一种针对多孔生物材料渗透率的测量装置和测量方法制造方法及图纸

多孔材料的通透率同样与种子细胞所处的力学环境和传质状况密切相关，显著地影响细胞生长效率。目前关于材料通透率的测量缺少完善的测量设备和标准的测量方法，测量结果往往存在较大误差。本发明专利技术提出一种针对多孔生物材料渗透率的测量装置及其测量方法，包括放置多孔材料的流动腔、压力推进器、压差传感器和上位机控制端。压力推进器和压差传感器通过上位机控制端实现反馈控制，提供恒流量和恒压力两种测试模式，为实现多孔生物材料的标准化检测提出新方案。

A measuring device and measuring method for permeability of porous biomaterials

Permeability of porous materials is also closely related to the mechanical environment and mass transfer of seed cells, which significantly affects cell growth efficiency. At present, there is a lack of perfect measuring equipment and standard measuring methods for the permeability of materials. The invention provides a measuring device for porous biomaterial permeability and a measuring method, including a flow chamber, a pressure propeller, a pressure difference sensor and a control end of the upper computer. The pressure thruster and pressure differential sensor can realize feedback control through the control terminal of the upper computer, and provide two testing modes, constant flow and constant pressure, and put forward a new scheme for the standardization of porous biomaterials.

【技术实现步骤摘要】
一种针对多孔生物材料渗透率的测量装置和测量方法
本专利技术涉及一种多孔生物材料渗透率的测量装置及其测量方法，具体是一种具有反馈调节的针对多孔生物材料渗透率的测量装置及其精确的测量方法。
技术介绍
多孔生物材料的微观结构影响着植入体内外物质交换效率及细胞所受的微环境特征，是种子细胞生长的重要因素，对植入后的组织重建具有十分重要的意义。多孔生物材料的孔径尺寸和孔隙率可以影响种子细胞的增殖和活性,更大的孔径尺寸有利于新生组织的内生长,而高孔隙率也为细胞提供了更大的扩增和迁移空间，二者被认为是支架材料的重要结构参数。然而近期的研究表明,多孔材料的通透率同样与种子细胞所处的力学环境和传质状况密切相关，显著地影响细胞生长效率。通透率也称作渗透率，是指在一定的压差下材料允许流体通过的程度，是衡量多孔介质传质效率的参数。高渗透率的多孔材料可增强成骨细胞的增殖、代谢活性以及碱性磷酸酶活性，促进细胞在内部孔洞生长。然而，目前关于材料通透率的测量大多采用滴水法，利用实验室常规的烧瓶、量筒等仪器实现。由于缺少完善的测量设备和统一的测量标准，测量结果往往存在较大误差。本专利技术提出一种针对多孔生物材料渗透率测量的精确方法和装置，为实现其标准化检测提出新方案。
技术实现思路
为了克服现有针对多孔生物材料的通透率测量缺乏统一和标准化的方法和完善的装置，提出一种具有反馈调节的多孔生物材料通透率的测量方法及装置，基于达西定律的计算公式，可实现通透率恒流量和恒压力两种测量模式，为实现其标准化检测提出新方案。本专利技术采取的技术方案为：一种多孔生物材料渗透率的测量装置，其特征主要包括：101放置多孔材料的流动腔，102压力推进器，103压差传感器和104上位机控制端。压力推进器的输出端经导管同流动腔的一端相连接，流动腔中间部位放置待测试的多孔材料，两端分别同压差传感器相连接，压力推进器和压差传感器通过上位机控制端实现反馈控制，提供恒流量和恒压力两种测试模式。装置通过单片机控制推进器进行加压，单片机通过自主编程实现与上位机控制端的通讯，同时实现压差传感器的信号采集；并进一步通过程序实现通过液压信号对推进器信号的反馈控制，以实现压强和流量的自主控制，实现的恒定流量加载和恒压强加载两种测量模式。根据经典的达西定律，通透率的计算式如下所示：其中，B为多孔材料通透率，Q为液体的流速，η为37℃(体温)温度下生理盐水的粘度系数，δ为待测多孔材料的长度，A为待测多孔材料的截面积，P为检测材料两端压强差。在计算中，各物理量Q、η、δ、A、P单位均取国际单位，分别为m3、Pa·s、m、s、m2、Pa、Pa，计算得到渗透率的单位为m2。附图说明图1为本专利技术多孔生物材料渗透率的测量装置示意图。具体实施方式1、材料制备：测试之前，首先按照放置多孔材料的流动腔内径和长度尺寸制备待测材料，完成后固定于流动腔内。2、测量前准备：首先打开排液口(流动腔底端)，注入液体粗排气体，使液体充满装置，闭合排气口，之后继续注入液体，使检测材料完全浸泡于液体中。由液体流动涌出带出的气泡，可在小排气口中释放，保证整个装置的密闭性。3、两种模式的测量方法：1)对于恒流量模式的测量方法：在控制端设定推进器的推进速度，并利用两个液压表测量进口与出口的压力差；该加载方式用以维持稳定的流量，压力显示为动态变化，当稳定后利用达西定律可测量恒流量下的通透率。2)对于恒压力模式的测量方法：由于压力推进器和压差传感器通过上位机控制端反馈控制，该加载方式实现测量中持续稳定的液压，并由推进器的推进速度计算该压力下的稳定流量，最终利用达西定律可测量恒流量下的通透率。恒流量和恒压力的测量模式可方便实现在不同流量和压力条件下通透率的标准化测量。由于该测量方法均利用恒流量条件下的稳态压力值，以及恒压力条件下的稳态流量值，因此测量结果较传统方法相比具有较高的准确性。4、控制方法：在实现对推进器及液压传感器的控制中，液压传感器以RS423/485—USB接口转换器与PC相连，通过编程实现高频采集液压信号；推进装置由电机、转向齿轮、注射器固定推进装置以及控制用单片机构成，其单片机由TTL—RS232转换器与PC相连，并通过编程进行推进控制；上位机实现传感器的压强信号采集以及推进器的信号控制，并且通过编程实现压强的反馈控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔生物材料渗透率的测量装置，其特征主要包括：放置多孔材料的流动腔，压力推进器，压差传感器和上位机控制端。压力推进器的输出端经导管同流动腔的一端相连接，流动腔中间部位放置待测试的多孔材料，两端分别同压差传感器相连接，压力推进器和压差传感器通过上位机控制端实现反馈控制。

【技术特征摘要】
1.一种多孔生物材料渗透率的测量装置，其特征主要包括：放置多孔材料的流动腔，压力推进器，压差传感器和上位机控制端。压力推进器的输出端经导管同流动腔的一端相连接，流动腔中间部位放置待测试的多孔材料，两端分别同压差传感器相连接，压力推进器和压差传感器通过上位机控制端实现反馈控制。2.装置通过单片机控制推进器进行加压，单片机通过自主编程实现与上位机控制端的通讯，同时实现压差传感器的信号采集；并进一步通过程序实现通过液压信号对推进器信号的反馈控制，以实现压强和流量的自主控制，可提供恒定流量加载和恒压强加载两种测量模式。3.通透率的计算根据经典的达西定律，如下所示：其中，B为多孔材料通透率，Q为液体的流速，η为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊瑜波，刘笑宇，朱垣洁，姚杰，霍洪强，陈铎，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11