CN108018611B - 静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备以及生产系统 - Google Patents

静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备以及生产系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及纳米纤维膜制备装置技术领域，尤其是涉及一种静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备以及生产系统，其包括：喷头组件、滚筒收集器、芯轴和圆片组件；所述圆片组件包括沿所述滚筒收集器的长度方向间隔设置的多个圆片，每个圆片由若干个可活动的扇形板拼组而成；所述芯轴沿其轴向间隔设置有多个凸起，所述芯轴能够插入至所述圆片组件中，且通过所述凸起使所述圆片中的扇形板沿所述滚筒收集器的径向顶出。本发明可同时收集两相互垂直方向的纳米纤维膜，不需更换收集器，并使两膜紧密交叠从而可得到纳米纤维生物支架。

Description

静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备以及生产系统
技术领域
本发明涉及纳米纤维膜制备装置技术领域，尤其是涉及一种静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备以及生产系统。
背景技术
近年来，基于静电纺丝设备简单、可利用材料种类繁多、方便制备多组分复合材料、以及制备获得的纳米纤维比表面积大、内部连通性好等优异性能，使其在生物医学、药物控制释放体系、材料复合改性、过滤和防护、组织工程等领域得到广泛关注和应用。但由于制备获得的纳米纤维堆积密实，导致其孔径较小，孔隙率较低，限制了其在吸附过滤、药物传输、组织工程和生物医用等领域的应用。目前，采用静电纺丝技术生产制造的组织工程支架过程中，若想收集两相互垂直方向的纳米纤维膜需要更换收集器，其操作繁琐，工作效率差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备以及生产系统，以解决现有技术中存在的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，其包括：喷头组件、滚筒收集器、芯轴和圆片组件；
所述喷头组件设置于所述滚筒收集器的上方；
所述圆片组件包括沿所述滚筒收集器的长度方向间隔设置的多个圆片，每个圆片由若干个可活动的扇形板拼组而成；
所述芯轴沿其轴向间隔设置有多个凸起，所述芯轴能够插入至所述圆片组件中，且通过所述凸起使所述圆片中的扇形板沿所述滚筒收集器的径向顶出。
作为一种进一步的技术方案，所述圆片的中心设置有中心孔，且通过五个扇形板拼组而成。
作为一种进一步的技术方案，相邻所述扇形板通过连接件相连，且每个所述扇形板的底部设置有凹槽。
作为一种进一步的技术方案，每个所述凸起包括沿芯轴圆周方向间隔设置的五个凸起单元；每个凸起单元包括：第一凸起和第二凸起；其中，所述第一凸起的直径大于所述第二凸起的直径。
作为一种进一步的技术方案，相邻所述圆片之间的间距为2-3cm。
作为一种进一步的技术方案，所述喷头组件包括：针管和针头；所述针管通过可变形的连接管与针头连接，所述可变形的连接管用于调节所述针头的相对位置。
作为一种进一步的技术方案，所述针头处设置有一热敏电阻及感应器。
作为一种进一步的技术方案，所述滚筒收集器连接有一横向移动装置，所述横向移动装置用于带动所述滚筒收集器进行横向移动。
作为一种进一步的技术方案，所述滚筒收集器连接有一纵向移动装置，所述纵向移动装置用于带动所述滚筒收集器进行纵向移动。
第二方面，本发明还提供一种生产系统，其包括所述的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备。所述静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，其包括：喷头组件、滚筒收集器、芯轴和圆片组件；
所述喷头组件设置于所述滚筒收集器的上方；
所述圆片组件包括沿所述滚筒收集器的长度方向间隔设置的多个圆片，每个圆片由若干个可活动的扇形板拼组而成；
所述芯轴沿其轴向间隔设置有多个凸起，所述芯轴能够插入至所述圆片组件中，且通过所述凸起使所述圆片中的扇形板沿所述滚筒收集器的径向顶出。
