RU86437U1

RU86437U1 - DEVICE FOR MEASURING LENGTH OF BIOLOGICAL FABRIC UNDER THE INFLUENCE OF MECHANICAL LOAD ON IT

Info

Publication number: RU86437U1
Application number: RU2009115944/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Михайлович Лазарев; Владимир Владимирович Биндюк; Денис Константинович Бага; Андрей Николаевич Андриевский; Елизавета Юрьевна Агаркова
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Устройство для измерения удлинения биологической ткани при воздействии на нее механической нагрузкой, состоит из двухпризменных весов, содержащих грузоприемную чашку с ее верхним расположением, винт для гиреналожения и отсчетную шкалу, а также горизонтальной и вертикальной штанг и стержня, соединенного с весами с возможностью его передвижения в вертикальной плоскости с помощью установленного на нем регулировочного винта, в верхней части стержня зафиксирована платформа с возможностью ее передвижения в горизонтальной плоскости с помощью установленного на платформе регулировочного винта, на платформе размещен микроскоп, горизонтальная штанга жестко соединена со стержнем, а вертикальная - с грузоприемной чашкой весов, к обеим штангам прикреплены крючки, причем места прикрепления крючков находятся на одной вертикальной оси, к вертикальной штанге прикреплена также шкала удлинения, установленная на уровне размещения микроскопа, в месте соединения стержня с весами зафиксирована лампа с возможностью освещения образца ткани и шкалы.A device for measuring the elongation of biological tissue when exposed to mechanical load, consists of two prism scales, containing a load receptacle with its upper arrangement, a screw for hyporangement and a reference scale, as well as horizontal and vertical rods and a rod connected to the scales with the possibility of its movement in vertical plane with the help of an adjusting screw installed on it, a platform is fixed in the upper part of the shaft with the possibility of its movement in the horizontal plane with the help of by means of an adjusting screw mounted on the platform, a microscope is placed on the platform, the horizontal rod is rigidly connected to the rod, and the vertical rod is connected to the load receptacle of the balance, hooks are attached to both rods, and the hook attachment points are on the same vertical axis, and an extension scale is also attached to the vertical rod installed at the microscope placement level, a lamp is fixed at the junction of the rod with the balance with the possibility of illuminating a tissue sample and scale.

Description

Полезная модель относится к области медицины, в частности экспериментальной хирургии, и может использоваться для измерения удлинения биологической ткани при воздействии на нее механической нагрузкой для изучения напряженно-деформирующего состояния ткани.The utility model relates to the field of medicine, in particular experimental surgery, and can be used to measure the elongation of biological tissue when exposed to mechanical stress to study the stress-strain state of the tissue.

Известно устройство для измерения натяжения тканей (US 1512573 А1, 07.10.89, кл. А61В 17/06). Устройство предназначено для измерения нагрузки на швы при стягивании краев раны и может быть использовано для выбора способа пластики при оперативном лечении вентральных грыж.A device for measuring tissue tension is known (US 1512573 A1, 10/07/89, class A61B 17/06). The device is designed to measure the load on the sutures when tightening the edges of the wound and can be used to select the method of plastic surgery for surgical treatment of ventral hernias.

Устройство содержит направляющую, захваты ткани, каретку со средством ее перемещения, индикатор, а также вторую каретку, поршневые механизмы, трубопроводы, источник избыточного движения, при этом захваты тканей выполнены в виде крючков, которые закреплены на каретках, установленных с возможностью перемещения по направляющей, на которой закреплены поршневые механизмы, установленные с возможностью взаимодействия с каретками, поршневые механизмы трубопроводами соединены между собой, с индикатором и источником избыточного давления. Устройство выполнено с возможностью дистанционного управления его работой.The device comprises a guide, tissue grips, a carriage with a means of moving it, an indicator, as well as a second carriage, piston mechanisms, pipelines, a source of excessive movement, while the tissue grippers are made in the form of hooks that are mounted on carriages mounted to move along the guide, on which the piston mechanisms are mounted, installed with the possibility of interaction with the carriages, the piston mechanisms are connected by pipelines to each other, with an indicator and an overpressure source. The device is configured to remotely control its operation.

