用于活性生物淤积控制的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了用于活性生物淤积控制的装置和方法。一方面，一装置包括一与生物材料相接触的表层。该装置还包括一被配置为将表层在第一形态和第二形态之间变化的结构的机构。当结垢剂与处于第一形态的表层相结合，从第一形态到第二形态的变化超出表层上结垢剂剥离的临界应力而使表层变形。

Apparatus and method for active biofouling control

An apparatus and method for active biofouling control are disclosed. In one aspect, a device includes a surface layer in contact with a biological material. The apparatus also includes a mechanism configured to change the surface layer between the first form and the second form. When the fouling agent is combined with the surface layer of the first form, the change from the first form to the second form exceeds the critical stress of the scaling agent on the surface, causing the surface deformation.

【技术实现步骤摘要】
用于活性生物淤积控制的装置和方法本申请是2012年9月28日申请，2014年5月23日进入中国国家阶段的“申请号2012800569596，用于活性生物淤积控制的装置和方法”的分案申请。相关申请的交叉引用本申请来源于2011年9月28日提交的题为“用于活性生物淤积控制系统和方法”的美国临时专利申请61/540，051，其内容全部通过引用结合于此。
本专利技术公开的技术主题涉及一种用于活性生物淤积控制的装置和方法。联邦政府赞助的研究或发展本专利技术是在美国海军研究机构授予的批准号N00014-08-0741和N00014-10-1-0907以及美国国家科学基金会授予的批准号DMR-1121107的政府支持下所作出的。美国政府拥有本专利技术的某些权利。
技术介绍
生物淤积问题阻碍了全世界许多工业操作、军事行动和医务治疗，并且其每年花费超过10-1000亿美元。这依然是一个重要的根本问题，它显著阻碍了人们对生物系统操作的能力。因此，需要提供一种可多方面应用的生物淤积控制的装置和技术。
技术实现思路
本概述以简化形式引入一组概念并进一步在之后的详细说明内描述。本概述并不旨在确定关键特征或所要求保护的主题的必要特征，也不是旨在用于限制所要求保护的主题的范围。本专利技术公开了用于活性生物淤积控制的装置和方法。一方面，一装置包括一与生物材料相接触的表层。该装置还包括一被配置为改变表层为第一形态和第二形态之间的结构的机构。当结垢剂与处于第一形态的表层相结合，从第一形态到第二形态的变化超出表层上结垢剂剥离的临界应力而使所述表层变形。作为优选，所述表层有一内腔。作为优选，所述表层有一导尿管内腔。作为优选，所述表层具有一包含聚合物的材料。作为优选，所述表层具有包括聚二甲基硅氧烷、硅橡胶、丙烯酸系弹性体、聚氨酯或氟橡胶之一的材料。作为优选，所述结构被配置为施加机械力至所述表层，以将所述表层在第一形态和第二形态之间变化。作为优选，所述表层有一材料，以及所述结构被配置为施加气动压力至所述材料，以使表层在第一形态和第二形态间变化。作为优选，所述表层有一内腔，所述结构有至少一空腔，所述空腔大体上围绕所述内腔并被配置为膨胀和收缩，这样所述空腔碰撞所述内腔，当所述空腔膨胀时将表层从第一形态变为第二形态；而在所述空腔收缩时将表层恢复到第一形态。作为优选，所述装置进一步包括一大体上围绕所述空腔的高硬度鞘。作为优选，所述内腔是一导管的内腔。作为优选，至少一个所述空腔流动连接到一被配置为充气至少一个所述空腔的泵端口。作为优选，所述泵端口被配置为利用气动压力充气至少一个所述空腔。作为优选，所诉内腔有一第一侧边和第二侧边，所述第一侧边和第二侧边在第二形态时接触。作为优选，所述装置进一步包括用于气球结构的孔，所述气球结构被配置在内部定位端膨胀，并且包括配置为内部定位端膨胀的外部定位膨胀口，这样使得所述气球结构膨胀在其插入后用于固定导管。作为优选，所述导管是一导尿管。作为优选，所述表层有一内腔，所述结构有至少一个空腔，所述空腔大体上围绕所述内腔并碰撞第一形态的所述内腔，并被配置为膨胀和收缩，这样所述空腔停止碰撞所述内腔，当所述空腔收缩时将所述表层从第一形态变为第二形态。作为优选，所述表层有第一内腔，所述装置进一步包括第二内腔，所述第二内腔沿着所述第一内腔的长度流动连接至所述第一内腔的一个或多个位置，并且被配置为注入冲洗液至所述第一内腔。另一方面，一用于从一装置表层剥离结垢剂的方法，所述方法包括：一装置表层在通过接触生物材料而使结垢剂粘合的第一形态和第二形态之间变化，这样从第一形状到第二形状的变化超出结垢剂从装置表层剥离的临界应力而使表层变形。作为优选，所述表层有一内腔。作为优选，所述表层有一导管内腔。作为优选，所述表层具有一包含聚合物的材料。作为优选，所述表层具有一包括聚二甲基硅氧烷、硅橡胶、丙烯酸系弹性体、聚氨酯或氟橡胶之一的材料。作为优选，所述表层在第一形态和第二形态之间的变化包括施压机械力至所述表层上。作为优选，所述表层有一材料，以及所示施加的机械力包括施加气动压力至所述材料，以使表层在第一形态和第二形态之间变化。作为优选，所述表层有一内腔，所述方法进一步包括提供一具有至少一个大体上围绕所述内腔的空腔的结构，以及所述表层变化包括：充气至少一个所述空腔，使得至少一个膨胀空腔碰撞所述内腔并将所述表层从第一形态变为所述第二形态。作为优选，所述装置进一步包括一大体上围绕所述空腔的高硬度鞘。作为优选，所述内腔是一导管内腔。作为优选，所述空腔流动连接至被配置为充气所述至少一个空腔的泵。作为优选，所述充气至少一个空腔包括施加气动压力。作为优选，所述方法进一步包括提供一被配置为在一内部端膨胀的气球结构，这样使得所述气球结构膨胀在其插入后用于固定导管。作为优选，所述导管是一导尿管。作为优选，所述表层有一内腔，所述方法进一步包括提供一具有至少一个空腔的结构，所述空腔大体上围绕所述内腔并碰撞处于第一形态的所述内腔，以及所述表层变化包括：收缩至少一个空腔，这样至少一个收缩的空腔停止碰撞所述内腔并将所述表层从所述第一形态变为所述第二形态。作为优选，所述表层有第一内腔，所述装置进一步包括第二内腔，所述第二内腔沿着所述第一内腔的长度流动连接至所述第一内腔的一个或多个位置，并且被配置为注入冲洗液至所述第一内腔。另一方面，一系统包括一电极和一连接至所述电极的膜，所述膜有与生物材料相接触的表层。该系统还包括被配置在电极和生物材料之间提供电压的电压源，所述电压源使得表层在第一形态和第二形态间变化。当结垢剂与处于第一形态的表层相粘合时，从第一形态到第二形态的变化超出表层上结垢剂剥离的临界应力而使所述表层变形。作为优选，所述电极包括金属、导电胶带、导电氧化物或半导体中的一种。作为优选，所述电极包括一层导电材料。作为优选，所述生物材料包括一电解质溶液。作为优选，所述膜包括一聚合物。作为优选，所述聚合物膜包括一覆盖层。作为优选，所述覆盖层通过旋涂技术实施。作为优选，所述表层被纹理化。作为优选，所述膜包括聚四氟乙烯、聚（4,4'-氧二亚苯基-均苯四甲酰亚胺、聚乙烯或陶瓷中的一种。作为优选，所述膜包括聚二甲基硅氧烷、硅橡胶、丙烯酸系弹性体、聚氨酯或氟橡胶中的一种。作为优选，所述膜的厚度约为10μm~1mm。作为优选，所述膜厚度约为1μm~500μm。作为优选，所述膜具有杨氏模量约0.5KPa~约2Mpa。作为优选，所述膜具有杨氏模量约1KPa~约1MPa。作为优选，所述外加电压为振荡电压。作为优选，所述振荡电压为约0.1Hz~约100Hz。作为优选，所述振荡电压为约0.5Hz~约10Hz。作为优选，所述外加电压为约0kV~约20kV。作为优选，所述外加电压为约100V~约8kV。作为优选，所述外加电压为约3kV~约6kV。作为优选，所述电压施加至少5分钟。作为优选，所述系统进一步包括一被配置为控制所述电压源改变外加电压以使所述表层在第一形态和第二形态之间变化的控制器。另一方面，一方法包括：提供一电极；提供一连接至所述电极上的膜，所述膜有一与生物材料相接触的表层；以及提供一被配置在电极和生物材料之间提供电压的电压源，所述电压源使得表层在第一形态和第二形态间变化；当结垢剂与处于第一形态的表层相粘合时，其特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一用于从一装置表层剥离结垢剂的方法，所述方法包括：一装置表层在通过接触生物材料而使结垢剂粘合的第一形态和第二形态之间变化，这样从第一形状到第二形状的变化超出结垢剂从装置表层剥离的临界应力而使表层变形；所述表层有一内腔，所述方法进一步包括提供一具有至少一个大体上围绕所述内腔的空腔的结构，以及所述表层变化包括：充气至少一个所述空腔，使得至少一个膨胀空腔碰撞所述内腔并将所述表层从第一形态变为所述第二形态。

