專利名稱：一種多流體混合噴射成形氣動式供料裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種骨組織工程支架快速成型技術(shù)，尤其是涉及一種可精確控制的多流體混合噴射成形氣動式供料裝置。
背景技術(shù)：
近些年來，由于人們越來越關(guān)注組織工程支架在組織修復(fù)上的應(yīng)用，組織工程支架是一種高孔隙率、具有一定力學(xué)性能，可在人體內(nèi)降解的生物支架。組織工程支架的制備方法有靜電紡絲法、快速原型法、冷凍干燥法，直接模具澆注成型法，粒子浙慮法等。由于組織工程支架良好的生物相容性和可降解性，使其廣泛用于醫(yī)療，材料等行業(yè)。由于組織工程支架的優(yōu)良性能，人們對其制造方法進(jìn)行了廣泛的研究，但是用傳統(tǒng)的方法很難制造出孔的直徑和方向可控的組織工程支架?？焖俪尚图夹g(shù)可以很方便的制造出復(fù)雜內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)的三維實體，這是傳統(tǒng)的組織工程支架制備方法所無法實現(xiàn)的，對其研究和應(yīng)用也就越來越多。目前，采用快速成型技術(shù)制備組織工程支架時，常用的供料裝置類型主要有:螺桿擠出式供料裝置、活塞擠壓式供料裝置、氣動式供料裝置。其中，螺桿擠出式供料裝置和活塞擠壓式供料裝置通過步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動，它雖能實現(xiàn)粘度較大材料的擠出成型，但其無法實現(xiàn)開環(huán)控制，影響供料的精度。采用穩(wěn)壓源作為驅(qū)動力的氣動式供料裝置，由于其氣源穩(wěn)定、持續(xù)，其結(jié)構(gòu)及原理簡單、操作方便，使用及維護(hù)成本較低，料筒和針頭更換、清洗方便，而被廣泛應(yīng)用。通過合理控制與調(diào)節(jié)氣動式供料裝置的氣壓調(diào)節(jié)裝置，并結(jié)合壓力檢測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)壓力調(diào)節(jié)的快速響應(yīng)。然而，目前常用的組織工程支架噴射成型供料裝置大都是單一組分材料的供料裝置，而由單一組分生物材料成型的組織工程支架很難滿足細(xì)胞培養(yǎng)的生物性能，通過將不同性能的生物材料混合反應(yīng)后，取長補(bǔ)短，最終成型的支架能有效的模擬細(xì)胞外基質(zhì)，從而對細(xì)胞培養(yǎng)起到積極作用。另外，同軸結(jié)構(gòu)的雙組份噴頭結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞的三維立體可控組裝，以及生物組織工程支架生長因子的緩釋。因此，設(shè)計一種多流體混合噴射成形氣動式供料裝置意義重大。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對已有技術(shù)存在的不足，提供一種多流體混合噴射成形氣動式供料裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)對多種生物材料在不同時間按任意配比混合并噴射成形，并且采用同軸結(jié)構(gòu)的噴頭結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞的三維立體可控組裝，以及生物支架生長因子的緩釋。為了達(dá)到上述目的，本實用新型采取的技術(shù)方案如下:—種多流體混合噴射成形氣動式供料裝置，包括一個氣壓驅(qū)動裝置、一個氣壓調(diào)節(jié)裝置、一個氣壓檢測裝置、一個儲料機(jī)構(gòu)和一個噴頭機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述氣壓驅(qū)動裝置通過氣管經(jīng)氣壓調(diào)節(jié)裝置和儲料機(jī)構(gòu)連接噴頭機(jī)構(gòu)，氣壓調(diào)節(jié)裝置上安裝氣壓檢測裝置。