專利名稱:一種力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特點(diǎn)是通過(guò)下光路系統(tǒng)、上光路系統(tǒng)、生化培養(yǎng)系統(tǒng)對(duì)材料試樣與生物樣品界面進(jìn)行高分辨率原位即時(shí)測(cè)量，得到界面力學(xué)及同步的生物學(xué)信號(hào)，并通過(guò)對(duì)信號(hào)的合成與處理分析獲得所需結(jié)果。本實(shí)用新型可以針對(duì)任意基底材料試樣以及任意生物樣品所組成的材料試樣與生物樣品界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)力學(xué)與生物學(xué)信號(hào)同時(shí)進(jìn)行高分辨率的原位即時(shí)測(cè)量。
【專利說(shuō)明】
一種力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)
[技術(shù)領(lǐng)域]
[0001]本實(shí)用新型涉及生物工程技術(shù)和生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，具體涉及一種力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)。
[【背景技術(shù)】]
[0002]在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的臨床干預(yù)和治療中，植入型醫(yī)療器械和人工材料已經(jīng)成為快速增長(zhǎng)的重大需求。然而，以骨科疾病為例，骨科植入物和人工關(guān)節(jié)材料依然面臨著一系列已經(jīng)困擾了人們數(shù)十年的世界性問(wèn)題，如假體松動(dòng)，磨損與腐蝕，應(yīng)力疲勞與失效以及所伴隨的生理和病理癥狀。以上問(wèn)題基本可歸納為剛性植入材料與人體組織界面附近的力學(xué)失配(效)的結(jié)果。然而到目前為止，細(xì)胞或組織等生物樣品與材料表面力學(xué)適配狀態(tài)(或力學(xué)相互作用)很難用實(shí)驗(yàn)手段來(lái)測(cè)量或表征，基本上只能通過(guò)理論模擬和計(jì)算來(lái)估計(jì)。
[0003]例如，目前常用的測(cè)量細(xì)胞或組織等生物樣品與材料試樣之間的力學(xué)狀態(tài)的方法有:
[0004](I)原子力顯微鏡Atomic force microscopy
[0005]原子力顯微鏡的關(guān)鍵部件為納米尺寸的探針，當(dāng)針尖在材料試樣表面進(jìn)行掃描時(shí)，試樣與針尖的作用力會(huì)使懸臂發(fā)生彎曲，令通過(guò)懸臂背面的激光束發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由光電檢測(cè)器檢測(cè)到，得到表面形貌圖像。在生物樣品的力學(xué)檢測(cè)中，原子力顯微鏡通常用于測(cè)量在材料試樣表面粘附的生物樣品(如細(xì)胞、組織片等)的黏彈性、硬度和剛度、生物樣品表面配體與材料受體之間相互作用力等。
[0006](2)光攝技術(shù)Optical tweezers
[0007]當(dāng)強(qiáng)光照射在極小處時(shí)可產(chǎn)生1-200ρΝ的力，因此激光聚集可形成光阱，微小物體受光壓而被束縛在光阱處，移動(dòng)光束可以使微小物體隨光阱移動(dòng)。因此這種方法可以用于力生物學(xué)測(cè)量，例如，用纖連蛋白將珠子(由感興趣的材料制成)包覆，珠子因此可以粘附在細(xì)胞等生物樣品上，通過(guò)光束控制珠子移動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)珠子的位移，可獲得生物樣品剛度的和與材料表面相互作用的相關(guān)信息。
[0008](3)磁珠微流控技術(shù)Magnetic bead microrheometry
[0009]在流體材料中，利用纖連蛋白將順磁體珠子包覆，可將珠子與細(xì)胞等生物樣品的骨架或配體直接相連。將珠子置于磁場(chǎng)中，通過(guò)光學(xué)顯微鏡可觀察到珠子由磁場(chǎng)引起的移動(dòng)，可得到位移和作用力的相關(guān)信息，以此判斷生物樣品的力學(xué)性質(zhì)和與流體材料的相互作用狀態(tài)。
[0010](4)微管晚吸技術(shù)Micropipette aspirat1n