Данное устройство используется интраоперационно и не может быть применимо для экспериментальных исследований растяжимости биологической ткани.This device is used intraoperatively and may not be applicable for experimental studies of the extensibility of biological tissue.

В качестве прототипа по наиболее близкой технической сущности нами выбрано устройство для механических испытаний биологических тканей, с помощью которого определялись функциональные параметры, характеризующие деформированность сосудов и прочность их на разрыв. (Пуриня Б.А. Биомеханика крупных кровеносных сосудов человека / Б.А.Пуриня, В.А.Касьянов. - Рига: Зинатне, 1980. - 260 с., С.55).As a prototype for the closest technical essence, we have chosen a device for mechanical testing of biological tissues, with which we determined the functional parameters characterizing the deformation of the vessels and their tensile strength. (B. Purin. Biomechanics of large human blood vessels / B. A. Purin, V. A. Kasyanov. - Riga: Zinatne, 1980. - 260 p., P. 55).

Устройство содержит резерсивный электрический двигатель, редуктор, муфту, рукоятку червячный механизм ньютонометр, зажимы крепления образца, опорную пяту, электрический индикатор и микрометр. Устройство работает следующим образом:The device contains a resistive electric motor, a gearbox, a clutch, a handle, a worm gear, a newtonometer, sample fastening clamps, a support heel, an electric indicator, and a micrometer. The device operates as follows:

С помощью червячного механизма осуществляют вертикальное перемещение нижнего зажима вручную от рукоятки или электродвигателя через редуктор. С помощью ручной подачи образец можно быстро нагрузить до определенного натяжения и поддерживать его в течение любого заданного времени. При работе от электродвигателя вал редуктора через муфту соединяется с рукояткой. В зажимах крепится фрагмент ткани. Приложенное к нему усилие передается на пружину ньютонометра и регистрируется с точностью до 0,05 Н. Удлинение образца измеряется микрометром с ценой деления 0,01 мм. Контакт микрометра с головкой опорной пяты фиксируется электрическим индикатором. Исследовались полоски ткани размером 6×30 мм. Затем оба конца закрепляли в зажимах. Установив начальный размер при включенном электрическом индикаторе, растягивали образец до разрушения, регистрируя при этом время и удлинение образца.Using the worm mechanism, the lower clamp is vertically moved manually from the handle or electric motor through the gearbox. Using manual feeding, the sample can be quickly loaded to a certain tension and maintained for any given time. When operating from an electric motor, the gearbox shaft is connected to the handle through a coupling. A piece of fabric is attached to the clamps. The force applied to it is transmitted to the spring of the newtonometer and is recorded with an accuracy of 0.05 N. The elongation of the sample is measured with a micrometer with a division value of 0.01 mm. The contact of the micrometer with the head of the supporting heel is fixed by an electric indicator. We investigated strips of tissue measuring 6 × 30 mm. Then both ends were fixed in clamps. Having established the initial size with the electric indicator turned on, the sample was stretched to failure, while recording the time and elongation of the sample.

Недостатками устройства, выбранного нами в качестве прототипа, являются:The disadvantages of the device selected by us as a prototype are:

- Конструкция устройства предусматривает использование образцов тканей длиной не менее 30 мм и шириной не менее 6 мм. При исследовании биологических тканей у новорожденных и детей раннего возраста невозможно иссечь образцы данных размеров, поэтому устройство, выбранное нами в качестве прототипа, невозможно использовать для исследования биологических образцов тканей длиной менее 30 мм и шириной менее 6 мм.- The design of the device provides for the use of tissue samples with a length of at least 30 mm and a width of at least 6 mm. In the study of biological tissues in newborns and young children, it is impossible to excise samples of these sizes, so the device we have chosen as a prototype cannot be used to study biological tissue samples with a length of less than 30 mm and a width of less than 6 mm.

- С помощью устройства прототипа возможно измерение удлинения образца ткани под действием приложенной к нему нагрузки только по длине образца, но не по его толщине.- Using the prototype device, it is possible to measure the elongation of a tissue sample under the action of the load applied to it only along the length of the sample, but not along its thickness.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является разработка устройства для измерения удлинения биологической ткани при воздействии на нее механической нагрузкой, позволяющего:The technical result of the claimed utility model is the development of a device for measuring the elongation of biological tissue when exposed to mechanical load, allowing:

- исследовать образцы тканей, длина которых не менее 10 мм, а ширина не менее 2 мм;- examine tissue samples with a length of at least 10 mm and a width of at least 2 mm;

- измерять удлинение образца ткани при воздействии на него механической нагрузки не только по его длине, а также и его толщине.- measure the elongation of a tissue sample when exposed to a mechanical load, not only along its length, but also its thickness.

