一种实验动物骨折造模装置的制作方法

1.本发明涉及医疗实验设备术领域，具体而言，涉及一种实验动物骨折造模装置。


背景技术：

2.在中医骨伤专业中，经常需要对实验各种实验动物进行骨折造模，然后研究各种药材对骨折各个时期的作用机制，但是在现有的实验动物骨折造模装置中，结构都比较简单，多数都是采用一个自由落体的冲击杆来打击实验动物，然后手工将冲击杆重新提至支架的顶端，但是在这个过程中，由于冲击杆的低端设有重物，且冲击杆的杆径较小，不好人工握持，会存在一定的滑手坠落概率，在冲击杆滑手坠落的时候，载物台上还有实验员正在取走实验动物的话，冲击杆会直接撞击实验员的手部，导致实验员受伤，发生二次伤害；如果撞击的是手指，会导致手指骨折。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种实验动物骨折造模装置，其将原本手动的提升方式改为自动的，保证不会对实验员发生二次伤害。
4.本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种实验动物骨折造模装置，包括：底座，底座上设有用以放置实验动物的载物台；冲击杆，冲击杆的初始重量为a且通过自由落体撞击放置在载物台上的实验动物；支架，支架用以提供冲击杆的初始高度h；支架的顶部设有带有通孔的电磁铁，冲击杆的顶端设有金属吸附部，支架为中空结构，支架内设有柔性线和收线轮，柔性线的一端连接金属吸附部，柔性线的另一端连接收线轮，且收线轮由伺服电机驱动旋转。
5.进一步的，还包括：第一升降组件，第一升降组件用以控制载物台的升降；第二升降组件，第二升降组件用以控制支架的升降；配重组件，配重组件包括若干配重块和用以称量配重块的承重件，配重块可拆卸安装于冲击杆的端部；数字控制组件，数字控制组件包括：处理器单元、显示单元和供电单元，处理器单元收集第一升降组件的升降高度参数b、第二升降组件的升降高度参数c和承重件的数值改变参数d，并通过显示单元将三个参数显示出来；显示装置还用以显示冲击能量的值e，e＝(a |d|)g(h c-b)。
6.进一步的，支架包括固定架和活动架，第二升降组件用以控制活动架的一端在固定架的空腔内的升降；收线轮设置在固定架的内部。
7.进一步的，固定架的内部设有空腔，固定架和空腔之间设有竖直朝上的通孔；活动架包括滑动架和连接架，滑动架沿通孔竖直设置，连接架的一端连接滑动架的顶部，连接架的另一端连接带有通孔的电磁铁；滑动架为矩形管且滑动架包括一个滑动壁、一个固定壁和两个侧壁，滑动壁和固定壁的两端通过两个侧壁连接，滑动壁沿所其相邻侧壁滑动设置且滑动方向垂直滑动壁设置；滑动壁靠近带有通孔的电磁铁设置，滑动壁和固定壁之间设有若干弹簧顶针；第二升降组件设置在固定架的空腔内且包括：第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮的旋转轴通过连杆连接，第一齿轮绕自身旋转轴旋转设置，第二齿轮绕自
身的旋转轴旋转设置，连杆的中部设有转轴，转轴旋转固定在固定架上且转轴的一端延伸出固定架，伺服电机设置在固定架的空腔内，伺服电机的转轴通过皮带传动连接第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮随着转轴转动设置；收线轮的一端设有第三齿轮，第二齿轮和第三齿轮啮合设置；滑动壁远离固定壁的一侧设有第一直齿牙，第一直齿牙和第一齿轮啮合；弹簧顶针的位移量大于第一直齿牙和第二直齿牙的齿高；通孔的孔壁上设有第二直齿牙，第二直齿牙和第一直齿牙啮合设置；固定架的外部设有柔性摆杆，柔性摆杆的一端固定连接转轴的延伸端，固定架的外侧设有电子伸缩杆，电子伸缩杆的移动端铰接有滑动套，滑动套套设于柔性摆杆的另一端。
