推动工业领域设备更新实施方案，重点任务中指出：       更新升级试验检测设备中，测试验证环节，作为提升工程化和产业化能力的重要环节，需通过机械测试、环境测试、可靠性试验等专用仪器来实现。       凯尔测控试验系统（天津）有限公司，从事研发、生产、销售动静态疲劳试验机16年，公司有优秀的设计、研究和管理人员，在测试验证环节为科研学者提供完整可靠的数据支撑。       凯尔测控积极采用先进的设计理念结合企业雄厚的设计开发能力，在同行业中开发出了技术含量高、质量稳定的高科技技术产品：微型电磁式动态力学试验系统、大型电磁式动态力学试验系统、原位拉压力学试验系统、原位双轴力学试验系统、电子万能拉扭力学试验系统、电液伺服力学试验系统等，为中国试验机行业的不断发展添砖加瓦。      凯尔测控作为国产疲劳检测装备制造企业，16年来持续为科研学者提供强有力支撑，助力成果转化，深化产学研合作，为科创研发保驾护航。       在2024年工业领域设备更新实施方案的政策导向下，凯尔测控推出了多种疲劳试验机支持科研院所、高等院校及生产企业设备换新，全力以赴为创新产业赋能增效。

会议概况    “2024年全国固体力学学术会议”于 2024年3月29日至4月1日在江苏省南京市南京国际博览会议中心顺利召开。全国固体力学学术会议是我国固体力学界每四年举办一次的综合性学术盛会，旨在为固体力学领域的专家学者提供展示最新成果、交流学术思想、探讨未来趋势的平台。本次会议主题为“固体力学前沿和挑战”。大会组委会热忱邀请全国固体力学领域的专家学者及研究生参会交流，分享最新的研究进展，共同研讨固体力学及相关领域的发展机遇以及面临的挑战。        凯尔测控-作为本次会议国内高端疲劳试验机厂商赞助商，展示了固体材料力学检测设备：微型电磁式动态力学试验机和原位拉压力学试验机。‍

会议简介全国固体力学学术会议是我国固体力学界每四年举办一次的综合性学术盛会，旨在为固体力学领域的专家学者提供展示最新成果、交流学术思想、探讨未来趋势的平台。     2024年全国固体力学学术会议将于 2024年3月29日至4月1日在江苏省南京市召开，凯尔测控将携固体力学试验系统，及固体力学试验方案出席本次大会。时间：2024年3月29日至4月1日主会场：南京国际博览会议中心（南京市建邺区双闸街道江东中路300号）分会场：南京国际青年文化中心（南京市建邺区金沙江西街9号）凯尔会议活动会议现场凯尔测控准备了免费礼品产品展示关于凯尔      凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业,自2008 年成立以来，CARE 一直致力于疲劳试验机的研发和创新。      公司拥有各类力学性能试验机十六个系列四十余个品种主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、血管支架疲劳试验系统、多功能关节损试验系统、极片电阻率分布测试系统、拉扭多轴疲劳试验机。

2024设备大更新相关解读政策导向：（1）为鼓励科学研究和技术开发，促进科技进步，对内资研发机构和外资研发中心采购国产设备全额退还增值 税政策执行至2027年12月31日。（2）2023年2月23日，召开中央财经委员会第四次会议，强调推动新一轮大规模设备更新和消费品以旧换新，有效降低社会物流成本。（3）2024年3月6日，国家发展改革委主任郑栅洁表示我国设备更新需求初步估算是年规模5万亿元以上的巨大市场。2024年设备更新和消费品以旧换新行动方案的推出是在综合考虑经济发展需求、市场预期和国家战略等因素的基础上制定的，旨在通过政府的引导和支持，激发市场活力，推动产业升级，实现经济的高质量发展。凯尔测控支持试验机以旧换新（不限品牌）及设备升级凯尔测控作为国产疲劳检测装备制造企业，15年来持续为科研学者提供强有力支撑，助力成果转化，深化产学研合作，为科创研发保驾护航。在2024年设备更新和消费品以旧换新行动方案的导向下，凯尔测控推出了多种疲劳试验机支持科研院所、高等院校及生产企业以旧换新，设备升级换新等活动，全力以赴为创新产业赋能增效。 

2024设备大更新相关解读政策导向：（1）为鼓励科学研究和技术开发，促进科技进步，对内资研发机构和外资研发中心采购国产设备全额退还增值 税政策执行至2027年12月31日。（2）2023年2月23日，召开中央财经委员会第四次会议，强调推动新一轮大规模设备更新和消费品以旧换新，有效降低社会物流成本。（3）2024年3月6日，国家发展改革委主任郑栅洁表示我国设备更新需求初步估算是年规模5万亿元以上的巨大市场。2024年设备更新和消费品以旧换新行动方案的推出是在综合考虑经济发展需求、市场预期和国家战略等因素的基础上制定的，旨在通过政府的引导和支持，激发市场活力，推动产业升级，实现经济的高质量发展。凯尔测控支持试验机以旧换新（不限品牌）及设备升级凯尔测控作为国产疲劳检测装备制造企业，15年来持续为科研学者提供强有力支撑，助力成果转化，深化产学研合作，为科创研发保驾护航。在2024年设备更新和消费品以旧换新行动方案的导向下，凯尔测控推出了多种疲劳试验机支持科研院所、高等院校及生产企业以旧换新，设备升级换新等活动，全力以赴为创新产业赋能增效。 

心血管疾病是危害人类生命健康最严重的疾病之一。《中国心血管健康与疾病报告2020》显示，我国心血管疾病现有患病人数为 3.3 亿，年死亡人数超过400万例。心血管病治疗的巨额费用已成为家庭、社会和国家的沉重负担。因此，深入探讨心血管疾病发生、发展的机制及其防治是“面向人民生命健康"的国家重大需求问题。心血管系统是以心为动力泵、血管为网络的力学系统，力学因素在调控心血管系统生理状态或病理进程中起到至关重要的作用。血管壁细胞会受到多种形式的力学刺激（环境）因素，如剪切应力（shear stress）、周期性张应力（变）（circumferential stress）、正压力（normal stress）等外源性应力以及细胞外基质（extracellular matrix, ECM）硬度等内源性应力。血管细胞通过感知不同的力学刺激，并将其转化为生化信号进而激活胞内一系列的应答反应。力学因素的改变或病理条件下产生的应力与疾病的发生发展密切相关，揭示心血管疾病发生与发展的机制，寻找力学因素调控的心血管疾病防治潜在的新靶点和新策略有着非常重要的意义［1-2］。本文以血管力学刺激（环境）因素和关键力学响应分子为线索，介绍2023年度的血管力学生物学领域的最新研究进展。1 血管力学刺激（环境）因素1.1 剪切应力       大量研究表明，动脉直部的血流是剪切方向一致、剪切速率高的层流，该血流区域具有抗动脉粥样硬化的特性。相反，动脉的分叉和弯曲处的血流呈剪切方向往复且速率低的扰动流，该紊乱血流区域更容易促进动脉粥样硬化的发生。不同流动模式的剪切应力会对ECs产生不同的力学信号，其中涉及不同的调控机制［3］。       Cheng等［4］通过单细胞分析揭示SOX4作为内皮功能障碍过程中的一种新型表型调节因子，进而加剧动脉粥样硬化的发生，其中高脂血症相关细胞因子和紊乱血流均是SOX4的内源性诱导因子。Canham等［5］研究发现，EVA1A是一种新型血流敏感基因，它通过调节血管内皮细胞（endothelial cells, ECs）自噬和炎症激活介导了促动脉粥样硬化的紊流对心血管细胞功能障碍的影响。Shih等［6］通过大规模磷酸化蛋白质组学分析，发现了一种新型动脉粥样硬化相关磷酸化蛋白Vinculin，它在Ser 721位点（VCLS721p）的磷酸化是由扰动流诱导（见图1）。Tang等［7］研究发现，扰动血流诱导的CCRL2通过CCRL2-chemerin-β2整合素轴诱导动脉粥样硬化斑块的形成，为动脉粥样硬化的预防或治疗干预提供了潜在靶点。Jiang等［8］研究表明，ECs的PHACTR1是一种新型PPARγ核心抑制因子，可在血流紊乱区域促进动脉粥样硬化，这使得PHACTR1是治疗动脉粥样硬化的潜在靶点之一。Anisimov等［9］研究显示，在动脉ECs中缺失Tie2或同时缺失Tie2和Tie1会增加Foxo1的核定位、内皮黏附分子的表达和免疫细胞的聚集，从而促进动脉粥样硬化的发生，表明Tie2受体是一类保护动脉粥样硬化的主要内皮血管生成素受体。Shirakura等［10］研究认为，暴露在高剪切应力下会导致VE-PTP的极化和内吞，同时细胞连接处的Tie2也会被激活，使得大分子通透性更低，进而确定了VE-PTP是抑制动脉粥样硬化的新靶点之一。图1 扰动流诱导ECs的VCLS721p促进动脉粥样硬化发生的机制［6］      Tauchi等［11］研究发现，JNK1/2通过促动脉粥样硬化的剪切应力介导ECs的Cx43力学转导，Cx43在人颈动脉斑块中的巨噬细胞和ECs中表达，并且Cx43+细胞数量与斑块易感性相关。Hartman等［12］利用近红外光谱技术血管内超声（near-infrared spectroscopy-intra vascular ultrasound，NIRS-IVUS）和光学相干断层扫描（optical coherence tomography，OCT）技术在超过1年的随访中发现，暴露于低剪切应力以及脂质丰富的区域往往容易有斑块生长。而Hakim等［13］研究发现，斑块侵蚀与ECs受到的剪切应力、梯度以及斑块形貌密切相关。针对动脉粥样硬化的治疗，Zhao等［14］通过小鼠颈动脉部分结扎模型证明，盘形的纳米颗粒比球形纳米颗粒在血流紊乱区域具有更好的靶向性和更高的聚集性，该发现为改善动脉粥样硬化的治疗提供了有效策略之一。另外，Zhao等［15］研究表明，ECs的甲基转移酶DNMT1通过抑制ALDH2、ALDH3A1和ALDH6A1的表达来介导血流动力学调节的内皮间质转化，而补充肌肽等可能在预防和治疗动脉粥样硬化方面有很大的潜力。图2 核/细胞质刚度比控制传递到核的剪切应力大小［16］       关于ECs对剪切应力的感知，Walther等［16］使用原子力显微镜和数学建模发现，控制剪切力传递的关键参数不是亚细胞区室的单独力学参数，而是它们之间的刚度比（见图2）。Yamamoto等［17］研究认为，ECs通过改变其细胞膜和线粒体膜的脂质顺序，进而差异性地感知层流和紊流，层流条件下ATP产生增加，紊流条件下H2O2释放增加。在剪切应力对ECs活化和血管生成的影响方面，Bosseboeuf等［18］研究发现，Neuropilin-1与VE-cadherin和TGFBR2相互作用，稳定黏着连接，阻止血液流动情况下ECs活化，该结果揭示了Neuropilin-1在ECs中的减少可能会通过调节黏着连接信号、促进TGF-β信号和炎症反应而导致血管疾病。Kim等［19］研究发现，Sox17介导的ECs基因表达和表型变化，在生物力学刺激情况下被高度调节，表明Sox17在调节动脉血流动力学下的动脉ECs适应性以及血管发生和血管生成期间的细胞行为中起重要作用。Fujimoto等［20］通过计算流体力学求解器（COMSOL）模拟揭示了在剪切应力相对较低（50~150 mPa）的位置血管更容易生成。1.2 周期性张应变      脉动的血流导致血管壁受到周期性张应力（变）。正常生理条件下，动脉血管壁受到的周期性张应变或循环拉伸幅度为5%~10%，对于维持血管动态生理平衡至关重要。而在高血压等病理条件下，动脉血管壁受到的周期性张应变幅度能达到15%左右。       Chu等［21］开发一种模拟人体动脉血管微流体系统的装置，该装置结合了流体剪切应力和周期性张应变，观察到这些力学刺激使得ECs细胞骨架排列方向与液体流动方向一致。Neutel等［22］研究发现，血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cells, VSMCs）是主动脉黏弹性的重要调节器，而循环拉伸是主动脉黏弹性的调节因素，循环拉伸幅度和频率条件的改变，如锻炼或者高血压，会引起主动脉黏弹性的改变。Han等［23］研究表明，生理性张应变促使内皮祖细胞代谢重编程，通过上调Acsl1的水平增加ATP的产生，进一步促进其黏附及体内再内皮化的能力，最终改善了血管修复并抑制了血管狭窄（见图3）。Figueroa等［24］研究发现，SGK-1在主动脉VSMCs的力学激活可以促进炎症信号的释放和巨噬细胞的聚集，故该激酶可作为高血压血管病变的潜在药物治疗靶点。Zhang等［25］研究显示，主动脉压力诱导VSMCs的表观遗传程序，促进维持主动脉稳态的适应性反应，其中YAP通过感知力学信号和诱导适应性基因表达，在这种适应性反应中发挥核心作用。Wang等［26］研究表明，Escin通过抑制力学拉伸和化学诱导血管ECs的Piezo1激活来改善炎症状况。Ferrari等［27］研究了ECM刚度对新生血管生成的影响，以及循环拉伸对ECs血管生成的影响，发现ECM水凝胶硬度控制着血管的大小和新生血管的密度，而RNA测序显示循环拉伸促使了ANGPTL4+5、PDE1A和PLEC等基因的上调。此外，Chandra Sekar等［28］建立了一种通用模型来研究基质刚度和循环拉伸对人主动脉ECs的协同作用，发现NF-κB在细胞核内的积累、ECs的增殖以及IL-1β的表达均依赖于循环拉伸水平和基底刚度（见图4）。图3 过表达内皮祖细胞的Acsl1改善血管修复并抑制血管狭窄［23］图4 可控基底硬度的循环拉伸系统原理［28］1.3 ECM刚度     细胞的力感受器也能够响应ECM的刚度变化。Biber等［29］通过分析全转录组微阵列数据，揭示了Survivin作为细胞周期和增殖的上游调节因子通过FAK-E2F1信号轴响应ECM刚度。Yu等［30］研究发现，ECM刚度和TGF-β信号共同调控微血管稳定性和周细胞肌成纤维细胞分化。较硬的ECM可促进ECs的ITGB1的Y783磷酸化和CTGF分泌，从而诱导周细胞分化为肌成纤维细胞。Zhang等［31］研究认为，成纤维细胞MRC-5在改变ECM微环境中发挥作用，通过动态ECM重塑促进血管形成。Zhang等［32］研究表明，聚集在甘草根茎中的一种查尔酮Echinatin可以降低VSMCs周围ECM的刚度，也可维持ECs中谷胱甘肽代谢的平衡，进而抑制导致动脉粥样硬化的铁死亡和基质重塑。此外，VSMCs的衰老和ECM硬化增加会促进Sox9表达，而Sox9高表达反过来又驱动ECM进一步修饰，从而加速血管硬化和衰老［33］。      ECM变化还对ECs和血管生成具有较大影响。Subramanian等［34］通过改变ECM的组成成分，如I型胶原蛋白和纤连蛋白的组成比例，发现不同比例下的细胞面积和细胞圆度呈现不同的关系，证明了不同胶原和纤连蛋白比率对ECs生物力学和形态学反应的影响。Carrasco-Mantis等［35］开发了一种基于3D主体的血管生成力学生物学模型，从计算机生物学层面揭示并部分解释了ECM力学因素对血管生成的作用，发现ECM刚度增加会加速血管网络增殖，血管网络倾向于向硬度更高的区域生长；此外，ECM黏弹性增加会减缓血管网络增殖。Wei等［36］利用动态和共价网络的合成策略，开发了一种基于胶原蛋白-透明质酸的水凝胶平台，通过数学模拟和体内血管生成实验证明了基质可塑性的平衡有利于细胞与基质的结合和细胞间的黏附，进而促进血管的组装和侵袭（见图5）。Chang等［37］利用3D微流体组织模拟血管新生发芽，在具有良好物理特性的ECM上叠加确定的间隙流，发现与纯胶原蛋白的水凝胶相比，在基于胶原蛋白的基质中添加透明质酸可显著增强间隙流诱导的血管新生出芽，揭示了透明质酸通过改变胶原ECM的刚度和孔隙来增强间质流介导的血管新生出芽。图5 可塑性水凝胶中ECs生长的分子信号途径［36］2 关键力学响应分子     除了以上力学因素的影响之外，Piezo1和YAP作为关键的力学响应分子在血管力学生物学中同样发挥着重要作用。已知Piezo1通道是力敏感的阳离子通道，可被力学拉伸或剪切应力激活。Jiang等［38］研究发现，Piezo1通道激活可通过增强ECs的线粒体呼吸和糖酵解来刺激ATP的产生，提示Piezo1通道在ECs能量代谢中发挥着作用。Chuntharpursat-Bon等［39］揭示了Piezo1和PECAM1在细胞-细胞连接处相互作用，并在ECs的力传导中共同发挥作用。Tian等［40］揭示了血管龛中血流产生的力学刺激对果蝇造血过程的影响。在血管龛细胞中，力敏感通道Piezo通过细胞内钙离子的上调来传递力，从而导致Notch激活和FGF配体转录的抑制，而FGF配体已知可调控造血祖细胞的维持。Xie等［41］揭示了微环境硬化在加剧巨噬细胞依赖性血管生成反应缺陷中的关键作用，敲除巨噬细胞Piezo1通过CaMKⅡ/ETS1介导的FGF2转录激活促进后肢缺血后的灌注恢复。该研究结果为增强缺血性疾病的血管生成提供了一种很有前景的治疗策略。Luu等［42］基于超声镊子的微机械系统、力瞬时频谱和转录组分析发现了老化VSMCs的力学响应存在异常，并确定Piezo1是缓解血管老化的潜在治疗性力学生物学靶点。     YAP也是血管生物学的关键力学响应分子之一。研究表明，力通过调节转录因子YAP的核-胞浆转运来控制基本的细胞过程。Ma等［43］研究发现，单向剪切应力诱导双相YAP转运，该过程最初是入核，随后随着肌动蛋白帽的形成和核硬化而发生出核。相反，病理性的振荡剪切力会诱导轻微的肌动蛋白帽形成、核软化和持续的YAP核定位，并通过建立三维力学化学模型揭示了切应力诱导核细胞质运输的统一机制，提供了转录因子定位与力学刺激之间的联系（见图6）。在血管形态发生过程中，ECs、成纤维细胞和ECM之间的相互作用导致组织硬度增加，并与血管功能增强相关。Whisler等［44］研究认为，新生组织硬化和血管功能依赖于成纤维细胞中由YAP介导的力学传导信号。成纤维细胞中缺乏YAP1的小鼠胚胎既表现出组织硬度降低，又出现致死的血管缺陷。Liu等［45］揭示了DDR1是力学和化学刺激激活YAP的介质，并证明了DDR1以液-液相分离依赖的方式调节LATS1磷酸化（见图7）。YAP和TAZ在VSMCs中具有力学保护作用，Arevalo Martínez等［46］研究显示，YAP1在人类主动脉瘤中表达减少，且VSMCs特异性YAP/TAZ缺失会引发小鼠主动脉动脉瘤的形成，表明高血压下YAP/TAZ依赖性的血管适应对血管通畅极为重要。图6 振荡剪切力导致肌动蛋白帽的轻微形成并伴随着核刚度降低进而调控YAP运输［43］图7 DDR1作为YAP激活的介质以液-液相分离依赖的方式调节LATS1磷酸化［45］3 总结和展望     本文主要介绍了2023年至今血管力学生物学相关领域的研究进展，从剪切应力、周期性张应力、细胞外基质应力及关键力学响应分子等方面，总结了其在血管新生及血管疾病发生发展中的重要作用。随着技术手段和力学模型的创新与发展，血管系统所受到的应力能够更好地被模拟，这将促使越来越多的力学信号通路和调控机制被发现，从而有助于进一步阐明心血管疾病的病理机制。然而，目前该领域仍存在许多问题待解决。例如，一些体内产生的应力在体外很难被模拟，应力条件下实时成像的技术尚不完善；同时，生理系统的复杂性需要更多新的实验工具和概念，以促进人们对力学因素如何保护生理稳态或诱导病理进程的理解。综上所述，血管力学生物学在血管新生和心血管疾病的防治中有着广泛的转化应用前景，亟待所有力学生物学的研究者们去深入探索，从而为心血管疾病的预防、诊断和治疗提供更多有力证据和治疗方案。