所述氣壓驅(qū)動裝置，包括一個空氣壓縮機(jī)、一個儲氣罐、一個三通快速轉(zhuǎn)接頭空氣壓縮機(jī)用來產(chǎn)生所需的氣源，儲氣罐用來儲存空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的氣源。通過一個快速三通轉(zhuǎn)接頭與儲氣罐的排氣口相連，用來產(chǎn)生兩路氣源。所述氣壓調(diào)節(jié)裝置，包括兩個調(diào)壓閥、兩個兩位三通電磁閥。兩個調(diào)壓閥用來實時的調(diào)節(jié)從儲氣罐的兩個排氣口出來的氣源的壓力值，并通過氣管將其分別與儲氣罐的兩個排氣口相連；兩個兩位三通電磁閥用來實現(xiàn)供料壓力的從加壓基礎(chǔ)材料，到保持恒壓打到供料的均勻性，再到泄壓保證供料及時停止。兩個兩位三通電磁閥的一個端口通過氣管分別與兩個調(diào)壓閥連接，另一個端口再通過氣管與噴頭機(jī)構(gòu)密封蓋上端的兩個寶塔接頭連接，分別給噴頭機(jī)構(gòu)的內(nèi)、外料筒供氣。所述氣壓檢測裝置包括兩個壓力傳感器包括兩個壓力傳感器，該壓力傳感器的量程為(T0.4MPa，通過氣管連接在調(diào)壓閥與兩位三通電磁閥之間。通過氣管將它們與氣壓調(diào)節(jié)裝置相連。所述儲料機(jī)構(gòu)，包括內(nèi)料筒、外料筒和密封蓋。內(nèi)料筒上端通過螺紋連接與密封蓋固定，內(nèi)料筒下端設(shè)有一個轉(zhuǎn)接頭，其與內(nèi)噴嘴相連；外料筒上端通過螺紋連接于密封蓋固定，外料筒下端設(shè)有一個轉(zhuǎn)接頭，其與外噴嘴相連；密封蓋上端設(shè)有兩個寶塔接頭，其中寶塔接頭A通過氣管與氣壓驅(qū)動裝置相連，為內(nèi)料筒供氣；寶塔接頭B通過氣管與氣壓驅(qū)動裝置相連，并為外料筒供氣。所述噴頭機(jī)構(gòu)，包括一個內(nèi)噴嘴和一個外噴嘴，兩個噴嘴都采用醫(yī)用注射器噴嘴。上述氣管為軟管，由橡膠或塑料材料制備而成。結(jié)合本實用新型控制系統(tǒng)的實時性和邏輯控制，系統(tǒng)采用PLC來控制。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下實質(zhì)性特點和優(yōu)點:1.本實用新型通過空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的氣源作為驅(qū)動力，以壓力作為反饋信號，能做到實時、迅速的響應(yīng)，克服了傳統(tǒng)機(jī)械式擠出成型時供料速度在運行時反應(yīng)速度差的缺點。通過兩位三通電磁閥的啟停工作，可有效避免生物材料在噴射成型過程中的流涎現(xiàn)象；2.本實用新型根據(jù)不同材料對于噴射成型供料速度的不同要求，能夠精確、快速、穩(wěn)定的切換差異大的擠出液體速度，可實現(xiàn)多種類型生物材料的在不同時間按任意配比混合并噴射成形，從而改善了由單組分材料擠出成型的組織工程支架無法滿足支架生物性能的缺點。另外，同軸結(jié)構(gòu)的雙組份噴頭結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)胞的三維立體可控組裝，以及生物組織工程支架生長因子的緩釋。3.具有模塊化設(shè)計特征，自動化程度高，結(jié)構(gòu)緊湊，易于裝配和檢修；4.裝置結(jié)構(gòu)和構(gòu)造簡單，成本低、可實現(xiàn)性強(qiáng)、操作方便。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)總圖。圖2是本實用新型的儲料機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
[0022]
