用于骨力生物学研究的加载装置

背景:关节软骨组织细胞对力学刺激产生反馈来维持它的形态和结构,进而适应环境。加载装置能提供研究关节软骨力生物学的合适的力学环境。目的:根据组织工程仿生的原理,建立一种用于软骨力学生物学研究的双频加载装置。方法:该力学环境采用双频加载方式实现,通过控制可调凸轮和压电陶瓷振幅和频率来实现低频-高幅载荷耦合高频-低幅载荷,同时使用有限元法对受载体进行力学分析。结果与结论:按照仿真的原理,研制出用于软骨力生物学研究的加载装置。在双频加载的条件下,软骨浅表层受到的力学载荷最大,其次是中间层,深层受到的力学应力最小;在高频10Hz和20Hz与低频1Hz和2Hz叠加时,软骨表现出不同的力学响应,但是二者引起的差异很小。该力学环境的构建可能有助于组织工程的发展和临床医学的应用,未来将采用生物学实验进行检验。