Estudio de la capacidad de avance de "endoworm" en un modelo de intestino in vitro y ex vivo. Caracterización mecánica de los materiales

MÁSTER OFICIAL INTERUNIVERSITARIO EN INGENIERÍA BIOMÉDICA ESTUDIO DE LA CAPACIDAD DE AVANCE DE “ENDOWORM” EN UN MODELO DE INTESTINO IN VITRO Y EX VIVO. CARACTERIZACIÓN MECÁNICA DE LOS MATERIALES T abajo Fin de Más e P esen ado po : Ja ie Tobella A edondo Di igido po : Ana Vidau e Ga ayo Codi igido po : Vicen e Pons Bel án Albe o San onja Gimeno Valencia 2014 2 3 A mis pad es y mi he mana. Al equipo EndoWo m, en especial a Ana y a Cla a. A los que quie o; que el co azón galope. 4 RESUMEN El acceso al in es ino delgado ha sido desde siemp e un e o de di ícil solución pa a el gas oen e ólogo. Su pa icula localización (alejado de un acceso na u al ácil) unido a su peculia ana omía (con mul i ud de cu as en su ayec o) y a su g an longi ud (unos 7 me os), lo con ie en en una es uc u a ana ómica de di ícil alcance pa a el médico endoscopis a. Como solución a es e e o, nace en 2005 el g upo de in es igación o mado po gas oen e ólogos del Hospi al Uni e si a i i Poli écnic La Fe de Valencia, Físicos e Ingenie os en dis in as especialidades de la Uni e sidad Poli écnica de Valencia. F u o de es a colabo ación es el nacimien o del p o o ipo “EndoWo m”, que consis e en un disposi i o adap able a cualquie endoscopio (apa a o des inado a la explo ación de ca idades o conduc os den o del o ganismo) y basado en ca idades hinchables que log a el a ance a a és de la luz del in es ino y el eplegamien o de és e sob e el p opio endoscopio. *Figu a 1.1: Disposi i o “EndoWo m” adap ado a un endoscopio con encional. En e apas an e io es el abajo con “Endowo m” se ha cen ado en consegui un co ec o uncionamien o, ba ajando di e en es ma e iales pa a la cons ucción del p o o ipo y cen ándose en el so wa e y ha dwa e. Se ha comp obado y demos ado el adecuado uncionamien o de odo el conjun o, pe o a su ez, ambién se han obse ado las ulne abilidades a las que el disposi i o es á suje o. En los ensayos en modelo animal, desa ollados en la ase p e ia al ac ual p oyec o, se pudo comp oba que el uncionamien o del sis ema en el in es ino e a muy di e en e al que se había obse ado in i o. Las pa eces del in es ino bajo condiciones de lub icación, hacían que la ue za de ijación en e las ca idades hinchables del sis ema y el in es ino ue a muy baja p o ocando el deslizamien o. Al no p oduci se la necesa ia ijación al in es ino, el sis ema a anza y e ocede po lo que el a ance ne o esul a muy pequeño. 5 Es e hecho ha lle ado a plan ea los obje i os de es e abajo in de más e , que se cen a en analiza los pa áme os de los que depende la capacidad de ijación del sis ema al in es ino y, con su con ol, consegui una mejo a no able de odo el sis ema. Pa a a aca esas de iciencias, es e abajo se ha en ocado en conoce con exac i ud odos esos pa áme os que, en e apas an e io es, e an desconocidos. Como pun o de pa ida, es e es udio se a a cen a en la ijación de las ca idades hinchables con las pa edes del in es ino; en p ime luga se an a es udia las ca ac e ís icas ( o ma y amaño) de la ca idad hinchable en elación con las ca ac e ís icas cuan i a i as del sis ema de con ol (p esión y olumen). Una ez conocidas es as p opiedades se a a obse a po medio de un ensayo de c eación p opia la ue za de ijación con espec o a las ca ac e ís icas del sis ema en in es ino a i icial y en in es ino ex i o. La iabilidad y segu idad es muy impo an e en un disposi i o biomédico, po es a azón se an a analiza los di e en es ma e iales que componen el disposi i o pa a comp oba que sopo an las solici aciones a las que an a es a some idos en una es e eoscopia comple a (un en e oscopio consis e en un endoscopio de 230-240 cm de longi ud). P ime o se an a es ima eó icamen e las solici aciones mecánicas a las que es án some idos los ma e iales y pos e io men e se an a ealiza los ensayos necesa ios en el labo a o io pa a comp oba que los ma e iales las sopo an sin pelig o de o u a. 6 ABREVIATURAS Y TÉRMINOS UTILIZADOS %elongación axial: Elongación axial en la ca idad CER a: A ance del mo o neumá ico en cada ciclo E, 200% (MPa) : Módulo de Young al 200% de de o mación FL: Fue za de ijación en conduc o lub icado FSL: Fue za de ijación en conduc o sin lub ica I: In es ino ex i o de ce do de 16 mm de diáme o in e io l: Expansión longi udinal de la ca idad CER lin es ino: Longi ud ap oximada de un in es ino delgado no mal (≈7 me os) lo: Expansión longi udinal de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo M27,5: Tubo de me ac ila o de 27,5 mm de diáme o in e io M30: Tubo de me ac ila o de 30 mm de diáme o in e io nexplo ación: Núme o de ciclos en una explo ación comple a del in es ino P: P esión (kPa) : Radio de la ca idad CER o: Radio inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (17,1 mm) S0,4: In es ino de silicona de 0,4 mm de espeso y 30 mm de diáme o in e io : Volumen de la ca idad CER o: Volumen inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (5ml) F: Inc emen o de ue za max (MPa): Tensión máxima max: De o mación máxima 7 ÍNDICE 1 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 8 1.1. An eceden es ......................................................................................................................... 8 1.2. El disposi i o EndoWo m .................................................................................................. 12 1.3. Ma e iales u ilizados en el mo o neumá ico. Silicona .................................................... 15 1.4. P opiedades mecánicas del in es ino ............................................................................... 19 1.5. Obje i os ............................................................................................................................. 20 2 2. MATERIALES Y MÉTODOS ............................................................................................. 21 2.1. Ma e iales ............................................................................................................................ 21 2.2. Fab icación de componen es de silicona .......................................................................... 25 2.3. P uebas de p esión- olumen y p esión- amaño .............................................................. 30 2.4. Ensayo ue za de ijación ................................................................................................... 31 2.5. Ensayos de a iga y acción .............................................................................................. 34 2.6. Medida de la elocidad de a ance en In es ino de Silicona ............................................ 36 3 3. RESULTADOS Y DICUSIÓN ............................................................................................. 37 3.1. Fab icación de componen es de silicona .......................................................................... 37 3.2. P uebas de p esión- olumen y p esión- amaño .............................................................. 