แนวคิดหลักสำหรับการออกแบบอุปกรณ์การแพทย์ ได้แก่ ชีวกลศาสตร์ความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสามารถทางชีวภาพ ห้องปฏิบัติการของเราจะทบทวนการทดสอบทางชีวกลศาสตร์ที่ EUROLAB กลศาสตร์การทดสอบทางกลและกระดูกของเนื้อเยื่อชีวภาพตัวอย่างที่ใช้ในการพัฒนาอุปกรณ์และเครื่องมือทางการแพทย์

การออกแบบอุปกรณ์การแพทย์จำเป็นต้องมีการทดสอบอย่างละเอียด ชีวกลศาสตร์ซึ่งแสดงให้เห็นถึงสมบัติเชิงกลของเนื้อเยื่อชีวภาพเช่นกระดูก, เอ็น, เอ็นและกล้ามเนื้อต้องมีการวิจัยและทดสอบเนื้อเยื่อชีวภาพภายใต้สภาวะการบรรทุกที่หลากหลาย แม้ว่าชีวกลศาสตร์จะใช้หลักการทางวิศวกรรมกับระบบชีวภาพ แต่ก็ต้องมีการวิเคราะห์อย่างระมัดระวังของเนื้อเยื่อชีวภาพ อุปกรณ์ทางการแพทย์สามารถตรวจสอบได้อย่างถูกต้องเฉพาะในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเนื้อเยื่อและเนื้อเยื่อที่สัมผัสนั้นเป็นที่รู้จัก

• คุณสมบัติเชิงกลของเนื้อเยื่อแตกต่างกันไปตามอายุและสภาพที่แตกต่างกันรวมถึงปัจจัยทางชีวภาพและสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้เนื้อเยื่อส่วนใหญ่เป็นวัสดุคอมโพสิตและ viscoelastic นั่นคือคุณสมบัติเชิงกลของพวกเขาจะแตกต่างกันไปในแต่ละจุด

กระดูกซึ่งเป็นหน่วยการสร้างของระบบโครงกระดูกเป็นวัสดุประกอบที่ประกอบด้วยขั้นตอนของเหลวและของแข็ง น้ำซึ่งอาจมีอยู่ในเมทริกซ์อินทรีย์หรือในช่องทางและช่องว่างถือเป็น 25% ของน้ำหนักกระดูกทั้งหมด ขั้นตอนที่เป็นของแข็งช่วยให้กระดูกมีโครงสร้างที่แข็งแรงพร้อมความยืดหยุ่นและความยืดหยุ่น

กระดูกสามารถซ่อมแซมและพัฒนารูปร่างใหม่ได้และคุณสมบัติเชิงกลของมันขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของร่างกาย มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าองค์ประกอบและเป็นผลให้บางลักษณะของกระดูกแตกต่างกันไปตามอายุเพศประเภทกระดูกและเนื้อเยื่อกระดูกและปัจจัยอื่น ๆ

มีเงื่อนไขมากมายสำหรับการจำแนกประเภทของกระดูก บทความนี้จะอธิบายสั้น ๆ สองเนื้อเยื่อที่ทำขึ้นกระดูก: เยื่อหุ้มสมองหรือเนื้อเยื่อกระดูกกะทัดรัดและเนื้อเยื่อกระดูกเป็นรูพรุนหรือเป็นรูพรุน เนื้อเยื่อกระดูกเยื่อหุ้มสมองหนาทึบมีความยืดหยุ่นเป็นเส้นตรงและเป็นส่วนนอกของกระดูกและ diaphysis ชั้นเส้นใยที่ปกคลุมกระดูกทั้งหมด (ยกเว้นพื้นผิวข้อต่อ) เรียกว่าเชิงกราน เนื้อเยื่อกระดูกที่เป็นรูพรุนเป็นเครือข่ายที่ไม่เหมือนกันซึ่งล้อมรอบด้วยกระดูกเยื่อหุ้มสมอง

กระดูกถูกกำหนดให้เป็นเยื่อหุ้มสมองหรือเป็นรูพรุนขึ้นอยู่กับระดับของความพรุนและการจัดระเบียบ แม้ว่าระดับความพรุนอาจแตกต่างกันไปตามเวลาหรือด้วยโรคและการเปลี่ยนแปลงการบรรทุกกระดูกกระดูกฟูจะมีความพรุนสูงกว่ากระดูกเยื่อหุ้มสมองเมื่อแยกความแตกต่างระหว่างกระดูกพรุนและกระดูกเยื่อหุ้มสมอง

ในการวิเคราะห์คุณสมบัติวัสดุของกระดูกอย่างถูกต้องมีความจำเป็นต้องหารือเกี่ยวกับปริมาณแร่ธาตุ เมื่อกระดูกมีแร่ธาตุสูงขึ้นกระดูกจะมีความต้านทานแรงดึงขั้นสุดท้ายที่สูงขึ้น (UTS) และโมดูลความยืดหยุ่น ในทางตรงกันข้ามการทำให้เป็นแร่สูงมักจะลดความแข็ง กระดูก Cortical แสดงโมดูลัสยืดหยุ่นสูงกว่ากระดูก cancellous และมีคุณสมบัติที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแรงบิดทน ในทางตรงกันข้ามกระดูก cancellous มีความสามารถในการเก็บพลังงานได้มากขึ้นดังนั้นจึงสามารถรักษาความเครียดที่สูงกว่าความล้มเหลวได้นอกเหนือจากการต่อต้านแรงอัดและแรงเฉือนสูง

การทดสอบทางชีวกลศาสตร์

การประเมินทางชีวกลศาสตร์สำหรับอุปกรณ์ทางการแพทย์นั้นรวมถึงความสามารถของอุปกรณ์ฝังในการทนต่อแรงดึงแรงอัดและแรงเฉือนการแปรผันและองศาอิสระและคุณสมบัติเชิงกลของอุปกรณ์เช่นโมดูลยางยืดความแข็งแรงของผลผลิตและการยืดตัวไม่ได้ วัสดุเช่นโลหะและโลหะผสม, เซรามิกส์และโพลิเมอร์ถูกนำมาใช้ในการพัฒนาอุปกรณ์การแพทย์

รากฟันเทียมเมทัลลิกมีโครงสร้างผลึก 3D เป็นประจำและส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการรับน้ำหนัก (เช่นการปลูกถ่ายสะโพกและไหล่อุปกรณ์ตรึง) ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของโลหะที่เลือกพื้นผิวโลหะปฏิกิริยาสูงที่ทนต่อเนื้อเยื่อโดยรอบต้องใช้กระบวนการโลหะเพิ่มเติมหรือหากเป็นไปได้การใช้วัสดุชีวภาพอื่น ๆ บนพื้นผิวด้านนอก ในทางตรงกันข้ามเซรามิกส์เป็นโลหะที่ไม่ใช่โลหะและไม่ใช่อินทรีย์ที่มีแรงอัดสูงสุด แต่มีคุณสมบัติแรงดึงที่ไม่ดี การใช้งานทั่วไปของเซรามิกส์คือรากฟันเทียม โพลิเมอร์เป็นวัสดุอินทรีย์ประกอบด้วยหน่วยทำซ้ำ ข้อดีรวมถึงอัตราการย่อยสลายที่ถูกควบคุมและการผลิตที่ง่าย

คุณสามารถทำงานกับ EUROLAB ในห้องปฏิบัติการของเราสำหรับการทดสอบทางชีวกลศาสตร์