Laboratoř biomechaniky

Lidé:  

Ing. Petr Zlámal, Ph.D - vedoucí laboratoře
Ing. Tomáš Doktor
Ing. Tomáš Fíla
Ing. Petr Koudelka
Ing. Nela Krčmářová
Ing. Daniel Kytýř, Ph.D.
Ing. Jan Šleichrt

Popis činnosti:

Laboratoř biomechaniky primárně slouží pro podporu výzkumných činností v rámci Oddělení biomechaniky. V rámci této výzkumné činnosti jsou v laboratoři prováděny úkony od přípravy vzorků až po provádění komplexních experimentů (od testů mikrostruktury po testy vzorků na makroskopické úrovni) převážně v zatěžovacích strojích vlastní konstrukce. Laboratoř také poskytuje zázemí pro návrh, zprovoznění a testování těchto zařízení. Výzkum v je dále zaměřen na experimentální stanovení mechanických vlastností měkkých i tvrdých biologických tkání. Jedním z hlavních cílů laboratoře je aplikování inženýrských principů ve vývoji ortopedických implantátů a náhrad, včetně analýzy jejich interakce s okolní tkání.

Aktuality:

V současné době jsou v Laboratoři biomechaniky prováděny práce související s řešením mezinárodních projektů Interreg ATCZ133 (Kompetenzzentrum MechanoBiologie in Regenerativer Medizin) a ATCZ38 (Competence Center for High-Resolution 3D X-ray Imaging). V rámci těchto projektů vzniká za podpory laboratoře kompaktní jednoosé zatěžovací zařízení vhodné pro experimenty využívajících radiografických metod. Vznikající zařízení obsahuje i komoru pro umístění vzorku, ve které je možné udržovat stabilní oběh kapaliny o zvolené teplotě a tímto simulovat při experimentu přirozené prostředí pro biologické vzorky. Druhým vznikajícím zařízením je zařízení pro optickou a mechanickou analýzu zkoumaných vzorků v jednotlivých řezech metodou postupného odbrušování (v řádu mikrometrických vrstev) a mikroindentace. Třetí unikátní zařízení, které je momentálně ve fázi předpilotního testování, je zatěžovací stroj pro čtyřbodový ohyb. Konstrukce zařízení umožňuje jeho použití v součinnosti s radiografickými technikami a je uzpůsobeno pro testování velkých vzorků (až 300 mm dlouhých).

Výzkum a vybavení:

V rámci běžících projektů jsou s použitím stávajícího vybavení laboratoře zkoumány především mechanické vlastnosti vytvořených umělých struktur tkáňových nosičů za pomocí mikromechanických zatěžovacích testů a radiografických metod. Na základě provedených experimentů jsou aplikovány výpočetní metody (MKP modelování, techniky digitální korelace objemu atd.) pro stanovení mechanických vlastností zkoumaných struktur.

vybavení (současné):
- jednoosé zatěžovací zařízení použitelné pro radiografická měření do 10 kN (vlastní konstrukce)
- jednoosé zatěžovací zařízení použitelné pro radiografická měření do 0.5 kN (vlastní konstrukce)
- přesný tříosý laboratorní stolek (vlastní konstrukce)
- CCD kamera s telecentrickým objektivem
- modulární jednotka pro řízení experimentálních zařízení (vlastní konstrukce)
- zatěžovací stolice Instron 4301 s teplotní komorou
- zatěžovací zařízení pro creepové testy (vlastní konstrukce)

vybavení (ve vývoji/výrobě):
- zatěžovací zařízení pro čtyřbodový ohyb použitelné pro radiografická měření (vlastní konstrukce)
- zařízení pro optickou a mechanickou analýzu pomocí odbrušování (vlastní konstrukce)
- jednoosé zatěžovací zařízení použitelné pro radiografická měření s možností komory pro biologické vzorky do 3 kN (vlastní konstrukce)

Projekty:

současné:
- Interreg ATCZ133 (Kompetenzzentrum MechanoBiologie in Regenerativer Medizin)
- Interreg ATCZ38 (Competence Center for High-Resolution 3D X-ray Imaging)

úspěšně ukončené:
- GAČR grant no. P105/12/0824: Stanovení strukturálních a mechanických vlastností kovových pěn pomocí nanoindentace, mikrostrukturálních MKP modelů a mechanických zkoušek
- GAČR grant no. P105/10/2305: Morfometrické a mechanické vlastnosti trabekulární kosti zjištěné pomocí metod mikromechaniky a numerického modelování

Publikace:

Publikace vznikající na Oddělení biomechaniky lze počítat za publikace vzniklé s podporou Laboratoře biomechaniky.