CN206192795U - 一种扭转疲劳测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种扭转疲劳测试装置，所述扭转疲劳测试装置包括框架、移位单元、运动单元、测力单元、第一夹持单元、第二夹持单元、样品容器、水浴锅及水泵，移位单元和运动单元均与框架连接，且移位单元与测力单元连接，第一夹持单元与第二夹持单元相对设置并用于夹持一被测试样品，第一夹持单元与运动单元连接，第二夹持单元与测力单元连接，第一夹持单元在运动单元驱动下转动，测力单元在移位单元驱动下移动进而带动第二夹持单元移动，为被测试样品提供施加预张力，将被测试样品浸于样品容器中的循环水中进行测试以模拟测试环境，即扭转疲劳测试装置在模拟测试环境的同时施加预张力进行扭转疲劳测试，符合柔性体的测试需求。

Description

一种扭转疲劳测试装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种扭转疲劳测试装置。

背景技术

人工韧带包括类似天然结构的支撑韧带以及与天然结构同时使用的韧带假体。支撑韧带应与被替代的韧带强度接近，并在人体体温、高湿环境下一定时期内仍然能保持其强度。

为了保证人工韧带的强度，对人工韧带的疲劳测试就显得格外重要。但是目前的扭转疲劳测试的装置，特别是金属扭转疲劳测试的装置有诸多的问题不能适用于柔性体的扭转疲劳测试。例如不能在模拟人体环境(恒温，高湿)下测试扭转疲劳，又例如不能在预张力的条件下测试扭转疲劳。因此，本领域需要一种适用于柔性体的扭转疲劳测试装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种扭转疲劳测试装置，以解决现有技术中扭转疲劳测试的装置不适用于柔性体的测试需求的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种扭转疲劳测试装置，所述扭转疲劳测试装置，包括：

框架；

测力单元；

移位单元和运动单元，所述移位单元和所述运动单元均与框架连接，且所述移位单元与所述测力单元连接；

用于容置被测试样品的样品容器，所述样品容器的侧壁开设有第一通孔和第二通孔；

第一夹持单元及第二夹持单元，用于夹持所述被测试样品，其中所述第一夹持单元的一端经由所述第一通孔伸入到所述样品容器中，所述第二夹持单元的一端经由所述第二通孔伸入到所述样品容器中，所述第一夹持单元的另一端与所述运动单元连接，所述第二夹持单元的另一端与所述测力单元连接，所述运动单元用于驱动所述第一夹持单元往复转动，所述移位单元用于驱动所述测力单元移动进而带动第二夹持单元移动，从而对被测试样品施加预张力；

水浴锅，所述水浴锅设置于所述框架上，用于承载循环液体；以及

水泵，所述水泵用于泵送水浴锅中的循环液体至所述样品容器中，使所述样品容器中的循环液体浸没所述被测试样品。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，所述第一夹持单元包括：

第一固定装置、第一延长棒及用于夹持所述被测试样品的第一夹持头，所述第一固定装置用于将所述第一延长棒的一端可拆卸地固定于所述运动单元上，所述第一延长棒的另一端延伸通过所述第一通孔并与第一夹持头连接。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，所述第二夹持单元包括：

第二固定装置、第二延长棒及用于夹持所述被测试样品的第二夹持头，所述第二固定装置将所述第二延长棒的一端可拆卸地固定于所述测力单元上，所述第二延长棒的另一端延伸通过所述第二通孔并与第二夹持头连接。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，所述第一通孔的孔径大于所述第一延长棒的直径3～5mm。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，所述第二通孔的孔径大于所述第二延长棒的直径3～5mm。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，所述移位单元包括：

