CN121026552B - 一种非血管支架疲劳测试设备 - Google Patents

一种非血管支架疲劳测试设备

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Abstract

本发明属于非血管支架疲劳测试技术领域，具体的说是一种非血管支架疲劳测试设备；包括：环境箱，所述环境箱中装有模拟液；所述环境箱底部固定连接有支撑架，所述支撑架的上方的底部固连有一号伸缩杆，所述一号伸缩杆的下方固连有一号板，所述一号板的下方固连有一号杆，所述一号杆的下方固连有二号板；所述非血管支架疲劳测试设备还包括：复合测试单元；本发明通过设置复合测试单元，所述复合测试单元能够对非血管支架进行多轴复合载荷测试，从而更加真实的模拟非血管支架在体内受到的载荷情况；提高了模拟的真实性。

Description

一种非血管支架疲劳测试设备
技术领域
本发明属于非血管支架疲劳测试技术领域，具体的说是一种非血管支架疲劳测试设备。
背景技术
非血管支架是指植入人体血管系统以外的管腔器官或腔道中，用于支撑狭窄或塌陷部位、保持腔道通畅的管状医疗器械；非血管支架需要进行疲劳测试；
在对非血管支架进行疲劳测试时，通常用到气囊夹具系统进行测试，气囊夹具主要包含两个部分，柔性气囊和刚性外套管，即柔性气囊连接到一个压力控制器上，测试时，控制器周期性地向气囊内充气和放气，充气时气压使柔性气囊径向膨胀，向外挤压非血管支架支架；但由于非血管支架外面有刚性套管挡住，柔性气囊无法向外扩张，其压力便转化为对非血管支架均匀的、360度的向内压缩力，放气时柔性气囊收缩，解除对非血管支架的压力，以此反复，实现测试；
但是上述测试，对非血管支架的载荷过于单一，而在体内，非血管支架承受的是多轴复合载荷，故无法复现复杂的体内生物力学环境，存在模拟失真的情况；
鉴于此，本发明通过提出一种非血管支架疲劳测试设备，以解决上述技术问题。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，能够对非血管支架进行多轴复合载荷测试，从而更加真实的模拟非血管支架在体内受到的载荷情况；本发明提供一种非血管支架疲劳测试设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种非血管支架疲劳测试设备，包括：环境箱，所述环境箱中装有模拟液；所述环境箱底部固定连接有支撑架，所述支撑架的上方的底部固连有一号伸缩杆，所述一号伸缩杆的下方固连有一号板，所述一号板的下方固连有一号杆，所述一号杆的下方固连有二号板；所述非血管支架疲劳测试设备还包括：复合测试单元，设置复合测试单元，所述复合测试单元能够对非血管支架进行多轴复合载荷测试，从而更加真实的模拟非血管支架在体内受到的载荷情况；提高了模拟的真实性；
模拟液为模拟人体体液，可为37°C的盐水。
优选的，所述复合测试单元包括：外套管，所述二号板的顶部设置有若干个套管架，每个所述套管架的顶部均固连有外套管；运动板，所述二号板的顶部设置有运动板，所述运动板的顶部并对应每个外套管的部位固连有气囊架；每个所述气囊架内部均固连有一号电机，每个所述气囊架正对外套管的部位转动连接有转动盘，所述转动盘与一号电机的输出轴固连；所述转动盘的中央部位固连有支撑杆，所述支撑杆伸入外套管内部；所述转动盘的侧面固连有管形气囊，所述管形气囊将支撑杆包裹；所述转动盘上开设有若干个通孔，所述通孔在转动盘上呈环形分布，每个所述通孔均被管形气囊罩住，每个所述气囊架内部均开设有通气腔，所述通气腔能够与多个通孔相通，所述通气腔通过气管与外界气泵连通。
