CN115993285A - 夹具、预加载装置及拉伸试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种夹具、预加载装置及拉伸试验方法。该夹具用于夹持生物组织，所述夹具包括：第一夹部，所述第一夹部具有第一限位槽；第二夹部，用于与所述第一夹部对合，所述第二夹部具有与所述第一限位槽对应的第二限位槽；以及缠绕杆，至少部分所述缠绕杆用于设置于所述第一限位槽及所述第二限位槽中，所述第一夹部与所述第二夹部用于夹持所述缠绕杆；操作时，所述生物组织缠绕于所述缠绕杆，并从所述第一夹部与所述第二夹部之间伸出。能够实现生物组织的可靠固定，还能减少占用拉伸试验机的时间，提高拉伸试验机的试验效率。

Description

夹具、预加载装置及拉伸试验方法

技术领域

本发明涉及生物组织力学性能检测技术领域，特别是涉及一种夹具、预加载装置及拉伸试验方法。

背景技术

生物体内有众多胶原纤维含量丰富并承担拉伸力的软组织，例如血管、足部跟腱和心脏瓣膜腱索等等。这类软组织属于超弹性材料，具有个性化的非线性应力应变曲线。当组织发生病变，进而影响力学性能的情况下，需要通过修复和植入置换物替换的方式恢复其正常的力学性能，进而恢复相应组织的正常功能，因此进行生物组织工程和生物力学研究中，这类生物材料的力学属性亟待测量。

目前，软组织的应力应变曲线最常用的检测手段是单轴拉伸实验。在对离体生物组织进行拉伸实验前需要对样本进行预加载，通过反复施加微小拉伸力消除试样残余应力并使杂乱的胶原纤维恢复有序卷曲结构，尽可能模拟在体状态，在预加载结束后触发反馈信号开始正式试验。

软组织的上述试验流程在拉伸试验机上完成，即软组织的预加载试验与拉伸试验均在拉伸试验机上进行，导致拉伸试验机上操作占时过长，进而延长试验周期。目前的生物组织力学性能检测由于个体差异性较大，少量样本得到的结论缺乏统计学意义，故而需要大规模实验，然而在实际实验过程中，从新鲜的组织样本采集到力学实验的流程周期较长，影响生物材料离体后的活性，进而影响大规模的试验进度，降低了平台设备共享的试验效率。

而且，采用拉伸试验机对软组织进行预加载试验时，生物组织的特性确定传统夹具难以夹持样本，会导致非常高的样本滑脱比例。一方面，微小滑移导致的失败样本需要在数据处理环节才有可能被发现，造成科研资源浪费。因为拉伸试验机没有专门针对软组织的防滑和降低损伤设计，科研人员通常会用砂纸辅助固定，但实际试验中(微小)滑移及夹头夹断造成的失败率依然很高，而有些失败的样本需要在后期数据处理才能确认，进一步浪费科研资源。另一方面，实验流程也会被拉伸试验机的上机操作时间影响，拉伸试验机的相关操作容易在夹持过程中引入人为操作误差，而生物软组织预加载操作时间约占单个样本实验70％的时间，操作员在操作过程中浪费了大量的碎片化等待时间。

也就是说，目前拉伸试验机对软组织试验的周期长，降低拉伸试验机的检测效率，还缺少专用夹具夹持软组织，导致软组织的滑脱、损伤，造成科研资源的浪费。

发明内容

基于此，有必要针对目前拉伸试验机对软组织进行拉伸试验时利用率低以及软组织易滑脱的问题，提供一种能够避免生物组织滑脱、并提高拉伸试验机使用效率的夹具、预加载装置及拉伸试验方法。

一种夹具，用于夹持生物组织，所述夹具包括：

第一夹部，所述第一夹部具有第一限位槽；

第二夹部，用于与所述第一夹部对合，所述第二夹部具有与所述第一限位槽对应的第二限位槽；以及

缠绕杆，至少部分所述缠绕杆用于设置于所述第一限位槽及所述第二限位槽中，所述第一夹部与所述第二夹部用于夹持所述缠绕杆；

操作时，所述生物组织缠绕于所述缠绕杆，并从所述第一夹部与所述第二夹部之间伸出。

在其中一个实施例中，所述缠绕杆与所述第一夹部及所述第二夹部围设成缠绕空间，所述缠绕空间用于容纳所述缠绕杆上缠绕的所述生物组织。

在其中一个实施例中，所述缠绕杆具有安装槽，所述安装槽与所述第一夹部及所述第二夹部围设成所述缠绕空间，所述安装槽凹陷于所述缠绕杆的外壁，并沿周向方向环绕所述缠绕杆，所述安装槽用于缠绕所述生物组织。

在其中一个实施例中，所述第一夹部与所述第二夹部之间具有安装通道，所述安装通道的一端连通所述第一限位槽和/或所述第二限位槽，所述安装通道的另一端贯通设置并连通外界。

