擠壓測試裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種材料的測試裝置，特別是涉及一種應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究的擠壓測試裝置。該擠壓測試裝置，包含一承載一待測單元的承載單元，及一能相對于該承載單元移動而對該待測單元施壓的擠壓單元。該承載單元包括一呈中空狀的外殼、一能抽離地嵌設(shè)于該外殼內(nèi)的套環(huán)，及一供液機構(gòu)，該供液機構(gòu)是用以讓一培養(yǎng)液流通于該外殼與套環(huán)，該待測單元是能抽離地設(shè)置于該外殼內(nèi)。借由該供液機構(gòu)的設(shè)計，使得培養(yǎng)液能流通于該外殼與套環(huán)，除了能對該待測單元進(jìn)行擠壓測試之外，還能在該待測單元上培養(yǎng)細(xì)胞，觀察在擠壓的過程中該待測單元與細(xì)胞間的關(guān)系與變化，以達(dá)到模擬活體環(huán)境的功效。
【專利說明】擠壓測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種材料的測試裝置，特別是涉及一種應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)研究的擠壓測
試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]人工植體可作為植接物體在人體骨頭上定位組合的基座，已泛見于口腔植牙手術(shù)，或人體骨頭組接的連結(jié)手術(shù)中。以植牙手術(shù)為例，人工植體通常是作為人工牙根而植入顎骨內(nèi)，一但植入顎骨后，就必須和真牙的牙根一樣承受強大的咀嚼咬合力量，因此不管要使用何種材料制作牙根，皆需進(jìn)行壓縮及疲勞測試，以確保人工牙根的品質(zhì)。
[0003]以往在牙科的動物實驗研究上,參見,例如，Sato R, et al., Clin Oral ImplantsRes.2011, 12，1372-1378，會將人工植體植入動物骨頭后進(jìn)行動物實驗，再將動物骨頭被植入的部位切片后觀察細(xì)胞貼附性及生物相容性。但上述實驗方式并無法控制該人工植體在實驗動物體內(nèi)的受力大小、次數(shù)與頻率，同樣無法有效模擬作為牙科用的人工植體在人體內(nèi)實際的生理狀況。
[0004]如圖1所示，為目前人工植體進(jìn)行力學(xué)測試的測試裝置1，包含一載臺11，及一能相對于該載臺11移動的擠壓件12。該載臺11上形成有一容置部111，將一個如環(huán)氧樹脂制成的承載件112能拆離地嵌設(shè)于該容置部111內(nèi)，再將人工植體113插置定位于該承載件112上并凸伸于該載臺11外，利用該擠壓件12撞擊或擠壓于該人工植體113上以進(jìn)行各項測試。
[0005]雖然該測試裝置I可以如圖2所示，置放于一盛裝有培養(yǎng)液的箱體100進(jìn)行測試，但上述設(shè)計需要使用大量的培養(yǎng)液，不但增加培養(yǎng)時污染的風(fēng)險，無法達(dá)到局部浸潤并保持培養(yǎng)液循環(huán)流動的效果，且整個測試裝置I浸泡于培養(yǎng)液內(nèi)也不符合實際的生理狀況。
[0006]再以生醫(yī)材料的測試為例，以往研究如幾丁聚醣、聚二乙醇、PLGA等生醫(yī)材料時，僅利用萬能材料試驗機在室溫下做生醫(yī)材料的力學(xué)測試，測試完再將該生醫(yī)材料靜置于富含有細(xì)胞的培養(yǎng)皿上與細(xì)胞共同培養(yǎng)，進(jìn)行細(xì)胞貼附與細(xì)胞相容性實驗。參見，例如，LiuC，et al., Biomaterials.2012, 33, 1052-1064,是將以聚氨基甲酸乙酯(polyurethane, PU)制成的生醫(yī)材料完成力學(xué)測試后，再將該生醫(yī)材料靜置放在富含有細(xì)胞之培養(yǎng)皿上靜置培養(yǎng)進(jìn)行研究。
[0007]雖然上述方式能針對生醫(yī)材料或人工植體獲得各別的測試結(jié)果，但在人體的環(huán)境內(nèi)，人工植體不會單純地只與顎骨結(jié)合，在顎骨周圍仍存在有牙肉細(xì)胞，因此人工植體也會與牙肉細(xì)胞接觸。也就是說，在真實的生理狀況下，人工植體與活體組織是會同時受到擠壓刺激的，在擠壓的過程中，活體組織理應(yīng)會對人工植體產(chǎn)生反應(yīng)，因此上述單獨對生醫(yī)材料或人工植體進(jìn)行測試，并無法有效模擬實際的生理狀況。
