CN116380632B - 结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试装置及其方法，属于测试装置领域，包括固定座、拉力作用机构和推力作用机构以及控制机构，所述固定座包括上固定座和下固定座，所述上固定座和下固定座上均设有固定杆并通过固定杆对钳头中间位置进行固定限位，所述拉力作用机构设于钳头周围并从四周对钳头施加拉力，所述推力作用机构设于上固定座下方并对钳头四角施加向下的推力，所述控制机构用于控制拉力作用机构和推力作用机构施加作用力。本发明能够通过在钳头上同时施加多方向作用力来检测结扎夹的断裂韧性。
Description
技术领域
本发明属于结扎夹测试装置技术领域，具体涉及一种结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试装置及其方法。
背景技术
结扎夹是一种用于手术缝合的医疗器械，通常由金属或者聚合物制成，连发施夹器是一种专门配合结扎夹的手术用器械，在进行手术作业时，特别是在普外科、胸外科、泌尿外科、妇科等临床手术过程中，需要使用施夹器配合结扎夹对血管及组织进行封闭，作为夹住血管或组织的医疗器械，结夹扎用连发施夹器的钳头通常是由不锈钢或者医用聚合物材料制成的，医用聚合物材料制成的钳头由于材料本身虽然具有良好的生物相容性，但是其强度与韧性都较低，为了保证其质量和性能符合相关的医疗器械标准和规范，需要进行断裂韧性测试以确定其质量，才能保证患者的安全。
目前现有技术中存在一些韧性测试装置，比如申请号为2020215647208的中国专利公开的一种韧性测试装置以及申请号为2022100057358公开了一种极片柔韧性测试装置及方法。上述两个专利都是用于韧性测试的，但是在测试时，上述技术方案以及现有技术的测试方法都是将待测物品放在横杠上，通过测试待测物品下垂的长度来测试待测物品的韧性。在传统的断裂韧性测试中，通过仅在单轴方向上向试件施加力来测量断裂韧性。而钳头在使用时受到的力往往是多方向的，因此，需要一种能够模拟多方向力来测试钳头断裂韧性的装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试装置，包括固定座、拉力作用机构和推力作用机构以及控制机构，所述固定座包括上固定座和下固定座，所述上固定座和下固定座上均设有固定杆并通过固定杆对钳头中间位置进行固定限位，所述拉力作用机构设于钳头周围并从四周对钳头施加拉力，所述推力作用机构设于上固定座下方并对钳头四角施加向下的推力，所述控制机构用于控制拉力作用机构和推力作用机构施加作用力。
较佳的，所述拉力作用机构包括第一拉力夹、第二拉力夹、第三拉力夹和第四拉力夹，所述第一拉力夹、第二拉力夹、第三拉力夹和第四拉力夹处于同一平面上且位于钳头四个侧边上，所述第一拉力夹、第二拉力夹、第三拉力夹和第四拉力夹远离钳头的一侧均连接有拉力驱动装置，每个拉力驱动装置和每个拉力夹之间都设有第一力传感器。
较佳的，所述第一拉力夹包括平行设置的第一A拉力夹和第一B拉力夹。
较佳的，所述推力作用机构包括设于上固定座下方四角的第一电推杆、第二电推杆、第三电推杆和第四电推杆，每个电推杆的底部都设有第二力传感器。
较佳的，所述下固定座上方的固定杆为固定电推杆。
较佳的，所述上固定座下方的固定杆靠近钳头的一端设有柔性垫。
一种结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试方法，包括以下步骤；
S1、控制第一拉力夹和第三拉力夹对钳头的左右两侧施加拉力，持续时间1-2min，之后解除拉力，重复该步骤三次；
S2、控制第二拉力夹和第三拉力夹对钳头的前后两侧施加拉力，持续时间1-2min，之后解除拉力，重复该步骤三次；
S3、控制第一拉力夹和第三拉力夹对钳头的左右两侧施加拉力，同时控制第二拉力夹和第三拉力夹对钳头的前后两侧施加拉力，时间1-2min，之后解除拉力，重复该步骤三次；
S4、控制上固定座和下固定座对钳头的中间位置进行夹持固定，驱动第一电推杆、第二电推杆向下伸长，对钳头左边两侧施加向下的推力，时间1-2min，之后解除推力，重复该步骤三次；
S5、驱动第三电推杆、第四电推杆向下伸长，对钳头右边两侧施加向下的推力，时间1-2min，之后解除推力，重复该步骤三次；
