CN111189775A - 一种生物膜粘附力检测装置和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物膜粘附力检测装置和检测方法，其中装置包括测试器皿和U形管，测试器皿内部装有测试液体，顶部设有测试膜，测试膜上设有缺损区，待检生物膜覆盖在缺损区上并通过自身与测试膜之间的粘附力封闭缺损区；U形管设有竖直段，竖直段的上端为进液口，另一端水平插入测试器皿内，测试器皿、测试膜、待检生物膜形成装有测试液体的密封腔体。本发明，用简单的模型模拟了生理液体如脑脊液等渗漏的情况，并获得待检生物膜和测试膜之间的粘附力变化，如免缝型硬脑(脊)膜补片与类似自体脑膜的生物膜之间的粘附力的变化，从而快速计算出粘附力大小，对于开发膜层致密无渗透性能的生物膜产品等的临床应用有重大意义。

Description

一种生物膜粘附力检测装置和检测方法

技术领域

本发明涉及生物材料检测技术领域，具体涉及一种生物膜粘附力检测装置和检测方法。

背景技术

人体的各个生理部位存在多种不同的生物膜，如骨骼、眼球以及各身体器官内。在人体某一部位的生理构造发生病变或损坏，需要进行手术修补，在这过程中需要用到相应的生物膜。而生物膜需要达到预定粘附力，才能保证在对应的部位正常工作。

如硬脑(脊)膜组织，是保护大脑和脊髓组织的天然屏障，如果硬膜缺损易致使引发脑脊液渗漏。目前，市场上的硬脑(脊)膜补片有缝合型补片和免缝型补片两种。对于免缝型的硬脑(脊)膜补片，临床应用后，要求与自体硬脑膜之间具有一定粘附力强度，以保证脑脊液不会流出。

目前市场上的免缝型的硬脑(脊)膜补片，大都是动物源的胶原海绵。如中国发明专利CN106885764B公开的“一种生物膜防渗透性检测装置及应用”，需要将胶原海绵密封固定后，检测胶原海绵本身的渗透性能。通过测试生物膜能承受的最大静液压和在此压力下保持不渗漏的时间来判断其防渗透性能。

但如果免缝型的硬脑(脊)膜补片是结构致密的胶原膜片，膜片本身不再涉及渗透性能，而应考虑其与类似自体脑膜的生物膜之间的粘附力，需要检测膜片能够保持粘附力的最大压力。但实际产品开发过程中，要求免缝型硬脑(脊)膜补片粘附力压力必须大于正常人脑脊液压力。但目前尚无方法检测无渗透性能的免缝脑膜与类似自体脑膜的生物膜之间的粘附力。

有鉴于此，急需对现有生物膜的检测进行改进，以方便操作，提高检测精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的生物膜的检测存在没有可行方法、检测精度不能保证的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种生物膜粘附力检测装置，包括：

测试器皿，内部装有测试液体，顶部设有测试膜，所述测试膜上设有缺损区，待检生物膜覆盖在所述缺损区上并通过自身与所述测试膜之间的粘附力封闭所述缺损区；

U形管，由两个竖直段和一个与所述竖直段的下端连接的水平段组成，其中一个所述竖直段的上端为进液口，另一个所述竖直段的上端水平延伸并插入所述测试器皿内，所述测试器皿、测试膜、待检生物膜形成装有测试液体的密封腔体。

在另一个优选的实施例中，所述待检生物膜上设有检测电路，所述检测电路包括与电源正负极连接的第一导线和第二导线，所述第一导线和第二导线的另一端分别连接电极并间隔设置在所述待检生物膜外缘处，所述第一导线或第二导线上串联有指示灯，并通过自所述待检生物膜外缘处流出的所述测试液体，将所述第一导线和第二导线连通。