       由中华医学会、中华医学会骨科学分会主办，陕西省医学会、西安交通大学第二附属医院承办，河北医科大学第三医院协办的中华医学会第二十二届骨科学术会议暨第十五届COA学术大会（Chinese Orthopaedic Association, COA）将于2023年11月22-26日在陕西省西安市完美谢幕。            凯尔测控试验系统（天津）有限公司作为专业从事开发、生产、销售各类生物材料疲劳试验系统的高新技术企业首次参加中华医学会第二十二届骨科学术会议暨第十五届COA学术大会，感受到了现场的气氛很火爆。       凯尔测控产品主要用于医疗器械领域相关产品的材料及产品耐久性测试研究，主要包括骨科创伤植入物、人工关节、脊柱固定系统、椎间融合、血管内植入物及生物工程材料等疲劳性能耐久性测试研究，对于产品临床服役的安全性、可靠性具有重要意义。展位实况凯尔测控产品备受外宾的青睐                      骨科植入物动态力学试验系统                                                 微型齿科疲劳测试仪 ‍‍                                                               关于凯尔      凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业，自2008年成立以来一直致力于发展新的测试方法，已申请授权与转让专利29项，软件著作权45项。先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所及军工单位建立密切合作，持续在航空、航天、核电等关键领域进行技术研发与投入。公司拥有各类力学性能试验机四个系列四十余个品种，主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等先进测试系统均有效填补国内空白，是国内疲劳试验测试系统的领军企业。

本次大会设有5场大会报告、135场专题报告会、8个大会论坛以及海报交流等科学节目。论文接收数量达2800余篇。同时还设有企业卫星会、招聘宣讲会等，受到了行业领域广大科技工作者的广泛关注。中国工程院院士王迎军，美国国家工程院院士Leonard Pinchuk，美国国家工程院、美国国家医学院院士Kam W. Leong，中国科学院院士赵宇亮，中国科学院院士马光辉受邀作大会报告。王迎军院士作大会报告Leonard Pinchuk院士作大会报告Kam W. Leong院士作大会报告赵宇亮院士作大会报告马光辉院士作大会报告      中国生物材料学会名誉理事长张兴栋院士、中国生物材料学会候任理事长赵宇亮院士、中国科学院过程工程研究所马光辉院士以及韩国生物材料学会理事长Jong-Chul Park教授、中德学术论坛德方主席Matthias Barz教授等出席15日大会闭幕式。      闭幕式上，2023年度中国生物材料学会科学技术奖一等奖获得者军事医学研究院王常勇研究员团队周瑾研究员、北京大学郑玉峰教授受邀作成果报告。赵宇亮院士致辞     多年来，中国生物材料大会始终致力于融汇贯通学科链、创新链与产业链，为行业领域搭建平台、创造机会、推进合作。科技赋能，未来可期，中国生物材料学会将继续发挥大会平台优势，推动生物材料领域创新全面融入国家发展需求，不断为保障人民健康蓄势赋能。                                                                               现场火爆的场面

现代工程装备呈现长寿命服役的发展趋势，结构超长寿命预测对安全可靠服役至关重要。超高周疲劳是结构超长寿命服役需要考虑的失效模式，人们通过研究疲劳裂纹萌生与扩展机理，建立了超高周疲劳寿命的物理模型；近年来，人工智能与疲劳研究的结合为寿命预测提供了新思路，但数据量不足、纯数据驱动未有效融合物理模型仍是制约疲劳寿命预测的难题。针对这些问题，华东理工大学朱明亮教授、轩福贞教授等人提出了数据-物理模型驱动的超高周疲劳寿命预测框架（图1），通过选择结构材料的小样本疲劳寿命数据，使用Z参量寿命模型进行数据扩展，引入多种机器学习算法和物理模型，采用多种材料对数据-物理模型的预测能力进行比较与验证。系列研究成果以“On micro-defect induced cracking in very high cycle fatigue regime"“A data-physics integrated approach to life prediction in very high cycle fatigue regime"和“Data-driven approach to very high cycle fatigue life prediction"为题先后发表在Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. 2022; 45: 3393、Int. J. Fatigue 2023; 176: 107917和Eng. Fract. Mech. 2023; 292: 109630上。研究发现，训练集越大，机器学习方法预测材料疲劳寿命准确率越高，数据与物理模型的融合可显著提升预测准确度，为小样本数据下的超高周疲劳寿命预测提供了解决方案。基于Z参量模型和人工神经网络搭建的Z-PINN模型对15Cr钢、FV520B-I钢和GCr15钢的超高周疲劳寿命预测准确率分别为78.9%、89.3%和94.3%（图2）。图1  数据-物理模型驱动的疲劳裂纹扩展和超高周疲劳寿命预测框架图2  三种典型材料超高周疲劳寿命预测准确度比较 通讯作者简介：朱明亮，教授、博导，主要从事机械结构疲劳、损伤与断裂研究，发表学术论文100余篇，出版专著1部，获省部级科技一等奖3项。兼任中国材料研究学会疲劳分会理事、中国机械工程学会成组与智能集成技术分会常务委员。轩福贞，教授、博导，主要从事机械结构强度、智能传感与寿命可靠性、数字孪生技术等领域研究，发表学术论文300余篇，出版专著5部，获国家科技进步一等奖、二等奖等奖励。兼任中国机械工程学会压力容器分会副理事长、中国化工学会副理事长等。

