CN101013123B - 智能型多参数体外模拟矿化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于生物医学材料研究及评价的智能型多参数体外模拟矿化装置，包括浓度调节系统、样品放置单元、水浴恒温系统、信号检测系统和循环系统相互连接而成，所述装置中浓度调节系统、水浴恒温系统、信号检测系统以及循环系统均由PC机控制。本发明可以设置多种矿化参数，实现精确的温度、流量、流速、离子浓度以及酸度的检测与控制，该设备操作简单、性能可靠，并设有报警装置以及数据记录功能，为研究以及开发医用及组织工程研究用生物活性材料提供研究及评价参考依据。

Description

智能型多参数体外模拟矿化装置
技术领域
本发明涉及生物医用材料评价及仿生制备系统技术领域，具体是指用于生物医学及组织工程研究的智能型多参数体外模拟矿化装置。
背景技术
在生理环境中，生物活性材料表面/界面沉积的类骨磷灰石层对骨键合的形成起关键作用，已有研究表明：材料表面的类骨磷灰石，对蛋白和细胞的分子识别和选择性吸附/黏附有重要的作用，并有利于细胞在其表面增殖、分裂和生长，新骨可直接在类骨磷灰石层上形成，并与类骨磷灰石层形成化学性结合。因而可用材料表面/界面类骨磷灰石层能否形成和形成速度快慢来判断人工骨材料的生物活性和新骨生成能力，并通过研究类骨磷灰石层的形成机制深入了解生物活性材料上的成骨机理。
体外模拟体液浸泡法是模拟体内生物环境的一种常用的体外试验方法，也是目前用来研究生物活性材料表面类骨磷灰石层形成和成骨机理的基本方法。这种体外矿化方法得到的多数数据结果能较好的预测材料骨内植入试验结果，因而成为一种公认的标准方法。
目前研究的浸泡方法有静态浸泡法和动态浸泡法。静态浸泡法是目前国内外通用的一种方法，该方法处理的材料在骨内植入获得了较大成功，可通过体外形成的磷灰石层考察材料的生物活性和成骨能力，但该法的测试结果与肌肉或皮下等非骨组织内的植入结果出现较大差异。其可能的原因之一是由于SBF溶液中部分离子浓度与其在血浆中的浓度有较大差别；其二，模拟体液的流动状态以及流过样品的方式与体内植入有较大差别；其三，在体外模拟状态下，模拟体液中的材料表面钙磷离子浓度与溶液中不同位置的钙磷离子浓度差别较大，而在体液的作用下，材料表面钙磷离子浓度与体液中相差较大。因此，静态模拟得到的磷灰石层与骨表面磷灰石层存在较大区别。目前也有采用动态浸泡方法进行模拟矿化研究的报道，但目前所有动态浸泡方法所采用的装置仅能模仿体内一种或两种参数。此外，体外模拟生物矿化层(类骨磷灰石层)的形成过程必须考虑体液所含蛋白等有机物质对矿物质形成的作用，而以上模拟系统都忽略了体液中复杂有机成分对类骨磷灰石层形成的影响，且模拟体液的流动状态以及样品的放置方式与体内植入有较大区别，因此所获得的磷灰石矿化层并不是严格意义上的生物矿化层。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足之处，提供一种智能型多参数体外模拟矿化装置，该装置采用数字处理技术、智能系统技术以及检测与反馈控制技术，使用操作简单，检测结果可靠，能够在较低的运行成本下对体内多参数进行精确再现，为生物医用材料研究领域进行材料的活性评价提供可靠的平台。
本发明的智能型多参数体外模拟矿化装置，包括浓度调节室、陈化室、样品放置单元；所述浓度调节室通过管道与陈化室相连，所述管道中间设置一个蠕动泵；所述陈化室通过管道与样品放置单元相连，所述管道中间也设置一个蠕动泵；所述样品放置单元通过管道与浓度调节室相连；在蠕动泵的作用下，模拟体液在浓度调节室、陈化室、样品放置单元中循环流动；
所述浓度调节室、陈化室、样品放置单元均设置于水浴槽内，所述水浴槽内还设置一个加热器；
所述浓度调节室通过管道和多通道微量注射泵与若干个离子补充池相连；
所述装置还包括一个信号检测系统，所述信号检测系统包括一个分析仪、一个设置于浓度调节室的Ca离子电极、一个设置于浓度调节室的pH电极、一个设置于水浴槽内的温度检测器，所述Ca离子电极、pH电极和温度检测器均与分析仪电连接；
所述蠕动泵、加热器、多通道微量注射泵和分析仪均与PC机电连接，PC机内装有控制软件，由PC机控制蠕动泵、加热器、多通道微量注射泵和分析仪的动作，实现人体生理环境的模拟再现。
为了使水浴槽内的温度分布更均匀，在水浴槽内设置一个搅拌器，所述搅拌器与PC机电连接，由PC机控制搅拌器的动作。
为了使浓度调节室的温度分布和离子分布更均匀，在浓度调节室设置一个搅拌器，所述搅拌器与PC机电连接，由PC机控制搅拌器的动作。