Технический результат заявляемой полезной модели достигается тем, что устройство для измерения натяжения биологической ткани при воздействии на нее механической нагрузкой состоит из двухпризменных весов, содержащих грузоприемную чашку с ее верхним расположением, винт для гиреналожения и отсчетную шкалу. Устройство содержит также горизонтальную и вертикальную штанги и стержень, соединенный с весами с возможностью его передвижения в вертикальной плоскости с помощью установленного на нем регулировочного винта. В верхней части стержня зафиксирована платформа с возможностью ее передвижения в горизонтальной плоскости с помощью установленного на платформе регулировочного винта. На платформе размещен микроскоп. Горизонтальная штанга жестко соединена со стержнем, а вертикальная - с грузоприемной чашкой весов. К обеим штангам прикреплены крючки, причем места прикрепления крючков находятся на одной вертикальной оси. К вертикальной штанге прикреплена также шкала удлинения, установленная на уровне размещения микроскопа. В месте соединения стержня с весами зафиксирована лампа с возможностью освещения образца ткани и шкалы.The technical result of the claimed utility model is achieved in that the device for measuring the tension of biological tissue when exposed to mechanical load consists of two prism scales, containing a load receptacle with its upper arrangement, a screw for stacking and a reference scale. The device also contains horizontal and vertical rods and a rod connected to the scales with the possibility of its movement in the vertical plane using the adjusting screw installed on it. A platform is fixed in the upper part of the rod with the possibility of its movement in the horizontal plane with the help of an adjusting screw mounted on the platform. A microscope is placed on the platform. The horizontal bar is rigidly connected to the rod, and the vertical bar is connected to the load receptacle of the balance. Hooks are attached to both rods, and the hook attachment points are on the same vertical axis. An extension scale is also attached to the vertical rod, set at the microscope placement level. At the junction of the rod with the scales, a lamp is fixed with the possibility of illuminating a tissue sample and scale.

Отличительными существенными признаками заявляемой полезной модели являются:Distinctive essential features of the claimed utility model are:

1. Наличие стержня, соединенного с весами с возможностью его передвижения в вертикальной плоскости с помощью установленного на нем регулировочного винта.1. The presence of a rod connected to the scales with the possibility of its movement in the vertical plane using the adjusting screw installed on it.

2. В верхней части стержня зафиксирована платформа с возможностью передвижения в горизонтальной плоскости с помощью установленного на платформе регулировочного винта.2. In the upper part of the rod, a platform is fixed with the possibility of movement in the horizontal plane with the help of an adjusting screw mounted on the platform.

3. Наличие микроскопа, установленного на платформе стержня.3. The presence of a microscope mounted on the platform of the rod.

4. Наличие горизонтальной и вертикальных штанг. Горизонтальная штанга жестко соединена со стержнем, а вертикальная - с грузоприемной чашкой весов.4. The presence of horizontal and vertical rods. The horizontal bar is rigidly connected to the rod, and the vertical bar is connected to the load receptacle of the balance.

5. К обеим штангам прикреплены крючки, причем места их прикрепления находятся на одной вертикальной оси.5. Hooks are attached to both rods, and their attachment points are on the same vertical axis.

6. Расположение шкалы удлинения, прикрепленной к вертикальной штанге - на уровне размещения микроскопа.6. The location of the extension scale attached to the vertical bar is at the level of placement of the microscope.

7. Наличие лампы, зафиксированной в месте прикрепления стержня к весам, с возможностью освещения образца ткани и шкалы.7. The presence of a lamp fixed in place of attachment of the rod to the balance, with the possibility of lighting a tissue sample and scale.

8. Использование в заявляемой конструкции двухпризменных весов с верхним расположением грузоприемной чашки, винтом гиреналожения и отсчетной шкалой.8. The use in the claimed design of two-prism scales with an upper arrangement of the load-receiving cup, a screw of the overlay and a reference scale.