在另一个优选的实施例中，所述第一导线和第二导线分别设有导电环,两个所述导电环嵌套设置，均环绕在所述缺损区的外周,并置于所述测试膜和所述待检生物膜之间。

在另一个优选的实施例中，所述U形管采用玻璃材质，进液口所在的所述竖直段上设有刻度线，所述水平段的底部设有一体成型的平置段，所述平置段的底部为水平面，或

在另一个优选的实施例中，所述U形管为弹性管，进液口所在的所述竖直段与刻度尺固定，所述刻度尺的底部设有水平支座。

在另一个优选的实施例中，所述测试膜为类似自体脑膜的生物膜，所述待检测生物膜为免缝型硬脑、脊膜补片，所述测试液体为脑脊液模拟液。

在另一个优选的实施例中，所述测试器皿的顶部设有开口，所述测试膜通过环形压盖或固定环固定在所述开口上，且所述测试膜上的所述缺损区位于所述开口的范围内。

本发明还公开了一种利用上述结构的生物膜粘附力检测装置检测生物膜粘附力的方法，包括以下步骤：

将所述测试器皿固定在水平的平台上，并将所述U形管固定，其中所述测试膜固定于所述测试器皿的顶面上；

通过所述U形管的进液口向所述测试器皿内注入或补充测试液体，当所述测试器皿内的测试液体与所述测试膜上的缺损区平齐时，停止注入测试液体，并记录此时进液口所在的所述竖直段的第一液面高度L1；

将待检生物膜湿润后，覆盖在所述测试膜上的缺损区上，继续通过进液口滴加测试液体至所述测试器皿内；

当待检测生物膜的四周有测试液体流出时，记录此时进液口所在的U形管的第二液面高度L2；

通过第一液面高度L1和第二液面高度L2之间的差值计算得到待检生物膜与测试膜之间的粘附力。

在另一个优选的实施例中，通过设置在所述待检生物膜外缘处的两个电极，检测测试液体流出。

在另一个优选的实施例中，通过指示灯显示是否有测试液体流出。

与现有技术相比，本发明，用简单的模型模拟了生理液体如脑脊液等渗漏的情况，并用U形管可测得到待检生物膜和测试膜之间的粘附力变化，如免缝型硬脑(脊)膜补片与类似自体脑膜的生物膜之间的粘附力的变化，快速计算出粘附力大小，对于开发膜层致密无渗透性能的生物膜如免缝型硬脑(脊)膜补片产品等的临床应用有重大意义。

附图说明

图1为本发明的实施例一的结构示意图；

图2为本发明的实施例二的结构示意图；

图3为本发明的实施例三的结构示意图；

图4为本发明的实施例三的局部俯视图。

具体实施方式

本发明提供了一种生物膜粘附力检测装置和检测方法，用简单的模型模拟了生理液体如体外脑脊液等渗漏的情况，并用U形管可测得到待检生物膜和测试膜之间的粘附力变化，如免缝型硬脑(脊)膜补片与类似自体脑膜的生物膜之间的粘附力的变化，快速计算出粘附力大小，对于开发膜层致密无渗透性能的生物膜如免缝型硬脑(脊)膜补片产品等的临床应用有重大意义。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。

如图1和图2所示，本发明提供的一种生物膜粘附力检测装置，包括测试器皿10和U形管。测试器皿10内部装有测试液体，顶部设有测试膜20，测试膜20上设有缺损区，待检生物膜30覆盖在缺损区上并通过自身与测试膜20之间的粘附力封闭缺损区。

U形管由两个竖直段和一个与两个竖直段的下端连接的水平段组成，外侧的竖直段41的上端为进液口，内侧的竖直段的上端水平延伸并穿过测试器皿10的侧壁插入到测试器皿10内，测试器皿10、测试膜20、待检生物膜30形成装有测试液体的密封腔体。

本发明，通过测试器皿10、测试膜20、待检生物膜30构成一个腔体，只要待检生物膜30附着在测试膜20上，保证压强可承受。当待检生物膜30的附着力下降，无法与测试膜20粘附，测试液体会通过缝隙渗透到测试膜20上方，此时即为待检生物膜30可承受的临界压强，通过该临界压强可判定二者之间的粘附力是否符合要求。

其中，测试器皿10为了方便观察和操作测试液体的液面，可采用玻璃材质，如有机玻璃等，透明度好，可视性佳。其中待检生物可以为硬脑(脊)膜补片，结构致密的胶原膜片，本身不再涉及渗透性能，应考虑其与类似自体脑膜的生物膜之间的粘附力。测试膜20对应地采用类似自体脑膜的生物膜，测试液体可对应地采用脑脊液模拟液，精确模拟人脑或脊柱部位的压力。