[0008]以骨科為例，參見，例如，MiyamotoK, et al.，Spine J.2006，6，692-703，及Hartman RA, et al., J Biomech.2012，45，382-385，僅探究活體組織放置于一腔體內(nèi)做擠壓的探討，無法就活體組織上植入生醫(yī)材料或人工植體做擠壓測試。[0009]如圖3所示，是以一骨頭的切片14進(jìn)行測試，該切片14包括一骨骼部141，及一位于該骨胳部141內(nèi)的骨髓部142，雖然浸泡于培養(yǎng)液內(nèi)以維持細(xì)胞活性，但進(jìn)行測試時是以一不銹鋼實心制成的擠壓裝置15夾置該切片14，導(dǎo)致培養(yǎng)液的養(yǎng)分無法充分滋潤到該切片14的裁切面143。若是將一模擬骨釘?shù)娜斯ぶ搀w16由側(cè)向植入該切片14的側(cè)邊，以現(xiàn)有的擠壓裝置15的設(shè)計無法對位于側(cè)向的人工植體16進(jìn)行擠壓測試，也無法針對該人工植體16與該骨骼部141及骨髓部142的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞結(jié)合性、貼附性、相容性的研究。如圖4所示，雖然可以于該切片14的上下側(cè)都置放有孔洞狀的生醫(yī)材料17，讓培養(yǎng)液可以經(jīng)由所述裁切面143浸潤該切片14，但上述設(shè)計同樣無法對位于側(cè)向的人工植體16進(jìn)行測試，培養(yǎng)液也未循環(huán)流動，與實際的生理狀況仍有差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種可以進(jìn)行一般測試，也能探討人工植體如(牙根植體、骨釘植體等)、供人工植體設(shè)置的承載件(如活體組織、生醫(yī)材料等)，與細(xì)胞間的關(guān)系與變化的擠壓測試裝置。
[0011]本發(fā)明擠壓測試裝置，能拆離地設(shè)置于一測試系統(tǒng)上而對一待測單元進(jìn)行測試，該測試系統(tǒng)包含一被動端，及一能主動相對于該被動端移動的主動端，該擠壓測試裝置包含一設(shè)置于該測試系統(tǒng)的被動端上的承載單元，及一設(shè)置于該測試系統(tǒng)的主動端上且能由該主動端帶動而相對于該承載單元移動的擠壓單元。
[0012]該承載單元包括一呈中空狀的外殼、一能抽離地嵌設(shè)于該外殼內(nèi)的套環(huán)，及一供液機構(gòu)，該供液機構(gòu)是用以讓一培養(yǎng)液流通于該外殼與套環(huán)，該待測單元是能抽離地設(shè)置于該外殼內(nèi)，該擠壓單元能對該待測單元施壓。
[0013]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。
[0014]較佳地,前述的擠壓測試裝置，其中該外殼具有一圍繞界定出一嵌設(shè)空間的殼體，及一連接該殼體且能拆離地定位于該測試系統(tǒng)的被動端上的第一定位件，該殼體具有多個連通該嵌設(shè)空間的貫穿孔，該擠壓單元包括一面向該殼體的擠壓件，及一連接于該擠壓件上且能拆離地定位于該測試系統(tǒng)的主動端上的第二定位件。
[0015]較佳地，前述的擠壓測試裝置，其中該承載單元還包括一能拆離地設(shè)置于該殼體內(nèi)的封蓋，及一夾置于該封蓋與套環(huán)之間的墊片，該套環(huán)包括一圍繞界定出一容置空間的本體，及多個由該本體往該殼體的方向凸伸且能對應(yīng)插置于該殼體的貫穿孔內(nèi)的定位柱，該待測單元是能抽離地設(shè)置于該容置空間內(nèi)，該封蓋具有一軸向貫穿且對應(yīng)該容置空間的第一通孔，該供液機構(gòu)包括多個間隔設(shè)置且徑向貫穿該殼體的開口。
[0016]較佳地，前述的擠壓測試裝置，其中該承載單元的墊片具有一用以封擋該容置空間的凸出部、一軸向貫穿該凸出部且對應(yīng)該第一通孔的第二通孔，及一間隔于該凸出部的第三通孔，該封蓋與該墊片之間形成有一流通空間，該供液機構(gòu)還包括多個間隔設(shè)置且徑向貫穿該本體而能分別與對應(yīng)的開口連通的第一流道，及一沿該本體的軸向傾斜延伸且連通其中一第一流道與該第三通孔的第二流道。
[0017]較佳地，前述的擠壓測試裝置，其中該套環(huán)的本體具有一左側(cè)部，及一能分離地與該左側(cè)部對接的右側(cè)部，該左、右側(cè)部的對接面是呈凹凸設(shè)計，所述第一流道、該第二流道，及該容置空間都是該左、右側(cè)部對接后形成，所述定位柱是形成于該左側(cè)部上，該左側(cè)部具有一左凹陷處，該右側(cè)部具有一與該左凹陷處對應(yīng)的右凹陷處，該左、右凹陷處是能用以將結(jié)合在一起的左、右側(cè)部分離。
[0018]較佳地，前述的擠壓測試裝置，其中該套環(huán)的本體具有一上側(cè)部、一能分離地與該上側(cè)部對接的下側(cè)部、一能分離地與該上、下側(cè)部的一側(cè)結(jié)合的基部，及一設(shè)置于該基部與上、下側(cè)部之間的墊圈，該上、下側(cè)部的對接面是呈凹凸設(shè)計，該上側(cè)部具有一上凹陷處，該下側(cè)部具有一與該上凹陷處對應(yīng)的下凹陷處，該上、下凹陷處是能用以將結(jié)合在一起的上、下側(cè)部分離，所述第一流道是間隔分布于該上、下側(cè)部，該第二流道形成于該下側(cè)部，該基部具有一基壁，及一由該基壁往該容置空間的方向凸伸且呈中空環(huán)狀的后支撐件，所述定位柱形成于該基部。
[0019]較佳地，前述的擠壓測試裝置，其中該套環(huán)的本體具有一前環(huán)部，及一能分離地與該前環(huán)部連接的后環(huán)部，該前、后環(huán)部的對接面是呈凹凸設(shè)計，該后環(huán)部具有一底壁、一連接該底壁周緣的后側(cè)壁，及一由該底壁往該容置空間的方向凸伸且呈中空環(huán)狀的后支撐件，所述第一流道是間隔分布于該前、后環(huán)部，所述定位柱是形成于該后環(huán)部的底壁上，該前環(huán)部具有一能分離地連接于該后側(cè)壁上的前側(cè)壁、多個間隔由該前側(cè)壁往該容置空間的方向徑向凸伸的凸塊，及一連接所述凸塊并間隔于該前側(cè)壁且呈中空環(huán)狀的前支撐件，兩相鄰?fù)箟K之間存在有空隙。
