CN201075079Y - 生物医用材料体外动态腐蚀模拟装置 - Google Patents

生物医用材料体外动态腐蚀模拟装置 Download PDF

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张绍翔
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Abstract

一种生物医用材料技术领域的生物医用材料体外动态腐蚀模拟装置,包括:恒温水箱、供液装置、蠕动泵、硅胶管、玻璃管样品台,蠕动泵一端与供液装置的进液口相连,蠕动泵的另一端与玻璃管样品台一端相连,玻璃管样品台另一端与供液装置的出液口相连,进液口在供液装置的液面上,出液口浸没于供液装置的溶液中,所述连接均为硅胶管连接,供液装置、玻璃管样品台和供液装置两端的硅胶管置于恒温水箱内,整个装置形成连通的回路。本实用新型提供一种更精确,更符合人体环境的生物医用材料体外腐蚀模拟装置。

Description

生物医用材料体外动态腐蚀模拟装置
技术领域
本实用新型涉及一种生物医用材料技术领域的装置,具体是一种生物医用材料体外动态腐蚀模拟装置。
背景技术
镁基金属生物材料由于其优良的综合力学性能和良好的生物相容性正受到越来越多的重视,但由于其过高的腐蚀速率限制了其发展前景。目前通过加入合金元素,有望研制出植入后无需取出的镁基生物材料,而研究过程中对于制备的合金在人体环境下腐蚀速率的测试又成了至关重要的检验材料适用性的方法,但由于体内测试有代价高,不直观,对材料形状要求高的缺陷,而又有文献表明静态腐蚀实验与动态腐蚀实验结论相异甚至趋势相反,因此,在研究初级阶段体外动态腐蚀实验成了表征镁腐蚀速率和腐蚀趋势必不可少的测试手段。而与现有的可降解高分子材料的腐蚀性能比较也必不可少。
经对现有技术的文献检索发现,Witt F等在《Biomaterial》(生物材料)(2006年第27期第1013页)上发表的“In vitro and in vivo corrosionmeasurements of magnesium alloys.”(镁合金体内体外腐蚀测试),该文中提出,把镁合金置于生理盐水中静态浸泡腐蚀来测试镁合金失重腐蚀速率,其不足在于,不能反映植入体内在心脏动态血流冲击下的腐蚀形态和速率。
实用新型内容
本实用新型针对上述现有技术的不足,提供了一种生物医用材料体外动态腐蚀模拟装置,使其能够使得样品在体外获得和体内类似的腐蚀环境,使得体外测试动态腐蚀速率符合实际应用需求。
本实用新型是通过以下技术方案实现的,本实用新型包括:蠕动泵、硅胶管、恒温水箱、供液装置、玻璃管样品台,蠕动泵一端与供液装置的进液口相连,蠕动泵的另一端与玻璃管样品台一端相连,玻璃管样品台另一端与供液装置的出液口相连,进液口在供液装置的液面上,出液口浸没于供液装置的溶液中,所述连接均为硅胶管连接,供液装置、玻璃管样品台和供液装置两端的硅胶管置于恒温水箱内,整个装置形成连通的回路。
所述蠕动泵,包括泵体和泵头,泵头将硅胶管夹在泵体和泵头之间,泵头通过转动驱动液体在硅胶管中流动。因此,液体仅流过硅胶管而不经过泵体,不会造成二次污染,选用不同液体进行测试时,仅需使用不同硅胶管。
所述泵头,为多接口的泵头,可增加泵头上连接的硅胶管数,能够实现几条不同回路中的液体在相同转速下运动,进而可以比较几种不同的测试环境下不同样本的腐蚀。
所述蠕动泵,通过调节泵头的转速来控制液体流速,如所测试材料用于心脏支架制造则可设定蠕动泵为150转/min,此时玻璃管内的流速:15.97cm/s。由于人体冠脉内血流平均速度:均峰流速度于心肌桥内为(27.0±13.6)cm/s,心肌桥近端为(13.5±4.9)cm/s,远端为(12.2±4.9)cm/s,此选择符合要求。
所述供液装置,包括三种形式:
所述供液装置,其第一种形式为:供液装置包括一个缓冲瓶,缓冲瓶瓶口设有一个出液口和一个进液口,缓冲瓶的出液口与玻璃管样品台相连,缓冲瓶的进液口与蠕动泵相连。
所述供液装置,其第二种形式为:供液装置包括两个缓冲瓶:第一缓冲瓶和第二缓冲瓶,第一缓冲瓶瓶口设有一个出液口,第二缓冲瓶瓶口设有一个进液口,第一缓冲瓶的出液口与玻璃管样品台相连,第二缓冲瓶的进液口与蠕动泵相连。
