УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОЧНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

Полезная модель относится к области медицины, в частности к медицинским измерительным приборам, и может быть использовано для определения прочности биологических тканей малого размера.
Известно устройство для определения разрывных характеристик и растяжимости при нагрузках меньше разрывных (ГОСТ 8847-85 "Полотна трикотажные для верхних изделий. Метод определения остаточной деформации")
Недостатком известного устройства является невозможность измерения прочности биологических объектов.
Известно "Устройство для оценки физических свойств биологических тканей" (М.В.Ромашкин-Тиманов, Г.И.Синенченко, И.В.Гайворонский. Патент на полезную модель №48465).
Недостатком устройства является невозможность оценки прочности биологических тканей малых размеров.
Цель полезной модели - обеспечение выявления прочности биологических объектов малых размеров.
Цель достигается тем, что устройство содержит фиксирующее, нагрузочное и регистрирующее приспособления, причем нагрузочное приспособление содержит основание, на одном из концов которого перпендикулярно ему содержится неподвижная стойка, а также подвижная стойка с нагрузочным шариком, выполненная с возможностью дозированного горизонтального перемещения; фиксирующее приспособление содержит держатель биологического объекта, который размещен между подвижной и неподвижной стойками и выполнен в виде короба, дно которого прилегает к тензодатчику, наружные поверхности стенок снабжены фиксаторами биологического объекта; регистрирующее приспособление содержит тензодатчик, укрепленный на неподвижной стойке, электрически связанный с источником питания и через блок усиления сигналов - с блоком регистрации.
На фиг.1 представлен общий вид устройства.
Устройство для измерения прочности биологических объектов, содержит фиксирующее (1), нагрузочное (2) и регистрирующее (3) приспособления, причем нагрузочное приспособление (2) содержит основание (4), на одном из концов которого перпендикулярно ему содержится неподвижная стойка (5), а также подвижная стойка (6) с нагрузочным шариком (7), выполненная с возможностью дозированного горизонтального перемещения; фиксирующее приспособление (1) содержит держатель биологического объекта (8), который размещен между подвижной (6) и неподвижной (5) стойками и выполнен в виде короба, дно (9) которого прилегает к тензодатчику (10), наружные поверхности стенок (11) снабжены фиксаторами биологического объекта
(12); регистрирующее приспособление (3), содержит тензодатчик (10), укрепленный на неподвижной стойке (5), электрически связанный с источником питания (13) и через блок усиления сигналов (14) - с блоком регистрации (15).
Устройство работает следующим образом. Исследуемую биологическую ткань помещают в держатель биологического объекта (8) фиксирующего приспособления (1), размещенного между неподвижной (5) и подвижной (6) стойками, размещенными на основании (4), с использованием фиксаторов биологического объекта (12). Используют нагрузочное приспособление (2), для чего подвижную стойку (6) перемещают дозированно по направлению к неподвижной (5). При этом нагрузочный шарик (7) приходит в соприкосновение с испытуемой биологической тканью и деформирует ее до разрушения. Усилия шарика (7) передаются через стенки (11) на дно (9) держателя (8) и далее - на тензодатчик (10). Регистрация разрушающего усилия осуществляется с использованием регистрирующего приспособления (3), в котором сигнал от тензодатчика (10), связанного с источником питания (13), передается через блок усилителя (14) в блок регистрации сигналов (15).
До настоящего момента не существует общепризнанной методики измерения предела прочности биологических объектов, что делает затруднительными сопоставление и анализ литературных данных по соответствующим параметрам.
Наиболее близкий по содержанию действующий нормативно-технический документ (ГОСТ 8847-85 "Полотна трикотажные. Методы определения разрывных характеристик и растяжимости при нагрузках, меньше разрывных" с изменениями части 4 в соответствии с ГОСТ 28239-89 "Полотна трикотажные для верхних изделий. Метод определения остаточной деформации") не удовлетворяет в полной мере требованиям, предъявляемым к методике определения прочности биологических объектов, и не может быть применен для этих целей без существенный изменений. Несмотря на это, с целью унификации методик представляется целесообразным использование элементов этого нормативно-технического документа в процессе разработки методики определения прочностных характеристик биологических объектов малого размера. Попытка разработки подобной методики на основании вышеописанного документа предпринималась и ранее, но объект исследования представлял собой биологическую ткань (или совокупность тканей) достаточно большого размера (соответствующего используемому фрагменту текстильной ткани в соответствии с ГОСТ 8847-85). Такой метод определения прочности биологических объектов используется (М.В.Ромашкин-Тиманов, Г.И.Синенченко, И.В.Гайворонский. Патент на полезную модель 48465 "Устройство для оценки физических свойств биологических тканей (зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей РФ 27 октября 2005 г.)). Данный
метод позволяет с достаточной для большинства исследований точностью определять предел прочности биологических объектов, модуль упругости, коэффициент растяжения и другие физические параметры ткани, но имеет ряд особенностей, не позволяющих применить его для оценки свойств биологических объектов малого размера. Главным препятствием к этому являются применение в основе метода разрывной машины РТ-250 (или подобной, предусмотренной ГОСТ-8847-85) и невозможность использования фрагментов биологических тканей, размер диаметра которых менее 50 мм. В связи с этим становится очевидным, что большая часть биологических объектов (в том числе и макроскопических) не может быть оценена данным методом. Другой особенностью методики является применение механических устройств фиксации давления (динамометров), что потенциально делает вероятной ошибку при считывании показаний с прибора, особенно в динамике.
Предлагаемое устройство позволяет определять физические характеристики биологических объектов малого размера. Электронный тензометрический датчик обеспечивает возможность измерения с большой точностью, милливольтметр, используемый для регистрации полученных данных, может быть использован с интерфейсом для СОМ порта (RS-232C) и использоваться в составе программно-аппаратного комплекса.
Нами использован электронный тензометрический датчик, который позволяет проводить измерения с большой точностью, - Dacell UMMA-50 (Южная Корея) с пределом измерения +-490Н. Данный датчик может быть использован как для регистрации силы на растяжение и на сжатие. Питание датчика осуществляется с помощью импульсного блока питания на 5 вольт постоянного тока ADP-5FH С (Delta Electronic INC, Китай). Импульсный блок питания позволяет обеспечить высокую стабильность напряжения на выходе, даже в условиях нестабилизированного питания от сети 220 вольт. Для регистрации параметров на выходе использован цифровой мультиметр UT70C (UNI-Trend Technologi (Dong Guan) Limited, Китай), в режиме милливольтметра с пределом измерения до 200 милливольт и разрешением 10 микровольт.