【技术特征摘要】
2011.09.28 US 61/540,0511.一用于从一装置表层剥离结垢剂的方法，所述方法包括：一装置表层在通过接触生物材料而使结垢剂粘合的第一形态和第二形态之间变化，这样从第一形状到第二形状的变化超出结垢剂从装置表层剥离的临界应力而使表层变形；所述表层有一内腔，所述方法进一步包括提供一具有至少一个大体上围绕所述内腔的空腔的结构，以及所述表层变化包括：充气至少一个所述空腔，使得至少一个膨胀空腔碰撞所述内腔并将所述表层从第一形态变为所述第二形态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表层有一内腔，所述方法进一步包括提供一具有至少一个空腔的结构，所述空腔大体上围绕所述内腔并碰撞处于第一形态的所述内腔，以及所述表层变化包括：收缩至少一个空腔，这样至少一个收缩的空腔停止碰撞所述内腔并将所述表层从所述第一形态变为所述第二形态。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述表层有第一内腔，所述装置进一步包括第二内腔，所述第二内腔沿着所述第一内腔的长度流动连接至所述第一内腔的一个或多个位置，并且被配置为注入冲洗液至所述第一内腔。4.一用于将细胞组分从表层分离的装置，所述装置包括：一接触细胞成分的一表层；以及一被配置为将表层在细胞成分附着的第一形态和第二形态之间变化的机构，这样从第一形态变为第二形态的变化超出细胞成分从表层剥离的临界应力以使所述表层变形。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述机构被配置为施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔·皮·洛佩兹，弗拉德·伍·利弗林，赵选贺，梵尼德候·希瓦普嘉，王启名，
申请(专利权)人：杜克大学，
类型：发明
国别省市：美国,US