一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置和方法，是一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速致傷機(jī)制研究的實(shí)驗(yàn)裝置與方法。其特征首先在于頭顱的旋轉(zhuǎn)是通過齒條棘輪的運(yùn)動(dòng)關(guān)系獲得的，即實(shí)現(xiàn)了從直線運(yùn)動(dòng)到旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化；其次，齒條回程不會(huì)對(duì)裝置的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻礙；同時(shí)，載物轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)加速階段僅控制在0～90°階段，之后可通過彈性橡膠帶以較低的角減速度值進(jìn)行減速；此外，該頭顱或頭顱模型的旋轉(zhuǎn)加速度是可以按需通過氣體壓力動(dòng)力源進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié);最后，通過該裝置和方法進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)最終可望獲取人體顱腦旋轉(zhuǎn)損傷耐限標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)值。該方法及裝置可用于交通醫(yī)學(xué)、體育運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和航空航天醫(yī)學(xué)等方面的顱腦旋轉(zhuǎn)加速致傷實(shí)驗(yàn)研究。
【專利說明】—種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢測(cè)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]顱腦撞擊損傷是交通事故中常見的傷類和主要致死原因之一，根據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)資料，顱腦撞擊損傷的發(fā)生率高達(dá)54%，是傷后致死、致殘的首要原因。交通事故傷是對(duì)人類生命安全危害最大的“世界第一公害”。顱腦撞擊傷生物力學(xué)機(jī)制一直都是研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，大部分交通事故致顱腦損傷案例中均包含致命的腦組織彌漫性軸索損傷，即由顱腦旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的損傷。
[0003]許多學(xué)者對(duì)顱腦直線撞擊傷作了大量研究，得出了顱腦在直線運(yùn)動(dòng)下其所受加速度與組織損傷之間的關(guān)系。事實(shí)上，相對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)加速運(yùn)動(dòng)下腦組織更容易受損且其嚴(yán)重程度更高。但顱腦旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的外部角加速度與顱腦損傷之間的關(guān)系及耐限在生物力學(xué)領(lǐng)域還處于不斷探索完善之中；原因主要在于顱腦結(jié)構(gòu)復(fù)雜，未有可行的力學(xué)等效耦合研究方法，有效的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置較難以制備等。
[0004]要降低交通事故中駕乘人員顱腦損傷的發(fā)生率、研制交通事故顱腦損傷的防護(hù)措施，就要對(duì)交通事故中的顱腦旋轉(zhuǎn)加速致傷機(jī)制進(jìn)行深入研究。因此，研究一套可行有效的顱腦旋轉(zhuǎn)加速致傷方法與裝置就成為一種重要的需求。
[0005]現(xiàn)有的通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)獲得的角加速度值偏小，不足以使顱腦或其模型在短時(shí)內(nèi)發(fā)生旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生致命傷害；本發(fā)明裝置先通過高壓氣體裝置獲得瞬時(shí)足夠大的線加速 度，之后經(jīng)由本發(fā)明裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)化可獲取足夠大的瞬時(shí)角加速度，使顱腦或其模型承受足夠大的瞬時(shí)角加速度而發(fā)生致命性損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速致傷研究的裝置和方法。
