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Toutes les procédures impliquant des échantillons d’animaux ont été examinées et approuvées par le comité d’éthique animale approprié.
- Indentation d’impact
- Étalonnez le nanoindentateur instrumenté et ajustez les paramètres par défaut pour permettre des expériences d’impact dynamiques sur des tissus cérébraux hydratés conformément aux instructions du fabricant.
- Montez une sonde sphérique en la faisant glisser sur le pendule à l’aide d’une pince à épiler.
- Collez un échantillon de quartz fondu sur le poteau d’échantillonnage, qui est vissé dans l’étape de translation.
- Allez dans le menu Étalonnage et sélectionnez « Cellule liquide ». Suivez les instructions du logiciel pour entrer en contact avec l’échantillon de quartz fondu.
- Sélectionnez « Normal » pour le type de pénétrateur et utilisez la valeur par défaut de 0,05 mN pour la charge du pénétrateur. Cliquez sur « Continuer » pour effectuer l’étalonnage pour la configuration normale du pénétrateur.
- Reculez l’étage d’échantillonnage d’au moins 5 mm. Montez le bras de levier, qui permet d’abaisser la sonde dans la cellule liquide, et répétez l’étalonnage de la cellule liquide dans la nouvelle configuration en sélectionnant « Cellule liquide » pour le type de pénétrateur. Cliquez sur « Continuer » pour obtenir le facteur d’étalonnage des cellules liquides.
- Activez l’option logicielle Liquid Cell en allant dans le menu Expérience et en sélectionnant « Options spéciales ». Utilisez la dernière valeur d’étalonnage.
- Augmentez l’espacement des plaques de condensateur, car cela permettra d’obtenir une plus grande profondeur maximale mesurable, ce qui est nécessaire lors de l’essai de matériaux hautement conformes.
- Dans le menu Système, sélectionnez « Paramètres non protégés » et « Paramètres de la machine » pour modifier le taux de charge d’essai pendulaire, le taux de charge zéro et le décalage de la rampe de secours à 0,5 mN/s, 0,1 mN/s et 3 V, respectivement.
- À l’aide d’une clé, tournez les trois écrous qui contrôlent l’espacement des plaques du condensateur dans le sens des aiguilles d’une montre par petits incréments.
- Après chaque tour complet dans le sens des aiguilles d’une montre, sélectionnez « Réglage de la boîte de pont » dans le menu Maintenance et obtenez un bon test de pendule, ce qui nécessitera d’éloigner le poids du contrepoids du pendule.
- Répétez les étapes 1.1.7.2-1.1.7.3 jusqu’à ce que l’étalonnage approximatif de la profondeur indique une valeur de 70 000 nm/V ou plus.
- Positionnez une nouvelle butée au bas du pendule qui peut être activée et désactivée via une alimentation électrique. Rétractez la butée d’origine située derrière le pendule pour éliminer une obstruction potentielle du mouvement du pendule et permettre des vitesses d’impact plus élevées ainsi que des profondeurs de pénétration plus élevées dans les échantillons conformes.
- Laissez l’armoire atteindre l’équilibre thermique (cela prend environ 1 heure).
- Pendant que l’armoire s’équilibre, retournez au menu Système et sélectionnez « Paramètres non protégés » et « Paramètres de la machine ». Réglez la vitesse de contact d’étalonnage de profondeur (dcal) sur 1 μm/s, la vitesse de contact d’indentation primaire sur 3 μm/s et la vitesse de contact de charge ultra-faible sur 1 μm/s.
- Dans le menu Calibrage, effectuez un étalonnage de profondeur standard dans cette nouvelle configuration.
- Allumez l’alimentation du solénoïde et réglez-la sur 10 V. Allez dans le menu Expérience et sélectionnez « Impact » et « Ajuster le déplacement d’impulsion ». Suivez les instructions du logiciel (invites automatiques) pour calibrer la distance de balancement du pendule.
- Montez le tissu cérébral de la souris dans la cellule liquide.
- Après avoir récolté tout le cerveau, stockez-le immédiatement dans un milieu nutritif indépendant du CO2 pour les tissus neuronaux adultes sur glace.