S6、同时驱动第一电推杆、第二电推杆、第三电推杆、第四电推杆向下伸长，对钳头的四角施加向下的推力，时间1-2min，之后解除推力，重复该步骤三次；
S7、观察钳头表面是否出现裂纹，如果出现裂纹，则判定钳头韧性不合格，如果没出现裂纹，则判定钳头韧性合格。
较佳的，所述步骤S1和步骤S2中施加的拉力的大小是经过试验得出的，测试步骤为：
Sa、准备第一组钳头，控制第一拉力夹和第三拉力夹对每个钳头的左右两侧施加拉力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小，并计算出平均值F1，利用平均值F1减去固定阈值，作为步骤S1中施加的拉力；
Sb、准备第二组钳头，控制第二拉力夹和第四拉力夹对每个钳头的前后两侧施加拉力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小，并计算出平均值F2，利用平均值F2减去固定阈值，作为步骤S2中施加的拉力。
较佳的，所述步骤S4和步骤S5中施加的推力的大小是经过试验得出的，测试步骤为：
Sc、准备第三组钳头，驱动第一电推杆、第二电推杆向下伸长，对钳头左边两侧施加向下的推力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的推力大小，并计算出平均值F3，利用平均值F3减去固定阈值，作为步骤S4中施加的推力；
Sd、准备第四组钳头，驱动第三电推杆、第四电推杆向下伸长，对钳头右边两侧施加向下的推力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的推力大小，并计算出平均值F4，利用平均值F4减去固定阈值，作为步骤S5中施加的推力。
较佳的，所述步骤Sa中如果存在某个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小与平均值F1相差超过一定阈值，则去除该钳头，重新计算该组另外的钳头平均值F11。
本发明的优点为：
1. 本方案中可以对钳头进行多方位拉伸以及多方位弯曲，通过类似于实际环境的各种条件的试验作用力施加到实钳头上，可以更真实地测量断裂韧性。能够有效保证钳头在手术过程中的质量可靠。
2. 本方案还公开了一种结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试方法，经过该方法测试能够精准区分韧性好的钳头和韧性差的钳头。
附图说明
图1为本发明拉力作用机构平面结构图；
图2为本发明拉力作用机构结构图；
图3为本发明固定座和推力作用机构结构图；
图4为本发明钳头受力结构图。
图中： 1上固定座、2下固定座、3固定杆、4第一拉力夹、5第二拉力夹、6 第三拉力夹、7第四拉力夹、8拉力驱动装置、9第一力传感器、10第一A拉力夹、11第一B拉力夹、12第一电推杆、13第二电推杆、14第三电推杆、15第四电推杆、16第二力传感器、17柔性垫、18钳头。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。同时地，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“固定连接于”另一个元件时，它可以是采用焊接或螺栓连接或胶合连接等常见的固定连接方式。总之，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1-3所示，一种结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试装置，包括固定座、拉力作用机构和推力作用机构以及控制机构，固定座用于放置钳头， 拉力作用机构用于向钳头四周施加拉力，推力作用机构用于向钳头18表面四角施加推力，控制机构用于控制拉力作用机构和推力作用机构施加相应的作用力。
