تنسایل؛ایده های حیاتی برای توسعه تجهیزات پزشکی شامل زیست سازگاری، بیومکانیک و عملکرد زیستی است. این مقاله به بررسی مکانیک یک بافت بیولوژیکی نمونه،و آزمایش مکانیکی مواد زیستی که در طراحی تجهیزات و دستگاه‌های پزشکی کاربرد دارند، می‌پردازد.
آزمایش کشش یک ماده شامل قرار دادن یک قطعه آزمایش استاندارد شده در معرض تنش محوری کششی فزاینده تا زمانی است که قطعه آزمایش شکسته شود. این آزمایش مقاومت یک ماده را در برابر نیروی ساکن یا به آرامی اعمال می کند. نرخ کرنش در آزمایش کششی معمولاً بسیار کوچک است (ε = 10-4 تا 10-2 s-1).
برای کسب اطلاعات بیشتر و دریافت خدمات با ما تماس بگیرید.
آزمایش های پیش بالینی و مکانیکی دستگاه های پزشکی شما از اهمیت بالایی برخوردار است و ایمنی و اطمینان مشتریان شما را تضمین می کند. آزمایشگاه‌های ما به دهه‌ها تجربه در صنعت تحقیق، توسعه و آزمایش دستگاه‌های پزشکی نگاه می‌کنند و می‌توانند راه‌حل‌ها و روشهای آزمایش فردی را برای اثبات ایمنی محصول شما ارائه دهند.
آزمایشگاه های ما مجهز به تکنولوژی روز هستند تا شما را به بهترین شکل ممکن پشتیبانی کنند!
دستگاه تست جهانی (UTM) برای آزمایش مقاومت کششی و فشاری مواد استفاده می شود. ماشین‌های تست جهانی به این دلیل نامگذاری شده‌اند که می‌توانند انواع مختلفی از آزمایش‌ها را بر روی طیف متفاوتی از مواد، اجزا و ساختارها انجام دهند. اکثر مدل های UTM ماژولار هستند و می توانند متناسب با نیازهای مشتری سازگار شوند.
ماشین های تست جهانی می توانند انواع مختلفی از مواد را در خود جای دهند، از نمونه های سخت مانند فلزات و بتن گرفته تا نمونه های انعطاف پذیر مانند لاستیک و منسوجات. این تنوع باعث می شود که ماشین تست جهانی تقریباً در هر صنعت تولیدی به همان اندازه قابل استفاده باشد.
دستگاه‌های پزشکی مانند سرب و بخیه معمولاً تحت آزمایش کشش قرار می‌گیرند تا ویژگی‌های مکانیکی آنها تحت کشش مشخص شود. گرفتن این دستگاه ها در حین آزمایش چالش های بیشتری را ایجاد می کند و می تواند برای به دست آوردن داده های معنی دار نیاز به نصب سفارشی داشته باشد.
تست کشش یک روش رایج است که مقاومت کششی نهایی، استحکام تسلیم، نقطه تسلیم، ازدیاد طول، مدول یانگ و سایر خواص مکانیکی دستگاه‌های پزشکی را ارزیابی می‌کند. ایمن سازی نمونه های سیم بر روی تجهیزات تست کشش بسته به دستگاه می تواند چالش برانگیز باشد. اگر در حین آزمایش لغزش در دستگیره ها رخ دهد، داده ها کمتر قابل اعتماد می شوند. برای برخی از دستگاه‌ها، نمونه‌ها در دستگیره‌ها از کار می‌افتند، که نشان‌دهنده مشکلات مربوط به گرفتن است که باید برطرف شوند.
دستگیره های سفارشی برای تست کشش دستگاه پزشکی
یک تست کششی دستگاه پزشکی که به خوبی طراحی شده باشد، ویژگی‌های اجزا را از نزدیک ارزیابی می‌کند و شامل دستگیره‌های مناسبی می‌شود که از لغزش نمونه جلوگیری می‌کند و به آنها اجازه میدهد بین دسته‌ها و نه در رابط گرفتن نمونه از کار بیفتند.
اهمیت قابلیت اطمینان و کیفیت دستگاه‌های پزشکی را نمی‌توان بیش از حد تخمین زد، زیرا جان، ایمنی و رفاه بیماران در معرض خطر بزرگی است و صنعت از نزدیک تحت نظارت است. بنابراین، دستگاه‌های پزشکی حوزه‌ای هستند که استانداردها و بررسی‌های کاملاً تثبیت شده‌ای دارند.
