专利名称：一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备的制作方法
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 试验装置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，提供一种医用镁合金生物降解性 能体外动态模拟测试设备。本发明能够模拟服役状态下介质/材料间相对运动状态，可方 便、快捷、准确地评价介质降解侵蚀性和材料腐蚀降解性。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、动力罐、测试舱、下位载样器、量气 器、吸液管、第一回流管和第二回流管；吸液管、第一回流管和第二回流管分别置于储液罐中，储液罐置于恒温槽中，流量计竖直固定，下位载样器置于测试舱内，量气器竖直固定于 下位载样器正上方，动力罐和测试舱分别水平固定于高度差可调的底座上；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、流量计之出口与动 力罐之进罐管间、动力罐之出罐管与测试舱之进舱管间、测试舱之出舱管与第一回流管位 于储液罐罐外的管口间、动力罐之外溢流管与第二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。所述动力罐包括进罐管、出罐管、外溢流管和主罐体；主罐体为封闭圆筒，其内腔 由第一隔板和第二隔板分隔为左、中、右三个独立腔室；进罐管位于主罐体左侧面近罐顶 端，其管腔与主罐体之左腔直接相通；出罐管位于主罐体右侧面近罐底端，其管腔与主罐体 之右腔直接相通；外溢流管位于主罐体前侧面近罐顶端，其管腔与主罐体之中腔直接相通； 第一隔板在靠近罐底端设有连通孔，第二隔板在靠近罐顶端设有长方形的第一内溢流孔， 第一内溢流孔几何中心与外溢流管中轴线共平行于主罐体罐顶的平面；出罐管和外溢流管 分别设有调节阀；主罐体之中腔顶部设有带滤器的第一通气孔；动力罐罐体外壁以罐底上 平面为计量起点标有深度刻度，且刻度区罐体透明。所述测试舱包括进舱管、主舱和出舱管，其中进舱管和出舱管的管腔分别与主舱 舱室直接相通；主舱为封闭长方体容器，其舱底设有用于固定下位载样器的定位销，定位销 位于平行于主舱舱底长边的主舱舱底中心线上；主舱舱顶设有便于量气器之导气罩覆盖下 位载样器的集气孔，集气孔位于定位销之正上方，其孔心位于平行于主舱舱顶长边的主舱 舱顶中心线上，其直径大于量气器之导气罩大敞口端的外径；集气孔周围分别设有圆形测 试孔和带滤器的第二通气孔；主舱透明，舱体外壁标有深度刻度及舱体长度和宽度，且深度 刻度以舱底上平面为计量起点；进舱管位于主舱左侧面近舱底中心位置，出舱管位于主舱 右侧面近舱顶中心位置；在距离主舱左、右侧面各21-35mm处分别设有多孔稳流板。所述储液罐为封闭方体容器，由第三隔板分成左、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、带滤器的第三通气孔、吸液口、第一回 流口和第二回流口 ；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，第一 回流口和第二回流口均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、 第一回流口和第二回流口分别是吸液管、第一回流管和第二回流管通过罐顶的通道，管与 口之间密封连接；在第三隔板的不同高度间隔设有第二内溢流孔，第二内溢流孔靠近储液 罐之后侧面；储液罐之左侧面和右侧面分别设有排液口，排液口靠近储液罐之罐底和后侧 面；第二内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。所述下位载样器包括底座和支架，底座上端设有用于安装支架的内螺纹孔，底座 下端设有用于固定底座的定位孔，定位孔的尺寸与定位销的尺寸相匹配；支架包括紧固端、 支柱和装载端，其中紧固端位于支柱的下端，为与底座上端内螺纹孔匹配的螺杆，用于支架 与底座之间的紧固连接；装载端位于支柱的上端，为圆台、正棱台或圆柱体，用于装载试样； 底座为柱体、圆台或棱台，其下端设有与内螺纹孔相通的下排气/排液孔，其上端设有与定 位孔相通的上排气/排液孔；底座和支架为独立构件，均由比重大于1的材料制成。所述量气器由量气管、导气罩、旋塞阀和引流管组成，其中量气管管壁分别带容量 刻度和高度刻度，且刻度区管壁透明；导气罩为中空且两端敞口的圆锥体，其罩体各处壁厚 相同；量气管的一端通过旋塞阀与引流管相连，另一端与导气罩的小敞口端相连。
所述吸液管和第一回流管、第二回流管均为硬质水管，三者位于储液罐罐内的管 口端距罐底内侧面的高度为3. 5-14mm。所述进罐管、出罐管、外溢流管以及进舱管、出舱管和引流管均为内径均勻的中空 竹节管，其中出舱管内径为进舱管内径的2. 1倍以上；第一通气孔、集气孔、测试孔、第二通 气孔、补给口和第三通气孔均为通孔，带匹配的密封塞。与现有技术及设备相比，本发明具有结构紧凑、使用方便、通用性强等优点。利用 本发明进行材料/器械腐蚀降解性能的动态模拟测试，具有如下突出效果1)恒温槽的利用，储液罐的上述结构设计，可确保测试介质在循环期间在储液罐 内有充裕的停留时间，有利于恒温槽对其温度的调控，便于精确研究温度变化对介质及材 料性能的影响。2)动力罐及测试舱的上述结构设计，以及由动力罐与测试舱间的液位差为测试舱 内液体流动提供动力的思路，可确保测试介质在测试舱内的流动平稳、可控。3)下位载样器及量气器的发明和配套使用，可实现现有动态模拟测试设备无法实 现的功能——a.试样在流体介质中的下位装载；b.阴极降解产物——不溶性气体即H2的 实时收集及其同步精确计量；c.材料腐蚀降解动力学数据的采集。4)利用该设备易于实现液态介质在测试舱内的受控流动，可方便、快捷、准确地测 评材料/介质间相对运动速度及面容比、介质温度、PH值和组分等重要参数对介质侵蚀性 及材料腐蚀降解性的影响，对揭示材料腐蚀降解行为规律、开发新材料/新器械及其降解 控制等应用技术具有重要价值，对提高研发效率和研发质量、降低研发成本具有重要意义。5)该设备不仅适用于模拟体内生理环境如动态血液/组织液等对生物医用金属 材料如镁合金、钛合金等以及可降解生物医用高分子材料如PLLA、SR-PLLA等及其医疗器 械产品的降解作用，而且适用于常规工程材料以及军工材料等与诸如海水之类的侵蚀性介 质间相互作用的动态模拟及相关性能的加速测试。
图1为本发明整体结构示意图。图2为本发明之动力罐结构示意图。图3为本发明之动力罐内第二隔板侧视结构示意图。图4为本发明之测试舱结构示意图。图5为本发明之储液罐主视结构示意图。图6为本发明之储液罐俯视结构示意图。图7为本发明之储液罐内第三隔板侧视结构示意图。图8为本发明之下位载样器结构示意图。图9为本发明之量气器结构示意图。图中1-恒温槽，2-储液罐，3-循环泵，4-流量计，5-动力罐，6_测试舱，7_下位 载样器，8-量气器，9-吸液管，10-第一回流管，11-第二回流管，12-进罐管，13-出罐管， 14-进舱管，15-出舱管，16-外溢流管，17-主罐体，18-第一隔板，19-第二隔板，20-连 通孔，21-第一内溢流孔，22-调节阀，23-第一通气孔，24-主舱，25-定位销，26-导气罩， 27-集气孔，28-测试孔，29-第二通气孔，30-稳流板，31-第三隔板，32-补给口，33-第三通气孔，34-吸液口，35-第一回流口，36-第二回流口，37-第二内溢流孔，38-排液口，39-底 座，40-内螺纹孔，41-定位孔，42-紧固端、43-支柱，44-装载端，45-下排气/排液孔，46-上 排气/排液孔，47-量气管、48-旋塞阀，49-引流管。