如图3所示，在一个实施例中，待检生物膜30上设有检测电路，检测电路包括与电源60正负极连接的第一导线62和第二导线63，第一导线62和第二导线63的另一端分别连接电极并间隔设置在待检生物膜30外缘处，第一导线62或第二导线63上串联有指示灯61，通过自待检生物膜30外缘处流出的测试液体，可将第一导线62和第二导线63连通。本实施例中，利用检测电路对生物的导电性进行实时监测，在测试液体从待检生物膜30边缘流出流出时，测试液体使得第一导线62和第二导线63导通，从而使指示灯61点亮，可提示操作人员及时记录竖直段41内的液面高度。

如图4所示，进一步的，第一导线62和第二导线63的端部分别设有导电环70,两个导电环70嵌套设置，均环绕在缺损区21的外周,并置于测试膜20和待检生物膜30之间。在测试液体流出时，不能确定测试液体流出的位置，因此为了精确检测是否流出，利用两个导线环70环绕缺损区21，只要测试液体流出，两个导电环70就能实现导电，避免了由于测试位置的不同导致的测试误差。

在一个实施例中，U形管采用玻璃材质，进液口所在的竖直段41上设有刻度线，U形管的底部(水平段)设有一体成型的平置段42，平置段42的底部为水平面。本实施例中，U形管采用高度较大的玻璃管，玻璃材质具有透明度，可视性佳，因此在测量过程中只需要保证竖直段41的竖直状态，即可通过刻度线测得准确的液面高度。而平置段42的底部水平，可使得U形管平稳放在测试的平台上。

在一个实施例中，U形管为弹性管，竖直段41与刻度尺50固定，刻度尺50的底部设有水平支座51。本实施例中，U形管采用弹性材质，可采用橡胶、硅胶等，此时仍需要保证一定的可视度，保证液面的精确测量。此时U形管的竖直段41无需保持竖直，只需要利用刻度尺50测量液面高度即可，而水平支座51保证刻度尺50在测量过程中需要保持稳定的竖直状态。

本实施例中，提供了两种不同材质的U形管进行测试的方法，目的都是为了精确测量液面高度。

在一个实施例中，测试膜20通过环形压盖或固定环11固定在测试器皿10的顶部。具体方案如下：

测试器皿10的顶部设有开口，将测试膜20上的缺损区对准测试器皿10的顶部开口，然后用环形压盖或固定环11将测试膜20固定在测试器皿10的开口处，测试膜20上的缺损区位于开口的范围内。本实施例中，通过环形压盖或固定环11固定测试膜20，一来固定方便，二来可防止测试膜20和环形压盖或固定环11之间出现缝隙或开口，从而造成不密闭，影响测量结果。

在一个实施例中，测试器皿10上设有开孔，U形管和开孔之间设有密封件。本实施例中，在U形管和测试器皿10之间设置密封件，无论二者的材质，设置密封件可进一步保证腔体的密闭。

本发明还提供了一种生物膜粘附力检测方法，利用上述检测装置实现，该方法包括以下步骤：

将测试器皿10置于水平的平台上，固定U形管，保证测试器皿10和U形管的位置稳固。

将测试膜20固定于测试器皿10上，在测试膜20的中部开设缺损区。

通过U形管的进液口向测试器皿10内注入或补充加入测试液体，使测试液体充满测试器皿的整个内腔；当测试器皿10内的测试液体与测试膜20上的缺损区平齐时，停止注入测试液体，并记录此时进液口所在的竖直段41的第一液面高度L1。此时，测试膜20和待检生物膜30受到的测试液体的压强为0。开始阶段，测试器皿10可以是空的，也可以预先加入部分测试液体。

将湿润后的待检生物膜30覆盖在测试膜20的缺损区上，继续向进液口滴加测试液体，当待检测到生物膜30四周有液体流出，记录此时进液口所在的竖直段41的第二液面高度L2；此时，测试液体的压强超过了粘附力的强度，测试液体流出，通过第一液面高度L1和第二液面高度L2之间的差值计算得到待检生物膜与测试膜之间的粘附力。例如：此时的压强可换算为待检生物膜30的粘附力。

