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生物組織動(dòng)態(tài)力學(xué)分析

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生物組織動(dòng)態(tài)力學(xué)分析
Biomomentum 品牌的mach-1 型號(hào)的多功能微觀生物力學(xué)測(cè)試分析系統(tǒng)模塊化集成壓縮,、張力、剪切,、摩擦,、扭轉(zhuǎn)和2D/3D壓痕、3D輪廓及多力混合耦連測(cè)試的一體化微觀力學(xué)測(cè)試裝置,。能對(duì)生物組織,、聚合物、凝膠,、生物材料,、膠囊、粘合劑和食品進(jìn)行精密可靠的機(jī)械刺激和表征,。

生物組織動(dòng)態(tài)力學(xué)分析

生物組織動(dòng)態(tài)力學(xué)分析      動(dòng)態(tài)力學(xué)特性測(cè)試儀

ANICAL ANALYSIS

-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)


Biomomentum 品牌的mach-1 型號(hào)的多功能微觀生物力學(xué)測(cè)試分析系統(tǒng)模塊化集成壓縮,、張力、剪切,、摩擦,、扭轉(zhuǎn)和2D/3D壓痕、3D輪廓及多力混合耦連測(cè)試的一體化微觀力學(xué)測(cè)試裝置,。能對(duì)生物組織,、聚合物、凝膠,、生物材料,、膠囊、粘合劑和食品進(jìn)行精密可靠的機(jī)械刺激和表征,。允許表征的機(jī)械性能包括剛度,、強(qiáng)度、模量,、粘彈性,、塑性、硬度,、附著力,、腫脹和松弛位移控制運(yùn)動(dòng),

該系統(tǒng)可以做具有動(dòng)態(tài)機(jī)械特性測(cè)試分析功能,,可以通過(guò)高分辨率的軸向(拉伸/壓縮)或剪切(平面或扭轉(zhuǎn))組織材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)特性測(cè)試分析,。 這些特性通常用具有存儲(chǔ)和損耗模量分量的復(fù)數(shù)動(dòng)態(tài)模量表示,。 儲(chǔ)能模量可以與材料的剛度相關(guān)聯(lián),而損耗模量與通過(guò)塑性變形,,內(nèi)部摩擦,,相對(duì)分子運(yùn)動(dòng),弛豫過(guò)程,,相變,,形態(tài)變化等導(dǎo)致的樣品內(nèi)能量的損失相關(guān)。 動(dòng)態(tài)特性提供了分子水平的信息,,以了解材料的機(jī)械性能,。 動(dòng)態(tài)機(jī)械性能的評(píng)估對(duì)于表征非彈性性能(例如,粘彈性或多孔彈性)的材料的表征特別有用,,這些材料的性能會(huì)隨頻率而變化,。


該系統(tǒng)是能集成壓縮、張力,、剪切,、摩擦、扭轉(zhuǎn)和2D/3D壓痕,、3D輪廓及多力混合耦連測(cè)試的一體化微觀力學(xué)測(cè)試裝置,。能對(duì)生物組織、聚合物,、凝膠,、生物材料、膠囊,、粘合劑和食品進(jìn)行精密可靠的機(jī)械刺激和表征,。允許表征的機(jī)械性能包括剛度、強(qiáng)度,、模量,、粘彈性、塑性,、硬度,、附著力、腫脹和松弛位移控制運(yùn)動(dòng),。

特點(diǎn)

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(pán)的樣品到j(luò)細(xì)纖維絲

2、通高量壓痕測(cè)試分析

2.1、三維法向壓痕映射非平面樣品整個(gè)表面的力學(xué)特性

2.2,、48孔板中壓痕測(cè)試分析

3、力學(xué)類型測(cè)試分析功能齊

模塊化集成壓縮,、張力,、剪切、摩擦,、扭轉(zhuǎn),、穿刺、摩擦和2D/3D壓痕,、3D表面輪廓,、3D厚度等各種力學(xué)類型支持,微觀結(jié)構(gòu)表征及動(dòng)態(tài)力學(xué)分析研究

4、高分辨率:

4.1,、位移分辨率達(dá)0.1um

4.2,、力分辨率 達(dá)0.025mN

5、 行程范圍廣:50-250mm

6,、體積小巧,、可放入培養(yǎng)箱內(nèi)

7 、高變分辨率成像跟蹤分析

8,、多軸向,、多力偶聯(lián)刺激

9、活性組織電位分布測(cè)試分析

10,、產(chǎn)品成熟,,文獻(xiàn)量達(dá) 上千篇





典型測(cè)試材料:

氦離子輻射對(duì)骨材料性質(zhì)的影響

Patricia K. Thomas、Lindsay K. Sullivan,、Gary H. Dick


綿羊膝關(guān)節(jié)軟骨機(jī)電特性模式的年齡依賴性
Sim S,、Picard G、Quenneville E,、Garon M 和 Buschmann MD
第 59 屆骨科研究學(xué)會(huì)年會(huì)匯刊,,美國(guó)德克薩斯州圣安東尼奧市,2013 年,。
介紹:關(guān)節(jié)軟骨的生化成分和機(jī)械/機(jī)電特性在生長(zhǎng)過(guò)程中不斷變化,。本研究的目的是檢查羊關(guān)節(jié)軟骨機(jī)電特性分布模式的年齡依賴性。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),,我們使用了一種手持式醫(yī)療設(shè)備 (Arthro-BST) 來(lái)測(cè)量關(guān)節(jié)軟骨上由壓縮引起的流動(dòng)電位,。該設(shè)備傳感器有 37 個(gè)微電極,均勻分布在半球形壓頭的表面上,。當(dāng)壓頭被手動(dòng)壓縮到關(guān)節(jié)軟骨表面時(shí),,每個(gè)微電極都會(huì)記錄流動(dòng)電位。從每個(gè)點(diǎn)測(cè)量,,當(dāng)流動(dòng)電位總和達(dá)到 100 mV 時(shí),,該設(shè)備計(jì)算與與軟骨接觸的微電極數(shù)量(接觸面積)相對(duì)應(yīng)的定量參數(shù) (QP),。應(yīng)該提到的是,這個(gè)計(jì)算意味著高 QP 的軟骨具有低剛度,,反之亦然,。以前的研究已經(jīng)證明了 Arthro-BST 的可重復(fù)性和用戶獨(dú)立性,以及 QP 與人類 [1] 和羊關(guān)節(jié)軟骨 [2] 的機(jī)電特性之間的關(guān)系,。
方法:所有關(guān)節(jié)面均取自動(dòng)物的閉合關(guān)節(jié),,無(wú)關(guān)節(jié)病變跡象。使用 Arthro-BSTTM 在體外,,在視覺(jué)正常的脛骨平臺(tái),、股骨髁、滑車和具有視覺(jué)正常軟骨的綿羊 (n = 4) 膝關(guān)節(jié)的髕骨軟骨表面上手動(dòng)測(cè)量機(jī)電特性,。兩只羊成熟(大于 2 歲),,兩只羔羊未成熟(小于 1 歲)。平均機(jī)電映射是通過(guò)原始測(cè)量值的插值和四個(gè)近鄰點(diǎn)的移動(dòng)平均值來(lái)完成的,。
結(jié)果:成熟關(guān)節(jié)面的機(jī)電特性分布模式具有較大的空間變化,,而在未成熟關(guān)節(jié)面上則更為均勻。內(nèi)側(cè)和外側(cè)隔室在年輕時(shí)變得異質(zhì)(圖1),,而髕股隔室是同質(zhì)的(圖2),。視覺(jué)上,年輕關(guān)節(jié)軟骨的顏色為藍(lán)白色,,而較舊的表面略帶黃色,。未成熟的關(guān)節(jié)軟骨也比成熟的要厚很多。進(jìn)行單因素方差分析以評(píng)估年齡的影響(圖 3),。Sidaks 多重比較檢驗(yàn)顯示股骨髁的兩個(gè)區(qū)域隨年齡顯著不同(分別為 p<0.05 和 p<0.0001),,外側(cè)中央中央(位置 2)和內(nèi)側(cè)中央中央(位置 3)區(qū)域。在脛骨平臺(tái)上,,只有一個(gè)區(qū)域隨著年齡的增長(zhǎng)而顯著不同(p<0.001) - 橫向中央中央?yún)^(qū)域(第 7 位),。在滑車上,中央近端(位置 9)區(qū)域顯著不同(p<0.01),,在髕骨上,,中央中央(位置 13)區(qū)域也隨年齡顯著不同(p<0.0001)。單因素方差分析顯示不同年齡動(dòng)物之間關(guān)節(jié)面的 QP 值存在顯著差異(p<0.0001),。
討論:關(guān)節(jié)軟骨的機(jī)電特性具有明顯的年齡依賴性,。這種差異源于關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)成分的生化成分和結(jié)構(gòu)排列的變化。與成人組織相比,,年輕標(biāo)本中的關(guān)節(jié)軟骨也更厚且細(xì)胞更多,。成熟關(guān)節(jié)軟骨的特征還在于細(xì)胞外基質(zhì)的深度依賴性結(jié)構(gòu)和組成[3]。這種與年齡相關(guān)的關(guān)節(jié)軟骨成分和結(jié)構(gòu)的空間模式增加在深度依賴性方面是大家都知道的。然而,,我們的數(shù)據(jù)表明,,整個(gè)關(guān)節(jié)表面的正交圖案也增加了。此外,,脛骨平臺(tái)內(nèi)側(cè)和外側(cè)膝關(guān)節(jié)軟骨的關(guān)節(jié)軟骨比髕股關(guān)節(jié)軟骨更早地在地形上定義,。這可能是由于這些隔間上的承重力大于髕股隔間上的承重力??傊瑱C(jī)電特性的模式在未成熟的關(guān)節(jié)軟骨中是均勻的,,并且隨著年齡的增長(zhǎng)而變得更加地形定義,。
意義:區(qū)分關(guān)節(jié)軟骨老化與疾病并評(píng)估軟骨修復(fù)的質(zhì)量需要詳細(xì)了解機(jī)電特性的空間變化,因?yàn)檫@些信息可以提供診斷和結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系,。致謝:由國(guó)家科學(xué)與工程研究委員會(huì) (NSERC) 和 Fonds québécois de la recherche sur la nature et les technologies (FQRNT) 提供資金,。






















































































































































































































































































































































































































































































































































































































































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