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该系统为英特斯朗公司生产的型号为INSTRON® 68SC-1 型微机控制电子万能试验机。该系统包括电子和液压试验系统,可对骨、牙本质和牙釉质、软骨、动脉、肌腱、韧带、皮肤、肌肉等生物组织以及水凝胶等组织工程材料进行拉伸、压缩、弯曲测试及简单循环测试、蠕变、应力松弛、动态循环疲劳测试,以检测材料的力学性能。
1、仪器参数:
(1)轴向载荷:±1KN
(2)试验速度:0.001~2540 mm/min;速度控制精度为设定速度的±0.15%;
(3)载荷测量精度误差:
1KN轴向载荷传感器:示值的±0.5%(1/1000~100%量程,1N-1000N);
500N轴向载荷传感器:示值的±0.55%(1/1000~100%量程,0.5N-500N);
50N轴向载荷传感器:示值的±0.55%(1/250~100%量程,0.2N-50N);
(4)配备高性能无刷交流伺服电机:可以保证进行长达10天的循环、松弛或蠕变的试验;
2、仪器特色:
(1)4通道实时有效数据:采样频率0~5000Hz内任意设定,采样间隔可根据需要选择时间、载荷增量、应变增量;
(2)系统集成式气动开关装置:配备双踏板脚踏开关,气动夹具控制套件采用分段式气压夹持;
(3)自动定位:系统预设不同夹具参数,方法自动调用参数,并根据测试方法需求自动定位不同的夹具测试间距,减少人为定位误差;
(4)软件能自动测量试样,自动绘制曲线、自动分析检验结果,原始试验数据可直接存入MS Excel,原始试验数据可直接导出为CSV格式或任意设定的导出格式,方便进行统计分析,大大提高了工作效率。
3、应用范围
主要检测指标包括弯曲试验、压缩试验、拉伸试验。
(1)弯曲试验
常用于骨干密质骨的力学性能测定,有三点弯曲试验或四点弯曲试验两种,对骨骼强度和结构完整性进行辅助研究,检测指标主要有最大载荷、弹性载荷、断裂载荷、弹性模量。
图1. 小鼠股骨三点弯曲试验
(2)压缩试验
常用于松质骨的力学性能的测试。此外,还可对水凝胶进行压缩试验,水凝胶作为一种重要的生物医用材料,但是,其力学性能与传统材料存在较大差异,需进行准确评估。检测指标主要有最大压缩载荷、屈服和破坏时的应变/应力、弹性模量、最大硬度和破坏时的最大能量吸收等。
图2. 大鼠股骨压缩试验和水凝胶压缩试验
(3)拉伸试验
可以对软组织如食道、动脉、血管、阴道或皮肤的拉伸性能进行检测。检测指标主要有最大拉伸力、断裂伸长率、最大机械拉伸强度等。
图3. 阴道拉伸试验