應用領域	醫療衛生,環保,生物產業

材料微觀力綜合測定儀

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
-多載荷多物理場耦合微觀力學性能原位測試系統

該系統是加拿大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。

材料微觀力綜合測定儀 力學特性綜合表征分析

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臺式離體模式。
2、機械力、電位等全面的測試指標：不規則表面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：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、測量環境要求不高、易于實現自動化等優點，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系統初該系統為軟骨力學性能檢測所研發，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，產品得到了業界廣泛的認可和推廣。該系統
相比于傳統的大型力學測試系統，該微觀力學測試系統總體較小，可以實現桌面化的操作流程，操作過程簡便。該系統測試方法面，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。在動態力學分析、薄膜、復合物、聚合物、生物產品、醫學鑒定和水凝膠等領域都有廣泛應用。

典型測試材料：

動物研究中關節軟骨機械特性空間分布的相關性
為了評估軟骨治療的效果，需要選擇合適的對照部位。然而，在所有健康關節中都存在機械性能的自然空間分布的關節表面中，為控制部位找到正確的位置非常具有挑戰性。本研究的目的是評估在軟骨修復動物模型中考慮正常關節軟骨機械性能的空間分布的重要性，特別是厚度和瞬時模量的分布。

樣品
骨骼成熟的動物
左右關節
視覺正常的關節面：
- 脛骨平臺
- 股骨髁
相機注冊系統
將關節表面連接到充滿 PBS 并配備有攝像頭注冊系統的測試室。
位置網格疊加在樣品的圖像上（圖 1）。
像素被轉換為用于自動表面映射的公制坐標。
自動壓痕
在每個位置，通過基于表面方向同時移動 3 個位移組件（電動平臺）（圖 2）來執行垂直壓痕，并使用放置在多軸稱重傳感器。

自動厚度測量
球形壓頭更換為針式探針 (26G)。
通過將軟骨表面向下穿透到軟骨下界面獲得厚度。
軟骨面對應力開始增加的位置，力急劇增加的軟骨下界面，垂直厚度為差值。（圖3）
厚度=垂直厚度x余弦（表面方向）
瞬時模量的提取
通過使用測量的厚度將載荷-位移曲線擬合到壓痕中的彈性模型來獲得每個位置的瞬時模量。（圖4）
結果
厚度和瞬時模量的空間分布（圖 5）顯示股骨髁和脛骨平臺的內側和外側投影存在很大差異。對于所有三個物種都可以觀察到這種趨勢。在半月板覆蓋的區域軟骨更薄更硬，而在表面的其余部分則觀察到更厚更軟的軟骨。

測得的厚度與文獻中報道的一致。測得的瞬時模量映射顯示出與之前觀察到的較大物種膝關節相似的分布模式，半月板覆蓋的區域軟骨更硬，表明與承重和運動學有關。
結論
軟骨厚度和瞬時模量可以在僅占關節面總寬度 5% 的距離內變化高達 10 倍。這些厚度和模量圖清楚地表明，處理和未處理的軟骨之間的任何差異都可能與自然地形變異性混淆，而不是由于處理本身。通過在選擇對照和治療部位時考慮軟骨特性的空間分布，可以更容易地辨別治療效果。