镁合金医疗器械生物降解性能体外动态模拟测试设备制造技术

本实用新型专利技术公开了镁合金医疗器械生物降解性能体外动态模拟测试设备，包括测试舱、水平运动平台、上位载样器和恒温槽，其中水平运动平台固定于测试舱之内部上方，用于提供水平运动，上位载样器竖直固定于水平运动平台之水平运动输出单元上，测试舱置于恒温槽中。利用该设备易于实现试样在介质中按照指定轨迹及速度进行水平运动，可快捷、准确地评价生物医用材料、常规工程材料及军工材料等与体液、海水等介质间相对运动速度及介质组分、温度和ｐＨ值等对介质侵蚀性及材料降解性的影响，对开发新材料／新器械及其应用技术具有重要价值，对提高研发效率和研发质量、降低研发成本具有重要意义。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

镁合金医疗器械生物降解性能体外动态模拟测试设备
本技术属于材料性能测试技术和设备领域，涉及一种在流体介质中对材料 腐蚀降解性能进行动态模拟测试评价的设备。
技术介绍
服役于液态环境中的材料，如植入人体内的医疗器械、海水中的舰艇船舶等， 与介质间的相对运动对其腐蚀降解行为有着十分重要的影响。研究表明，这种相对运动 不仅可以改变材料/器械的腐蚀降解速度，而且可以改变其腐蚀降解类型及其机制。因 此，模拟实际服役状况尤其是环境介质与材料/器械间的相对运动，对于揭示介质降解 侵蚀性及材料/器械腐蚀降解行为真实规律、开发新材料/新器械及其降解控制技术等具 有重要意义。以生物医用金属材料为例，镁合金以其资源、价格和性能尤其是生物降解-吸 收性、生物相容性和力学相容性优势，有望成为理想的生物医用金属新材料，用于冠脉 支架、组织工程支架、骨钉、骨板、骨网以及人工骨等附加值极高的医疗器械产品的设 计、制造。但是，生物降解过快的问题却一直制约着镁合金的生物医用。因此，研究镁 合金生物降解行为规律、开发镁合金生物降解控制技术(包括新合金开发、表面改性等) 具有重要意义。在生物医用镁技术的研发进程中，镁合金生物降解性能的测评是核心任 务之一。现有动态模拟试验装置或以满足普通工业用材如铁基材料的性能测试为设计原 则，未考虑生物材料测试条件要求的特殊性，如封闭、无菌、恒温等；或以常规生物医 用金属材料如不锈钢、钛合金等的性能测试为出发点，未考虑镁合金的特殊性——生物 降解性及阴极降解产物在水基介质中的难溶性。因此，现有动态模拟试验设备应用于镁 合金生物降解性能的研究存在诸多缺憾。受此限制，镁合金生物降解性能的现有测评仍 以经典的全浸腐蚀试验法为主。这种方法虽简单易行，却存在如下主要弊端1)忽略了 材料/介质除对流以外的相对运动对材料腐蚀降解行为的重要影响。而镁合金指日可待 的生物医用，尤其是作为冠脉支架等使用时，不可避免会受到流动的人体体液如血液、 组织液等的剪切作用；2)作为1)的直接后果，相关结果与体内植入试验结果相去甚远， 难以准确预测材料/器械的体内生物降解性能，导致其临床参考价值大打折扣，从而失 去了体外研究应有的意义。因此，设计、开发适应镁合金生物降解特性的动态模拟试验 设备，已成为生物医用镁技术研发工作的当务之急。
技术实现思路
本技术的目的就是针对现有技术及设备之不足，提供一种能够模拟服役状 态下介质/材料间相对运动状态，方便、快捷、准确地评价介质降解侵蚀性和材料腐蚀 降解行为的动态模拟测试设备。本技术的上述目的通过以下技术方案实现一种镁合金医疗器械生物降解 性能体外动态模拟测试设备，包括测试舱、水平运动平台、上位载样器和恒温槽；所述水平运动平台固定于测试舱之内部上方，用于提供水平运动；所述上位载样器竖直固定 于水平运动平台之水平运动输出单元上；所述测试舱置于恒温槽中。所述测试舱为封闭长方体容器，其舱顶分别设有圆形的操作孔、液量调节孔、 测试孔和带滤器的通气孔，其中操作孔位于舱顶几何中心，调节孔靠近测试舱之左侧面 和后侧面，测试孔靠近测试舱之右侧面和前侧面，通气孔位于操作孔的周围；操作孔、 调节孔和测试孔均为通孔，分别带匹配的密封塞；测试舱之左侧面和右侧面分别开有排 液口，排液口靠近测试舱之舱底和后侧面，其内无缝嵌套内螺纹管，内螺纹管带匹配的 螺纹管塞；测试舱之前侧面标有高度刻度，刻度区舱壁透明可视。所述水平运动平台为电动滑台，其水平运动输出单元为滑块或活塞头；水平运 动平台与驱动马达及可编程控制调节器(PLC)相连。所述上位载样器包括一个驱动轴、三个以上载样头以及与载样头相同数量的衔 接桥，其中衔接桥的一端与驱动轴的下端相连，衔接桥的另一端与载样头的上端相连， 驱动轴的上端和载样头的下端均为自由端，载样头与衔接桥之间为一一对应关系；所述 驱动轴与载样头均为圆柱体；所述载样头的轴线与驱动轴的轴线相互平行且共平面；所 述载样头尺寸相同，且其自由端均设有用于安装试样的外螺纹；相邻两载样头之间的间 距相等；所述驱动轴之自由端为与水平运动平台之水平运动输出单元的紧固连接端；上 位载样器固定于水平运动平台上时，其载样头朝下。与现有技术相比，本技术的突出效果为结构简洁、可控性好、使用方 便，通用性强，能够模拟材料/介质间相对运动状态，完成介质、材料及其应用技术快 速而准确的测试评价。具体而言，本技术的优点如下1)水平运动平台的引入，使运动轨迹及运动速度的控制更精确、更便捷；水平 运动平台内置测试舱的结构设计，可确保有关测试工作在封闭环境进行，从而有效避免 外界因素的干扰；上位载样器的专利技术和利用，实现了对试样以硬质材料从其上端进行装 载，从而解决了传统“悬吊式”载样法遇到的难题，其一拖三或以上的结构设计，可实 现对多个样品的一次性装载及后续研究测试，达到通过一次试验获取多组试验数据的目 的，在大幅降低工作量、显著提高研发效率的同时，可确保试样/介质相对运动参数的 可控性以及测试条件的平行性。幻利用该设备易于实现试样在液态介质中的水平运动，可方便、快捷、准确地 测评材料/介质间相对运动速度及面容比、介质温度、PH值和组分等重要参数对介质侵 蚀性及材料腐蚀降解性的影响，对揭示材料腐蚀降解行为规律、开发新材料/新器械及 其降解控制等应用技术具有重要价值，对提高研发效率和研发质量、降低研发成本具有重要意义。3)该设备不仅适用于模拟体内生理环境如动态血液/组织液等对生物医用金属 材料如镁合金、钛合金等以及可降解生物医用高分子材料如PLLA、SR-PLLA等及其医 疗器械产品的降解作用，而且适用于常规工程材料以及军工材料等与诸如海水之类的侵 蚀性介质间相互作用的动态模拟及相关性能的加速测试。附图说明图1为本技术的结构示意图。图2为本技术之测试舱俯视结构示意图。图3是本技术之上位载样器主视结构示意图。图4是本技术之上位载样器俯视结构示意图。图中1-测试舱，2-水平运动平台，3-上位载样器，4-恒温槽，5-水平运动 输出单元，6-操作孔，7-调节孔，8-测试孔，9-通气孔，10-排液口，11-驱动轴， 12-载样头，13-衔接桥。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施作作进一步的说明，但本技术的保 护范围恶化实施不限于此。如图1所示，本技术由测试舱1、水平运动平台2、上位载样器3和恒温槽 4组成。其中测试舱1为测试介质的盛装容器以及测试执行场所。水平运动平台2如电 动滑台固定于测试舱1之内部上方，用于提供水平运动，以驱动上位载样器3以特定速度 和轨迹如往复直线在测试舱1内运动。水平运动平台2与驱动马达及可编程控制调节器 (PLC)相连，便于对运动速度、轨迹等进行精确控制。上位载样器3竖直固定于水平运 动平台2之水平运动输出单元5如电动滑台之滑块或活塞头上，便于在水平运动平台2的 驱动下在测试舱1内运动，并最终实现带动其上装载的试样以特定速度和轨迹进行运动 的目的。所述测试舱1置于恒温槽4中，有利于对测试舱内液态介质的温度进行调控。如图1、图2所示，测试舱1为封闭长方体容器，其舱顶分别设有圆形的操作孔 6、液量调节孔7、测试孔8和带滤器的通气孔9。其中操作孔6位于舱顶几何中心，本文档来自技高网...

