可同時測量生物材料壓電電壓和流動電位的測試系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種壓電電壓和流動電位測量裝置,尤其涉及一種用于生物材料受力或體內液體流動時產生的壓電電壓和流動電位測量裝置。
【背景技術】
[0002]骨作為支撐人體的材料具有力電性質,所謂力電性質是指骨在外力作用下會在內部產生電信號,電信號產生于兩種機理:壓電效應和動電現象,壓電效應是指骨受力骨內產生壓電電荷,動電現象是指骨液在骨內流動是骨內會產生流動電位。骨的力電性質與骨生長機理(也稱骨重建)是緊密相關的,因此研宄骨的力電性質的目的就是探索骨在外力作用下的生長機理。
[0003]近年來人造骨替代材料的研宄和應用越來越廣泛。將人造生物材料植入骨內替代真骨,用來治療骨缺損。骨替代材料植入人體后與骨生長為一體,經過骨吸收成為骨的一部分。骨替代材料的性能能否滿足要求,其中之一就是要滿足力-電相容性,即骨的力學和電學性質要與骨一致,因此需要研宄其力電性質,而研宄骨的力電性質特別需要開發一種可以同時能測量骨或骨替代材料受力和內部液體流動時產生的壓電信號和流動電位的測量
目.ο
【實用新型內容】
[0004]針對現有技術的需求,本實用新型提出一種可同時測量生物材料壓電電壓和流動電位的測試系統,不但可以同時測量骨或骨替代材料受力和內部液體流動時產生的壓電信號和流動電位。也可用于測量其它生物材料的力電性質。根據本實用新型測試系統的測量結果可以為研宄生物材料在動態加載過程中力電性的變化規律和特性,使生物材料更好的應用到臨床醫學中。
[0005]為了解決上述技術問題,本實用新型提出的一種可同時測量生物材料壓電電壓和流動電位的測試系統,包括計算機、與所述計算機相連的電子萬能試驗機和生物電壓放大器,所述生物電壓放大器通過一超高輸入阻抗前置放大器與電極A和電極B相連;該測試系統還包括壓力控制器和測量單元,所述壓力控制器與所述計算機相連;所述測量單元包括儲液器,所述儲液器包括左腔室和右腔室;所述左腔室和右腔室的底部貫通,所述左腔室內設有一水平方向的臺肩,自所述左腔室的頂部至所述臺肩設有鎖緊塞,所述鎖緊塞上設有與左腔室貫通的通孔A,所述通孔A內設有與電子萬能試驗機相連的加力桿,所述電極A置于該通孔A中,所述鎖緊塞的底面設有凹槽,所述鎖緊塞的底面與所述臺肩之間設有密封墊圈;所述右腔室的頂部設有密封塞,所述密封塞上設有通孔B和通孔C,所述通孔B內設有與壓力控制器相連的氣管,所述氣管與通孔B之間為密封;所述電極B自上端穿入該通孔C,所述電極B的下端穿出該通孔C位于右腔室中,所述通孔C的上部設有密封結構;相貫通的左腔室和右腔室中設有緩沖液,所述緩沖液的液面低于密封塞的底面,所述電極A和電極B均與緩沖液接觸;被測試樣置于所述鎖緊塞底面的凹槽內,通過所述鎖緊塞將被測試樣固定在臺肩上;所述超高輸入阻抗前置放大器和固定有被測試樣的測試單元放置在雙層電磁屏蔽層內,雙層電磁屏蔽層的外層屏蔽接大地,雙層電磁屏蔽層的內層屏蔽接超高輸入阻抗前置放大器的公共端。
[0006]與現有技術相比,本實用新型的有益效果是:
[0007]利用本實用新型測試系統可以實現對骨替代材料在載荷作用或體內有液體流動時電信號的同時測量,能夠更好的了解骨替代材料的力電性,該測試系統可以更廣泛地應用于其它生物材料力電性的測量。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型測試系統的構成示意圖;
[0009]圖2為圖1中所示儲液器的結構示意圖;
[0010]圖3為圖1中所示測試單元的俯視圖;
[0011]圖4為圖3中A-A所示剖切位置的剖視圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型技術方案作進一步詳細描述。