在其中一个实施例中，所述第二夹部具有第二通道，所述第二通道与所述第一夹部围设成所述安装通道，所述第二通道的一端连通所述第二限位槽，所述第二通道的另一端连通外界。

在其中一个实施例中，所述第一夹部具有沿所述第一限位槽的长度方向延伸的第一夹槽，所述第一夹槽与所述第一限位槽分设于所述第一夹部的两侧，所述第一夹槽用于连接预加载装置的夹持件。

在其中一个实施例中，所述第二夹部具有沿所述第二限位槽的长度方向延伸第二夹槽，所述第二夹槽与所述第二限位槽分设于所述第二夹部的两侧，所述第二夹槽与所述第一夹槽设置于所述第一夹部与所述第二夹部相背设置的表面，所述第一夹槽与所述第二夹槽分别用于安装所述夹持件的夹持段。

在其中一个实施例中，所述第一夹槽和/或所述第二夹槽均设置刻度线，所述刻度线用于指示所述夹持件的伸入长度。

在其中一个实施例中，所述夹具还包括限位件，所述限位件设置于所述第一限位槽和/或所述第二限位槽中，所述限位件限制所述缠绕杆转动。

一种预加载装置，用于对生物组织进行预加载，所述预加载装置包括驱动组件以及两个如上述任一技术特征所述的夹具；

两个所述夹具分别为第一夹具与第二夹具，所述第一夹具用于夹持所述生物组织的一端，所述第二夹具用于夹持所述生物组织的另一端，所述驱动组件固定于所述第一夹具或第二夹具中的一者，并用于驱动所述第一夹具、第二夹具二者中的一个相对于另一个夹具做周向运动。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括动力源以及两个夹持件，两个所述夹持件分别为第一夹持件与第二夹持件，所述第一夹持件夹持所述第一夹具，所述第二夹持件夹持所述第二夹具，所述动力源设置于所述第一夹持件，所述动力源的输出端连接所述第二夹持件。

在其中一个实施例中，所述驱动组件还包括连接杆，所述连接杆的一端与所述动力源的输出端连接，所述连接杆的另一端连接所述第二夹持件。

在其中一个实施例中，所述夹持件包括支撑段以及两个夹持段，两个所述夹持段平行且间隔设置于所述支撑段，两个所述夹持段用于夹持所述夹具的第一夹部与第二夹部。

一种拉伸试验方法，所述拉伸试验方法包括如下步骤：

将生物组织的一端缠绕于第一夹具，另一端缠绕于第二夹具；

使用第一夹持件夹持所述第一夹具，使用第二夹持件夹持所述第二夹具；

将动力源固定于所述第一夹持件，所述动力源的输出端连接所述第二夹持件；

控制所述动力源驱动所述第二夹持件带动所述第二夹具相对于所述第一夹具做周向运动。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下技术效果：

本发明的夹具、预加载装置及拉伸试验方法，生物组织的一端缠绕于缠绕杆上，且生物组织的其余部分相对于缠绕杆伸出，第一夹部与第二夹部夹持于缠绕杆的两侧，且缠绕杆位于第一限位槽与第二限位槽中，生物组织从第一夹部与第二夹部之间伸出，以使生物组织的另一端缠绕于预加载装置的另一夹具上。该夹具能够实现生物组织的可靠固定，便于后期预加载装置通过该夹具对生物组织进行预加载操作，将生物组织的预加载实验从拉伸试验机分离出来，减少占用拉伸试验机的时间，提高拉伸试验机的试验效率。而且，在预加载完成后，该夹具还能够便于生物组织安装于拉伸试验机，通过夹具起定位作用，将生物组织固定在拉伸试验机上，提高夹持效果，避免生物组织滑脱，降低试验失败率，进一步提升试验效率，减少科研资源浪费的情况发生。

附图说明

图1为本发明一实施例的夹具的分解示意图；

图2为图1所示的夹具应用于预加载装置的示意图。

其中：100、夹具；110、第一夹部；111、第一限位槽；112、第一夹槽；120、第二夹部；121、第二限位槽；122、第二夹槽；123、第二通道；130、缠绕杆；131、安装槽；140、第一夹具；150、第二夹具；200、生物组织；300、驱动组件；310、动力源；320、夹持件；321、夹持段；322、支撑段；330、连接杆；340、第一夹持件；350、第二夹持件。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参见图1和图2，本发明提供一种夹具100。该夹具100应用于预加载装置中，用于夹持生物组织200。夹具100夹持生物组织200后，能够实现生物组织200的端部的准确定位，便于预加载装置通过夹具100对生物组织200进行拉伸，消除生物组织200的残余应力，便于生物组织200后期通过拉伸试验机进行拉伸试验。这里的生物组织200为生物本身的软组织，可选地，生物组织200包括但不限于血管、足部跟腱和心脏瓣膜腱索等，还可为其他类型的软组织或需要预处理的生物组织。

