渗透性流动电池和水力传导系数系统的制作方法_4

文档序号:8475917阅读:来源:国知局
室130位于牙质样本190下方的部分中流体压力上升。这 个增大的流体压力引发牙质样本190中的牙质小管孔口中(跨或通过牙质小管孔口)的流 体流动。流体流动继续通过封盖150的流动出口通道160。
[0157] 不受任何所枚举的理论限制,据信由本发明的流动电池100如下解决Pashley电 池的限制。在一些实施例中,通过在流动电池100中要求不超过两个垫圈,消除由于"0"型 环(4个)和间隔件(2个)的过多数量而存在于Pashley流动电池中的叠堆误差。另外, 通过要求沟槽118和158,流动电池100减少、基本上消除或消除牙质样本周围的泄露,这些 泄露是由组装Pashley电池时"0"型环的滑动或不准确放置造成的。
[0158] 接着,用于本发明的流动电池100中的垫圈具有用于接触牙质样本的至少一个平 坦的侧面,任选地垫圈具有方形横截面或至少一对平坦的侧面,一对中的一个平坦的侧面 与另一个平坦的侧面相背对(或基本上相背对),使得一对中的一个平坦的侧面接触封盖 150和/或基部,并且一对中的另一个平坦的侧面被定位成接触牙质样本,以用于将牙质样 本固定在流动电池内,而用于Pashley流动电池的"0"型环具有圆形横截面。本发明的垫 圈的处于相背对关系的平坦的侧面对以一致的牙质样本面积接触牙质样本,从而最小化系 统中的可能泄露。此类垫圈还消除由以下原因造成的无法一致地确定牙质样本暴露于流动 电池中的流体的面积:由于当在Pashley电池的密封期间施加压力时,Pashley类型的"0" 型环的圆形横截面变平,所以样本/ "〇"型环接触线的面积的宽度发生改变。在此提醒,当 使用Pashley流动电池时,无法一致地确定牙质样本暴露于Pashley流动电池中的流体的 面积可导致牙质的渗透性的不一致测量。
[0159] Pashley流动电池的另一个问题涉及Pashley流动电池的组装,封盖部件50螺纹 连接至基部部件10上。封盖部件50相对于基部部件10的旋转运动通常致使牙质样本、 "〇"型环和间隔件旋转,这可导致牙质样本周围的泄露。在流动电池100中,通过使用至少 一个压封(即无需封盖150相对于底部部件110的旋转运动所完成的密封)紧固件186将 封盖150紧固到底部部件110上来最小化牙质样本190周围的泄露。
[0160] Pashley流动电池的另一个问题涉及其从入口管和出口管到入口 22通道和出口 24通道的"压力配合"连接。"压力配合"连接通常泄露,从而导致流量测量的不准确性。 在某些实施例中,用于本发明的流动电池100的入口通道144 ;任选的第二流动入口通道 142 ;排气通道148以及任选的第二排气通道146中的至少一者与入口管和出口管具有"螺 纹"连接。具体地,在一些实施例中,入口通道144 ;任选的第二入口通道142 ;排气通道 148 ;以及任选的第二排气通道146中的至少一者被机加工,以通过内螺纹或以其它方式相 容的螺纹管端部或适配器诸如购自Upchurch-IDEX health and Science (Bristol, CT)或 Swagelok(Solon OH)的那些与入口管和出口管具有"螺纹"连接,并且可由金属诸如不锈 钢、聚合物或其它非反应性材料构成。
[0161] Pashley方法还不能解决气泡的问题,这些气泡倾向于在牙质渗透性测量期间在 流动电池中聚集在牙质样本下方。另外,在下列项中的任一项中不受理论限制的情况下,据 信通过以下方式实现从具有创造性的流动电池100中的牙质样本190下方移除(或减少) 气泡:将电池定位(例如,通过旋转或倾斜)成使得成角度的(为角Θ )排气通道148由于 定位而相对于通过流动电池 loo的水平横截面平面χ"γ"的顶侧面形成负角φ,水平横截面 平面Χ"Υ"与排气通道148的内端148a相交,并且角φ的顶点在内端148a和水平横截面平 面X"Y"的交点处。如从水平横截面平面X"Y"的顶侧顺时针测量(如在图10处所示), 角Φ的范围是从大于大约0°、任选地从大约15°到大约85°、任选地从大约25°到大约 55°、或任选地从大约30°到大约45°。