CN106596374A - 一种组织工程多孔支架的透气性检测装置及测定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组织工程多孔支架的透气性检测装置及测定方法。所述装置包括气体输送部分、材料固定部分、流速显示部分以及监测部分。气体输送部分由微量注射泵和注射器组成，待检测的多孔支架固定在注射器底部，气体通过注射泵以一定速率从注射器通过材料后到达流速显示部分，流速显示部分由三通转换头及导管与另一竖直放置的注射器组成，气体流速由气体推动位于注射器中部的浮子来显示，摄像机完成流速检测。本发明的透气性检测装置，操作简便，测试精度高，能实现对小尺寸三维多孔支架的透气性测试，测试结果可靠。
Description
技术领域
本发明属于组织工程支架技术领域，涉及一种组织工程多孔支架的透气性检测装置，具体涉及一种肺组织工程三维多孔支架的透气性检测装置及测定方法。
背景技术
肺是人体的重要器官，承载着气体交换的功能。肺组织工程为损伤肺部的修复提供了可能。由于肺的特殊性，肺组织工程支架材料的透气性至关重要。然而，目前很少有支架能够成功模拟肺泡，更没有针对组织工程支架的透气性测试装置。因此，研制简易灵敏的透气性测试装置对于评估三维多孔支架在肺组织工程中的适用性具有十分重要的意义。
现有的评估材料透气性的方法只适用于膜状材料。中国专利申请200710061371.0公开了一种微孔保鲜膜透气性测定装置及测定方法，通过定时检测杯内二氧化碳和氧气的含量，测量保鲜膜的二氧化碳、氧气的渗透系数，但是该装置仅适用于高透气性的微孔保鲜膜。现有的透气性评估装置结构复杂，成本高，且均不适用于小体积的组织工程中的三维多孔支架的透气性检测。
发明内容
针对现有的透气性评估装置偏重于对膜状及大体积物质的评估的不足，本发明提供了一种组织工程多孔支架的透气性检测装置及测定方法，该装置成本低廉，操作简便，能够对组织工程多孔支架透气性进行检测，结果可靠且测试精度高。
本发明的技术方案如下：
一种组织工程多孔支架的透气性检测装置，由微量注射泵(5)和固定在微量注射泵上的注射器(6)配合组成气体输送部分(1)，所述的注射器(6)针头接口端内部为材料固定部分(2)，注射器(6)通过三通转换接头(8)垂直连接内壁光滑的硬质透明管(10)，所述的硬质透明管(10)内置浮子(9)，作为流速显示部分(3)，摄像机(11)作为监测部分(4)。
所述的浮子可以是光滑小球或含有表面活性剂的溶液形成的气泡薄膜。
进一步地，本发明还提供上述组织工程多孔支架的透气性检测装置的使用方法之一，具体步骤如下：将至少包含一个平面的待测支架(7)固定在注射器(6)的针接口端内部，设置微量注射泵(5)的空气输送速率，气体通过待测支架(7)后推动硬质透明管(10)内的浮子(9)沿管壁上升，用摄像机(11)记录浮子(9)的运动时间T以及浮子(9)的上升高度H，根据浮子上升速率V＝H/T，检测支架的透气性。
上述组织工程多孔支架的透气性检测装置的使用方法之二，具体步骤如下：将至少包含一个平面的待测支架(7)固定在注射器(6)的针接口端内部，设置微量注射泵(5)的空气输送速率v气，空气输送时间为t，气体通过待测支架(7)后推动硬质透明管(10)内的浮子(9)沿管壁上升，用摄像机(11)记录浮子(9)显示的体积变化V浮子，根据输送气体体积与浮子显示的体积变化比率R＝V浮子/v气t，检测支架的透气性。
本发明的透气性检测装置，采用微量注射泵控制输送气体速率，精度可达到0.1-24000mL/h，不需要使用高压气瓶，降低危险，不需要配备流量传感器，降低成本；流速显示部分采用内壁光滑的硬质透明管与浮子配合，不需要流量传感器压力传感器等昂贵部件，并且浮子可采用多种不同物质以应对不同材料透气性的差异。根据不同空气输送速率及浮子上升速率，绘制曲线，浮子上升的速率显示了支架的透气性，选择适宜的气体输送速度，经多次重复试验，能够提高测试的准确性。
附图说明
图1为三维多孔支架透气性检测装置的结构示意图。
图2为不同的三维多孔支架的透气性检测的结果图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。
实施例1
