Bu eser Ulusal Bilim Vakfı [mekanik malzemeler ve yapılar Program numarası 1562656 vermek,]; tarafından desteklenen ve makine mühendisleri [Haythornthwaite Genç Araştırmacı Ödülü] American Society.

<ol>
	<li>Wegst, U. G., Bai, H., Saiz, E., Tomsia, A. P., Ritchie, R. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+structural+materials.">Bioinspired structural materials.</a> Nat. Mater. 14 (1), 23-36 (2015).</li><li>Meyers, M. A., McKittrick, J., Chen, P. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+biological+materials:+critical+mechanics-materials+connections.">Structural biological materials: critical mechanics-materials connections.</a> Science. 339 (6121), 773-779 (2013).</li><li>Bodde, S. G., Meyers, M. A., McKittrick, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+of+the+mechanical+and+structural+properties+of+cortical+rachis+keratin+of+rectrices+of+the+Toco+Toucan+(Ramphastos+toco).">Correlation of the mechanical and structural properties of cortical rachis keratin of rectrices of the Toco Toucan (Ramphastos toco).</a> J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 4 (5), 723-732 (2011).</li><li>Gibson, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hierarchical+structure+and+mechanics+of+plant+materials.">The hierarchical structure and mechanics of plant materials.</a> J. R. Soc. Interface. , (2012).</li><li>Monn, M. A., Kesari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+structure-property+connection+in+the+skeletal+elements+of+the+marine+sponge+Tethya+aurantia+that+guards+against+buckling+instability.">A new structure-property connection in the skeletal elements of the marine sponge Tethya aurantia that guards against buckling instability.</a> Sci. Rep. 7, (2017).</li><li>Monn, M. A., Weaver, J. C., Zhang, T., Aizenberg, J., Kesari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+functional+insights+into+the+internal+architecture+of+the+laminated+anchor+spicules+of+Euplectella+aspergillum.">New functional insights into the internal architecture of the laminated anchor spicules of Euplectella aspergillum.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 112 (16), 4976-4981 (2015).</li><li>Monn, M. A., Kesari, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+bending+failure+strain+in+biological+glass+fibers+due+to+internal+lamellar+architecture.">Enhanced bending failure strain in biological glass fibers due to internal lamellar architecture.</a> J. Mech. Behav. Biomed. Mater. , (2017).</li><li>Levi, C., Barton, J. L., Guillemet, C., Bras, E., Lehuede, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+remarkably+strong+natural+glassy+rod:+the+anchoring+spicule+of+the+Monorhaphis+sponge.">A remarkably strong natural glassy rod: the anchoring spicule of the Monorhaphis sponge.</a> J. Mater. Sci. Letters. 8 (3), 337-339 (1989).</li><li>Kesari, H., Doll, J. C., Pruitt, B. L., Cai, W., Lew, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+surface+roughness+in+hysteresis+during+adhesive+elastic+contact.">Role of surface roughness in hysteresis during adhesive elastic contact.</a> Philos. Mag. Lett. 90 (12), 891-902 (2010).</li><li>Croisier, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanical+testing+of+electrospun+PCL+fibers.">Mechanical testing of electrospun PCL fibers.</a> Acta Biomater. 8 (1), 218-224 (2012).</li><li>Haque, M. A., Saif, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+MEMS-based+microscale+and+nanoscale+tensile+and+bending+testing.">A review of MEMS-based microscale and nanoscale tensile and bending testing.</a> Exp. Mech. 43 (3), 248-255 (2003).</li><li>Gudlavalleti, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Mechanical testing of solid materials at the micro-scale. , (2002).</li><li>Tohmyoh, H., Ishihara, M., Akanda, M. S., Yamaki, S., Watanabe, T., Iwabuchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accurate+determination+of+the+structural+elasticity+of+human+hair+by+a+small-scale+bending+test.">Accurate determination of the structural elasticity of human hair by a small-scale bending test.</a> J. Biomech. 44 (16), 2833-2837 (2011).</li><li>Waters, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Contact mechanics of biologically-inspired interface geometries. , (2009).</li><li>Dai, Z., Gorb, S. N., Schwarz, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roughness-dependent+friction+force+of+the+tarsal+claw+system+in+the+beetle+Pachnoda+marginata+(Coleoptera,+Scarabaeidae).">Roughness-dependent friction force of the tarsal claw system in the beetle Pachnoda marginata (Coleoptera, Scarabaeidae).</a> J. Exp. Biol. 205 (16), 2479-2488 (2002).</li><li>Tramacere, F., Kovalev, A., Kleinteich, T., Gorb, S. N., Mazzolai, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+mechanical+properties+of+Octopus+vulgaris+suckers.">Structure and mechanical properties of Octopus vulgaris suckers.</a> J. R. Soc. Interface. 11 (91), (2014).</li><li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanostructural+organization+of+naturally+occurring+composites:+Part+I.+Silica-Collagen-based+biocomposites.">Nanostructural organization of naturally occurring composites: Part I. Silica-Collagen-based biocomposites.</a> J. Nanomater. 53, (2008).</li><li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mineralization+of+the+meter-long+biosilica+structures+of+glass+sponges+is+templated+on+hydroxylated+collagen.">Mineralization of the meter-long biosilica structures of glass sponges is templated on hydroxylated collagen.</a> Nat. Chem. 2, 1084-1088 (2010).</li><li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=First+evidence+of+the+presence+of+chitin+in+skeletons+of+marine+sponges.+Part+II.+Glass+sponges+(Hexactinellida:+Porifera).">First evidence of the presence of chitin in skeletons of marine sponges. Part II. Glass sponges (Hexactinellida: Porifera).</a> J. Exp. Zoo. 308 (4), 473-483 (2007).</li><li>Ehrlich, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chitin+and+collagen+as+universal+and+alternative+templates+in+biomineralization.">Chitin and collagen as universal and alternative templates in biomineralization.</a> Int. Geol Rev. 52, 661-699 (2010).</li><li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercontinuum+generation+in+naturally+occurring+glass+sponge+spicules.">Supercontinuum generation in naturally occurring glass sponge spicules.</a> Adv. Opt. Mater. 4 (10), 1608-1613 (2016).</li><li>Ehrlich, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcite+reinforced+silica-silica+joints+in+the+biocomposite+skeleton+of+deep-sea+glass+sponges.">Calcite reinforced silica-silica joints in the biocomposite skeleton of deep-sea glass sponges.</a> Adv. Funct. Mater. 21, 3473-3481 (2011).</li><li>Werner, P., Blumtritt, H., Zlotnikov, I., Graff, A., Dauphin, Y., Fratzl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electron+microscope+analyses+of+the+bio-silica+basal+spicule+from+the+Monorhaphis+chuni+sponge.">Electron microscope analyses of the bio-silica basal spicule from the Monorhaphis chuni sponge.</a> J. Struct. Biol. 191 (2), 165-174 (2015).</li><li>Kolednik, O., Predan, J., Fischer, F. D., Fratzl, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bioinspired+Design+Criteria+for+Damage-Resistant+Materials+with+Periodically+Varying+Microstructure.">Bioinspired Design Criteria for Damage-Resistant Materials with Periodically Varying Microstructure.</a> Adv. Funct. Mater. 21 (19), 3634-3641 (2011).</li><li>Weaver, J. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unifying+design+strategies+in+demosponge+and+hexactinellid+skeletal+systems.">Unifying design strategies in demosponge and hexactinellid skeletal systems.</a> J. Adhes. 86 (1), 72-95 (2010).</li><li>Walter, S. L., Flinn, B. D., Mayer, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+toughening+of+a+natural+rigid+composite.">Mechanisms of toughening of a natural rigid composite.</a> Mater. Sci. Eng. C. 27 (3), 570-574 (2007).</li><li>Ehrlich, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silica+biomineralization+in+Sponges.">Silica biomineralization in Sponges.</a> Encyclopedia of Geobiology. , 796-808 (2011).</li><li>Zlotnikov, I., Werner, P., Fratzl, P., Zolotoyabko, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eshelby+Twist+as+a+possible+source+of+lattice+rotation+in+a+perfectly+ordered+protein/silica+structure+grown+by+a+simple+organism.">Eshelby Twist as a possible source of lattice rotation in a perfectly ordered protein/silica structure grown by a simple organism.</a> Small. 11 (42), 5636-5641 (2015).</li><li>Zlotnikov, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+perfectly+periodic+three-dimensional+protein/silica+mesoporous+structure+produced+by+an+organism.">A perfectly periodic three-dimensional protein/silica mesoporous structure produced by an organism.</a> Adv. Mater. 26 (11), 1682-1687 (2014).</li><li>Gere, J. M., Timoshenko, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chapter+5:+Stresses+in+Beams.">Chapter 5: Stresses in Beams.</a> Mechanics of materials. , 205-217 (1997).</li><li>Baratta, F. I., Matthews, W. T., Quinn, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Errors associated with flexure testing of brittle materials. , (1987).</li><li>Quinn, G. D., Sparenberg, B. T., Koshy, P., Ives, L. K., Jahanmir, S., Arola, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flexural+strength+of+ceramic+and+glass+rods.">Flexural strength of ceramic and glass rods.</a> J. Test. Eval. 37 (3), 1-23 (2009).</li><li>Tattersall, H. G., Tappin, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+work+of+fracture+and+its+measurement+in+metals,+ceramics+and+other+materials.">The work of fracture and its measurement in metals, ceramics and other materials.</a> J. Mater. Sci. 1 (3), 296-301 (1966).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

İletişim kuralı birkaç adım kuvvetler ve talebiyle doğru ölçülür sağlamak için özellikle önemlidir. Bazı kritik adımlar tüm üç sayılık bükme testleri için evrensel olmakla birlikte, bu mekanik test aygıt için benzersiz diğerleri.
Adım 1.2 LP ayna temizlenir ve çizikler için kontrol Protokolü ve Adım 1,6 Protokolü'nün FODS kazanç ayarlanır. Kazanç ve LP ayna yansıma adımları 2, 4ve 5 iletişim kuralı için sabit olduğu için önemlidir. Bu nedenle, iki kalibrasyon adımları (adımları 2 ve 4 Protokolü) hemen bükme test önce (Adım 5 iletişim kuralı) yapılmalıdır.
Adımları 1.9 ve 3.7 Protokolü'nün sahne yalıtım masa yüzeyi ile ilgili dümdüz edildi. Aşağıdaki adımları emin <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq2.jpg"> güç iğne'nın boyuna eksenine dikey bileşendir. Böylece konsol, LP ayna ve yüzey FODS ile tüm yalıtım tablo yüzeyine paralel mekanik test aygıtı çerçevesinde üretilmektedir. Bu kuvvet sensör bileşen kuvvet ve deplasman yalıtım tablo yüzeye normal ölçmek anlamına gelir. Sahne Alanı'nın üstündeki bir açı tarafından yanlış hizalanmış olup olmadığını <img alt="Equation 53" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq53.jpg"> yalıtım masa yüzeyi ile ilgili olarak, o zaman LPT ölçülen yerinden olacak <img alt="Equation 55" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq55.jpg"> </img>, nerede <img alt="Equation 54" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq54.jpg"> yönünde gerçek deplasman dik olduğunu iğne'nın boyuna ekseni (bkz. Şekil 7). Beri <img alt="Equation 56" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq56.jpg"> </img>, bu bir yere sonuç tahmin uygulanan kuvvetlerin ve iğne talebiyle denklemler (1) ve (2) başına tahmin altında.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56571/56571fig7.jpg"> 
Şekil 7: Deplasman ölçümler tesviye sahne etkisi. (A) sahne bir açıyla eğik <img alt="Equation 53" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq53.jpg"> </img>, yalıtım masa yüzeyi ve konsol alt yüzeyi ile ilgili. (B) LP dikey yönde yerinden <img alt="Equation 50" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq50.jpg"> (bakınız şekil 1 (D)), FODS tarafından ölçülür. LP deplasman iğne'nın eksenine dikey yönde bileşenidir <img alt="Equation 54" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq54.jpg"> </img>. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56571/56571fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Adımları 5.1-5,3 LPT olduğunu Protokolü'nün orta yol Trench'in span konumlandırılmış. Orta alanı ile ilgili olarak LPT kayma 31,32olduğundan daha sert görünen numune neden olur. Diğer bir deyişle, iğne'nın deplasman aynı güç orta açıklıklı uygulandıysa hangi ölçülen daha küçük olacak. Bu tür bir kayma değil sahne sahne taban plakası kaldırma veya xayarlama önlenebilir-merkezleme yordamı tam (adımları 5.1-5,3 Protokolü) sonra eksen sahne konumu.
Böylece FODS çıkış gerilimleri eksiksiz 1.8 için 4.5 V olarak bükme sırasında yayılan kuvvet ve deplasman ölçümleri göreceli ölçüm belirsizliği azaltmak için konsol sertlik seçilmesi gerekir ki bu yöntem bir sınırlama olduğunu test. Ancak, bu gerilim aralığı sadece (bkz. şekil 6 (C)) başarısız olmadan önce iğne yer değiştirme ile aynı olduğu kabaca yaklaşık ≈250 µm, bir konsol yer değiştirme karşılık gelir. Bu konsol ve iğne benzer stiffnesses olduğu anlamına gelir. Bu elastik yanıt ve spicules güç özelliklerini ölçmek için sorunlu olmasa da, bu spicules tokluk özellikleri doğru ölçüm engel. Bunun nedeni doğru ölçüm tokluk özellikleri sağlamak için iğne bir boşlukta bir kontrollü şekilde 33yaymak gerekir. Genellikle test aygıtı numune 33çok sert ise sadece budur. Test aygıtı sertliği artırmak için daha duyarlı bir deplasman sensör FODS yerine kullanılabilir.
E. aspergillum spicules üzerinde bükme testi Protokolü gösterdi iken, mekanik test cihazı diğer LBBSs ve sentetik malzemeler de üç sayılık bükme testleri gerçekleştirmek için kullanılabilir. Mekanik test cihazlarıyla 0.01, kesit çapı aralığı 1 mm ve hendek için 1-10 mm arasında yayılan numuneler için uygundur. Böylece örnek sahne alanı boyunca alamazsınız büyük çapları için örnek sahne yeniden. Sahne Alanı'nın yüzey pürüzlülüğü numune haddeleme gelen önlemek için yeterli çünkü bu spicules gibi daha küçük lifleri için bir sorun değil. Hendek kenarları ve LPT yarıçaplarını da örnek desteklenen 31,32nerede noktalarda yerel hasar tanıtımı önlemek için daha büyük yapılmalıdır. Ayrıca, plaka tesviye sahne sahne taban plakası tutturulmuş (bkz. şekil 4A) Kuvvetleri ≈1 aşmanız durumunda sahne devirme önlemek için Adım 3.7 Protokolü'nün sonra ¼"-20 yuva baş cap vidaları kullanarak N.
Doğru kuvvet ve deplasman ölçüm için konsol'ın sertlik her zaman çerçevenin sertlik (≈107 N/m) çok daha küçük olmalıdır. Bu gereksinim, bu aygıt tarafından ≈25 N. için uygulanacak en fazla kuvvet sınırlar Sonuç olarak, bir örnek bu cihaz testi gerçekleştirmek için kullanılabilir olup olmadığını belirlemek için bir bükme testi gerçekleştirmeden önce dayanabilir maksimum güç tahmin etmek önemlidir.
Bu eser protokolü, teknik çizimler sağlar (bkz: ek dosya 1) ve yazılım (bkz: ek kod dosyaları) üreten ve bizim mekanik test aygıtı kullanmak için. Bu umut verici bir biçimde doğru bir şekilde pek çok farklı LBBSs bükülme davranışını ölçmek için bir platform sağlayacaktır. Bu ölçümler bir LBBS'ın mimari ve mekanik özellikleri arasındaki ilişki daha derin bir anlayış geliştirmek için bir önkoşuldur.

Biyolojik yapıları (LBBSs), shell ve kemik gibi taşıyıcı mimarileri inceleyerek, mühendisler güçlü ve sert 1yeni kompozit malzemeler geliştirdik. Bu olağanüstü mekanik özellikleri, LBBSs ve biyo-ilham karşılıkları onların karmaşık iç mimarileri 2' ye ilişkilidir gösterilmiştir. Ancak, LBBS mimarileri ve mekanik özellikleri arasındaki ilişkileri tam olarak anlaşılmış değildir. Bir LBBS'ın mekanik yanıt ölçme nasıl mimarisi mekanik özelliklerini geliştirir anlamak doğru ilk adımdır.
Ancak, bir LBBS'ın mekanik yanıt ölçmek için kullanılan test türü ile mekanik işlevini tutarlı olması önemlidir. Tüyler aerodinamik yükler desteklemesi gerekir beri Örneğin, bir tüy rachis birincil işlevi bükülme sertliği 3sağlamaktır. Bu nedenle, bir bükme testi onun mekanik yanıt ölçmek için bir uniaxial gerilim test için tercih edilir. Aslında, birçok LBBSs — gibi tüy rachises 3, 4ve spicules 5,6,7,8çim kaynaklanıyor — öncelikle bükme tarafından delmeyin. Bunun nedeni bu LBBSs ince —Yani, uzunlukları genişlik ve derinlik çok daha büyük. Kuvvetler ve onlar daha önce başarısız olan dayanabilir talebiyle 10-2 10'a değişir çünkü ancak, bu LBBSs üzerinde bükme testleri gerçekleştirme zordur2 N ve 10-4 ile 10-3 m, sırasıyla 3 , 4 , 5 , 7 , 8. sonuç olarak, bu mekanik testleri gerçekleştirmek için kullanılan bir aygıttan kuvvet ve Deplasman olarak ≈10-5 N ve ≈10-7 m (yani, % 0,1 oranında sensör ölçülebilir maksimum güç ve öteleme), sırasıyla sahiptir.
Piyasada bulunan, büyük ölçek, mekanik test sistemleri genellikle güçleri ve talebiyle ile bu kararlılık ölçemezsiniz. Atomik kuvvet mikroskobu tabanlı 9,10 veya Mikroelektromekanik 11 tabanlı sistemler test cihazları yeterli çözünürlüğe sahip, onlar ölçmek maksimum güç (ilgili uzaklık) daha küçük iken LBBS dayanabilir maksimum güç (ilgili uzaklık). Bu nedenle, bu LBBSs, mühendisler ve bilim adamları bükme testleri gerçekleştirmek için özel olarak oluşturulmuş mekanik test cihazları 5,7,12,13tarihinde güvenmek gerekir. Özel olarak oluşturulmuş bu cihazlar birincil avantajı kuvvetler ve talebiyle büyük aralıkları hizmet verebilir olmasıdır. Ancak, inşaat ve işletme bu cihazların değil de belgelerde yer literatürde.
Üç nokta bükme test ölçebilirsiniz özel olarak oluşturulmuş bir mekanik test aygıtı kullanarak performans 10-5 101 N talebiyle 10-7 10-2 m arasında değişen çeşitli zorlar için bir protokol tanımlanır. Teknik çizimler, mekanik test aygıt bileşenlerinin tüm boyutları da dahil olmak üzere ek malzeme temin edilmektedir. Mekanik test cihazlarıyla birincil avantajı kuvvet ve yer değiştirme aralıkları kolaylıkla farklı LBBSs uyacak şekilde ayarlanabilir olmasıdır. Cihazın çalışma prensibi bir Atomik kuvvet mikroskobu 9için benzer. Bu cihazda bir örnek bir paslanmaz çelik plaka kesim bir siper boyunca yerleştirilir (bkz. şekil 1A-C). Hendek yayılımı 1278 ± 3 µm olmak optik Filmler ölçülür (ortalama ± standart sapma; n = 10). Hendek kenarları numune bükme test sırasında (bkz: şekil 1 cve D) destekler. Bu örnek sahne bir üç eksenli çeviri Sahne Alanı'na bağlı ve kama Trench'in span midway bulunur bir alüminyum kama altında konumlandırılmış (bkz. şekil 1C). Sahneye taşıyarak <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"> (bkz: şekil 1A, ve C), numune eğmek için örnek neden kama itilir.
Biz takoz yükleme noktası uç (LPT) ve kama (LP) yükleme noktası olarak içeren aygıtı bileşeni olarak bakın. LP kimin deplasman fiber optik deplasman algılayıcı (FODS) tarafından ölçülür bir konsol sonuna eklenir. FODS LP üst yüzeyinde bulunan bir ayna kapalı yansıyan kızılötesi ışık yayar (bkz. şekil 1B) ve FODS bir optik lif tarafından alınan. Bir ≈5 mm kare parça parlak silikon gofret LP ayna olarak kullanılır ve epoksi kullanarak LP yapıştırılmış. FODS talebiyle yoğunluklarda verilmiş ve yansıyan ışık karşılaştırarak ölçer. Prensibine göre sertlik ve deplasman güç hesaplamak için kullanılan <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq2.jpg"> </img>, kama numune ile etkileşimi nedeniyle tarafından deneyimli. Prensibine göre deplasman da numune'nın kesit kama altında çıkarılması hesaplamak için kullanılan <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq3.jpg"> </img>. Mikro ve makro ölçekli mekanik test çalışmaları 10,11,12,13,14bir dizi konsol tabanlı kuvvet sensörleri kullanılmaktadır. Burada sunulan özel tasarım yapışkanlı kişi deneyler 14gerçekleştirmek için kullanılan mekanik test cihazı adapte. Benzer bir tasarım bir piyasada bulunan mikro-tribometer 15,16' da kullanılmıştır.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56571/56571fig1.jpg"> 
Şekil 1: özel olarak oluşturulmuş mekanik test aygıtı bakış. (A) A bilgisayar destekli tasarım işleme cihazın. Sahne alanı bileşenleri yeşil renkle vurgulanmıştır. Yarı mamul (konsol, yükleme noktası (LP)) algılama kuvvet kırmızı ile vurgulanacaktır. (B) A (A) görünümünü büyütülmüş. LP ayna mavi LP FODS altında üst yüzeyinde gösterilir ve LPM etiketlenir. (C) çeviri sahne hareket açıklamak için kullanılan koordinat sistemi. İnci seviyelendirme ileAdım 1.9 protokolünün aşamasında e <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"> yön LP ayna yüzeye normal vektör ile aynı tarihte yapılır. (D) A şematik iğne ve ölçülen talebiyle deformasyon gösterilen üç sayılık bükme yapılandırma <img alt="Equation 49" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq49.jpg"> </img>, ve <img alt="Equation 50" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq50.jpg"> </img>. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56571/56571fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Yetenekleri içinde deniz sünger Euplectella aspergillum6,7. iskelet öğeleri üzerinde üç sayılık bükme testleri gerçekleştirerek gösterilen Bu sünger'ın iskelet filamentler, spicules (bkz. Şekil 2A) adı verilen bir derlemedir. Spicules ≈50 µm kalınlığında ve öncelikle 6silis oluşur. Biosilica tabanlı spicules Demospongiae, Homoscleromorpha ve Hexactinellida sınıflarına ait sünger bulunur. Hexactinellida sınıfına ait Süngerler, E. aspergillumgibi "cam sünger" da bilinen Cam sünger spicules öncelikle silis oluşur iken, bu silis kez her iki kollajen 17,18 veya kitin 19,20 oluşan organik bir matris içeren gösterilmiştir , 21. organik bu matris silis biomineralization 18,20içinde önemli bir rol oynar. Ayrıca, bazı spicules organik matrix Ayrıca kalsiyum 22biomineralization için bir şablon olarak hizmet vermektedir. Silis içinde ek olarak dağıtılmakta, organik matris aynı zamanda iğne'nın silis konsantrik, silindirik lamellae 6,23bölme ayrı Katmanlar oluşturabilir. Bu konsantrik, lamel mimari spicules deformasyon davranış 6,7,8,24,25,26 etkileyebilir gösterilmiştir . Sonuç olarak, spicules mekanik özellikleri onların kimya birleşimiyle belirlenir (i.e., Silis-protein kompozit kimyasal yapısı) ve onların mimari 27. Cam sünger spicules mimarisini ve kimyasal yapısını hala soruşturma 24,28,29altında bulunmaktadır.
E. aspergillum spicules çoğunu birlikte forma sert bir iskelet kafes çimentolu. Ancak, iskelet tabanında çok uzun (bkz. Şekil 2A) çapa spicules bilinen (≈10 cm) spicules bir tutam yoktur. Biz üç sayılık bükme testi çapa spicules küçük bölümler üzerinde gerçekleştirmek için protokol tanımlamak.
1. adım ' nın protokol, montaj ve özel olarak oluşturulmuş mekanik test aygıt bileşenlerini hizalama yordamı açıklanmıştır. Adım 2 ve 4 Protokolü'nün kuvvetler ve talebiyle bükme testi hesaplamak için kullanılan oluşturma kalibrasyon verileri için yönergeler sağlar. Bir iğne bir bölümünü hazırlamak ve test fikstür monte gerçekleştirilen adımları Adım 3'teaçıklanmıştır. İğne bölümünde bükme testi yürütmek için yordam Adım 5'teaçıklanmıştır. Son olarak, Temsilcisi sonuçları bölümünde adımları 2 ve 4 elde kalibrasyon verileri birlikte Adım 5'te elde edilen bükme test verileri hesaplamak için kullanılan <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq2.jpg"> ve <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq3.jpg"> </img>.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56571/56571fig2.jpg"> 
Resim 2: kesit ve E. aspergillum spiculesteftiş için yordam. (A) E. aspergillumiskelet. Müstakil çapa spicules tutam iskelet tabanında gösterilir. Ölçek çubuğu ~ 25 mm tek çapa iğne #00000 kırmızı samur fırça kullanarak ve jilet kullanarak kesitli bir mikroskop slayt üzerinde yerinde tutulur. (B) olduğunu. Ölçek çubuğu ~ 12 mm bir E. aspergillum iğne bir bölümünü hendek arasında örneği Sahne Alanı'nda yerleştirilir. (C) olduğunu. Hendek kenarları ve hendek ridge deniz mavisi ve turuncu, sırasıyla vurgulanır. İğne Siperi ridge karşı kendi ekseni hendek kenarlarına dik olması için itilir. Adım 3,4 nasıl bir iğne bölümü oluşmuşsa ve atılmalıdır belirleneceği açıklanır Protokolü'nün açıklandığı muayene yordam geçirmeden bir iğne (D) A test. Birçok çatlaklar içeren ve Adım 3.4 Protokolü'nün açıklandığı muayene yordamı başarısız olur silis katmanları büyük bölümü eksik bir iğne (E) A test. Ölçek çubukları 250 µm (C), 100 µm (D) ve 100 µm (E) =. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56571/56571fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>TMC 36&#34; x 48&#34; isolation table with 4&#34; CleanTop breadboard</td>
			<td>TMC</td>
			<td>63-563</td>
			<td>Isolation Table</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Diffeential Screw Adjuster</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DAS110</td>
			<td>For stage leveling plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; Travel Micrometer Head with 0.001&#34; Graduations</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>150-801ME</td>
			<td>For stage leveling plate</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Right-Angle Bracket for PT Series Translation Stages, 1/4&#34;-20 Mounting Holes</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PT102</td>
			<td>For microscope mount</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; Dovetail Translation Stage, 1/4&#34;-20 Taps</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DT25</td>
			<td>For microscope mount</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1&#34; Translation Stage with 1/4&#34;-170 Adjustment Screw, 1/4&#34;-20 Taps</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PT1B</td>
			<td>For microscope mount</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>12&#34; Length, Dovetail Optical Rail</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>54-401</td>
			<td>For microscope mount</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.5&#34; Width, Dovetail Carrier</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>54-404</td>
			<td>For microscope mount</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.5&#34; Width, Dovetail Carrier</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>54-403</td>
			<td>For microscope mount</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>InfiniTube Mounting C-Clamp with &#188;-20</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>57-788</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard (with no In-Line Attachment), InfiniTube</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>56-125</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard In-Line Attachment (Optimized at 2X-10X), InfiniTube</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>56-126</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mitutoyo/Achrovid Objective Adapter (M26 to M27)</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>53-787</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5X Infinity Achrovid Microscope Objective</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>55-790</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>0.316&#34; ID, Fiber Optic Adapter SX-6</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>38-944</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#188;&#34; x 36&#34;, Flexible Fiber Optic Light Guide</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>42-347</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>115V, MI-150 Fiber Optic Illuminator w/IR Filter and Holder</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>55-718</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Allied Vision Manta G-223 2/3&#34; Color CMOS Camera</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>88-452</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Supply for Manta/ Guppy Pro/ Stingray/ Pike</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>68-586</td>
			<td>Microscope component</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1/4&#34; Travel Single Axis Translation Stage</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MS1S</td>
			<td>FODS micrometer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analog Reflectance Dependent Fiber Optic Displacement Sensor</td>
			<td>Philtec</td>
			<td>D20</td>
			<td>FODS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30V, 3A DC Power Supply</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>U8001A</td>
			<td>Power supply for DAQ and FODS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>14-Bit, 48 kS/s Low-Cost Multifunction DAQ</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td>USB-6009</td>
			<td>DAQ for FODS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Three Axis Motorized Translation Stage</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>Thorlabs T25 XYZ-E/M</td>
			<td>Translation stage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T-Cube DC Servo Motor Controller</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TDC001</td>
			<td>Motor controller for stage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T-Cube Power Supply</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TPS001</td>
			<td>Power supply for motor controller</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>National Instruments LabVIEW (2013 SP1)</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Used for running software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>National Instruments LabVIEW Vision Acquisition Software (2016)</td>
			<td>National Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Used for running software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon Eclipse Ci-POL Main Body</td>
			<td>MVI</td>
			<td>MDA96000</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon Pi Intermediate Tube with Analyzer Slider</td>
			<td>MVI</td>
			<td>MDB45305</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon Dia-Polarizer</td>
			<td>MVI</td>
			<td>MDN11920</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Cord - 7&#39;6&#34;</td>
			<td>MVI</td>
			<td>79035</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon P-Amh Mechanical Stage</td>
			<td>MVI</td>
			<td>MDC45000</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon Lwd Achromat Condenser</td>
			<td>MVI</td>
			<td>MBL16100</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon LV-NBD5BD-CH Manual Quint Nosepiece ESD</td>
			<td>MVI</td>
			<td>MBP60125</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon C-TF Trinocular Tube F</td>
			<td>MVI</td>
			<td>MBB93100</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon CFI 10X Eyepiece FN 22mm NC</td>
			<td>MVI</td>
			<td>MAK10110</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nikon TU Plan Flour BD 10x Objective</td>
			<td>MVI</td>
			<td>MUE42100</td>
			<td>Polarized light microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Venus Flower Basket Sponge</td>
			<td>Denis Brand</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Sponge skeleton</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3.5X Headband Flip-Up Magnifier</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>1490T5</td>
			<td>Used for spicule sectioning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>&#216;1&#34; Silicon Wafer, Type P / &#60;100&#62;</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>16011</td>
			<td>Used for load point mirror</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low Lint Tapered Tip Cotton Swab</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>71035T31</td>
			<td>Used for cleaning LP mirror</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rubber grip precision knife</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>35575A68</td>
			<td>Used for sectioning spicules</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope Slides, frosted end, 75 x 25 x 1mm</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>260409</td>
			<td>Used for sectioning spicules</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sable Brushes, #00000, 0.08mm W x 4.0mm L</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>11806</td>
			<td>Used for handling spicules</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PELCO Pro High Precision Tweezers, extra fine tips, superior finish</td>
			<td>Ted Pella</td>
			<td>5367-5NM</td>
			<td>Used for handling spicules</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual Axis Linear Scale Micrometer</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>58-608</td>
			<td>Used for calibrating the microscopes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FLEX-A-TOP FT-38 CAS</td>
			<td>ESD Plastic Containers</td>
			<td>FT-38-CAS</td>
			<td>Used for storing spicules</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Vial Bullseye Level</td>
			<td>McMaster Carr</td>
			<td>2147A11</td>
			<td>Used for leveling the stage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical Balance</td>
			<td>Mettler Toledo</td>
			<td>MS105DU</td>
			<td>Used to mass calibration weights</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a millimeter scale flexural testing system for measuring the mechanical properties of marine sponge spicules

Çok biyolojik yapıları (LBBSs) taşıyan yükleme — tüy rachises ve spicules gibi — küçük (&#60; 1 mm) ama değil mikroskobik. Bu LBBSs bükülme davranışını ölçme kökenleri dikkate değer mekanik işlevlerini anlamak için önemlidir.
Üç nokta bükme test ölçebilirsiniz özel olarak oluşturulmuş bir mekanik test aygıtı kullanarak performans 10-5 101 N talebiyle 10-7 10-2 m arasında değişen çeşitli zorlar için bir protokol açıklar. Mekanik test cihazlarıyla birincil avantajı kuvvet ve yer değiştirme kapasiteleri farklı LBBSs için kolaylıkla ayarlanabilir olmasıdır. Cihazın çalışma prensibi bir Atomik kuvvet mikroskobu, benzer. Yani, güç LBBS için bir konsol sonu iliştirilmiş bir yükleme noktası tarafından uygulanır. Yükleme noktası deplasman bir fiber optik deplasman algılayıcı ile ölçülmüş ve ölçülen prensibine göre sertlik kullanarak bir güç dönüştürülür. Cihazın güç aralığı farklı stiffnesses cantilevers kullanılarak ayarlanabilir.
Yetenekleri deniz sünger Euplectella aspergillumiskelet öğeleri üzerinde üç sayılık bükme testleri gerçekleştirerek gösterildiği. İskelet öğeleri — spicules bilinen — yaklaşık 50 µm çapı olan silis iplikleri. Biz spicules bir üç nokta bükme fikstür bir ≈1.3 mm aralığı ile montaj mekanik test aygıtın ayarlanması için yordamlar açıklar ve bir bükme performans test edin. İğne ve onun saptırma uygulanan kuvvet bulunduğu konumda uygulanan kuvvet ölçülür.

Herhangi bir mekanik test en temel çıkış örnek ve deplasman kuvvet uygulandığı yerde uygulanan kuvvet büyüklüğü vardır. Üç nokta bükme test durumunda LPT tarafından uygulanan kuvvet büyüklüğü elde etmek için hedeftir <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq13.jpg"> </img>ve örnek'ın kesit LPT içinde altında çıkarılması <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq4.jpg"> yön, <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"> </img>. Ancak, burada açıklanan mekanik test cihaz için çeşitli son işlem adımları adımları 2, 4 ve 5 iletişim kuralının bu istenilen elde edilen çıktı verileri dönüştürmek için gerçekleştirilmesi gereken <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq13.jpg"> </img>- <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"> veri. Üç nokta bükme testi elde veri dosyaları: 1) gerilim-deplasman ilişkilendirme dosyası; 2) güç kalibrasyon dosyası; ve 3) bükme test dosyası. Ölçülü ve türetilmiş miktarların özetini Tablo 1' de gösterilen.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Sembol</td>
			<td colspan="4">Tanımı</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nh</td>
			<td colspan="4">Gerilim-deplasman ilişkilendirme çıktı dosyasındaki voltaj değerleri sayısı</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vh</td>
			<td colspan="4">Protokolü'nün 4. adımda ölçülen gerilim değerleri</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ΣVh</td>
			<td colspan="4">Vh standart sapması</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>zsh</td>
			<td colspan="4">4. adımda sahne konumunu protokol ölçülen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nc</td>
			<td colspan="4">Kuvvet ölçüm sonuçları güç kalibrasyon çıktı dosyası sayısı</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fc</td>
			<td colspan="4">Kalibrasyon ağırlıkları ancak 2 iletişim kuralı tarafından uygulanan kuvvet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vc</td>
			<td colspan="4">Protokolü'nün 2. adımda ölçülen gerilim değerleri</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ΣVc</td>
			<td colspan="4">Vc standart sapması</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>zlc</td>
			<td colspan="4">LP Protokolü'nün 2. adımda Vh ve Vc kullanarak hesaplanan konumunu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>wlc</td>
			<td colspan="4">Zlc hesaplanan deplasman Protokolü'nün 2. adımda LP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nt</td>
			<td colspan="4">Kuvvet ve deplasman ölçüm sonuçları bükme testi çıktı dosyası sayısı</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>zst</td>
			<td colspan="4">Sahne Alanı'nın bulunduğu adım 5 iletişim kuralı</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>wst</td>
			<td colspan="4">Adım 5 Protokolü aşamasında çıkarılması</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vt</td>
			<td colspan="4">Adım 5 Protokolü'nün ölçülen gerilim değerleri</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ΣVt</td>
			<td colspan="4">Vt standart sapması</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>zlt</td>
			<td colspan="4">Vh ve Vt kullanarak hesaplanan bulunduğu plağın adım 5 iletişim kuralı</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>wlt</td>
			<td colspan="4">Zlt hesaplanan deplasman Protokolü'nün 5 adımda LP</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>F</td>
			<td colspan="4">Adım 5 Protokolü'nün LP tarafından uygulanan kuvvet zlt hesaplanan</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>w0</td>
			<td colspan="4">İğne'nın kesit LP adım 5 Protokolü'nün altında çıkarılması</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tablo 1: Adım 2, 4 ve 5 Protokolü'nün ölçülen ve temsilcisi sonuçları bölümünde hesaplanan miktarlar için kullanılan simgeleri özetini.
Gerilim-deplasman ilişkilendirme dosya ölçülen FODS çıkış gerilimleri LPT talebiyle ilişkilendirmek için amaçtır. Bu yüzden bu sahne olarak taşınır katı LPT çeviri Sahne Alanı'na kaplin tarafından yapılır <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq1.jpg"> yön, değişikliği <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"> </img>-eksen sahne konumu LPT deplasman (Adım 4 Protokolü) eşittir. Gerilim-deplasman ilişkilendirme dosyasını noktaları bir dizi içeren <img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq15.jpg"> </img>, nerede <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq16.jpg"> olduğunu FODS ortalama çıkış voltajı bir örnekleme hızı 1000 Hz, 100 ölçülerde ele <img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq17.jpg"> 100 gerilim ilişkili standart sapması ölçümler, <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq18.jpg"> olduğunu <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"> </img>-eksen sahne konumu ve <img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq19.jpg"> (bkz: şekil 6 (B)) yer değiştirme adımları sahne sayısıdır.
Güç kalibrasyon dosyası LP talebiyle LP tarafından uygulanan kuvvet büyüklüğünü hesaplamak için kullanılabilir böylece ölçülecek prensibine göre sertlik verir. Noktaları bir dizi kuvvet kalibrasyon dosyasının bulunduğu <img alt="Equation 20" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq20.jpg"> </img>, nerede <img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq21.jpg"> olduğunu FODS ortalama çıkış voltajı bir örnekleme hızı 1000 Hz, 100 ölçülerde ele <img alt="Equation 22" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq22.jpg"> 100 ilişkili standart sapması voltaj ölçümleri, <img alt="Equation 23" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq23.jpg"> </img>LPT, ağırlık tarafından güç ve <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq24.jpg"> kalibrasyon ağırlıkları kullanılan sayısıdır. Kuvvet için ikinci nokta tel kanca yalnız tarafından sarf ve Kalibrasyon ağırlıkları daha ilk noktası için sıfır ölçülür çünkü iki daha fazla puan olduğuna dikkat edin kuvvet uygulanır.
Son olarak, bükme test dosyasını hesaplamak için kullanılan <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"> ve <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq13.jpg"> </img>. Noktaları bir dizi içeren <img alt="Equation 25" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq25.jpg"> </img>, nerede <img alt="Equation 26" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq26.jpg"> olduğunu FODS ortalama çıkış voltajı bir örnekleme hızı 1000 Hz, 100 ölçülerde ele <img alt="Equation 27" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq27.jpg"> 100 voltaj ölçümleri ilişkili standart sapması <img alt="Equation 28" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq28.jpg"> olduğunu <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"> -Eksen sahne konumu ve <img alt="Equation 29" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq29.jpg"> sa olduğunur sahne yer değiştirme adımları bükme testi sırasında.
İlk, <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"> LPT'ın pozisyon kuvvet kalibrasyon sırasında bileşen <img alt="Equation 30" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq30.jpg"> </img>, küme kullanılarak bulunur <img alt="Equation 31" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq31.jpg"> eşlemek için <img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq21.jpg"> </img>değerler <img alt="Equation 32" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq32.jpg"> değerler doğrusal enterpolasyon yoluyla. <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"> LPT deplasman bileşeni tarafından verilen <img alt="Equation 33" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq33.jpg"> </img>, <img alt="Equation 34" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq34.jpg"> </img>. LPT talebiyle küçük olduğundan prensibine göre arasındaki ilişkinin uzunluğu ile karşılaştırıldığında <img alt="Equation 23" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq23.jpg"> ve <img alt="Equation 35" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq35.jpg"> doğrusal gibi görünüyor. Bir satıra yaklaştırarak prensibine göre sertlik bu nedenle, hesaplanması <img alt="Equation 36" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq36.jpg"> veri ve yamaç, bilgisayar <img alt="Equation 37" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq37.jpg"> </img>. Noktaları temsil eden bir dizi <img alt="Equation 36" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq36.jpg"> </img>ve onun karşılık gelen monte içini kaplamak içinde gösterilir şekil 6A. Bükme deneylerde kullanılan konsol sertliği 90.6 ± 0,3 oldu N/m.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56571/56571fig6.jpg"> 
Şekil 6: üç sayılık bükme test temsilcisi sonuçları Adım 2 ile birlikte doğrusal uygun (mavi) prensibine göre sertliği tahmin etmek için kullanılan Protokolü'nün(a)kuvvet ve yer değiştirme veri elde (gri). (B) gerilim-deplasman ilişkilendirme çıktı dosyasında yer veri temsili örneği. Ölçülen FODS için çıkış gerilimi, <img alt="Equation 51" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq51.jpg"> </img>, sahne, konumunu <img alt="Equation 52" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq52.jpg"> </img>, doğrusal enterpolasyon elde edilebilir. Bu konsol deplasman ölçmek için kullanılan <img alt="Equation 50" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq50.jpg"> </img>, bükme sırasında test. (C) temsilcisi kuvvet-deplasman yanıt 3 farklı E. aspergillum bir çapa spicules testlerden başarılı üç sayılık bükme. (D) A güç-deplasman başarısız bir üç nokta bükme testi yanıt vermiyor. Eğri nonlinearity iğne düzgün örneği Sahne Alanı'nda oturmuş ve kaydı veya LPT ile ilk temas imkan ittifaka olduğunu göstermektedir. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56571/56571fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Sonraki, <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"> LPT'ın pozisyonu bükme testi sırasında bileşen <img alt="Equation 38" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq38.jpg"> </img>, küme kullanılarak bulunur <img alt="Equation 31" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq31.jpg"> eşlemek için <img alt="Equation 26" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq26.jpg"> değerler <img alt="Equation 39" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq39.jpg"> değerler doğrusal enterpolasyon yoluyla. <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"> LPT deplasman bükme testi sırasında bileşen tarafından verilen <img alt="Equation 40" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq40.jpg"> </img>, <img alt="Equation 41" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq41.jpg"> </img>. <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq5.jpg"> Sahne deplasman bükme testi sırasında bileşen tarafından verilen <img alt="Equation 42" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq42.jpg"> </img>.
LPT ve iğne bükme testi, iğne yerinden tamamını sırasında temas halinde olduğu <img alt="Equation 43" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq43.jpg"> tarafından verilen
<img alt="Equation 44" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq44.jpg">(1)
ve LPT tarafından uygulanan kuvvet <img alt="Equation 45" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq45.jpg"> </img>, bu
<img alt="Equation 46" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq46.jpg">(2)
Bu kümenin beri unutmamak gerekir <img alt="Equation 31" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq31.jpg"> her iki elde etmek için kullanılan <img alt="Equation 32" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq32.jpg"> ve <img alt="Equation 39" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq39.jpg"> değerleri ile ilişkilendirme, değerleri <img alt="Equation 47" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq47.jpg"> ve <img alt="Equation 26" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq26.jpg"> aralığı içinde olmalıdır <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq16.jpg"> </img>. Bu adımları 2, 4 ve 5 iletişim kuralının başlangıç gerilim için uygun değerleri ve yüksek gerilim dur değerleri ayarlayarak sağlanmaktadır.
Şekil 6 C üç temsilcisi spicules için kuvvet-deplasman eğrileri gösterir. Üç nokta bükme, dolu ince, doğrusal elastik yapıları için <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq13.jpg"> ile doğrusal olarak artması beklenmektedir <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"> küçük değerleri için <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"> 30. Nonlinearity, <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq13.jpg"> </img>- <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"> eğrisi için küçük <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"> (örneğin, bkz: şekil 6D) genellikle iğne doğru örneği Sahne Alanı'nda oturabilir değil olduğunu göstermektedir. Bu durumda, test durdu olmalıdır ve iğne örneği Sahne Alanı'nda (3,6 adımı Protokolü) yeniden konumlandırılmış.
Yeterli doğruluğunu sağlamak için <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq13.jpg"> ve <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq14.jpg"> ölçümleri, bükme testi boyunca toplam voltaj değişikliği <img alt="Equation 48" src="/files/ftp_upload/56571/56571eq48.jpg"> </img>, en az 1 V olmalıdır. Toplam voltaj değişikliği 1 V'den küçük ise, daha uyumlu bir konsol se olmalıdırSeçilen.

