[发明专利]一种基于光纤的细胞弹性测量系统

说明书

本发明涉及一种基于光纤的细胞弹性测量系统，该系统包括光纤、保护套、驱动电机、解调仪和处理器，驱动电机固定在保护套内，光纤活动设置在保护套中且光纤一端外露出保护套，驱动电机连接光纤，光纤连接解调仪，驱动电机和解调仪均连接处理器；驱动电机驱动光纤在保护套内运动，外露的光纤端部压入细胞试样内部，解调仪获取光纤光信号并解调为电压信号，处理器记录驱动电机驱动光纤运动位移以及解调仪获取的相应的电压信号，处理器对光纤运动位移和电压信号进行处理得到细胞试样弹性大小。与现有技术相比，本发明测量精度高，测量结果更加准确。

技术领域

本发明涉及一种细胞弹性测量系统，尤其是涉及一种基于光纤的细胞弹性测量系统。

背景技术

除骨和牙齿外，生物体所有其他组织如：器官、肌肉、血管、筋、腱、眼角膜、皮肤等、甚至于细胞均为生物软组织。当生物软组织的弹性发生变化时，一般可表明其功能异常或疾病已经发生，现有研究表明，一些疾病如恶性肿瘤、肝硬化、动脉粥样硬化、纤维症等等均会导致生物软组织的弹性变化。因此，生物软组织的弹性测量对于疾病的早期诊断具有非常重要的作用。近年来，弹性成像技术已广泛开展来测量生物软组织的弹性作为疾病判断的依据，如核磁共振弹性成像、超声弹性成像等已经在临床上广泛应用。这些成像方法均能对生物软组织的弹性进行定性测量：当病变组织与正常生物组织弹性存在数量级差异时，用这些成像技术能够实现对健康和病变组织的甄别。但这些方法为定性方法，当生物组织弹性发生较小变化时，无法通过这些方法进行判断，因此现有弹性成像方法无法作为疾病的早期诊断方案。为能使弹性成像具有更广阔的病理检测应用前景，提出生物组织弹性定量检测方法非常必要。

现有定量检测生物组织弹性方法主要有压痕法和拉伸法。压痕法因为实验装置制作相对简单，容易操作而被广泛应用，压痕法实验装置如图1所示。装置主要由伺服马达11和激光位移计12这两部分组成。试样15放置于试样台16上，悬臂梁13置于试样15上方，伺服马达11主要用来控制悬臂梁13的下降位移，使悬臂梁13前面的小球14压入试样15内，同时读取伺服马达11的下降位移。在小球14表面碰到试样15表面后，悬臂梁13受到试样15反作用力而弯曲，激光位移计12入射激光打到悬臂梁13背面并反射，通过检测反射激光点位置可推导悬臂梁13所受试样15对其作用力，并将作用力读数记录。记录伺服马达11的下降位移与试样15对悬臂梁13的作用力两者的数值，可根据Hertz-Sneddon模型计算出试样的弹性。该方法准确度高，测试速度快，并且是定量方法。也是现有定量测量弹性的最优方法之一。

虽然该方法在工业上被广泛应用，但在测试生物试样时却局限性很大。一是因为其测量精度非常依赖于伺服马达11以及激光位移计12的精度，使得要制作精度高的压痕仪成本较高，并且很难小型化。第二是其只能测量生物体表面的弹性：需将试样15放置于试样台16上进行测量，因此只能对生物体表部位进行在体测量，对于内部器官等只能进行离体测量。因此离临床应用还有些距离。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于光纤的细胞弹性测量系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于光纤的细胞弹性测量系统，该系统包括光纤、保护套、驱动电机、解调仪和处理器，所述的驱动电机固定在保护套内，所述的光纤活动设置在保护套中且光纤一端外露出所述的保护套，所述的驱动电机连接光纤，所述的光纤连接解调仪，所述的驱动电机和解调仪均连接所述的处理器；

驱动电机驱动光纤在保护套内运动，外露的光纤端部压入细胞试样内部，解调仪获取光纤光信号并解调为电压信号，处理器记录驱动电机驱动光纤运动位移以及解调仪获取的相应的电压信号，处理器对光纤运动位移和电压信号进行处理得到细胞试样弹性大小。

所述的驱动电机为步进电机。

外露的光纤端部连接一个半球型刚性小球，进行细胞弹性测量时，所述的刚性小球球面压入细胞试样内部。