38 3.3. Ensayo ue za de ijación ................................................................................................... 45 3.4. Ensayos de a iga y acción .............................................................................................. 62 3.4.1. Cu as Tensión-De o mación ........................................................................................ 62 3.4.2. Resul ados numé icos ..................................................................................................... 66 3.4.3. Análisis de los esul ados ................................................................................................ 68 3.5. Medida de la elocidad de a ance en in es ino de silicona ............................................. 73 4 4. CONCLUSIONES ................................................................................................................. 74 5 5. PROPUESTA DE ACTIVIDADES ..................................................................................... 76 6 6. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................... 77 8 1. INTRODUCCIÓN 1.1. An eceden es Exis en di e sas écnicas diagnós icas empleadas pa a el es udio del sis ema diges i o que p esen an di e en e u ilidad, en ajas e incon enien es. La Endoscopia Supe io es la obse ación del sis ema diges i o supe io : esó ago, es ómago y pa e del duodeno. Es a écnica pe mi e el es udio del duodeno (p ime a pa e del in es ino delgado) y, con habilidad, los p ime os cen íme os del yeyuno (Gas oMé ida, 2007). La Colonoscopia es el examen isual de la longi ud comple a del in es ino g ueso (colon) y, con des eza, los úl imos cen íme os del in es ino delgado (íleon e minal) en el 85-90% de los casos, usando un endoscopio lexible y lige o (Sing, Jay Phee, Seow, & Law ence Da ies, 2000). Ambas écnicas pe mi en además de obse a las dis in as es uc u as ana ómicas y obje i a la exis encia de lesiones, oma mues as pa a es udio ana omopa ológico y ac ua e apéu icamen e cuando la si uación lo equie e. El es o de ac o gas oin es inal, unos 7 me os de in es ino delgado es el de más di ícil acceso; puede alcanza se median e mé odos di ec os e indi ec os, no exen os de limi aciones e incomodidad an o pa a el explo ado como pa a el pacien e. En es e sen ido, la Radiología Ba i ada ( igu a 1.2); (Lai, Zhon, Ma, Zhang, & Jia, 2013) pe mi e ob ene un mapa bidimensional del in es ino delgado, pe o se a a de una écnica incómoda, in asi a (con impo an e i adiación al pacien e), con baja sensibilidad y especi icidad y sin capacidad e apéu ica. O as al e na i as adiológicas, como la En e oscopia po TAC, (Endoscopia UC, 2010) o ecen una baja en abilidad, a la ez que una impo an e i adiación al pacien e. 9 *Figu a 1.2: Radiología Ba i ada (Cen o de diagnós ico y esonancia magné ica, 2010). Respec o a los mé odos endoscópicos, inicialmen e se desa olló la En e oscopia po Pulsión (Blancas-Valencia, 2010). Se a a de un mé odo idén ico a la endoscopia con encional, que consis e en la in oducción del endoscopio po un o i icio na u al de mane a manual, pe o que u iliza un en e oscopio (endoscopio de 230-240 cm. de longi ud) y que equie e de g an expe iencia y habilidad po pa e del explo ado . Es un mé odo muy in asi o y mal ole ado po el pacien e, po la la ga du ación de la explo ación y po la p o ocación de moles ias (dis ensión y dolo ) equi iendo la colabo ación del anes esis a. Pe mi e obse a de o ma di ec a la luz in es inal y posibili a la ac uación e apéu ica, pe o p esen a mala ole ancia y la imposibilidad de isualiza has a los 80-120 cm p oximales del yeyuno. Po odo ello no ha sido una écnica ex endida en la p ác ica clínica y solo de e minados cen os de e e encia la han inco po ado a su ca e a de se icios (Blancas-Valencia, 2010). * Figu a 1.3: Imagen ob enida po RX du an e la ealización de una en e oscopia (Hospi al Qui on Teknon, 2007). O as écnicas diagnós icas como la gammag a ía y la a e iog a ía pueden se de u ilidad pe o sólo en casos y pa ologías muy conc e as (Del aux & Gay, 2009). La al e na i a más e icaz y u ilizada como pa ón de e e encia pa a odas las demás es la En e oscopia Qui ú gica; se a a de explo a el in es ino delgado con un endoscopio a a és de pequeños ojales ealizados a lo la go de su ayec o median e un acceso qui ú gico (lapa o omía). Es un mé odo muy in asi o y asociado a mo bilidad e, incluso, a mo alidad (Rod íguez, 2006). 16 1.3.2. Siliconas de uso médico. Básicamen e hay es ipos di e en es de siliconas de uso médico.  Caucho de silicona de al a consis encia (HCR) Es e caucho de al a consis encia es una ecnología an igua. Su o ma ísica es un bloque sólido de caucho p e-cu ado. Como sín esis de sílice ixo ópico no a ado y políme o de muy al a iscosidad, el HCR (High Consis ency Silicone Rubbe ) es un ma e ial de muy al a consis encia (Silicone P o, 2012). Es e ipo de silicona pe mi e un pos -cu ado con ca alizado pe óxido. Pa a el p ocesado del HCR se han de segui los siguien es pasos: 1. Ablandamien o po Mezclado y ca alización. No malmen e consis e en un pack de dos componen es A y B. Se equie e una caland a o molino de dos odillos po el que se ha de pasa el elas óme o a ias eces has a que la mezcla de los ma e iales sea homogénea. Después se e i a en o ma de hoja pa a el paso siguien e en el p ocesamien o. 2. P epa ación de la p e o ma. No equie e ningún equipo especial pe o es muy labo ioso, hay di e en es o mas de p epa a la p e o ma en base al mé odo de ab icación. - Ex usión y moldeo po inyección: la p e o ma se p epa a simplemen e po el co e de la lámina de elas óme o en i as, que se u ilizan pa a alimen a el ex uso . - Moldeo po ans e encia: la p e o ma se co a ípicamen e con una oquelado a en un apón que se ajus e en el depósi o de ans e encia de la p ensa de ans e encia - Moldeo po comp esión: la p e o ma se debe co a en la con igu ación geomé ica de base de la pa e inal. 3. Ex usión o moldeo. En ex usión, pa a ob ene una al a consis encia de elas óme os, se lle a a cabo u ilizando una ex uso a de un solo o nillo. Las i as p e o madas alimen an a la ex uso a de una ueda de odillo de alimen ación en el cilind o y el elas óme o es ex uido a a és de un oquel y el conjun o de mand il pa a o ma el pe il deseado. En moldeo, la aplicación de HCR a ía con el ipo de equipamien o de moldeo u ilizado. Los p ocesos de moldeo po ans e encia e inyección equie en pe sonal que ca gue el elas óme o en el equipo y desmolde la pieza inal. Pa a el moldeo po comp esión, los ope a ios ienen que si ua las p e o mas en las ca idades indi iduales de cada molde. 4. Vulcanización. La ulcanización de los p oduc os ex uidos no malmen e se log a con un ho no de ulcaniza de ai e calien e. 17 5. Acabado. El g ado de acabado eque ido depende de la aplicación especí ica. Pa a ex usión, una inspección isual y co es del amaño eque ido, pa a moldeo el co e o desba bado de las pa es moldeadas y, posiblemen e el pos -cu ado sea eque ido.  