應用領域	醫(yī)療衛(wèi)生,環(huán)保,生物產業(yè)

材料多種力特性測試分析系統(tǒng)

多功能組織材料生物力學特性、電位分布測試分析表征系統(tǒng)
-多載荷多物理場耦合微觀力學性能原位測試系統(tǒng)

該系統(tǒng)是加拿大Biomomentum重點推薦的在體離體多功能、多軸向、多尺度、多材料的力-電特性測試分析儀，該系統(tǒng)集成各種力學測定、力電耦合測定, 能對各種組織材料進行機械刺激和表征測定。允許表征的機械性能。1000+篇文獻，30年+發(fā)展歷史，同濟大學、青島大學、上海交通大學等成功使用。是組織、材料，力-電特性、多物理場耦合，測試分析的金標準。

該系統(tǒng)是僅有的一款模塊化集成各種力學測試和力電耦合分布測試的工具，可以進行不規(guī)則表面3D壓痕mapping測試、3D表面輪廓mapping測試、3D厚度mapping測試、活體壓縮同時進行電位特性測試、側限與無限壓縮測試、張力測試、剪切測試、摩擦測試、扭轉測試、穿刺測試、剝離測試的綜合性機-電特性測試分析平臺。

材料多種力特性測試分析系統(tǒng) 力學全面指標測定儀

特點

1、支持在體、離體兩種模式：手持式在體壓電測試、氣囊式在體測試或常規(guī)臺式離體模式。
2、機械力、電位等全面的測試指標：不規(guī)則表面3D壓痕mapping、3D表面輪廓mapping、3D厚度mapping、活體電位特性、側限與無限壓縮、張力、剪切、摩擦、扭轉、穿刺、撓曲彎曲、三點彎曲、四點彎曲、剝離等各種力學特性測試。
3、多種力-電物理場耦合：不規(guī)則表面壓痕同時厚度測試、電位活組織壓縮同時電位測試、拉扭耦合、拉壓扭耦合、拉伸剪切耦合、壓縮剪切耦合等。
4、多尺度組織材料測試：

壓痕模量范圍：3Pa-670G帕

可測定材料組織范圍廣：3從極硬骨等到超軟腦組織、眼角膜等，從粗大椎間盤等大樣品到極細纖維絲的跨尺度測試。

位移分辨率達0.1um

力分辨率達0.025mN

大力 250N

行程范圍廣：50-250mm

體積小巧、可放入培養(yǎng)箱內

5、多軸向全角度測試 :X軸、Y軸、Z軸、扭轉軸（L型扭轉、U型扭轉、360度扭轉），行程大250mm，分辨率低至100nm。
6、僅有的各種力電類型特性測試的金標準系統(tǒng)：全面的測試技術服務、根據良好的實驗室實踐和GLP提供準確的數據分析報告。
7、高分辨率位移和力精準度測試分析：移分辨率達0.1微米、力分辨率達0.025毫牛。
8、多軸向多功能多材料高通量壓痕測試分析:

◆樣品范圍廣：極軟腦組織泡沫到陶瓷、金屬

◆模量范圍廣3pa到670Gpa

◆無需表面平坦，可在不規(guī)則表面壓痕（剛度、硬度、厚度、表面輪廓等測試）

◆壓痕不要求壓縮軸垂直于樣品表面對齊

◆可模塊化集成多軸向多功能多材料：可集成3D輪廓表面形貌表征、拉伸、壓縮、三彎曲、四點彎曲、扭力、剪切、摩擦磨損、電特性等各種力電多物理場測試。

◆壓痕同時可測量厚度信息

◆紅寶石壓頭，堅固不易斷,使用成本低

◆樣品不需要從組織中收集

◆組織的破壞小

◆維持被測材料的機械環(huán)境及其與周圍材料的相互作用

◆自動mapping

◆亞微米分辨率

◆一臺儀器即可進行從納米到宏觀尺度的壓痕
◆從小位移（幾納米）到大位移（大50mm）的壓痕
◆大載荷范圍（從0.025mN 到 250N）以滿足樣品特性的要求
◆大載荷范圍對測量粗糙表面尤為有用
◆可以在將樣品浸入溶液中的情況下進行
9、基于第哎C的的非接觸式全場應變動態(tài)測量-數字圖像相關測試：具有非接觸性、應用廣泛、精度較高、全場測量、數據采集簡單、測量環(huán)境要求不高、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，可以測量微米甚至納米的變形,應用于組織材料力學、斷裂力學、微觀納米應變測量、各種新型材料測量等。
10、上千篇文獻，30多年歷史，產品成熟無風險。
該微觀力學測試分析與培養(yǎng)系統(tǒng)初該系統(tǒng)為軟骨力學性能檢測所研發(fā)，此后集成了多種配置以滿足更多生物組織和軟質材料力學性能的測量和評估。該儀器的*性能特點--模塊化設計，簡易操作平臺，面向用戶設計，廣泛應用于生物材料檢測，高分子材料檢測以及數字教學等領域，產品得到了業(yè)界廣泛的認可和推廣。該系統(tǒng)
相比于傳統(tǒng)的大型力學測試系統(tǒng)，該微觀力學測試系統(tǒng)總體較小，可以實現(xiàn)桌面化的操作流程，操作過程簡便。該系統(tǒng)測試方法面，是多樣化的材料力學表征工具，是科學家、工程師和其他各領域用戶的佳選擇。在動態(tài)力學分析、薄膜、復合物、聚合物、生物產品、醫(yī)學鑒定和水凝膠等領域都有廣泛應用。

典型測試材料：

使用壓痕映射識別整個關節(jié)表面的早期退化（OA 樣）區(qū)域
關節(jié)炎和軟骨研究中目前未滿足的需求是對整個關節(jié)軟骨表面進行定量和非破壞性的離體功能評估。本研究的目的是研究一種新型自動化技術在壓痕中表征整個關節(jié)表面的機械性能的能力，以便快速區(qū)分退化和健康的關節(jié)軟骨。
方法
樣本
從 RTI Surgical, FL 獲得來自 8 個人類股骨遠端的完整關節(jié)表面。將關節(jié)表面連接到充滿 PBS 并配備有攝像頭配準系統(tǒng)（1 mm 配準分辨率）的測試室。位置網格疊加在樣品的圖像上（圖 2）。使用 ICRS 系統(tǒng)對關節(jié)表面進行視覺分級：
ICRS 0（視覺正常，圖像 4 和 5 中的圈外區(qū)域）
ICRS > 0（視覺異常，在圖像 4 和 5 中的圓圈區(qū)域內）
自動縮進映射
用于這種新的自動壓痕技術的球形壓頭（半徑 = 3 mm）。
多軸稱重傳感器使用 Fx、Fy 和 Fz 來計算法向力。
3 軸機械測試儀 (Mach-1 v500css) 同時使用 3 個位移分量，根據測量的表面方向執(zhí)行垂直位移。
在每個位置執(zhí)行的步驟：
1) 在預定位置測量接觸坐標
2）測量周圍4個位置的接觸坐標
3) 使用接觸坐標計算表面方向
4) 進行垂直壓痕并測量法向力

自動厚度映射
針式探針取代了球形壓頭。
稱重傳感器使用 Fz 來計算力（圖 3）。
厚度測量使用針刺技術。
在整個關節(jié)表面上繪制軟骨垂直距離。
使用先前獲得的表面取向計算軟骨厚度。
厚度 = 垂直距離 x 余弦（表面方向）
瞬時模量計算

通過將載荷-位移曲線（具有相應的厚度）擬合到壓痕中的彈性模型來獲得每個位置的瞬時模量。
結果
這些映射揭示了同一供體的左右關節(jié)的空間相關和對稱的厚度模式（圖 4）和瞬時模量（圖 5）。使用單向方差分析 (ANOVA)，發(fā)現(xiàn)供體之間的厚度和瞬時模量分布存在顯著差異（兩者 p < 0.0001），而每對供體之間沒有顯著差異（兩者 p > 0.1 ）。獲得的厚度值與先前報道的人股骨軟骨數據一致。
厚度映射比瞬時模量映射更均勻，并且厚度模式與異常軟骨的視覺評估無關（ICRS > 0）（圖 4）。瞬時模量，在整個表面的壓痕中測量，識別和量化視覺識別的異常區(qū)域，并顯示通常擴展視覺病變邊界的退化模式（圖 5）。這些區(qū)域顯示出比測量的平均瞬時模量低得多的瞬時模量（0.2 和 3 MPa 之間，圖 5 中的藍綠色區(qū)域）。除去樣品制備時間，每對厚度和壓痕圖的獲取需要1分鐘/位置的機器時間和30分鐘/對數據后處理的接頭。
結論
與傳統(tǒng)生物力學測試通常需要的（即單個樣品采集、樣品表面垂直于壓縮軸的視覺定向、樣品保存導致可能的機械改變）相比，該技術不需要昂貴且耗時的干預，從而大大減少了測量誤差的來源，并允許對整個關節(jié)表面進行高分辨率映射。這項研究的結果清楚地證明了這種新型自動壓痕技術能夠快速、客觀和無損地繪制整個關節(jié)表面的生物力學特性并識別退化區(qū)域。