biomomentum mach-1多功能微觀生物力學與電位特性測試分析系統

之懸臂梁撓曲穿刺測試分析系統

biomomentum mach-1多功能微觀生物力學與電位特性測試分析系統是能模塊化集成壓縮、張力、剪切、摩擦、扭轉和2D/3D壓痕、3D輪廓及多力混合耦連測試的一體化微觀力學測試裝置。能對生物組織、聚合物、凝膠、生物材料、膠囊、粘合劑和食品進行精密可靠的機械刺激和表征。允許表征的機械性能包括剛度、強度、模量、粘彈性、塑性、硬度、附著力、腫脹和松弛位移控制運動的系統。

特點

1、適用樣品范圍廣：

1、適用樣品范圍廣：

1.1、從骨等硬組織材料到腦組織、眼角膜等軟組織材料

1.2、從粗椎間盤的樣品到j細纖維絲

2、通高量壓痕測試分析

2.1、三維法向壓痕映射非平面樣品整個表面的力學特性

2.2、48孔板中壓痕測試分析

3、力學類型測試分析功能齊

模塊化集成壓縮、張力、剪切、摩擦、扭轉、穿刺、摩擦和2D/3D壓痕、3D表面輪廓、3D厚度等各種力學類型支持,微觀結構表征及動態力學分析研究

4、高分辨率:

4.1、位移分辨率達0.1um

4.2、力分辨率 達0.025mN

5、 行程范圍廣：50-250mm

6、體積小巧、可放入培養箱內

7 、高變分辨率成像跟蹤分析

8、多軸向、多力偶聯刺激

9、活性組織電位分布測試分析

10、產品成熟，文獻量達 上千篇

該系統可以分析針穿刺組織過程中的撓曲量、夾持力度以及彎曲次數、速度、大負荷、大負載時的角度、  斷裂角、  剛性、 大彎曲應力和穿刺針受力情況，提高針穿刺精度。

用針軸不同直徑的穿刺針進行針穿刺軟組織，利用力傳感器得到不同穿刺速度( 比如5、10和15 mm／s) 下的穿刺力，通過數字圖像處理得到穿刺針的撓曲量。在分析針受力的基礎上，構建預測針撓曲量預測。

懸臂梁撓曲穿刺測試分析系統

懸臂彎曲

懸臂彎曲（或撓曲）測試表征了一個長樣本的行為（一個維度只占其他兩個維度的十分之一）。在這種特定情況下，在垂直于其縱軸的一端施加外力，而另一端固定。該測試配置在評估材料的彎曲和撓曲特性時特別有用。在此設置中，不是通過壓頭的位移直接施加力（Fz），而是旋轉樣品的底部，以使樣品的末端推向平坦的壓頭（位于Fz）。扁平壓頭連接到位于上方的稱重傳感器，并記錄力（Fz）。位移（以度為單位）和載荷的同步記錄用于生成“力與角位移"形式的曲線。這種懸臂設置在材料的凹面產生壓縮應力，在材料凸面產生拉伸應力（在加載過程中）。理論上，破壞是從頂表面（在拉伸狀態）發生的，在該表面上大量的反應力矩會通過向下傳播的裂紋產生拉伸破壞。與三點彎曲測試相比，這種懸臂結構對于橫截面不均勻的樣本或通常僅從一端抓取的長樣本非常有用。

懸臂彎曲 （撓曲）測試夾具，該樣品架設計用于在彎曲試驗期間將各種直徑的針狀樣品固定在適當的位置（直徑0.8-3.1毫米），夾具的大負載為9.7 N

穿刺測試：

耐滲透性測試涉及將探針（通常是針或圓錐形）插入材料中。 對于薄的柔性材料，耐滲透性是重要的終使用性能參考，其中鋒利的產品會損壞包裝材料。 各種參數會影響對滲透的響應，例如 膜厚，機械性能，穿透速度，探頭尺寸和形狀。

Mach-1 - Needle Penetration and Friction Testing（Mach-1-針頭穿透力和摩擦力測試視頻）

該系統功能總結如下：

懸臂梁彎曲測試應用文獻：

Mach-1 - Flexion Testing of Needle-Shaped Samples (MA056-SOP14-D v2)Gilbert N and Quenneville EBiomomentum Inc. Laval (QC), Canada, Effective Date: 26Jan2018

Mach 1 Analysis - Extraction of Mechanical Parameters Following Flexion Testing of Needle-Shaped Samples (SW186-SOP10-D v2)Gilbert N and Quenneville EBiomomentum Inc. Laval (QC), Canada, Effective Date: 16Jan2018

三點彎曲、四點彎曲測試文獻：

Determining the modulus of intact bovine vertebral cancellous bone tissue: Development and validation of a protocol Engbretson AC Master thesis Queen's University. (2010)

Mach-1 - 3-point or 4-point Bending Test (MA056-SOP11-D v2) Sim S and Quenneville E Biomomentum Inc. Laval (QC), Canada, Effective Date: March 9th, 2016

Mach-1 Analysis - Extraction of Mechanical Parameters Following Bending Test (SW186-SOP08-D v2) Sim S Biomomentum Inc. Laval (QC), Canada, Effective Date: March 9th, 2016

Can the contralateral limb be used as a control during the growing period in a rodent model? Mustafy, T., Londono, I., & Villemure, I. Medical Engineering and Physics, 58, 31–40.

High Impact Exercise Improves Bone Microstructure and Strength in Growing Rats M. Tanvir, I. Londono, F. Moldovan and I. Villemure Nature Scientific Reports, volume 9, Article number: 13128 (2019)

Bone-Specific Overexpression of PITX1 Induces Senile Osteoporosis in Mice Through Deficient Self-Renewal of Mesenchymal Progenitors and Wnt Pathway Inhibition N. Karam, J-F. Lavoie, B. St-Jacques, S. Bouhanik, A. Franco, N. Ladoul and A. Moreau Scientific Reports volume 9, Article number: 3544 (2019)

穿刺文獻：

A comparative biomechanical analysis of term fetal membranes in human and domestic speciesBorazjani A, Weed BC, Patnaik SS, Feugang JM, Christiansen D, Elder SH, Ryan PL and Liao JAmerican journal of obstetrics and gynecology, 204(4), 365. e325-365. e336. (2011)

Soft Tissue Phantoms for Realistic Needle Insertion - A Comparative StudyLeibinger A, Forte AE, Tan Z, Oldfield MJ, Beyrau F, Dini D and Rodriguez y Baena FAnnals of Biomedical Engineering. pp 1-11 (2015)

TESTING OF A BRAIN SAMPLE

Feasibility tests were performed to verify the Mach-1’s ability to measure penetration on a brain specimen. Varying needle gauges were used on a veal brain specimen while measuring force with a 50g load cell. The results showed that the 50g load cell was able to capture the varying forces involved.