可以理解的，目前软组织的拉伸试验通过拉伸试验机实现，拉伸试验机先对软组织进行预加载试验，消除软组织的残余应力，再通过拉伸试验机进行拉伸试验。但是，通过拉伸试验机进行预加载试验会增加软组织试验时间，导致拉伸试验机占用时间长，影响拉伸试验机的试验效率。而且，软组织固定在拉伸试验机时，软组织易滑脱，增加固定时间，还容易造成科研资源浪费。

参见图1和图2，为此，本发明提供一种夹具100，该夹具100应用于预加载装置后能够实现生物组织200的预加载，将预加载实现从拉伸试验机中独立出来，这样经过预加载试验后的生物组织200再由拉伸试验机进行拉伸试验，减少生物组织200对拉伸试验机的占用时间。这样，拉伸试验机对预加载后的生物组织200进行拉伸试验时，预加载装置可以准备另一生物组织200，缩短生物组织200实验室的等待时间，提高科研操作效率。而且，通过预加载后的生物组织200通过拉伸试验机进行拉伸试验时，夹具100还能便于生物组织200固定在拉伸试验机上，避免生物组织200滑脱，减少生物组织200浪费。以下详细介绍夹具100的具体结构。

参见图1和图2，在一实施例中，夹具100包括第一夹部110、第二夹部120以及缠绕杆130。第一夹部110具有第一限位槽111。第二夹部120用于与第一夹部110对合，第二夹部120具有与第一限位槽111对应的第二限位槽121。至少部分缠绕杆130设置于第一限位槽111及第二限位槽121中，第一夹部110与第二夹部120用于夹持缠绕杆130。操作时，生物组织200缠绕于缠绕杆130，并从第一夹部110与第二夹部120之间伸出。

第一夹部110与第二夹部120对称设置在缠绕杆130的两侧，第一夹部110与第二夹部120对合时，第一夹部110朝向第二夹部120的表面与缠绕杆130抵接，第二夹部120朝向第一夹部110的表面与缠绕杆130抵接，通过第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕杆130，避免缠绕杆130的位置发生窜动。

可以理解的，这里的对合连接是指第一夹部110与第二夹部120相对的表面接触连接。如图1所示，第一夹部110位于缠绕杆130的上方，第二夹部120位于缠绕杆130的下方，通过第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕杆130。

参见图1至图2，第一夹部110朝向第二夹部120的表面具有第一限位槽111，第二夹部120朝向第一夹部110的表面具有第二限位槽121，第一夹部110与第二夹部120对合安装后，第一限位槽111与第二限位槽121相对设置。

这里的相对设置，是指第一限位槽111在第一夹部110的位置能够与第二限位槽121在第二夹部120的位置相对齐，当第一夹部110与第二夹部120对合连接时，第一限位槽111与第二限位槽121能够形成完整的空间用于安装缠绕杆130。

第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕杆130后，缠绕杆130的部分位于第一限位槽111中，缠绕杆130的部分安装于第二限位槽121中。缠绕杆130的外壁分别与第一限位槽111及第二限位槽121的内壁抵接，保证缠绕杆130可靠的位于第一夹部110与第二夹部120之间，避免缠绕杆130的位置发生窜动。

缠绕杆130用于缠绕生物组织200。具体的，生物组织200的一端缠绕于缠绕杆130上，生物组织200的其余部分经第一夹部110与第二夹部120之间露出，使得生物组织200的另一端能够缠绕在预加载装置的另一夹具100即第二夹具150中。缠绕杆130上能够缠绕至少一圈生物组织200，缠绕杆130安装于第一夹部110与第二夹部120之间时，第一夹部110与第二夹部120能够与缠绕杆130抵接，实现缠绕杆130的固定，进而实现生物组织200的固定，避免生物组织200的位置发生窜动。

上述实施例中的夹具100，通过第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕生物组织200的缠绕杆130，使得生物组织200的端部可靠的位于第一夹部110与第二夹部120之间，避免生物组织200的位置发生窜动，能够有效的解决目前软组织夹持时易滑脱的问题，实现生物组织200端部的固定。而且，当夹具100应用于预加载装置后，能够实现预加载试验中生物组织200两端的夹紧，进而实现对生物组织200进行预加载，消除生物组织200的残余应力，便于生物组织200后期进行拉伸试验。当生物组织200进行拉伸试验机时，夹具100能够便于生物组织200固定在拉伸试验机，避免生物组织200在拉伸试验机上滑脱。

可选地，第一限位槽111与第二限位槽121围设呈空间的横截面尺寸小于限位件的截面尺寸。这样能够保证第一夹部110与第二夹部120可靠夹持缠绕杆130，避免缠绕杆130的位置发生窜动。可选地，缠绕杆130安装于第一限位槽111与第二限位槽121后，第一夹部110与第二夹部120之间存在预设间隙。这样能够保证第一夹部110与第二夹部120可靠夹持缠绕杆130，避免缠绕杆130的位置发生窜动。

