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ソフトマテリアル圧縮強度試験

概要

CellScale社のMicroTesterは、低荷重での引張・圧縮試験のために設計されており、ここでは、柔らかいゲル素材の圧縮試験の結果を紹介します。

<試験方法>

・円柱形サンプルの圧縮

・球体サンプルの圧縮
・球体圧子による圧縮

<装置>

・MicroTester (負荷容量20mN)
<サンプル>
・寒天ゲル(20g/Lで混合)

<条件>
・試験前に室温の蒸留水に1時間以上浸した。

円柱形サンプルの圧縮

<サンプル>

液状の寒天を内径2mmのプラスチックチューブに入れ、室温まで1時間冷却し、高さと直径の比が2以上になるよう、4.7mmの長さに切断した。
(ポアソン比による半径方向の膨張による摩擦の影響を最小限にするため)

<試験条件>
ビームの先端にプレートを固定。

1Hzでデータを収集しながら,60秒間で公称ひずみが15%以上になるまで圧縮されました。

球体サンプルの圧縮

<サンプル>

液体の寒天を、冷たい植物油の入った容器に、シリンジを使って滴下し、その後、植物油を排出し、球体を蒸留水で数回洗浄し、2~3mmの大きさの球体を用意。

<試験条件>

ビームの先端にプレートを固定。

1Hzでデータを収集しながら,60秒間で公称ひずみが15%以上になるまで圧縮されました。

​球体圧子による圧縮(インデンテーション)

<サンプル>

液体の寒天をシャーレに流し込み、ゲル化させ、1時間後、長さ約15mm、幅約6mm、厚さ約3mmのゲル層の切片を取り出し、蒸留水の中に保存。

<試験条件>

ビームの先端に3mmのステンレスボールを固定。
1Hzでデータを収集しながら、60秒間で0.3mm以上圧縮。

結果

  • 円筒形圧縮試験の剛性値は、公称応力値を公称ひずみ値で割った値を10公称ひずみで計算しました。

  • 球体圧縮試験の剛性値は、球体を10回公称圧縮したときの力と変位の値を用いて、式1~4に基づいて算出しました(equations based on a modified Hertz model, Kim et al DOI 10 1002 /jbm a 32338)

  • 球体圧子試験の剛性値は、圧子半径10の圧入時の力と変位の値を用いて、式1~4を用いて算出しました。

結論

このテストでは、MicroTesterが少なくとも3つの異なるテスト方法でソフトゲルの硬さ12kPaを測定できることが示されました。

MicroTesterとは

 セルスケール社のMicroTester(マイクロテスター)は、サンプルを押し込むカンチレバー(ビーム)の径を変えることにより、約0.005~500µNの試験が可能です。

 ビームの先端にサンプルのサイズに合わせたプレートを取り付けることにより、より確実にサンプル全体に力をかけて、圧縮試験をすることが出来ます。

 生体サンプルの試験に特化し、工業用の試験機では実現できないコンパクトさ、試験レンジを実現し、精度の高い試験・解析が可能となりました。


 ソフトウェアによる解析、画像分析、リアルタイムモニタリングにも対応し、幅が約60cm、高さが約30cmと非常にコンパクトなため、試験室だけでなく、あらゆる場所で試験を行うことができます。
 MicroTesterは研究者によって開発されたため、生体系サンプルの試験を得意とし、生体サンプル試験の豊富な応用例を有します。
 ステージ、ビームを変えることで、幅広い強度のサンプルを、様々な方法で試験することが可能です。

ゲル圧縮強度試験機 - MicroTesterの強み

コンパクトなパッケージであらゆる場所で簡単に試験を実施できます。幅広い試験用途に対応でき、コンポーネントやビーム(カンチレバー)の交換も簡単にできます。
ソフトウェアを使用し、リアルタイムでテストプロトコルをグラフ化・モニタリングでき、高品質で費用対効果の高い圧縮試験を実施できます。
また、測定チャンバー正面には高解像度のカメラが搭載されておりますので、測定時の画像を記録することも可能です。

MicroTesterの応用例

多様なアタッチメントにより、圧縮試験だけでなく、生体から取り出したサンプルの引張強度、3点曲げ強度測定などが実施でき、多様な生体サンプルのメカニカル試験を実現します。

簡単なモジュール交換で多様な機械的試験に対応します。

3点曲げ試験

心筋チューブ、ナノバイバーなど

引張試験

血管、皮膚など

圧縮試験

細胞組織、スフェロイド、ゲルなど

MicroTesterの特徴

  • 高品質で費用対効果の高い試験をコンパクトなパッケージで実施できます

  • コンポーネントやビーム(カンチレバー)の交換が簡単にでき、幅広い試験用途に対応できます

  • 高解像度カメラにより、測定の画像を記録できます

  • ソフトウェアを使用し、リアルタイムでテストプロトコルをグラフ化・モニタリング

MicroTesterで測定可能なサンプル

  • スキャフォールド

  • ハイドロゲル

  • 3D培養モデル

  • ​細胞スフェロイド

  • 弾性物(ポリマーなど)

 など

3点曲げ試験機 - MicroTester  ソフトウェア

MicroTesterのソフトウェアは、HPから無償でダウンロードできます。このソフトウェアによって、テストプロトコルの総合的な管理が可能となります。リアルタイムでのグラフ化やモニタリングによって、テスト中のフィードバックが見れるだけでなく、力と変位のデータの記録を残すこともできるので、後の分析も可能です。 

ソフトウェアもモジュラーコンポーネントも簡単に使用でき、特別なトレーニングは必要ありません。

動画

クライアントレビュー

ジャスティン・リュー博士 - Justin Liu, PHD Candidate

サンディエゴ大学 - Shaochen Chen Lab, University of California San Diego

組織工学アプリケーションのためのソフトハイドロゲルのマイクロ/ナノスケールの3Dプリントに焦点を当てています。MicroTester は、他の方法では正確に測定することが難しいサンプルを、正確に測定することができるユニークな装置です。提供されるソフトウェアは使いやすく、ラボの多様なニーズに柔軟に対応します。

レアンダ・バプティスタ教授 - Prof. Leandra S. Baptista

リオデジャネイロ大学 - Federal University of Rio de Janeiro

Delivery of Human Adipose Stem Cells Spheroids into Lockyballs.

 

MicroTester は、多機能な光学システムと、機械特性試験により、細胞スフェロイドの測定を可能にするユニークな装置です。また、CellScaleのカスタマーサポートにも大変満足しています。

​仕様

LT モデル

G2 モデル

価格

MicroTester G2 本体 ¥7,000,000-
MicroTester LT 本体 ¥3,780,000-

*パソコンは付属しません

​*ソフトウエアは無償です

デモ機貸し出しについて

国内にお貸出し可能なデモ機を持っていないため、即時の対応はできませんが、相談に応じますので、まずはお問合せ下さい。