CN114729861A - 通用模块化测试固定器 - Google Patents

Abstract

一种模块化测试固定器，其配置为迅速地支承不同配置的测试样品以进行测试。

Description

通用模块化测试固定器

相关申请的交叉引用

本申请主张于2019年9月16日提交的美国临时申请第62/901122号和2019年10月11日提交的美国临时申请第62/914274号的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

技术领域

本公开的实施方式涉及具有不同配置的模块化测试固定器，其可用于样品的多种机械测试。

背景技术

测试固定器用于支承在测试机器(例如通用测试机器(universal testingmachine)或UTM)上进行测试的样品。如果被测试的样品具有相似的配置或形状(例如杆的拉伸测试)，则在测试机器中使用配置为仅支承相似形状的样品(例如夹住杆)的测试固定器。然而，若要进行不同配置的样品和/或不同类型的测试(例如，针帽移除力测试、凸缘断裂强度测试等)，通常必须置换在测试期间支承样品的测试固定器(抓柄等)以符合样品和/或测试的不同配置。在测试之间更换或重新配置测试固定器费时且降低效率。在此情况下，期望使用一种测试固定器，该测试固定器配置为支承不同尺寸的样品，其配置允许所需类型的力施加在样品上而对测试固定器造成的变化最小。本公开的实施方式包括模块化测试固定器，其可容易地适配或配置为支承在测试机器上进行不同类型测试的样品的不同配置。然而，本公开的范围由所附权利要求限定，而非由解决任何特定问题的能力限定。

附图说明

包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出本公开的示例性实施方式并且与说明书一起用于解释本公开的原理。本文公开的每一个实施方式可包括结合任何其他公开的实施方式描述的一个或多个特征。

图1A至1D示出本公开的示例性测试固定器的不同视图。

图2A示出移除了顶板的样品支架的图1A的测试固定器的顶板的俯视图。

图2B示出具有耦接于其上的样品支架的图2A的顶板。

图3是示例性样品支架的透视图。

图3A和3B示出具有顶板的示例性样品支架的分解图。

图4A至4C示出与图1A至1D的示例性测试固定器一起使用的指组件的不同视图。

图5A至5E示出示例性更换零件。

图6示出本公开的示例性方法。

具体实施方式

本公开描述可与通用测试机器(UTM)结合使用的示例性测试固定器，例如Instron测试机器。尽管参考用于UTM的测试固定器描述了当前公开的原理，但是应当理解本公开不限于此。相反地，所公开的测试固定器可单独使用，或与任何类型的装置或机器结合使用(用于任何应用)。一般而言，本公开中使用的相对术语，例如“约”、“基本上”或“大约”是用于指示所述值的±10％的可能偏差。本文描述为示例性的任何实施方式不应被解释较其他实施方式优选于或有利。相反地，术语“示例性”是用于示例或说明性的意义。

图1A至1C示出当前公开的示例性测试固定器(测试装置)100的不同透视图，且图1D示出测试固定器100的底视图。以下叙述中，将参照图1A至1D。这些附图所示的实施方式中，测试固定器100包括在z方向上间隔开的顶板10、中间板30和底板50(参见图1A至1C中的XYZ三坐标)。以下叙述中，z方向将被称为垂直方向，标有“A”的一端将被称为测试固定器100的前端，标有“B”的一端将被称为其后端。然而，应注意，提及“前”、“后”、“顶”、“底”等仅仅是为了方便而非必须。

如图1A至1D所示，顶板、中间板和底板10、30、50可为在x-y平面中延伸的大致上平面的结构，且因此可各自基本上彼此平行。尽管非必须，但一些实施方式中，如图所示，顶板、中间板和底板10、30和50可具有大致上矩形的形状(在XY平面中)。顶板、中间板和底板10、30和50可由任何材料形成且能够以任何合适的方式形成。尽管非必须，但一些实施方式中，这些板10、30、50可包括塑料或聚合材料(例如尼龙、玻璃填充的聚酰胺、环氧树脂、聚碳酸酯等)。这些板能够以任何合适的方式(机械加工、模制等)形成或制造。一些实施方式中，这些板中的一些或全部可使用3D打印来制造。一些实施方式中，一个或多个增强材料片可嵌入顶板10、中间板30和/或底板50内。例如，一个或多个板可包括在另外的3D打印聚合物板内的印刷金属片或玻璃纤维片。

顶板、中间板和底板10、30、50可通过例如接近它们的角部的柱12、14、16和可移动的(例如旋转螺杆)组件20耦接在一起。如图中所示，柱12和14可在测试固定器100的前端A处将板10、30、40耦接在一起，且柱16和移动组件20可在测试固定器100的后端B处将板10、30、50耦接在一起。如图1C可见，在后端B处，顶板10和底板50也通过脊板60耦接在一起。稍后将描述移动组件20和脊板60。尽管柱12、14和16被图示为具有直径(在XY平面中)的圆柱状结构，但这仅为示例性。通常，这些柱12、14和16可具有任何合适的配置或形状(矩形、正方形等)。一些实施方式中，如图1A可最佳地观察，位于测试固定器100前端A处的柱12和14可具有比位于其后端B处的柱16更小的直径(或在这些柱不是圆柱形的实施方式中的宽度)。将直径较小的柱12和14定位在前端A处可在这些柱12、14之间提供更大的间隙，并因此使样品(注射器、烧杯等)能够更容易地装载到测试固定器100中。尽管非必须，但一些实施方式中，柱12和14可具有基本上相同的直径或宽度，尽管其他实施方式中，柱12和14可具有不同的直径和/或宽度(每个都小于柱16的对应直径和/或宽度)。柱12、14和16通常可由任何合适的材料形成并且能够以任何合适的方式形成。一些实施方式中，这些柱12、14和16可由金属材料形成，例如不锈钢、铝等，尽管可以想到在其他实施方式中，柱12、14和/或16可由聚合物材料或金属和聚合物的组合形成。一些实施方式中，柱12、14和/或16可通过3D打印形成。可以想到测试固定器100可耦接于通用测试机器(UTM)，例如由Instron或ZwickRoell生产的UTM。例如，底板10可经由配置为容纳UTM的螺栓的孔10A(见图1)耦接于UTM。螺栓可为任何合适的尺寸，例如M6螺栓或M10螺栓。

柱12、14和16可以固定地耦接于顶板10和底板50并且可滑动地耦接于中间板30。换句话说，顶板10和底板50相对于柱12、14、16固定，中间板30可于垂直方向在柱12、14、16上相对于柱12、14、16滑动。柱12、14和16能够以任何方式固定地耦接于顶板10和底板50。一些实施方式中，这些柱12、14和16可以压装在顶板10和底板50上。另外地或替代地，一些实施方式中，螺杆或其他类型的紧固件可用于将柱12、14、16耦接于顶板10和底板50(参见例如图1D、2A和2B)。一些实施方式中，轴承18A、18B和18C(例如，线性移动轴承)可耦接于中间板30以使中间板30能够相对容易地在柱12、14和16上滑动。这些轴承18A、18B和18C还可使柱12、14和16在这些柱12、14和16所延伸穿过的中间板30上的相应通孔或空腔上位于中央。一些实施方式中，如图所示(参见例如图1A至1C)，轴承18A至18C使用围绕各自的柱12、14、16基本上对称布置的紧固件(例如四个紧固件)耦接于中间板30。由于可用于将中间板30可滑动地耦接于柱12、14和16上的合适的轴承18A、18B和18C对于本领域技术人员而言是已知的，因此本文不对其进行详细描述。轴承18A、18B和18C在所示实施方式中表示为紧固于中间板30的下侧(即相较于顶板10更接近底板50)。这种配置可帮助在中间板30上为样品产生额外的空间。然而，可以想到轴承18A、18B和/或18C中的一个或多个可位于中间板30的顶部上(即相较于底板50更接近顶板10)。

顶板10可于前端A具有第一横向端面10A，于后端B具有第二横向端面10B。第一横向端面10A可基本上平行于第二横向端面10B。类似地，中间板30可于前端A具有第一横向端面30A，于后端B具有第二横向端面30B。第一横向端面30A可基本上平行于第二横向端面30B。还可以想到横向端面10A、10B、30A和/或30B可基本上彼此平行。一些实施方式中，柱12和14可被设置成相较于第二横向端面10B和30B，更接近第一横向端面10A和30A。一些实施方式中，柱16、脊板60和移动组件20的每一个可以定位成相较于第一横向端面10A和30A，更接近第二横向端面10B和30B。

顶板10和中间板30可各自具有从测试固定器100的前端A向其后端B延伸的中央空腔或凹部15、32。具体地，空腔15可从顶板10的第一横向端面10A中的开口10C朝向第二横向端面10B延伸。类似地，空腔32可从中间板30的第一横向端面30A中的开口30C朝向第二横向端面30B延伸。一些实施方式中，可以想到开口10C和30C面向相同方向(即面向测试装置100的前端A)。然而，这并非必须，因为可以想到开口10C能够延伸穿过第二横向端面10B，从而空腔15从第二横向端面10B朝向顶板10的中央延伸。替代实施方式中，开口15C可面向后端B。尽管并非必须，但是一些实施方式中，如图所示，中央空腔15可基本上位于顶板10的宽度中央，且中央空腔32可基本上位于中间板30的宽度中央。顶板10上的中央空腔15可从前端A延伸到后(封闭)端15A(见图2A)，且中间板30上的中央空腔32可从前端A延伸到后(封闭)端32A(见图1A、2A)。顶板10上的中央空腔15和中间板30上的中央空腔32可以布置在各别的板上，使得它们垂直地对齐。也就是说，当从测试固定器100的顶部观察时，中央空腔15可直接位于中央空腔32上方(参见图2A、2B)。换言之，一个或多个纵向轴(基本上平行于Z轴)可与空腔15和32的每一个相交。相交的纵向轴可基本上平行于柱12、14和16、脊板60和移动组件60的纵向轴。如稍后将描述的，支架80(例如支承不同类型样品的U形支架)可耦接于顶板10上的中央空腔15。当测试固定器100用于在测试期间支承样品时，样品可经由中央空腔15、32的一者或两者而位于测试固定器100中(或插入测试装置100中)。中央空腔15和32可以具有任何形状和尺寸。一般而言，中心空腔15和32的形状和尺寸可取决于旨在与测试固定器100一起使用的样品的尺寸和配置。一些实施方式中，中央空腔15和32之一者或两者可具有一般的矩形或U形。通常，中央空腔15和32的尺寸可设为使得这些空腔15、32不会从测试固定器100的前端A一直延伸到后端B。也就是说，如图1A、1C、2A和2B可见，顶板10和中间板30可包括从它们各自的中央空腔15、32的后端15A、32A延伸至测试固定器100的后端B的材料带。此外，后(封闭)端15A和32A可定位成相较于第一横向端面10A和30A，更接近第二横向端面10B和30B。