      随着全球核能发展趋势，国际上将核电站的发展分为四代。第一代核电站，是指上世纪50、60年代初期开发的核电站。第二代核电站，是指从60年代后期到90年代前期进一步开发和建造的发电功率达30万千瓦的大型商用核 电站。第三代核电站，是从上世纪90年代中后期到2010年开始运行的具有更高安全指标的先进核电站。正在开发中的第四代核电站，具有经济性好、安全性高、产生废物少、核资源可持续、核扩散可防止等优点。其中铅基反应堆（LFR）由于其突出的优点成为第四代反应堆系统具有发展潜力的两种堆型之一。铅基反应堆使用铅或者铅铋共晶合金（LBE）作为冷却剂材料，且最早在前苏联开发用于阿尔法级核潜艇，但由于LBE是一种腐蚀材料，结构钢材在LBE环境会发生液态金属腐蚀（LMC）和液态金属脆化（LME），LMC和LME以及氧浓度成为影响铅基反应堆性能的关键问题。因此为了研究液态铅铋环境下结构材料的力学特性，亟需开发一种可模拟不同氧浓度高温液态铅铋环境的力学试验系统。图1 一到四代核反应堆发展及代表堆型氧控方案          液态LBE控氧技术主要包括气态控氧和固态控氧，其中气态控氧技术又分为两种。如图2所示，第一种是将Ar/H2还原性混合气体或Ar/O2氧化性混合气体通入液态LBE内部或覆盖在表面，通过化学反应实现对氧浓度的控制。如图3所示，另一种气态控氧方式为在液态LBE表面通入Ar/H2/H2O三元混合气体，通过控制H2和H2O的组分比例来使液态LBE氧浓度达到目标值并稳定。第一种气态控氧方式控氧速率较快，但是控氧精度较差且容易失控，第一种气态控氧方式可以获得稳定的氧浓度且波动较小，但时控氧时间较长。图2 第一种气态控氧方式及控氧曲线图3 第二种气态控氧方式及控氧曲线氧传感器及氧浓度测量原理          氧传感器是氧控系统中的关键部件，要求其在低浓度的氧含量范围内准确地、稳定地测量，同时具有长期的运行稳定性。用于液态金属中溶解氧的电化学氧传感器利用了固体电解质的离子导体性质，可以用于测量极低的氧含量。目前，一般采用氧化锆基固体电解质为主要材料，利用电化学浓差式电池原理制作氧传感器。其原理如图4所示，根据 Nernst原理，当固态电解质两端有氧浓度梯度时，氧离子会从高浓度的一侧穿过固态电解质到低浓度的一侧，于是会在固态电解质的阴阳两极之间形成一个可以反映两边氧浓度差值的电动势（EMF）。在一定的温度下，这个EMF的理论值可以通过公式算出：   E为理论电动势EMF，单位为V；R=8.31441J/(mol·K)，为理想气体常数；F=96484.6C/mol，为法拉第常数；T为温度，单位是K；PO2,ref为参比电极氧分压；PO2是被测介质中的氧分压。在一定的温度下，参比电极中的氧分压是一定的，那么被测介质中的氧分压就可以通过测量电动势E的值获得。图4 氧传感器原理图      根据参比电极的不同类型，可将氧传感器分为两种，一种是金属-空气氧传感器，如Pt-空气氧传感器，另一种是金属-金属氧化物传感器如Bi-Bi2O3、Cu-CuO2氧传感器。国内外均有多家机构研发了LBE氧传感器，考虑到金属-空气参比电极传感器需要和空气连通，电解质破裂可能会造成回路泄漏，优先开发金属-金属氧化物参比电极氧传感器。且Bi-Bi2O3在应用温度范围、准确性、响应速度、稳定性等方面综合性能优异，基于以上原因，优先开发 Bi-Bi2O3参比电极传感器。     自行设计的Bi-Bi2O3氧传感器结构图如图5-a所示，实物图如图5-b所示，图6为不同温度下氧传感器的稳定性测试结果，测试结果误差稳定在2mV以内。图5 Bi-Bi2O3型氧传感器结构图(1) BNC 接头；(2) 密封法兰；(3) 氟胶圈；(4) 密封陶瓷片；(5) 螺纹压紧件；(6) 锥形环；(7) 散热片；(8) CF法兰；(9) 氧化铝陶瓷管；(10) 电极引线；(11) YSZ陶瓷锥管图6 不同温度下氧传感器稳定性测试结果(a) 500 ℃；(b) 450 ℃；(c) 400 ℃；(d) 350 ℃试验装置         主要构成包括：凯尔测控力学测试系统（卧式/立式），高温液态LBE储液系统，高温液态铅铋试验腔，氧控系统，高温引伸计（卧式）/LVDT位移传感器（立式），保温系统以及支撑台架。其中凯尔测控力学测试系统为测试主体，最大载荷50kN，最大试验频率15Hz。高温液态LBE储液系统储液温度可达550℃，最大储液量15L，可进行液态铅铋氧浓度的预控制。高温液态铅铋试验腔单次试验仅需1.5L液态铅铋，氧控系统包含氧传感器及配套气瓶以及控制系统，可实现动态精确控氧气，误差可控制在2mV以内。根据氧浓度需求，高温液态铅铋试验腔可分为氧饱和液态铅铋试验腔体、贫氧液态铅铋试验腔以及控氧液态铅铋试验腔体。保温系统控温550℃及以上，温差±1℃，隔热效果良好。       高温引伸计/LVDT位移传感器可在550℃氧饱和液态铅铋试验环境下使用，精度达到0.002mm，且配套有特制的固定移动装置，图7为高温液态铅铋环境卧式单轴疲劳试验系机结构图，展示了高温引伸计的安装方式及安装实物图。贫氧液态铅铋试验腔以及控氧液态铅铋试验腔体通过数字图像技术（DIC）进行应变测量。       卧式试验装置方便装夹高温引伸计且节省铅铋，立式试验装置节省占地面积，集成度较高，可根据需要设计卧式或立式结构。图7高温液态金属环境卧式单轴疲劳试验系机结(a) 主机结构；(b) 引伸计安装示意图；(c) 引伸计安装实物图参考文献[1]Rivai A K ,  Kumagai T ,  Takahashi M . Performance of oxygen sensor in lead-bismuth at high temperature[J]. Progress in Nuclear Energy, 2008, 50(2-6):575-581.[2]秦博,付晓刚,马浩然,等.铅铋合金气相氧含量控制初步实验研究[J].材料导报, 2019, 33(11):4.DOI:CNKI:SUN:CLDB.0.2019-11-010.凯尔测控公司介绍          凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业，自2008年成立以来一直致力于发展新的测试方法。先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所建立密切合作，持续在航空、航天、核电等关键领域进行技术研发与投入。公司拥有各类力学性能试验机四个系列四十余个品种，主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等测试系统打破国外设备的垄断。凭借着过硬的技术、性能优良的产品和专业妥善的服务，凯尔测控赢得了众多用户的信赖。      凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业，自2008年成立以来一直致力于发展新的测试方法。先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所建立密切合作，持续在航空、航天、核电等关键领域进行技术研发与投入。公司拥有各类力学性能试验机四个系列四十余个品种，主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等测试系统打破国外设备的垄断。凭借着过硬的技术、性能优良的产品和专业妥善的服务，凯尔测控赢得了众多用户的信赖。

9月4日，由全国钢标准化技术委员会力学及工艺性能试验方法分技术委员会、金属材料微试样力学性能试验方法工作组主办，冶金工业信息标准研究院、华东理工大学、西南交通大学协办，中国石油大学（华东）承办的首届微试样力学试验方法专题研讨会在青岛胜利召开。华东理工大学、中国工程院院士涂善东，香港大学、香港工程科学院院士颜庆云，中国钢铁工业协会副秘书长、冶金工业信息标准研究院党委书记、院长张龙强，中国石油大学（华东）党委、副校长周鹏等出席了研讨会。来自国内企业、科研院所、大专院校、检测机构等从事微试样力学领域研究的300余位专家代表参加了会议，直播吸引近三万人次观看。凯尔测控作为国内微小试样疲劳试验机厂家，受邀参加了本次会议，展出了应用于微试样力学的相关仪器设备，备受参观学者们的关注。                  CARE TEST CARE FUTURE凯尔测控技术顾问陈刚，天津大学教授/博导，作题为《原位力学试验系统的开发与应用》的学术报告，把科研成果转化及应用进行了详细的介绍。凯尔测控作为成果转化输出基地，生产了多种系列产品，提供全面的解决方案。CAR

                    凯尔测控试验系统（天津）有限公司创建初期，致力于各种高性能材料试验机的研发成功推                    出了一系列的优质测试仪器，并先后与各大高校、研究院所、军工单位及国外研究机构建立                    起密切合作，逐步成长成为一个技术密集型企业，具有深厚的开发、研究、设计及生产制造                    能力。                    公司在发展过程中引进了一系列的优秀设计、研究和管理人员，积极采用先进的设计理念结                    合企业雄厚的设计开发能力，在同行业中优先开发出了技术含量高、质量稳定的高科技技术                    产品：微型电磁式动态力学试验系统、大型电磁式动态力学试验系统、原位拉压力学试验系                    统、原位双轴力学试验系统、电子万能拉扭力学试验系统、电液伺服力学试验系统等，为中                    国试验机行业的不断发展添砖加瓦。

2023年7月8日，由中国材料研究学会主办的中国材料大会2022-2023在深圳国际会展中心开幕。据悉，本届中国材料大会系首次在深圳举办，大会聚焦前沿新材料科学与技术，设置77个关键战略材料及相关领域分会场，三天会期超1.9万名全国新材料行业产学研企代表齐聚鹏城，出席大会。会议同期，大会组委会还在会展中心17号馆举办了国际新材料科研仪器与设备展览会。展会现场，仪器信息网就参会感受、解决方案、行业发展趋势等话题采访了凯尔测控试验系统（天津）有限公司销售经理张雄。以下为现场采访视频：

       2023年7月7日-10日，由中国材料研究学会主办的中国材料大会2022-2023在中国深圳隆重举行。1.9万余名材料科技工作者、1500余位杰青长江学者、50余位两院院士出席了本次大会。本届大会是中国材料界深入学习贯彻党的二十大会议精神，全面推进高水平科技自立自强的大背景下举办的一次跨学科、跨领域、跨行业的学术交流大会，是中国新材料界学术水平最高、涉及领域最广、前沿动态最新的超万人国家级品牌大会。       本届大会在重大基础研究、应用基础研究、前沿热点、尤其是关键“卡脖子”材料领域，设立了77个分论坛，涵盖能源材料、环境材料、先进结构材料、功能材料、材料设计制备与评价等5大类主题以及相关交叉学科；同时开设了一些特色论坛和展览，包括6个前沿热点青年论坛、3个大湾区特色新材料论坛、1个材料教育论坛、1个材料期刊论坛、1个2023年广东省新材料创新发展论坛、1个国际新材料科研仪器及设备展、1个全国新材料人才招聘会等活动。       我国新材料发展正在处于前所未有的黄金时代和关键时期。前沿研究方面，我们正在走在世界前列，正在向原创化、体系化、引领化方向发展。产业发展方面，关键材料的国家级平台建设正在为打通“最后一公里”进行的系统化基础“补课”。新材料技术应用正在纳入大数据工程及专业化平台建设，国产“好用”材料计划在逐步推进。          凯尔测控试验系统（天津）有限公司作为历届中国材料大会的试验机厂家，本次会议如约而至。凯尔测控携带应用于各大领域的疲劳试验机，为现场参观学者提供丰富完整的力学解决方案。       凯尔测控展位现场实况

     电磁式动态疲劳试验机与液压万能试验机虽均属于力学试验设备，但由于二者在驱动作动原理、主机体结构、及应用扩展性方面有着较大的不同，决定了两者在实际应用中各有特点。下面简单介绍一下两者间的具体区别，希望能够帮助大家更好的选购合适的产品。一、作动原理    电磁式动态疲劳试验机的作动原理：◇ 直接驱动式电磁式电机 运行稳定，重复性高，可以确保对于力和位移的精确控制。◇ 内置的电磁式作动器有低摩擦、高重复性等特点，系统响应速度快。◇ 无油、无密封、免维护、寿命长（质保10年）。◇ 集成性高、安装方便、占地空间小。液压万能试验机的作动原理：◇ 以异步电机拖动液压泵为驱动动力源，通过控制系统驱动伺服阀加载。整机主要由主机、伺服油源、测控单元及试验软件等部分组成。◇ 占地面积大、难维护、容易出现漏油现场。二、使用性能1、电磁式动态疲劳试验机1) 电磁式电机驱动（凯尔测控技术），结构紧凑，能源使用效率高，使用维护方便，噪音低，稳定可靠；2) 载荷精度：显示值的±5%或满量程的±0.05%（取优）；3）试验载荷测量范围0.5%~100%FS4) 试验空间灵活：试验夹具可自由选择，自如更换，亦可扩展外置传感器及相应夹具，以满足不同类型的材料力学试验（如拉伸、压缩、弯曲、剥离、撕裂、剪切、拉扭等测试）；5) 选配环境附件：水浴环境、高温环境、低温环境、湿度环境等；6) 大吨位相对制造成本高。2、液压万能试验机1) 液压万能试验机，受油源配置的限制，试验机空载速度较低：双空间机型≤120mm/min；单空间机型≤250mm/min；2）小吨位（＜300kN）综合性价比低；3) 伺服阀对油源液压油过滤精度要求高（5μm），液压油需要定期更换；4) 液压连接管路及接头部位易出现漏油现象；5) 液压油源需要配备冷却系统（风能或者水冷），能耗高；6) 油源噪音相对较大；7) 可扩展性与电子万能试验机比相对较差；8) 液压万能试验机对地基要求很高，尤其是大力值主机，地基需要按照试验机厂家提供的图纸准备；9) 整机占地空间较大；10) 液压驱动，动力平稳强劲，适合大吨位。

