專利名稱：高敏度小張力膜狀生物材料力學檢測裝置的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實用新型屬於用機械應力測試固體材料的強度特性，特別涉及一種施加穩(wěn)定的張力或壓力的固體材料力學檢測裝置。
二背景技術(shù)：
隨著組織工程技術(shù)的發(fā)展進步和成熟，組織工程皮膚的研制與應用也日新月異。為保證組織工程皮膚更好地應用于臨床，其生物物理特性，特別是生物力學性能應得到高度重視。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性能，必需開發(fā)研制一種能檢測其力學性能的裝置。
目前用來檢測軟組織或骨的力學性能的儀器，能檢測的都是高張力生物材料(動物或人離體皮膚及其軟組織、尸骨)的生物力學性能，檢測值都以MPa計算，實質(zhì)上屬于生物材料試驗機。然而許多低張力的生物有機材料，尤其是近三十年來研究的組織工程產(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機進行檢測。
1992年4月22日授權(quán)公告有一件名稱為《生物材料力學特性測試裝置》中國實用新型專利ZL91222000.7，它主要由機體、橫梁、垂臂、動力及其傳動系統(tǒng)，張力傳感及位移數(shù)顯系統(tǒng)和相應的夾持具等構(gòu)成。垂臂和傳力桿可垂于液中，使試樣在給定溶液中受試。動力及其傳動系統(tǒng)使橫梁上下運行，使夾持在兩夾持具間的試樣發(fā)生長度和張力變化。后者分別通過位移數(shù)顯和力傳感系統(tǒng)轉(zhuǎn)為電信號輸入記錄系統(tǒng)，完成對生物材料力學特性的檢測。該裝置確實能夠測量某些生物材料的力學性能，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才能測試，不能使試驗脫離培養(yǎng)液；此裝置是通過絲杠上下移動物理性拉長和縮短試樣來測定抗張強度，使用不方便，量化也不夠準確。
三
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)《生物材料力學特性測試裝置》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，擬設計制造一種結(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性能檢測裝置，使試樣在檢測時能脫離培養(yǎng)液，且不需要直接拉長或縮短試樣，能精確方便地檢測組織工程化的皮膚、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性能。
本實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性能檢測裝置，包括有機架、壓力變送器、微機、數(shù)據(jù)導線和控制導線，其特征在于1)它還有壓力箱、試樣固定環(huán)、載樣臺、密封墊圈、上面板、承重面板、活動夾緊板、頂緊螺桿、軸承、啞鈴型螺母、調(diào)壓箱、滑輪、玻璃管、升降拉繩、軟管和步進電機；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位匹配，而且箱底與板面密封連接，在上面板的底面開有環(huán)形槽，在上面板下設置有上部為圓臺型的載樣臺，載樣臺中心開有圓柱形孔，圓臺伸入上面板的中心孔中，試樣固定環(huán)與圓臺匹配相套，在上面板環(huán)形槽相對應的載樣臺大盤上端面位置開有環(huán)形槽，在環(huán)形槽中放置有密封墊圈，在載樣臺大盤下端面開有環(huán)形槽；3)在載樣臺下設置有與機架立柱相套的活動夾緊板，活動夾緊板開有錐形中心孔，上端面設有與載樣臺大盤下端面環(huán)形槽相匹配的環(huán)形凸；4)啞鈴型螺母穿過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，啞鈴型螺母的下螺母頭與承重面板之間設置有軸承，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夾緊板；5)調(diào)壓箱設置在承重面板上，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，另一端繞接在步進電機的輪盤上，步進電機與微機之間連有控制導線，壓力變送器與微機之間連有數(shù)據(jù)導線。
本實用新型的高敏度小張力膜狀生物材料力學性能檢測裝置，在使用前，先將玻璃管通過升降拉繩提升到高於調(diào)壓箱底部的適當高度，然后向調(diào)壓箱內(nèi)注入一定液面的潔凈水，再將待檢測的薄膜軟體樣品放置在載樣臺的圓臺口，套上試樣固定環(huán)崩平，最后用扳手轉(zhuǎn)動啞鈴型螺母提升頂緊螺桿，將載樣臺在活動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)。檢測時，它的工作原理是微機經(jīng)控制導線對步進電機發(fā)出控制指令后，由步進電機帶動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，實現(xiàn)對待檢測薄膜樣品的連續(xù)均勻加載，壓力變送器所采集的薄膜樣品被擊穿壓力測量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)導線返饋到微機中進行數(shù)據(jù)處理，并及時得到顯示和存儲。
本實用新型的高敏度小張力膜狀生物材料力學性能檢測裝置，結(jié)構(gòu)簡單合理，試樣裝夾簡單方便，能對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行方便、準確的檢測，檢測值都以Pa計算，操作控制敏捷方便，試樣在檢測時能脫離培養(yǎng)液，且不需要直接拉長或縮短試樣，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，確保檢測數(shù)據(jù)的準確。本實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性能檢測工具。
四