采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，可同时收集两相互垂直方向的纳米纤维膜，不需更换收集器，并使两膜紧密交叠从而可得到纳米纤维生物支架。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的芯轴的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的圆片的结构示意图。
图标：1-芯轴；2-滚筒收集器；3-热敏电阻；4-针头；5-针管；6-扇形板；7-连接件；11-第一凸起；12-第二凸起。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例一
结合图1至图3所示，本实施例提供一种静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，其包括：喷头组件、滚筒收集器2、芯轴1和圆片组件；所述喷头组件设置于所述滚筒收集器2的上方，用于在强电场中向滚筒收集器2喷射溶液；所述圆片组件包括沿所述滚筒收集器2的长度方向间隔设置的多个圆片，每个圆片由若干个可活动的扇形板6拼组而成，也就是说，每个圆片均可间隔地插入至所述滚筒收集器2中，每个圆片由若干个可活动的扇形板6构成；所述芯轴1沿其轴向间隔设置有多个凸起，所述芯轴1能够插入至所述圆片组件中，且通过所述凸起使所述圆片中的扇形板6沿所述滚筒收集器2的径向顶出。其中，当圆片为未被顶起时，纳米纤维沿滚筒收集器2的周向(旋转方向)分布，当圆片为被顶起时，这样在两个圆片之间可收集到与旋转方向垂直(滚筒收集器2长度方向)的导向纳米纤维。
可见，本实施例可同时收集两相互垂直方向的纳米纤维膜，不需更换收集器，并使两膜紧密交叠从而可得到纳米纤维生物支架。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述圆片的中心设置有中心孔，且通过五个扇形板6拼组而成。
优选的，五个扇形板6结构相同，各个扇形板6相对于滚筒收集器2而言，均可沿滚筒收集器2的径向进行移动，以突出于滚筒收集器2。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，相邻所述扇形板6通过连接件7相连，且每个所述扇形板6的底部设置有凹槽，该凹槽与凸起对应设置。
当然，所述圆片的直径与滚筒收集器2直径相同。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，每个所述凸起包括沿芯轴1圆周方向间隔设置的五个凸起单元；每个凸起单元包括：第一凸起11和第二凸起12；其中，所述第一凸起11的直径大于所述第二凸起12的直径。
在本实施例中，对应在滚筒收集器2内部设置有沿其轴向延伸的滑槽，芯轴1上的第二凸起12可以对应设置于滑槽中，使得在芯轴1转动时，滚筒收集器2可与芯轴1同步转动。当芯轴1沿滚筒收集器2进行轴向移动时，可使第二凸起12沿滑槽进行滑动。
当然，滚筒收集器2也就可以自己采用其他驱动装置实现转动，此处不再一一举例。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，相邻所述圆片之间的间距为2-3cm。
在本实施例中，该圆片可以为圆形薄片。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述喷头组件包括：针管5和针头4；所述针管5通过可变形的连接管与针头4连接，所述可变形的连接管用于调节所述针头4的相对位置。
例如：该可变形的连接管可以采用蛇形柔性管，因此针头4的倾斜角度可随意调节且很好的固定，占据空间小。针头4位置及方向的灵活度高，且节约材料及空间，尤其是在制备纳米纤维管的过程中，为了使所得到的纳米纤维管的同轴性好，最好的是将针头4竖直放于收集器上方，但这样针头4处滴下的液体容易污染样品，因此使针头4位于收集器斜上方，既能在一定程度上保证纳米纤维管的同轴性，又不会使针头4处的液体滴到样品上。
优选的，针管5的位置可以左右及上下调节位置。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述针头4处设置有一热敏电阻3及感应器。即，所述针头4处接有一热敏电阻3及感应器，通电后可对针头4进行加热并调节加热温度。