[0013]如圖1所示,本實用新型一種可同時測量生物材料壓電電壓和流動電位的測試系統,包括計算機、電子萬能試驗機、生物電壓放大器和壓力控制器,所述電子萬能試驗機、生物電壓放大器和壓力控制器均與計算機相連,所述生物電壓放大器通過一超高輸入阻抗前置放大器連接與電極A 71和電極B 72的引線相連,該測試系統還包括有一測量單元。
[0014]所述測量單元包括儲液器1,如圖2所示,所述儲液器包括左腔室5和右腔室6 ;所述左腔室5和右腔室6的底部貫通,所述左腔室5內設有一水平方向的臺肩,自所述左腔室5的頂部至所述臺肩設有鎖緊塞2,如圖3和圖4所示,所述鎖緊塞2通過螺栓連接件固定在所述儲液器I上,所述鎖緊塞2上設有與左腔室5貫通的通孔A,所述通孔A內設有與電子萬能試驗機相連的加力桿4,所述電極A 71置于該通孔A中,所述鎖緊塞2的底面設有凹槽,所述鎖緊塞2的底面與所述臺肩之間設有密封墊圈8,如圖1、圖2和圖4所示。
[0015]所述右腔室6的頂部設有密封塞3,所述密封塞3上設有通孔B和通孔C,所述通孔B內設有與壓力控制器相連的氣管,所述氣管與通孔B之間為密封;所述電極B 72自上端穿入該通孔C,所述電極B 72的下端穿出該通孔C位于右腔室6中,所述通孔C的上部設有密封結構,所述密封結構為一球狀橡皮塞11,電極B 72的引線穿過所述球狀橡皮塞11,如圖1所示。
[0016]相貫通的左腔室5和右腔室6中設有緩沖液13 (具體到如何根據生物材料的工作環境選擇或配置合適的緩沖液13,是本領域內人員所熟知的公知常識,在此不再贅述),所述緩沖液13的液面低于密封塞3的底面,所述電極A 71和電極B 72均與緩沖液13接觸;
[0017]被測試樣9放置在左腔室5中,置于所述鎖緊塞2底面的凹槽內,通過所述鎖緊塞2將被測試樣9固定在臺肩上;
[0018]所述超高輸入阻抗前置放大器和固定有被測試樣9的測試單元放置在雙層電磁屏蔽層14內,雙層電磁屏蔽層14的外層屏蔽接大地,雙層電磁屏蔽層14的內層屏蔽接超高輸入阻抗前置放大器的公共端。
[0019]本實用新型中,所述儲液器1、鎖緊塞2、密封塞3和加力桿4均采用絕緣材料制造,諸如可以采用有機玻璃材料制造。
[0020]利用本實用新型測試系統進行測試時,其基本的要求是可以對被測試樣加力,產生壓電信號,同時還可以對流體加氣體壓力,由于儲液器I內的左腔室5和右腔室6是貫通的,因此其中的液體是互通的,所以會在被測試樣9的上、下兩端形成壓力差,使得液體流過被測試樣9而產生流動電位。為了達到被測試樣9產生的壓電信號和流動電位的過程中互不影響,將被測試樣9放入鎖緊塞2下面的凹槽內,儲液器I的左腔室5中有一臺肩,密封墊圈8放在臺肩上,最后用兩個螺栓連接件10將鎖緊塞2固定在儲液器I上,達到壓緊被測試樣9的目的,如圖1和圖3所示。在左腔室5和右腔室6中各放置一個電極(即電極A和電極B),由于緩沖液13具有導電性,相當于被測試樣9的上下兩側分別各放置一個電極(本實用新型中建議電極用鉑-銥電極或銀-氯化銀電極),電極的使用是用于測量被測試樣9產生壓電和流動電位的信號。
[0021]外力通過加力桿4施加到被測試樣9上表面的中心點上,本實用新型中是利用電子萬能試驗機驅動加力桿4實現對被測試樣9加力,加力的目的是使被測試樣9內部產生應力并誘導出壓電電荷。儲液器I的右腔室6頂部設置的密封塞3上有兩個通孔,即通孔B和通孔C,其中從通孔C中穿過電極B 72的引線,在引線上穿過一球狀橡皮塞11,將球狀橡皮塞11壓入到該通孔C中,起密封作用。B通孔上連接氣管12用于氣體的注入,通過壓力控制器按所需壓強將帶有壓強的氣體注入到右腔室6中,從而驅動緩沖液13由被測試樣9的下側流入上側,從而在被測試樣9的上下兩側產生流動電位