生物反应与软组织力学多功能测试一体仪制造技术

本发明专利技术公开了一种生物反应与软组织力学多功能测试一体仪，它包括拉伸装置、挤压装置、剪切装置和样品放置槽，样品放置槽用于放置测试样品，还用于作为制备样品的生物反应容器；拉伸装置包括至少两个沿不同方向移动设置的拉伸模块、驱动拉伸模块移动的至少两个电机、至少两个第一压力传感器；挤压装置包括设置在样品放置槽上方且可上下移动的挤压测试头、与挤压测试头相连接并带动挤压测试头在水平方向上移动的调节机构、位移传感器和第二压力传感器；剪切装置包括能够带动剪切片上下移动的调节块、第三压力传感器、用于放置测试样品并能够在水平方向上移动的载物台。本发明专利技术采用空间立体布局的方式，将多种测试模式集成在同一测试平台，实现多模态的一体化测试。

【技术实现步骤摘要】
生物反应与软组织力学多功能测试一体仪
本专利技术涉及一种生物反应与软组织力学多功能测试一体仪，属于生物医学工程领域。
技术介绍
软组织的力学特性测试是生物医学工程领域的重要方向。现有技术中，进行软组织力学特性测试的仪器存在以下缺点：1.不同生物软组织的结构和物理特性各不相同，需要针对其结构和物理特征在不同形变模态下开展测试，综观现有的软组织测试仪，测试模态较为单一，均针对某一特定软组织设计，或只能开展一种形变模态下的测试，难以对复杂组织进行量化分析；2.不同模态之间测试需要采用不同的测试平台，同一样本不能同时在不同的方向进行拉伸、剪切、挤压测试；3.软组织测试与生物反应器需要在不同平台使用；4.不能对组织的特定边界条件和应力状态下的行为响应进行模拟，难以开展不同预应力条件下的测试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种生物反应与软组织力学多功能测试一体仪。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种技术方案：生物反应与软组织力学多功能测试一体仪，它包括拉伸装置、挤压装置、剪切装置和样品放置槽，样品放置槽用于放置测试样品，还用于作为制备样品的生物反应容器，或作为样本预应力与边界条件模拟装置；拉伸装置包括至少两个沿不同方向移动设置的拉伸模块、分别一一对应地驱动拉伸模块移动的至少两个电机、用于在拉伸试验时对应地对拉伸模块进行力测量的至少两个第一压力传感器，至少两个拉伸模块围绕样品放置槽设置，每个拉伸模块上具有与测试样品可脱离地相连接的连接部；挤压装置包括设置在样品放置槽上方且可上下移动的挤压测试头、与挤压测试头相连接并带动挤压测试头在水平方向上移动的调节机构、用于在挤压试验时对挤压测试头进行距离测量和力测量的位移传感器和第二压力传感器；剪切装置包括能够调节剪切板上下移动适应不同测试样本厚度的调节块、用于在剪切试验时对剪切力进行测量的第三压力传感器、用于放置测试样品并能够在水平方向上移动的载物台，载物台具有至少四种安装状态，至少四种安装状态包括水平安装的第一状态、相对第一状态在水平面上旋转90°的第二状态、相对第一状态在水平面上旋转180°的第三状态、相对第一状态在水平面上旋转270°的第四状态。进一步地，连接部可脱离地夹紧测试样品。进一步地，拉伸模块至少有两对，其中一对相互对称设置且移动方向均为沿左右方向，另外一对相互对称设置且移动方向均为沿前后方向。进一步地，样品放置槽具有四个分别向前、后、左、右方向延伸的延伸部，使样品放置槽呈十字形。更进一步地，两对拉伸模块分别对应地设置在四个延伸部的上方。进一步地，调节机构包括固定设置的支撑架、可前后移动地设置在支撑架上的丝杠、可左右移动地连接在丝杠上的滑动部件，挤压测试头可沿上下方向移动地连接在滑动部件的下方。更进一步地，丝杠通过调节手柄来调整丝杠的移动位置。