用于材料降解性能评价的模拟体液循环装置的制作方法

1.本实用新型涉及材料评测技术领域，特别是涉及用于材料降解性能评价的模拟体液循环装置。


背景技术：

2.随着生物材料的发展，生物医学材料指的是与人体发生接触的一类生物材料，可以在不损害人体组织的情况下诊断，治疗和替换受损的组织器官或改善生物体的功能。通过不断的探究，生物医学材料的许多种类被不断发现，包括金属材料，无机材料和有机材料。随着生物科学和材料科学的飞速发展，生物医学材料在实际应用中取得了许多突破，例如介入性血管疾病治疗支架，手术缝合线，术后固定板和手术工具。
3.镁合金因为具有高比强度、低密度以及较好的生物相容性等，已经使得镁合金成为一种潜在的心血管疾病治疗的生物医用材料。镁合金在降解过程中存在降解速率过快的重大缺陷，当植入镁合金在体内时，还未发生力学效应，将过快解离在体内，人体内也不能及时吸收降解产物。因此我们需不断探究镁合金的降解速率，体现可控性降解过程是研究镁合金材料的重要意义。实际情况下，生物医用镁合金降解产物在人体内不能及时解离吸收，对病变处植入材料的周围细胞存在一定的危害。目前，传统及应用广泛的降解方式主要为体外的静态浸泡实验。这类静态试验完全忽略了植入材料在血液中流动过程中对镁合金材料降解以及血液中ph值变化。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供用于材料降解性能评价的模拟体液循环装置。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
6.用于材料降解性能评价的模拟体液循环装置，其特征在于，通过夹持扣绑定在固定平板上的pvc管将实验装置三个部分，分别为阻抗泵部、材料进出口部、流动室部，所述阻抗泵部包括单片机、单通装置、挤压板、阀门、电磁阀、弹性管，所述单通装置安装在所述弹性管的两端，所述弹性管安装在所述pvc管上，所述挤压板与所述弹性管连接，所述挤压板的上分别设置阀门和电磁阀，所述电磁阀与所述单片机信号连接，所述材料进出口部包括注射器和通气管，所述注射器的输入端连接所述pvc管，所述通气管安装在所述pvc管上，所述流动室部包括测试仓、薄壁软管、载样器，所述载样器安装在所述薄壁软管上，所述薄壁软管与所述pvc管连接。
7.作为优选的技术方案，所述pvc管为三通管。
8.作为优选的技术方案，所述单片机为atmel单片机。
9.作为优选的技术方案，所述测试仓采用镁合金制造而成。
10.作为优选的技术方案，所述载样器采用镁合金制造而成。
11.一种材料降解性能评价方法，采用如上所述的用于材料降解性能评价的模拟体液
循环装置，包括以下步骤：
12.步骤1：模拟液体的配置：取7份nacl、0.4份kcl、0.14份cacl2、0.35份nahco3、0.1份mgcl2、0.06份mgso4、0.06份kh2po4、0.07份na2hpo4、1份c6h
12
o6混合制得模拟液体；
13.步骤2：腐蚀试验及数据采集：
14.步骤201：制备试样：首先将镁合金利用200*1000砂纸打磨至(25～30)mm
×
(30～40)mm，半径长为15mm，测定其打磨试样的大小，选用无水乙醇、丙酮或者蒸馏水清洗试样表面杂质，选用紫外灯杀菌45分钟，称量试样质量并记录降解前质量数据，将杀菌处理以后的镁合金放置于流动室内的pvc管中；
15.步骤202：实验测定：打开镁合金降解装置中的泵，选用注射器注入模拟液体，此时模拟液体将在整个回路中流动起来，将镁合金管网在回路中流动12小时，待实验结束以后，关闭泵，取出镁合金，为了便于观察降解以后的形态变化，进行多个方向拍照对比；
16.步骤203：产物称量：将流动室内取出的镁合金材料进行表面杂质处理，在室温下使用135ml的cro3 agno3(2:1)溶液在超声中清洗20min，随后进行干燥处理，放入烘箱内干燥30min，待干燥完全以后，选用分析天平进行称量记录腐蚀降解后的镁合金实际质量，通过镁合金前后的质量变化差别，通过其质量损失率的计算来表示镁合金在实验中的腐蚀程度；
17.步骤204：不同时间对照：按照同样的方法，浸泡持续时间加长，分别设置为24h、48h、60h、72h和96h。经过各个时间段的动态降解和静态降解，实验结束后，对比流体静止的实验，研究镁合金的降解的差异。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
19.在体外静泡实验的基础上，专门设计了动态模拟装置，用阻抗泵替代蠕动泵，稳定性、可控性更好，结构更为简便，使巡回回路内的模拟体液循环流动，规避现有动态装置的模拟体液双向运动设计，更好的模拟人体内血液的相对流动速率对植入材料的降解。
20.在其悬吊式载样法的基础上，选用镁合金管网在其pvc管中扩张流动，更为准确模拟镁合金医用材料用于血管支架的重要探究，对揭示材料腐蚀行为规律、开发新材料等应用技术具有重要价值。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
22.图1为本实用新型用于材料降解性能评价的模拟体液循环装置的结构示意图。
具体实施方式
23.下面将对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.需要说明的是，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