可选地，缠绕杆130呈圆柱形。也就是说，缠绕杆130为圆柱杆。这样能够方便缠绕杆130的缠绕与安装。相应的，第一限位槽111的横截面形状为弧形，第二限位槽121的横截面形状也为弧形。可选地，缠绕杆130为棱柱。也就是说，缠绕杆130可以为四棱柱等等，第一限位槽111及第二限位槽121的形状与缠绕杆130相适配。这样，缠绕杆130安装于第一限位槽111与第二限位槽121后，能够避免缠绕杆130在第一夹部110与第二夹部120之间转动。

参见图1和图2，在一实施例中，缠绕杆130与第一夹部110及第二夹部120围设成缠绕空间，缠绕空间用于容纳缠绕杆130上缠绕的生物组织200。缠绕空间容纳生物组织200后，能够避免第一夹部110及第二夹部120与第二夹部120接触，保证生物组织200的性能，避免生物组织200断裂等损伤情况。而且，生物组织200位于缠绕空间后，能够避免生物组织200沿缠绕杆130的长度方向移动，保证后期预加载试验时生物组织200位置的准确性。

可以理解的，缠绕空间可以由缠绕杆130形成，也可由第一夹部110与第二夹部120形成，还可有缠绕杆130与第一夹部110及第二夹部120形成。

在一实施例中，缠绕杆130具有安装槽131，安装槽131与第一夹部110以及第二夹部120围设成安装空间。安装槽131凹陷于缠绕杆130的外壁，并沿周向方向环绕缠绕杆130，安装槽131用于缠绕生物组织200。安装槽131相对于缠绕杆130的外壁设置，安装槽131呈环形设置，生物组织200缠绕于安装槽131中。通过安装槽131容纳生物组织200，避免生物组织200与第一夹部110及第二夹部120接触，进而避免生物组织200损伤。

在一实施例中，在第一夹部110及第二夹部120设置避位槽，避位槽与缠绕杆130围设成安装空间。避位槽凹陷于第一夹部110与第二夹部120的表面设置，缠绕杆130上缠绕安装组织后，缠绕杆130安装于第一限位槽111及第二限位槽121，能够使得生物组织200位于避位槽中，避免生物组织200与第一夹部110及第二夹部120与第二夹部120接触，进而避免生物组织200损伤。

当然，在本发明的其他实施方式中，也可缠绕杆130上设置安装槽131，第一夹部110与第二夹部120上设置避位槽，避位槽与安装槽131对应设置围设成安装空间。

在一实施例中，第一夹部110与第二夹部120之间具有安装通道，安装通道的一端连通第一限位槽111和/或第二限位槽121，安装通道的另一端沿第一夹部110的宽度方向贯通设置并连通外界。安装通道用于将生物组织200从第一夹部110及第二夹部120之间引出。生物组织200的一端缠绕于缠绕杆130后，生物组织200的其余部分通过安装通道露出。这样能够避免第一夹部110与第二夹部120的接触位置夹持生物组织200，进而避免生物组织200发生损伤。

在一实施例中，第一夹部110具有第一通道，第一通道的一端连通第一限位槽111，第一通道的另一端贯通至外界。也就是说，安装通道仅设置在第一夹部110上，即为第一通道。生物组织200的一端缠绕于缠绕杆130，生物组织200的其余部分从第一通道中引出，使得生物组织200的另一端缠绕于预加载装置的另一夹具100。可选地，第一通道的深度尺寸小于等于生物组织200的尺寸。这样能够避免第一夹部110及第二夹部120与生物组织200接触，避免生物组织200损伤。

在一实施例中，第二夹部120具有第二通道123，第二通道123的一端连通第二限位槽121，第二通道123的另一端连通至外界。也就是说，安装通道仅设置在第二夹部120上，即为第二通道123。生物组织200的一端缠绕于缠绕杆130，生物组织200的其余部分从第二通道123中引出，使得生物组织200的另一端缠绕于预加载装置的另一夹具100。可选地，第二通道123的深度尺寸小于等于生物组织200的尺寸。这样能够避免第一夹部110及第二夹部120与生物组织200接触，避免生物组织200损伤。

当然，在本发明的其他实施方式中，也可第一夹部110具有第一通道，第二夹部120具有第二通道123，第一通道与第二通道123对应设置并围设成安装通道，供生物组织200穿过，避免生物组织200损伤。

当第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕杆130及生物组织200后，第一夹部110与第二夹部120的位置可能会发生窜动，进而影响预加载装置的预加载试验。为此，可以通过紧固件连接第一夹部110与第二夹部120，保证第一夹部110与第二夹部120的位置固定，避免第一夹部110与第二夹部120的位置窜动。预加载试验完成后，将紧固件拆卸，即可实现生物组织200的移出。