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的保护范围和实施不 限于此。如图1所示，本发明由恒温槽1、储液罐2、循环泵3、流量计4、动力罐5、测试舱6、 吸液管9、第一回流管10和第二回流管11经配套管系依次连接而成，并以下位载样器7为 试样装载装置，量气器8为气体收集和定量装置。其中吸液管9、第一回流管10和第二回流 管11分别置于储液罐2中，便于测试时液态介质的循环流动。储液罐2置于恒温槽1中，有 利于恒温槽1对储液罐2中介质温度的调控，从而确保测试舱6内与试样作用的流体的温 度处于预设范围。流量计4竖直固定，便于对流体流速进行按需调控。下位载样器7置于 测试舱6内，为试样的装载及装载试样在流体作用下的稳定性提供了保障。量气器8竖直 固定于下位载样器7正上方，便于收集试样/介质间反应产生的不溶性气体的同时对其进 行精确计量。动力罐5和测试舱6分别水平固定于高度差可调的底座上，便于调整两者之 间的液位差进而控制测试舱6内介质的流速。吸液管9位于储液罐2罐外的管口与循环泵 3之入口间、循环泵3之出口与流量计4之入口间、流量计4之出口与动力罐5之进罐管12 间、动力罐5之出罐管13与测试舱6之进舱管14间、测试舱6之出舱管15与第一回流管 10位于储液罐2罐外的管口间、动力罐5之外溢流管16与第二回流管11位于储液罐2罐 外的管口间分别通过水管相连，构成液态介质循环通路，便于存贮于储液罐2中的测试介 质在循环泵3提供的动力下经动力罐5进入测试舱6并在管路系统中循环流动，同时确保 动力罐5液位高度的可控性。吸液管9和第一回流管10、第二回流管11均为硬质水管，可 确保其出口位置稳定；三者位于储液罐2罐内的管口端距罐底内侧面的高度为3. 5-14mm, 以降低测试介质进、出储液罐2时产生的扰动效应。如图2、图3所示，动力罐5包括进罐管12、出罐管13、外溢流管16和主罐体17， 其主要作用在于为测试舱6内的介质流动提供动力并确保测试舱6内介质流速的平稳、可 控。主罐体17为封闭圆筒，其内腔由第一隔板18和第二隔板19分隔为左、中、右三个独立 腔室，以便测试介质进入测试舱6之前充分除气和稳流。进罐管12位于主罐体17左侧面近 罐顶端，其管腔与主罐体17之左腔直接相通。出罐管13位于主罐体17右侧面近罐底端， 其管腔与主罐体17之右腔直接相通。外溢流管16位于主罐体17前侧面近罐顶端，其管腔 与主罐体17之中腔直接相通。第一隔板18在靠近罐底端设有连通孔20，构成左腔室内的 测试介质进入中腔室的通道。第二隔板19在靠近罐顶端设有长方形的第一内溢流孔21，构 成中腔室内的测试介质进入右腔室的通道。第一内溢流孔21几何中心与外溢流管16中轴 线共平行于主罐体17罐顶的平面，便于当经进罐管12进入主罐体17的液量超过经出罐管 13流出的液量时，为多余的液量提供出路，从而确保进入右腔室的液量平稳、可控。出罐管 13和外溢流管16分别设有调节阀22，便于对进入测试舱6的介质流量进行调节。主罐体 17之中腔顶部设有带滤器的第一通气孔23，便于动力罐5向外排气以及维持动力罐5中气 压的稳定。动力罐5罐体外壁以罐底上平面为计量起点标有深度刻度，且刻度区罐体透明，便于观察罐内液位情况。进罐管12、出罐管13、外溢流管16均为内径均勻的中空竹节管， 便于外接管与动力罐5间的紧固连接以及确保连接处的气密性。如图4所示，测试舱6包括进舱管14、主舱24和出舱管15，为整套设备的核心单 元。其中进舱管14和出舱管15的管腔分别与主舱24舱室直接相通。主舱24为封闭长方 体容器，其舱底设有用于固定下位载样器7的定位销25，定位销25位于平行于主舱24舱底 长边的主舱24舱底中心线上，从而确保实际使用时下位载样器7及其装载试样在流体介质 中的稳定性。主舱24舱顶设有便于量气器8之导气罩26覆盖下位载样器7的集气孔27， 集气孔27位于定位销25之正上方，其孔心位于平行于主舱24舱顶长边的主舱24舱顶中心 线上，便于量气器8覆盖下位载样器7上装载的试样并收集其降解产生的不溶性气体。