[0020]較佳地，前述的擠壓測試裝置，其中該套環(huán)的本體具有一基部，該基部具有一基壁，及一由該基壁往該容置空間的方向凸伸且呈中空環(huán)狀的后支撐件，所述定位柱是形成于該基部的基壁上。
[0021]較佳地，前述的擠壓測試裝置，其中該供液機構(gòu)還包括多個分別插置于對應(yīng)的開口的連接管。
[0022]本發(fā)明的有益效果在于:借由該供液機構(gòu)的設(shè)計，使得培養(yǎng)液能流通于該外殼與套環(huán)，除了能對該待測單元進(jìn)行擠壓測試之外，還能在該待測單元上培養(yǎng)細(xì)胞，觀察在擠壓的過程中該待測單元與細(xì)胞間的關(guān)系與變化，以達(dá)到模擬活體環(huán)境之功效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是說明現(xiàn)有進(jìn)行人工植體的各項測試的測試裝置的一立體圖；
[0024]圖2是說明圖1的測試裝置放置于一盛裝有培養(yǎng)液的箱體內(nèi)的一立體圖；
[0025]圖3是說明對一骨頭的切片進(jìn)行測試的方式的一示意圖；
[0026]圖4是同樣說明對該切片進(jìn)行測試的方式的一示意圖；
[0027]圖5是說明本發(fā)明擠壓測試裝置的第一較佳實施例設(shè)置于一測試系統(tǒng)上的方式的一不意圖；
[0028]圖6是說明該第一較佳實施例中，各元件的立體結(jié)構(gòu)的一立體分解圖；
[0029]圖7是輔助說明圖6組合后的方式的一剖視圖；
[0030]圖8是說明該第一較佳實施例搭配一循環(huán)裝置使用的一示意圖；
[0031]圖9是說明該第一較佳實施例中，一承載單元與水平面呈30度角設(shè)置的方式的一示意圖；
[0032]圖10是說明本發(fā)明擠壓測試裝置的第二較佳實施例的一立體分解圖；
[0033]圖11是輔助說明圖10組合后的方式的一立體剖視圖；[0034]圖12是說明該第二較佳實施例搭配該循環(huán)裝置使用的一示意圖；
[0035]圖13至16是用以說明該第二較佳實施例中，各種不同的應(yīng)用型態(tài)的剖視圖；
[0036]圖17是說明本發(fā)明擠壓測試裝置的第三較佳實施例的一立體分解圖；
[0037]圖18是輔助說明圖17組合后的方式的一剖視圖；
[0038]圖19是說明該第三較佳實施例的一套環(huán)的結(jié)構(gòu)的一立體剖視圖；
[0039]圖20是說明該第三較佳實施例中，配合該套環(huán)使用的一擠壓單元的形態(tài)的一立體圖；及
[0040]圖21是輔助說明圖20的一剖視圖。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0042]在本發(fā)明被詳細(xì)描述之前，要注意的是，在以下的說明內(nèi)容中，類似的元件是以相同的編號來表不。
[0043]參閱圖5，為本發(fā)明擠壓測試裝置的第一較佳實施例，能拆離地設(shè)置于一測試系統(tǒng)2上而對一待測單元B進(jìn)行測試，該測試系統(tǒng)2包含一被動端21，及一能主動相對于該被動端21移動的主動端22，該擠壓測試裝置包含一設(shè)置于該測試系統(tǒng)2的被動端21上的承載單元3，及一設(shè)置于該測試系統(tǒng)2的主動端22上且能由該主動端22帶動而相對于該承載單元3移動的擠壓單元4。該擠壓單元4包括一面向該承載單元3的擠壓件41，及一連接于該擠壓件41上且能拆離地定位于該測試系統(tǒng)2的主動端22上的第二定位件42。由于該測試系統(tǒng)2并非本發(fā)明的重點，因此不贅述及繪示其細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。
[0044]參閱圖6、7，該承載單兀3包括一呈中空狀的外殼5、一能抽離地嵌設(shè)于該外殼5內(nèi)的套環(huán)6、一用以讓一培養(yǎng)液流通于該外殼5與套環(huán)6的供液機構(gòu)7、一能拆離地設(shè)置于該外殼5內(nèi)的封蓋8,及一夾置于該封蓋8與套環(huán)6之間的墊片9。
[0045]該外殼5具有一圍繞界定出一嵌設(shè)空間511的殼體51,及一連接該殼體51且能拆離地定位于該測試系統(tǒng)2的被動端21 (見圖5)上的第一定位件52。該套環(huán)6是能抽離地嵌設(shè)于該嵌設(shè)空間511內(nèi)，而該殼體51具有多個連通該嵌設(shè)空間511而用以將該套環(huán)6推頂出該嵌設(shè)空間511的貫穿孔512 (因視角的關(guān)系只見于圖7)。
[0046]該套環(huán)6包括一圍繞界定出一容置空間610的本體61，及多個由該本體61往該殼體51的方向凸伸且能對應(yīng)插置于該殼體51的貫穿孔512內(nèi)的定位柱62。在本實施例中，所述貫穿孔512及定位柱62的數(shù)量都是兩個，因此要將該套環(huán)6推頂出該嵌設(shè)空間511時可以較為平均的施力，但其數(shù)量不以本實施例所公開的為限。另外，在本實施例中，該嵌設(shè)空間511與本體61是以圓形為例繪示，也可以是方形或其他形狀的設(shè)計，只要兩者可以互相配合即可，不以此為限。