8.进一步的，固定架的壳上设有滑孔，转轴的外侧设有轴套，轴套沿滑孔滑动设置，固定架的壳上还设有抵紧件，抵紧件控制轴套在滑孔内滑动。
9.进一步的，抵紧件包括固定件和螺纹杆，固定件上设有螺纹孔，螺纹孔和螺纹杆配合设置，螺纹杆的轴向延长线与滑槽同轴设置。
10.进一步的，固定架的壳上设有弧形滑槽，第二齿轮的转轴在弧形滑槽内滑动设置，且第二齿轮在弧形滑槽内的极限位置时，第二齿轮和第三齿轮的分度圆刚好相切；第一齿轮的旋转轴的上设有弧形抵接件，弧形抵接件通过固定杆固定连接第一齿轮的旋转轴；弧形抵接件的弧度大于第一齿轮的摆动弧度。
11.进一步的，固定架的空腔内设有定滑轮，定滑轮远离收线轮设置，柔性线绕过定滑轮收纳在收线轮上。
12.进一步的，固定架上设有光束发射器，光束发射器朝向载物台设置。
13.进一步的，若干配重块上设有豁口，冲击杆的表面设有螺纹，配合螺纹设有拧紧套，拧紧套的外径大于豁口，配重块之间设有凹凸配合部。
14.本发明的技术方案至少具有如下优点和有益效果：将原本手动提升冲击杆的方式改为自动提升，避免了发生二次伤害的可能性，同时巧妙的采用柔性线来提升，一改传统的伸缩杆或者丝杆的方式，提升效率快，通过让冲击杆只受轴向力来保护冲击杆的同轴度，避免其发生弯曲的可能性，从而保证多次实验中冲击杆还是能相对完全的自由落体，提高实验的精确性。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
16.图1为本发明提供的实验动物骨折造模装置的轴侧结构示意图；
17.图2为本发明提供的实验动物骨折造模装置的右侧剖视结构第一状态示意图；
18.图3为本发明提供的实验动物骨折造模装置的右侧剖视结构第二状态示意图；
19.图4为本发明提供的实验动物骨折造模装置的左视示意图；
20.图5为本发明提供的实验动物骨折造模装置的右视示意图；
21.图6为本发明提供的实验动物骨折造模装置的右侧剖视结构中第一定滑轮的第一状态示意图；
22.图7为本发明提供的实验动物骨折造模装置的右侧剖视结构中第一定滑轮的第二状态示意图；
23.图标：1-底座，2-冲击杆，3-支架，4-柔性线，5-收线轮，6-电磁铁，7-金属吸附部，8-配重组件，81-配重块，82-承重件，91-处理器单元，92-供电单元，93-显示单元，94-光束发射器，31-活动架，32-固定架，311-滑动架，312-连接架，3111-固定壁，3112-滑动壁，31121-第一直齿牙，31122-第二直齿牙，33-空腔，34-第一齿轮，35-第二齿轮，36-伺服电机，37-皮带，38-转轴，381-连杆，51-弹簧顶针，41-滑孔，42-轴套，43-柔性摆杆，44-电子伸缩杆，45-固定件，46-螺纹杆，61-弧形滑槽，62-弧形抵接件，63-固定杆，51-定滑轮，52-光滑配重，53-第三齿轮，54-滑动套，10-载物台，21-拧紧套，100-螺栓。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例