集 气孔27直径大于量气器8之导气罩26大敞口端的外径，可确保量气器8之导气罩26浸入 测试介质及后续的介质填充。集气孔27周围分别设有圆形测试孔28和带滤器的第二通气 孔29。测试孔28的设计为测试介质pH值、电导率、温度等理化参数的实时监测提供了方 便，第二通气孔29的存在便于测试舱6向外排气以及维持测试舱6中气压的稳定。主舱24 透明，便于观察舱内试样腐蚀降解过程。舱体外壁标有深度刻度及舱体长度和宽度，且深度 刻度以舱底上平面为计量起点，有利于调整试样高度及测算介质流速。进舱管14、出舱管 15均为内径均勻的中空竹节管，便于外接管与测试舱6间的紧固连接以及确保连接处的气 密性。进舱管14位于主舱24左侧面近舱底中心位置，出舱管15位于主舱24右侧面近舱 顶中心位置；出舱管15内径为进舱管14内径的2. 1倍以上；在距离主舱24左、右侧面各 21-35mm处分别设有多孔稳流板30。进舱管14及出舱管15的位置及尺寸关系设计以及稳 流板30的存在，有利于主舱24内介质及其流速的平稳、可控。如图5、图6和图7所示，储液罐2为封闭方体容器，由第三隔板31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2罐顶设有补给口 32、带滤器 的第三通气孔33、吸液口 34、第一回流口 35和第二回流口 36。补给口 32为向储液罐2中 添加测试介质提供了方便，第三通气孔33的开设便于储液罐2向外排气以及维持储液罐2 中气压的稳定。吸液口 34位于储液罐2之左罐罐顶并靠近储液罐2之左侧面和前侧面，第 一回流口 35和第二回流口 36均位于储液罐2之右罐罐顶并靠近储液罐2之右侧面和前侧 面，吸液口 34、第一回流口 35和第二回流口 36分别是吸液管9、第一回流管10和第二回流 管11通过罐顶的通道，管与口之间密封连接。吸液口 34、第一回流口 35以及第三隔板31 的上述设计可确保测试介质在循环期间在储液罐2内有充裕的停留时间，有利于恒温槽1 对其温度的调控，便于精确研究温度变化对介质及材料性能的影响。在第三隔板31的不同 高度间隔设有第二内溢流孔37，第二内溢流孔37靠近储液罐2之后侧面。储液罐2之左侧 面和右侧面分别设有排液口 38，排液口 38靠近储液罐2之罐底和后侧面，便于测试结束后 储液罐2内残液的排放及对储液罐2的后续清洗。第二内溢流孔37和排液口 38内均无缝 嵌套内螺纹管，内螺纹管带匹配的螺纹管塞，便于根据实际使用情况灵活控制第二内溢流 孔37和排液口 38的开与合。如图8所示，下位载样器7包括底座39和支架，底座39上端设有用于安装支架的 内螺纹孔40，底座39下端设有用于固定底座39的定位孔41，定位孔41的尺寸与定位销25 的尺寸相匹配。定位孔41的设计可确保下位载样器7及其上装载的试样在流体介质中的 稳定性。支架包括紧固端42、支柱43和装载端44，其中紧固端42位于支柱43的下端，为与底座39上端内螺纹孔40匹配的螺杆，用于支架与底座39之间的紧固连接。装载端44 用于装载试样，位于支柱43的上端，为圆台、正棱台或圆柱体，装载端44的这种几何结构设 计，既可满足具有不同孔径载样孔的试验样品的装载需要，提高装置的通用性，又可确保支 架对试验样品的可靠固定和支撑。底座39为柱体、圆台或棱台，可为支架及装载试样提供 稳定支撑。底座39下端设有与内螺纹孔40相通的下排气/排液孔45，底座39上端设有与 定位孔41相通的上排气/排液孔46，这种设计既可有效避免试样装载或底座定位过程中气 体或液体在定位孔或内螺纹孔内的积存产生气压/液压等装配阻力，影响支架安装或底座 定位，又可消除积存气体产生的浮力作用，同时也给拆卸后下位载样器7的清洗和消毒带 来方便。底座39和支架为独立构件，便于根据实际具体需要选用不同的独立构件进行自由 组配，使用完毕后可拆卸，携带和使用均十分方便。