计算待检生物膜30粘附压强P＝ρ(L2-L1)g。

在一个实施例中，可通过设置在所述待检生物膜外缘处的两个电极，检测测试液体流出，通过指示灯显示是否有测试液体流出。

本实施例，利用检测电路提示粘附力突然失效的瞬间，方便操作人员进行及时操作，提高测试精度，避免产生由于人眼观察误差造成的试验失误。

本发明，用简单的模型模拟了生理液体如脑脊液等渗漏的情况，并用U形管可测得到待检生物膜和测试膜之间的粘附力变化，如免缝型硬脑(脊)膜补片与类似自体脑膜的生物膜之间的粘附力的变化，从而快速计算出粘附力大小，对于开发膜层致密无渗透性能的生物膜如免缝型硬脑(脊)膜补片产品等的临床应用有重大意义。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物膜粘附力检测装置，其特征在于，包括：

测试器皿，内部装有测试液体，顶部设有测试膜，所述测试膜上设有缺损区，待检生物膜覆盖在所述缺损区上并通过自身与所述测试膜之间的粘附力封闭所述缺损区；

U形管，由两个竖直段和一个与所述竖直段的下端连接的水平段组成，其中一个所述竖直段的上端为进液口，另一个所述竖直段的上端水平延伸并插入所述测试器皿内，所述测试器皿、测试膜、待检生物膜形成装有测试液体的密封腔体。

2.根据权利要求1所述的生物膜粘附力检测装置，其特征在于，所述待检生物膜上设有检测电路，所述检测电路包括与电源正负极连接的第一导线和第二导线，所述第一导线和第二导线的另一端分别连接电极并间隔设置在所述待检生物膜外缘处，所述第一导线或第二导线上串联有指示灯，并通过自所述待检生物膜外缘处流出的所述测试液体，将所述第一导线和第二导线连通。

3.根据权利要求2所述的生物膜粘附力检测装置，其特征在于,所述第一导线和第二导线分别设有导电环,两个所述导电环嵌套设置，均环绕在所述缺损区的外周,并置于所述测试膜和所述待检生物膜之间。

4.根据权利要求1所述的生物膜粘附力检测装置，其特征在于，所述U形管采用玻璃材质，进液口所在的所述竖直段上设有刻度线，所述水平段的底部设有一体成型的平置段，所述平置段的底部为水平面。

5.根据权利要求1所述的生物膜粘附力检测装置，其特征在于,所述U形管为弹性管，进液口所在的所述竖直段与刻度尺固定，所述刻度尺的底部设有水平支座。

6.根据权利要求1所述的生物膜粘附力检测装置，其特征在于,所述测试膜为类似自体脑膜的生物膜，所述待检测生物膜为免缝型硬脑、脊膜补片，所述测试液体为脑脊液模拟液。

7.根据权利要求1所述的生物膜粘附力检测装置，其特征在于，所述测试器皿的顶部设有开口，所述测试膜通过环形压盖或固定环固定在所述开口上，且所述测试膜上的所述缺损区位于所述开口的范围内。

8.利用如权利要求1～7项任一项所述的生物膜粘附力检测装置检测生物膜粘附力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将所述测试器皿固定在水平的平台上，并将所述U形管固定，其中所述测试膜固定于所述测试器皿的顶面上；

通过所述U形管的进液口向所述测试器皿内注入或补充测试液体，当所述测试器皿内的测试液体与所述测试膜上的缺损区平齐时，停止注入测试液体，并记录此时进液口所在的所述竖直段的第一液面高度L1；

将待检生物膜湿润后，覆盖在所述测试膜上的缺损区上，继续通过进液口滴加测试液体至所述测试器皿内；

当待检测生物膜的四周有测试液体流出时，记录此时进液口所在的U形管的第二液面高度L2；

通过第一液面高度L1和第二液面高度L2之间的差值计算得到待检生物膜与测试膜之间的粘附力。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，通过设置在所述待检生物膜外缘处的两个电极，检测测试液体流出。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过指示灯显示是否有测试液体流出。

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