壓縮刺激機電特性測試分析評估系統(tǒng)，軟骨壓縮電位特性測試分析儀

mach-1壓縮刺激機電特性測試分析評估系統(tǒng)，arthro-bst軟骨壓縮電位特性測試分析儀

一、mach-1壓縮刺激機電特性測試分析評估系統(tǒng)

該biomomentum材料/組織機電耦合效應特性測試儀（機械力偶聯(lián)電位測試分析），可帶電活性組織或材料進行機械力偶聯(lián)電位測試分析,比如關(guān)節(jié)軟骨、帶電水凝膠等活組織壓縮期間同步進行電位測試,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

特點

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)細纖維絲

2、通高量壓痕測試分析

可對材料將對機械刺激提供電響應測定分析，例如壓電晶體。 也可對生物材料（水凝膠）和組織（關(guān)節(jié)軟骨）表現(xiàn)出機電行為機型測定分析。 然而，在他們的情況下，這是由于流體流經(jīng)固定帶電分子網(wǎng)絡(luò)（非壓電）所致。 在機械刺激期間測量電活性材料的電響應可以提供有關(guān)其性質(zhì)的詳細信息。，還可以在電刺激后誘發(fā)機械反應。

通過在安裝在Mach-1上的機電測試腔室中加入一組電極來評估軟骨的機電性能，于各種測試方案，包括應力松弛、正弦位移和不同配置下的蠕變（受限和非受限壓縮、張力、壓痕和彎曲）可測定軟骨和半月板兩種結(jié)締組織的機電特性。由于組織剛度和壓縮產(chǎn)生的電場（或流電位）對組織的生化成分敏感，測試儀與一組電極耦合，可以j確測量這些電信號。研究正常和退化結(jié)締組織的生化成分和機電特性等。

活性材料（如結(jié)締組織、帶電水凝膠等）壓縮過程中同步測量機電的電位分布

1、（機電測試腔室）ELECTROMECHANICAL TESTING CHAMBER

軟骨、帶電凝膠等壓縮期間同時進行機電特性測，該室有5個不同的Ag-AgCl電極通道和一個較大的參比電極。藥室可裝滿PBS溶液

方便清潔和消毒的設(shè)計，部堅固可保持其多年的完整性，用于與生理鹽水接觸，易于組裝，并安裝在透明材料制成的測試儀上

機電測試腔室的規(guī)格：

材料：Ag-AgCl（電極）

直徑：1 mm（電極）

間距：4 mm（中心到中心）（電極）

應用案例：
結(jié)締組織機電特性的表征.1部分：關(guān)節(jié)軟骨

在本研究中，使用Mach-1型力學測試儀測定了軟骨和半月板兩種結(jié)締組織的機電特性。由于組織剛度和壓縮產(chǎn)生的電場（或流電位）對組織的生化成分敏感，測試儀與一組電極耦合，可以j確測量這些電信號。本研究的目的是建立正常和退化結(jié)締組織的生化成分和機電特性（剛度和流電位）之間的聯(lián)系。部分主要研究關(guān)節(jié)軟骨。

由于關(guān)節(jié)軟骨細胞外基質(zhì)主要由帶負電荷的蛋白多糖組成，包埋在膠原網(wǎng)絡(luò)中，因此在液體中存在過量的移動正電荷。軟骨的壓縮通過分離與固定的帶負電的蛋白多糖相關(guān)的帶正電的移動離子產(chǎn)生流電位。

配對的牛軟骨/骨盤（直徑3 mm）在有或wu降解劑（白細胞介素-1或白細胞介素-1）的情況下培養(yǎng)11天。

通過在安裝在Mach-1上的測試室中加入一組電極來評估軟骨的機電性能。Mach-1設(shè)計用于各種測試方案，包括應力松弛、正弦位移和不同配置下的蠕變（受限和非受限壓縮、張力、壓痕和彎曲）。在這項研究中，用8個直徑為50μm、間距為300μm的鉑電極組成的線性陣列，在wu側(cè)限壓縮幾何結(jié)構(gòu)中測量組織表面的流動電位。電極1至6覆蓋1.5 mm軟骨盤半徑，電極7和8位于浴中軟骨的外部。試驗箱已裝滿加生理鹽水。在2μm/s、20μm的小步壓縮序列中施加100μm的靜態(tài)壓縮偏移量，在1、0.1和0.01hz的頻率下進行動態(tài)正弦測試，位移幅度分別為8、4和2μm，通過在復域中添加每個通道來構(gòu)造流電位徑向分布。用二甲基亞甲基藍染料和分光光度法測定培養(yǎng)皿中蛋白多糖或糖胺聚糖（GAG）的含量和培養(yǎng)過程中丟失的含量。