优选的，每个所述外套管相对气囊架的一端固连有环形电磁铁，每个所述外套管的管壁内部与环形电磁铁相靠近的部位开设有环形腔，所述环形腔内滑动连接有环形块，所述环形块与环形腔的端部之间固连有一号弹簧，所述外套管的内管壁固定嵌有环形气囊，所述环形气囊位于外套管靠近环形电磁铁的一端，所述环形气囊与环形腔内部相通；所述环形块上固连有连接杆，所述连接杆的端部贯穿外套管、环形电磁铁并露出于外套管，且所述连接杆的端部固连有挤压块，所述环形电磁铁能够吸引挤压块；
将非血管支架套于管形气囊外，随后一号伸缩杆带动二号板下移进入环境箱中，进行模拟测试，测试时，通过气泵、通气腔向管形气囊内间歇通放气，使得管形气囊间歇膨胀收缩，因外套管的限位，其压力便转化为对非血管支架均匀的、360度的向内压缩力，实现测试，即为现有技术的测试方法；但是在体内，非血管支架承受的是多轴复合载荷，比如食道/肠道支架还存在扭转载荷，气道支架还存在颈部转动带来的弯曲，故此时可使环形电磁铁通电，吸引挤压块，使得环形块挤压环形腔，一号弹簧被压缩，环形气囊膨胀，挤压非血管支架，实现支架一端的固定，随后一号电机带动转动盘、管形气囊来回微微转动，转动幅度可设置，因支架套于管形气囊上，故支架也跟随扭转，模拟了支架在体内的扭转。
优选的，每个所述套管架与二号板滑动卡接；
套管架与二号板滑动卡接，此设置使得套管架可拆，便于安装非血管支架，此外还可更换不同规格的外套管，实现不同的测试需求。
优选的，所述二号板顶部并对应运动板的下方开设有一号腔，所述一号腔的一端固连有一号电磁铁，所述一号腔的另一端滑动连接有控制块，所述一号电磁铁与控制块之间固连有二号弹簧，所述一号电磁铁能够吸引控制块，所述运动板的底部固连有方形块，所述方形块与控制块连接。
优选的，所述控制块内部转动连接有丝杠，所述丝杠由电机驱动，所述方形块与丝杠螺纹传动连接。
优选的，所述方形块与控制块之间、控制块与一号腔侧壁之间固连有弹性膜；
在体内，食道/肠道支架还存在长度方向的直线运动即随消化道蠕动，故如上述固定支架的一端，一号电磁铁通断电，在二号弹簧的配合下，控制块靠近、远离一号电磁铁，因方形块与运动板固连，使得管形气囊在长度方向上拉伸、收缩，带动非血管支架在长度方向的直线运动，模拟了非血管支架在长度方向的直线运动，如消化道蠕动；此外，固定非血管支架的一端，丝杠转动，带动方形块来回左右运动，使得管形气囊左右弯曲，进而非血管支架左右弯曲，模拟了左右弯曲运动；上述运动的幅度均可控，弹性膜可为橡胶材质，设置弹性膜，阻挡了模拟液进入装置内部。
优选的，所述支撑杆靠近气囊架的一端固连有二号电磁铁，所述支撑杆远离气囊架的一端滑动连接有滑动环，所述二号电磁铁与滑动环之间固连有三号弹簧，所述二号电磁铁能够吸引滑动环；所述滑动环的四周转动连接有若干个接触杆且连接部位设置有扭转弹簧，所述滑动环的四周对应接触杆的部位固定设置有三号电磁铁，所述三号电磁铁能够吸引接触杆使得接触杆与支撑杆平行，此时扭转弹簧蓄力；
在体内，如非血管支架还存在局部点载荷，如食团或粪便通过食道/肠道时的瞬时高压；故在管形气囊撑开时，三号电磁铁断电，在扭转弹簧的复位下，接触杆撑开，从内部接触管形气囊内壁，进而接触了非血管支架，此时，再使得二号电磁铁通电，吸引滑动环，三号弹簧压缩，使得接触杆移动，接触支架，模拟了食团或粪便通过食道/肠道时的瞬时高压，使得模拟结果更加接近实况。
本发明的有益效果如下：