一种组织工程多孔支架的透气性检测装置，如图1所示，包括气体输送部分(1)，材料固定部分(2)，流速显示部分(3)，监测部分(4)。其中，气体输送部分(1)包括微量注射泵(5)及固定在微量注射泵(5)上的注射器(6)；材料固定部分(2)即注射器(6)针头接口端内部；内置浮子(9)的硬质透明管(10)作为流速显示部分(3)，硬质透明管(10)垂直连接三通接头(8)，并通过三通接头(8)与注射器(6)相连；摄像机(11)作为监测部分(4)。
实施例2
组织工程多孔支架的透气性检测。
1.组织工程多孔支架的制备
用盐颗粒沥滤法(SLS)制备孔径为250-350μm的聚氨酯(PU)和左旋聚乳酸(PLLA)三维多孔支架，用明胶微球沥滤法(IOS)制备具有反蛋白石结构的PU三维多孔支架三种，孔径分别是180μm、310μm、和430μm。
2.透气性检测装置的连接
将待测的多孔支架烘干至恒重后，固定在60mL注射器针头接口端内部，将注射器吸取50mL空气后固定于注射泵上，通过三通接口连接至另一2mL注射器上，2mL注射器竖直放置，去除注射器内部推杆，仅留注射器外部套筒作为浮子的容器，以肥皂水形成的气泡作为浮子，用胶头滴管将气泡膜轻轻置于注射器靠近底部区域，记录薄膜初始位置H1。
3.支架的透气性检测
装置连接完成后，设置微量注射泵推进速度分别为10mL/分钟，20mL/分钟，30mL/分钟，40mL/分钟，每个速度下进行三次测试，依次完成五组不同孔径及材料的三维多孔支架透气性的测试，每次测试记录气泡薄膜的移动过程，并记录薄膜最终位置H2。
通过检测部分视频资料读取气泡薄膜从初始位置到达最终位置的时间T，根据薄膜的上升速率V＝(H2-H1)/T，对三维多孔支架后的透气性进行检测。测试结果如图2所示，A图为五种不同材质及孔径的多孔支架的测试结果，B为A中方框区域的放大，C为相同方法下两种不同材料的透气性检测结果。从图中可知，对于此次测试的三维多孔支架来说，30mL/分钟的气体输送速度最佳，可以很好的反映不同材料及孔径的三维支架透气性的差异。SLS法制备的三维多孔支架的透气性整体低于IOS法。而同样是SLS法制备的支架，不同材料也有差异，PU的透气性明显优于PLLA。对于相同材料相同方法获得的孔径不同的三维支架而言，孔径越大，透气性越佳。从上述结果可以看出，本发明的透气性检测装置可以快速准确地检测小体积组织工程三维多孔支架的透气性。
Claims (4)
1.一种组织工程多孔支架的透气性检测装置，其特征在于，由微量注射泵(5)和固定在微量注射泵上的注射器(6)配合组成气体输送部分(1)，所述的注射器(6)针头接口端内部为材料固定部分(2)，注射器(6)通过三通转换接头(8)垂直连接内壁光滑的硬质透明管(10)，所述的硬质透明管(10)内置浮子(9)，作为流速显示部分(3)，摄像机(11)作为监测部分(4)。
2.根据权利要求1所述的组织工程多孔支架的透气性检测装置，其特征在于，所述的浮子为光滑小球或含有表面活性剂的溶液形成的气泡薄膜。
3.根据权利要求1或2所述的组织工程多孔支架的透气性检测装置的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：将至少包含一个平面的待测支架(7)固定在注射器(6)的针接口端内部，设置微量注射泵(5)的空气输送速率，气体通过待测支架(7)后推动硬质透明管(10)内的浮子(9)沿管壁上升，用摄像机(11)记录浮子(9)的运动时间T以及浮子(9)的上升高度H，根据浮子上升速率V＝H/T，检测支架的透气性。
4.根据权利要求1或2所述的组织工程多孔支架的透气性检测装置的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：将至少包含一个平面的待测支架(7)固定在注射器(6)的针接口端内部，设置微量注射泵(5)的空气输送速率v气，空气输送时间为t，气体通过待测支架(7)后推动硬质透明管(10)内的浮子(9)沿管壁上升，用摄像机(11)记录浮子(9)显示的体积变化V浮子，根据输送气体体积与浮子显示的体积变化比率R＝V浮子/v气t，检测支架的透气性。
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