A new concept of measuring the friction forces for cartilage and polymers with viscoelastic properties

• Autorzy: Chizhik S. A. , Ghaemi H. M.

Warianty tytułu

PL

Nowe sposoby pomiaru siły tarcia chrząstki stawowej lub polimerów o lepkosprężystych właściwościach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a new method for measuring the low magnitude friction forces in biojoints and polymers. It provides a basis for facilitating the control of friction and viscoelastic properties of biomaterials, especially for tissue cultivation process in bioreactors. This method is based on forced vibration of a two-ball actuator and sensor which are directed parallel to the sample surface. A tuning piezoelectric fork device is introduced for exciting the system, when simultaneously it is used as a sensor. Variation of vibration parameters are induced through energy dissipation of indentor system which has the same friction force and viscoelastic behaviour as the sample. In this regard, the mathematical model of excited oscillations including variation of generated friction forces and viscolelastic characteristics is presented.

PL

Referat przedstawia nową koncepcję dotyczącą pomiaru małych sił tarcia oraz właściwości materiałów lepko-sprężystych. Zaprezentowano: ogólny zarys metody pomiaru, wskazania dotyczące projektowania i budowy urządzenia pomiarowego, model matematyczny oraz sposób identyfikacji parametrów modelu. Metoda ta jest szczególnie przydatna w przypadku analizy właściwości materiałowej polimerów oraz tkanki chrząstki stawowej człowieka zarówno in vitro, jak i podczas hodowania w bioreaktorach.

Słowa kluczowe

EN

friction forces; cartilage tissue; viscoelastic material; biojoint; material properties measurement

PL

siła tarcia; chrząstka stawowa; materiały lepkosprężyste; biostaw; pomiar właściwości materiałowej

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2006
• Tom: nr 4
• Strony: 37--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys.

Twórcy

autor

Chizhik S. A.

autor

Ghaemi H. M.

• Heat and Mass Transfer Institute of National Academy of Science of Belarus,

Bibliografia

• 1. Chizhik S.A., Ahn H.S., Chikunov V.V., Suslov A.A.: Tuning Fork Energy Dissipation Nanotribometry as Option of AFM, Scanning Probe Microscopy. 2004. P. 119-121.
• 2. Jeffrey W., Parsons J.W., Coger R.N.: A New Device for Measuring the Vi-scoelastic Properties of Hydrated Matrix Gels, Journal of Biomechanical Eng., Vol. 124, pp. 145-154, April 2002.
• 3. Nise N.S.: Control Systems Engineering, 4* Edition, John Wiley & Sons, California, 2004.
• 4. Rao S.: Mechanical Vibrations, 3rd Edition, Addison-Wesley, Reading, MA, 1995.
• 5. Stading M., Langer R.: Mechanical Shear Properties of Cell-Polymer Carti-lage Constructs, Tissue Eng., 5, pp. 241-250, 1999.
• 6. Wierzcholski K.: Bio and Slide Bearings, their Lubrication by Non-Newtonian Oils and Application in Non-Conventional Systems, Part I, Gdańsk, 2005.