辉光等离子体的生成及人工血管表面改性的研究

论文摘要

目前,小口径人工血管(内径≤6mm)表面抗凝血性能差,严重限制了临床应用。大气压辉光放电等离子体兼具放电形态均匀、等离子体密度适中、活性粒子丰富等优点,因此成为解决这一问题的理想手段。本文旨在提出适用于人工血管管状结构的大气压空气辉光放电的等离子体生成方法,并对其在人工血管表面的改性效果进行探究。首先,分析了螺旋接触式电极在空气中形成辉光放电的影响因素。在交叉式电极的基础上提出了螺旋式电极结构,探讨了该电极结构在大气压空气中形成辉光放电的相关影响因素,包括电极直径尺寸、螺距、绝缘层厚度、介质阻挡方式及电极材料,结合电场仿真及放电实验,得出了螺旋式电极放电的最佳电极结构参数,生成了三维覆盖型的大气压空气辉光等离子体。其次,为了使生成的等离子体更好的作用于人工血管内壁,并对其产生更佳的表面改性效果,本研究提出了一种套管式三电位电极结构。探究了空气间隙和放电电压的变化对放电的影响,最终在空气间隙内形成贯穿型辉光放电等离子体,并获得了该电极结构下形成间隙贯穿型的空气辉光等离子体的最佳参数。使用该电极结构和螺旋式电极结构分别对人工血管进行表面改性处理。采用水接触角仪进行效果检测,结果表明,该电极处理的样品的改性效果优于螺旋式电极处理的管状样品的改性效果。最后,通过等离子体接枝处理方法在人工血管内壁接枝肝素生物大分子,进一步研究了等离子体接枝处理方法对人工血管表面改性的规律。通过水接触角检测,对比分析了人工血管在肝素、聚乙二醇、等离子体直接处理、等离子体接枝处理等四种条件和不同等离子体处理时间下的亲水性变化规律;通过SEM检测手段,分析了人工血管在接枝处理后的表面形貌变化;通过血小板粘附实验,进一步分析了人工血管在等离子体接枝处理后的表面抗凝血性变化。结果表明,等离子体接枝的处理效果优于其他三种方法。并且发现,当等离子体处理时间为40s时,血小板粘附量最少,亲水性提升率达到51%,人工血管的抗凝血性得到大幅度提升。图58幅,表12个,参考文献101篇。

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致谢

摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 研究背景

1.1.1 人工血管研究现状

1.1.2 等离子体人工血管表面改性的研究现状

1.2 研究目的及意义

1.3 本文主要研究内容

2 辉光放电等离子体的生成及表面改性技术

2.1 辉光放电等离子体的生成

2.1.1 气体放电的基本形式

2.1.2 大气压辉光放电等离子体的生成途径

2.2 等离子体表面改性介绍

2.2.1 等离子体表面改性机理

2.2.2 等离子体表面改性方法

2.3 人工血管表面改性介绍

2.3.1 高分子材料接触血液后的凝血机理

2.3.2 提高抗凝血性的表面改性方法介绍

3 接触式电极的放电特性和影响因素分析

3.1 放电电源的介绍

3.2 交叉式和螺旋式电极的电场分布及放电特性

3.2.1 交叉式电极的放电特性

3.2.2 螺旋式电极的放电特性

3.3 螺旋式电极电场分布及放电特性的影响因素分析

3.3.1 电极直径变化的影响

3.3.2 螺距变化的影响

3.3.3 绝缘层厚度的影响

3.3.4 不同介质阻挡方式的影响

3.3.5 不同螺旋电极材料种类的影响

3.4 小结

4 应用于人工血管表面改性的等离子体放电研究

4.1 应用于人工血管表面改性的实验系统

4.1.1 放电实验平台

4.1.2 效果检测平台

4.2 螺旋式电极对人工血管表面处理

4.2.1 被处理材料对电极结构的放电特性及电场分布的影响

4.2.2 检测样品的亲水性性能

4.3 套管式三电位电极结构的放电特性分析

4.3.1 悬浮电位的作用

4.3.2 不同血管厚度的电场仿真分析

4.3.3 空气间隙内贯穿式放电

4.3.4 检测样品的亲水性性能

4.4 小结

5 辉光等离子体对人工血管表面改性处理的研究

5.1 表面改性研究方案

5.1.1 研究方案的介绍

5.1.2 处理工艺的介绍

5.1.3 研究变量与编号

5.2 等离子体接枝处理对人工血管的表面改性效果

5.2.1 接枝肝素的优异性

5.2.2 表面亲水性能的变化

5.2.3 表面形貌的变化

5.2.4 血小板粘附情况

5.3 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士期间取得的研究成果

学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄烨

导师: 刘文正

关键词: 大气压,空气,辉光放电,等离子体,人工血管,聚氨酯,表面改性

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,医药卫生科技

专业: 物理学,生物医学工程

单位: 北京交通大学

分类号: R318.1;O461.21

总页数: 91

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