Watch this Scientific Journal Video about A Millimeter Scale Flexural Testing System for Measuring the Mechanical Properties of Marine Sponge Spicules at JoVE.com

A Millimeter Scale Flexural Testing System for Measuring the Mechanical Properties of Marine Sponge Spicules

Biz özel olarak oluşturulmuş bir mekanik test aygıtı kullanarak alt milimetre ölçek lifler üzerinde üç sayılık bükme testleri gerçekleştirmek için bir protokol mevcut. Cihazın Kuvvetleri en fazla 10 N 20 µN kadar ölçebilir ve bu nedenle çeşitli lif boyutları hizmet verebilir.

Deniz sünger Spicules mekanik özelliklerini ölçmek için bir milimetre ölçek bükülme test sistemi

Many load bearing biological structures (LBBSs)&#8212;such as feather rachises and spicules&#8212;are small (&#60;1 mm) but not microscopic. Measuring the ...

a-millimeter-scale-flexural-testing-system-for-measuring-mechanical

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Mechanical Engineering

Bioengineering

Unit 1

Internal Forces

SCIENTISTS IN ACTION

8.4K Görüntüleme.  Brown University. Biz özel olarak oluşturulmuş bir mekanik test aygıtı kullanarak alt milimetre ölçek lifler üzerinde üç sayılık bükme testleri gerçekleştirmek için bir protokol mevcut. Cihazın Kuvvetleri en fazla 10 N 20 µN kadar ölçebilir ve bu nedenle çeşitli lif boyutları hizmet verebilir.

