弥漫性轴索损伤实验致伤装置.pdf

一种医学研究领域的弥漫性轴索损伤实验致伤装置，包括：底座、第一立柱、第二立柱、轴、驱动执行元件、T型联结件、实验动物放置板、实验架、玻璃管、端盖、预紧装置、传感器。第一立柱和第二立柱与底座固定，轴安装在位于第一立柱和第二立柱上端的孔中，轴外有穿过轴的驱动执行元件，驱动执行元件一端固定在第一立柱上，另一端固定在轴上，T型联结件的周向与轴固定，实验动物放置板与T型联结件固定连接，玻璃管固定在实验架上，传感器固定在实验动物放置板与T型联结板上。预紧装置固定在第二立柱的侧面。本发明装置中实现既有撞击又有旋转的功能，更加符合弥漫性轴索损伤的撞击和旋转的复合损伤机制过程。

1、  一种弥漫性轴索损伤实验致伤装置，其特征在于包括：底座、第一立柱、第二立柱、轴、驱动执行元件、T型联结件、实验动物放置板、实验架、玻璃管、端盖、预紧装置、传感器，其中：第一立柱和第二立柱与底座固定，轴安装在位于第一立柱和第二立柱上端的孔中，轴外有穿过轴的驱动执行元件，驱动执行元件一端固定在第一立柱上，另一端固定在轴上，轴轴向靠近第一立柱端通过端盖固定，靠近第二立柱端通过第二立柱的阶梯孔固定；T型联结件的周向与轴固定，实验动物放置板与T型联结件固定连接，玻璃管固定在实验架上，传感器固定在实验动物放置板与T型联结板上，预紧装置固定在第二立柱的侧面。

2、  根据权利要求1所述的弥漫性轴索损伤实验致伤装置，其特征是，所述预紧装置包括预紧支撑座、预紧支撑杆和预紧驱动装置、预紧联结杆，预紧支撑座固定在第二立柱上，预紧联结杆的一端安装在预紧支撑座的孔中，预紧支撑杆上有孔穿过预紧联结杆，预紧支撑杆一端用方杆面的底面压住T型联结件，另一端通过预紧驱动装置提供预紧力，预紧驱动装置安装在预紧支撑座上。

3、  根据权利要求1所述的弥漫性轴索损伤实验致伤装置，其特征是，所述第一立柱上设有孔，轴上也设有孔，驱动执行元件一端固定在第一立柱上的孔中，另一端固定在轴上的孔中。

4、  根据权利要求1所述的弥漫性轴索损伤实验致伤装置，其特征是，所述第二立柱上有若干限位孔，用于安装限位销。

5、  根据权利要求1所述的弥漫性轴索损伤实验致伤装置，其特征是，所述轴分为六个轴段，从与T型联结件固定的一端开始，依次为第六轴段、第五轴段、第四轴段、第三轴段、第二轴段、第一轴段，其中：第一轴段和第三轴段用于轴向固定滚动轴承，第二轴段的外围设有驱动执行元件，第四轴段用于连接第三和第五轴段，第五轴段用于固定T型联结件，第六轴段用于轴向固定T型联结件。

6、  根据权利要求5所述的弥漫性轴索损伤实验致伤装置，其特征是，所述第五轴段的截面为方形。

7、  根据权利要求1所述的弥漫性轴索损伤实验致伤装置，其特征是，所述所述T型联结件的周向用方形孔与轴的第五轴段固定，轴向一端用轴肩、另一端用固定螺母固定。

8、  根据权利要求1所述的弥漫性轴索损伤实验致伤装置，其特征是，所述所述驱动执行元件是驱动扭转弹簧、微型伺服电机、电/磁流变液元件、或者磁粉制动器。

9、  根据权利要求1所述的弥漫性轴索损伤实验致伤装置，其特征是，所述传感器是角速度传感器或角加速度传感器或是它们的组合，用以测量实验装置的相关数据，并将相关数据传输到计算机进行存储和处理。

