针穿刺软组织实验与穿刺力力学建模,软组织针穿刺虚拟训练系统,软组织针穿力测试分析系统

型号:MachOne
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品牌:BMM

多功能组织材料生物力学特性、电位分布测试分析表征系统

之针穿刺软组织实验与穿刺力力学建模

通过针穿刺软组织,得出针穿刺软组织过程中穿刺力随位移变化的数据、厚度信息以及耐渗透性测试和穿刺过程摩擦力系数测试分析

 随着软组织针穿刺过程在临床医学手术中越来越多的应用,对于穿刺手术的精度和成功率要求也不断提高。软组织针穿刺过程中软组织内部结构形变和穿刺针针尖轨迹变化,往往会影响穿刺过程的精度和有效性。因此建立一种软组织针穿刺变形测量及显示系统具有十分重要的意义。

当针穿刺软组织时,针与其周围组织相互作用,导致针体产生弯曲变形(挠曲),针尖偏离预定方向,进而直接影响穿刺手术的定位精度.将针穿刺软组织的过程视为准静态过程,并进行离散化,建立针-组织相互作用模型.在该模型中,考虑到软组织的非线性与各向异性,将针视为由一系列非线性弹簧支撑的悬臂梁,且各点的弹簧刚度彼此不同.建立针-组织相互作用中的摩擦力及切割力模型,借助于穿刺实验,将穿刺力分解为摩擦力和切割力,进而获得力模型中的各个参数.基于虚拟非线性弹簧模型和穿刺力模型,根据小势能原理,采用瑞利-里兹法预测针的偏转,进而获得进针过程中针尖的轨迹.仿真及实验结果表明,该模型能够j确地预测针尖位置,为穿刺路径规划提供理论依据.


穿刺:


耐渗透性测试涉及将探针(通常是针或圆锥形)插入材料中。 对于薄的柔性材料,耐渗透性是重要的终使用性能参考,其中锋利的产品会损坏包装材料。 各种参数会影响对渗透的响应,例如 膜厚,机械性能,穿透速度,探头尺寸和形状。

挠曲测试:

悬臂弯曲(或挠曲)测试表征了一个长样本的行为(一个维度只占其他两个维度的十分之一)。在这种te定情况下,在垂直于其纵轴的一端施加外力,而另一端固定。该测试配置在评估材料的弯曲和挠曲特性时te别有用。在此设置中,不是通过压头的位移直接施加力(Fz),而是旋转样品的底部,以使样品的末端推向平坦的压头(位于Fz)。扁平压头连接到位于尖端上方的称重传感器,并记录力(Fz)。位移(以度为单位)和载荷的同步记录用于生成“力与角位移”形式的曲线。这种悬臂设置在材料的凹面产生压缩应力,在材料凸面产生拉伸应力(在加载过程中)。理论上,破坏是从顶表面(在拉伸状态)发生的,在该表面上大量的反应力矩会通过向下传播的裂纹产生拉伸破坏。与三点弯曲测试相比,这种悬臂结构对于横截面不均匀的样本或通常仅从一端抓取的长样本非常有用



MachOne-针头穿透力和摩擦力测试(Needle Penetration and Friction Testing)

Puncture Test

该系统是能集成压缩、张力、剪切、摩擦、扭转和2D/3D压痕、3D轮廓及多力混合耦连测试的一体化微观力学测试装置。能对生物组织、聚合物、凝胶、生物材料、胶囊、粘合剂和食品进行精密可靠的机械刺激和表征。允许表征的机械性能包括刚度、强度、模量、粘弹性、塑性、硬度、附着力、肿胀和松弛位移控制运动。

特点

1、适用样品范围广:

1、适用样品范围广:

1.1、从骨等硬组织材料到脑组织、眼角膜等软组织材料

1.2、从粗椎间盘的样品到j细纤维丝

2、通高量压痕测试分析

◆wu需表面平坦,可在不规则表面压痕
◆压痕同时可测量厚度信息
◆压痕不要求压缩轴垂直于样品表面对齐
◆红宝石压头,坚固不易断
◆样品不需要从组织中收集
◆组织的破坏小
◆维持被测材料的机械环境及其与周围材料的相互作用
◆测试多个站点mapping


2.1、三维法向压痕映射非平面样品整个表面的力学特性

2.2、48孔板中压痕测试分析

3、力学类型测试分析功能齐

模块化集成压缩、张力、剪切、摩擦、扭转、穿刺、摩擦和2D/3D压痕、3D表面轮廓、3D厚度等各种力学类型支持,微观结构表征及动态力学分析研究

4、高分辨率:

4.1、位移分辨率达0.1um

4.2、力分辨率 达0.025mN

5、 行程范围广:50-250mm

6、体积小巧、可放入培养箱内

7 、高变分辨率成像跟踪分析

8、多轴向、多力偶联刺激

9、活性组织电位分布测试分析


10、产品成熟,文献量达 上千篇







典型测试材料:



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