当然，在本发明中，通过预加载装置中的夹持件320实现第一夹部110与第二夹部120的夹持。夹持件320包括两个夹持段321以及支撑段322，两个夹持段321平行且间隔设置在支撑段322上，两个夹持段321与支撑段322围设成夹持空间，第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕杆130与生物组织200后，第一夹部110与第二夹部120安装于安装空间中，且第一夹部110远离第二夹部120的表面与一个夹持段321接触，第二夹部120远离第一夹部110的表面与另一夹持段321接触。通过两个夹持段321夹持第一夹部110与第二夹部120，限制第一夹部110与第二夹部120分离，使得第一夹部110与第二夹部120紧贴，保证第一夹部110与第二夹部120能够可靠夹持缠绕杆130与生物组织200。

参见图1和图2，在一实施例中，第一夹部110具有沿第一限位槽111的长度方向延伸的第一夹槽112，第一夹槽112与第一限位槽111分设于第一夹部110的两侧，第一夹槽112用于连接预加载装置的夹持件320。第一夹槽112设置在第一夹部110远离第二夹部120的表面上，第一夹槽112用于实现夹持件320的一个夹持段321的安装。

夹持件320夹持第一夹部110与第二夹部120时，推动夹持件320沿第一夹部110的长度方向移动，使得夹持段321能够从第一夹槽112的开口处逐渐移动至第一夹槽112中，同时，另一支撑段322也能够沿第二夹部120的表面滑动。当夹持件320运动到位后，夹持件320夹持第一夹部110与第二夹部120，此时，第一夹槽112的内壁能够限制夹持段321相对于第一夹部110的宽度方向移动，保证夹持件320夹持的准确性。

参见图1和图2，在一实施例中，第二夹部120具有沿第二限位槽121的长度方向延伸的第二夹槽122，第二夹槽122与第二限位槽121分设于第二夹部120的两侧，第二夹槽122与第一夹槽112相对设置，第一夹槽112与第二夹槽122分别安装夹持件320的夹持段321。第二夹槽122设置在第二夹部120远离第一夹部110的表面上，第二夹槽122用于实现夹持件320另一个夹持段321的安装。

夹持件320的两个夹持段321分别安装在第一夹槽112与第二夹槽122中，第一夹槽112能够限制其中一个夹持段321相对于第一夹部110的宽度方向的移动，第二夹槽122能够限制另一夹持段321相对于第二夹部120的宽度方向的移动。这样，夹持件320能够可靠夹持第一夹部110与第二夹部120。预加载试验完成后，将夹持件320沿安装方向反向移动使得夹持段321从第一夹槽112与第二夹槽122中移出，此时第一夹部110与第二夹部120可拆卸。

值得说明的是，可以只在第一夹部110设置第一限位槽111，也可只在第二夹部120设置第二限位槽121，还可在第一限位板设置第一限位槽111，第二夹部120设置第二限位槽121。本发明中，以第一夹部110设置第一限位槽111，第二夹部120设置第二限位槽121为例进行说明。

在一实施例中，第一夹槽112和/或第二夹槽122均设置刻度线，刻度线用于指示夹持件320的伸入长度。夹持件320夹持第一夹部110与第二夹部120后，夹持段321能够伸入到第一夹槽112与第二夹槽122中，根据刻度线的尺寸可以知晓夹持段321伸入第一夹槽112与第二夹槽122的长度。

当预加载装置连接两个夹具100时，通过该刻度线能够知晓两个夹具100位置一致。具体的，当夹持件320夹持一组第一夹部110与第二夹部120后，知晓支撑段322伸入第一夹槽112与第二夹槽122的长度，随后，将另一夹持件320夹持另一组第一夹部110与第二夹部120，此时，控制夹持件320伸入另一组第一夹部110与第二夹部120的长度，保证两个夹持件320的伸入长度一致。

可选地，刻度线设置在第一夹槽112侧壁。可选地，刻度线设置在第一夹槽112的底部。当然，刻度线设置在第二夹槽122的侧壁。可选地，刻度线设置在第二夹槽122的底部。在本发明的其他实施方式中，也可在第一夹槽112与第二夹槽122中均设置刻度线。通过设置刻度线能够使得预加载装置中的两个夹具100的位置保持一致，保证预加载装置能够准确的对生物组织200施加拉伸力，便于去除生物组织200的残余应力。

在一实施例中，夹具100还包括限位件，限位件设置于第一限位槽111和/或第二限位槽121中，限位件限制缠绕杆130转动。限位件用于限制缠绕杆130的转动，使得缠绕杆130能够固定在第一夹部110与第二夹部120之间，进而保证缠绕杆130上的生物组织200能够可靠固定，避免生物组织200发生松脱。可选地，限位件为限位销。当然，在本发明的其他实施方式中，限位件也可为其他能够实现缠绕杆130限位的部件。

