專利名稱：冠狀動(dòng)脈支架力學(xué)性能的智能式電子檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及力學(xué)檢測(cè)儀，屬于電子信息工程、生物醫(yī)學(xué)工程、力學(xué)(生物力學(xué)和實(shí)驗(yàn)力學(xué))的交叉學(xué)科，是目前國(guó)際上的一個(gè)新興的前沿技術(shù)領(lǐng)域，特別是冠狀動(dòng)脈支架力學(xué)性能的智能式電子檢測(cè)儀。
背景技術(shù)：
目前國(guó)際上確定冠狀動(dòng)脈支架力學(xué)性能的主要因素“支架輻射張力強(qiáng)度”(RadialStrength)應(yīng)該改正為支架在外壓力下能夠保持其幾何圓形的“抗屈曲強(qiáng)度”(BucklingStrength)，在力學(xué)理論上這是兩種截然不同的結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理和概念。前者主要是由支架結(jié)構(gòu)材料本身的本構(gòu)關(guān)系的強(qiáng)度所確定，后者則是一種離散型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的超大規(guī)模變形的非線性穩(wěn)定性問(wèn)題，這種特殊結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)(Instability)性能不僅與支架材料的物理非線性本構(gòu)關(guān)系有關(guān)，而且與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大變形幾何非線性緊密相關(guān)，支架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時(shí)物理的和幾何的兩種非線性的相互作用也是失穩(wěn)中的主要因素。

發(fā)明內(nèi)容
為解決這些復(fù)雜問(wèn)題，將冠狀動(dòng)脈支架的力學(xué)性能測(cè)定作為一個(gè)微小而復(fù)雜的圓柱形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的幾何穩(wěn)定性問(wèn)題來(lái)研究，由于智能式電子檢測(cè)儀在設(shè)計(jì)中考慮了支架失穩(wěn)屈曲中的許多因素因而取得了成功。自行設(shè)計(jì)制造了智能式電子檢測(cè)儀用以測(cè)定脈管支架的“抗屈曲強(qiáng)度”，同時(shí)首次揭露出金屬支架和可降解支架在抗屈曲變形過(guò)程中的一些重要的本質(zhì)性現(xiàn)象，這些規(guī)律性現(xiàn)象對(duì)于冠狀動(dòng)脈管支架質(zhì)量設(shè)計(jì)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定和支架研究的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。
冠狀動(dòng)脈支架力學(xué)性能的智能式電子檢測(cè)儀，包括下壓座1，與加載系統(tǒng)連接軸6和可調(diào)平衡重10，其特征在于下壓座1與上壓座4中間設(shè)置智能式傳感器3；下壓座1上設(shè)置冠狀動(dòng)脈支架2，其上為上下可調(diào)節(jié)壓塊5，由與加載系統(tǒng)連接軸6連接主杠桿8，主杠桿8由螺絲桿9連接可調(diào)平衡重10；上下可調(diào)節(jié)壓塊5頂端為加載砝碼盤(pán)7。
工作原理在支架受力后，智能式傳感器(彈力圈)會(huì)自動(dòng)根據(jù)支架的抗力剛度變化對(duì)它進(jìn)行承擔(dān)力的分配。對(duì)于金屬支架，彈力圈就讓金屬支架承擔(dān)比彈力圈多的力，如果是可降解材料支架，彈力圈就會(huì)自動(dòng)地讓這種高分子材料支架承擔(dān)比彈力圈少的力。本電子量測(cè)系統(tǒng)的這種智能性使得具有復(fù)雜本構(gòu)關(guān)系的金屬支架和可降解支架在各個(gè)變形階段(屈服、屈曲、應(yīng)變滯后、屈曲群)的復(fù)雜力學(xué)性能表現(xiàn)都能夠精確地記錄下來(lái)。結(jié)構(gòu)屈曲是一種瞬息突變過(guò)程，本量測(cè)系統(tǒng)的智能性將這一突變過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽剡^(guò)程，由此能夠記錄和揭露出金屬支架和可降解支架的多次屈曲的特殊規(guī)律性現(xiàn)象。
本發(fā)明首先提出確定冠狀動(dòng)脈支架力學(xué)性能的主要因素“支架輻射張力強(qiáng)度”(RadialStrength)應(yīng)該改正為支架在外壓力下保持其幾何圖形的“抗屈曲強(qiáng)度”(BucklingStrength)。首先發(fā)明能夠精確測(cè)定支架“抗屈曲強(qiáng)度”的“智能式電子檢測(cè)儀”測(cè)量精確度為應(yīng)變量1με(10-6mm/mm，百萬(wàn)分之一)，支架變形的每1mm徑向位移能夠采集到100個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)可以有4位有效數(shù)字。采用“三平行立桿”系統(tǒng)的超靜定結(jié)構(gòu)力學(xué)原理設(shè)計(jì)雙彈力圈的智能式變形位移傳感器，可以全面測(cè)定金屬支架和可降解支架的屈服和屈曲變形的全過(guò)程。用智能式電子檢測(cè)儀檢測(cè)，首次發(fā)現(xiàn)金屬支架屈服和屈曲交叉出現(xiàn)以及明顯的臨界大屈曲的多次屈曲現(xiàn)象，可降解支架的粘彈性應(yīng)變滯后效應(yīng)以及多次屈曲的屈曲群現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在1、能夠測(cè)定直徑為1～10mm的脈管支架的靜動(dòng)態(tài)力學(xué)性能(包括屈曲和強(qiáng)度)。
