本發(fā)明屬于生物材料力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種用于實(shí)現(xiàn)生物材料可靠夾持，從而進(jìn)行拉伸、循環(huán)等力學(xué)試驗(yàn)的夾具。

背景技術(shù)：

生物力學(xué)是解釋生命及其活動的力學(xué)，是力學(xué)與醫(yī)學(xué)、生物學(xué)等多種學(xué)科相互結(jié)合、相互滲透而形成的一門新興交叉學(xué)科，主要分為生物固體力學(xué)、生物流體力學(xué)、運(yùn)動生物學(xué)。其中生物固體力學(xué)是利用材料力學(xué)、彈塑性理論、斷裂力學(xué)的基本理論和方法，研究生物組織和器官中與之相關(guān)的力學(xué)問題，涉及的試驗(yàn)對象包括生物軟組織(如皮膚、肌肉、角膜等)、血管、骨等。

生物固態(tài)力學(xué)試驗(yàn)的其中一個關(guān)鍵點(diǎn)是如何夾持試樣。一方面由于生物材料硬度較低，夾持部位容易變形，通常用以夾持金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料的夾具夾持生物材料效果較差，尤其是生物軟組織材料；另一方面生物材料內(nèi)部和表面通常存在的水或油等液態(tài)物質(zhì)，在試驗(yàn)過程中隨著介質(zhì)的滲出，容易造成夾持處打滑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的是生物材料不易夾持的技術(shù)問題，而提供一種用于生物材料力學(xué)測試的冷凍夾具，該冷凍夾具只對材料夾持端制冷降溫，以保證一定的硬度和減小液體滲出，從而能夠?qū)ι锊牧线M(jìn)行拉伸、循環(huán)等力學(xué)性能測試。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種用于生物材料力學(xué)測試的冷凍夾具，包括夾具主體，所述夾具主體包括對稱分設(shè)于兩邊的兩個支撐部和在底端將兩個支撐部連接的連接部；所述夾具主體的兩個支撐部內(nèi)側(cè)分別通過連接螺栓固定有一個側(cè)板，兩個所述側(cè)板均為具有內(nèi)腔的中空結(jié)構(gòu)，每個所述側(cè)板的前后端面分別設(shè)置有與所述內(nèi)腔連通的寶塔接頭；兩個側(cè)板內(nèi)側(cè)分別固定有兩個壓板，兩個所述壓板用于夾持生物材料試樣；所述寶塔接頭用于連接外部設(shè)備以向所述側(cè)板的內(nèi)腔通入低溫液體或氣體，從而對所述壓板制冷降溫。

所述夾具主體通過其連接部的底面螺栓連接于底盤。

所述夾具主體的支撐部與所述側(cè)板之間連接有銷軸。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的用于生物材料力學(xué)測試的冷凍夾具，構(gòu)思巧妙、結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便，通過對夾持部分制冷的方式，使得試樣被夾持位置在低溫作用下大幅度提高硬度，同時減少液態(tài)物質(zhì)滲出，而且生物材料的導(dǎo)熱率較小，對中部測試區(qū)的影響也可以忽略，因此對生物材料進(jìn)行拉伸、循環(huán)等力學(xué)性能測試效果較好。另外，除了夾持生物材料外，本發(fā)明還可以對水凝膠等類似材質(zhì)的試樣進(jìn)行夾持，擴(kuò)展其使用場景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的冷凍夾具的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所提供的冷凍夾具的正面視圖；

圖3是夾具主體的正面剖視圖；

圖4是夾具主體的側(cè)面視圖；

圖5是側(cè)板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是壓板的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

上述圖中：1：夾具主體；2：側(cè)板；3：壓板；4：寶塔接頭；5：定位銷；6：連接螺栓；7：底盤。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點(diǎn)及效果，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例提供了一種用于生物材料力學(xué)測試的冷凍夾具，主要包括一個夾具主體1、兩個側(cè)板2、兩個壓板3、四個寶塔接頭4、四個定位銷5、四個連接螺栓6、一個底盤7。