弥漫性轴索损伤实验致伤装置
技术领域
本发明涉及的是一种医学研究技术领域的装置，具体是一种弥漫性轴索损伤实验致伤装置。
背景技术
弥漫性轴索损伤(Diffuse Axonal Injury，DAI)是一种常见的颅脑损伤，具有发生率高、症状重、愈后差等特点，为颅脑创伤患者死亡和致残的主要原因，也是导致颅脑伤病人长期昏迷的“唯一确切”因素，如何防治颅脑创伤病员弥漫性轴索损伤是当今神经科学研究的难点之一。对DAI损伤的研究则需一种稳定性高、重复性强且能比较真实的模拟DAI临床损伤机制过程的实验装置。
经对现有现有技术的文献检索发现，参考文献[1]《急性弥漫性轴索损伤致伤模型的建立和损伤机制初步探讨》，重庆医学，2007年8月第36卷第15期：1496-1498，和参考文献[2]《Difuse axonal injury due to lateral headrotation in a rat model》[J].J Neurosurg，2000，93(4)：626-633，.中研制的DAI的致伤模型只有纯旋转的装置及参考文献[3]《A new model of diffusebrain injury in rats，Part I：Pathophysiology and biomechanics》[J].JNeurosurg，1994，80(2)：291-300，只有纯打击的装置，而实际致伤过程中，DAI致伤为一个撞击和旋转的复合损伤机制过程，因此现有实验模型都未能很好地模拟DAI的临床实际损伤机制过程。而且上述参考文献[1]和[2]研制的模型均未考虑实验动物的整体运动，只驱动实验动物头部产生旋转，实验中可能由于实验动物颈部发生扭转而使脑干严重损伤，导致实验动物迅速死亡。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足和缺陷，提供一种弥漫性轴索损伤实验致伤装置，使其实现既有撞击又有旋转的功能，更加符合弥漫性轴索损伤的撞击和旋转的复合损伤机制过程。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：底座、第一立柱、第二立柱、轴、驱动执行元件、T型联结件、实验动物放置板、实验架、玻璃管、端盖、预紧装置、传感器，第一立柱和第二立柱与底座固定，轴安装在位于第一立柱和第二立柱上端的孔中，轴外有穿过轴的驱动执行元件，驱动执行元件一端固定在第一立柱上，另一端固定在轴上，轴轴向靠近第一立柱端通过端盖固定，靠近第二立柱端通过第二立柱的阶梯孔固定；T型联结件的周向与轴固定，实验动物放置板与T型联结件固定连接，玻璃管固定在实验架上，传感器固定在实验动物放置板与T型联结板上。预紧装置固定在第二立柱的侧面。
所述预紧装置包括预紧支撑座、预紧支撑杆和预紧驱动装置、预紧联结杆。预紧支撑座固定在第二立柱上，预紧联结杆的一端安装在预紧支撑座的孔中，预紧支撑杆上有孔穿过预紧联结杆，可以以预紧联结杆为转轴转动；在驱动执行元件作用下，预紧支撑杆一端用方杆面的底面压住T型联结件，另一端通过预紧驱动装置提供预紧力；预紧驱动装置安装在预紧支撑座上。
所述第一立柱上设有孔，轴上也设有孔，驱动执行元件一端固定在第一立柱上的孔中，另一端固定在轴轴段上的孔中。
所述第二立柱上有若干限位孔，用于安装限位销。