Причинно-следственная связь между существенными отличительными признаками и достигаемым результатом:A causal relationship between the salient features and the result:

1. Соединение стержня с весами с возможностью передвижения его в вертикальной плоскости обеспечивает натяжение образца ткани. Передвижение стержня в вертикальной плоскости осуществляется с помощью регулировочного винта, установленного на стержне.1. The connection of the rod with the scales with the possibility of moving it in a vertical plane provides tension to the tissue sample. The movement of the rod in the vertical plane is carried out using the adjusting screw mounted on the rod.

2. Платформа, зафиксированная в верхней части стержня, предназначена для размещения микроскопа. Регулировочный винт, установленный на платформе, обеспечивает ее передвижение, вместе с размещенным на ней микроскопом, в горизонтальной плоскости, что необходимо для измерения толщины образца ткани при его растяжении.2. The platform, fixed in the upper part of the rod, is designed to accommodate a microscope. An adjusting screw mounted on the platform ensures its movement, together with the microscope placed on it, in a horizontal plane, which is necessary to measure the thickness of a tissue sample when it is stretched.

3. С помощью микроскопа, размещенного на платформе стержня, возможно определение размеров измененного под действием нагрузки образца ткани небольших размеров, длиной не менее 10 мм и шириной не менее 2 мм.3. Using a microscope located on the platform of the rod, it is possible to determine the size of a tissue sample of small dimensions, changed under the influence of load, with a length of at least 10 mm and a width of at least 2 mm.

4. Горизонтальная штанга необходима для натяжения образца при движении стержня вниз, а вертикальная - для крепления к ней шкалы удлинения и крючка. Жесткое соединение как горизонтальной, так и вертикальной штанг обеспечивает их устойчивость.4. The horizontal bar is necessary for tensioning the sample when the bar moves down, and the vertical bar is for attaching the extension scale and hook to it. A rigid connection of both horizontal and vertical rods ensures their stability.

5. Крючок, расположенный на горизонтальной штанге, необходим для нижнего крепления к нему клемм с зафиксированным между ними образцом ткани, а крючок, расположенный на вертикальной штанге, - для верхнего крепления клемм. Места прикрепления крючков находятся на одной вертикальной оси для обеспечения необходимого вертикального положения образцов ткани.5. A hook located on a horizontal bar is necessary for lower fastening of terminals to it with a tissue sample fixed between them, and a hook located on a vertical bar is necessary for upper fastening of terminals. The hook attachment points are located on the same vertical axis to ensure the required vertical position of the tissue samples.

6. Установление шкалы удлинения на уровне размещения микроскопа обеспечивает определение размеров измененного под действием нагрузки образца ткани небольших размеров, то есть длиной не менее 10 мм и шириной не менее 2 мм.6. Establishment of an elongation scale at the level of placement of the microscope ensures the determination of the dimensions of a tissue sample of small dimensions changed under load, that is, a length of at least 10 mm and a width of at least 2 mm

7. Лампа необходима для улучшения видимости образца ткани и шкалы.7. A lamp is needed to improve the visibility of a tissue sample and scale.

8. Использование в конструкции двухпризменных весов, состоящих из грузоприемной чашки с ее верхним расположением, винтом для гиреналожения и отсчетной шкалой обеспечивает механическое гиреналожение.8. The use of two-prism scales in the design, consisting of a load receptacle with its upper arrangement, a screw for hirenalogi and a reference scale provides mechanical hirenalazheniem.

Совокупность отличительных существенных признаков является новой и позволила разработать устройство для измерения удлинения биологической ткани при воздействии на нее механической нагрузкой, с помощью которого возможно исследовать образцы тканей, длина которых не менее 10 мм, а ширина не менее 2 мм, а также измерять удлинение образца ткани не только по его длине, а также и его толщине.The set of distinctive essential features is new and allowed to develop a device for measuring the elongation of biological tissue when exposed to mechanical load, with which it is possible to examine tissue samples whose length is not less than 10 mm and a width of not less than 2 mm, and also to measure the elongation of a tissue sample not only in its length, but also in its thickness.