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:為了提高顱腦旋轉(zhuǎn)加速致傷機(jī)理的研究水平，克服現(xiàn)有研究方法和裝置的缺陷，本發(fā)明通過氣體壓力動(dòng)力源、齒條棘輪機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建了一套顱腦旋轉(zhuǎn)加速致傷機(jī)制研究的實(shí)驗(yàn)方法與裝置。通過調(diào)節(jié)氣體壓力動(dòng)力源輸出壓力，以齒條棘輪機(jī)構(gòu)為傳動(dòng)、轉(zhuǎn)化部件，可將動(dòng)力源輸出的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)顱腦或其模型實(shí)現(xiàn)高角加速度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加速致傷機(jī)制分析。此方法和裝置可廣泛用于交通醫(yī)學(xué)、體育運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)和航空航天醫(yī)學(xué)等方面的基礎(chǔ)研究，可十分方便地開展大量的輕、中、重度顱腦旋轉(zhuǎn)加速致傷實(shí)驗(yàn)研究。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置， 其關(guān)鍵在于，包括高壓氣泵1、驅(qū)動(dòng)桿2、齒條3、棘輪4、旋轉(zhuǎn)銷軸5和載物轉(zhuǎn)盤6，
[0009]所述高壓氣泵I連接驅(qū)動(dòng)桿2，所述驅(qū)動(dòng)桿2連接齒條3，所述齒條3相應(yīng)的鋸齒與所述棘輪4軸向的鋸齒緊密扣合，所述齒條3帶動(dòng)所述棘輪4運(yùn)動(dòng)，所述棘輪4中心孔過盈連接旋轉(zhuǎn)銷軸5，所述旋轉(zhuǎn)銷軸5頂端安放載物轉(zhuǎn)盤6。
[0010]上述技術(shù)方案的有益效果為:其中高壓氣泵的高壓氣能夠產(chǎn)生足夠大的動(dòng)力推動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而能促使載物轉(zhuǎn)盤加速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生試驗(yàn)所需的加速度值，普通的馬達(dá)產(chǎn)生的加速度并不能達(dá)到帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤運(yùn)動(dòng)所需要的加速度數(shù)值。
[0011]所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述高壓氣泵I上設(shè)置有氣泵控制器和壓力傳感器，所述壓力傳感器連接所述氣泵控制器，所述氣泵控制器根據(jù)壓力傳感器所檢測(cè)的所述高壓氣泵I內(nèi)的壓力值，調(diào)節(jié)所述氣泵控制器進(jìn)行排氣工作。
[0012]上述技術(shù)方案的有益效果為:所述高壓氣泵設(shè)置氣泵控制器和壓力傳感器之后， 當(dāng)發(fā)出一個(gè)壓力值的高壓氣，壓力傳感器會(huì)反饋相應(yīng)的壓力信號(hào)數(shù)值，如果不足以達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的壓力值，氣泵控制器會(huì)再次發(fā)出更大的壓力值的高壓氣，從而能滿足檢驗(yàn)的需求。
[0013]所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)桿上設(shè)置有反饋電路和驅(qū)動(dòng)桿控制器，所述載物轉(zhuǎn)盤6上設(shè)置有加速度傳感器，所述反饋電路連接加速度傳感器， 所述反饋電路另一端連接氣泵控制器，所述載物轉(zhuǎn)盤6的加速度傳感器發(fā)送速度信息到反饋電路，由所述反饋電路將加速度信息傳輸?shù)綒獗每刂破?，所述氣泵控制器根?jù)速度信息進(jìn)行相應(yīng)的排氣操作，所述氣泵控制器連接所述驅(qū)動(dòng)桿控制器，所述驅(qū)動(dòng)桿控制器連接驅(qū)動(dòng)桿，由驅(qū)動(dòng)桿控制器對(duì)驅(qū)動(dòng)桿進(jìn)行加速度驅(qū)動(dòng)控制。
[0014]上述技術(shù)方案的有益效果為:驅(qū)動(dòng)桿設(shè)置有反饋電路和驅(qū)動(dòng)桿控制器，載物轉(zhuǎn)盤 6上設(shè)置有加速度傳感器，當(dāng)檢驗(yàn)時(shí)，載物轉(zhuǎn)盤的加速度值未達(dá)到預(yù)訂需求，加速度傳感器通過反饋電路反饋到氣泵控制器，由氣泵控制器產(chǎn)生更大的高壓氣，以滿足檢驗(yàn)需求。
[0015]所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述反饋電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管、第四三極管和第五三極管，所述第一三極管發(fā)射極分別連接電流源和第二三極管發(fā)射極，所述第一三極管集電極和基極相連，所述第一三極管集電極連接氣泵控制器，所述第二三極管基極連接所述第一三極管基極，所述第二三極管發(fā)射極連接地三三極管發(fā)射極，所述第二三極管集電極連接第四三極管集電極，所述第四三極管集電極連接所述第四三極管基極，所述第四三極管發(fā)射極連接第五三極管發(fā)射極，所述第四三極管基極連接第五三極管基極，所述第五三極管集電極連接速度傳感器，所述第五三極管集 電極連接地三三極管集電極，所述第三三極管基極連接電壓源。
[0016]上述技術(shù)方案的有益效果為:通過反饋電路中的鏡像電路、比較電路和放大電路， 對(duì)加速度傳感器的加速度值進(jìn)行反饋，從而實(shí)現(xiàn)氣泵傳感器對(duì)氣泵是否的輸出更大的高壓氣進(jìn)行判斷，以及得出加速度的反饋信息。
[0017]所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述棘輪4包括第一齒41、第二齒 42、第三齒43、第四齒44、中心孔45、方臺(tái)46、軸臺(tái)47、固定柱48和彈簧49，
[0018]所述第一齒41、第二齒42、第三齒43和第四齒44依次分別放置于方臺(tái)46每一邊， 所述方臺(tái)46每一邊設(shè)置固定柱48，所述第一齒41、第二齒42、第三齒43和第四齒44分別套入每一邊的固定柱48，所述每一固定柱48分別套入彈簧49，所述彈簧49沿固定柱48徑向方向“U”形設(shè)置，所述彈簧49遠(yuǎn)端彎折呈“L”形，所述第一齒41、第二齒42、第三齒43 和第四齒44嵌于軸臺(tái)47臺(tái)面，所述第一齒41、第二齒42、第三齒43和第四齒44底端坐落于方臺(tái)46上，所述中心孔45開設(shè)鍵槽用于固定載物轉(zhuǎn)盤6的旋轉(zhuǎn)銷軸5。
[0019]上述技術(shù)方案的有益效果為:所述棘輪內(nèi)部為四齒結(jié)構(gòu)，從而保證向單一方向卡扣運(yùn)動(dòng)時(shí)，提高其運(yùn)動(dòng)精度，比單一齒結(jié)構(gòu)精度更高，無效運(yùn)動(dòng)更少，從而能實(shí)現(xiàn)齒條帶動(dòng)棘輪運(yùn)動(dòng)，得到所檢驗(yàn)的加速度值，或者其他的加速檢測(cè)需求。
[0020]所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，還包括底座7、固定立柱8、彈簧橡膠帶9和凹槽環(huán)10，
[0021]所述固定立柱8與底座7之間為固定連接，所述底座7安裝在棘輪4下端，所述載物轉(zhuǎn)盤6的外側(cè)邊緣蝕刻凹槽環(huán)10，所述彈性橡膠帶9 一端固定于固定立柱8上，所述彈性橡膠帶9另一端連接于載物轉(zhuǎn)盤6的凹槽環(huán)10上，所述固定立柱8所纏繞的彈性橡膠帶9 高度與所述載物轉(zhuǎn)盤6的凹槽環(huán)10高度相同，旋轉(zhuǎn)檢測(cè)前彈性橡膠帶9處于自由狀態(tài)，不緊繃并預(yù)留有彎曲部分，所述載物轉(zhuǎn)盤6發(fā)生加速旋轉(zhuǎn)后，所述彈性橡膠帶9開始起作用并使載物轉(zhuǎn)盤6在較低角減速度值的作用下逐漸停轉(zhuǎn)。
[0022]上述技術(shù)方案的有益效果為:通過固定立柱8、彈簧橡膠帶9和凹槽環(huán)10能夠在加速檢驗(yàn)完成后，及時(shí)的進(jìn)行減速操作，不至于使檢驗(yàn)的產(chǎn)品在減速受到損害。
[0023]所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述齒條3的鋸齒和棘輪4的鋸齒規(guī)格相同，所述齒條3設(shè)置10個(gè)鋸齒，所述棘輪4設(shè)置40個(gè)鋸齒，所述齒條3從其第一鋸齒行走到第十鋸齒，帶動(dòng)棘輪4的載物轉(zhuǎn)盤6行走90°。
[0024]上述技術(shù)方案的有益效果為:齒條與棘輪的鋸齒數(shù)量在具體限定之后，其走行的角度得到了確定，從而更好地實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)?zāi)康摹?br> [0025]本發(fā)明還公開一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢測(cè)的方法，其關(guān)鍵在于，包括如下步驟:
