專(zhuān)利名稱：高敏度小張力膜狀生物材料力學(xué)檢測(cè)裝置的制作方法
專(zhuān)利說(shuō)明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型屬於用機(jī)械應(yīng)力測(cè)試固體材料的強(qiáng)度特性，特別涉及一種施加穩(wěn)定的張力或壓力的固體材料力學(xué)檢測(cè)裝置。
二背景技術(shù)：
隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步和成熟，組織工程皮膚的研制與應(yīng)用也日新月異。為保證組織工程皮膚更好地應(yīng)用于臨床，其生物物理特性，特別是生物力學(xué)性能應(yīng)得到高度重視。為了量化組織工程皮膚等小張力膜狀生物材料的生物力學(xué)性能，必需開(kāi)發(fā)研制一種能檢測(cè)其力學(xué)性能的裝置。
目前用來(lái)檢測(cè)軟組織或骨的力學(xué)性能的儀器，能檢測(cè)的都是高張力生物材料(動(dòng)物或人離體皮膚及其軟組織、尸骨)的生物力學(xué)性能，檢測(cè)值都以MPa計(jì)算，實(shí)質(zhì)上屬于生物材料試驗(yàn)機(jī)。然而許多低張力的生物有機(jī)材料，尤其是近三十年來(lái)研究的組織工程產(chǎn)品，如組織工程皮膚產(chǎn)品、組織工程骨產(chǎn)品，不能用這種生物材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。
1992年4月22日授權(quán)公告有一件名稱為《生物材料力學(xué)特性測(cè)試裝置》中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利ZL91222000.7，它主要由機(jī)體、橫梁、垂臂、動(dòng)力及其傳動(dòng)系統(tǒng)，張力傳感及位移數(shù)顯系統(tǒng)和相應(yīng)的夾持具等構(gòu)成。垂臂和傳力桿可垂于液中，使試樣在給定溶液中受試。動(dòng)力及其傳動(dòng)系統(tǒng)使橫梁上下運(yùn)行，使夾持在兩夾持具間的試樣發(fā)生長(zhǎng)度和張力變化。后者分別通過(guò)位移數(shù)顯和力傳感系統(tǒng)轉(zhuǎn)為電信號(hào)輸入記錄系統(tǒng)，完成對(duì)生物材料力學(xué)特性的檢測(cè)。該裝置確實(shí)能夠測(cè)量某些生物材料的力學(xué)性能，且成本低。但該裝置的鉤式夾持具和夾式夾持具只能固定處于培養(yǎng)液中的環(huán)狀和條狀生物材料，不適合固定脫離培養(yǎng)液的組織工程皮膚等生物材料；其次，此裝置要求生物材料裝載在箱體內(nèi)的溶液中，需電磁加熱到水溫滿意時(shí)才能測(cè)試，不能使試驗(yàn)脫離培養(yǎng)液；此裝置是通過(guò)絲杠上下移動(dòng)物理性拉長(zhǎng)和縮短試樣來(lái)測(cè)定抗張強(qiáng)度，使用不方便，量化也不夠準(zhǔn)確。
三
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)《生物材料力學(xué)特性測(cè)試裝置》存在的上述缺陷，我們根據(jù)液體靜壓原理，采用間接壓力法加載，擬設(shè)計(jì)制造一種結(jié)構(gòu)完全不同于現(xiàn)有技術(shù)的高敏度小張力膜狀生物材料力學(xué)性能檢測(cè)裝置，使試樣在檢測(cè)時(shí)能脫離培養(yǎng)液，且不需要直接拉長(zhǎng)或縮短試樣，能精確方便地檢測(cè)組織工程化的皮膚、骨、血管、肌腱、肌肉等產(chǎn)品和其它如腸系膜、筋膜、心臟瓣膜軟組織材料等的力學(xué)性能。
本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案如下。