另外，通过对支架支柱长度的选择，可以 实现对试验样品装载高度的控制。底座39和支架均由比重大于1的材料制成，如不锈钢、 PTFE、钛合金等，可确保装载试验样品后，下位载样器7及其装载试样在液体介质以及吸附 气体浮力作用下的稳定性。本设备由于下位载样器7的发明和利用，实现了对试验样品从 下端进行固定和支撑，解决了传统“悬吊式”载样法遇到的难题。如图9所示，量气器8由量气管47、导气罩26、旋塞阀48和引流管49组成，其中 量气管47管壁分别带容量刻度和高度刻度，且刻度区管壁透明。因此量气管47中气体体 积可通过管中液位变化直接获取，量程、精度和灵敏度等均可通过管径选择进行灵活控制， 便于满足微量或大量气体生成反应应用之需；量气管47管内、管外液位差可通过量气管47 管壁上的高度刻度直接获取，便于对管中气体实际压力进行精确测算。导气罩26为中空且 两端敞口的圆锥体，其罩体各处壁厚相同。导气罩26的上述几何构造可确保析出的不溶性 气体产物最终能顺利汇集到量气管47内，避免了在其它部位的滞留；另外，导气罩26的有 效覆盖区域可通过对其大口端内径的选择进行灵活控制，便于根据试验样品的实际尺寸调 整不溶性气体产物的有效收集区域，可避免跑气现象的发生。量气管47的一端通过旋塞阀 48与引流管49相连，另一端与导气罩26的小敞口端相连。引流管49和旋塞阀48的配套 设计，便于集气测试开始前量气管47及导气罩26中流体介质的顺利填充。引流管49为内 径均勻的中空竹节管，便于外接管与量气器8间的紧固连接以借用吸气工具如洗耳球等在 量气器8内形成负压，从而确保测试介质对导气罩26和量气管47的顺利填充。实施例下面以利用本发明进行医用镁合金生物降解性能的动态模拟测试为例，详细介绍 本发明的用法将预先配置好的测试介质如Hank’ s模拟体液等通过储液罐2罐顶的补给 口 32注入储液罐2 ；打开恒温槽1的电源开关，预设温度，加热测试介质并对其进行恒温； 将加工有与装载端44匹配的装样孔的试样进行金相打磨、清洗、干燥、微弧/阳极氧化、仿 生钝化等前处理，之后将其旋入/压入下位载样器7的装载端44 ；将下位载样器7经定位 孔41和定位销25固定于测试舱6舱底；打开循环泵3，将测试介质送入动力罐5和测试舱 6 ；将量气器8竖直固定于试样正上方，调整量气器8高度使其导气罩26穿过测试舱6舱顶 的集气孔27并浸入测试介质；打开量气器8之旋塞阀48 ；在引流管49自由端外接硅胶管， 借用吸气工具如洗耳球等在量气器8内形成负压，使测试介质进入并充满导气罩26和量气 管47 ；调整量气管47内的液面高度；关闭旋塞阀48 ；通过流量计4调整介质流量/流速， 同时通过调节阀22调节动力罐5的液体进入量和流出量，至介质以预设流速在测试舱6内稳定流动。随模拟体液/试验样品间界面反应的进行，阴极降解产物H2经导气罩26向量气 管47汇集，排出其中的溶液，致使量气管47内的液位下降。时间t时，由量气器8之容量 刻度获取量气管47内的H2生成量△ V (t)，由量气器8之高度刻度获取量气管47管内、管 外液位差h (t)。结合量气管47初始液位记录计算量气管47中H2分压P (t)，再由Δ V (t)、 P(t)和气体实际温度T，根据气体状态方程计算H2的物质的量，进而推算H2的生成速率，并 最终获得镁合金生物降解性能方面的信息。特定时段后关闭循环泵3，卸下下位载样器7，取出装载端44上的试样，之后按照 公知的方法进行后续操作如清洗、干燥、称重以及表面/截面分析测试等，即可获得材料腐 蚀降解丰富而全面的信息，如质量变化、降解产物相组成、元素组成及微观形貌等。
权利要求
