專利名稱：四點彎曲細胞力學加載儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)學實驗儀器，具體是一種四點彎曲細胞力學加載儀。
根據(jù)生物力學和生物醫(yī)學工程研究的發(fā)展，用細胞力學方法在不同力學載荷下研究骨組織、機體組織在各種力學狀態(tài)下發(fā)展狀態(tài)是國際醫(yī)學研究的熱點，為研究正畸矯治力學、頜面畸形骨牽張成骨、牙周組織和口腔種植材料在不同力學載荷下的變化，需要一種可產(chǎn)生拉應(yīng)力或壓應(yīng)力的儀器。
本發(fā)明的目的在于提供一種四點彎曲細胞力學加載儀，可產(chǎn)生拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，具有可控性好，操作簡單，重復精度高，誤差小等特點。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的四點彎曲細胞力學加載儀由主機、執(zhí)行機構(gòu)組成，其特征在于主機由中央處理電路(23)、驅(qū)動電路(24)、溫控電路(25)和電源電路(26)組成，其中，中央處理電路(23)分別與驅(qū)動電路(24)、溫控電路(25)相連，電源電路(26)分別與中央處理電路(23)、驅(qū)動電路(24)、溫控電路(25)相連，溫度傳感器(27)與溫控電路(25)相連，驅(qū)動電路(24)和溫控電路(25)相連；執(zhí)行機構(gòu)中的機座(21)上部是上蓋板(1)，上蓋板(1)上通過螺母(2)和并緊螺母(3)固定有平面軸承(4)，平面軸承(4)連有頂針(5)，頂針(5)與步進電機(6)接觸，步進電機(6)裝在中支板(22)上，中支板(22)通過鎖緊螺母(8)、(11)和并緊螺母(12)固定在機座(21)上，百分表(7)、L形定位桿(9)和上位開關(guān)接線點(10)裝在中支板(22)上，地線接線點(15)裝在L形定位桿(9)上，圓筒狀外套(13)與步進電機(6)相連，圓筒狀外套(13)中置有傳動螺桿(14)，傳動螺桿(14)一端與步進電機(6)相連，另一端連有沖壓頭(16)；機座(21)的底板上放有下壓頭(20)，下壓頭(20)上面放置應(yīng)變片(19)，應(yīng)變片(19)上面放置上壓頭(18)，上壓頭(18)上裝有下位開關(guān)接線點(17)；步進電機(6)的電路與主機的驅(qū)動電路(24)相連，上位開關(guān)接線點(10)、地線接線點(15)和下位開關(guān)接線點(17)接入主機的中央處理電路(23)。
上述方案中，上壓頭(18)含培養(yǎng)皿蓋，下壓頭(20)含培養(yǎng)皿。
上述方案中，電源電路(26)分為三部分為整個系統(tǒng)提供直流電源，其中，由四個二極管D110～D113、電容C110、C111、C112、C113及電阻R110組成+24V直流供電電路，為驅(qū)動電路(24)提供主要驅(qū)動電源；由四個二極管D120～D123、電容C120、C121、C122、C123及集成電路N100、電阻R101組成+5V直流穩(wěn)壓供電電路，為中央處理電路(23)提供電源；由四個二極管D130～D133、電容C130、C131、C132、C133及集成電路N101組成另一路+5V直流穩(wěn)壓供電電路，為驅(qū)動電路(24)提供電源。
中央處理電路(23)以集成電路D201為主，與集成電路D203、D204，數(shù)碼顯示發(fā)光管LED1、LED2，D202A、D202B、D202C、D202、D202E、D202F及外圍電阻、電容共同組成，上位開關(guān)(10)、下位開關(guān)(17)、溫控電路(25)的反饋信號及控制按鍵的預(yù)置、啟動、停止信號接入集成電路D201，集成電路D201根據(jù)預(yù)設(shè)程序提供的各種控制運動信號，通過集成電路D204放大并接入驅(qū)動電路(24)，集成電路D201提供的實時狀態(tài)顯示信號通過集成電路D203放大并接入數(shù)碼顯示發(fā)光管LED1、LED2。
驅(qū)動電路(24)主要由集成電路NH300和集成電路N300及外圍電阻、電容組成，集成電路NH300接受中央處理電路(23)發(fā)來的各種運行命令，并通過集成電路光電隔離模塊V301和V302轉(zhuǎn)換為各種脈沖信號，接入執(zhí)行機構(gòu)中的步進電機(6)的電路；集成電路N300接受集成電路NH300的各種脈沖信號，放大處理后接入步進電機(6)，以達到精確控制的目的，同時集成電路N300將采集步進電機(6)的運行狀態(tài)反饋給集成電路NH300和中央處理電路(23)，以保證整個系統(tǒng)的準確控制。
