應(yīng)用領(lǐng)域	醫(yī)療衛(wèi)生,環(huán)保,生物產(chǎn)業(yè)

多功能材料力學(xué)分析平臺(tái)

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

該系統(tǒng)是加拿大Biomomentum重點(diǎn)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(cè)試分析儀，該系統(tǒng)集成各種力學(xué)測(cè)定、力電耦合測(cè)定, 能對(duì)各種組織材料進(jìn)行機(jī)械刺激和表征測(cè)定。允許表征的機(jī)械性能。1000+篇文獻(xiàn)，30年+發(fā)展歷史，同濟(jì)大學(xué)、青島大學(xué)、上海交通大學(xué)等成功使用。是組織、材料，力-電特性、多物理場(chǎng)耦合，測(cè)試分析的金標(biāo)準(zhǔn)。

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

多功能材料力學(xué)分析平臺(tái) 力學(xué)性質(zhì)綜合表征分析

特點(diǎn)

1、支持在體、離體兩種模式：手持式在體壓電測(cè)試、氣囊式在體測(cè)試或常規(guī)臺(tái)式離體模式。
2、機(jī)械力、電位等全面的測(cè)試指標(biāo)：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(cè)限與無(wú)限壓縮、張力、剪切、摩擦、扭轉(zhuǎn)、穿刺、撓曲彎曲、三點(diǎn)彎曲、四點(diǎn)彎曲、剝離等各種力學(xué)特性測(cè)試。
3、多種力-電物理場(chǎng)耦合：不規(guī)則表面壓痕同時(shí)厚度測(cè)試、電位活組織壓縮同時(shí)電位測(cè)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(cè)試：

壓痕模量范圍：3Pa-670G帕

可測(cè)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(pán)等大樣品到極細(xì)纖維絲的跨尺度測(cè)試。

位移分辨率達(dá)0.1um

力分辨率達(dá)0.025mN

大力 250N

行程范圍廣：50-250mm

體積小巧、可放入培養(yǎng)箱內(nèi)

5、多軸向全角度測(cè)試 :X軸、Y軸、Z軸、扭轉(zhuǎn)軸（L型扭轉(zhuǎn)、U型扭轉(zhuǎn)、360度扭轉(zhuǎn)），行程大250mm，分辨率低至100nm。
6、僅有的各種力電類(lèi)型特性測(cè)試的金標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)：全面的測(cè)試技術(shù)服務(wù)、根據(jù)良好的實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐和GLP提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析報(bào)告。
7、高分辨率位移和力精準(zhǔn)度測(cè)試分析：移分辨率達(dá)0.1微米、力分辨率達(dá)0.025毫牛。
8、多軸向多功能多材料高通量壓痕測(cè)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(wú)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(cè)試）

◆壓痕不要求壓縮軸垂直于樣品表面對(duì)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(diǎn)彎曲、扭力、剪切、摩擦磨損、電特性等各種力電多物理場(chǎng)測(cè)試。

◆壓痕同時(shí)可測(cè)量厚度信息

◆紅寶石壓頭，堅(jiān)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(cè)材料的機(jī)械環(huán)境及其與周?chē)牧系南嗷プ饔?/strong>

◆自動(dòng)mapping

◆亞微米分辨率

◆一臺(tái)儀器即可進(jìn)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(duì)測(cè)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(jìn)行
9、基于第哎C的的非接觸式全場(chǎng)應(yīng)變動(dòng)態(tài)測(cè)量-數(shù)字圖像相關(guān)測(cè)試：具有非接觸性、應(yīng)用廣泛、精度較高、全場(chǎng)測(cè)量、數(shù)據(jù)采集簡(jiǎn)單、測(cè)量環(huán)境要求不高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，可以測(cè)量微米甚至納米的變形,應(yīng)用于組織材料力學(xué)、斷裂力學(xué)、微觀納米應(yīng)變測(cè)量、各種新型材料測(cè)量等。
10、上千篇文獻(xiàn)，30多年歷史，產(chǎn)品成熟無(wú)風(fēng)險(xiǎn)。
該微觀力學(xué)測(cè)試分析與培養(yǎng)系統(tǒng)初該系統(tǒng)為軟骨力學(xué)性能檢測(cè)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(zhì)材料力學(xué)性能的測(cè)量和評(píng)估。該儀器的*性能特點(diǎn)--模塊化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)易操作平臺(tái)，面向用戶設(shè)計(jì)，廣泛應(yīng)用于生物材料檢測(cè)，高分子材料檢測(cè)以及數(shù)字教學(xué)等領(lǐng)域，產(chǎn)品得到了業(yè)界廣泛的認(rèn)可和推廣。該系統(tǒng)
相比于傳統(tǒng)的大型力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，該微觀力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)總體較小，可以實(shí)現(xiàn)桌面化的操作流程，操作過(guò)程簡(jiǎn)便。該系統(tǒng)測(cè)試方法面，是多樣化的材料力學(xué)表征工具，是科學(xué)家、工程師和其他各領(lǐng)域用戶的佳選擇。在動(dòng)態(tài)力學(xué)分析、薄膜、復(fù)合物、聚合物、生物產(chǎn)品、醫(yī)學(xué)鑒定和水凝膠等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