[0026]步驟1，高壓氣泵連接驅(qū)動(dòng)桿，氣體導(dǎo)出時(shí)可帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿瞬間向右擊出，驅(qū)動(dòng)桿與齒條時(shí)螺栓連接，故驅(qū)動(dòng)桿帶動(dòng)齒條向右擊出，之后齒條帶動(dòng)棘輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，棘輪通過旋轉(zhuǎn)銷軸與載物轉(zhuǎn)盤連接，旋轉(zhuǎn)銷軸與底座之間通過軸承相連，故而載物轉(zhuǎn)盤隨即發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。為避免驅(qū)動(dòng)桿擊出后發(fā)生自由飛行帶來危險(xiǎn)因素，需在驅(qū)動(dòng)桿中增設(shè)回彈措施，使驅(qū)動(dòng)桿擊出后瞬間產(chǎn)生回彈，因此旋轉(zhuǎn)裝置采用棘輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，以免驅(qū)動(dòng)桿回彈過程中帶動(dòng)齒條產(chǎn)生回復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而對(duì)旋轉(zhuǎn)銷軸及載物轉(zhuǎn)盤的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙；為使載物轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)加速階段僅為0~90°，裝置中對(duì)齒條的齒數(shù)進(jìn)行了限制處理，即齒條的齒數(shù)為棘輪齒數(shù)的1/4個(gè)，載物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過90°之后，可通過彈性橡膠帶以較低的角減速度值進(jìn)行減速，所述裝置中固定立柱與底座之間 為固定連接，彈性橡膠帶一端固定于固定立柱上，另一端固定于載物轉(zhuǎn)盤的凹槽環(huán)上，實(shí)驗(yàn)前彈性橡膠帶處于自由狀態(tài)，不緊繃，預(yù)留有彎曲部分，當(dāng)載物轉(zhuǎn)盤發(fā)生加速旋轉(zhuǎn)一周后，彈性橡膠帶開始起作用并使載物轉(zhuǎn)盤在較低角減速度值的作用下逐漸停轉(zhuǎn)；
[0027]步驟2，將高壓氣泵的氣體輸出值調(diào)整到預(yù)定壓力值，然后導(dǎo)出氣體，擊發(fā)驅(qū)動(dòng)桿， 通過速度傳感器測(cè)量齒條的線加速度歷程，如果速度傳感器檢測(cè)出未達(dá)到預(yù)定加速度值， 通過反饋電路反饋給高壓氣泵，由高壓氣泵增大輸出的氣壓值通過氣泵控制器再次擊出驅(qū)動(dòng)桿，所述加速度歷程通過下式進(jìn)行轉(zhuǎn)換:
-- ?
[0028]a = V0 = V1 = r cy.,
[0029]Vtl為齒條擊出的線速度；^為齒條擊出的線加速度；vl為棘輪以分度圓為半徑的圓弧線速度；V1為棘輪以分度圓為半徑的圓弧線加速度；r為棘輪分度圓半徑；a為齒條運(yùn)動(dòng)的線加速度；&為棘輪也即載物轉(zhuǎn)盤的角加速度；
[0030]則載物轉(zhuǎn)盤的角加速度^為:
[0031]? =
[0032]步驟3，通過步驟2的力學(xué)等效關(guān)系顱腦旋轉(zhuǎn)角加速度^歷程擬合曲線。
[0033]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:
[0034]采用該種裝置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)，角加速度輸出峰值較大，此外，角加速度峰值穩(wěn)定且可按需進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。倘若采用普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則首先其角加速度峰值無法達(dá)到1000Orad/ S2以上，其次其角加速度峰值無法進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)節(jié)與控制；
[0035]所述彈性橡膠帶的作用使得在旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行的顱腦旋轉(zhuǎn)加速階段發(fā)生損傷檢測(cè)，而不會(huì)在減速旋轉(zhuǎn)階段發(fā)生損傷，從而可將動(dòng)物顱腦旋轉(zhuǎn)發(fā)生的損傷數(shù)值與加速度值進(jìn)行一維關(guān)聯(lián)，得出更加精確的數(shù)值。
