一種測(cè)量生物軟組織力學(xué)性能的剪切裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物力學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)量生物軟組織力學(xué)性能的剪切裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，生物軟組織的力學(xué)性能測(cè)量大部分依舊停留在軸向拉伸實(shí)驗(yàn)階段，比如單軸拉伸和雙軸拉伸。軸向拉伸作為探究生物軟組織力學(xué)性能的一種實(shí)驗(yàn)方式，能夠在一定程度上反映生物軟組織的力學(xué)性質(zhì)，但由于生物軟組織在結(jié)構(gòu)上的多層性和成分上的多樣性，僅僅由軸向拉伸實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)并不能完全反映出其復(fù)雜的各項(xiàng)異性的力學(xué)特性。為了更加全面地得到生物軟組織的力學(xué)特性，我們需要采用另外一種實(shí)驗(yàn)方法，即剪切實(shí)驗(yàn)。簡(jiǎn)單地說，剪切實(shí)驗(yàn)采用立方體的實(shí)驗(yàn)樣品，并且把它粘貼在上下兩個(gè)平行的平臺(tái)，固定其中一個(gè)平臺(tái)，然后橫向移動(dòng)(X或Y方向)另外一個(gè)平臺(tái)讓樣品產(chǎn)生剪切形變從而測(cè)量剪切力。
[0003]現(xiàn)有的剪切設(shè)備是通過控制其下平臺(tái)的橫向移動(dòng)來加載剪切形變的，其上平臺(tái)采用的是由同心銅環(huán)，不銹鋼梁和半導(dǎo)體應(yīng)變片組成的子系統(tǒng)來測(cè)量X和Y軸方向的剪切力。因?yàn)樾巫兗虞d是在下平臺(tái)，力的測(cè)量在上平臺(tái)，所以該子系統(tǒng)會(huì)不可避免的需要產(chǎn)生一些位移來測(cè)量剪切力，因此實(shí)際剪切形變需要進(jìn)行修正，這樣對(duì)數(shù)據(jù)的處理會(huì)帶來不便，并且數(shù)據(jù)修正的時(shí)候會(huì)帶來修正誤差對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度造成一定的影響，同時(shí)該子系統(tǒng)還有加工精度要求高，組裝難度大等不利因素；另外，下平臺(tái)橫向移動(dòng)時(shí)，會(huì)造成下平臺(tái)上的載物容器內(nèi)生理溶液的震蕩，增加測(cè)量中的干擾，影響樣品的測(cè)量;最后，在Z軸方向，采用的是手動(dòng)旋轉(zhuǎn)旋鈕來升降下平臺(tái)，帶來Z軸方向的操作不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種測(cè)量生物軟組織力學(xué)性能的剪切裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性好，靈敏度高，測(cè)量準(zhǔn)確，操作方便，便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種測(cè)量生物軟組織力學(xué)性能的剪切裝置，包括機(jī)架，機(jī)架包括機(jī)架底板和機(jī)架上板，機(jī)架底板與機(jī)架上板之間設(shè)置有機(jī)架支柱，其特征在于:所述的機(jī)架底板上設(shè)置有底座和Z軸自動(dòng)滑臺(tái)，Z軸自動(dòng)滑臺(tái)固定在底座側(cè)面，Z軸自動(dòng)滑臺(tái)另一側(cè)設(shè)置有Z軸驅(qū)動(dòng)板，Z軸驅(qū)動(dòng)板上方設(shè)置有Z軸傳感器，Z軸傳感器上方設(shè)置有載物容器，機(jī)架上板上設(shè)置有X軸自動(dòng)滑臺(tái)、X軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌、Y軸自動(dòng)滑臺(tái)和Y軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌，X軸自動(dòng)滑臺(tái)上設(shè)置有X軸驅(qū)動(dòng)板，X軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌上方設(shè)置有X軸驅(qū)動(dòng)滑塊，X軸驅(qū)動(dòng)滑塊上方設(shè)置有X軸連接板，Y軸自動(dòng)滑臺(tái)上設(shè)置有Y軸驅(qū)動(dòng)板，Y軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌上方設(shè)置有Y軸驅(qū)動(dòng)滑塊，Y軸驅(qū)動(dòng)滑塊上方設(shè)置有Y軸連接板，機(jī)架上板上方有上剪切平臺(tái)，上剪切平臺(tái)X軸方向的側(cè)面設(shè)置有Y軸從動(dòng)導(dǎo)軌，上剪切平臺(tái)Y軸方向的側(cè)面設(shè)置有X軸從動(dòng)導(dǎo)軌，Y軸從動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置有Y軸從動(dòng)滑塊，Y軸從動(dòng)滑塊連接有X軸連接板，X軸連接板與X軸驅(qū)動(dòng)板之間設(shè)置有X軸傳感器，X軸從動(dòng)導(dǎo)軌上設(shè)置有X軸從動(dòng)滑塊，X軸從動(dòng)滑塊連接有Y軸連接板，Y軸連接板與Y軸驅(qū)動(dòng)板之間設(shè)置有Y軸傳感器。
[0006]所述的X軸從動(dòng)導(dǎo)軌和Y軸從動(dòng)導(dǎo)軌固定在上剪切平臺(tái)正交的兩側(cè)。
[0007]所述的X軸傳感器、Y軸傳感器、Z軸傳感器均為拉壓傳感器。
[0008]所述的上剪切平臺(tái)和其側(cè)面的導(dǎo)軌、滑塊構(gòu)成的組合能保證在X軸測(cè)量的同時(shí)，Y軸的傳感器、自動(dòng)滑臺(tái)等處于靜止?fàn)顟B(tài)，在Y軸測(cè)量的同時(shí)，X軸的傳感器、自動(dòng)滑臺(tái)等處于靜止?fàn)顟B(tài)。