耦接顶板10和底板50的脊板60可经由位于中央空腔32的后端34与测试固定器100的后端B之间的垂直延伸的空腔36(或通孔)而延伸穿过中间板30(见图1C)。空腔36的尺寸可设为使得脊板60延伸穿过中间板30而不干扰中间板30的垂直移动(稍后将描述)。例如，一些实施方式中，空腔36的尺寸可设为使得脊板60能够延伸穿过中间板30而不会物理地接触它。脊板60可以例如使用紧固件固定地耦接于顶板10和底板50。例如，图1C可见，紧固件52A、52B可延伸穿过脊板上的空腔以将脊板60耦接于底板50。类似的紧固件(未示出)可以延伸穿过顶板10上的空腔16A和16B以将脊板60耦接于顶板10。用于将脊板60耦接于顶板10的这些紧固件可延伸穿过空腔16A、16B，穿过中央空腔15的后端14进入(顶板10的)中央空腔15。这些紧固件延伸至中央空腔15中的部分可用于将支架80(或另一个合适的支架、更换零件等)附接于中央空腔15。虽然脊板60被表示为矩形形状的零件，但这仅为示例性。通常，脊板60可具有为测试固定器100提供足够刚性的任何合适的形状和尺寸(例如宽度、厚度等)。一些实施方式中，脊板60可被设计其尺寸并且包括材料(或以其他方式被配置)以向测试固定器100提供足够的稳定性，以抵抗测试期间可能产生的扭转和/或弯曲力(例如由测试固定器支承的样品在测试固定器100上产生的扭转和弯曲力)。脊板60能够以任何合适的方式形成。在一些实施方式中，脊板60可为3D打印部件，其配置为在长度方向上提供增加的刚性。更具体地，脊板60通常可为聚合物3D打印部件。一些实施方式中，可将一张或多张增强材料片嵌入脊板60内。例如，脊板60可从其中具有一种或多种增强材料的塑料复合材料例如金属股线来印刷。另一示例中，脊板60可包括在另外的3D打印聚合物板内的印刷金属片或玻璃纤维片。包含3D打印增强材料可帮助确保脊板60具有足够的刚性以抵抗测试期间可能产生的扭转和/或弯曲力，同时还可根据需求快速且容易地制造。如上所述，脊板60可以具有集成在其中的板，以帮助在延伸穿过整个固定器100的螺栓上达到足够的扭矩。使固定器100成为单个连续单元的上部贯穿螺栓在一些实施方式中可在组件之间造成松弛，其可能影响固定器100的刚性。因此，至少一些实施方式中，期望单个连续单元即固定器100是刚性的，以获得准确的测试结果。

重复测试被用于证明是否有加强脊板60的有效性。在重复测试期间，向顶板10施加负载。负载大约为200N，且在施加负载期间随时间测量顶板10的挠度。该大约的负载显着高于将测试固定器100用于各种医用注射器测试包括例如：(1)松脱滑动力测试(breakloose glide force tests)(例如从约1N以下至约20N)、(2)锁定机构的超控力测试(override force tests)(例如从约50N至约100N、(3)自动注入器的注射力测试(injection force tests)(例如从约50N至100N)、和(4)盖移除力测试(cap removalforce tests)(例如从约50N至约100N)期间所施加的负载。例如，在松脱滑动力测试期间，每单位力的位移可以测量约15mm至约20mm的位移。这些测试通常持续约3秒至约5秒，或长达约10秒。然而，这些持续时间仅为示例性，并且也可想到其他持续时间。在该近似负载下，且如上所述在利用金属板加强脊板60之后，顶板10在大约200N负载下所测量的位移大约为0.225至0.242mm(数据样本示于下面表1的“位移-支承”列中)，标准偏差为0.0049mm。另一个测试中，在没有任何脊板60的固定器中，顶板10在相同的大约200N负载下所测量的位移的范围为1.164nm至1.193mm(数据样本示于表1的“位移-无支承”列中)，标准偏差为0.0068mm。本文所述的重复测试是于2019年4月进行。在重复测试期间，使用ElectroPulsInstron机器以对向上方向施加200N负载，然后以向下方向循环地施加于顶板10。每一个循环(包括向上和向下施加的力)的持续时间为1秒，且每个固定器的测试时间为72小时(259200个循环或259200秒)。每五个循环(秒)后测量顶板10的位移。表1反映重复测试期间所收集的数据采样。受支承和不受支承的固定器的测试在不同的日子进行。两个测试之间相等的循环的位移差异在0.927mm至0.964mm之间，标准偏差为0.0349mm。观察到在重复测试期间所收集的位移数据中的大部分(相对较小的)偏差可归因于测试区域的温度变化。表1中未示出的另一个测试中，其中脊板60仅由塑料制成且没有任何增强材料，顶板10的位移大约为0.35至0.40mm。

表1：受支承和不受支承的测试固定器的重复测试数据抽样

因此，通过添加脊板60，与没有脊板60的测试固定器相比，顶板10在负载(200N)下所表现的位移减少。此外，通过对脊板60添加印刷金属支承物，与具有仅由印刷塑料组成的脊板60的测试固定器相比，顶板10在负载(200N)下所表现的位移减少。某些实施方式中，测试固定器100可配置为当在72小时的过程中将200N的负载施加于顶板10时，顶板10可表现不超过约0.40mm、约0.35mm、约0.25mm、约0.24mm或约0.23mm的位移。顶板10可以物理地耦接于底板50，从而当在72小时的过程中将200N的负载施加于顶板10时，顶板10可表现不超过约0.40mm、约0.35mm、约0.25mm、约0.24mm或约0.23mm的位移。

此外，根据本公开，脊板60可被增强或可不被增强。一些实施方式中，当脊板60配置为承受预期在操作期间所施加的负载(例如注射医疗装置的测试)时，可能不需要增强物。换言之，当脊板60能够支承顶板10从而顶板10在注射医疗装置测试期间于可想到的负载下表现出可接受的低变形或不变形时，可能不需要增强物。例如，据信当包括脊板60的固定器100的部件于同一天内在3D打印机上由塑料(且无增强物)制造时，这种脊板60的性能(即顶板10没有挠曲)将与其中具有增强材料的脊板60的性能相当。

