RU166260U1 - Устройство для механических испытаний материалов медико-биологического назначения и образцов биологических тканей - Google Patents
Устройство для механических испытаний материалов медико-биологического назначения и образцов биологических тканей Download PDFInfo
- Publication number
- RU166260U1 RU166260U1 RU2016119811/28U RU2016119811U RU166260U1 RU 166260 U1 RU166260 U1 RU 166260U1 RU 2016119811/28 U RU2016119811/28 U RU 2016119811/28U RU 2016119811 U RU2016119811 U RU 2016119811U RU 166260 U1 RU166260 U1 RU 166260U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- jaws
- active
- clamps
- biological
- samples
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/02—Details
- G01N3/04—Chucks
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Устройство для механических испытаний материалов медико-биологического назначения и образцов биологических тканей, включающее нагрузочную раму, состоящую из двух направляющих колонн, внутри которых установлены ходовые винты, основание, траверсу, динамометрический датчик, пневмосистему, активный и пассивный зажимы, снабженные губками, отличающееся тем, что одна из губок активного зажима в верхней части выполнена с цилиндрическими фиксаторами, при этом другая губка установлена таким образом, что верхний ее край расположен ниже цилиндрических фиксаторов, а пассивный и активный зажимы снабжены накладками с нанесенным на их внутреннюю поверхность адгезивным слоем, кроме того, накладка для активного зажима выполнена с отверстиями, расположенными напротив цилиндрических фиксаторов с возможностью ее установки между губками.
Description
Полезная модель относится к материаловедению, в частности, к проведению механических испытаний материалов медико-биологического назначения, образцов биологических тканей, а именно - композиционных пленок сложной структуры, образцов волос.
Для проведения механических испытаний материалов медико-биологического назначения, образцов биологических тканей и их искусственных аналогов фирмами-изготовителями специальные испытательные комплексы не производятся. Для этих целей могут быть использованы различные типы современных испытательных машин, предназначенных для исследования материалов, используемых в технических приложениях.
В медицинской литературе известно, что волос является одним из доступных биосубстратов, позволяющих получить обширную и объективную информацию при проведении различных видов исследований, например, о балансе микроэлементов в биоэлементологии, механических характеристиках в биоматериаловедении и биомеханике. Он является метаболически активным, а его взятие для анализа отличается простотой и отсутствием болезненных проявлений для пациента. Волосы используются как предпочтительный тест-объект Агентством по Защите Окружающей Среды США (АЗОС) для определения полученной дозы тяжелых металлов, для биологического мониторинга экологических антропогенных загрязнений окружающей среды.
Известны различные устройства для испытания материалов на прочность, в которых испытуемый образец устанавливается между вкладышей (авт. св. СССР №1796969, пат. РФ №2051356, ПМ РФ №145786). В данных устройствах возможно проведение испытаний только твердых образцов.
Известно приспособление для закрепления плоского образца при его испытаниях, содержащее захваты для образца и обоймы, составляющие звенья параллелограмма, взаимодействующего с нагружающим устройством (авт. св. СССР №729483). Данное устройство предназначено для крупных плоских образцов и не пригодно для образцов с толщиной 1-3 мм и менее, например, волоса, поперечный размер которого составляет 30-180 микрон.
Известно устройство для определения прочностных свойств пленочных материалов, для которого вырезают образец испытуемого материала в виде круга. Размещают его в матрице и зажимают пуансоном, по мере нагружения образца односторонним давлением до появления пластических деформаций снимают текущие показания давления от начала нагружения вплоть до разрыва образца (пат. РФ №2184361).
Известны устройства для испытания полимерных материалов и нитей на растяжение, содержащее зажимы образца, силоизмеритель, связанный с одним из зажимов, связанный с другим зажимом нагружающий механизм, и измеритель деформации (авт. св. СССР №1026034, №1747997). Из-за большого разброса значений прочности отдельных волокон для определения среднего значения прочности требуется проведение большого числа испытаний.
