جهاز اختبار الاحتكاك - المفاعل الحيوي لدراسة الميكانيكا الحيوية للمفصل الزليلي ، وعلم الأحياء الميكانيكي ، والتنظيم الفيزيائي

تقليديا ، استخدمنا المختبر لدراسة الأنسجة غير الحية لحساب معاملات الاحتكاك ولكننا نعمل على توسيع قدرات المختبر بشكل كبير لاختبار الأنسجة الحية وتقييم التفاعلات البيولوجية. يوفر جهاز اختبار الاحتكاك حركة ترجمة متبادلة وحمل ضاغط لملامسة أسطح الأنسجة الحية. الجهاز معياري ، مما يسمح باختبار مختلف الوجوه البيولوجية المضادة.

يمكن أن توفر هذه الطريقة نظرة ثاقبة حول كيفية تأثير قوى الاحتكاك على الاستجابات الميكانيكية والميكانيكية البيولوجية للغضروف الحي والغشاء الزليلي ، مما قد يؤدي إلى استراتيجيات جديدة للحفاظ على صحة المفاصل. ابدأ بحصاد الزعنفة البقرية اليافعة. باستخدام شفرة مشرط ، تتبع الخطوط العريضة لمنطقة الغشاء الزليلي ذات الاهتمام.

باستخدام الملقط ، أمسك أحد طرفي الغشاء الزليلي وارفعه بلطف لتمديد الغشاء الزليلي البعيد إلى العظم الأساسي. استخدم شفرة مشرط لإزالة الغشاء الزليلي من العظم ووضع الأنسجة في وسائط الثقافة المناسبة أو محلول حمام الاختبار. ثم حصاد الغضروف البقري الأحداث عن طريق تأمين الساق في حامل قابل للتعديل.

قم بإزالة الغضروف المفصلي بعناية مع تجنب ملامسة سطح الغضروف. على الحواف الخارجية لهضبة الظنبوب، استخدم قاطع صندوقي لقطع الغضروف عموديا على الغضروف باتجاه العظم. قطع تماما من خلال الغضروف لجعل حواف مستقيمة أو الجانبين.

إزالة الأنسجة الزائدة. على الحواف الخارجية ، استخدم قاطع الصندوق لإجراء قطع نظيف في الواجهة بين العظم والغضروف. لإزالة الشريط الظنبوبي من سطح الهضبة، أدخل بلطف مفك براغي مسطح الرأس أسفل القطع وقم بتدويره بلطف لتخفيف الغضروف المفصلي من العظم تحت الغضروف.

عندما ترتخي العينة، ادفع مفك البراغي ببطء إلى الأمام حتى ينفصل شريط الغضروف عن العظم. تأكد من دفع مفك البراغي نحو العظم ، وليس الغضروف. باستخدام قاطع صندوقي ، قم بقطع سطح هضبة الظنبوب لإنتاج عينات مستطيلة بالحجم والسمك المطلوبين.

ضع الأنسجة في وسائط الثقافة المناسبة أو محلول الاستحمام الاختباري. إذا تم استخدام الشريط الظنبوبي كوجه سفلي ، فقم بإزالة القاعدة المغناطيسية القابلة للفصل ولصق طبق بتري قطره 60 ملم على السطح العلوي للقاعدة القابلة للفصل. مع لصق طبق بتري في مكانه ، قم بتوصيل القاعدة المنفصلة بالقاعدة الثابتة ووضع علامة على طبق بتري للإشارة إلى اتجاه الانزلاق.

ضع كمية صغيرة من سيانواكريليت على وسط الطبق. محاذاة شريط الظنبوب مع الاتجاه المنزلق للمرحلة. اضغط برفق على شريط الغضروف على الطبق.

استعادة القاعدة المغناطيسية القابلة للإزالة إلى قاعدتها الثابتة المقترنة في اختبار الاحتكاك. املأ طبق بتري بمحلول حمام الاختبار المطلوب. إذا تم استخدام الغشاء الزليلي كواجهة مضادة علوية ، فقم بإزالة السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم من اختبار الاحتكاك.

ضع الغشاء الزليلي فوق السطح الزجاجي الدائري. لتأمين الغشاء الزليلي ، انشر حلقة O على محيطها. باستخدام الملقط ، اسحب الغشاء الزليلي برفق لتمديد الأنسجة المشدودة والمسطحة أسفل الحلقة O.

تقليم الأنسجة الزائدة بالمقص الجراحي. قم باستعادة السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم إلى جهاز اختبار الاحتكاك. اضبط الارتفاع الرأسي لسطح التحميل بحيث يحوم الغشاء الزليلي فوق الوجه السفلي ويتم غمره في حمام الاختبار.

أدخل العينات المثبتة في جهاز اختبار الاحتكاك. افتح إنشاء البيانات التناظرية MF DAQ. تهيئة تحميل PID وتشغيل Windows المتصل الديناميكي في البرنامج.

