一种球囊涂层牢固度和药物体外释放率的测试装置及评价方法

技术领域

本发明公开一种球囊涂层牢固度和药物体外释放率的测试装置及评价方法，属于血管介入器械评价的技术领域。

背景技术

药物涂层球囊在血管内狭窄、小血管病变、分叉病变及支架内再狭窄等的治疗中具有广泛的应用，其临床使用率逐年增高。涂层中的药物主要有紫杉醇及蕾帕霉素衍生物两类，在使用过程中，药物涂层球囊通过释放药物抑制新生内膜的生长，可有效减少再狭窄的发生。

涂层牢固度试验和体外释放率试验分别考察在模拟使用过程中涂层的脱落情况及药物在病变部位的释放情况，这与临床使用效果密切相关，与此同时，微粒脱落也会引起潜在的风险。因此，涂层牢固度和药物体外释放率试验可为产品的安全性、有效性评价提供数据支持。目前没有标准的方法对上述两方面性能进行考察，对应用条件的模拟也并不充分，使得体外试验与体内实际情况的相关性较差。

中国专利文献CN202111347834.6公开一种球囊药物涂层体外转载效率评价方法，该评价方法将待测药物球囊按实际使用操作进行药物释放，后通过测量位于靶血管处的药物含量，与待测药物球囊的标准药物含量进行计算，得到球囊药物涂层体外转载效率。但是如何利用体外模拟系统，追踪使用过程中球囊涂层的脱落情况和药物释放情况，建立体外试验评价方法，使其检测结果提供接近人体的温度、血流速度、条件，更进一步地模拟心脏跳动的脉冲生理环境、压力等条件，是本领域一直关注的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种球囊涂层牢固度和药物体外释放率的测试装置，提供接近预期使用部位的温度、脉冲、压力、血流速度及血管模型，用以模拟药物涂层球囊的临床使用条件。

本发明还公开一种利用上述装置进行球囊涂层牢固度和药物体外释放率的评价方法，通过模拟球囊的输送过程/输送及扩张过程，采集脱落的微粒，用于计数；并测定球囊上剩余药量，与药物的标示含量进行百分比及求差计算，用以评价药物球囊在上述过程中涂层的脱落及药物释放情况。

本发明详细的技术方案如下：

一种球囊涂层牢固度和药物体外释放率的测试装置，包括：体外释放性能测试装置；

所述体外释放性能测试装置包括：依次连通的介质液恒温循环装置、脉冲发生装置、流量控制单元、测试操作平台、消泡和微粒捕获单元；

所述介质液恒温循环装置包括：顺序连接的升降介质槽、循环泵和精密过滤器，在所述升降介质槽中设置有水循环加热器和温度传感器；

所述脉冲发生装置包括相连的气液脉动发生器和电气比例阀；

所述测试操作平台包括3D模拟路径和用于固定所述3D模拟路径的孔板，所述3D模拟路径与测试操作平台两侧的管路相连，所述3D模拟路径出口侧设置有压力传感器；

所述消泡和微粒捕获单元包括：在所述测试操作平台出液方向依次连通的气泡消除器和微粒捕获器，在所述气泡消除器和微粒捕获器之间设置有浮子流量计；

所述流量控制单元包括设置在3D模拟路径进口侧的流量控制阀；

所述微粒捕获器通过循环管路与所述升降介质槽连通，所述循环管路上设置有第一控制阀。

根据本发明优选的，所述测试装置还包括管路清洗装置，包括：分别与所述浮子流量计和微粒捕获器的出液口相连的真空发生吸引器和收集罐，所述浮子流量计通过旁通阀分别与循环管路入口和微粒捕获器入口相连，所述真空发生吸引器通过支管和循环管路入口相连，所述支管上设置有第二控制阀。

根据本发明优选的，在所述3D模拟路径进液口设置有单向阀。

根据本发明优选的，所述电气比例阀还连接有过滤器和静音空压机。

根据本发明优选的，所述升降介质槽包括槽体和用于驱动所述槽体上下移动的驱动电机；所述水循环加热器用于加槽体内盛装的热液体介质。本设计通过升降槽体从而使槽体与测试操作平台产生不同的高度差，从而控制介质流体的压力；具有高温保护、低温报警、低液位报警功能，采用盘管换热，不直接对介质液进行电加热，避免介质局部过热和盐分析出。

根据本发明优选的，所述气泡消除器，包括：锥形树脂软管上方的气体导出硬管和排气阀，以消除管道中产生的气泡，避免影响微粒捕获器和流量计的正常工作，因此本技术改造采用的文丘里构造，以对系统内气泡进行消除。

根据本发明优选的，所述气液脉动发生器，包括气驱隔膜脉冲发生器，通过电比例程序控制调节评价试验需要的模拟脉冲生理环境。

根据本发明优选的，所述测试装置还包括控制模块，在所述控制模块中加载有操作软件，以使用户通过控制模块进行评价试验时的参数设定、评价操作和数据存储。

一种利用上述装置进行球囊涂层牢固度和药物体外释放率的评价方法，包括：对涂层牢固度的评价方法，按照步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S7、步骤S8进行，

