Pengujian biaksial biomaterial
Untuk pemodelan yang memadai, perilaku biomekanis dan struktur mikro yang mendasari jaringan biologis lunak pertama-tama harus ditentukan secara akurat. Karena sebagian besar jaringan dalam tubuh mengalami beban multiaksial, diperlukan mesin uji yang menerapkan beban dengan banyak sumbu pada jaringan.
Sebagai hasilnya, ZwickRoell telah mengembangkan mesin pengujian biaksial yang dirancang khusus untuk karakterisasi mekanis bahan biologis dan buatan lunak. Empat penggerak linier, yang dikontrol secara independen satu sama lain dalam hal posisi, gaya, atau regangan, terintegrasi dalam sistem. Pengukuran gaya adalah melalui load cell (tahan air), masing-masing dua di arah X dan Y. Selain itu ada empat unit pengukuran dan kontrol elektronik testControl plus satu penangas untuk suhu kontrol media yang optimal. Beban uji maksimum adalah 100N per load cell, dengan resolusi hingga 0,6 mN. Rentang perjalanan untuk pengukuran tarik adalah 50 mm (resolusi 0,1 μm) dan kecepatan maksimum 2.000 mm/menit.
Selain perlengkapan penjepit, spesimen juga dapat dihubungkan ke load cell dengan perlengkapan penjepitan yang dapat diputar melalui kait dan kabel. Perlengkapan ini menciptakan aplikasi gaya homogen dalam spesimen dan distribusi gaya homogen dalam spesimen. Manfaat tambahan yang ditawarkan oleh mesin pengujian baru ini adalah extensometer bintik laser, yang memungkinkan pengukuran dua dimensi non-kontak dan pengukuran deformasi tanpa penandaan spesimen. Prinsip pengukuran yang didasarkan pada evaluasi pola bintik-bintik yang terbentuk pada permukaan spesimen dengan pencahayaan dengan laser tercermin dan direkam dengan kamera.
Spesimen biomaterial alami pertama kali diuji di laboratorium. Data tersebut kemudian direpresentasikan dalam model matematika dan akhirnya ditransfer ke model komputer. Berdasarkan karakteristik material, yang dapat ditentukan dengan mesin uji biaksial, rekonstruksi virtual dinding jantung dapat ditelusuri dan prediktabilitas perilaku (patologis) dari dinding jantung dapat diperiksa.
Pengujian triaksial pada biomaterial dan jaringan
Untuk menentukan sifat geser jaringan biologis (ortotropik) lunak, sistem pengujian untuk aplikasi triaksial dikembangkan dan dirancang. Mesin pengujian terdiri dari dua komponen utama:
Sebuah platform atas, yang dirancang untuk dapat dipindahkan secara vertikal (dalam arah Z) dan platform bawah, yang dirancang untuk dapat dipindahkan secara horizontal dalam dua arah yang saling tegak lurus satu sama lain (arah X dan Y). Spesimen jaringan dihubungkan ke platform atas dan bawah dengan lapisan tipis lem super selama pengujian dan direndam dalam larutan fisiologis dan tempered yang sesuai. Platform bawah bergerak relatif terhadap platform atas yang telah dipatenkan secara horizontal, di mana spesimen digeser. Gaya yang dihasilkan dalam tiga arah ortogonal (arah X, Y, dan Z) dapat secara bersamaan diukur dengan load cell khusus yang dipasang ke platform atas.
Jarak pergerakan penggerak linear X dan Y saling tegak lurus ± 14 mm (solusi perjalanan penggerak 0,25 μm) dengan kecepatan maksimum 3.000 mm/menit. Beban uji maksimum dari sensor gaya 3-sumbu pada tiga arah masing-masing adalah 2 N dan akurasi pengukuran ditentukan dalam 0,5% dari nilai terukur. Perilaku crosstalk dari sensor gaya antara arah X dan Y ditentukan lebih dari 0,5% dari nilai akhir dan antara X/Y dan Z pada lebih dari 1% dari nilai akhir.