所述轴分为六个轴段，从与T型联结件固定的一端开始，依次为第六轴段、第五轴段、第四轴段、第三轴段、第二轴段、第一轴段。其中：第一轴段和第三轴段用于轴向固定滚动轴承(滚动轴承用来支撑和实现轴的旋转)；第二轴段的外围设有驱动执行元件；第四轴段用于连接第三和第五轴段；第五轴段的截面为方形，用于固定T型联结件。第六轴段用于轴向固定T型联结件。
所述T型联结件的周向用方形孔与轴的第五轴段固定，轴向一端用轴肩、另一端用固定螺母固定。
所述驱动执行元件，可以是扭转弹簧，也可以采用微型伺服电机、电/磁流变液元件、磁粉制动器等。
所述传感器可以是角速度传感器或角加速度传感器或是它们的组合，用以测量实验装置的相关数据，并将相关数据传输到计算机进行存储和处理。传感器亦可安装在其它位置。
本发明使用时，实验动物放置在实验动物放置板上，并用穿过位于实验动物放置板两侧的孔的绳或带固定，实验动物的头部偏离实验装置中心垂直面一定距离。实验打击物沿开孔的玻璃管落下，打击在实验动物头部的一定位置。受到实验打击物体冲击的作用，T型联结件推动预紧支撑杆的一端向上运动，预紧支撑杆绕预紧联结杆的轴线方向转动并驱动预紧驱动装置产生变形或被破坏或棉线被拉断破坏。当预紧支撑杆绕预紧联结杆轴线方向转过一定角度后，预紧装置失效，驱动执行元开始为装置提供动力，驱动执行元驱动轴、T型联结件和实验动物放置板，并带动与固定的实验动物产生旋转。当实验动物旋转后，可通过安装在第二立柱限位孔的限位销来限制旋转的位置，限位销可根据实验要求安装在某个位置的限位孔内。
本发明中，实验动物有实验动物放置板支撑和固定，因此驱动执行元件可实现动物的整体运动；实验动物受到实验打击物的冲击后，紧接着触发实验装置带动实验动物旋转，实现既有撞击又有旋转的功能，更加符合弥漫性轴索损伤的撞击和旋转的复合损伤机制过程，有利于对弥漫性轴索损伤的研究。
附图说明
图1是弥漫性轴索损伤实验致伤装置的结构示意图一。
图2是弥漫性轴索损伤实验致伤装置的结构示意图二。
图3是轴的结构示意图。
图4是第二立柱的结构示意图。
图5是T型联结件的结构示意图。
图6是带传感器的致伤装置(除去实验架)的机械结构示意图。
图中：1-底座，2-第一立柱，3-轴，4-驱动执行元件，5-第二立柱，6-T型联结件，7-固定装置，8-实验动物放置板，9-实验架，10-玻璃管，11-端盖，12-预紧支撑座，13-预紧支撑杆，14-预紧驱动装置，15-预紧联结杆，16-传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、2所示，本实施例包括底座1、两个立柱(第一立柱2和第二立柱5)、轴3、驱动执行元件4、T型联结件6、实验动物放置板8、实验架9、玻璃管10、端盖11、预紧装置、传感器16。驱动执行元件4为驱动扭转弹簧，固定装置7为螺母，预紧驱动装置14为拉伸弹簧。
本例中，两个立柱(第一立柱2和第二立柱5)用螺钉与底座1固定；轴3通过两个滚动轴承安装在位于两个立柱上端的孔中，轴3外有穿过轴的驱动扭转弹簧4，轴3的轴向固定：第一立柱端通过端盖11固定，第二立柱端通过第二立柱的阶梯孔固定；驱动扭转弹簧4一端固定在第一立柱2上的孔201中，另一端固定在轴3轴段302上的孔中；第二立柱5上有若干限位孔501，用于安装限位销；T型联结件6的周向用方形孔与轴3轴段305固定，轴向一端用轴肩、另一端用螺母7固定；实验动物放置板8用3个螺钉与T型联结件6固定连接；玻璃管10固定在实验架9上；传感器16固定在实验动物放置板8与T型联结板6上。
