中国人民解放军空军军医大学常乐获国家专利权
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龙图腾网获悉中国人民解放军空军军医大学申请的专利一种脊柱骨骼肌的体外仿生力学测试系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120373046B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510848484.3,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权一种脊柱骨骼肌的体外仿生力学测试系统及方法是由常乐;胡文东;马进;熊凯文;叶正旭;来康伟;王小成;宋瑶设计研发完成,并于2025-06-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种脊柱骨骼肌的体外仿生力学测试系统及方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种脊柱骨骼肌的体外仿生力学测试系统及方法,具体涉及力学测试领域,包括构建仿生模块、有限元建模模块、多轴力学加载模块、迭代计算模块、修正模块;本发明通过模块化设计,包括椎体单元、椎间盘模拟组件和骨骼肌模拟单元,各组件根据人体解剖特征定制,利用有限元建模模块生成三维模型,施加多方向力学载荷并采集响应数据;实验数据输入有限元模型进行迭代计算,以对比应力分布、应变场及运动学偏差;若误差超过预设阈值,则修正模型参数和物理参数,直至实验与模拟结果收敛;最后基于优化后的有限元模型预测脊柱骨骼肌在复杂载荷下的失效机制,评估骨折、骨裂、髓核突出和肌肉拉伤的风险。
本发明授权一种脊柱骨骼肌的体外仿生力学测试系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种脊柱骨骼肌的体外仿生力学测试系统,其特征在于,包括: 构建仿生模块:用于构建仿生脊柱骨骼肌,配置椎体单元、椎间盘单元及骨骼肌模拟单元的初始力学参数; 有限元建模模块:用于基于构建仿生模块的几何与材料参数,生成对应的三维有限元模型; 椎体单元采用线弹性材料模型,其应力的计算方法具体为: ,其中,表示为应力,A表示为弹性模量,表示为泊松比; 椎间盘模拟组件采用超弹性材料模型,则应变能密度函数的计算方法具体为: ,其中,B表示为应变能密度,和表示为材料常数,表示为第一应变不变量,表示为第二应变不变量,d表示为体积比,E表示为体积压缩模量; 骨骼肌模拟单元采用主动-被动耦合材料模型,则总应力的计算方法具体为: ,其中,表示为总应力,表示为被动应力,表示为主动应力; 主动应力由Hill-type肌肉模型计算,则主动应力的计算方法具体为: ,其中,表示为最大等长收缩力,a表示为肌肉激活度;表示为与肌肉长度b相关的函数;表示为与肌肉收缩速度c相关的函数; 多轴力学加载模块:用于对构建的仿生脊柱骨骼肌施加多方向力学载荷,同步采集构建仿生模块的力学响应数据; 迭代计算模块:用于将实验数据输入有限元模型进行迭代计算,对比应力分布、应变场及运动学偏差; 修正模块:用于根据对比结果修正有限元模型的材料参数和构建仿生模块的物理参数,直至实验与模拟结果收敛,包括:基于肌肉应变或收缩力误差,调整肌肉激活度,通过实验数据反演肌肉激活度,计算方法具体为: ,其中,表示为调整后的肌肉激活度,表示为调整前的肌肉激活度,表示为实验测量肌肉力,表示为有限元模型预测肌肉力。
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