应用领域	医疗卫生,环保,生物产业

多材料压痕仪

Biomomentum mach-1 多功能3D压痕仪

(极软硬多功能多材料压痕仪)

该多功能3D压痕仪（极软硬多功能多材料压痕仪），模量范围广3Pa-670Gpa,可压痕超软超硬广泛材料组织（超软凝胶和硬骨）,可48孔板中高通量压痕,压痕同时进行厚度测定，，可集成3D轮廓表面形貌表征、拉伸、压缩、三弯曲、四点弯曲、扭力、剪切、摩擦磨损、电特性等各种力电多物理场测试。能对极软、极硬组织材料进行精密可靠的机械刺激和表征。允许表征的机械性能包括刚度、强度、模量、粘弹性、塑性、硬度、附着力、肿胀和松弛位移控制运动各种机械特性

该3D压痕仪功能特性：

1、多轴向多功能多材料应用范围广:

◆样品范围广：极软脑组织泡沫到陶瓷、金属

◆模量范围广3pa到670Gpa

◆无需表面平坦，可在不规则表面压痕（刚度、硬度、厚度、表面轮廓等测试）

◆压痕不要求压缩轴垂直于样品表面对齐

◆可模块化集成多轴向多功能多材料：可集成3D轮廓表面形貌表征、拉伸、压缩、三弯曲、四点弯曲、扭力、剪切、摩擦磨损、电特性等各种力电多物理场测试。

◆压痕同时可测量厚度信息

◆红宝石压头，坚固不易断,使用成本低

◆样品不需要从组织中收集

◆组织的破坏小

◆维持被测材料的机械环境及其与周围材料的相互作用

◆自动mapping

◆亚微米分辨率

◆一台仪器即可进行从纳米到宏观尺度的压痕
◆从小位移（几纳米）到大位移（大50mm）的压痕
◆大载荷范围（从0.025mN 到 250N）以满足样品特性的要求
◆大载荷范围对测量粗糙表面尤为有用
◆可以在将样品浸入溶液中的情况下进行
2、高分辨率:
1.1、位移分辨率达0.1um
1.2、力分辨率达0.025mN
3、行程范围广：50-250mm
4、体积小巧、可放入培养箱内
5、产品成熟，30年历史，文献量上千篇
Biomomentum对传统压痕技术进行了改进和扩充，压痕时不要求压缩轴垂直于样品表面对齐，无需表面平坦，即可在不规则表面压痕全自动压痕mapping和厚度测试mapping（压痕通常要求被测试的表面是平坦的，并且还需要垂直于关节表面的压缩轴）：
该MACH-1 V500 CSS的3D“正常压痕"函数地检测XY位置处的表面高度和方向，并记录载荷（多轴向载荷单元），同时以不同速度移动测试仪的三个轴平台，以便以预定义的方式移动球形压头。沿着垂直于样品表面的虚拟轴的位移分布。利用该系统*的多轴能力、数字图像相关（Digital Image Correlation,DIC）测量全场应变广泛应用于组织材料力学、断裂力学、微观纳米应变测量、各种新型材料测量，允许压痕测试的所有点，同时克服了传统压痕的局限性。
系统压痕功能类型：
一、3D法向量压痕映射（3D NORMAL INDENTATION MAPPING）功能：

机械压痕是一种快速、无损的生物组织评估技术。近，Biomomentum 改进和增强了这种技术，biomomentum 解决了压痕通常要求被测表面是平坦的，并且还要求压缩轴与关节面垂直对齐问题，具有映射能力和不必垂直、非平坦不规则表面压痕，利用这些突破，新研究设计的效率大大提高。多轴机械测试仪 Mach-1 v500css 的 3D“正常压痕"功能可检测 XY 位置表面的高度和方向并记录载荷（多轴测力传感器），同时以不同速度移动测试仪的三个阶段为了沿着垂直于样品表面的虚拟轴移动具有预定位移轮廓的球形压头。利用 Mach-1 v500css 测试仪*的多轴功能，Biomomentum 开发了新颖的功能，可以发挥压痕测试的所有优势，同时克服传统限制。这一技术进步依赖于向 Mach-1 Motion 软件添加的两个功能：“扫描 XY"和“正常压痕"。 “扫描 XY"功能在预定义位置移动测试仪的 X 和 Y 水平平台，然后在这些位置中的每一个执行一系列功能。应该提到的是，使用 Biomomentum 的“Cartilage Mapping"软件处理的样本的俯视图可以轻松生成这样的位置列表。 “普通压痕"功能可检测 XY 位置处的表面高度和方向并记录载荷（多轴称重传感器），同时以不同速度移动测试仪的三个平台，以移动具有预定义的球形压头沿垂直于样品表面的虚拟轴的位移分布。
二、压痕（刚度）功能：

压痕测试是一种非常方便的无损测量样品机械性能的方法。与需要从表面采集样品的无侧限压缩测试不同，压痕保持样品在感兴趣位置的机械环境及其与周围材料的相互作用。这允许重复测试。在此测试配置中，将球形压头垂直于样品表面压在样品上，同时记录施加的位移和产生的载荷。使用理论模型，可以根据应力-应变曲线计算材料刚度。