中间板30还可包括凹入的空腔或轨道38，其在横向(或基本上垂直)于中央空腔32的X-Y平面中延伸(参见图1A)。轨道38可包括在中央空腔32的一侧上延伸的第一部分38A和在中央空腔32的相对侧上延伸的第二部分38B。第一部分38A可与第二部分38B共线。轨道38可为配置成在可滑动地支承其中一个或多个部件的开槽空腔。指组件40能够可滑动地支承在轨道38的每个部分38A、38B上(图1A中仅示出一个指组件40(在第一部分38A上))。每个指组件40可配置为在轨道38上朝向和远离中央空腔32滑动。虽非必须，但一些实施方式中，每个指组件40可为朝向中央空腔32偏离的弹簧装载部件(或部件的组件)。即，轨道38的两个部分38A和38B上的指组件40可朝向彼此偏离。

每个指组件40可包括底部42或托架，其配置为在轨道38上朝向和远离中央空腔32滑动。尽管非必须，但一些实施方式(未示出)中，可提供手拧螺杆(或诸如槽等另一机构)以将底部42锁在轨道38上的期望位置。可以使用手拧螺杆48将指构件或指件46耦接于每个指组件40的底部42。如图1A所示，指件46可为从靠近手拧螺杆48的一端延伸至朝向中央空腔32的相对端的细长部件。指件46耦接于底部42从而指件46的长度与底部42呈一角度。也就是说，指件46可相对于底部42呈一角度。指件46与底部42形成的角度可使用手拧螺杆48来改变。例如，松开手拧螺杆48(例如通过转动手拧螺杆48)允许指件46围绕手拧螺杆48旋转，并且改变指件46与底部42之间的角度。

在指组件40为弹簧装载的实施方式中，弹簧45可使指件46于向上方向(即朝向顶板10并远离底板50)偏离。弹簧45可耦接于设置在指件46下侧的销钉46a。特别地，弹簧45可被销钉46a上或邻接销钉46a的凹槽(未示出)容纳。弹簧45也可耦接于螺杆或其他紧固件46b。紧固件46b可将底部42耦接于被轨道38的槽或凹槽容纳的突起46b。因此，当(通过样品或测试仪器)对指件46施加向下的力时，弹簧45可压缩以使指件46能够向下转动。在释放向下的力时，弹簧45可以膨胀到其静止状态，且指件46可返回其自身的原始和/或静止位置。一些实施方式中，弹簧45的存在可实现能够在没有任何样品夹持的情况下测试样品。例如，一些实施方式中，样品可以仅通过张力被固定。

朝向中央空腔32定位的指件46的端部可配置为在测试期间接触并支承测试固定器100中的样本。例如，在注射器被支承在测试固定器100上以进行测试的实施方式中，注射器的主体可由中央空腔32的任一侧上的指组件40的指件46垂直地支承，从而注射器延伸穿过中央空腔32朝向底板50。在这种配置中，UTM的负载臂可穿过顶板10上的中央空腔15下降至测试固定器100中并在注射器的所需位置施加所需类型的力(拉力、压缩力等)。在轨道38上(例如在图1A中的X方向上)转移指组件40的能力使得不同尺寸的样品(例如注射器、烧杯等)能够使用指件46而被支承于测试固定器100上。此外，指件46的朝向中央空腔32定位的端部可包括面向内部的凹部46c，其可用于支承被测试的注射器或注入器的凸缘(例如注射器的指状凸缘)。应当注意，尽管在附图中示出具有指件46的指组件40的特定配置，但这仅为示例性。通常，指组件40和指件46可具有任何配置。

如前所述，测试固定器100的中间板30可滑动地耦接于柱12、14、16。移动组件20可用于在柱12、14、16上滑动中间板30，并且于垂直方向(即朝向或远离顶板10或底板50)移动中间板30。参照图1C，移动组件20包括支承在套环上的螺杆22，例如设置在底板50上的开口夹56(例如McMaster开口夹)。如图1C所示，一些实施方式中，开口夹56可设置于或嵌入于形成在底板50上的拨轮54上的相应形状的空腔中。如图1C所示，一些实施方式中，拨轮54是底板50上的轮胎状突起，其包括支承开口夹56的中央空腔。

如本领域技术人员所将理解，围绕组件20的纵向(Z)轴旋转拨轮54，允许螺杆22(例如蜗杆)在底板50上旋转。螺杆22可为自制动并且具有螺旋几何形状，从而在中间板30上推压并不会导致中间板30垂直转移。相反地，移动组件20可配置为使得中间板30能够仅通过转动拨轮54而垂直移动。例如，中间板30可以包括具有螺纹的承受紧固件(例如螺母)24，其容纳螺杆22的螺纹。螺杆52的顶端包括附接于其上的轴承26。一些实施方式中，轴承26可具有半球形孔，螺杆52的顶端卡入该孔中。一些实施方式中，轴承26不会附接于顶板10。一些实施方式中，轴承26的顶部可接触顶板10的后表面，从而轴承26可在顶板10上滑动(在XY平面中)，以最小化在测试固定器100上旋转螺杆组件20未对准的影响。当拨轮54转动(或旋转)时，螺杆22(和轴承26)相对于顶板10和底板50旋转。螺杆22通过固定于其上的轴承24延伸穿过中间板30。如本领域技术人员所将理解，轴承24将螺杆22的旋转移动转移为附接于其的中间板30的线性移动。尽管图中未见，但一些实施方式中，中间板30还可包括定位在螺杆22所延伸穿过的空腔中的轴承(例如黄铜轴承、青铜轴承等)。转动拨轮52导致滚珠螺杆22围绕顶板10和底板50旋转并使中间板30于垂直方向(Z方向)上下转移。拨轮52在一个方向上的旋转导致中间板30在一个方向上移动(例如朝向顶板10或朝向底板50)，并且拨轮于相反方向的旋转导致中间板30于相反的方向移动。向上或向下移动中间板30的能力使得不同类型和尺寸的样品能够被支承于测试固定器100中。

