CN104266904A - 扭曲拉伸可靠性的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于植入式神经刺激器连接接头部件的扭曲拉伸可靠性的测试装置。该测试装置设置有由直流电机、扭矩控制器组成的恒定扭矩控制模块，以及由直线导轨与滑块、定滑轮、砝码组成的恒定拉伸载荷控制模块。测试时，将连接接头部件的两端分别压接在滑块和恒定扭矩控制模块的卡具上，由恒定扭矩控制系统和恒定拉伸载荷控制模块给试件加载恒定的扭转和拉伸载荷，达到对连接接头部件扭曲拉伸可靠性进行测试的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于植入式神经刺激器连接接头部件的扭曲拉伸可靠性的测试装置。
背景技术
在医疗技术不断发展不断进步的今天，有源植入式医疗设备，如人工耳蜗、心脏起搏器、除颤器、植入式神经刺激器等，被越来越多地应用于各种疑难杂症的临床治疗中。有源植入式已经成为了维持患者生命、减轻患者疼痛以及提高患者生活质量的重要治疗产品。植入式神经刺激器是有源植入式医疗设备的一种，通过电刺激的方式来对神经系统的传导进行兴奋、抑制或者调节，从而实现疗效，恢复或者改善人体机能。相比于传统的药物方法和外科手术损毁方法，植入式神经刺激疗法安全可逆，在临床上正越来越多地被使用。
植入式神经刺激器通常可分为脉冲发生器、刺激电极两个部分，若刺激靶点与脉冲发生器的植入位置较远，脉冲发生器与刺激电极之间通常还需要用延长导线进行连接。以一般的脑深部刺激器为例，这种植入式神经刺激器的脉冲发生器通常放置于人体胸部皮下，而刺激电极植入到人的头部大脑的深处，这两者之间的连接需要通过延长导线来完成。脑深部刺激器工作时，由脉冲发生器产生刺激信号，通过延长导线、刺激电极，最终到达刺激靶点，对神经进行电刺激以达到治疗的效果。
从而，在植入式神经刺激器从脉冲发生器至刺激电极之间，通常会存在一个或者两个(有延长导线时)连接接头，实现脉冲发生器与延长导线之间，以及延长导线与刺激电极之间的电连接。以一般的脑深部刺激器为例，脉冲发生器与延长导线之间的连接接头位于患者胸部皮下，延长导线与刺激电极之间的连接接头位于患者耳后皮下。在安装了脑深部刺激器的患者日常生活中，胸部和颈部的肌肉活动会拉伸、压缩、弯曲、扭转连接接头，尤其是颈部的运动幅度非常大，这样就使得连接接头部件处于非常恶劣的应力环境中。
神经刺激系统的使用寿命通常要求达到数年甚至十几年，连接接头的力学、电气性能及可靠性是影响神经刺激系统的寿命和可靠性关键的一环。而如何对神经刺激器的连接接头部件进行性能可靠性测试，进而为连接接头的设计、制造工艺改进，以及为神经刺激系统的可靠性和使用寿命评估提供实验依据，是所有神经刺激器研究制造机构和厂商不得不面对的问题。在有关植入医疗设备的ISO14708.1标准中也对连接接头部件的性能提出了明确要求。然而，目前在国内外尚无专门用于测试神经刺激器连接接头部件扭曲拉伸可靠性的测试装置。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种用于测试植入式神经刺激器连接接头部件的扭曲拉伸可靠性的测试装置，该装置可以对植入式神经刺激器的连接接头部件加载持续恒定的扭矩和拉伸载荷，对连接接头部件在拉伸扭曲载荷作用下的可靠性进行测试。该装置对连接接头部件所施加的恒定扭矩和恒定拉伸载荷可进行方便的调节和设置；通过更换卡具，也能适应不同尺寸和形状的连接接头部件，能够适应不同的测试要求。
本发明的目的是这样实现的：
一种扭曲拉伸可靠性的测试装置，用于测试植入式神经刺激器连接接头部件的扭曲拉伸可靠性，包括：
恒定扭矩控制模块，其连接在所述连接接头部件的一端，能够对所述植入式神经刺激器的连接接头部件加载持续恒定的扭矩载荷；和
恒定拉伸载荷控制模块，其连接在所述连接接头部件的另一端，能够对所述植入式神经刺激器的连接接头部件加载持续恒定的拉伸载荷。
