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Application note A097-ME01

人体的流压模拟以测试可生物吸收的密封贴片

术后人体组织进行修复和再生,如若需要再次手术以去除植入物是麻烦且不预期的体检。如果植入物由可生物吸收的材料制成,在完成工作后会被人体生物降解,就方便多了。

总部位于Groningen(荷兰)的公司Polyganics研发了集中可生物吸收的贴片,其可密封并在随后的愈合期间修复经过手术的组织。例如,为了促进脑部手术,其可生物吸收的硬脑膜密封剂贴旨在防止无色液体泄漏到大脑周围和内部,从而起到大脑减震垫的作用。此外,其可生物吸收肝密封贴片旨在防止术后并发症,例如侵袭性胰液和胆汁从手术部位渗入腹部。此外,还进行了防止其他流体泄漏的研究。

Bronkhorst仪表是R&D和质量控制装置的一部分,产品功能通过仿真测试。

人体的流压模拟以测试可生物吸收的密封贴片

应用要求

当应用于人体内部时,柔软的可生物吸收贴片贴合其所贴身体组织形状。在伤口愈合期间贴片必须保持其密封功能,随后被人体吸收。

为了尽可能贴近实际地测试贴片,必须模拟贴片所在的体内条件。因此,需要一种装置,该装置在受控温度下操作,并且具有在将受控的模拟体液流供应到贴片的一侧时准确确定该贴片可以承受的较小压力差的能力。这需要对装置进行联合的流量压力控制。

人体中的每个器官都需要在不同的压力下工作,因此需要宽量化但非常精准的压力和流量范围的装置。

了解我们在此应用中需要处理的压力值:大脑中的压力非常小(mbar级),而血压则高得多。典型的收缩压值120代表每次心脏收缩时作用在血管壁上120 mmHg(或0.16 bar)的压力。该收缩压是过压,即表示绝对血压比身体外部的环境压力高多少。该超压值很典型,但可能还需要处理接受手术的高血压患者的情况。因此,贴片必须承受的最大压力差更高。

重要议题

  • 能够控制小压差
  • 精准控制压力和液体流量
  • 流量/压力联合控制

工艺方案

Bronkhorst提供带有控制阀(mini CORI-FLOW系列)的科里奥利质量流量计(MFC)和IN-PRESS压力传感器(PS),因此可以在质量流量控制组合流量压力控制模式下运行。IN-PRESS 压力传感器是数字电子压力计EL-PRESS 系列的工业型仪表。该仪表非常适合在低压(例如人体内部压力)下运行。

在第三方开发的测试装置中,将贴片安装在恒温箱内的受体中,该恒温箱保持恒温,模拟身体状况。通过科里奥利流量计将液体从小容器准确地供应到贴片的一侧,从而在贴片上施加压力差。IN-PRESS压力传感器可测量压差以及贴片可承受的最大压力。

Polyganics生产整批贴片,并对其进行随机测试以进行质量控制。在最初的测试中,Polyganics研究贴片破裂的压力。在二次测试中,设定较低压力。然后测量产品是否可以长时间承受此压力,从而研究长期性能。

设定流量和测量压力,或设定压力和测量流量:两种方法都使用,PLC全程记录,然后执行整个测试过程。压力流量数据以图形方式显示。当前的测试单元由多个受体组成。

重要的是,检测很小的压力变化,而且必须在设置过程中使用控制阀非常精准地控制流量。紧邻被测贴片的腔室体积很小,不需要大流量-即使在装置中测试所有贴片也是如此。该工艺要求必须快速而准确地进行控制,这也是mini CORI-FLOW 质量流量计发挥作用的地方。

目前,该装置已使用一年多。Bronkhorst仪表帮助Polyganics确保适当的研究和产品质量,其对这些设备运作非常满意。批量生产的贴片用于产品开发,第二个测试装置有待成形。

人体的流压模拟以测试可生物吸收的密封贴片