[发明专利]一种针对多孔生物材料渗透率的测量装置和测量方法

说明书

多孔材料的通透率同样与种子细胞所处的力学环境和传质状况密切相关，显著地影响细胞生长效率。目前关于材料通透率的测量缺少完善的测量设备和标准的测量方法，测量结果往往存在较大误差。本发明提出一种针对多孔生物材料渗透率的测量装置及其测量方法，包括放置多孔材料的流动腔、压力推进器、压差传感器和上位机控制端。压力推进器和压差传感器通过上位机控制端实现反馈控制，提供恒流量和恒压力两种测试模式，为实现多孔生物材料的标准化检测提出新方案。

技术领域

本发明涉及一种多孔生物材料渗透率的测量装置及其测量方法，具体是一种具有反馈调节的针对多孔生物材料渗透率的测量装置及其精确的测量方法。

背景技术

多孔生物材料的微观结构影响着植入体内外物质交换效率及细胞所受的微环境特征，是种子细胞生长的重要因素，对植入后的组织重建具有十分重要的意义。多孔生物材料的孔径尺寸和孔隙率可以影响种子细胞的增殖和活性,更大的孔径尺寸有利于新生组织的内生长,而高孔隙率也为细胞提供了更大的扩增和迁移空间，二者被认为是支架材料的重要结构参数。然而近期的研究表明,多孔材料的通透率同样与种子细胞所处的力学环境和传质状况密切相关，显著地影响细胞生长效率。

通透率也称作渗透率，是指在一定的压差下材料允许流体通过的程度，是衡量多孔介质传质效率的参数。高渗透率的多孔材料可增强成骨细胞的增殖、代谢活性以及碱性磷酸酶活性，促进细胞在内部孔洞生长。然而，目前关于材料通透率的测量大多采用滴水法，利用实验室常规的烧瓶、量筒等仪器实现。由于缺少完善的测量设备和统一的测量标准，测量结果往往存在较大误差。本发明提出一种针对多孔生物材料渗透率测量的精确方法和装置，为实现其标准化检测提出新方案。

发明内容

为了克服现有针对多孔生物材料的通透率测量缺乏统一和标准化的方法和完善的装置，提出一种具有反馈调节的多孔生物材料通透率的测量方法及装置，基于达西定律的计算公式，可实现通透率恒流量和恒压力两种测量模式，为实现其标准化检测提出新方案。

本发明采取的技术方案为：一种多孔生物材料渗透率的测量装置，其特征主要包括：101放置多孔材料的流动腔，102压力推进器，103压差传感器和104上位机控制端。压力推进器的输出端经导管同流动腔的一端相连接，流动腔中间部位放置待测试的多孔材料，两端分别同压差传感器相连接，压力推进器和压差传感器通过上位机控制端实现反馈控制，提供恒流量和恒压力两种测试模式。装置通过单片机控制推进器进行加压，单片机通过自主编程实现与上位机控制端的通讯，同时实现压差传感器的信号采集；并进一步通过程序实现通过液压信号对推进器信号的反馈控制，以实现压强和流量的自主控制，实现的恒定流量加载和恒压强加载两种测量模式。根据经典的达西定律，通透率的计算式如下所示：

其中，B为多孔材料通透率，Q为液体的流速，η为37℃(体温)温度下生理盐水的粘度系数，δ为待测多孔材料的长度，A为待测多孔材料的截面积，P为检测材料两端压强差。在计算中，各物理量Q、η、δ、A、P单位均取国际单位，分别为m³、Pa·s、m、s、m²、Pa、Pa，计算得到渗透率的单位为m²。

附图说明

图1为本发明多孔生物材料渗透率的测量装置示意图。

具体实施方式

1、材料制备：测试之前，首先按照放置多孔材料的流动腔内径和长度尺寸制备待测材料，完成后固定于流动腔内。

2、测量前准备：首先打开排液口(流动腔底端)，注入液体粗排气体，使液体充满装置，闭合排气口，之后继续注入液体，使检测材料完全浸泡于液体中。由液体流动涌出带出的气泡，可在小排气口中释放，保证整个装置的密闭性。