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血管张应力体外加载装置的研制
背景：国内外已经研制出多种体外细胞张应力加载装置，主要拉伸方法有矩形基底拉伸法、圆形基底变形法和4点弯曲梁加载法3种，其中圆形基底变形法虽能够很好的反映体内如肺泡的扩张、血管的脉动等真实情况，但该种加载过程中膜的应变是辐射对称的；4点弯曲梁加载法能够提供的应变范围很小，加载时间有限，应变调节比较困难。
目的：采用矩形基底拉伸法研制血管张应力体外加载装置。
方法：采用机电一体化设计研制血管张应力体外加载装置，由电源模块、控制模块、传动模块和数据采集模块4个部分组成，以硅胶片为基底材料，通过对电机旋转角度和转动速度的高精度控制，实现对硅胶膜片上的拉伸控制。
结果与结论：通过测试和试验，该装置可以满足试验所需的参数范围，能够在体外模拟出人体张应力环境，初步认为该张应力加载装置的研制是成功的，实现了：①装置有两种工作模式：应力模式和应变模式，解决了基底加载装置的硅胶片材还没有实现标准化的问题。②能实现张应力在0-5×105 Pa范围内的调节。③能实现张应变在0-40%范围内的调节。④能实现0-80次/min的拉伸频率的变化，并能控制拉伸时间。 -
体外血管内皮细胞培养装置中弹性基底的应力研究
目的 对一种体外血管内皮细胞动态培养装置中弹性基底的应力情况进行研究,使装置更接近人体血流动力学环境,实验并观察不同张应力情况下平行平板流动腔中弹性基底切应力的变化.方法 采用一系列静态拉伸试验拟合动态拉伸的情况,即将两种不同厚度硅胶片置于装置中,从0％开始,分别以每次间隔10％拉伸率做静态拉伸(0％、10％、20％、30％),并在保持其拉伸率不变的情况下,计算硅胶片拉伸后的腔体高度.通过计算切应力得到不同拉伸率下的切应力曲线,分析比较切应力随硅胶片厚度变化的规律.结果 实验结果与理论分析基本一致.当拉伸率为30％时,0.5 mm厚度硅胶片随拉伸率的变化(腔体高度的变化),对平行平板流动腔中切应力会产生一定影响,平均和大切应力分别减小10.1％和10.4％.结论 计算平行平板流动腔中切应力必须考虑引入张应力后弹性基底厚度变化所引起的影响因素.研究结果可为体外血管内皮细胞的培养以及设计研制新型平行平板流动腔提供实验技术.
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一种血管张应力体外加载装置的实验研究
目的 研制一种血管张应力体外加载装置,研究弹性基底(硅胶片)上的张应力、张应变分布.方法 基于基底形变加载技术,研制一种接近人体血液动力学环境的血管张应力体外加载装置.利用装置中的摄像机拍摄硅胶片拉伸前后硅胶片网格点的图像并转化为数字图像,使用Matlab软件对网格点的位置特征进行计算,从而得到硅胶片的应变分布.利用万能材料试验机对硅胶片进行实验和计算得到硅胶片的力学参数,根据力学参数建立有限元模型,并对硅胶片的张应力、张应变分布进行模拟计算.将实验结果和模拟结果进行比较.结果 有限元结果和实验结果基本一致,张应力、张应变的大值均出现在加载点处,中间区域应力、应变较为均匀.硅胶片中间60％面积区域可视为均匀应变场.结论 研究结果可为后期血管壁内皮细胞的动态培养以及细胞力学研究提供实验技术.