如圖3和圖4所示，夾具主體1的正面視圖為u字形、側(cè)面視圖為t字形，包括對稱分設(shè)于兩邊的兩個支撐部和在底端將兩個支撐部連接的連接部；每個支撐部側(cè)面的橫向居中位置設(shè)置有豎向排列的兩個螺紋孔，其中上面的螺紋孔兩邊設(shè)置有兩個銷孔；連接部底面設(shè)置有三個盲孔。夾具主體1以其底面與底盤7表面通過三個盲孔螺栓相固定。

如圖5所示，兩個側(cè)板2結(jié)構(gòu)完全相同，均為具有內(nèi)腔的中空箱體結(jié)構(gòu)。每個側(cè)板2的前后兩端面分別連接有一個寶塔接頭4，寶塔接頭4與側(cè)板2的內(nèi)腔連通，用于連接外部設(shè)備，以向側(cè)板2內(nèi)腔通入低溫液體或氣體。兩個側(cè)板2與夾具主體1的兩個支撐部內(nèi)側(cè)面分別貼合并固定連接，每個側(cè)板2分別設(shè)置有兩個螺紋孔和兩個銷孔，并與夾具主體1的支撐部的螺紋孔和銷孔相匹配。每組側(cè)板2與夾具主體1通過穿接安裝于對應(yīng)的螺紋孔內(nèi)的兩個連接螺栓6進(jìn)行固定，并通過穿接安裝于對應(yīng)的銷孔內(nèi)的定位銷5進(jìn)行定位，目的是為了避免側(cè)板2發(fā)生相對滑動。

如圖6所示，壓板3底部設(shè)置有四個較小螺栓孔，側(cè)板2底部也對應(yīng)的設(shè)置有四個較小螺栓孔。兩個壓板3分別通過四個螺栓固定在兩個側(cè)板2的內(nèi)側(cè)。

本發(fā)明的用于生物材料力學(xué)測試的冷凍夾具，其使用方法如下：

1)將生物材料試樣夾持在兩個壓板3之間。

2)通過擰緊四個連接螺栓6，對生物材料試樣進(jìn)行初步夾持。

3)將水管一端通過寶塔接頭4與側(cè)板2連接，另一端與低溫恒溫循環(huán)水箱連接，循環(huán)水箱的溫度一般在5℃左右，如果夾持效果不好可以進(jìn)一步降低水箱溫度。

4)打開循環(huán)水箱的水泵，將冷凍水輸送到側(cè)板2中，通過熱傳導(dǎo)作用降低壓板3表面溫度，直至壓板3溫度達(dá)到平衡。

5)夾緊生物材料試樣，即可開始試驗(yàn)。

在低溫作用下生物材料試樣的硬度大幅度提高，液態(tài)物質(zhì)也不易滲出，同時生物材料導(dǎo)熱率較小，對生物材料試樣中部測試區(qū)的影響也可以忽略。

盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于生物材料力學(xué)性能測試技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于生物材料力學(xué)測試的冷凍夾具，夾具主體包括對稱分設(shè)于兩邊的兩個支撐部和底端的連接部；兩個支撐部內(nèi)側(cè)分別通過連接螺栓固定有一個側(cè)板，兩個側(cè)板均為具有內(nèi)腔的中空結(jié)構(gòu)，每個側(cè)板的前后端面分別設(shè)置有寶塔接頭；兩個側(cè)板內(nèi)側(cè)分別固定有兩個壓板，兩個壓板用于夾持生物材料試樣；寶塔接頭用于連接外部設(shè)備以向側(cè)板的內(nèi)腔通入低溫液體或氣體，從而對壓板制冷降溫。本發(fā)明通過對夾持部分制冷，使得試樣被夾持位置在低溫作用下大幅度提高硬度，同時減少液態(tài)物質(zhì)滲出，而且生物材料的導(dǎo)熱率較小，對中部測試區(qū)的影響也可忽略，因此能夠?qū)ι锊牧线M(jìn)行拉伸、循環(huán)等力學(xué)性能測試。

技術(shù)研發(fā)人員：陳剛;林強(qiáng)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.27
技術(shù)公布日：2017.09.19