，連接板31上設(shè)有彈射裝置32，彈射裝置32上方設(shè)有承壓板33，承壓板33上設(shè)有壓力傳感器34，壓力傳感器34連接有控制器35，控制器35與彈射裝置32相連；所述的彈射裝置32還連接有位移傳感器36，位移傳感器36與控制器35相連。

所述彈射裝置32包括位于連接板31和承壓板33之間的空心圓柱37，且空心圓柱37和承壓板33之間設(shè)有伸縮桿38，所述的空心圓柱37內(nèi)設(shè)有執(zhí)行機構(gòu)39。

所述執(zhí)行機構(gòu)39包括設(shè)置在空心圓柱37底部的蝸輪16，蝸輪16中間位置設(shè)有螺紋孔17，螺紋孔17內(nèi)設(shè)有絲桿18；所述蝸輪16嚙合有蝸桿19，蝸桿19連接有旋轉(zhuǎn)電機20。

所述連接板31和彈射裝置32之間設(shè)有角度調(diào)節(jié)裝置41；所述角度調(diào)節(jié)裝置41包括固定在連接板31上的半圓形滑軌42和轉(zhuǎn)動電機43，轉(zhuǎn)動電機43輸出軸上設(shè)有與彈射裝置32相固定的轉(zhuǎn)動桿44，轉(zhuǎn)動桿44上設(shè)有與半圓形滑軌42相嵌合的導(dǎo)輪45；所述的連接板31兩端設(shè)有高度傳感器46，高度傳感器46和轉(zhuǎn)動電機43均與控制器35相連。

所述落錘限制機構(gòu)6包括固定于圓柱屏擋5側(cè)面的限制桿架61，限制桿架61上設(shè)有貫穿圓柱屏擋5的限制桿62；所述限制桿架61上設(shè)有電磁鐵63，電磁鐵63與控制器35相連，所述限制桿62端部設(shè)有磁性擋盤64，限制桿62上套設(shè)有壓縮彈簧65，且壓縮彈簧65位于磁性擋盤64和限制桿架61之間；所述的控制器35還連接有位于圓柱屏擋5內(nèi)壁的紅外傳感器66。

所述落錘釋放裝置9包括圓環(huán)固定盤91，圓環(huán)固定盤91內(nèi)壁設(shè)有卡扣92，卡扣92連接有控制桿93，控制桿93上設(shè)有磁鐵片94，圓環(huán)固定盤91上設(shè)有與磁鐵片94位置相對應(yīng)的電磁鐵塊95；所述的控制桿93和圓環(huán)固定盤91之間設(shè)有彈簧96；所述導(dǎo)引管7和圓環(huán)固定盤91之間設(shè)有伸縮導(dǎo)桿97，圓環(huán)固定盤91底部設(shè)有第二紅外傳感器98，第二紅外傳感器98與控制器35相連，控制器35與電磁鐵塊95相連。

所述落錘高度調(diào)節(jié)裝置10包括固定在機架1頂端的提升電機101，提升電機101上設(shè)有牽引繩102，牽引繩102端部設(shè)有掛鉤103，掛鉤103與落錘相連；所述掛鉤103上設(shè)有第二高度傳感器104，第二高度傳感器104與控制器35相連。

執(zhí)行機構(gòu)的工作過程：控制器根據(jù)壓力傳感器檢測到的承受板的受力信號和位移傳感器檢測到的旋轉(zhuǎn)電機的上下位移信號，進而控制旋轉(zhuǎn)電機輸出相應(yīng)的功率，旋轉(zhuǎn)電機帶動蝸桿旋轉(zhuǎn)，蝸桿帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪的螺紋孔帶動絲桿上升，撞擊承壓板，使得承壓板將落錘反彈，落錘進入引導(dǎo)管。

所述的導(dǎo)引管底部設(shè)有噴嘴，噴嘴的噴氣方向朝向?qū)б軆?nèi)，噴嘴經(jīng)氣管與靜音氣泵相連。

所述的控制器為PLC控制器。

所述機架上設(shè)有觸摸顯示屏，觸摸顯示屏與控制器相連，通過在觸摸顯示屏上輸入需要模擬的腰椎骨骼受力情況，控制器就會將計算分析的結(jié)果顯示在觸摸顯示屏上，如所需的落錘重量和落錘的降落高度等信息。

所述轉(zhuǎn)動電機輸出軸上設(shè)有小齒輪，小齒輪嚙合有位于轉(zhuǎn)動桿下端的大齒輪，轉(zhuǎn)動桿上端與彈射裝置相固定；

彈射電機與控制器相連；旋轉(zhuǎn)電機與控制器相連。

角度調(diào)節(jié)裝置的工作過程：當(dāng)落錘砸到撞擊反彈機構(gòu)上后，腰椎骨骼標(biāo)本可能會發(fā)生傾斜，這時通過連接板兩端的高度傳感器對連接板兩端的高度進行監(jiān)測，當(dāng)發(fā)生傾斜后，控制器根據(jù)兩端的高度傳感器信號分析出傾斜的角度，然后控制轉(zhuǎn)動電機帶動轉(zhuǎn)動桿進行工作，對彈射裝置的角度進行回調(diào)糾正，保證落錘能夠準(zhǔn)確的被彈射進導(dǎo)引管中。

本發(fā)明的工作原理：根據(jù)需要模擬的腰椎骨骼受力情況，選擇相對應(yīng)的落錘，將落錘放置在落錘釋放裝置的圓環(huán)固定盤上，通過卡扣固定，然后控制器控制提升電機工作，提升電機卷繞牽引繩，帶動落錘以及落錘釋放裝置上升，通過第二高度傳感器來控制高度；落錘到達指定的位置后，控制器控制電磁鐵片斷電，彈簧將力作用于控制桿，控制桿使得卡扣松開，從而使落錘掉落，落錘進入導(dǎo)引管下落，最后與承壓板相撞，承壓板將力傳遞給腰椎骨骼，完成撞擊；承壓板上的壓力傳感器將信號傳遞給控制器，控制器控制彈射裝置進行彈射，然后承壓板受到彈射裝置的作用力后，承壓板將落錘按原方向彈射，落錘彈回到導(dǎo)引管后，控制器根據(jù)紅外傳感器的信號控制落錘限制機構(gòu)和消音氣泵工作，控制器控制電磁鐵通電，使得電磁鐵具有磁性，磁性擋盤克服壓縮彈簧，使得限制桿穿過圓柱屏擋，防止落錘落下，導(dǎo)引管底部的消音氣泵對位于導(dǎo)引管內(nèi)的落錘進行充氣作業(yè)，使得落錘上升，當(dāng)落錘上升到圓環(huán)固定盤下方時，控制器根據(jù)第二紅外傳感器的信號控制電磁鐵片斷電，從而使得卡扣松開，消音氣泵繼續(xù)充氣，直至落錘底部上升到圓環(huán)固定盤內(nèi)，控制器根據(jù)第二紅外傳感器的信號控制電磁鐵片通電以及控制消音氣泵停止工作，完成落錘的固定。