本发明专利技术涉及一种交变载荷无级调节式脊柱内固定器件体外疲劳测试机。包括机台框架、电机、运动模块、加载模块和夹具模块。所述运动模块通过电机及轴承座由螺钉固定于机台框架底板之上；所述加载模块通过其中的加载套筒由螺钉固定于机台框架的上平板上；所述夹具模块连接加载模块和运动模块；测试过程为：将试件通过夹具模块夹持，通过加载模块加载不同程度的载荷，通过电机驱动运动模块进行运动，从而测试试件的疲劳性能。本发明专利技术可测试在不同最大载荷下和不同负载比的脊柱内固定器件的疲劳特性。本发明专利技术测试过程简单，使用方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及矫形外科植入物的疲劳测试，具体地说，是一种交变载荷无级调节式脊柱内固定器件外疲劳测试机，可用于测试脊柱内固定器件的疲劳特性。
技术介绍
脊柱内固定器件是矫形外科中重要的支撑件，通过人工关节置换术用人工关节替代病变、损伤的椎间盘或者稳定、纠正脊柱和椎间盘，能够帮助患者恢复关节运动，提高其生命质量。疲劳性能是脊柱内固定器件性能中一项重要参数指标，直接影响脊柱运动的可靠性与长期稳定性。国际标准化组织(ISO)及美国材料与测试协会(ASTM)均针对人工关节的疲劳性能制定了相关体外测试标准。欧美多国食品和药物管理局均将疲劳性能测试作为人工关节在临床使用之前的强制检测项目。疲劳实验机作为脊柱内固定器件体外疲劳测试与实验的执行载体，是脊柱内固定器件结构设计优化与可靠性评价中的关键装置。目前，脊柱内固定器件疲劳性能评价主要借助通用型商业疲劳实验机。由于此类装置为通用型或万能型设备，所覆盖力学测试类型众多，需要大量的前期设备投入以及高昂的维护保养成本。此外，对于脊柱内固定器件等人工关节疲劳试验，其具有低频循环5Hz)、高循环次数(多500百万次)、交变载荷不确定(材料性能)、负载比可调节(多10)等特点，因此在通用型测试装置上运行该类试验的成本高且维护复杂，并不利于在国内植入物企业及检测中心推广人工关节的体外性能测试技术，从而制约人工关节产品的创新研发。而随着国内各种脊椎内固定器械产品的增多，对于不同设计结构以及材料性能产品的测试研究需要一种能提供交变载荷大小可随意调节、设备投入费用低、维护成本低、适合于大规模、长周期的性能测试的测试设备。【专利技术内容】本专利技术的目的在于克服现有疲劳测试机成本高并且维护复杂、昂贵，提供一种交变载荷无级调节式脊柱内固定器件外疲劳测试机，能够通过调节交变载荷的大小来测试各种不同结构以及材料的脊柱内固定器件疲劳性能，并能够通过调节交变载荷大小来绘制在不同的最大载荷状态下负载比不变的疲劳特性曲线。为达到上述目的，本专利技术的构思如下: 该测试机能够通过旋转顶部手柄，改变弹簧的压缩量，进而调节在测试过程中对测试件的最小压力，并通过压力传感器显示出来。同时通过调节机器底部曲柄调节螺杆，达到对测试过程中恒定负载比大小的控制。在测试过程前，在假体上贴上应变片，在测试过程中和测试完，通过对应变片的测量来获得试验假体的疲劳特性。本交变载荷无级调节式脊柱内固定器件体外疲劳试验机包括:机台框架、运动模块、加载模块、夹具模块。运动模块通过电机及轴承座由螺钉固定于框架模块的底板上，运动模块的中间活动平台通过直线轴承X与框架模块的双导向立柱连接，使中间活动平台能沿导向立柱上下滑动。试件模块中脊柱内固定器件通过夹具固定于中间活动平台上，试件模块上部通过夹具上端与加载模块中的加载下端盖接触。加载模块通过加载套筒由螺钉固定于框架的上平板上。根据上述专利技术构思，本专利技术采取下述技术方案: 一种交变载荷无级调节式脊柱内固定器件外疲劳测试机，包括机台框架、电机、运动模块、加载模块和夹具模块，运动模块通过电机及轴承座由螺钉固定于机台框架底板之上，加载模块通过加载套筒由螺钉固定于机台框架上平板上，夹具模块连接加载模块和运动模块。其测试过程为:将试件通过夹具模块夹持，通过加载模块加载不同程度的载荷，通过电机驱动运动模块进行运动，从而测试试件的疲劳性能。根据上述测试交变载荷无级调节式脊柱内固定器件外疲劳测试机，其特征在于:所述机台框架包括底座、导向立柱和加载固定板，两根导向立柱按照运动平台的长度垂直安装在底座上，加载固定板通过轴肩和圆螺母固定在两根导向立柱上端，同时轴承座固定架与电机固定架按照尺寸固定在底座上。