Dispositivo de sujeción de muestras en ensayos mecánicos en tejido blando.

Se describe un dispositivo de tipo mordaza que permite la sujeción de muestras de tejido blando, como puede ser el tejido biológico, para la realización de ensayos de tracción sobre dichos tejidos; permitiendo a su vez la realización de ensayos sumergidos en este tipo de muestras.

Dispositivo de sujeción de muestras en ensayos mecánicos en tejido blando.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de sujeción de muestras de materiales blandos, tales como materiales biológicos, en ensayos mecánicos.

El objeto de la invención consiste en un dispositivo que retiene la muestra de material blando utilizada como probeta en ensayos de tracción en materiales biológicos en entornos sumergidos.

Antecedentes de la invención

Actualmente no se tiene constancia de dispositivos de sujeción especiales para ensayos de tracción sobre muestras de tejido biológico. Generalmente, se utilizan modelos preconcebidos para otro tipo de materiales (no biológicos), con lo que las condiciones de uso distan mucho de lo que se podrían considerar como condiciones óptimas, lo que hace aumentar mucho el tiempo de colocación de las muestras biológicas, ya que en la etapa de diseño de las mismas, no se tienen en cuenta las necesidades que demandan este tipo de probetas. Algunos tipos de dispositivos que podrían ser utilizados en caso de ensayar este tipo de tejidos, pueden ser las mordazas o los sistemas mecánicos, como los fabricadas por Instron, pero no permiten su uso en ensayos sumergidos ni disponen de dispositivos específicos para este tipo de muestras ni de un grosor de aproximadamente 2,5-3 mm de sección. Existen varios modelos diferentes de mordazas (dependiendo del ensayo, la carga a soportar, condiciones de trabajo, tamaño, y demás variables que puedan ser relevantes para un estudio en particular), así como de casas comerciales (como pueden ser Instron, MTS, Zwick...).

Las características que poseen los modelos de dispositivos de sujeción o mordazas actuales, limitan mucho de las prestaciones que precisan este tipo de tejidos; siendo, además, inexistentes los modelos disponibles que además sean adecuados para realizar ensayos sumergidos.

Descripción de la invención

Los ensayos de tracción que se pretenden llevar a cabo con este dispositivo de sujeción, están destinados a probetas de tejido biológico blando (tejido cardiovascular como arterias y venas, capas de tejido ocular como podría ser la córnea, etc.), excluyéndose así tejidos duros como podrían ser los óseos. Existen varios problemas derivados de las características de tales tejidos, no contemplados en los diseños actuales, tal y como se ha descrito en el apartado anterior, para realizar tales ensayos, y que con este dispositivo se ven sustancialmente resueltos.

El dispositivo objeto de la invención se hace especialmente necesario en ensayos de tracción uniaxial sobre tejido biológico blando, como el tejido cardiovascular, ligamentoso, ocular, etc..., muy utilizados en el campo de la investigación biomecánicos.

Dicho dispositivo de sujeción consiste en un sistema mecánico de mordazas tipo "pinza", preferiblemente de aluminio anodizado (proceso electroquímico de oxidación forzada), para ensayos (tanto sumergidos como en condiciones ambientales) de tracción sobre probetas de sección transversal inferior a 2.5 mm². El conjunto necesario para llevar a cabo los ensayos consta de dos dispositivos de sujeción exactamente iguales, colocados verticalmente y enfrentadas uno respecto del otro, debiendo colocarse la muestra o probeta de ensayo entre ellas.

Las dos piezas principales del dispositivo de sujeción son: un brazo fijo,el cual es inmóvil y anclado al eje de la máquina de ensayos, y un brazo móvil, el cual es giratorio respecto del eje transversal del brazo fijo.

Tal y como se ha descrito en el párrafo anterior, el dispositivo comprende un brazo fijo y un brazo móvil, que además de ser giratorio respecto del eje transversal del brazo fijo también está relacionado con éste último por medio de una chapa flectora. El brazo fijo consta de dos tramos, un primer tramo preferentemente curvo y un segundo tramo que, de forma preferente tiene forma de horquilla la cual es atravesada por el brazo móvil.

El primer tramo del brazo fijo se encuentra atornillado en un extremo inferior a un cabezal que une dicho primer tramo con el eje de tracción de la máquina. En el extremo libre, el extremo superior del primer tramo del brazo fijo, se encuentra dispuesto un primer diente que será encargado de sujetar la muestra por uno de sus lados durante el ensayo. El segundo tramo del brazo fijo parte del extremo inferior del primer tramo del brazo fijo, y en su extremo superior dispone de un taladro que es atravesado por un tornillo de apriete destinado a empujar un segundo diente ubicado en el extremo superior del brazo móvil y ajustar así la probeta o la muestra de ensayo (una vez colocada). De esta manera queda sujeta la muestra entre los dientes del dispositivo objeto de la invención evitando así su desprendimiento en el momento de su estiramiento durante el ensayo mecánico, por ejemplo un ensayo de tracción controlada.

El brazo móvil está articulado con el brazo fijo mediante una articulación ubicada en el extremo inferior del segundo tramo del brazo fijo, que es el punto de partida del mismo respecto del primer tramo del brazo fijo. En ausencia de muestra entre los dientes, la acción recuperadora de la chapa flectora, que está ubicada enfrentada al brazo móvil y que mantiene el brazo móvil cargado para obtener el cierre de la pinza en estado de reposo, conserva los dientes en contacto mediante una leve presión. El tornillo de apriete, además de aplicar presión sobre el segundo diente, también permite afinar el apriete de la muestra por medio de la regulación de la presión que se ejerce sobre dicho segundo diente. Finalmente, el dispositivo se completa con un alargador de empuje, acoplado a la parte inferior del brazo móvil, el cual es extraíble y permite mejorar las condiciones de colocación de una muestra cuando existe la necesidad de realizar ensayos de tracción sumergidos en líquido, generalmente suero fisiológico. En el extremo libre del alargador se encuentra una superficie de accionamiento que permite la apertura del dispositivo en este tipo de ensayos ya que se hace difícil la apertura del dispositivo en ausencia del alargador. Una presión sobre dicha superficie produce un giro del brazo móvil respecto al brazo fijo en torno a la articulación que permite el movimiento del brazo móvil, lo cual permite la apertura del dispositivo y la consecuente separación de los dientes para alojar entre dichos dientes la muestra.

Con todo lo anterior y teniendo en cuenta que el tejido biológico blando requiere probetas de dimensiones milimétricas para su ensayo y es viscoso y resbaladizo lo que dificulta, en gran medida, su colocación en las mordazas existentes en la actualidad, las ventajas que ofrece el dispositivo de sujeción objeto de la invención con respecto a los ya existentes comentados en apartado anterior, se podrían resumir brevemente en 3 puntos clave:

1. Dispositivo (1) de sujeción de muestras en ensayos mecánicos en tejido blando caracterizado porque comprende: