本發(fā)明主要涉及一種生物軟組織轉(zhuǎn)移的裝置與方法，尤其涉及一種能夠在轉(zhuǎn)移過程中不改變生物軟組織樣本原始形態(tài)的裝置與方法。

背景技術(shù)：

在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，為準(zhǔn)確獲取生物軟組織的力學(xué)性能，通常需要對(duì)生物軟組織樣本進(jìn)行三維幾何建模，并通過幾何模型構(gòu)建有限元模型來進(jìn)行仿真并結(jié)合實(shí)驗(yàn)反求技術(shù)獲取生物軟組織的力學(xué)特性。

通過掃描獲得的用于有限元仿真的生物軟組織試樣的幾何模型與進(jìn)行力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)試樣的幾何形態(tài)間的差異決定了反求得到的生物軟組織試樣的材料參數(shù)的精確程度。

對(duì)生物軟組織樣本進(jìn)行幾何重建的掃描方法有兩種。一種是保持生物軟組織樣本位置恒定，由工作人員手持掃描儀圍繞生物軟組織樣本旋轉(zhuǎn)掃描，其弊端是掃描過程不夠穩(wěn)定，使得模型樣本不夠精確；

另一種是固定掃描儀，由工作人員旋轉(zhuǎn)生物軟組織樣本通過掃描儀獲得樣本模型，其弊端是無法精確控制生物樣本的旋轉(zhuǎn)速度并且在旋轉(zhuǎn)過程中有可能影響生物軟組織樣本的形態(tài)，使得所測(cè)幾何模型不精確。特別地，通過這兩種方法完成對(duì)生物軟組織樣本幾何掃描后，還需要將其移動(dòng)至實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)。然而在移動(dòng)過程中由于工作人員的晃動(dòng)、移動(dòng)速度的不均勻?qū)⒂绊懮镘浗M織樣本的形態(tài)，從而使其與掃描得到的幾何模型存在較大的出入。因此，為準(zhǔn)確獲得生物軟組織樣本的幾何模型并且保證其在移動(dòng)過程中不產(chǎn)生形變，迫切需要開發(fā)一種能夠保證生物軟組織樣本在轉(zhuǎn)移過程中無變形的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種生物軟組織樣本掃描的平臺(tái)及生物軟組織樣本無變形轉(zhuǎn)移的裝置，能夠高效快速準(zhǔn)確地對(duì)生物軟組織樣本進(jìn)行掃描，同時(shí)在轉(zhuǎn)移過程中不改變樣本的幾何形態(tài)，使得力學(xué)實(shí)驗(yàn)所用試樣的幾何與掃描獲取的樣本幾何模型一致。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于生物軟組織無變形轉(zhuǎn)移的裝置，包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)總成、夾持裝置總成、手提裝置總成及步進(jìn)電機(jī)，其特征在于：

旋轉(zhuǎn)臺(tái)總成包括支撐腿、螺釘、機(jī)殼、圓盤臺(tái)面、頂出托盤、蝸桿、旋鈕、頂出基座、回轉(zhuǎn)軸承、渦輪、電機(jī)支架，其中，通過螺釘將支撐腿和機(jī)殼固定，步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)支架固定在機(jī)殼上；步進(jìn)電機(jī)通過聯(lián)軸器聯(lián)接蝸桿，通過旋轉(zhuǎn)蝸桿驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)；渦輪通過回轉(zhuǎn)軸承固定在機(jī)殼中并可繞其軸線旋轉(zhuǎn)；

通過螺釘連接將圓盤臺(tái)面固定在渦輪上，在圓盤臺(tái)面的正中設(shè)計(jì)有正方形的凹槽，用于嵌入頂出托盤，使得頂出托盤能夠隨圓盤臺(tái)面及渦輪一起旋轉(zhuǎn)；在頂出托盤下部通過螺紋安裝頂出基座，頂出基座依靠重力放置在旋鈕上；

夾持裝置總成包括橡膠墊圈、夾持臂、支撐底板、主控制臂、固定板和螺旋柱；其中，在螺旋柱下方設(shè)置一套連桿機(jī)構(gòu)；固定板與兩側(cè)的主控制臂鉸接，主控制臂與夾持臂鉸接；兩個(gè)夾持臂通過銷軸與支撐底板鉸接；螺旋柱與支撐底板螺紋連接，旋轉(zhuǎn)螺旋柱可使其相對(duì)于支撐底板上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)固定板上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)兩個(gè)夾持臂及其上的橡膠墊圈的開合運(yùn)動(dòng)；