优选地，所述恒定扭矩控制模块包括电机、恒定扭矩控制器和第一卡具；所述电机的机身被固定，所述电机的转轴与所述恒定扭矩控制器机身连接并互相固定，所述恒定扭矩控制器的机轴与所述第一卡具连接并互相固定。
优选地，所述恒定扭矩控制器当其机轴相对机身转动时，机轴与机身之间的扭矩恒定。
优选地，所述扭矩的大小可调。在对扭矩大小进行调整时，将恒定扭矩控制模块从装置上取下，配合专用的扭矩测量装置将其调至所需的扭矩大小。
优选地，所述恒定拉伸载荷控制模块包括直线导轨、滑块、第二卡具、定滑轮和砝码，所述定滑轮将砝码受到的竖直方向上的恒定重力转变为横向方向上连接接头部件所受到的恒定拉伸载荷。
优选地，其特征在于，所述恒定扭矩控制模块与所述恒定拉伸载荷控制模块固定在同一个机座上，并保证所述恒定扭矩控制模块的第一卡具与所述恒定拉伸载荷控制模块中安装于滑块上的第二卡具的中心轴是对齐的。
本发明还提供了一种使用根据以上技术方案中任一项所述的测试装置测试植入式神经刺激器连接接头部件的扭曲拉伸可靠性的方法，包括以下步骤：
将被测试的所述连接接头部件的两端分别固定在恒定扭矩控制模块与恒定拉伸载荷控制模块上；
将恒定的拉伸载荷施加在被试的所述连接接头部件上；
将恒定的扭转载荷施加在被试的所述连接接头部件上；
测试时间达到要求时，切断拉伸载荷与扭转载荷，将被试的连接接头部件从所述测试装置上取下，并检查有否破坏。
优选地，所述将恒定的扭转载荷施加在被试的所述连接接头部件上的步骤中，所述恒定扭矩控制模块的电机的转轴带动恒定扭矩控制器的机身和转轴、第一卡具及被测的所述连接接头部件转动；由于被测的连接接头部件的另一端固定在恒定拉伸载荷控制模块上无法转动，所以被测的连接接头部件会被扭转，扭矩的大小随着扭转角度的增大而增大；当扭矩达到设定值，恒定扭矩控制器过载，其转轴不再转动，而机身在电机的驱动下继续转动，所以恒定扭矩控制器的转轴和机身保持着相互转动，从而在被试连接接头部件上维持一个恒定的扭矩。
本发明设计合理，结构简单，操作方便，测试标准可靠。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的磁力扭矩控制器的控制特性图；
图3是测试过程中被试连接接头所承受的拉伸和扭转载荷的曲线；
具体实施方式
参见图1，本发明是一种用于植入式神经刺激器连接接头部件的扭曲拉伸可靠性的测试装置。该装置可以给被测连接接头部件8施加恒定的扭转和拉伸载荷，从而实现对连接接头部件扭曲拉伸可靠性进行测试。
参见图1，被测连接接头8的两端分别固定在恒定扭矩控制模块的卡具3和恒定拉伸载荷控制模块的卡具5上。
参见图1，恒定扭矩控制模块由电机1、恒定扭矩控制器2、卡具3组成。电机1可以选用直流电机、步进电机或者伺服电机等；根据ISO14708.1标准，选用满足精度要求和控制范围要求的恒定扭矩控制器2，如日本工进精工所株式会社所提供的磁力扭矩控制器“PERMA-TORK”，该磁力扭矩控制器的特性可参见图2，其中恒定扭矩大小T是可调的。当需要对恒定扭矩大小T进行调整时，可将恒定扭矩控制器2取下，旋转恒定扭矩控制器2机身上的调节螺丝，并配合专用的扭矩测量装置，将恒定扭矩T调节至所需的大小。电机1的机身固定，恒定扭矩控制器2安装在电机1的转轴上；卡具3安装在恒定扭矩控制器2的转轴上，用以固定被测连接接头8的一端。
参见图1，恒定拉伸载荷控制模块由直线导轨滑块4、卡具5、定滑轮6、砝码7组成。被测连接接头8的一端固定在卡具5上；直线导轨滑块4用于限定卡具5的运动方向，利用定滑轮6、砝码7，该装置可以将恒定的拉伸载荷施加在被试连接接头8上。
参见图1，所述的恒定扭矩控制模块和恒定拉伸载荷控制模块安装在同一个机座上，并保证卡具3与卡距5的中心轴是对齐的。
卡具3与卡具5均设计成可以方便地进行拆卸与更换，以适应不同尺寸和形状的连接接头部件和不同的测试要求。
该装置的使用流程是这样的：
(1)将被试连接接头8的两端分别固定在卡具3与卡具5上；
(2)挂上砝码7，将恒定的载荷施加在被试连接接头8上；
