Zur Charakterisierung der einem Gewebe innewohnenden Anisotropie oder zur Erzeugung biaxialer Spannungs-/Dehnungszustände im Hinblick auf eine genauere In-Vivo-Simulation müssen häufig biaxiale, planare Prüfungen an Weichgewebe durchgeführt werden. Bei einaxialer Prüfung können sich die Fasern entlang der Prüfachse neu ausrichten, und dadurch die mechanischen Eigenschaften des Gewebes verändern. Außerdem können Stoffgesetze nicht allein auf der Grundlage einaxialer Versuche erstellt werden. Die Spannvorrichtung muss dabei in der Lage sein, das Weichgewebe sicher zu halten, ohne es zu beschädigen, und die seitliche Verformung darf nicht eingeschränkt werden, damit eine homogene Verformung der Probe im Messbereich unter biaxialer Belastung gewährleistet ist. Außerdem darf das Gewebe durch die Dehnungsmessung nicht beschädigt werden, es dürfen auch keine Spannungskonzentrationen entstehen und die Dehnung muss in allen Belastungsrichtungen gemessen werden können.
Um alle diese Anforderungen zu erfüllen, haben wir ein Prüfsystem für die planar-biaxiale Prüfung von Weichgewebe mit niedrigen Prüfkräften entwickelt, das für die mechanische Prüfung und Analyse der Eigenschaften von weichen, planaren Biomaterialien, nativem Gewebe und Fasergerüsten konzipiert ist. Das konfigurierbare System umfasst vier für dynamische Belastungen ausgelegte Zylinder, die auf einem luftgefederten, schwingungsisolierten Tisch montiert sind. Das System eignet sich sowohl für einaxiale als auch für biaxiale Prüfungen und bietet damit ein Höchstmaß an Flexibilität zur Prüfung von Weichgewebe. Das System ist mit unserer Regelelektronik 8800 ausgestattet, die eine echte planar-biaxiale Steuerung und die Regelung von Translation und Deformation in beiden Achsen ermöglicht. Dadurch wird eine hoch genaue Steuerung des Probenmittelpunkts möglich, und es können optische Instrumente oberhalb des Prüfkörpers montiert werden. Die außerordentlich hohe Auflösung der Elektronik gewährleistet eine hohe Genauigkeit bei der Messung extrem niedriger Kräfte, wie sie bei vielen Weichgeweben auftreten.
Zur gleichmäßigen Verteilung der Kräfte in der Probe wurde ein einfaches Einspannverfahren mit chirurgischen Nahtmaterial und Seilrollen gewählt, das eine gleichzeitige Belastung in X- und Y-Achse ermöglicht. Das System wird normalerweise mit einem temperaturgeregelten Flüssigkeitsbad zur Simulation der physiologischen Bedingungen während der Prüfung konfiguriert.