还可想到移动组件20可为任何合适的线性移动部件，该线性移动部件配置为沿Y轴相对于顶板10和底板50转移中间板30。例如，移动组件20可包括滑轮系统等。

如前文所解释，顶板10的中央空腔15可支承支架80(参见图1A、1B、2A、2B)。可支承在顶板10中的示例性支架80示于图3。如图1A和1B可最佳地观察，中央空腔15的侧壁可包括槽82A(例如矩形凹部等)。一些实施方式中，槽82A沿着中央空腔15的长度从测试固定器100的前端A延伸到中央空腔15的后端14(即沿着Y轴，参见图2A)。中央空腔15的侧壁上的槽82A配置为可滑动地容纳支架80的侧面上的相应形状的突起82B。支架80可以通过使突出82B与中央空腔15的槽82A接合附接于中央空腔15，并将支架80滑入中央空腔15从而支架80的前表面与顶板的前表面齐平(参见图1A、1B)。然后可将用于将脊板60耦接于顶板10的紧固件插入空腔16A、16B中(参见图1C)。这些紧固件可延伸穿过顶板10延伸至支架80的后表面上的螺孔86A、86B中(参见图3)，以将脊板60和支架80附接于顶板10。

支架80还可用于支承测试固定器100中的样品以进行测试。支架80的内端可包括配置为与样品接合并将样品支承于支架80上的特征84。应当注意，图3所示的支架80和特征84仅为示例性。通常，所使用的支架和设置于支架上的特征的类型将取决于所要支承的样品的类型。一些实施方式中，第一支架(例如支架80)可用于在一次测试期间支承一种类型的样品。在测试之后，可以移除支架并将另一支架附接于中央空腔15，以支承不同的样品来进行另一个测试。快速切换配置为支承不同类型样品的支架的能力增加了测试固定器的灵活性。

一些实施方式中，设置在支架80上的特征可配置为支承另一个支架。例如，参照图3、3A和3B的支架80，一些实施方式中，支架80的内表面上的特征84可配置为接合并支承另一个支架80A(例如，配合于支架80中并配置为支承一些测试样本的内支架80A)，支架80A配置为支承样本。这样的实施方式中，可以不置换附接于顶板10的支架(例如支架80)以支承不同配置的测试样品。替代地，由附接至顶板的支架80支承的内支架80A可被配置为支承新测试样品的另一内支架取代。快速置换支架和/或内支架以支承不同样品配置的能力使得测试固定器100能够用于支承测试样品的许多不同配置。

内支架80A可包括圆形开口和其他合适的特征，这些特征配置为支承测试样本，例如注射器。一些实施方式中，内支架80A可配置为容纳由UTM进行的测试中所使用的一个或多个注射器适配器或圆盘。注射器适配器或圆盘可为市售的或定制的，且可单独设计以支承不同的样品、注射器、容器等。例如，适配器或圆盘可配置为容纳或支承各种注射器直径、形状、配置等。

一些实施方式中，顶板10中的支架(例如支架80)和中间板30中的指组件40可配置为共同支承用于测试的样品。例如，延伸穿过(例如垂直穿过)(顶板10和中间板30的)空腔12和32的注射器可由顶板10的支架80和中间板30的指组件40的指件46两者支承。通过使用拨轮54垂直移动中间板30来改变顶板10和中间板30之间的间隙的能力，使得不同配置和尺寸的样品能够容易地被支承在测试固定器100上而不会对固定造成改变。轻松地重新配置测试固定器100以测试不同测试样本的能力提高了效率，同时节省了时间和金钱。

图5A和5B示出可安装于中间板30的示例性更换零件。例如，图5A示出样品保持臂500，其可用于将样品收集容器支承于平台502上。例如，保持臂500可用于支承在张力下进行测试的“多量(bulk)”初级容器(即注射器)，或者当不需要对样品进行称重时，保持臂500可用于保持废料收集杯。这些用途未受限制，并且可想到保持臂500也可用于其他测试应用。样品收集容器可以收集在测试期间从注射器或测试装置喷出的液体。类似地，图5B示出可用于支承或保持离心管等的保持器510。图5A和5B所示的更换零件或适配器可用于不使用指组件40的某些测试中。保持臂500和/或保持器510可通过延伸穿过保持臂500和/或保持器510上的孔的一个或多个紧固件(例如螺栓)耦接于中间板30，并穿过中间板30上的孔。

图5C至5E示出可与顶板10一起使用以对例如ISO小瓶或其他类似容器进行测试的示例性更换零件。图5C示出与内支架80B一起使用的支架80(取代上文所述的内支架80A)。内支架80B可使用在支承用于穿刺测试的小瓶。内支架80B可包括配合凸缘80C，该配合凸缘80C配置为搁置在支架80的顶部表面上，以便将内支架80B耦接于支架80。内支架80B还可包括底部表面80D，底部表面80D(在与配合凸缘80C不同的平面)自配合凸缘80C偏移，尽管可以想到在至少一些实施方式中，配合凸缘80C和底部表面80D可为共面。侧壁80E可设置在配合凸缘80C和底部表面80D之间，并且在一些实施方式中，可以基本上垂直于配合凸缘80C和底部表面80D两者。侧壁80E可包括在相对端上连接于侧壁80E的基本上平行的部分的部分圆柱形部分。侧壁80E的部分圆柱形部分的半径可大约为或略大于待测试样品容器或小瓶的半径。此外，侧壁80E的基本上平行的部分之间的距离可大约为或可略大于待测试的样品容器或小瓶的半径。在测试期间，样品容器或小瓶的底部部分可由底部表面80D和侧壁80E支承。

