ゲル強度測定

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のゲル強度測定が可能です。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、強度測定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。

ゲル強度測定

ゲル強度測定の目的

直接サンプルに接触しての圧縮試験では、圧縮の深さや速度、また繰り返しの試験によって、まったく違う特性が分かります。​MicroTesterでは、そのプロトコルを専用ソフトウエアで自由自裁に設定できますので、様々な試験をお試し頂けます。ゲルのような液体に近いソフトマテリアルの強度測定には、一般的にレオメーターが使用されておりますが、これはバルクの測定であり、またサンプルの形状自体を変えてしまっているので、ゲルの測定には最適では無いと考えられます。

ゲル強度測定 - 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ゲル強度測定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強度測定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。​CellScaleのMicroTesterは1㎜以下径のビーム(カンチレバー)とプレートで直接サンプルに接触して、非破壊検査が可能な装置です。

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MicroTester G2

MicroTester G2は、マイクロスケールの引張試験機です。 組織サンプル、細胞凝集体、ハイドロゲル、組織工学用足場材など、様々な材料の応力圧縮ひずみ特性の測定に使用できます。力検知用マイクロワイヤの小さな変化を検知することで、従来の機械的試験システムよりもはるかに小さな力と変位を測定することができます。 システムには、理想的な試料条件を維持するための温度制御された液槽と、ユーザーフィードバックを提供するための高品質な光学系が組み込まれています。この特殊なシステムにより、10nNまでの力分解能と0.1μmまでの空間分解能が可能です。 制御ソフトウェアは、力制御と変位制御の両方のユーザープロトコルをサポートすることができます。

微粒子計測器 MicroTester G2
  • 圧縮、引張、曲げ、圧入、オプションでせん断試験も可能

  • 0.1μm分解能の圧電アクチュエータによる最高レベルの精度

  • オプションの2軸イメージング

  • 10nNまでの力分解能

  • 高解像度CCD画像

  • 温度調節可能なメディアバス内蔵

  • シンプル、サイクリック、リラクセーション、マルチモーダル試験をリアルタイムにフィードバックするフル機能のユーザーインターフェイスソフトウェア

下の写真は、マイクロテスターG2が、ユーザーテストのプロトコルに沿って、2枚の平行なプレートの間で微小球を圧縮しているところです。

荷重と変位のデータ、および試験中の時間相関画像が出力されます。

2枚の平行なプレートの間で微小球を圧縮

ライブ画像とデータによる設定が可能なテストソフトウェア

MicroTester LT

マイクロテスターLTは、マイクロスケールの引張圧縮試験機です。 組織サンプル、細胞凝集体、ハイドロゲル、組織工学用足場材など、様々な材料の応力・歪み特性の測定に使用できます。力検知用マイクロワイヤの小さな変化を検知することで、従来の機械的試験システムよりもはるかに小さな力と変位を測定することができます。 このシステムには、理想的な試料条件を維持するための温度制御された液槽と、ユーザーからのフィードバックを得るための高品質な光学系が組み込まれています。この特殊なシステムにより、10nNまでの力分解能と1µmまでの空間分解能が可能になります。 制御ソフトウェアは、力制御と変位制御の両方のユーザープロトコルに対応可能です。

MicroTester LT
  • 圧縮、引張、曲げ、圧入の各試験モード

  • 幅広い用途とユーザーに対応

  • 1μm分解能のステッピングモーターアクチュエーターを使用した良好なレベル精度

  • 10nNまでの力分解能

  • 高解像度CCD画像

  • 温度調節可能なメディアバスを内蔵

  • シンプル、サイクリック、リラクセーション、マルチモーダル試験をリアルタイムにフィードバックするフル機能のユーザーインターフェース・ソフトウェア

下の写真は、マイクロテスターLTが、ユーザーテストのプロトコルに沿って、2枚の平行なプレートの間で微小球を圧縮しているところです。

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ライブ画像とデータによる設定が可能なテストソフトウェア

MicroTesterの特徴

  • 50μm~約1㎝のサンプルの測定が可能

  • ビーム(カンチレバー)の径により、4μN~の測定が可能

  • 試験中の画像データ取得可能

  • 液中測定が可能

  • ソフトウエアにより、容易に、負荷・保持・除荷の各フェーズの時間設定が可能

  • ビームに各種治具を取り付けて、様々な測定が可能(プレートでの押し込み、球体での押し込みなど)

