生物力学材料试验机测试中常见的2个问题及解决方案

生物力学材料试验机是指应用于生物材料如生物软组织，如肌腱、韧带、肌膜、皮肤、肠膜、胶原蛋白和水凝胶等生物材料等等材料拉伸压缩三点弯曲剪切等测试仪器设备。测试软组织和生物材料应力应变、弹性变形、弹性极限、弹性模量、屈服强度、塑性变形、断裂强度、延伸率等等测试。在名称上又可以称为生物材料力学试验机，生物材料拉力测试机，或生物材料万能材料试验机等。按照驱动电机的配置不同和实际应用的不同，可以分为生物材料静态拉伸试验机和生物材料动态拉伸疲劳试验机。

由于软组织和生物材料的特殊性，在实际测试中经常遇到的两个问题，上海企想检测仪器有限公司阐述一下解决方案，如测试拉伸工装固定装置和精确的应变测量装置。

电子不易滑脱冷冻式夹持夹具，关键是用半导体制冷片，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。是利用半导体材料的Peltier效应。当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。在生物力学实验中经常会碰到生物软组织夹持固定的难题。以往的夹持方法都是采用坚硬的金属夹具对组织块进行钳夹,对于硬度高的组织如骨还可行,但对于生物软组织如肌肉、肌腱、韧带、皮肤和水凝胶等就很难。软组织柔软湿滑的特性使其被稳固夹持非常困难。传统方法是利用夹具与软组织之间接触面产生的摩擦力来发挥作用的,如手动式或气动是拉伸固定装置，而生物软组织具有强烈的黏弹特性,摩擦力仅仅是作用于其表面,其内部受力与外部受力是不同的。在夹持固定的过程中势必形成应力集中导致软组织的打滑脱落和损伤,所以必须有一种均衡应力的无创夹持方法来解决这一问题。运用冷冻技术提高软组织硬度使之与夹头牢固结合成一体是一种有效的方法。软组织被冷冻后硬度明显提高,夹具的作用力可以较均衡地传递到冻结区域的软组织,并通过冻结区域将应力均匀传递到非冻结区。冷冻夹持是靠液膜冰或四周溶液冰紧固,紧固力均匀一致,不会让材料夹伤变形,冷冻本身能消除钳夹应力,可提高材料与夹头稳固连接。这就为过去难以加工的韧、黏性材料,难以夹持的工件,特别是成型件的加工提供了新的解决途径。

视频引伸计常用于精确测定处于机械载荷作用下的生物材料。由于生物软组织，如肌腱、韧带、肌膜、皮肤、肠膜和水凝胶等生物材料的脆弱特性，夹持式的引伸计无法满足生物材料的测试，视频引伸计是测量这些生物材料试样拉伸应变的理想解决方案。我们的视频引伸计采用高分辨率数字照相机和的实时图像处理，实现横向或纵向或整个场精确测量，是FEA有限元载荷测试的验证的有效手段。因为这些生物试样是柔软、潮湿的，并且颜色不同，获取应变数据的难点在于标记技术，并且生物材料一般是要求再水浴环境中进行测试。因此不需要在样品上做标记，客服了因需要标记生物样品所带来的种种影响，比如标记点在盐水浴中淡化和脱落等等现象。对于需要微观材料力学研究的，视频引伸计可以加装在显微镜上。

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