人造皮膚透氣性能的測試方法

摘要：人造皮膚是在體外人工研制的皮膚代用品，應具有與皮膚相似的良好的透氣性。本文以某種人造皮膚為檢測樣品，利用Labthink蘭光OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)測試了其氧氣透過量，并對試驗的過程、試驗原理、設備的參數及適用范圍等內容進行介紹，從而為人造皮膚的研制及其性能的檢測提供參考。

關鍵詞：人造皮膚、透氣性、氧氣透過量、氧氣透過率、氧氣透過率測試儀、等壓法

1、意義

人造(工)皮膚是在體外人工研制的皮膚的替代品，按與損傷皮膚的結合方式的不同，分為暫時替代性人工皮膚和永(分隔符)久性人工皮膚，用來修復、代用缺損的皮膚組織，尤其是在燒傷、燙傷治療方面具有顯著效果，可避免從患者身上移植健康的皮膚，出現(xiàn)“拆東墻、補西墻”的現(xiàn)象，且與人體的相容性較好，一般不會出現(xiàn)免疫排斥反應。為了實現(xiàn)人造皮膚在植皮過程中傷口免受感染、促進結締組織生長的作用，要求其應具有如人體皮膚相似的透氣性，以滿足皮膚再生的環(huán)境條件，防止皮膚潰爛。因此，對于人造皮膚來說，良好的透氣性能是其研發(fā)及使用過程中須考慮的基本性能之一。

圖1 人造皮膚

2、檢測樣品

本次試驗采用的檢測樣品為某類研制成型的人造皮膚。

3、檢測依據

目前，薄膜、片材類樣品的氧氣透過量常用的檢測方法有壓差法與等壓法兩種，其中，壓差法可參考的方法標準為GB/T 1038-2000 《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗方法 壓差法》，等壓法可參考的標準為GB/T 19789-2005 《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧氣透過性試驗 庫侖計檢測法》。本次試驗采用等壓法原理檢測人造皮膚樣品的氧氣透過率。

4、檢測設備

本文采用OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)測試樣品的透氣性，該設備由濟南蘭光機電技術有限公司自主研發(fā)設計。

圖2  OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)

4.1 試驗原理

氧氣透過率測試的是單位時間內透過一定面積試樣的氧氣的體積。設備的上、下測試腔被夾緊的試樣隔開，采用等壓法檢測時，試樣兩側的壓力保持一致，試樣的一側(上試驗腔)流動的是高純氧氣，另一側(下試驗腔)流動的是高純的氮氣，如此試樣的兩側便形成了一定的濃度差，根據氣體擴散原理，氧氣會從上試驗腔通過試樣滲透到下試驗腔，并被流動的氮氣攜帶至傳感器處進行氧氣濃度的分析，從而得到試樣的氧氣透過率。本設備還可用于容器類試樣的測試，試驗時容器內部流動的是高純氮氣，容器外部流動的是氧氣或空氣，其余原理與薄膜類試樣相同。

4.2 設備參數

OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)（Labthink蘭光），具有超高精度，獨立的三腔結構可同時測試三件相同或不同試樣，控溫范圍為15℃ ~ 55℃，控濕范圍為0%RH、35%RH ~ 90%RH，薄膜氧氣透過率測試范圍為(0.01 ~ 6,500) cm³/m²·24h，并可擴展至(0.07 ~ 6,5000) cm³/m²·24h。此系統(tǒng)還可擴展測試氧氣透過率范圍為0.0001 ~ 60 cm³/(pkg·d)容器。系統(tǒng)可實現(xiàn)10臺儀器并行連接，30個試樣同時試驗的高效系統(tǒng)。

4.3 適用范圍

該儀器滿足ISO 15105-2、GB/T 19789、ASTM D3985、ASTM F2622、ASTM F1307、ASTM F1927、JIS K7126-2、YBB 00082003多種國家和國際標準，可滿足不同溫濕度環(huán)境下各種軟塑薄膜、紙塑復合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復合膜等膜材及各種材質片材的氧氣阻隔性測試，并可擴展測試各種材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的氧氣透過率測試。

5、試驗過程

(1) 從人造皮膚表面隨機裁取直徑為1.5 cm的試樣。

(2) 在下試驗腔的周圍涂抹一層真空油脂，將試樣放置在下試驗腔上，使試樣表面無褶皺或折痕，安裝上試驗腔，使有油脂的O型環(huán)接觸測試樣品，將試樣夾緊于上、下試驗腔之間。

圖3 試驗過程的特殊夾具

(3) 運行設備軟件，設置試驗溫度、濕度、試驗模式等參數信息，點擊試驗選項，試驗開始。

(4) 調節(jié)流量控制閥，使上下腔的濕度達到設置值。設備根據設置的條件進行試驗，并在試驗結束后計算并顯示試驗結果。

6、試驗結果

本次試驗測試的人造皮膚樣品的氧氣透過率為18831.0417 cm³/(cm²·24h)。

7、結論

人造皮膚是替代人體皮膚用于治療燒傷、燙傷等醫(yī)療過程中的一種有效手段，良好的透氣性能是其發(fā)揮醫(yī)療效果的重要性能要求之一。本文利用OX2/230氧氣透過率測試系統(tǒng)檢測了某類人造皮膚的氧氣透過率，該設備操作簡單，試驗過程的智能化程度高，試驗結果的精度高、重復性好，該方法可用于準確測試人造皮膚的透氣性能。