[0011]將內(nèi)徑為1-1Oum的吸移管與細(xì)胞進(jìn)行接觸并提供吸力，在顯微鏡下直接觀察細(xì)胞的變形及移動(dòng)。這項(xiàng)技術(shù)可用于中性粒細(xì)胞、紅細(xì)胞及外毛發(fā)細(xì)胞的生物力學(xué)測(cè)試，尤其適用于哺乳動(dòng)物紅細(xì)胞的測(cè)試。
[0012](5)牽引力顯微技術(shù)Tract1n force microscopy
[0013]細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白骨架產(chǎn)生的收縮經(jīng)由粘著斑傳遞到細(xì)胞外基質(zhì)，會(huì)造成彈性基底的形變，牽引力顯微技術(shù)利用這種形變，拍攝變形前后基底熒光圖案，并提取表面變形信息，從而計(jì)算出細(xì)胞的牽引力場(chǎng)。
[0014]現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺點(diǎn):
[0015]牽引力顯微技術(shù)可在低細(xì)胞粘附密度下同時(shí)對(duì)多個(gè)細(xì)胞(一般小于10個(gè))測(cè)試并計(jì)算細(xì)胞與材料的力學(xué)相互作用，但無(wú)法在高細(xì)胞密度(例如同時(shí)測(cè)量成百上千的細(xì)胞)條件下實(shí)施，不能測(cè)試整塊的組織或生物樣品，也無(wú)法在剛性或不透明基底材料上進(jìn)行測(cè)量，且在測(cè)量時(shí)，無(wú)法對(duì)細(xì)胞進(jìn)行生物學(xué)測(cè)試，無(wú)法得到細(xì)胞或組織的形貌和生物學(xué)信號(hào)。此外，該方法需要材料試樣(即基底)具備特殊形貌(如柱狀陣列或微球陣列)和熒光或其它光學(xué)標(biāo)記處理。
[0016]原子力顯微鏡、光鑷技術(shù)、磁珠微流控技術(shù)、微管吮吸技術(shù)每次可對(duì)單個(gè)或幾個(gè)細(xì)胞，以及微米尺寸的組織樣品進(jìn)行生物力學(xué)測(cè)量，但無(wú)法在高細(xì)胞密度條件和對(duì)毫米、厘米尺寸的生物樣品進(jìn)行測(cè)量。且這些方法均不是直接檢測(cè)細(xì)胞與材料的相互作用，而是直接檢測(cè)細(xì)胞的力學(xué)狀態(tài)，再通過(guò)理論計(jì)算或模擬得到細(xì)胞與材料的力學(xué)相互作用或力學(xué)適配狀態(tài)，因此不是真正意義上的力學(xué)信號(hào)原位即時(shí)測(cè)量。另外，原子力顯微鏡速度慢，每次測(cè)量耗時(shí)幾分鐘，無(wú)法實(shí)現(xiàn)即時(shí)測(cè)量，而光鑷技術(shù)、磁珠微流控技術(shù)、微管吮吸技術(shù)也無(wú)法在測(cè)量同時(shí)對(duì)生物樣品形貌或其他生物學(xué)信號(hào)進(jìn)行原位即時(shí)觀察。
[【實(shí)用新型內(nèi)容】]
[0017]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足和限制，本實(shí)用新型提供一種力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特點(diǎn)是通過(guò)下光路系統(tǒng)、上光路系統(tǒng)、生化培養(yǎng)系統(tǒng)對(duì)材料試樣與生物樣品界面進(jìn)行高分辨率原位即時(shí)測(cè)量，得到界面力學(xué)信號(hào)及同步的生物學(xué)信號(hào)，并可通過(guò)對(duì)信號(hào)的合成與處理分析獲得生物力學(xué)或力生物學(xué)信息。本實(shí)用新型可以針對(duì)任意基底的材料試樣與最大為厘米尺寸的任意生物樣品，包括任意粘附密度的細(xì)胞或微生物樣品構(gòu)成的材料試樣與生物樣品界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)力學(xué)及同步的生物學(xué)信號(hào)進(jìn)行高分辨率的原位、即時(shí)測(cè)量。
[0018]本實(shí)用新型所提供的一種力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，包括:下光路系統(tǒng)、上光路系統(tǒng)、生化培養(yǎng)系統(tǒng);所述下光路系統(tǒng)用于在測(cè)試過(guò)程中獲得材料試樣與生物樣品界面的力學(xué)信號(hào)，下光路系統(tǒng)包括光學(xué)應(yīng)變傳感器、光束轉(zhuǎn)折器和光路校準(zhǔn)系統(tǒng);所述光學(xué)應(yīng)變傳感器提供激光光束并通過(guò)光束轉(zhuǎn)折器的轉(zhuǎn)折對(duì)材料試樣拋光面進(jìn)行照射，經(