27.如图1-7所示，一种实验动物骨折造模装置，包括：底座1，冲击杆2和支架3，对于三者并没有任何要求，只要满足下列功能即可，底座1上设有用以放置实验动物的载物台10；这里的实验动物包括但不限于：实验用小白鼠和实验用兔等，对于不同的实验动物所用的载物台10应该做适应性调整，比如，在本实施例中，采用4个立柱来捆绑小白鼠的四肢使其固定；另外的，冲击杆2的初始重量为a且通过自由落体撞击放置在载物台10上的实验动物，支架3用以提供冲击杆2的初始高度h；对于支架3和底座1可以设置为一体或者两个单独设置，具体的，在本实施例中，采用一体化设置，将底座1和支架3设置在一起的，便于搬运，构建一个能随用随走的便捷实验设备。
28.进一步的，在本实施例中，如图2所示，支架3的顶部设有带有通孔的电磁铁6，冲击杆2的顶端设有金属吸附部7，支架3为中空结构，支架3内设有柔性线4和收线轮5，柔性线4的一端连接金属吸附部7，柔性线4的另一端连接收线轮5，且收线轮5由伺服电机36驱动旋转；当需要自由落体的时候，只需要给电磁铁6断电，然后冲击杆2就可以自由释放，实现自由落体，撞击底座1上的载物台10，撞击完成后，驱动伺服电机36带动收线轮5旋转，收紧柔性线4，将冲击杆2举起，直至接触到电磁铁6上，然后被吸附，需要说明的是，在本实施例中，电磁铁6的断电和通电，完全采用现有技术方案，比如：申请人在2020年6月18号的硕士论文《花椒新伤油剂外敷治疗大鼠闭合性骨折早期基于1trpv通路的镇痛机制》中采用的实验动物骨折造模装置，详情见：3.2.2骨折造模打击器制作这个章节，电磁铁6通过变压器外联电源进行通断电的控制，当然在本实施例中，可以采用现有的电池组件来完成电源的供电，减去不必要的变压器部分。
29.进一步的，在其他实施例中，采用固定一体化的支架3和底座1的时候，其高度不方便调节，但是在实际的实验过程中，需要根据不同的鼠的种类，比如小鼠和成鼠，或者不同实验动物，比如：兔子，进行实验，需要的冲击能量不同，同时由于想要达到的骨折效果也不同，比如：骨裂，粉碎性骨折等等，所以，现有的实验动物骨折造模装置并不能十分便捷的、直观的展示出冲击能量，并且不能很好的调节冲击能量的大小。
30.对在本实施例中，采用如下方式来实现，具体的，如图1，2所示，还包括：第一升降组件、第二升降组件、配重组件8和数字控制组件，其中，第一升降组件用以控制载物台10的升降；第二升降组件用以控制支架3的升降；这里需要说明的是，第一升降组件和第二升降组件在其他的实施例中可以采用电子伸缩杆、气动伸缩杆或者液态伸缩杆来实现，如果要达到精准高度控制，可以采用丝杆传动的形式来作为传递组件，以上四种方式都是现有的技术方案，在此就不详细展开说明了。
31.如图2所示，配重组件8包括若干配重块81和用以称量配重块81的承重件82，配重块81可拆卸安装于冲击杆2的端部；具体的，在本实施例中，若干配重块81上设有豁口，冲击杆2的表面设有螺纹，配合螺纹设有拧紧套21，拧紧套21的外径大于豁口，配重块81之间设有凹凸配合部，通过豁口将配重块81挂在冲击杆2的端部，然后拧紧拧紧套21，将配重块81固定住，并且在固定的过程中，配重块81之间还通过凹凸配合部完成相互卡接，能有效地防止撞击时的脱落。
