Kluczowe koncepcje projektowania urządzeń medycznych obejmują biomechanikę, biokompatybilność i biofunkcjonalność. Nasze laboratorium dokona przeglądu testów biomechanicznych w EUROLAB, mechaniki, testów kości i mechanicznych próbki tkanki biologicznej wykorzystywanej w rozwoju urządzeń i sprzętu medycznego.

Projektowanie urządzeń medycznych wymaga szeroko zakrojonych testów. Biomechanika, która wykazuje właściwości mechaniczne tkanek biologicznych, takich jak kości, ścięgna, więzadła i mięśnie, wymaga badań i testowania tkanek biologicznych w różnych warunkach obciążenia. Chociaż biomechanika stosuje zasady inżynierii do systemów biologicznych, wymaga również starannej analizy tkanki biologicznej. Urządzenie medyczne można dokładnie zweryfikować tylko wtedy, gdy znane są właściwości tkanki, która jest zmieniona i tkanka, z którą się styka.

• Właściwości mechaniczne tkanek różnią się w zależności od wieku i różnych warunków, w tym czynników biologicznych i środowiskowych. Ponadto większość tkanek to materiały kompozytowe i lepkosprężyste, tj. Ich właściwości mechaniczne różnią się w zależności od punktu.

Kości, elementy budulcowe układu kostnego, są materiałami kompozytowymi składającymi się zarówno z fazy ciekłej, jak i stałej. Woda, która może być obecna w matrycy organicznej lub w kanałach i pustkach, stanowi 25% całkowitej masy kości. Fazy ​​stałe nadają kościom sztywną strukturę, a także elastyczność i elastyczność.

Kości mogą się same naprawiać i przekształcać, a ich właściwości mechaniczne zależą od zmian doświadczanych przez ciało. Ważne jest również, aby pamiętać, że kompozycja i, w rezultacie, pewne cechy kości różnią się w zależności od wieku, płci, rodzaju kości i tkanki kostnej oraz innych czynników.

Istnieje wiele terminów klasyfikacji kości. Ten artykuł pokrótce pokaŜe dwie tkanki, które tworzą kości: korową lub zwartą tkankę kostną oraz gąbczastą lub gąbczastą tkankę kostną. Gęsta korowa tkanka kostna jest liniowo elastyczna i tworzy zewnętrzną korę kości i trzon. Warstwa włóknista pokrywająca wszystkie kości (z wyjątkiem powierzchni stawów) nazywana jest okostną. Gąbczasta tkanka kostna jest niejednorodną siecią zamkniętą w kości korowej.

Kości określa się jako korowe lub gąbczaste w zależności od stopnia porowatości i organizacji. Chociaż stopień porowatości może się zmieniać z czasem lub z chorobą i zmienionym obciążeniem, gąbczasta kość będzie miała większą porowatość niż kość korowa, gdy rozróżnia się kości gąbczaste i kości korowe.

Aby właściwie przeanalizować właściwości materiału kości, należy omówić zawartość minerałów. Gdy kości mają wyższą mineralizację, wykazują wyższy moduł wytrzymałości na rozciąganie (UTS) i moduł sprężystości. W przeciwieństwie do tego wysoka mineralizacja na ogół zmniejsza twardość. Kość korowa wykazuje wyższy moduł sprężystości niż kość gąbczasta i ma najbardziej odpowiednie właściwości dla opornego momentu obrotowego. Z drugiej strony kość gąbczasta ma większą zdolność do magazynowania energii, dzięki czemu może utrzymywać znacznie większe naprężenia niż uszkodzenia, oprócz odporności na wysokie siły ściskające i ścinające.

Testy biomechaniczne

Oceny biomechaniczne wyrobów medycznych obejmują zdolność implantu do wytrzymywania sił rozciągających, ściskających i ścinających, zmian i stopni swobody oraz właściwości mechanicznych urządzenia, takich jak moduł elastyczny, granica plastyczności i wydłużenie przy zerwaniu. Materiały takie jak metale i stopy, ceramika i polimery są wykorzystywane do opracowania urządzeń medycznych.

Implanty metalowe mają regularną strukturę krystaliczną 3D i są używane głównie do przenoszenia obciążeń (np. Implanty bioder i barków, urządzenia mocujące). W zależności od właściwości wybranego metalu, wysoce reaktywne powierzchnie metalowe, które są odporne na otaczające tkanki, na ogół wymagają dalszych procesów metalicznych lub, w miarę możliwości, stosowania innych biomateriałów na powierzchni zewnętrznej. Z drugiej strony ceramika jest niemetaliczna i nieorganiczna, o najwyższej wytrzymałości na ściskanie, ale wykazuje słabe właściwości rozciągające. Najczęstszym zastosowaniem ceramiki są implanty dentystyczne. Polimery są materiałami organicznymi składającymi się z powtarzających się jednostek. Zalety obejmują kontrolowane tempo degradacji i łatwą produkcję.

Możesz współpracować z naszym laboratorium EUROLAB do testów biomechanicznych.