食品与药物固体制剂在“入口之后”的行为，无法被干燥态、大载荷的常规质构仪或片剂硬度计完整描述。一片缓释片剂在接触体液后的溶胀层刚度、渗透率和应力松弛行为，直接决定药物释放曲线的形状，但传统片剂硬度计测的是干燥态的压碎力，与体内湿态力学之间不存在简单的换算关系。同样，食品的“顺滑感”“油腻感”“干涩感”发生在舌头与上颚之间的薄膜润滑 regime 中，传统食品流变学描述的是咀嚼初期的大变形体相性质，而口腔加工后期的触觉感知主要由边界润滑与混合润滑中的摩擦系数决定。
这两个看似不同的领域共享同一个方法学缺口：需要在接近真实加工/生理条件的液相环境中，对微小、柔软、易变形的样品同时获取“力学 + 摩擦学”信息，且不破坏样品的原生结构约束。常规万能试验机不适合湿态片剂的低力量程溶胀监测；摩擦磨损试验机通常面向硬质工业材料，难以模拟软弹性体对软弹性体的口腔接触几何；而片剂质控中常用的脆碎度仪和硬度计给出的是单一终点值，无法提供应力松弛、蠕变或动态刚度随时间演化的粘弹性数据。
MACH-1 在这一交叉问题上的定位是将小力值压缩/压痕、液相浸没和可控接触几何的摩擦测试集成于同一多轴平台。对于制剂方向，它支持在液体环境中对水合、溶胀状态的片剂进行压缩和应力松弛测试，力分辨率可达0.025 mN，能够捕捉溶胀过程中刚度的细微下降；对于食品方向，其口腔摩擦模块采用上部不锈钢球形测量元件与下部热塑性弹性体三点接触区域的几何构型，模拟舌头–上颚的软接触摩擦环境，在滑动过程中记录Stribeck曲线，将摩擦系数映射到润滑感、顺滑度等感官属性。在这一“食药交叉湿态力学”的生态位中，MACH-1 提供了其他单一功能质构仪或片剂硬度计难以替代的液相原位、低力量程、摩擦–力学一体能力，其方法学框架也已被食品口腔摩擦学和制剂湿态表征两个方向的用户群体分别采纳。
典型用途沿两条线索展开，共享同一套硬件和液相测试能力。
食品与口腔护理方向：
口腔摩擦质构感知（Stribeck 曲线） ：在模拟舌头–上颚的软接触几何中，以递增或递减滑动速度记录摩擦系数，划分边界润滑、混合润滑和流体动力润滑三个 regime，量化食品的顺滑度、油腻感、粘稠感和干涩感。
乳制品与半固体食品的口感力学：评估酸奶、奶酪、黄油、酱料等在口腔加工过程中的润滑行为和融化感；脂肪含量对摩擦系数的影响可直接在Stribeck曲线上读出。
固体/半固体食品的质构剖面：对巧克力、凝胶糖果、软糖等进行压缩、穿刺或压痕，获取硬度、弹性、脆性和表面力学特性。
农产品与植物组织的力学评价：通过弯曲测试评价茎秆和枝条的抗弯强度，通过压缩测试测定谷物籽粒和果实的硬度，通过穿刺测试评价果皮和种皮的抗穿刺能力，通过拉伸测试评价植物纤维和叶片的抗拉性能。
药物固体制剂方向：
湿态/溶胀态片剂的粘弹性表征：在液体浸没条件下对片剂进行压缩应力松弛或蠕变测试，获取溶胀层的基质刚度、渗透率和松弛时间，这些参数与药物释放行为直接相关，而非仅提供干燥态的压碎力。
片剂硬度、脆碎度与局部弹性模量：通过压缩测试测定抗压强度和结构完整性，通过压痕测试表征表面的局部硬度和弹性模量。
缓释片剂的溶胀动力学：在液相环境中监测片剂溶胀过程中几何尺寸与力学响应的同步变化，用于处方优化和仿制药一致性评价中的力学判据。
典型使用场景包括：酸奶或酱料在4°C–50°C温控腔中以三板-上球几何完成Stribeck扫描，滑动速度覆盖边界润滑到流体润滑区；巧克力从固态到融化态的摩擦系数随温度变化的连续记录；缓释片剂在PBS中溶胀2–8小时，期间以0.5 N传感器执行低幅压缩–松弛，提取即时刚度随时间的衰减曲线；果皮或种皮以球形或针形探头执行穿刺测试，记录破裂力和穿刺能；以及植物茎秆的三点弯曲测试，获取挠曲模量与抗弯强度。
MACH-1 在食药交叉方向的直接同行评审论文数量仍在积累中，但官方方法学验证、学位论文和领域内通用文献已经为这一应用方向提供了可追溯的技术框架。食品口腔摩擦学本身已有独立的文献体系（Stribeck曲线、软口腔摩擦、粒子食品的润滑量化等），MACH-1的贡献在于将这一框架工程化为可重复的商用测试几何。
