人造皮膚透氣性能的測(cè)試方法

摘要：人造皮膚是在體外人工研制的皮膚代用品，應(yīng)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(cè)樣品，利用Labthink蘭光OX2/230氧氣透過率測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試了其氧氣透過量，并對(duì)試驗(yàn)的過程、試驗(yàn)原理、設(shè)備的參數(shù)及適用范圍等內(nèi)容進(jìn)行介紹，從而為人造皮膚的研制及其性能的檢測(cè)提供參考。

關(guān)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(cè)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(jié)合方式的不同，分為暫時(shí)替代性人工皮膚和永(分隔符)久性人工皮膚，用來修復(fù)、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(bǔ)西墻”的現(xiàn)象，且與人體的相容性較好，一般不會(huì)出現(xiàn)免疫排斥反應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)人造皮膚在植皮過程中傷口免受感染、促進(jìn)結(jié)締組織生長(zhǎng)的作用，要求其應(yīng)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(duì)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(cè)樣品

本次試驗(yàn)采用的檢測(cè)樣品為某類研制成型的人造皮膚。

3、檢測(cè)依據(jù)

目前，薄膜、片材類樣品的氧氣透過量常用的檢測(cè)方法有壓差法與等壓法兩種，其中，壓差法可參考的方法標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1038-2000 《塑料薄膜和薄片氣體透過性試驗(yàn)方法 壓差法》，等壓法可參考的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 19789-2005 《包裝材料 塑料薄膜和薄片氧氣透過性試驗(yàn) 庫(kù)侖計(jì)檢測(cè)法》。本次試驗(yàn)采用等壓法原理檢測(cè)人造皮膚樣品的氧氣透過率。

4、檢測(cè)設(shè)備

本文采用OX2/230氧氣透過率測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試樣品的透氣性，該設(shè)備由濟(jì)南蘭光機(jī)電技術(shù)有限公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)。

圖2  OX2/230氧氣透過率測(cè)試系統(tǒng)

4.1 試驗(yàn)原理

氧氣透過率測(cè)試的是單位時(shí)間內(nèi)透過一定面積試樣的氧氣的體積。設(shè)備的上、下測(cè)試腔被夾緊的試樣隔開，采用等壓法檢測(cè)時(shí)，試樣兩側(cè)的壓力保持一致，試樣的一側(cè)(上試驗(yàn)腔)流動(dòng)的是高純氧氣，另一側(cè)(下試驗(yàn)腔)流動(dòng)的是高純的氮?dú)猓绱嗽嚇拥膬蓚?cè)便形成了一定的濃度差，根據(jù)氣體擴(kuò)散原理，氧氣會(huì)從上試驗(yàn)腔通過試樣滲透到下試驗(yàn)腔，并被流動(dòng)的氮?dú)鈹y帶至傳感器處進(jìn)行氧氣濃度的分析，從而得到試樣的氧氣透過率。本設(shè)備還可用于容器類試樣的測(cè)試，試驗(yàn)時(shí)容器內(nèi)部流動(dòng)的是高純氮?dú)?，容器外部流?dòng)的是氧氣或空氣，其余原理與薄膜類試樣相同。

4.2 設(shè)備參數(shù)

OX2/230氧氣透過率測(cè)試系統(tǒng)（Labthink蘭光），具有超高精度，獨(dú)立的三腔結(jié)構(gòu)可同時(shí)測(cè)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(cè)試范圍為(0.01 ~ 6,500) cm³/m²·24h，并可擴(kuò)展至(0.07 ~ 6,5000) cm³/m²·24h。此系統(tǒng)還可擴(kuò)展測(cè)試氧氣透過率范圍為0.0001 ~ 60 cm³/(pkg·d)容器。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)10臺(tái)儀器并行連接，30個(gè)試樣同時(shí)試驗(yàn)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(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可滿足不同溫濕度環(huán)境下各種軟塑薄膜、紙塑復(fù)合膜、共擠膜、鍍鋁膜、鋁箔、鋁箔復(fù)合膜等膜材及各種材質(zhì)片材的氧氣阻隔性測(cè)試，并可擴(kuò)展測(cè)試各種材料做成的瓶、袋、罐、盒、桶的氧氣透過率測(cè)試。

5、試驗(yàn)過程

(1) 從人造皮膚表面隨機(jī)裁取直徑為1.5 cm的試樣。

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

圖3 試驗(yàn)過程的特殊夾具

(3) 運(yùn)行設(shè)備軟件，設(shè)置試驗(yàn)溫度、濕度、試驗(yàn)?zāi)Ｊ降葏?shù)信息，點(diǎn)擊試驗(yàn)選項(xiàng)，試驗(yàn)開始。

(4) 調(diào)節(jié)流量控制閥，使上下腔的濕度達(dá)到設(shè)置值。設(shè)備根據(jù)設(shè)置的條件進(jìn)行試驗(yàn)，并在試驗(yàn)結(jié)束后計(jì)算并顯示試驗(yàn)結(jié)果。

6、試驗(yàn)結(jié)果

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

7、結(jié)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(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)了某類人造皮膚的氧氣透過率，該設(shè)備操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)過程的智能化程度高，試驗(yàn)結(jié)果的精度高、重復(fù)性好，該方法可用于準(zhǔn)確測(cè)試人造皮膚的透氣性能。