Caucho de luo osilicona La luo osilicona combina las buenas p opiedades de esis encia a empe a u as ex emas de la silicona con su limi ada esis encia a los de i ados del pe óleo. Debido a la ela i a baja ue za de up u a, al a icción, y limi ada esis encia a la ab asión; es os ma e iales son ecomendados solo pa a aplicaciones es é icas (Fluo on Chemicals, 2010). Ca ac e ís icas: - Excelen e esis encia a la in empe ie, ozono, ai e, luz, calo . - Muy buenas p opiedades dieléc icas. - Resis en e a las g asas y acei es, ácidos, álcalis y de e gen es. - Resis en e a al as empe a u as. Pa a el p ocesado de es e ipo de silicona se han de segui los siguien es pasos: 1. Mezclado. No malmen e los componen es son mezclados en un molino de dos odillos o caland a. Debido a la sensibilidad a la empe a u a de algunos pe óxidos, es impo an e man ene los equipos de mezclado íos. Los molinos u ilizados pa a la mezcla de es a silicona deben de ene odillos e ige ados po agua. 2. Moldeo o ex usión. Exis en es ipos p incipales de mé odos de moldeo pa a la luo osilicona: - Moldeo po comp esión: p obablemen e el mé odo más común. - Moldeo po inyección: el cu ado de ciclo co o y la baja iscosidad hacen del moldeo po inyección un mé odo excelen e. Debido a la al a p esión y el ápido llenado, pueden se empleados iempos co os de pe manencia. Los compues os de luo osilicona pueden se ex uidos. No malmen e, es os compues os deben se ex uidos a empe a u a ambien e debido a su baja iscosidad. Tempe a u as localizadas po encima de 50ºc du an e la ex usión pueden p oduci ab asiones en la ex uso a que de paso a una cu a incomple a. 3. Caland ado. El esul ado del p oceso de caland ado es una lámina ina. La p incipal en aja es que se puede p oduci una lámina la ga y de espeso cons an e. La elación de elocidades en e los odillos de la caland a suele se 1:1. Los compues os de luo osilicona suelen se caland ados a empe a u a ambien e, sin emba go, en algunos compues os, la adición de calo puede ayuda en el camino a la ab icación. 18  Caucho de silicona líquida (LSR) Consis e en una silicona de al a pu eza y cu ada con pla ino con una buena es abilidad y habilidad pa a esis i al as y bajas empe a u as. Con espec o al p ocesado, la mayo en aja de la silicona líquida es que ha sido diseñada pa a se manejada au omá icamen e, casi no es necesa ia la labo de ope a ios. El p ocesado consis e en es pasos: 1. Mezclado. El p ime paso es log ado u ilizando un cubo neumá ico o bombas de ambo . Es as bombas epa en las dos pa es de la silicona líquida (p opo ción 1:1) a un mezclado donde las pa es son mezcladas en ausencia de ai e has a que se hacen homogéneas. 2. Moldeo. El moldeo de caucho de silicona líquida se ealiza median e máquinas de moldeo po inyección de plás ico modi icadas. 3. Acabado. No malmen e no son necesa ias ope aciones de acabado. No malmen e no se ealiza un pos -cu ado pe o puede ealiza se pa a mejo a la es abilización y aumen a las p opiedades de las pa es cu adas (Dow Co ning Silicones, 2008). 1.3.3. Tablas compa a i as de siliconas biomédicas (Dow Co ning Silicones, 2008). Resis encia a acción (MPa) Resis encia al desga o (KN/m) Elongación (%) High Consis ency Rubbe (HCR) 4 o 13 9 o 55 90 o 1120% Fluo osilicone Rubbe (FSR) 9 o 12 18 o 46 160 o 700% Liquid Silicone Rubbe (LSR) 4 o 12 11 o 52 220 o 900% *Tabla 1.1: Ca ac e ís icas mecánicas de las siliconas de uso médico (Dow Co ning Silicones, 2008). 19 Caland ado o molino de odillos Bomba de ambo Ex usión Moldeo po inyección Moldeo po comp esión Es ado High Consis ency Rubbe (HCR) Si No Pe mi e Pe mi e Pe mi e Consis encia solida Fluo osilicone Rubbe (FSR) Si No Pe mi e Excelen e Común Baja iscosidad Liquid Silicone Rubbe (LSR) No Si No pe mi e Ideal Pe mi e Consis encia líquida. *Tabla 1.2: Resumen del mé odo de ab icación de las di e en es siliconas de uso médico. 1.4. P opiedades mecánicas del in es ino El uncionamien o del disposi i o Endowo m es á basado en la in e acción mecánica con el in es ino. Las cáma as de expansión adial, CER, deben ija se al in es ino y se capaces de eplega lo. Pa a ga an iza que es o ocu e deben conoce se las p opiedades mecánicas del in es ino. El p oblema común que se p esen a en los abajos que es udian el compo amien o mecánico del in es ino es que lo a an como una memb ana de una sola capa. Sin emba go, al como demos a on Ego o e al., se a a de una cons ucción mul icapa con un compo amien o muy dis in o (Ego o , Schas li se , P u , Ba ano , & Tu uso , 2002). Es a complejidad asegu a el buen compo amien o en dis in os egímenes de ca ga. Según (Ego o , Schas li se , P u , Ba ano , & Tu uso , 2002) las p opiedades mecánicas del in es ino delgado son las mos adas en las ablas 1.3 y 1.4. Siendo comienzo la de o mación donde la ensión comienza, allo ni el de de o mación de allo, ensión máxima y de o mación en ensión máxima. comienzo (%) allo (%) (MPa) (%) In es ino cada é ico 23,3±10,0 138,9±25,59 0,83±0,28 87,93±22,97 In es ino ex aído qui ú gicamen e 25,56±7,89 138,39±30,23 0,92±0,48 84,02±19,73 *Tabla 1.3: Pa áme os de ensión y de o mación en especímenes ans e sales (Ego o , Schas li se , P u , Ba ano , & Tu uso , 2002). comienzo (%) allo (%) (MPa) (%) In es ino cada é ico 15,92±9,14 153,14±41,57 1,472±0,499 36,76±10,77 In es ino ex aído qui ú gicamen e 15,36±6,14 145,88±31,51 1,368±0,508 39,37±11,54 *Tabla 1.4: Pa áme os de ensión y de o mación en especímenes longi udinales (Ego o , Schas li se , P u , Ba ano , & Tu uso , 2002). 20 1.5. Obje i os Es e T abajo Fin de Más e pa e de la expe iencia ealizada en el desa ollo del sis ema EndoWo m. An e io men e se ha demos ado en los ensayos in i o, que el uncionamien o del sis ema es sa is ac o io. Cumple su unción básica de a ance y eplegamien o del in es ino a i icial. Po o a pa e, los ensayos in i o, ponen de mani ies o que el sis ema es suscep ible de mejo a, sob e odo en lo ela i o a la capacidad de ijación al in es ino que es á muy di icul ada po a a se de una mucosa. Se a a de un ema complejo po que exis e g an a iabilidad en la ana omía de los pacien es, an o en calib e o igidez, como a p opiedades de adhesión. Po o a pa e, es p eciso ene siemp e en men e que hay que e i a el causa dolo al pacien e o, lo que se ía peo , una pe o ación. En es e sen ido, conside amos que son necesa ios nue os es udios en los que se analice la in e acción en e el sis ema y el in es ino desde el pun o de is a mecánico. Con el p esen e abajo se p e ende e alua la elocidad de a ance en unción de di e en es pa áme os como el diáme o del modelo de in es ino y su igidez, el diseño y p esión de los elemen os hinchables o el olumen de ai e insu lado. Los ensayos se ealiza án an o en un modelo de in es ino a i icial ígido (me ac ila o), como lexible (silicona), además de los ensayos en in es ino animal ex i o (ce do). En p ime luga se medi á la ue za de ijación de los elemen os hinchables con el in es ino a i icial y con el in es ino de ce do ex i o analizándose los pa áme os de los que depende. Pa a ello se diseña á un disposi i o expe imen al capaz de medi la ue za de ijación en unción de los pa áme os de con ol del sis ema. Se medi á la elocidad