[0047]該套環(huán)6的本體61具有一左側(cè)部63，及一能分離地與該左側(cè)部63對接的右側(cè)部64，該左、右側(cè)部63、64的對接面是呈凹凸設(shè)計，所述定位柱62是形成于該左側(cè)部63上，該左側(cè)部63具有一左凹陷處631，該右側(cè)部64具有一與該左凹陷處631對應(yīng)之右凹陷處641，該左、右凹陷處631、641是能用以將結(jié)合在一起的左、右側(cè)部63、64分離。要說明的是，該套環(huán)6也可以是一體成形的設(shè)計，不以此為限。
[0048]該封蓋8具有一軸向貫穿且對應(yīng)該容置空間610的第一通孔81。該墊片9具有一用以封擋該容置空間610的凸出部91、一軸向貫穿該凸出部91且對應(yīng)該第一通孔81的第二通孔92，及一間隔于該凸出部91的第三通孔93，該封蓋8與該墊片9之間形成有一流通空間90。要說明的是，該墊片9的凸出部91的形狀是對應(yīng)該容置空間610來設(shè)計，在本實施例中，該容置空間610為圓柱形，則該凸出部91則設(shè)計成扁圓柱形的方式。
[0049]該供液機構(gòu)7包括多個間隔設(shè)置且徑向貫穿該殼體51的開口 71、多個間隔設(shè)置且徑向貫穿該本體61而能分別與對應(yīng)的開口 71連通的第一流道72、一沿該本體61的軸向傾斜延伸的第二流道73，及多個分別插置于對應(yīng)的開口 71的連接管74。在本實施例中，所述第一流道72、該第二流道73，及該容置空間610都是該左、右側(cè)部63、64對接后形成，此設(shè)計能提升拆卸后清理的便利性。
[0050]在本實施例中，所述開口 71的數(shù)量是六個，其中四個間隔開設(shè)于該殼體51的上方，兩個間隔開設(shè)于該殼體51的下方,但上述分布位置只是其中一種實施方式,所述開口71也可以視需求開設(shè)于該殼體51的兩側(cè)，不以本實施例所公開的數(shù)量及位置為限。另外，所述第一流道72的數(shù)量是三個。而為了便于說明，將所述開口 71，分別以編號71a、71b、71c、71d、71e、71f做區(qū)分，將所述第一流道72，分別以編號、72a、72b、72c做區(qū)分，而該第二流道73是連通該第一流道72c與該墊片9的第三通孔93。要特別說明的是，所述第一流道72與開口 71的數(shù)量不一定相同，在本發(fā)明中，是將所述開口 71的數(shù)量及位置固定，而改變所述第一流道72的數(shù)量與位置，因此只要設(shè)計一種外殼5，即可搭配不同的套環(huán)6使用。
[0051]該待測單元B是能抽離地設(shè)置于該容置空間610內(nèi)，在本實施例中，該待測單元B包括一承載件BI，及一鎖設(shè)于該承載件BI上的人工植體B2。要說明的是，在本實施例中，該人工植體B2本身是可拆離再組合的結(jié)構(gòu)，但不以此為限。
[0052]參閱圖5、7，該擠壓測試裝置可用以對該人工植體B2進(jìn)行擠壓測試，當(dāng)該承載件BI的材質(zhì)是選自于如環(huán)氧樹脂或生醫(yī)材料時，可以對該人工植體B2進(jìn)行疲勞測試，了解該人工植體B2在此測試環(huán)境下的疲勞壽命，同時也能測試該人工植體B2與承載件BI之間的結(jié)合度。要說明的是，在上述測試中并不會使用到所述連接管74，因此可以如圖5所示，不安裝所述連接管74。
[0053]參閱圖7、8，當(dāng)該承載件BI的材質(zhì)是選自于活體組織，或是選擇具有孔隙的生醫(yī)材料，且于該生醫(yī)材料的孔隙內(nèi)培養(yǎng)有細(xì)胞時，該擠壓測試裝置需要搭配一循環(huán)裝置A使用。其中，生醫(yī)材料依據(jù)化學(xué)組成的分類，可分成陶瓷材料(ceramic)、金屬材料(metal)、高分子材料(polymer)及復(fù)合材料(composite),而依據(jù)與骨組織生理環(huán)境間的反應(yīng),可分為以下四類:生物可忍受性材料(biotolerant)、生物惰性材料(bioinert)、生物活性材料(bioactive)、生物可吸收性材料(bioresorbable)。
[0054]如圖8所不,該循環(huán)裝置A包括一儲放有培養(yǎng)液的集液瓶Al、一連通于該集液瓶Al的幫浦(pump) A2、一連通于該幫浦A2與該殼體51的開口 71的入液管A3，及一連通于該幫浦A2與該殼體51的開口 71的出液管A4。該入液管A3及出液管A4都是選用蠕動管，由于蠕動管的結(jié)構(gòu)及動作方式為該領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所能理解，不再贅述。要說明的是，該入液管A3及出液管A4是透過所述連接管74與所述開口 71連通，且該入液管A3及出液管A4的設(shè)計亦需配合開口 71的數(shù)量及形態(tài)，不以本實施例所公開的為限。