Video: A Millimeter Scale Flexural Testing System for Measuring the Mechanical Properties of Marine Sponge Spicules

Quantifying the Mechanical Properties of the Endothelial Glycocalyx with Atomic Force Microscopy

Our understanding of the interaction of leukocytes and the vessel wall during leukocyte capture is limited by an incomplete understanding of the mechanical properties of the endothelial surface layer. It is known that adhesion molecules on leukocytes are distributed non-uniformly relative to surface topography 3, that topography limits adhesive bond formation with other surfaces 9, and that physiological contact forces (&asymp; 5.0 &minus; 10.0 pN per microvillus) can compress the microvilli to as little as a third of their resting length, increasing the accessibility of molecules to the opposing surface 3, 7. We consider the endothelium as a two-layered structure, the relatively rigid cell body, plus the glycocalyx, a soft protective sugar coating on the luminal surface 6. It has been shown that the glycocalyx can act as a barrier to reduce adhesion of leukocytes to the endothelial surface 4. In this report we begin to address the deformability of endothelial surfaces to understand how the endothelial mechanical stiffness might affect bond formation. Endothelial cells grown in static culture do not express a robust glycocalyx, but cells grown under physiological flow conditions begin to approximate the glycocalyx observed in vivo 2. The modulus of the endothelial cell body has been measured using atomic force microscopy (AFM) to be approximately 5 to 20 kPa 5. The thickness and structure of the glycocalyx have been studied using electron microscopy 8, and the modulus of the glycocalyx has been approximated using indirect methods, but to our knowledge, there have been no published reports of a direct measurement of the glycocalyx modulus in living cells. In this study, we present indentation experiments made with a novel AFM probe on cells that have been cultured in conditions to maximize their glycocalyx expression to make direct measurements of the modulus and thickness of the endothelial glycocalyx.

The mechanical characteristics of endothelial glycocalyx were measured by indentation using micron sized spheres on AFM cantilevers. Endothelial cells were cultured in a custom chamber under physiological flow conditions to induce glycocalyx expression. Data were analyzed using a thin film model to determine the glycocalyx thickness and modulus.

Atomik Kuvvet Mikroskobu ile Endotelyal Glycocalyx Mekanik Özelliklerinin nicel

Our  understanding of the interaction of leukocytes and the vessel wall during  leukocyte capture is limited by an incomplete understanding of the ...

Biyomühendislik

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

We designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for transplantation. While the device primarily functions as a bioreactor that mimics the native mechanical strains, it is also outfitted with a load cell for providing force feedback or mechanical testing of the constructs. The device subjects engineered cartilage constructs to biaxial mechanical loading with great precision of loading dose (amplitude and frequency) and is compact enough to fit inside a standard tissue culture incubator. It loads samples directly in a tissue culture plate, and multiple plate sizes are compatible with the system. The device has been designed using components manufactured for precision-guided laser applications. Bi-axial loading is accomplished by two orthogonal stages. The stages have a 50 mm travel range and are driven independently by stepper motor actuators, controlled by a closed-loop stepper motor driver that features micro-stepping capabilities, enabling step sizes of less than 50 nm. A polysulfone loading platen is coupled to the bi-axial moving platform. Movements of the stages are controlled by Thor-labs Advanced Positioning Technology (APT) software. The stepper motor driver is used with the software to adjust load parameters of frequency and amplitude of both shear and compression independently and simultaneously. Positional feedback is provided by linear optical encoders that have a bidirectional repeatability of 0.1 &mu;m and a resolution of 20 nm, translating to a positional accuracy of less than 3 &mu;m over the full 50 mm of travel. These encoders provide the necessary position feedback to the drive electronics to ensure true nanopositioning capabilities. In order to provide the force feedback to detect contact and evaluate loading responses, a precision miniature load cell is positioned between the loading platen and the moving platform. The load cell has high accuracies of 0.15% to 0.25% full scale.

We designed a novel mechanical loading bioreactor that can apply uniaxial or biaxial mechanical strain to a cartilage biocomposite prior to transplantation into an articular cartilage defect.

Doku Mühendisliği için iki eksenli Mekanik Yükleniyor Biyoreaktör tasarımı

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

Measuring the Mechanical Properties of Living Cells Using Atomic Force Microscopy

Mechanical properties of cells and extracellular matrix (ECM) play important roles in many biological processes including stem cell differentiation, tumor formation, and wound healing. Changes in stiffness of cells and ECM are often signs of changes in cell physiology or diseases in tissues. Hence, cell stiffness is an index to evaluate the status of cell cultures. Among the multitude of methods applied to measure the stiffness of cells and tissues, micro-indentation using an Atomic Force Microscope (AFM) provides a way to reliably measure the stiffness of living cells. This method has been widely applied to characterize the micro-scale stiffness for a variety of materials ranging from metal surfaces to soft biological tissues and cells. The basic principle of this method is to indent a cell with an AFM tip of selected geometry and measure the applied force from the bending of the AFM cantilever. Fitting the force-indentation curve to the Hertz model for the corresponding tip geometry can give quantitative measurements of material stiffness. This paper demonstrates the procedure to characterize the stiffness of living cells using AFM. Key steps including the process of AFM calibration, force-curve acquisition, and data analysis using a MATLAB routine are demonstrated. Limitations of this method are also discussed.

This paper demonstrates a protocol to characterize the mechanical properties of living cells by means of microindentation using an Atomic Force Microscope (AFM).

Atomik Kuvvet Mikroskobu kullanarak Yaşam Hücrelerinin Mekanik Özellikleri Ölçme

Mechanical  properties of cells and extracellular matrix (ECM) play important roles in many  biological processes including stem cell differentiation, ...

Robotic Production of Cancer Cell Spheroids with an Aqueous Two-phase System for Drug Testing

Cancer cell spheroids present a relevant in vitro model of avascular tumors for anti-cancer drug testing applications. A detailed protocol for producing both mono-culture and co-culture spheroids in a high throughput 96-well plate format is described in this work. This approach utilizes an aqueous two-phase system to confine cells into a drop of the denser aqueous phase immersed within the second aqueous phase. The drop rests on the well surface and keeps cells in close proximity to form a single spheroid. This technology has been adapted to a robotic liquid handler to produce size-controlled spheroids and expedite the process of spheroid production for compound screening applications. Spheroids treated with a clinically-used drug show reduced cell viability with increase in the drug dose. The use of a standard micro-well plate for spheroid generation makes it straightforward to analyze viability of cancer cells of drug-treated spheroids with a micro-plate reader. This technology is straightforward to implement both robotically and with other liquid handling tools such as manual pipettes.

A protocol for robotic printing of cancer cell spheroids in a high throughput 96-well plate format using an aqueous two-phase system is presented.

İlaç test için bir sulu iki-fazlı bir sistem ile Cancer Celi sferoitlerin Robotik üretimi

Cancer cell spheroids present a relevant in vitro model of avascular tumors for anti-cancer drug testing applications. A detailed protocol for producing ...

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

Bacterial cells are able to form surface-attached biofilm communities known as biofilms by encasing themselves in extracellular polymeric substances (EPS). The EPS serves as a physical and protective scaffold that houses the bacterial cells and consists of a variety of materials that includes proteins, exopolysaccharides and DNA. The composition of the EPS may change, which remodels the mechanic properties of the biofilm to further develop or support alternative biofilm structures, such as streamers, as a response to environmental cues. Despite this, there are little quantitative descriptions on how EPS components contribute to the mechanical properties and function of biofilms. Rheology, the study of the flow of matter, is of particular relevance to biofilms as many biofilms grow in flow conditions and are constantly exposed to shear stress. It also provides measurement and insight on the spreading of the biofilm on a surface. Here, particle-tracking microrheology is used to examine the viscoelasticity and effective crosslinking roles of different matrix components in various parts of the biofilm during development. This approach allows researchers to measure mechanic properties of biofilms at the micro-scale, which might provide useful information for controlling and engineering biofilms.