一種高敏度小張力膜狀生物材料力學(xué)性能檢測(cè)裝置，包括有機(jī)架、壓力變送器、微機(jī)、數(shù)據(jù)導(dǎo)線和控制導(dǎo)線，其特征在于1)它還有壓力箱、試樣固定環(huán)、載樣臺(tái)、密封墊圈、上面板、承重面板、活動(dòng)夾緊板、頂緊螺桿、軸承、啞鈴型螺母、調(diào)壓箱、滑輪、玻璃管、升降拉繩、軟管和步進(jìn)電機(jī)；2)壓力箱的上口與壓力變送器密封連接，下口與上面板的中心孔對(duì)位匹配，而且箱底與板面密封連接，在上面板的底面開(kāi)有環(huán)形槽，在上面板下設(shè)置有上部為圓臺(tái)型的載樣臺(tái)，載樣臺(tái)中心開(kāi)有圓柱形孔，圓臺(tái)伸入上面板的中心孔中，試樣固定環(huán)與圓臺(tái)匹配相套，在上面板環(huán)形槽相對(duì)應(yīng)的載樣臺(tái)大盤(pán)上端面位置開(kāi)有環(huán)形槽，在環(huán)形槽中放置有密封墊圈，在載樣臺(tái)大盤(pán)下端面開(kāi)有環(huán)形槽；3)在載樣臺(tái)下設(shè)置有與機(jī)架立柱相套的活動(dòng)夾緊板，活動(dòng)夾緊板開(kāi)有錐形中心孔，上端面設(shè)有與載樣臺(tái)大盤(pán)下端面環(huán)形槽相匹配的環(huán)形凸；4)啞鈴型螺母穿過(guò)承重面板的中心孔并與承重面板卡合，使啞鈴型螺母能轉(zhuǎn)動(dòng)，啞鈴型螺母的下螺母頭與承重面板之間設(shè)置有軸承，啞鈴型螺母的上螺母頭上焊接有手柄，頂緊螺桿與啞鈴型螺母絲扣連接，頂緊螺桿上部呈鍋口頂狀抵住活動(dòng)夾緊板；5)調(diào)壓箱設(shè)置在承重面板上，調(diào)壓箱頂部與壓力箱連通，調(diào)壓箱底部與玻璃管之間用軟管連通，滑輪設(shè)置在調(diào)壓箱頂部以上高度位置，升降拉繩繞經(jīng)滑輪一端與玻璃管管頭相連，另一端繞接在步進(jìn)電機(jī)的輪盤(pán)上，步進(jìn)電機(jī)與微機(jī)之間連有控制導(dǎo)線，壓力變送器與微機(jī)之間連有數(shù)據(jù)導(dǎo)線。
本實(shí)用新型的高敏度小張力膜狀生物材料力學(xué)性能檢測(cè)裝置，在使用前，先將玻璃管通過(guò)升降拉繩提升到高於調(diào)壓箱底部的適當(dāng)高度，然后向調(diào)壓箱內(nèi)注入一定液面的潔凈水，再將待檢測(cè)的薄膜軟體樣品放置在載樣臺(tái)的圓臺(tái)口，套上試樣固定環(huán)崩平，最后用扳手轉(zhuǎn)動(dòng)啞鈴型螺母提升頂緊螺桿，將載樣臺(tái)在活動(dòng)夾緊板和上面板之間夾緊，使壓力箱-調(diào)壓箱全系統(tǒng)處于密封狀態(tài)。檢測(cè)時(shí)，它的工作原理是微機(jī)經(jīng)控制導(dǎo)線對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出控制指令后，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)升降拉繩將玻璃管緩慢提升，從而使壓力箱壓力隨調(diào)壓箱液面的增高而緩慢增加，實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)薄膜樣品的連續(xù)均勻加載，壓力變送器所采集的薄膜樣品被擊穿壓力測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)線返饋到微機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并及時(shí)得到顯示和存儲(chǔ)。
本實(shí)用新型的高敏度小張力膜狀生物材料力學(xué)性能檢測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，試樣裝夾簡(jiǎn)單方便，能對(duì)低張力的組織工程化皮膚、骨、血管、肌腱、肌肉等產(chǎn)品和其它如腸系膜、筋膜、心臟瓣膜軟組織材料等進(jìn)行方便、準(zhǔn)確的檢測(cè)，檢測(cè)值都以Pa計(jì)算，操作控制敏捷方便，試樣在檢測(cè)時(shí)能脫離培養(yǎng)液，且不需要直接拉長(zhǎng)或縮短試樣，它能靈敏地反映載荷的連續(xù)變化并能抵抗環(huán)境的干擾，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。本實(shí)用新型裝置為組織工程化生物材料的批量生產(chǎn)及質(zhì)量控制提供了一種理想的力學(xué)性能檢測(cè)工具。
四

