可同时测量生物材料压电电压和流动电位的测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种压电电压和流动电位测量装置，尤其涉及一种用于生物材料受力或体内液体流动时产生的压电电压和流动电位测量装置。
【背景技术】
[0002]骨作为支撑人体的材料具有力电性质，所谓力电性质是指骨在外力作用下会在内部产生电信号，电信号产生于两种机理:压电效应和动电现象，压电效应是指骨受力骨内产生压电电荷，动电现象是指骨液在骨内流动是骨内会产生流动电位。骨的力电性质与骨生长机理(也称骨重建)是紧密相关的，因此研宄骨的力电性质的目的就是探索骨在外力作用下的生长机理。
[0003]近年来人造骨替代材料的研宄和应用越来越广泛。将人造生物材料植入骨内替代真骨，用来治疗骨缺损。骨替代材料植入人体后与骨生长为一体，经过骨吸收成为骨的一部分。骨替代材料的性能能否满足要求，其中之一就是要满足力-电相容性，即骨的力学和电学性质要与骨一致，因此需要研宄其力电性质，而研宄骨的力电性质特别需要开发一种可以同时能测量骨或骨替代材料受力和内部液体流动时产生的压电信号和流动电位的测量
目.ο
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术的需求，本实用新型提出一种可同时测量生物材料压电电压和流动电位的测试系统，不但可以同时测量骨或骨替代材料受力和内部液体流动时产生的压电信号和流动电位。也可用于测量其它生物材料的力电性质。根据本实用新型测试系统的测量结果可以为研宄生物材料在动态加载过程中力电性的变化规律和特性，使生物材料更好的应用到临床医学中。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种可同时测量生物材料压电电压和流动电位的测试系统，包括计算机、与所述计算机相连的电子万能试验机和生物电压放大器，所述生物电压放大器通过一超高输入阻抗前置放大器与电极A和电极B相连；该测试系统还包括压力控制器和测量单元，所述压力控制器与所述计算机相连；所述测量单元包括储液器，所述储液器包括左腔室和右腔室；所述左腔室和右腔室的底部贯通，所述左腔室内设有一水平方向的台肩，自所述左腔室的顶部至所述台肩设有锁紧塞，所述锁紧塞上设有与左腔室贯通的通孔A，所述通孔A内设有与电子万能试验机相连的加力杆，所述电极A置于该通孔A中，所述锁紧塞的底面设有凹槽，所述锁紧塞的底面与所述台肩之间设有密封垫圈；所述右腔室的顶部设有密封塞，所述密封塞上设有通孔B和通孔C，所述通孔B内设有与压力控制器相连的气管，所述气管与通孔B之间为密封；所述电极B自上端穿入该通孔C，所述电极B的下端穿出该通孔C位于右腔室中，所述通孔C的上部设有密封结构；相贯通的左腔室和右腔室中设有缓冲液，所述缓冲液的液面低于密封塞的底面，所述电极A和电极B均与缓冲液接触；被测试样置于所述锁紧塞底面的凹槽内，通过所述锁紧塞将被测试样固定在台肩上；所述超高输入阻抗前置放大器和固定有被测试样的测试单元放置在双层电磁屏蔽层内，双层电磁屏蔽层的外层屏蔽接大地，双层电磁屏蔽层的内层屏蔽接超高输入阻抗前置放大器的公共端。
[0006]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0007]利用本实用新型测试系统可以实现对骨替代材料在载荷作用或体内有液体流动时电信号的同时测量，能够更好的了解骨替代材料的力电性，该测试系统可以更广泛地应用于其它生物材料力电性的测量。
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型测试系统的构成示意图；
[0009]图2为图1中所示储液器的结构示意图；
[0010]图3为图1中所示测试单元的俯视图；