تامین کنندگان و تولیدکنندگان به طور یکسان باید بسیار مراقب باشند، زیرا آسیب ناشی از شرایط غیرمنتظره می تواند منجر به پیگرد قانونی علیه تولید کنندگان، تامین کنندگان، پزشکان و کاربران شود.
تخمین زده می شود که صنعت وسیع تجهیزات پزشکی جهان تا سال 20171 به 398 میلیارد دلار در سال خواهد رسید. این صنعت گسترده شامل قطعات اولیه تولید انبوه، توسعه مواد جدید و محصولات یکباره بسیار پیشرفته است. با این حال، برای همه افراد ذینفع، بخش عمده ای از فرآیند تست تضمین کیفیت (QA) به کشیدن، هل دادن و چرخاندن بستگی دارد.
کیفیت تولید
در حالی که ممکن است ساده به نظر برسد، بسیاری از رویدادهای پیش بینی نشده می توانند در طول دوره اعمال گشتاور یا نیرو رخ دهند. در طبقه تولید، آزمایش مداوم و تکرارپذیر نمونه‌ها می‌تواند به تشخیص تغییر کیفیت تولید کمک کند، و این اطلاعات می‌تواند برای انجام اقدامات اصلاحی قبل از خارج شدن خط از تلورانس‌های از پیش تعیین‌شده، بازخورد داده شود.
در خط تولید، تست‌های مناسب انتخاب شده و در تست‌کننده‌های گشتاور و نیرو برنامه‌ریزی می‌شوند و هر بار تست یکسانی را با اطمینان انجام می‌دهند. با این حال، سوالی که در این مقطع مطرح می شود این است که دقیقاً چه آزمایشی مناسب است؟
استانداردهای بین المللی تثبیت شده ای برای همه دستگاه های پزشکی وجود دارد تا اطمینان حاصل شود که این محصولات به اندازه کافی تیز و قوی هستند. پوست کندن و چسبیدن به طور مداوم؛ و همچنین کشش، خم شدن یا کلیک مطابق با مشخصات.
ممکن است تعیین و ارزیابی کیفیت بسیار ساده به نظر برسد و در یک سطح واقعاً همینطور است. اگر کاربران یک تستر نیروی جهانی دارند که برای نگه داشتن آیتم مورد نظر نصب شده است، تنها کاری که باید انجام دهند این است که نمونه را رها کنند، آزمایش را شروع کنند و سپس نمونه را بیرون بیاورند.
یک پاسخ فوری را می توان برای عبور/رد نمونه نشان داد، در حالی که داده های آزمایش خام برای هر دسته برای تجزیه و تحلیل و مقایسه در زمان بعدی ذخیره می شود و یک دنباله حسابرسی دقیق ارائه می شود.
روشهای تست استاندارد بین‌المللی برای اجزای استاندارد اعمال می‌شود، زیرا این اجزا در طول زمان دستخوش تغییرات زیادی در طراحی نمی‌شوند .
UTM قطعه ای همه کاره و ارزشمند از تجهیزات آزمایشی است که می تواند خواص مواد مانند استحکام کششی، کشش، فشار، استحکام تسلیم، تغییر شکل الاستیک و پلاستیک، فشرده سازی خمشی و سخت شدن کرنش را ارزیابی کند. مدل‌های مختلف ماشین‌های تست جهانی ظرفیت بار متفاوتی دارند، برخی از آنها تا 5 کیلو نیوتن و برخی دیگر تا 2000 کیلو نیوتن.
آزمایش ها را می توان در شرایط محیطی کنترل شده نیز انجام داد. این با قرار دادن دستگاه تست جهانی در یک اتاق یا اتاق محیطی به دست می آید. به عنوان مثال، آزمایش فلزات را می توان در دماهای شدید انجام داد: از -196 درجه سانتی گراد (321- درجه فارنهایت) تا بیش از 1000 درجه سانتی گراد (1800 درجه فارنهایت).
مقالات بیشتر:
اندوتوکسین
بار میکروبی
سمیت سلولی
حساسیت زایی
تحریک زایی
استحکام کششی چیست و چرا مهم است؟
استحکام کششی به توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر نیروی کششی قبل از کشش و شکستن غیرقابل کنترل آن اشاره دارد. همچنین به قدرت شکست آن هنگام اعمال نیرویی اشاره دارد که در غیر این صورت می تواند همزمان بسیاری از رشته های یک ماده را با نرخ بارگذاری یا گسترش ثابت بشکند. واحد اندازه گیری استحکام کششی واحدهای نیرو در هر سطح مقطع است، مانند پوند بر اینچ مربع یا psi.