jīng)光路校準(zhǔn)系統(tǒng)調(diào)整和校準(zhǔn)后，對(duì)經(jīng)材料試樣拋光面反射后返回的光束進(jìn)行捕捉，獲得原位、即時(shí)的力學(xué)信號(hào);所述上光路系統(tǒng)用于在測(cè)試過(guò)程中對(duì)生物樣品進(jìn)行原位即時(shí)觀察，獲得同步的生物樣品的形貌的生物學(xué)信號(hào)，上光路系統(tǒng)包括可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和熒光成像系統(tǒng)，所述熒光成像系統(tǒng)包括熒光顯微鏡;所述生化培養(yǎng)系統(tǒng)用于產(chǎn)生和保持生物樣品正常培養(yǎng)環(huán)境，并保證所述培養(yǎng)環(huán)境在測(cè)試時(shí)始終穩(wěn)定，生化培養(yǎng)系統(tǒng)包括培養(yǎng)氣氛氣源、增濕器、培養(yǎng)皿、培養(yǎng)艙、溫度控制系統(tǒng)和進(jìn)樣系統(tǒng)，其中培養(yǎng)氣氛氣源經(jīng)過(guò)增濕器連接至培養(yǎng)艙，溫度控制系統(tǒng)和進(jìn)樣系統(tǒng)分別連接至培養(yǎng)艙。
[0019]優(yōu)選地，所述光學(xué)應(yīng)變傳感器包括激光發(fā)生器與CXD相機(jī);所述激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光束發(fā)射后經(jīng)試樣拋光面反射，返回光學(xué)應(yīng)變傳感器;所述CCD相機(jī)捕捉返回的激光束以便獲得原位、即時(shí)的試樣界面的力學(xué)信號(hào)。
[0020]優(yōu)選地，光路校準(zhǔn)系統(tǒng)用于調(diào)整和校準(zhǔn)光路以適應(yīng)試樣位置，所述光路校準(zhǔn)系統(tǒng)包括支架、培養(yǎng)艙托盤(pán)、培養(yǎng)皿托盤(pán)和定位裝置。
[0021]優(yōu)選地，所述光路可通過(guò)光束轉(zhuǎn)折器、培養(yǎng)艙托盤(pán)及支架間距離及角度進(jìn)行調(diào)整并且光束轉(zhuǎn)折器、培養(yǎng)艙托盤(pán)及支架間的距離和角度在調(diào)整后固定，固定后可通過(guò)定位裝置對(duì)試樣位置進(jìn)行微調(diào)。
[0022]優(yōu)選地，所述生化培養(yǎng)系統(tǒng)使所述培養(yǎng)艙內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的溫度、相對(duì)濕度以及培養(yǎng)氣氛水平。
[0023]優(yōu)選地，所述進(jìn)樣系統(tǒng)包括微量注射栗、注射器或進(jìn)樣器，用于控制生物樣品或培養(yǎng)基滴加量。
[0024]本申請(qǐng)的優(yōu)點(diǎn)包括:應(yīng)用于任意表面形貌的任意基底材料試樣、任意生物樣品任意粘附密度條件下的材料試樣與生物樣品界面的力學(xué)和生物學(xué)信號(hào)測(cè)量;可對(duì)宏觀尺度(最大尺寸為厘米級(jí))的大量生物樣品群體或組織進(jìn)行研究;并能在模擬的生理?xiàng)l件下，對(duì)材料試樣和生物樣品的界面進(jìn)行高分辨率原位即時(shí)測(cè)量，獲得力學(xué)及同步的生物學(xué)信號(hào)；下光路系統(tǒng)保證系統(tǒng)可對(duì)材料試樣與生物樣品界面進(jìn)行高分辨原位力學(xué)測(cè)試;上光路系統(tǒng)保證系統(tǒng)對(duì)材料試樣與生物樣品界面進(jìn)行即時(shí)生物學(xué)測(cè)試，對(duì)生物樣品的形貌及其它生物學(xué)信號(hào)進(jìn)行表征;可獲得原位同步的力學(xué)與生物學(xué)信號(hào)，通過(guò)分析特定時(shí)間范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)、圖像，得到材料試樣與生物樣品的狀態(tài)及相互作用的方式和信息；可對(duì)生物樣品下進(jìn)行連續(xù)即時(shí)的測(cè)試，生物樣品培養(yǎng)與外部環(huán)境隔離，實(shí)現(xiàn)生理?xiàng)l件下的培養(yǎng);并通過(guò)拓展下光路系統(tǒng)中的光路校準(zhǔn)系統(tǒng)及生化培養(yǎng)系統(tǒng)中的進(jìn)樣系統(tǒng)，提高測(cè)試的效率、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和易操作性。
[【附圖說(shuō)明】