溫控電路(25)由集成電路N401A、N401B、N401C、N401D及外圍電阻、電容構(gòu)成，溫度傳感器(27)RT400的信號通過電阻R401、R402、R403的電阻網(wǎng)絡(luò)差分比較后接入集成電路N401A、N401B、N401C、N401D，經(jīng)過兩級放大處理后，經(jīng)過電位器RP401和RP403預(yù)設(shè)參數(shù)比較后，接入中央處理電路(23)。
本發(fā)明的主要工作過程為由電源電路將交流電壓降壓整流處理為直流電壓，向其他電路提供電源。中央處理電路控制定時、位移、頻率、延時啟動、手動調(diào)整、自動工作、顯示等狀態(tài)。驅(qū)動電路提供放大信號為步進電機提供各種電流及頻率。步進電機執(zhí)行中央處理電路命令，運行各種運轉(zhuǎn)速度、位移，產(chǎn)生拉伸或壓縮應(yīng)力。上位開關(guān)接線點和下位開關(guān)接線點提供沖壓原點。
本發(fā)明的特點如下(1)可產(chǎn)生拉伸和壓縮應(yīng)力；(2)采用優(yōu)質(zhì)集成電路及控制芯片以保證儀器的正常工作；(3)采用了多項新技術(shù)，以保證整機具有快速啟動、高效、長壽命、穩(wěn)定的特性；(4)選用高品質(zhì)步進電機和防腐耐磨材料，能夠延時99小時啟動，連續(xù)工作99小時；(5)功能選擇觸摸式開關(guān)控制方式設(shè)計，操作高效便捷。
所以，本發(fā)明可產(chǎn)生拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，具有可控性好，操作簡單，重復精度高，誤差小等特點。
下面結(jié)合附圖進一步詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅限于附圖所示實施例。
圖1是本發(fā)明的執(zhí)行機構(gòu)的正面示意圖。
圖2是本發(fā)明的執(zhí)行機構(gòu)的側(cè)面示意圖。
圖3是本發(fā)明整個系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)方框圖。
圖4是本發(fā)明電源電路的電氣原理圖。
圖5是本發(fā)明中央處理電路的電氣原理圖。
圖6是本發(fā)明驅(qū)動電路的電氣原理圖。
圖7是本發(fā)明溫控電路的電氣原理圖。
圖1和圖2中，1-上蓋板，2-螺母，3-并緊螺母，4-平面軸承，5-頂針，6-步進電機，7-百分表，8-鎖緊螺母，9-定位桿，10-上位開關(guān)接線點，11-鎖緊螺母，12-并緊螺母，13-外套，14-傳動螺桿，15-地線接線點，16-沖壓頭，17-下位開關(guān)接線點，18-上壓頭(含培養(yǎng)皿蓋)，19-應(yīng)變片，20-下壓頭(含培養(yǎng)皿)，21-機座，22-中支板。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的四點彎曲細胞力學加載儀的執(zhí)行機構(gòu)中，上蓋板1上通過螺母2和并緊螺母3固定有平面軸承4，平面軸承4連有頂針5，頂針5與步進電機6接觸，步進電機6裝在中支板22上，中支板22通過鎖緊螺母8、11和并緊螺母12固定在機座21上，百分表7、L形定位桿9和上位開關(guān)接線點10裝在中支板22上，地線接線點15裝在L形定位桿9上，圓筒狀外套13與步進電機6相連，圓筒狀外套13中置有傳動螺桿14，傳動螺桿14一端與步進電機6相連，另一端連有沖壓頭16；機座21的底板上放有下壓頭20(含培養(yǎng)皿)，下壓頭20上面放置應(yīng)變片19，應(yīng)變片19上面放置上壓頭18(含培養(yǎng)皿蓋)，上壓頭18上裝有下位開關(guān)接線點17。
如圖3所示，本發(fā)明的主機由中央處理電路23、驅(qū)動電路24、溫控電路25和電源電路26組成，其中，中央處理電路23分別與驅(qū)動電路24、溫控電路25相連，電源電路26分別與中央處理電路23、驅(qū)動電路24、溫控電路25相連，溫度傳感器27與溫控電路25相連，驅(qū)動電路24和溫控電路25相連；步進電機6的電路與主機的驅(qū)動電路24相連，上位開關(guān)接線點10和下位開關(guān)接線點17接入主機的中央處理電路23。
圖4中，N100為集成電路，N101為集成電路，D110～D113、D120～D123、D130～D133為二極管，C110、C112、C120、C122、C130、C132為電解電容，C111、C113、C121、C123、C131、C133為電容，R110、R101為電阻，F(xiàn)U100、FU101、FU102為保險絲，GND為接地端；如圖4所示，電源電路26分為三部分為整個系統(tǒng)提供直流電源，由四個二極管D110～D113、電容C110、C111、C112、C113及電阻R110組成+24V直流供電電路，為驅(qū)動電路(24)提供主要驅(qū)動電源；由四個二極管D120～D123、電容C120、C121、C122、C123及集成電路N100、電阻R101組成+5V直流穩(wěn)壓供電電路，為中央處理電路23提供電源；由四個二極管D130～D133、電容C130、C131、C132、C133及集成電路N101組成另一路+5V直流穩(wěn)壓供電電路，為驅(qū)動電路24提供電源。