参见图1和图2，本发明的夹具100能够实现生物组织200的准确夹持，避免生物组织200的位置发生窜动，便于后期生物组织200的预加载与拉伸试验。而且，夹具100通过第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕生物组织200的缠绕杆130，方便生物组织200的固定，缩短生物组织200的固定时间。本发明的夹具100，能够使得生物组织200的预加载试验独立出来，通过具有夹具100的预加载装置对生物组织200进行预加载操作，避免生物组织200的预加载占用拉伸试验机，提高拉伸试验机的试验效率。而且，预加载装置加载完成后，夹具100能够便于生物组织200固定在拉伸试验机上，缩短固定时间，还能保证生物组织200固定准确，避免生物组织200滑脱，减少科研资源的浪费。

参见图1和图2，本发明还提供一种预加载装置，用于对生物组织200进行预加载，预加载装置包括驱动组件300以及两个上述实施例中的预加载装置。两个夹具100分别为第一夹具140与第二夹具150，第一夹具140用于夹持生物组织200的一端，第二夹具150用于夹持生物组织200的另一端，驱动组件300固定于第一夹具140或第二夹具150中的一者，并用于驱动第一夹具140、第二夹具150二者中的一个相对于另一个做周向运动。

预加载装置使用两个夹具100，分别夹持生物组织200的两端，通过驱动组件300驱动其中一个夹具100实现生物组织200的预加载。具体的，两个夹具100包括第一夹具140与第二夹具150，第一夹具140通过其中的缠绕杆130与第一夹部110及第二夹部120固定生物组织200的一端，第二夹具150通过其中的缠绕杆130与第一夹部110及第二夹部120固定生物组织200的另一端。第二夹具150相对于第一夹具140拉伸生物组织200，驱动组件300与第一夹具140连接，驱动组件300能够驱动第二夹具150绕第一夹具140运动，以消除生物组织200的残余应力。

可以理解的，第一夹具140与第二夹具150相对位置保持不变。驱动组件驱动第一夹具140绕第二夹具150做周向运动时，生物组织200会被拉伸，类似于在圆棒上缠绕橡皮筋的运动方式，以此达到消除生物组织200残余应力的目的。

值得说明的是，驱动组件300也可固定在第二夹具150，驱动组件300的输出端连接第一夹具140，驱动组件300能够驱动第一夹具140做周向运动。第一夹具140与第二夹具150的具体结构以及夹持生物组织200的方式和夹具100的具体结构以及夹持生物组织200的方式完全相同，在此不一一赘述。

本发明的预加载装置通过驱动组件300驱动第二夹具150相对于第一夹具140运动，实现生物组织200的拉伸，达到对生物组织200进行预加载试验的目的，消除生物组织200的残余应力，便于后期进行拉伸试验。本发明的预加载装置将生物组织200的预加载试验从拉伸试验机上独立出来，减少拉伸试验机的占用时间，提高拉伸试验机的使用效率。

可选地，驱动组件300能够驱动第二夹具150相对于第一夹具140转动，通过第二夹具150相对于第一夹具140转动，实现生物组织200的拉伸与释放，消除生物组织200的残余应力。可选地，驱动组件300驱动第二夹具150进行转动时，可以根据生物组织200的性能选择旋转角度。

可选地，驱动组件300能够驱动第二夹具150相对于第一夹具140做伸缩的往复运动，使得生物组织200能够在其长度方式上实现单轴运动，进而实现生物组织200的拉伸和收缩，便于消除生物组织200的消除残余应力。

参见图1和图2，在一实施例中，驱动组件300包括动力源310以及两个夹持件320，两个夹持件320分别为第一夹持件340与第二夹持件350，第一夹持件340夹持第一夹具100，第二夹持件350夹持第二夹具100，动力源310设置于第一夹持件340，动力源310的输出端连接第二夹持件350。

驱动组件300为预加载装置的动力部件，通过驱动组件300为第二夹具150提供运动的动力，使得第二夹具150能够根据动力带动生物组织200周向运动，以消除生物组织200的残余应力。

具体的，驱动组件300包括动力源310以及两个夹持件320。两个夹持件320包括第一夹持件340与第二夹持件350。第一夹持件340用于夹持第一夹具140的第一夹部110与第二夹部120，第二夹持件350用于夹持第二夹具150的第一夹部110与第二夹部120，以此实现生物组织200的两端的固定，避免生物组织200的位置发生窜动。动力源310设置在第一夹持件340上，动力源310的输出端能够与第二夹持件350连接。动力源310运动时，动力源310能够驱动第二夹持件带动第二夹具150相对于第一夹具140做周向运动，实现生物组织200的拉伸与释放操作。

