[实用新型]一种测量生物软组织力学性能的剪切装置

说明书

技术领域

本实用新型属于生物力学技术领域，尤其涉及一种测量生物软组织力学性 能的剪切装置。

背景技术

目前，生物软组织的力学性能测量大部分依旧停留在轴向拉伸实验阶段， 比如单轴拉伸和双轴拉伸。轴向拉伸作为探究生物软组织力学性能的一种实验 方式，能够在一定程度上反映生物软组织的力学性质，但由于生物软组织在结 构上的多层性和成分上的多样性，仅仅由轴向拉伸实验获得的数据并不能完全 反映出其复杂的各项异性的力学特性。为了更加全面地得到生物软组织的力学 特性，我们需要采用另外一种实验方法，即剪切实验。简单地说，剪切实验采 用立方体的实验样品，并且把它粘贴在上下两个平行的平台，固定其中一个平 台，然后横向移动(X或Y方向)另外一个平台让样品产生剪切形变从而测量剪 切力。

现有的剪切设备是通过控制其下平台的横向移动来加载剪切形变的，其上 平台采用的是由同心铜环，不锈钢梁和半导体应变片组成的子系统来测量X和Y 轴方向的剪切力。因为形变加载是在下平台，力的测量在上平台，所以该子系 统会不可避免的需要产生一些位移来测量剪切力，因此实际剪切形变需要进行 修正，这样对数据的处理会带来不便，并且数据修正的时候会带来修正误差对 数据准确度造成一定的影响，同时该子系统还有加工精度要求高，组装难度大 等不利因素；另外，下平台横向移动时，会造成下平台上的载物容器内生理溶 液的震荡，增加测量中的干扰，影响样品的测量；最后，在Z轴方向，采用的 是手动旋转旋钮来升降下平台，带来Z轴方向的操作不便。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种测量生物软组 织力学性能的剪切装置，具有结构简单，稳定性好，灵敏度高，测量准确，操作 方便，便于携带的优点。

本实用新型的目的是这样实现的：一种测量生物软组织力学性能的剪切装 置，包括机架，机架包括机架底板和机架上板，机架底板与机架上板之间设置有 机架支柱，其特征在于：所述的机架底板上设置有底座和Z轴自动滑台，Z轴自 动滑台固定在底座侧面，Z轴自动滑台另一侧设置有Z轴驱动板，Z轴驱动板上 方设置有Z轴传感器，Z轴传感器上方设置有载物容器，机架上板上设置有X轴 自动滑台、X轴驱动导轨、Y轴自动滑台和Y轴驱动导轨，X轴自动滑台上设置 有X轴驱动板，X轴驱动导轨上方设置有X轴驱动滑块，X轴驱动滑块上方设 置有X轴连接板，Y轴自动滑台上设置有Y轴驱动板，Y轴驱动导轨上方设置 有Y轴驱动滑块，Y轴驱动滑块上方设置有Y轴连接板，机架上板上方有上剪 切平台，上剪切平台X轴方向的侧面设置有Y轴从动导轨，上剪切平台Y轴方 向的侧面设置有X轴从动导轨，Y轴从动导轨上设置有Y轴从动滑块，Y轴从 动滑块连接有X轴连接板，X轴连接板与X轴驱动板之间设置有X轴传感器， X轴从动导轨上设置有X轴从动滑块，X轴从动滑块连接有Y轴连接板，Y轴 连接板与Y轴驱动板之间设置有Y轴传感器。

所述的X轴从动导轨和Y轴从动导轨固定在上剪切平台正交的两侧。

所述的X轴传感器、Y轴传感器、Z轴传感器均为拉压传感器。

所述的上剪切平台和其侧面的导轨、滑块构成的组合能保证在X轴测量的 同时，Y轴的传感器、自动滑台等处于静止状态，在Y轴测量的同时，X轴的传 感器、自动滑台等处于静止状态。

所述的X轴驱动导轨、X轴从动导轨、Y轴驱动导轨、Y轴从动导轨均为燕 尾导轨，X轴驱动滑块、Y轴驱动滑块、X轴从动滑块、Y轴从动滑块均为与导 轨配合的燕尾滑块。

本实用新型具有如下积极效果：

1、本实用新型在剪切测量中，通过控制上剪切平台的横向移动来加载剪切 形变，采用了拉压传感器和上剪切平台相连接的办法来直接加载剪切形变和读取 剪切力，保证了形变的加载和力的测量都是在上平台完成的，从而不需要对形变 进行修正，去除了数据修正误差，进而对数据的处理带来方便并且提高了数据的 准确度，同时该设备还具有加工容易、组装简单等优点；

2、通过横向移动上剪切平台来测量时，载物容器是保持固定的，这样极大 程度上减少了载物容器中生理溶液的震动，减少了干扰，增加了测量的准确度；

3、Z轴采用了自动滑台来控制载物容器的上下运动，保证载物容器的平稳 移动，提高了操作的方便性；