1.本发明所述的一种非血管支架疲劳测试设备，通过设置复合测试单元，所述复合测试单元能够对非血管支架进行多轴复合载荷测试，从而更加真实的模拟非血管支架在体内受到的载荷情况；提高了模拟的真实性。
2.本发明所述的一种非血管支架疲劳测试设备，使环形电磁铁通电，吸引挤压块，使得环形块挤压环形腔，一号弹簧被压缩，环形气囊膨胀，挤压非血管支架，实现支架一端的固定，随后一号电机带动转动盘、管形气囊来回微微转动，转动幅度可设置，因支架套于管形气囊上，故支架也跟随扭转，模拟了支架在体内的扭转。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的部分立体图一；
图3是本发明的部分立体图二；
图4是本发明的部分立体图三；
图5是图4的侧面剖视图；
图6是本发明外套管、支撑杆、气囊架以及管形气囊的剖视图；
图7是图6的A处局部放大图；
图8是本发明外套管的剖视图；
图9是图8的B处局部放大图；
图中：1、环境箱；11、支撑架；12、一号伸缩杆；13、一号板；14、一号杆；15、二号板；2、复合测试单元；21、外套管；22、套管架；23、运动板；24、气囊架；25、一号电机；26、转动盘；27、支撑杆；28、管形气囊；29、通孔；3、通气腔；4、环形电磁铁；41、环形腔；42、环形块；43、一号弹簧；44、环形气囊；45、连接杆；46、挤压块；5、一号腔；51、一号电磁铁；52、控制块；53、二号弹簧；54、方形块；55、丝杠；6、弹性膜；7、二号电磁铁；71、滑动环；72、三号弹簧；73、接触杆；74、三号电磁铁。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明所述的一种非血管支架疲劳测试设备，包括：环境箱1，环境箱1中装有模拟液；环境箱1底部固定连接有支撑架11，支撑架11的上方的底部固连有一号伸缩杆12，一号伸缩杆12的下方固连有一号板13，一号板13的下方固连有一号杆14，一号杆14的下方固连有二号板15；非血管支架疲劳测试设备还包括：复合测试单元2，二号板15上方并位于一号板13与二号板15之间设置有复合测试单元2，复合测试单元2能够对非血管支架进行多轴复合载荷测试，从而更加真实的模拟非血管支架在体内受到的载荷情况；
工作时，在对非血管支架进行疲劳测试时，通常用到气囊夹具系统进行测试，气囊夹具主要包含两个部分，柔性气囊和刚性外套管21，即柔性气囊连接到一个压力控制器上，测试时，控制器周期性地向气囊内充气和放气，充气时气压使柔性气囊径向膨胀，向外挤压非血管支架支架；但由于非血管支架外面有刚性套管挡住，柔性气囊无法向外扩张，其压力便转化为对非血管支架均匀的、360度的向内压缩力，放气时柔性气囊收缩，解除对非血管支架的压力，以此反复，实现测试；但是上述测试，对非血管支架的载荷过于单一，而在体内，非血管支架承受的是多轴复合载荷，故无法复现复杂的体内生物力学环境，存在模拟失真的情况；故设置复合测试单元2，复合测试单元2能够对非血管支架进行多轴复合载荷测试，从而更加真实的模拟非血管支架在体内受到的载荷情况；提高了模拟的真实性；
模拟液为模拟人体体液，可为37°C的盐水。