螺旋手柄；

螺旋杆，所述螺旋杆的近端的端部与所述螺旋手柄连接，所述螺旋杆的远端设置有外螺纹；

导轨，所述导轨与所述框架固定连接；

滑块，所述滑块包括下端、本体和上端，所述滑块的下端设置有与所述螺旋杆的外螺纹相匹配的内螺纹，所述滑块的上端套接在所述导轨上并可沿导轨移动，所述滑块的本体与所述测力单元固定连接，所述螺旋杆的轴向移动被限制，以使所述滑块在所述螺旋手柄的旋转驱动下沿所述螺旋杆的轴向移动。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，还包括轴承和轴承座，所述轴承的外圈与所述轴承座过盈配合，所述轴承的内圈与所述螺旋杆过盈配合，所述轴承座固定于所述框架，以使所述螺旋杆的轴向移动被限制。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，所述运动单元包括：

电机，所述电机与所述第一夹持单元连接，所述第一夹持单元在所述电机的驱动下进行转动；

测转角度器，所述测转角度器测量所述第一夹持单元进行扭转疲劳测试时的扭转角度值和扭转计次数。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，还包括：

服务终端，所述服务终端与所述测力单元和所述运动单元电连接，以对所述服务终端所收集的数据进行处理。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，还包括：

温度传感器，所述温度传感器设置于所述水浴锅中，并与所述服务终端电连接。

可选的，在所述的扭转疲劳测试装置中，所述循环液体的温度为35～39摄氏度。

在本实用新型所提供的扭转疲劳测试装置中，所述扭转疲劳测试装置包括框架、移位单元、运动单元、测力单元、第一夹持单元、第二夹持单元、样品容器、水浴锅及水泵，所述移位单元和所述运动单元均与框架连接，且所述移位单元与所述测力单元连接，所述第一夹持单元与所述第二夹持单元相对设置并用于夹持一被测试样品，所述第一夹持单元与所述运动单元连接，所述第二夹持单元与所述测力单元连接，所述第一夹持单元在所述运动单元驱动下转动，所述测力单元在所述移位单元驱动下移动进而带动第二夹持单元移动，为被测试样品提供施加预张力，将被测试样品浸于样品容器中的循环水中进行测试以模拟测试环境，即本实用新型的扭转疲劳测试装置在模拟测试环境的同时施加预张力进行扭转疲劳测试，符合柔性体的测试需求。

另一方面，通过设置服务终端，获知测力单元、运动单元及温度传感器实时采集的拉力参数、扭转次数、扭转角度、温度等数据，进一步形成数据图表等便于人工识别的结果，便于后续对被测试样品性能的判断及评估。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中扭转疲劳测试装置的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例中移位单元的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例中运动单元的结构示意图。

图中：

框架101；移位单元1101；螺旋手柄1101a；螺旋杆1101b；导轨1101c；滑块1101e；运动单元301；测转角度器301a；电机301b；测力单元901；

第一夹持单元100；第一固定装置401；第一延长棒501；第一夹持头601；

第二夹持单元200；第二固定装置402；第二延长棒502；第二夹持头602；

被测试样品801；

样品容器701；

水浴锅201；

水泵1201；

服务终端300。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的扭转疲劳测试装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

请参考图1，其为本实用新型实施例的扭转疲劳测试装置的结构示意图。如图1所示，所述扭转疲劳测试装置包括：框架101、移位单元1101、运动单元301、测力单元901、第一夹持单元100、第二夹持单元200、用于容置被测试样品的样品容器、水浴锅及水泵；其中，所述样品容器的侧壁开设有第一通孔和第二通孔；所述移位单元1101和所述运动单元301均与框架101连接，且所述移位单元1101与所述测力单元901连接；所述第一夹持单元100和所述第二夹持单元200用于夹持一被测试样品801，第一夹持单元100的一端经由所述第一通孔伸入到所述样品容器中，以夹持被测试样品801的一端，所述第二夹持单元200的一端经由所述第二通孔伸入到所述样品容器中，以夹持被测试样品801的另一端，第一夹持单元100的另一端与所述运动单元301连接，所述第二夹持单元200的另一端与所述测力单元901连接，所述运动单元301用于驱动被第一夹持单元100往复转动，所述移位单元1101用于驱动所述测力单元901移动进而带动第二夹持单元200移动，从而对被测试样品801施加预张力；所述水浴锅201设置于所述框架101上，用于承载循环液体；所述水泵1201用于泵送水浴锅201中的循环液体至所述样品容器701中，使所述样品容器701中的循环液体浸没所述被测试样品801。

