(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210813543.X (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南 开区卫津路9 2号 (72)发明人 李君兰　杨子豪　高敬　霍至琛　 王茁晨　 (74)专利代理 机构 天津市三利专利商标代理有 限公司 12107 专利代理师 韩新城 (51)Int.Cl. G01N 3/08(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) (54)发明名称 一种生物薄膜微拉伸力学实验台 (57)摘要 本发明涉及一种生物薄膜微拉伸力学实验 台， 包括厚度形变观测平台、 宽度形变观测平台、 微拉伸测试平台、 高精度多孔定位光学平板， 厚 度形变观测平台、 宽度形变观测平台固定在实验 台桌面上， 高精度多孔定位光学平板通过支杆固 定在实验台桌面上， 微拉伸测试平台固定在高精 度多孔定位光学平板上； 厚度形变观测平台的观 测方向、 宽度形变观测平台的观测方向、 微拉伸 测试平台的拉伸方向互相垂直。 该生物薄膜微拉 伸力学实验台具有结构紧凑， 使用便捷， 测试精 度高， 能够适应不同厚度的生物薄膜样本等优 点。 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 CN 115356193 A 2022.11.18 CN 115356193 A 1.生物薄膜微拉伸力学实验台， 其特征在于， 包括厚度形变观测平台、 宽度形变观测平 台、 微拉伸测试平台、 高精度多孔定位光学平板， 厚度形变观测平台、 宽度形变观测平台固 定在实验台桌面上， 高精度多孔定位光学平板通过支杆固定在实验台桌面上， 微拉伸测试 平台固定在高精度多孔定位光学平板上； 厚度形变观测平台的观测方向、 宽度形变观测平 台的观测方向、 微拉伸测试平台的拉伸方向互相垂直。 2.根据权利要求1所述生物薄膜微拉伸力学实验台， 其特征在于， 所述厚度形变观测平 台包括由第一工业相机、 第一显微镜头和 第一环形光源依次同轴连接形成的厚度形变观测 模块， 厚度形变观测模块安装于第一手动三轴微调平台上， 第一手动三轴微调平台固定于 第一底座上。 3.根据权利要求1所述生物薄膜微拉伸力学实验台， 其特征在于， 所述宽度形变观测平 台包括由第二工业相机、 第二显微镜头和 第二环形光源依次同轴连接组成的宽度形变观测 模块， 宽度形变观测模块安装于悬臂支架上， 悬臂支架安装于第二手动三轴微调平台上， 第 二手动三轴微调平台 固定于第二底座上。 4.根据权利要求1所述生物薄膜微拉伸力学实验台， 其特征在于， 所述微拉伸测试平台 包括有精密定位微动平台、 夹持手爪、 传感器； 所述夹持手爪由两个夹持手爪单元组成， 两 个夹持手爪单元沿长度隔开相对布置， 每个手爪单元包括一个上爪与一个下爪， 所述上爪 与下爪对应的工作面为粗糙表面， 一个夹持手爪 单元通过转接板固定于精密定位微动平台 上， 另一个夹持手爪单 元固定于安装所述传感器的传感器支 架上。 5.根据权利要求4所述生物薄膜微拉伸力学实验台， 其特征在于， 每个所述夹持手爪单 元的所述上爪与下爪的后端与连接块连接， 所述连接块上连接双头螺柱， 所述双头螺柱水 平布置且轴线与所述连接块垂直； 一个夹持手爪 单元的双头螺柱用于将对应的夹持手爪 单 元与传感器支架连接， 另一个夹持手爪单元的双头螺柱用于将对应的夹持手爪单元与精密 定位微动平台上的转接 板固定。 6.根据权利要求5所述生物薄膜微拉伸力学实验台， 其特征在于， 每个所述夹持手爪单 元的所述上爪与下爪的后端与所述连接块通过螺丝连接， 所述螺丝由所述连接块的一侧面 水平布置穿过所述连接块上部的长圆连接孔后与所述上爪与下爪的端面上的螺丝孔螺纹 连接。 7.根据权利要求6所述生物薄膜微拉伸力学实验台， 其特征在于， 每个所述夹持手爪单 元的所述上爪与下爪近自由端的位置布置预紧螺丝， 所述预紧螺丝布置在所述上爪与下爪 上下对应的工作面的长度方向的两侧， 每侧至少一个。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115356193 A 2一种生物薄膜微拉伸力学实验台 技术领域 [0001]本发明涉及 生拉伸力学实验台技术领域， 特别是涉及一种生物薄膜微拉伸 力学实 验台。 背景技术 [0002]随着仿生学和生物力学的发展， 力学仿生已成为国内外科研领域的研究热点。 基 于生物薄膜结构的力学仿生是力学仿生领域的重要分支之一。 研究人员通过分析生物薄膜 结构的的力学特性， 创造出许多灵活高效结构， 并应用到航 天、 军事、 医疗等工程技术领域， 大大提高了现有工程 技术的质量和效率。 [0003]拉伸实验可高效准确地测定弹性体的力学参数， 但传统拉伸实验台只能适用于尺 寸较大且 形状规则的标准试样， 不能适用于生物样本。 因此， 适用于生物样 本的拉伸实验台 引起了研究人员广泛的关注和研究。 [0004]现有的生物样本拉伸实验台采用滚筒式和霍普金森杆式的样本夹具， 使用电机驱 动的拉伸方式， 通过普通光学镜头和工业相 机观测形变。 上述生物样本拉伸实验台能够比 较准确地测定结构简单且变形量大的生物样本的力学参数， 但不能适用于厚度薄且变形量 微小的生物薄膜。 除此之外， 还具有结构复杂， 样本容易滑移， 样本末端应力集中， 拉伸量 大， 拉伸速度过快， 形变观测精度低等缺点。 因此研究并设计出高效准确的生物薄膜拉伸实 验台， 很有必要。 发明内容 [0005]本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷， 而提供一种生物薄膜微拉伸力 学实验台， 旨在解决现有生物样本力学实验台结构复杂， 对样本要求高， 测试结果存在误差 等问题， 是一种具体可行 的微拉伸测试和形变观测结构， 能够牢固夹持不同厚度的生物薄 膜， 可准确观测微米级拉伸时生物薄膜样本的形变。 [0006]为实现本发明的目的所采用的技 术方案是： [0007]一种生物薄膜微拉伸力学实验台， 包括厚度形变观测平台、 宽度形变观测平台、 微 拉伸测试平台、 高精度多孔定位光学平板， 厚度形变观测平台、 宽度形变观测平台固定在实 验台桌面上， 高精度多孔定位光学平板通过支杆固定在实验台桌面上， 微拉伸测试平台固 定在高精度多孔定位光学平板上； 厚度形变观测平台的观测方向、 宽度形变观测平台的观 测方向、 微拉伸测试平台的拉伸方向互相垂直。 [0008]所述厚度形变观测平台包括由第一工业相机、 第一显微镜头和第一环形光源依次 同轴连接形成的厚度形变观测模块， 厚度形变观测模块安装于第一手动三轴微调平台上， 第一手动三轴微调平台 固定于第一底座上。 [0009]其中， 所述宽度形变观测平台包括由第二工业相机、 第二显微镜头和第二环形光 源依次同轴连接组成的宽度形变观测模块， 宽度形变观测模块安装于悬臂支架上， 悬臂支 架安装于第二手动三轴微调平台上， 第二手动三轴微调平台 固定于第二底座上。说　明　书 1/5 页 3 CN 115356193 A 3