可选地，动力源310为步进电机。当然，在本发明的其他实施方式中，动力源310还可为其他类型的电机或者能够驱动第二夹具150运动的部件。

参见图1和图2，在一实施例中，驱动组件300还包括连接杆330，连接杆330的一端与动力源310的输出端连接，连接杆330的另一端连接第二夹持件。连接杆330连接动力源310的输出端与第二夹持件。动力源310运动时，动力源310能够驱动连接杆330带动第二夹持件及第二夹具100做周向运动。连接杆330具有一定的长度，能够实现生物组织200的有效拉伸。

可选地，连接杆330可伸缩设置。动力源310运动时，能够驱动连接杆330伸缩，进而驱动生物组织200拉伸或释放。而且，连接杆330可伸缩设置还能够满足不同长度的生物组织200，增加预加载装置的使用范围。可选地，连接杆330也可为可拆卸设置，可以根据不同长度的生物组织200选择合适的连接杆330。

在一实施例中，夹持件320包括支撑段322以及两个夹持段321，两个夹持段321平行且间隔设置于支撑段322，两个夹持段321夹持夹具100的第一夹部110与第二夹部120。两个夹持段321设置于支撑段322后，两个夹持段321与支撑段322呈U形设置，U形内的空间即为夹持空间。

第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕杆130与生物组织200后，第一夹部110与第二夹部120安装于安装空间中，且第一夹部110远离第二夹部120的表面与一个夹持段321接触，第二夹部120远离第一夹部110的表面与另一夹持段321接触。通过两个夹持段321夹持第一夹部110与第二夹部120，限制第一夹部110与第二夹部120分离，使得第一夹部110与第二夹部120紧贴，保证第一夹部110与第二夹部120能够可靠夹持缠绕杆130与生物组织200。

而且，夹持件320夹持夹具100时，其中一个夹持段321安装在第一夹槽112中，另一个夹持段321安装在第二夹槽122中，通过第一夹槽112与第二夹槽122限制夹持段321的位移，保证夹持件320能够准确的夹持第一夹槽112与第二夹槽122。

在一实施例中，预加载装置还包括控制组件，控制组件与动力源310电连接，控制组件用于控制动力源310运动并显示生物组织200拉伸的相关信息。可选地，控制组件包括控制电路、引伸计以及控制面板，引伸计能够实时记录并反馈对生物组织200施加的拉伸力，控制面板显示实时的拉伸力，控制电路中预设拉伸速率及预加载峰值拉力。

控制电路与控制面板、引伸计以及动力源310电连接，控制电力控制动力源310匀速运动牵拉第二夹具150，使得第二夹具150相对于第一夹具140转运动，引伸计检测拉伸力后，反馈给控制电路，控制电路控制显示面板实时显示拉伸力。而且，控制电路还根据预设拉伸速率及预加载峰值拉力控制动力源310的运动状态。

可选地，控制电路具有电池仓，电池仓中安装电池，为控制电路供电。当然，也可控制电路通过电线直接电连接至外部电源。

参见图1和图2，本发明还提供一种拉伸试验方法，应用于上述施例中预加载装置；拉伸试验方法包括如下步骤：

将生物组织200的一端缠绕于第一夹具140，另一端缠绕于第二夹具150；

使用第一夹持件夹持第一夹具140，使用第二夹持件夹持第二夹具150；

将动力源310固定于第一夹持件，动力源310的输出端连接第二夹持件；

控制动力源310驱动第二夹持件带动第二夹具150相对于第一夹具140做周向运动。

在对生物组织200进行单轴拉伸实现时，先通过预加载装置对生物组织200进行预加载，再将生物组织200转移至拉伸试验机进行拉伸试验。

通过预加载装置对生物组织200进行预加载试验时，先通过第一夹具140夹持生物组织200的一端，具体为生物组织200的一端缠绕于缠绕杆130，第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕杆130，再通过第二夹具150夹持生物组织200的另一端，具体为生物组织200的另一端缠绕于缠绕杆130，第一夹部110与第二夹部120夹持缠绕杆130。如此，生物组织200的中间部分位于第一夹具140与第二夹具150之间。

通过第一夹持件夹持第一夹具140，第二夹持件夹持第二夹具150，将动力源310安装于第一夹持件，通过连接杆330连接动力源310的输出端与第二夹持件，动力源310驱动连接杆330带动第二夹持件及第二夹具150运动，实现生物组织200的拉伸与释放操作，达到消除生物组织200残余应力的目的。

在生物组织200完成预加载试验后，将预加载装置放置于拉伸试验机，第一夹具140与第二夹具150固定于拉伸试验机，随后，取下第一夹持件与第二夹持件，拆卸动力源310，撤走预加载装置的主体后，拉伸试验机独一载荷清零后即可进入正式实验流程。

本发明的拉伸试验方法，将拉伸步骤进行拆分，便于预加载操作从拉伸试验机上分离。具体的，在前一个生物组织200的样本在拉伸试验机上进行拉伸试验的同时，下一个生物组织200的样本可以通过预加载装置进行预加载操作即准备下一样本，待前一个生物组织200的样本拉伸试验完成后，即可将下一个生物组织200的样本转移到拉伸试验机进行拉伸试验。这样能够缩短生物组织200的等待时间，减少拉伸试验机被占用的时间，从而提高试验效率，提升科研操作效率。