一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特征在于包括恒温槽(1)、储液罐(2)、循环泵(3)、流量计(4)、动力罐(5)、测试舱(6)、下位载样器(7)、量气器(8)、吸液管(9)、第一回流管(10)和第二回流管(11)；吸液管(9)、第一回流管(10)和第二回流管(11)分别置于储液罐(2)中，储液罐(2)置于恒温槽(1)中，流量计(4)竖直固定，下位载样器(7)置于测试舱(6)内，量气器(8)竖直固定于下位载样器(7)正上方，动力罐(5)和测试舱(6)分别水平固定于高度差可调的底座上；吸液管(9)位于储液罐(2)罐外的管口与循环泵(3)之入口间、循环泵(3)之出口与流量计(4)之入口间、流量计(4)之出口与动力罐(5)之进罐管(12)间、动力罐(5)之出罐管(13)与测试舱(6)之进舱管(14)间、测试舱(6)之出舱管(15)与第一回流管(10)位于储液罐(2)罐外的管口间、动力罐(5)之外溢流管(16)与第二回流管(11)位于储液罐(2)罐外的管口间分别通过水管相连，构成液态介质循环通路。
2.根据权利要求1所述的一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特 征在于所述动力罐(5)包括进罐管(12)、出罐管(13)、外溢流管(16)和主罐体(17)；主 罐体(17)为封闭圆筒，其内腔由第一隔板(18)和第二隔板(19)分隔为左、中、右三个独立 腔室；进罐管(12)位于主罐体(17)左侧面近罐顶端，其管腔与主罐体(17)之左腔直接相 通；出罐管(13)位于主罐体(17)右侧面近罐底端，其管腔与主罐体(17)之右腔直接相通； 外溢流管(16)位于主罐体(17)前侧面近罐顶端，其管腔与主罐体(17)之中腔直接相通； 第一隔板(18)在靠近罐底端设有连通孔(20)，第二隔板(19)在靠近罐顶端设有长方形的 第一内溢流孔(21)，第一内溢流孔(21)几何中心与外溢流管(16)中轴线共平行于主罐体 (17)罐顶的平面；出罐管(13)和外溢流管(16)分别设有调节阀(22)；主罐体(17)之中腔 顶部设有带滤器的第一通气孔(23)；动力罐(5)罐体外壁以罐底上平面为计量起点标有深 度刻度，且刻度区罐体透明。
3.根据权利要求1所述的一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特 征在于所述测试舱(6)包括进舱管(14)、主舱(24)和出舱管(15)，其中进舱管(14)和出 舱管(15)的管腔分别与主舱(24)舱室直接相通；主舱(24)为封闭长方体容器，其舱底设 有用于固定下位载样器(7)的定位销(25)，定位销(25)位于平行于主舱(24)舱底长边的 主舱(24)舱底中心线上；主舱(24)舱顶设有便于量气器(8)之导气罩(26)覆盖下位载样 器(7)的集气孔(27)，集气孔(27)位于定位销(25)之正上方，其孔心位于平行于主舱(24) 舱顶长边的主舱(24)舱顶中心线上，其直径大于量气器(8)之导气罩(26)大敞口端的外 径；集气孔(27)周围分别设有圆形测试孔(28)和带滤器的第二通气孔(29)；主舱(24)透 明，舱体外壁标有深度刻度及舱体长度和宽度，且深度刻度以舱底上平面为计量起点；进舱 管(14)位于主舱(24)左侧面近舱底中心位置，出舱管(15)位于主舱(24)右侧面近舱顶 中心位置；在距离主舱(24)左、右侧面各21-35mm处分别设有多孔稳流板(30)。
4.根据权利要求1所述的医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特征 在于所述储液罐(2)为封闭方体容器，由第三隔板(31)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(2)罐顶设有补给口(32)、带滤器的第三通气孔 (33)、吸液口(34)、第一回流口(35)和第二回流口(36)；吸液口(34)位于储液罐(2)之 左罐罐顶并靠近储液罐(2)之左侧面和前侧面，第一回流口(35)和第二回流口(36)均位 于储液罐(2)之右罐罐顶并靠近储液罐(2)之右侧面和前侧面，吸液口(34)、第一回流口(35)和第二回流口(36)分别是吸液管(9)、第一回流管(10)和第二回流管(11)通过罐顶 的通道，管与口之间密封连接；在第三隔板(31)的不同高度间隔设有第二内溢流孔(37)， 第二内溢流孔(37)靠近储液罐(2)之后侧面；储液罐(2)之左侧面和右侧面分别设有排液 口(38)，排液口 (38)靠近储液罐(2)之罐底和后侧面；第二内溢流孔(37)和排液口 (38) 内均无缝嵌套内螺纹管，内螺纹管带匹配的螺纹管塞。
