一种仿生韧带的应力强化装置

本发明涉及仿生韧带医疗器械相关领域，尤其涉及一种仿生韧带的应力强化装置。

背景技术：

1、在金属钢材领域，应力是一个至关重要的物理量，它直接影响材料的强度、塑性、疲劳寿命以及安全性等多个方面，但在其他领域，大多都忽视了材料应力的重要性，吉林大学一团队提出的“一种仿生韧带编织材料的全自动生产装置”，该装置能全自动生产一种商用聚乙烯钓鱼线（仿生韧带），该设备通过改变喷线口直径、加热温度、搅拌速率、及喷射时压力来改变所产生的商用聚乙烯钓鱼线，来生产最接近人体韧带力学性能、生物学性能的仿生韧带，该装置能生产优质的仿生韧带，但没考虑该仿生韧带的应力问题。

2、在仿生韧带的设计与制造中，通过对其进行适当的应力处理，可以显著改善其性能以更好地模拟真实韧带，具体地，增加应力能提高膝关节和肩关节仿生韧带的力学强度和刚性，这对于支持和稳定这些负重与高运动频率的关节至关重要，同时，增加的应力还能提高这些部位韧带的耐磨性能，适应频繁的活动需求，但市面上对于仿生韧带增加应力处理的设备少之又少，通过对膝关节和肩关节等仿生韧带的分析发现，它们对强度和刚性有着较高的要求以支持和稳定这些负重与运动频率较高的关节，这些部位的仿生韧带增加应力能提高耐磨性能，这使得韧带不仅更加坚韧，而且能更好地模仿人体自然韧带的力学行为，现有的增加应力方法大多为机械拉伸、热拉伸等，容易对仿生韧带表面造成损害而影响其使用寿命，通过对仿生韧带表面增加静电应力能很好的避免上述这些问题。

技术实现思路

1、本发明提出了一种仿生韧带的应力强化装置，以解决上述背景技术中提出的问题，仿生韧带（聚乙烯）是一种非极性的热塑性聚合物，它的电绝缘性较好在其上施加并保持静电应力具有一定的挑战，如何在强电场下尽可能减少仿生韧带损伤或电击穿且能保持较长时间的表面应力，是本发明要尽可能解决的重要问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种仿生韧带的应力强化装置，包括装置外壳和壳体机构，所述装置外壳的外侧表面铰链连接有翻盖玻璃板，所述装置外壳的顶部表面固定连接有把手，所述装置外壳的外侧表面固定连接有电源仓，所述装置外壳的内侧表面固定连接有塑料外壳，所述装置外壳的内侧表面设置有壳体机构，所述装置外壳的内侧表面固定连接有输入仓门，所述装置外壳的内侧表面设置有湿度控制机构，所述塑料外壳的内侧表面设置有电场调节机构，所述电场调节机构的外侧表面设置有电场发生机构，所述装置外壳的内侧表面设置有第一张力机构，所述装置外壳的内侧表面设置有第二张力机构，所述装置外壳的内侧表面设置有凹槽辊机构，所述装置外壳的内侧表面设置有收卷机构。

3、优选的，所述翻盖玻璃板透明，所述电源仓内置接地线与漏电保护开关，所述塑料外壳的数量为二且为对称分布。

4、优选的，所述壳体机构包括有外绝缘层、镂空层和内绝缘层，所述装置外壳的内侧表面固定连接有外绝缘层，所述外绝缘层的内侧表面固定连接有镂空层，所述镂空层的内侧表面固定连接有内绝缘层。

5、优选的，所述外绝缘层由ptfe塑料组成，所述镂空层填充有pp塑料，所述内绝缘层由聚酰亚胺组成。

6、优选的，所述湿度控制机构包括有湿度传感器、抽湿输入口、抽湿控制机和水箱，所述装置外壳的内侧表面固定连接有湿度传感器，所述装置外壳的内侧表面固定连接有抽湿输入口，所述抽湿输入口的顶部表面固定连接有抽湿控制机，所述抽湿控制机的内侧表面安装有水箱。

7、优选的，所述湿度传感器与抽湿控制机电连接，所述抽湿输入口与抽湿控制机电连接。

8、优选的，所述电场调节机构包括有第一电动马达、马达连接柱、复位弹簧、连接套筒、外螺纹柱、内螺纹柱和卡合外壳，所述塑料外壳的内侧表面固定连接有第一电动马达，所述第一电动马达的输出端固定连接有马达连接柱，所述马达连接柱的一端固定连接有复位弹簧，所述复位弹簧的一端固定连接有连接套筒，所述连接套筒的一端固定连接有外螺纹柱，所述外螺纹柱的内侧表面螺纹连接有内螺纹柱，所述外螺纹柱的外侧表面螺纹连接有卡合外壳。

