一種生物軟組織無變形轉移的裝置與方法與流程

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

背景技術：

在生物醫學領域中，為準確獲取生物軟組織的力學性能，通常需要對生物軟組織樣本進行三維幾何建模，并通過幾何模型構建有限元模型來進行仿真并結合實驗反求技術獲取生物軟組織的力學特性。

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行力學實驗時試樣的幾何形態間的差異決定了反求得到的生物軟組織試樣的材料參數的精確程度。

對生物軟組織樣本進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掃描，其弊端是掃描過程不夠穩定，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速度并且在旋轉過程中有可能影響生物軟組織樣本的形態，使得所測幾何模型不精確。特別地，通過這兩種方法完成對生物軟組織樣本幾何掃描后，還需要將其移動至實驗臺上進行力學試驗。然而在移動過程中由于工作人員的晃動、移動速度的不均勻將影響生物軟組織樣本的形態，從而使其與掃描得到的幾何模型存在較大的出入。因此，為準確獲得生物軟組織樣本的幾何模型并且保證其在移動過程中不產生形變，迫切需要開發一種能夠保證生物軟組織樣本在轉移過程中無變形的裝置。

技術實現要素：

針對上述存在的問題，本發明的目的是提供一種生物軟組織樣本掃描的平臺及生物軟組織樣本無變形轉移的裝置，能夠高效快速準確地對生物軟組織樣本進行掃描，同時在轉移過程中不改變樣本的幾何形態，使得力學實驗所用試樣的幾何與掃描獲取的樣本幾何模型一致。

為實現上述目的，本發明提供了一種用于生物軟組織無變形轉移的裝置，包括旋轉臺總成、夾持裝置總成、手提裝置總成及步進電機，其特征在于：

旋轉臺總成包括支撐腿、螺釘、機殼、圓盤臺面、頂出托盤、蝸桿、旋鈕、頂出基座、回轉軸承、渦輪、電機支架，其中，通過螺釘將支撐腿和機殼固定，步進電機通過電機支架固定在機殼上；步進電機通過聯軸器聯接蝸桿，通過旋轉蝸桿驅動渦輪旋轉；渦輪通過回轉軸承固定在機殼中并可繞其軸線旋轉；

通過螺釘連接將圓盤臺面固定在渦輪上，在圓盤臺面的正中設計有正方形的凹槽，用于嵌入頂出托盤，使得頂出托盤能夠隨圓盤臺面及渦輪一起旋轉；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，在螺旋柱下方設置一套連桿機構；固定板與兩側的主控制臂鉸接，主控制臂與夾持臂鉸接；兩個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，旋轉螺旋柱可使其相對于支撐底板上下運動，進而帶動固定板上下運動，實現兩側兩個夾持臂及其上的橡膠墊圈的開合運動；

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

通過4個內六角螺栓將手提式裝置總成與夾持裝置總成固定；4個單軸機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轉動；半圓塊上部焊接連接板，并通過橡膠滾輪與手提欄連接，可實現半圓塊在手提欄的滑槽內自由滑動。

由于采用以上技術方案，本發明的有益效果有：

1、本發明采用了刻度盤來標識生物軟組織樣本的尺寸大小，通過刻度盤標識能夠準確地把握生物軟組織的樣本尺寸。

2、本發明采用了步進電機帶動旋轉臺，使其可控且可均勻穩定地旋轉，并通過掃描儀對旋轉臺刻度盤上的生物軟組織樣本進行掃描，保證了刻度盤上的生物軟組織樣本幾何模型的準確性。

3、本發明采用了單軸機械陀螺儀來控制轉移過程中生物軟組織樣本的穩定性。克服了工作人員在轉移生物軟組織樣本時，用力過猛或轉移速度不夠穩定對樣本形態造成的影響。保證了最終實驗生物軟組織樣本的幾何形態與掃描獲得的幾何模型的一致性。