作为本发明的一种具体实施方式，如图1、图2、图3、图6所示，复合测试单元2包括：外套管21，二号板15的顶部设置有若干个套管架22，每个套管架22的顶部均固连有外套管21；运动板23，二号板15的顶部设置有运动板23，运动板23的顶部并对应每个外套管21的部位固连有气囊架24；每个气囊架24内部均固连有一号电机25，每个气囊架24正对外套管21的部位转动连接有转动盘26，转动盘26与一号电机25的输出轴固连；转动盘26的中央部位固连有支撑杆27，支撑杆27伸入外套管21内部；转动盘26的侧面固连有管形气囊28，管形气囊28将支撑杆27包裹；转动盘26上开设有若干个通孔29，通孔29在转动盘26上呈环形分布，每个通孔29均被管形气囊28罩住，每个气囊架24内部均开设有通气腔3，通气腔3能够与多个通孔29相通，通气腔3通过气管与外界气泵连通；
如图8、图9所示，每个外套管21相对气囊架24的一端固连有环形电磁铁4，每个外套管21的管壁内部与环形电磁铁4相靠近的部位开设有环形腔41，环形腔41内滑动连接有环形块42，环形块42与环形腔41的端部之间固连有一号弹簧43，外套管21的内管壁固定嵌有环形气囊44，环形气囊44位于外套管21靠近环形电磁铁4的一端，环形气囊44与环形腔41内部相通；环形块42上固连有连接杆45，连接杆45的端部贯穿外套管21、环形电磁铁4并露出于外套管21，且连接杆45的端部固连有挤压块46，环形电磁铁4能够吸引挤压块46；
工作时，将非血管支架套于管形气囊28外，随后一号伸缩杆12带动二号板15下移进入环境箱1中，进行模拟测试，测试时，通过气泵、通气腔3向管形气囊28内间歇通放气，使得管形气囊28间歇膨胀收缩，因外套管21的限位，其压力便转化为对非血管支架均匀的、360度的向内压缩力，实现测试，即为现有技术的测试方法；但是在体内，非血管支架承受的是多轴复合载荷，比如食道/肠道支架还存在扭转载荷，气道支架还存在颈部转动带来的弯曲，故此时可使环形电磁铁4通电，吸引挤压块46，使得环形块42挤压环形腔41，一号弹簧43被压缩，环形气囊44膨胀，挤压非血管支架，实现支架一端的固定，随后一号电机25带动转动盘26、管形气囊28来回微微转动，转动幅度可设置，因支架套于管形气囊28上，故支架也跟随扭转，模拟了支架在体内的扭转；为保证环形气囊44与管形气囊28的配合形成更好的夹持，可在环形气囊44朝向外套管21内壁的一侧进行表面硬化处理，管形气囊28对应环形气囊44的部位也同样进行表面硬化处理，表面硬化处理可为喷涂硬质涂层材料，如聚氨酯涂层、环氧树脂涂层等，或者在环形气囊44与管形气囊28内壁或外壁添加加强筋、支撑骨架、塑料/金属骨架等；因环形气囊44与管形气囊28的配合处压力大于其余地方，且进行硬化处理，故环形气囊44与管形气囊28配合能够实现夹持效果，同时非血管支架在人体内的运动是在一定范围内的且为温和的，故在模拟测试时，模拟的运动并不需要多大的幅度，减少了对夹持支架的过度拉扯，保证了环形气囊44与管形气囊28能够将非血管支架夹持住；本申请采用环形气囊44与管形气囊28夹持的方式，直接在外套管21内实现夹持，相较于伸缩气缸和金属抓夹等夹具夹持更加节省空间，且能够实现在外套管21内进行夹持；因支架在人体通道内为卡住情形，故在外套管21内进行夹持，也模拟了支架在人体通道内卡住的情形，且环形气囊44与管形气囊28相对柔软的配合，模拟了人体柔软的组织。
作为本发明的一种具体实施方式，如图3所示，每个套管架22与二号板15滑动卡接；
工作时，套管架22与二号板15滑动卡接，此设置使得套管架22可拆，便于安装非血管支架，此外还可更换不同规格的外套管21，实现不同的测试需求。
作为本发明的一种具体实施方式，如图2、图4、图5所示，二号板15顶部并对应运动板23的下方开设有一号腔5，一号腔5的一端固连有一号电磁铁51，一号腔5的另一端滑动连接有控制块52，一号电磁铁51与控制块52之间固连有二号弹簧53，一号电磁铁51能够吸引控制块52，运动板23的底部固连有方形块54，方形块54与控制块52连接；