心血管系统是脊椎动物胚胎发育的第一个功能器官系统，其主要功能是运输、控制和维持全身的血流。由于不断暴露在来源于血流量和压力的多种机械力下，心血管系统是最容易受到机械力学刺激的系统之一。在这种情况下，心血管系统中的细胞由于心脏跳动产生的脉动变化以及血流产生的剪切应力等永久地受到力学刺激。一方面，流体剪切应力、血管壁机械牵张力、细胞与细胞之间的胞间力等外力组成了心血管系统的力学刺激。另一方面，心血管细胞力学描述了心血管的细胞或组织弹性的动力学。  心肌组织是由心肌细胞、心脏成纤维细胞、细胞外基质、血管等组成的复杂和高度层次化的组织，其组织结构与心脏的宏观力学和形态特性密切相关。随着心脏从单腔结构演变为多室结构，心脏瓣膜开始控制心脏周期中的单向血流。在此期间，心室肌细胞以纤维的形式排列，在心脏壁内形成复杂的层流模式，赋予了心脏包括各向异性、黏弹性在内的多种力学性能。此外，细胞外基质维持了心脏完整性并支持其功能。心脏间质外基质主要由成纤维细胞样细胞产生和维持，为心肌提供了必要的结构支持，保留了心室的力学特性。血流和基质成分的改变都将在一定程度上影响整个心脏的结构和功能。血管在组织结构较高，特别是大组织和器官结构的产生中发挥着重要作用。所有组织生长需要建立足够的血管结构。血管主要由血管内皮细胞（endothelial cells，ECs）和周围的平滑肌细胞（smooth muscle cells，SMCs）或周细胞组成。这些特殊组分维持了血管的黏弹性、各向异性等力学特性。EC排列在血管的内表面，其在循环和周围组织之间提供选择性结构屏障，调节血管通透性和血流。血管内皮功能可以通过血流速率、血管直径或动脉力学特性变化来评估，这些特性与血管收缩和舒张活动有关。此外，SMCs是构成血管壁组织和维持血管张力的主要细胞成分。血管SMCs在组织发育过程中，不断暴露于脉动牵张力等力学刺激中，这种力学作用至少在一定程度上促进了血管组织成分的发育。心血管结构或可替代性的改变可以对心脏功能、血管收缩和扩张能力产生重要影响。特别是在病理情况下，了解心血管结构和力学特性的变化是阐明心血管疾病发生的必要条件，因为这些特性是正常心血管功能的关键决定因素。2022年，关于心血管的生物力学与力学生物学研究主要集中在心血管组分、结构和功能方面。在生理或病理条件下，对心脏和血管壁的生物力学特性、血管内的血流动力学参数、以及响应力学刺激后的生物学改变进行了广泛研究。此外，在微流体技术、纳米技术和生物成像技术等新技术的应用以及心血管生物力学建模领域也取得了进步。然而，机体自身存在的复杂力学环境导致体内心血管力学生物学相关的研究较少。因此，体内环境中不同力学条件下心血管损伤修复的力学生物学研究是未来重要的研究方向。1 心血管生物力学研究1.1 心脏结构和功能的生物力学特征心脏具有复杂的三维结构，在整体器官水平上的功能来自于细胞亚结构到整个器官的内在结构-功能的协调作用。然而，对人体心脏结构中细胞生物力学特征的研究还处于早期阶段。在最近的报道中，Chen等[1]通过空间维度剖析了心肌细胞的异质性，并明确了心肌细胞和血管细胞的空间和功能分区。该项研究表明心房或心室内存在明显的空间异质性，为心脏不同分区的功能异质性提供了理论基础。心脏的基本功能是收缩功能，由此产生的收缩力是心脏独特的力学特性。心脏收缩是一种复杂的生物力学过程，需要心肌细胞的收缩和松弛协同作用，产生足够的收缩力，将血液推向体循环和肺循环。以往研究更多的关注心脏的形态结构、心室大小和室壁厚度等因素对心脏收缩功能的影响，而缺乏对心脏收缩功能的直接表征。Salgado-Almario等[2]构建了一种新的斑马鱼品系，可用于斑马鱼心脏收缩期和舒张期钙水平的成像。该研究通过将Ca2+水平和心脏收缩功能关联起来，可实现对收缩功能的表征，有利于心力衰竭和心律失常等疾病病理生理学机制的阐明。此外，在心脏周期中，心脏收缩或舒张引起的血液流动与发育中的心脏壁不断地相互作用，从而调节心脏发育的生物力学环境。因此，确定整个心脏壁的力学特性是十分重要的。Liu等[3]在健康的成年绵羊模型中研究了左心室和右心室的生物力学差异，观察到右心室在纵向上比左心室顺应性强，在周向上比左心室硬，这表明不同心室的力学特性对舒张期血液充盈的影响不同。未来的研究应该根据不同室壁的生物力学原理开发对应的特异性治疗方法。值得注意的是，心脏瓣膜是控制心脏血流的重要组成部分，其力学特征对心脏功能和心脏瓣膜疾病的发展都有重要影响。瓣膜的生物力学特征包括瓣膜的弹性和变形能力等。这些特征可以影响瓣膜的开合和阻力，进而影响心脏血液流动和血液循环。因此，揭示心脏瓣膜的生物力学特性具有重要意义。软组织的力学性能是由其复杂、不均匀的组成和结构所驱动的。在一项二尖瓣小叶组织研究中，Lin等[4]开发了一种具有高空间分辨率的无损测量技术，证明了厚度变化可引起二尖瓣异质性的存在。此外，Klyshnikov等[5]利用数值模拟方法分析了主动脉瓣瓣膜移动性对瓣膜瓣叶装置的应力-应变状态和几何形状的影响，从应力-应变状态分布的角度出发，该研究的仿真方法可以优化心脏瓣膜假体的小叶装置几何形状。由此可见，心脏结构和功能的生物力学特征是多方面因素的综合反映，评估和解析心脏的结构和形状有利于对心脏功能作用的阐明。1.2 血管结构和功能的生物力学特征血管包括心脏的血管和周围的血管系统，这些血管的生物力学特征对心脏功能有重要影响。血管结构取决于血管的类型，其功能可分为血流动力学功能和血管功能两部分。血管的弹性和柔韧性可以影响血管的阻力和血液流动速度，从而影响心脏负荷和排血量。此外，血管的厚度和硬度也会影响血压和血液流动的速度。从生物力学和力学生物学角度去解析血管的结构和功能是目前研究的重要方向。在心血管疾病相关药物的开发中，需要精确定位和分离冠状动脉以测量其动态血管张力变化。然而，如何记录离体血管的动态生物力学特性一直困扰着人们。Guo等[6]建立了一种冠状动脉环张力测量的标准化和程序化方案，通过多重肌电图系统监测冠状动脉环沿血管直径的收缩和扩张功能，确保了生理、病理和药物干预后血管张力记录的真实性。ECs和SMCs是血管结构和功能完整性所必需的主要细胞类型。ECs可调节血管张力和血管通透性，而SMCs负责维持正常的血管张力和结构的完整性。ECs可以分泌多种生物活性物质，如一氧化氮、血管紧张素等，对血管张力和血流动力学产生调节作用。ECs还能响应外部力学刺激，如流体剪切应力和压力变化等，从而改变ECs的形态和功能，影响血管壁的生物力学特征。SMCs可以收缩和松弛，调节血管的管径和血管阻力。除细胞因素外，血管的力学性质还受到血管壁中胶原和弹性蛋白的性质、空间排列等因素的影响。这是因为SMCs是高度可塑性的，它能响应细胞外基质（extracellular matrix，ECM）固有的力学信号。最近的一项研究显示，现有的微血管网络在力学刺激的加入或退出时表现出明显的重塑，并且排列程度出现相应的增加或减少。在这个过程中，纵向张力可导致纤维蛋白原纤维的纵向排列[7]。正是这些细胞和细胞外组分赋予了血管的黏弹性、各向异性等力学特性。总体而言，血管的结构和功能是复杂而多样的，涉及到多种生物力学特性的相互作用。研究血管的生物力学特征可以帮助人们更好地理解血管疾病的发生和发展，为疾病的治疗和预防提供科学依据。1.3 心血管疾病与生物力学关系的研究进展心血管疾病是一类常见的疾病，包括动脉粥样硬化、动脉瘤、心肌梗死等。这些疾病的发生和发展与心血管系统的生物力学特性密切相关。在心血管生物力学与力学生物学领域，近年来对心血管疾病与生物力学关系的研究取得了许多进展。1.3.1动脉粥样硬化的生物力学特征研究动脉粥样硬化是一种常见的动脉疾病，其特征为动脉壁上的脂质沉积和炎症反应，导致血管壁逐渐增厚和失去弹性。动脉粥样硬化的发生和发展是一个复杂的过程，涉及多个生物力学因素的相互作用。在动脉粥样硬化中，SMCs从收缩表型转变为合成表型，而影响SMCs表型变化的因素尚未完全阐明。Swiatlowska等[8]发现基质硬度（stiffness）和血流动力学压力（pressure）变化对SMCs表型具有重要影响。在动脉粥样硬化发展过程中，在高血压压力与基质顺应性（matrix compliance）共同的作用下，才会导致SMCs完整的表型转换[8]。提高对冠状动脉微结构力学的认识是开发动脉粥样硬化治疗工具和外科手术的基础。虽然对冠状动脉的被动双轴特性已有广泛的研究，但其区域差异以及组织微观结构与力学之间的关系尚未得到充分的表征。Pineda-Castillo等[9]利用双轴测试、偏振光成像和前室间动脉共聚焦显微镜来描述了猪前室间动脉近端、内侧和远端区域的被动双轴力学特性和微结构特性，为冠状动脉旁路移植术中吻合部位的选择和组织工程化血管移植物的设计提供指导。动脉粥样硬化斑块的破裂是引起患者死亡的主要原因；但目前尚不清楚这种异质的、高度胶原化的斑块组织的破裂机制，以及破裂发生与组织的纤维结构之间的关系。为了研究斑块的非均质结构和力学性质，Crielaard等[10]研制了力学成像管道（见图1）。通过多光子显微镜和数字图像相关分析，这条实验管道能够关联局部主要角度和胶原纤维取向的分散度、断裂行为和纤维斑块组织的应变情况。这为研究人员更好地了解、预测和预防动脉粥样硬化斑块破裂提供了帮助。图1 在拉伸测试过程中斑块组织样本中的破裂起始和扩展[10]除SMCs以外，最近的一项研究揭示了动脉粥样硬化中ECs表面力学性质的变化。Achner等通过基于原子力显微镜的纳米压痕技术发现内皮/皮层僵硬度的增加[11]。事实上，内皮功能障碍在血管硬化中的作用一直是一个重要的研究方向。ECs的可塑性在动脉粥样硬化的进展中起关键作用，暴露于扰动、振荡剪切应力区域的内皮细胞功能障碍是动脉粥样硬化的重要驱动因素[12]。由此可见，未来的研究如能进一步明确ECs和SMCs对血管硬化相关心血管疾病的贡献，则可能为恢复动脉粥样硬化中的血管内皮和平滑肌功能提供重要的靶点。1.3.2动脉瘤的生物力学特征研究主动脉SMCs在维持主动脉机械动态平衡方面起着至关重要的作用。动脉瘤主动脉的SMCs表型受到力学因素的影响，但是主动脉瘤中SMCs的骨架硬度的改变情况缺乏相关的数据。Petit等[13]以附着在不同基质硬度上的动脉瘤或健康SMCs为对象，通过原子力显微镜纳米压痕技术研究了细胞骨架硬度的区域差异性。该研究结果表明，动脉瘤SMCs和正常SMCs的平均硬度分布分别为16、12 kPa；然而，由于原子力显微镜纳米压痕硬度检测值的大量分散，两者之间的差异没有统计学意义。在腹主动脉瘤中，Qian等[14]采用基于超声波镊（ultrasonic tweezer）的微力学系统探究了SMCs的力学特性（见图2）。结果发现，动脉瘤病理发展中细胞骨架的变化改变了SMCs的细胞膜张力，从而调节了它们的力学特性。图2 基于超声波镊的微力学系统检测腹主动脉瘤中SMC的力学特性[14]a使用超声波激发微泡通过整合素结合到PDMS微柱阵列上的SMCs膜上的微力学系统示意图；b基于微柱的力学感受器和单细胞的超声波镊系统示意图二尖瓣主动脉瓣经常与升胸主动脉瘤相关，但目前尚不清楚瓣尖融合模式对生物力学和升胸主动脉瘤微观结构的影响。Xu等[15]通过双向拉伸试验对具有左右瓣尖融合以及右冠窦和无冠窦瓣尖融合的升胸主动脉瘤的力学行为进行了表征。此外，将材料模型与双轴实验数据进行拟合，得到模型参数，并使用组织学和质量分数分析来研究升胸主动脉瘤组织中弹性蛋白和胶原的基本微观结构和干重百分比。其结果发现，两种瓣尖融合模式对双轴加载表现出非线性和各向异性的力学响应；在弹性性能方面，左右瓣尖融合的弹性性能劣化得更严重。由此可见，心血管结构自身生物力学特性的改变可能对动脉瘤的进展有很大影响。然而，主动脉血流动力学对升主动脉瘤动脉壁特性的影响尚不清楚。在最近的一项研究中，McClarty等[16]探究了升主动脉瘤血流动力学与主动脉壁生物力学特性的关系。其结果发现，血管壁的剪切应力与动脉壁黏弹性滞后和分层强度的局部退化有关，血流动力学指标可以提供对主动脉壁完整性的深入了解。因此，从血管自身结构特性以及血流动力学两方面探究动脉瘤的形成机制具有重要意义。1.3.3 心肌梗死的生物力学特性研究心肌梗死是心肌细胞死亡的结果，通常是由于冠状动脉阻塞引起的。心肌梗死可导致心力衰竭并降低射血分数。生物力学研究发现，冠状动脉阻塞会导致心肌的缺血和再灌注损伤，这些过程涉及血流动力学和细胞力学等因素。在体循环过程中，心肌梗死后的血流动力学改变如何参与并诱导心力衰竭的病理进展尚未完全阐明。Wang等[17]采用冠状动脉结扎术建立了Wistar雄性大鼠心肌梗死模型。术后3、6周分别对左心室和外周动脉进行生理和血流动力学检测，计算左心室肌纤维应力，并进行外周血流动力学分析。结果表明，心肌梗死明显损害心功能和外周血流动力学，并改变相应的心壁和外周动脉壁的组织学特性，且随时间延长而恶化。综上所述，心功能障碍和血流动力学损害的相互作用加速了心梗引起的心衰的进展。急性心肌梗死后，左室游离壁发生重塑，包括细胞和细胞外成分的结构和性质的变化，使整个左室游离壁具有不同的模式。心脏的正常功能受到左心室的被动和主动生物力学行为的影响，进行性的心肌结构重构会对左心室的舒缩功能产生不利影响。在这个过程中，左心室游离壁形成纤维性瘢痕。尽管在心肌梗死背景下对左室游离壁被动重构的认识取得了重要进展，但左室游离壁主动属性的异质性重构及其与器官水平左心功能的关系仍未得到充分研究。Mendiola等[18]开发了心肌梗死的高保真有限元啮齿动物计算心脏模型，并通过仿真实验预测梗死区的胶原纤维跨膜方向对心脏功能的影响（见图3）。结果发现，收缩末期梗死区减少的及潜在的周向应变可用于推断梗死区的时变特性信息。这表明对局部被动和主动重构模式的详细描述可以补充和加强传统的左室解剖和功能测量。图3 代表性的啮齿动物心脏计算模型在心肌梗死后不同时间点的短轴和长轴截面显示收缩末期的周向、纵向和径向应变[18]上述研究表明，心脏疾病的发生和发展与心脏结构和功能的生物力学特征密切相关。任何影响心脏收缩和舒张过程的因素，都可能调控心脏的泵血功能和心脏负荷。这些因素可以影响心脏收缩的能力、心肌细胞的代谢和血流动力学参数，从而影响心脏的整体功能和疾病的进展。总之，通过深入研究这些生物力学特征，可以为心血管疾病的诊断和治疗提供重要的理论和实践基础。2 力学生物学在心血管细胞水平上的研究进展2.1 ECs水平上的研究进展细胞的凋亡、通讯和增殖异常等表型变化是心血管疾病的一个重要机制。通过力学生物学的方法，研究人员可以模拟不同的细胞应力环境，探索细胞生长和凋亡的调控机制，并研究细胞在受外界力学刺激作用下的反应。由于ECs直接暴露于血流中，因此ECs表型变化的力学生物学机制一直是心血管领域的研究热点之一。紊乱扰动的血流改变了ECs的形态和细胞骨架，调节了它们的细胞内生化信号和基因表达，从而导致血管ECs表型和功能的改变。在颈动脉结扎产生的动脉粥样硬化模型中，Quan等[24]研究发现，在人和小鼠动脉和ECs的振荡剪切应力暴露区，内皮MST1的磷酸化被明显抑制。该研究揭示，抑制MST1-Cx43轴是振荡剪切应力诱导的内皮功能障碍和动脉粥样硬化的一个基本驱动因素，为治疗动脉粥样硬化提供了一个新的治疗目标。另外一项研究从表观修饰角度探究了剪切应力对ECs功能的影响[20]。Qu等[20]研究显示，层流切应力通过增加内皮细胞CX40的表达而诱导TET1s的表达，从而保护血管内皮屏障，而TET1s过表达则可能是治疗振荡剪切应力诱导的动脉粥样硬化的关键步骤。另一方面，病理性基质硬度可使ECs 获得间充质特征[21]。动脉生成（arteriogenesis）在维持足够的组织血供方面起着关键作用，并且与动脉闭塞性疾病的良好预后相关，但涉及动脉生成的因素尚不完全清楚。Zhang等[22]研究发现，在动脉阻塞性疾病中，KANK4将 VEGFR2偶联到 TALIN-1，从而导致VEGFR2活化和EC增殖的增加。除参与疾病病理进展以外，作用于ECs的化学和力学信号可协同地调节血管生成；然而血管生成的力学生物学机制尚不清楚。在伤口血管生成过程中，Yuge等[23]发现血流驱动的腔内压力负荷抑制了血流上游部位受损血管的伸长，而下游受损血管则主动伸长。分子生物学机制研究发现，F-BAR 蛋白的 TOCA 家族是ECs迁移和力敏感细胞拉伸调节伤口血管生成所需的关键肌动蛋白调节蛋白。上述研究表明，由生物力学所触发的细胞信号转导对血管功能的调节具有重要作用。2.2 SMCs水平上的研究进展最近的一项研究发现，内皮祖细胞（endothelial progenitor cells, EPCs）参与血管修复并调节SMCs的特性,与EPCs对损伤后新内膜的形成有关。通过建立损伤和脂质诱导的动脉粥样硬化模型，Mause等发现EPCs与SMCs在CXCL12-CXCR4轴的作用下共同参与血管表型的调控和血管平衡的维持[24]。冠状动脉旁路移植术通过在阻塞的动脉周围建立血管通路来恢复心脏的正常血流。既往的研究已经证明力学刺激在静脉移植术后的新生内膜增生中起着关键作用；然而，在该过程中关于机械力调控SMCs表型变化的研究相对较少。Tang[25]等将单轴循环拉伸（15％，1Hz），以及单轴循环拉伸（5％，1 Hz）或静态条件应用于培养的SMCs，以探究由拉伸力引起SMC表型变化的力学生物学机制。结合代谢组学分析、RNA测序以及等离子体共振分析等技术方法，作者发现MFN2过表达或药物抑制PFK1能够抑制15%牵张诱导的SMCs增殖、迁移并减轻移植静脉的新生内膜增生。另外，SMCs可以响应细胞外基质（extracellular matrix, ECM）固有的力学信号而呈现出高度的可塑性。Wang等[26]探究了聚丙烯酰胺底物上由可变弹性模量所致SMCs表型变化的力学生物学机制。该研究发现，基质硬度通过DDR1-DNMT1力学信号转导轴加剧了SMCs的促炎症反应（见图4），这对于工程人造血管移植物和血管网络的优化具有潜在的意义。图4 DDR1-DNMT1机械转导轴调控SMCs促炎症表型转换示意图[26]Liu等[27]使用不规则排列与周向排列的血管移植物来控制三维生长中的细胞几何形状，证明了DNMT1与细胞几何形状、血管收缩性密切相关。自噬是一种维持细胞稳态的适应机制，其失调与多种心血管疾病有关。静脉移植术后，血流动力学因素在新生内膜增生中起关键作用，但其机制尚不清楚。2022年的一项研究探索了动脉循环拉伸对静脉SMCs自噬的影响及其在静脉移植后新内膜形成中的作用。Chen等[28]在静脉SMCs上加载 FX5000拉伸系统的（10%，1.25 Hz ）循环拉伸，结果显示这样的力学参数加载在体外阻断了细胞自噬流，调节了内膜增生，而该过程是由p62/nrf2/slc7a11信号通路介导。2.3心血管其他细胞水平上的研究进展心血管环境的硬度在衰老和疾病过程中发生变化，并导致疾病的发生和发展。心脏成纤维细胞和心肌细胞是心血管系统中的重要细胞，它们也在心脏病和心血管疾病中扮演重要角色。研究表明，心脏成纤维细胞能够感知力学环境的变化，从而分泌细胞因子参与心脏损伤或修复。Ebrahimighaei等发现YAP 介导的 RUNX2激活对心脏成纤维细胞具有促增殖作用，以响应增加的 ECM 硬度变化[29]。在另一项YAP的相关研究中发现，YAP 协同 TGFβ1信号促进人心肌纤维化三维模型中肌成纤维细胞活化和基质硬化[30]。然而，在生理硬度的工程化心脏基质中，Ploeg等[31]研究显示，培养的成纤维细胞降低了肌成纤维细胞标志物基因表达，而成纤维细胞对拉伸或 TGFβ1的反应维持不变，表明这种新型心脏基质结构为研究心脏成纤维细胞功能和肌成纤维细胞分化提供了良好的生理模型。在心肌细胞中，纤维连接蛋白的存在与纤维化区域增强的硬度相结合，将强烈影响心肌细胞的行为，并影响疾病的进展[32]。Lin等[33]使用选择性HDAC6抑制剂处理的成年小鼠心室肌细胞表现出增加的肌原纤维硬度。而HDAC6在心肌细胞中的过度表达导致肌原纤维僵硬度降低，表明靶向 HDAC6可操纵心脏的弹性特性以治疗基质硬度改变相关的心脏疾病。有趣的是，Pioner等[34]评估了刚度调节心肌细胞功能的另一种机制，即在缺乏肌营养不良蛋白的 hiPSC-CM 中，较硬的底物不能改变动作电位和钙瞬变。这些发现强调了肌营养不良蛋白缺陷型心肌细胞不能调节其钙稳态以响应细胞外间质硬度的增加。此外，细胞牵引力对于功能性心肌细胞的分化和发育很重要。鉴于刚度感应机制是由整合素相关蛋白受体所介导，Rashid等[35]通过DNA 张力探针发现，心肌细胞成熟与整合素传递的牵张力有关。综上所述，心血管中的不同类型细胞通过各种信号通路感知了周围的力学环境变化，从而介导心血管的病理生理过程。阐明细胞的力学生物学机制，有利于揭示生物力学作用下的表型改变。3 研究方法与技术方面的进展心血管生物力学和力学生物学的研究方法不断发展，主要包括计算模拟在体内实验或体外实验中的应用进展。体内实验是研究者通过对动物模型或人体进行实验，获取心血管系统的生物力学特性和疾病机制的信息。这种方法可以直接观察心血管系统的生理和病理变化，并且具有较高的生物学可靠性。体内实验的缺点在于它可能有一定的伦理问题，而且成本高昂。体外实验是指利用细胞、组织或器官进行实验，以研究心血管系统的生物力学特性和疾病机制。这种方法可以更加精细地研究心血管系统的某些方面，例如力学信号感受及转导、血管内皮功能等。此外，由于其可重复性较强，体外实验成为了心血管生物力学研究中重要的一环。总体而言，涉及体内和体外实验的模拟相关研究技术和方法的创新都是为了了解组织结构、健康状况和力学性能之间的相关性。本文从组织和器官两个角度总结2022年心血管生物力学与力学生物学相关的研究方法与技术进展。在心血管组织的力学特性研究中，利用生物力学等方法，可以研究心血管组织的力学特性，包括组织的弹性模量、硬度、黏性等参数。这对于改进材料模型和开发组织工程支架至关重要。由于基于结构的材料模型缺乏实验获得的结构参数，Pukaluk等[36]对人腹主动脉的内层进行了等双轴加载和多光子显微镜观察。结果发现，胶原纤维和弹性蛋白纤维的波浪度参数都显示出作为组织强度指标的潜力（见图5）。这些数据解决了目前材料模型中的不足，并在主动脉中膜建立了多尺度机制。图5 在所有测试样品的双轴拉伸期间，每个拉伸步骤的胶原蛋白（绿色）和弹性纤维方向（红色）的归一化相对强度[36]动脉粥样硬化治疗的标准方法是通过搭桥手术进行血管置换；然而，自体血管来源并不总是可行的。因此，组织工程血管正在成为一种潜在的替代来源，基于细胞治疗和/或促血管生成的组织工程策略可以在一定程度上改善心脏功能。但缺乏能够承受持续变形性和适应性机械力学特性的适当心肌组织材料，严重影响了心肌壁完整性、心脏的收缩-舒张周期和再生能力。最近，Bosch-Rué等[37]通过同轴挤压方法在内层和外层使用高浓度的胶原蛋白来开发组织工程血管样结构，目的是将ECs和SMCs分别包裹在两个不同的层面中。其结果显示，两种细胞均显示出良好的活性；而20 mg/mL的胶原组织工程血管具有足够的力学特性，能够承受相当于动脉剪切应力的生理流速[37]。为了支持心肌壁结构的机械性能，调控心肌功能的电传导特性并维持心脏功能的完整性，Zheng等[38]基于改性透明质酸、明胶和Fe3+，通过离子相互作用和化学共价性，开发了一种具有良好处理性能的单一“一体式”原位双交联型导电水凝胶。该水凝胶不仅提供了自我修复和适应心肌收缩-舒张周期的机械性能，而且同时向纤维岛和正常组织传输电信号（见图6）。更为重要的是，该双交联导电水凝胶介导的协同肽和细胞疗法使受损心肌的结构和功能得到部分恢复和再生，从而显示出巨大的临床转化潜力。图6 具有多功能性的双交联导电水凝胶用于心肌修复示意图[38]再生疗法是治疗严重受损心肌的一种新的策略；而功能性心肌细胞的保有率是获得良好治疗效果的关键。因此，构建和移植一个类似于人类心肌的工程化成熟的三维心脏组织是至关重要的。Nakazato等[39]构建了一个旋转壁血管生物反应器，用于生长大量的功能性心脏构筑物，以恢复受损大鼠心脏的功能。具体而言，研究人员将诱导的人多能干细胞来源的心肌细胞种植在聚乳酸-羟基乙酸共聚物纤维片上，以构建三维心脏组织，并在旋转壁血管生物反应器中培养，随后将组织移植到心肌梗死裸鼠模型中，然后进行心功能评价。其结果显示，生物反应器处理组的细胞存活率、收缩特性和电学特性显著改善，并可见成熟的心肌细胞。移植后4周，处理组的组织存活率和左心室射血分数显著改善。由此可见，生物反应器中的动态培养可以为心肌的性能提供良好的培养环境，为治疗心肌细胞损失所致的心力衰竭提供了一种功能性心肌生成手段。此外，开发水凝胶补片来修复受损的心肌，也是弥补心肌再生能力受限的关键方法。尽管基于水凝胶的贴片在心肌梗死中已经显示出良好的治疗效果，但机械、电和生物的协同作用与心脏电传导和舒张期-收缩期功能之间的关系尚未完全阐明。Yu等[40]通过动态共价/非共价交联方式开发了一种可注射的机械-电耦合水凝胶贴片，适合于细胞封装和微创植入心包腔。其结果显示，心包固定和水凝胶的自黏性能使该贴片能够与周期性变形的心肌高度顺应地进行界面耦合。不仅如此，自适应的水凝胶贴片能抑制心室扩张，同时协助心脏的搏动功能（见图7）。图7 心包内注射机械-电耦合水凝胶贴片用于心肌修复示意图[40]除上述方法外，3D工程心血管组织在替换受损结构方面显示出巨大的前景。具体地说，组织工程血管移植物具有取代生物和合成移植物的潜力。Mayoral等通过3D打印、混合熔融沉积建模、静电纺丝技术和干细胞接种制作了一种组织工程化体外血管贴片（见图8），用于评价3D生物技术在再生医学中是否具有广泛的应用潜力[41]。该研究获取的参数是基于一名2个月大的患有主动脉弓发育不良患者的医学图像；其结果发现，患者特异性贴片显示足够的血流动力学特征、力学性能、生存力和功能。因此，这种创新的3D生物技术具有广泛应用于再生医学和预防心脏病的潜力。此外，该研究也为基于组织工程技术的个性化治疗提供了理论依据。图8 基于3D 打印和静电纺丝技术的组织工程化血管贴片制备[41]由此可见，利用生物力学相关方法，可以评估不同种类的组织工程学技术的效果，并进一步优化组织工程学的设计和构建。利用力学生物学方法则可以评估不同材料的力学特性以及材料与细胞间的相互作用，以选择合适的生物材料和细胞类型来构建功能性的心血管组织。总之，心血管力学生物学在组织水平上的应用有助于深入了解心血管组织的力学特性和动态行为，为心血管疾病的研究和治疗提供了理论和实验基础。在器官水平上，心脏是一个高耗能的结构，由4个形态和功能上不同的腔室组成。心脏功能的执行依赖于其内部力学特性。从整体上评价力学特性改变所致的心脏病理生理反应，对于研究心脏疾病的发病机制以及新型心脏病诊治手段的开发都有重要意义。心脏移植术一直是终末期心脏病患者的最佳选择，但是由于供体源的匮乏和手术成本的高昂，心脏移植术并非是所有患者都适合和能够接受的治疗方式。随着科技的不断发展，心脏辅助装置提供了一种心脏移植的替代治疗方法。左心室辅助装置已成为治疗严重心力衰竭越来越重要的方法。Amstad等[42]基于一项回顾性分析，探讨了心室辅助装置患者在心脏康复过程中运动能力和生活质量的变化。其结果发现，心脏辅助装置植入患者的运动能力和生活质量在统计学和临床上呈现显著的改善。在最近的一项离体猪心脏研究中，Dort等[43]描述了一种能够提高离体跳动猪心脏泵血功能的新型室内膜泵。通过研究血流动力学参数、动脉和冠状静脉血氧含量变化情况发现，室内膜泵在生理条件下提高了机械效率，因为心功能的显著提高仅导致耗氧量的适度增加。此外，室内膜泵在急性泵衰竭的情况下能迅速恢复心脏功能，这表明心脏辅助装置在一定程度上能够提高心脏的使用效率。在一项临床研究中，Krauss等[44]发现心室辅助装置的存在能够改善儿科心脏移植患者的预后，为围手术期患者带来了帮助。当然，还需要更多的临床和实验室研究来验证上述这些发现。人工心脏等替代治疗方法也逐渐成为了心脏病患者的治疗选择。作为一种机械循环支持装置，人工心脏可用于双心室性心衰患者。尽管人工心脏于2004年在美国被批准用于临床移植，但大多数中心不采用人工心脏作为双心室衰竭患者的标准治疗策略。因此，关于全人工心脏移植的研究相对较少。Aeson全人工心脏已经开发用于双心室衰竭死亡风险患者。为评估该装置的治疗效果，Peronino等[45]在1年多的时间里评估了9个植入Aeson全人工心脏受试者的炎症状态，主要包括植入前后白细胞计数、炎性细胞因子测定和外周血单核细胞变化等指标。结果发现，心脏植入后的12个月内，受试者外周血中没有明显的炎症信号。另外一项研究证实了该人工心脏不会引起溶血，具有良好的血液相容性[46]。除Aeson人工心脏外，美国克利夫兰医学中心的连续流动全人工心脏也得到了广泛研究。据报道，连续流动全人工心脏采用重新设计的右叶轮和马达。然而，其脉动血流的评价尚未在体内进行测试。Kuroda等[47]以小牛为对象，进行了为期30天的实验研究。通过脉动研究发现，泵的最大流量和最小流量与基线相比都有显著变化，而泵的平均流量没有变化。连续流动全人工心脏显示了正弦泵调速脉动循环的可行性。总之，心血管生物力学在器官水平上的应用可以帮助我们深入了解心血管系统的力学特性，为心血管疾病的研究和治疗提供了理论和实验基础。由此可见，基于计算机程序进行的心血管系统建模和仿真的计算模拟在未来可能会得到广泛应用。这种方法可以定量分析心血管系统的生物力学特性，并预测器官和组织在不同疾病状态下的行为。例如，心肌缺血的模拟可以帮助研究心肌缺血时的血流动力学特性，预测心肌缺血范围和程度，优化诊断和治疗方案。此外，心肌力学性能的体内评估对于患者特异性诊断和心脏疾病的预后至关重要，涉及心肌重塑，包括心肌梗死和心力衰竭。目前的方法使用耗时的逆有限元方法，包括重建心脏几何结构和划分网格、施加测量载荷和进行计算代价高昂的迭代有限元模拟。因此，亟需寻找更多的体内计算模拟方法。Babaei等[48]构建了一种机器学习模型，根据所选定的几何、结构和血流动力学指标，可以准确地预测被动心肌特性，从而绕过了心脏逆有限元方法中通常需要的详尽步骤。该项研究弥补了舒张末期压力-容积关系和内在组织级特性之间的差距。相对于传统的心功能指标，这些属性提供了增量信息，改善了心脏疾病的临床评估和预后。总体而言，计算模拟在心血管生物力学领域的应用越来越广泛，研究者们利用多种软件和方法，例如如有限元法、多物理场耦合模拟、计算流体动力学，进行心血管系统的建模和仿真。这些方法和工具不仅可以研究心血管系统的生物力学特性和疾病机制，还可以指导临床诊断和治疗。随着心血管生物力学领域的发展，相关的研究技术不断更新和完善，包括成像技术、材料测试技术和仿真软件等。成像技术方面，包括超声成像、磁共振成像、计算机断层扫描等技术，可以非侵入性地获取心血管系统的结构和功能信息，如血流速度、动脉壁厚度、血管直径等。近年来，随着技术的发展，例如超高频超声成像和功能性磁共振成像等技术的应用，使得心血管成像技术更加精细和灵敏。在材料测试技术方面，原子力显微镜、拉伸试验和压缩试验等可以对心血管材料的力学特性进行测量和分析。这些技术的应用，有助于研究心血管组织的本质力学特性，并为材料模型的建立提供数据支持。有限元软件、多物理场耦合等仿真软件可以建立心血管系统的数学模型，并通过计算机仿真对其进行分析和优化。这些软件的应用，可以预测和模拟心血管系统的结构和功能，包括血流动力学、血管壁应力和应变分布等，为疾病机制的探究和新型医疗器械的设计提供基础。4 结论与展望2022年，心血管生物力学和力学生物学的研究取得了许多重要的进展。在血管壁结构和功能的生物力学特征方面，研究已经深入探索了血管壁中不同成分的作用，以及它们对血管弹性和稳定性的贡献。在心血管疾病与生物力学关系的研究中，人们已经发现了许多与心血管疾病相关的生物力学特性，如动脉瘤形成和动脉粥样硬化等。在心血管细胞水平上的应用方面，力学生物学已经被广泛应用于细胞形态学、细胞黏附和迁移等方面的研究。在心血管组织和器官水平上的应用方面，力学生物学已经在心肌梗死、动脉瘤和动脉粥样硬化等方面取得了显著的进展。在研究方法方面，成像技术、材料测试技术和仿真软件的发展为心血管生物力学和力学生物学的研究提供了有力的支持。然而，心血管生物力学和力学生物学的研究仍面临着许多挑战和问题：① 数据获取难度是一个重要的问题。心血管系统具有高度复杂的结构和功能，而获取准确的生物力学数据是非常具有挑战性的。例如，测量血管壁的厚度、硬度和应力分布需要使用高端的成像技术和仪器，并且需要在实验中处理一些复杂的因素，如流动和应力变化等；② 模型精度不足是另一个需要解决的问题。尽管现代计算机模拟技术已经取得了很大的进展，但是仍然存在模型过于简单、假设过多和参数选择不准确等问题。这些问题可能会导致模拟结果与实际情况之间的差异，从而影响研究的可靠性和有效性；③ 个性化医疗也是一个需要解决的挑战。随着心血管生物力学和力学生物学研究的深入，未来的研究方向包括但不限于：① 多尺度建模：当前的研究主要集中在细胞、组织和器官水平；但是在未来，研究将会更加关注不同尺度之间的相互作用。例如，如何在心脏水平上对细胞和组织力学特性进行建模，以及如何将这些模型应用于疾病预测和治疗方案的优化等问题，都是未来研究的重点。此外，未来还将加强多尺度建模与数据挖掘技术的结合，利用大数据分析和机器学习算法，将不同尺度的数据整合起来，以更好地理解心血管系统的生物力学特性和疾病机制；② 个性化医疗：由于每个人的心血管系统结构和功能都有所不同，因此在未来，研究将更加关注个性化医疗的实现。这意味着，基于个体的医疗方案将会更加精确和有效，包括个性化的预防措施、诊断方法和治疗方案等。为了实现个性化医疗，需要采用多种技术，包括医学影像学、基因组学、蛋白质组学、计算机模拟等，以建立个体化的心血管系统模型，并将其应用于治疗方案的优化和预测；③ 数据科学：未来的研究将更加注重数据科学的应用，例如，如何从大量的生物医学数据中提取有用的信息，以辅助心血管生物力学和力学生物学的研究。总之，心血管生物力学和力学生物学的研究将为心血管医学领域的发展提供重要的支撑和推动，未来有望在心血管疾病的预防和治疗中发挥重要作用。