图5D示出支架80F，其能够例如使用突起82B，以与本文叙述的支架80基本上相似的方式插入顶板10。支架80F可包括位于突出部82B上方且从突出部82B偏移的顶部表面80G，尽管它们在一些实施方式中可为共面。支架80F可包括一个或多个柱80H，其向上延伸并远离顶部表面80G。所示的实施方式中，支架80F包括三个柱80H，但是其数量未受限制，且支架80F可包括更多或更少的柱80H。每个柱80H可包括延伸穿过其中的内腔，并且还可包括一个或多个配合特征，例如螺纹、导轨等，以容纳紧固件(例如螺栓或螺杆)的互补特征。支架80F可包括位在低于顶部表面80G且从顶部表面80G偏移的底部表面80I。侧壁80J可设置在顶部表面80G和底部表面80I之间并且基本上垂直于顶部表面80G和底部表面80I。类似于上述侧壁80E，侧壁80J可包括在相对端上连接于侧壁80J的基本上平行的部分的部分圆柱形部分。

图5E示出保持板80K，其可耦接于支架80F并与支架80F结合使用，以对样品容器或小瓶进行盖移除力测试(其中测试力可从样品容器或小瓶的一侧旋转)。保持板80K可以包括一个或多个延伸穿过其中的开口80L，每个开口80L被配置为与来自支架80F的对应的柱80H对齐。在所示实施方式中，保持板80K包括三个开口80L，但其未受限制，且保持板80k可包括额外的或更少的开口80L。保持板80K可包括凹部80M，该凹部80M在形状上至少部分地对应于支架80F的底部表面80I。此外，侧壁80N可围绕凹部80M，且侧壁80N的部分可以在形状和几何上对应于支架80F的侧壁80J。当保持板80K耦接于支架80F时，侧壁80J和80N的部分圆柱形部分可垂直地对齐。

保持板80K可以通过将开口80L与柱80H的内腔的开口对齐而耦接于支架80F。紧固件(例如螺杆或螺栓)可穿过相应的开口80L/柱80H插入以将保持板80K固定于支架80F。保持板80K和支架80F的相应形状可允许保持板80K和支架80F两者支承同一样品容器或小瓶的不同部分。例如，底部表面80I和侧壁80J可支承样品容器或小瓶的底部，而侧壁80N可支承同一样品容器或小瓶的上部或中间部分。

类似于本文所述的其他更换零件的图5C至5E的部件与用于进行相同测试的现有部件相比，可在显着更短的时间内设计和制造。例如，图5C至5E的部件可在少于三小时内进行设计，也可在少于十小时内进行打印。如上所述，这些更换零件可用于ISO小瓶的测试，而测试固定器100可帮助保持样品和更换零件为同心，并帮助将样品容器或小瓶定位于系统的最小测试高度。测试固定器100及其各种更换零件允许快速修改测试固定器100以适应不同组件(例如预装注射器和ISO小瓶)的测试，而现有的测试准备工作需要显着更多的硬件和设置时间/成本。

本公开的实施方式可在任何合适的测试配置中使用。例如，本公开的实施方式可用于在注射器或自动注入器测试中收集相对于时间日期的力。所公开的装置可用于注射器/柱塞力测试，例如松脱分离力测试(确定最初压下柱塞所需的力)或维持/滑动力测试(确定保持柱塞移动所需的力)。所公开的装置也可用于(1)针帽或其他拉脱测试(例如，强制移除针头/安全盖帽)、(2)启动力和位移测试、(3)确定移动针保护件所需的力的试验、(4)进针和拔针试验、(5)鲁尔锥破损试验(Luer cone breakage tests)。所公开的装置还可与泡罩包装测试、药锭压碎测试或由UTM进行的需要待开发或购买的新支承结构的其他测试一起使用。因此，所公开的装置可用于装置、样品容器或小瓶如医疗装置上的任何拉伸或压缩测试，这需要将被测装置固定或加固于特定方向。所公开的装置可用于固定体积范围从约0.5mL至约5mL或更大的多种测试结构。还可以想到更小和更大体积的容器，例如具有体积约0.5mL或更小的容器，包括例如约0.4mL或更小、约0.3mL或更小、约0.2mL或更小、或约0.1mL或更小的容器。此外，可以测试体积大于约5mL的容器，包括例如具有约10mL或更大、约20mL或更大、约30mL或更大等的容器。被测试的容器可为圆柱形的、圆锥形的、矩形的、四角椎形的、不规则的和/或可具有任何其他合适的形状或形状的组合。

图6示出示例性方法600。方法600可开始于步骤602，其中测试装置100可耦接于或以其他方式固定于测试机器，例如上述的通用测试机器。方法600接着可进行至步骤604，其中用户选择适当的插入件或更换零件并将其固定于测试固定器100以进行所须的第一次测试。例如，用户可选择支架80、内支架80A、指组件40、保持臂500、保持器510和/或第一次测试所需的任何其他合适的更换零件中的一个或多个。方法600还可包括步骤606，其中可进一步配置测试固定器100和选定的更换零件。这可包括例如依第一次测试的需要于垂直方向移动中间板30、调整指组件40的张力、或任何其他所需的设置任务。步骤606可发生于步骤604之前、之中或之后。接着，方法600可进行至步骤608，其中进行第一次测试。在一些情况下，用户可能希望使用测试固定器100进行另一次测试，因此，方法600可进行至步骤610，其中用户可选择在第二次或后续测试期间使用的新插入件或更换零件。方法600可从步骤610进行至步骤612和614，其可分别与步骤604和606基本上相似，依第一次测试与第二次或后续测试之间的差异造成的需求而进行修改。类似于步骤604和606，步骤612可发生在步骤610之前、之中或之后。在步骤614之后，可完成方法600，或者可返回至步骤610以进行额外的后续测试。

