[發(fā)明專利]生物醫(yī)用植入材料摩擦磨損測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310184448.9
• 申請(qǐng)日: 2013-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN103308408A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 華子愷;范永威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/56
• 分類號(hào): G01N3/56
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種分析測(cè)試平臺(tái)，特別是一種生物醫(yī)用植入材料摩擦磨損測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

生物醫(yī)用植入材料主要用于修復(fù)或替換人體組織及器官的重要材料，是人工關(guān)節(jié)、骨科修復(fù)、種植牙等醫(yī)用外科植入器械的制造原材料，對(duì)于人類健康工程具有重要意義且潛在市場(chǎng)價(jià)值巨大。

植入人體的外科植入器械基本存在非生物體與非生物體、非生物體與生物體等形式的摩擦界面，而由于摩擦所產(chǎn)生的磨損、磨粒等問(wèn)題直接影響植入器械的實(shí)際使用壽命，摩擦磨損性能因此成為生物醫(yī)用植入材料的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。所以在生物醫(yī)用材料的研發(fā)與生產(chǎn)中，應(yīng)對(duì)其摩擦學(xué)性能進(jìn)行前道測(cè)試與評(píng)定，在材料層面對(duì)其摩擦磨損性能進(jìn)行分析，有利于完善制造過(guò)程中的質(zhì)量控制體系。

現(xiàn)有材料摩擦磨損測(cè)試裝置，例如銷/球盤測(cè)試，因其操作便捷、試驗(yàn)干擾因素少，已被廣泛使用于摩擦學(xué)基礎(chǔ)研究之中，相關(guān)操作也已標(biāo)準(zhǔn)化。但是，對(duì)于矯形外科等生物醫(yī)用材料而言，傳統(tǒng)銷盤測(cè)試結(jié)果與臨床實(shí)際情況差異較大，以生物醫(yī)用塑料材料為例，傳統(tǒng)銷盤測(cè)試中由于單一運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致材料分子定向堆積，直接導(dǎo)致測(cè)試磨損率遠(yuǎn)低于實(shí)際臨床使用，無(wú)法得到合理的磨損性能預(yù)判。因此，現(xiàn)有摩擦磨損測(cè)試裝置尚不能滿足對(duì)于測(cè)試條件有特殊要求的生物醫(yī)用材料的摩擦磨損性能的評(píng)定要求，且大部分裝置只針對(duì)單個(gè)樣品測(cè)試，技術(shù)方案不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種生物醫(yī)用植入材料摩擦磨損測(cè)試裝置，該裝置具有多運(yùn)動(dòng)合成、不同運(yùn)動(dòng)軌跡擬合的功能，從而在摩擦界面間形成復(fù)合運(yùn)動(dòng)；同時(shí)提供變載荷加載；支持多樣品組同時(shí)測(cè)試；能夠在線測(cè)試摩擦力等信號(hào)；具有操作便捷干擾因素少等特點(diǎn)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種生物醫(yī)用植入材料摩擦磨損測(cè)試裝置，包括機(jī)臺(tái)框架模塊、連接塊、運(yùn)動(dòng)模塊、X擋板、Y擋板、加載模塊、輪輻式傳感器和銷導(dǎo)向模塊，所述機(jī)臺(tái)框架模塊通過(guò)連接塊與運(yùn)動(dòng)模塊相連，所述加載模塊固定于機(jī)臺(tái)框架模塊上，加載模塊施加載荷作用于機(jī)臺(tái)框架模塊的平衡梁上，所述銷導(dǎo)向模塊上端固定輪輻式傳感器，輪輻式傳感器與平衡梁通過(guò)螺紋連接固定；X擋板一端固定于平衡梁上，另一端與銷導(dǎo)向模塊的X方向相連；Y擋板一端固定于加載模塊上，另一端與銷導(dǎo)向模塊的Y方向相連。

所述機(jī)臺(tái)框架模塊包括底座，兩個(gè)滾珠絲杠，兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，螺紋平板，兩個(gè)立柱，中型直線導(dǎo)軌和插槽塊和平衡梁，所述兩個(gè)滾珠絲杠垂直疊放固定在所述底座上，每個(gè)滾珠絲杠的一端連接一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，上部滾珠絲杠的上端連接螺紋平板，螺紋平板的上端連接連接塊，兩個(gè)立柱分別固定于底座上，兩個(gè)中型直線導(dǎo)軌分別固定在兩個(gè)立柱一側(cè)，中型直線導(dǎo)軌上固定有插槽塊，插槽塊與平衡梁相連。

所述運(yùn)動(dòng)模塊包括運(yùn)動(dòng)托盤，防塵罩，偏卡箍，套杯，主卡箍和測(cè)試用盤；運(yùn)動(dòng)托盤的下端連接連接塊，所述主卡箍通過(guò)螺紋連接固定在運(yùn)動(dòng)托盤上，主卡箍?jī)蛇吪c偏卡箍通過(guò)螺紋連接，六個(gè)套杯通過(guò)主卡箍和偏卡箍夾緊，套杯的底部是測(cè)試用盤，二者緊配合，套杯用來(lái)盛放潤(rùn)滑液，防塵罩固定在運(yùn)動(dòng)托盤的外圍，防止灰塵進(jìn)入運(yùn)動(dòng)模塊內(nèi)部，并作為擋板存放一定量的水，保持運(yùn)動(dòng)模塊處于一定的溫度。

所述銷導(dǎo)向模塊包括測(cè)試用銷，銷夾具，平板，上微型導(dǎo)軌，下滑塊，上滑塊，連接平板，薄板，力傳感器，下微型導(dǎo)軌，所述輪輻式壓力傳感器下端與連接平板相連，連接平板的另一面上安裝有兩個(gè)平行放置的上微型導(dǎo)軌，上微型導(dǎo)軌與上滑塊組配形成滑動(dòng)副；上滑塊一端與薄板連接，薄板另一面上安裝有兩個(gè)平行放置的下滑塊，下滑塊的安裝方向與上滑塊垂直，并通過(guò)下微型導(dǎo)軌與平板相連，平板下端螺紋固定六個(gè)銷夾具，測(cè)試用銷垂直緊固于銷夾具之上，平板兩側(cè)分別連接一個(gè)力傳感器，兩個(gè)力傳感器另一端通過(guò)分通過(guò)X擋塊、Y擋板與機(jī)臺(tái)框架模塊和加載模塊相連。

所述加載模塊包括端蓋，缸體，懸臂梁，螺栓，滑塊，第二步進(jìn)電機(jī)，絲杠系統(tǒng)，壓縮彈簧和推桿，所述懸臂梁通過(guò)螺栓連接缸體，缸體內(nèi)放置一個(gè)壓縮彈簧，壓縮彈簧的一端抵住缸體，另一端抵住推桿，推桿滑動(dòng)安裝于缸體內(nèi)，缸體由端蓋封閉，懸臂梁右端通過(guò)滑塊連接在絲杠系統(tǒng)上，絲杠系統(tǒng)由第二步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

該裝置能在不同潤(rùn)滑條件下，適用于不同材料，能夠?qū)崿F(xiàn)摩擦副（銷/球盤）之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向?qū)崟r(shí)改變，且具備摩擦力直接采集的摩擦學(xué)試驗(yàn)裝置，可以方便的調(diào)節(jié)所施加力的大小，可以同時(shí)夾持6個(gè)銷，從而使得出的結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)3D裝配圖。