Известно устройство для определения фрикционных свойств волокна в виде волоса (пат. РФ №2135982), включающее цилиндрическое тело, размещенное на оси, проходящей через ось цилиндра и расположенное с возможностью помещения на части его боковой поверхности перпендикулярно образующей перекинутого через него нагруженного образца волокна, а также измерительное средство для измерения параметра, характеризующего силу трения волокна о боковую поверхность цилиндрического тела в виде диска. Устройство снабжено стойкой с зажимом для жесткого закрепления одного из концов нагруженного образца волокна, перекинутого через диск и нагруженного другого свободного конца грузом, обеспечивающим натяжение образца волокна. Способ заключается в том, что измеряют параметры, характеризующие силу трения между поверхностью цилиндрического тела и поверхностью нагруженного образца волокна.
Известно устройство (пат. РФ №2255323) для испытания нитей на растяжение, выбранное в качестве прототипа, включающее два зажима для образца, связанные через тяги с механизмом нагружения в виде площадки со штырями и расположенным на них грузом, привод перемещения площадки, привод механизма фиксации рычага и узел измерения деформации в виде сельсин-датчика, на котором закреплен двуплечий рычаг своей средней частью.
Известные устройства для крепления образцов при испытании материалов на растяжение, содержащие удерживающие испытуемый образец средства с тягами, взаимодействующими с механизмом для нагружения, не позволяют осуществить испытания образцов человеческого волоса, тонкой биологической пленки, например, кожи человека.
В качестве прототипа выбрана испытательная машина фирмы Instron с электромеханическим способом силовозбуждения (видом привода), позволяющая осуществлять механические испытания различных пленочных материалов, волокон и др. На рис. 1 представлена принципиальная схема универсальной настольной машины фирмы Instron.
Основные элементы устройства для механических испытаний материалов: нагрузочная рама, состоящая из двух направляющих колонн (1), основание (2), траверса (3). Рама представляет собой жесткую замкнутую конструкцию, позволяющую снижать до минимума ее деформацию под нагрузкой. Внутри каждой колонны находится ходовой винт (на рис. не показан), закрепленный с двух сторон на траверсе (3). При вращении ходового винта осуществляется подача траверсы вверх и вниз. Направляющие колонны (1) обеспечивают стабильность перемещения. Устройство функционирует по принципу замкнутой системы управления. Для управления используются данные о положении траверсы, силе нагрузки или величине деформации. В основании (2) нагрузочной рамы находится система привода. Крутящий момент с вала электродвигателя (7) передается на ходовые винты. Подача траверсы (3) происходит при синхронном вращении ходовых винтов. На траверсе (3) установлен динамометрический датчик (9), который соединен с активным зажимом (4), а на основании рамы закрепляется второй - пассивный зажим (6). Между зажимами (4) и (6) установлен образец (5). Зажимы снабжены губками (10), которые сжимаются с помощью пневмосистемы (8). Динамометрический датчик (9) преобразует нагрузку при испытании в электрический сигнал и подает его в систему управления на компьютер.
Хотя в процессе проведения механических испытаний учтены многие современные технические достижения, некоторые вопросы, включая закрепление образцов в захватах устройства для механических испытаний материалов, нуждаются в дальнейшем совершенствовании. В этой связи представляется актуальным решение вопросов, связанных с испытанием пленочных материалов, волокон, нитей, стержней волос при их незначительной толщине в условиях ограниченных размеров и количества: фиксация и закрепление образцов представляет значительную трудоемкость, не исключает «проскальзывания» и вытягивания из захватов устройства, что делает невозможным из-за указанных трудностей проведение их экспертизы.
Недостатком прототипа является невозможность закрепления в зажимном устройстве материалов медико-биологического назначения, образцов биологических тканей, а именно - композиционных пленок сложной структуры, образцов волос. Очень часто данные материалы испытаний представлены в ограниченном количестве.
Технической задачей предлагаемого технического решения является -расширение функциональных возможностей установки путем обеспечения испытаний тонких объектов толщиной 1-3 мм и менее за счет использования размещения испытуемого образца между губками и накладкой с адгезивным внутренним слоем и возможностью фиксации накладки на одну из губок активного зажима.