[0036]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0038]圖1是本發(fā)明用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖2是本發(fā)明用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置的制動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖3是本發(fā)明用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置的反饋電路示意圖；
`[0041]圖4是本發(fā)明用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置的棘輪結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖5是本發(fā)明用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置的彈簧結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0044]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0045]在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、 “連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。[0046]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，其關(guān)鍵在于，包括高壓氣泵1、驅(qū)動(dòng)桿2、齒條3、棘輪4、旋轉(zhuǎn)銷軸5和載物轉(zhuǎn)盤6，
[0047]所述高壓氣泵I連接驅(qū)動(dòng)桿2，所述驅(qū)動(dòng)桿2連接齒條3，所述齒條3相應(yīng)的鋸齒與所述棘輪4軸向的鋸齒緊密扣合，所述齒條3帶動(dòng)所述棘輪4運(yùn)動(dòng)，所述棘輪4中心孔過盈連接旋轉(zhuǎn)銷軸5，所述旋轉(zhuǎn)銷軸5頂端安放載物轉(zhuǎn)盤6。
[0048]所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述高壓氣泵I上設(shè)置有氣泵控制器和壓力傳感器，所述壓力傳感器連接所述氣泵控制器，所述氣泵控制器根據(jù)壓力傳感器所檢測(cè)的所述高壓氣泵I內(nèi)的壓力值，調(diào)節(jié)所述氣泵控制器進(jìn)行排氣工作。
[0049]所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)桿上設(shè)置有反饋電路和驅(qū)動(dòng)桿控制器，所述載物轉(zhuǎn)盤6上設(shè)置有加速度傳感器，所述反饋電路連接加速度傳感器， 所述反饋電路另一端連接氣泵控制器，所述載物轉(zhuǎn)盤6的加速度傳感器發(fā)送速度信息到反饋電路，由所述反饋電路將加速度信息傳輸?shù)綒獗每刂破?，所述氣泵控制器根?jù)速度信息進(jìn)行相應(yīng)的排氣操作，所述氣泵控制器連接所述驅(qū)動(dòng)桿控制器，所述驅(qū)動(dòng)桿控制器連接驅(qū)動(dòng)桿，由驅(qū)動(dòng)桿控制器對(duì)驅(qū)動(dòng)桿進(jìn)行加速度驅(qū)動(dòng)控制。
[0050]如圖3所示，所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述反饋電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管、第四三極管和第五三極管，所述第一三極管發(fā)射極分別連接電流源和第二三極管發(fā)射極，所述第一三極管集電極和基極相連，所述第一三極管集電極連接氣泵控制器，所述第二三極管基極連接所述第一三極管基極，所述第二三極管發(fā)射極連接地三三極管發(fā)射極，所述第二三極管集電極連接第四三極管集電極，所述第四三極管集電極連接所述第四三極管基極，所述第四三極管發(fā)射極連接第五三極管發(fā)射極，所述第四三極管基極連接第五三極管基極，所述第五三極管集電極連接速度傳感器，所述第五三極管集電極連接地三三極管集電極，所述第三三極管基極連接電壓源。
[0051]如圖4所示，所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述棘輪4包括第一齒41、第二齒42、第三齒43、第四齒44、中心孔45、方臺(tái)46、軸臺(tái)47、固定柱48和彈簧49，
