CN101280469A - 一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，包括机架、静电高压发生装置和至少一个液体供给装置，机架上设置有纤维收集装置和至少一个喷射头，喷射头与液体供给装置相互连通，静电高压发生装置分别与纤维收集装置和喷射头电连接，特点是它还包括中央控制系统，喷射头上设置有横向调节装置，横向调节装置、静电高压发生装置、纤维收集装置和液体供给装置四者均与中央控制系统电连接；优点是由于喷射头上设置有横向调节装置，且横向调节装置、静电高压发生装置、纤维收集装置和液体供给装置四者均与中央控制系统电连接，使喷射头可随滚轴转动而自动控制其横向位移，从而可制备出满足不同需要的且具有特定形状的纳米纤维。

Description

一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置

技术领域

本发明涉及一种新型材料及生物材料的制备装置，尤其涉及一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置。

背景技术

静电纺丝技术被认为是一种制备连续纳米尺度纤维的理想方法，因此在过滤材料、伤口敷料、纳米复合材料和传感器等方面获得了广泛的应用。运用电纺丝技术可以制备纤维直径介于3nm至5μm的不同外形的纤维状聚合物支架，并依据所需材料的结构性能的要求进行设计和调整，使这一技术在生物工程领域如制备仿生化和功能化的组织工程支架等方面得到了广泛地研究。这是因为细胞在自然生长时具有一定的型貌和方向，如神经细胞、肌细胞及内皮细胞等都是具有特定型貌和趋向的细胞，而特定形状的支架不仅可以支持细胞更好地生长，同时对细胞的型貌具有诱导作用，制备适合细胞生长的支架以支持和诱导细胞生长和分化是组织工程学研究领域中非常关键的技术之一。

传统的电纺丝装置一般包括高压电源、液体供给装置、喷射装置和收集装置四个部分，其工作原理是将聚合物溶液或熔体置于液体供给装置中，并与高压电源相连，高压电源提供给溶液几千至几万伏的直流电压，在电场力作用下，聚合物溶液或熔体克服液体表面张力的作用，通过喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状，形成所谓的“泰勒锥”(Taylorcone)。喷射流在高压电场的作用下发生震荡而不稳，产生频率极高的不规则性螺旋运动，在高速震荡中，喷射流被迅速拉细，溶剂也迅速挥发，最终形成直径在微米至纳米级的纤维，从而在接收板上得到无纺布形式的聚合物纤维；但是传统的电纺丝装置所制取的纳米纤维很多排列比较杂乱，而且不可调节，无法制备适合细胞生长的特定形状的支架。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可自动控制且可制备良好取向的多孔纳米纤维支架的电纺丝装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，包括机架、静电高压发生装置和至少一个液体供给装置，所述的机架上设置有纤维收集装置和至少一个喷射头，所述的喷射头与所述的液体供给装置相互连通，所述的静电高压发生装置分别与所述的纤维收集装置和所述的喷射头电连接，它还包括中央控制系统，所述的喷射头上设置有横向调节装置，所述的横向调节装置、所述的静电高压发生装置、所述的纤维收集装置和所述的液体供给装置四者均与所述的中央控制系统电连接。

所述的横向调节装置包括固定设置在所述的机架上的第一电机和轴接在所述的机架上的传动丝杆，所述的第一电机上连接有减速器，所述的传动丝杆与所述的减速器固定连接，所述的喷射头上设置有绝缘杆，所述的绝缘杆上设置有连接块，所述的连接块与所述的传动丝杆螺纹连接。

所述的喷射头为两个，两个所述的喷射头均固定设置在所述的绝缘杆的端部，所述的液体供给装置为两个，所述的液体供给装置设置在绝缘架中，一个液体供给装置与一个对应的喷射头相互连通。

所述的绝缘杆上设置有上下调节装置，所述的上下调节装置包括设置在所述的机架上的调节手轮和与所述的调节手轮螺纹连接的调节螺杆，所述的连接块上设置有纵向通孔，所述的绝缘杆穿过所述的纵向通孔与所述的调节螺杆固定连接，所述的连接块上设置有固定螺钉，所述的固定螺钉的端部顶接在所述的绝缘杆上。