[0009]所述的X軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌、X軸從動(dòng)導(dǎo)軌、Y軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌、Y軸從動(dòng)導(dǎo)軌均為燕尾導(dǎo)軌，X軸驅(qū)動(dòng)滑塊、Y軸驅(qū)動(dòng)滑塊、X軸從動(dòng)滑塊、Y軸從動(dòng)滑塊均為與導(dǎo)軌配合的燕尾滑塊。
[0010]本發(fā)明具有如下積極效果:
[0011]1、本發(fā)明在剪切測(cè)量中，通過控制上剪切平臺(tái)的橫向移動(dòng)來加載剪切形變，采用了拉壓傳感器和上剪切平臺(tái)相連接的辦法來直接加載剪切形變和讀取剪切力，保證了形變的加載和力的測(cè)量都是在上平臺(tái)完成的，從而不需要對(duì)形變進(jìn)行修正，去除了數(shù)據(jù)修正誤差，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)的處理帶來方便并且提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，同時(shí)該設(shè)備還具有加工容易、組裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；
[0012]2、通過橫向移動(dòng)上剪切平臺(tái)來測(cè)量時(shí)，載物容器是保持固定的，這樣極大程度上減少了載物容器中生理溶液的震動(dòng)，減少了干擾，增加了測(cè)量的準(zhǔn)確度；
[0013]3、Z軸采用了自動(dòng)滑臺(tái)來控制載物容器的上下運(yùn)動(dòng)，保證載物容器的平穩(wěn)移動(dòng)，提高了操作的方便性；
[0014]4、本發(fā)明體積小，機(jī)架上板邊長(zhǎng)為245mm，機(jī)架支柱長(zhǎng)160mm，設(shè)備方便攜帶，可以結(jié)合其它實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用，比如放在同源輻射中心使用，可以在剪切的同時(shí)測(cè)量軟組織的分子結(jié)構(gòu)，進(jìn)而同時(shí)觀察到軟組織的宏觀和微觀變化。
【附圖說明】
[0015]圖1為測(cè)量生物軟組織力學(xué)性能的剪切裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為測(cè)量生物軟組織力學(xué)性能的剪切裝置的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為測(cè)量生物軟組織力學(xué)性能的剪切裝置前視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1.機(jī)架底板2.機(jī)架支柱3.機(jī)架上板4.X軸傳感器5.X軸驅(qū)動(dòng)板6.X軸自動(dòng)滑臺(tái)7.Y軸自動(dòng)滑臺(tái)8.Y軸驅(qū)動(dòng)板9.Y軸傳感器10.Z軸傳感器11.Z軸驅(qū)動(dòng)板12.Z軸自動(dòng)滑臺(tái)13.底座14.載物容器15.X軸連接板16.Y軸從動(dòng)滑塊17.Y軸從動(dòng)導(dǎo)軌18.X軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌19.X軸驅(qū)動(dòng)滑塊20.上剪切平臺(tái)21.Y軸驅(qū)動(dòng)滑塊22.X軸從動(dòng)導(dǎo)軌23.Y軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌24.X軸從動(dòng)滑塊25.Y軸連接板。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1，如圖1、圖2、圖3所示，一種測(cè)量生物軟組織力學(xué)性能的剪切裝置，包括機(jī)架底板I和機(jī)架上板3，機(jī)架底板I與機(jī)架上板3之間設(shè)置有機(jī)架支柱2，機(jī)架底板I上設(shè)置有底座13和Z軸自動(dòng)滑臺(tái)12，Z軸自動(dòng)滑臺(tái)12的一側(cè)固定在底座13的側(cè)面，Z軸自動(dòng)滑臺(tái)12的另一側(cè)與Z軸驅(qū)動(dòng)板11連接，Z軸驅(qū)動(dòng)板11上設(shè)置有Z軸傳感器10，Z軸傳感器10上方設(shè)置有載物容器14，機(jī)架上板3上設(shè)置有X軸自動(dòng)滑臺(tái)6和X軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌18，X軸自動(dòng)滑臺(tái)6上設(shè)置有X軸驅(qū)動(dòng)板5，X軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌18上方與X軸驅(qū)動(dòng)滑塊19銜接，X軸驅(qū)動(dòng)滑塊19上方設(shè)置有X軸連接板15，X軸連接板15—側(cè)與X軸驅(qū)動(dòng)板5之間設(shè)置有X軸傳感器4，X軸連接板15的另一側(cè)設(shè)置有Y軸從動(dòng)滑塊16，Y軸從動(dòng)滑塊16與Y軸從動(dòng)導(dǎo)軌17銜接，Y軸從動(dòng)導(dǎo)軌17設(shè)置在上剪切平臺(tái)的一側(cè);類似地，機(jī)架上板3上還設(shè)置有Y軸自動(dòng)滑臺(tái)7和Y軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌23，Y軸自動(dòng)滑臺(tái)7上設(shè)置有Y軸驅(qū)動(dòng)板8，Υ軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌23上方與Y軸驅(qū)動(dòng)滑塊21銜接，Y軸驅(qū)動(dòng)滑塊21上方設(shè)置有Y軸連接板25，Υ軸連接板25—側(cè)與Y軸驅(qū)動(dòng)板8之間設(shè)置有Y軸傳感器9，Υ軸連接板2