根据数据显示，飞行员在驾驶着飞机的途中遇到飞鸟，并且发生相撞的概率，大约会达到万分之七。可以说，这个概率还是非常大的。1988年以来，这30多年的时间里，全球就有200多名飞行员，因为飞行途中撞上鸟，最终机毁人亡。有小伙伴可能会好奇，明明飞机的个头和鸟相比，要比鸟大得多，为何撞上一下就会导致如此严重的事故呢？飞机发动机是容易吸入小鸟的一个部件，那么可以通过在飞机发动机进气口加一个保护罩来防止撞鸟吗？让我们一个个来解开这些谜团。🔺鸟被客机引擎吸入瞬间为什么小鸟对飞机的威胁这么大呢？这是因为飞机在飞行当中的速度非常快，在这种状态下和物体相撞后，造成的冲击力和力量也会非常大。根据动量定理，一只0.45公斤的鸟与时速800公里的飞机相撞，会产生153公斤的冲击力；一只7公斤的大鸟撞在时速960公里的飞机上，冲击力将达到144吨。这是什么概念呢？其威力不亚于飞机被一枚炮弹击中，可想而知，在这样的超强威力之下，机毁人亡是有可能发生的。因此，为了确保航空发动机的安全，生产商在生产过程中会把从正规渠道收集的鸟类尸体通过压缩空气炮射入引擎中，以验证发动机的耐鸟撞性能，即所谓的飞鸟测试。🔺客机各个部位遭受飞鸟撞击的概率除此之外，机场一般还会配备多功能的驱鸟车，这些驱鸟车上有一种特殊的“声音炮”，车上安装着驱鸟信号发生器，操作人员根据不同的鸟可选择其惧怕的声音。🔺客机引擎加装保护罩示意图那可不可以通过在飞机发动机进气口加一个保护罩来防止撞鸟吗？其实，前苏联还真干过这事。苏联在研制第三代战斗机苏-27和米格-29发动机的时候，选择采用特别不经鸟撞的窄弦风扇叶片，窄弦风扇叶片特别细，以苏-27使用的AL-31F发动机为例，其与米格-21使用的R11F发动机相比，叶片宽度几乎减少了一半，但因此造成了叶片结构强度的严重下降，发动机防鸟撞能力极差。为了应对飞鸟的“攻击”，他们选择在飞机发动机的进气口用铁丝安装一个防护罩，在起降时使用，以防止飞鸟吸入。🔺俄罗斯米格-29战斗机为什么加“保护罩”来防止撞鸟这个方法不可用？其一，这一措施将大幅降低飞机的动力。在飞机发动机进气口加一个保护罩势必会阻碍进入引擎的空气量，进而降低引擎的推力。而如果想让发动机在加了保护罩后依然获得和之前一样的进气量，就必须把发动机开口做得更大，但这样又势必会增加发动机的重量，飞机飞行时的阻力也会大增，燃油经济性将惨不忍睹。其二，保护罩的添加将扰乱发动机进气口前的空气流动，等于是人为的创造了不稳定的气流。湍流的空气进入发动机后，将可能导致压缩机叶片失速，剧烈振动甚至发动机故障。🔺湍流导致发动机故障燃烧其三，鸟撞到飞机发动机产生的破坏力特别大，一般材质的防护罩根本挡不住。就算成功地把飞鸟挡在防护罩上，飞机高速飞行产生的强风也会把鸟在防护罩上给活活地切碎，被切割后的鸟尸体还是会进入发动机，最终还是会影响到发动机。这就好比拿一块豆腐砸到漏勺上，照样有漏过去的豆腐碎块。🔺鸟撞后严重受损的发动机叶片由此看来，只有改变不适应防鸟撞需求的叶片结构，通过各种办法加强发动机的进气风扇叶片强度，同时提高防鸟撞能力，这才是治本之策。

