biomomentum mach-1多功能微觀生物力學(xué)與電位特性測試分析系統(tǒng)

之彎曲撓曲穿刺測試系統(tǒng)

biomomentum mach-1多功能微觀生物力學(xué)與電位特性測試分析系統(tǒng)是能模塊化集成壓縮、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試的一體化微觀力學(xué)測試裝置。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)的系統(tǒng)。

特點(diǎn)

1、適用樣品范圍廣：

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、從粗椎間盤的樣品到j(luò)細(xì)纖維絲

2、通高量壓痕測試分析

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孔板中壓痕測試分析

3、力學(xué)類型測試分析功能齊

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試分析

10、產(chǎn)品成熟，文獻(xiàn)量達(dá) 上千篇

該系統(tǒng)可以分析針穿刺組織過程中的撓曲量、夾持力度以及彎曲次數(shù)、速度、大負(fù)荷、大負(fù)載時(shí)的角度、  斷裂角、  剛性、 大彎曲應(yīng)力和穿刺針受力情況，提高針穿刺精度。

用針軸不同直徑的穿刺針進(jìn)行針穿刺軟組織，利用力傳感器得到不同穿刺速度( 比如5、10和15 mm／s) 下的穿刺力，通過數(shù)字圖像處理得到穿刺針的撓曲量。在分析針受力的基礎(chǔ)上，構(gòu)建預(yù)測針撓曲量預(yù)測。

彎曲撓曲穿刺測試系統(tǒng)

懸臂彎曲

懸臂彎曲（或撓曲）測試表征了一個(gè)長樣本的行為（一個(gè)維度只占其他兩個(gè)維度的十分之一）。在這種特定情況下，在垂直于其縱軸的一端施加外力，而另一端固定。該測試配置在評(píng)估材料的彎曲和撓曲特性時(shí)特別有用。在此設(shè)置中，不是通過壓頭的位移直接施加力（Fz），而是旋轉(zhuǎn)樣品的底部，以使樣品的末端推向平坦的壓頭（位于Fz）。扁平壓頭連接到位于上方的稱重傳感器，并記錄力（Fz）。位移（以度為單位）和載荷的同步記錄用于生成“力與角位移"形式的曲線。這種懸臂設(shè)置在材料的凹面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，在材料凸面產(chǎn)生拉伸應(yīng)力（在加載過程中）。理論上，破壞是從頂表面（在拉伸狀態(tài)）發(fā)生的，在該表面上大量的反應(yīng)力矩會(huì)通過向下傳播的裂紋產(chǎn)生拉伸破壞。與三點(diǎn)彎曲測試相比，這種懸臂結(jié)構(gòu)對(duì)于橫截面不均勻的樣本或通常僅從一端抓取的長樣本非常有用。

懸臂彎曲 （撓曲）測試夾具，該樣品架設(shè)計(jì)用于在彎曲試驗(yàn)期間將各種直徑的針狀樣品固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫ㄖ睆?.8-3.1毫米），夾具的大負(fù)載為9.7 N

穿刺測試：

耐滲透性測試涉及將探針（通常是針或圓錐形）插入材料中。 對(duì)于薄的柔性材料，耐滲透性是重要的終使用性能參考，其中鋒利的產(chǎn)品會(huì)損壞包裝材料。 各種參數(shù)會(huì)影響對(duì)滲透的響應(yīng)，例如 膜厚，機(jī)械性能，穿透速度，探頭尺寸和形狀。

Mach-1 - Needle Penetration and Friction Testing（Mach-1-針頭穿透力和摩擦力測試視頻）

該系統(tǒng)功能總結(jié)如下：

懸臂梁彎曲測試應(yīng)用文獻(xiàn)：

Mach-1 - Flexion Testing of Needle-Shaped Samples (MA056-SOP14-D v2)Gilbert N and Quenneville EBiomomentum Inc. Laval (QC), Canada, Effective Date: 26Jan2018

Mach 1 Analysis - Extraction of Mechanical Parameters Following Flexion Testing of Needle-Shaped Samples (SW186-SOP10-D v2)Gilbert N and Quenneville EBiomomentum Inc. Laval (QC), Canada, Effective Date: 16Jan2018

三點(diǎn)彎曲、四點(diǎn)彎曲測試文獻(xiàn)：

Determining the modulus of intact bovine vertebral cancellous bone tissue: Development and validation of a protocol Engbretson AC Master thesis Queen's University. (2010)

Mach-1 - 3-point or 4-point Bending Test (MA056-SOP11-D v2) Sim S and Quenneville E Biomomentum Inc. Laval (QC), Canada, Effective Date: March 9th, 2016

Mach-1 Analysis - Extraction of Mechanical Parameters Following Bending Test (SW186-SOP08-D v2) Sim S Biomomentum Inc. Laval (QC), Canada, Effective Date: March 9th, 2016

Can the contralateral limb be used as a control during the growing period in a rodent model? Mustafy, T., Londono, I., & Villemure, I. Medical Engineering and Physics, 58, 31–40.

High Impact Exercise Improves Bone Microstructure and Strength in Growing Rats M. Tanvir, I. Londono, F. Moldovan and I. Villemure Nature Scientific Reports, volume 9, Article number: 13128 (2019)

Bone-Specific Overexpression of PITX1 Induces Senile Osteoporosis in Mice Through Deficient Self-Renewal of Mesenchymal Progenitors and Wnt Pathway Inhibition N. Karam, J-F. Lavoie, B. St-Jacques, S. Bouhanik, A. Franco, N. Ladoul and A. Moreau Scientific Reports volume 9, Article number: 3544 (2019)

穿刺文獻(xiàn)：

A comparative biomechanical analysis of term fetal membranes in human and domestic speciesBorazjani A, Weed BC, Patnaik SS, Feugang JM, Christiansen D, Elder SH, Ryan PL and Liao JAmerican journal of obstetrics and gynecology, 204(4), 365. e325-365. e336. (2011)

Soft Tissue Phantoms for Realistic Needle Insertion - A Comparative StudyLeibinger A, Forte AE, Tan Z, Oldfield MJ, Beyrau F, Dini D and Rodriguez y Baena FAnnals of Biomedical Engineering. pp 1-11 (2015)

TESTING OF A BRAIN SAMPLE

Feasibility tests were performed to verify the Mach-1’s ability to measure penetration on a brain specimen. Varying needle gauges were used on a veal brain specimen while measuring force with a 50g load cell. The results showed that the 50g load cell was able to capture the varying forces involved.