力生物学综合表征分析

多载荷多物理场耦合测试     力生物学表征分析

产品应用：

SAWBONES 胫骨平台复制品的表征

为了在贸易展览和科学会议的展台上展示我们的 Mach-1 模型 v500css 机械测试仪的 3D 映射功能，

我们使用了来自 Sawbones 的人体胫骨平台复制品。显然，这比在我们的行李中携带真人样本要方便得多！

虽然骨头是由塑料制成的，但关节表面（实际上，半月板与软骨表面和十字韧带合并）是用橡胶状材料模制而成的。

在这里，我们总结了用于获得 3D 表面轮廓、橡胶厚度和刚度图的方法。

将胫骨平台复制品安装在机械测试平台上，并使用 Mach-1 相机拍摄俯视图。使用 Mapping Toolbox 软件，

将位置网格（大约 300 个位置）叠加在图片和两个参考位置上，用于将每个位置的像素坐标转换为真实的 XY 

测试仪坐标。使用 Mach-1 Motion 软件的“Normal Indentation"功能，使用直径为 2 mm 的球形压头扫描表面。

在每个位置，压头向表面轻轻降低，直到称重传感器检测到表明表面高度（或厚度）和方向的轻微接触 (10 g)。然后，

一个 500 微米的压痕（垂直于表面）是通过以不同的速度移动三个平台并通过测量负载的法向分量

（使用多轴称重传感器）来制作的。然后在初始照片上绘制每个点的大负载以获得映射。使用球形压痕中的理论海耶斯

弹性模型，可以拟合法向压痕曲线（与局部厚度）以获得材料的表观局部刚度（也映射）。

由于关节表面采用单一均匀的橡胶状材料模制而成，因此可以预期更均匀的刚度映射。即使在大力映射中观察到的地

形变化原则上可以通过 Hayes 模型通过厚度变化来解释，但刚度图中仍存在一些微小的变化。这可以通过 Hayes 模型

假设材料为平板的事实来解释。为了消除所有变化，有限元模型将是一种更稳健的方法。在胫骨平台的中心（相对平坦的

区域），材料刚度约为 1 MPa，而该位置的正常人体关节软骨的刚度约为 2 MPa（因此与外科医生探测的感觉相

差不远）。然而，真正的软骨表现出更复杂的多孔弹性行为，

Biomomentum 是一家对生物材料和组织进行高质量机械测试的服务提供商。我们的全球客户范围从小型医疗器械公司药公司。作为生物医学工程领域的专家，我们服务于众多行业，同时遵守管理每个业务部门的严格规定。Biomomentum 为生物力学测试

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