2軸延伸試験

6 日前
読了時間: 8分

2軸延伸試験（Biaxial Testing）とは？

生体材料・軟組織の力学特性評価に重要な理由

生体組織やバイオマテリアルは、単純な一方向（1軸）の力だけでなく、複数方向から同時に力を受ける環境で機能しています。例えば、血管、心臓弁、皮膚、角膜、人工組織、ハイドロゲルなどは、体内で多方向の応力を受けながら変形しています。

そのため、これらの材料の本来の力学特性を正確に評価するには、「2軸延伸試験（Biaxial Testing）」が重要です。

2軸延伸試験では、試料に対してX方向・Y方向の2方向から同時に張力を加え、変形挙動や異方性（方向による特性の違い）を解析します。特に、生体組織や柔軟材料では、単軸試験だけでは再現できない実際の挙動を評価できるため、再生医療、組織工学、バイオマテリアル研究などで広く利用されています。

なぜ2軸延伸試験が必要なのか？

単軸試験では分からない「異方性」を評価

多くの生体組織は、コラーゲン線維や細胞配向により、方向依存性を持っています。

例えば血管では、縦方向と円周方向で伸びやすさが異なります。単軸試験では片方向の特性しか取得できないため、実際の生理環境を十分に再現できません。

2軸延伸試験を行うことで、

材料の異方性
多方向応力下での変形
応力-ひずみ挙動
非線形弾性特性
粘弾性特性

などをより現実に近い形で評価できます。

CellScale BioTester

生体材料向けに最適化された2軸延伸試験機

CellScale社のBioTesterは、生体材料・軟組織向けに特化して設計された高性能2軸延伸試験システムです。

BioTesterは、軟組織や柔軟材料の力学特性解析に必要な機能を統合しており、多くの研究機関や大学で導入されています。

BioTester

BioTesterの主な特長

4アクチュエータによる高精度2軸制御

BioTesterは4つの独立アクチュエータを搭載し、X-Y方向への精密な荷重制御を実現します。

以下の試験モードに対応可能です。

等2軸試験（Equibiaxial）
非等2軸試験
単軸試験
Pure Shear試験

複雑な応力条件を再現できるため、実際の生体環境に近い解析が可能です。

高解像度イメージングによるひずみ解析

BioTesterは高解像度カメラを搭載し、リアルタイム画像解析によるひずみ制御に対応しています。

生体組織では、試料中央部と固定部周辺でひずみが異なる場合があります。BioTesterでは画像追跡機能を利用することで、局所的な変形を正確に解析できます。

温度制御メディアバス搭載

BioTesterには温度制御可能なメディアバスが統合されており、生理条件に近い環境下で試験を実施できます。

PBSや培養液中での評価が可能なため、

生体組織
ハイドロゲル
バイオプリンティング材料
ソフトポリマー

などの試験に適しています。

生体材料向けの多彩な固定方法

柔らかい試料では、固定時の損傷や滑りが課題になります。

BioTesterでは、

クランプ固定
BioRake固定
フック固定

など複数の固定方法に対応しており、試料に応じた最適なセットアップが可能です。

BioTesterの主なアプリケーション

心血管組織研究

BioTesterは、血管、心筋、心臓弁などの力学解析で多数利用されています。

例えば、

血管老化研究
動脈硬化研究
心臓弁力学解析
血管パッチ評価

などの研究に活用されています。

再生医療・組織工学

再生医療分野では、人工組織や細胞足場材料の機械特性評価が重要です。

BioTesterを使用することで、

組織足場（Scaffold）
ハイドロゲル
3Dバイオプリント材料
人工弁
軟部組織代替材料

などの力学特性を高精度に評価できます。

ソフトマテリアル研究

BioTesterは、生体材料だけでなく柔軟ポリマーやソフトマテリアル研究にも利用されています。

エラストマー
シリコーン
ソフトロボティクス材料
医療デバイス材料

など、多方向変形を伴う材料評価に適しています。

2軸延伸試験における課題とBioTesterの強み

課題	BioTesterによる解決
生体材料が柔らかく固定しづらい	BioRakeなど複数固定方式
局所ひずみが測定しにくい	画像追跡によるひずみ解析
生理環境再現が難しい	温度制御メディアバス
多方向荷重制御が複雑	4アクチュエータ制御
試験条件再現性が低い	統合ソフトウェア制御