为了满足被测试样品801能在模拟环境(如恒温，高湿)下测试扭转疲劳，本实用新型的扭转疲劳测试装置通过设置有承载有循环液体的水浴锅201及水泵1201，一被测试样品被设置于所述样品容器701中，所述样品容器701优选为水槽，所述循环液体的温度为35～39摄氏度。具体的，所述水浴锅201设置于所述框架101上并位于所述样品容器701的下方，所述水浴锅201中承载的循环液体在所述水泵1201的驱动下被抽到所述样品容器701中(循环液体的流动方向为图1中P1)，所述样品容器701中的循环液体浸没所述被测试样品801的同时经所述第一通孔(循环液体的流动方向为图1中P2)和所述第二通孔流出(循环液体的流动方向为图1中P3)至所述水浴锅201中。整个循环液体循环的过程，所述被测试样品801始终被所述样品容器701中的循环液体所浸没。其中，所述循环液体没有特别的限制，可以为蒸馏水、去离子水、生理氯化钠溶液。

以被测试样品为人工韧带，模拟环境为人体环境37摄氏度，所述循环液体为生理氯化钠溶液为例进行说明，此时需要将水浴锅201中的生理氯化钠溶液的温度设定为37摄氏度即可。为了实时获知水浴锅201中生理氯化钠溶液的温度，可以采用在水浴锅201中设置温度传感器的方式。本实施例采用将生理氯化钠溶液由水浴锅201至样品容器701之间不断循环的方式，使得样品容器701中的生理氯化钠溶液始终处于循环的动态过程，确保被测试样品各个位置的温度均匀，与实际模拟的环境相符。

请继续参考图1，本实施例中的所述第一夹持单元100包括：第一固定装置401、第一延长棒501及用于夹持所述被测试样品801的第一夹持头601，所述第一固定装置401用于将所述第一延长棒501的一端可拆卸地固定于所述运动单元301上，所述第一延长棒501的另一端延伸通过所述第一通孔并与第一夹持头601连接。所述第二夹持单元200包括：第二固定装置402、第二延长棒502及用于夹持所述被测试样品的第二夹持头602，所述第二固定装置402将所述第二延长棒502的一端可拆卸地固定于所述测力单元901上，所述第二延长棒502的另一端延伸通过所述第二通孔并与第二夹持头602连接。所述第一延长棒501经由所述第一通孔将所述第一夹持头601伸入到所述样品容器701中，所述第二延长棒502经由所述第二通孔将所述第二夹持头602伸入到所述样品容器701中，所述第一夹持头601和第二夹持头602共同夹持所述被测试样品801。这里的第一固定装置401作为将第一延长棒501与运动单元301固定的媒介；第二固定装置402作为将第二延长棒502与测力单元901固定的媒介。所述第一延长棒501和第二延长棒502可以根据被测试样品801的尺寸进行相应的选择，以便被测试样品801在满足施加预张力的前提下，进行扭转疲劳测试。

