CN104313707A - 一种低温原位静电纺丝装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于静电纺丝设备制造技术领域，涉及一种低温原位静电纺丝装置，其半导体恒冷箱中设有纺丝液冷室，侧面设有输液管插口、电源开关、温度调节旋钮和温度显示屏；喷枪管内设有金属毛细管，管后有绝缘塞，输液管插入喷枪管与金属毛细管连通，金属毛细管与高压静电发生器连接；控制箱内设高压静电发生器，前侧面设有气管插口、电压调节旋钮、气流调节旋钮、电压显示屏、气流显示屏和电源开关，高压静电发生器正极与喷枪连通，负极接地；纺丝液冷室与喷枪通过输液管连通，输液管中间处串联蠕动泵，泵上设有开关、速度旋钮和速度显示屏；其总体设计结构合理，原理可靠，制备成本低，应用环境友好。

Description

一种低温原位静电纺丝装置

技术领域：

本发明属于静电纺丝设备制造技术领域，涉及一种低温原位静电纺丝装置，特别是一种低温纺丝溶液的静电纺丝技术结合气流引导而实现原位快速精确喷涂的低温静电纺丝装置。

背景技术：

目前,静电纺丝技术制备的纳米纤维由于其高比表面积和高的孔隙率,在生物医用等领域受到广泛关注，静电纺丝技术的主要技术原理是纺丝溶液或者熔体在高压静电场中喷射、拉伸、劈裂，最终溶剂挥发或者固化形成纤维。在纺丝过程中聚合物溶液或熔体的性质(浓度、粘度等)、电压、接收距离、纺丝流体的流动速度、以及环境因素(温度、湿度、气流速度等)都会对纺丝质量产生影响，在这些因素中，环境因素尤其是温度最不可控，在熔体纺丝过程中，温度控制是决定纺丝质量的关键因素；而在溶液纺丝过程中，温度同样是影响纺丝质量的重要因素，包括纺丝环境的温度和纺丝溶液的温度。在现有技术中，对于溶液静电纺丝而言，中国专利(申请号:201310151101.4和201110195109.1)公开了一种可调节电纺丝环境温度、但纺丝溶液仍处于室温环境的静电纺丝装置；中国专利(申请号：201310597147.9)还公开了一种通过加热纺丝溶液来调节纺丝溶液粘度的静电纺丝装置；然而对于一些特殊的纺丝溶液，如医用生物制剂等，需在低温环境下保存使用，但经检索现有文献中关于可以低温保存纺丝溶液的原位静电纺丝装置尚未见报道。另外传统的静电纺丝过程中由于电场线的发散性分布以及带有静电荷电纺纤维的相互排斥作用，再加上纺丝环境的气流影响，会使纤维散落在目标物体上很大的区域，甚至产生环包效应，当静电纺丝技术用于医疗领域时，环包效应会导致覆盖不精确，造成药物的浪费；尤其是当创面位于体内时，飞溅的纤维还会导致组织粘连；针对这些技术问题，中国专利(申请号：201320741232.3)公开了一种气流引导式的静电喷涂装置，该装置虽然实现了电纺纤维的定向沉积，但是纺丝溶液只能暴露在常温环境中，不能精确控制纺丝溶液保存温度。因此，设计一种既能够在较宽低温范围内精确控制纺丝溶液保存温度，又能够快速喷涂、定向沉积的原位静电纺丝装置是静电纺丝技术急需探讨的科研任务。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，拓宽静电纺丝技术在生物医疗领域的应用范围，寻求设计一种低温原位静电纺丝装置，用于各种需要低温保存的纺丝溶液(包括医用液体药物)并能在目标处原位精确喷涂。

