[发明专利]生物医用植入材料摩擦磨损测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种分析测试平台，特别是一种生物医用植入材料摩擦磨损测试装置。

背景技术

生物医用植入材料主要用于修复或替换人体组织及器官的重要材料，是人工关节、骨科修复、种植牙等医用外科植入器械的制造原材料，对于人类健康工程具有重要意义且潜在市场价值巨大。

植入人体的外科植入器械基本存在非生物体与非生物体、非生物体与生物体等形式的摩擦界面，而由于摩擦所产生的磨损、磨粒等问题直接影响植入器械的实际使用寿命，摩擦磨损性能因此成为生物医用植入材料的一个关键指标。所以在生物医用材料的研发与生产中，应对其摩擦学性能进行前道测试与评定，在材料层面对其摩擦磨损性能进行分析，有利于完善制造过程中的质量控制体系。

现有材料摩擦磨损测试装置，例如销/球盘测试，因其操作便捷、试验干扰因素少，已被广泛使用于摩擦学基础研究之中，相关操作也已标准化。但是，对于矫形外科等生物医用材料而言，传统销盘测试结果与临床实际情况差异较大，以生物医用塑料材料为例，传统销盘测试中由于单一运动会导致材料分子定向堆积，直接导致测试磨损率远低于实际临床使用，无法得到合理的磨损性能预判。因此，现有摩擦磨损测试装置尚不能满足对于测试条件有特殊要求的生物医用材料的摩擦磨损性能的评定要求，且大部分装置只针对单个样品测试，技术方案不够理想。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种生物医用植入材料摩擦磨损测试装置，该装置具有多运动合成、不同运动轨迹拟合的功能，从而在摩擦界面间形成复合运动；同时提供变载荷加载；支持多样品组同时测试；能够在线测试摩擦力等信号；具有操作便捷干扰因素少等特点。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种生物医用植入材料摩擦磨损测试装置，包括机台框架模块、连接块、运动模块、X挡板、Y挡板、加载模块、轮辐式传感器和销导向模块，所述机台框架模块通过连接块与运动模块相连，所述加载模块固定于机台框架模块上，加载模块施加载荷作用于机台框架模块的平衡梁上，所述销导向模块上端固定轮辐式传感器，轮辐式传感器与平衡梁通过螺纹连接固定；X挡板一端固定于平衡梁上，另一端与销导向模块的X方向相连；Y挡板一端固定于加载模块上，另一端与销导向模块的Y方向相连。

所述机台框架模块包括底座，两个滚珠丝杠，两个步进电机，螺纹平板，两个立柱，中型直线导轨和插槽块和平衡梁，所述两个滚珠丝杠垂直叠放固定在所述底座上，每个滚珠丝杠的一端连接一个步进电机，上部滚珠丝杠的上端连接螺纹平板，螺纹平板的上端连接连接块，两个立柱分别固定于底座上，两个中型直线导轨分别固定在两个立柱一侧，中型直线导轨上固定有插槽块，插槽块与平衡梁相连。

所述运动模块包括运动托盘，防尘罩，偏卡箍，套杯，主卡箍和测试用盘；运动托盘的下端连接连接块，所述主卡箍通过螺纹连接固定在运动托盘上，主卡箍两边与偏卡箍通过螺纹连接，六个套杯通过主卡箍和偏卡箍夹紧，套杯的底部是测试用盘，二者紧配合，套杯用来盛放润滑液，防尘罩固定在运动托盘的外围，防止灰尘进入运动模块内部，并作为挡板存放一定量的水，保持运动模块处于一定的温度。

所述销导向模块包括测试用销，销夹具，平板，上微型导轨，下滑块，上滑块，连接平板，薄板，力传感器，下微型导轨，所述轮辐式压力传感器下端与连接平板相连，连接平板的另一面上安装有两个平行放置的上微型导轨，上微型导轨与上滑块组配形成滑动副；上滑块一端与薄板连接，薄板另一面上安装有两个平行放置的下滑块，下滑块的安装方向与上滑块垂直，并通过下微型导轨与平板相连，平板下端螺纹固定六个销夹具，测试用销垂直紧固于销夹具之上，平板两侧分别连接一个力传感器，两个力传感器另一端通过分通过X挡块、Y挡板与机台框架模块和加载模块相连。

所述加载模块包括端盖，缸体，悬臂梁，螺栓，滑块，第二步进电机，丝杠系统，压缩弹簧和推杆，所述悬臂梁通过螺栓连接缸体，缸体内放置一个压缩弹簧，压缩弹簧的一端抵住缸体，另一端抵住推杆，推杆滑动安装于缸体内，缸体由端盖封闭，悬臂梁右端通过滑块连接在丝杠系统上，丝杠系统由第二步进电机驱动。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

该装置能在不同润滑条件下，适用于不同材料，能够实现摩擦副（销/球盘）之间相对运动方向实时改变，且具备摩擦力直接采集的摩擦学试验装置，可以方便的调节所施加力的大小，可以同时夹持6个销，从而使得出的结果具有统计学意义。

附图说明

图1是本发明的测试装置结构3D装配图。