[发明专利]医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备

说明书

技术领域

本发明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，特别适用于生物医用材料/器械如医用镁合金及其医疗器械产品生物降解性能的体外动态模拟测试。

背景技术

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。现有动态模拟试验设备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。

发明内容

本发明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。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，包括恒温槽、储液罐、循环泵、流量计、测试舱、上位载样器、吸液管和回流管，其中吸液管和回流管分别置于储液罐中，储液罐置于恒温槽中，流量计和测试舱分别竖直固定，上位载样器经测试舱之舱顶盖悬挂于测试舱内；吸液管位于储液罐罐外的管口与循环泵之入口间、循环泵之出口与流量计之入口间、流量计之出口与测试舱之进舱管间、测试舱之出舱管与回流管位于储液罐罐外的管口间分别通过水管相连，构成液态介质循环通路。

所述储液罐为封闭方体容器，由隔板分成左、右两个独立罐体，其中右罐容积为左罐容积的2.1倍以上；储液罐罐顶设有补给口、带滤器的通气孔、吸液口和回流口，其中补给口带匹配的密封塞，吸液口位于储液罐之左罐罐顶并靠近储液罐之左侧面和前侧面，回流口位于储液罐之右罐罐顶并靠近储液罐之右侧面和前侧面，吸液口和回流口分别是吸液管和回流管通过罐顶的通道，管与口之间密封连接；在隔板的不同高度间隔设有溢流孔，溢流孔靠近储液罐之后侧面；储液罐之左侧面和右侧面分别开有排液口，排液口靠近储液罐之罐底和后侧面；溢流孔和排液口内均无缝嵌套内螺纹管，内螺纹管带匹配的螺纹管塞。

所述测试舱由进舱管、喇叭状渐扩舱、圆筒状主舱、舱顶盖和出舱管五部分构成，其中进舱管和主舱分别位于渐扩舱的两端且三者共中轴线，出舱管位于主舱侧面且距主舱口端面21mm以上；舱顶盖与主舱口通过螺纹连接，其中主舱口带外螺纹，舱顶盖盖周带与主舱口外螺纹匹配的内螺纹，盖顶内衬密封垫圈；舱顶盖几何中心设有带内螺纹的用于对上位载样器进行定位的圆形装样孔，在装样孔周围设有圆形测试孔，装样孔和测试孔均为通孔，且测试孔带匹配的密封塞；进舱管和出舱管均为内径均匀的中空竹节管，且出舱管内径为进舱管内径的2.1倍以上；渐扩舱和主舱为中空结构，且进舱管与渐扩舱舱室、出舱管与主舱舱室分别直接相通；主舱与渐扩舱之间设有圆形多孔稳流板；主舱外壁分别标有高度刻度和圆筒内径，且刻度区舱壁透明。