如在图10中所示,使流动电池100顺时针(如由 指向箭头"r"所示)旋转或倾斜直到排气通道148形成大于大约0°的所述角φ允许移除 呈一个或多个气泡136形式的空气。低密度(相对于流体)气泡136 (具有指向箭头)在 竖直(或基本上竖直)的方向上流动(即相对于所示的"ζ"轴正向移动)离开内腔室130, 通过排气通道148和任选的第二排气通道146,并且随后离开流动电池100。(出于示出角 Φ的目的,图10示出垂直于纸张并且沿轴线X"从纸张出来的横截面平面X"Y"。)
[0162] 图11为解释在根据本发明的测量牙质的渗透性的方法中使用的设备布局的示意 性流程图。该图示出在示意图中显示为"黑框"的流动电池100。尽管这是设备的一种可能 布局,但应当理解,其它可能布局也将可用于根据本发明的测量牙质的渗透性的方法。
[0163] 示意性流程图以流动连通方式包括:压力发生罐220 ;流体源230 ;流量计242 ;压 力调节器224 ;压力计226和248 ;管222、234、238和254 ;以及阀228、236、246和256。管 222将压力发生罐220连接至流体源230。提供具有器皿(或容器)的流体源230,器皿所 具有的横截面面积大得足以阻止液位高度上由于向系统设备损失流体而造成的可检测改 变。例如,在测量期间从容器损失的流体将大约为0. 5ml的情况下,可使用具有IOcm的横 截面直径的一升器皿。流体源230的器皿(或容器)填充有足够的流体232,以限定垂直于 器皿(或容器)壁的液位平面。流体源230定位在高度Ah处(即从流体源器皿中的液位 的顶部到流动电池100中的牙质样本的顶部的距离)。在某些实施例中,选择△ h以提供相 当于牙髓压力的压力(如由静态流体压力公式所确定),也就是从大约〇· 2psi±0. 05psi。 静态流体压力公式为P gh,其中P =m/V=流体密度,g=重力加速度,并且h (或在这种 情况下,Ah)=流体的深度。
[0164] 流体源230可为塑料、金属或玻璃。例如,流体源230可为由Kimble Chase Life Science and Research Products LLC (Vineland, NJ)供应的一升培养基瓶,该一升培养基 瓶带有 GL-45Q 型瓶盖 1/4-28 三通配合端口(Fisher Scientif ic#00945Q-3)。流体 232 可 为水、蒸馏水或去离子水(DI)。
[0165] 加压的惰性气体从压力发生罐220流动通过阀228、压力调节器224和压力计 226,并且进入流体源230中的流体232上方的顶部空间中。管234和阀236位于流体源230 上,并且如早先指出,与流体源230流动连通,并且在必要时用于对流体源230进行排放。
[0166] 由压力发生罐220对流体源230进行加压充当用于将流体泵送到流动电池100中 的泵送机构(或压力源)。其它泵送机构(或压力源)包括但不限于:静态流体压力、活塞 栗、旋转活塞栗、隔I吴栗、齿轮栗或双动活塞栗。
[0167] 流体源230的加压使得流体232通过管238离开流体源230。管238中的流体流 经流量计242、阀246和压力计248,并且通过流动入口通道144 (或任选地通过第二流动入 口通道142)(见图8)进入流动电池100。管254连接至流动电池100的排气通道148,并且 如早先指出,与流动电池100的排气通道148流动连通(或任选地通过第二排气通道146) (见图8)。阀256位于管254上,以使在牙质渗透性测量开始时位于内腔室130的位于牙 质样本190下方的部分中的残余空气(或气泡136)流出。如在图11中由252所示,流体 通过封盖150的流动出口通道160离开流动电池100。
