[发明专利]基于多根液体芯有机压电材料纤维的人体半规管实体模型

说明书

本发明公开一种基于多根液体芯有机压电材料纤维的人体半规管实体模型，能准确感知角加速度。本发明的人体半规管实体模型，包括一水平放置的筒状刚性管道(4)和与其两端密闭连接的圆环状连接管(5)，其间充满液体(3)；还包括置于刚性管道(4)中部的柔性弹性体(2)和全部包裹在所述柔性弹性体(2)内的形状相同的第一弯曲弹性板(61)和第二弯曲弹性板(62)，柔性弹性体(2)周边与刚性管道(4)内壁密闭固定连接，两弯曲弹性板(61、62)凹面相对，两端分别与刚性管道(4)管壁内侧固定连接；在弯曲弹性板(61、62)的凹面上沿纵向紧密贴合有形状、结构相同的第一、二液体芯有机压电材料纤维(11、12)。

技术领域

本发明属于人体前庭系统实体模型技术领域，特别是一种基于多根液体芯有机压电材料纤维的人体半规管实体模型。

背景技术

人体前庭系统中的半规管，可以感知人体头部的角加速度，用于保持身体平衡、维持稳定视觉，是人形重要的感觉器官。由于体积小、结构复杂、隐藏在头骨中，很难通过现有的技术手段，直接测量半规管内部的力学响应。而根据真实的人体半规管结构，用人工材料(或器件)代替相应的生物组织，设计制备人体半规管实体模型，可以较真实地观察和测量出人体半规管的工作机制，并进行各种生物体无法开展的物理实验，促进了解相关前庭疾病的病因。

目前，人体半规管实体模型的结构如中国发明专利“人工纤毛的仿耳蜗半规管旋转加速度传感器”(申请号：201510750074.1公开日：2016.03.09)所述，包括一根以上中空的完全管道，该管道两端和一个密封的容器相连通，管道和容器内充满绝缘液，每根管道内部的壶腹嵴上设置一个以上凸起的纤维装置。

上述旋转加速度传感器由于采用含金属芯压电纤维传感元件，其中金属芯的弹性模量较高，和人体半规管中的纤毛感觉细胞中的弹性模量有着很大的不同，也导致其生物力学特性和人体半规管有这很大的区别；且其管道中的塑形材料没有完全分隔管道，旋转时管道内的液体可以流经塑形材料表面，在管道内形成环流，这和人体半规管中壶腹嵴完全分隔开管道的结构有着本质的区别，内部流体流动方式也完全不同，其生物力学特性也会有很大的区别。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多根液体芯有机压电材料纤维的人体半规管实体模型，采用和人体头部前庭系统中用于测量角加速度的半规管部分完全相同的结构，具有和人体半规管相似的传感功能，能够感知角加速度，非常适合于用作人体半规管的实体模型，模仿人体半规管进行各种物理实验。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于多根液体芯有机压电材料纤维的人体半规管实体模型，包括一筒状刚性管道4和与所述刚性管道4两端密闭连接的圆环状连接管5，所述刚性管道4水平放置，所述圆环状连接管5从刚性管道4上方越过；

在所述刚性管道4与圆环状连接管5构成的密闭空间内充满液体3；

还包括置于所述刚性管道4中部的柔性弹性体2，所述柔性弹性体2周边与刚性管道4内壁密闭固定连接，将刚性管道4纵向分隔成互不相通的两部分；

还包括全部包裹在所述柔性弹性体2内的形状相同的第一弯曲弹性板61和第二弯曲弹性板62；

所述第二弯曲弹性板62与第一弯曲弹性板61的凹面相对，两端分别与所述刚性管道4管壁内侧固定连接；

所述第二弯曲弹性板62与第一弯曲弹性板61的相对凹面内侧留有空间，内部没有柔性弹性体2；

在所述第一弯曲弹性板61的凹面上沿其纵向紧密贴合有第一液体芯有机压电材料纤维11，在所述第二弯曲弹性板62的凹面上沿其纵向紧密贴合有第二液体芯有机压电材料纤维12；

所述第二液体芯有机压电材料纤维12与第一液体芯有机压电材料纤维11形状、结构相同。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：