استحکام کششی یک سیستم متریک پرکاربرد برای مصالح مورد استفاده در کاربردهای سازه ای است. با آزمایش کشش، نحوه واکنش یک ماده تحت انواع مختلف نیروها را می توان به راحتی تعیین کرد - که یک فرآیند بسیار مهم در متالورژی است زیرا فلزات شکننده بیشتر در معرض پارگی هستند.
داده های استخراج شده از کارآزمایی
ویژگی های مختلف مواد الاستیک را می توان در آزمایش کشش تعیین کرد:
مدول الاستیسیته یا مدول یانگ که تناسب قبلی را کمی می کند. این نتیجه تقسیم تنش بر کرنش، در ناحیه الاستیک نمودار تنش-کرنش است.
نسبت پواسون که نسبت بین کشیدگی طولی و کوتاه شدن طول های عرضی به جهت نیرو را کمیت می کند.
حد تناسب: مقدار تنش که زیر آن ازدیاد طول متناسب با بار اعمال شده است.
حد تسلیم یا حد الاستیک ظاهری: مقدار تنشی که نمونه در زمان پدیده تسلیم یا خزش تحمل می کند. این پدیده در ناحیه انتقال بین کرنش های الاستیک و پلاستیک رخ می دهد و با افزایش سریع کرنش بدون افزایش محسوس در بار اعمال شده مشخص می شود.
حد الاستیک (حد الاستیک معمولی یا عملی): مقدار تنشی که در آن کشش ایجاد می‌شود، از پیش تنظیم شده (0.2٪، 0.1٪، و غیره) بسته به اکستانسومتر مورد استفاده. این حداکثر تنش قابل اعمال بدون ایجاد تغییر شکل دائمی در مواد است.
بار شکست یا مقاومت کششی: حداکثر بار مقاومت شده توسط قطعه آزمایش تقسیم بر بخش اولیه قطعه آزمایش.
ازدیاد طول در هنگام شکست: افزایش طولی که قطعه آزمایش متحمل شده است. بین دو نقطه که موقعیت آنها نرمال شده است اندازه گیری می شود و به صورت درصد بیان می شود.
Estriction: کاهش مقطعی است که در ناحیه شکستگی ایجاد می شود.
به طور معمول، حد تناسب معمولاً تعیین نمی شود زیرا برای محاسبات اهمیتی ندارد. مدول یانگ نیز محاسبه نمی شود، زیرا مشخصه ماده است. بنابراین، همه فولادها مدول الاستیسیته یکسانی دارند، اگرچه مقاومت آنها ممکن است بسیار متفاوت باشد. داده‌های به‌دست‌آمده در آزمایش باید برای تعیین این ویژگی‌ها و سایر خصوصیات که بر اساس آنها قابل تعیین هستند کافی باشد. به عنوان مثال، شکل پذیری را می توان از افزایش طول و کاهش سطح به دست آورد.
خواص مکانیکی مواد نشان دهنده رفتار یک ماده زمانی است که در معرض نیروهای خارجی قرار می گیرد، مانند کشش ماده توسط نیرویی خارج از آن.
آزمایش کشش احتمالاً اساسی ترین نوع آزمایش از همه آزمایش های مکانیکی است که می توان روی یک ماده انجام داد.
تست های کششی ساده، نسبتا ارزان و کاملا استاندارد (نرمال) هستند.
در این آزمایش، ماده تحت یک نیروی کششی قرار می‌گیرد، یعنی نیرویی یا چندین نیروی خارجی به آن وارد می‌شود که سعی می‌کند ماده را کشش دهد.
در واقع در حین آزمایش با اعمال نیروی بیشتر و بیشتر به آن کشش می دهیم تا زمانی که بشکند.
با کشش ماده، ما می توانیم به سرعت تعیین کنیم که ماده چگونه به نیروهای وارد شده به آن که سعی در کشش آن دارند، واکنش نشان می دهد.
همانطور که مواد را کشش می دهیم، نیرویی را که در هر لحظه وارد می کنیم و میزان کشش مواد (ازدیاد طول) را می بینیم.
از نظر منطقی، آزمایش‌های کششی با مواد انعطاف‌پذیر، با درجه خاصی از پلاستیسیته، مانند مواد فلزی آهنی و غیرآهنی، پلاستیک، لاستیک، الیاف و غیره انجام می‌شود.
به یاد داشته باشید: داکتیل ماده ای است که می تواند به کابل یا رزوه تبدیل شود، بنابراین قابلیت کشش را دارد.