所述的机架上设置有与所述的传动丝杆处于同一水平面的支撑杆，所述的连接块与所述的支撑杆滑动配合，所述的绝缘杆设置在所述的传动丝杆与所述的支撑杆之间。

所述的机架上固定设置有用于控制所述的喷射头横向位移的接触开关，所述的连接块上设置有与所述的接触开关对应的接触头，所述的接触开关与所述的中央控制系统电连接。

所述的纤维收集装置包括滚轴和固定设置在所述的机架上的第二电机，所述的滚轴的两端分别顶接有绝缘连接杆和金属连接杆，所述的机架上固定设置有绝缘板，所述的绝缘连接杆和所述的金属连接杆轴接在所述的绝缘板上，所述的第二电机与所述的绝缘连接杆固定连接，所述的金属连接杆与所述的静电高压发生装置电连接，所述的滚轴的两端与所述的连接杆之间设置有可拆装装置。

所述的可拆装装置包括同轴套设在所述的连接杆和所述的滚轴上的滑套，所述的滑套上设置有纵向的螺纹孔，所述的螺纹孔内设置有定位珠，所述的连接杆上设置有定位孔，所述的定位珠顶接在所述的定位孔上，所述的螺纹孔内螺纹连接有定位块，所述的定位块与所述的定位珠之间设置有压簧。

所述的滚轴上设置有平板收集装置。

所述的金属连接杆上设置有用于释放所述的纤维收集装置和所述的机架上的余电和感应电的放电装置。

与现有技术相比，本发明的优点是由于喷射头固定设置在绝缘杆上，同时连接杆也轴接在绝缘板上，确保了高压电场只形成在喷射头与收集装置之间，保证了操作者在高压电场下工作的安全性；喷射头上设置有横向调节装置，且横向调节装置、静电高压发生装置、纤维收集装置和液体供给装置四者均与中央控制系统电连接，使喷射头可随滚轴转动而自动控制其横向位移，而且通过更换不同的第一电机和减速器，可使最小步进达到0.1μm，精确度很高，绝缘杆上设置有上下调节装置，可根据需要调节喷射头的上下位置，从而可制备出满足不同需要的且具有特定形状的纳米纤维；而且绝缘杆的端部设置有两个喷射头，每个喷射头与各自对应的液体供给装置相连通，可同时、分别或者来回切换喷射不同的液体；机架上设置有接触开关，连接块上设置有与接触开关对应的接触头，且接触开关与中央控制系统电连接，可更好地控制喷射头的横向位移；滚轴与连接杆之间设置有可拆装装置，可根据需要更换不同直径的滚轴，拆装方便；此外，滚轴的一端采用绝缘连接杆与第二电机固定连接，保证了第二电机的安全使用，金属连接杆上设置有用于释放纤维收集装置和机架上的余电和感应电的放电装置，使操作者使用更安全。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的局部俯视图；

图3为本发明的侧视图；

图4为本发明的可拆装装置的局部放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图所示，一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，包括机架1、静电高压发生装置2、中央控制系统3和两个液体供给装置4，液体供给装置4设置在绝缘架41中，机架1上固定设置有第一电机11，第一电机11上连接有减速器21，机架1上轴接有传动丝杆12，传动丝杆12与减速器21固定连接，机架1上设置有与传动丝杆12处于同一水平面的支撑杆13，传动丝杆12上螺纹连接有连接块14同时连接块14与支撑杆13滑动配合，机架1上设置有调节手轮15，调节手轮15上螺纹连接有调节螺杆16，调节螺杆16的端部固定连接有绝缘杆17，连接块14上设置有纵向通孔18，绝缘杆17穿过纵向通孔18且设置在传动丝杆12与支撑杆13之间，连接块14上设置有固定螺钉19，固定螺钉19的端部顶接在绝缘杆17上，绝缘杆17的端部固定设置有两个喷射头5，一个喷射头5与一个对应的液体供给装置4相互连通，机架1上固定设置有用于控制喷射头5横向位移的接触开关20，连接块14上一体设置有与接触开关20对应的接触头22，接触开关20与中央控制系统3电连接，机架1上固定设置有第二电机6，滚轴7的两端分别顶接有绝缘连接杆87和金属连接杆88，机架1上固定设置有绝缘板9，绝缘连接杆87和金属连接杆88轴接在绝缘板9上，第二电机6与绝缘连接杆87固定连接，绝缘连接杆87上同轴套设有滑套81，滑套81同时同轴套设在滚轴7的端部，滑套81上设置有纵向的螺纹孔82，螺纹孔82内设置有定位珠83，连接杆8上设置有定位孔84，定位珠83顶接在定位孔84上，螺纹孔82内螺纹连接有定位块85，定位块85与定位珠83之间设置有压簧86，金属连接杆88与滚轴7的连接方式和绝缘连接杆87与滚轴7的连接方式相同，金属连接杆88和喷射头5分别与静电高压发生装置2电连接，第一电机11、第二电机6、静电高压发生装置2和液体供给装置4四者均与中央控制系统3电连接。

