应用领域	医疗卫生,环保,生物产业

材料多种微力特性测试分析系统

多功能组织材料生物力学特性、电位分布测试分析表征系统
-多载荷多物理场耦合微观力学性能原位测试系统

该系统是加拿大Biomomentum重点推荐的在体离体多功能、多轴向、多尺度、多材料的力-电特性测试分析仪，该系统集成各种力学测定、力电耦合测定, 能对各种组织材料进行机械刺激和表征测定。允许表征的机械性能。1000+篇文献，30年+发展历史，同济大学、青岛大学、上海交通大学等成功使用。是组织、材料，力-电特性、多物理场耦合，测试分析的金标准。

该系统是仅有的一款模块化集成各种力学测试和力电耦合分布测试的工具，可以进行不规则表面3D压痕mapping测试、3D表面轮廓mapping测试、3D厚度mapping测试、活体压缩同时进行电位特性测试、侧限与无限压缩测试、张力测试、剪切测试、摩擦测试、扭转测试、穿刺测试、剥离测试的综合性机-电特性测试分析平台。

材料多种微力特性测试分析系统 力学性质综合表征分析

特点

1、支持在体、离体两种模式：手持式在体压电测试、气囊式在体测试或常规台式离体模式。
2、机械力、电位等全面的测试指标：不规则表面3D压痕mapping、3D表面轮廓mapping、3D厚度mapping、活体电位特性、侧限与无限压缩、张力、剪切、摩擦、扭转、穿刺、挠曲弯曲、三点弯曲、四点弯曲、剥离等各种力学特性测试。
3、多种力-电物理场耦合：不规则表面压痕同时厚度测试、电位活组织压缩同时电位测试、拉扭耦合、拉压扭耦合、拉伸剪切耦合、压缩剪切耦合等。
4、多尺度组织材料测试：

压痕模量范围：3Pa-670G帕

可测定材料组织范围广：3从极硬骨等到超软脑组织、眼角膜等，从粗大椎间盘等大样品到极细纤维丝的跨尺度测试。

位移分辨率达0.1um

力分辨率达0.025mN

大力 250N

行程范围广：50-250mm

体积小巧、可放入培养箱内

5、多轴向全角度测试 :X轴、Y轴、Z轴、扭转轴（L型扭转、U型扭转、360度扭转），行程大250mm，分辨率低至100nm。
6、仅有的各种力电类型特性测试的金标准系统：全面的测试技术服务、根据良好的实验室实践和GLP提供准确的数据分析报告。
7、高分辨率位移和力精准度测试分析：移分辨率达0.1微米、力分辨率达0.025毫牛。
8、多轴向多功能多材料高通量压痕测试分析:

◆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
9、基于第哎C的的非接触式全场应变动态测量-数字图像相关测试：具有非接触性、应用广泛、精度较高、全场测量、数据采集简单、测量环境要求不高、易于实现自动化等优点，可以测量微米甚至纳米的变形,应用于组织材料力学、断裂力学、微观纳米应变测量、各种新型材料测量等。
10、上千篇文献，30多年历史，产品成熟无风险。
该微观力学测试分析与培养系统初该系统为软骨力学性能检测所研发，此后集成了多种配置以满足更多生物组织和软质材料力学性能的测量和评估。该仪器的*性能特点--模块化设计，简易操作平台，面向用户设计，广泛应用于生物材料检测，高分子材料检测以及数字教学等领域，产品得到了业界广泛的认可和推广。该系统
相比于传统的大型力学测试系统，该微观力学测试系统总体较小，可以实现桌面化的操作流程，操作过程简便。该系统测试方法面，是多样化的材料力学表征工具，是科学家、工程师和其他各领域用户的佳选择。在动态力学分析、薄膜、复合物、聚合物、生物产品、医学鉴定和水凝胶等领域都有广泛应用。

典型测试材料：

单个位置关节软骨的机械测试序列
在近的一项研究中，我们小组强调了考虑关节表面软骨机械性能的自然地形变异性的重要性，特别是在软骨修复的背景下，人们可以评估治疗的效果。此外，由于感兴趣区域的大小有限，因此在修复研究中测试样品的可用性是有限的。克服这个问题的解决方案是在关节面上的单个位置执行多个测试。因此，本研究的目的是开发一系列机械测试来表征单个位置的关节软骨。

意义：使用一系列测试可以大限度地减少所需样品的数量，并大限度地减少数据分析中机械性能自然变化的影响。

组织来源
6 个骨软骨核心（D = 3.5 毫米），从 5 个股骨远端提取，健康的尸体人体关节，由 RTI Surgical（佛罗里达州）提供。
测试顺序（图 2）
注意：每次测试之间允许等待 10 分钟，测试在 PBS 中执行

第 1 步：自动压痕和厚度映射
自动压痕技术允许测量整个表面的机械性能
厚度是通过针技术的改编版本获得的
弹性压痕模型提取的瞬时模量 (IM)
每个核心的 IM 和软骨厚度 (h) 计算为距离核心中心 6 毫米内测量的所有值的平均值
第 2 步：解剖显微镜下的厚度
使用解剖显微镜重新测量软骨厚度（h）
第 3 步：摩擦
施加20%的平衡应变。
在玻璃上沿 5 mm 圆形路径（1440° 旋转）执行摩擦测试。
平衡时的摩擦系数 u eq被提取出来。
第 4 步：无约束压缩
10% 预压缩
随后是 5 个 2% 应力松弛的斜坡
将数据拟合到具有原纤维增强的多孔弹性模型，以提取基质模量 (E m )、原纤维模量 (E f ) 和径向渗透率 (k r )
第 5 步：剪切
砂纸（1500 粒度）
提取了 10%、15% 和 20% 压缩时的剪切模量 (G)
第 6 步：受限压缩
10% 预压缩
随后是 5 个 2% 应力松弛的斜坡
数据拟合线性双相模型，其中提取了聚合模量 (H A ) 和轴向渗透率 (k z )
结果
结果显示了从各种测试配置（20% 应变）中提取的 6 个芯的参数。（图 3）
在使用自动厚度映射（步骤 1）获得的厚度与在解剖显微镜下获得的厚度（步骤 2）之间观察到显着相关性（r=0.81，p=0.05）
摩擦系数值通常高于文献中所述，但在 PBS 中发现的玻璃软骨参考值是在牛软骨上进行的，这可能无法比较。
E m比 E f低大约 15 倍，这是文献中预期和报道的。
G 与文献报道的范围相同。
受限压缩试验的H A和 k z与文献中报道的相似。
如文献中所述，对于高于 10% 的压缩，轴向（受限压缩）和径向（非受限压缩）方向的水力渗透率有 10 倍的差异。
讨论
在这些测量中，单个 6 个样本之间的差异源于空间分布模式，因为样本不是取自关节面上的同一隔室。
在单个位置对关节软骨进行机械测试的顺序似乎很有希望，因为它提供的值与文献中报道的值一致。
在对同一样品进行这一系列机械测试后，可以进行其他分析，例如组织学或生化评估。
对于未来的研究，在不同的退化状态下测试软骨以确定哪些机械参数对退化更敏感，并研究这些参数与其他分析之间的相关性将是有趣的。