固定座包括上固定座1和下固定座2，上固定座1和下固定座2上均设有固定杆3并通过固定杆3对钳头18中间位置进行固定限位，钳头18的前端都为V字形结构，上固定座1和下固定座2首先可以将钳头18抬升至一定高度并使其水平放置，上固定座1的顶部可以固定在相应的固定设备上，也可以固定在相应的升降设备上，如果是固定在相应的固定的设备上，那么下固定座2上方的固定杆3可以是一个固定电推杆，用以抬升并配合上固定座1下方的固定杆3对钳头18进行限位，如果上固定座1固定在相应的升降设备上，则可以直接利用升降设备带动上固定座1和上固定座1下方的固定杆3进行升降，来直接对钳头18进行夹持固定。上固定座1下方的固定杆3靠近钳头的一端设有柔性垫17，柔性垫17采用硅胶垫，以防止固定杆3压紧时在钳头18上留下印记。
拉力作用机构包括第一拉力夹4、第二拉力夹5、第三拉力夹6和第四拉力夹7，第一拉力夹4、第二拉力夹5、第三拉力夹6和第四拉力夹7处于同一平面上且位于钳头18四个侧边上，第一拉力夹4、第二拉力夹5、第三拉力夹6和第四拉力夹7远离钳头18的一侧均连接有拉力驱动装置8，拉力驱动装置8可以是任何电机或者液压缸，本实施例中采用四个步进电机来分别作用于四个拉力夹，四个步进电机固定在相应的平台或者地面上，每个步进电机都连接有一个连接块，每个连接块与对应的拉力夹连接，通过四个拉力夹来施加四个方向的作用力作用于钳头18上。每个拉力驱动装置8和每个拉力夹之间都设有第一力传感器9，用于反映拉力大小，本实施例中拉力夹可以为机械夹子、液压夹子或者电动夹子，机械夹子通常采用螺纹或卡口固定试样，通过手动或机械的方式施加拉力，液压夹子通过液压油缸施加拉力，可以提供较大的拉力和更稳定的测试速度和控制；电动夹子通过电机驱动施加拉力，可以提供较精确的控制和更广泛的测试速度范围。本实施例为机械夹子，因为这种夹子结构简单，使用方便，适用于小型试样的拉伸韧性测试。
其中，第一拉力夹4包括平行设置的第一A拉力夹10和第一B拉力夹11，第一A拉力夹10和第一B拉力夹11用于固定夹持钳头18开口两边的端部。在进行拉力测试时，如图4所示，第一拉力夹4与第三拉力夹6用于拉动钳头18左右两侧边，而第二拉力夹5与第四拉力夹7分别拉动钳头18前后两侧边，该方案能够对钳头18的四个方向施加拉力，进行断裂韧性测试。
推力作用机构包括设于上固定座1下方四角的第一电推杆12、第二电推杆13、第三电推杆14和第四电推杆15，第一电推杆12、第二电推杆13、第三电推杆14和第四电推杆15能够在控制机构的控制下，对钳头18的四角施加向下的推力，从而弯曲钳头18的四个边，从不同的角度对钳头18进行弯曲测试。每个电推杆的底部都设有第二力传感器16，用于反应推力大小。
本实施例可以对钳头18进行多方位拉伸以及多方位弯曲，通过类似于实际环境的各种条件的试验作用力施加到实钳头18上，可以更真实地测量断裂韧性。使得满足测试的钳头18能够有效保证手术过程中的质量。
实施例2
一种结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试方法，包括以下步骤；
Sa、准备第一组钳头，一组钳头四个，控制第一拉力夹4和第三拉力夹6对每个钳头的左右两侧施加拉力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前每个拉力夹的施加的拉力大小，并计算出平均值F1，利用平均值F1减去固定阈值，作为步骤S1中施加的拉力；根据记录结果，每个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小分别为582N、610N、596N、588N，计算得到F1为594N。利用平均值F1减去固定阈值，固定阈值设为50N，得到输入值554N。
Sb、准备第二组钳头，控制第二拉力夹5和第四拉力夹7对每个钳头的前后两侧施加拉力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小，并计算出平均值F2，利用平均值F2减去固定阈值，作为步骤S2中施加的拉力，根据记录结果，每个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小分别为586N、590N、601N、578N，计算得到平均值F2为588N，利用平均值F1减去固定阈值，固定阈值设为50N，得到输入值538N。
Sc、准备第三组钳头，驱动第一电推杆12、第二电推杆13向下伸长，对钳头左边两侧施加向下的推力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的推力大小，并计算出平均值F3，利用平均值F3减去固定阈值，作为步骤S4中施加的推力；根据记录结果，每个电推杆出现裂纹前的施加的推力大小分别为421N、430N、420N、436N，得到平均值F3为426N，减去固定阈值50，得到输入值376N。