[0055]再參閱圖7、8，當(dāng)該幫浦A2運作時，會將該集液瓶Al內(nèi)的培養(yǎng)液經(jīng)由該入液管A3輸送至所述開口 71，并經(jīng)由所述第一流道72流入該容置空間610內(nèi)。在本實施例中，該入液管A3是連通于第一流道72a、72b，可以使得培養(yǎng)液更均勻與快速地流入該容置空間610，培養(yǎng)液會緩慢滲透于該承載件BI內(nèi)，用以供給活體組織或生醫(yī)材料的孔隙內(nèi)的細(xì)胞足夠的養(yǎng)份，而多余的培養(yǎng)液若是由該墊片9的第二通孔92緩慢滲出至該流通空間90內(nèi)，則可經(jīng)由該第三通孔93、該第二流道73、第一流道72c，及出液管A4流回該幫浦A2并送回該集液瓶Al內(nèi)。
[0056]要特別說明的是，如圖7所示，所述連接管74的底端是延伸至對應(yīng)的第一流道72內(nèi)，可以避免培養(yǎng)液溢流至該殼體51與本體61之間。同時，如圖6所示，該墊片9也非o-ring (O型圈)的結(jié)構(gòu),而是加大其面積,能封擋該左、右側(cè)部63、64朝向該封蓋8的接縫處，可以避免培養(yǎng)液在流動過程中由接縫處溢流。
[0057]另外，再參閱圖7，在注入培養(yǎng)液前，也可先以一螺絲(圖未示)封擋于該第一流道72c及開口 71f，可避免培養(yǎng)液注入時，還未充份浸潤該承載件BI就經(jīng)由該第一流道72c及開口 71f流出。待培養(yǎng)液注入一段時間后，再將該螺絲拆離并接上連接管74。再者，該兩個定位柱62的設(shè)計，可以確實定位該套環(huán)6，在進(jìn)行壓縮與疲勞測試時，避免該套環(huán)6會有相對于該殼體51旋轉(zhuǎn)的情形產(chǎn)生。當(dāng)要將該套環(huán)6取出時，就能以特殊治具(圖未示)推擠該兩個定位柱62而將該套環(huán)6推頂出該容置空間610。
[0058]要說明的是，測試時也可將整個擠壓測試裝置放置于一細(xì)胞培養(yǎng)箱(圖未示)內(nèi)，達(dá)到細(xì)胞培養(yǎng)等級的環(huán)境循環(huán)系統(tǒng)，借此更能趨近于仿生理情況下的研究?；蛘呤菍⒋藬D壓測試裝置置于一般室溫環(huán)境下，依測試需要只對該承載單元3加裝恒溫與二氧化碳裝置(圖未示)，不以此為限。再者，在本實施例中，該測試系統(tǒng)2的被動端21與主動端22可以是如圖5所示，以水平對位的方式設(shè)置，也可以是如圖9所示，讓該承載單元3與水平面呈30度角設(shè)置，以符合IS014801之規(guī)范。又或者是依據(jù)該測試系統(tǒng)2的形態(tài)，讓該被動端21與主動端22是以如圖1所示的垂直對位的方式設(shè)置進(jìn)行測試，不以本實施例所公開的為限。
[0059]借由上述設(shè)計，當(dāng)該承載件BI的材質(zhì)是選自于如環(huán)氧樹脂或其他用以固定人工植體B2之材料(如骨水泥、骨粉)，可以進(jìn)行該人工植體B2結(jié)合于該承載件BI上的疲勞測試。若該承載件BI的材質(zhì)是選自于生醫(yī)材料，可以進(jìn)一步探討該人工植體B2與不同材質(zhì)的生醫(yī)材料的結(jié)合性、貼附性與相容性實驗。而當(dāng)承載件BI為活體組織或培養(yǎng)有細(xì)胞的生醫(yī)材料，借由該供液機構(gòu)7的設(shè)計再配合該循環(huán)裝置A的使用，不但能維持活體組織或細(xì)胞的存活，亦能探討活體組織或細(xì)胞受機械力刺激而在該種生醫(yī)材料上的結(jié)合性、細(xì)胞貼附性與相容性實驗，而提供一更趨近于仿生理情況下的研究設(shè)備。
[0060]參閱圖10、11，為本發(fā)明擠壓測試裝置的第二較佳實施例，大致與該第一較佳實施例相同，不同處在于:該套環(huán)6的本體61具有一上側(cè)部65、一能分離地與該上側(cè)部65對接的下側(cè)部66、一能分離地與該上、下側(cè)部65、66的一側(cè)結(jié)合的基部60，及一設(shè)置于該基部60與上、下側(cè)部65、66之間的墊圈69，該上、下側(cè)部65、66的對接面是呈凹凸設(shè)計，該上側(cè)部65具有一上凹陷處651,該下側(cè)部66具有一與該上凹陷處651對應(yīng)之下凹陷處661,該上、下凹陷處651、661是能用以將結(jié)合在一起的上、下側(cè)部65、66分離。其中，該第二流道73形成于該下側(cè)部66，所述定位柱62形成于該基部60的基壁601上，該墊圈69可防止培養(yǎng)液由該基部60及上、下側(cè)部65、66之間的隙縫流出。在本實施例中，所述第一流道72的數(shù)量是六個，其中四個間隔位于該上側(cè)部65，兩個位于該下側(cè)部66，分別以編號72a、72b、72c、72d、72e、72f做區(qū)分，而該第二流道73形成于該下側(cè)部66。該容置空間610同樣是該上、下側(cè)部65、66對接后形成。
[0061]要說明的是，如圖10所示，該基部60具有一基壁601，及一由該基壁601往該容置空間610的方向凸伸且呈中空環(huán)狀的后支撐件602。另外，該墊片9的凸出部91的形狀是對應(yīng)該容置空間610來設(shè)計，在本實施例中，該容置空間610是截面為矩形的長條柱狀，則該凸出部91則設(shè)計成矩形的方式。當(dāng)然，該容置空間610也可以設(shè)計成如圖6所示的圓柱形，或是其他形狀，而該凸出部91則配合該容置空間610的形狀，不以此為限。要特別說明的是，該套環(huán)6的基部60也可以與該上、下側(cè)部65、66其中任一部分作成一體成形，或者該套環(huán)6整體為一體成形的方式，此時不需要再設(shè)置該墊圈69，不以本實施例所公開的為限。