de a ance en el in es ino a i icial lexible. El obje i o es economiza es ue zos, se op imizan los pa áme os en los ensayos in i o de modo que cuando se ealizan los ensayos en modelo animal i o ya se haya e i icado el co ec o uncionamien o del disposi i o. En unción de los esul ados que se ayan ob eniendo puede se necesa io ealiza pequeñas modi icaciones en el sis ema elec ónico de con ol ( an o a ni el de ha dwa e como de so wa e). Los obje i os se pueden esumi en los siguien es pun os: - Medida de la elocidad de a ance en modelo a i icial lexible. - Análisis de la ca idad de expansión adial ( o ma y amaño) con espec o a las ca ac e ís icas del sis ema (P esión-Volumen) en di e en es conduc os ígidos y lexibles y en in es ino ex i o de ce do. - Diseño de un disposi i o capaz de medi la ue za de ijación en e el sis ema y el modelo de in es ino. - Medida de la ue za de ijación pa a di e en es modelos de in es ino ( ígido, lexible y de modelo animal) y pa a di e en es ca ac e ís icas del sis ema “EndoWo m”. - Medida de las p opiedades mecánicas de los ma e iales elás icos que o man pa e del sis ema. Se medi á el módulo elás ico y el lími e de o u a en ensayos de a iga an o del ma e ial que o ma los globos como el de los i an es. 21 2. MATERIALES Y MÉTODOS 2.1. Ma e iales  Silicona Silas ic 7-6830 y Silas ic 7-4840 La silicona Silas ic 7-6830 se u iliza pa a la cáma a de expansión adial (CER) y la silicona Silas ic 7-4840 se u iliza pa a la cáma a de expansión axial (CEA). La di e encia en e es os dos ipos de silicona son las ca ac e ís icas mecánicas, son de la misma clase y, po an o, se manipulan de la misma mane a. Se a a de un ipo de silicona LSR (Liquid Silicone Rubbe ) ca alizada con pla ino, es á indicada pa a moldeo po inyección o moldeo po comp esión. Se suminis a en un ki de dos pa es que se ha de mezcla en p opo ción 1:1 en peso. Pa a el mezclado de los componen es es aconsejable un mezclado que no pe mi a la c eación de bu bujas de ai e. Si es o sucede, una es u a de acío se ía su icien e pa a elimina esas bu bujas. El cu ado de es e elas óme o se consigue po adición de calo , no malmen e 140⁰C du an e 40 minu os.  Silas ic Q7-4720 y Silas ic Q7-4735 La silicona silas ic Q7-4720 se u iliza pa a la ab icación del elemen o elás ico (“ i an es”) que pe mi e que el mo o neumá ico se e aiga. La silicona Silas ic Q7- 4735 se a a u iliza pa a la ab icación de un in es ino a i icial de silicona. Son siliconas del mismo ipo, solo di ie en en las ca ac e ís icas mecánicas. Consis e en un ipo de silicona HCR (High Consis ency Silicone Rubbe ) ca alizada con pla ino indicada pa a el caland ado, ex usión, moldeo po inyección o 22 moldeo po comp esión. El mezclado se ha de ealiza con p oceso de caland ado o ex usión, p e e iblemen e con sis ema pa a eliminación del ai e e i ando que se o men bu bujas. El cu ado de es e ipo de silicona se p oduce a 116ºC man eniéndola 10 minu os a es a empe a u a po cada dos milíme os de espeso .  Plan illa ealizada en Au oCAD ( igu a 2.1.) Se ha ealizado una plan illa a escala 1:1 con la o ma de los i an es pa a acili a el modelado de és os. *Figu a 2.1: Plan illa con la o ma de los i an es.  Molde pa a ealiza la cáma a de expansión axial (CEA) (Figu a 2.2) *Figu a 2.2: Molde de ace o inoxidable pa a la ab icación de la cáma a de expansión axial (CEA).  Molde pa a la ab icación de la ca idad CER o cáma a de expansión adial ( igu a 2.3). El husillo de la ca idad CER iene un diáme o de 34,2 mm y una longi ud axial en su pa e más ancha de 20 mm. 23 *Figu a 2.3: Molde de ace o inoxidable pa a la ab icación de cáma a de expansión adial (CER).  Molde de comp esión simple y placas ( igu a 2.4) Consis e en un molde de comp esión con una ca idad. Dispone de láminas de dis in os espeso es pa a consegui la pieza con el espeso deseado. *Figu a 2.4: Molde de comp esión simple y placas de di e en es espeso es.  Tubo de me ac ila o ( igu a 2.5) con diáme o in e io de 27,5 mm y ma cas de medida de longi ud 24  Tubo de me ac ila o con diáme o in e io de 36 mm y ma cas de medida de longi ud ( igu a 2.5)  In es ino a i icial de silicona con diáme o in e io de 30 mm, 0.4 milíme os de espeso y ma cas pa a medida de longi ud ( igu a 2.6)  In es ino de ce do macho de 16 milíme os de diáme o in e io ( igu a 2.7) *Figu a 2.5: Tubo de me ac ila o con ma cas de medida milime adas. *Figu a 2.6: In es ino de silicona de 30 mm de diáme o in e io , 0,4 mm de espeso y ma cas de medida milime adas. *Figu a 2.7: Po ción de in es ino de ce do macho de 16 mm de diáme o in e io . 25 2.2. Fab icación de componen es de silicona  Fab icación de los i an es El a ance de la cáma a de expansión axial (CEA) se consigue po medio del insu lado de ai e den o de la ca idad, lo que p o oca su expansión. El e oceso de la ca idad CEA se consigue g acias a un elemen o elás ico denominado “ i an es”. Pa a la ab icación de es e elemen o se ha u ilizado la silicona Silas ic Q7-4720 po sus p opiedades de elas icidad y esis encia. Como es una silicona HCR el mé odo de ab icación ya es conocido, sin emba go, la ealización de cada elemen o iene sus peculia idades. En es e caso en conc e o se u iliza la plan illa desc i a en el apa ado de ma e iales ( igu a 2.1) pa a da a los i an es la o ma deseada an es del ulcanizado de la silicona. Se an a ealiza con una longi ud de 20 mm, un diáme o in e io de 12 mm y un espeso de 0,2 mm. Pa a la con o mación de los i an es se ha u ilizado el p ocedimien o e lejado en la abla 2.1. Pasos Desc ipción 1. Mezclado Se han pesado po sepa ado 10 g amos de silicona Silas ic Q7-4720, jun ándose y mezclándose con ayuda de una caland a eglada pa a ob ene una lámina de 0,2 milíme os de espeso . El p oceso de caland ado se ha epe ido pa a ob ene una lámina homogénea. 2. Modelado Se ha pegado la plan illa con la o ma de los i an es en el con o no de un ubo de cob e de 12 milíme os de diáme o ex e io . La lámina de silicona se ha colocado odeando el mismo con o no donde se encuen a la plan illa y se ha co ado la lámina con la o ma de los i an es. 3. Cu ado Se ha colocado odo el conjun o en una es u a p og amada a 116⁰C du an e 30 minu os. 4. Ob ención Se deja en ia el conjun o y se ex ae la pieza ya e minada. *Tabla 2.1: Pasos pa a la ab icación de los i an es.  Fab icación de la cáma a de expansión axial (CEA) Es e elemen o se ab ica con la silicona Silas ic 7-4840. Al se una silicona LSR iene un p oceso de manipulación conc e o, pe o cada componen e del mo o neumá ico iene cie as peculia idades en el mé odo de ab icación. El p oceso de ab icación se mues a en la abla 2.2. 