CN110491234B - 一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置 - Google Patents

一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置,包括模拟桶、防水罩、胎动模拟器和水压传感器,防水罩卡接于模拟桶的下方,水压传感器设置于模拟桶的顶部,胎动模拟器密封设置于模拟桶的底部,胎动模拟器的工作触头设置于模拟桶内部且工作触头能够在模拟桶内水平和竖直移动,模拟桶的侧壁上设置有一出入水口,模拟桶的顶部密封连接有用于测试的生物膜。本发明加入了一可控的胎动模拟器,能更好地模拟复杂的生物环境,较现有的鼓泡试验机,很大程度上避免了测量过程对数据的影响,胎动模拟器能够对胎动下的集中应力情况进行模拟,并可以探究生物膜的生物力学特性,使实验结果更具有可参考性。

Description

一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置
技术领域
本发明涉及生物膜性能试验装置的技术领域,特别是涉及一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置。
背景技术
目前,随着人类生物、医学等相关科学技术领域的进步,设备与装置的需求不断加大,为更好的模拟某些生物膜结构的生物力学特性,例如胎盘内的压力对于羊膜的影响,尤其是胎动等因素造成的压力对于羊膜的影响等。
目前,公知的对生物膜(例如羊膜)的生物生物力学性能进行研究的实验方法基本分为拉伸实验和鼓泡实验两种。其中鼓泡实验装置主要采用液体加压的方式来模拟生物膜(例如羊膜)收到生物体内液体压力时的生物力学性能,鼓泡实验装置通常由压力容器、膜固定装置、探测器组成。压力容器有一个开口,利用固定装置将生物膜稳妥固定在开口上,使得生物膜与开口形成密闭容器,之后通过往容器中加入液体,通过液体生物膜(例如羊膜)施压,同时利用各种探测器对生物膜的各种特性进行记录和测量。
然而,现有的鼓泡实验装置仅能够模拟静压环境,众所周知,由于生物体本身的复杂性,生物膜在体内的受力情况亦很复杂,除受液体静压的影响之外,亦会有其他机械力的作用。例如哺乳动物的羊膜,除去受到羊水的均布压力外,并时常伴有胎动现象产生的集中应力。现有的鼓泡实验装置不能对胎动等产生的集中应力进行模拟,仅有的鼓泡实验装置已经不在能满足现代科学发展研究的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置,以解决上述现有技术存在的问题,胎动模拟器能够对胎动下的集中应力情况进行模拟,并可以探究生物膜的生物力学特性,使实验结果更能贴近现实。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供了一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置,包括模拟桶、防水罩、胎动模拟器和水压传感器,所述防水罩卡接于所述模拟桶的下方,所述水压传感器设置于所述模拟桶的顶部,所述胎动模拟器密封设置于所述模拟桶的底部,所述胎动模拟器的工作触头设置于所述模拟桶内部且所述工作触头能够在所述模拟桶内水平和竖直移动,所述模拟桶的侧壁上设置有一出入水口,所述模拟桶的顶部密封连接有用于测试的生物膜。
优选的,所述胎动模拟器包括水平运动机构和竖直运动机构,所述水平运动机构包括滑轨架、第一电机、水平丝杠和滑块,所述滑轨架呈U型,所述滑块与所述滑轨架上的滑轨相匹配,所述第一电机设置于所述滑轨架的一端,所述第一电机与所述水平丝杠的一端连接,所述水平丝杠的另一端连接所述滑块;所述竖直运动机构包括第二电机、竖直丝杠和工作触头,所述第二电机设置于所述滑块上,所述第二电机与所述竖直丝杠的一端连接,所述竖直丝杠的另一端连接所述工作触头。
优选的,所述水平运动机构和所述竖直运动机构均并列设置有两个。
优选的,任意一个所述工作触头上设置有压力传感器。
优选的,所述模拟桶的底部设置有一腰型孔,所述腰型孔上密封设置一密封盖,所述竖直丝杠穿过所述腰型孔和所述密封盖,所述密封盖的滑槽内设置有所述工作触头。
优选的,所述腰型孔与所述密封盖之间、所述密封盖与所述工作触头之间为油密封。
优选的,所述第一电机与所述第二电机均为步进电机。
优选的,还包括一控制器,所述控制器分别与所述第一电机、所述第二电机、所述水压传感器电连接。
优选的,所述模拟桶的顶部设置有一压片,所述压片用于压紧所述生物膜。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
