非接触式DIC应变测量系统，采用非接触光学DIC测量方法，可准确测量物体的空间三维坐标、以及载荷作用下的位移及应变等数据，可用于生物材料性能测试(杨氏模量、泊松比、弹塑性)，生物力学测试(血管、肌肉、骨骼)力学性能测定。

采用新拓三维非接触式DIC应变测量系统，对培养室中应变场和位移场的分布，以验证该新型培养室的有效性和实用性。这种专门设计的培养室制造简单，应变均匀性好，可为贴壁细胞的生物力学研究提供更便利和客观的实验基础。

试验系统：细胞单轴拉伸装置：电机驱动模块、移动滑块与导轨、细胞培养硅胶小室和新拓三维DI非接触式应变测量系统。

细胞单轴拉伸-DIC应变测量与试验装载

传统小室与新型培养室数值计算结果对比

通过有限元数值模拟得出传统小室与新型培养室应变场的分布，采用面积占比法来描述应变的均匀性。

传统小室与新型培养室应变 1%～10% 的分布云图及有效应变区域。经过优化的新型培养室能够提高应变的均匀性，模拟结果充分说明了新型培养室结构的可行性与准确性。

非接触式DIC测量结果

选择 1%、5% 和 10% 三组应变数值验证传统小室与新型培养室的数值模拟结果。三组应变下，DIC测量的位移场与应变场的分布与数值模拟结果很好地吻合，达到了相互验证的目的，同时新型培养室的加载实验结果显示应变的均匀性，相较于传统小室明显提高，验证了新结构的合理性。

5%应变

应变下基板的DIC测试与有限元仿真结果对比

舌鳞癌细胞加载实验

利用体外贴壁细胞应变加载装置，对硅橡胶小室内的舌鳞癌细胞加载拉伸力，诱导0.5% 机械应变刺激，频率为 0.1 Hz，连续加载 8 h。

舌鳞癌细胞加载实验结果显示，未拉伸组细胞呈短梭形，细胞伪足较短;而拉伸 8 h 后，多数细胞呈长梭形排布，细胞伪足伸长。可见贴壁细胞在加载装置的拉伸形态发生明显的变化。

实验结论

1)研制的具有较大均匀应变区域的新型培养室，对传统小室的结构进行了优化仿真，DIC测试数据结表明新型培养室有效应变面积得到显著提升。

2)利用非接触式DIC测量技术优化前后小室的应变场与位移场分布，进一步验证了仿真的结果，确认了新型培养室的高均匀性。

3)在舌鳞癌细胞拉伸实验中，在力学激励下细胞形成了更活跃的侵袭足。通过细胞实验证明了装置起到了细胞力学加载的效果，这为细胞力学生物学研究提供了便利条件。

实验研制了一种应变均匀性更好的培养室，利用新拓三维DIC非接触式应变测量技术，多角度观测细胞的变形，为科研分析细胞的应变情况提供准确的数据。

案例摘自： 【王紫琪，天津理工大学 天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室，具有较大均匀应变区域贴壁细胞力学加载培养室的研制】

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