[發明專利]一種可降解金屬的體外降解加載實驗裝置

有效

• 申請號: 202010377553.4
• 申請日: 2020-05-07
• 公開（公告）號: CN111537342B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 儲成林;基成璐;韓林原;白晶;薛烽
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種可降解金屬的體外降解加載實驗裝置，該裝置包括儲液槽(1)、水浴箱(2)、雙層支撐架(3)、加載裝置(4)；所述的加載裝置(4)包括可降解金屬棒試樣(5)、壓阻式薄膜壓力傳感器(6)、可動夾持裝置(7)、數據采集器(8)、計算機(9)、伸縮桿(10)和電動機(11)；本發明實驗裝置結構簡單、成本低廉、操作方便，可以提供不同形式的載荷，為可降解金屬植入器械的降解性能檢測帶來極大便利，并為后續可降解金屬植入器械的優化設計提供了科學的理論指導。

技術領域

本發明涉及一種可降解金屬的體外降解加載實驗裝置，屬于材料防護裝置的技術領域。

背景技術

目前已有一些關于可降解金屬的體外降解試驗平臺，不僅可以提供與人體體液近似的液體環境還可以模擬鎂合金植入器械在人體內服役過程中受到不同形式的應力。但現有的可降解金屬的體外降解試驗平臺仍存在一些缺陷，例如：在實驗過程中，模擬骨組織的可降解金屬試樣在徑向受力時由于夾持裝置不能與其鎖緊而導致當施加的拉伸載荷變大時鎂合金試樣易脫落，若是施加動態拉壓交替載荷，當載荷頻率較大時引起可降解金屬棒試樣斷裂，由于沒有保護裝置則會存在空載的現象，嚴重的會毀壞試驗平臺；此外，目前大部分加載系統都是氣動或者液壓模式，在實驗過程中當通過時間繼電器來實現對可降解金屬棒試樣施加一定頻率的動態載荷時會存在實際加載到可降解金屬棒試樣上的載荷滯后問題即實際加載的動態載荷的頻率與預設的不符。這些問題的存在都給模擬生理應力環境的可降解金屬植入器械的體外降解實驗結果帶來偏差。因此良好的夾持裝置、準確無延遲的加載裝置以及自我保護切斷系統是評價可降解金屬體外降解的加載裝置結構設計的重要指標。

針對可降解金屬植入器械降解性能關鍵指標的實驗研究，需要一套簡單適用且有效的模擬生理應力環境的加載實驗裝置，能夠模擬人體生理應力環境對可降解金屬植入器械準確無延遲的施加不同形式的應力，為建立和完善可降解金屬植入器械的降解性能的檢測、植入器械的優化設計提供科學的理論依據。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種可降解金屬體外降解加載實驗裝置，該裝置真實模擬可降解金屬植入器械在人體體液中的服役行為，可以準確無延遲的對可降解金屬植入器械施加不同形式的載荷，同時避免了實驗過程中可降解金屬試樣脫落以及試樣斷裂裝置不能自我保護的問題，并且載荷形式和大小、實驗溫度以及腐蝕介質可控，適用于不同材料、尺寸的可降解金屬植入器械試件。

技術方案：本發明的一種可降解金屬的體外降解加載裝置包括儲液槽、水浴箱、雙層支撐架、加載裝置；其中：所述的可降解金屬的體外降解加載裝置包括可降解金屬棒試樣、壓阻式薄膜壓力傳感器、可動夾持裝置、數據采集器、計算機、伸縮桿和電動機，其中：所述的壓阻式薄膜壓力傳感器分別安裝在上部和下部的可動夾持裝置之間，可降解金屬棒試樣由上部和下部的可動夾持裝置固定，上部的可動夾持裝置固定在伸縮桿的底部，所述的壓阻式薄膜壓力傳感器與數據采集器相連，數據采集器采集信號送計算機，加載裝置中的動力引擎電動機置于雙層支撐架的上部，在雙層支撐架中設有水浴箱，在水浴箱中設有儲液槽，在儲液槽中豎直方向放置可降解金屬棒試樣，可降解金屬棒試樣的上部通過可動夾頭與伸縮桿底部相連接，伸縮桿與電動機連接。

所述可降解金屬棒試樣直徑為1mm～5mm。

所述壓阻式薄膜壓力傳感器厚度為0.05～0.5mm，且其感測面積覆蓋可降解金屬棒試樣的上下表面，感測點密度為1～250測點/cm²，對伸縮桿傳輸的載荷檢測范圍為0.01MPa～150MPa。

所述可動夾持裝置閉合后的孔徑為2～8mm。

所述可降解金屬棒試樣、薄膜電阻式壓力傳感器和可動夾持裝置之間接觸密實，貼合無相對滑動，在對可降解金屬棒試樣加載過程中不會出現脫落情況。