測量單元2，用于與所述樣品盤I中的細胞樣品接觸，獲取所述細胞樣品的力學參數(shù)；以及控制單元3，與所述測量單元2連接，用于根據(jù)所述力學參數(shù)控制所述測量單元2垂直運動，以改變所述測量單元2與所述細胞樣品的接觸程度，使所述測量單元2獲取所述接觸程度變化期間內(nèi)所述細胞樣品的力學參數(shù)。
[0037]本實用新型細胞力學的測量裝置通過控制單元的設(shè)置，可根據(jù)需要調(diào)整測量單元與樣品盤中細胞樣品之間的接觸程度，以獲取接觸程度變化期間內(nèi)細胞樣品的力學參數(shù)，測量范圍廣、準確度高；且對測量環(huán)境無特殊要求，測量效率高。
[0038]所述控制單元3根據(jù)所述力學參數(shù)控制所述測量單元2垂直運動包括:所述控制單元3將所述測量單元2所獲取的力學參數(shù)與設(shè)定值進行比較，用于:在所述力學參數(shù) > 設(shè)定值時，控制所述測量單元2垂直向上運動，使所述測量單元2與所述細胞樣品的接觸程度減弱，直到再次獲取的力學參數(shù)=所述設(shè)定值時停止運動；在所述力學參數(shù)〈設(shè)定值時，控制所述測量單元2垂直向下運動，使所述測量單元2與所述細胞樣品的接觸程度增強，直到再次獲取的力學參數(shù)=所述設(shè)定值時停止運動。
[0039]其中，所述力學參數(shù)包括細胞剛度、粘度以及測量單元與細胞樣品間的相互作用力等中至少一者。
[0040]如圖1所示，所述測量單元2包括激光器21，用于垂直于所述樣品盤I發(fā)射光束；檢測模塊，能夠垂直運動，用于與所述樣品盤I中的細胞樣品接觸并相互作用，同時將所述激光器21發(fā)射的光束反射成表征力學參數(shù)的光斑信號；以及光電轉(zhuǎn)換模塊22，用于接收所述光斑信號并轉(zhuǎn)換為表征所述力學參數(shù)的電信號發(fā)送至所述控制單元3 ;所述控制單元3分別連接所述光電轉(zhuǎn)換模塊22和檢測模塊，用于接收表征力學參數(shù)的電信號，并根據(jù)所述力學參數(shù)控制所述檢測模塊垂直運動，以改變所述檢測模塊與所述細胞樣品的接觸程度。在本實施例中，所述光電轉(zhuǎn)換模塊22為四象限光電傳感器。
[0041]其中，所述檢測模塊包括探針檢測器23，用于與細胞樣品接觸并相互作用，同時將光束反射成表征力學參數(shù)的光斑信號；以及壓電陶瓷堆24，與所述探針檢測器23連接；用于由所述控制單元3控制，并帶動所述探針檢測器23垂直運動。
[0042]在本實施例中，所述探針檢測器23包括探針，所述探針安裝于探針座上，所述探針與所述壓電陶瓷堆24剛性連接。
[0043]以所述力學參數(shù)為相互作用力為例:所述控制單元3將所述探針獲取的相互作用力與設(shè)定值進行比較，當所述相互作用力〉設(shè)定值時，所述控制單元3控制所述壓電陶瓷堆24在垂直向上運動，使所述探針與細胞樣品的接觸程度減弱，直到再次獲取的相互作用力=設(shè)定值時停止；當相互作用力〈設(shè)定值時，控制單元3控制所述壓電陶瓷堆24在垂直向下運動，使所述探針與細胞樣品的接觸程度增強，直到再次獲取的相互作用力=設(shè)定值時停止。所述壓電陶瓷堆24通過在垂直方向上向上和向下運動使探針完成對一次細胞樣品表面的測量，獲得在接觸程度變化期間內(nèi)的多組力學參數(shù)，形成力學參數(shù)曲線，并由所述控制單元3記錄存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。
[0044]所述測量單元2還包括微調(diào)模塊(圖中未示出)，與所述光電轉(zhuǎn)換模塊22連接，用于調(diào)整所述光電轉(zhuǎn)換模塊22的位置以接收所述光斑信號。