Sd、准备第四组钳头，驱动第三电推杆14、第四电推杆15向下伸长，对钳头右边两侧施加向下的推力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的推力大小，并计算出平均值F4，利用平均值F4减去固定阈值，作为步骤S5中施加的推力，根据记录结果，每个电推杆出现裂纹前的施加的推力大小分别为429N、426N、433N、432N，平均值F4为430N，减去固定阈值50，得到输入值380N。
根据上述得到的数值，进行个别钳头试验。
S1、控制第一拉力夹4和第三拉力夹6对钳头的左右两侧施加拉力，第一拉力夹4和第三拉力夹6施加的拉力为554N，持续时间1min，之后解除拉力，重复该步骤三次；
S2、控制第二拉力夹5和第三拉力夹6对钳头的前后两侧施加拉力，第二拉力夹5和第三拉力夹6施加的拉力为538N，持续时间1min，之后解除拉力，重复该步骤三次；
S3、控制第一拉力夹4和第三拉力夹6对钳头的左右两侧施加拉力，夹施加的拉力为554N，同时控制第二拉力夹5和第三拉力夹6对钳头的前后两侧施加拉力，施加的拉力为538N，时间1min，之后解除拉力，重复该步骤三次；
S4、控制上固定座1和下固定座2对钳头的中间位置进行夹持固定，驱动第一电推杆12、第二电推杆13向下伸长，对钳头左边两侧施加向下的推力，第一电推杆12、第二电推杆13施加的推力均为376N，时间1min，之后解除推力，重复该步骤三次；
S5、驱动第三电推杆14、第四电推杆15向下伸长，对钳头右边两侧施加向下的推力，第一电推杆12、第二电推杆13施加的推力均为376N，时间1min，之后解除推力，重复该步骤三次；
S6、同时驱动第一电推杆12、第二电推杆13、第三电推杆14、第四电推杆15向下伸长，对钳头的四角施加向下的推力均为380N，时间1min，之后解除推力，重复该步骤三次；
S7、观察钳头表面是否出现裂纹，如果出现裂纹，则判定钳头韧性不合格，如果没出现裂纹，则判定钳头韧性合格。
表1为五个由医用聚合物材料制成的钳头的断裂韧性测试结果
由表1可以观察出，其中1号、2号和5号钳头均为断裂韧性质量合格产品，而3号、4号产品经过测试，出现了裂纹，因此其质量不满足要求。经过该方法测试能够精准区分韧性好的钳头18和韧性差的钳头18。保证手术中的钳头18的质量。
实施例3
本实施例与实施例2中内容相同的，本实施例的区别在于，步骤Sa中如果存在某个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小与平均值F1相差超过一定阈值，则去除该钳头，重新计算该组另外的钳头平均值F11，举例来说，如果根据记录结果，每个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小分别为582N、610N、596N、388N，那么平均值为544，对应的每个钳头出现裂纹前的施加的拉力与平均值的差值为38、66、52、153。可以看出，第四个钳头的差值已经超过了100，与平均值的差异较大，说明第四个钳头为不合格产品，因此，改组的平均值应当以其余三个拉力进行计算，得出平均值F11为596N。用于后续测试时输入的拉力值。
同理，如果步骤Sb、Sc、Sd也出现上述情况，一组中出现不合格产品，则去除相应的测出的拉力值或者推力值进行计算。为了保证测试准确度，每组产品的数量至少为4个以上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试方法，其特征在于：包括韧性测试装置以及以下步骤；
S1、控制第一拉力夹（4）和第三拉力夹（6）对钳头的左右两侧施加拉力，持续时间1-2min，之后解除拉力，重复该步骤三次；
S2、控制第二拉力夹（5）和第三拉力夹（6）对钳头的前后两侧施加拉力，持续时间1-2min，之后解除拉力，重复该步骤三次；
S3、控制第一拉力夹（4）和第三拉力夹（6）对钳头的左右两侧施加拉力，同时控制第二拉力夹（5）和第三拉力夹（6）对钳头的前后两侧施加拉力，时间1-2min，之后解除拉力，重复该步骤三次；