32 *Figu a 2.12: Fijación de ubo de me ac ila o de 36 mm de diáme o y globo simple a la máquina de acción “Adamel”. *Figu a 2.13: Fijación de conduc o de silicona de diáme o in e io 30mm y globo simple a la máquina de acción “Adamel”. Sen ido del mo imien o Tubo de me ac ila o CER Conduc o pa a el insu lado de ai e 33 Es e ensayo se ha ealizado a cua o di e en es olúmenes de ai e in oducidos en la ca idad CER po medio de conduc os a ios y una je inguilla de 60 milili os de capacidad máxima. En cada ensayo se ha inc emen ado en 5 milili os el olumen. Po cada ez que se ha inc emen ado el olumen se ha p og amado el so wa e - Tes Wo ks- pa a que la máquina ealice un ensayo de acción simple a una elocidad de 50 mm/min ob eniendo, en un documen o de ex o, los esul ados de la ue za longi udinal que ha ealizado la ca idad CER con a el conduc o, el iempo y el desplazamien o. Pa a amplia esul ados, pode conoce mejo el compo amien o en di e en es si uaciones e imi a el compo amien o isiológico se han ealizado las p uebas con los conduc os secos y lub icados. Pa a la lub icación se ha u ilizado el lub ican e “Sulky hid osoluble” que se ha aplicado po medio de una je inguilla de 30 ml. Al comenza cada una de las p uebas se ha aplicado 1 ml de lub ican e e i ando y limpiando el sob an e al e mina la pa a ealiza odos los ensayos bajo las mismas condiciones de lub icación. Todas las p uebas se han epe ido cinco eces pa a su pos e io análisis y iabilidad. Se ha analizado el compo amien o de la ca idad CER en el in es ino y compa ado con cada uno de los conduc os pa a ob ene conclusiones. *Figu a 2.14: In es ino y globo simple ijados a máquina de acción “Adamel”. 34 2.5. Ensayos de a iga y acción El obje i o de ealiza los ensayos de a iga es comp oba que los ma e iales pueden sopo a los eque imien os mecánicos en una en e oscopia comple a. Los dos componen es a es udio son la ca idad CER ( ab icada con silicona Silas ic 7-6830) y los “ i an es” ( ab icados con silicona Silas ic-4720) ya que son los elemen os a los que más solici aciones mecánicas se les some e. El núme o mínimo de ciclos de una en e oscopia comple a suponiendo un uncionamien o ideal (sin deslizamien o en e la ca idad CER y el in es ino) iene de e minado po la expansión de la ca idad CEA que, po cada ciclo de a ance, se expande 13 milíme os (apa ado 1.2). El in es ino delgado iene una longi ud ap oximada de 7 me os (Tes u & La a je , 1988), po an o, el núme o de ciclos mínimo po explo ación comple a se puede es ima como: ó Siendo: nexplo ación: núme o de ciclos en una explo ación comple a del in es ino. lin es ino: longi ud ap oximada de un in es ino delgado no mal (≈7 me os). a: a ance del mo o neumá ico en cada ciclo. Se ha de es ima la elongación de cada elemen o del mo o neumá ico cuando el disposi i o es á uncionando en condiciones no males: - Los i an es: Se ab ican con una longi ud de 20 milíme os (apa ado 2.2) y, en el mo o neumá ico, se expanden 13 milíme os (apa ado 1.2), po an o, en la ecuación 2.2 se calcula el po cen aje de ala gamien o que su e en un ciclo de a ance. ó - La cáma a de expansión adial (CER) iene un diáme o de 34,2 milíme os y una anchu a de 10,2 milíme os. El in es ino delgado a ía mucho de una pe sona a o a, se es ima que iene un diáme o medio de ap oximadamen e 30 mm (Tes u & La a je , 1988), al se mayo el diáme o de la ca idad CER que el del in es ino, la expansión adial la a a de e mina la elas icidad del in es ino. La expansión longi udinal máxima a la que se es ima se puede some e la ca idad CER es de unos 30 milíme os, po an o en la ecuación 2.3 se calcula el 35 po cen aje de ala gamien o máximo longi udinal que su e la silicona en el CER en un ciclo de a ance. ó Los hal e ios de Silas ic 7-6830 y Silas ic Q74720 se han a igado con la máquina “Mic o es ” que iene un eco ido máximo de 100 mm y una célula de ca ga de 2 KN. Como no se supone un uncionamien o pe ec o del disposi i o, se espe a que un núme o de ciclos mucho mayo que 540 en una en e oscopia comple a. Los ensayos se han ealizado a 3000, 6000 y 10000 ciclos con un es i amien o del 400% (po encima de los pa áme os no males de uncionamien o) y a una ecuencia de 1 Hz, que es la máxima ecuencia a la que puede abaja la máquina de a iga “Mic o es ”. Se han ealizado cinco ensayos de acción simple de las mues as sin a iga , cinco ensayos de acción de la mues a a igada a 3000 ciclos, cinco ensayos de acción de la mues a a igada a 6000 ciclos y cinco ensayos de acción de la mues a a igada a 10000 ciclos ob eniendo la cu a Tensión-De o mación, Módulo de Young al 200% de de o mación, ensión máxima y de o mación máxima. Los ensayos de acción han ealizado con la máquina de acción “Adamel-Lhoma gy DY34” a una elocidad de 100mm/min, que es la elocidad máxima que alcanza la máquina aunque la elocidad ecomendada es 200mm/min (No malización, 2001). Se ha u ilizado el es T-S uden con el p og ama Mic oso O ice Excel pa a conclui si hay di e encias signi ica i as en e las p opiedades mecánicas de las mues as sin a iga y las p opiedades mecánicas de las mues as a igadas. 36 2.6. Medida de la elocidad de a ance en In es ino de Silicona Se ha pues o en uncionamien o odo el sis ema; el mo o neumá ico se ha mon ado en un en e oscopio y conec ado a los medios elec ónicos y de con ol. Se ha ijado el in es ino de silicona en un banco de abajo ( igu a 2.15). *Figu a 2.15: Mo o neumá ico e in es ino de silicona. Se han ealizado es p uebas de a ance, que se han g abado con una cáma a de ideo. La p ueba se ha ealizado es eces. Pos e io men e se ha ex aído de los ideos el iempo y el a ance pa a es ima la elocidad. 37 3. RESULTADOS Y DICUSIÓN 3.1. Fab icación de componen es de silicona El esul ado de la ab icación de los di e en es elemen os de silicona ha sido sa is ac o io: los i an es han e minado con la o ma deseada, las ca idades CER y CEA se han ex aído del molde sin o u as ni bu bujas de ai e y el esul ado de los hal e ios ha sido bueno aunque ha habido que desecha alguno, ya que pa a los ensayos de a iga y acción no pueden ene impe ecciones que p o oquen una concen ación de ensiones e in aliden el ensayo. Se ha conseguido da al in es ino de silicona ( igu a 3.1) cie a ugosidad añadiendo ozos de silicona del mismo ipo ya cu ada. Conociendo los di e en es ipos de con o mación dependiendo del ipo de silicona desc i os en el apa ado 1.3, siguiendo las ins ucciones del ab ican e y con la co ec a manipulación de la maquina ia del Cen o de Bioma e iales e Ingenie ía Tisula (CBIT) se ha conseguido ealiza elemen os de las o mas deseadas. *Figu a 3.1: In es ino de silicona de 0,4 mm de espeso . 