圖5中，D201為集成電路，D203、D204為集成電路，LED1、LED2為數(shù)碼顯示發(fā)光管，C201、C203、C206、C207、C208、C211為電解電容，C202、 C204、C205、C209、C210、C212、C213、C214、C216、C217為電容，R201、R202、R203、R204、R205、R206為電阻，如圖5所示，中央處理電路23以集成電路D201為主，與集成電路D203、D204，數(shù)碼顯示發(fā)光管LED1、LED2，D202A、D202B、D202C、D202、D202E、D202F及外圍電阻、電容共同組成，上位開關(guān)10、下位開關(guān)17、溫控電路25的反饋信號及控制按鍵的預(yù)置、啟動、停止信號接入集成電路D201，集成電路D201根據(jù)預(yù)設(shè)程序提供的各種控制運動信號，通過集成電路D204放大并接入驅(qū)動電路24，集成電路D201提供的實時狀態(tài)顯示信號通過集成電路D203放大并接入數(shù)碼顯示發(fā)光管LED1、LED2。
圖6中，NH300為集成電路，N300為集成電路，V301、V302為集成電路光電隔離模塊，C300、C230、C308為電解電容，C231、C301、C302、C303、C304、C305、C306、C307、C309、C310為電容，R230、R231、R232、R233、R234、R235、R236、R237、R300、R301、R302、R303、R304、R305、R306、R307、R308、R309、R310、R311、R312、R313、R314、R315、R316、R317、R318、R319、R320、R321、R323、R324、R325、R326為電阻；如圖6所示，驅(qū)動電路24主要由集成電路NH300和集成電路N300及外圍電阻、電容組成，集成電路NH300接受中央處理電路23發(fā)來的各種運行命令，并通過集成電路光電隔離模塊V301和V302轉(zhuǎn)換為各種脈沖信號，接入執(zhí)行機構(gòu)中的步進電機6的電路；集成電路N300接受集成電路NH300的各種脈沖信號，放大處理后接入步進電機6，以達到精確控制的目的，同時集成電路N300將采集步進電機6的運行狀態(tài)反饋給集成電路NH300和中央處理電路23，以保證整個系統(tǒng)的準確控制。
圖7中，N401A、N401B、N401C、N401D為集成電路，VD400為二極管，RT400為溫度傳感器，RP400、RP401、RP402、RP403、RP404為電位器，C402、C403、C404、C405、C406、C407、C408、C409、C410為電容，R400、R401、R402、R403、R404、R405、R406、R407、R408、R409、R410、R411、R412、R413、R414、R415、R416、R417、R418為電阻，K400為開關(guān)，GND為接地端；如圖7所示，溫控電路25由集成電路N401A、N401B、N401C、N401D及外圍電阻、電容構(gòu)成，溫度傳感器27RT400的信號通過電阻R401、R402、R403的電阻網(wǎng)絡(luò)差分比較后接入集成電路N401A、N401B、N401C、N401D，經(jīng)過兩級放大處理后，經(jīng)過電位器RP401和RP403預(yù)設(shè)參數(shù)比較后，接入中央處理電路23。
權(quán)利要求
1.四點彎曲細胞力學加載儀由主機、執(zhí)行機構(gòu)組成，其特征在于主機由中央處理電路(23)、驅(qū)動電路(24)、溫控電路(25)和電源電路(26)組成，其中，中央處理電路(23)分別與驅(qū)動電路(24)、溫控電路(25)相連，電源電路(26)分別與中央處理電路(23)、驅(qū)動電路(24)、溫控電路(25)相連，溫度傳感器(27)與溫控電路(25)相連，驅(qū)動電路(24)和溫控電路(25)相連；執(zhí)行機構(gòu)中的機座(21)上部是上蓋板(1)，上蓋板(1)上通過螺母(2)和并緊螺母(3)固定有平面軸承(4)，平面軸承(4)連有頂針(5)，頂針(5)與步進電機(6)接觸，步進電機(6)裝在中支板(22)上，中支板(22)通過鎖緊螺母(8)、(11)和并緊螺母(12)固定在機座(21)上，百分表(7)、L形定位桿(9)和上位開關(guān)接線點(10)裝在中支板(22)上，地線接線點(15)裝在L形定位桿(9)上，圓筒狀外套(13)與步進電機(6)相連，圓筒狀外套(13)中置有傳動螺桿(14)，傳動螺桿(14)一端與步進電機(6)相連，另一端連有沖壓頭(16)；機座(21)的底板上放有下壓頭(20)，下壓頭