[發(fā)明專(zhuān)利]一種激光共聚焦載物臺(tái)生物組織單軸拉伸儀及其測(cè)量方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010127458.9
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111257114A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙東良;譚文長(zhǎng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/08
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/08;G01N3/06
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種激光共聚焦載物臺(tái)生物組織單軸拉伸儀，其特征在于，所述激光共聚焦載物臺(tái)生物組織單軸拉伸儀包括：框架、力傳感器、滾珠滑板、螺旋千分尺、刻度尺、移動(dòng)連接塊、平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊、滾珠、移動(dòng)鉤式夾具、固定鉤式夾具、固定件、玻璃皿、傳力桿、連桿、蓋玻片、計(jì)算機(jī)和激光共聚焦顯微鏡；其中，框架位于水平平面，置于激光共聚焦顯微鏡載物臺(tái)上，內(nèi)部中空；在框架的中心設(shè)置有玻璃皿；玻璃皿的底面中心具有凸臺(tái)，凸臺(tái)的中心開(kāi)設(shè)有通光孔，在通光孔上設(shè)置蓋玻片密封，從而形成通光窗口；在玻璃皿之下設(shè)置激光共聚焦顯微鏡，激光共聚焦顯微鏡的鏡頭對(duì)準(zhǔn)通光窗口；在框架的一端開(kāi)設(shè)有通孔，螺旋千分尺的螺旋桿的頂端穿過(guò)通孔深入至框架內(nèi)，螺旋千分尺的中心軸為拉伸方向；螺旋千分尺的螺旋桿的頂端固定在位于框架內(nèi)的移動(dòng)連接塊上；移動(dòng)連接塊對(duì)著玻璃皿的一端設(shè)置有平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊；平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊對(duì)著玻璃皿的一端設(shè)置有移動(dòng)鉤式夾具；框架位于移動(dòng)鉤式夾具的兩側(cè)內(nèi)邊緣分別設(shè)置有滾珠滑板；在每一個(gè)滾珠滑板的內(nèi)置軌道中設(shè)置有多個(gè)滾珠；平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊位于在一對(duì)滾珠滑板之間，平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊通過(guò)滾珠在滾珠滑板的內(nèi)置軌道中移動(dòng)；在框架的另一端設(shè)置有力傳感器，力傳感器連接至計(jì)算機(jī)；力傳感器對(duì)著玻璃皿的一端抵在傳力桿的一端，傳力桿的另一端通過(guò)固定件固定在固定鉤式夾具上；傳力桿為階梯狀，包括依次連接的第一平行桿、階梯桿和第二平行桿，第一和第二平行桿平行于拉伸方向，且第二平行桿低于第一平行桿，二者之間由階梯桿連接，第一平行桿、階梯桿和第二平行桿位于拉伸方向所在的平面內(nèi)，階梯桿的中心固定在垂直于拉伸方向的連桿上，連桿的兩端分別固定在框架的兩側(cè)；玻璃皿的上表面低于滾珠滑板，移動(dòng)連接塊、平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊、螺旋千分尺和第一平行桿均高于玻璃皿的上表面；玻璃皿內(nèi)盛裝保證待測(cè)生物組織活性的生理溶液；移動(dòng)鉤式夾具和固定鉤式夾具分別位于玻璃皿的兩端且均低于玻璃皿的上表面，并且與玻璃皿內(nèi)凸臺(tái)上蓋玻片表面在同一水平面上，等厚薄片狀的待測(cè)生物組織夾在移動(dòng)鉤式夾具和固定鉤式夾具之間位于玻璃皿的生理溶液內(nèi)，使得待測(cè)生物組織緊貼于玻璃皿內(nèi)凸臺(tái)上蓋玻片上；刻度尺固定在框架內(nèi)側(cè)與待測(cè)生物組織平行，以便讀取移動(dòng)位移；框架、力傳感器、滾珠滑板、螺旋千分尺、移動(dòng)連接塊、平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊、滾珠、移動(dòng)鉤式夾具、固定鉤式夾具、固定件、玻璃皿、傳力桿和連桿均關(guān)于拉伸方向?qū)ΨQ(chēng)；旋轉(zhuǎn)螺旋千分尺，螺旋千分尺的螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)平動(dòng)轉(zhuǎn)換塊沿拉伸方向移動(dòng)，將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成水平移動(dòng)，改變移動(dòng)鉤式夾具與固定鉤式夾具之間的位移，對(duì)等厚薄片狀的待測(cè)生物組織進(jìn)行均勻拉伸，拉伸過(guò)程處于單軸拉伸狀態(tài)，不發(fā)生剪切與扭轉(zhuǎn)變形；待測(cè)生物組織由于均勻拉伸產(chǎn)生均勻變形，從而受力均勻；力通過(guò)傳力桿傳遞至力傳感器，力傳感器采集力并傳輸至計(jì)算機(jī)，從而得到待測(cè)生物組織所受到的應(yīng)力；讀取螺旋千分尺和刻度尺的刻度得到位移，對(duì)兩個(gè)位移取平均值得到最終位移，計(jì)算機(jī)根據(jù)位移計(jì)算應(yīng)變，從而得到應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系，得到待測(cè)生物組織的力學(xué)響應(yīng)；同時(shí)，通過(guò)激光共聚焦顯微鏡，在力學(xué)環(huán)境下，觀察待測(cè)生物組織的結(jié)構(gòu)改變并拍攝，實(shí)現(xiàn)在原位拉伸下測(cè)量力學(xué)響應(yīng)和觀察微結(jié)構(gòu)改變。

2.如權(quán)利要求1所述的激光共聚焦載物臺(tái)生物組織單軸拉伸儀，其特征在于，所述移動(dòng)鉤式夾具和固定鉤式夾具包括固定端板和多個(gè)彎鉤，在固定端板上設(shè)置多個(gè)等間隔的彎鉤；將均勻的彎鉤均勻插入待測(cè)生物組織里面，鉤住待測(cè)生物組織，然后實(shí)施拉伸，由于圣維南原理，待測(cè)生物組織中間段認(rèn)為是均勻拉伸，從而保證夾具能夾住柔軟的待測(cè)生物組織。

3.如權(quán)利要求1所述的激光共聚焦載物臺(tái)生物組織單軸拉伸儀，其特征在于，所述玻璃皿為恒溫生理溶液槽，待測(cè)生物組織沒(méi)有染色，待測(cè)生物試件通過(guò)震蕩切片機(jī)切片成等厚薄片狀的待測(cè)生物組織保證了厚度均勻，僅通過(guò)自發(fā)熒光在激光共聚焦顯微鏡下觀測(cè)其微結(jié)構(gòu)改變，未進(jìn)行染色固定，并放置在生理溶液中，通過(guò)向恒溫水槽內(nèi)輸送外置循環(huán)水保持恒溫以模擬體內(nèi)環(huán)境，完全模擬載體環(huán)境，同時(shí)觀測(cè)微結(jié)構(gòu)改變。

4.如權(quán)利要求1所述的激光共聚焦載物臺(tái)生物組織單軸拉伸儀，其特征在于，所述玻璃皿內(nèi)的凸臺(tái)處所用載玻片的厚度在0.15～0.2mm之間，以保證激光共聚焦觀測(cè)效果。