Техническая задача решается за счет использования устройства для механических испытаний материалов медико-биологического назначения и образцов биологических тканей, включающего нагрузочную раму, состоящую из двух направляющих колонн (1), внутри которых установлены ходовые винты, основание (2), траверсу (3), динамометрический датчик, пневмосистему (8), активный (4) и пассивный зажимы (6), снабженные губками (10). Одна из губок (11) активного зажима в верхней части выполнена с цилиндрическими фиксаторами (14), другая губка установлена таким образом, что верхний ее край расположен ниже цилиндрических фиксаторов (14), а пассивный (6) и активный зажимы (4) снабжены накладками (12, 15) с нанесенным на их внутреннюю поверхность адгезивным слоем, при этом накладка для активного зажима выполнена с отверстиями (13), расположенными напротив цилиндрических фиксаторов (14) с возможностью ее установки между губками (10, 11).
На рис. 2, а представлен активный зажим, где губка (11) активного зажима (4) выполнена с цилиндрическими фиксаторами (14), накладка (12) с отверстиями (13), губка (10), одинаковая для активного (4) и пассивного зажима (6). На рис. 2, б показан общий вид образцов пленки и волоса с накладками для их установки между зажимами (4) и (6).
Накладка (12) выполнена из плотного материала толщиной 1-1,5 мм с одним или двумя цилиндрическими отверстиями, диаметр которых соответствует диаметру цилиндрических фиксаторов (14) губки (11) (рис. 2, а). Внутренняя поверхность накладок имеет адгезивный слой, благодаря которому верхняя часть образца (5) быстро устанавливается и прочно соединяется с накладкой (12) и (15). В пассивном зажиме (6) используется аналогичная накладка, но без отверстий. После соединения образца с накладками (рис. 2, в) он подвешивается посредством накладки (12) с отверстиями на цилиндрических фиксаторах (14) усовершенствованной губки (11) активного захвата (4). Нижняя часть образца с накладкой (15) располагается в зоне пассивного зажима (6). После указанной предварительной установки включается пневмосистема 8 и образец с помощью губок (11) и (10) (рис. 2, а) надежно закрепляется в зажимах, исключая возможность их проскальзывания и вытягивания из зажимов в процессе испытания.
Управление устройством для механических испытаний материалов выполняется с помощью программного обеспечения, включая необходимые вычисления, обработку данных, вывод результатов эксперимента в удобной для пользователя форме и создание электронного варианта отчета. С учетом характера приложения нагрузок во времени (статические, динамические, усталостные или повторно-переменные) можно выбрать параметры режима испытания (скорость нагружения, деформирования и др.), позволяющие установить закономерности поведения материала в зависимости от особенностей возрастания нагрузки образца вплоть до его разрушения. При этом в любой момент можно определить значения усилия (напряжения), приложенного к образцу, и измерить деформацию.
Используемые накладки (12) могут иметь различную форму, размеры, количество установочных отверстий в зависимости от типов используемых при проведении испытаний образцов - полосок, волокон, нитей, стержней волос (рис. 2,6). Они позволяют исключить повреждение находящейся в зажиме части испытываемого образца, не вызывают снижения его реальных механических характеристик и обеспечивают достижение разрушения в средней части рабочей длины в полном соответствии с требованиями биомеханических исследований и биоматериаловедения.
Пример. Подготовка образца для испытания
На накладку (15) с внутренним адгезивным слоем для пассивного зажима (6) сверху укладывают нижнюю часть образца. Накрывают образец другой аналогичной накладкой, обеспечивая тем самым плотное клеевое соединение накладки с испытываемым образцом. Верхний конец образца укладывают на накладку (12) для активного зажима (4) с отверстиями (для волоса - с одним отверстием, для пленки - с двумя). Так же накрывают образец другой накладкой (15), обеспечивая плотное клеевое соединение. Подготовленный образец подвешивают на цилиндрические фиксаторы (14) губки (11). Сжимают губки (10, 11) с помощью пневмосистемы (8), обеспечивая надежное закрепление как накладок в губках, так и образца в накладках.
Предлагаемое техническое решение открывает широкие перспективы для проведения массовых испытаний образцов биологических тканей - кожи (натуральной и искусственного происхождения), костной ткани с различным композиционным составом, материалов медико-биологического назначения (резиновые, полимерные пленки и др.), тканных материалов, включая перевязочные, волокон (шовные материалы, нити, стержни волос и др.).