附圖為本實(shí)用新型高敏度小張力膜狀生物材料力學(xué)性能檢測(cè)裝置的局部剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
在圖中，1-壓力變送器，2-壓力箱，3-試樣，4-試樣固定環(huán)，5-載樣臺(tái)，6-密封墊圈，7-機(jī)架，7a-上面板，7b-承重面板，8-活動(dòng)夾緊板，9-手柄，10-頂緊螺桿，11-軸承，12-啞鈴型螺母，13-調(diào)壓箱，14-滑輪，15-玻璃管，16-升降拉繩，17-軟管，18-步進(jìn)電機(jī)，19-數(shù)據(jù)導(dǎo)線，20-控制導(dǎo)線，21-微機(jī)。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型裝置的具體結(jié)構(gòu)和它在檢測(cè)時(shí)的工作原理。
一種高敏度小張力膜狀生物材料力學(xué)性能檢測(cè)裝置，包括有機(jī)架7、壓力變送器1、微機(jī)21、數(shù)據(jù)導(dǎo)線19和控制導(dǎo)線20，其特征在于
1)它還有壓力箱2、試樣固定環(huán)4、載樣臺(tái)5、密封墊圈6、上面板7a、承重面板7b、活動(dòng)夾緊板8、頂緊螺桿10、軸承11、啞鈴型螺母12、調(diào)壓箱13、滑輪14、玻璃管15、升降拉繩16、軟管17和步進(jìn)電機(jī)18；2)壓力箱2的上口與壓力變送器1密封連接，下口與上面板7a的中心孔對(duì)位匹配，而且箱底與板面密封連接，在上面板7a的底面開(kāi)有環(huán)形槽，在上面板7a下設(shè)置有上部為圓臺(tái)型的載樣臺(tái)5，載樣臺(tái)5中心開(kāi)有圓柱形孔，圓臺(tái)伸入上面板7a的中心孔中，試樣固定環(huán)4與圓臺(tái)匹配相套，在上面板7a環(huán)形槽相對(duì)應(yīng)的載樣臺(tái)5大盤(pán)上端面位置開(kāi)有環(huán)形槽，在環(huán)形槽中放置有密封墊圈6，在載樣臺(tái)5大盤(pán)下端面開(kāi)有環(huán)形槽；3)在載樣臺(tái)5下設(shè)置有與機(jī)架立柱相套的活動(dòng)夾緊板8，活動(dòng)夾緊板8開(kāi)有錐形中心孔，上端面設(shè)有與載樣臺(tái)5大盤(pán)下端面環(huán)形槽相匹配的環(huán)形凸；4)啞鈴型螺母12穿過(guò)承重面板7b的中心孔并與承重面板7b卡合，使啞鈴型螺母12能轉(zhuǎn)動(dòng)，啞鈴型螺母12的下螺母頭與承重面板7b之間設(shè)置有軸承11，啞鈴型螺母12的上螺母頭焊接有手柄9，頂緊螺桿10與啞鈴型螺母12絲扣連接，頂緊螺桿10上部呈鍋口頂狀抵住活動(dòng)夾緊板8；5)調(diào)壓箱13設(shè)置在承重面板7b上，調(diào)壓箱13頂部與壓力箱2連通，調(diào)壓箱13底部與玻璃管15之間用軟管17連通，滑輪14設(shè)置在調(diào)壓箱13頂部以上高度位置，升降拉繩16繞經(jīng)滑輪14一端與玻璃管15管頭相連，另一端繞接在步進(jìn)電機(jī)18的輪盤(pán)上，步進(jìn)電機(jī)18與微機(jī)21之間連有控制導(dǎo)線20，壓力變送器1與微機(jī)21之間連有數(shù)據(jù)導(dǎo)線19。
它在檢測(cè)時(shí)的工作原理是在調(diào)壓箱內(nèi)預(yù)先注入一定液面的潔凈水以及裝置全系統(tǒng)被固緊密封后，微機(jī)21經(jīng)控制導(dǎo)線20對(duì)步進(jìn)電機(jī)18發(fā)出控制指令，由步進(jìn)電機(jī)18帶動(dòng)升降拉繩16將玻璃管15緩慢提升，從而使壓力箱2壓力隨調(diào)壓箱13液面的增高而緩慢增加，實(shí)現(xiàn)對(duì)待檢測(cè)薄膜樣品的均勻加載，壓力變送器1所采集的薄膜樣品被擊穿壓力測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)線19返饋到微機(jī)21中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并及時(shí)得到顯示和存儲(chǔ)。