[0045]優(yōu)選方案，所述測量單元2還包括圖像采集模塊25，用于實時采集顯示有所述檢測模塊與細胞樣品的位置關(guān)系的圖像，以確保所述檢測模塊與所述細胞樣品垂直對應(yīng)。在本實施例中，所述圖像采集模塊25為CCD (Charge-coupled Device，電荷親合元件)。通過CCD的設(shè)置，可實時獲取所述探針與細胞樣品的位置關(guān)系，以便在所述探針與細胞樣品的位置出現(xiàn)偏差時能夠及時進行調(diào)整，確保力學參數(shù)測量的準確性。
[0046]如圖2，所述控制單元3包括位移調(diào)整模塊31，用于控制所述檢測模塊垂直運動；以及控制模塊32，分別連接所述光電轉(zhuǎn)換模塊22和所述位移調(diào)整模塊31，用于接收表征所述力學參數(shù)的電信號確定對應(yīng)的力學參數(shù)，并根據(jù)所述力學參數(shù)輸出垂直位移信號至所述位移調(diào)整模塊31。
[0047]為使所述控制模塊32準確接收表征力學參數(shù)的電信號，還需要將所述電信號進一步處理，即:所述控制單元3還包括光電處理模塊33，設(shè)置于所述控制模塊32與光電轉(zhuǎn)換模塊22之間，用于將所述光電轉(zhuǎn)換模塊22的電信號放大處理后輸入至所述控制模塊32。
[0048]如圖1所示，本實用新型細胞力學的測量裝置還包括:定位臺4，與所述控制單元3連接，且所述定位臺4上設(shè)置有所述樣品盤1，用于由所述控制單元3控制，并帶動所述樣品盤I水平和/或垂直運動，以使所述測量單元2測量所述樣品盤I中同一測量區(qū)域的不同細胞樣品。
[0049]對應(yīng)的，所述控制單元3還包括定位臺控制模塊34 (如圖2所示)，分別連接所述控制模塊32與定位臺4，用于:由所述控制模塊32控制，控制所述定位臺4水平和/或垂直運動；或者將所述定位臺的水平位移信號反饋至所述控制模塊32，所述控制模塊32根據(jù)所述定位臺4的水平位移信號控制所述定位臺4繼續(xù)水平移動或停止。
[0050]其中，所述控制所述定位臺繼續(xù)移動或停止的方法包括:計算所述定位臺的水平位移與設(shè)定位移的差值，判斷所述差值是否在設(shè)定差值范圍內(nèi)；如果在設(shè)定差值范圍內(nèi)，則控制所述定位臺停止移動；否則，控制所述定位臺繼續(xù)水平移動。
[0051]在定位臺4逐點定位過程中，為了使所述定位臺4到達目標位置后盡快停止下來，在本實用新型中對所述定位臺4的控制中采用了帶可調(diào)整死區(qū)的PID閉環(huán)控制(如圖5所示)。根據(jù)使用的需要，可以設(shè)定當定位臺走到距離目標位置土η納米時，定位臺控制模塊34停止伺服控制，使定位臺4保持當前位置不動。
[0052]當定位臺控制模塊輸出的控制信號r(k)經(jīng)過如圖5所示的變換，完成一次定位控制后，通過位移傳感器把位移信號C (k)經(jīng)定位臺控制模塊反饋至控制模塊。所述控制模塊將r(k)與c(k)進行減法處理，獲得差值e(k)，并進一步判斷所述e(k)是否在設(shè)定差值范圍[-^eJ內(nèi):當在設(shè)定差值范圍內(nèi)(即|e(k) I ^e0)時，停止伺服控制，即所述定位臺停止運動，開始進行力學參數(shù)的測量；反之，當不在設(shè)定差值范圍內(nèi)(即|e(k)|>e(l)時，則繼續(xù)伺服控制，即所述定位臺繼續(xù)水平運動，直到|e(k) I ( e。。
[0053]通過上述閉環(huán)控制，不僅縮短了定位時間，而且避免了力學測量過程中，由于上述定位臺伺服動作導致的樣品移動，提高了力學測量精度。
[0054]此外，定位臺控制模塊34還可以控制定位臺4進行垂直方向(即Z方向)的運動，用于補償細胞樣品或測量單元2傾斜導致的測量誤差。
[0055]在本實施例中，所述定位臺4為柔性鉸鏈納米定位臺。其中，所述柔性鉸鏈納米定位臺能實現(xiàn)水平方向(即X、Y方向)上的小范圍納米級高分辨力的快速定位，如200 ymX200 μηι,Ζ方向行程為幾μπι，如4 μ m，分辨力達亞納米量級，所述柔性