S1、在装置的升降介质槽内加入释放介质，首先开启水循环加热装置，设置介质的温度；再开启气液脉动发生器，设置脉冲流量；然后开启循环泵、气泡消除器、浮子流量计；开启微粒捕获器通道；使整个测试装置内循环充满介质并达到试验恒温，优选37℃；

S2、先后将指引导管、导丝插入3D模拟路的指定试验部位，即血管模型的指定试验部位；

S3、将球囊沿着导丝插入指引导管内，输送至3D模拟路的指定试验部位，到达预定时间后，撤出并剪下球囊；

S4、将剪下的球囊浸没于浸提溶剂中，浸提完全后测定球囊上剩余的含药量；牢固度计算方法为：

牢固度＝(1-球囊上含药量/标称药物含量)*100％；

S7、收集微粒捕获器处采集的样本，待测；

S8、试验结束后，将测试装置内的液体排空。

一种利用上述装置进行球囊涂层牢固度和药物体外释放率的评价方法，包括：评价药物体外释放率的方法，按照步骤S1、步骤S2、步骤S5、步骤S6、步骤S7、步骤S8进行，

S1、在装置的升降介质槽内加入释放介质，首先开启水循环加热装置，设置介质的温度；再开启气液脉动发生器，设置脉冲流量；然后开启循环泵、气泡消除器、浮子流量计；开启微粒捕获器通道；使整个测试装置内循环充满介质并达到试验恒温，优选37℃；

S2、先后将指引导管、导丝插入3D模拟路的指定试验部位，即血管模型的指定试验部位；

S5、将球囊沿着导丝插入指引导管内，输送至血管模型的指定试验部位，使用充压装置给所述待测球囊缓慢加压至公称压力，到达预定时间后对球囊卸压，撤出并剪下球囊；

S6、将剪下的球囊浸没的浸提溶剂中，测量球囊上剩余的含药量，药物体外释放率计算方法为：

体外释放率＝(1-球囊上剩余含药量/标称药物含量)*100％；

S7、收集微粒捕获器处采集的样本，待测；

S8、试验结束后，将测试装置内的液体排空。

根据本发明优选的，在测试装置内的液体排空后，将升降介质槽内更换为纯水，开启循环泵对整个体外释放性能测试装置进行清洗。

本发明的技术优势在于：

1.本发明基于人体血流条件进行模拟，采用气驱隔膜脉冲发生器，使用电气比例阀调节实现物理条件下的脉流环境。

2.本发明采用3D模拟路径和孔板，方便试验中模拟血管的放置和固定，模拟血管路径模块可以根据需要更换，满足试验对不同测试路径的要求。

3.系统相应管阀、过滤器以及专门的除气泡装置，提供测试需要的洁净流体环境并避免流路中气泡的影响。

4.通过操作软件可方便的进行参数设定、试验操作和数据存储。

5.本发明还充分考虑了评测试验后的管路清洗难度，针对将来对试验中脱落微粒的分析要求，系统配置了微粒捕获器，预留了专门的流体通路。

附图说明

图1是本发明所述测试装置的连接示意图。

具体实施方式

现根据实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

实施例1、

一种球囊涂层牢固度和药物体外释放率的测试装置，包括：体外释放性能测试装置；

所述体外释放性能测试装置包括：依次连通的介质液恒温循环装置、脉冲发生装置及流量控制单元、测试操作平台、消泡和微粒捕获单元；

所述介质液恒温循环装置包括：顺序连接的升降介质槽、精密过滤器，在所述升降介质槽中设置有水循环加热器和温度传感器；用于盛放球囊的体外释放和牢固度试验所用的液体介质；

所述脉冲发生装置包括相连的气液脉动发生器和电气比例阀；循环泵输出功率调节及浮子流量计调节控制介质液的循环流量在测试所需要的80ml/min左右；

所述测试操作平台包括3D模拟路径和用于固定所述3D模拟路径的孔板，所述3D模拟路径与测试操作平台两侧的管路相连，所述3D模拟路径出口侧设置有压力传感器；所述3D模拟路径是根据靶部位血管的尺寸、弯曲程度、弹性、壁厚等参数进行仿真制作，采用硅胶材质，模拟球囊经过的血管路径；如图1所示，介质液按需设置4路出口，固定在孔板上，且每路配置相应的开关阀门，可分别连接导管不同管腔。连接不同导管腔时采用洁净RHV阀，防止导管在模拟路径穿过，回抽过程中液体不会逆流溢出；3D模拟路径出口端配置移动式压力传感器，监测路径管远端流体压力，压力测量范围0～10psi，精度：≤1％F.S；

所述消泡和微粒捕获单元包括：在所述测试操作平台出液方向依次连通的气泡消除器和微粒捕获器，在所述气泡消除器和微粒捕获器之间设置有浮子流量计；

所述流量控制单元包括设置在3D模拟路径进口侧的流量控制阀；

所述微粒捕获器通过循环管路与所述升降介质槽连通，所述循环管路上设置有第一控制阀。

在所述3D模拟路径进液口设置有单向阀。

所述电气比例阀还连接有过滤器和静音空压机。

所述气泡消除器，包括：锥形树脂软管上方的气体导出硬管和排气阀，以消除管道中产生的气泡，避免影响微粒捕获器和流量计的正常工作，因此本技术改造采用的文丘里构造，以对系统内气泡进行消除。