上述实施例中，除所示结构之外，金属连接杆88上可设置有用于释放整个机架1上的余电和感应电的放电装置，滚轴7上可设置有用于接收纳米纤维的平板收集装置。

Claims (10)

1、一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，包括机架、静电高压发生装置和至少一个液体供给装置，所述的机架上设置有纤维收集装置和至少一个喷射头，所述的喷射头与所述的液体供给装置相互连通，所述的静电高压发生装置分别与所述的纤维收集装置和所述的喷射头电连接，其特征在于它还包括中央控制系统，所述的喷射头上设置有横向调节装置，所述的横向调节装置、所述的静电高压发生装置、所述的纤维收集装置和所述的液体供给装置四者均与所述的中央控制系统电连接。

2、如权利要求1所述的一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，其特征在于所述的横向调节装置包括固定设置在所述的机架上的第一电机和轴接在所述的机架上的传动丝杆，所述的第一电机上连接有减速器，所述的传动丝杆与所述的减速器固定连接，所述的喷射头上设置有绝缘杆，所述的绝缘杆上设置有连接块，所述的连接块与所述的传动丝杆螺纹连接。

3、如权利要求2所述的一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，其特征在于所述的喷射头为两个，两个所述的喷射头均固定设置在所述的绝缘杆的端部，所述的液体供给装置为两个，所述的液体供给装置设置在绝缘架中，一个液体供给装置与一个对应的喷射头相互连通。

4、如权利要求2所述的一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，其特征在于所述的绝缘杆上设置有上下调节装置，所述的上下调节装置包括设置在所述的机架上的调节手轮和与所述的调节手轮螺纹连接的调节螺杆，所述的连接块上设置有纵向通孔，所述的绝缘杆穿过所述的纵向通孔与所述的调节螺杆固定连接，所述的连接块上设置有固定螺钉，所述的固定螺钉的端部顶接在所述的绝缘杆上。

5、如权利要求2或4所述的一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，其特征在于所述的机架上设置有与所述的传动丝杆处于同一水平面的支撑杆，所述的连接块与所述的支撑杆滑动配合，所述的绝缘杆设置在所述的传动丝杆与所述的支撑杆之间。

6、如权利要求2所述的一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，其特征在于所述的机架上固定设置有用于控制所述的喷射头横向位移的接触开关，所述的连接块上设置有与所述的接触开关对应的接触头，所述的接触开关与所述的中央控制系统电连接。

7、如权利要求1所述的一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，其特征在于所述的纤维收集装置包括滚轴和固定设置在所述的机架上的第二电机，所述的滚轴的两端分别顶接有绝缘连接杆和金属连接杆，所述的机架上固定设置有绝缘板，所述的绝缘连接杆和所述的金属连接杆轴接在所述的绝缘板上，所述的第二电机与所述的绝缘连接杆固定连接，所述的金属连接杆与所述的静电高压发生装置电连接，所述的滚轴的两端与所述的连接杆之间设置有可拆装装置。

8、如权利要求7所述的一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，其特征在于所述的可拆装装置包括同轴套设在所述的连接杆和所述的滚轴上的滑套，所述的滑套上设置有纵向的螺纹孔，所述的螺纹孔内设置有定位珠，所述的连接杆上设置有定位孔，所述的定位珠顶接在所述的定位孔上，所述的螺纹孔内螺纹连接有定位块，所述的定位块与所述的定位珠之间设置有压簧。

9、如权利要求7所述的一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，其特征在于所述的滚轴上设置有平板收集装置。

10、如权利要求7所述的一种用于制备多孔纳米纤维的电纺丝装置，其特征在于所述的金属连接杆上设置有用于释放所述的纤维收集装置和所述的机架上的余电和感应电的放电装置。

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