Claims (1)
- Устройство для механических испытаний материалов медико-биологического назначения и образцов биологических тканей, включающее нагрузочную раму, состоящую из двух направляющих колонн, внутри которых установлены ходовые винты, основание, траверсу, динамометрический датчик, пневмосистему, активный и пассивный зажимы, снабженные губками, отличающееся тем, что одна из губок активного зажима в верхней части выполнена с цилиндрическими фиксаторами, при этом другая губка установлена таким образом, что верхний ее край расположен ниже цилиндрических фиксаторов, а пассивный и активный зажимы снабжены накладками с нанесенным на их внутреннюю поверхность адгезивным слоем, кроме того, накладка для активного зажима выполнена с отверстиями, расположенными напротив цилиндрических фиксаторов с возможностью ее установки между губками.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119811/28U RU166260U1 (ru) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Устройство для механических испытаний материалов медико-биологического назначения и образцов биологических тканей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016119811/28U RU166260U1 (ru) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Устройство для механических испытаний материалов медико-биологического назначения и образцов биологических тканей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU166260U1 true RU166260U1 (ru) | 2016-11-20 |
Family
ID=57792861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016119811/28U RU166260U1 (ru) | 2016-05-24 | 2016-05-24 | Устройство для механических испытаний материалов медико-биологического назначения и образцов биологических тканей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU166260U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU218945U1 (ru) * | 2023-04-11 | 2023-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) | Устройство для определения механических свойств переживающих тканевых срезов |
-
2016
- 2016-05-24 RU RU2016119811/28U patent/RU166260U1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU218945U1 (ru) * | 2023-04-11 | 2023-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр радиологии" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России) | Устройство для определения механических свойств переживающих тканевых срезов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7628066B2 (en) | Apparatus and method for evaluating peel adhesion | |
Krishnan et al. | Design and application of a test system for viscoelastic characterization of collagen gels | |
Ozawa et al. | Comparison of spinal cord gray matter and white matter softness: measurement by pipette aspiration method | |
Russell et al. | The high strain rate response of Ultra High Molecular-weight Polyethylene: From fibre to laminate | |
Waldman et al. | Boundary conditions during biaxial testing of planar connective tissues. Part 1: dynamic behavior | |
CN111257145B (zh) | 人工前交叉韧带拉伸扭转复合载荷疲劳模拟装置及其测试方法 | |
CN111948050B (zh) | 基于同步辐射ct的碳纤维/环氧树脂三维机织复合材料拉-拉疲劳损伤演化研究试验方法 | |
US6247370B1 (en) | Two dimensional stress relaxation testing device | |
CN108267372A (zh) | 双轴拉伸力学性能测试仪器及原位微观力学性能测试设备 | |
CN101487778A (zh) | 皮肤软组织的生物力学测试装置及液体加载测试方法 | |
CN208109602U (zh) | 双轴拉伸力学性能测试仪器及原位微观力学性能测试设备 | |
RU166260U1 (ru) | Устройство для механических испытаний материалов медико-биологического назначения и образцов биологических тканей | |
Young et al. | Biaxial tensile testing of paintings on canvas | |
CN110501215A (zh) | 种植修复体试件及其固位力拉伸实验装置及实验方法 | |
Soden et al. | Tensile testing of connective tissues | |
EP0452421A1 (en) | FIBER TEST APPARATUS AND METHOD. | |
Ferraresi et al. | One-dimensional experimental mechanical characterisation of porcine aortic root wall | |
CN109900562A (zh) | 一种多压头检测树脂基复合材料弯曲性能的方法 | |
US5138879A (en) | Method for producing multiple fiber data | |
CN208270331U (zh) | 力学性能测试装置 | |
RU2820031C1 (ru) | Быстросъемная система установки образцов для испытания материалов на двухосное растяжение (варианты) | |
Tam et al. | Apparatus for the mechanical testing of maxillofacial prosthetic adhesives | |
Mitrovic et al. | Strain measurement of medical textile using 2d digital image correlation method | |
Chiao et al. | Strength retention of S-glass/epoxy composites | |
DE102021104874B4 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Prüfung der Haftung eines Körpers auf einem Substrat |