进一步地，载物台通过一个电机驱动其移动。进一步地，载物台能够取出地放置于样品放置槽中，当进行剪切试验时，载物台处于安装状态，且与样品放置槽相脱离；当进行拉伸试验或挤压试验时，载物台放置于样品放置槽中。更进一步地，载物台的至少四个安装状态均通过夹具来进行可拆卸地安装。由于采用上述技术方案，本专利技术生物反应与软组织力学多功能测试一体仪，相较现有技术，具有以下优点：1、本专利技术针对开展多模态测试中，拉伸与剪切测试结构难以统一、准静态与动态测试难以结合的技术难点，采用互换性结构，在平面与立体空间中交互布置不同模态的驱动结构；采用空间立体布局的方式，将多种测试模式集成在同一测试平台，实现多模态的一体化测试；2、通过本专利技术的技术方案能够实现对测试样本的双向拉伸；3、多模态测试可以同时进行，同时对软组织在不同边界条件下的状态进行模拟测试：通过对样本在体内的受力状态进行应力预调与模拟，在接近体内真实环境的状态下对软组织样本进行全面的力学特性测试，通过对双向拉伸测试中样本应力分布与拉伸力的计算分析，结合数值模拟对软组织在体内环境中承受的应力分布进行逆向分析。测试仪的平面驱动结构根据预应力的反向计算，可以相应驱动平面测试模块，对软组织样本在体内的状态进行再现。同时，测试仪可以较为方便的通过平面和竖直驱动模块对样本施加边界条件，实现动态测试中边界条件体内和体外的一致，对多模态模型测试的效果进行检验分析；4、采用固定样本放置平台，对固定样本进行无损和快速转移；5、集合生物反应器与组织特性测试，可以实现生物材料反应制备与测试一体化。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明附图1为本专利技术生物反应与软组织力学多功能测试一体仪的立体结构示意图；附图2为本专利技术生物反应与软组织力学多功能测试一体仪的立体结构示意图，其视角不同于附图1；附图3为本专利技术生物反应与软组织力学多功能测试一体仪的主视结构示意图。图中标号为：1、测试台；2、样品放置槽；3、电机；4、拉伸模块；5、滑块；6、导向轨；7、第一压力传感器；8、第二压力传感器；9、位移传感器；10、挤压测试头；11、支撑架；12、丝杠；13、滑动部件；14、调节手柄；15、调节块；16、剪切板；17、导向件；18、载物台；19、第三压力传感器；20、夹具。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参照附图1至附图3，本实施例中的生物反应与软组织力学多功能测试一体仪，它包括测试台1、设置在测试台1上的拉伸装置、挤压装置、剪切装置和样品放置槽2。样品放置槽2固定设置在测试台1上，用于放置测试样品，还用于作为制备样品的生物反应容器。本实施例中，样品放置槽2具有四个分别向前、后、左、右四个水平方向延伸的延伸部以使样品放置槽2呈十字形状，以配合拉伸装置对测试样品的单向拉伸或双向拉伸，同时起到对载物台18的定位作用，避免载物台18在样品放置槽2中移动而影响测试结果。载物台18将在下文中进行描述。拉伸装置用于对测试样品进行单向或双向的拉伸测试。它包括至少两个沿不同方向移动设置的拉伸模块4、分别一一对应地驱动拉伸模块4移动的至少两个电机3、用于在拉伸试验时对应地对拉伸模块4进行力测量的至少两个第一压力传感器7。在拉伸试验中拉伸模块4的距离测量通过对其相应的电机3输出进行测定及计算得出。至少两个拉伸模块4围绕样品放置槽2设置。在一种更为优选的实施方案中，拉伸模块4至少有四个，即两对，其中一对分别沿左右方向移动且对称设置，另外一对分别沿前后方向移动且对称设置。上述的至少两个第一压力传感器7有两个，上述的一对拉伸模块4通过一个第一压力传感器7来测量力，另外一对拉伸模块4通过另一个第一压力传感器7来测量力。