圖3顯示了培養(yǎng)過程中軟骨盤中GAG的含量。培養(yǎng)1、4、7和11天后，IL-1處理的培養(yǎng)皿分別損失了10%、20%、65%和75%的GAG含量。Mach-1易于使用，其模塊化軟件允許直接和快速分析動態(tài)正弦測試結(jié)果。圖4顯示培養(yǎng)11天后，IL-1處理的椎間盤的動態(tài)剛度比對照組低3倍。

應力松弛試驗結(jié)果分析表明，培養(yǎng)結(jié)束時，退化圓盤的靜態(tài)剛度比對照（0.3mpa）低4倍。圖5顯示了正常和退化軟骨培養(yǎng)11天后的流電位分布。我們觀察到IL-1處理的外植體在培養(yǎng)開始后的一天，其周邊的電位梯度比對照降低了一半。培養(yǎng)7d后，退化圓盤中心的電位波幅明顯低于對照外植體。

Mach-1型機械測試儀與電極陣列相結(jié)合，可j確測定大范圍正常和退化結(jié)締組織的機電特性。

結(jié)締組織機電特性的表征.2部分：彎月面

在本研究中，使用Mach-1型力學測試儀測定了軟骨和半月板兩種結(jié)締組織的機電特性。由于組織剛度和壓縮產(chǎn)生的電場（或流電位）對組織的生化成分敏感，測試儀與一組電極耦合，可以j確測量這些電信號。本研究的目的是建立正常和退化結(jié)締組織的生化成分和機電特性（剛度和流電位）之間的聯(lián)系。研究的二部分是半月板。

半月板是一種類似軟骨的組織，但較軟，電荷較少。在這種情況下，樣品從不同的區(qū)域被切割成5個3毫米的圓盤（大約1-2毫米厚）。測量了wu側(cè)限壓縮下的動剛度和流勢分布。值得注意的是，半月板的流動電位大約是軟骨的10倍（參見本案例研究的1部分）。這些結(jié)果還表明，與中間區(qū)域（盤3和5）相比，半月板內(nèi)部（盤1和盤2）軟骨表面的動態(tài)剛度和流動電位分布更高。這些結(jié)果與半月板蛋白多糖含量有直接關(guān)系。

Mach-1型機械測試儀與電極陣列相結(jié)合，可j確測定大范圍正常和退化結(jié)締組織的機電特性。

二、ARTHRO-BST型號的活體在體軟骨等壓縮流動電位測試評估系統(tǒng)

Arthro-BST是一種手持式醫(yī)療設(shè)備，設(shè)計用于手術(shù)，以評估關(guān)節(jié)軟骨的功能特性。 通過壓縮軟骨表面，Arthro-BST測量流動電位并計算反映軟骨健康狀態(tài)的定量參數(shù)。

Benchtop Arthro-BST可對關(guān)節(jié)軟骨進行j確的wu損評估。 它計算了一個定量參數(shù)，反映了每個測量部位的關(guān)節(jié)軟骨的生化成分和承重特性。 它是為有興趣僅在離體關(guān)節(jié)軟骨上使用該工具的研究人員開發(fā)的。 提供非wu菌一次性吸頭，可配備配備高分辨率相機和相機定位軟件的測試室，用于繪制大型骨軟骨樣本。

軟骨研究

1. 了解軟骨疾病，包括軟骨退化的潛在原因
2. 開發(fā)新的治療產(chǎn)品和軟骨修復技術(shù)
3. 可靠的骨關(guān)節(jié)炎動物模型的概念
4. 創(chuàng)建各種物種的參考映射

工作原理：

臺式Arthro-BST測量關(guān)節(jié)軟骨的壓縮誘導的流動電位。在溫和壓縮軟骨表面期間使用壓頭測量這些電信號（參見下圖）。te的壓頭設(shè)計包括覆蓋有37個微電極陣列的球形表面。
該裝置計算軟骨機電活動的定量參數(shù)（QP），其對應于當其流動電位的總和達到100mV時與軟骨接觸的微電極的數(shù)量。高QP表示弱機電特性，反之亦然。 QP是可再現(xiàn)的，并且與施加的力和壓頭取向wu關(guān)。

健康的軟骨正常流動電位:

在正常軟骨被壓縮時，相對于包埋在膠原網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的帶負電荷的蛋白聚糖，間質(zhì)液的流動取代帶正電的移動離子。這產(chǎn)生稱為流動電位的電位。

關(guān)節(jié)炎軟骨低流動電位:

退化的軟骨的特征在于蛋白多糖的喪失和膠原網(wǎng)絡(luò)的減弱。由于相對于帶負電的蛋白多糖，正離子的位移較小，因此關(guān)節(jié)炎軟骨的壓縮產(chǎn)生異常低的流動電位。

典型測試材料：

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