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

Particle-tracking microrheology investigates the viscoelasticity of materials. Here, the technique is used to determine the viscoelasticity, creep compliance and effective crosslinking roles of different matrix components of a bacterial biofilm. The matrix consists of polymeric substances secreted by the bacteria and its components determine biofilm structure and mechanical properties.

Parçacık izleme Microrheology tarafından Biyofilmler Mekanik Özelliklerinin Yerinde Haritalama

Bacterial cells are able to form surface-attached biofilm communities known as biofilms by encasing themselves in extracellular polymeric substances ...

A Protocol for Bioinspired Design: A Ground Sampler Based on Sea Urchin Jaws

Bioinspired design is an emerging field that takes inspiration from nature to develop high-performance materials and devices. The sea urchin mouthpiece, known as the Aristotle's lantern, is a compelling source of bioinspiration with an intricate network of musculature and calcareous teeth that can scrape, cut, chew food and bore holes into rocky substrates. We describe the bioinspiration process as including animal observation, specimen characterization, device fabrication and mechanism bioexploration. The last step of bioexploration allows for a deeper understanding of the initial biology. The design architecture of the Aristotle's lantern is analyzed with micro-computed tomography and individual teeth are examined with scanning electron microscopy to identify the microstructure. Bioinspired designs are fabricated with a 3D printer, assembled and tested to determine the most efficient lantern opening and closing mechanism. Teeth from the bioinspired lantern design are bioexplored via finite element analysis to explain from a mechanical perspective why keeled tooth structures evolved in the modern sea urchins we observed. This circular approach allows for new conclusions to be drawn from biology and nature.

A protocol for bioinspired design is described for a sampling device based on the jaws of a sea urchin. The bioinspiration process includes observing the sea urchins, characterizing the mouthpiece, 3D printing of the teeth and their assembly, and bioexploring the tooth structure.

Biyolojik Tabanlı Akıllı Tasarım için Protokol: A Zemin Sampler Deniz Kestanesi Jaws dayanarak

Bioinspired design is an emerging field that takes inspiration from nature to develop high-performance materials and devices. The sea urchin mouthpiece, ...

Three-Dimensionally Printed Microfluidic Cross-flow System for Ultrafiltration/Nanofiltration Membrane Performance Testing

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane technology. Understanding the fouling process could lead to optimization and higher efficiency of membrane based filtration. Here we show the design and fabrication of an automated three-dimensionally (3-D) printed microfluidic cross-flow filtration system that can test up to 4 membranes in parallel. The microfluidic cells were printed using multi-material photopolymer 3-D printing technology, which used a transparent hard polymer for the microfluidic cell body and incorporated a thin rubber-like polymer layer, which prevents leakages during operation. The performance of ultrafiltration (UF), and nanofiltration (NF) membranes were tested and membrane fouling could be observed with a model foulant bovine serum albumin (BSA). Feed solutions containing BSA showed flux decline of the membrane. This protocol may be extended to measure fouling or biofouling with many other organic, inorganic or microbial containing solutions. The microfluidic design is especially advantageous for testing materials that are costly or only available in small quantities, for example polysaccharides, proteins, or lipids due to the small surface area of the membrane being tested. This modular system may also be easily expanded for high throughput testing of membranes.&#160;

Design and fabrication of a three-dimensionally (3-D) printed microfluidic cross-flow filtration system is demonstrated. The system is used to test performance and observe fouling of ultrafiltration and nanofiltration (thin film composite) membranes.

Ultrafiltrasyon / Nanofiltrasyon Membran Performans Testleri için üç boyutlu Baskılı mikroakışkan Çapraz akış Sistemi

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane ...

A Performance-testing Platform for a Conduction Micropump with an FR-4 Copper-clad Electrode Plate

Here, a conduction micropump with symmetric planar electrode pairs prepared on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) is fabricated. It is used to investigate the influence of chamber dimensions on the performance of a conduction micropump and to determine the reliability of the conduction pump when acetone is used as the working fluid. A testing platform is set up to evaluate conduction micropump performance under different conditions. When the chamber height is 0.2 mm, the pump pressure reaches its peak value.

This paper presents a protocol for the fabrication of a conduction micropump using symmetric planar electrodes on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) to test the influence of chamber dimensions on the performance of a conduction micropump.

Performans Test platformu ve tel Micropump FR-4 bakır kaplı elektrot plaka ile için

Here, a conduction micropump with symmetric planar electrode pairs prepared on flame-retardant glass-reinforced epoxy (FR-4) copper-clad laminate (CCL) is ...

Rigid Embedding of Fixed and Stained, Whole, Millimeter-Scale Specimens for Section-free 3D Histology by Micro-Computed Tomography

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in every tissue to be identified and characterized. Our laboratory is actively working to make technological advances in X-ray micro-computed tomography (micro-CT) that will bring the diagnostic power of histology to the study of full tissue volumes at cellular resolution (i.e., an X-ray Histo-tomography modality). Toward this end, we have made targeted improvements to the sample preparation pipeline. One key optimization, and the focus of the present work, is a straightforward method for rigid embedding of fixed and stained millimeter-scale samples. Many of the published methods for sample immobilization and correlative micro-CT imaging rely on placing the samples in paraffin wax, agarose, or liquids such as alcohol. Our approach extends this work with custom procedures and the design of a 3-dimensional printable apparatus to embed the samples in an acrylic resin directly into polyimide tubing, which is relatively transparent to X-rays. Herein, sample preparation procedures are described for the samples from 0.5 to 10 mm in diameter, which would be suitable for whole zebrafish larvae and juveniles, or other animals and tissue samples of similar dimensions. As proof of concept, we have embedded the specimens from Danio, Drosophila, Daphnia, and a mouse embryo; representative images from 3-dimensional scans for three of these samples are shown. Importantly, our methodology leads to multiple benefits including rigid immobilization, long-term preservation of laboriously-created resources, and the ability to re-interrogate samples.

We developed protocols and designed a custom apparatus to enable embedding of millimeter-scale specimens. We present sample preparation procedures with an emphasis on embedding in acrylic resin and polyimide tubing to achieve rigid immobilization and long-term storage of specimens for the interrogation of tissue architecture and cell morphology by micro-CT.

Katı, sabit ve lekeli, genel olarak, milimetre ölçekli örnekler için bölüm ücretsiz 3D Histoloji mikro bilgisayarlı tomografi tarafından katıştırma

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in ...

Automated Counterflow Centrifugal System for Small-Scale Cell Processing

Successful commercialization of gene and cell-based therapies requires manufacturing processes that are cost-effective and scalable. Buffer exchange and product concentration are essential components for most manufacturing processes. However, at the early stages of product development, these steps are often performed manually. Manual dead-end centrifugation for buffer exchange is labor-intensive, costly, and not scalable. A closed automated system can effectively eliminate this laborious step, but implementation can be challenging. Here, we describe a newly developed cell processing device that is suitable for small- to medium-scale cell processing and aims to bridge the gap between manual processing and large-scale automation. This protocol can be easily applied to various cell types and processes by modifying the flow rate and centrifugation speed. Our protocol demonstrated high cell recovery with shorter processing times in comparison to the manual process. Cells recovered from the automated process also maintained their proliferation rates. The device can be applied as a modular component in a closed manufacturing process to accommodate steps such as buffer exchange, cell formulation, and cryopreservation.

Automation is key to upscaling and cost management in cell manufacturing. This manuscript describes the use of a counterflow centrifugal cell processing device for automating the buffer exchange and cell concentration steps for small-scale bioprocessing.

Küçük Ölçekli Hücre İşleme için Otomatik Karşı Akım Santrifüj Sistemi

Successful commercialization of gene and cell-based therapies requires manufacturing processes that are cost-effective and scalable. Buffer exchange and ...