[发明专利]一种工程软骨体外培养超声辐射力场产生方法及装置

权利要求书

1.一种工程软骨体外培养超声辐射力场产生装置，其特征在于，该装置包括超声换能器(1)、连接架(2)、升降台(3)、固定底座(4)、导向环(5)和工程软骨体外培养装置(6)、超声发射接收装置(7)、信号采集处理模块(8)和示波器(9)；

升降台(3)包括固定端与运动端，升降台(3)通过固定端固定在固定底座(4)上，固定底座(4)为包含圆柱形内凹的方形平台，连接架(2)固定在升降台(3)的运动端上，超声换能器(1)固定在连接架(2)上，导向环(5)固定在固定底座(4)的圆柱形内凹内，工程软骨体外培养装置(6)通过导向环(5)的限制定位和固定底座(4)固定装置固定在所述圆柱形内凹内，超声发射接收装置(7)连接超声换能器(1)，信号采集处理模块(8)连接所述超声换能器(1)，所述示波器(9)连接信号采集处理模块(8)；

所述的升降台(3)为齿轮齿条啮合升降台，所述的固定端为T形固定板，所述T形固定板横板的长度方向有对称的两个U形槽，U形槽位于横板宽度方向的中间位置，可在一定范围内左右调节升降台(3)的位置，U形槽与固定底板4上的螺纹孔配合，通过螺纹连接固定锁紧升降台(3)，所述T形固定板的竖直端安装有齿条，齿条安装于T形固定板竖直端的中心位置；所述的运动端为包含内置齿轮的方形块，所述的内置齿轮与固定端的齿条啮合，通过手动调节内置齿轮，实现方形块的上下运动；

所述的连接架(2)为T形连接件，所述T形连接件的横端通过螺纹结构安装在所述升降台(3)的运动端上，所述T形连接件的长端的竖直方向开设有用于固定超声换能器(1)的圆柱孔，所述圆柱孔与所述T形连接件的长端的底面开设有通槽，所述通槽一侧横向设置有螺纹通孔，另一侧设置有配套的螺纹孔，通过螺纹连接微小改变圆柱孔的大小，锁紧超声换能器(1)；

所述超声换能器(1)为线聚焦超声换能器；

所述导向环(5)为含微小缺口的空心环，所述微小缺口关于导向环(5)圆心对称的内环处有导向齿，所述导向环(5)的外环与所述固定底座(4)上的圆柱形内凹内相配合，所述导向环(5)的内环与工程软骨体外培养装置(6)的培养皿配合，所述导向环(5)的导向齿与培养皿的基底结构配合，限制培养皿的旋转；所述导向环(5)的微小缺口中心与导向环(5)圆心以及升降台(3)的齿条中心成一条直线，所述导向环(5)通过固定胶固定在固定底座(4)的圆柱形内凹内。

2.根据权利要求1所述的一种工程软骨体外培养超声辐射力场产生装置，其特征在于，所述固定底座(4)的两端有固定块，固定块的对称中心与圆柱形内凹的轴向中心在同一直线上，所述固定块横向有相对设置的螺纹孔，通过螺纹结构固定所述工程软骨体外培养装置(6)，所述固定底座(4)的圆柱形内凹的轴向中心与连接架圆柱孔的轴向中心在同一直线上。

3.根据权利要求2所述的一种工程软骨体外培养超声辐射力场产生装置，其特征在于，所述工程软骨体外培养装置(6)包括培养皿、培养基、工程软骨细胞、培养箱，用于体外培养工程软骨细胞；所述工程软骨体外培养装置(6)中的培养液的高度大于所述超声换能器(1)的焦距。

4.根据权利要求3所述的一种工程软骨体外培养超声辐射力场产生装置，其特征在于，所述的超声发射接收装置(7)通过电缆连接所述超声换能器(1)，用于激发超声换能器(1)。

5.根据权利要求4所述的一种工程软骨体外培养超声辐射力场产生装置，其特征在于，所述的信号采集处理模块(8)基于高速运算放大器，具体型号为LMH6629，所述的信号采集处理模块(8)与示波器(9)进行配合，确定超声换能器(1)发射头的位置。

6.根据权利要求1-5任意所述的一种工程软骨体外培养超声辐射力场产生方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤(1).通过电缆连接超声换能器(1)与超声发射接收装置(7)；

步骤(2).通过手动调节升降台(3)的内置齿轮控制超声换能器(1)的发射头与培养装置的上下距离，使超声换能器(1)的发射头浸入工程软骨体外培养装置(6)的培养基中；

步骤(3).通过信号采集处理模块(8)确定培养基中超声换能器(1)的发射头的焦距，使工程软骨处于超声换能器(1)的发射头的焦点处；

根据距离等于波形的周期T与培养基中声速c的乘积，通过示波器(9)获得超声换能器(1)的发射头与工程软骨的距离L；通过上下调节超声换能器(1)的发射头的位移，根据波峰幅值的大小，确定处于波峰最大值处的焦点位置；

步骤(4).通过旋转超声换能器(1)，与导向环(5)及工程软骨培养装置(6)相配合，确定超声辐射力场方向；

步骤(5).将示波器(9)的波形上传至电脑上位机，通过电脑上位机计算获得声强，通过获得的声强对超声换能器(1)的发射头位置进行实时调控；

步骤(6).设置相应的频率、发射能量大小及重复频率大小，启动超声发射接收装置(7)，激发超声换能器(1)产生超声辐射力场。