2、量測(cè)的靈敏度達(dá)到1με(10-6mm/mm)的應(yīng)變量，精確度為支架每1mm徑向位移可采集到100個(gè)以上數(shù)據(jù)，每一數(shù)據(jù)有4位有效數(shù)字，自動(dòng)定時(shí)記錄并形成實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)曲線。
3、應(yīng)用范圍可測(cè)定各種材料支架(金屬、可降解材料)的強(qiáng)度和屈曲性能。


圖1支架受對(duì)徑壓縮時(shí)的加載系統(tǒng)，圖2天平式智能傳感器加載裝置中的組合形式示意圖，圖3冠狀動(dòng)脈支架變形量測(cè)裝置系統(tǒng)框圖，圖4YE2539半橋連接方式；其中下壓座1，冠狀動(dòng)脈支架2，智能式傳感器3，上壓座4，上下可調(diào)節(jié)壓塊5，與加載系統(tǒng)連接軸6，加載砝碼盤(pán)7，主杠桿8，螺絲桿9，可調(diào)平衡重10。
具體實(shí)施例方式I型冠狀動(dòng)脈支架力學(xué)性能的智能式電子檢測(cè)儀，成功地測(cè)定出直徑為3～3.5mm的4個(gè)316L不銹鋼支架和3個(gè)可降解材料支架的抗屈曲強(qiáng)度，并詳細(xì)地記錄了這些支架的屈服和屈曲變形的全過(guò)程，對(duì)支架的質(zhì)量評(píng)定和支架產(chǎn)品的研制以及支架設(shè)計(jì)研究的進(jìn)一步發(fā)展具有重要意義。在電子檢測(cè)系統(tǒng)中，智能式傳感器在加載裝置中的組合是以結(jié)構(gòu)力學(xué)中超靜定結(jié)構(gòu)中的各桿件內(nèi)力按照各桿件抗力剛度進(jìn)行分配的原理為根據(jù)的。
在圖2中，左右兩邊的彈圈就是智能傳感器，在彈圈中腰粘貼微小的電阻應(yīng)變片，用細(xì)導(dǎo)線與惠斯頓電橋(電阻應(yīng)變儀)相連接，再將加載裝置與電橋和電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接而形成整套電子檢測(cè)系統(tǒng)。在圖1中加載裝置的中間桿底部所壓著的就是需要測(cè)定的脈管支架。加載時(shí)，上壓座向下平行移動(dòng)，三桿位移相等，這就是“三平行立桿”的變形協(xié)調(diào)條件。三立桿內(nèi)力的總和等于加載時(shí)的外力總和，就是這一結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的平衡條件。支架受力之前，有兩項(xiàng)標(biāo)定工作1、彈圈的應(yīng)變和位移標(biāo)定工作；2、彈圈的應(yīng)變和壓力的標(biāo)定工作。在進(jìn)行彈圈標(biāo)定工作時(shí)，在中間立桿下是空的，這時(shí)中間立桿不承受任何壓力和變形。根據(jù)實(shí)驗(yàn)標(biāo)定量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合的數(shù)學(xué)處理，建立線性擬合數(shù)學(xué)公式。彈圈采用磷青銅薄片厚度為0.15mm，寬度為5mm，彈圈有4種直徑20mm，30mm，40mm，50mm。
電子檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度和精確度智能式電子傳感器的靈敏度可以達(dá)到能夠反映應(yīng)變量1με(10-6mm/mm)，(即應(yīng)變量靈敏度達(dá)到一百萬(wàn)分之一)。支架徑向變形的每1mm位移可以采集到100個(gè)以上數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)讀數(shù)為4位有效數(shù)字。
權(quán)利要求
1.冠狀動(dòng)脈支架力學(xué)性能的智能式電子檢測(cè)儀，包括下壓座1，與加載系統(tǒng)連接軸6和可調(diào)平衡重10，其特征在于下壓座1與上壓座4中間設(shè)置智能式傳感器3；下壓座1上設(shè)置冠狀動(dòng)脈支架2，其上為上下可調(diào)節(jié)壓塊5，由與加載系統(tǒng)連接軸6連接主杠桿8，主杠桿8由螺絲桿9連接可調(diào)平衡重10；上下可調(diào)節(jié)壓塊5頂端為加載砝碼盤(pán)7。
全文摘要
冠狀動(dòng)脈支架力學(xué)性能的智能式電子檢測(cè)儀，其特征在于下壓座1與上壓座4中間設(shè)置智能式傳感器3；下壓座1上設(shè)置冠狀動(dòng)脈支架2，其上為上下可調(diào)節(jié)壓塊5，由與加載系統(tǒng)連接軸6連接主杠桿8，主杠桿8由螺絲桿9連接可調(diào)平衡重10；上下可調(diào)節(jié)壓塊5頂端為加載砝碼盤(pán)7。首先提出確定冠狀動(dòng)脈支架力學(xué)性能的主要因素“支架輻射張力強(qiáng)度”(Radial Strength)應(yīng)該改正為支架在外壓力下保持其幾何圖形的“抗屈曲強(qiáng)度”(Buckling Strength)。首先發(fā)明能夠精確測(cè)定支架“抗屈曲強(qiáng)度”的測(cè)量精確度為應(yīng)變量1με(10
文檔編號(hào)G01N3/00GK1529143SQ20031010480
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月9日
發(fā)明者周承倜, 董何彥, 楊剛, 王偉強(qiáng), 王惠民, 張福海, 李振華 申請(qǐng)人:大連大學(xué), 大連垠藝生物材料研制開(kāi)發(fā)有限公司