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

材料組織多種復(fù)合力測試分析系統(tǒng)

多功能組織材料生物力學(xué)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(xué)性能原位測試系統(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-電特性測試分析儀,，該系統(tǒng)集成各種力學(xué)測定、力電耦合測定, 能對各種組織材料進(jìn)行機(jī)械刺激和表征測定,。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,、多物理場耦合,，測試分析的金標(biāo)準(zhǔn)。

該系統(tǒng)是僅有的一款模塊化集成各種力學(xué)測試和力電耦合分布測試的工具,，可以進(jìn)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(jìn)行電位特性測試,、側(cè)限與無限壓縮測試,、張力測試、剪切測試,、摩擦測試,、扭轉(zhuǎn)測試、穿刺測試,、剝離測試的綜合性機(jī)-電特性測試分析平臺,。

材料組織多種復(fù)合力測試分析系統(tǒng) 全面力學(xué)指標(biāo)測定儀

特點(diǎn)

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(jī)械力、電位等全面的測試指標(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(xì)纖維絲的跨尺度測試。

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,、僅有的各種力電類型特性測試的金標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)：全面的測試技術(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)分析報告,。
7,、高分辨率位移和力精準(zhǔn)度測試分析：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(diǎn)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(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

◆維持被測材料的機(jī)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(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(jìn)行
9、基于第哎C的的非接觸式全場應(yīng)變動態(tài)測量-數(shù)字圖像相關(guān)測試：具有非接觸性,、應(yīng)用廣泛,、精度較高、全場測量,、數(shù)據(jù)采集簡單,、測量環(huán)境要求不高,、易于實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)，可以測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)變測量、各種新型材料測量等,。
10,、上千篇文獻(xiàn)，30多年歷史,，產(chǎn)品成熟無風(fēng)險,。
該微觀力學(xué)測試分析與培養(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)性能的測量和評估,。該儀器的*性能特點(diǎn)--模塊化設(shè)計,，簡易操作平臺，面向用戶設(shè)計,，廣泛應(yīng)用于生物材料檢測,，高分子材料檢測以及數(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)測試系統(tǒng)，該微觀力學(xué)測試系統(tǒng)總體較小,，可以實(shí)現(xiàn)桌面化的操作流程,，操作過程簡便。該系統(tǒng)測試方法面,，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,。

典型測試材料：

使用壓痕映射的脫礦牙本質(zhì)梯度的力學(xué)性能
在這項(xiàng)研究中,，我們評估了具有預(yù)定脫礦區(qū)域的預(yù)切齒橫截面的機(jī)械性能。由于膳食酸或作為口腔中可用碳水化合物的齲齒細(xì)菌發(fā)酵的副產(chǎn)物產(chǎn)生的有機(jī)酸對硬組織中的晶體進(jìn)行酸性腐蝕,，導(dǎo)致牙齒中發(fā)生脫礦質(zhì),。在這里，對牙齒牙本質(zhì)的脫礦質(zhì)進(jìn)行了機(jī)械檢查,。Mach-1 能夠以自動方式成功地執(zhí)行目標(biāo)區(qū)域的壓痕映射,，使用球形金剛石壓頭測試局部機(jī)械性能,。
樣品在蒸餾水中水合 1 小時，去除所有氣泡,，然后用氰基丙烯酸酯粘合劑將其固定到平坦的不銹鋼板上,。使用具有 150gf 大載荷和 0.0075gf 分辨率的稱重傳感器 ( MA999 ) 來測量壓痕力。使用直徑為 50um,、大壓痕深度為 20um,、速度為 1um/s 的球形金剛石壓頭將壓痕壓入牙齒本身（MA674）。直線重新定位過程使用 3 軸 Mach-1 (v500css, MA006 ) 自動執(zhí)行,，垂直執(zhí)行器分辨率為 0.1um ( MA175）,。整個測試區(qū)域長約 0.8 毫米。在使用 x 和 y 坐標(biāo)確定起點(diǎn)和終點(diǎn)后,，將 20 個均勻間隔的壓痕點(diǎn)繪制成一條直線（相距 40um）,。20um 壓痕深度的大載荷 (gf) 用于確定牙本質(zhì)楊氏模量（使用Hayes / Hertz 模型) 和每個點(diǎn)的硬度。用于生成楊氏模量圖的數(shù)據(jù)已針對測試人員的機(jī)械順應(yīng)性進(jìn)行了校正,。測試的加載曲線包括找到測試點(diǎn)的表面,，然后將梯形壓痕曲線垂直應(yīng)用于樣品。由于樣品表面基本上是水平方向,，因此不需要使用 Mach-1 的正常壓痕功能,，而是執(zhí)行垂直壓痕。事實(shí)上,，樣品表面與水平面的夾角也被確定了,，其中樣品被發(fā)現(xiàn)在水平方向上與 0.797mm 的垂直方向有 31um 的變化，僅對應(yīng)于 2.2°的角度,。
在壓痕上獲得的大負(fù)荷梯度逐漸增加,，表明隨著測試點(diǎn)遠(yuǎn)離脫礦區(qū)域，牙本質(zhì)硬度穩(wěn)步增加,。本研究的結(jié)果證明了 Mach-1 執(zhí)行高精度自動壓痕映射的能力,，以及它調(diào)整重要地形的能力。Mach-1 在測試時具有 10 厘米的垂直運(yùn)動范圍,，而其他類似的機(jī)械測試儀的范圍明顯較低且分辨率相似,，這意味著使用 Mach-1 的樣品制備和自動繪圖更加靈活，而不會損失精度,。
在未來的應(yīng)用中,，Mach-1 可用于檢查更大面積的齲齒，以繪制物理特性圖并準(zhǔn)確確定脫礦質(zhì)如何沿著牙齒橫截面進(jìn)行,，同時在其映射中保持自主并能夠調(diào)整地形變化,。繪制大面積齲齒區(qū)域的能力可以更有效地確定不同治療方案對脫礦質(zhì)的有效性，并擴(kuò)大有關(guān)脫礦質(zhì)牙本質(zhì)擴(kuò)散和機(jī)械特性的研究能力,。
感謝加州大學(xué)舊金山分校的 Stefan Habelitz 教授提供樣品

由 Biomomentum 工程實(shí)習(xí)生 Stefano Bambace 編寫的案例研究