如图5所示，控制块52内部转动连接有丝杠55，丝杠55由电机驱动，方形块54与丝杠55螺纹传动连接；
如图4所示，方形块54与控制块52之间、控制块52与一号腔5侧壁之间固连有弹性膜6；
工作时，在体内，食道/肠道支架还存在长度方向的直线运动即随消化道蠕动，故如上述固定支架的一端，一号电磁铁51通断电，在二号弹簧53的配合下，控制块52靠近、远离一号电磁铁51，因方形块54与运动板23固连，使得管形气囊28在长度方向上拉伸、收缩，带动非血管支架在长度方向做直线运动，模拟了非血管支架在长度方向的直线运动，如消化道蠕动；此外，固定非血管支架的一端，丝杠55转动，带动方形块54来回左右运动，使得管形气囊28左右弯曲，进而非血管支架左右弯曲，模拟了左右弯曲运动；上述运动的幅度均可控，弹性膜6可为橡胶材质，设置弹性膜6，阻挡了模拟液进入装置内部；为减少一号电磁铁51对外界的影响，可对一号腔5进行电磁屏蔽处理，如在一号腔5内壁设置法拉第笼。
作为本发明的一种具体实施方式，如图6、图7所示，支撑杆27靠近气囊架24的一端固连有二号电磁铁7，支撑杆27远离气囊架24的一端滑动连接有滑动环71，二号电磁铁7与滑动环71之间固连有三号弹簧72，二号电磁铁7能够吸引滑动环71；滑动环71的四周转动连接有若干个接触杆73且连接部位设置有扭转弹簧，滑动环71的四周对应接触杆73的部位固定设置有三号电磁铁74，三号电磁铁74能够吸引接触杆73使得接触杆73与支撑杆27平行，此时扭转弹簧蓄力；
工作时，在体内，如非血管支架还存在局部点载荷，如食团或粪便通过食道/肠道时的瞬时高压；故在管形气囊28撑开时，三号电磁铁74断电，在扭转弹簧的复位下，接触杆73撑开，从内部接触管形气囊28内壁，进而接触了非血管支架，此时，再使得二号电磁铁7通电，吸引滑动环71，三号弹簧72压缩，使得接触杆73移动，接触支架，模拟了食团或粪便通过食道/肠道时的瞬时高压，使得模拟结果更加接近实况；额外的，可在管形气囊28内部设置金属丝网，在增加管形气囊28强度的作用下还能减少三号电磁铁74与二号电磁铁7对外界的影响。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然能对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种非血管支架疲劳测试设备，包括：
环境箱(1)，所述环境箱(1)中装有模拟液；所述环境箱(1)底部固定连接有支撑架(11)，所述支撑架(11)的上方的底部固连有一号伸缩杆(12)，所述一号伸缩杆(12)的下方固连有一号板(13)，所述一号板(13)的下方固连有一号杆(14)，所述一号杆(14)的下方固连有二号板(15)；
其特征在于：所述非血管支架疲劳测试设备还包括：
复合测试单元(2)，所述二号板(15)上方并位于一号板(13)与二号板(15)之间设置有复合测试单元(2)，所述复合测试单元(2)能够对非血管支架进行多轴复合载荷测试，从而更加真实的模拟非血管支架在体内受到的载荷情况；
所述复合测试单元(2)包括：
外套管(21)，所述二号板(15)的顶部设置有若干个套管架(22)，每个所述套管架(22)的顶部均固连有外套管(21)；