附圖為本實用新型高敏度小張力膜狀生物材料力學性能檢測裝置的局部剖視結(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，6-密封墊圈，7-機架，7a-上面板，7b-承重面板，8-活動夾緊板，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-步進電機，19-數(shù)據(jù)導線，20-控制導線，21-微機。
五具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型裝置的具體結(jié)構(gòu)和它在檢測時的工作原理。
一種高敏度小張力膜狀生物材料力學性能檢測裝置，包括有機架7、壓力變送器1、微機21、數(shù)據(jù)導線19和控制導線20，其特征在于
1)它還有壓力箱2、試樣固定環(huán)4、載樣臺5、密封墊圈6、上面板7a、承重面板7b、活動夾緊板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和步進電機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的中心孔對位匹配，而且箱底與板面密封連接，在上面板7a的底面開有環(huán)形槽，在上面板7a下設置有上部為圓臺型的載樣臺5，載樣臺5中心開有圓柱形孔，圓臺伸入上面板7a的中心孔中，試樣固定環(huán)4與圓臺匹配相套，在上面板7a環(huán)形槽相對應的載樣臺5大盤上端面位置開有環(huán)形槽，在環(huán)形槽中放置有密封墊圈6，在載樣臺5大盤下端面開有環(huán)形槽；3)在載樣臺5下設置有與機架立柱相套的活動夾緊板8，活動夾緊板8開有錐形中心孔，上端面設有與載樣臺5大盤下端面環(huán)形槽相匹配的環(huán)形凸；4)啞鈴型螺母12穿過承重面板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，啞鈴型螺母12的下螺母頭與承重面板7b之間設置有軸承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夾緊板8；5)調(diào)壓箱13設置在承重面板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，另一端繞接在步進電機18的輪盤上，步進電機18與微機21之間連有控制導線20，壓力變送器1與微機21之間連有數(shù)據(jù)導線19。
它在檢測時的工作原理是在調(diào)壓箱內(nèi)預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21經(jīng)控制導線20對步進電機18發(fā)出控制指令，由步進電機18帶動升降拉繩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，實現(xiàn)對待檢測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量數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)導線19返饋到微機21中進行數(shù)據(jù)處理，并及時得到顯示和存儲。
權(quán)利要求1.一種高敏度小張力膜狀生物材料力學性能檢測裝置，包括有機架(7)、壓力變送器(1)、微機(21)、數(shù)據(jù)導線(19)和控制導線(20)，其特征在于1)它還有壓力箱(2)、試樣固定環(huán)(4)、載樣臺(5)、密封墊圈(6)、上面板(7a)、承重面板(7b)、活動夾緊板(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)和步進電機(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)的中心孔對位匹配，而且箱底與板面密封連接，在上面板(7a)的底面開有環(huán)形槽，在上面板(7a)下設置有上部為圓臺型的載樣臺(5)，載樣臺(5)中心開有圓柱形孔，圓臺伸入上面板(7a)的中心孔中，試樣固定環(huán)(4)與圓臺匹配相套，在上面板(7a)環(huán)形槽相對應的載樣臺(5)大盤上端面位置開有環(huán)形槽，在環(huán)形槽中放置有密封墊圈(6)，在載樣臺(5)大盤下端面開有環(huán)形槽；3)在載樣臺(5)下設置有與機架立柱相套的活動夾緊板(8)，活動夾緊板(8)開有錐形中心孔，上端面設有與載樣臺(5)大盤下端面環(huán)形槽相匹配的環(huán)形凸；4)啞鈴型螺母(12)穿過承重面板(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，啞鈴型螺母(12)的下螺母頭與承重面板(7b)之間設置有軸承(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夾緊板(8)；5)調(diào)壓箱(13)設置在承重面板(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，另一端繞接在步進電機(18)的輪盤上，步進電機(18)與微機(21)之間連有控制導線(20)，壓力變送器(1)與微機(21)之間連有數(shù)據(jù)導線(19)。
專利摘要本實用新型是一種高敏度小張力膜狀生物材料力學性能檢測裝置，它由壓力變送器1、壓力箱2、試樣固定環(huán)4、載樣臺5、密封墊圈6、上面板7a、承重面板7b、活動夾緊板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、步進電機18、數(shù)據(jù)導線19、控制導線20和微機21組裝而成。它的結(jié)構(gòu)簡單合理，能對組織工程化皮膚、骨、血管、肌腱、肌肉等產(chǎn)品和軟組織材料等進行方便、準確地檢測，檢測值都以Pa計算，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，確保檢測數(shù)據(jù)的準確。本實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性能檢測工具。
文檔編號G01N33/483GK2852102SQ20052001066
公開日2006年12月27日 申請日期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 申請人:中國人民解放軍第三軍醫(yī)大學第三附屬醫(yī)院