]
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0026]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
[0027]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例所述力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)的下光路系統(tǒng)示意圖。
[0028]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例所述力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)的培養(yǎng)艙托盤(pán)示意圖。
[0029]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例所述力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)的培養(yǎng)皿托盤(pán)示意圖。
[0030]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例所述力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)的定位裝置示意圖。
[0031]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例所述力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)的進(jìn)樣系統(tǒng)。
[0032]圖7(1)至圖7(2)是通過(guò)本實(shí)用新型實(shí)施例所述力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例。
[【具體實(shí)施方式】]
[0033]作為本實(shí)用新型優(yōu)選的【具體實(shí)施方式】，提供了一種力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，如圖1-6所示。圖1為該力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。該系統(tǒng)由下光路系統(tǒng)A、上光路系統(tǒng)B、生化培養(yǎng)系統(tǒng)C組成。下光路系統(tǒng)A用于在測(cè)試過(guò)程中獲得界面力學(xué)信號(hào)；上光路系統(tǒng)B在測(cè)試過(guò)程中對(duì)材料試樣進(jìn)行原位即時(shí)觀察，獲得同步的生物樣品的形貌的生物學(xué)信號(hào);生化培養(yǎng)系統(tǒng)C用于產(chǎn)生和保持生物樣品正常培養(yǎng)或生長(zhǎng)環(huán)境。
[0034]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，下光路系統(tǒng)A具體包括:光學(xué)應(yīng)變傳感器1、光束轉(zhuǎn)折器2及光路校準(zhǔn)系統(tǒng)3。光學(xué)應(yīng)變傳感器I帶有激光發(fā)生器，通過(guò)光路系統(tǒng)提供光束對(duì)材料試樣進(jìn)行照射，并對(duì)經(jīng)材料試樣反射后返回的光束進(jìn)行捕捉，獲得原位、即時(shí)的力學(xué)信號(hào)；光束轉(zhuǎn)折器2為平面鏡;光路校準(zhǔn)系統(tǒng)3包括支架10、培養(yǎng)艙托盤(pán)11、培養(yǎng)皿托盤(pán)、定位裝置，光路可通過(guò)光束轉(zhuǎn)折器、培養(yǎng)艙托盤(pán)及支架間距離及角度進(jìn)行調(diào)整并且光束轉(zhuǎn)折器、培養(yǎng)艙托盤(pán)及支架間的距離和角度在調(diào)整后固定，固定后可通過(guò)定位裝置對(duì)材料試樣位置進(jìn)行微調(diào)。培養(yǎng)艙托盤(pán)如圖3所示，由兩個(gè)C型鋁合金器件構(gòu)成，可調(diào)整器件間距離及支架間距離放置不同型號(hào)無(wú)菌培養(yǎng)艙。所述支架由含溝槽的導(dǎo)軌組裝。如圖4所示，培養(yǎng)皿托盤(pán)由高導(dǎo)熱率鋁合金制成，保證培養(yǎng)艙內(nèi)溫度均勻恒定。光路可通過(guò)光束轉(zhuǎn)折器、培養(yǎng)艙托盤(pán)及支架間距離及角度進(jìn)行調(diào)整。距離及角度經(jīng)調(diào)整后固定，每次測(cè)試時(shí)僅需更換材料試樣而無(wú)需再次進(jìn)行光路校準(zhǔn)，簡(jiǎn)化檢測(cè)流程，提高效率。如圖5所示，定位裝置安裝在支架上，用以固定培養(yǎng)艙托盤(pán)，并通過(guò)裝置與培養(yǎng)艙托盤(pán)間的彈簧12 (I)至12 (7)及旋鈕13 (I)至13 (3)微調(diào)X、Y方向上的位置。
