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用于天然和人工生物材料的试验工装

在植入物的研发领域,天然生物材料的特性值测定也是必要的。 

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使用应变片对人类股骨进行负载试验

试验可测定植入物内假体在何种程度上在骨头外变硬,从而达到对骨头的应力保护的效果。将人类股骨固定到配备一个轴承的ZwickRoell AllroundLine试验机(20 kN)上,目的是消除横向力。然后股骨的一端收到轴向加载。贴在骨头表面的应变片可得到股骨内置假体前后表面应力的对比。 

对人类膝关节进行的负载试验

一个承受应力的试验安排能测定膝关节所受的力。

对羊骨进行弯曲试验

对羊骨进行3点弯曲试验是为了测定骨折愈合后的弯曲强度。使用zwickiLine Z0.5 kN台式试验机将一根骨折愈合后的羊骨固定或一端搁在支撑台上施加载荷。试样夹具的设计使羊骨旋转一定角度成为可能,可测定整根羊骨的弯曲强度。这样得到的特征值再进行有限元分析即可得到羊骨断裂的愈合效果。

分析支架在组织工程学中的力学性能(压缩及蠕变强度)

生物材料的研究要求测试环境尽量符合真实情况。因此,这类试验最好在浴槽或保温箱中进行。在此应用中,骨髓细胞被加在一个载体材料上,再放置到营养液中培育,对其施加周期载荷机械刺激。 

这时,需要37 °C、100%湿度的环境温度及低试验力下的循环载荷(由配备电动作动缸的ZwickRoell试验机提供)。载荷是由集成在保温箱上方的压头施加在试样上的,试样浸没在营养液中拿出来后用CO2或N2烘干调整pH值。伸长量在30到100 μm之间。 

膝关节替代材料的测试是通过在支架上的骨细胞承受循环载荷模拟的,应变不小于1 µm(体外)。这些骨替代基质用于促进骨折愈合或植入物中的组织和骨细胞增长,无需将骨材料从病人的骸骨中去除。 

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