三、压痕（硬度）Indentation (Hardness)功能：

压痕硬度测试是测量固体材料在承受压缩力后抵抗持久性损坏的常规方法。使用具有已知几何形状的非常坚硬的尖头压头，可以压缩样品并测量产生的压痕。通过简单的计算，得到的压痕几何形状可以与样品的硬度直接相关。因此，建议搜索文献以选择适合特定应用的佳压头。低负载测试（10N 以下）称为显微压痕硬度测试，而较高负载测试（10N 以上）称为宏观压痕硬度测试。硬度通常使用无量纲数字报告（流行的尺度是 Rockwell、Vickers 和 Berkovich）。

四、3D 厚度映射（3D THICKNESS MAPPING）
在称重传感器下方使用针式探头，还可以绘制表面轮廓和更硬基底上的材料层（例如骨骼上的软骨层）的厚度。这是使用“扫描 XY"和“查找接触"功能完成的。 “查找接触"功能以恒定速率移动针头，直到它穿透上部材料（例如软骨）表面，并在检测到过渡到更硬的材料（例如骨骼）时停止。表面的垂直位置（载荷开始增加的位置）和界面的垂直位置（位移/力曲线中的个拐点）之间的差异提供了垂直厚度。可以使用先前使用 Mach-1 Motion 软件中的“Normal Indentation"功能获得的表面方向来计算厚度分布。

五、3D轮廓测量 (3D Profilometry)
轮廓测定被认为是表面相对于接触轮廓仪的触针（在表面上滑行）移动时的表面高度的图形。随着许多非接触（光学）轮廓测量技术的出现，这种观念正在发生变化，其中表面高度被映射在XY网格上（例如通过激光束三角测量）。
使用该mach-1多轴机械测试仪，可以通过用表面上的一系列非常轻的接触扫描表面来执行类似的非破坏性表征。在每个位置处，将小球形压头降低到表面上，直到测力传感器检测到预定载荷（低至几uN）。次接触检测时压头的垂直位置是表面的局部高度。根据测试仪规格，可以在具有宽范围刚度（几kPa到几百GPa）的样品上实现亚微米分辨率。该技术不受光学伪影的影响，并且可以在溶液中的样品液体中进行。
六、2D轮廓测量 (2D Profilometry)

轮廓测定被认为是表面相对于接触轮廓仪的触针（在表面上滑行）移动时的表面高度的图形。随着许多非接触（光学）轮廓测量技术的出现，这种观念正在发生变化，其中表面高度被映射在XY网格上（例如通过激光束三角测量）。使用该mach-1多轴机械测试仪，可以通过用表面上的一系列非常轻的接触扫描表面来执行类似的非破坏性表征。在每个位置处，将小球形压头降低到表面上，直到测力传感器检测到预定载荷（低至几uN）。次接触检测时压头的垂直位置是表面的局部高度。根据测试仪规格，可以在具有宽范围刚度（几kPa到几百GPa）的样品上实现亚微米分辨率。该技术不受光学伪影的影响，并且可以在溶液中的样品液体中进行。
多材料压痕仪 3D压痕仪

产应用文献：

量化声带伤口愈合生物力学特性的变化
GR Dion、T. Guda、S. Mukudai、R.Bing、JF。Lavoie 和 RC 布兰斯基
2019 年 5 月 6 日。doi：10.1002/lary.27999
目标
缺乏标准化、有意义的结果限制了新型声带 (VF) 疗法的发展。我们假设与组织学匹配的基于自动显微压痕的 VF 生物力学特性映射允许定量评估。
学习规划
离体。
方法
12 只麻醉的新西兰白兔接受了内镜下右侧 VF 损伤。在第 7 天、第 30 天或第 60 天（n = 4/组）收获/平分喉部，有四个未受伤的对照。生物力学测量值（法向力、结构刚度和 1.96 mN 下的位移）使用自动显微压痕映射（0.3 mm 深度，1.2 mm/s，2 mm 球形压头）和网格覆盖（>50 个向 VF 边缘加权的位置，分成14 个区域）。对样本进行标记/固定/切片，并将载玻片与测量点匹配。
结果
在损伤区，正常力/结构刚度（平均值，标准偏差 [SD]/平均值，SD）从未受伤（2.2 mN，0.64/7.4mN/mm，2.14）和第 7 天（2.7 mN，0.75/9.0 mN）增加/mm, 2.49) 至第 30 天 (4.3 mN,2.11/14.2 mN/mm, 7.05) 并在第 60 天下降 (2.7 mN, 0.77/9.1 mN/mm, 2.58)。VF 位移较对照下降 (0.28 mm, 0.05) ）和第 7 天（0.26 毫米，0.05）到第 30 天（0.20 毫米，0.05），在第 60 天（0.25 毫米，0.06）增加。Aoneway ANOVA 显着；Tukey 的事后检验证实第 30 天样本与其他组不同 (P < 0.05)，在相邻区域之间保持一致。远离损伤的区域在各组之间保持相似 (P = 0.143 至 0.551)。这些测量结果与定性组织学变化相匹配。
结论
可量化的 VF 生物力学特性可以与组织学相关联。这种技术方法是个将功能生物力学与组织学同时关联起来的技术方法，是未来临床前研究的理想选择。
证据水平
不适用