CN105269825B - 气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机，在三维工作台支架的下端的工作台面上呈十字状安装有X轴方向工作平台和Y轴方向工作平台，对应于成型平台的位置、在三维工作台支架的上端的水平横梁上安装有由步进电机驱动的Z轴方向工作平台，在Z轴方向工作平台的底端安装有喷头盒，在喷头盒上水平并列设置有成型材料挤出头装置和支撑材料挤出头装置。本发明采用双个挤出头分别用作成型材料和支撑材料的挤出，同时支架的动力源和挤出组件的动力源分开设置，有效保证了稳定性和精度，主要针对多孔生物骨支架的成型，特别是可以制造出任意外形和复杂内部三维孔腔结构并具有生物活性的骨支架，极具实用价值。

Description

气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机

技术领域

本发明涉及快速成型人工生物骨支架的技术领域，尤其是一种气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机。

背景技术

随着人民在物质生活领域不断提高，人们在满足吃穿住行等生活保障以外会更注重生命和健康。缺损骨修复是次于输血的第二大使用量的组织移植手术。骨移植具有广阔的市场前景。生物骨的制造方法众多，传统的支架制备方法如气体发泡法、熔融浇注法、粒子吸滤法、乳液冻干相分离法、烧结成空法、水热热压法、纤维黏结法、三维打印法(3DP)、有机填充降解法等。

但现有的这些方法存在以下几个方面的问题：(1)制造的支架结构外形单一，不能因人而异制造个性化的骨支架；(2)连通性混乱，骨支架内部的孔径和孔隙率不可控且导通率也难以保证；(3)生长因子无法加入到生物骨支架内部，不利于自身骨细胞的再生；(4)强度较低，医学应用不广泛。因此，气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机出现很有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服上述问题，提供一种气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机，在能够个性化定制组织工程骨支架外形与保证良好孔隙率的同时还能将生长因子加入其中，并具有较强的力学性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机，具有三维工作台支架，在所述三维工作台支架的下端的工作台面上呈十字状安装有X轴方向工作平台和Y轴方向工作平台，在所述Y轴方向工作平台上安装有成型平台，对应于成型平台的位置、在所述三维工作台支架的上端的水平横梁上安装有由步进电机驱动的Z轴方向工作平台，在所述Z轴方向工作平台的底端安装有喷头盒，在所述喷头盒上水平并列设置有成型材料挤出头装置和支撑材料挤出头装置，且所述成型材料挤出头装置和支撑材料挤出头装置的中心轴线与水平线垂直，在所述三维工作台支架的旁侧安装有气动装置，且所述气动装置通过单独的气压管分别与成型材料挤出头装置和支撑材料挤出头装置相连通，所述成型材料挤出头装置和支撑材料挤出头装置均具有挤出组件，所述挤出组件由上至下依次设置有与气压管相连的固定卡头、储料筒、挤出头，在所述储料筒内设有挤出活塞。

进一步的，作为一种具体的使用的材料，本发明在所述成型材料挤出头装置中的储料筒中填充有煅烧羊椎骨粉和PVA聚乙烯醇的混合物，在所述支撑材料挤出头装置中的储料筒中填充有羟基磷灰石和海藻酸钠。

本发明的有益效果是：本发明采用双个挤出头分别用作成型材料和支撑材料的挤出，同时支架的动力源和挤出组件的动力源分开设置，有效保证了稳定性和精度，主要针对多孔生物骨支架的成型，特别是可以制造出任意外形和复杂内部三维孔腔结构并具有生物活性的骨支架，极具实用价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中挤出组件的结构示意图；

图中：1.X轴方向工作平台，2.成型平台，3.成型材料挤出头装置，4.喷头盒，5.三维工作台支架，6.Z轴方向工作平台，7.步进电机，8.气压管，9.支撑材料挤出头装置，10.Y轴方向工作平台，11.气动装置，12.挤出组件，121.固定卡头，122.储料筒，123.挤出头，124.挤出活塞。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1和图2所示的本发明气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机的优选实施例，具有三维工作台支架5，在三维工作台支架5的下端的工作台面上呈十字状安装有X轴方向工作平台1和Y轴方向工作平台10，在Y轴方向工作平台10上安装有成型平台2，对应于成型平台2的位置、在三维工作台支架5的上端的水平横梁上安装有由步进电机7驱动的Z轴方向工作平台6，在Z轴方向工作平台6的底端安装有喷头盒4，在喷头盒4上水平并列设置有成型材料挤出头装置3和支撑材料挤出头装置9，且成型材料挤出头装置3和支撑材料挤出头装置9的中心轴线与水平线垂直，在三维工作台支架5的旁侧安装有气动装置11，且气动装置11通过单独的气压管8分别与成型材料挤出头装置3和支撑材料挤出头装置9相连通，成型材料挤出头装置3和支撑材料挤出头装置9均具有挤出组件12，所述挤出组件12由上至下依次设置有与气压管8相连的固定卡头121、储料筒122、挤出头123，在储料筒122内设有挤出活塞124。

在成型材料挤出头装置3中的储料筒122中填充有煅烧羊椎骨粉和PVA聚乙烯醇的混合物，在支撑材料挤出头装置9中的储料筒122中填充有羟基磷灰石和海藻酸钠。

本实施例在具体应用时，将个性化骨支架3D模型的STL数据文件导入成型机控制系统，由控制系统对STL文件进行分层处理并生成最优路径算法，然后将运动指令发送给三维交流伺服运动平台控制X轴方向工作平台1、Y轴方向工作平台10和Z轴方向工作平台6运动，将挤出指令发送给气动装置11控制挤出头123，在综合作用下进行精准成型，当成完一层时，Z轴方向工作平台6根据分层时的需要向上运动一个层高，直至整个零件成型完毕，将得到的生物骨支架放入低温环境下干燥48个小时然后放入0.9％的生理盐水中充分浸泡1小时后清理支撑材料，然后取出再自然环境下干燥24小时，即可获得最适宜骨组织细胞生长的孔隙率并使其达到了一定的力学性能和良好的内部连通结构的人工生物骨支架。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种气动挤出沉积多孔生物骨支架成型机，具有三维工作台支架(5)，在所述三维工作台支架(5)的下端的工作台面上呈十字状安装有X轴方向工作平台(1)和Y轴方向工作平台(10)，在所述Y轴方向工作平台(10)上安装有成型平台(2)，对应于成型平台(2)的位置、在所述三维工作台支架(5)的上端的水平横梁上安装有由步进电机(7)驱动的Z轴方向工作平台(6)，其特征在于：在所述Z轴方向工作平台(6)的底端安装有喷头盒(4)，在所述喷头盒(4)上水平并列设置有成型材料挤出头装置(3)和支撑材料挤出头装置(9)，且所述成型材料挤出头装置(3)和支撑材料挤出头装置(9)的中心轴线与水平线垂直，在所述三维工作台支架(5)的旁侧安装有气动装置(11)，且所述气动装置(11)通过单独的气压管(8)分别与成型材料挤出头装置(3)和支撑材料挤出头装置(9)相连通，所述成型材料挤出头装置(3)和支撑材料挤出头装置(9)均具有挤出组件(12)，所述挤出组件(12)由上至下依次设置有与气压管(8)相连的固定卡头(121)、储料筒(122)、挤出头(123)，在所述储料筒(122)内设有挤出活塞(124)；

在所述成型材料挤出头装置(3)中的储料筒(122)中填充有煅烧羊椎骨粉和PVA聚乙烯醇的混合物，在所述支撑材料挤出头装置(9)中的储料筒(122)中填充有羟基磷灰石和海藻酸钠。