На Фиг.1 изображен общий вид устройства, где:Figure 1 shows a General view of the device, where:

1. - двухпризменные весы; 2. - грузоприемная чашка весов; 3. - стержень; 4. - платформа; 5. - микроскоп; 6. - регулировочный винт, установленный на платформе; 7. - регулировочный винт, установленный на стержне; 8. - горизонтальная штанга; 9. - вертикальная штанга; 10. - крючок, расположенный на вертикальной штанге; 11. - крючок, расположенный на горизонтальной штанге; 12. - шкала удлинения; 13. - лампа для освещения образца и шкалы; 14. - отсчетная шкала; 15. - винт для гиреналожения.1. - two-prism scales; 2. - load receptacle; 3. - the rod; 4. - platform; 5. - a microscope; 6. - an adjusting screw mounted on the platform; 7. - an adjusting screw mounted on the rod; 8. - horizontal bar; 9. - a vertical bar; 10. - a hook located on a vertical bar; 11. - a hook located on a horizontal bar; 12. - lengthening scale; 13. - a lamp to illuminate the sample and scale; 14. - reference scale; 15. - a screw for hyrenalysis.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Исследовались образцы биологической ткани (аорты, белой линии живота, межпредсердной перегородки сердца), длина образцов составляла - 10 мм, ширина - 2 мм, толщина образца варьировалась от 1,05 мм до 1,7 мм в зависимости от анатомической вариабельности пациента.We studied samples of biological tissue (aorta, white line of the abdomen, atrial septum of the heart), the length of the samples was 10 mm, the width was 2 mm, the thickness of the sample varied from 1.05 mm to 1.7 mm depending on the anatomical variability of the patient.

Образец крепят между клеммами, которые фиксируют на крючке 10, расположенном на вертикальной штанге 9 и крючке 11, расположенном на горизонтальной штанге 8. Крючок 10 обеспечивает верхнее крепление клемм, а крючок 11 - их нижнее крепление. С помощью крючка 11, выставляется строго вертикальное положение исследуемого образца. Включают лампу 13, освещая исследуемый образец и шкалу удлинения 12. Дозированную нарастающую нагрузку с шагом в 10 г на исследуемый образец осуществляют вращением регулировочного винта 7, установленного на стержне 3. Регулировочный винт 7 обеспечивает вертикальное перемещение стержня 3 и фиксированной к ней горизонтальной штанги 8. Приложенное усилие на исследуемый образец передается на крючок 10, вертикальную штангу 9 и затем на грузоприемную чашку 2 весов 1. Увеличение дозированной нагрузки с шагом в 10 г определяют по отсчетной шкале 14, имеющей отметку с максимальным абсолютным показателем в 100 г. После появления отметки - 100 г при необходимости увеличения нагрузки вращением регулировочного винта 7, установленного на стержне 3, уменьшают нагрузку на исследуемый объект до 0, а затем вращением винта для гиреналожения 15 выполняют гиреналожение в 100 г и с помощью регулировочного винта 7, установленного на стержне 3, осуществляют дозированную нарастающую нагрузку с шагом в 10 г до 200 г. При необходимости дальнейшего увеличения нагрузки повторяют уменьшение нагрузки до 0 и выполняют очередное гиреналожение. Максимально предусмотренная нагрузка весов составляет 500 г. Удлинение образца измеряется по шкале удлинения 12 с ценой деления 0,01 мм и определяется с помощью окуляра микроскопа 5. Во время исследования с помощью регулировочного винта 6, установленного на платформе 4, передвигают стержень 3 в горизонтальной плоскости. Вместе со стержнем 3 передвигается, соответственно, и микроскоп, размещенный на платформе 4, которая зафиксирована в верхней части стержня 3, что дает возможность во время исследования замерять толщину образца в зависимости от его удлинения.The sample is mounted between the terminals, which are fixed on the hook 10 located on the vertical rod 9 and the hook 11 located on the horizontal rod 8. The hook 10 provides the upper fastening of the terminals, and the hook 11 - their lower fastening. With the help of hook 11, the strictly vertical position of the test sample is set. The lamp 13 is turned on, illuminating the test sample and the elongation scale 12. A metered incremental load in increments of 10 g per test sample is carried out by rotating the adjustment screw 7 mounted on the rod 3. The adjustment screw 7 provides vertical movement of the rod 3 and the horizontal rod 8 fixed to it. The applied force on the test sample is transmitted to the hook 10, the vertical rod 9 and then to the load receptacle 2 of the balance 1. The increase in the dosed load in increments of 10 g is determined by a reference scale 14, having mark it with a maximum absolute value of 100 g. After the mark is 100 g, if necessary, increase the load by rotating the adjusting screw 7 installed on the rod 3, reduce the load on the test object to 0, and then rotate the screw for hypersecretion 15 to perform a stacking of 100 g and with the help of the adjusting screw 7 mounted on the rod 3, a metered incremental load is carried out in increments of 10 g to 200 g. If necessary, further increase the load, reduce the load to 0 and perform an outline Edible hygiene. The maximum provided load of the balance is 500 g. The elongation of the sample is measured on an elongation scale of 12 with a division price of 0.01 mm and is determined using the microscope eyepiece 5. During the study, using the adjusting screw 6 mounted on platform 4, move the rod 3 in a horizontal plane . Together with the rod 3, respectively, a microscope is also placed on the platform 4, which is fixed in the upper part of the rod 3, which makes it possible to measure the thickness of the sample during the study, depending on its elongation.

