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组织工程骨力学性能测试装置的研制

王金雪  
【摘要】: 人体由于创伤、感染、肿瘤、先天畸形等各种原因引起的骨缺损及功能的丧失常需要植入替代物加以修复。目前,存在的自体和同种异体骨移植虽已在临床应用多年,但是效果不太理想。随着细胞培养技术的飞速发展,组织工程化人工骨为其提供了一条新的解决途径。研究一种理想的人工骨替代物已成为临床骨科、组织工程关注的重大课题。组织工程骨的功能之一是实现与天然人骨相当的力学性能,研究组织工程骨的力学性能对骨替代物的移植有重要的意义。 本文自行研制了组织工程骨的力学性能测试装置,采用压电陶瓷致动器作为装置的驱动力源,运用压电陶瓷的逆压电效应,调节控制材料压缩变形,配合压力传感器可精确测量施加给组织工程骨的载荷。运用有限元软件ANSYS对测试装置进行了振动模态分析,以获得试验机合适的工作频率范围。 为对位移、压力传感器测试到的数据进行采集和分析,基于HK-PCI811高速采集卡,应用C++builder语言开发了位移、压力数据采集及处理系统。在用户界面上对系统程序稍加修改,即可用于其它传感器的数据采集,方便快捷。 利用所研制的新型力学性能测试装置测试并比较了几种骨组织工程材料的动态力学性能。首先对材料的位移、压力测试数据利用Origin7.5进行处理,得到其动态的应力-应变曲线,适当选取应力应变曲线的弹性段和起始点,再利用最小二乘法对数据进行处理,得到材料的动态表观弹性模量。材料动态力学性能实验结果表明所研制的测试装置适合组织工程骨力学性能的测试。


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