قم بتشغيل إنشاء البيانات التناظرية MF DAQ وتهيئة نافذة تحميل PID عن طريق الضغط على الزر تشغيل. انتقل إلى علامة التبويب السائر في نافذة مشغل المتصل الديناميكي. حدد تسارع مرحلة الترجمة وسرعتها وبعدها في مربعات إدخال المستخدم.

لإدخال مدة الاختبار ، انقر فوق الزر فتح مجلد في أسفل يمين جدول الحالة الزمنية وحدد مسار ملف Stepper Time Index. ثم حدد مدة الاختبار مرة أخرى في علامة التبويب الملف الصوتي. حدد مسار ملف فهرس الملف Voice Coil بالنقر فوق الزر "فتح مجلد" في أسفل يمين جدول الحالة الزمنية وحدد الملف.

يجب إجراء ذلك سواء تم استخدام الملف الصوتي أم لا. تطبيق الحمل العادي. في حالة استخدام الأوزان الميتة، ضع الأوزان المطلوبة على المحامل الخطية فوق السطح الزجاجي للتحميل.

تأكد من أن الحمل المطبق بالإضافة إلى وزن السطح الزجاجي للتحميل وقضيب الدعم لا يتجاوز السعة المقدرة لخلية التحميل. حدد المسار واسم الملف لتخزين البيانات باستخدام الزر فتح مجلد على يسار المربع الحق في الملف. احفظ الملف بامتداد txt.

قم بتوسيط الوجه السفلي أسفل الوجه العلوي وقم بتعيينه على أنه موضع صفر X. للقيام بذلك، قم بتشغيل نافذة المتصل الديناميكي المشغل عن طريق الضغط على الزر تشغيل. في علامة التبويب السائر ، انقر فوق زر الصفحة الرئيسية لنقل المرحلة إلى آخر موضع صفر X محفوظ.

إذا لم تتم محاذاة الوجوه المقابلة، فحرك المرحلة بالنقر فوق زري السهمين الأخضر الأيسر والأيمن. عند الوصول إلى الموقع المطلوب ، انقر فوق الزر صفر لحفظ موقع المرحلة الحالية كموضع صفر X الجديد. أوقف نافذة المتصل الديناميكي المشغل بالنقر فوق الزر إيقاف.

بمجرد تمركز الوجوه المضادة العلوية والسفلية ، ابدأ اختبار الاحتكاك للعينات عن طريق بدء الحركة الدورية للمرحلة. بمجرد أن تتحرك المرحلة ، اجعل الوجه العلوي يتلامس ببطء مع الجزء السفلي. دع الاختبار يعمل ، وجمع بيانات اختبار الاحتكاك.

بعد مدة الاختبار المطلوبة ، أوقف الاختبار عن طريق الضغط على الزر إيقاف ( Stop) وعن طريق تفريغ العينات عن طريق رفع الوجه العلوي وتحريكه بعيدا عن ملامسة الوجه السفلي المقابل. استخدم الرمز المخصص لحساب معامل الاحتكاك والتباطؤ لكل دورة. تأكد من أن مجلدا واحدا يحتوي على جميع الملفات ذات الصلة.

افتح تشغيل دورة الاحتكاك. م ملف. انقر فوق الزر "تشغيل" في البرنامج النصي.

حدد ملف البيانات الخام المراد تحليله وموقع الحفظ المطلوب. سيتم إنتاج معامل الاحتكاك ومؤامرات التباطؤ بواسطة MATLAB. تم استخدام تكوين الغشاء الزليلي على الغضروف لاختبار الاحتكاك للنباتات البقرية اليافعة حيث تم تركيب الزعنفة الزليلي على صفيحة تحميل أكريليك قطرها 10 ملليمترات بحيث تكون الطبقة الداخلية على اتصال بالغضروف الأساسي.

تم استخدام شريط الظنبوب كوجه مضاد للغضروف. تم حساب معامل الاحتكاك الفعال من متوسط FT مقسوما على FN على كل دورة ترددية ثم تم رسمه مقابل مدة الاختبار للحصول على مخطط معامل احتكاك مقابل الوقت. لكل اختبار، تم حساب متوسط قيم معامل الاحتكاك على مدار الاختبار بأكمله.

في حمام اختبار PBS ، زاد متوسط قيم معامل الاحتكاك مع زيادة إجهاد الاتصال. وعلى العكس من ذلك، ظل متوسط قيم معامل الاحتكاك متشابهة مع زيادة إجهاد التلامس في حمام السائل الزليلي البقري. تذكر أن تبدأ في جمع بيانات الحمل قبل ملامسة الأسطح.

هذا يضمن إمكانية حساب الحمل الفارغ المناسب. يمكن تقييم مكونات حمام التشحيم والأنسجة قبل وبعد الاختبار لتقييم التغيرات البيولوجية التي ينقلها نظام تجريبي معين.