S4、控制上固定座（1）和下固定座（2）对钳头的中间位置进行夹持固定，驱动第一电推杆（12）、第二电推杆（13）向下伸长，对钳头左边两侧施加向下的推力，时间1-2min，之后解除推力，重复该步骤三次；
S5、驱动第三电推杆（14）、第四电推杆（15）向下伸长，对钳头右边两侧施加向下的推力，时间1-2min，之后解除推力，重复该步骤三次；
S6、同时驱动第一电推杆（12）、第二电推杆（13）、第三电推杆（14）、第四电推杆（15）向下伸长，对钳头的四角施加向下的推力，时间1-2min，之后解除推力，重复该步骤三次；
S7、观察钳头表面是否出现裂纹，如果出现裂纹，则判定钳头韧性不合格，如果没出现裂纹，则判定钳头韧性合格；
所述韧性测试装置包括固定座、拉力作用机构和推力作用机构以及控制机构，所述固定座包括上固定座（1）和下固定座（2），所述上固定座（1）和下固定座（2）上均设有固定杆（3）并通过固定杆（3）对钳头中间位置进行固定限位，所述拉力作用机构设于钳头周围并从四周对钳头施加拉力，所述推力作用机构设于上固定座（1）下方并对钳头四角施加向下的推力，所述控制机构用于控制拉力作用机构和推力作用机构施加作用力，所述拉力作用机构包括第一拉力夹（4）、第二拉力夹（5）、第三拉力夹（6）和第四拉力夹（7），所述第一拉力夹（4）、第二拉力夹（5）、第三拉力夹（6）和第四拉力夹（7）处于同一平面上且位于钳头四个侧边上，所述第一拉力夹（4）、第二拉力夹（5）、第三拉力夹（6）和第四拉力夹（7）远离钳头的一侧均连接有拉力驱动装置（8），每个拉力驱动装置（8）和每个拉力夹之间都设有第一力传感器（9），所述第一拉力夹（4）包括平行设置的第一A拉力夹（10）和第一B拉力夹（11），所述推力作用机构包括设于上固定座（1）下方四角的第一电推杆（12）、第二电推杆（13）、第三电推杆（14）和第四电推杆（15），每个电推杆的底部都设有第二力传感器（16），所述下固定座（2）上方的固定杆（3）为固定电推杆，所述上固定座（1）下方的固定杆（3）靠近钳头的一端设有柔性垫（17）。
2.根据权利要求1所述的结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试方法，其特征在于：所述步骤S1和步骤S2中施加的拉力的大小是经过试验得出的，测试步骤为：
Sa、准备第一组钳头，控制第一拉力夹（4）和第三拉力夹（6）对每个钳头的左右两侧施加拉力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小，并计算出平均值F1，利用平均值F1减去固定阈值，作为步骤S1中施加的拉力；
Sb、准备第二组钳头，控制第二拉力夹（5）和第四拉力夹（7）对每个钳头的前后两侧施加拉力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小，并计算出平均值F2，利用平均值F2减去固定阈值，作为步骤S2中施加的拉力。
3.根据权利要求2所述的结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试方法，其特征在于：所述步骤S4和步骤S5中施加的推力的大小是经过试验得出的，测试步骤为：
Sc、准备第三组钳头，驱动第一电推杆（12）、第二电推杆（13）向下伸长，对钳头左边两侧施加向下的推力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的推力大小，并计算出平均值F3，利用平均值F3减去固定阈值，作为步骤S4中施加的推力；
Sd、准备第四组钳头，驱动第三电推杆（14）、第四电推杆（15）向下伸长，对钳头右边两侧施加向下的推力并持续增大，直至钳头出现裂纹，记录每个钳头出现裂纹前的施加的推力大小，并计算出平均值F4，利用平均值F4减去固定阈值，作为步骤S5中施加的推力。
4.根据权利要求3所述的结扎夹用连发施夹器的钳头韧性测试方法，其特征在于：所述步骤Sa中如果存在某个钳头出现裂纹前的施加的拉力大小与平均值F1相差超过一定阈值，则去除该钳头，重新计算该组另外的钳头平均值F11。
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