32.数字控制组件包括：如图1,2所示，处理器单元91、显示单元93和供电单元92，处理器单元91收集第一升降组件的升降高度参数b、第二升降组件的升降高度参数c和承重件82的数值改变参数d，并通过显示单元93将三个参数显示出来；显示装置还用以显示冲击能量的值e，e＝(a |d|)g(h c-b)；这里对处理器采用单片机即可，对于高度参数的采集，在一些实施例中，可以采用本就输出伸长距离的电子伸缩杆44来实现，比如：苏州新申跃电子科技有限公司的带有反馈功能的电子伸缩杆44，或者在第一升降组件和第二升降组件上设有位置检测传感器，将检测的信息传递给单片机进行处理和显示，同样的，对于显示单元93也采用现有的工业显示屏即可，通过上述的检测a，b，c，d，h几个参数，g为当地的重力加速度，来计算出不同高度的冲击杆2撞击载物台10的时候的能力，便于只管实验员只管观察，能大大提高实验效率和确定性。需要说明的是，对于检测过程中的一些电子元器件，采用现有的即可，比如，供电单元92，可以采用变压器控制的外界电源，或者内部设置电池组件，再如果采用位置检测传感器来检测的话，可以采用杭州东方量仪科技有限公司的高精度位高度传感器来组合检测即可，对于重量的检测，可以采用市面上常见的重量传感器即可。
33.进一步的，如图2所示，支架3包括固定架32和活动架31，第二升降组件用以控制活动架31的一端在固定架32的空腔33内的升降；固定架32上设有滑套，通过滑套来限制冲击杆2的运动，使其能保持一定的角度进行自由落度，精准击中载物台10；收线轮5设置在固定架32的内部，同样的伺服电机36设置在固定架32的内部。
34.进一步的，固定架32的内部设有空腔33，固定架32和空腔33之间设有竖直朝上的通孔；收线轮5和伺服电机36都设置在空腔33内；活动架31包括滑动架311和连接架312，滑动架311沿通孔竖直设置，连接架312的一端连接滑动架311的顶部，连接架312的另一端连接带有通孔的电磁铁6，进一步的，连接架312可以是垂直滑动架311设置的；柔性线4穿过通孔设置；滑动架311为矩形管且滑动架311包括一个滑动壁3112、一个固定壁3111和两个侧
壁，也就是说，一个滑动壁3112，一个固定壁3111和两个固定的侧壁组成了一个矩形的管，滑动壁3112和固定壁3111的两端通过两个侧壁连接，滑动壁3112沿所其相邻侧壁滑动设置且滑动方向垂直滑动壁3112设置；滑动臂可以平行于固定壁3111且向固定壁3111滑动。
35.滑动壁3112靠近带有通孔的电磁铁6设置，滑动壁3112和固定壁3111之间设有若干弹簧顶针51，对于弹簧顶针51的采用，在本实施例中，采用世面上常见的即可。
36.第二升降组件设置在固定架32的空腔33内且包括：第一齿轮34和第二齿轮35，第一齿轮34和第二齿轮35的旋转轴38通过连杆381连接，值得强调的是，在本实施例中，第一齿轮34和第二齿轮35的旋转轴38并不是固定旋转设置的，第一齿轮34绕自身旋转轴38旋转设置，第二齿轮35绕自身的旋转轴38旋转设置，连杆381的中部设有转轴38，转轴38旋转固定在固定架32上且转轴38的一端延伸出固定架32，伺服电机36设置在固定架32的空腔33内，伺服电机36的转轴38通过皮带37传动连接第一齿轮34和第二齿轮35，第一齿轮34和第二齿轮35随着转轴38转动设置。
37.收线轮5的一端设有第三齿轮53，第二齿轮35和第三齿轮53啮合设置。
38.滑动壁3112远离固定壁3111的一侧设有第一直齿牙31121，第一直齿牙31121和第一齿轮34啮合设置；通孔的孔壁上设有第二直齿牙31122，第二直齿牙31122和第一直齿牙31121啮合设置；弹簧顶针51的位移量大于第一直齿牙31121和第二直齿牙31122的齿高，也就是说，通过挤压弹簧顶针51，可以将第一直齿牙31121和第二直齿牙31122分离，使其不啮合；在原本弹簧顶针的作用下，第一直齿牙31121和第二直齿牙31122啮合，保持锁死状态。