所述供液装置,其第三种形式为:供液装置包括两个缓冲瓶:第一缓冲瓶和第二缓冲瓶,第一缓冲瓶瓶口设有一个出液口和一个进液口,第二缓冲瓶瓶口设有一个进液口和一个出液口,第一缓冲瓶的出液口与一个玻璃管样品台相连,第一缓冲瓶的进液口与蠕动泵相连,第二缓冲瓶的出液口与另一个玻璃管样品台相连,第二缓冲瓶的进液口与蠕动泵相连。
所述供液装置,为广口瓶。
所述恒温水箱,其内部的水水温恒定在37±0.5℃。
所述玻璃管样品台,为一个或两个。
所述玻璃管样品台,其外壳是透明的。
本实用新型的工作过程是:将模拟人体体液装入供液装置,并将试样放置于玻璃管样品台上,启动蠕动泵,在硅胶管内吸入一定量模拟人体体液后,液体循环顺序流动方向为蠕动泵、硅胶管、供液装置、硅胶管、玻璃管样品台、硅胶管、蠕动泵,供液装置、玻璃管样品台以及硅胶管大部分整体置于恒温水箱中,尽量减少硅胶管曝露于恒温水箱外的长度,供液装置为广口瓶,使得部分必须在恒温水箱外经过的水流经过一段时间缓冲后在到达样品处能保证37℃状态,从而使得最后流入玻璃管样品台的水温符合人体体温,蠕动泵以与心脏律动相似的抽动状态运动,带动液体冲刷试样,一段时间后试样出现均匀腐蚀。因为装置的外壳是透明的,故可在测试过程中观察试样表面腐蚀情况,即试样表面出现点蚀的时间和腐蚀产物沉积。每3小时后把试样取出,用酒精溶液清洗,在滤纸上晾干,反复三次,吸去试样内残余水分后用精密分析天平称重并纪录。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:本实用新型装置有更好的直观性和相似性,首先玻璃管样品台的外壳透明,故可在测试过程中目测试样表面腐蚀情况,同时本实用新型使用蠕动泵,测试溶液不经过泵体而在硅胶管内流动,避免了传统使用血泵等造成的反复污染造成测试液不纯的情况,供液装置使用广口瓶,使得最后流入玻璃管样品台的水温符合人体体温,玻璃管样品台内径与人体大动脉相似,模拟血浆亦与人体血液粘度相近,模拟血浆流速亦通过调节蠕动泵转速达到和人体血流速度相近状态,使得样品能在体外获得和体内类似的腐蚀环境,本实用新型模拟的装置更符合实际应用需求。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图;
图2为本实用新型实施例2的结构示意图;
图3为本实用新型实施例3的结构示意图;
图4为本实用新型的蠕动泵泵头示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明:本实用新型在以本实施例技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如附图1所示,本实施例包括:蠕动泵1、硅胶管2、恒温水箱3、缓冲瓶4、玻璃管样品台5,蠕动泵1一端与缓冲瓶4的进液口相连,蠕动泵1的另一端与玻璃管样品台5一端相连,玻璃管样品台5另一端与缓冲瓶4的出液口相连,进液口在缓冲瓶的液面上,出液口浸没于缓冲瓶的溶液中,所述连接均为硅胶管2连接,缓冲瓶4、玻璃管样品台5和缓冲瓶4两端的硅胶管2置于恒温水箱3内,整个装置形成连通的回路。
所述缓冲瓶4,为广口瓶。
所述蠕动泵1,包括泵体9和泵头8,泵头8将硅胶管2夹在泵体9和泵头8之间,泵头8通过转动驱动液体在硅胶管2中流动。因此,液体仅流过硅胶管2而不经过泵体9,不会造成二次污染,选用不同液体进行测试时,仅需使用不同硅胶管2。
所述蠕动泵1,通过调节传动装置的转速来达到控制液体流速,设定蠕动泵为150转/min,此时玻璃管内的流速:15.97cm/s,由于人体冠脉内血流平均速度:均峰流速度于心肌桥内为(27.0±13.6)cm/s,心肌桥近端为(13.5±4.9)cm/s,远端为(12.2±4.9)cm/s,此选择符合要求。
所述恒温水箱3,其内部的水水温恒定在37±0.5℃。
所述玻璃管样品台5,其外壳为透明材料。
本实施例工作时,生物医用材料(如镁合金血管支架)放置于玻璃管样品台5中,缓冲瓶4内放置一定量SBF模拟体液,缓冲瓶4进液口保持在液面上,出液口浸没于溶液中,除蠕动泵1以及少量硅胶管2之外其余装置均浸没放置于37℃恒温水箱3中,启动蠕动泵,SBF模拟体液按照蠕动泵1、硅胶管2、缓冲瓶4、硅胶管2、玻璃管样品台5、硅胶管2、蠕动泵1的顺序方向流动,测试镁合金动态腐蚀速率,SBF模拟体液在蠕动泵1驱动下以与心脏律动相似的抽动状态运动,SBF模拟体液流动速度为15.97cm/s,镁合金被液体冲刷,一段时间后出现均匀腐蚀,可通过玻璃管样品台5观测腐蚀形貌状况变化。