可见，本实施例中可调节并保持温度的针头4，对于一些凝固点较低(约与常温相同)的溶液，加热可使溶液一直保持液态状态，电纺过程中不易堵针头4，对环境温度整体加热的话，效率低且效果不好，这种加热方式，效率高，见效快且节省能源。当然，本实施例中，对于喷头组件而言其具体形式并不局限，可根据实际需要灵活选择。例如：该针管5设置有液流速控制装置等等。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述滚筒收集器2连接有一横向移动装置，所述横向移动装置用于带动所述滚筒收集器2进行横向移动。
例如，该滚筒收集器2设置有一旋转座，该旋转座允许滚筒收集器2进行转动，同时该旋转座可滑动地设置于一横向导轨(左右方向)上，通过丝杠传动机构带动旋转座进行横向直线移动。
作为一种进一步的技术方案，所述滚筒收集器2连接有一纵向移动装置，所述纵向移动装置用于带动所述滚筒收集器2进行纵向移动。
同理，该滚筒收集器2设置有一旋转座，该旋转座允许滚筒收集器2进行转动，同时该旋转座可滑动地设置于一横向导轨(左右方向)上，通过丝杠传动机构带动旋转座进行横向直线移动。该横向导轨通过一连接座可滑动地设置于纵向导轨上，通过丝杠传动机构带动连接座进行纵向直线移动。
综上，本发明提供的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，可同时收集两相互垂直方向的纳米纤维膜，不需更换收集器，并使两膜紧密交叠从而可得到纳米纤维生物支架。
实施例二
结合图1至图3所示，本实施例还提供一种生产系统，其包括实施例一中所述的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备。当然，在本实施例中，该生产系统还包括其他与静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备配合使用的设备。
具体而言，该静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备包括：喷头组件、滚筒收集器2、芯轴1和圆片组件；所述喷头组件设置于所述滚筒收集器2的上方，用于在强电场中向滚筒收集器2喷射溶液；所述圆片组件包括沿所述滚筒收集器2的长度方向间隔设置的多个圆片，每个圆片由若干个可活动的扇形板6拼组而成，也就是说，每个圆片均可间隔地插入至所述滚筒收集器2中，每个圆片由若干个可活动的扇形板6构成；所述芯轴1沿其轴向间隔设置有多个凸起，所述芯轴1能够插入至所述圆片组件中，且通过所述凸起使所述圆片中的扇形板6沿所述滚筒收集器2的径向顶出。其中，当圆片为未被顶起时，纳米纤维沿滚筒收集器2的周向(旋转方向)分布，当圆片为被顶起时，这样在两个圆片之间可收集到与旋转方向垂直(滚筒收集器2长度方向)的导向纳米纤维。
可见，本实施例可同时收集两相互垂直方向的纳米纤维膜，不需更换收集器，并使两膜紧密交叠从而可得到纳米纤维生物支架。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述圆片的中心设置有中心孔，且通过五个扇形板6拼组而成。
优选的，五个扇形板6结构相同，各个扇形板6相对于滚筒收集器2而言，均可沿滚筒收集器2的径向进行移动，以突出于滚筒收集器2。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，相邻所述扇形板6通过连接件7相连，且每个所述扇形板6的底部设置有凹槽，该凹槽与凸起对应设置。
当然，所述圆片的直径与滚筒收集器2直径相同。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，每个所述凸起包括沿芯轴1圆周方向间隔设置的五个凸起单元；每个凸起单元包括：第一凸起11和第二凸起12；其中，所述第一凸起11的直径大于所述第二凸起12的直径。
在本实施例中，对应在滚筒收集器2内部设置有沿其轴向延伸的滑槽，芯轴1上的第二凸起12可以对应设置于滑槽中，使得在芯轴1转动时，滚筒收集器2可与芯轴1同步转动。当芯轴1沿滚筒收集器2进行轴向移动时，可使第二凸起12沿滑槽进行滑动。
当然，滚筒收集器2也就可以自己采用其他驱动装置实现转动，此处不再一一举例。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，相邻所述圆片之间的间距为2-3cm。
在本实施例中，该圆片可以为圆形薄片。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述喷头组件包括：针管5和针头4；所述针管5通过可变形的连接管与针头4连接，所述可变形的连接管用于调节所述针头4的相对位置。