39.如图5所示，固定架32的外部设有柔性摆杆43，柔性摆杆43的一端固定连接转轴38的延伸端，固定架32的外侧设有电子伸缩杆44，电子伸缩杆44的移动端铰接有滑动套54，滑动套54套设于柔性摆杆43的另一端；电子伸缩杆44连接处理器单元91；柔性摆杆43采用橡胶棒即可。
40.这里的动作过程如下：
41.1：通过控制电子伸缩杆44来推动柔性摆杆43，带动柔性摆杆43摆动，从而带动连杆381绕其转轴38转动，进一步的，如图2所示，在连杆381顺时针转动的时候，第一齿轮34向右偏移接触第一直齿牙31121，挤压第一直齿牙31121，从而挤压弹簧顶针51，到达弹簧顶针51的极限位置，在挤压的过程中第一直齿牙31121和第二直齿牙31122分离，然后伺服电机36开始工作，带动第一齿轮34转动，第一齿轮34带动第一直齿牙31121向上或向下运动，从而带动滑动架311在通孔内上升或者下降，最终达到改变冲击杆2的自由落体初始高度的效果；需要说明的是，在上述过程中，采用橡胶棒制成的柔性摆杆43来适应性的满足位置运动偏差。
42.2：如图3所示，在连杆381逆时针转动的时候，第二齿轮35向右偏移，第一齿轮34向左偏移，从而在弹簧顶针51的作用下，第一直尺牙和第二直齿牙31122啮合，对滑动架311进行锁死，使其在固定位置，不会下降；另外的，第二齿轮35向右偏移会啮合第三齿轮53，从而伺服电机36在转动的时候，就会带动第三齿轮53转动，第三齿轮53进行收线工作。
43.进一步的，在本实施例中，还设有如下机构来避免运动啮合中的有效传递问题，在一般的齿轮啮合中，需要分度圆相切，才能保证有效啮合，不然可能发生咬不住的现象，对此，在本实施例中，如图6-7所示，固定架32的壳上设有弧形滑槽61，第二齿轮35的转轴38在弧形滑槽61内滑动设置，且第二齿轮35在弧形滑槽61内的极限位置时，第二齿轮35和第三
齿轮53的分度圆刚好相切；第一齿轮34的旋转轴38的上设有弧形抵接件62，弧形抵接件62通过固定杆63固定连接第一齿轮34的旋转轴38；弧形抵接件62的弧度大于第一齿轮34的摆动弧度，也就是说无论第一齿轮34怎么摆动，弧形抵接件62就都抵接到第一直齿牙31121，从而保证两者的分度圆相切。
44.再者，在本实施例中，还设有张紧机构，如图2，5所示，用以保证伺服电机36与第一齿轮34和第二齿轮35传递的有效性；具体的，固定架32的壳上设有滑孔41，转轴38的外侧设有轴套42，轴套42沿滑孔41滑动设置，固定架32的壳上还设有抵紧件，抵紧件控制轴套42在滑孔41内滑动，当然在一些实施例中，抵紧件还是可以采用伸缩杆来实现；在本实施例中，采用如下设置，抵紧件包括固定件45和螺纹杆46，固定件45上设有螺纹孔，螺纹孔和螺纹杆46配合设置，螺纹杆46的轴向延长线与滑槽同轴设置，通过手动旋转螺纹杆46，使其向轴套42处好滑动，然后带动轴套42运动从而使套在伺服电机36、第一齿轮34和第二齿轮35上的皮带37张紧。
45.进一步的，固定架32上设有光束发射器94，光束发射器94朝向载物台10设置，用以标记实验动物的撞击点。具体的，光束发射器94采用市面上常见的可见光光束发射器94即可。
46.本实施例的完全操作过程如下：
