研究細(xì)胞在受到機(jī)械壓力、拉力或其它機(jī)械刺激時(shí)的各種形變，目前已經(jīng)成為一門前沿科學(xué)----力學(xué)生物學(xué)，為此科學(xué)家研發(fā)出很多裝置用于拉伸細(xì)胞。通常的方法是在一張彈力薄膜上培養(yǎng)細(xì)胞，然后拉伸薄膜，從而拉伸附著在薄膜上的細(xì)胞。但這種方法有一個(gè)顯著的缺點(diǎn)，就是細(xì)胞在拉伸過程中或者在拉伸結(jié)束，都沒有辦法取像記錄，這是因?yàn)榧?xì)胞相對(duì)于顯微鏡光軸發(fā)生位移。細(xì)胞拉伸儀CS-10系列解決了上述問題，且增加了很多實(shí)用的功能，是研究細(xì)胞應(yīng)力加載的必備儀器。
細(xì)胞拉伸儀，又稱細(xì)胞組織拉伸應(yīng)力加載分析系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的說，是一個(gè)模擬細(xì)胞生長(zhǎng)過程中機(jī)械應(yīng)力的裝置。CS-10如果與快速圖像獲取裝置聯(lián)合使用，可以動(dòng)態(tài)觀察活細(xì)胞，例如，可以觀察當(dāng)細(xì)胞受到應(yīng)力刺激時(shí)胞間鈣離子濃度的變化。CS-10系統(tǒng)的最大的特征，在于它的拉伸腔室，拉伸腔室可以使用商業(yè)化生產(chǎn)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(tǒng)與顯微鏡的圖像獲取系統(tǒng)無關(guān)，是獨(dú)立可裝載在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的。
應(yīng)力加載裝置（Stretch/Compression Device）
下圖是此裝置的原理圖。此裝置有兩個(gè)不同功能、不同原理的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。一個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)位于膜室，使用者加載應(yīng)力于膜室，此結(jié)構(gòu)主要進(jìn)行膜形變的補(bǔ)償。另一個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)位于主板（base plate），通過這個(gè)主板沿著拉伸/壓縮軸的橫向位移進(jìn)行補(bǔ)償。兩個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的聯(lián)合作用，確保在加載力的時(shí)候膜保持在一定區(qū)域。膜室安裝在兩個(gè)滑塊上（sliding block），由兩個(gè)滑塊進(jìn)行形變補(bǔ)償。滑塊以線性相反方向運(yùn)動(dòng)，繼而改變膜室的長(zhǎng)度，達(dá)到細(xì)胞形變的目的。一個(gè)滑塊通過滾珠絲桿進(jìn)給系統(tǒng)直接由SC馬達(dá)控制，而另一個(gè)滑塊通過金屬帶和滑輪結(jié)構(gòu)被拉向相反方向。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的滑塊的任何運(yùn)動(dòng)均通過滑輪裝置對(duì)應(yīng)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(gè)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(dá)驅(qū)動(dòng)，而相反的彈簧力使間距變小。為了補(bǔ)償膜在橫軸向的位移，載物板（carrier plate）通過線性運(yùn)動(dòng)向?qū)В╣uide在圖中沒有顯示）在軸向移動(dòng)。每一部分的形變補(bǔ)償裝置都固定在載物板（carrier plate）上，這種補(bǔ)償是一個(gè)整體的運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)伺服馬達(dá)（一個(gè)SC馬達(dá)，另一個(gè)compensation馬達(dá)）外部相連接，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行整體控制。計(jì)算機(jī)需要安裝專門的軟件，這個(gè)軟件不僅可以計(jì)算出載物板（carrier plate）應(yīng)該移動(dòng)多少距離來補(bǔ)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(yīng)力加載程序。
1. 可以編程任一應(yīng)力程序，包括循環(huán)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(huán)中間加入靜止期，或者重復(fù)特殊的某一特殊的加載。
2. 膜室沿軸向的位置通過補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行獨(dú)立的改變。
3. SC補(bǔ)償結(jié)構(gòu)里面的里面的兩個(gè)滑塊的距離在安裝膜室時(shí)可以調(diào)動(dòng)，任意長(zhǎng)度的膜室均可以快速安裝到滑塊上，同理，預(yù)拉伸的細(xì)胞的膜室也可以安裝用來進(jìn)行壓縮力的研究。
膜室（包含預(yù)拉伸固定器）
