目前研究力學因素對細胞行為的影響很大程度上依賴于離體實驗，基于此本文研制了一種具有較大均勻應變區域的培養室，其中含有以直線電機為動力，頻率高達20 Hz的細胞拉伸加載裝置，可對細胞施加力學作用。本文以應變均勻為目標，基底厚度為變量，利用有限元技術對傳統培養室的基板底部進行優化，最后構建了切面為“M”型結構的新型培養室三維模型，并采用三維數字圖像相關法（3D-DIC）檢測應變場和位移場的分布，以驗證數值模擬結果。實驗結果表明，新型細胞培養室增大了應變加載的準確性和均勻區域，較優化前提高了49.13%～52.45%。另外，利用該新型培養室初步研究了在同一應變、不同加載時間下舌鱗癌細胞的形態變化。綜上，本文構建的新型細胞培養室結合了以往技術的優點，可傳遞均勻精準的應變，以便用于廣泛的細胞機械生物學研究。