В заявляемом устройстве используются весы лабораторные квадрантные 4-класса ВЛКТ-500Г-М. По конструкции представляют собой двухпризменные весы с верхним расположением грузоприемной чашки и полным механическим гиреналожением. Весы снабжены регулировочным винтом и отсчетной шкалой, имеющей отметку с максимальным абсолютным показателем в 100 г. Максимально предусмотренная нагрузка весов составляет 500 г.In the inventive device, laboratory quadrant scales of 4-class VLKT-500G-M are used. By design, they are two-prism scales with an upper arrangement of the load receptacle and full mechanical halogenation. The balance is equipped with an adjusting screw and a reference scale marked with a maximum absolute value of 100 g. The maximum load of the balance is 500 g.

Микроскоп, используемый в заявляемой конструкции, представляет собой микроскоп ПМБ-2, ТУ 3-3.824-78.The microscope used in the claimed design is a microscope PMB-2, TU 3-3.824-78.

Стержень, 2 штанги, горизонтальная и вертикальная, выполнены из стали 10 ГОСТ 1050-74.Rod, 2 rods, horizontal and vertical, made of steel 10 GOST 1050-74.

Платформа для микроскопа выполнена из стали СТ5 ГОСТ 380-71.The platform for the microscope is made of steel ST5 GOST 380-71.

2 крючка выполнены из нержавеющей стали марки: Н 10 Т ГОСТ 5632-72.2 hooks are made of stainless steel grade: N 10 T GOST 5632-72.

2 регулировочных винта, один из которых установлен на стержне, а второй - на платформе, выполнены из пластмассы.2 adjusting screws, one of which is installed on the rod, and the second on the platform, are made of plastic.

Разработано устройство для измерения натяжения биологической ткани при воздействии на нее механической нагрузкой, позволяющее исследовать образцы тканей, длина которых не менее 10 мм, а ширина не менее 2 мм, а также измерять растяжение образца ткани не только по его длине, а также и его толщине.A device has been developed for measuring the tension of biological tissue when exposed to mechanical load, which allows one to study tissue samples whose length is at least 10 mm and a width of at least 2 mm, as well as measure the stretching of a tissue sample not only by its length, but also by its thickness .

Claims

A device for measuring the elongation of biological tissue when exposed to mechanical load, consists of two prism scales, containing a load receptacle with its upper arrangement, a screw for hyporangement and a reference scale, as well as horizontal and vertical rods and a rod connected to the scales with the possibility of its movement in vertical plane with the help of an adjusting screw installed on it, a platform is fixed in the upper part of the shaft with the possibility of its movement in the horizontal plane with the help of by means of an adjusting screw mounted on the platform, a microscope is placed on the platform, the horizontal rod is rigidly connected to the rod, and the vertical rod is connected to the load receptacle of the balance, hooks are attached to both rods, and the hook attachment points are on the same vertical axis, and an extension scale is also attached to the vertical rod installed at the microscope placement level, a lamp is fixed at the junction of the rod with the balance with the possibility of illuminating a tissue sample and scale.