泊松比是什么？固体力学里大家最熟悉的材料参数就是杨氏模量（Young's modulus）和泊松比（Poisson's ratio）了，杨氏模量和泊松比是固体力学中描述材料性质的两个重要参数。🔺杨氏模量与泊松比的数学定义其中为材料的杨氏模量，为应力，为应变，为材料横向的应变，为材料纵向应变。🔺泊松比示意图杨氏模量是描述材料弹性变形特性的物理量，它表示单位面积的材料在拉伸或压缩时所受到的应力与应变之比。杨氏模量越大，材料的刚度越高，即材料越难被拉伸或压缩。泊松比是描述材料在拉伸或压缩时横向收缩或膨胀的程度的物理量，它表示材料在沿一个方向拉伸时，在垂直于该方向的平面上所发生的相对横向收缩或膨胀的比例，因此泊松比也叫横向变形系数，是描述材料在三维空间中材料变形状态的一个参数。🔺数学家泊松在材料力学中，泊松比的取值范围是0到0.5之间，当泊松比为0时，表示材料在受到外力作用时，只会沿一个方向上发生伸长或收缩，而在垂直方向上不会发生变化；当泊松比为0.5时，表示材料在受到外力作用时，在一个方向上的收缩或伸长与在另一个垂直方向上的膨胀或压缩之间的比例为1:1，材料的体积不变，即材料在三维空间中具有的对称性。自然界中材料的泊松比自然界几乎所有的材料都为正泊松比材料，金属铝和铜分别为0.133、0.127,典型的聚合物泡沫为0.11～0.14左右，对于不可压缩材料（橡胶类材料）泊松比的数值为0.5。通常材料的泊松比是正值，那么你听说过负泊松比材料么？负泊松比材料又有怎样的特殊的性质呢？负泊松比材料对外界施加的应变会表现出特异的力学响应：对其施加纵向拉伸（压缩）应变，它竟在横向发生膨胀（收缩）！目前大多数负泊松比材料具有内凹多孔、旋转或剪纸等拓扑结构、多胞元结构等，其在单轴拉伸下能产生侧向膨胀。相关的负泊松比材料大多通过3D打印等方法制造，在航空航天领域已崭露头角。负泊松比材料的性质材料的泊松比与材料的弹性模量和切变模量密切相关，其关系如下图所示。当泊松比由正变负时，切变模量提高，抗剪能力显著提高。尤其当泊松比为–1时，切变模量远远超过弹性模量，此时，材料将变得极易可压缩，但难以剪切，弹性模量和切变模量的关系如下式所示。🔺弹性模量和切变模量的关系值得注意的是，负泊松比材料的弹性模量并不总是恒定的，还受密度比和体积变化率的影响。一般而言，当材料处于拉伸状态时，弹性模量随体积压缩比的增大而减小；处于压缩状态时，弹性模量随体积压缩比的增大而增大。通常，负泊松比材料受压时材料向内部聚集，瞬时密度增大，外部表现出较高的刚度。当汽车的座椅受到冲击时，材料的负泊松比效应可以让材料向冲击区域聚集变得更加致密，抵抗压痕的能力得到提高，传统材料则正好相反，轴向冲击载荷会使材料向两侧分离，硬度明显低于负泊松比材料。利用这个特点可以设计出既舒适又具有很好支撑性能的弹性座椅，满足人出行和安全的需要。负泊松比材料的应用由于负泊松比特殊的变形行为，它具有高比强度、高能量吸收率等性质，在航空航天、医疗卫生等领域具有广阔的应用前景。也可以为材料的设计和应用带来一些新的可能性。例如，在医学领域中，研究人员发现一些聚合物材料具有负泊松比的特性，可以用于制作心脏支架和人工耳蜗等器械，以提高其适应性和耐用性；在机械工程领域中，负泊松比材料可以用于制作新型的减震器和振动控制器等设备，以提高其性能和效率。🔺负泊松比材料的应用参考文献[1]任鑫,张相玉,谢亿民.负泊松比材料和结构的研究进展[J].力学学报,2019,51(03):656-687.[2]于靖军,谢岩,裴旭.负泊松比超材料研究进展[J].机械工程学报,2018,54(13):1-14.没有了