附圖說明

圖1是本發明的總體結構圖；

圖2是本發明的旋轉臺總成圖；

圖3是本發明的夾持裝置總成圖；

圖4是本發明的手提裝置總成圖；

其中；

1-旋轉臺總成

2-夾持裝置總成

3-手提裝置總成

4-步進電機

101-支撐腿

102-螺釘

103-機殼

104-圓盤臺面

105-頂出托盤

106-刻度盤

107--蝸桿

108-旋鈕

109-頂出基座

110-回轉軸承

111-渦輪

112-電機支架

201-橡膠墊圈

202-夾持臂

203-內六角螺栓

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-單軸機械陀螺

305-半圓塊

306-連接板

307-手提欄

308-橡膠滾輪

具體實施方式

下面將結合圖1至圖4對本發明的具體技術方案進行詳細描述。

如圖1所示，該實施例提供了一種用于生物軟組織無變形轉移的裝置，包括旋轉臺總成1、夾持裝置總成2、手提裝置總成3及步進電機4。

如圖2所示，旋轉臺總成1由支撐腿101、螺釘102、機殼103、圓盤臺面104、頂出托盤105、刻度盤106、蝸桿107、旋鈕108、頂出基座109、回轉軸承110、渦輪111、電機支架112等組成。

通過螺釘102將支撐腿101和機殼103固定，步進電機通過電機支架112固定在機殼103上。步進電機4通過聯軸器聯接蝸桿107，通過旋轉蝸桿可使渦輪111精確旋轉。渦輪111通過回轉軸承110固定在機殼103中并可繞其軸線旋轉。通過螺釘連接將圓盤臺面104固定在渦輪111上，在圓盤臺面104的正中設計有正方形的凹槽，用于嵌入頂出托盤105，使得頂出托盤105能夠隨圓盤臺面104及渦輪111一起旋轉。在頂出托盤105上部刻有刻度盤106，用于試樣尺寸標定；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。在圓盤臺面104下方通過螺紋連接旋鈕108，轉動旋鈕108即可使其沿圓盤臺面104的軸線上下運動，進而使得頂出基座109及頂出托盤105能夠上下運動。

如圖3所示，夾持裝置總成2由橡膠墊圈201、夾持臂202、內六角螺栓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下方設置一套連桿機構；固定板206與兩側的主控制臂205鉸接，主控制臂205與夾持臂202鉸接；兩個夾持臂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，旋轉螺旋柱207可使其相對于支撐底板204上下運動，進而帶動固定板206上下運動，實現兩側兩個夾持臂202及其上的橡膠墊圈201的開合運動。

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個內六角螺栓203將手提式裝置總成3與夾持裝置總成2固定。4個單軸機械陀螺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能夠相對轉動。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，可實現半圓塊305在手提欄307的滑槽內自由滑動。

本發明還提供了一種用于生物軟組織無變形轉移的方法，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，可以根據試樣的尺寸要求對照刻度盤106對其進行切割，或者將事先切割好的試樣放置在頂出托盤105上。然后可通過步進電機4帶動蝸桿107轉動，進而帶動渦輪111、圓盤臺面104、頂出托盤105及其上的試樣一起轉動。可根據需要設定步進電機4的轉速。在試樣轉動過程中(或試樣轉過一定角度停止后)，使用三維掃描設備對試樣進行掃描，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，旋轉機殼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，當橡膠墊圈201觸碰到頂出托盤105外沿時，反向旋轉螺旋柱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移至實驗臺上。由于手提裝置總成3上安裝了單軸機械陀螺304，無論轉移過程中受到任何晃動，均可保證生物軟組織樣本在移動途中始終處于相對水平的狀態，保證樣本的原始形態不發生改變，保證了樣本掃描得到的幾何模型與力學測試時的幾何形態一致，進而保證了樣本材料參數反求結果的準確性。

盡管以上結合附圖對本發明的實施方案進行了描述，但是本發明并不同限于上述的具體實施方案和應用領域，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導性的，而不是限制性的。本領域的普通技術人員在說明書的啟示下，在不脫離本發明權利要求所保護的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發明保護之列。