權(quán)利要求1.一種高敏度小張力膜狀生物材料力學(xué)性能檢測(cè)裝置，包括有機(jī)架(7)、壓力變送器(1)、微機(jī)(21)、數(shù)據(jù)導(dǎo)線(19)和控制導(dǎo)線(20)，其特征在于1)它還有壓力箱(2)、試樣固定環(huán)(4)、載樣臺(tái)(5)、密封墊圈(6)、上面板(7a)、承重面板(7b)、活動(dòng)夾緊板(8)、頂緊螺桿(10)、軸承(11)、啞鈴型螺母(12)、調(diào)壓箱(13)、滑輪(14)、玻璃管(15)、升降拉繩(16)、軟管(17)和步進(jìn)電機(jī)(18)；2)壓力箱(2)的上口與壓力變送器(1)密封連接，下口與上面板(7a)的中心孔對(duì)位匹配，而且箱底與板面密封連接，在上面板(7a)的底面開(kāi)有環(huán)形槽，在上面板(7a)下設(shè)置有上部為圓臺(tái)型的載樣臺(tái)(5)，載樣臺(tái)(5)中心開(kāi)有圓柱形孔，圓臺(tái)伸入上面板(7a)的中心孔中，試樣固定環(huán)(4)與圓臺(tái)匹配相套，在上面板(7a)環(huán)形槽相對(duì)應(yīng)的載樣臺(tái)(5)大盤(pán)上端面位置開(kāi)有環(huán)形槽，在環(huán)形槽中放置有密封墊圈(6)，在載樣臺(tái)(5)大盤(pán)下端面開(kāi)有環(huán)形槽；3)在載樣臺(tái)(5)下設(shè)置有與機(jī)架立柱相套的活動(dòng)夾緊板(8)，活動(dòng)夾緊板(8)開(kāi)有錐形中心孔，上端面設(shè)有與載樣臺(tái)(5)大盤(pán)下端面環(huán)形槽相匹配的環(huán)形凸；4)啞鈴型螺母(12)穿過(guò)承重面板(7b)的中心孔并與承重面板(7b)卡合，使啞鈴型螺母(12)能轉(zhuǎn)動(dòng)，啞鈴型螺母(12)的下螺母頭與承重面板(7b)之間設(shè)置有軸承(11)，啞鈴型螺母(12)的上螺母頭焊接有手柄(9)，頂緊螺桿(10)與啞鈴型螺母(12)絲扣連接，頂緊螺桿(10)上部呈鍋口頂狀抵住活動(dòng)夾緊板(8)；5)調(diào)壓箱(13)設(shè)置在承重面板(7b)上，調(diào)壓箱(13)頂部與壓力箱(2)連通，調(diào)壓箱(13)底部與玻璃管(15)之間用軟管(17)連通，滑輪(14)設(shè)置在調(diào)壓箱(13)頂部以上高度位置，升降拉繩(16)繞經(jīng)滑輪(14)一端與玻璃管(15)管頭相連，另一端繞接在步進(jìn)電機(jī)(18)的輪盤(pán)上，步進(jìn)電機(jī)(18)與微機(jī)(21)之間連有控制導(dǎo)線(20)，壓力變送器(1)與微機(jī)(21)之間連有數(shù)據(jù)導(dǎo)線(19)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種高敏度小張力膜狀生物材料力學(xué)性能檢測(cè)裝置，它由壓力變送器1、壓力箱2、試樣固定環(huán)4、載樣臺(tái)5、密封墊圈6、上面板7a、承重面板7b、活動(dòng)夾緊板8、頂緊螺桿10、軸承11、啞鈴型螺母12、調(diào)壓箱13、滑輪14、玻璃管15、升降拉繩16、軟管17、步進(jìn)電機(jī)18、數(shù)據(jù)導(dǎo)線19、控制導(dǎo)線20和微機(jī)21組裝而成。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，能對(duì)組織工程化皮膚、骨、血管、肌腱、肌肉等產(chǎn)品和軟組織材料等進(jìn)行方便、準(zhǔn)確地檢測(cè)，檢測(cè)值都以Pa計(jì)算，操作控制敏捷方便，它能靈敏地反映載荷的連續(xù)變化并能抵抗環(huán)境的干擾，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。本實(shí)用新型裝置為組織工程化生物材料的批量生產(chǎn)及質(zhì)量控制提供了一種理想的力學(xué)性能檢測(cè)工具。
文檔編號(hào)G01N33/483GK2852102SQ20052001066
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者伍津津, 趙建華, 周凌 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍第三軍醫(yī)大學(xué)第三附屬醫(yī)院