5.根据权利要求1所述的一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特 征在于所述下位载样器(7)包括底座(39)和支架，底座(39)上端设有用于安装支架的内 螺纹孔(40)，底座(39)下端设有用于固定底座(39)的定位孔(41)，定位孔(41)的尺寸与 定位销(25)的尺寸相匹配；支架包括紧固端(42)、支柱(43)和装载端(44)，其中紧固端 (42)位于支柱(43)的下端，为与底座(39)上端内螺纹孔(40)匹配的螺杆，用于支架与底 座(39)之间的紧固连接；装载端(44)位于支柱(43)的上端，为圆台、正棱台或圆柱体，用 于装载试样；底座(39)为柱体、圆台或棱台，其下端设有与内螺纹孔(40)相通的下排气/ 排液孔(45)，其上端设有与定位孔(41)相通的上排气/排液孔(46)；底座(39)和支架为 独立构件，均由比重大于1的材料制成。
6.根据权利要求1所述的一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特 征在于所述量气器(8)由量气管(47)、导气罩(26)、旋塞阀(48)和引流管(49)组成，其 中量气管(47)管壁分别带容量刻度和高度刻度，且刻度区管壁透明；导气罩(26)为中空且 两端敞口的圆锥体，其罩体各处壁厚相同；量气管(47)的一端通过旋塞阀(48)与引流管 (49)相连，另一端与导气罩(26)的小敞口端相连。
7.根据权利要求1所述的一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特 征在于所述吸液管(9)和第一回流管(10)、第二回流管(11)均为硬质水管，三者位于储 液罐(2)罐内的管口端距罐底内侧面的高度为3. 5-14mm。
8.根据权利要求1所述的一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，其特 征在于所述进罐管(12)、出罐管(13)、外溢流管(16)以及进舱管(14)、出舱管(15)和引 流管(49)均为内径均勻的中空竹节管，其中出舱管(15)内径为进舱管(14)内径的2. 1倍 以上；第一通气孔(23)、集气孔(27)、测试孔(28)、第二通气孔(29)、补给口 (32)和第三通 气孔(33)均为通孔，带匹配的密封塞。
全文摘要
本发明公开了一种医用镁合金生物降解性能体外动态模拟测试设备，包括动力罐、测试舱、下位载样器、量气器、吸液管、第一回流管和第二回流管等，其中吸液管、第一回流管和第二回流管分别置于储液罐中，储液罐置于恒温槽中，流量计竖直固定，下位载样器置于测试舱内，量气器竖直固定于下位载样器正上方，动力罐和测试舱分别水平固定于高度差可调的底座上；吸液管与循环泵入口间、循环泵出口与流量计入口间、流量计出口与动力罐进罐管间、动力罐出罐管与测试舱进舱管间、测试舱出舱管与第一回流管间、动力罐外溢流管与第二回流管间分别通过水管相连，构成液态介质循环通路。该设备可实现液体在循环系统的受控流动及不溶性气体产物的实时收集和同步精确计量。
文档编号G01N7/18GK101975740SQ201010265209
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者刘斌, 刘通, 张永君, 王治平, 耿利红 申请人:华南理工大学