第二次或后续的测试可为与第一次测试相同类型的测试(例如，滑动测试)，但可在不同的样品或装置(例如不同的注射器)上进行。第二次或后续的测试也可为对第一次测试中使用的相同样品或装置的不同类型的测试，或对第一次测试中使用的不同样品/装置的不同类型的测试。然而，无论可想到的在第二次或后续测试中使用的测试或样品的类型如何，都可使用相同的测试固定器100，并且能够仅需要更换零件和/或插入件的新配置。例如，可在测试中使用新的支架80和/或新的内支架80A。一些示例中，可仅使用新的内支架80A，或者可移除内支架80A。其他示例中，保持臂500和/或保持器510可以在第二次测试中用于中间板30上，以取代使用指状凸缘40，或反之亦然。一些实施方式中，方法步骤610可在不将测试固定器100与通用测试机器解耦的情况下发生。然而，这未受限制，且实际上在一些实施方式中，于需要在不同测试之间进行一些解耦/重新耦接时，可以想到测试固定器100能够与不同的通用测试机器一起使用，或者与相同的通用测试机器一起使用。

与现有测试解决方案相比，本公开的实施方式能够以最小开销进行测试。例如，现有测试准备工作的成本从100美元至超过1000美元不等。此外，必须花费在新的准备工作来进行新的测试，导致资本成本和员工劳动力成本(通常显着高于资本成本)的支出。此外，在现有准备工作的情况下，在新测试设备的设计、制造和/或运输过程中会出现生产力损失。然而，本公开的模块化测试固定器可以帮助缓解这些问题。例如，在投资初始模块例如3D打印机(从约300美元至约250000美元或更多)后，能够以显着降低的成本进行新的测试，特别是考虑到许多用户可能已经另外投资了一台合适的3D打印机。一些3D打印机可能配置为将插入件或更换零件打印成最终的、即用的形式，而其他打印机可能会打印必须进一步修改的中间组件。例如，对于某些打印机，可能需要额外的支承件(例如钢筋)，或者中间部件可能需要进一步铣削或机械加工。例如，新的插入件或更换零件可能包括大约10至100美元的材料成本。由于只需要设计插入件/更换零件而非整个模块，因此减少了设计时间(从而减少了员工的劳动成本)。更进一步，插入件/更换零件需要较少的设计和制造专业知识来创建，因此，可能缺乏创建测试仪器的重要经验的个人(例如化学家、化学工程师、生物医学工程师、生物科学家等)仍能够创建合适的插入件/更换零件。此外，在向工程/设计/制造专家寻求额外帮助的情况下，与需要全新的测试准备工作时相比，可限缩此类帮助。更进一步，本公开的许多插入件/更换零件可在现场打印(例如通过3D打印机)，由于可在几小时/几天内准备好定制的插入件/更换零件以供使用，因此与构建和运输新测试的准备工作所需的较长时间范围相比，减少生产力的损失。此外，可以想到在设计新的插入件或更换零件后，此类插入件或更换零件的3D打印可委托给第三方的3D打印机，相对于用户的成本范围为从约400美元至约700美元。

在本公开的实施方式中，可以想到能够在第一时间点认知对新的改换零件的需求，且可将新的更换零件(例如通过3D打印)设计和制造成即用型组件，且随后在约12小时或更短的时间内(从第一个时间点开始测量)用于拉伸或压缩测试。也可以想到其他时间段，特别是考虑到某些组件的复杂性。其他实施方式中，新的更换零件可为即用型，且更换零件在从第一时间点开始测量的约18小时或更短、或约24小时或更短的时间内被实际用于拉伸或压缩测试。此外，本公开的至少一些实施方式中，新的更换零件可仅通过3D打印来制造(即向3D打印机发送打印指示并打印出完整的、即用型的部件，而无需任何其他铣削、机械加工等)。

如本文所用，插入件或更换零件可为使用模块化测试固定器支承和/或定向测试样品或容器以对样品或容器进行压缩和/或拉伸测试所需的任何部件。该部件可直接或间接接触测试样品或容器，且可包括任何结构，例如但不限于支架、平台、支承表面、柱、凸缘、紧固件等。

尽管本文参照可与另一装置(例如，UTM)结合使用的测试固定器来描述本公开的原理，但应当理解，本公开不限于此。相反地，本文所述的系统可用于任何应用的机组中。此外，本领域的普通技术人员以及对本文提供的教示的访问将理解，附加的修改、应用、实施方式和等效物的替换均落入本文描述的实施方式的范围内。因此，本公开不应被认为受到前文描述的限制。例如，虽然已经结合各种实施方式描述了某些特征，但是应当理解，结合本文公开的任何实施方式所描述的任何特征可与本文公开的任何其他实施方式一起使用。

Claims (28)

1.一种测试装置，包括：

第一平台；

第二平台，其包括第一空腔，所述第一空腔具有第一开口，所述第一开口延伸穿过所述第二平台的第一横向端面，其中所述第一空腔从所述第一开口朝向所述第二平台的中央延伸；和

第三平台，其包括第二空腔，所述第二空腔具有第二开口，所述第二开口延伸穿过所述第二平台的第一横向端面，其中所述第二空腔从所述第二开口朝向所述第三平台的中央延伸；

其中所述第二平台设置于所述第一平台与所述第三平台之间；且能相对于所述第一平台和所述第三平台移动；

其中所述测试装置还包括移动组件，所述移动组件配置为使所述第二平台相对于所述第一平台和所述第三平台移动。

2.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述移动组件具有第一纵向轴，所述移动组件耦接于所述第一平台、所述第二平台和所述第三平台的每一个，其中所述移动组件围绕所述第一纵向轴的旋转导致所述第二平台相对于所述第一平台和所述第三平台移动。