所述气液脉动发生器，包括气驱隔膜脉冲发生器，通过电比例程序控制调节评价试验需要的模拟脉冲生理环境，压力80-160mmHg，频率72bpm的脉流，可模拟实际工况对支架或者药物球囊进行脉流冲击，冲击波形类正弦波。

实施例2、

如实施例1所述的一种球囊涂层牢固度和药物体外释放率的测试装置，所述测试装置还包括管路清洗装置，包括：分别与所述浮子流量计和微粒捕获器的出液口相连的真空发生吸引器和收集罐，所述浮子流量计通过旁通阀分别与循环管路入口和微粒捕获器入口相连，所述真空发生吸引器通过支管和循环管路入口相连，所述支管上设置有第二控制阀。

实施例3、

如实施例1、2所述的一种球囊涂层牢固度和药物体外释放率的测试装置，所述升降介质槽包括槽体和用于驱动所述槽体上下移动的驱动电机；所述水循环加热器用于加槽体内盛装的热液体介质。本设计通过升降槽体从而使槽体与测试操作平台产生不同的高度差，从而控制介质流体的压力；具有高温保护、低温报警、低液位报警功能，采用盘管换热，不直接对介质液进行电加热，避免介质局部过热和盐分析出。在本实施例中，介质槽容积5L，温度控制在37℃±1℃以内，出口配置0.2微米精密过滤器对介质液进行过滤。介质液槽设计考虑清洗的便利性采用槽体和计装仪表，盘管分离式，介质槽放置在平台上可通过小电机驱动上下升降。

实施例4、

如实施例1、2、3所述的一种球囊涂层牢固度和药物体外释放率的测试装置，在所述控制模块中加载有操作软件，以使用户通过控制模块进行评价试验时的参数设定、评价操作和数据存储。操作软件还具有超压、超温等异常报警提示和停机设置；电气元件具有漏电、过载、过压、欠压、断相、错相等保护功能；系统具有紧急停机按钮，三色等指示工作状态等功能。

实施例5、

一种利用上述装置进行球囊涂层牢固度和药物体外释放率的评价方法，对涂层牢固度的评价方法，按照步骤S1、步骤S2、步骤S3、步骤S4、步骤S7、步骤S8进行，

S1、在装置的升降介质槽内加入释放介质，首先开启水循环加热装置，设置介质的温度；再开启气液脉动发生器，设置脉冲流量；然后开启循环泵、气泡消除器、浮子流量计；开启微粒捕获器通道；使整个测试装置内循环充满介质并达到试验恒温，优选37℃；

S2、先后将指引导管、导丝插入3D模拟路的指定试验部位，即血管模型的指定试验部位；

S3、将球囊沿着导丝插入指引导管内，输送至3D模拟路的指定试验部位，到达预定时间后，撤出并剪下球囊；

S4、将剪下的球囊浸没于浸提溶剂中，浸提完全后测定球囊上剩余的含药量；牢固度计算方法为：

牢固度＝(1-球囊上含药量/标称药物含量)*100％；

S7、收集微粒捕获器处采集的样本，待测；

S8、试验结束后，将测试装置内的液体排空。

实施例6、

一种利用上述装置进行球囊涂层牢固度和药物体外释放率的评价方法，包括：评价药物体外释放率的方法，按照步骤S1、步骤S2、步骤S5、步骤S6、步骤S7、步骤S8进行，

S1、在装置的升降介质槽内加入释放介质，首先开启水循环加热装置，设置介质的温度；再开启气液脉动发生器，设置脉冲流量；然后开启循环泵、气泡消除器、浮子流量计；开启微粒捕获器通道；使整个测试装置内循环充满介质并达到试验恒温，优选37℃；

S2、先后将指引导管、导丝插入3D模拟路的指定试验部位，即血管模型的指定试验部位；

S5、将球囊沿着导丝插入指引导管内，输送至血管模型的指定试验部位，使用充压装置给所述待测球囊缓慢加压至公称压力，到达预定时间后对球囊卸压，撤出并剪下球囊；

S6、将剪下的球囊浸没的浸提溶剂中，测量球囊上剩余的含药量，药物体外释放率计算方法为：

体外释放率＝(1-球囊上剩余含药量/标称药物含量)*100％；

S7、收集微粒捕获器处采集的样本，待测；

S8、试验结束后，将测试装置内的液体排空。

根据本发明优选的，在测试装置内的液体排空后，将升降介质槽内更换为纯水，开启循环泵对整个体外释放性能测试装置进行清洗。

实施例7、

如实施例5、6所述利用上述装置进行球囊涂层牢固度和药物体外释放率的评价方法，包括：在测试装置内的液体排空后，将升降介质槽内更换为纯水，开启循环泵对整个体外释放性能测试装置进行清洗。