[发明专利]一种关节软骨微结构纳米压痕镶嵌保水试样台及实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种关节软骨微结构纳米压痕镶嵌保水试样台及实验方法，属于微尺度力学性能测试技术领域，尤其涉及一种关节软骨微结构纳米压痕镶嵌保水试样台及实验方法。

背景技术

当前，基于纳米压痕法的关节软骨力学性能测试已经成为研究软骨性能的有效方法。然而纳米压痕实验的关节软骨保湿方法效果较差，其只能得到软骨表层力学性能，因此对软骨内部微结构的力学性能且有效保持软骨在体力学性能的保水的实验台及方法研究具有很高的实用价值。

现有纳米压痕关节软骨试样台只能进行软骨表面力学性能测试，无法得到软骨内部微结构力学性能。镶嵌法测试软骨的力学性能会对软骨表面脱水，使得测量得到的软骨力学性能偏大，造成误差。不用镶嵌法对软骨进行研磨、抛光会使得边缘产生倒角，被处理表面会变成向上凸起抛面，无法进行纳米压痕实验。以往保湿测试法均采用粘接或压紧的方法将软骨固定在试样台上，这种方法虽消除了镶嵌法对软骨表面的脱水影响，但实验过程中实际固定效果很差，无法对软骨表面进行处理。为克服以上问题，本发明提出一种关节软骨微结构纳米压痕镶嵌保水试样台及实验方法，该发明可以有效地对软骨表面进行精磨、抛光处理并对软骨下骨进行镶嵌，有效地显示软骨微结构的同时保证整个被测试样在表面处理及测试过程中无任何微小的扰动，并不受镶嵌产生的脱水影响，从而通过纳米压痕实验得到关节软骨微结构在体的力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种关节软骨微结构纳米压痕镶嵌保水试样台及实验方法，该试样台由台体、容置槽、套管、关节软骨和树脂组成。本发明的关节软骨微结构纳米压痕镶嵌保水试样台可以解决软骨试样表面处理困难及镶嵌法对软骨表面脱水问题，使得整个被测试样在表面处理及测试过程中无任何微小扰动。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种关节软骨微结构纳米压痕镶嵌保水试样台及实验方法，该试样台的台体上部设有容置槽，容置槽形状为圆形且位于所述台体中央位置；台体外部与套管相连；套管与台体共有螺纹且套管螺纹圈数少于台体；容置槽内容置有半杯树脂；软骨下骨镶嵌树脂内，软骨下骨上端的软骨即关节上部高于容置槽上边缘。

操作步骤如下：首先保证套管高度低于台体，将搅拌均匀的树脂倒入容置槽中，将软骨下骨部分插入树脂中，提动关节上韧带使得关节上部高于容置槽上边缘0.5-1毫米，待树脂冷凝后，将试样台倒扣于砂纸上进行研磨，待高于实验台的软骨被磨到同试样台上边缘相同高度时，开始抛光；抛光完成后，旋动套管使套管高度高于台体，将台体装在纳米压痕仪的卡台上，定位被测位置，设置压痕点；压痕点设置完成后，加入保湿用溶液，溶液高度高于被测软骨便可以开始实验。

与传统实验方法相比较，本发明具有如下有益效果。

1、本发明采用研磨、抛光的方法对软骨表面进行了处理，可以有效地显示软骨表面的微结构。

2、台体上边缘可以有效地保证软骨在磨抛过程中为一个平面不会产生倒角，应用软骨下端骨镶嵌的方法使得软骨本身不被镶嵌脱水，也使得磨抛过程及测试过程中试样不会产生扰动，本实验测得的软骨力学性能更加可靠。

3、国内现有纳米压痕仪基本全部依赖进口，其保水组件价格昂贵，本发明降低了实验成本且可信度高于压痕仪上的配置组件。

附图说明

图1为关节软骨微结构纳米压痕镶嵌保水试样台结构图。

图2为关节软骨微结构静态力学性能测试结果。

图3为关节软骨微结构动态力学性能测试结果。

图中：1、台体2、容置槽3、套管4、关节软骨5、树脂。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的关节软骨微结构纳米压痕镶嵌保水试样台及利用该试样台进行纳米压痕实验方法。