[0062]參閱圖10，在本實施例中，該待測單元B包括一活體組織切片B3、兩片分別設(shè)置于該活體組織切片B3兩側(cè)的輔助材料B4，及前述的人工植體B2。每一輔助材料B4可以是以具有孔洞的生醫(yī)材料所制成，其孔洞可做為培養(yǎng)液循環(huán)滲透之用，也可添加有創(chuàng)傷修復(fù)因子，或者是選擇另一種活體組織切片。要說明的是，該活體組織切片B3可以是一不規(guī)則形狀的骨頭，但經(jīng)過切割后形成兩個裁切面B31，該兩個輔助材料B4可以分別緊密地覆蓋該兩個裁切面B31，該兩個輔助材料B4的大小可以是對應(yīng)該兩個裁切面B31的形狀或是大于該兩個裁切面B31的方式。
[0063]如圖10、11所示，組裝時，是在該活體組織切片B3的側(cè)邊鉆一孔洞B32，由該孔洞B32置入固定該人工植體B2，再由該上、下側(cè)部65、66夾置定位，并以一針筒C經(jīng)由該開口71d灌注骨水泥或塑料填充于該容置空間610中剩余的空間，以將該活體組織切片B3固定于該容置空間610中。在灌注骨水泥或塑料等的過程中，是利用螺絲(圖未示)封擋住該開口 71f與第一流道72f，避免灌注的骨水泥或塑料流出，待骨水泥或塑料固定成型后再將螺絲(圖未示)移除。所述輔助材料B4具有防止骨水泥或塑料滲入該活體組織切片B3的裁切面B31的功能。
[0064]組裝完成后，即可對該人工植體B2做擠壓測試。參閱圖10?12，進(jìn)行測試時同樣透過該循環(huán)裝置A提供培養(yǎng)液，以維持該活體組織切片B3的活性。使培養(yǎng)液可以選擇所述開口 71a?71c中的一至二個流入，并經(jīng)過上方的輔助材料B4滲入該活體組織切片B3及下方的輔助材料B4，再經(jīng)由位于該下側(cè)部66的第一流道72e及開口 71e流至出液管A4，進(jìn)行培養(yǎng)液的循環(huán)。其中，所述開口 71a?71c中沒有培養(yǎng)液流入的，可以當(dāng)作泄壓口釋放培養(yǎng)液流動的壓力，使培養(yǎng)液流動更順暢。
[0065]另外要特別說明的是，由于該上、下側(cè)部65、66與基部60是能分離地組合，因此實際使用時，也可以如圖13所示，只選用該基部60嵌設(shè)于該殼體51內(nèi)。在此情形下，該待測單元B可以有下列幾種組合:
[0066](a)如圖13所示，該承載件BI由該后支撐件602定位，且選用有孔洞的生醫(yī)材料并培養(yǎng)有細(xì)胞，該輔助材料B3則選用另一種生醫(yī)材料并環(huán)繞該承載件BI設(shè)置，且該輔助材料B3內(nèi)可添加實驗所需的藥物。
[0067](b)如圖13所示，該承載件BI由該后支撐件602定位，且選用經(jīng)表面處理且材質(zhì)為陶瓷或金屬的生醫(yī)材料，該輔助材料B3則選用另一種生醫(yī)材料并環(huán)繞該承載件BI設(shè)置，且該輔助材料B3內(nèi)培養(yǎng)有細(xì)胞可添加實驗所需的藥物。
[0068](c)如圖14所示，該承載件BI由該后支撐件602定位，且選用有孔洞的生醫(yī)材料并培養(yǎng)有細(xì)胞，該人工植體B2鎖設(shè)于該承載件BI上，該輔助材料B3則選用另一種生醫(yī)材料并環(huán)繞該承載件BI設(shè)置，且該輔助材料B3內(nèi)可添加實驗所需的藥物。
[0069](d)如圖15所示，該承載件BI填滿該嵌設(shè)空間511，且是選用有孔洞的生醫(yī)材料并培養(yǎng)有細(xì)胞。
[0070](e)如圖16所示，該承載件BI填充該嵌設(shè)空間511，且是選用有孔洞的生醫(yī)材料并培養(yǎng)有細(xì)胞，再將該人工植體B2鎖設(shè)于該承載件BI上。
[0071]其中，有孔洞的生醫(yī)材料可以是如發(fā)泡聚氨酯等材質(zhì)，又或者是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的型態(tài)。上述組合中，(a)、(d)可對該承載件BI進(jìn)行擠壓測試、壓縮測試，及疲勞測試；(C)、(e)可對該人工植體B2進(jìn)行擠壓測試及疲勞測試；如將圖13中的封蓋8移除，則(b)可同時對該承載件BI及輔助材料B3進(jìn)行擠壓測試、壓縮測試，及疲勞測試。上述測試皆可觀察該承載件BI所選用的生醫(yī)材料的特性，以及與細(xì)胞之接合性、貼附性、相容性。另外，(a)、(b)、(c)還可以同時觀察該輔助材料B3中的藥物對該承載件BI的影響。當(dāng)然，上述測試必需搭配該循環(huán)裝置A(見圖12)進(jìn)行。
[0072]要說明的是，由于該輔助材料B3具有孔洞，因此除了能夠吸附培養(yǎng)液以使培養(yǎng)液能持續(xù)浸潤該承載件BI之外，還有足夠的空間而不妨礙受到擠壓的承載件BI產(chǎn)生形變。