(20)上面放置應(yīng)變片(19)，應(yīng)變片(19)上面放置上壓頭(18)，上壓頭(18)上裝有下位開關(guān)接線點(17)；步進電機(6)的電路與主機的驅(qū)動電路(24)相連，上位開關(guān)接線點(10)、地線接線點(15)和下位開關(guān)接線點(17)接入主機的中央處理電路(23)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四點彎曲細胞力學加載儀，其特征在于上壓頭(18)含培養(yǎng)皿蓋，下壓頭(20)含培養(yǎng)皿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四點彎曲細胞力學加載儀，其特征在于電源電路(26)分為三部分為整個系統(tǒng)提供直流電源，其中，由四個二極管D110～D113、電容C110、C111、C112、C113及電阻R110組成+24V直流供電電路，為驅(qū)動電路(24)提供主要驅(qū)動電源；由四個二極管D120～D123、電容C120、C121、C122、C123及集成電路N100、電阻R101組成+5V直流穩(wěn)壓供電電路，為中央處理電路(23)提供電源；由四個二極管D130～D 133、電容C130、C131、C132、C133及集成電路N101組成另一路+5V直流穩(wěn)壓供電電路，為驅(qū)動電路(24)提供電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四點彎曲細胞力學加載儀，其特征在于中央處理電路(23)以集成電路D201為主，與集成電路D203、D204，數(shù)碼顯示發(fā)光管LED1、LED2，D202A、D202B、D202C、D202、D202E、D202F及外圍電阻、電容共同組成，上位開關(guān)(10)、下位開關(guān)(17)、溫控電路(25)的反饋信號及控制按鍵的預(yù)置、啟動、停止信號接入集成電路D201，集成電路D201根據(jù)預(yù)設(shè)程序提供的各種控制運動信號，通過集成電路D204放大并接入驅(qū)動電路(24)，集成電路D201提供的實時狀態(tài)顯示信號通過集成電路D203放大并接入數(shù)碼顯示發(fā)光管LED1、LED2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四點彎曲細胞力學加載儀，其特征在于驅(qū)動電路(24)主要由集成電路NH300和集成電路N300及外圍電阻、電容組成，集成電路NH300接受中央處理電路(23)發(fā)來的各種運行命令，并通過集成電路光電隔離模塊V301和V302轉(zhuǎn)換為各種脈沖信號，接入執(zhí)行機構(gòu)中的步進電機(6)的電路；集成電路N300接受集成電路NH300的各種脈沖信號，放大處理后接入步進電機(6)，以達到精確控制的目的，同時集成電路N300將采集步進電機(6)的運行狀態(tài)反饋給集成電路NH300和中央處理電路(23)，以保證整個系統(tǒng)的準確控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四點彎曲細胞力學加載儀，其特征在于溫控電路(25)由集成電路N401A、N401B、N401C、N401D及外圍電阻、電容構(gòu)成，溫度傳感器(27)RT400的信號通過電阻R401、R402、R403的電阻網(wǎng)絡(luò)差分比較后接入集成電路N401A、N401B、N401C、N401D，經(jīng)過兩級放大處理后，經(jīng)過電位器RP401和RP403預(yù)設(shè)參數(shù)比較后，接入中央處理電路(23)。
全文摘要
本發(fā)明是一種四點彎曲細胞力學加載儀，由主機、執(zhí)行機構(gòu)組成，主機由中央處理電路、驅(qū)動電路、溫控電路和電源電路組成；執(zhí)行機構(gòu)中的上蓋板上固定有平面軸承，平面軸承連有頂針，頂針與步進電機接觸，步進電機、百分表、L形定位桿和上位開關(guān)接線點裝在固定于機座上的中支板上，地線接線點裝在L形定位桿上，圓筒狀外套中置有傳動螺桿，一端與步進電機相連，另一端連有沖壓頭；機座的底板上有下壓頭，其上依次放置應(yīng)變片、上壓頭，上壓頭上裝有下位開關(guān)接線點；步進電機的電路與主機的驅(qū)動電路相連。本發(fā)明可產(chǎn)生拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，具有可控性好，操作簡單，重復精度高，誤差小等特點。
文檔編號G01N3/08GK1425905SQ0112916
公開日2003年6月25日 申請日期2001年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月10日
發(fā)明者周征, 唐海, 曾軍, 鄭翼, 羅頌椒 申請人:周征