MicroTesterのアプリケーション例

MicroTesterはiPS心筋組織の収縮力測定や足場材(ゲル)の強度定量化のための試験など、いままで強度測定ができなかったサンプルや試験に応用が可能です。下記はMicroTesterのアプリケーション例です。

  • iPS心筋組織の収縮力測定

  • 足場材(ゲル)の強度定量化のための試験

  • 再生医療用材料の強度定量化のための試験

  • 3D培養組織の強度定量化のための試験

MicroTesterのサンプル例

MicroTesterでは、従来では測定ができなかった身体組織や再生医療用材料などの測定・試験を実施できます。

  • 微粒子

  • iPS心筋組織

  • マイクロファイバー

  • 3D培養組織

  • ゲル

  • チューブ

  • スフェロイド

  • オルガノイド

関連動画

マイクロスケールメカニカルテスト事例

ソフトゲルの機械的試験

ハイドロゲル微小球の圧縮試験デモ

関連情報

MicroTesterはサンプルを押し込む細いワイヤーが取り付けられた力覚センサーにより、微小な変化を検知することによりサンプルへの負荷が測定でき、またチャンバー前方に取り付けられた高解像度カメラにより、サンプルの変位の画像解析も可能です。

マイクロスケール圧縮強度測定装置
バイオマテリアル・生体サンプル圧縮試験機

測定画面動画

​実際の測定の動画です。サンプルをビームに取り付けられたプレートで、20秒間に100µm圧縮している様子です。画面中央には、チャンバーを正面から見たカメラの映像、画面右には、Force/Time、Displacement/Time、Force/Displacementのトレースがリアルタイムで確認できます。

製品モデルと仕様

ユーザー様のニーズに合わせ、ハイエンドモデルのG2に加え、簡易版のLTモデルがリリースされました。

バイオマテリアル・生体サンプル圧縮試験機

LT モデル

バイオマテリアル・生体サンプル圧縮試験機

G2 モデル

ビーム

 ビームはタングステンで出来ており、径0.07~1.57㎜の中から選べます。ビームの径により、測定できる力が変わってきますので、ビームの選定は下記の表を参考にして下さい。

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​測定例(サンプル)

バイオマテリアル・生体サンプル圧縮試験機
バイオマテリアル・生体サンプル圧縮試験機

プレートでの圧縮
300µm hydrogel microsphere (30KPa)

Peak Force: 20mN

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プレートでの圧縮

2mm diameter hydrogel cylinder (12KPa) Peak Force: 20mN

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Bend-Induced Tension

spider silk Peak Force: 2mN

ワイヤーでの繊維押込み
20µm thick by 4mm wide foil strip (70MPa) Peak Force: 3mN

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球状での押込み試験

1.5mm diameter indenter into hydrogel (2KPa) Peak Force: 12mN

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Puncture-Attached Tension

3.5mm wide by 1.5mm thick hydrogel (0.5KPa) Peak Force: 1.4mN

測定時の動画

ヒト線維芽細胞100%で作成した

細胞ブロック(厚さ0.5~1.4㎜)を測定

​Tissue By Net社提供 

0.4㎜径のワイヤーに4㎟のプレートを取り付け、通常のCompress, Hold, Recoverの流れで測定しました。

Tissue By Net社では、簡単に3D 培養ができるキットを販売しております。ご興味のある方は下記リンクからご確認ください。

バイオマテリアル・生体サンプル圧縮試験機

iPS心筋チューブを測定

​CellFiber社提供

200µm径のチューブを0.4㎜径のワイヤーで押し込み、通常Compress, Hold, Recoverの流れで測定しますが、この場合はHoldのフェーズを長く設定し、心筋チューブが自発収縮する際にワイヤーを押し返す力を測定しました。

MicroTester - カスタマーレビュー

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

カリフォルニア大学サンディエゴ校 - 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。

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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。

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ローラン・フィン博士 - Lauren Flynn, Ph.D., P.Eng

ウエスタン大学 - Western University

CellScale 社の装置(MicroTester, UniVertなど)は、私たちの研究を大きく前進させ、さまざまな人工バイオフレームの特性を生理的条件下で正確に測定することを可能にしました。このシステムは堅牢で使いやすく、測定できる生体材料や組織の種類に柔軟性があります。また、様々なサポートや、質問にも常に迅速に対応してくれます。