[0073]借由上述設(shè)計，本實施例可針對不同形態(tài)的待測單元B進(jìn)行擠壓測試、疲勞測試，同時研究在上述測試過程中該人工植體B2與活體組織切片B3之間的關(guān)系(例如:骨密度研究與骨修復(fù)研究)，并經(jīng)由選擇不同種類的輔助材料B4，而能產(chǎn)生生醫(yī)材料、活體組織、活體組織加上生醫(yī)材料、活體組織加上生醫(yī)材料及細(xì)胞等各種不同的組合，達(dá)成更趨近于仿生理的結(jié)合性、貼附性與相容性的研究。當(dāng)然，本實施例的設(shè)計也可用于對該承載件BI與人工植體B2進(jìn)行測試，借以達(dá)成與該第一實施例相同的功效，增加整體設(shè)備的測試項目，進(jìn)而提升整體設(shè)備的應(yīng)用范圍與價值。
[0074]參閱圖17、18、19，為本發(fā)明擠壓測試裝置的第三較佳實施例，大致與該第一較佳實施例相同，不同處在于:該套環(huán)6的本體61是呈前后對接的形態(tài)。該套環(huán)6的本體61具有一前環(huán)部67，及一能分離地與該前環(huán)部67連接的后環(huán)部68，該前、后環(huán)部67、68的對接面同樣是呈凹凸設(shè)計，用以防止培養(yǎng)液由該前、后環(huán)部67、68的對接面之間溢流。
[0075]參閱圖18、19，該后環(huán)部68具有一底壁681、一連接該底壁681周緣的后側(cè)壁682，及一由該底壁681往該容置空間610的方向凸伸且呈中空環(huán)狀的后支撐件683，所述定位柱62是形成于該后環(huán)部68的底壁681上，該前環(huán)部67具有一能分離地連接于該后側(cè)壁682上的前側(cè)壁671、多個間隔由該前側(cè)壁671往該容置空間610的方向徑向凸伸的凸塊672 (因視角的關(guān)系只見于圖19，且只顯示一個)，及一連接所述凸塊672并間隔于該前側(cè)壁671且呈中空環(huán)狀的前支撐件673，兩相鄰?fù)箟K672之間存在有空隙674 (因視角的關(guān)系只見于圖只見于圖19)。要說明的是，于本實施中，該墊片9不需封擋該前、后環(huán)部67、68的接縫處，因此不需加大面積，只要是如圖17所示之o-ring的結(jié)構(gòu)即可。要說明的是，該套環(huán)6也可以是一體成形的，不以此為限。
[0076]參閱圖17、18,本實施例的特色在于，當(dāng)該待測單元B僅包括該承載件BI,且該承載件BI的材質(zhì)是選自于生醫(yī)材料，可以單獨對該承載件BI進(jìn)行壓縮測試與疲勞測試。要特別說明的是，單純對該承載件BI進(jìn)行測試時，該擠壓單元4的擠壓件41是如圖20所示的形態(tài)，以使該擠壓件41可以穿過該封蓋8的通孔81 (見圖18)而撞擊于該承載件BI上。該擠壓件41可以是如圖21所示地鎖固于該第二定位件42上，因此可以視實際情形更換不同形態(tài)的擠壓件41。
[0077]參閱圖18、20其中，壓縮測試是使該擠壓件41對該承載件BI施加一特定力量，讓該承載件BI產(chǎn)生壓縮變形，并量測生醫(yī)材料的壓縮性質(zhì)。疲勞測試則是使該擠壓件41以特定力量與次數(shù)擠壓該承載件BI，觀察該承載件BI經(jīng)連續(xù)沖擊后的疲勞壽命。借由壓縮測試與疲勞測試，了解該承載件BI所選擇的生醫(yī)材料的材料特性。同樣的，在進(jìn)行上述測試時，當(dāng)承載件BI為活體組織或有孔洞的生醫(yī)材料且培養(yǎng)有細(xì)胞時，可搭配如圖12所示的循環(huán)裝置A使用，以了解該承載件BI與細(xì)胞之間的作用關(guān)系。而圖19中該前支撐件673與所述凸塊672的設(shè)計，就是為了讓培養(yǎng)液可以經(jīng)由所述空隙674流動而不會受到阻隔。
[0078]如圖18、19所示，本實施例的設(shè)計使得該后側(cè)壁682與前側(cè)壁671與該承載件BI之間還存在有環(huán)狀空間，而前支撐件673與后支撐件683又能提供該承載件BI足夠的支撐作用，因此單純對該承載件BI進(jìn)行擠壓測試時，讓該承載件BI有足夠的支撐作用而不易因擠壓產(chǎn)生偏移，又能夠有足夠的環(huán)狀空間讓該承載件BI產(chǎn)生形變，而能確實了解該承載件BI在受到擠壓時的各種變化結(jié)果。
[0079]借由上述設(shè)計，本較佳實施例除了能達(dá)成與該第一較佳實施例相同的功效外，還能單獨對該承載件BI進(jìn)行壓縮測試、疲勞測試，且在該承載件BI培養(yǎng)有細(xì)胞時，還能了解在上述測試下，細(xì)胞與該承載件BI的結(jié)合性、貼附性、相容性，增加整體設(shè)備的測試項目，進(jìn)而提升整體設(shè)備的應(yīng)用范圍與價值。
[0080]綜上所述，本發(fā)明擠壓測試裝置，借由該供液機構(gòu)7的設(shè)計，使得培養(yǎng)液能于該外殼5與套環(huán)6循環(huán)流動，整體裝置可單獨針對以生醫(yī)材料或活體組織制成的承載件BI進(jìn)行研究，也可探討該人工植體B2與承載件BI之間的交互作用。上述設(shè)計讓該人工植體B2在仿生的環(huán)境下進(jìn)行測試，且所需的培養(yǎng)液較少，可降低培養(yǎng)污染風(fēng)險，進(jìn)一步擴充整體設(shè)備的應(yīng)用范圍與價值。
【權(quán)利要求】
