[发明专利]一种模拟吻合材料在流场中受到循环张力的实验装置

说明书

本发明公开了一种模拟吻合材料在流场中受到循环张力的实验装置，该装置包括可调速蠕动泵Ⅰ(1)、可调速蠕动泵Ⅱ(13)、硅胶软管(2)、液体储存罐Ⅰ(3)、恒温反应池(4)、模拟肠道(5)、吻合材料(6)、可膨胀气囊(7)、导气软管(8)、压感充放气循环控制仪(9)和液体储存罐Ⅱ(12)。该实验装置可以真实模拟不同形状或材料的吻合材料在流动腐蚀介质中肠道蠕动时的受力和腐蚀行为，实验过程中流场的流速、腐蚀介质及实验温度可控，材料受力载荷大小、频率、时间可调，适用于材料在流动腐蚀介质中受到模拟肠道蠕动载荷作用的疲劳腐蚀实验，且该装置结构简单、操作简便、功能齐全，可以得到科学、真实的实验结果。

技术领域

本发明涉及一种模拟吻合材料在流场中受到循环张力的实验装置，属于检测设备技术领域和材料防护领域。

背景技术

近几年，由于消化道癌症患者数量的不断增加，对肠道吻合用医疗器械的需求也不断增加。传统的钛合金材料会在体内永久存留或需要二次手术取出，对患者造成不利的影响，因此，开发一种新型吻合材料就尤为重要。同时，由于真实的动物体内检测成本较高，开发一种较为真实的体外模拟实验装置具有重要的意义。

模拟材料的真实服役环境，并评估、预测材料的各项行为一直是材料工作者普遍关注的重要问题和难点，尤其是模拟难以通过实际观测的人体内条件。大部分人体植入材料往往受到多场耦合作用，包括流场、温度场以及应力场的共同作用，如骨科固定器件在体内固定过程中受到体液流动的流场和植入部位本身应力以及外在运动施加的循环弯曲应力共同作用，胃肠吻合材料同样受到肠液、食物残渣的流动和肠道组织的张力以及肠道蠕动过程中产生的各向拉压力。不同于以往在力学上对材料测试的单向循环拉伸和压缩测试以及在体外降解中的静态和流场浸泡，流场存在并伴随各向异性的循环应力可能会导致材料性能的加速下降，会造成其过早失效，失效部位也会有所不同，如何在体外真实地模拟材料的受力和腐蚀行为，有效科学的评估材料服役性能是材料测试的关键。

为此，亟需设计一种能真实模拟材料受到流场腐蚀介质和肠道蠕动应力共同作用的装置，以科学地评估材料整体和瞬时的腐蚀行为。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种模拟吻合材料在流场中受到循环张力的实验装置，用于模拟肠道蠕动下吻合材料在流体环境中受到循环载荷作用，该装置内流场的流速、腐蚀介质及实验温度可控，吻合材料受力载荷大小、频率、时间可调，可以较为真实的模拟人体内肠道在一天内不同时间的分段作用机制，适用于吻合材料在体外循环载荷作用下的疲劳腐蚀实验测试，本发明实验装置结构简单、操作简便、功能齐全，可以得到科学、真实的实验结果。

技术方案：本发明提供了一种模拟吻合材料在流场中受到循环张力的实验装置，该装置包括可调速蠕动泵Ⅰ、可调速蠕动泵Ⅱ、硅胶软管、液体储存罐Ⅰ、恒温反应池、模拟肠道、吻合材料吻合部位、可膨胀气囊、导气软管、压感充放气循环控制仪和液体储存罐Ⅱ，其中模拟肠道位于恒温反应池内部，吻合材料钉合于模拟肠道内壁上，可膨胀气囊位于模拟肠道内部中心位置，所述可膨胀气囊通过导气软管与压感充放气循环控制仪相连，构成模拟肠道蠕动循环受力装置，可调速蠕动泵Ⅰ、液体储存罐Ⅰ和模拟肠道三者通过硅胶软管依次连接构成形成液体循环回路，构成内部腐蚀介质流场环境；可调速蠕动泵Ⅱ、液体储存罐Ⅱ和恒温反应池通过硅胶软管依次连接构成形成液体循环回路，构成外部腐蚀介质流场环境。

其中：

在模拟肠道的外部两端分别设置有端口固定器，用于固定模拟肠道在恒温反应池的位置，同时固定模拟肠道两侧硅胶软管进水的位置。

所述的吻合材料钉合于模拟肠道的肠道内壁上，且吻合材料环绕于可膨胀气囊中间位置的周围。

所述的可调速蠕动泵Ⅰ、液体储存罐Ⅰ和模拟肠道三者通过硅胶软管依次连接构成形成液体循环回路中，模拟肠道内部两端相对设置有两个圆形漏斗，硅胶软管分别与漏斗的尖部相接，构成液体循环回路。

所述的液体储存罐Ⅰ和液体储存罐Ⅱ中的腐蚀介质相同或者不同。