为了更好得反映模拟体液的温度，在浓度调节室设置一个温度检测器，所述温度检测器与分析仪电连接。
为了使装置适应于各种复杂的体液情况，所述控制软件中可以设置温度、流速、Ca离子浓度和pH值，通过精确控制各部件使模拟体液达到设定值。
为了更好的实现本发明，所述控制软件能够实时记录模拟体液的温度、流速、流量、Ca离子浓度和pH值，以便更好地分析数据。
为了及时发现运行中的故障，所述控制软件具有报警设置，对装置运行时出现的各种故障可以及时报警。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：本发明通过软件控制系统设置装置各参数，采用Ca离子电极、pH电极、多通道微量注射泵、蠕动泵和加热器实现Ca离子浓度、pH值、流速、流量、温度等参数的精确控制，实现人体生理环境的高度模拟再现，该装置有故障报警功能和数据记录功能，方便使用者对装置进行控制以实现对生物医用材料矿化性能的研究。
附图说明
图1是本发明的结构方框图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是本发明的工作程序框图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，分析仪分别连接Ca离子电极、pH电极、温度传感器(I)和温度传感器(II)，并与PC机相电气连接，PC机还分别与蠕动泵(I)、蠕动泵(II)、多通道微量注射泵、加热器、搅拌器(I)和搅拌器(II)相连接。通过PC机程序设置可以检测装置中Ca离子电极、pH电极以及温度传感器(I)和温度传感器(II)的信号，能够实现对蠕动泵流速以及流量的控制，通过控制多通道注射泵实现装置中Ca液浓度、P液浓度以及模拟液的pH值的调整。PC机通过控制加热器实现装置温度控制，并采用搅拌器(I)加速装置的温度均衡，通过控制搅拌器(II)实现调节室中模拟体液离子浓度的均匀。
如图2所示，本发明所述智能型多参数体外模拟矿化装置中陈化室1、样品放置单元3、调节室10、1000W加热器4和JB-2型搅拌器(I)18置于水浴槽9内，陈化室1、样品放置单元3、调节室10呈逆时针分布，并通过Φ4mm×6mm的硅胶管道7相连接，陈化室1和样品放置单元3通过BQ-50-1J型蠕动泵(I)2进行驱动，调节室10和陈化室1通过BQ-50-1J型蠕动泵(II)17进行驱动。水浴槽9采用加热器4进行加热，通过JB-2型搅拌器(I)18使得水浴槽9内温度均衡。WZ-50S型微量注射泵8通过Φ4mm×6mm的硅胶管道7与离子补充池6和调节室10相连接。ELIT9804型分析仪11连接有E-201-C型pH电极12、ELIT8041型Ca离子电极13、ELIT8701型温度传感器(I)14和ELIT8701型温度传感器(II)15，温度传感器(I)14置于调节室10内，温度传感器(II)置于水浴槽9内。所述装置中蠕动泵(I)2、蠕动泵(II)17、加热器4、多通道微量注射泵8、分析仪11、搅拌器(I)18和搅拌器(II)16与PC机5通过电气相连。
模拟液管路要求：
(1)模拟液连接管道管内承受20kPa的水压，持续24h，应不渗漏或破裂；
(2)模拟液连接管道在BQ-50-1J型蠕动泵(I)和(II)最大工作载荷下持续工作48h，应不渗漏或破裂。
(3)模拟液管路与陈化室、样品放置单元、调节室、微量注射泵和离子补充池之间结合要求：
模拟液管路与陈化室、样品放置单元、调节室、微量注射泵和离子补充池之间应结合紧密，在100kPa的水压下，应不渗漏。
如图3所示，本发明所示智能多参数体外模拟矿化装置的工作由信号检测系统、控制系统以及人机对话软件等协调控制完成。完成的工作主要有以下几个方面：
(1)温度、Ca离子浓度、pH值、模拟液流速、模拟液流量等信号的采集和处理；
(2)按程序设计的蠕动泵、温度、多通道微量注射泵的控制软件；
(3)存取使用过程中的关键数据；
本发明所采用的温度传感器精度要求在±0.5℃之内，pH电极精度要求在±0.1之内，Ca离子电极精度要求在±0.05mM之内，蠕动泵精度要求在±10ml/h，微量注射泵精度要求在±1ml/h。
本发明装置使用时主要分为以下几个步骤：
(1)人工排空管路；
(2)导入上次操作数据；
(3)更换或补充新鲜模拟液；
(4)加热模拟液；
(5)校准各电极；
(6)放入样品进行矿化处理；
(7)记录数据及排出废液。
如上所述，即可较好的实现本发明。