1.一種擠壓測試裝置，能拆離地設(shè)置于一個測試系統(tǒng)上而對一個待測單元進(jìn)行測試，所述測試系統(tǒng)包含一個被動端，及一個能主動相對于所述被動端移動的主動端，其特征在于:所述擠壓測試裝置包含: 一個承載單元，設(shè)置于所述測試系統(tǒng)的被動端上，所述承載單元包括一個呈中空狀的外殼、一個能抽離地嵌設(shè)于所述外殼內(nèi)的套環(huán)，及一個供液機構(gòu)，所述供液機構(gòu)是用以讓培養(yǎng)液流通于所述外殼與套環(huán)，所述待測單元是能抽離地設(shè)置于所述外殼內(nèi)；及 一個擠壓單元，設(shè)置于所述測試系統(tǒng)的主動端上且能由所述主動端帶動而相對于所述承載單元移動。
2.如權(quán)利要求1所述的擠壓測試裝置，其特征在于:所述外殼具有一圍繞界定出一嵌設(shè)空間的殼體，及一連接所述殼體且能拆離地定位于所述測試系統(tǒng)的被動端上的第一定位件，所述殼體具有多個連通所述嵌設(shè)空間的貫穿孔，所述擠壓單元包括一面向所述殼體的擠壓件，及一連接于所述擠壓件上且能拆離地定位于所述測試系統(tǒng)的主動端上的第二定位件。
3.如權(quán)利要求2所述的擠壓測試裝置，其特征在于:所述承載單元還包括一個能拆離地設(shè)置于所述殼體內(nèi)的封蓋，及一個夾置于所述封蓋與套環(huán)之間的墊片，所述套環(huán)包括一個圍繞界定出一個容置空間的本體，及多個由所述本體往所述殼體的方向凸伸且能對應(yīng)插置于所述殼體的貫穿孔內(nèi)的定位柱，所述待測單元是能抽離地設(shè)置于所述容置空間內(nèi)，所述封蓋具有一個軸向貫穿且對應(yīng)所述容置空間的第一通孔，所述供液機構(gòu)包括多個間隔設(shè)置且徑向貫穿所述殼體的開口。
4.如權(quán)利要求3所述的擠壓測試裝置，其特征在于:所述承載單元的墊片具有一個用以封擋所述容置空間的凸出部、一個軸向貫穿所述凸出部且對應(yīng)所述第一通孔的第二通孔，及一個間隔于所述凸出部的第三通孔，所述封蓋與所述墊片之間形成有一個流通空間，所述供液機構(gòu)還包括多個間隔設(shè)置且徑向貫穿所述本體而能分別與對應(yīng)的開口連通的第一流道，及一個沿所述本體的軸向傾斜延伸且連通其中一個第一流道與所述第三通孔的第二流道。
5.如權(quán)利要求4所述的擠壓測試裝置，其特征在于:所述套環(huán)的本體具有一個左側(cè)部，及一個能分離地與所述左側(cè)部對接的右側(cè)部，所述左、右側(cè)部的對接面是呈凹凸設(shè)計，所述第一流道、所述第二流道，及所述容置空間都是所述左、右側(cè)部對接后形成，所述定位柱是形成于所述左側(cè)部上，所述左側(cè)部具有一個左凹陷處，所述右側(cè)部具有一個與所述左凹陷處對應(yīng)的右凹陷處，所述左、右凹陷處是能用以將結(jié)合在一起的左、右側(cè)部分離。
6.如權(quán)利要求4所述的擠壓測試裝置，其特征在于:所述套環(huán)的本體具有一個上側(cè)部、一個能分離地與所述上側(cè)部對接的下側(cè)部、一個能分離地與所述上、下側(cè)部的一側(cè)結(jié)合的基部，及一個設(shè)置于所述基部與上、下側(cè)部之間的墊圈，所述上、下側(cè)部的對接面是呈凹凸設(shè)計，所述上側(cè)部具有一個上凹陷處，所述下側(cè)部具有一個與所述上凹陷處對應(yīng)的下凹陷處，所述上、下凹陷處是能用以將結(jié)合在一起的上、下側(cè)部分離，所述第一流道是間隔分布于所述上、下側(cè)部，所述第二流道形成于所述下側(cè)部，所述基部具有一個基壁，及一個由所述基壁往所述容置空間的方向凸伸且呈中空環(huán)狀的后支撐件，所述定位柱形成于所述基部。
7.如權(quán)利要求3所述的擠壓測試裝置，其特征在于:所述套環(huán)的本體具有一個前環(huán)部，及一個能分離地與所述前環(huán)部連接的后環(huán)部，所述前、后環(huán)部的對接面是呈凹凸設(shè)計，所述后環(huán)部具有一個底壁、一個連接所述底壁周緣的后側(cè)壁，及一個由所述底壁往所述容置空間的方向凸伸且呈中空環(huán)狀的后支撐件，所述第一流道是間隔分布于所述前、后環(huán)部，所述定位柱是形成于所述后環(huán)部的底壁上，所述前環(huán)部具有一個能分離地連接于所述后側(cè)壁上的前側(cè)壁、多個間隔由所述前側(cè)壁往所述容置空間的方向徑向凸伸的凸塊，及一個連接所述凸塊并間隔于所述前側(cè)壁且呈中空環(huán)狀的前支撐件，兩相鄰?fù)箟K之間存在有空隙。
8.如權(quán)利要求3所述的擠壓測試裝置，其特征在于:所述套環(huán)的本體具有一個基部，所述基部具有一個基壁，及一個由所述基壁往所述容置空間的方向凸伸且呈中空環(huán)狀的后支撐件，所述定位柱是形成于所述基部的基壁上。
9.如權(quán)利要求3所述 的擠壓測試裝置，其特征在于:所述供液機構(gòu)還包括多個分別插置于對應(yīng)的開口的連接管。
【文檔編號】G01N3/32GK103487323SQ201310227027
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月13日
【發(fā)明者】張勝南, 張勝致, 陳冠霖, 王沼杰, 張順福 申請人:張勝南, 張勝致