本構(gòu)模型對(duì)于預(yù)測(cè)材料的力學(xué)行為是必要的。然而由于生物組織的定向纖維結(jié)構(gòu)通常表現(xiàn)出明顯的機(jī)械各向異性，傳統(tǒng)單軸試驗(yàn)產(chǎn)生的應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)不能直接外推到廣義的三維本構(gòu)方程。而生物組織通常被認(rèn)為是不可壓縮的，對(duì)于二維應(yīng)力狀態(tài)的平面雙軸測(cè)試，可用于表征其機(jī)械性能并驗(yàn)證本構(gòu)模型。關(guān)于軟材料/生物組織的雙軸應(yīng)力-應(yīng)變主要挑戰(zhàn)包括：較小的樣本尺寸，取材位置重復(fù)性低，降解引起的時(shí)間依賴性變化，變形的不均勻。BioTester測(cè)試系統(tǒng)專為軟材料和生物組織而設(shè)計(jì)。正交的獨(dú)立作動(dòng)器可以編程在力或變形...

生物納米壓痕儀相對(duì)于原子力顯微鏡(AFM)的優(yōu)點(diǎn)性能優(yōu)勢(shì)：模量測(cè)試下限更低，可以測(cè)試更軟的樣品。生物納米壓痕儀的模量測(cè)試范圍下限低至5Pa，而AFM在千帕級(jí)別已經(jīng)波動(dòng)很大，數(shù)據(jù)質(zhì)量較差。其原因是多方面的，生物納米壓痕儀和AFM雖然都是懸臂梁式壓頭，但對(duì)于極軟物質(zhì)的測(cè)試，壓痕儀探針進(jìn)行了多重優(yōu)化。噪聲更低。原子力顯微鏡采用的是激光三角反射式杠桿，光杠桿除了反映探針懸臂梁背景噪音，還把激光的位置噪音耦合到光杠桿上，從而導(dǎo)致四象限傳感器上獲得的信號(hào)背景噪音很大。隨著力學(xué)測(cè)量精度提高...

SurfaceForcesApparatus(SFA)TechniqueSFA在了解表界面間的相互作用中做出了許多貢獻(xiàn)，半個(gè)世紀(jì)以來廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的研究，例如，配體-受體相互作用，貽貝啟發(fā)的粘附機(jī)制，脂質(zhì)雙分子層，電化學(xué)表面力，以及潤(rùn)滑與磨損等。SFA通常使用交叉圓柱進(jìn)行操作。首先，它規(guī)避了準(zhǔn)確對(duì)齊兩個(gè)平行板的困難，從而避免不必要的邊緣效應(yīng)；其次，可以通過橫向移動(dòng)圓柱體來研究相同表面上不同的接觸點(diǎn)。如果在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)表面的磨損或污染，則可以很容易地找到新的接觸區(qū)；最后，該...

力是使物體變形、運(yùn)動(dòng)和/或改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的機(jī)械作用。機(jī)體處于力學(xué)環(huán)境之中，機(jī)體的各項(xiàng)生命活動(dòng)均受力學(xué)因素的影響。力不僅誘導(dǎo)機(jī)體組織細(xì)胞生變形效應(yīng)和/或運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，而且可引發(fā)復(fù)雜的生理功能改變。生物力學(xué)(biomechanics)是研究生命體變形和運(yùn)動(dòng)的學(xué)科，通過生物學(xué)與力學(xué)原理方法的有機(jī)結(jié)合，認(rèn)識(shí)生命過程的規(guī)律，解決生命與健康領(lǐng)域的科學(xué)問題。上世紀(jì)90年代以來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，生物力學(xué)的研究逐漸深入到細(xì)胞分子層次，生物力學(xué)自身也在不斷發(fā)展。力學(xué)生物學(xué)(mechanobiolo...

夾持?jǐn)Q緊鉗口是最常見的選擇。拉簧適合小于20N的力。它們提供一致的夾持力，可以改進(jìn)為具有理想的夾持力而不會(huì)損壞試樣。螺釘適合大于100N的峰值力。在20-100N范圍內(nèi)，這兩個(gè)選項(xiàng)也都運(yùn)行良好。一般來說，墊紙可以很好地作為脆弱組織的抓握表面，砂紙可以很好地用于軟組織，而金屬鋸齒鉗口可以很好地用于堅(jiān)硬的組織。有時(shí)將樣品粘在塑料片上，然后在測(cè)試過程中抓住塑料片。零點(diǎn)許多軟生物材料是高度非線性的。確定試樣上零載荷的位移是困難的。在這些情況下，最好在力/位移曲線有可測(cè)量斜率的點(diǎn)使用定...

生物材料研究團(tuán)隊(duì)的成員通常來自工程、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域。對(duì)于非工程類學(xué)者來說，很容易理解為什么機(jī)械性能很重要，但測(cè)試過程似乎很復(fù)雜且令人困惑。下面可能是一個(gè)幫助您入門的快速框架。明確目標(biāo)您是否需要測(cè)試具有特定幾何形狀或材料屬性的物體？模擬體內(nèi)加載、執(zhí)行比較研究和建立基準(zhǔn)通常很重要。對(duì)于材料測(cè)試，需要生成具有規(guī)則幾何形狀（例如圓柱、球體或狗骨條）的試樣，這將能夠確定與試樣幾何形狀無關(guān)的材料特性（例如楊氏模量）。選擇合適的技術(shù)對(duì)于50mN–50kN的力，傳統(tǒng)的力傳感器大多數(shù)主...

柔軟易碎鋸齒狀的夾具并不總是合適?？紤]用帶砂紙夾層的夾子或基于多點(diǎn)穿刺的固定。組成復(fù)雜生物材料的硬度和/或強(qiáng)度在一個(gè)樣本內(nèi)可能會(huì)有所不同，有時(shí)需要利用基于圖像的應(yīng)變分析等工具量化局部應(yīng)變。微小金屬和塑料通常是大量可用的，生物組織可能不是。隨著尺寸的減小，需要更大的力和位移精度。各向異性許多生物材料具有定向排列的微結(jié)構(gòu)，考慮雙軸試驗(yàn)或多模態(tài)試驗(yàn)，以全面評(píng)估機(jī)械性能。形狀復(fù)雜可能需要?jiǎng)?chuàng)建自定義測(cè)試夾具和非標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試步驟，如測(cè)試心臟瓣膜。環(huán)境敏感度在受控溫度下測(cè)試，還要關(guān)注水合作用以...