CN107179237B - 一种用于生物材料力学测试的冷冻夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物材料力学性能测试技术领域，公开了一种用于生物材料力学测试的冷冻夹具，夹具主体包括对称分设于两边的两个支撑部和底端的连接部；两个支撑部内侧分别通过连接螺栓固定有一个侧板，两个侧板均为具有内腔的中空结构，每个侧板的前后端面分别设置有宝塔接头；两个侧板内侧分别固定有两个压板，两个压板用于夹持生物材料试样；宝塔接头用于连接外部设备以向侧板的内腔通入低温液体或气体，从而对压板制冷降温。本发明通过对夹持部分制冷，使得试样被夹持位置在低温作用下大幅度提高硬度，同时减少液态物质渗出，而且生物材料的导热率较小，对中部测试区的影响也可忽略，因此能够对生物材料进行拉伸、循环等力学性能测试。
Description
技术领域
本发明属于生物材料力学性能测试技术领域，具体的说，是涉及一种用于实现生物材料可靠夹持，从而进行拉伸、循环等力学试验的夹具。
背景技术
生物力学是解释生命及其活动的力学，是力学与医学、生物学等多种学科相互结合、相互渗透而形成的一门新兴交叉学科，主要分为生物固体力学、生物流体力学、运动生物学。其中生物固体力学是利用材料力学、弹塑性理论、断裂力学的基本理论和方法，研究生物组织和器官中与之相关的力学问题，涉及的试验对象包括生物软组织(如皮肤、肌肉、角膜等)、血管、骨等。
生物固态力学试验的其中一个关键点是如何夹持试样。一方面由于生物材料硬度较低，夹持部位容易变形，通常用以夹持金属材料、高分子材料、复合材料的夹具夹持生物材料效果较差，尤其是生物软组织材料；另一方面生物材料内部和表面通常存在的水或油等液态物质，在试验过程中随着介质的渗出，容易造成夹持处打滑。
发明内容
本发明要解决的是生物材料不易夹持的技术问题，而提供一种用于生物材料力学测试的冷冻夹具，该冷冻夹具只对材料夹持端制冷降温，以保证一定的硬度和减小液体渗出，从而能够对生物材料进行拉伸、循环等力学性能测试。
为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：
一种用于生物材料力学测试的冷冻夹具，包括夹具主体，所述夹具主体包括对称分设于两边的两个支撑部和在底端将两个支撑部连接的连接部；所述夹具主体的两个支撑部内侧分别通过连接螺栓固定有一个侧板，两个所述侧板均为具有内腔的中空结构，每个所述侧板的前后端面分别设置有与所述内腔连通的宝塔接头；两个侧板内侧分别固定有两个压板，两个所述压板用于夹持生物材料试样；所述宝塔接头用于连接外部设备以向所述侧板的内腔通入低温液体或气体，从而对所述压板制冷降温。
所述夹具主体通过其连接部的底面螺栓连接于底盘。
所述夹具主体的支撑部与所述侧板之间连接有销轴。
本发明的有益效果是：
本发明的用于生物材料力学测试的冷冻夹具，构思巧妙、结构简单、操作简便，通过对夹持部分制冷的方式，使得试样被夹持位置在低温作用下大幅度提高硬度，同时减少液态物质渗出，而且生物材料的导热率较小，对中部测试区的影响也可以忽略，因此对生物材料进行拉伸、循环等力学性能测试效果较好。另外，除了夹持生物材料外，本发明还可以对水凝胶等类似材质的试样进行夹持，扩展其使用场景。
附图说明
图1是本发明所提供的冷冻夹具的立体结构示意图；
图2是本发明所提供的冷冻夹具的正面视图；
图3是夹具主体的正面剖视图；
图4是夹具主体的侧面视图；
图5是侧板的立体结构示意图；
图6是压板的立体结构示意图。
上述图中：1：夹具主体；2：侧板；3：压板；4：宝塔接头；5：定位销；6：连接螺栓；7：底盘。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1和图2所示，本实施例提供了一种用于生物材料力学测试的冷冻夹具，主要包括一个夹具主体1、两个侧板2、两个压板3、四个宝塔接头4、四个定位销5、四个连接螺栓6、一个底盘7。
如图3和图4所示，夹具主体1的正面视图为U字形、侧面视图为T字形，包括对称分设于两边的两个支撑部和在底端将两个支撑部连接的连接部；每个支撑部侧面的横向居中位置设置有竖向排列的两个螺纹孔，其中上面的螺纹孔两边设置有两个销孔；连接部底面设置有三个盲孔。夹具主体1以其底面与底盘7表面通过三个盲孔螺栓相固定。
如图5所示，两个侧板2结构完全相同，均为具有内腔的中空箱体结构。每个侧板2的前后两端面分别连接有一个宝塔接头4，宝塔接头4与侧板2的内腔连通，用于连接外部设备，以向侧板2内腔通入低温液体或气体。两个侧板2与夹具主体1的两个支撑部内侧面分别贴合并固定连接，每个侧板2分别设置有两个螺纹孔和两个销孔，并与夹具主体1的支撑部的螺纹孔和销孔相匹配。每组侧板2与夹具主体1通过穿接安装于对应的螺纹孔内的两个连接螺栓6进行固定，并通过穿接安装于对应的销孔内的定位销5进行定位，目的是为了避免侧板2发生相对滑动。
如图6所示，压板3底部设置有四个较小螺栓孔，侧板2底部也对应的设置有四个较小螺栓孔。两个压板3分别通过四个螺栓固定在两个侧板2的内侧。
本发明的用于生物材料力学测试的冷冻夹具，其使用方法如下：
1)将生物材料试样夹持在两个压板3之间。
2)通过拧紧四个连接螺栓6，对生物材料试样进行初步夹持。
3)将水管一端通过宝塔接头4与侧板2连接，另一端与低温恒温循环水箱连接，循环水箱的温度一般在5℃左右，如果夹持效果不好可以进一步降低水箱温度。
4)打开循环水箱的水泵，将冷冻水输送到侧板2中，通过热传导作用降低压板3表面温度，直至压板3温度达到平衡。
5)夹紧生物材料试样，即可开始试验。
在低温作用下生物材料试样的硬度大幅度提高，液态物质也不易渗出，同时生物材料导热率较小，对生物材料试样中部测试区的影响也可以忽略。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种用于生物材料力学测试的冷冻夹具，其特征在于，包括夹具主体，所述夹具主体包括对称分设于两边的两个支撑部和在底端将两个支撑部连接的连接部；所述夹具主体的两个支撑部内侧分别通过连接螺栓固定有一个侧板，两个所述侧板均为具有内腔的中空结构，每个所述侧板的前后端面分别设置有与所述内腔连通的宝塔接头；两个侧板内侧分别固定有两个压板，两个压板分别与两个侧板内侧贴合；通过拧紧所述连接螺栓，使两个所述侧板向中间靠拢，实现两个所述压板之间压紧，从而夹持生物材料试样；所述宝塔接头用于连接外部设备以向所述侧板的内腔通入低温液体或气体，从而对所述压板制冷降温；所述夹具主体的支撑部与所述侧板之间连接有定位销。
2.根据权利要求1所述的一种用于生物材料力学测试的冷冻夹具，其特征在于，所述夹具主体通过其连接部的底面螺栓连接于底盘。
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