研究細胞在受到機械壓力、拉力或其它機械刺激時的各種形變，目前已經成為一門前沿科學----力學生物學，為此科學家研發出很多裝置用于拉伸細胞。通常的方法是在一張彈力薄膜上培養細胞，然后拉伸薄膜，從而拉伸附著在薄膜上的細胞。但這種方法有一個顯著的缺點，就是細胞在拉伸過程中或者在拉伸結束，都沒有辦法取像記錄，這是因為細胞相對于顯微鏡光軸發生位移。細胞拉伸儀CS-10系列解決了上述問題，且增加了很多實用的功能，是研究細胞應力加載的必備儀器。

細胞拉伸儀，又稱細胞組織拉伸應力加載分析系統，簡單的說，是一個模擬細胞生長過程中機械應力的裝置。CS-10如果與快速圖像獲取裝置聯合使用，可以動態觀察活細胞，例如，可以觀察當細胞受到應力刺激時胞間鈣離子濃度的變化。CS-10系統的最大的特征，在于它的拉伸腔室，拉伸腔室可以使用商業化生產的PDSM膜，這種透明的薄膜在熒光顯微鏡和倒置顯微鏡下均可以使用，甚至在油鏡下使用。拉伸儀的操作系統與顯微鏡的圖像獲取系統無關，是獨立可裝載在計算機上運行的。

應力加載裝置（Stretch/Compression Device）

下圖是此裝置的原理圖。此裝置有兩個不同功能、不同原理的補償結構。一個補償結構位于膜室，使用者加載應力于膜室，此結構主要進行膜形變的補償。另一個補償結構位于主板（base plate），通過這個主板沿著拉伸/壓縮軸的橫向位移進行補償。兩個補償結構的聯合作用，確保在加載力的時候膜保持在一定區域。膜室安裝在兩個滑塊上（sliding block），由兩個滑塊進行形變補償。滑塊以線性相反方向運動，繼而改變膜室的長度，達到細胞形變的目的。一個滑塊通過滾珠絲桿進給系統直接由SC馬達控制，而另一個滑塊通過金屬帶和滑輪結構被拉向相反方向。馬達驅動的滑塊的任何運動均通過滑輪裝置對應另一滑塊相同的位移量。一根彈簧兩端連接著滑塊，彈簧提供了一個持久的拉力，繼而必須的反作用力使得金屬帶保持張力。兩滑塊間的距離增加，彈簧的反作用力使間距變小，滑塊間距增加要有馬達驅動，而相反的彈簧力使間距變小。為了補償膜在橫軸向的位移，載物板（carrier plate）通過線性運動向導（guide在圖中沒有顯示）在軸向移動。每一部分的形變補償裝置都固定在載物板（carrier plate）上，這種補償是一個整體的運動。兩個伺服馬達（一個SC馬達，另一個compensation馬達）外部相連接，由計算機進行整體控制。計算機需要安裝專門的軟件，這個軟件不僅可以計算出載物板（carrier plate）應該移動多少距離來補償拉伸引起的位移，而且具有友好的圖形交互界面，供用戶輸入應力加載程序。

1. 可以編程任一應力程序，包括循環程序，而且力的形式也可以任意：線性的、正弦的、反曲的（sigmoidal）。程序中的暫停，以及循環中間加入靜止期，或者重復特殊的某一特殊的加載。

2. 膜室沿軸向的位置通過補償運動機制進行獨立的改變。

3. SC補償結構里面的里面的兩個滑塊的距離在安裝膜室時可以調動，任意長度的膜室均可以快速安裝到滑塊上，同理，預拉伸的細胞的膜室也可以安裝用來進行壓縮力的研究。

膜室（包含預拉伸固定器）

膜室由透明的膜（厚127microns）和預拉伸固定器（prestrain  holder）兩部分組成。膜夾具（membrane holder）夾緊膜后，膜底部平坦，夾具分布兩邊（類似兩壁），淺碟子形狀的膜室初現，可以將這樣子的膜室視為一個培養器皿。隨后，將膜室掛在預拉伸固定器上（一般膜室在隨后的滅菌、膜表面包被、接種細胞流程中均掛在這里），然后，再卡合到底部的金屬軌條上（plate rail）。15cm培養皿不僅作為膜室滅菌的容器，而且也可以作為低倍顯微鏡觀察細胞生長的平臺。

膜夾具上的兩個金屬桿將膜室安裝到SC補償裝置的兩個滑塊上（sliding block），桿和滑塊的設計巧妙，安裝和卸載膜室都簡單自如，整個安裝過程也不會引起膜非預訂的形變（這往往會影響真實的結果）。兩個膜夾具可以沿著金屬軌條（plate rail）滑動，并且可以用兩個螺絲（locking screw）將其鎖定在任意要拉伸的位置。最后談談膜的安裝，不僅僅是壓縮試驗前膜的安裝需要預拉伸，即使拉伸試驗前安裝膜的時候，也要進行大約20%的預拉伸，這里有一個好處，底部更加緊致平整。自然啦，細胞壓縮的話，膜應該進行更充分的拉伸，這樣在隨后的壓縮試驗中膜仍舊可以保持一定的張力。當然，任何膜的拉伸都是有限度的，一般上限是100%。

計算機控制系統（Computer Control）

拉伸軟件不是圖像軟件的一部分，下圖給出了軟件運行的一個界面，幾個主要的區域一目了然：右上面是主要實驗編程區域，主界面是拉伸力的部分放大圖像。左面有運動控制按鈕和補償激活按鈕。

計算機需要滿足的最低配置：

l 軟件“JAVA”語言

l Win2000或更高版本

l 奔騰4處理器

l 1024MB的RAM

l 硬盤至少有100MB的空間

l 1024*768顯示器

運動補償是怎么工作（Motion Compensation）

運動補償絕對不是通過簡單的反饋機制來進行的，比如通過圖像來換算位置。運動補償基于目標區域距離膜中心的距離。在細胞拉伸和壓縮過程中，為了保持細胞樣本在顯微鏡視野范圍內，SC裝置必須測得膜的位置。具體的做法：在安裝膜室到SC之前用軟件校準SC一次。不用關心膜夾具的距離，一維運動方向產生一個均勻的拉伸區域，這樣，任何點的位移都與該點到膜中心的距離的有一個簡單的線性關聯。

Figure2：A圖示一個沒有進行運動補償情況下，距離膜中心大約3mm的區域在6%的拉伸下，已經移出視野

B圖示進行運動補償的情況下，距離膜中心大約3mm的區域在6%的拉伸下仍留在視野中間

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