典型測(cè)試材料：

使用激光多普勒測(cè)振法對(duì)透明水凝膠結(jié)構(gòu)進(jìn)行非接觸式振動(dòng)分析

S. Schwarz、B. Hartmann、J. Sauer、R. Burgkart、S. Sudhop、DJ Rixen 和 H. Clausen-Schaumann

Exp Mech (2020)。2020 年 7 月 13 日發(fā)布 https://doi.org/10.1007/s11340-020-00626-0

背景

研究生物和生物相容性水凝膠的機(jī)械性能在組織工程和生物制造中很重要。原子力顯微鏡 (AFM) 和壓縮測(cè)試通常用于確定組織和組織結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能。然而，這些技術(shù)速度慢，并且需要與樣品進(jìn)行機(jī)械接觸，使得原位測(cè)量變得困難。

客觀的

因此，我們的目標(biāo)是一種快速且非接觸式的方法來(lái)確定生物水凝膠的機(jī)械性能，并研究一種光學(xué)方法，如激光多普勒測(cè)振儀 (LDV)，是否可以完成這項(xiàng)任務(wù)。

方法

LDV 是一種用于機(jī)械分析的快速非接觸式方法。盡管如此，在可見(jiàn)光譜范圍內(nèi)運(yùn)行的 LDV 裝置很難用于透明材料，例如生物水凝膠，因?yàn)?LDV 依賴于來(lái)自樣品的反射或反向散射光。因此，我們使用近紅外 (NIR) 掃描 LDV 來(lái)確定不同明膠濃度的圓柱形明膠圓盤(pán)的振動(dòng)光譜，并將結(jié)果與 AFM 數(shù)據(jù)和無(wú)側(cè)限壓縮測(cè)試進(jìn)行比較。

結(jié)果

我們表明，可以使用 NIR LDV 分析明膠測(cè)試結(jié)構(gòu)，并且可以從這些結(jié)構(gòu)的正常 (0,1) 模式的共振頻率推導(dǎo)出楊斯模量。正如預(yù)期的那樣，這種模式的頻率隨著楊氏模量的平方根而增加，阻尼常數(shù)隨著明膠濃度呈指數(shù)增加，這支持了我們方法的有效性。

結(jié)論

我們的結(jié)果表明，NIR 波長(zhǎng)適用于對(duì)透明水凝膠結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速、非接觸式振動(dòng)分析。

無(wú)約束壓縮

測(cè)試對(duì)于無(wú)側(cè)限壓縮測(cè)試，機(jī)械測(cè)試系統(tǒng) (MACH-1 v500cs, MA003, Biomomentum Inc., Laval, Canada) 帶有一個(gè)多軸測(cè)力傳感器 (70 N, MA235, Biomomentum Inc., Laval, Canada) 和一個(gè)扁平壓頭（直徑: 12.5 mm, MA262, Biomomentum Inc., Laval, Canada)。使用 3D 打印模具制備平均高度為 6.18 毫米、直徑為 7.7 毫米的圓柱形明膠樣品。使用數(shù)字卡尺手動(dòng)評(píng)估每個(gè)樣品的高度?？倝嚎s長(zhǎng)度 l 設(shè)置為 927 m，對(duì)應(yīng)于 15% 的大應(yīng)變。壓縮速度為 139 m/s，對(duì)應(yīng)的應(yīng)變率為 2.3%/s。對(duì)于每種明膠濃度，測(cè)試了五個(gè)樣品。

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