應用領域	醫(yī)療衛(wèi)生,環(huán)保,生物產業(yè)

生物力學特性壓痕表征系統(tǒng)

Biomomentum mach-1 多功能3D壓痕儀

(極軟硬多功能多材料壓痕儀)

該多功能3D壓痕儀（極軟硬多功能多材料壓痕儀），模量范圍廣3Pa-670Gpa,可壓痕超軟超硬廣泛材料組織（超軟凝膠和硬骨）,可48孔板中高通量壓痕,壓痕同時進行厚度測定，，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。能對極軟、極硬組織材料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各種機械特性

該3D壓痕儀功能特性：

1、多軸向多功能多材料應用范圍廣:

◆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
2、高分辨率:
1.1、位移分辨率達0.1um
1.2、力分辨率達0.025mN
3、行程范圍廣：50-250mm
4、體積小巧、可放入培養(yǎng)箱內
5、產品成熟，30年歷史，文獻量上千篇
Biomomentum對傳統(tǒng)壓痕技術進行了改進和擴充，壓痕時不要求壓縮軸垂直于樣品表面對齊，無需表面平坦，即可在不規(guī)則表面壓痕全自動壓痕mapping和厚度測試mapping（壓痕通常要求被測試的表面是平坦的，并且還需要垂直于關節(jié)表面的壓縮軸）：
該MACH-1 V500 CSS的3D“正常壓痕"函數地檢測XY位置處的表面高度和方向，并記錄載荷（多軸向載荷單元），同時以不同速度移動測試儀的三個軸平臺，以便以預定義的方式移動球形壓頭。沿著垂直于樣品表面的虛擬軸的位移分布。利用該系統(tǒng)*的多軸能力、數字圖像相關（Digital Image Correlation,DIC）測量全場應變廣泛應用于組織材料力學、斷裂力學、微觀納米應變測量、各種新型材料測量，允許壓痕測試的所有點，同時克服了傳統(tǒng)壓痕的局限性。
系統(tǒng)壓痕功能類型：
一、3D法向量壓痕映射（3D NORMAL INDENTATION MAPPING）功能：

機械壓痕是一種快速、無損的生物組織評估技術。近，Biomomentum 改進和增強了這種技術，biomomentum 解決了壓痕通常要求被測表面是平坦的，并且還要求壓縮軸與關節(jié)面垂直對齊問題，具有映射能力和不必垂直、非平坦不規(guī)則表面壓痕，利用這些突破，新研究設計的效率大大提高。多軸機械測試儀 Mach-1 v500css 的 3D“正常壓痕"功能可檢測 XY 位置表面的高度和方向并記錄載荷（多軸測力傳感器），同時以不同速度移動測試儀的三個階段為了沿著垂直于樣品表面的虛擬軸移動具有預定位移輪廓的球形壓頭。利用 Mach-1 v500css 測試儀*的多軸功能，Biomomentum 開發(fā)了新穎的功能，可以發(fā)揮壓痕測試的所有優(yōu)勢，同時克服傳統(tǒng)限制。這一技術進步依賴于向 Mach-1 Motion 軟件添加的兩個功能：“掃描 XY"和“正常壓痕"。 “掃描 XY"功能在預定義位置移動測試儀的 X 和 Y 水平平臺，然后在這些位置中的每一個執(zhí)行一系列功能。應該提到的是，使用 Biomomentum 的“Cartilage Mapping"軟件處理的樣本的俯視圖可以輕松生成這樣的位置列表。 “普通壓痕"功能可檢測 XY 位置處的表面高度和方向并記錄載荷（多軸稱重傳感器），同時以不同速度移動測試儀的三個平臺，以移動具有預定義的球形壓頭沿垂直于樣品表面的虛擬軸的位移分布。
二、壓痕（剛度）功能：

壓痕測試是一種非常方便的無損測量樣品機械性能的方法。與需要從表面采集樣品的無側限壓縮測試不同，壓痕保持樣品在感興趣位置的機械環(huán)境及其與周圍材料的相互作用。這允許重復測試。在此測試配置中，將球形壓頭垂直于樣品表面壓在樣品上，同時記錄施加的位移和產生的載荷。使用理論模型，可以根據應力-應變曲線計算材料剛度。

三、壓痕（硬度）Indentation (Hardness)功能：

壓痕硬度測試是測量固體材料在承受壓縮力后抵抗持久性損壞的常規(guī)方法。使用具有已知幾何形狀的非常堅硬的尖頭壓頭，可以壓縮樣品并測量產生的壓痕。通過簡單的計算，得到的壓痕幾何形狀可以與樣品的硬度直接相關。因此，建議搜索文獻以選擇適合特定應用的佳壓頭。低負載測試（10N 以下）稱為顯微壓痕硬度測試，而較高負載測試（10N 以上）稱為宏觀壓痕硬度測試。硬度通常使用無量綱數字報告（流行的尺度是 Rockwell、Vickers 和 Berkovich）。