根据上述测试交变载荷无级调节式脊柱内固定器件外疲劳测试机，其特征在于:所述运动模块包括运动平台、连杆和曲柄调节机构，所述连杆上端通过安装有两个滚针轴承与固定在运动平台下端的两个轴承座实现与运动平台的连接，下端与曲柄调节机构相连，电机通过联轴器连接在竖直承载轴上，从而通过竖直承载轴(6)与曲柄调节机构相连接；所述曲柄调节机构由曲柄调节螺杆、防松螺母、曲柄端盖、螺杆固定板、调节滑块和调节滑槽组成，所述曲柄调节螺杆通过螺纹与曲柄端盖连接，由防松螺母固紧，其端部通过螺杆固定板与调节滑块固定连接，调节滑块在调节滑槽中可以滑动，而调节滑槽与曲柄端盖通过螺钉固定连接；通过调节滑块在调节滑槽中滑动的位置来改变连杆与电机带动的曲柄调节机构旋转中心的距离，通过曲柄调节螺杆在曲柄端盖中的螺纹转动来控制调节滑块在调节滑槽中的位置，在调节好连杆与电机带动调节滑槽转动中心的距离后通过防松螺母进行固定，曲柄调节螺杆通过螺杆固定板连接调节滑块，曲柄端盖通过螺钉与调节滑槽固定；另外竖直承载轴是将承载力和运动机构的重力通过轴承分散到底座上，消除竖直方向对电机受力的影响；其运动过程为:通过电机转动带动竖直承载轴运动，通过曲柄调节机构驱使连杆做偏心摆动，带动活动平台上下往复运动，模拟人体运动。根据上述测试交变载荷无级调节式脊柱内固定器件外疲劳测试机，其特征在于:所述加载模块包括调节手柄、加载调节端盖、导向块、力传感器、加载弹簧固定杆、弹簧、加载弹簧固定杯、力传递杆、加载套筒、直线轴承Y、平面轴承、加载下端盖、轴承固定块，加载套筒顶端通过螺钉连接顶端加载调节端盖，调节手柄通过螺纹与加载调节端盖进行连接，并穿过加载调节端盖与导向块相接触，导向块通过螺纹与S型力传感器上端连接。加载套筒内部放置有一弹簧，弹簧上端被加载弹簧固定杆与下端加载弹簧固定杯所固定，加载弹簧固定杆通过螺纹与S型力传感器下端连接，弹簧下端的力传递杆固定在加载弹簧固定杯下端，并穿过直线轴承Y，在直线轴承Y的导向下可以上下运动，而直线轴承Y用螺钉固定在加载套筒下端。平面轴承在力传递杆下端和轴承固定块上端，通过加载下端盖所固定。其加载过程为:中间运动平台上下运动带动试件及力传递杆上下运动进而使弹簧压缩，产生加载力，通过旋转顶端手柄控制弹簧的压缩量，并以此来调节测试过程中的载荷，所施加载荷可通过压力传感器读出。根据上述测试交变载荷无级调节式脊柱内固定器件外疲劳测试机，其特征在于:夹具模块包括上夹具、夹具固定销、下夹具，上下夹具中，下端的夹具通过螺钉与运动平台相连接，上端夹具通过螺钉与上端加载模块的下端相连接。其加持过程为:一般试件通过上下夹具固定在运动平台上。本专利技术的设计思想为: 通过电机带动连杆机构，实现活动平台的上下往复运动，以模拟人体的运动过程，并通过顶部弹簧加载以及底部调节机构，可测试出不同最大载荷下，不同负载比的脊柱内固定器件的疲劳特性。本专利技术的积极效果是: (1)通过往复运动模拟人体的运动情况。(2)可测试在不同最大载荷下，不同负载比的脊柱内固定器件的疲劳特性。(3)在研发过程中对不同设计结构以及材料性能产品进行优化对比。(4)测试过程简单，机器使用方便，易于推当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种交变载荷无级调节式脊柱内固定器件外疲劳测试机，包括机台框架（3）、电机（9）、运动模块（2）、加载模块（1）和夹具模块（41），其特征在于：所述运动模块（2）通过电机（9）及轴承座（7）由螺钉固定于机台框架（3）底板之上；所述加载模块（1）通过其中的加载套筒（33）由螺钉固定于机台框架（3）的上平板（4）上；所述夹具模块（41）连接加载模块（1）和运动模块（2）；测试过程为：将试件通过夹具模块（41）夹持，通过加载模块（1）加载不同程度的载荷，通过电机（9）驱动运动模块（2）进行运动，从而测试试件的疲劳性能。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田应仲，石林，王凌晓，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。