CellScale BioTesterが選ばれる理由

BioTesterは、単なる材料試験機ではなく、「生体材料研究のために最適化された2軸延伸試験システム」です。

特に、

軟組織
異方性材料
ハイドロゲル
再生医療材料
心血管組織

などの解析において、高い再現性と解析精度を実現します。

世界中の研究機関で導入されており、バイオマテリアル研究や組織工学研究を支える重要なプラットフォームとして活用されています。

CellScale BioTesterのお問い合わせ

オレンジサイエンスでは、CellScale社 BioTesterの国内販売・技術サポートを行っています。

2軸延伸試験を導入したい
生体材料評価を高精度化したい
軟組織試験の再現性を向上したい
ハイドロゲルや再生医療材料を評価したい

などのご要望がございましたら、お気軽にご相談ください。

お問い合わせ

よくあるご質問（FAQ）

2軸延伸試験（Biaxial Testing）とは何ですか？

2軸延伸試験とは、試料に対してX方向・Y方向の2方向から同時に力を加え、材料の変形挙動や力学特性を評価する試験方法です。血管、皮膚、心臓弁、ハイドロゲルなど、多方向から応力を受ける生体材料の評価に適しています。

単軸引張試験との違いは何ですか？

単軸試験は1方向のみの力を評価するのに対し、2軸延伸試験では複数方向から同時に荷重を加えます。そのため、生体組織特有の「異方性（方向による特性の違い）」や、実際の生理環境に近い変形挙動をより正確に解析できます。

CellScale BioTesterではどのような試験ができますか？

BioTesterでは以下のような試験に対応しています。

等2軸試験（Equibiaxial）
非等2軸試験
単軸試験
Pure Shear試験
応力緩和試験
繰り返し疲労試験

生体材料や軟組織向けの多彩な力学評価が可能です。

どのようなサンプルを評価できますか？

以下のような柔らかい材料・生体組織の評価に適しています。

血管
心臓弁
皮膚
角膜
ハイドロゲル
バイオマテリアル
組織工学用Scaffold
ソフトポリマー
医療デバイス材料

軟組織や高含水材料の評価に特に適しています。

生理環境に近い条件で試験できますか？

はい。BioTesterには温度制御可能なメディアバスが搭載されており、PBSや培養液中で試験できます。37℃環境など、生理条件に近い状態での力学評価が可能です。

ひずみ解析はどのように行いますか？

BioTesterは高解像度カメラを搭載しており、画像追跡によるリアルタイムひずみ解析に対応しています。試料表面のマーカーを追跡することで、局所的な変形や不均一なひずみ分布も解析可能です。

柔らかい試料でも固定できますか？

はい。BioTesterは柔らかい生体組織向けに設計されており、

BioRake固定
クランプ固定
フック固定

など複数の固定方法に対応しています。試料損傷や滑りを抑えながら安定した試験を行えます。

再生医療分野でも利用されていますか？

はい。BioTesterは再生医療・組織工学分野で広く利用されています。

例えば、

ハイドロゲル
3Dバイオプリント材料
人工組織
組織足場（Scaffold）
人工血管

などの力学特性評価に活用されています。

CellScale BioTesterはどのような研究分野で使用されていますか？

主に以下の研究分野で利用されています。

バイオマテリアル研究
再生医療
組織工学
心血管研究
ソフトマテリアル研究
医療デバイス開発
生体力学研究

大学・研究機関・医療系研究施設で多数導入されています。

日本国内でのサポートはありますか？

はい。オレンジサイエンスでは、CellScale社 BioTesterの国内販売・技術サポートを行っています。

装置選定
アプリケーション相談
導入支援
技術サポート

まで対応しておりますので、お気軽にお問い合わせください。

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CellScale社製品のご紹介

MicroTester

マイクロスケール圧縮強度測定装置

MicroTesterはマイクロスケール生体サンプルや微粒子の粘弾性測定に特化した粘弾性測定装置です。

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、非破壊で約0.005~500µNの粘弾性試験が可能です。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。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。