四、3D 厚度映射（3D THICKNESS MAPPING）
在稱重傳感器下方使用針式探頭，還可以繪制表面輪廓和更硬基底上的材料層（例如骨骼上的軟骨層）的厚度。這是使用“掃描 XY"和“查找接觸"功能完成的。 “查找接觸"功能以恒定速率移動針頭，直到它穿透上部材料（例如軟骨）表面，并在檢測到過渡到更硬的材料（例如骨骼）時停止。表面的垂直位置（載荷開始增加的位置）和界面的垂直位置（位移/力曲線中的個拐點）之間的差異提供了垂直厚度。可以使用先前使用 Mach-1 Motion 軟件中的“Normal Indentation"功能獲得的表面方向來計算厚度分布。

五、3D輪廓測量 (3D Profilometry)
輪廓測定被認為是表面相對于接觸輪廓儀的觸針（在表面上滑行）移動時的表面高度的圖形。隨著許多非接觸（光學）輪廓測量技術的出現，這種觀念正在發(fā)生變化，其中表面高度被映射在XY網格上（例如通過激光束三角測量）。
使用該mach-1多軸機械測試儀，可以通過用表面上的一系列非常輕的接觸掃描表面來執(zhí)行類似的非破壞性表征。在每個位置處，將小球形壓頭降低到表面上，直到測力傳感器檢測到預定載荷（低至幾uN）。次接觸檢測時壓頭的垂直位置是表面的局部高度。根據測試儀規(guī)格，可以在具有寬范圍剛度（幾kPa到幾百GPa）的樣品上實現亞微米分辨率。該技術不受光學偽影的影響，并且可以在溶液中的樣品液體中進行。
六、2D輪廓測量 (2D Profilometry)

輪廓測定被認為是表面相對于接觸輪廓儀的觸針（在表面上滑行）移動時的表面高度的圖形。隨著許多非接觸（光學）輪廓測量技術的出現，這種觀念正在發(fā)生變化，其中表面高度被映射在XY網格上（例如通過激光束三角測量）。使用該mach-1多軸機械測試儀，可以通過用表面上的一系列非常輕的接觸掃描表面來執(zhí)行類似的非破壞性表征。在每個位置處，將小球形壓頭降低到表面上，直到測力傳感器檢測到預定載荷（低至幾uN）。次接觸檢測時壓頭的垂直位置是表面的局部高度。根據測試儀規(guī)格，可以在具有寬范圍剛度（幾kPa到幾百GPa）的樣品上實現亞微米分辨率。該技術不受光學偽影的影響，并且可以在溶液中的樣品液體中進行。
生物力學特性壓痕表征系統(tǒng) 生物材料壓痕儀

產應用文獻：

25 周年紀念文章：用于生物制造的工程水凝膠
Malda J、Visser J、Melchels FP、Jüngst T、Hennink WE、Dhert WJA、Groll J 和 Hutmacher DW
進階。Mater., 25: 50115028. doi:10.1002/adma.201302042 (2013)
隨著組織工程的進步，再生受損組織或衰竭器官的可能性在醫(yī)學上次成為現實前景。組織工程 - 將生物活性材料與細胞相結合，以產生在功能上替代丟失和/或受損組織的工程結構 - 是實現這一目標的主要策略。組織工程的一個方面是生物制造，其中在單個制造過程中生成由生物材料和細胞組成的三維組織樣結構。載有細胞的水凝膠通常用于生物制造，被稱為“生物墨水"。水凝膠對生物制造特別有吸引力，因為它們概括了天然細胞外基質的幾個特征，并允許將細胞封裝在高度水合的機械支持三維環(huán)境中。此外，它們允許有效和均勻的細胞接種，可以提供生物學相關的化學和物理信號，并且可以形成各種形狀和生物力學特性。然而，盡管在修飾水凝膠以增強生物活化、細胞存活和組織形成方面取得了進展，但迄今為止很少有人關注優(yōu)化水凝膠以滿足生物制造過程的物理化學需求。由此產生的水凝膠生物墨水的缺乏已被確定為該領域更快發(fā)展的一個主要障礙。在這篇綜述中，我們總結并關注了生物制造中水凝膠的沉積過程、參數和需求，特別關注機器人分配作為一種產生臨床相關尺寸結構的方法。我們的目標是強調目前在生物制造中缺乏有效的水凝膠，并在水凝膠的設計和定制方面提出新的想法和發(fā)展。支持細胞粘附、遷移和分化的“可打印"水凝膠的成功開發(fā)將顯著推進這種令人興奮和有前途的組織工程方法。我們的目標是強調目前在生物制造中缺乏有效的水凝膠，并在水凝膠的設計和定制方面提出新的想法和發(fā)展。支持細胞粘附、遷移和分化的“可打印"水凝膠的成功開發(fā)將顯著推進這種令人興奮和有前途的組織工程方法。我們的目標是強調目前在生物制造中缺乏有效的水凝膠，并在水凝膠的設計和定制方面提出新的想法和發(fā)展。支持細胞粘附、遷移和分化的“可打印"水凝膠的成功開發(fā)將顯著推進這種令人興奮和有前途的組織工程方法。