而且，降低拉伸试验机的使用时间后，还能够延长拉伸试验机中高精度的力学传感器的使用寿命。并且，通过夹具100夹持生物组织200，能够在保证生物组织200的样本的完整性的前提下增加径向摩擦力，避免生物组织200滑脱，提升夹持效果，降低实验失败率，进一步提高试验效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种夹具，其特征在于，用于夹持生物组织，所述夹具包括：

第一夹部，所述第一夹部具有第一限位槽；

第二夹部，用于与所述第一夹部对合，所述第二夹部具有与所述第一限位槽对应的第二限位槽；以及

缠绕杆，至少部分所述缠绕杆用于设置于所述第一限位槽及所述第二限位槽中，所述第一夹部与所述第二夹部用于夹持所述缠绕杆；

操作时，所述生物组织缠绕于所述缠绕杆，并从所述第一夹部与所述第二夹部之间伸出。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述缠绕杆与所述第一夹部及所述第二夹部围设成缠绕空间，所述缠绕空间用于容纳所述缠绕杆上缠绕的所述生物组织。

3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述缠绕杆具有安装槽，所述安装槽与所述第一夹部及所述第二夹部围设成所述缠绕空间，所述安装槽凹陷于所述缠绕杆的外壁，并沿周向方向环绕所述缠绕杆，所述安装槽用于缠绕所述生物组织。

4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述第一夹部与所述第二夹部之间具有安装通道，所述安装通道的一端连通所述第一限位槽和/或所述第二限位槽，所述安装通道的另一端贯通设置并连通外界。

5.根据权利要求4所述的夹具，其特征在于，所述第二夹部具有第二通道，所述第二通道与所述第一夹部围设成所述安装通道，所述第二通道的一端连通所述第二限位槽，所述第二通道的另一端连通外界。

6.根据权利要求1至5任一项所述的夹具，其特征在于，所述第一夹部具有沿所述第一限位槽的长度方向延伸的第一夹槽，所述第一夹槽与所述第一限位槽分设于所述第一夹部的两侧，所述第一夹槽用于连接预加载装置的夹持件。

7.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于，所述第二夹部具有沿所述第二限位槽的长度方向延伸第二夹槽，所述第二夹槽与所述第二限位槽分设于所述第二夹部的两侧，所述第二夹槽与所述第一夹槽设置于所述第一夹部与所述第二夹部相背设置的表面，所述第一夹槽与所述第二夹槽分别用于安装所述夹持件的夹持段。

8.根据权利要求7所述的夹具，其特征在于，所述第一夹槽和/或所述第二夹槽均设置刻度线，所述刻度线用于指示所述夹持件的伸入长度。

9.根据权利要求1至5任一项所述的夹具，其特征在于，所述夹具还包括限位件，所述限位件设置于所述第一限位槽和/或所述第二限位槽中，所述限位件限制所述缠绕杆转动。

10.一种预加载装置，其特征在于，用于对生物组织进行预加载，所述预加载装置包括驱动组件以及两个如权利要求1至9任一项所述的夹具；

两个所述夹具分别为第一夹具与第二夹具，所述第一夹具用于夹持所述生物组织的一端，所述第二夹具用于夹持所述生物组织的另一端，所述驱动组件固定于所述第一夹具或第二夹具中的至少一者，并用于驱动所述第一夹具、第二夹具二者中的一个相对于另一个夹具做周向运动。

11.根据权利要求10所述的预加载装置，其特征在于，所述驱动组件包括动力源以及两个夹持件，两个所述夹持件分别为第一夹持件与第二夹持件，所述第一夹持件夹持所述第一夹具，所述第二夹持件夹持所述第二夹具，所述动力源设置于所述第一夹持件，所述动力源的输出端连接所述第二夹持件。

12.根据权利要求11所述的预加载装置，其特征在于，所述驱动组件还包括连接杆，所述连接杆的一端与所述动力源的输出端连接，所述连接杆的另一端连接所述第二夹持件。

13.根据权利要求11所述的预加载装置，其特征在于，所述夹持件包括支撑段以及两个夹持段，两个所述夹持段平行且间隔设置于所述支撑段，两个所述夹持段用于夹持所述夹具的第一夹部与第二夹部。

14.一种拉伸试验方法，其特征在于，所述拉伸试验方法包括如下步骤：

将生物组织的一端缠绕于第一夹具，另一端缠绕于第二夹具；

使用第一夹持件夹持所述第一夹具，使用第二夹持件夹持所述第二夹具；

将动力源固定于所述第一夹持件，所述动力源的输出端连接所述第二夹持件；

控制所述动力源驱动所述第二夹持件带动所述第二夹具相对于所述第一夹具做周向运动。

Images