[发明专利]模拟口腔环境的恒温水浴循环装置及利用该装置测试应力的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟口腔环境条件下研究热塑性材料的应力松弛性能的装置，特别是涉及一种恒温水浴循环装置。

背景技术

无托槽隐形矫治技术是近年来兴起的一种新型正畸矫治技术，因其美观、舒适、安全和卫生而受到众多患者的青睐。不同于传统的固定矫治技术，矫治力主要来源于热塑性材料变形后的回弹力。因此，制作矫治器的热塑性材料的力学性能是影响矫治器治疗效果的最根本因素。在实际临床使用过程中，矫治器往往是长期受力的，且热塑性材料的力学性能有很强的时间依赖性。因此对其长期负载表现出来的力学性能，即应力松弛和蠕变回复等的研究非常重要。而矫治器的工作环境是口腔环境，口腔环境十分复杂，会影响热塑性材料的性能，因此，对于矫治器材料性能的研究应当在模拟口腔环境中进行。参见文献“The mechanical properties of dental thermoplastic materials in a simulated intraoral environment”《Orthodontic waves，2006年，第65卷，p64-72》。

通常使用商用材料测试机(如BOSE生物材料动态力学试验机ELF3100)对材料开展应力松弛性能研究，如Bose BioDynamic系统。该系统在无菌的细胞介质环境中对生物材料及组织工程样品进行实时精确的物性测量，具有精确的生物力学刺激加载能力及模拟生理环境的能力。此系统可以用来培养并评价各种样本包括生物材料、细胞种植与非细胞支架、自然组织和组织工程产品。BioDynamic系统可以仿真在体环境进行组织培养或三维样本测试。BioDynamic系统可程序化控制试样力学加载和媒体循环。每个培养舱具有独立的封闭媒体循环系统，避免污染。此系统适合组织构建、生物材料性能、支架工程以及生物兼容性评估，也可以进行各种环境下的长期实验研究。材料物性分析为新生物材料和组织工程产品的特性研究提供重要的基准和手段，应用领域包括血管组织和组织工程化心肌补片的特性测量，骨、软骨、半月板、韧带、肌腱和椎间盘组织等相关研究。

但是，BioDynamic系统的测试过程比较复杂，而且成本非常高昂，使得矫正器材料的研发成本也高。而且，目前在模拟口腔环境中开展材料的应力松弛性能非常困难，其主要原因是国内还没有专门用于在模拟口腔环境中进行材料性能研究的测试机。

发明内容

为了实现利用商用材料测试机对材料开展模拟口腔环境中的应力松弛性能研究，本发明的目的是将标准试样加载一个局部的恒温浴环境，模拟口腔的温度和湿度，对材料进行应力松弛性能测定。

本发明提供了一种水浴杯，所述水浴杯包括杯体，上进水口，下出水口，杯盖，位于杯盖上的圆孔，其特征在于，所述杯盖上还具有条形开口，所述杯体的下底面具有条形开口，当测试时，测试试样穿过所述条形开口和所述条形开口并被测试机的夹具夹住两端，所述水浴杯加入恒温水模拟口腔环境，用于测试材料的应力松弛性能。

根据本发明所述的水浴杯，其特征在于，所述水浴杯的高度大于试样的标距长度且小于夹具间的初始距离。

根据本发明所述的水浴杯，其特征在于，插入试样后，所述水浴杯下底面的条形切口通过玻璃胶和封口膜密封以防渗水。

根据本发明所述的水浴杯，所述水浴杯中的水温为37℃±0.5℃。

根据本发明所述的水浴杯，所述水浴杯中的液面高度控制在水浴杯入水口的上沿和水浴杯杯盖之间。

根据本发明所述的水浴杯，所述试样的标线间部分完全没于恒温水浴环境中。

根据本发明所述的水浴杯，所述水浴杯中的水为蒸馏水。

根据本发明的一种包括本发明所述水浴杯的装置，所述装置还包括固定所述水浴杯的固定装置，恒温水浴箱，动力装置、以及将这些部件连接起来的管，所述动力装置将所述恒温水浴箱中的水送入水浴杯的上进水口，所述下出水口将水浴杯中的水排回所述恒温水浴箱，其特征在于，当测试时，测试试样穿过所述水浴杯的所述条形开口和所述条形开口并被测试机的夹具夹住两端，所述水浴杯流入恒温水模拟口腔环境，用于测试材料的应力松弛性能。

根据本发明所述的装置，其特征在于，所述动力装置是蠕动泵。

根据本发明所述的装置，其特征在于，在所述水浴杯的下出水口上设置有一个阀，用于控制水浴杯中水流出的速度。

根据本发明所述的装置，其特征在于，所述装置还包括温度计，通过杯盖上的圆孔放入所述水浴杯中。

根据本发明的一种利用本发明所述的装置测试材料的应力松弛性能的方法，所述方法包括如下步骤：

-将测试试样插入水浴杯中；