实施例2
如图2所示,本实施例包括:蠕动泵1、硅胶管2、恒温水箱3、缓冲瓶、玻璃管样品台5,其中缓冲瓶为两个:第一缓冲瓶6、第二缓冲瓶7,蠕动泵1一端与第二缓冲瓶7的进液口相连,蠕动泵1的另一端与玻璃管样品台5一端相连,玻璃管样品台5另一端与第一缓冲瓶6的出液口相连,进液口在第二缓冲瓶7的液面上,出液口浸没于第一缓冲瓶6的溶液中,所述连接均为硅胶管2连接,第一缓冲瓶6、第二缓冲瓶7、玻璃管样品台5和与两个缓冲瓶相连的硅胶管2置于恒温水箱3内,整个装置形成连通的回路。
所述第一缓冲瓶6、第二缓冲瓶7,均为广口瓶。
所述蠕动泵1,包括泵体9和泵头8,泵头8将硅胶管2夹在泵体9和泵头8之间,泵头8通过转动驱动液体在硅胶管2中流动。因此,液体仅流过硅胶管2而不经过泵体9,不会造成二次污染,选用不同液体进行测试时,仅需使用不同硅胶管2。
所述玻璃管样品台5,其外壳是透明的。
本实施例工作时,生物医用材料(如镁合金血管支架)放置于玻璃管样品台5中,第一缓冲瓶6、第二缓冲瓶7内放置一定量SBF模拟体液,除蠕动泵1以及少量硅胶管2之外其余连通装置部分均浸没放置于37℃恒温水箱3中,启动蠕动泵,SBF模拟体液按照第一缓冲瓶6、硅胶管2、玻璃管样品台5、蠕动泵1、硅胶管2、第二缓冲瓶7的顺序方向流动,调整蠕动泵泵头的转速,测试蠕动泵内液体流动速率,按照每种转速每分钟对应的流量来计算流速,流速使用排入第二缓冲瓶7中液体体积以及花费时间来计算,即本实施例不仅可以观察生物医用血管支架材料的腐蚀情况,还可以计算蠕动泵内液体的流速。
实施例3,本实施例中蠕动泵1的泵头8为多接口。
如图3所示,本实施例包括:蠕动泵1、硅胶管2、恒温水箱3、第一缓冲瓶6、第二缓冲瓶7、第一玻璃管样品台11、第二玻璃管样品台12,形成两个回路:蠕动泵1一端与第一缓冲瓶6的进液口相连,蠕动泵1的另一端与第一玻璃管样品台11一端相连,第一玻璃管样品台11另一端与第一缓冲瓶6的出液口相连,形成连通的回路一;蠕动泵1一端与第二缓冲瓶7的进液口相连,蠕动泵1的另一端与第二玻璃管样品台12一端相连,第二玻璃管样品台12另一端与第二缓冲瓶7的出液口相连,形成连通的回路二,所述连接均为硅胶管2连接,第一缓冲瓶6、第二缓冲瓶7、第一玻璃管样品台11、第二玻璃管样品台12和第一缓冲瓶6、第二缓冲瓶7两端的硅胶管2置于恒温水箱3内。
所述蠕动泵1,包括泵体9和泵头8,泵头8将硅胶管2夹在泵体9和泵头8之间,泵头8通过转动驱动液体在硅胶管2中流动。因此,液体仅流过硅胶管2而不经过泵体9,不会造成二次污染,选用不同液体进行测试时,仅需使用不同硅胶管2。
所述蠕动泵,通过调节传动装置的转速来达到控制液体流速,如所测试材料用于心脏支架制造则可设定蠕动泵为150转/min,此时玻璃管内的流速:15.97cm/s。由于人体冠脉内血流平均速度:均峰流速度于心肌桥内为(27.0±13.6)cm/s,心肌桥近端为(13.5±4.9)cm/s,远端为(12.2±4.9)cm/s,此选择符合要求。
所述恒温水箱3,其内部的水水温恒定在37±0.5℃。
所述玻璃管样品台,其外壳为透明材料。
本实施例工作时,将两个生物医用材料(如镁合金血管支架)分别放置于第一玻璃管样品台11和第二玻璃管样品台12中,第一缓冲瓶6、第二缓冲瓶7内放置一定量SBF模拟体液,第一缓冲瓶6、第二缓冲瓶7的进液口保持在液面上,出液口浸没于溶液中,除蠕动泵1以及少量硅胶管2之外其余装置均浸没放置于37℃恒温水箱3中,启动蠕动泵1,控制SBF模拟体液流动速度为15.97cm/s,SBF模拟体液按照蠕动泵1、硅胶管2、第一缓冲瓶6、硅胶管2、第一玻璃管样品台11、硅胶管2、蠕动泵1以及蠕动泵1、硅胶管2、第二缓冲瓶7、硅胶管2、第二玻璃管样品台12、硅胶管2、蠕动泵1的顺序方向流动,测试镁合金动态腐蚀速率,液体在蠕动泵1驱动下以与心脏律动相似的抽动状态运动,镁合金被液体冲刷,一段时间后出现均匀腐蚀,可通过第一玻璃管样品台11和第二玻璃管样品台12观测腐蚀形貌状况变化。本实施例可增加泵头8上连接的硅胶管2数目,这样使几条不同回路中的体液在相同转速下运动,进而可以比较几种不同的测试环境下不同样本的腐蚀。

