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一种通过应力率测量来表征粘弹性的新型负载控制测试方法-01

粘弹性或时间依赖是包括生物组织在内的几种材料的典型特征。因此，已经开发了几种测试方法来表征材料的粘弹性。在这项研究中，我们提出了一种新的负载控制测试方法，称为sigma-dot方法（σ˙M），基于在不同恒定应力率下的测量结果。该方法可以用标准的负载控制测试设备或带有负载控制的机械致动的生物反应器来实施，以在细胞培养过程中进行原位粘弹性表征。

聚二硅氧烷和羟基磷灰石/明胶复合材料均使用σ˙M，通过使用MechanoCulture TR（负载控制的生物反应器）和通用测试机作为控制装置进行测量。结果表明，所提出的方法对于推导样品粘弹性参数是有效的，而与测试装置无关。的主要优点σ˙对于经典的阶跃响应粘弹性测试（例如蠕变和应力松弛）而言，M是其斜坡应力输入，它在物理上是可以实现的，不需要对样本线性粘弹性区域进行任何先验确定。

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MCTX可以在6个独立孔中单轴压缩3维样本。该系统可以按照用户的要求制定加载，并记录实验期间所产生的力-位移数据，用来确定每个样本随时间变化的刚度分布曲线。通过透明的培养孔可以看到样本的正确加载，并且能在测试过程中进行实时成像。样品培养板可进行消毒，该系统适合在实验室培养箱中进行长期的细胞培养。

MCTR具有实时刚度测量的高通量压缩刺激

MCTR为总共9个独立的培养孔提供静水压力，可以编译高达到700 kPa的压力到设备上。 透明的培养孔可以方便检查正确的标本装载量，并根据要求在测试过程中进行实时成像。 培养孔板可以进行消毒，适用于实验室培养箱中的长期细胞培养

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在不同应力或应变率下的单调试验已被广泛应用于研究组织力学性质。通常，增加的载荷施加于材料，其变形作为施加载荷的函数测量，产生所谓的应力-应变曲线。然而，在这些试验中，加载速率对可由应力-应变曲线得到的机械参数（如表面弹性模量、抗拉/抗压强度和断裂强度）有很大的影响。此外，通过单调试验也不能得到描述粘弹性特性的参数。