25.另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
26.现在结合说明书附图对本实用新型做进一步的说明。
27.具体来说，为满足实验的相关需求，对装置进行应设计主要可分三个板块：第一为满足实验的相关需求，对装置进行应设计主要可分三个板块：
28.第一部分为阻抗泵部7，第二部分为材料进出口部9，第三部分为流动室部17，如图1所示。
29.实验装置的运行步骤如下：由夹持扣13绑定在固定平板11上的pvc管12将实验装置三个板块，即阻抗泵部7、材料进出口部9以及流动室部17连接起来并形成一个完整的系统。回路中的模拟体液通过注射器8注入三通管13中，充满整个系统。作用在弹性管5上的输出工作频率和可控频率由单片机1和电磁阀4来提供，同时加压部分将产生二个不同方向的的脉冲波，其中，因单通装置6对该波有反射作用，所以右侧方向传递的波将反射回来，此时将发生共振并产生相应的净流量，所以该系统中所对应的回路成为单一方向流动回路。当实验结束时，需要通过薄壁软管15将实验装置中的空气压力降低，待压力降低后，再关闭电磁阀4，停止可控频率的发射，并对实验中的模拟体液采样检测分析，以得到实验试品的外观形态和腐蚀速度、模拟体液的ph值和电解质浓度的相应变化情况，再根据上述实验得出的数据分析实验样品从而对镁合金的降解作出合理的评价。
30.阻抗泵能让装置中注入的模拟液体流通，使得实验能在动态中分析镁合金的相应的降解情况。相较于较为复杂的蠕动泵，阻抗泵完全满足实验要求，且它的结构更简单，活动部件更少，经济性和制造难度低等优点。
31.阻抗泵由一根弹性管构成，所以其结构较为简单，该弹性管与非弹性管的两端相连，处于两个端部中间的弹性管的一端使用压紧装置将其压紧，且压紧弹性管的程度由相应的频率与占空比来决定，从而在弹性管的压紧部位产生不同方向的传递波。同时，单通装置的存在使得，弹性管向右方向的传递波被完全反弹回来，继而与前一个波共同产生共振效应，使得净流量得以产生，即在实验装置中构造出一个单向完整的流动回路。在实验装置中，为可靠、可控地使挤压装置运行，在实验中加入单片机和晶体管电路，在单片机中通过预设程序控制晶体管电磁螺线管以一定的频率挤压装置，实现对装置中的流速控制。根据先前的临床数据收集，血管中的平均血流速度为标准血流速度0.1140m/s，为获得设备的流速，在实验装置中加入流体标记器来测量流速，再反馈到单片机中预设程序，并对其进行相应的修改，得出流量约为0.1140m/s所对应的挤出频率为80次/分钟，从而满足了实验的需要。该泵的操作总体上固定在塑料板上，并用于本研究中的所有实验。
32.镁合金作为试验的材料，将试样切割打磨为25mm
×
30mm
×
5mm并将试样表面用200
×
1000砂纸打磨光滑并称重。镁合金的化学成分如表1所示：
33.表1镁合金的化学成分
34.成分alznmnsicunifemg含量2.5
‑
3.50.7
‑
1.4≥0.2≦0.30≦0.05≦0.04≦0.03余量
35.本试验模拟体液的腐蚀是基于hank’s来实现的，其配比如表2所示。试验中的模拟体液主要由常见的生物模拟体液hank’s、pbs、ringer’s solution组成。
36.本试验采用的试剂为hank’s缓冲液，由于本试验旨在测试装置的可行性并研究动态和静态腐蚀环境中镁合金的腐蚀特征的区别，故采用与人体将为接近的模拟体液hank’s缓冲液。缓冲液中添加了硫酸根离子一类，能够降低腐蚀的速率，控制镁合金材料的降解速率过快的缺点。配置溶液后利用盐酸将其ph值调节至7.4。
37.表2模拟体液配比(g/l)
[0038][0039]
腐蚀试验及数据采集
[0040]
(1)制备试样：首先将镁合金利用200*1000砂纸打磨至(25～30)mm
×
(30～40)mm，半径长为15mm。测定其打磨试样的大小，选用无水乙醇、丙酮或者蒸馏水清洗试样表面杂质，选用紫外灯杀菌45分钟，称量试样质量并记录降解前质量数据。将杀菌处理以后的镁合金放置于流动室内的pvc管中。
[0041]
(2)实验测定：打开镁合金降解装置中的泵，选用注射器注入hank’s缓冲液，此时缓冲液将在整个回路中流动起来。将镁合金管网在回路中流动12小时，待实验结束以后，关闭泵，取出镁合金，为了便于观察降解以后的形态变化，进行多个方向拍照对比。
[0042]
(3)产物称量：将流动室内取出的镁合金材料进行表面杂质处理，在室温下使用135ml的cro3 agno3(2:1)溶液在超声中清洗20min，随后进行干燥处理，放入烘箱内干燥30min，待干燥完全以后。选用分析天平进行称量记录腐蚀降解后的镁合金实际质量。通过镁合金前后的质量变化差别，可通过其质量损失率的计算来表示镁合金在实验中的腐蚀程度。
[0043]
(4)不同时间对照：按照同样的方法，浸泡持续时间加长，分别设置为24h、48h、60h、72h和96h。经过各个时间段的动态降解和静态降解，实验结束后，对比流体静止的实验，研究镁合金的降解的差异。
[0044]
以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。