[发明专利]一种生物撞击系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物撞击系统。

背景技术

生物撞击装置是用来模拟外部撞击引起的创伤的致伤装置，主要用于临床实验研究。目前，市面上有多种撞击器产品，包括美国生产的PinPoint^TM，第三军医大学研制的BIM-1型(自由落体式)生物撞击机、BIM-Ⅱ型(气动式)生物撞击机和小型生物撞击机，第四军医大学研究的多功能生物撞击机和基于射钉枪的小型撞击器。这些装置除了第三军医大学研究的BIM-1型是自由落体式传统的结构外，其余都是采用高压气动模式，驱使撞击头撞击实验对象。

由于撞击头是在气压或重力的作用下撞击被测试的生物对象。气压越大或撞击头的高度越高，撞击头撞击的速度越大，撞击的力量也越大。因此，这些实验装置都是采用气压的大小（或撞击头高低）作为描述实验撞击结果的参数。但气压或撞击头的高度都无法精确描述撞击头撞击被测试生物对象的过程和力量特征。

根据碰撞理论，撞击过程需要符合动量守恒定理：

F×Δt＝Σm×Δv

F：表示外部作用在物体上的力，是一个空间矢量；

Δt：表示外部作用力作用在物体上的时间；

m：表示物体的质量；

Δv：表示物体速度的变化量，是一个空间矢量。

当被测对象位置固定的时候，该动量守恒公式就变为：

F×Δt＝m×Δv

m是撞击过程中，撞击被实验对象的所有物体的质量总和，Δv是质量m的速度变化量。由于撞击实验完成后，撞击被实验对象的物体的速度为零，因此，Δv的大小等于发射速度。

F：是撞击过程中的撞击力。根据上述公式，该力的大小等于撞击物体质量m和其速度的乘积除以作用时间的商。

由于每个实验的撞击作用时间受实验对象软组织的状态等多方面因素影响，因此，现有的实验装置采用气压的大小（或撞击头高低）作为描述实验撞击结果的参数，其描述撞击效果的方法不够精准，无法精确描述撞击头撞击被测试生物对象的过程和力量特征，对于创伤形成的机理研究还缺乏更有说服力的数据。

发明内容

本发明的目的是提供一种可准确记录撞击过程力学特征的生物撞击系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物撞击系统，包括撞击装置及控制板，所述撞击装置的撞击端设有压力传感器，所述压力传感器与控制板连接。

进一步地，还包括与控制板连接的显示装置。

进一步地，所述控制板采用单片机或ARM处理器。

进一步地，所述ARM处理器采用ARM9处理器。

进一步地，所述撞击装置包括气源、撞击缸及支架，气源与撞击缸的输入端连接，撞击缸固定在支架上，所述压力传感器安装在撞击缸的推杆末端。

进一步地，所述气源通过气管及安装在气管上的阀门与撞击缸的输入端连接，所述控制板与阀门连接。

进一步地，还包括控制盒体，所述控制板安装在控制盒体内，所述控制盒体上安装有指令控件，所述指令控件与控制板连接。

进一步地，所述阀门设置在控制盒体内。

进一步地，所述气源采用小型便携式空压机GA81/4X。

进一步地，所述支架包括可放置撞击对象的水平底板及固定在水平底板上的倒L型的梁，所述撞击缸竖直固定在梁上。

由于采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

（1）本发明利用精密力传感器和单片机实时采集并记录撞击头在撞击过程中的力信号，可精确描述生物撞击过程的力学特征，为分析撞击过程的撞击力特征提供准确数据，弥补了传统撞击实验装置无法监控撞击过程的空白。

（2）本发明操作简便、结构紧凑、成本低廉，并且具有较高的稳定性和可靠性，适合于各种生物撞击实验的验证。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明的生物撞击系统原理图。

图2是本发明的生物撞击系统结构示意图。

图3是控制盒结构示意图。

图4是控制盒内部连接示意图。

图5是支架和撞击缸连接示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种生物撞击系统，包括撞击装置及控制板，所述撞击装置的撞击端设有压力传感器，所述压力传感器与控制板连接。进一步地，还包括与控制板连接的显示装置。其中，控制板采用由单片机或ARM处理器构成的嵌入式系统，优选ARM9处理器。