[發明專利]可控磁場環境下的磁致變形材料測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202010727396.5
• 申請日: 2020-07-26
• 公開（公告）號: CN111830121B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 崔樹森;吳文征;柳溪林;王靜
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72;G01N19/00;G01M13/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

本發明涉及一種可控磁場環境下的磁致變形材料測試裝置及方法，屬于生物、醫學等領域的測試裝置及方法。Z軸精密移動平臺與左旋轉平臺相連，左旋轉平臺與左物臺相連，左物臺、環境模擬器置于電磁線圈外部套盒內部空心處，彈性材料通過夾板固聯在左物臺上，并由磁控變形夾具夾緊，電磁線圈置于電磁線圈外部套盒的空心凸臺上，溫度探針置于電磁線圈套盒內，右物臺與左物臺前后相對，內窺鏡固聯在右物臺上方，磁測高斯計固連在右物臺下方。優點是能夠精確測量磁場強度并且調整磁場與被測試材料之間的角度或位置，同時能夠記錄位置的變化及磁場強度的變化，能模擬生物體內環境，用來模擬生物體溫、體液成分、體液流動等情況。

技術領域

本發明屬于生物、醫學等領域的測試裝置及方法，通過電磁線圈產生可控磁場，并且在磁場內對被測量物體的變形進行測量。

背景技術

隨著新型材料成型方法的發展，例如3D打印、復合材料合成等技術的應用，磁控變形智能材料開始逐漸在多個領域展現出應用前景。尤其在生物醫學領域，磁控變形材料能夠用來制作生物體內的內置機械裝置。例如磁控開關、磁控抓手、磁控機器人等。為了能夠在體外進行測試磁控裝置并且模擬生物體內環境，研發人員需要通過專用的測試臺對磁場進行控制，并且讓被測材料處于模擬生物體內環境，同時控制被測物體環境溫度、壓力、Ph值等參數。典型的磁控材料在生物或醫學方面的應用包括體內神經卡壓、體內血管止血、體內血管擴張等應用。

磁場通常由永磁體或者電磁鐵產生。利用永磁體產生磁場的測試設備，通常通過調節被測材料同永磁體之間的距離或角度來調整被測材料所處位置的磁場。這樣做的優點是簡單，缺點是磁場強度受到永磁體磁場變化而變化，隨著時間有一定衰退，可重復性較差。而且永磁體的磁力線分布不均勻，因此當磁強計的測量位置或被測物體位置有偏差時候，所測得的磁場同實際作用到被測物體的磁場差別較大。而用電磁鐵產生的磁場強度可控，方向也可改變。在電磁線圈內部的磁場分布均勻，因此在測量位置同實驗位置有一定偏差情況下，所測得的磁強值同實際作用在被測物體上的磁場強度偏差很小。

磁控變形材料的形變測試通常在材料表面貼應變片，通過測量應變片的電流變化來實現對應變的測量。這種方式能夠測量微小的形變，但是對大變形無法測量，而且在導電介質或者生物體內無法使用。

圖像采集技術發展成熟，可靠性高。可利用防水攝像頭在液體內部記錄目標對象的變形。然后通過圖像分析對形變進行分析。但是圖像分析的時候會因為光學鏡頭的成像變形以及透視關系，對被測物體的實際形變測量產生誤差。

被測物體在測試臺上進行測試時位置相對固定，然而在生物體內無法保持一個完全固定的位置。因此許多測試臺試驗結果同生物體內的實際效果存在較大偏差。因此需要能夠實現對被測物體的不同位置或角度進行記錄的功能，配合可控磁場，才能更好地模擬被測物體在生物體內發生位移時候所發生的形變。

由于生物個體差異、種群差異以及測試條件的不同，生物體內的體溫、體液成分以及體液的流動等因素都會對被測試材料的化學或機械性能產生影響，因此必須通過對生物體內環境同各種因素進行有效模擬，才能讓測試臺上的被測物體的狀態更接近于生物體內的狀態。

發明內容

本發明提供一種可控磁場環境下的磁致變形材料測試裝置及方法。