(3)接通电源，启动电机1；
(4)电机1的转轴带动恒定扭矩控制器2的机身和转轴、卡具3、以及被测连接接头8转动；由于被测连接接头8的另一端固定在卡具5上无法转动，所以被测连接接头8会被扭转，扭矩T的大小随着扭转角度的增大而增大；当扭矩T达到设定值，恒定扭矩控制器2过载，其转轴不再转动，而机身在电机1的驱动下继续转动，所以恒定扭矩控制器2的转轴和机身保持着相互转动，从而在被试连接接头8上维持一个恒定的扭矩T；
(5)测试时间达到标准要求，切断电机1的电源，卸下砝码7，将被试连接接头8从装置上取下，并检查有否破坏。
本发明已生产出样机，经试验证明，性能稳定良好，可用于对植入式神经刺激器连接接头部件的扭曲拉伸可靠性进行测试。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种扭曲拉伸可靠性的测试装置，用于测试植入式神经刺激器连接接头部件的扭曲拉伸可靠性，包括：
恒定扭矩控制模块，其连接在所述连接接头部件的一端，能够对所述植入式神经刺激器的连接接头部件加载持续恒定的扭矩载荷；和
恒定拉伸载荷控制模块，其连接在所述连接接头部件的另一端，能够对所述植入式神经刺激器的连接接头部件加载持续恒定的拉伸载荷。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述恒定扭矩控制模块包括电机、恒定扭矩控制器和第一卡具；所述电机的机身被固定，所述电机的转轴与所述恒定扭矩控制器机身连接并互相固定，所述恒定扭矩控制器的机轴与所述第一卡具连接并互相固定。
3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述恒定扭矩控制器当其机轴相对机身转动时，机轴与机身之间的扭矩恒定。
4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述扭矩的大小可调。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述恒定拉伸载荷控制模块包括直线导轨、滑块、第二卡具、定滑轮和砝码，所述定滑轮将砝码受到的竖直方向上的恒定重力转变为横向方向上连接接头部件所受到的恒定拉伸载荷。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的测试装置，其特征在于，所述恒定扭矩控制模块与所述恒定拉伸载荷控制模块固定在同一个机座上，并保证所述恒定扭矩控制模块的第一卡具与所述恒定拉伸载荷控制模块中安装于滑块上的第二卡具的中心轴是对齐的。
7.使用根据权利要求1-6中任一项所述的测试装置测试植入式神经刺激器连接接头部件的扭曲拉伸可靠性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将被测试的所述连接接头部件的两端分别固定在恒定扭矩控制模块与恒定拉伸载荷控制模块上；
将恒定的拉伸载荷施加在被试的所述连接接头部件上；
将恒定的扭转载荷施加在被试的所述连接接头部件上；
测试时间达到要求时，切断拉伸载荷与扭转载荷，将被试的连接接头部件从所述测试装置上取下，并检查有否破坏。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将恒定的扭转载荷施加在被试的所述连接接头部件上的步骤中，所述恒定扭矩控制模块的电机的转轴带动恒定扭矩控制器的机身和转轴、第一卡具及被测的所述连接接头部件转动；由于被测的连接接头部件的另一端固定在恒定拉伸载荷控制模块上无法转动，所以被测的连接接头部件会被扭转，扭矩的大小随着扭转角度的增大而增大；当扭矩达到设定值，恒定扭矩控制器过载，其转轴不再转动，而机身在电机的驱动下继续转动，所以恒定扭矩控制器的转轴和机身保持着相互转动，从而在被试连接接头部件上维持一个恒定的扭矩。
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