38 3.2. P uebas de p esión- olumen y p esión- amaño 3.2.1. Ca idad CER lib e / o(%) P(kPa) / o (%) l/l0 (%) 0 2 ± 0,7 3,8 ± 0,8 17,3 ± 2,8 100 4,4 ± 1,14 5,7 ± 0,4 21,0 ± 1,6 200 5,8 ± 0,8 10,0 ± 1,6 23,98 ± 3,1 300 6 ± 1,2 15,8 ± 1,5 27,98 ± 2,2 400 6,2 ± 0,4 20,12 ± 1,7 31,4 ± 3,3 *Tabla 3.1: Resul ados numé icos de los ensayos con la ca idad CER. Siendo: : El olumen de la ca idad CER o: El olumen inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (5ml) P: Las medias de la p esión de la ca idad CER : El adio de la ca idad CER o: El adio inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (17,1 mm) l: La expansión longi udinal de la ca idad CER lo: La expansión longi udinal de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo *Figu a 3.2: G á ica P esión-Volumen con la ca idad CER lib e. 0 1 2 3 4 5 6 7 0 100 200 300 400 500 P esión (kPa) Inc emen o de olumen (%) P esión-Inc emen o de Volumen 39 En ca idades de es e ipo (la ca idad CER), el olumen y la expansión adial aumen an de mane a di ec amen e p opo cional. Se puede obse a con mucha cla idad como aumen a la p esión y el amaño has a un cie o pun o de p esión máxima. Después de es e pun o, que podemos llama Pmax, la p esión se es abiliza aumen ando solo la expansión adial y longi udinal. Hay que ene en cuen a que el sis ema ins umen ado medido de p esión iene una sensibilidad de solo 1 KPa, odo lo que suceda po debajo de esa p esión no se a a pode medi . Cabe des aca que la p esión máxima que ha alcanzado el sis ema con la ca idad CER lib e ha sido de 6 KPa a pa i de 15 ml (200%) de ai e insu lado. La expansión adial máxima y la expansión longi udinal máxima han sido, espec i amen e, de 41,08 y 13,14 a 25 ml (400%) de ai e insu lado. Según (Glozman, Hai a, Hassido , Senesh, & Shoham, 2010) la cu a de P esión-Radio ca ac e ís ico de un globo es é ico de caucho es la mos ada en la igu a 3.3. *Figu a 3.3: P esión-Radio Ca ac e ís ico de un globo es é ico de caucho (Glozman, Hai a, Hassido , Senesh, & Shoham, 2010) Hay cie as di e encias en e la ca idad es é ica de Glozman y la ca idad CER del disposi i o “EndoWo m” pe o el compo amien o es simila . Se obse a un aumen o de amaño y de p esión de la ca idad CER has a que se alcanza una p esión máxima (Pp en Glozman, Pmax en “EndoWo m”) a pa i de la cual se alcanza es abilidad en la ca idad CER de “EndoWo m”, un lige o descenso y luego lige o aumen o de la p esión en la ca idad CER de Glozman. Que no se haya obse ado esa pequeña luc uación de p esión en la ca idad CER de “EndoWo m” puede debe se a la baja sensibilidad del ci cui o ins umen ado medido de p esión (1KPa). 40 3.2.2. Tubo de me ac ila o de 27,5 milíme os de diáme o in e io / o(%) P(kPa) l/l0 (%) 0 2,6 ± 0,5 10,4 ± 5,7 100 9,4 ± 0,9 35,6 ± 17,0 200 15,4 ± 0,9 66,8 ± 29,8 300 21,4 ± 1,1 114,4 ± 49,6 400 25,6 ± 2,2 153,6 ± 67,4 *Tabla 3.2: Resul ados numé icos de los ensayos en ubo de me ac ila o de 27,5 milíme os de diáme o. Siendo: : El olumen de la ca idad CER o: El olumen inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (5ml) P: Las medias de la p esión de la ca idad CER l: La expansión longi udinal de la ca idad CER lo: La expansión longi udinal de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo *Figu a 3.4: G á ica P esión-Inc emen o de Volumen en ubo de me ac ila o de 27,5 milili os de diáme o in e io . 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 0 100 200 300 400 500 P esión (kPa) Inc emen o de olumen (%) P esión-Inc emen o de Volumen 41 La p ime a ap eciación es que la ca idad CER no iene el mismo compo amien o en es ado lib e que in oducido en un conduc o. Se ha alcanzado una p esión máxima de 25,6 kPa al 400% de inc emen o de olumen. La expansión y la p esión se han ido inc emen ando con el inc emen o de olumen sin llega a una zona lineal o es able como en la ca idad CER lib e. No se ha inc emen ado más el olumen po que la ca idad CER es aba p óxima a la o u a. 3.2.3. Tubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io / o(%) P(kPa) l/l0 (%) 0 0,4 ± 0,5 1,2 ± 4,1 100 5,0 ± 0,0 12,0 ± 4,1 200 8,6 ± 0,5 32,0 ± 4,1 300 11,6 ± 0,5 74,0 ± 5,2 400 14,6 ± 0,5 110,0 ± 14,1 500 18,4 ± 0,9 160,0 ± 18,3 600 21,4 ± 0,5 210,0 ± 29,4 *Tabla 3.3: Resul ados numé icos de los ensayos en ubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o. Siendo: : El olumen de la ca idad CER o: El olumen inicial de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo (5ml) P: Las medias de la p esión de la ca idad CER l: La expansión longi udinal de la ca idad CER lo: La expansión longi udinal de la ca idad CER sin some e se a ningún es ue zo *Figu a 3.5: G á ica P esión-Inc emen o de Volumen en ubo de me ac ila o de 36 milili os de diáme o in e io . 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 0 100 200 300 400 500 600 700 P esión (kPa) Inc emen o de olumen (%) P esión-Inc emen o de Volumen 48  Lub icado *Figu a 3.10: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en ubo de me ac ila o de 27,5 milíme os de diáme o in e io lub icado. En la igu a 3.10 se ap ecia la misma o ma en los di e en es olúmenes de ai e insu lado, después de una pendien e posi i a muy p onunciada, se alcanza un máximo de ue za de ijación a pa i de la cual hay una zona lineal que es cuando la ca idad CER es á deslizando a a és del conduc o. Compa ando con la igu a 3.8 hay que des aca dos obse aciones; - La ue za máxima se alcanza mucho an es en el conduc o lub icado que sin lub ica , c eciendo con ello la zona lineal que se puede obse a en la igu a 3.10 de mane a más cla a. - La ep esen ación es mucho menos con inua que en el conduc o seco (sin lub ica ). Es o es debido a que en el conduc o seco la ca idad CER desliza muy homogéneamen e mien as que en el conduc o lub icado a anza de mane a muy in e umpida, a anzando y enando. Es a obse ación es muy impo an e ya que el esul ado que se espe aba e a o almen e el con a io. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 10 20 30 40 50 60 Fue za (N) Tiempo (s) Fue za-Tiempo 5ml 10ml 15ml 20ml 49 Volumen (ml) F1(N) F2(N) F3(N) F4(N) F5(N) Media 5 0,4 0,5 0,4 0,4 0,6 0,46 ± 0,11 10 0,7 0,8 0,9 0,6 0,7 0,74 ± 0,11 15 0,9 0,7 0,9 0,7 1,1 0,86 ± 0,16 20 0,9 1 0,8 1 1,1 0,96 ± 0,10 *Tabla 3.8: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo de me ac ila o de 27,5 milíme os de diáme o in e io lub icado. *Figu a 3.11: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo de me ac ila o de 27,5 milíme os de diáme o in e io lub icado. De la ue za máxima alcanzada hay que des aca que, como se espe aba, ha descendido de mane a muy no able pe o la e olución pa ece segui siendo bas an e lineal ( igu a 3.11). 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 5 10 15 20 25 Fue za (N) Volumen (ml) Fue za-Volumen 50 3.3.2. Me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io  Sin lub ica *Figu a 3.12: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en ubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io sin lub ica . Como en la igu a 3.8, en la igu a 3.12 se obse a al p incipio una lige a pendien e, luego aumen a has a un alo de ue za de ijación máximo (es e aumen o coincide con el pun o en el que a a empeza a desliza ) y luego desciende con una pendien e nega i a bas an e ele ada has a que alcanza una zona casi lineal que es donde la ca idad CER es á deslizando. Volumen (ml) F1(N) F2(N) F3(N) F4(N) F5(N) Media 10 2,9 3,2 3,5 3,2 3,3 3,22 ± 0,21 15 4 4,8 3,8 5,4 5,8 4,76 ± 0,86 20 10,3 8,7 7,4 8,9 8,3 8,72 ± 1,05 25 11,2 10,8 9,5 11,1 11,1 10,74 ± 0,70 *Tabla 3.9: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io sin lub ica . 0 2 4 6 8 10 12 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Fue za(N) Tiempo (s) Fue za-Tiempo 10ml 15ml 20ml 25ml 51 *Figu a 3.13: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io sin lub ica . Los alo es máximos son más pequeños que en el ubo de me ac ila o de 27,5 milíme os de diáme o in e io pe o su e olución sigue siendo bas an e lineal. 