为实现上述目的，本发明涉及的低温原位静电纺丝装置，其主体结构包括控制箱、电压显示屏、电压调节旋钮、气流显示屏、气流调节旋钮、电源开关、高压静电发生器、气管插口、半导体恒冷箱、纺丝液冷室、输液管插口、温度显示屏、温度调节旋钮、恒冷箱开关、蠕动泵、蠕动速度显示屏、蠕动速度调节旋钮、蠕动泵开关、输液管、绝缘塞、金属毛细管、喷枪管、喷枪手柄、导线、气流导管和喷枪；其核心部件包括半导体恒冷箱、高压静电发生器、蠕动泵和喷枪，半导体恒冷箱中设置有恒低温的纺丝液冷室，半导体恒冷箱的右侧面顶部处设置有输液管插口，需要低温保存的纺丝溶液放置在纺丝液冷室中并通过输液管输出；半导体恒冷箱下部前侧面上分别设置有控制电源的恒冷箱开关和用来控制温度高低的温度调节旋钮，温度调节旋钮能根据纺丝溶液的保存温度调节纺丝液冷室的温度并保持恒定；半导体恒冷箱的前侧面中部制有温度显示屏，纺丝液冷室的温度在温度显示屏上显示；喷枪包括绝缘塞、金属毛细管、喷枪手柄和与喷嘴同轴结构的喷枪管，喷枪管内设置有中空结构的金属毛细管，喷枪管后部设置有绝缘塞，输液管配合插入喷枪管的后部，通过输液管与金属毛细管相连通；喷枪管与金属毛细管之间形成气流通道与喷枪手柄相通并通过喷枪手柄与气流导管相连通；金属毛细管的管腔通过导线与高压静电发生器相连接；盒箱式结构的控制箱的内腔中设置有高压静电发生器，高压静电发生器的高压电通过导线与喷枪电连接；控制箱的前侧面板上设置有用来插接气流导管的气管插口、用来控制高压静电发生器的电压输出大小的电压调节旋钮、用来控制气流大小的气流调节旋钮、用来显示高压静电发生器的电压值的电压显示屏和用来显示气流大小的气流显示屏；控制箱的前侧面板右下角处设置有用来控制控制箱的通电状态的电源开关；高压静电发生器的正极与喷枪连通，高压静电发生器的负极接地；纺丝液冷室与喷枪通过输液管连通，输液管的中间处串联接有蠕动泵，蠕动泵控制纺丝溶液的流量和流速；蠕动泵上分别设置有蠕动泵开关、调节蠕动速度的蠕动速度调节旋钮和蠕动速度显示屏。

本发明能够根据喷涂的纺丝溶液性质的不同，调节半导体恒冷箱的温度并具有定向原位静电纺丝功能。

本发明与现有技术相比，其有益效果一是用来保存纺丝溶液的恒低温冷箱可以适用于绝大部分的医用药剂的保存条件；二是由于气流辅助的存在，可以实现目标处定向、定点的接收；其总体设计结构合理，原理可靠，制备成本低，纺丝环境友好，可以用于医疗卫生和特殊手术场合，应用环境友好。

附图说明：

图1为本发明的低温原位静电纺丝装置的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例：本实施例涉及的低温原位静电纺丝装置，主体结构包括控制箱1、电压显示屏2、电压调节旋钮3、气流显示屏4、气流调节旋钮5、电源开关6、高压静电发生器7、气管插口8、半导体恒冷箱9、纺丝液冷室10、输液管插口11、温度显示屏12、温度调节旋钮13、恒冷箱开关14、蠕动泵15、蠕动速度显示屏16、蠕动速度调节旋钮17、蠕动泵开关18、输液管19、绝缘塞20、金属毛细管21、喷枪管22、喷枪手柄23、导线24、气流导管25和喷枪26；其核心部件包括半导体恒冷箱9、高压静电发生器7、蠕动泵15和喷枪26，半导体恒冷箱9中设置有恒低温的纺丝液冷室10，半导体恒冷箱9的右侧面顶部处设置有输液管插口11，需要低温保存的纺丝溶液放置在纺丝液冷室10中并通过输液管19输出；半导体恒冷箱9下部前侧面上分别设置有控制电源的恒冷箱开关14和用来控制温度高低的温度调节旋钮13，温度调节旋钮13能根据纺丝溶液的保存温度调节纺丝液冷室10的温度并保持恒定；半导体恒冷箱9的前侧面中部制有温度显示屏12，纺丝液冷室10的温度在温度显示屏12上显示；喷枪26包括绝缘塞20、金属毛细管21、喷枪手柄23和与喷嘴同轴结构的喷枪管22，喷枪管22内设置有中空结构的金属毛细管21，喷枪管22后部设置有绝缘塞20，输液管19配合插入喷枪管22的后部，通过输液管19与金属毛细管21相连通；喷枪管22与金属毛细管21之间形成气流通道与喷枪手柄23相通并通过喷枪手柄23与气流导管25相连通；金属毛细管21的管腔通过导线24与高压静电发生器7相连接；盒箱式结构的控制箱1的内腔中设置有高压静电发生器7，高压静电发生器7的高压电通过导线24与喷枪26电连接；控制箱1的前侧面板上设置有用来插接气流导管的气管插口8、用来控制高压静电发生器7的电压输出大小的电压调节旋钮3、用来控制气流大小的气流调节旋钮5、用来显示高压静电发生器7的电压大小的电压显示屏2和用来显示气流大小的气流显示屏4；控制箱1的前侧面板右下角处设置有用来控制控制箱1的通电状态的电源开关6；高压静电发生器7的正极对外与喷枪26连通，高压静电发生器7的负极接地；纺丝液冷室10与喷枪26通过输液管19连通，输液管19的中间处串联接有蠕动泵15，蠕动泵15控制纺丝溶液的流量和流速；蠕动泵15上分别设置有蠕动泵开关18、调节蠕动速度的蠕动速度调节旋钮17和蠕动速度显示屏16。

