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基于光力学实验方法的生物膜材料性能的研究
为研究细胞培养膜在外力作用下的应变分布,将影栅云纹法应用于培养膜的力学性能测试中,实现对培养膜进行光力学实验研究.实验可得到生物培养膜的离面位移,与相移技术结合能够快速得到培养膜的三维形貌,并利用干涉云纹图得到培养膜的应变分布.应用影栅云纹法,可测量低弹模材料的大变形,较好地解决了大变形力学量的测试问题,不仅对观察附着其上的细胞生长和发育规律有一定的指导意义,而且促进了光力学实验方法在生物工程领域中的应用.
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弹性培养膜力学性能的相移影栅云纹法测试
背景:细胞附着在生物硅胶膜上,在机械顶压作用下,细胞会随着培养膜伸张发生形变,从而可以观察其在不同外力作用下的生长规律,但是,培养膜各部分受力情况如何?目的:用光力学实验方法得出培养膜的离面位移,进而求出生物硅胶膜的应变分布.设计、时间及地点:对比观察实验,于2008-03/08在上海应用技术学院机械与自动化工程学院光测力学实验室完成.材料:将美国道康宁公司生产的医用硅橡胶Q7-4750模压成圆形薄膜,直径为100 mm,厚度为150～160 μm,弹性模量2.14 MPa,泊松比为0.48.方法:运用相移影栅云纹法.光源采用点光源:栅板采用5线/mm的玻璃栅板,夹持在平移相移机构上,相移机构每次手动5刻度,栅板移动0.1 mm,以产牛相移图,CCD摄像机被用来进行采集云纹图,并直接输入电脑,利用专用图像处理软件进行位相计算和位相解包裹,后根据相位与位移关系,将相位转换成位移,可得到三维形貌.主要观察指标:离面位移信息.培养膜的变形量(包括位移和应变).结果:利用采集的云纹图,通过相移方法,对4种球冠加载后的培养膜三维形貌利用图像处理重建,得到了培养膜各点的离面高度,对应于1%,10%,20%,25%的应变量,高点分别为2.28.8.32,12.12,13.52 mm,重建培养膜形貌矢径高与已知球缺矢径高误差3.5%,表明该实验方法精度较高;通过离面高度计算了沿径向由张力引起的应变,其结果呈抛物线型.结论:通过将影栅云纹法应用于细胞培养膜的力学性能测试,得到了培养膜的各个部分的位移分布为等高线分布形式,即培养膜中心部位移大,应变沿培养膜对称轴呈抛物线形.