预紧装置固定在第二立柱5的侧面，包括预紧支撑座12、预紧支撑杆13和预紧驱动装置14、预紧联结杆15，预紧支撑座12用螺钉固定在第二立柱5上，预紧联结杆15的一端安装在预紧支撑座12的孔中，预紧支撑杆13上有孔穿过预紧联结杆15，可以以预紧联结杆15为转轴转动；在驱动扭转弹簧预紧状态下，预紧支撑杆13一端用方杆面的底面压住T型联结件6，另一端通过预紧驱动装置14提供预紧力；预紧驱动装置14安装在预紧支撑座12上。
本例中，T型联结件6不限于上述固定方式。在本例或其它实施例中，T型联结件的周向亦可通过键、花键、异形孔或紧固螺钉等固定，轴向亦可通过弹性挡圈等固定。
本例中，预紧驱动装置14不限于上述拉伸弹簧或上述固定方式。在本例或其它实施例中，预紧驱动装置14亦可采用棉线等破坏性的材料，固定方式亦可直接固定在第二立柱5或外置的支撑座等上。
本例中，如图3所示，轴3有六个轴段，即图3中的轴段301-306，轴段301和303用于轴向固定滚动轴承(滚动轴承用来支撑和实现轴的旋转)；轴段302的外围有驱动执行元件4——扭转弹簧；轴段304用于连接轴段303和305；轴段305的截面为方形，其形状与T型联结件6的方形孔对应，用于周向固定T型联结件6。轴段306上安装固定装置7——螺母，用于轴向固定T型联结件。
本例中，轴段305不限于上述形状。在本例或其它实施例中，亦可用键或紧固螺钉等对T型联结件6进行周向固定。
本例中，轴段306用于轴向固定T型联结件6，轴段306不限于上述形状。在本例或其它实施例中，亦可用键、花键、异形孔或紧固螺钉等对T型联结件6进行周向固定和采用弹性挡圈等对T型联结件6进行轴向固定。
本例中，驱动执行元件4的实现方式是驱动扭转弹簧，在其它实施例中亦可采用微型伺服电机、电/磁流变液元件、磁粉制动器等。扭转弹簧驱动的特点是驱动力大、反应速度快、成本低廉。
本例中，传感器16可以是角速度传感器或角加速度传感器或是它们的组合，用以测量实验装置的相关数据，并将相关数据传输到计算机进行存储和处理。传感器16亦可安装在其它位置。
本例中，驱动执行元件4——扭转弹簧需要预紧一定角度并使实验动物放置板8如图1中位置，扭转弹簧预紧角度由需要提供的加速度决定。预紧后的装置由预紧装置固定并保持扭转弹簧的预紧力。预紧支撑杆13可以以预紧联结杆15为转轴转动；预紧支撑杆13一端用方杆面的底面压住T型联结件6，另一端通过预紧驱动装置14提供预紧力。实验动物放置在实验动物放置板8上，并用穿过位于实验动物放置板8两侧的孔的绳或带固定，实验动物的头部偏离实验装置中心垂直面一定距离。一定质量的实验打击物如钢球或钢柱沿开孔的有机玻璃管从一定高度的位置落下，打击在实验动物头部的一定位置(如大鼠的颅骨穹隆部)。受到实验打击物体冲击的作用，T型联结件6推动预紧支撑杆13的一端向上运动，预紧支撑杆13绕预紧联结杆15的轴线方向转动并驱动预紧驱动装置14产生变形或被破坏(本例中拉伸弹簧发生变形，在其它实施例中若采用棉线则被拉断破坏)。当预紧支撑杆13绕预紧联结杆15轴线方向转过一定角度后，预紧装置失效，扭转弹簧开始为装置提供动力，扭转弹簧驱动轴3、T型联结件6和实验动物放置板8，并带动与8固定的实验动物产生旋转。第二立柱5上有若干限位孔501。当实验动物旋转后，可通过安装在限位孔的限位销来限制旋转的位置，限位销可根据实验要求安装在某个位置的限位孔内。
本例实验装置亦可改装为纯打击致伤装置和纯旋转装置。