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力传感器在生物医学工程上的应用

时间: 2021-10-28 来源:LASCAUX

图3.5.1所示为量程0~0.2N的用铍青铜薄板制成的悬臂梁应变式传感器。它可用来测量各种动物的离体肌肉在等长条件下,施加电刺激后所产生的不同收缩力和位移。也可以测量各种动物离体肠段在营养液中的蠕动力值。假若在悬臂梁的承载端上、下假装各种弹力系数的弹簧。则同一只传感器,量程上限可以扩大到9.8N。

在心脏生理研究中,心肌力、心肌剪力和心肌厚度的测量即为重要。其应用最广泛的一种测量仪器是Walton应变弓,见图3.5.2所示。

图3.5.2(a)是一根用铍青铜加工而成的弓形弹性元件,上面粘贴箔式电阻应变计。弓的两腿用缝线固定在心机壁上。图3.5.2(b)为封装后的传感器外形,它的工作原理是在等长条件下测量心肌的作用力值。

由于如此测得的力值与缝线的深浅松紧有关,Feigl等人研究的心肌力测量传感器,用两组针垂直插入心壁,使心肌力完全传给弹性元件。从而可实现心肌收缩的动态力测量,可正确地测量频响在30HZ以内地动态力值。

图3.5.3所示为用来测量活动物肌肉张力地纽扣式传感器。这种精巧的传感器可埋没在体内而不妨碍肌肉的运动。使用时将肌腱环穿进长方形小框,用一根横梁固定,肌腱的张力使梁产生相应的变形,使粘贴在横梁上的应变计输出相应的电信号。梁和框用钛合金或铍青铜制作,为使其与人体相容,铍青铜元件须镀金。

图3.5.4为中医推拿手法测定用三分量测力传感器的结构图。

中医推拿加于人体的力可分解为F1,F2,F3三个分量。八根各自独立的悬臂梁分别组成三个测量桥路,将信号送入动态应变仪或示波器。它可以进行形象化、数字化的推拿手法示范,还可以记录著名推拿老中医的手法资料,并可为设计研究仿生推拿机提供依据。




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