【技术保护点】
镁合金医疗器械生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特征在于包括测试舱（１）、水平运动平台（２）、上位载样器（３）和恒温槽（４）；所述水平运动平台（２）固定于测试舱（１）之内部上方，用于提供水平运动；所述上位载样器（３）竖直固定于水平运动平台（２）之水平运动输出单元（５）上；所述测试舱（１）置于恒温槽（４）中。

【技术特征摘要】
1.镁合金医疗器械生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特征在于包括测试舱 (1)、水平运动平台O)、上位载样器C3)和恒温槽；所述水平运动平台( 固定于测 试舱(1)之内部上方，用于提供水平运动；所述上位载样器C3)竖直固定于水平运动平台 ⑵之水平运动输出单元(5)上；所述测试舱⑴置于恒温槽⑷中。2.根据权利要求1所述的镁合金医疗器械生物降解性能体外动态模拟测试设备，其 特征在于所述测试舱(1)为封闭长方体容器，其舱顶分别设有圆形的操作孔(6)、液量 调节孔(7)、测试孔(8)和带滤器的通气孔(9)，其中操作孔(6)位于舱顶几何中心，调 节孔(7)靠近测试舱⑴之左侧面和后侧面，测试孔⑶靠近测试舱⑴之右侧面和前 侧面，通气孔(9)位于操作孔(6)的周围；操作孔(6)、调节孔(7)和测试孔(8)均为通 孔，分别带匹配的密封塞；测试舱(1)之左侧面和右侧面分别开有排液口(10)，排液口 (10)靠近测试舱(1)之舱底和后侧面，其内无缝嵌套内螺纹管，内螺纹管带匹配的螺纹 管塞；测试舱(1)之前侧面标有高度刻度，且刻度区舱壁透明。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永君，刘通，王治平，耿利红，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]