在维持样品容器701与水浴锅201之间生理氯化钠溶液处于流动循环的前提下，还满足样品容器701中的生理氯化钠溶液的深度足以浸没设置于其中的被测试样品，对于第一通孔及第二通孔的尺寸存在要求，既不能过大，又不能过小，优选的，所述第一通孔的孔径大于所述第一延长棒501的直径范围为3～5mm，所述第二通孔的孔径大于所述第二延长棒502的直径范围为3～5mm。请参考图2，所述移位单元1101包括：滑块1101e、导轨1101c、螺旋手柄1101a及螺旋杆1101b。扭转疲劳测试装置还包括轴承和轴承座，所述轴承的外圈与所述轴承座过盈配合，所述轴承的内圈与所述螺旋杆过盈配合，所述轴承座固定于所述框架，以使所述螺旋杆的轴向移动被限制。其中，所述螺旋杆1101b近端(靠近操作者的一端)的端部与螺旋手柄1101a连接，然后延伸通过设置在轴承座(未画出)的轴承后至远端，所述螺旋杆1101b的远端(远离操作者的一端)设有外螺纹。所述轴承座固定在框架上。导轨1101c固定在所述框架上，并与所述螺旋杆1101b轴向平行。所述滑块1101e包括下端、本体和上端，其中，所述滑块1101e的下端设置有与所述螺旋杆的螺纹相匹配的内螺纹，所述滑块1101e的上端套接在所述导轨1101c上并可自由移动，所述滑块1101e的本体与所述测力单元901固定连接。由于所述螺旋杆的轴向移动被限制，在螺旋手柄1101a旋转驱动下，所述螺旋杆作旋转运动，以使滑块1101e沿螺旋杆1101b轴向移动(即旋转运动转换为直线运动)，同时所述滑块1101e沿导轨1101c作同向移动。由此，所述滑块1101e带动所述测力单元901沿所述导轨1101c移动(例如前进或后退)，进而使得第二夹持单元200所夹持的被测试样品的一端靠近或远离第一夹持单元100所夹持的被测试样品的另一端，从而保证了被测试样品在测试前受到预张力作用。

请参考图3，所述运动单元301包括：电机301b及与所述电机301b连接的测转角度器301a，所述电机301b与所述第一夹持单元100连接，所述第一夹持单元100在所述电机301b的驱动下进行往复转动，所述测转角度器301a测量所述第一夹持单元100进行扭转疲劳测试时的扭转角度值和扭转计次数，所述第一夹持单元100的扭转计次数即被测试样品进行扭转测试的次数。

进一步，本实用新型对测力单元901没有特别的限制，本领域技术人员可以根据需要选择合适的基于应变片原理制成的测力装置。

请参考图2及图3，为了保存扭转次数、扭转角度、拉力参数实时记录并保存，直到测试结束，所述扭转疲劳测试装置还包括服务终端300，所述服务终端300与所述测力单元901、所述运动单元301、所述温度传感器(图中未显示)电连接。所述测力单元901可以将模拟信号转换成数字信号，并将测力数据(例如，人工韧带扭转测试过程中实时测得的预紧力的波动，采样频率10HZ)实时发送至服务终端300。

在测试时，根据行业标准YY/T0965-2014制备人工韧带样品，并设定预张力为100N，扭转次数为200万次，将样品容器701中的生理氯化钠溶液温度控制在37℃等。测试时，服务器终端记录预张力的变化以及已经扭转的次数。完成200万次扭转后，观察人工韧带是否断裂。如果人工韧带在完成试验200万次的扭转前就断裂，则判断样品不合格。

综上，在本实用新型所提供的扭转疲劳测试装置中，所述扭转疲劳测试装置包括框架、移位单元、运动单元、测力单元、第一夹持单元、第二夹持单元、样品容器、水浴锅及水泵，所述移位单元和所述运动单元均与框架连接，且所述移位单元与所述测力单元连接，所述第一夹持单元与所述第二夹持单元相对设置并用于夹持一被测试样品，所述第一夹持单元与所述运动单元连接，所述第二夹持单元与所述测力单元连接，所述第一夹持单元在所述运动单元驱动下转动，所述测力单元在所述移位单元驱动下移动进而带动第二夹持单元移动，为被测试样品提供施加预张力，将被测试样品浸于样品容器中的循环液体中进行测试以模拟测试环境，即本实用新型的扭转疲劳测试装置在模拟测试环境的同时施加预张力进行扭转疲劳测试，符合柔性体的测试需求。另一方面，通过设置服务终端，获知测力单元、运动单元及温度传感器实时采集的拉力参数、扭转次数、扭转角度、温度等数据，进一步形成数据图表等便于人工识别的结果，便于后续对被测试样品性能的判断及评估。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种扭转疲劳测试装置，其特征在于，所述扭转疲劳测试装置包括：