[0035]上光路系統(tǒng)B包括:可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和熒光成像系統(tǒng)4，其中熒光成像系統(tǒng)4包括熒光顯微鏡。如圖1、圖3所示，上光路系統(tǒng)的可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和熒光成像系統(tǒng)4對(duì)材料試樣與生物樣品的界面進(jìn)行即時(shí)生物學(xué)測(cè)試，獲得同步的生物樣品生物學(xué)信號(hào)。
[0036]生化培養(yǎng)系統(tǒng)C包括培養(yǎng)氣氛氣源5、增濕器6、培養(yǎng)皿、培養(yǎng)艙7、溫度控制系統(tǒng)8、進(jìn)樣系統(tǒng)9，可提供穩(wěn)定的生物樣品培養(yǎng)條件:穩(wěn)定的溫度、相對(duì)濕度和氣氛水平，確保生物樣品的正常培養(yǎng)和生長(zhǎng)環(huán)境。其中培養(yǎng)艙和熒光成像系統(tǒng)通過(guò)柔性透明材料連接和密封，熒光成像系統(tǒng)鏡頭可自由伸縮，培養(yǎng)艙所提供的生物樣品生長(zhǎng)環(huán)境不會(huì)發(fā)生改變，且與外部環(huán)境隔離，實(shí)現(xiàn)無(wú)菌培養(yǎng)。進(jìn)樣系統(tǒng)9如圖6所示，包括微量注射栗14、注射器或加樣器15。微量注射栗通過(guò)在進(jìn)樣時(shí)推進(jìn)固定距離控制生物樣品滴加量。
[0037]圖7是本實(shí)驗(yàn)獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示例。其中圖7(1)是下光路系統(tǒng)獲得的界面力學(xué)信號(hào)，7(2)是上光路系統(tǒng)獲得的同步的生物學(xué)信號(hào)。
[0038]圖7(1)中，X軸是時(shí)間/s，Y軸是名義應(yīng)變/應(yīng)力變化:
[0039]在0-3700s，系統(tǒng)空載運(yùn)行；
[0040]在3700s，滴加生物樣品；
[0041]在4100s，可以發(fā)現(xiàn)正應(yīng)力(應(yīng)變)信號(hào)，表明材料試樣受到生物樣品的相互作用；
[0042]在4250s，正應(yīng)力(應(yīng)變)達(dá)到最大值，開(kāi)始反轉(zhuǎn)；
[0043]在4300s，出現(xiàn)負(fù)應(yīng)力(應(yīng)變)信號(hào)，表明材料試樣受到生物樣品的相互作用發(fā)生了改變；
[0044]在4400s后，應(yīng)力(應(yīng)變)信號(hào)逐漸恢復(fù)到零，表明材料試樣受到生物樣品的相互作用逐漸消失。
[0045]圖7(2)分別是上光路系統(tǒng)在4100s和4300s時(shí)獲得的生物學(xué)信號(hào)。
[0046]應(yīng)用于任意表面形貌的任意基底材料試樣、任意生物樣品任意粘附密度條件下的材料試樣與生物樣品界面的力學(xué)和生物學(xué)信號(hào)測(cè)量;可對(duì)宏觀尺度(最大尺寸為厘米級(jí))的大量生物樣品群體或組織進(jìn)行研究；并能在模擬的生理?xiàng)l件下，對(duì)材料試樣和生物樣品的界面進(jìn)行高分辨率原位即時(shí)測(cè)量，獲得力學(xué)及同步的生物學(xué)信號(hào)；下光路系統(tǒng)保證系統(tǒng)可對(duì)材料試樣與生物樣品界面進(jìn)行高分辨原位力學(xué)測(cè)試;上光路系統(tǒng)保證系統(tǒng)對(duì)材料試樣與生物樣品界面進(jìn)行即時(shí)生物學(xué)測(cè)試，對(duì)生物樣品的形貌及其它生物學(xué)信號(hào)進(jìn)行表征;可獲得原位同步的力學(xué)與生物學(xué)信號(hào)，通過(guò)分析特定時(shí)間范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)、圖像，得到材料試樣與生物樣品的狀態(tài)及相互作用的方式和信息；可對(duì)生物樣品下進(jìn)行連續(xù)即時(shí)的測(cè)試，生物樣品培養(yǎng)與外部環(huán)境隔離，實(shí)現(xiàn)生理?xiàng)l件下的培養(yǎng);并通過(guò)拓展出下光路系統(tǒng)中的光路校準(zhǔn)系統(tǒng)及生化培養(yǎng)系統(tǒng)中的進(jìn)樣系統(tǒng)，提高測(cè)試的效率、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和易操作性。
