[发明专利]一种骨钉体外降解用试验装置及试验方法

说明书

一种骨钉体外降解用试验装置，包括上位机、单片机、注射器、推动机构和循环机构，推动机构与注射器的活塞柄固定连接并且在连接处设置有压力传感器，注射器内容纳有模拟体液和仿生骨，仿生骨没入到模拟体液中并且仿生骨的两端分别抵在注射器的活塞和喷嘴上，待试验的可降解骨钉设置在仿生骨上，循环机构与注射器相连通用于循环模拟体液，上位机、推动机构、压力传感器和循环机构均与单片机电连接。本发明能够保证可降解骨钉始终在类似于人体的腐蚀环境和力学环境中进行降解，从而精确试验出可降解骨钉的体外降解性能。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体的说是一种骨钉体外降解用试验装置及试验方法。

背景技术

随着我国交通、建筑等行业的发展、人口平均寿命的延长及人口老龄化加剧，导致交通伤、建筑伤和老年骨质疏松性骨折患者快速增加，骨折的发病率在过去几十年内大幅上升，并且呈现持续上升的趋势，骨折已成为当今中国居民健康的一个重要问题。临床上治疗骨折时常采用复位和固定的方法，复位是按照原有的解剖关系将发生移位的断裂骨头恢复到原位置，是骨折修复顺利进行的基本条件。固定是骨折治疗中关键的一步，临床上常见的固定方法是通过夹板、石膏绷带、接骨螺钉、钢板等进行固定。其中外固定需要夹板和石膏绷带，内固定需要接骨螺钉和接骨板。

目前，用于制造骨钉的材料主要包括碳钢、不锈钢、纯钛、钛合金等，这些材料都存在一定的局限性。不锈钢、纯钛和钛合金等金属材料制成的骨钉在植入人体之后，会不同程度地刺激周边肌体组织引起炎症反应；伴随着断骨的生长，由于材料的弹性模量过高，可能产生“应力遮挡效应”，严重的还可能发生二次骨折；此外，这些金属材料是不可降解的，当骨折恢复到一定程度时，需要进行二次手术取出，这不仅增加了患者的痛苦及经济负担，还延长了治疗周期。

可降解骨钉的出现和应用避免了二次手术带来的痛苦和负担，已成为研究的热点。可降解骨钉应具备以下特点：①较高的生物安全性，植入体内无毒性，降解产物不对人体造成危害，可通过正常代谢排出人体；②良好的生物相容性，降解过程中不发生过敏或炎症反应；③力学性能与人骨相似，既要起到固定和支撑的作用，又不破坏骨骼愈合过程中正常的应力环境；④降解速率与骨折愈合速率相匹配。

可降解骨钉在植入人体之后，在体内的降解与材料本身的特性和所受的应力水平有一定的关系。为了研究应力水平对骨钉降解的影响，直接将骨钉植入体内进行试验显然是不现实的，因此需要进行体外降解试验。现有的骨钉体外降解试验方法主要有：①直接在模拟体液中进行腐蚀试验；②电化学腐蚀法；③动物试验。这几种方法都存在与人体复杂的环境相差甚远的缺陷，得到的试验结果也存在很大的误差。另一方面，现有的骨钉体外降解试验主要依赖于传统简单的试验设备进行，难以对骨钉在体内的环境进行模拟。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明的第一个目的是提供一种骨钉体外降解用试验装置，同时实现了对体液环境、骨骼承受压力和体液循环的模拟，充分对人体内环境进行了仿真，以便能够更精确地评价可降解骨钉的体外降解性能。

为了实现上述第一个目的，本发明采用的具体方案为：一种骨钉体外降解用试验装置，包括上位机、单片机、注射器、推动机构和循环机构，推动机构与注射器的活塞柄固定连接并且在连接处设置有压力传感器，注射器内容纳有模拟体液和仿生骨，仿生骨没入到模拟体液中并且仿生骨的两端分别抵在注射器的活塞和喷嘴上，待试验的可降解骨钉设置在仿生骨上，循环机构与注射器相连通用于循环模拟体液，上位机、推动机构、压力传感器和循环机构均与单片机电连接。

作为一种优选方案，试验装置包括结构框架，所述推动机构包括固定设置在结构框架上的步进电机，步进电机驱动连接有丝杆，丝杆上配合套设有加力板，加力板上穿设有滑杆，滑杆与所述活塞柄固定连接，滑杆上套设有弹簧，弹簧的两端分别于加力板和活塞柄固定连接。