Dvoosno preskušanje biomaterialov
Za ustrezno modeliranje je treba najprej natančno določiti biomehansko vedenje in osnovno mikrostrukturo mehkih bioloških tkiv.Ker je večina tkiv v telesu izpostavljena večosnim obremenitvam, je potreben preskusni stroj, ki na tkivo naloži večosne obremenitve.
Kot rezultat je ZwickRoell razvil dvoosni preskusni stroj, ki je posebej zasnovan za mehansko karakterizacijo mehkih bioloških in umetnih materialov.V sistem so integrirani štirje linearni pogoni, ki so medsebojno nadzorovani glede na položaj, silo ali deformacijo.Merjenje sile poteka preko (vodotesnih) silomerov, po dve v smeri X in Y.Poleg tega obstajajo štiri merilne in krmilne elektronske enote testControl ter kopel za optimalno regulacijo temperature medija.Največja preskusna obremenitev je 100 N na silomer z ločljivostjo do 0,6 mN.Območje poti za natezne meritve je 50 mm (ločljivost 0,1 μm), največja hitrost pa 2.000 mm / min.
Vzorce lahko, poleg vpenjalnih napeljav s kavljem in vrvico, povežete tudi s silomeri.Ta napeljava ustvari homogeno uporabo sile v vzorcu in s tem homogeno porazdelitev sile v vzorcu.Dodatna prednost, ki jo ponuja novi preskusni stroj, je laserski ekstenziometer s pikicami, ki omogoča brez kontaktno dvodimenzionalno merjenje napetosti in deformacije brez označevanja vzorca.Načelo merjenja temelji na oceni vzorcev pik, ki nastanejo na površini vzorca z osvetlitvijo z laserjem; te se odsevajo in posnamejo s kamero.
Vzorce naravnega biomateriala najprej preskusimo v laboratoriju.Podatki so nato predstavljeni v matematičnem modelu in nazadnje preneseni v računalniški model.Na podlagi značilnosti materiala, ki jih je mogoče določiti z dvoosnim preskusnim strojem, je mogoče izslediti navidezno rekonstrukcijo srčne stene in preučiti predvidljivost (patološkega) vedenja srčne stene.
Alternativna preskusna rešitev
Dodatni dvoosni preskusni stroj je sestavljen iz štirih elektromehanskih preskusnih pogonov, vsak z nosilnostjo 1 kN in potjo 200 mm.Podaljšanje vzorca se zabeleži z laserskim ekstenziometrom laserXtens/videoXtens.Vodna kopel je opremljena z enoto za nadzor temperature.
Triosno preskušanje biomaterialov in tkiv
Za določitev strižnih lastnosti mehkega biološkega (ortotropnega) tkiva, je bil razvit in zasnovan preskusni sistem za triosne aplikacije.Preskusni stroj je sestavljen iz dveh glavnih komponent:
Zgornja ploščad, ki je zasnovana tako, da se premika navpično (v smeri Z), in spodnja ploščad, ki je zasnovana tako, da se vodoravno premika v dve smeri, pravokotno drug na drugega (smeri X in Y).Vzorec tkiva je med preskusom s tanko plastjo super lepila povezan z zgornjo in spodnjo ploščadjo in potopljen v primerno fiziološko in kaljeno raztopino.Spodnja ploščad se premika glede na vodoravno pritrjeno zgornjo ploščad, pri čemer se vzorec striže.Nastale sile v treh pravokotnih smereh (smer X, Y in Z) je mogoče hkrati meriti s posebnim silomerom, nameščenim na zgornji ploščadi.
Razdalja hoda linearnih pogonov X in Y, pravokotna drug na drugega, je ± 14 mm (raztopina pogona 0,25 μm) z največjo hitrostjo 3000 mm / min.Največja preskusna obremenitev 3-osnega senzorja sile v treh smereh je vsak 2 N in natančnost merjenja se določi znotraj 0,5% izmerjene vrednosti.Obnašanje presledka senzorja sile med smerema X in Y, je določeno pri več kot 0,5% končne vrednosti in med X / Y in Z pri več kot 1% končne vrednosti.