“中国材料大会”是中国材料研究学会的最重要的系列会议，每年举办一次。大会宗旨是为我国从事新材料科学研究、开发和产业化的专家、学者、教授、科技工作者、政府有关的管理部门和领导、企业家及其它相关人员搭建一个交流平台，交流和共享材料研究的最新成果，达到互相促进共同提高的目的，并提高新材料在我国国民经济和社会发展中的地位和作用。“中国材料大会2022-2023”定于2023年7月7-10日在广东省深圳市深圳国际会展中心（宝安区）召开。本次会议由中国材料研究学会发起并主办。征文内容涵盖能源材料、环境材料、先进结构材料、功能材料、材料基础研究等材料领域。此外，还同期举行国际材料论坛、前沿热点青年论坛、大湾区特色材料论坛、材料教育论坛以及国际新材料科研仪器与设备展览会。       凯尔测控作为本次大会疲劳试验机供货商，每届大会都会带着最新的设备进行展示，给广大学者提供全面的解决方案。本次大会凯尔测控将携最新产品极片电阻率分布测试系统亮相。

      第27届中国国际口腔设备材料展览会将在北京·国家会议中心举办。作为颇具国际影响力的口腔专业盛会，本次展会集结了全球众多口腔制造商的新品。        展会现场凯尔测控将携重磅新品：口腔材料疲劳测试仪亮相本次行业盛会。诚挚邀请各位朋友莅临4层会议区 Z213号展位参观洽谈、合作交流。| 重磅新品 |参考ISO 14801-2016 YY/T 0521-2018标准研发设计满足绝大多数齿科材科的载荷要求凯尔测控期待您的到来！！

       随着科技和经济的不断发展，医疗器械行业已成为全球医疗产业中最具活力和潜力的领域之一。随着国内经济的不断发展和人民生活水平的提高，中国医疗器械市场需求将继续稳步增长。据估计，到2030年，中国医疗器械市场规模有望超过1000亿元人民币。目前全球人口老龄化趋势的加剧，医疗器械行业将迎来更广阔的市场需求。例如，心血管疾病、癌症等慢性疾病在老年人中日益普遍，相关医疗器械的需求也将持续增长。        ‍医疗器械行业细分领域分类国内医疗器械细分市场占比情况全球心血管器械市场规模       目前，第二代金属裸支架基本已被淘汰，第三代药物洗脱支架植入率已达到99%以上。第四代可降解支架近期获批上市，有望解决一部分患者的刚性需求。但中期来看，由于可降解支架仍有释放难度高、降解过程易产生酸性物质等技术障碍尚未突破；冠脉支架市场仍将以第三代药物洗脱支架技术，药物洗脱金属支架为主。血管支架材料发展进程       目前，第二代金属裸支架基本已被淘汰，第三代药物洗脱支架植入率已达到99%以上。第四代可降解支架近期获批上市，有望解决一部分患者的刚性需求。但中期来看，由于可降解支架仍有释放难度高、降解过程易产生酸性物质等技术障碍尚未突破；冠脉支架市场仍将以第三代药物洗脱支架技术，药物洗脱金属支架为主。       所以，血管支架材料的疲劳性能测试在应用过程中显尤为重要， 凯尔测控的血管支架疲劳试验系统 INVS-06通过模拟生理脉动环境，实现对模拟血管和支架的径向应变控制，满足多周期高频率疲劳测试需求。1.  最多支持6样品工位同时测试，可定制连接器以适配多种管径2. 双音圈电机对称加载，动态性能优秀，相位自动调整，防止植入物偏移3. 试验系统运行稳定，无需长期值守配有漏水报警停机功能4. 激光测量系统可实时采集高精度径向应变数据并记录，软件内嵌数学计算功能可自动计算实时内径5.  自动补水、自动控温，无需停机操作，安全可靠6.  结构可以解锁，进行侧倾及旋转，方便排出气体      满足的试验标准： YY/T 0808-2010 血管支架体外脉动耐久性标准测试方法      

       2023年5月17-19日，第十六届科学仪器发展年会（ACCSI 2023）在北京怀柔雁栖湖会展中心成功举办。会议期间，仪器信息网特别推出“国产科学仪器腾飞行动”展区。该展区全面展现了10年来仪器信息网在助力国产科学仪器发展方面做出的成绩。展区共分为三个模块，分别为产品篇（国产好仪器）、企业篇（创新100）、标准篇（企业标准“领跑者”）。       除了展现“国产科学仪器腾飞行动”风采，现场同期展出了16台入选“国产好仪器”名录的产品。展会期间，北京市人民政府副秘书长刘印春及怀柔区政府相关领导对展区及相关国产好仪器进行参观，并充分肯定了仪器信息网在推动国产仪器发展方面的工作和成绩。    ‍以上内容选自仪器信息网凯尔测控试验系统（天津）有限公司很荣幸受邀参加了本次“国产科学仪器腾飞”活动，作为国产好仪器疲劳试验机企业代表，展示了获得“国产好仪器”的产品高频动态疲劳试验机 M-12000‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业，自2008年成立以来一直致力于发展新的测试方法，已申请授权与转让专利29项，软件著作权45项。先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所及军工单位建立密切合作，持续在航空、航天、核电等关键领域进行技术研发与投入。公司拥有各类力学性能试验机四个系列四十余个品种，主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等先进测试系统均有效填补国内空白，是国内疲劳试验测试系统的领军企业。 企业自2008年成立以来，根据仪器市场需求，不断创新出多种试验机机型，与国内著名高校、科研院所、央企保持紧密合作关系，公司的测试设备和测试技术用于航空、航天、核电等大国重器的制造研发。随着新材料的广泛应用，市场对各类材料可靠性能、疲劳性能、力学性能的测试需求更加旺盛。‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍

       近年随着老龄化程度的加剧以及人们重油、重盐、重糖的饮食习惯使得牙科疾病的患病率持续升高，口腔健康已经成为了不可忽视的问题。2021年我国牙科患者人数涨至7.07亿人，同比增长0.43%。数据来源：中国牙种植体市场运营现状研究与发展战略评估报告（2023-2030年）      随着牙科患者人数的增多，我国牙种植体需求量稳定增长。根据数据显示，2021年我国牙种植体需求量从2014年的46万颗增长到了542万颗。预计2022年我国牙种植体需求753万颗。资料来源：中国牙种植体市场运营现状研究与发展战略评估报告（2023-2030年）       对于种植牙来说，种植者日复一日的咀嚼本质上就是一种循环载荷，种植牙虽然强度很高但是长期使用仍然有折断的风险，要确定种植牙的疲劳寿命，骨内牙种植体动态疲劳试验是非常有必要的。YY/T 0521：规定了穿黏膜型单桩骨内牙种植体及其预成修复组件的疲劳试验方法，旨在比较不同设计、尺寸的骨内牙种植体。包括含预成角、不含预成角、干燥环境、水浴环境试验。凯尔测控M电磁系列设备正弦型载荷控制精准，峰值稳定，可以为您提供全面的测试工装（可调节预成角、水浴环境等）以满足标准规定的试验条件，及精准有效的试验方案（SOP），帮助牙种植体的机械性能分析或者不同设计的比较。 产品特点：◆参考ISO 14801-2016 和YY/T 0521-2018标准设计的齿科材料单工位试验机。◆专为种植体疲劳试验设计，轻量化设计，整机质量30kg左右，桌面化设计，无需复杂安装，使用方便。◆最大动态载荷: 600 N、 最大频率: 20Hz、可满足绝大多数齿科材料载荷要求,可搭配生理盐水、37℃土2℃水浴环境等附件。技术参数：动态载荷峰值：600N载荷测量范围：载荷测量范围载荷测量精度：优于示值的±0.5%(有效载荷测量范围内)试验频率范围：0~20Hz轴向行程：20mm上下夹头偏心率:≤3%净重:约30kg外形尺寸:约294×274×510（mm）选配附件:可搭配37℃水浴循环环境 

       第十五届深圳国际电池技术交流会/展览会，即将在深圳国际会展中心隆重举办。       凯尔测控是一家专注于电池检测仪器研发和生产的高新技术企业，携专为电池领域研发的检测设备亮相展会现场,欢迎各位莅临我们的展台，期待现场与您共同探讨电池技术的前沿动态和未来发展趋势。参展信息■ 展会时间：2023年5月16日～18日■ 展会地点：深圳国际会展中心                  （深圳市宝安区福海街道展城路1号）■ 凯尔展位：1号馆 1B065      此次CIBF2023深圳国际电池展集中展示全球动力电池、储能电池、3C电池、充换电设备及配套设施、氢能及燃料电池、各种电池材料、制造设备、动力及储能系统解决方案，重点展示近两年来我国在各种新能源乘用车、客车、物流车、载重卡车、船舶等用动力电池、燃料电池和储能领域的一系列成果。展品“剧透”1极片电阻率分布测试系统      可进行极片电阻率测试，评估电池极片材料的导电性能和适用性，以确定其在电池中的性能和稳定性。极片材料需要具有良好的导电性能，以确保电池的电流传输和充放电效率。产品介绍■ 双电极开尔文四线法测量极片整体电阻 (率) ，更接近电池内电流真实传输路径。■ 初始厚度分布图、电阻分布图、接触厚度分布图、电阻率分布图一建导出。■ 自动生成测试报告。2微型电磁式动态力学试验系统       可进行电池隔膜穿刺试验，穿刺测试用于评估电池隔膜抗刺穿性能的测试方法。模拟电池在使用过程中可能发生的温度变化、碰撞、机械应力等情况，以评估其是否会发生短路、爆炸等安全问题。3微型多尺度原位力学试验系统       可进行电池隔膜涂层剥离试验，用于评估电池隔膜涂层材料的粘附性能，以确定其适用性和耐久性。       还可进行电池隔膜拉伸试验，用于评估电池隔膜材料的拉伸强度和延展性，以确定其适用性和耐久性。更多展品，现场揭晓！2023年5月16日~18日第十五届深圳国际电池技术交流会/展览会CARE与您相约1B065欢迎各位的莅临，我们不见不散!

