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(fā)展歷史，同濟大學(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，測試分析的金標準。

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-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)指標測定儀

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(guī)臺式離體模式。
2、機械力、電位等全面的測試指標：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、三點彎曲、四點彎曲、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(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準系統(tǒng)：全面的測試技術(shù)服務(wù)、根據(jù)良好的實驗室實踐和GLP提供準確的數(shù)據(jù)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(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(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(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、易于實現(xiàn)自動化等優(yōu)點，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，30多年歷史，產(chǎn)品成熟無風險。
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--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菌發(fā)酵的副產(chǎn)物產(chǎn)生的有機酸對硬組織中的晶體進行酸性腐蝕，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)進行了機械檢查。Mach-1 能夠以自動方式成功地執(zhí)行目標區(qū)域的壓痕映射，使用球形金剛石壓頭測試局部機械性能。
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 坐標確定起點和終點后，將 20 個均勻間隔的壓痕點繪制成一條直線（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械順應(yīng)性進行了校正。測試的加載曲線包括找到測試點的表面，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荷梯度逐漸增加，表明隨著測試點遠離脫礦區(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 厘米的垂直運動范圍，而其他類似的機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確確定脫礦質(zhì)如何沿著牙齒橫截面進行，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，并擴大有關(guān)脫礦質(zhì)牙本質(zhì)擴散和機械特性的研究能力。
感謝加州大學(xué)舊金山分校的 Stefan Habelitz 教授提供樣品

由 Biomomentum 工程實習生 Stefano Bambace 編寫的案例研究