0 2 4 6 8 10 12 0 5 10 15 20 25 30 Fue za (N) Volumen (ml) Fue za-Volumen 52  Lub icado *Figu a 3.14: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en ubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io lub icado. En es e caso, ambién se ap ecia un aumen o p onunciado de la ue za de ijación al comienzo del ensayo pe o después de es e pico se puede e g á icamen e ( igu a 3.14) como no se llega a alcanza una zona es able. Es o es debido al a ance in e umpido de la ca idad CER den o del conduc o lub icado. En es e caso, la o ma de las cu as es bas an e dispa , a di e en es olúmenes se compo a de di e en e mane a. Volumen (ml) F1(N) F2(N) F3(N) F4(N) F5(N) Media 10 0,4 0,5 0,4 0,3 0,5 0,42 ± 0,08 15 1 0,9 0,9 1,1 1 0,98 ± 0,08 20 1,9 1,7 1,6 1,9 2 1,82 ± 0,16 25 4 3,3 3,9 3,7 3,2 3,62 ± 0,35 *Tabla 3.10: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io lub icado. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Fue za(N) Tiempo(s) Fue za-Tiempo 10ml 15ml 20ml 25ml 53 *Figu a 3.15: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación en ubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io lub icado. Como en los ensayos an e io es, la ue za de ijación máxima ha disminuido con espec o al ubo de me ac ila o de 36 milíme os de diáme o in e io sin lub ica ( abla 3.10), pe o la endencia sigue siendo linealmen e ascenden e según se a inc emen ando el olumen de ai e en la ca idad CER. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 0 5 10 15 20 25 30 Fue za (N) Volumen (ml) Fue za-Volumen 54 3.3.3. Silicona de 30 milíme os de diáme o in e io y 0,4 milíme os de espeso  Sin lub ica *Figu a 3.16: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en in es ino de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io sin lub ica . En la igu a 3.16 se ap ecia como la ue za a aumen ando has a un máximo y después se es abiliza, la zona es able co esponde al deslizamien o de la ca idad CER po el in es ino de silicona. Es e es el p ime cambió ca ac e ís ico ya que en ubo ígido después de alcanza la ue za de ijación máxima había un descenso de és a an es de la zona es able. 0 2 4 6 8 10 12 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Fue za (N) Tiempo (s) Fue za-Tiempo 5ml 10ml 15ml 20ml 55 Volumen (ml) F1(N) F2(N) F3(N) F4(N) F5(N) Media 5 1,7 1 1,4 1,2 1,4 1,34 ± 0,26 10 3,5 2,8 3 3 3,6 3,18 ± 0,34 15 9 6,7 6,4 5,9 6,3 6,86 ± 1,23 20 11,5 11,2 9,2 8,8 8,7 9,88 ± 1,35 *Tabla 3.11: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en in es ino de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io sin lub ica . *Figu a 3.17: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación in es ino de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io sin lub ica . La ue za de ijación máxima sigue mos ando un aumen o bas an e lineal. 0 2 4 6 8 10 12 0 5 10 15 20 25 Fue za (N) Volumen (ml) Fue za-Volumen 56  Lub icado *Figu a 3.18: Rep esen ación de la Fue za de Fijación con espec o al Tiempo en in es ino de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io lub icado. En la igu a 3.18 se ap ecia, como en la igu a 3.16, un ascenso de la ue za de ijación has a llega a una zona es able lineal. Las di e encias es que al es a lub icado la ue za de ijación máxima y, po an o, el deslizamien o se ha alcanzado mucho an es y ambién se obse a la discon inuidad de la línea debido al a ance in e umpido de la ca idad CER en un conduc o cuando es á lub icado. Volumen (ml) F1(N) F2(N) F3(N) F4(N) F5(N) Media 5 1,1 0,8 0,8 0,7 0,9 0,86 ± 0,15 10 1,6 1,6 1,5 1,7 1,5 1,58 ± 0,04 15 3,4 3,4 2,7 2,3 2,4 2,84 ± 0,04 20 4 3,9 3,8 4,1 4,1 3,98 ± 0,09 *Tabla 3.12: Valo es máximos de la Fue za de Fijación en in es ino de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io lub icado. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Fue za(N) Tiempo (s) Fue za-Tiempo 5ml 10ml 15ml 20ml 57 *Figu a 3.19: Rep esen ación de los alo es máximos de la Fue za de Fijación in es ino de silicona de 30 milíme os de diáme o in e io lub icado. Los alo es de ue za de ijación máxima han descendido en el conduc o lub icado, como en los casos an e io es. La ue za máxima sigue mos ando un aumen o lineal con espec o al olumen de ai e insu lado. 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 0 5 10 15 20 25 Fue za(N) Volumen (ml) Fue za-Volumen 64  Cu a Tensión-De o mación de mues as a igadas (N=10000) *Figu a 3.26: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic 7-6830 a igados (N=10000).  Silas ic Q7-4720  Cu a Tensión-De o mación de mues as sin a iga *Figu a 3.27: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic Q7-4720 sin a iga . 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 200 400 600 800 1000 Tensión (MPa) De o mación (%) Tensión-De o mación Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 200 400 600 800 1000 1200 Tensión (MPa) De o mación (%) Tensión-De o mación Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Ensayo 5 65  Cu a Tensión-De o mación de mues as a igadas (N=3000) *Figu a 3.28: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic Q7-4720 a igados (N=3000).  Cu a Tensión-De o mación de mues as a igadas (N=6000) *Figu a 3.29: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic Q7-4720 a igados (N=6000). 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Tensión (MPa) De o mación (%) Tensión-De o mación Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Se ies5 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Tensión (MPa) De o mación (%) Tensión-De o mación Ensayo 1 Ensayo 2 Ensayo 3 Ensayo 4 Se ies5 66  Cu a Tensión-De o mación de mues as a igadas (N=10000) *Figu a 3.30: Cu a Tensión-De o mación de Hal e ios de silicona Silas ic Q7-4720 a igados (N=10000). 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Tensión (MPa) De o mación (%) Tensión-De o mación Ensayo 1 Se ies2 Ensayo 3 Ensayo 4 Se ies5 67 3.4.2. Resul ados numé icos  Silas ic 7-6830 En la abla 3.15 se e lejan odos los esul ados de ensiones máximas, de o maciones máximas y Módulo de Young al 200% de de o mación de los di e en es ensayos y en la abla 3.16 se e lejan solo las medias y las des iaciones ípicas. max(Mpa) max(%) E,200% (MPa) T acción sin a iga Ensayo 1 8,87 990,45 0,55 Ensayo 2 8,83 784,69 0,72 Ensayo 3 7,76 741,56 0,59 Ensayo 4 7,62 716,48 0,73 Ensayo 5 7,10 779,07 0,72 Media 8,04 ± 0,79 802,45 ± 108,75 0,66 ± 0,09 T acción (N=3000) Ensayo 1 8,55 672,38 1,10 Ensayo 2 8,17 608,68 0,92 Ensayo 3 3,88 386,24 0,79 Ensayo 4 7,20 610,17 0,98 Ensayo 5 10,81 878,43 0,58 Media 7,72 ± 2,52 631,18 ± 175,91 0,87 ± 0,20 T acción (N=6000) Ensayo 1 7,76 628,11 1,03 Ensayo 2 7,75 826,37 0,63 Ensayo 3 8,22 826,35 0,06 Ensayo 4 9,20 838,94 0,71 Ensayo 5 8,19 868,10 0,73 Media 8,22 ± 0,59 797,57 ± 96,26 0,63 ± 0,35 T acción (N=10000) Ensayo 1 8,87 905,69 0,70 Ensayo 2 5,62 720,57 0,58 Ensayo 3 6,37 794,33 0,64 Ensayo 4 6,13 855,60 0,59 Ensayo 5 6,61 763,80 0,64 Media 6,72 ± 1,26 808,00 ± 73,47 0,63 ± 0,05 *Tabla 3.15: Resul ados de las p opiedades mecánicas de la silicona Silas ic 7-6830. max(Mpa) max(%) E,200% (MPa) T acción sin a iga 8,04 ± 0,79 802,45 ± 108,75 0,66 ± 0,09 T acción (N=3000) 7,72 ± 2,52 631,18 ± 175,91 0,87 ± 0,20 T acción (N=6000) 8,22 ± 0,59 797,57 ± 96,26 0,63 ± 0,35 T acción (N=10000) 6,72 ± 1,26 808,00 ± 73,47 0,63 ± 0,05 *Tabla 3.16: Media y des iación ípica de los esul ados de las p opiedades mecánicas de la silicona Silas ic 7-6830. 