手提式裝置總成包括固定孔、支撐塊、鉸鏈、單軸機(jī)械陀螺、半圓塊、連接板、手提欄和橡膠滾輪；

通過4個(gè)內(nèi)六角螺栓將手提式裝置總成與夾持裝置總成固定；4個(gè)單軸機(jī)械陀螺通過螺紋固定在支撐塊上；半圓塊通過鉸鏈與支撐塊連接，使得半圓塊與支撐塊能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；半圓塊上部焊接連接板，并通過橡膠滾輪與手提欄連接，可實(shí)現(xiàn)半圓塊在手提欄的滑槽內(nèi)自由滑動(dòng)。

由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果有：

1、本發(fā)明采用了刻度盤來標(biāo)識(shí)生物軟組織樣本的尺寸大小，通過刻度盤標(biāo)識(shí)能夠準(zhǔn)確地把握生物軟組織的樣本尺寸。

2、本發(fā)明采用了步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，使其可控且可均勻穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn)，并通過掃描儀對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)刻度盤上的生物軟組織樣本進(jìn)行掃描，保證了刻度盤上的生物軟組織樣本幾何模型的準(zhǔn)確性。

3、本發(fā)明采用了單軸機(jī)械陀螺儀來控制轉(zhuǎn)移過程中生物軟組織樣本的穩(wěn)定性?？朔斯ぷ魅藛T在轉(zhuǎn)移生物軟組織樣本時(shí)，用力過猛或轉(zhuǎn)移速度不夠穩(wěn)定對(duì)樣本形態(tài)造成的影響。保證了最終實(shí)驗(yàn)生物軟組織樣本的幾何形態(tài)與掃描獲得的幾何模型的一致性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)臺(tái)總成圖；

圖3是本發(fā)明的夾持裝置總成圖；

圖4是本發(fā)明的手提裝置總成圖；

其中；

1-旋轉(zhuǎn)臺(tái)總成

2-夾持裝置總成

3-手提裝置總成

4-步進(jìn)電機(jī)

101-支撐腿

102-螺釘

103-機(jī)殼

104-圓盤臺(tái)面

105-頂出托盤

106-刻度盤

107--蝸桿

108-旋鈕

109-頂出基座

110-回轉(zhuǎn)軸承

111-渦輪

112-電機(jī)支架

201-橡膠墊圈

202-夾持臂

203-內(nèi)六角螺栓

204-支撐底板

205-主控制臂

206-固定板

207-螺旋柱

301-固定孔

302-支撐塊

303-鉸鏈

304-單軸機(jī)械陀螺

305-半圓塊

306-連接板

307-手提欄

308-橡膠滾輪

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合圖1至圖4對(duì)本發(fā)明的具體技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

如圖1所示，該實(shí)施例提供了一種用于生物軟組織無變形轉(zhuǎn)移的裝置，包括旋轉(zhuǎn)臺(tái)總成1、夾持裝置總成2、手提裝置總成3及步進(jìn)電機(jī)4。

如圖2所示，旋轉(zhuǎn)臺(tái)總成1由支撐腿101、螺釘102、機(jī)殼103、圓盤臺(tái)面104、頂出托盤105、刻度盤106、蝸桿107、旋鈕108、頂出基座109、回轉(zhuǎn)軸承110、渦輪111、電機(jī)支架112等組成。

通過螺釘102將支撐腿101和機(jī)殼103固定，步進(jìn)電機(jī)通過電機(jī)支架112固定在機(jī)殼103上。步進(jìn)電機(jī)4通過聯(lián)軸器聯(lián)接蝸桿107，通過旋轉(zhuǎn)蝸桿可使渦輪111精確旋轉(zhuǎn)。渦輪111通過回轉(zhuǎn)軸承110固定在機(jī)殼103中并可繞其軸線旋轉(zhuǎn)。通過螺釘連接將圓盤臺(tái)面104固定在渦輪111上，在圓盤臺(tái)面104的正中設(shè)計(jì)有正方形的凹槽，用于嵌入頂出托盤105，使得頂出托盤105能夠隨圓盤臺(tái)面104及渦輪111一起旋轉(zhuǎn)。在頂出托盤105上部刻有刻度盤106，用于試樣尺寸標(biāo)定；在頂出托盤105下部通過螺紋安裝頂出基座109，頂出基座109依靠重力放置在旋鈕108上。在圓盤臺(tái)面104下方通過螺紋連接旋鈕108，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕108即可使其沿圓盤臺(tái)面104的軸線上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使得頂出基座109及頂出托盤105能夠上下運(yùn)動(dòng)。