      2023年4月22日，由上海市药品监督管理局作为指导单位，中国医疗器械行业协会增材制造医疗器械专业委员会主办，上海市医学会、上海市医师协会协办，中国医疗器械行业协会、上海市医疗器械行业协会、江苏省医疗器械行业协会、浙江省医疗器械行业协会、深圳市医疗器械行业协会、深广高端医疗器械集群、医疗器械智能生产服务平台、《医药经济报》医疗器械政策法规与产业经济研究中心作为支持单位的“第五届中国增材制造医疗器械创新与发展大会”、“第五批增材制造医疗器械团体标准制定启动大会”在上海绿瘦酒店召开，超400位来自于全国各大医院、高校、科研院所和企业的朋友们参加了会议，会议取得了圆满成功。        凯尔测控作为首次参加第五届中国增材制造医疗器械创新与发展大会的疲劳试验机供货商，展位展出了植入物电磁式动态力学试验系统和微型原位力学试验系统，深受广大参会者的关注。

    “生物材料与医疗器械赣江学术论坛"是由江西籍学者发起的全国性学术会议。第一届赣江学术论坛由华东交通大学材料科学与工程学院、南昌大学未来技术学院、南昌大学附属口腔医院、江西理工大学能源与机械工程学院和江西省高性能医疗器械产业科技创新联合体联合主办，以“生物材料与医疗器械创新发展与产业化"为主题，旨在交流生物材料与医疗器械领域近年来具有创新性的科技成果与应用示范，促进该领域的新材料、新技术和新产品的研究开发与推广应用，推动学术繁荣、学科发展、技术创新与产业进步。       本次会议于2023年4月7-9日，在江西南昌泰耐克国际大酒店顺利举行，凯尔测控作为疲劳试验机赞助商亮相本次学术会议并为大会提供了多方面的服务支持。        大会开幕式             凯尔测控展位现场，人潮拥挤，新升级的微型电磁式动态力学试验系统，备受科研人员的关注，测试空间的升级改进满足了更多试验需求。          凯尔测控期待下一届生物材料与医疗器械学术论坛与您相遇！！            

“   新型电池正负极材料技术国际论坛”自2013年首届创办以来，于2015年、2017年、2019年、2020年、2022年已成功地连续举办了六届。这个专业性的会议已经成为电池行业一个备受关注的会议，成为中国化学与物理电源行业协会的重要系列活动之一，已经成为一块品牌，在各方面的支持下越办越好，为推动中国新型电池技术的持续良性发展，发挥了积极作用。特别是2017年4月宁波、2019年4月苏州召开的第三届和第四届“新型电池正负极材料技术国际论坛”出席人数达到了1000人的空前规模。即使这两年受到COVID-19疫情的困扰，2020年9月在苏州举办的ABCA-5参加人数也超过了800人，特别是还有一批国际公司或海外大学、科研机构的专家学者在现场或通过视频方式参加了会议，保持了会议的国际性。       2023年4月10-12日，在苏州香格里拉酒店圆满结束。凯尔测控作为电池材料力学检测厂家亮相了本次会议。 极片电阻率测试分布系统

为助力国产科学仪器发展，筛选和扶持一批优秀的科学仪器产品和企业，在中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会、北京科学仪器装备协作服务中心等单位的支持下，由仪器信息网主办、我要测网协办的“国产科学仪器腾飞行动”于2013年正式启动。秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨，仪器信息网于2018年启动了“国产科学仪器腾飞行动”之“创新100”项目，通过筛选一批具备自主创新能力的中小仪器厂商，借助报道、走访、调研等方式，在企业发展的关键时期“帮一把”。本期“创新100”访谈，仪器信息网走进凯尔测控技术（天津）有限公司（以下简称“凯尔测控”），带大家了解这家深耕于高端力学检测仪器的民族企业。仪器信息网：请介绍一下贵司的发展历程，创立的初衷是什么？凯尔测控：自2008年成立以来，公司一直致力于高端力学检测仪器的自主研发。2009年，原位力学试验机上市；2010年，原位力学在线观测系统上市；2011年，原位双轴力学试验系统上市；2012年，大型电磁式高频动态力学试验系统研发……新产品层出不穷。其中，电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等先进测试系统均有效填补了国内空白。截至目前，公司已申请和授权发明专利27项，软件著作权13项，且被认定为国家级高新技术企业、天津市科技型企业、天津市雏鹰企业、天津市瞪羚企业等。最初创立凯尔测控主要是为了解决我们自己迫切的测试需求。当时，我国高端疲劳力学检测仪器基本上被国外产品所垄断，进口产品的市场占有率高达95%以上，而国产疲劳试验机无论是机械系统、控制系统，还是软件系统，均处于相对落后的状态。进口产品虽然可以满足我们的测试需求，但是其价格高，且无法按照需求进行差异化定制，加上较长的售前售后周期、高昂的售后费用等，让我们在采购高端疲劳力学检测仪器时面临巨大的困难。同时，随着我国高端制造业的发展，各大高校、科研机构和企业用户对测试的需求日益增长，中国应当具备自主研发的高端力学检测仪器品牌，打破国外技术垄断，为用户提供高性价比的测试仪器，满足用户差异化的测试需求，并让用户享受快速即时的技术服务。因此，我们创立了凯尔测控，并逐步开发出了一系列高端疲劳试验仪器。仪器信息网：请介绍一下贵司当前的规模概况？与哪些单位之间建立了合作？凯尔测控：当前员工有80人，其中研发人员占60%，研发投入占比50%，先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所及军工单位建立了密切合作，合作用户已超过300家。仪器信息网：贵司当前主推的产品及型号是什么？这些产品主要应用于哪些领域？凯尔测控：当前，公司的产品已经增至四个系列40余个品种，其中主推的电磁类产品（典型产品M-6000/M-12000）和原位双轴类产品（典型产品IPBF-20k），适用于航空、航天、核电、化工、电子、医疗等领域，可满足关键材料、重要部件的力学测试与疲劳测试。高温力学疲劳试验机 M-6000高频动态疲劳试验机 M-12000大载荷双轴拉伸试验机 IPBF-20k仪器信息网：与市场上的同类产品相比，贵司产品的竞争优势是什么？凯尔测控：在技术方面，公司产品以其高频率、高精度和高可靠性，可为新产品研发和新材料研制提供有利的数据支撑，有效保障关键装备的长周期运行，尤其是大推力电磁式直线电机和多轴分布式动态控制系统，做到了国内唯一，也是我们的核心技术。在价格方面，公司产品相比国外同等产品优惠了30-50%。仪器信息网：请谈一谈国内试验机市场发展现状和发展趋势？凯尔测控：以前，高端试验机市场长期被进口设备垄断，国内高端用户不缺钱，但也不考虑购买国产设备，同时，也没有人愿意沉下心来踏踏实实做高端试验机的研发，这就造成我国在高端试验机领域和国外的差距越来越大。近几年，由于中美贸易战，大量的客户无法购买到能够满足试验需求的进口设备，这给国产高端仪器生产厂家一个良好的契机，来抓住风口，解决被进口设备卡脖子的问题。仪器信息网：贵司下一步在市场和产品方面有何计划?凯尔测控：2020年，我们从卖“产品”转向“定制化服务”，公司发展迈上了一个新台阶，从而倒逼科研水平提升“竞争力”。此外，公司研发团队将持续关注国内外的前沿技术研究，并不断攻关，且与一些高校科研团队进行合作，保持公司科研水平的先进性。仪器信息网：日前，我国提出“要打好科技仪器设备、操作系统和基础软件国产化攻坚战”，国产仪器发展迎来新风口，请问贵司将如何把握发展机遇？凯尔测控：结合国家的大政方针，以及科学技术的发展方向，以人工智能为基础，我们大概锁定了几个发展领域，包括深耕医疗器械行业，开辟新能源安全检测版块，拓宽应用场景等，解决百姓身边息息相关的实际问题，为国产高端科技仪器的发展贡献力量。

水凝胶作为进入生物医药级别的材料，在设计和使用前必然要经过严格的性能评估检测，水凝胶的性能检验内容包含物理特性、生物特性、化学特性等，其中物理力学性能是水凝胶这样的高分子材料一项非常重要的性能指标。       水凝胶的力学性能一般以弹性模量来表征。材料在弹性形变过程中，应力与应变之间的比例关系就是弹性模量，弹性模量是主要的力学表征参数，弹性模量越大，材料越不容易发生形变。目前测量水凝胶弹性模量的方法并不固定，主要有拉伸法、压缩法和压痕法等几类，可根据实际情况选择合适的试验方法。       以拉伸法为例，拉伸法是在规定的实验温度、速度和湿度的条件下，利用电子万能试验机对样品施加沿纵轴方向的静态拉伸负荷，直至样品被拉断，在此过程中设备会自动生成样品形变的应力-应变曲线，通过应力-应变曲线可以得到拉伸强度、拉伸断裂应力、拉伸屈服应力以及拉伸弹性模量等。    水凝胶压缩、蠕变及应力松弛试验（水浴）试样：水凝胶；卧式使用；小载荷、高精度；准静态压缩、蠕变及应力松弛试验；

       随着人类社会步入高龄化阶段，骨与关节损伤成为人们生活中常见的疾病之一。各种与高龄有关的关节疾病，如大腿骨骨折、关节炎等病症，将会大量发生，因此对人工关节的需求也会日益增加。目前广泛采用人工关节置换术来解决这一问题，但置换关节的使用寿命有限，而且人工关节材料在运动过程中会产生较大的摩擦磨损，置换关节因摩擦磨损产生的磨屑会引起置换关节的晚期松动，最终导致关节置换失败。因此，研究具有优异摩擦磨损性能的人工关节置换材料具有重要的现实意义，而研制出能够模拟人体关节真实运动的摩擦试验机成为研究的关键。        目前，全球已有约 3000 万人植入了人工关节，每年的置换量约为 200万例，仅在美国，每年大约有 50万人进行关节置换手术。针对全球的这一情况，联合国世界卫生组织将21 世纪第一个十年定为“骨和关节十年"。关节疾病同样是中国人群中的高发病率病种。《中华骨科杂志》6月16日发表一篇题为《关节外科的未来》的论文，提到：2019年我国的人工髋、膝关节置换手术量已经超过了90万例，且仍在以接近每年20%的速度快速增长。目前要求人工髋关节在人体内工作 30年或更长时间[3]，于是新的问题出现了。如同Mallory所言:“所有的人工髋关节最终都会失败，这是一个患者寿命与假体寿命的赛跑。"因此，加强研制人工关节置换技术，提高置换关节的使用寿命，具有现实而深远的意义。       人工关节置换手术的成功与否，与关节置换材料的性能有着不可分割的关系。从临床医学来看，作为人工关节置换用的人工关节作为一种植入器官，其制作材料一般应满足以下几点要求:1)生物相容性好。要求人工关节材料和人体组织接触后，在材料一组织界面发生一系列相互作用后最终被人体组织所接受，且材料对人体的正常生理功能无不良影响，无毒，无排异反应;2)生物力学相容性好。植入材料和所处部位的生物组织弹性形变特性要相匹配，在负载情况下，人工关节假体与其接触的组织所发生的形变要彼此协调;3)生物结合性能好。要求人工关节材料与周围骨组织结合良好，使用过程中不发生相对移动和下沉;4)材料要具有一定的可降解性，可以逐渐被人体再生骨组织所替代:5)优良的生物摩擦学性能。要求材料的摩擦系数低，耐磨损能力强，磨损颗粒生成率低，以保证置换关节有较长的临床寿命;6)良好的耐腐蚀、耐疲劳性能。要求植入假体在体内所发生的组织反应不引起材料的劣化，反复承受交变应力不会引起材料的破损。为了提高人工关节置换手术的成功率、延长置换关节的使用年限，国内外研究人员对于人工关节材料的摩擦磨损性能开展了大量的研究工作。  凯尔测控试验系统（天津）有限公司推出了一款多功能关节磨损试验系统，基于模拟步行的受力和运动的体外磨损试验标准（ISO14242）可实现测试多种关节置换以及生物关节标本的磨损和寿命耐久性测试，还可以测试多轴载荷条件导致的种植体失效模式。这款设备是一款多功能的关节摩擦磨损试验机设备，可实现垂直轴向加载、水平往复、三轴旋转 的动作，其先进的控制能力和扩展的运动范围，更准确的模拟关节运动。全髋关节的磨损 ISO 14242-1/YY/T 0651.1 、 ISO 14242-2/YY/T 0651.2 、 ISO 14242-3/YY/T 0651.3  全膝关节的磨损 ISO 14243-1/YY/T 1426.1 、 ISO 14243-2/YY/T 1426.2 、 ISO 14243-3/YY/T 1426.3凯尔测控公司介绍       凯尔测控是一家专业从事开发、生产、销售各类力学试验系统的国家高新技术企业，自2008年成立以来一直致力于发展新的测试方法。先后与清华大学、北京大学、中科院金属所、中国工程物理研究院等国内著名高校、科研院所建立密切合作，持续在航空、航天、核电等关键领域进行技术研发与投入。公司拥有各类力学性能试验机四个系列四十余个品种，主导产品电磁式疲劳试验系统、原位力学试验系统、原位双轴力学试验系统、拉扭多轴疲劳试验机等测试系统打破国外设备的垄断。凭借着过硬的技术、性能优良的产品和专业妥善的服务，凯尔测控赢得了众多用户的信赖。　　在发展过程中，凯尔测控始终坚持以用户需求为导向，以市场发展为指引，以技术创新为动力，力求不断推出实用、好用、易用、耐用的仪器设备，为客户提供成熟的解决方案。近日，凯尔测控新品再度来袭，为医学科研用户带来了新体验。