- Lorsque la configuration de l’indentation d’impact est entièrement terminée, transférez soigneusement le cerveau dans une boîte de Pétri avec un milieu indépendant du CO2. Coupez le cerveau en sections de 6 mm d’épaisseur avec des surfaces planes de chaque côté.
- Collez le tissu tranché sur le poteau d’échantillonnage en aluminium avec une fine couche d’adhésif cyanoacrylate.
- Faites glisser la cellule liquide sur le deuxième joint torique du piquet d’échantillon et remplissez la cellule liquide avec 5 ml de milieu indépendant du CO2 pour immerger complètement le tissu. Ce poteau d’échantillonnage est ensuite soigneusement monté sur la platine de translation à l’intérieur du nanoindenteur instrumenté.
- Mesurez la réponse d’impact du tissu cérébral.
- Si nécessaire, retirez la sonde sphérique et remplacez-la par la sonde qui vous intéresse sans retirer le bras de levier.
- Dans le menu Système, sélectionnez « Paramètres non protégés » et « Paramètres de la machine ». Modifiez la vitesse de contact d’impact primaire à 5 μm/sec.
- Avec le bain d’échantillon bas (direction -z) et loin du pendule (+direction x), déplacez-vous dans la direction -x jusqu’à ce que l’extrémité du bras de levier soit correctement située au-dessus du bain. Déplacez-vous dans la direction +z jusqu’à ce que la pointe soit complètement immergée dans le bain et devant l’échantillon.
- À l’aide de la fenêtre de contrôle de l’étage d’échantillonnage, établissez le contact avec précaution, puis éloignez l’étage de la surface de l’échantillon d’environ 30 μm.
- Dans le menu Expérience, cliquez sur « Impact » pour configurer une expérience d’impact. Choisissez une charge d’impulsion spécifique qui sera directement liée à la vitesse d’impact résultante en fonction de l’étalonnage de la distance d’oscillation. Exécutez l’expérience planifiée.
- Lorsque le pendule pivote vers l’arrière et que la surface de l’échantillon continue de se déplacer vers le plan de mesure, désactivez l’interrupteur d’arrêt de fin de course inférieure.
- Observez comment le pendule pivote vers l’avant pour percuter l’échantillon. Le déplacement de la sonde en fonction du temps sera enregistré par le logiciel.
- Lorsque la fenêtre de l’étape xyz apparaît, réactivez l’interrupteur d’arrêt de fin de course.
- Répétez les étapes 3.4 à 3.8 pour tester autant de charges et d’emplacements différents que nécessaire.
- Analysez le déplacement acquis en fonction de la réponse temporelle du pendule à l’aide de scripts MATLAB personnalisés pour déterminer la profondeur de pénétration maximale xmax, la capacité de dissipation d’énergie K et le facteur de qualité de dissipation Q.
- Allez dans le menu Analyse et exportez les données dans un fichier texte.
- Prenez la dérivée temporelle du profil de déplacement pour obtenir le vecteur vitesse en fonction du temps. Définissez le déplacement nul comme point de contact xo1.
REMARQUE : La vitesse d’impact vin est la vitesse maximale immédiatement avant le contact. xmax correspond à la déformation à laquelle la vitesse de la sonde diminue d’abord jusqu’à zéro. xO2, qui est équivalent à xr, est la position requise pour rétablir le contact avec l’échantillon déformé au cours du cycle suivant. Vitesse de rebond vout est la vitesse au déplacement xr. - Définir K (sans unité) comme l’énergie dissipée par l’échantillon normalisée par la somme des énergies récupérées et dissipées de l’échantillon pendant le premier cycle d’impact. Calculez K en fonction des propriétés intrinsèques du pendule (telles que la rigidité en rotation et le coefficient d’amortissement), xo1, xmax, xr, vin et vout.
- Comme le déplacement peut être décrit comme un mouvement oscillatoire harmonique amorti, ajustez une fonction de décroissance exponentielle aux maxima de la courbe de déplacement en fonction du temps.
- Calculez Q (sans unité) comme π multiplié par le nombre de cycles nécessaires pour que l’amplitude d’oscillation diminue d’un facteur e. Une valeur plus élevée de Q signifie un taux de dissipation d’énergie plus faible.