膜室由透明的膜（厚127microns）和預(yù)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(xiàn)，可以將這樣子的膜室視為一個(gè)培養(yǎng)器皿。隨后，將膜室掛在預(yù)拉伸固定器上（一般膜室在隨后的滅菌、膜表面包被、接種細(xì)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(yǎng)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(xì)胞生長(zhǎng)的平臺(tái)。
膜夾具上的兩個(gè)金屬桿將膜室安裝到SC補(bǔ)償裝置的兩個(gè)滑塊上（sliding block），桿和滑塊的設(shè)計(jì)巧妙，安裝和卸載膜室都簡(jiǎn)單自如，整個(gè)安裝過程也不會(huì)引起膜非預(yù)訂的形變（這往往會(huì)影響真實(shí)的結(jié)果）。兩個(gè)膜夾具可以沿著金屬軌條（plate rail）滑動(dòng)，并且可以用兩個(gè)螺絲（locking screw）將其鎖定在任意要拉伸的位置。最后談?wù)勀さ陌惭b，不僅僅是壓縮試驗(yàn)前膜的安裝需要預(yù)拉伸，即使拉伸試驗(yàn)前安裝膜的時(shí)候，也要進(jìn)行大約20%的預(yù)拉伸，這里有一個(gè)好處，底部更加緊致平整。自然啦，細(xì)胞壓縮的話，膜應(yīng)該進(jìn)行更充分的拉伸，這樣在隨后的壓縮試驗(yàn)中膜仍舊可以保持一定的張力。當(dāng)然，任何膜的拉伸都是有限度的，一般上限是100%。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（Computer Control）
拉伸軟件不是圖像軟件的一部分，下圖給出了軟件運(yùn)行的一個(gè)界面，幾個(gè)主要的區(qū)域一目了然：右上面是主要實(shí)驗(yàn)編程區(qū)域，主界面是拉伸力的部分放大圖像。左面有運(yùn)動(dòng)控制按鈕和補(bǔ)償激活按鈕。
計(jì)算機(jī)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(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是怎么工作（Motion Compensation）
運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償絕對(duì)不是通過簡(jiǎn)單的反饋機(jī)制來進(jìn)行的，比如通過圖像來換算位置。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償基于目標(biāo)區(qū)域距離膜中心的距離。在細(xì)胞拉伸和壓縮過程中，為了保持細(xì)胞樣本在顯微鏡視野范圍內(nèi)，SC裝置必須測(cè)得膜的位置。具體的做法：在安裝膜室到SC之前用軟件校準(zhǔn)SC一次。不用關(guān)心膜夾具的距離，一維運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生一個(gè)均勻的拉伸區(qū)域，這樣，任何點(diǎn)的位移都與該點(diǎn)到膜中心的距離的有一個(gè)簡(jiǎn)單的線性關(guān)聯(lián)。
Figure2：A圖示一個(gè)沒有進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償情況下，距離膜中心大約3mm的區(qū)域在6%的拉伸下，已經(jīng)移出視野
B圖示進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)那闆r下，距離膜中心大約3mm的區(qū)域在6%的拉伸下仍留在視野中間
訂購信息：
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貨號(hào) |
產(chǎn)品描述 |
電源 |
含有配件 |
重量 |
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1000 |
CELL STRETCHERS SmcCS10 MANUAL CONTROLLED，手動(dòng)型 |
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4個(gè)holder，1節(jié)電池，SR44 |
0.8kg |
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1010 |
CELL STRETCHERS dcCS10 LINEAR，線型 |
110/220V |
4個(gè)holder,電源轉(zhuǎn)換器 |
2kg |
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1020 |
CELL STRETCHERS dcCS10 COMPENSATION |
110/220V |
4個(gè)holder,電源轉(zhuǎn)換器 |
3.2kg |
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1030 |
CELL STRETCHERS dcCS10 BIAXIAL，雙軸型 |
110/220V |
4個(gè)holder,電源轉(zhuǎn)換器 |
6.2kg |
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1040 |
CELL STRETCHERS HOLDER夾具 |
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68g |
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1050 |
MEMBRANES 膜 |
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25個(gè) |