案例一：脂肪含量与乳制品口感——Stribeck 曲线的摩擦学解释。 MACH-1 的口腔摩擦模块通过上部不锈钢球与下部热塑性弹性体三点接触的构型模拟舌头–上颚接触，在滑动过程中记录摩擦系数随速度的变化。已有的口腔摩擦学共识是：脂肪含量越高的牛奶，其摩擦系数越低，口感越丝滑；Stribeck曲线在混合润滑区的形态变化可以直接映射到“顺滑/油腻”的感官差异。该案例的方法学意义在于，它将食品感官评价中高度主观的“口感”转化为可定量、可重复的摩擦学参数，而MACH-1提供的正是这一转化所需的液相、温控、低载荷摩擦测试平台。
案例二：缓释片剂的湿态溶胀力学与药物释放的关联逻辑。 传统片剂硬度测试针对干燥样品，但片剂在体内处于水合、溶胀状态，其力学性能显著改变。MACH-1支持在液体环境中对水合片剂进行应力松弛和蠕变测试，力分辨率0.025 mN足以捕捉溶胀过程中动态刚度的细微降低；通过分析应力松弛曲线，可以建立模型得到基质刚度、渗透率等微观结构信息，进而预测药物转运行为。该案例展示了MACH-1在制剂开发中的差异化价值：它不是替代药典规定的硬度计，而是提供干燥态测试无法给出的湿态粘弹性与微观结构参数，服务于缓释制剂的处方筛选和释放机制研究。
案例三：植物/农产品组织的穿刺、弯曲与压缩力学评价。 在农产品和植物材料方向，MACH-1被用于果皮和种皮的抗穿刺能力评价、谷物籽粒和果实的抗压强度与硬度测定、植物茎秆和枝条的抗弯强度与挠曲模量测定，以及植物纤维和叶片的拉伸性能测试。这些测试共享同一套多轴运动平台和力传感器，使得从“田间材料”到“加工原料”再到“最终食品”的力学性质可以在统一的方法学框架下比较，而非在不同质构仪之间进行不可追溯的换算。
液相原位测试能力，而非“干燥态+事后推测”。 食品口腔加工和片剂体内溶胀都发生在湿润环境中。MACH-1支持液体浸没式测试，样品可在PBS、模拟唾液或培养基中完成压缩、松弛和摩擦测量；系统可置于标准培养箱内，温控范围覆盖4°C–50°C（口腔摩擦模块），使“接近真实加工/生理条件”的力学数据成为常规产出，而非需要特殊定制的例外场景。
低力量程与高分辨率的匹配。 制剂溶胀层的刚度可能在数kPa至数十kPa量级，口腔摩擦中的法向力也远低于工业摩擦测试的载荷水平。MACH-1单轴传感器量程覆盖0.5 N–250 N，0.5 N配置下力分辨率可达0.025 mN，位移分辨率0.1 μm，能够在微小变形和微小力信号区间保持足够的信噪比。这一参数组合使其区别于“大吨位试验机测小样品”的勉强适配。
摩擦学几何的可控性与可重复性。 口腔摩擦模块采用上部球形元件与下部弹性体多点接触的几何，而非简单的硬球对硬板。这一设计在工程上模拟了舌头–上颚的软接触力学，减少了接触应力集中对软食品样品的破坏，使Stribeck曲线在混合润滑区的特征更接近真实口腔感知条件。接触几何的可重复性直接决定了摩擦数据的批间可比性，这对于食品配方筛选和质控场景至关重要。
多模式集成带来的跨形态适配。 同一台MACH-1可以在“片剂压缩/压痕”“食品摩擦Stribeck”“植物穿刺/弯曲”之间切换，只需更换夹具和加载协议，不需要为每种样品配置独立主机。对于同时涉及制剂和食品材料的研究团队（如药食同源、功能性食品、口服递送系统），这一跨形态适配能力减少了设备重复投入和方法学碎片化。
成熟性、合规性与国内可及性。 MACH-1自1999年商业化，全球3000–4000余个实验室部署，累计文献1000+篇；Biomomentum质量体系符合ISO 13485:2016等医疗器械标准，并提供GLP合规测试服务。国内同济大学、青岛大学、上海交通大学等高校有使用记录；核心测量链为加拿大原产，食品/片剂专用夹具和口腔摩擦模块的接触几何可按样品类型适配。
食药交叉应用相关核心参数：
摩擦测试输出： Stribeck曲线（摩擦系数–滑动速度）；可划分边界润滑、混合润滑、流体动力润滑三个regime；支持静摩擦系数和动摩擦系数测定。
单轴力传感器： 0.5 N / 1.5 N / 10 N / 100 N / 250 N；0.5 N配置下力分辨率 0.025 mN。