如圖3所示，夾持裝置總成2由橡膠墊圈201、夾持臂202、內(nèi)六角螺栓203、支撐底板204、主控制臂205、固定板206和螺旋柱207組成。

在螺旋柱207下方設(shè)置一套連桿機(jī)構(gòu)；固定板206與兩側(cè)的主控制臂205鉸接，主控制臂205與夾持臂202鉸接；兩個(gè)夾持臂202通過銷軸與支撐底板204鉸接。螺旋柱207與支撐底板204螺紋連接，旋轉(zhuǎn)螺旋柱207可使其相對(duì)于支撐底板204上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)固定板206上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)兩個(gè)夾持臂202及其上的橡膠墊圈201的開合運(yùn)動(dòng)。

如圖4所示，手提式裝置總成3由固定孔301、支撐塊302、鉸鏈303、單軸機(jī)械陀螺304、半圓塊305、連接板306、手提欄307和橡膠滾輪308組成。

通過4個(gè)內(nèi)六角螺栓203將手提式裝置總成3與夾持裝置總成2固定。4個(gè)單軸機(jī)械陀螺304通過螺紋固定在支撐塊302上。半圓塊305通過鉸鏈與支撐塊302連接，使得半圓塊305與支撐塊302能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。半圓塊305上部焊接連接板306，并通過橡膠滾輪308與手提欄307連接，可實(shí)現(xiàn)半圓塊305在手提欄307的滑槽內(nèi)自由滑動(dòng)。

本發(fā)明還提供了一種用于生物軟組織無變形轉(zhuǎn)移的方法，具體包括以下步驟：

步驟1：將生物試樣放置在頂出托盤105上，可以根據(jù)試樣的尺寸要求對(duì)照刻度盤106對(duì)其進(jìn)行切割，或者將事先切割好的試樣放置在頂出托盤105上。然后可通過步進(jìn)電機(jī)4帶動(dòng)蝸桿107轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)渦輪111、圓盤臺(tái)面104、頂出托盤105及其上的試樣一起轉(zhuǎn)動(dòng)?？筛鶕?jù)需要設(shè)定步進(jìn)電機(jī)4的轉(zhuǎn)速。在試樣轉(zhuǎn)動(dòng)過程中(或試樣轉(zhuǎn)過一定角度停止后)，使用三維掃描設(shè)備對(duì)試樣進(jìn)行掃描，以獲取試樣的三維幾何模型。

步驟2：試樣三維幾何掃描完成后，旋轉(zhuǎn)機(jī)殼103下方的旋鈕108，便可通過頂出基座109將頂出托盤105及其上的試樣一起頂出。然后，旋轉(zhuǎn)夾持裝置總成2上的螺旋柱207將夾持臂202放松到略大于頂出托盤105尺寸的位置處，當(dāng)橡膠墊圈201觸碰到頂出托盤105外沿時(shí)，反向旋轉(zhuǎn)螺旋柱207收緊夾持臂202，直至夾緊頂出托盤105。

步驟3：握住手提欄307將頂出托盤105及其上的生物軟組織試樣轉(zhuǎn)移至實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。由于手提裝置總成3上安裝了單軸機(jī)械陀螺304，無論轉(zhuǎn)移過程中受到任何晃動(dòng)，均可保證生物軟組織樣本在移動(dòng)途中始終處于相對(duì)水平的狀態(tài)，保證樣本的原始形態(tài)不發(fā)生改變，保證了樣本掃描得到的幾何模型與力學(xué)測(cè)試時(shí)的幾何形態(tài)一致，進(jìn)而保證了樣本材料參數(shù)反求結(jié)果的準(zhǔn)確性。

盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不同限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在說明書的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。