Claims (9)

1.一种生物医用材料体外动态腐蚀模拟装置,包括:恒温水箱、供液装置,其特征在于,还包括:蠕动泵、硅胶管、玻璃管样品台,蠕动泵一端与供液装置的进液口相连,蠕动泵的另一端与玻璃管样品台一端相连,玻璃管样品台另一端与供液装置的出液口相连,进液口在供液装置的液面上,出液口浸没于供液装置的溶液中,所述连接均为硅胶管连接,供液装置、玻璃管样品台和供液装置两端的硅胶管置于恒温水箱内,整个装置形成连通的回路。
2.根据权利要求1所述的生物医用材料体外动态腐蚀装置,其特征是,所述供液装置,包括一个缓冲瓶,缓冲瓶瓶口设有一个出液口和一个进液口,缓冲瓶的出液口与玻璃管样品台相连,缓冲瓶的进液口与蠕动泵相连。
3.根据权利要求1所述的生物医用材料体外动态腐蚀装置,其特征是,所述供液装置,包括两个缓冲瓶:第一缓冲瓶和第二缓冲瓶,第一缓冲瓶瓶口设有一个出液口,第二缓冲瓶瓶口设有一个进液口,第一缓冲瓶的出液口与玻璃管样品台相连,第二缓冲瓶的进液口与蠕动泵相连。
4.根据权利要求1所述的生物医用材料体外动态腐蚀装置,其特征是,所述供液装置,包括两个缓冲瓶:第一缓冲瓶和第二缓冲瓶,第一缓冲瓶瓶口设有一个出液口和一个进液口,第二缓冲瓶瓶口设有一个进液口和一个出液口,第一缓冲瓶的出液口与一个玻璃管样品台相连,第一缓冲瓶的进液口与蠕动泵相连,第二缓冲瓶的出液口与另一个玻璃管样品台相连,第二缓冲瓶的进液口与蠕动泵相连。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的生物医用材料体外动态腐蚀装置,其特征是,所述供液装置,为广口瓶。
6.根据权利要求1所述的生物医用材料体外动态腐蚀模拟装置,其特征是,所述玻璃管样品台,为一个或多个。
7.根据权利要求1或6所述的生物医用材料体外动态腐蚀装置,其特征是,所述玻璃管样品台,其外壳是透明的。
8.根据权利要求1所述的生物医用材料体外动态腐蚀装置,其特征是,所述蠕动泵,包括泵体和泵头,泵头将硅胶管夹在泵体和泵头之间。
9.根据权利要求8所述的生物医用材料体外动态腐蚀装置,其特征是,所述泵头,为多接口的泵头。
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