68  Silas ic Q7-4720 En la abla 3.17 se e lejan odos los esul ados de ensiones máximas, de o maciones máximas y Módulo de Young de los di e en es ensayos y en la abla 3.18 se e lejan solo las medias y las des iaciones ípicas. max(Mpa) max(%) E,200% (MPa) T acción sin a iga Ensayo 1 14,40 1125,36 0,44 Ensayo 2 12,81 908,51 0,47 Ensayo 3 16,77 1001,03 0,40 Ensayo 4 13,71 1001,03 0,40 Ensayo 5 15,12 988,90 0,50 Media 14,56 ± 1,50 1004,97 ± 77,60 0,44 ± 0,04 T acción (N=3000) Ensayo 1 14,62 1060,11 0,64 Ensayo 2 13,06 1082,32 0,50 Ensayo 3 14,75 1225,65 0,75 Ensayo 4 14,42 1250,68 0,73 Ensayo 5 12,26 937,73 0,57 Media 13,82 ± 1,11 1111,30 ± 128,54 0,64 ± 0,11 T acción (N=6000) Ensayo 1 11,75 946,05 0,62 Ensayo 2 13,37 1261,89 0,66 Ensayo 3 14,17 1100,48 0,64 Ensayo 4 11,94 962,70 0,55 Ensayo 5 11,08 936,29 0,58 Media 12,46 ± 1,27 1041,48 ± 140,04 0,61 ± 0,04 T acción (N=10000) Ensayo 1 13,37 1051,77 0,74 Ensayo 2 9,96 1069,86 0,81 Ensayo 3 12,43 998,82 0,78 Ensayo 4 12,23 891,72 0,76 Ensayo 5 15,45 1228,35 0,60 Media 12,69 ± 1,99 1048,10 ± 122,33 0,74 ± 0,08 *Tabla 3.17: Resul ados de las p opiedades mecánicas de la silicona Silas ic Q7-4720. max(Mpa) max(%) E,200% (MPa) T acción sin a iga Media 14,56 ± 1,50 1004,97 ± 77,60 0,44 ± 0,04 T acción (N=3000) Media 13,82 ± 1,11 1111,30 ± 128,54 0,64 ± 0,11 T acción (N=6000) Media 12,46 ± 1,27 1041,48 ± 140,04 0,61 ± 0,04 T acción (N=10000) Media 12,69 ± 1,99 1048,10 ± 122,33 0,74 ± 0,08 *Tabla 3.18: Media y des iación ípica de los esul ados de las p opiedades mecánicas de la silicona Silas ic Q7-4720. 69 3.4.3. Análisis de los esul ados Pa a analiza las di e encias en e las ensiones máximas, las de o maciones máximas y el Módulo de Young se a a u iliza el mé odo es adís ico -s uden con un in e alo de con ianza del 95%.  Silas ic 7-6830 En la abla 3.19 se e leja el alo es adís ico P. El p ocedimien o ha sido compa a los esul ados de los ensayos de acción de las mues as a igadas con los esul ados de los ensayos de acción de las mues as sin a iga pa a de e mina si hay di e encias es adís icamen e signi ica i as. Si el alo P<0,05 se puede conclui que, según el mé odo T-S uden y, con una con ianza del 95%, hay di e encias signi ica i as. Si P>0,05 se puede conclui , de la misma o ma, que no exis en di e encias signi ica i as. T acción sin a iga máx (MPa) máx (%) E, 200% (MPa) Fa iga (N=3000) máx (MPa) 0,801 máx (%) 0,106 E,200% (MPa) 0,079 Fa iga (N=6000) máx (MPa) 0,680 máx (%) 0,941 E,200% (MPa) 0,865 Fa iga (N=10000) máx (MPa) 0,0876 máx (%) 0,927 E (MPa) 0.492 *Tabla 3.19: Valo de p obabilidad P según T-S uden con un in e alo de con ianza del 95% Según los esul ados ob enidos, pa a la silicona Silas ic 7-6830 no hay di e encias signi ica i as ni en la Tensión máxima ( máx) ni en la De o mación máxima ( máx ) ni en el Módulo de Young al 200% has a 10000 ciclos de a iga compa ándolos con los p opiedades mecánicas de las mues as sin a iga . Se puede e g á icamen e en las igu as 3.31, 3.32 y 3.33. 70 *Figu a 3.31: Tensión máxima en e al núme o de ciclos. *Figu a 3.32: De o mación máxima en e al núme o de ciclos. *Figu a 3.33: Módulo de Young en e al núme o de ciclos. 0 2 4 6 8 10 12 0 3000 6000 10000 Tensión (MPa) N Tensión (MPa)-N(ciclos) 0 200 400 600 800 1000 0 3000 6000 10000 De o mación (%) N De o mación(%)-N(ciclos) 0 0,5 1 1,5 2 0 3000 6000 10000 Módulo de Young (MPa) N Módulo (E)-N( ciclos) 71  Silas ic Q 7-4720 En la abla 3.20 se e leja el alo es adís ico P. El p ocedimien o ha sido compa a los esul ados de los ensayos de acción de las mues as a igadas con los esul ados de los ensayos de acción de las mues as sin a iga pa a de e mina si hay di e encias es adís icamen e signi ica i as. Si el alo P<0,05 se puede conclui que, según el mé odo T-S uden y, con una con ianza del 95%, hay di e encias signi ica i as. Si P>0,05 se puede conclui , de la misma o ma, que no exis en di e encias signi ica i as. T acción sin a iga máx (MPa) máx (%) E (MPa) Fa iga (N=3000) máx (MPa) 0,405 máx (%) 0,157 E,200% (MPa) 0,012 Fa iga (N=6000) máx (MPa) 0,044 máx (%) 0,62825943 E,200% (MPa) 0,00032 Fa iga (N=10000) máx (MPa) 0,0355 máx (%) 0,526 E (MPa) 0,00037 *Tabla 3.21: Valo de p obabilidad P según T-S uden con un in e alo de con ianza del 95% En es e ipo de silicona, se obse an di e encias signi ica i as a un núme o de ciclos meno . En cuan o a la Tensión máxima ( máx), se e lejan di e encias signi ica i as en las mues as a igadas 6000 ciclos. En cuan o a la de o mación máxima ( máx) no se ap ecian di e encias signi ica i as, se puede conclui que has a 10000 ciclos pe manece cons an e, según el mé odo T-S uden . El cambio más emp ano se puede obse a en el Módulo de Young, en el que se e lejan di e encias signi ica i as a pa i de las mues as a igadas a 3000 ciclos, aumen ando su alo . Es os esul ados indican que hay que e alua las solici aciones mecánicas a las que se some en los i an es ( ab icados de Silas ic Q7-4720) o e alua el ipo de silicona pa a la ab icación de és os. Se puede obse a g á icamen e en las igu as 3.34, 3.35 y 3.36. Si las ba as es án ma cadas con un as e isco signi ica que exis en di e encias signi ica i as con una con ianza del 95%, si es án ma cadas con dos as e iscos signi ica que exis en di e encias signi ica i as al 99%. 72 *Figu a 3.44: Tensión máxima en e al núme o de ciclos. *Figu a 3.35: De o mación máxima en e al núme o de ciclos. *Figu a 3.36: Módulo de Young en e al núme o de ciclos. -2 3 8 13 18 0 3000 6000 10000 Tensión (Mpa) N Tensión (MPa)-N(ciclos)de ciclos) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 0 3000 6000 10000 De o mación (%) N De o mación(%)-N(ciclos) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 3000 6000 10000 Módulo de Young (MPa) N Módulo (E)-N(núme o de ciclos) * ** ** * * 73 3.5. Medida de la elocidad de a ance en in es ino de silicona En la abla 3.22 se mues an los alo es ob enidos de las es p uebas de a ance y sus medias. La elocidad de a ance media iene de e minada en la ecuación 3.2. P ueba Espacio (mm) Tiempo (s) 1 50 135 2 50 180 3 50 130 Media 50 148,3 ± 27,5 *Tabla 3.22: Valo es ob enidos de las p uebas de a ance. De ases an e io es del p oyec o “EndoWo m” se han ob enido di e en es medidas de elocidad de a ance. - En ubo de me ac ila o de 27,5 mm de diáme o in e no sin lub ica : - En in es ino de ce do de 32 mm de diáme o in e io lub icado: Al isualiza es as elocidades se jus i ica el esul ado del apa ado 3.3. Donde la ue za de ijación de la ca idad CER con a las pa edes e a mucho más pequeña en el in es ino de ce do que en el de silicona y más pequeña que en el ubo de me ac ila o, lo que p o oca el deslizamien o de la ca idad CER y la eno me disminución de la elocidad de a ance. 80