框架；

测力单元；

移位单元和运动单元，所述移位单元和所述运动单元均与框架连接，且所述移位单元与所述测力单元连接；

用于容置被测试样品的样品容器，所述样品容器的侧壁开设有第一通孔和第二通孔；

第一夹持单元及第二夹持单元，用于夹持被测试样品，其中所述第一夹持单元的一端经由所述第一通孔伸入到所述样品容器中，所述第二夹持单元的一端经由所述第二通孔伸入到所述样品容器中，所述第一夹持单元的另一端与所述运动单元连接，所述第二夹持单元的另一端与所述测力单元连接，所述运动单元用于驱动所述第一夹持单元往复转动，所述移位单元用于驱动所述测力单元移动进而带动第二夹持单元移动，从而对被测试样品施加预张力；

水浴锅，所述水浴锅设置于所述框架上，用于承载循环液体；以及

水泵，所述水泵用于泵送水浴锅中的循环液体至所述样品容器中，使所述样品容器中的循环液体浸没所述被测试样品。

2.如权利要求1所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，所述第一夹持单元包括：

第一固定装置、第一延长棒及用于夹持所述被测试样品的第一夹持头，所述第一固定装置用于将所述第一延长棒的一端可拆卸地固定于所述运动单元上，所述第一延长棒的另一端延伸通过所述第一通孔并与第一夹持头连接。

3.如权利要求1所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，所述第二夹持单元包括：

第二固定装置、第二延长棒及用于夹持所述被测试样品的第二夹持头，所述第二固定装置将所述第二延长棒的一端可拆卸地固定于所述测力单元上，所述第二延长棒的另一端延伸通过所述第二通孔并与第二夹持头连接。

4.如权利要求2所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，所述第一通孔的孔径大于所述第一延长棒的直径3～5mm。

5.如权利要求3所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，所述第二通孔的孔径大于所述第二延长棒的直径3～5mm。

6.如权利要求1所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，所述移位单元包括：

螺旋手柄；

螺旋杆，所述螺旋杆的近端的端部与所述螺旋手柄连接，所述螺旋杆的远端设置有外螺纹；

导轨，所述导轨与所述框架固定连接；

滑块，所述滑块包括下端、本体和上端，所述滑块的下端设置有与所述螺旋杆的外螺纹相匹配的内螺纹，所述滑块的上端套接在所述导轨上并可沿导轨移动，所述滑块的本体与所述测力单元固定连接，所述螺旋杆的轴向移动被限制，以使所述滑块在所述螺旋手柄的旋转驱动下沿所述螺旋杆的轴向移动。

7.如权利要求6所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，还包括轴承和轴承座，所述轴承的外圈与所述轴承座过盈配合，所述轴承的内圈与所述螺旋杆过盈配合，所述轴承座固定于所述框架，以使所述螺旋杆的轴向移动被限制。

8.如权利要求1所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，所述运动单元包括：

电机，所述电机与所述第一夹持单元连接，所述第一夹持单元在所述电机的驱动下进行转动；

测转角度器，所述测转角度器测量所述第一夹持单元进行扭转疲劳测试时的扭转角度值和扭转计次数。

9.如权利要求1所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，还包括：

服务终端，所述服务终端与所述测力单元和所述运动单元电连接，以对所述服务终端所收集的数据进行处理。

10.如权利要求9所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，还包括：

温度传感器，所述温度传感器设置于所述水浴锅中，并与所述服务终端电连接。

11.如权利要求1所述的扭转疲劳测试装置，其特征在于，所述循环液体的温度为35～39摄氏度。