本实施例中，拉伸模块4连接在一滑块5上，电机3通过丝杆螺母机构驱动滑块5移动。滑块5与一导向轨6相移动连接，并沿着该导向轨6的长度方向移动。导向轨6与电机3均固定连接在测试台1上。各导向轨6的长度方向分别沿着十字形样品放置槽2的四个延伸部的延伸方向设置。每个拉伸模块4上具有与测试样品可脱离地相连接的连接部。本实施例中的连接部采用夹紧结构，可脱离地夹紧测试样品。并利用杠杆原理，将对测试样本的拉伸力等效传递给第一压力传感器7。基于上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物反应与软组织力学多功能测试一体仪，其特征在于：它包括拉伸装置、挤压装置、剪切装置和样品放置槽，所述的样品放置槽用于放置测试样品，还用于作为制备样品的生物反应容器；所述的拉伸装置包括至少两个沿不同方向移动设置的拉伸模块、分别一一对应地驱动所述拉伸模块移动的至少两个电机、用于在拉伸试验时对应地对所述拉伸模块进行力测量的至少两个第一压力传感器，至少两个拉伸模块围绕所述样品放置槽设置，每个所述拉伸模块上具有与所述测试样品可脱离地相连接的连接部；所述的挤压装置包括设置在所述样品放置槽上方且可上下移动的挤压测试头、与所述挤压测试头相连接并带动所述挤压测试头在水平方向上移动的调节机构、用于在挤压试验时对所述挤压测试头进行距离测量和力测量的位移传感器和第二压力传感器；所述的剪切装置包括能够带动剪切板上下移动以适应不同测试样本厚度的调节块、用于在剪切试验时对剪切力进行测量的第三压力传感器、用于放置所述测试样品并能够在水平方向上移动的载物台，所述载物台具有至少四种安装状态，所述的至少四种安装状态包括水平安装的第一状态、相对所述第一状态在水平面上旋转90°的第二状态、相对所述第一状态在水平面上旋转180°的第三状态、相对所述第一状态在水平面上旋转270°的第四状态。...

【技术特征摘要】
1.一种生物反应与软组织力学多功能测试一体仪，其特征在于：它包括拉伸装置、挤压装置、剪切装置和样品放置槽，所述的样品放置槽用于放置测试样品，还用于作为制备样品的生物反应容器；所述的拉伸装置包括至少两个沿不同方向移动设置的拉伸模块、分别一一对应地驱动所述拉伸模块移动的至少两个电机、用于在拉伸试验时对应地对所述拉伸模块进行力测量的至少两个第一压力传感器，至少两个拉伸模块围绕所述样品放置槽设置，每个所述拉伸模块上具有与所述测试样品可脱离地相连接的连接部；所述的挤压装置包括设置在所述样品放置槽上方且可上下移动的挤压测试头、与所述挤压测试头相连接并带动所述挤压测试头在水平方向上移动的调节机构、用于在挤压试验时对所述挤压测试头进行距离测量和力测量的位移传感器和第二压力传感器；所述的剪切装置包括能够带动剪切板上下移动以适应不同测试样本厚度的调节块、用于在剪切试验时对剪切力进行测量的第三压力传感器、用于放置所述测试样品并能够在水平方向上移动的载物台，所述载物台具有至少四种安装状态，所述的至少四种安装状态包括水平安装的第一状态、相对所述第一状态在水平面上旋转90°的第二状态、相对所述第一状态在水平面上旋转180°的第三状态、相对所述第一状态在水平面上旋转270°的第四状态。2.根据权利要求1所述的生物反应与软组织力学多功能测试一体仪，其特征在于：所述的连接部可脱离地夹紧所述测试样品。3.根据权利要求1所述的生物反应与软组织力学多功能测试一体仪，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯原，黄珑，
申请(专利权)人：江苏铂影数据科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32