[0052]所述第一齒41、第二齒42、第三齒43和第四齒44依次分別放置于方臺(tái)46每一邊， 所述方臺(tái)46每一邊設(shè)置固定柱48，所述第一齒41、第二齒42、第三齒43和第四齒44分別套入每一邊的固定柱48，所述每一固定柱48分別套入彈簧49，所述彈簧49沿固定柱48徑向方向“U”形設(shè)置，所述固定柱從軸臺(tái)47軸向方向延伸出去,其每一齒與相應(yīng)彈簧相加的厚度相一致，在固定柱遠(yuǎn)端設(shè)置突起部，在圖中未示出，所述突起部用于所述彈簧49安裝后，防止所述彈簧49脫落；如圖5所示，所述彈簧49遠(yuǎn)端彎折呈“L”形，向相應(yīng)齒內(nèi)側(cè)延伸，所述第一齒`41、第二齒42、第三齒43和第四齒44嵌于軸臺(tái)47臺(tái)面，所述第一齒41、第二齒42、第三齒43和第四齒44底端坐落于方臺(tái)46上，所述中心孔45開設(shè)鍵槽，用于固定載物轉(zhuǎn)盤6的旋轉(zhuǎn)銷軸5，所述鍵槽優(yōu)選為相對(duì)設(shè)置，或者為四邊設(shè)置，所述方臺(tái)46優(yōu)選的其四角為圓邊倒角設(shè)計(jì)，能夠更好使所述第一齒41、第二齒42、第三齒43和第四齒44運(yùn)動(dòng)而不會(huì)碰撞相應(yīng)的擋齒A ；
[0053]此外，棘輪4還可優(yōu)選的為五齒結(jié)構(gòu)，與其對(duì)應(yīng)的方臺(tái)46為五邊形，其中每一齒均勻的坐落于五邊形方臺(tái)46的每個(gè)邊上，方臺(tái)46與五齒結(jié)構(gòu)設(shè)置為五邊形時(shí)，其運(yùn)動(dòng)精度會(huì)顯著提高，棘輪4也可為六齒結(jié)構(gòu)。
[0054]如圖2所示，所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，還包括底座7、固定立柱8、彈簧橡膠帶9和凹槽環(huán)10，
[0055]所述固定立柱8與底座7之間為固定連接，所述底座7安裝在棘輪4下端，所述載物轉(zhuǎn)盤6的外側(cè)邊緣蝕刻凹槽環(huán)10，所述彈性橡膠帶9 一端固定于固定立柱8上，所述彈性橡膠帶9另一端連接于載物轉(zhuǎn)盤6的凹槽環(huán)10上，所述固定立柱8所纏繞的彈性橡膠帶9 高度與所述載物轉(zhuǎn)盤6的凹槽環(huán)10高度相同，旋轉(zhuǎn)檢測(cè)前彈性橡膠帶9處于自由狀態(tài)，不緊繃并預(yù)留有彎曲部分，所述載物轉(zhuǎn)盤6發(fā)生加速旋轉(zhuǎn)后，所述彈性橡膠帶9開始起作用并使載物轉(zhuǎn)盤6在較低角減速度值的作用下逐漸停轉(zhuǎn)，其中彈性橡膠帶9為高強(qiáng)度橡膠帶，不易變形老化。
[0056]所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，優(yōu)選的，所述齒條3的鋸齒和棘輪4的鋸齒規(guī)格相同，所述齒條3設(shè)置10個(gè)鋸齒，所述棘輪4設(shè)置40個(gè)鋸齒，所述齒條3從其第一鋸齒行走到第十鋸齒，帶動(dòng)棘輪4的載物轉(zhuǎn)盤6行走90o。
[0057]具體實(shí)施例一動(dòng)作流程:
[0058]如圖1所示，旋轉(zhuǎn)加速致傷方法與裝置由1.高壓氣泵，2.驅(qū)動(dòng)桿，3.齒條，4.棘輪，5.旋轉(zhuǎn)銷軸，6.載物轉(zhuǎn)盤，7.底座等構(gòu)成。
[0059]高壓氣泵I連接驅(qū)動(dòng)桿2，氣體導(dǎo)出時(shí)可帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿2瞬間向右擊出，驅(qū)動(dòng)桿2與齒條3時(shí)螺栓連接，故驅(qū)動(dòng)桿2帶動(dòng)齒條3向右擊出，之后齒條3帶動(dòng)棘輪4逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 棘輪4通過旋轉(zhuǎn)銷軸5與載物轉(zhuǎn)盤6連接，旋轉(zhuǎn)銷軸5與底座7之間通過軸承相連，故而載物轉(zhuǎn)盤6隨即發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。為避免驅(qū)動(dòng)桿2擊出后發(fā)生自由飛行帶來危險(xiǎn)因素，需在驅(qū)動(dòng)桿2中增設(shè)回彈措施，使驅(qū)動(dòng)桿2擊出后瞬間產(chǎn)生回彈，因此旋轉(zhuǎn)裝置采用棘輪機(jī)構(gòu)4 帶動(dòng)，以免驅(qū)動(dòng)桿2回彈過程中帶動(dòng)齒條3產(chǎn)生回復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而對(duì)旋轉(zhuǎn)銷軸5及載物轉(zhuǎn)盤6的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙。裝置中固定立柱8與底座7之間為固定連接，彈性橡膠帶9 一端固定于固定立柱8上，另一端固定于載物轉(zhuǎn)盤6的凹槽環(huán)10上，實(shí)驗(yàn)前彈性橡膠帶9處于自由狀態(tài)，不緊繃預(yù)留有彎曲部分，當(dāng)載物轉(zhuǎn)盤6發(fā)生加速旋轉(zhuǎn)一周后，彈性橡膠帶9開始起作用并使載物轉(zhuǎn)盤6在較低角減速度值的作用下逐漸停轉(zhuǎn)，使得在此過程中動(dòng)物顱腦只會(huì)在旋轉(zhuǎn)加速階段發(fā)生損傷而不會(huì)在減速旋轉(zhuǎn)階段發(fā)生損傷，從而可將動(dòng)物顱腦旋轉(zhuǎn)發(fā)生的損傷與加速度值進(jìn)行一維關(guān)聯(lián)，優(yōu)選的棘輪的齒數(shù)為40且均勻分布、齒條的齒輪與棘輪的齒輪結(jié)構(gòu)和大小相同且齒數(shù)為10，所述齒條第一齒卡合在棘輪上，當(dāng)高壓氣泵控制連桿，帶動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述齒條的第十齒運(yùn)動(dòng)到棘輪上時(shí)，載物轉(zhuǎn)盤6正好加速九十度。