例如：该可变形的连接管可以采用蛇形柔性管，因此针头4的倾斜角度可随意调节且很好的固定，占据空间小。针头4位置及方向的灵活度高，且节约材料及空间，尤其是在制备纳米纤维管的过程中，为了使所得到的纳米纤维管的同轴性好，最好的是将针头4竖直放于收集器上方，但这样针头4处滴下的液体容易污染样品，因此使针头4位于收集器斜上方，既能在一定程度上保证纳米纤维管的同轴性，又不会使针头4处的液体滴到样品上。
优选的，针管5的位置可以左右及上下调节位置。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述针头4处设置有一热敏电阻3及感应器。即，所述针头4处接有一热敏电阻3及感应器，通电后可对针头4进行加热并调节加热温度。
可见，本实施例中可调节并保持温度的针头4，对于一些凝固点较低(约与常温相同)的溶液，加热可使溶液一直保持液态状态，电纺过程中不易堵针头4，对环境温度整体加热的话，效率低且效果不好，这种加热方式，效率高，见效快且节省能源。当然，本实施例中，对于喷头组件而言其具体形式并不局限，可根据实际需要灵活选择。例如：该针管5设置有液流速控制装置等等。
本实施例中，作为一种进一步的技术方案，所述滚筒收集器2连接有一横向移动装置，所述横向移动装置用于带动所述滚筒收集器2进行横向移动。
例如，该滚筒收集器2设置有一旋转座，该旋转座允许滚筒收集器2进行转动，同时该旋转座可滑动地设置于一横向导轨(左右方向)上，通过丝杠传动机构带动旋转座进行横向直线移动。
作为一种进一步的技术方案，所述滚筒收集器2连接有一纵向移动装置，所述纵向移动装置用于带动所述滚筒收集器2进行纵向移动。
同理，该滚筒收集器2设置有一旋转座，该旋转座允许滚筒收集器2进行转动，同时该旋转座可滑动地设置于一横向导轨(左右方向)上，通过丝杠传动机构带动旋转座进行横向直线移动。该横向导轨通过一连接座可滑动地设置于纵向导轨上，通过丝杠传动机构带动连接座进行纵向直线移动。
综上，本发明提供的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，可同时收集两相互垂直方向的纳米纤维膜，不需更换收集器，并使两膜紧密交叠从而可得到纳米纤维生物支架。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，其特征在于，包括：喷头组件、滚筒收集器、芯轴和圆片组件；
所述喷头组件设置于所述滚筒收集器的上方；
所述圆片组件包括沿所述滚筒收集器的长度方向间隔设置的多个圆片，每个圆片由若干个可活动的扇形板拼组而成；
所述芯轴沿其轴向间隔设置有多个凸起，所述芯轴能够插入至所述圆片组件中，且通过所述凸起使所述圆片中的扇形板沿所述滚筒收集器的径向顶出；
当所述圆片为未被顶起时，纳米纤维沿所述滚筒收集器的周向分布，当所述圆片为被顶起时，在两个所述圆片之间能够收集到与所述滚筒收集器的长度方向垂直的所述纳米纤维；
所述圆片的中心设置有中心孔，且通过五个扇形板拼组而成；
相邻所述扇形板通过连接件相连，且每个所述扇形板的底部设置有凹槽；
每个所述凸起包括沿芯轴圆周方向间隔设置的五个凸起单元；每个凸起单元包括：第一凸起和第二凸起；其中，所述第一凸起的直径大于所述第二凸起的直径；
相邻所述圆片之间的间距为2-3cm。
2.根据权利要求1所述的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，其特征在于，所述喷头组件包括：针管和针头；所述针管通过可变形的连接管与针头连接，所述可变形的连接管用于调节所述针头的相对位置。
3.根据权利要求2所述的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，其特征在于，所述针头处设置有一热敏电阻及感应器。
4.根据权利要求1所述的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，其特征在于，所述滚筒收集器连接有一横向移动装置，所述横向移动装置用于带动所述滚筒收集器进行横向移动。
5.根据权利要求1所述的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备，其特征在于，所述滚筒收集器连接有一纵向移动装置，所述纵向移动装置用于带动所述滚筒收集器进行纵向移动。
6.一种生产系统，其特征在于，包括：如权利要求1-5中任一项所述的静电纺丝纳米纤维生物支架制造设备。
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