[0047]以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇，本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括:下光路系統(tǒng)、上光路系統(tǒng)、生化培養(yǎng)系統(tǒng);所述下光路系統(tǒng)用于在測(cè)試過(guò)程中獲得材料試樣與生物樣品界面的力學(xué)信號(hào)，下光路系統(tǒng)包括光學(xué)應(yīng)變傳感器、光束轉(zhuǎn)折器和光路校準(zhǔn)系統(tǒng);光學(xué)應(yīng)變傳感器提供激光光束并通過(guò)光束轉(zhuǎn)折器的轉(zhuǎn)折對(duì)材料試樣拋光面進(jìn)行照射，經(jīng)光路校準(zhǔn)系統(tǒng)調(diào)整和校準(zhǔn)后，對(duì)經(jīng)材料試樣拋光面反射后返回的光束進(jìn)行捕捉，獲得原位、即時(shí)的力學(xué)信號(hào);所述上光路系統(tǒng)用于在測(cè)試過(guò)程中對(duì)生物樣品進(jìn)行原位即時(shí)觀察，獲得同步的生物樣品的形貌的生物學(xué)信號(hào)，上光路系統(tǒng)包括可見(jiàn)光成像系統(tǒng)和熒光成像系統(tǒng)，所述熒光成像系統(tǒng)包括熒光顯微鏡;所述生化培養(yǎng)系統(tǒng)用于產(chǎn)生和保持生物樣品正常培養(yǎng)環(huán)境，并保證所述培養(yǎng)環(huán)境在測(cè)試時(shí)始終穩(wěn)定，生化培養(yǎng)系統(tǒng)包括培養(yǎng)氣氛氣源、增濕器、培養(yǎng)皿、培養(yǎng)艙、溫度控制系統(tǒng)和進(jìn)樣系統(tǒng)，其中培養(yǎng)氣氛氣源經(jīng)過(guò)增濕器連接至培養(yǎng)艙，溫度控制系統(tǒng)和進(jìn)樣系統(tǒng)分別連接至培養(yǎng)艙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)應(yīng)變傳感器包括激光發(fā)生器與CCD相機(jī);所述激光發(fā)生器產(chǎn)生的激光束發(fā)射后經(jīng)試樣拋光面反射，返回光學(xué)應(yīng)變傳感器;所述CCD相機(jī)捕捉返回的激光束以便獲得原位、即時(shí)的試樣界面的力學(xué)信號(hào)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，光路校準(zhǔn)系統(tǒng)用于調(diào)整和校準(zhǔn)光路以適應(yīng)試樣位置，所述光路校準(zhǔn)系統(tǒng)包括支架、培養(yǎng)艙托盤(pán)、培養(yǎng)皿托盤(pán)和定位裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述光路可通過(guò)光束轉(zhuǎn)折器、培養(yǎng)艙托盤(pán)及支架間距離及角度進(jìn)行調(diào)整并且光束轉(zhuǎn)折器、培養(yǎng)艙托盤(pán)及支架間的距離和角度在調(diào)整后固定，固定后可通過(guò)定位裝置對(duì)試樣位置進(jìn)行微調(diào)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述生化培養(yǎng)系統(tǒng)使所述培養(yǎng)艙內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的溫度、相對(duì)濕度以及培養(yǎng)氣氛水平。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力學(xué)生物學(xué)耦合測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)樣系統(tǒng)包括微量注射栗、注射器或進(jìn)樣器，用于控制生物樣品或培養(yǎng)基滴加量。
【文檔編號(hào)】G01N13/00GK205719867SQ201620106353
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年2月3日
【發(fā)明人】楊磊, 劉浩然, 白艷潔, 楊惠林
【申請(qǐng)人】蘇州大學(xué)