[发明专利]一种简易肘关节生物力学实验系统

说明书

本发明公开了一种简易肘关节生物力学实验系统，涉及肘关节生物力学实验技术领域，其技术方案要点是：包括安装架和上位机，安装架连接有肘关节机构；肘关节机构设有第一角度传感器和第二角度传感器；前臂的端部设有前臂髓内旋转应力机构；前臂髓内旋转应力机构连接有第一牵重装置和第二牵重装置；肘关节机构表面套接有模拟肌肉结构；模拟肌肉结构内部设有压力传感器；安装架设有信息采集模块和信息传输模块。具有在可自由调节肘关节屈伸角度，任意角度模拟肘关节不同应力条件的同时，还能够模拟出肘关节表面肌肉组织结构的生物力学特征，从而便于全方位的模拟研究肘关节做屈伸运动过程中的生物力学特征的效果。

技术领域

本发明涉及肘关节生物力学实验技术领域，更具体地说，它涉及一种简易肘关节生物力学实验系统。

背景技术

人类健全的生存，需要肘关节做不同幅度的活动或运动，肘关节是人体唯一能够同时并灵活实现屈曲和内旋外旋两种复合运动的关节。作为肩关节和手的联结，肘关节在上肢功能中处于重要地位：它不但可以拓展手的活动空间而且还可以为手的运动提供动力、稳定性和准确性。因此，研究肘关节的生物力学性质和行为，对肘关节的运动形式进行分析并建立其运动的实验模型必将使人类对自身运动有更深入的了解，并为对人体运动做更深入、更准确的研究提供可靠的依据。生物力学是用力学的方法来研究生物系统的结构和功能，提供分析和研究生物系统及其组成元素的行为的方法。因此，肘关节生物力学实验模型是研究分析肘关节生物力学系统必要且有效的工具。

现有的肘关节生物力学实验模拟装置，主要包括支撑架和安装在支撑架上与支撑架铰接的模拟肘关节结构；肘关节结构中的前臂连接有为前臂提供提供肘关节轴向加压载荷的加压装置。

现有技术中，肘关节生物力学实验模拟装置通过模拟出的肘关节结构及为肘关节结构提供加压荷载的加压装置来模拟出肘关节做屈伸运动过程的生物力学特征的变量，没有模拟出附着人体肘关节的骨表面的肌肉组织在肘关节做屈伸运动过程中的生物力学特征，从而不方便全方位的模拟研究肘关节做屈伸运动过程中的生物力学特征。

发明内容

本发明的目的是提供一种简易肘关节生物力学实验系统，具有可自由调节肘关节屈伸角度，任意角度模拟肘关节不同应力条件的同时，还能够模拟出肘关节表面肌肉组织结构的生物力学特征，从而便于全方位的模拟研究肘关节做屈伸运动过程中的生物力学特征。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种简易肘关节生物力学实验系统，包括安装架和上位机，所述安装架连接有肘关节机构；所述肘关节机构包括与安装架连接的肩关节球铰、与肩关节球铰连接的上臂、与上臂转动连接的肘关节转动副和与肘关节转动副连接的前臂；所述安装架与肩关节球铰连接处设有第一角度传感器；所述肘关节转动副与安装架连接处设有第二角度传感器；所述前臂远离肘关节转动副的端部设有前臂髓内旋转应力机构；所述内旋应力机构连接有扭力测试仪；所述前臂髓内旋转应力机构连接有提供前臂的内外翻加压载荷的第一牵重装置；所述前臂靠近肘关节转动副的表面连接有提供肘关节轴向加压载荷的第二牵重装置；所述肘关节机构表面套接有模拟肌肉结构；所述模拟肌肉结构内部设有压力传感器；所述安装架安装有信息采集模块和与信息采集模块连接的信息传输模块；所述第一角度传感器、第二角度传感器连接、压力传感器和扭力测试仪与信息采集模块连接；所述信息传输模块与上位机通讯连接；所述安装架安装有供电装置。

本发明进一步设置为：所述前臂髓内旋转应力机构包括与前臂的尺骨内部插接的髓内钉、与前臂表面固定连接的瞄准器和设置在瞄准器的瞄准环内固定钉；所述第一牵重装置和扭力测试仪与髓内钉伸出尺骨外的端部连接。

本发明进一步设置为：所述信息采集模块包括与第一角度传感器、第二角度传感器连接、压力传感器和扭力测试仪连接的信息处理器和与信息处理器连接的数据存储器；所述信息处理器和数据存储器与信息传输模块连接。