[0060]具體實(shí)施例二實(shí)際參數(shù)下的輸出值:
[0061]I)將高壓氣體I的輸出值調(diào)整到某一壓力值，然后導(dǎo)出氣體，擊發(fā)驅(qū)動(dòng)桿2，通過加速度傳感器測(cè)量齒條3的線加速度歷程，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律，通過下式進(jìn)行轉(zhuǎn)換:
【權(quán)利要求】
1.一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，其特征在于，包括高壓氣泵(I)、驅(qū)動(dòng)桿(2)、齒條(3)、棘輪(4)、旋轉(zhuǎn)銷軸(5)和載物轉(zhuǎn)盤(6)，
所述高壓氣泵(I)連接驅(qū)動(dòng)桿(2)，所述驅(qū)動(dòng)桿(2)連接齒條(3)，所述齒條(3)相應(yīng)的鋸齒與所述棘輪(4)軸向的鋸齒緊密扣合，所述齒條(3)帶動(dòng)所述棘輪(4)運(yùn)動(dòng)，所述棘輪(4)中心孔過盈連接旋轉(zhuǎn)銷軸(5)，所述旋轉(zhuǎn)銷軸(5)頂端安放載物轉(zhuǎn)盤(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述高壓氣泵(I)上設(shè)置有氣泵控制器和壓力傳感器，所述壓力傳感器連接所述氣泵控制器，所述氣泵控制器根據(jù)壓力傳感器所檢測(cè)的所述高壓氣泵(I)內(nèi)的壓力值，調(diào)節(jié)所述氣泵控制器進(jìn)行排氣工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)桿上設(shè)置有反饋電路和驅(qū)動(dòng)桿控制器，所述載物轉(zhuǎn)盤(6 )上設(shè)置有加速度傳感器，所述反饋電路連接加速度傳感器，所述反饋電路另一端連接氣泵控制器，所述載物轉(zhuǎn)盤(6)的加速度傳感器發(fā)送速度信息到反饋電路，由所述反饋電路將加速度信息傳輸?shù)綒獗每刂破?，所述氣泵控制器根?jù)速度信息進(jìn)行相應(yīng)的排氣操作，所述氣泵控制器連接所述驅(qū)動(dòng)桿控制器，所述驅(qū)動(dòng)桿控制器連接驅(qū)動(dòng)桿，由驅(qū)動(dòng)桿控制器對(duì)驅(qū)動(dòng)桿進(jìn)行加速度驅(qū)動(dòng)控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述反饋電路包括第一三極管、第二三極管、第三三極管、第四三極管和第五三極管，所述第一三極管發(fā)射極分別連接電流源和第二三極管發(fā)射極，所述第一三極管集電極和基極相連，所述第一三極管集電極連接氣泵控制器，所述第二三極管基極連接所述第一三極管基極，所述第二三極管發(fā)射極連接地三三極管發(fā)射極，所述第二三極管集電極連接第四三極管集電極， 所述第四三極管集電極連接所述第四三極管基極，所述第四三極管發(fā)射極連接第五三極管發(fā)射極，所述第四三極管基極連接第五三極管基極，所述第五三極管集電極連接速度傳感器，所述第五三極管集電極連接地三三極管集電極，所述第三三極管基極連接電壓源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述棘輪(4)包括第一齒(41)、第二齒(42)、第三齒(43)、第四齒(44)、中心孔(45)、方臺(tái)(46)、軸臺(tái)(47)、 固定柱(48)和彈黃(49)，所述第一齒(41)、第二齒(42)、第三齒(43)和第四齒(44)依次分別放置于方臺(tái)(46) 每一邊，所述方臺(tái)(46)每一邊設(shè)置固定柱(48)，所述第一齒(41)、第二齒(42)、第三齒(43) 和第四齒(44)分別套入每一邊的固定柱(48)，所述每一固定柱(48)分別套入彈簧(49)，所述彈簧(49)沿固定柱(48)徑向方向“U”形設(shè)置，所述彈簧(49)遠(yuǎn)端彎折呈“L”形，所述第一齒(41)、第二齒(42)、第三齒(43)和第四齒(44)嵌于軸臺(tái)(47)臺(tái)面，所述第一齒(41 )、 