نقطه مقابل شکل پذیری شکننده است. ماده ای که دارای پلاستیسیته است، ماده ای است که توانایی تغییر شکل تحت نیروهای خارجی را قبل از شکستن دارد.
اگر ماده دارای خاصیت پلاستیکی نبود، قبل از شکستن تغییر شکل نمی داد.
داده‌های به‌دست‌آمده در آزمایش‌های کششی می‌تواند برای مقایسه مواد مختلف استفاده شود و بررسی شود که آیا برخی از آنها می‌توانند در برابر تلاش‌هایی که هنگام استفاده در یک کاربرد خاص در معرض آن قرار می‌گیرند مقاومت کنند.
مثلاً یک فلز در پل، یک آجر در خانه، یک تیر و غیره.
بسیاری از مواد در هنگام خدمت، تحت فشار یا نیرو قرار می گیرند که نمونه هایی از آن ها پوشش نسوز کوره ها، آلیاژهای آلومینیومی که بال های هواپیما با آن ساخته می شوند، فولاد محورها یا تیرهای خودرو و ستون های ساختمان ها هستند. .
در چنین شرایطی لازم است مشخصات مواد را دانست و قطعه را به گونه ای طراحی کرد که تغییر شکل ناشی از آن بیش از حد نباشد و شکستگی ایجاد نشود.
مقالات بیشتر:
تست چسبندگی سلولی
مشاوره جهت ساخت اتاق تمیز
مشاوره جهت تهیه تکنیکال فایل
تست خون سازگاری و هولیز کنندگی
تشخیص اشرشیا کلی در محصولات پزشکی
تشخیص استاف در محصولات پزشکی
تست کشش
برای این آزمایش ها از قطعاتی به نام «لوله آزمایش» یا «نمونه» استفاده می شود.
نمونه ماده قطعه ای از مواد با ابعاد استاندارد برای آزمایش، مانند آزمایش کشش است.
این ابعاد استاندارد طول نمونه و سطح مقطع آن است.
مراقب باشید که آن را با یک لوله آزمایش آزمایشگاهی فیزیک یا شیمی که برای اندازه گیری حجم استفاده می شود اشتباه نگیرید.
لوله آزمایش از انتهای خود بین دو لوازم جانبی به نام «گیره» یا «فک» که لوله آزمایش را در دستگاه آزمایش نگه می‌دارد قرار می‌گیرد و گرفته می‌شود.
معمولاً نمونه به صورت عمودی قرار می گیرد.
اکنون شروع به اعمال نیروی خارجی به یک انتهای نمونه با سرعت کم و ثابت می کنیم.
سر دیگر لوله آزمایش به دستگیره چسبیده باقی می ماند، اگرچه در برخی از ماشین ها نیرو در هر دو انتها به لوله آزمایش اعمال می شود.
هر جسمی هنگام حمایت از نیروی وارده سعی می کند در جهت اعمال نیرو تغییر شکل دهد.
در مورد آزمایش کشش، نیرو در جهت محور آن اعمال می شود و بنابراین محوری نامیده می شود.
نمونه در جهت طول خود کشیده می شود و در حالت عمود یا صفحه کوچک می شود.
با اعمال نیروی بیشتر و بیشتر بر روی نمونه، نمونه در نهایت شروع به کشیده شدن می‌کند و مقطع آن کاهش می‌یابد و طول آن افزایش می‌یابد.
ما به اعمال نیروی خارجی بیشتر و بیشتر ادامه خواهیم داد تا زمانی که نمونه شکسته شود.
این لحظه لحظه شکستگی نامیده می شود. به همین دلیل می گویند آزمایش کشش یک آزمایش مخرب است، قطعه می شکند و دیگر فایده ای ندارد.
در طول آزمایش، داده های نیرو (که بار نیز نامیده می شود) و کشش قطعه آزمایش را ثبت می کنیم.
با داده های به دست آمده در آزمون می توانیم نموداری به نام "منحنی کشش-کشیدگی" بسازیم.
تنش به عنوان نیروی اعمال شده به نمونه در هر لحظه، اما EYE در واحد بخش درک می شود.
واحد کشش در SI (سیستم بین‌المللی) نیوتن/متر مربع است، اگرچه گاهی اوقات برای اهداف عملی آن را بر حسب کیلوگرم بر میلی‌متر مربع (میلی‌متر مربع) بیان می‌کنند.
همانطور که می بینید نیوتن خواهد بود زیرا واحد نیرو و متر مربع است زیرا برای هر واحد مقطع است که همانطور که می دانید برش بر حسب متر مربع و میلی متر مربع و غیره اندازه گیری می شود.
