脊柱生物力學(xué)加載控制及檢測裝置的研究與開發(fā).pdf

1、脊柱生物力學(xué)測試研究對于了解和掌握脊柱的功能以及正確評估脊柱損傷、外科手術(shù)對其運(yùn)動行為的影響有著重要的意義。對脊柱生物力學(xué)的測試研究包括對脊柱的加載方法及對脊柱運(yùn)動狀態(tài)的描述兩個方面?！畬怪募虞d方法經(jīng)歷了從逐級加載到連續(xù)加載的過程；而對脊柱運(yùn)動狀態(tài)的測量經(jīng)歷了從二維測量到三維測量、從簡單到復(fù)雜、從估算到精確計算的過程。本文研究與開發(fā)一種脊柱生物力學(xué)加載控制及檢測裝置，實現(xiàn)對受測脊柱的自動加載，使脊柱發(fā)生前屈、后伸、左右側(cè)彎、縱向加壓

2、和扭轉(zhuǎn)運(yùn)動，同時可測量脊柱在運(yùn)動過程中，所受的壓力、扭力大小及運(yùn)動狀態(tài)。 論文研究的主要內(nèi)容及特色如下： (1)針對脊柱生物力學(xué)測試研究現(xiàn)狀，分析國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，總結(jié)現(xiàn)有的測試研究方法并對其進(jìn)行了綜述。 (2)設(shè)計并搭建了脊柱生物力學(xué)加載控制及檢測裝置，描述了裝置的工作原理和組成。該裝置采用持續(xù)性加載方式進(jìn)行加載，并控制好加載速度，可用于測量脊柱前屈、后伸、左右側(cè)彎、縱向加壓和扭轉(zhuǎn)等空間三維運(yùn)動狀態(tài)及運(yùn)動中所受的壓力

3、和扭力。 (3)設(shè)計并構(gòu)建了自動加載驅(qū)動設(shè)備。自動加載驅(qū)動設(shè)備從脊柱運(yùn)動力學(xué)特點入手，選擇了合適的同步電機(jī)；并研制了加載控制電路，控制脊柱的運(yùn)動方式，從而可實現(xiàn)受測脊柱的三維六個自由度的運(yùn)動。 (4)開發(fā)了基于自動加載電路的單片機(jī)加載控制程序。將單片機(jī)作為同步電機(jī)下位機(jī)控制器，通過串口接收PC機(jī)傳來的控制命令，驅(qū)動脊柱運(yùn)動，構(gòu)造靈活、編程控制方便，為實驗系統(tǒng)提供了有效的控制手段。 (5)設(shè)計并構(gòu)建了脊柱運(yùn)動及受力狀態(tài)測量