本发明加入了一可控的胎动模拟器,能更好地模拟复杂的生物环境,较现有的鼓泡试验机,很大程度上避免了测量过程对数据的影响,胎动模拟器能够对胎动下的集中应力情况进行模拟,并可以探究生物膜的生物力学特性,使实验结果更具有可参考性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明生物膜力学压力和机械特性的实验装置的结构示意图一;
图2为本发明生物膜力学压力和机械特性的实验装置的结构示意图二;
图3为本发明生物膜力学压力和机械特性的实验装置的结构示意图三;
图4为本发明生物膜力学压力和机械特性的实验装置水平运动的动态图一;
图5为本发明生物膜力学压力和机械特性的实验装置水平运动的动态图二;
图6为本发明生物膜力学压力和机械特性的实验装置竖直运动的动态图一;
图7为本发明生物膜力学压力和机械特性的实验装置竖直运动的动态图二;
图8为本发明生物膜力学压力和机械特性的实验装置竖直运动的动态图三;
其中:1-压片,2-水压传感器,3-模拟桶,4-压力传感器,5-工作触头,6-竖直丝杠,7-密封盖,8-第二电机,9-滑块,10-水平丝杠,11-滑轨,12-第一电机,13-滑轨架,14-出入水口,15-防水罩。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置,以解决现有技术存在的问题,胎动模拟器能够对胎动下的集中应力情况进行模拟,并可以探究生物膜的生物力学特性,使实验结果更能贴近现实。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1至图8所示:本实施例提供了一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置,包括模拟桶3、防水罩15、胎动模拟器和水压传感器2,防水罩15卡接于模拟桶3的下方,水压传感器2设置于模拟桶3的顶部,胎动模拟器密封设置于模拟桶3的底部,胎动模拟器的工作触头5设置于模拟桶3内部且工作触头5能够在模拟桶3内水平和竖直移动,模拟桶3的侧壁上设置有一出入水口14,模拟桶3的顶部密封连接有用于测试的生物膜。本实施例的模拟桶3的顶部设置有一压片1,压片1用于压紧生物膜。
具体的,胎动模拟器包括水平运动机构和竖直运动机构,水平运动机构包括滑轨架13、第一电机12、水平丝杠10和滑块9,滑轨架13呈U型,滑块9与滑轨架13上的滑轨11相匹配,第一电机12设置于的一端,第一电机12与水平丝杠10的一端连接,水平丝杠10的另一端连接滑块9,滑轨架13的底面恰好与防水罩15的下端面处于同一平面内。竖直运动机构包括第二电机8、竖直丝杠6和工作触头5,第二电机8设置于滑块9上,第二电机8与竖直丝杠6的一端连接,竖直丝杠6的另一端连接工作触头5。水平运动机构和竖直运动机构均并列设置有两个,任意一个工作触头5上设置有压力传感器4。工作触头5的高度不超过模拟桶3的上端面。
其中,第一电机12与第二电机8均为步进电机,本实施例还包括一控制器,控制器分别与第一电机12、第二电机8、水压传感器2和压力传感器4电连接。模拟桶3的底部设置有一腰型孔,腰型孔上密封设置一可以滑动的密封盖7,竖直丝杠6穿过腰型孔和密封盖7,密封盖7的滑槽内设置有上下滑动的工作触头5。腰型孔与密封盖7之间、密封盖7与工作触头5之间为油密封,既能保障其相互间滑动的流畅性,克服了水与电动机械的冲突,又能起到密封作用,减少漏水导致的设备损坏风险,保证了设备运行的可靠性。
本实施例的生物膜力学压力和机械特性的实验装置的具体工作过程如下:
在进行羊膜实验时,先将防水罩15与模拟桶3的底部卡接并放置好,将实验用生理盐水由出入水口14注入模拟桶3中,当水位达到桶口处时,将已经制备好的羊膜覆盖在桶口处,并用压片1压住锁紧羊膜。在桶中充入液体,利用生理盐水给羊膜施加压力,并利用贴近羊膜中心位置的水压传感器2采集数据,桶中加入一个胎动模拟器模拟胎儿在胎盘中的运动:
当进行单一的鼓泡实验时,只需通过出入水口14向模拟桶3内不断注入生理盐水,使覆盖在桶口处的羊膜受到的压力不断加大,并通过水压传感器2采集数据并传入控制器,直到羊膜破裂即可。本实施例中的控制器为计算机。
当进行鼓泡与胎动模拟相结合的实验时,在注水并锁紧桶口羊膜后,由计算机控制第一电机12带动水平丝杠10转动,使滑块9在滑轨11上进行水平运动。同时由计算机控制第二电机8带动竖直丝杠6转动,使带有压力传感器4的工作触头5与另一个配合的工作触头5做差动的垂直运动,实验运动方式如图4-7所示,采取有效的程序控制,能够使工作触头5的上下交替运动,工作触头5上移时,工作触头5挤压羊膜,造成局部应力;压力传感器4用以检测工作触头5施加的压力的大小,计算机可根据施压的大小控制工作触头5能够在模拟桶3中移动,以对生物膜的不同部分进行测试,从而达到模拟胎动的目的,如图6-8所示。