[0011]图4为图3中A-A所示剖切位置的剖视图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述。
[0013]如图1所示，本实用新型一种可同时测量生物材料压电电压和流动电位的测试系统，包括计算机、电子万能试验机、生物电压放大器和压力控制器，所述电子万能试验机、生物电压放大器和压力控制器均与计算机相连，所述生物电压放大器通过一超高输入阻抗前置放大器连接与电极A 71和电极B 72的引线相连，该测试系统还包括有一测量单元。
[0014]所述测量单元包括储液器1，如图2所示，所述储液器包括左腔室5和右腔室6 ;所述左腔室5和右腔室6的底部贯通，所述左腔室5内设有一水平方向的台肩，自所述左腔室5的顶部至所述台肩设有锁紧塞2，如图3和图4所示，所述锁紧塞2通过螺栓连接件固定在所述储液器I上，所述锁紧塞2上设有与左腔室5贯通的通孔A，所述通孔A内设有与电子万能试验机相连的加力杆4，所述电极A 71置于该通孔A中，所述锁紧塞2的底面设有凹槽，所述锁紧塞2的底面与所述台肩之间设有密封垫圈8，如图1、图2和图4所示。
[0015]所述右腔室6的顶部设有密封塞3，所述密封塞3上设有通孔B和通孔C，所述通孔B内设有与压力控制器相连的气管，所述气管与通孔B之间为密封；所述电极B 72自上端穿入该通孔C，所述电极B 72的下端穿出该通孔C位于右腔室6中，所述通孔C的上部设有密封结构，所述密封结构为一球状橡皮塞11，电极B 72的引线穿过所述球状橡皮塞11，如图1所示。
[0016]相贯通的左腔室5和右腔室6中设有缓冲液13 (具体到如何根据生物材料的工作环境选择或配置合适的缓冲液13，是本领域内人员所熟知的公知常识，在此不再赘述)，所述缓冲液13的液面低于密封塞3的底面，所述电极A 71和电极B 72均与缓冲液13接触；
[0017]被测试样9放置在左腔室5中，置于所述锁紧塞2底面的凹槽内，通过所述锁紧塞2将被测试样9固定在台肩上；
[0018]所述超高输入阻抗前置放大器和固定有被测试样9的测试单元放置在双层电磁屏蔽层14内，双层电磁屏蔽层14的外层屏蔽接大地，双层电磁屏蔽层14的内层屏蔽接超高输入阻抗前置放大器的公共端。
[0019]本实用新型中，所述储液器1、锁紧塞2、密封塞3和加力杆4均采用绝缘材料制造，诸如可以采用有机玻璃材料制造。
[0020]利用本实用新型测试系统进行测试时，其基本的要求是可以对被测试样加力，产生压电信号，同时还可以对流体加气体压力，由于储液器I内的左腔室5和右腔室6是贯通的，因此其中的液体是互通的，所以会在被测试样9的上、下两端形成压力差，使得液体流过被测试样9而产生流动电位。为了达到被测试样9产生的压电信号和流动电位的过程中互不影响，将被测试样9放入锁紧塞2下面的凹槽内，储液器I的左腔室5中有一台肩，密封垫圈8放在台肩上，最后用两个螺栓连接件10将锁紧塞2固定在储液器I上，达到压紧被测试样9的目的，如图1和图3所示。在左腔室5和右腔室6中各放置一个电极(即电极A和电极B)，由于缓冲液13具有导电性，相当于被测试样9的上下两侧分别各放置一个电极(本实用新型中建议电极用铂-铱电极或银-氯化银电极)，电极的使用是用于测量被测试样9产生压电和流动电位的信号。
[0021]外力通过加力杆4施加到被测试样9上表面的中心点上，本实用新型中是利用电子万能试验机驱动加力杆4实现对被测试样9加力，加力的目的是使被测试样9内部产生应力并诱导出压电电荷。储液器I的右腔室6顶部设置的密封塞3上有两个通孔，即通孔B和通孔C，其中从通孔C中穿过电极B 72的引线，在引线上穿过一球状橡皮塞11，将球状橡皮塞11压入到该通孔C中，起密封作用。B通孔上连接气管12用于气体的注入，通过压力控制器按所需压强将带有压强的气体注入到右腔室6中，从而驱动缓冲液13由被测试样9的下侧流入上侧，从而在被测试样9的上下两侧产生流动电位