运动板(23)，所述二号板(15)的顶部设置有运动板(23)，所述运动板(23)的顶部并对应每个外套管(21)的部位固连有气囊架(24)；每个所述气囊架(24)内部均固连有一号电机(25)，每个所述气囊架(24)正对外套管(21)的部位转动连接有转动盘(26)，所述转动盘(26)与一号电机(25)的输出轴固连；所述转动盘(26)的中央部位固连有支撑杆(27)，所述支撑杆(27)伸入外套管(21)内部；所述转动盘(26)的侧面固连有管形气囊(28)，所述管形气囊(28)将支撑杆(27)包裹；所述转动盘(26)上开设有若干个通孔(29)，所述通孔(29)在转动盘(26)上呈环形分布，每个所述通孔(29)均被管形气囊(28)罩住，每个所述气囊架(24)内部均开设有通气腔(3)，所述通气腔(3)能够与多个通孔(29)相通，所述通气腔(3)通过气管与外界气泵连通；
每个所述外套管(21)相对气囊架(24)的一端固连有环形电磁铁(4)，每个所述外套管(21)的管壁内部与环形电磁铁(4)相靠近的部位开设有环形腔(41)，所述环形腔(41)内滑动连接有环形块(42)，所述环形块(42)与环形腔(41)的端部之间固连有一号弹簧(43)，所述外套管(21)的内管壁固定嵌有环形气囊(44)，所述环形气囊(44)位于外套管(21)靠近环形电磁铁(4)的一端，所述环形气囊(44)与环形腔(41)内部相通；所述环形块(42)上固连有连接杆(45)，所述连接杆(45)的端部贯穿外套管(21)、环形电磁铁(4)并露出于外套管(21)，且所述连接杆(45)的端部固连有挤压块(46)，所述环形电磁铁(4)能够吸引挤压块(46)；所述环形气囊(44)朝向外套管(21)内壁的一侧进行表面硬化处理，所述管形气囊(28)对应环形气囊(44)的部位进行表面硬化处理。
2.根据权利要求1所述的一种非血管支架疲劳测试设备，其特征在于：每个所述套管架(22)与二号板(15)滑动卡接。
3.根据权利要求2所述的一种非血管支架疲劳测试设备，其特征在于：所述二号板(15)顶部并对应运动板(23)的下方开设有一号腔(5)，所述一号腔(5)的一端固连有一号电磁铁(51)，所述一号腔(5)的另一端滑动连接有控制块(52)，所述一号电磁铁(51)与控制块(52)之间固连有二号弹簧(53)，所述一号电磁铁(51)能够吸引控制块(52)，所述运动板(23)的底部固连有方形块(54)，所述方形块(54)与控制块(52)连接。
4.根据权利要求3所述的一种非血管支架疲劳测试设备，其特征在于：所述控制块(52)内部转动连接有丝杠(55)，所述丝杠(55)由电机驱动，所述方形块(54)与丝杠(55)螺纹传动连接。
5.根据权利要求4所述的一种非血管支架疲劳测试设备，其特征在于：所述方形块(54)与控制块(52)之间、控制块(52)与一号腔(5)侧壁之间固连有弹性膜(6)。
6.根据权利要求5所述的一种非血管支架疲劳测试设备，其特征在于：所述支撑杆(27)靠近气囊架(24)的一端固连有二号电磁铁(7)，所述支撑杆(27)远离气囊架(24)的一端滑动连接有滑动环(71)，所述二号电磁铁(7)与滑动环(71)之间固连有三号弹簧(72)，所述二号电磁铁(7)能够吸引滑动环(71)；所述滑动环(71)的四周转动连接有若干个接触杆(73)且连接部位设置有扭转弹簧，所述滑动环(71)的四周对应接触杆(73)的部位固定设置有三号电磁铁(74)，所述三号电磁铁(74)能够吸引接触杆(73)使得接触杆(73)与支撑杆(27)平行，此时扭转弹簧蓄力。
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