本实施例涉及的金属毛细管21为不锈钢毛细管；输液管19为聚四氟乙烯管；气流导管25为硅胶气流导管。

本实施例用于低温原位静电纺丝使用时，先打开半导体恒冷箱9的电源，通过温度调节旋钮13设置半导体恒冷箱9的温度，其温控范围为-40℃～20℃；然后将已配置好并低温储存的纺丝溶液放人半导体恒冷箱9中，再连接通输液管19并经蠕动泵15插入到喷枪26上的绝缘塞20对应的输液管19插口处使其与金属毛细管21连通；将导线24与控制箱1上的高压静电发生器7的电源正极插口电连通，然后将气流导管25与控制箱1上的气管插口8接通，打开控制箱1的电源开关6，调整气流调节旋钮5使气流正常，再调节电压调节旋钮3并打开蠕动泵15上的蠕动泵开关18，同时调整蠕动速度调节旋钮17使流速和流量处于正常，根据纺丝溶液的性质设置好各项参数值；将喷枪26的喷口处对准要接收纺丝的部位，开始低温原位静电纺丝。

Claims (1)

1.一种低温原位静电纺丝装置，其特征在于主体结构包括控制箱、电压显示屏、电压调节旋钮、气流显示屏、气流调节旋钮、电源开关、高压静电发生器、气管插口、半导体恒冷箱、纺丝液冷室、输液管插口、温度显示屏、温度调节旋钮、恒冷箱开关、蠕动泵、蠕动速度显示屏、蠕动速度调节旋钮、蠕动泵开关、输液管、绝缘塞、金属毛细管、喷枪管、喷枪手柄、导线、气流导管和喷枪；其核心部件包括半导体恒冷箱、高压静电发生器、蠕动泵和喷枪，半导体恒冷箱中设置有恒低温的纺丝液冷室，半导体恒冷箱的右侧面顶部处设置有输液管插口，需要低温保存的纺丝溶液放置在纺丝液冷室中并通过输液管输出；半导体恒冷箱下部前侧面上分别设置有控制电源的恒冷箱开关和用来控制温度高低的温度调节旋钮，温度调节旋钮能根据纺丝溶液的保存温度调节纺丝液冷室的温度并保持恒定；半导体恒冷箱的前侧面中部制有温度显示屏，纺丝液冷室的温度在温度显示屏上显示；喷枪包括绝缘塞、金属毛细管、喷枪手柄和与喷嘴同轴结构的喷枪管，喷枪管内设置有中空结构的金属毛细管，喷枪管后部设置有绝缘塞，输液管配合插入喷枪管的后部，通过输液管与金属毛细管相连通；喷枪管与金属毛细管之间形成气流通道与喷枪手柄相通并通过喷枪手柄与气流导管相连通；金属毛细管的管腔通过导线与高压静电发生器相连接；盒箱式结构的控制箱的内腔中设置有高压静电发生器，高压静电发生器的高压电通过导线与喷枪电连接；控制箱的前侧面板上设置有用来插接气流导管的气管插口、用来控制高压静电发生器的电压输出大小的电压调节旋钮、用来控制气流大小的气流调节旋钮、用来显示高压静电发生器的电压值的电压显示屏和用来显示气流大小的气流显示屏；控制箱的前侧面板右下角处设置有用来控制控制箱的通电状态的电源开关；高压静电发生器的正极与喷枪连通，高压静电发生器的负极接地；纺丝液冷室与喷枪通过输液管连通，输液管的中间处串联接有蠕动泵，蠕动泵控制纺丝溶液的流量和流速；蠕动泵上分别设置有蠕动泵开关、调节蠕动速度的蠕动速度调节旋钮和蠕动速度显示屏。