Claims (4)

1.一种智能型多参数体外模拟矿化装置，其特征在于包括
——浓度调节室、陈化室、样品放置单元；所述浓度调节室通过管道与陈化室相连，所述管道中间设置一个第二蠕动泵；所述陈化室通过管道与样品放置单元相连，所述管道中间也设置一个第一蠕动泵；所述样品放置单元通过管道与浓度调节室相连；在第一、第二蠕动泵的作用下，模拟体液在浓度调节室、陈化室、样品放置单元中循环流动；
所述浓度调节室、陈化室、样品放置单元均设置于水浴槽内，所述水浴槽内还设置一个加热器；
所述浓度调节室通过管道和多通道微量注射泵与若干个离子补充池相连；
——一个信号检测系统，所述信号检测系统包括一个分析仪、一个设置于浓度调节室的Ca离子电极、一个设置于浓度调节室的pH电极、一个设置于水浴槽内的温度检测器，所述Ca离子电极、pH电极和温度检测器均与分析仪电连接；
所述第一、第二蠕动泵、加热器、多通道微量注射泵和分析仪均与PC机电连接，PC机内装有控制软件，由PC机控制第一、第二蠕动泵、加热器、多通道微量注射泵和分析仪的动作，实现人体生理环境的模拟再现。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于还包括一个设置于水浴槽内的搅拌器，所述搅拌器与控制搅拌器的PC机电连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于还包括一个设置于浓度调节室的搅拌器，所述搅拌器与控制搅拌器的PC机电连接。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于所述信号检测系统还包括一个设置于浓度调节室且与分析仪电连接的温度检测器。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1177742A (zh) * 1996-09-20 1998-04-01 胡幼圃 全自动模拟胃肠道体外溶离试验的装置及方法
US20020106633A1 (en) * 2001-02-02 2002-08-08 Fu-Zon Chung Vitro assay for testing gabapentinoid activity
CN2522861Y (zh) * 2001-12-31 2002-11-27 钟诗龙 体外动力学模型装置
CN200996959Y (zh) * 2007-01-26 2007-12-26 华南理工大学 智能型多参数体外模拟矿化装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1177742A (zh) * 1996-09-20 1998-04-01 胡幼圃 全自动模拟胃肠道体外溶离试验的装置及方法
US20020106633A1 (en) * 2001-02-02 2002-08-08 Fu-Zon Chung Vitro assay for testing gabapentinoid activity
CN2522861Y (zh) * 2001-12-31 2002-11-27 钟诗龙 体外动力学模型装置
CN200996959Y (zh) * 2007-01-26 2007-12-26 华南理工大学 智能型多参数体外模拟矿化装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵娜如等.Sol-gel生物活性玻璃体外矿化沉积的动态/静态体外模拟系统对比研究.材料导报18 12.2004,18(12),78,79,94.
赵娜如等.Sol-gel生物活性玻璃体外矿化沉积的动态/静态体外模拟系统对比研究.材料导报18 12.2004,18(12),78,79,94. *

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