3.根据权利要求2所述的测试装置，其中，所述第一空腔和所述第二空腔的每一个的至少一部分沿着平行于所述移动组件的所述第一纵向轴的所述第二纵向轴设置。

4.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述第一开口和所述第二开口面向相同方向。

5.根据权利要求4所述的测试装置，其中所述相同方向是朝向所述测试装置的前方。

6.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述第一平台和所述第二平台基本上彼此平行。

7.根据权利要求6所述的测试装置，其中所述第一平台和所述第三平台基本上彼此平行。

8.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述第一平台和所述第二平台相对于彼此固定。

9.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述移动组件包括蜗杆。

10.根据权利要求9所述的测试装置，其中所述第二平台包括容纳所述蜗杆的螺纹紧固件。

11.根据权利要求2所述的测试装置，其中所述第一平台包括致动组件，所述致动组件配置为容纳所述移动组件的端部，其中所述致动组件包括拨轮，所述拨轮配置为使所述移动组件围绕所述第一纵向轴旋转。

12.根据权利要求11所述的测试装置，其中所述致动组件包括被所述拨轮围绕的套环，其中所述移动组件延伸穿过所述套环。

13.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述测试装置用于压缩测试和/或拉伸测试。

14.根据权利要求1所述的测试装置，其中所述第二平台包括第一轨道和第二轨道，其中所述第一轨道和所述第二轨道的每一个配置为容纳弹簧装载保持器。

15.根据权利要求14所述的测试装置，其中所述第一轨道与所述第二轨道共线。

16.根据权利要求14所述的测试装置，还包括第一弹簧装载保持器和第二弹簧装载保持器，所述第一弹簧装载保持器配置为被所述第一轨道容纳，且所述第二弹簧装载保持器配置为被所述第二轨道容纳。

17.根据权利要求16所述的测试装置，其中所述第一弹簧装载保持器包括第一指件和第一弹簧，其中所述第一指件通过所述第一弹簧偏向所述第三平台，且所述第二弹簧装载保持器包括第二指件和第二弹簧，其中所述第二指件通过所述第二弹簧偏向所述第三平台。

18.根据权利要求1所述的测试装置，还包括脊板，所述脊板固定于所述第一平台和所述第三平台，所述第二平台包括所述脊板延伸穿过的第三开口，其中所述脊板邻接所述第一空腔和所述第二空腔的封闭端。

19.根据权利要求18所述的测试装置，其中所述脊板包括聚合物，以及设置在所述聚合物内的一个或多个金属片。

20.根据权利要求1所述的测试装置，还包括被所述第二空腔可拆卸地容纳的U形支架。

21.根据权利要求20所述的测试装置，其中所述第二空腔包括一个或多个槽，且所述U形支架包括一个或多个突起，所述突起配置为被所述一个或多个槽容纳。

22.根据权利要求1所述的测试装置，其中，

所述第二平台包括第二横向端面，所述第二横向端面基本上平行于所述第二平台的所述第一横向端面；且

所述测试装置包括第一支承件和第二支承件，所述第一支承件和第二支承件耦接于所述第一平台和所述第二平台，其中相较于所述第二平台的所述第二横向端面，所述第一支承件和所述第二支承件位于更接近所述第二平台的所述第一横向端面处。

23.根据权利要求22所述的测试装置，还包括第三支承件，所述第三支承件耦接于所述第一平台和所述第二平台，其中所述第三支承件的直径大于所述第一支承件和所述第二支承件的每一个，且相较于所述第二平台的所述第一横向端面，所述第三支承件位于更接近所述第二平台的所述第二横向端面处。

24.根据权利要求22所述的测试装置，其中相较于所述第二平台的所述第一横向端面，所述移动组件位于更接近所述第二平台的所述第二横向端面处。

25.一种测试装置，包括：

第一平台；

第二平台，其包括：

空腔，所述空腔具有开口，所述开口延伸穿过所述第二平台的第一横向端面；和

第一轨道及第二轨道；和

第三平台；

其中所述第二平台设置于所述第一平台与所述第三平台之间，能相对于所述第一平台和所述第三平台移动，

其中所述测试装置还包括：

移动组件，所述移动组件配置为使所述第二平台相对于所述第一平台和所述第三平台移动；

第一弹簧装载保持器，所述第一弹簧装载保持器配置为被所述第一轨道容纳，所述第一弹簧装载保持器包括第一指件和第一弹簧，其中所述第一指件通过所述第一弹簧偏向所述第三平台；和

第二弹簧装载保持器，所述第二弹簧装载保持器配置为被所述第二轨道容纳，所述第二弹簧装载保持器包括第二指件和第二弹簧，其中所述第二指件通过所述第二弹簧偏向所述第三平台。

26.一种测试装置，包括：

第一平台；

第二平台，其包括空腔，所述空腔具有开口，所述开口延伸穿过所述第二平台的第一横向端面；

第三平台；

其中所述第二平台

设置于所述第一平台与所述第三平台之间，

可相对于所述第一平台和所述第三平台移动，

其中所述测试装置还包括：

移动组件，所述移动组件配置为使所述第二平台相对于所述第一平台和所述第三平台移动；和

脊板，所述脊板固定于所述第一平台和所述第三平台，所述第二平台包括所述脊板延伸穿过的开口，其中所述脊板包括聚合物，以及设置在所述聚合物内的一个或多个金属片。

27.一种测试装置，包括：

第一平台；

第二平台，其包括第一空腔，所述第一空腔具有第一开口，所述第一开口延伸穿过所述第二平台的第一横向端面，其中所述第一空腔从所述第一开口朝向所述第二平台的中央延伸；和

第三平台，其包括第二空腔，所述第二空腔具有第二开口，所述第二开口延伸穿过所述第二平台的第一横向端面，其中所述第二空腔从所述第二开口朝向所述第三平台的中央延伸；

其中所述第二平台

设置于所述第一平台与所述第三平台之间，且

可相对于所述第一平台和所述第三平台移动；

其中所述测试装置还包括移动组件，所述移动组件配置为使所述第二平台相对于所述第一平台和所述第三平台移动；且

其中，当对所述第三平台施加约200N的负载时，所述第三平台的位移不超过约0.40mm。

28.根据权利要求27所述的测试装置，其中当施加所述负载时，所述第三平台的位移不超过约0.23mm。

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