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例一:如圖1所示，一種多流體混合噴射成形氣動式供料裝置，包括一個氣壓驅(qū)動裝置(I)、一個氣壓調(diào)節(jié)裝置(2)、一個氣壓檢測裝置(3)、一個儲料機(jī)構(gòu)(4)、一個噴頭機(jī)構(gòu)(5)。所述氣壓驅(qū)動裝置包括空氣壓縮機(jī)和儲氣罐，通過氣管將儲氣罐與氣壓調(diào)節(jié)裝置相連。所述氣壓調(diào)節(jié)裝置包括兩個調(diào)壓閥、兩個兩位三通電磁閥。所述氣壓檢測裝置包括兩個壓力傳感器，并與所述氣壓調(diào)節(jié)裝置通過氣管相連。所述儲料機(jī)構(gòu)，包括內(nèi)料筒、外料筒和密封蓋，通過氣管將密封蓋與所述氣壓調(diào)節(jié)裝置相連，在內(nèi)、外料筒下端通過寶塔接頭與所述噴頭機(jī)構(gòu)相連。實施例二:本實施例與實施例一基本相同，特別之處如下:如圖1、2所示，氣壓驅(qū)動裝置(I)，包括一個空氣壓縮機(jī)(J)、一個儲氣罐(8)、一個三通快速轉(zhuǎn)接頭(9)。空氣壓縮機(jī)(7)用來產(chǎn)生所需的氣源，氣壓值在(T0.8MPa范圍內(nèi)。儲氣罐(8)用來儲存空氣壓縮機(jī)(7 )產(chǎn)生的氣源。通過一個快速三通轉(zhuǎn)接頭(9 )與儲氣罐(8 )的排氣口相連，用來產(chǎn)生兩路氣源。氣壓調(diào)節(jié)裝置(2)，包括兩個調(diào)壓閥(11) (12)、兩個兩位三通電磁閥(13) (14)。兩個調(diào)壓閥(11) (12)的調(diào)壓范圍控制在(T2MPa之間，用來實時的調(diào)節(jié)從儲氣罐(8)的兩個排氣口出來的氣源的壓力值，并通過氣管(10)將其分別與儲氣罐(8)的兩個排氣口相連；兩個兩位三通電磁閥(13) (14)電連接控制箱(6)協(xié)同控制，工作電壓為24V，用來實現(xiàn)供料壓力的從加壓基礎(chǔ)材料，到保持恒壓打到供料的均勻性，再到泄壓保證供料及時停止。兩個兩位三通電磁閥(13) (14)的一個端口通過氣管(10)分別與兩個調(diào)壓閥(11) (12)連接，另一個端口再通過氣管(10)與噴頭機(jī)構(gòu)密封蓋(19)上端的兩個寶塔接頭(20) (21)連接，分別給噴頭機(jī)構(gòu)的內(nèi)、外料筒供氣。氣壓檢測裝置(3)，包括兩個壓力傳感器(15) (16)，該壓力傳感器的量程為(T0.4MPa，分別通過氣管(10)將它們與氣壓調(diào)節(jié)裝置(2)相連。儲料機(jī)構(gòu)(4)，包括內(nèi)料筒(17)、外料筒(18)和密封蓋(19)。內(nèi)料筒(17)上端通過螺紋連接與密封蓋(19)固定，內(nèi)料筒(17)下端設(shè)有一個外徑5mm的寶塔接頭(22)，其與內(nèi)噴嘴(24)相連；外料筒(18)上端通過螺紋連接于密封蓋(19)固定，外料筒下端設(shè)有一個外徑5mm寶塔接頭(23)，其與外噴嘴(25)相連；密封蓋上端設(shè)有兩個外徑5mm寶塔接頭
(20)(21)，其中寶塔接頭A (20)通過氣管(10)與氣壓驅(qū)動裝置(2)相連，為內(nèi)料筒(17)供氣；寶塔接頭B (21)通過氣管(10)與氣壓驅(qū)動裝置(2)相連，并為外料筒供氣(18)。為保證密封蓋(19 )的密封性，在密封蓋(19 )與內(nèi)料筒(17 )和外料筒(18 )之間通過O型圈密封。噴頭機(jī)構(gòu)(5)，包括一個內(nèi)噴嘴(24)和一個外噴嘴(25)，兩個噴嘴都采用醫(yī)用注射器針頭，根據(jù)實際需求，選擇不同直徑系列的注射器針頭。上述氣管為軟管，內(nèi)徑為3mm，由硅膠或塑料材料制備而成。系統(tǒng)控制器采用PLC (6)控制，通過編制控制程序?qū)崿F(xiàn)對供料裝置氣動系統(tǒng)的直接控制，使成本大為降低，可靠性與靜態(tài)控制精度得到很大提高。