47.初始状态中，冲击杆2没有吸附在电磁铁6上，通过调节螺纹杆46来调节皮带37的张紧程度，便于有效工作，此时通过电子伸缩杆44来控制柔性摆杆43摆动，使第二齿轮35和第三齿轮53啮合，启动伺服电机36带动第三齿轮53旋转，从而带动收线轮5旋转进行收线，将冲击杆2提至电磁铁6处，直到吸附住；然后控制电子伸缩杆44运动，将第二齿轮35和第三齿轮53分开，由于电磁铁6吸附住了冲击杆2，所以收线轮5此时没有任何受力，当需要释放冲击杆2，使其自由落体的时候，只需要给电磁铁6断电即可，需要说明的是，电磁铁6的通电的状态可以通过判断第三齿轮53是否工作来判断，然后人工断电即可。
48.再需要调节升降高度的时候，只需要通过电子伸缩杆44的运动带动连杆381顺时针转动，第一齿轮34向右偏移接触第一直齿牙31121，挤压第一直齿牙31121，从而挤压弹簧顶针51，到达弹簧顶针51的极限位置，在挤压的过程中第一直齿牙31121和第二直齿牙31122分离，然后伺服电机36开始工作，带动第一齿轮34转动，第一齿轮34带动第一直齿牙31121向上或向下运动，从而带动滑动架311在通孔内上升或者下降，最终达到改变冲击杆2的自由落体初始高度的效果；需要说明的是，在上述过程中，采用橡胶棒制成的柔性摆杆43来适应性的满足位置运动偏差。
49.最后，需要强点的是，在冲击杆2自由落体的过程中，会带动收线轮5快速旋转，然后由于惯性，会存在过转现象，对此，在本实施例中，设置了如下机构来解决该问题，如图6-7所示，具体的：固定架32的空腔33内设有定滑轮51，定滑轮51远离收线轮5设置，柔性线4绕过定滑轮51收纳在收线轮5上，位于收线轮5和定滑轮51之间的柔性线4上设有光滑配重52；通过设置定滑轮51，当收线轮5发生过转的情况的时候，线会由于自重从收线轮5和定滑轮51之间下落，降低出现缠绕的可能性，另外的，设置光滑配重52也是为了便于柔性线4自由坠落；需要说明的是，如果采用鱼线等光滑曲线，那么在一些实施例中，定滑轮51和光滑配重52并不是必要的，同时及时是发生过转，缠绕线，对本实施例的中冲击杆2的释放操作并没有影响，只会影响下一次的升降，但是需要说明的是，在实际使用中，升降是在实验开始
前进行调节确定的，然后进行多次的释放冲击杆2，两者的次数差距较大，如果发生了缠绕，在下一次实验的时候，只需要手工调节即刻，还需要强调的是，在支架3内部，也应该设置若干换轮组件来保证柔性线4的有效传递。
50.另外的，在本实施例中，如图1所示，在底座1的下方还设有调节水平组件用以调节底座1水平，保证冲击杆2是完全竖直向下的，实现尽可能的理想化自由落体，具体的，调节水平组件采用几个较大的螺栓100实现，当然，在其他实施例中，可以采用其他的现有技术来实现，比如电子控制水平仪等。
51.最后需要说明的是，在本实施例中，对于一些没有详细说明的电子元器件及其单片机控制逻辑，都采用现有技术方案或者本领域技术人员更具操作逻辑能够实现的技术，比如：通过单片机来控制电子伸缩杆44从而实现判断是驱动第一齿轮34转动进行升降动作还是驱动第二齿轮35转动进行收线动作，更具检测第一升降组件和第二升降组件的升降高度来显示输出，便于操作员的直观观察，这里面的显示原理和需要用到的零部件也都是本领域技术人员可以解决的；同理，对于没有详细说明的机械结构也不是本实施例中的主要发明点，均采用现有技术即可；比如，升降高度的设置，固定架32的大小设置等等，电池组件的设置等等；当然，对于电磁铁6的控制开关可以设置在固定架32上，电磁铁6也通过电池组件供电即可，电源线从支架3内部穿过即可。
52.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。