[发明专利]胸廓恒压加载装置

说明书

本发明公开了一种包括驱动机构、提升机构和施力机构；驱动机构包括设置沿同一水平轴设置且依次通过轴连接件连接的步进电机、第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴；提升机构包括两个相同的升降装置，每个升降装置包括自下而上依次连接的锥齿轮、提升轴、螺母和支撑构件；两个升降装置的锥齿轮分别与二者呈90°轴交角的第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴相啮合；每根提升轴的上段加工为螺杆段，使螺母螺接在螺杆段上形成丝杠结构、下段固定在锥齿轮的中心孔内，支撑构件固定在螺母顶端；施力机构设置在提升机构上，由提升机构驱动其升降和传递恒压压力；该胸廓恒压加载装置能够精确控制施力机构的进给量，实现持续恒力加载，且能承受较大转矩，传动可靠，升降平稳。

技术领域

本发明涉及恒力加载装置技术领域，特别涉及一种胸廓恒压加载装置。

背景技术

胸壁的先天畸形主要分为两种症状——凹陷畸形(漏斗胸)和凸出畸形(鸡胸)，其中凹陷畸形是最常见的先天性胸廓畸形，主要发生在胸骨的下半部分，是由于连接每个肋骨和胸骨的肋软骨的不正常和不平衡生长的结果。现在的研究已经表明，胸骨的凹陷会限制胸的体积，肺容量的减少会导致孩子在耐力运动或剧烈运动的困难；同时，凹陷的胸骨也会限制心脏，阻碍心脏的血液流动。

力学生物学是研究力学的环境(刺激)对生物体健康、疾病或损伤的影响，研究生物体对力学信号感受和响应机制，阐明机体的力学过程与生物学过程，如生长、重建、适应性变化和修复等之间的相互关系。因此，研究胸廓在外界载荷下的骨重建作用机理对漏斗胸矫形新技术的发展很有意义，我们选取在骨骼发育、生理学特性等方面与人类极为相近的小型猪进行实验，设计出一种适用于小型猪的可持续施加恒压的加载装置来重建胸骨区域的力学环境，分析出该区域在外界载荷下的骨重建作用机理，这将为解决临床漏斗胸矫形问题提供一定的理论基础。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实现持续恒力加载，精确加载并可调节尺寸的胸廓恒压加载装置。

为此，本发明技术方案如下：

一种胸廓恒压加载装置，包括驱动机构、提升机构和施力机构；其中，

驱动机构包括设置在架体内沿同一水平轴设置且依次通过轴连接件连接的步进电机、第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴，使第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴在步进电机的驱动下同步且同向旋转；

提升机构包括对称设置在驱动机构上方的两个相同的升降装置；每个升降装置包括自下而上沿同一竖直轴设置且依次连接的锥齿轮、提升轴、螺母和支撑构件；两个升降装置的锥齿轮分别与二者呈90°轴交角的第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴相啮合，以随其同步转动；每根提升轴的上段加工为螺杆段，使螺母螺接在螺杆段上形成丝杠结构(如梯形螺纹丝杆)、下段固定在相应锥齿轮的中心孔内，支撑构件固定在螺母顶端，使支撑构件随锥齿轮的转动实现沿轴向上升或下降；

施力机构设置在提升机构上，由提升机构驱动其升降，向生物体的胸廓传递由提升机构加载在施力机构上的恒压压力。

进一步地，第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴之间通过齿形轴连接；齿形轴由光轴段和直齿圈段构成，其光轴段的端部固定在第二锥齿轮轴的中心孔内，其直齿圈段插装在第一锥齿轮轴的中心孔内；在第一锥齿轮轴的中心孔的孔壁上加工有与齿形轴的直齿圈相适应的齿槽，使齿形轴能够相对于第一锥齿轮轴在轴向上往复运动以调解第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴之间的间距，并能够使第二锥齿轮轴随第一锥齿轮轴同步转动。