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原文传递一种仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置及测试方法

专利名称：	一种仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置及测试方法
摘要：	本发明公开了一种仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置及方法，包括工作容器、仿生夹具、力参数测量机构、环境调控机构以及夹具驱动机构；第一仿生夹具以及第二仿生夹具分别设置在工作容器的内壁上；力参数测量机构置于仿生夹具上；环境调控机构置于工作容器内部并用于调节力学性能测试实验所需的介质的环境温度；夹具驱动机构与仿生夹具相连并通过仿生夹具带动力参数测量机构对待测试环状试样的力学性能进行测试。本发明考虑到一般生物组织的完整性、闭合性和内外部环境，模仿了生物组织在生命活性中的受力环境和条件，可有效提高生物组织力学性能测量的精度，操作方便，易于实现。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	江苏科技大学
发明人：	田桂中;沈迪;周宏根;许琛;景旭文;李国超;刘金锋;李磊;李纯金
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
申请号：	CN201910331340.5
公开号：	CN110132723A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	王艳
分类号：	G01N3/04(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	212003 江苏省镇江市京口区梦溪路2号
主权项：	1.一种仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置，其特征在于：所述仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置包括工作容器、仿生夹具、力参数测量机构、环境调控机构以及夹具驱动机构；所述工作容器内填充有力学性能测试实验所需的介质；所述仿生夹具至少包括第一仿生夹具（2）以及第二仿生夹具（8）；所述第一仿生夹具（2）以及第二仿生夹具（8）分别设置在工作容器的内壁上；所述力参数测量机构置于第一仿生夹具（2）以及第二仿生夹具（8）上；所述环境调控机构置于工作容器内部并用于调节力学性能测试实验所需的介质的环境温度；待测试环状试样（24）置于仿生夹具上并通过仿生夹具支撑和固定；所述夹具驱动机构与仿生夹具相连并通过仿生夹具带动力参数测量机构对待测试环状试样（24）的力学性能进行测试。 2.根据权利要求1所述的仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置，其特征在于：所述力参数测量机构至少包括第一试样支撑体、第二试样支撑体以及控制中心（23）；所述第一试样支撑体与第二试样支撑体的结构完全相同；所述第一试样支撑体以及第二试样支撑体的内部均设置有用于提供支撑力的液压杆（15）；所述控制中心（23）通过导线（22）分别与第一试样支撑体内部的液压杆（15）以及第二试样支撑体内部的液压杆（15）相连；所述第一试样支撑体设置在第一仿生夹具（2）上；所述第二试样支撑体设置在第二仿生夹具（8）上；待测试环状试样（24）套在第一试样支撑体以及第二试样支撑体外部；所述驱动机构通过第一仿生夹具（2）和/或第二仿生夹具（8）带动第一试样支撑体和/或第二试样支撑体对套在第一试样支撑体以及第二试样支撑体外部的待测试环状试样（24）的力学性能进行测试。 3.根据权利要求2所述的仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置，其特征在于：所述第一试样支撑体或第二试样支撑体均包括基座（13）、支撑架（14）、固定槽（16）、张紧触头（17）、铰链（18）、限位挡块（19）、导轨（20）以及导向架（21）；所述基座（13）固定设置在夹具上；所述液压杆（15）通过支撑架（14）固定设置在基座（13）上；所述张紧触头（17）的内表面设置有固定槽（16），所述液压杆（15）的头部伸入固定槽（16）中并通过固定槽（16）向张紧触头（17）提供支撑力；所述基座（13）上设置有导向架（21）；所述张紧触头（17）的内表面通过铰链（18）与导轨（20）相连；所述导向架（21）设置在导轨（20）上并可沿导轨（20）轴向与导轨（20）相对运动；所述导轨（20）上设置有用于对导向架（21）进行限位的限位挡块（19）；待测试环状试样（24）套在第一试样支撑体的张紧触头（17）的外表面以及第二试样支撑体的张紧触头（17）的外表面。 4.根据权利要求3所述的仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置，其特征在于：所述仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置还包括设置在第一试样支撑体或第二试样支撑体上的用于对待测试环状试样（24）进行局部约束的局部约束机构。 5.根据权利要求4所述的仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置，其特征在于：所述局部约束机构包括施加载荷手（25）、行程开关（27）、连杆（28）、推块与推杆（30）、气缸（31）、气缸固定板（32）以及底板（33）；所述气缸（31）通过气缸固定板（32）固定设置在底板（33）上；所述推块与推杆（30）从气缸（31）的端部伸出；所述施加载荷手（25）通过连杆（28）与推块与推杆（30）相连；所述施加载荷手（25）整体呈弧状；所述施加载荷手（25）贴服于待测试环状试样（24）外部；所述气缸（31）通过推块与推杆（30）以及连杆（28）向施加载荷手（25）提供支撑力；所述推块与推杆（30）上设置有行程开关（27）。 6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置，其特征在于：所述工作容器包括自内而外依次设置的方形容器盖内层（3）、方形容器盖中间层（4）以及方形容器盖外层（5）；所述方形容器盖内层（3）采用PET或橡胶；所述方形容器盖中间层（4）是真空层或保温层；所述方形容器盖外层（5）是不锈钢或铝合金。 7.根据权利要求6所述的仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置，其特征在于：所述环境调控机构包括分别设置在方形容器盖内层（3）内表面上的温度传感器（6）、发热管（7）以及循环泵（10）。 8.根据权利要求7所述的仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置，其特征在于：所述驱动机构包括与第一仿生夹具（2）相连的左拉杆（1）以及与第二仿生夹具（8）相连的右拉杆（9）；所述左拉杆（1）和/或右拉杆（9）带动第一仿生夹具（2）和/或第二仿生夹具（8）移动。 9.根据权利要求8所述的仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置，其特征在于：所述工作容器底部设置有圆形开关阀门（11）。 10.一种基于如权利要求9所述的仿生物活体环境下的组织力学性能测试装置进行的力学性能测试方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤： 1）根据生物组织在正常生命活动中的形状和运动方式，将生物组织试样裁剪成在体时的形状，得到待测试环状试样（24），将待测试环状试样（24）按照实验需要套装在第一试样支撑体的张紧触头（17）的外表面以及第二试样支撑体的张紧触头（17）的外表面，通过控制中心（23）驱动液压杆（15），使待测试环状试样（24）与张紧触头（17）贴合； 2）根据待测试环状试样（24）在体时与其他组织的连接方式，在第一试样支撑体或第二试样支撑体上选择性安装局部约束机构； 3）将力学性能测试实验所需的介质倒入工作容器内，根据力学性能测试实验要求调节工作容器的温度/湿度，并打开循环泵（10），盖上工作容器盖，待工作容器内部介质温度/湿度均匀和稳定之后，开启驱动机构控制器进行测试； 4）待测试完成后，打开方形容器盖，先将局部约束机构的力撤去，再把待测试环状试样（24）拿出； 5）根据仿生物组织形状和有局部约束之后的测量原理，对计算机采集到的实验数据进一步进行处理，得到仿生物活体环境下的组织力学性能。
所属类别：	发明专利