[0168] 在一个实施例中,图11的示意图中示出的压力发生罐220是能够在设备中提供压 力的加压罐,诸如独立式实验室罐或空气压缩机。在某些实施例中,压力发生罐220提供最 高达2000psi的压力。此类压力发生罐可购自多个已知供应商。可使用经纯化的空气,也 可为惰性气体诸如氮或氩。在一个实施例中,使用"高纯度"或"超高纯度"的氮气的压力 发生罐220可购自Air Gas (Radnor,PA)。适用于本发明的压力发生罐的实例包括由Air Gas (Radnor, PA)供应的N2Cylinder HP300。任选地,气体可从在测试位置外部的"室内线" 供应,前提是来自"室内线"的压力足以执行所公开的渗透性测试。
[0169] 压力调节器224是可调整高精度调节器。如本文所用,"高精度调节器"是指以 下调节器:能够在所有情况下没有波动地维持小于或等于30psi (或大约30psi)、任选地 小于或等于20psi (或大约20psi)、任选地小于或等于15psi (或大约15psi)、任选地小于 或等于IOpsi (或大约IOpsi)、任选地小于或等于5psi (或大约5psi)、任选地小于或等于 2. 5psi (或大约2. 5psi)以及任选地从大约0· OOlpsi、任选地0· Olpsi (或大约0· Olpsi)、 任选地0.1 psi (或大约0.1 psi)、任选地0. 25psi (或大约0. 25psi)、或任选地0. 5psi (或大 约0. 5psi)的压力,持续至少10分钟、任选地15分钟、任选地30分钟或任选地60分钟的一 段时间。如本文所用的术语"一个或多个波动"是指大于或等于±0.1 psi (或大约0.1 psi)、 任选地大于或等于±0.0 lpsi (或大约0.0 lpsi)、任选地大于或等于±0. 005psi (或大 约0· 005psi)、或任选地大于或等于±0.0 Olpsi (或大约0· OOlpsi)的一个或多个测量变 动。在某些实施例中,高精度调节器在设备中提供压力,使得设备中的流体流量的范围是从 0 (或大约0)到大约200,任选地从大约0 (或大约0) 0 (或大约0)到大约85、或任选地从大 约〇(或大约0)到大约20微升/分钟。适用于本发明的高精度调节器的实例是由Marsh Bellofram(Newell, WV)供应的Type-IOLR压力调节器。在一些实施例中,压力计226和248 可为精确数字测试计,诸如由Ashcroft(Huntington Beach, CA)供应的Type 2089、Type 2086和Type 2084。任选地,本发明的设备可采用至少两个压力调节器:第一总压力调节 器,该第一总压力调节器能够维持压力持续给定或一定时间段;以及第二高精度压力调节 器,该第二高精度压力调节器能够没有波动地维持小于或等于20psi (或大约20psi)、任选 地小于或等于15psi (或大约15psi)、任选地小于或等于IOpsi (或大约IOpsi)、任选地小 于或等于5psi (或大约5psi)、或任选地小于或等于2. 5psi (或大约2. 5psi)的压力,持续 至少10分钟、任选地15分钟、任选地30分钟、或任选地60分钟的一段时间。
[0170] 在一个实施例中,流量计242为高精度流量计。当用于描述流量计时,短语"高精 度"是指所具有的器械分辨率低于大约〇. 5微升/分钟、或任选地低于大约0. 5纳升的流量 计。流量计可为手动或数字流量计。流量计242充当适用于测量和/或确定通过牙质样本 190的水力传导系数的测量装置。在某些实施例中,流量计被校准以测量从大约0到大约 200、任选地从大约0到大约85、或任选地从大约0到大约20微升/分钟的流体流量。可使 用的手动流量计的实例包括由Gilmont Instruments (Barrington, IL)供应的那些,包括直 接读取流量计 Gilmont Flowmeter GF2000 和关联的流量计 Gilmont Flowmeter GF3000。 可使用的数字流量计的实例包括由The Sensirion Co. (Westlake Village, CA)供
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