9、优选的，所述第一电动马达在塑料外壳的外侧表面对称分布，所述马达连接柱与连接套筒的内侧表面滑动连接，所述内螺纹柱贯穿卡合外壳。

10、优选的，所述电场发生机构包括有安装平台、高压静电发生器、抬升支架、红外距离传感器和电极板，所述内螺纹柱的一端转动连接有安装平台，所述安装平台的内侧表面固定连接有高压静电发生器，所述安装平台的外侧表面固定连接有抬升支架，所述抬升支架的顶部表面固定连接有红外距离传感器，所述安装平台的一端固定连接有电极板。

11、优选的，所述安装平台与卡合外壳的内侧表面滑动连接，所述高压静电发生器的输出端与电极板固定连接。

12、优选的，所述第一张力机构包括有安装支架、固定张力辊、第二电动马达、滑动支架、移动张力辊和电动推杆，所述装置外壳的内侧表面固定连接有安装支架，所述安装支架的内侧表面转动连接有固定张力辊，所述安装支架的外侧表面固定连接有第二电动马达，所述安装支架的外侧表面滑动连接有滑动支架，所述滑动支架的内侧表面转动连接有移动张力辊，所述安装支架的外侧表面固定连接有电动推杆。

13、优选的，所述第二电动马达的数量为二，所述第二电动马达的输出端与固定张力辊固定连接，所述滑动支架的外侧表面固定连接有第二电动马达且其输出端与移动张力辊固定连接，所述电动推杆的输出端与滑动支架的外侧表面固定连接。

14、优选的，所述第二张力机构包括有固定底座、导向槽、定位滑轮、第二张力辊和顶部支撑板，所述装置外壳的内侧表面固定连接有固定底座，所述固定底座的内侧表面开设有导向槽，所述导向槽的内侧表面安装有定位滑轮，所述定位滑轮的顶部表面固定连接有第二张力辊，所述第二张力辊的顶部表面滑动连接有顶部支撑板。

15、优选的，所述导向槽为“8”型，所述定位滑轮的数量为二。

16、优选的，所述凹槽辊机构包括有固定支架、第三电动马达、凹槽辊主体、安装槽、螺纹连接座、螺纹连接柱、调节旋钮、连接轴和调节盘，所述装置外壳的内侧表面固定连接有固定支架，所述装置外壳的内侧表面固定连接有第三电动马达，所述第三电动马达的输出端固定连接有凹槽辊主体，所述凹槽辊主体的外侧表面开设有安装槽，所述凹槽辊主体的顶部表面固定连接有螺纹连接座，所述螺纹连接座的内侧表面螺纹连接有螺纹连接柱，所述螺纹连接柱的一端固定连接有调节旋钮，所述螺纹连接柱的另一端固定连接有连接轴，所述连接轴的外侧表面转动连接有调节盘。

17、优选的，所述顶部支撑板与固定支架固定连接，所述第三电动马达的数量为二，所述调节盘在连接轴的外侧表面等距分布，所述调节盘与安装槽的内侧表面滑动连接。

18、优选的，所述收卷机构包括有第四电动马达、转动圆盘、收卷外壳和穿插孔，所述装置外壳的内侧表面固定连接有第四电动马达，所述第四电动马达的输出端固定连接有转动圆盘，所述转动圆盘的顶部表面固定连接有收卷外壳，所述收卷外壳的外侧表面开设有穿插孔。

19、优选的，所述穿插孔贯穿收卷外壳，所述穿插孔在收卷外壳的外侧表面等距分布。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、1、壳体采用了三层绝缘设计，通过内层和外层的坚固绝缘材料以及中间的轻质镂空绝缘层，有效提升了设备的安全性和耐用性，同时降低了整体重量和成本，使得该设计在安全性和经济性上都具备显著优势；

22、2、两个独特的张力控制与驱动系统设计，使得仿生韧带能较好的缠绕在凹槽辊且均匀附着表面静电应力，极大得减少了仿生韧带表面出现损伤的情况；

23、3、通过在仿生韧带表面增加静电应力，有效避免了传统的机械拉伸和热拉伸方法可能造成的表面损伤，从而显著提高了韧带的使用寿命和性能稳定性，采用先进的材料和表面处理技术确保在强电场下最小化电击穿和损伤风险，同时保持较长时间的表面应力，为高性能仿生材料的应用开辟了新的可能。