第二齒(42)、第三齒(43)和第四齒(44)底端坐落于方臺(tái)(46)上，所述中心孔(45)開設(shè)鍵槽用于固定載物轉(zhuǎn)盤(6)的旋轉(zhuǎn)銷軸(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，其特征在于，還包括底座(7)、固定立柱(8)、彈簧橡膠帶(9)和凹槽環(huán)(10)，所述固定立柱(8)與底座(7)之間為固定連接，所述底座(7)安裝在棘輪(4)下端，所述載物轉(zhuǎn)盤(6 )的外側(cè)邊緣蝕刻凹槽環(huán)(10 )，所述彈性橡膠帶(9 ) 一端固定于固定立柱(8 ) 上，所述彈性橡膠帶(9)另一端連接于載物轉(zhuǎn)盤(6)的凹槽環(huán)(10)上，所述固定立柱(8)所纏繞的彈性橡膠帶(9)高度與所述載物轉(zhuǎn)盤(6)的凹槽環(huán)(10)高度相同，旋轉(zhuǎn)檢測(cè)前彈性橡膠帶(9)處于自由狀態(tài)，不緊繃并預(yù)留有彎曲部分，所述載物轉(zhuǎn)盤(6)發(fā)生加速旋轉(zhuǎn)后， 所述彈性橡膠帶(9)開始起作用并使載物轉(zhuǎn)盤(6)在較低角減速度值的作用下逐漸停轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢驗(yàn)的裝置，其特征在于，所述齒條(3)的鋸齒和棘輪(4)的鋸齒規(guī)格相同，所述齒條(3)設(shè)置10個(gè)鋸齒，所述棘輪(4)設(shè)置40個(gè)鋸齒，所述齒條(3)從其第一鋸齒行走到第十鋸齒，帶動(dòng)棘輪(4)的載物轉(zhuǎn)盤(6)行走90°。
8.一種用于顱腦旋轉(zhuǎn)加速檢測(cè)的方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟1，高壓氣泵連接驅(qū)動(dòng)桿，氣體導(dǎo)出時(shí)可帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿瞬間向右擊出，驅(qū)動(dòng)桿與齒條時(shí)螺栓連接，故驅(qū)動(dòng)桿帶動(dòng)齒條向右擊出，之后齒條帶動(dòng)棘輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，棘輪通過旋轉(zhuǎn)銷軸與載物轉(zhuǎn)盤連接，旋轉(zhuǎn)銷軸與底座之間通過軸承相連，故而載物轉(zhuǎn)盤隨即發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。為避免驅(qū)動(dòng)桿擊出后發(fā)生自由飛行帶來危險(xiǎn)因素，需在驅(qū)動(dòng)桿中增設(shè)回彈措施，使驅(qū)動(dòng)桿擊出后瞬間產(chǎn)生回彈，因此旋轉(zhuǎn)裝置采用棘輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)，以免驅(qū)動(dòng)桿回彈過程中帶動(dòng)齒條產(chǎn)生回復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)而對(duì)旋轉(zhuǎn)銷軸及載物轉(zhuǎn)盤的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻礙；為使載物轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)加速階段僅為0~90°，裝置中對(duì)齒條的齒數(shù)進(jìn)行了限制處理，即齒條的齒數(shù)為棘輪齒數(shù)的1/4個(gè)，載物轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過90°之后，可通過彈性橡膠帶以較低的角減速度值進(jìn)行減速， 所述裝置中固定立柱與底座之間為固定連接，彈性橡膠帶一端固定于固定立柱上，另一端固定于載物轉(zhuǎn)盤的凹槽環(huán)上，實(shí)驗(yàn)前彈性橡膠帶處于自由狀態(tài)，不緊繃，預(yù)留有彎曲部分， 當(dāng)載物轉(zhuǎn)盤發(fā)生加速旋轉(zhuǎn)一周后，彈性橡膠帶開始起作用并使載物轉(zhuǎn)盤在較低角減速度值的作用下逐漸停轉(zhuǎn)；步驟2，將高壓氣泵的氣體輸出值調(diào)整到預(yù)定壓力值，然后導(dǎo)出氣體，擊發(fā)驅(qū)動(dòng)桿，通過速度傳感器測(cè)量齒條的線加速度歷程，如果速度傳感器檢測(cè)出未達(dá)到預(yù)定加速度值，通過反饋電路反饋給高壓氣泵，由高壓氣泵增大輸出的氣壓值通過氣泵控制器再次擊出驅(qū)動(dòng)桿，所述加速度歷程通過下式進(jìn)行轉(zhuǎn)換:
【文檔編號(hào)】A61D1/00GK103598925SQ201310669309
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】劉盛雄, 陳忠敏, 尹志勇 申請(qǐng)人:重慶理工大學(xué)