食药交叉方向的MACH-1直接同行评审论文仍在积累中，以下按证据类型排序：官方方法学案例、学位论文/技术文档，以及该应用方向所依托的食品口腔摩擦学领域通用文献。重点标注MACH-1在每项证据中承担的具体角色。
文献编号 1
文献中英文标题： Oral tribology texture perception testing / 口腔摩擦质构感知测试（MACH-1 口腔摩擦模块方法学案例）
作者/通讯作者： Biomomentum 应用团队
期刊： 产品方法学案例/技术文档 年份：持续更新 IF：非期刊
研究领域： 食品口腔摩擦学、感官质构、软接触润滑
研究目的 / 科学问题： 建立模拟舌头–上颚软接触的摩擦测试几何，将食品感官属性（顺滑度、油腻感、粘稠度）映射为可定量的Stribeck曲线参数。
实验方法： 上部不锈钢球形元件 + 下部热塑性弹性体三点接触几何；液相/温控环境（4°C–50°C）；递增/递减滑动速度记录摩擦系数；Stribeck曲线划分边界、混合、流体动力润滑区。
核心结果： 脂肪含量越高的牛奶摩擦系数越低；Stribeck曲线在混合润滑区的形态变化与“丝滑/油腻”感官评价方向一致；系统可覆盖从液体饮料到固体巧克力的跨形态食品样品。
结论： MACH-1的口腔摩擦模块为食品感官质构提供了液相、软接触、可重复的摩擦学量化框架；该框架与食品口腔摩擦学领域已建立的Stribeck分析方法相衔接。
文献编号 2
文献中英文标题： Swelling behavior and mechanical characterization of pharmaceutical tablets in hydrated state / 水合态药物片剂的溶胀行为与力学表征（MACH-1 制剂应用方法学案例）
作者/通讯作者： Biomomentum 应用团队/学位论文相关工作
期刊： 产品技术文档/学位论文章节 年份：持续更新 IF：非期刊
研究领域： 药物制剂、缓释片剂、湿态粘弹性
研究目的 / 科学问题： 干燥态片剂硬度无法预测体内溶胀后的力学行为；需要在液相环境中获取水合片剂的应力松弛、蠕变和动态刚度，以建立与药物释放相关的微观结构参数。
实验方法： MACH-1液体浸没式测试腔；0.5 N力传感器（分辨率0.025 mN）；对缓释片剂在PBS中溶胀过程中的压缩–应力松弛测试；拟合粘弹性模型提取基质刚度和渗透率相关参数。
核心结果： 能够在溶胀过程中连续监测片剂刚度的细微降低；应力松弛曲线可建立模型预测药物转运行为；湿态数据与干燥态压碎力之间存在显著差异。
结论： MACH-1的液相低力值测试能力为制剂开发提供了干燥态质控之外的功能性力学维度；该能力适用于缓释片剂处方筛选和仿制药一致性评价中的湿态力学比较。
文献编号 3
文献中英文标题： Plant and agricultural material mechanical testing: puncture, bending and compression / 植物与农业材料的穿刺、弯曲与压缩力学测试（MACH-1 农产品应用框架）
作者/通讯作者： Biomomentum 应用团队/代理技术文档
期刊： 产品应用资料 年份：持续更新 IF：非期刊
研究领域： 农产品力学、植物组织、食品原料质构
研究目的 / 科学问题： 建立覆盖果皮穿刺、茎秆弯曲、籽粒压缩和纤维拉伸的农产品力学评价框架，使“田间—加工—食品”链条上的力学性质可在统一平台上比较。
实验方法： MACH-1多轴平台 + 穿刺针/球形探头/三点弯曲夹具；压缩测定籽粒和果实硬度，穿刺评价果皮和种皮抗穿刺能力，弯曲评价茎秆抗弯强度和挠曲模量，拉伸评价植物纤维性能；支持不同湿度条件。
核心结果： 同一平台可完成从整果到组织片到纤维的跨尺度力学测试；穿刺、弯曲和压缩数据可在统一坐标系和加载协议下比较。
结论： MACH-1的多模式集成适用于农产品和植物材料的力学表型评价，为食品原料质构和采后加工研究提供了跨形态适配的测试框架。
沪公网安备31011702892430号