Pavone製品紹介

Optics 11 Life社のPavone高フラックス機械力学試験プラットフォーム革新的な高スループット機械スクリーニングプラットフォームであり、生物材料及び関連サンプルの機械分析難題を解決するために設計され、生物医学、材料科学などの分野で重要な役割を果たしている。

一、製品の用途

Pavone高フラックス機械力学試験プラットフォーム単細胞、3 D細胞培養モデル、エンジニアリング化組織、ヒドロゲル及び微多孔板中の薄膜などに対して自動化押込測量を行うことができる。生物医学の研究では、細胞が機械的信号をどのように感知し、応答するか、およびこれらのプロセスが細胞の形態、生物学的信号伝導と機能に与える影響など、異なる力学的環境下での細胞の挙動変化を探究することができる。組織工学の分野では、工学化組織の成熟と分解過程における力学的性能の変化を評価し、できるだけ天然組織の生物力学的挙動を模擬することを確保するのに役立つ、薬物研究開発の面では、高スループットスクリーニング薬物による細胞と組織力学特性への影響を通じて、薬物治療効果の評価と作用機序の研究に力学面のデータ支援を提供した。

二、機能特性

1.*の光ファイバ力センシング技術：カンチレバービームに基づく力センサ、すなわちインデンテーションプローブを用い、これらのプローブは光ファイバを備え、干渉信号を通じてカンチレバービームの曲がり具合を遠隔で読み取る。押込プローブのカンチレバー梁の剛性は事前較正を経て、範囲は0.02 N/m-100 N/mで、曲げ範囲は2 nm-20 umで、プローブ力範囲は0.1 nN-2 mNに達し、測定可能な剛性範囲は10 Pa-1 GPaで、半径は3-250μmで、微小な力変化を正確に感知することができ、各種類の生物材料の力学性能に対する高分解能測定を実現する。

2.多種の打痕モードと制御方式：静的と動的打痕測定を実行でき、3種類の異なる制御モードを備える。圧電変位（Dモード）、荷重（Pモード）またはインデンテーション深さ（Iモード）。材料が非線形挙動、すなわち力学的性質が打痕深さに依存する場合、打痕深さ制御モードを適用する、他の2つのモードは線形挙動の材料に適している。静的測定には、ヘルツモデルを用いて弾性材料を分析し、Oliver−Pharrモデルを用いて弾塑性材料を分析し、JKRモデルを用いて粘性材料を分析するなど、特定の深さまたは荷重下のヤング率E（Pa）を抽出するための荷重−インデンテーション曲線の荷重、保持、アンロード工程が含まれる。動的押込は、高速荷重、保持、周波数スキャン、アンロード工程を含む粘弾性材料の特性を特性化するために使用され、クリープまたは応力緩和試験に保持段階を適用することができ、Kelvin-Voigt、Maxwellまたは標準線形固体構造モデルを適用することにより、クリープまたは応力緩和データから粘弾性時定数、瞬時、平衡弾性率を取得する。

3.自動化実験フローと高スループット測定：自動化実験ワークフローを備え、最大2つの微孔板を収容でき、約2.5時間以内に96孔微孔板の測定（約960回の静的圧痕）を完成できる。このプラットフォームは穴間の自動切替、自動測量・製図を実現でき、座標リストの打痕（半自動）をサポートし、実験効率を大幅に向上させ、大規模サンプルの機械性能スクリーニングと分析に適している。

4.集積イメージングと環境制御：集積明場と位相コントラスト顕微鏡イメージング機能（蛍光イメージングはオプション構成）、サンプルに対してリアルタイム観察を行い、材料の力学性能変化とミクロ構造特徴を対応させることができる。同時に環境制御オプションを提供し、温度制御（生理レベルの温度安定を確保する）、及びオプションのCOタンパと湿度制御機能を含み、培養箱のような環境を作り、長時間の実験で細胞と組織の活力を維持し、実験を生物学的相関性を確保することができるようにする。

5.ユーザーフレンドリーな操作インタフェースとカスタマイズ機能：「すぐに歩く」操作インタフェースを持ち、迅速な位置特定を容易にする。ユーザーは打痕輪郭と実験シーケンスをカスタマイズすることができ、またソフトウェアを通じて容易に変位量、持続時間、データ/画像収集速度などのパラメータを設定することができ、これらのパラメータは表形式で表示され、迅速なアクセスと修正を容易にする。ソフトウェアにはテンプレートシステムがあり、テストプロトコルが確立されると、必要なパラメータを迅速に再ロードできます。テスト中、ソフトウェアはリアルタイム画像とデータグラフィックスを通じてユーザーに持続的なフィードバックを提供します。また、計器は事前に校正された繰り返し使用可能な打痕プローブを採用し、操作者の前期準備作業を減少させ、専門技能に対する要求を低下させ、一般操作者は2日間の訓練を経て運転実験を開始することができ、約3週間の通常使用は経験豊富なユーザーになることができる。

三、関連パラメータのまとめ

イメージング能力

◦対物レンズ：最高（さいこう）40 xまで可能で、手動で交換できます。

◦モータ駆動Z軸ストローク：17 mm、分解能は5 nm。

◦LED光源：標準構成で、明場と裏打ちイメージングをサポートし、デジタル切替が可能。蛍光イメージング機能をオプションで組み合わせることができます。

◦カメラ：CMOSカメラを採用し、画像収集速度は40フレーム/秒、単色である。

くぼみ力

◦プローブ力範囲：200 pN-2 mN。

◦弾性率範囲：10 Pa-1 GPa。

◦打痕ストローク：100µmに達し、分解能は0.5 nmである。

◦サイズと幾何形状：球形半径は3µm-250µm。

◦接触寸法直径：1µm-100µm。

◦X-Yプラットフォームストロークを粗調整：120 x 190 mm、分解能は50 nm（微多孔板2個収容可能）。

◦Zプラットフォームストロークを粗調整：25 mm、分解能は2.5 nm。

互換性

◦適用形式：各種シャーレや微孔板と互換性があり、最大384穴に達することができます。

◦最小サンプル体積：96ウェルプレートの場合、最小サンプル体積は0.4µL（厚さ3µm）より大きい。

その他のパラメータ

◦計器サイズ：68 x 60 CMの小型卓上計器で、敷地面積が小さい。

◦試験モード：準静的インデンテーション（弾性係数E、剪断係数Gを取得するため）、動的／発振試験（DMA、貯蔵係数E’、損失係数E”、貯蔵剪断係数G’、損失剪断係数G”を得ることができる）、ステップ応答（クリープ／応力緩和）、接着モードなど多種の試験モードを備える。

◦周波数範囲：動的試験周波数範囲は0.01～20 Hzである。

◦試験環境：空気または液体（水、培地）環境で試験を行うことができる。

以上の機能と正確なパラメータにより、Pavoneは科学研究者に高効率、信頼性のある生物材料機械性能試験ソリューションを提供し、関連分野の科学研究の進展を絶えず前進させている。