權(quán)利要求1.一種多流體混合噴射成形氣動式供料裝置，包括一個氣壓驅(qū)動裝置(I)、一個氣壓調(diào)節(jié)裝置(2 )、一個氣壓檢測裝置(3 )、一個儲料機(jī)構(gòu)(4 )和一個噴頭機(jī)構(gòu)(5 )，其特征在于:所述氣壓驅(qū)動裝置(I)通過氣管(10)經(jīng)氣壓調(diào)節(jié)裝置(2)和儲料機(jī)構(gòu)(4)連接噴頭機(jī)構(gòu)(5)，氣壓調(diào)節(jié)裝置(2)上安裝氣壓檢測裝置(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多流體混合噴射成形氣動式供料裝置，其特征在于所述氣壓驅(qū)動裝置(I)是一個空氣壓縮機(jī)(7 )通過氣管(10 )經(jīng)一個儲氣罐(8 )連接一個三通快速轉(zhuǎn)接頭(9);空氣壓縮機(jī)(7)的氣壓值在(T0.8MPa范圍內(nèi)；快速三通轉(zhuǎn)接頭(9)與儲氣罐(8)的排氣口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述多流體混合噴射成形氣動式供料裝置，其特征在于所述氣壓調(diào)節(jié)裝置(2 )包括兩個調(diào)壓閥(11、12 )、兩個兩位三通電磁閥(13、14 );兩個調(diào)壓閥(11、12 )的調(diào)壓范圍控制在(T2MPa之間，通過氣管(10)將其分別與所述儲氣罐(8)的兩個排氣口相連；兩個兩位三通電磁閥(13、14)的工作電壓為24V ； 兩個兩位三通電磁閥(13、14)的一個端口通過氣管(10)分別與兩個調(diào)壓閥(11、12)連接，另一個端口再通過氣管(10)與所述噴頭機(jī)構(gòu)密封蓋(19)上端的兩個寶塔接頭(20、21)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述多流體混合噴射成形氣動式供料裝置，其特征在于所述氣壓檢測裝置(3)包括兩個壓力傳感器(15、16)，該壓力傳感器的量程為(T0.4MPa，通過氣管(10)連接在調(diào)壓閥(11、12 )與兩位三通電磁閥(13、14 )之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述多流體混合噴射成形氣動式供料裝置，其特征在于所述儲料機(jī)構(gòu)(4 )包括內(nèi)料筒(17 )、外料筒(18 )和密封蓋(19 )，內(nèi)料筒(17)上端通過螺紋連接與密封蓋(19)固定，內(nèi)料筒(17)下端設(shè)有一個外徑5mm的寶塔接頭(22)，與所述噴頭機(jī)構(gòu)(5)的內(nèi)噴嘴(24)相連；外料筒(18)上端通過螺紋旋接于密封蓋(19)固定，外料筒(18)下端設(shè)有一個外徑5mm寶塔接頭(23)，其與外噴嘴(25)相連；密封蓋(19)上端設(shè)有兩個外徑5mm寶塔接頭(20) (21)，其中寶塔接頭A (20)通過氣管(10)與氣壓驅(qū)動裝置(2)相連，為內(nèi)料筒(17)供氣；寶塔接頭B (21)通過氣管(10)與氣壓驅(qū)動裝置(2)相連，并為外料筒供氣(18);在密封蓋(19)與內(nèi)料筒(17)和外料筒(18)之間通過O型圈密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述多流體混合噴射成形氣動式供料裝置，其特征在于所述噴頭機(jī)構(gòu)(5)，包括一個內(nèi)噴嘴(24)和一個外噴嘴(25)，兩個噴嘴都采用醫(yī)用注射器針頭。
專利摘要本實用新型涉及一種多流體混合噴射成形氣動式供料裝置。它包括一個氣壓驅(qū)動裝置、一個氣壓調(diào)節(jié)裝置、一個氣壓檢測裝置、一個儲料機(jī)構(gòu)和一個噴頭機(jī)構(gòu)。所述氣壓驅(qū)動裝置通過氣管經(jīng)氣壓調(diào)節(jié)裝置連接噴頭機(jī)構(gòu)，氣壓調(diào)節(jié)裝置上安裝氣壓檢測裝置。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)對多種生物材料在不同時間按任意配比混合并噴射成形。
文檔編號B65G53/58GK203064808SQ20122028069
公開日2013年7月17日 申請日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者劉媛媛, 韓振中, 于永澤, 方淑慧, 胡慶夕 申請人:上海大學(xué)