[实用新型]一种超声振动辅助骨组织加工实验平台

说明书

一种超声振动辅助骨组织加工实验平台，柔性框架放置于光学平台上，三维线性平台由X轴、Y轴和Z轴三个滑台组成，手动旋转滑台通过第一连接块安装在三维线性丝杠滑台的Z轴滑台上，电主轴一端通过电主轴夹具安装在手动旋转滑台上，另一端夹持刀具，力传感器通过第二连接块安装在移动滑台和长直线导轨上，超声发生器的变幅杆与短直线导轨相连，短直线导轨安装在测力计上，骨样本夹具通过连接块安装在短直线导轨上，骨样本夹具用于夹持骨样本。本实用新型骨加工过程中有效减小切削力和切削温度。

技术领域

本实用新型属于精密加工技术领域，尤其是涉及一种超声振动辅助骨组织加工实验平台。

背景技术

近年来，各种骨组织疾病(如骨质增生、骨关节炎、骨头萎缩或坏死、骨癌和骨折等)日益增多，整形外科、植牙技术以及微创外科手术应运而生并蓬勃发展。在骨外科手术过程中，一些传统的机械加工方法如钻削、锯削、铣削和磨削等切削加工方法已被广泛应用。不同于传统机械加工，骨组织加工过程需关注的关键要素为：一、保持材料去除的高效性以缩短手术时间，降低手术风险；二、尽量减少磨削过程对人体正常组织造成的各类损伤，包括机械应力所引起的组织裂纹损伤和加工温度过高引起的组织热损伤。

钻削和磨削作为传统的精密加工方法，近年来被逐渐用于骨外科手术。骨钻削是一项临床基础操作，尤其在口腔手术和外科整形手术中，钻削时，刀具半封闭在加工区域内，而且骨头的热传导率低，钻头在加工骨组织时的摩擦，产生较高的温度和钻削力，而过高的温度和力会严重影响骨组织的生物活性，甚至产生裂纹。而在神经外科领域的颅底肿瘤摘除手术中，医生常采用微小球形金刚石磨头的高速磨削方式实现骨组织的材料去除，用以充分暴露颅底区肿瘤的位置。该加工方式细腻精确，对软组织创伤小，能更好地避免偶然性的机械损伤，而且磨削后的细粉状骨屑具有止血功效，受到外科医生的青睐，但磨削热仍然是骨磨削技术应用于神经外科手术的关键问题。因此，研究应用于骨加工过程的磨削力和磨削温度控制具有十分重要的科学意义和实用价值。

发明内容

为了克服现有骨磨削和钻削技术存在加工过程中骨组织出现热损伤和机械损伤的不足，本实用新型提供一种骨加工过程中有效减小切削力和切削温度的超声振动辅助骨组织加工实验平台。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种超声振动辅助骨组织加工实验平台，包括光学平台、角码、柔性框架、三维线性丝杠滑台、手动旋转滑台、电主轴、电主轴夹具、刀具、超声振动发生器、滑块、短直线导轨、长直线导轨、骨样本、骨样本夹具以及力传感器，所述柔性框架放置于光学平台上，所述三维线性平台由X轴、Y轴和Z轴三个滑台组成，所述手动旋转滑台通过第一连接块安装在三维线性丝杠滑台的Z轴滑台上，所述电主轴一端通过电主轴夹具安装在手动旋转滑台上，另一端夹持刀具，所述力传感器通过第二连接块安装在移动滑台和长直线导轨上，所述超声发生器的变幅杆与短直线导轨相连，所述短直线导轨安装在测力计上，所述骨样本夹具通过连接块安装在短直线导轨上，骨样本夹具用于夹持骨样本。

进一步，所述三维线性平台的X轴滑台和长直线导轨固定在光学平台平面上，X轴滑台和长直线导轨通过第二连接块连接，第二连接块上面安装力传感器；其中Y轴滑台通过L型连接块固定在柔性框架的横梁上，Z轴滑台通过第三连接块垂直地固定在Y轴滑台上。

再进一步，所述柔性框架通过角码安装固定在光学平台上，该柔性框架可以通过拆卸固定角码调整移动滑台的相对位置。

再进一步，所述手动旋转滑台的底座通过第一连接块固定在轴滑台上，手动旋转滑台的台面外圈有角度刻度，台面正中安装有电主轴夹具，拧紧电主轴夹具上螺钉，可以用于夹持电主轴。通过转动手动转动滑台台面可以调整电主轴的切削角度，转动范围为360°，手动滑台台面可用螺钉锁死。