图4-5为工作触头5的左、右两种不同的终止位置,由于有两个工作触头5的差动运动,垂直运动过程中的模拟桶3内容积无明显变化,不会因为胎动模拟装置对最终压力实验数据产生影响,保证了数据的可靠性。整个模拟实验运动过程中,压力传感器4与水压传感器2同时采集数据,并将采集到的数据传回计算机进行存储和处理,而实验的加载和卸荷均由出入水口14完成。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种生物膜力学压力和机械特性的实验装置,其特征在于:包括模拟桶、防水罩、胎动模拟器和水压传感器,所述防水罩卡接于所述模拟桶的下方,所述水压传感器设置于所述模拟桶的顶部,所述胎动模拟器密封设置于所述模拟桶的底部,所述胎动模拟器的工作触头设置于所述模拟桶内部且所述工作触头能够在所述模拟桶内水平和竖直移动,所述模拟桶的侧壁上设置有一出入水口,所述模拟桶的顶部密封连接有用于测试的生物膜;所述胎动模拟器包括水平运动机构和竖直运动机构,所述水平运动机构和所述竖直运动机构均并列设置有两个;两个所述竖直运动机构作差动的垂直运动;任意一个所述工作触头上设置有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的生物膜力学压力和机械特性的实验装置,其特征在于:所述水平运动机构包括滑轨架、第一电机、水平丝杠和滑块,所述滑轨架呈U型,所述滑块与所述滑轨架上的滑轨相匹配,所述第一电机设置于所述滑轨架的一端,所述第一电机与所述水平丝杠的一端连接,所述水平丝杠的另一端连接所述滑块;所述竖直运动机构包括第二电机、竖直丝杠和工作触头,所述第二电机设置于所述滑块上,所述第二电机与所述竖直丝杠的一端连接,所述竖直丝杠的另一端连接所述工作触头。
3.根据权利要求2所述的生物膜力学压力和机械特性的实验装置,其特征在于:所述模拟桶的底部设置有一腰型孔,所述腰型孔上密封设置一密封盖,所述竖直丝杠穿过所述腰型孔和所述密封盖,所述密封盖的滑槽内设置有所述工作触头。
4.根据权利要求3所述的生物膜力学压力和机械特性的实验装置,其特征在于:所述腰型孔与所述密封盖之间、所述密封盖与所述工作触头之间为油密封。
5.根据权利要求2所述的生物膜力学压力和机械特性的实验装置,其特征在于:所述第一电机与所述第二电机均为步进电机。
6.根据权利要求2所述的生物膜力学压力和机械特性的实验装置,其特征在于:还包括一控制器,所述控制器分别与所述第一电机、所述第二电机、所述水压传感器电连接。
7.根据权利要求1所述的生物膜力学压力和机械特性的实验装置,其特征在于:所述模拟桶的顶部设置有一压片,所述压片用于压紧所述生物膜。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113112899B (zh) * 2021-04-22 2024-03-22 上海市第一妇婴保健院 一种关于胎膜早破的模拟研究装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6503087B1 (en) * 1996-05-08 2003-01-07 Gaumard Scientific, Inc. Interactive education system for teaching patient care
US7472602B1 (en) * 2007-05-08 2009-01-06 Livermore Software Technology Corporation Determination of elastomer material properties for the Mullins effect using a bi-axial test device
CN204480570U (zh) * 2015-03-27 2015-07-15 宁波卫生职业技术学院 一种用于孕期腹部检查技能训练的教学模型
JP2016071016A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 株式会社シンフォディアフィル 妊婦疑似体感装置
CN205359484U (zh) * 2016-02-02 2016-07-06 淮阴师范学院 一种便携式胎动计数装置
CN107941616A (zh) * 2017-12-10 2018-04-20 北京工业大学 一种用于鼓泡法测小尺寸试样力学性能的密封装置
