MACH-1多功能力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)是加拿大Biomomentum公司專(zhuān)為微觀力學(xué)測(cè)試開(kāi)發(fā)的測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：

1、具備一個(gè)垂直Z軸、一個(gè)水平X軸、一個(gè)水平Y(jié)軸、一個(gè)扭轉(zhuǎn)軸T；

2、至少具備三軸運(yùn)動(dòng)控制器和三軸力學(xué)傳感器，能同時(shí)測(cè)量三個(gè)軸的力值。

3、測(cè)試平臺(tái)各軸的線性精度0.1μm，扭轉(zhuǎn)軸精度0.1度

4、球形壓頭中直徑小值0.2mm

5、數(shù)據(jù)獲取頻率：可調(diào)范圍至少滿(mǎn)足10至2500 Hz（所有通道）

6、設(shè)備體積：寬度 405毫米，深度495毫米，高度490至685毫米可調(diào)；

7、測(cè)試平臺(tái)行程范圍X,Z軸大250 mm，Y軸50 mm

8、測(cè)試平臺(tái)大速度50 mm / s

9、測(cè)試平臺(tái)大線性加速度500 mm /s?

10、電源輸入100-240V，6.3 A，50/60 Hz

11、單軸力學(xué)傳感器，低力傳感器負(fù)荷0.1N、大力傳感器負(fù)荷250N。

12、多軸力學(xué)傳感器力負(fù)荷250N

13、彩色攝像頭，實(shí)時(shí)顯示和保存測(cè)試圖片以供分析。

14、配備Mach-1運(yùn)動(dòng)軟件，可對(duì)所有的位移、力信息實(shí)時(shí)顯示，控制用戶(hù)自定義測(cè)試次序，并且以文本文件格式保存結(jié)果。在動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和不同波形條件下，包括壓力、拉力、剪切力等加載。

15、配備Mach-1分析軟件，處理采集到的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)也能被導(dǎo)入第三方軟件做進(jìn)一步的分析。

16、可至少進(jìn)行拉伸、壓縮、無(wú)限制壓縮、側(cè)限壓縮、剪切測(cè)試、三維不規(guī)則表面自動(dòng)壓痕測(cè)試。

在結(jié)締組織機(jī)電性能研究中，使用了Mach-1力學(xué)測(cè)試儀來(lái)確定兩個(gè)結(jié)締組織（軟骨和半月板）的機(jī)電性能。  由于組織的剛度和壓縮產(chǎn)生的電場(chǎng)或流動(dòng)電勢(shì)對(duì)組織的生化成分敏感，因此將測(cè)試儀與可測(cè) 量這些電信號(hào)的電極陣列耦合。 這項(xiàng)研究的目的是建立正常和退化的結(jié)締組織的生化組成與機(jī)電 性能（剛度和流動(dòng)電勢(shì)）之間的聯(lián)系。 研究的部分集中在關(guān)節(jié)軟骨上。 由于關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞外基質(zhì)主要由截留在膠原蛋白網(wǎng)絡(luò)中的帶負(fù)電荷的蛋白聚糖組成，因此液體中 存在過(guò)多的活動(dòng)正電荷。 通過(guò)相對(duì)于固定的帶負(fù)電的蛋白聚糖的帶正電的移動(dòng)離子的分離,軟骨的 壓縮產(chǎn)生了流動(dòng)電位。 在有和沒(méi)有降解劑（白介素-1或IL-1）的情況下，將配對(duì)的成對(duì)的牛軟骨/骨盤(pán)（直徑3 mm）培養(yǎng) 11天。 通過(guò)將電極陣列裝入安裝在Mach-1上的測(cè)試腔室中來(lái)評(píng)估軟骨的機(jī)電性能。 Mach-1設(shè)計(jì)用于各 種測(cè)試方案，包括應(yīng)力松弛，正弦形位移和不同配置中（側(cè)限和無(wú)側(cè)限壓縮，拉力，壓痕和彎 曲）的蠕變。在這項(xiàng)研究中，跨過(guò)組織表面的流動(dòng)電勢(shì)是在側(cè)限壓縮的幾何結(jié)構(gòu)中使用一個(gè)由8個(gè) 直徑為50 um， 間隔300 um的鉑電極組成的線性陣列進(jìn)行測(cè)量的。電極1至6覆蓋了1.5 mm的軟骨盤(pán) 半徑，電極7和8在浴池中的軟骨外部。測(cè)試腔室充滿(mǎn)生理鹽水溶液。 以2μm/ s的20μm小步壓縮 順序施加100μm的靜態(tài)壓縮偏移。在1、0.1和0.01 Hz的頻率下進(jìn)行動(dòng)態(tài)正弦測(cè)試，位移幅度為 8、4和2μm。通過(guò)在復(fù)雜域中添加每個(gè)通道來(lái)構(gòu)造流動(dòng)電勢(shì)徑向輪廓。用二甲基亞甲基藍(lán)染料和 分光光度法測(cè)量圓盤(pán)中的蛋白聚糖或糖胺聚糖（GAG）含量以及培養(yǎng)過(guò)程中培養(yǎng)基的損失量。 

圖3顯示了培養(yǎng)過(guò)程中軟骨盤(pán)中的GAG含量。 經(jīng)過(guò)IL-1處理過(guò)的軟骨盤(pán)在培養(yǎng)1、4、7和11天后分 別損失了10％，20％，65％和75％的GAG含量。Mach-1易于使用，其模塊化軟件可以直接，快速 地分析動(dòng)態(tài)正弦測(cè)試結(jié)果。圖4顯示，培養(yǎng)11天后，與對(duì)照相比，經(jīng)IL-1處理的軟骨盤(pán)的動(dòng)態(tài)剛度 低3倍。 應(yīng)力松弛測(cè)試結(jié)果的分析表明，在培養(yǎng)結(jié)束時(shí)，與對(duì)照（0.3 MPa）相比，被降解的軟骨盤(pán)的靜態(tài) 剛度低4倍。 圖5顯示了正常和被降解后的軟骨培養(yǎng)11天后的流動(dòng)電勢(shì)分布。 我們觀察到，在培養(yǎng) 開(kāi)始僅一天后，與對(duì)照軟骨盤(pán)相比，經(jīng)處理過(guò)的IL-1外植體在外圍的輪廓電位梯度降低了一半。  培養(yǎng)7天后，與對(duì)照外植體相比，降解后的軟骨盤(pán)在圓盤(pán)中心的電位分布幅度明顯較低。 耦合電極陣列的Mach-1力學(xué)測(cè)試儀可以測(cè)定大范圍的正常和被降解的結(jié)締組織的機(jī)電特性。

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