生物力學(xué)材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)試中常見(jiàn)的2個(gè)問(wèn)題及解決方案

生物力學(xué)材料試驗(yàn)機(jī)是指應(yīng)用于生物材料如生物軟組織，如肌腱、韌帶、肌膜、皮膚、腸膜、膠原蛋白和水凝膠等生物材料等等材料拉伸壓縮三點(diǎn)彎曲剪切等測(cè)試儀器設(shè)備。測(cè)試軟組織和生物材料應(yīng)力應(yīng)變、彈性變形、彈性極限、彈性模量、屈服強(qiáng)度、塑性變形、斷裂強(qiáng)度、延伸率等等測(cè)試。在名稱(chēng)上又可以稱(chēng)為生物材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，生物材料拉力測(cè)試機(jī)，或生物材料萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)等。按照驅(qū)動(dòng)電機(jī)的配置不同和實(shí)際應(yīng)用的不同，可以分為生物材料靜態(tài)拉伸試驗(yàn)機(jī)和生物材料動(dòng)態(tài)拉伸疲勞試驗(yàn)機(jī)。

由于軟組織和生物材料的特殊性，在實(shí)際測(cè)試中經(jīng)常遇到的兩個(gè)問(wèn)題，上海企想檢測(cè)儀器有限公司闡述一下解決方案，如測(cè)試?yán)�伸工裝固定裝置和精確的應(yīng)變測(cè)量裝置。

電子不易滑脫冷凍式夾持夾具，關(guān)鍵是用半導(dǎo)體制冷片，是一種熱泵，它的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有滑動(dòng)部件，應(yīng)用在一些空間受到限制，可靠性要求高，無(wú)制冷劑污染的場(chǎng)合。是利用半導(dǎo)體材料的Peltier效應(yīng)。當(dāng)直流電通過(guò)兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí),在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量,可以實(shí)現(xiàn)制冷的目的。在生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)碰到生物軟組織夾持固定的難題。以往的夾持方法都是采用堅(jiān)硬的金屬夾具對(duì)組織塊進(jìn)行鉗夾,對(duì)于硬度高的組織如骨還可行,但對(duì)于生物軟組織如肌肉、肌腱、韌帶、皮膚和水凝膠等就很難。軟組織柔軟濕滑的特性使其被穩(wěn)固夾持非常困難。傳統(tǒng)方法是利用夾具與軟組織之間接觸面產(chǎn)生的摩擦力來(lái)發(fā)揮作用的,如手動(dòng)式或氣動(dòng)是拉伸固定裝置，而生物軟組織具有強(qiáng)烈的黏彈特性,摩擦力僅僅是作用于其表面,其內(nèi)部受力與外部受力是不同的。在夾持固定的過(guò)程中勢(shì)必形成應(yīng)力集中導(dǎo)致軟組織的打滑脫落和損傷,所以必須有一種均衡應(yīng)力的無(wú)創(chuàng)夾持方法來(lái)解決這一問(wèn)題。運(yùn)用冷凍技術(shù)提高軟組織硬度使之與夾頭牢固結(jié)合成一體是一種有效的方法。軟組織被冷凍后硬度明顯提高,夾具的作用力可以較均衡地傳遞到凍結(jié)區(qū)域的軟組織,并通過(guò)凍結(jié)區(qū)域?qū)��?yīng)力均勻傳遞到非凍結(jié)區(qū)。冷凍夾持是靠液膜冰或四周溶液冰緊固,緊固力均勻一致,不會(huì)讓材料夾傷變形,冷凍本身能消除鉗夾應(yīng)力,可提高材料與夾頭穩(wěn)固連接。這就為過(guò)去難以加工的韌、黏性材料,難以?shī)A持的工件,特別是成型件的加工提供了新的解決途徑。

視頻引伸計(jì)常用于精確測(cè)定處于機(jī)械載荷作用下的生物材料。由于生物軟組織，如肌腱、韌帶、肌膜、皮膚、腸膜和水凝膠等生物材料的脆弱特性，夾持式的引伸計(jì)無(wú)法滿(mǎn)足生物材料的測(cè)試，視頻引伸計(jì)是測(cè)量這些生物材料試樣拉伸應(yīng)變的理想解決方案。我們的視頻引伸計(jì)采用高分辨率數(shù)字照相機(jī)和的實(shí)時(shí)圖像處理，實(shí)現(xiàn)橫向或縱向或整個(gè)場(chǎng)精確測(cè)量，是FEA有限元載荷測(cè)試的驗(yàn)證的有效手段。因?yàn)檫@些生物試樣是柔軟、潮濕的，并且顏色不同，獲取應(yīng)變數(shù)據(jù)的難點(diǎn)在于標(biāo)記技術(shù)，并且生物材料一般是要求再水浴環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。因此不需要在樣品上做標(biāo)記，客服了因需要標(biāo)記生物樣品所帶來(lái)的種種影響，比如標(biāo)記點(diǎn)在鹽水浴中淡化和脫落等等現(xiàn)象。對(duì)于需要微觀(guān)材料力學(xué)研究的，視頻引伸計(jì)可以加裝在顯微鏡上。

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