CN108225930A (zh) * 2017-12-21 2018-06-29 北京航空航天大学 具有压力反馈调节功能的眼内压体外模拟装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2387973C2 (ru) * 2007-12-25 2010-04-27 Учреждение Российской Академии Наук Институт Механики И Машиностроения Казанского Научного Центра Ран Способ определения прочностных свойств тончайших пленок и нанопленок и устройство для его осуществления
CN101487778B (zh) * 2009-02-13 2010-11-03 中国人民解放军第三军医大学野战外科研究所 皮肤软组织的生物力学测试装置及液体加载测试方法
CN102072875B (zh) * 2010-10-26 2012-11-28 重庆大学 一种静压鼓泡试验中包衣薄膜弹性应变能的几何测量法
CN104677738B (zh) * 2015-02-09 2017-09-29 清华大学 一种用于测量薄膜力学特性的鼓泡方法
CN105424797A (zh) * 2015-11-05 2016-03-23 北京航空航天大学 一种基于锤击激励法的充气柔性薄膜结构的模态测试装置及测试方法
CN107991168A (zh) * 2017-12-10 2018-05-04 北京工业大学 一种用于鼓泡法测大尺寸试样力学性能的密封装置
CN108195685A (zh) * 2017-12-22 2018-06-22 重庆中科建设(集团)有限公司 一种静压鼓泡试验精细加载控制装置及其使用方法
CN109172047B (zh) * 2018-09-18 2023-09-15 上海工程技术大学 人工心脏瓣膜功能测试系统
CN109801540A (zh) * 2019-03-06 2019-05-24 北京工业大学 一种模拟胎动的装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6503087B1 (en) * 1996-05-08 2003-01-07 Gaumard Scientific, Inc. Interactive education system for teaching patient care
US7472602B1 (en) * 2007-05-08 2009-01-06 Livermore Software Technology Corporation Determination of elastomer material properties for the Mullins effect using a bi-axial test device
JP2016071016A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 株式会社シンフォディアフィル 妊婦疑似体感装置
CN204480570U (zh) * 2015-03-27 2015-07-15 宁波卫生职业技术学院 一种用于孕期腹部检查技能训练的教学模型
CN205359484U (zh) * 2016-02-02 2016-07-06 淮阴师范学院 一种便携式胎动计数装置
CN107941616A (zh) * 2017-12-10 2018-04-20 北京工业大学 一种用于鼓泡法测小尺寸试样力学性能的密封装置
CN108225930A (zh) * 2017-12-21 2018-06-29 北京航空航天大学 具有压力反馈调节功能的眼内压体外模拟装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚春国.基于鼓包法的薄膜应力应变关系表征.《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》.2017,第B020-992页. *
赵秀兰.胎动信号采集和识别的研究.《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》.2002,第I140-417页. *

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