CN108839343A - 生物光学仿体的中空微管道的制备装置和制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生物光学仿体的中空微管道的制备装置，包括同轴喷头和紫外光源；同轴喷头具有同轴的内针头和外针头；内针头用于产生射流；外针头用于喷射光固化材料，并使光固化材料包裹在上述射流外周；紫外光源用于照射光固化材料，并使之固化形成中空微管；同轴喷头固定在第一支架上，紫外光源固定在第二支架上，第二支架和第一支架固定连接。上述制备装置中，外喷头喷射的光固化材料能够包裹内喷头产生的射流，并在紫外光源作用下固化形成中空微管道，用打印的方式制备中空微管道，成型精度高，利于减小其在生物光学仿体基质中的位置误差。本发明还提供一种制备方法，用于上述制备装置，能够提高中空微管道的成型精度。

Description

生物光学仿体的中空微管道的制备装置和制备方法

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，更具体地说，涉及一种生物光学仿体的中空微管道的制备装置，还涉及一种生物光学仿体的中空微管道的制备方法。

背景技术

生物光学仿体的中空微管道是指掩埋在固体基质中用来进行液体灌注的微型管状通道，微型管状通道具有如下特点：1、尺寸较小达到微米级；2管道结构均匀；3、机械性能稳定用于灌注。现有的中空微管道通常设置为掩埋在生物光学仿体基质中模拟血管，比如塑料软管等。

上述如塑料软管等现有中空微管道的成型精度差，导致其在生物光学仿体基质中的位置误差大。

综上，如何提高生物光学仿体的中空微管道的成型精度高，以减小其在生物光学仿体基质中的位置误差，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种生物光学仿体的中空微管道的制备装置，其同轴喷头包括内、外喷头，外喷头喷射的光固化材料能够包裹内喷头产生的射流，并在紫外光源作用下迅速固化形成中空微管道，实现用打印的方式制备中空微管道，成型精度高，利于减小中空微管道在生物光学仿体基质中的位置误差。本发明还提供一种生物光学仿体的中空微管道的制备方法，用于上述制备装置，能够提高中空微管道的成型精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物光学仿体的中空微管道的制备装置，包括：

同轴喷头，所述同轴喷头具有同轴的内针头和外针头；所述内针头用于喷射液体并产生射流；所述外针头用于喷射光固化材料，并使所述光固化材料包裹在所述射流外周；

紫外光源，所述紫外光源用于照射所述光固化材料，并使之固化形成中空微管；

其中，所述同轴喷头固定在第一支架上，所述紫外光源固定在第二支架上，所述第二支架和所述第一支架固定连接。

优选的，上述制备装置中，所述紫外光源为紫外LED点光源，所述紫外光源的个数为多个，且各紫外光源照射的紫外线汇聚至一点，且该点位于所述同轴喷头的喷射路径上。

优选的，上述制备装置中，所述紫外光源的个数为4个，且四者沿周向均匀分布。

优选的，上述制备装置中，各所述紫外光源的紫外线汇聚点与所述同轴喷头的喷口之间的距离不小于预设值。

优选的，上述制备装置中，还包括二维组件；所述二维组件包括：

工作台，所述工作台由升降支腿支撑；

第一滑轨，所述第一滑轨固定在所述工作台上；

第二滑轨，所述第二滑轨能够沿所述第一滑轨滑动地设置在所述第一滑轨上；

移动平台，所述移动平台能够沿所述第二滑轨滑动地设置在所述第二滑轨上；

其中，所述移动平台在所述第二滑轨上的滑动方向与所述第二滑轨在所述第一滑轨上的滑动方向垂直；所述移动平台设置在所述紫外光源下方，用于承托固化而成的所述中空微管。

优选的，上述制备装置中，还包括底板和固定在所述底板上的框架，所述第一支架和/或所述第二支架固定在所述框架上；所述二维组件设置在所述底板上。

一种生物光学仿体的中空微管道的制备方法，用于如上技术方案中任意一项所述的制备装置，包括：

(1)分别配置用于通入所述外针头的光固化材料和用于通入所述内针头的内层溶液；

(2)使所述喷头工作，以使内针头产生射流，同时外针头喷射光固化材料对所述射流进行包裹；

打开所述紫外光源，以使所述光固化材料固化形成中空微管。

本发明提供一种生物光学仿体的中空微管道的制备装置，包括同轴喷头和紫外光源；同轴喷头具有同轴的内针头和外针头；外针头包裹在内针头外，且外针头的内径大于内针头的外径；内针头用于喷射液体并产生射流；外针头用于喷射光固化材料，并使光固化材料包裹在上述射流外周；紫外光源用于照射光固化材料，并使之固化形成中空微管，其中，同轴喷头固定在第一支架上，紫外光源固定在第二支架上，第二支架和第一支架固定连接。

上述制备装置中，同轴喷头包括同轴的内、外喷头，外喷头喷射的光固化材料能够包裹内喷头产生的射流，并在紫外光源作用下固化形成中空微管道，实现用打印的方式制备中空微管道，成型精度高，利于减小其在生物光学仿体基质中的位置误差。

本发明还提供一种生物光学仿体的中空微管道的制备方法，用于上述制备装置，能够提高中空微管道的成型精度，减小中空微管道在生物光学仿体基质中的位置误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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紫外光源与第二支架的装配图；

图2为本发明实施例提供的同轴喷头与紫外光源的装配图；

图3本为发明实施例提供的生物光学仿体的中空微管道的制备装置的结构示意图；

其中，图1-3中：

紫外光源1；第二支架2；透孔3；内针头4；光固化材料5；外针头6；射流7；第一支架8；框架9；底板10；升降支腿11；二维组件12；同轴喷头01。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种生物光学仿体的中空微管道的制备装置，其同轴喷头包括内、外喷头，外喷头喷射的光固化材料能够包裹内喷头产生的射流，并在紫外光源作用下迅速固化形成中空微管道，实现用打印的方式制备中空微管道，成型精度高，利于减小中空微管道在生物光学仿体基质中的位置误差。本发明实施例还公开了一种生物光学仿体的中空微管道的制备方法，用于上述制备装置，能够提高中空微管道的成型精度。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1-图3，本发明实施例提供一种生物光学仿体的中空微管道的制备装置，包括同轴喷头01和紫外光源1；同轴喷头01具有同轴的内针头4和外针头6；外针头6包裹在内针头4外，且外针头6的内径大于内针头4的外径；内针头4用于喷射液体并产生射流7；外针头6用于喷射光固化材料5，并使光固化材料5包裹在上述射流7外周；紫外光源1用于照射光固化材料5，并使之固化形成中空微管，其中，同轴喷头01固定在第一支架8上，紫外光源1固定在第二支架2上，第二支架2和第一支架8固定连接。第二支架上设有用于同轴喷头01喷出的物料通过的透孔3。

上述制备装置中，同轴喷头01包括同轴的内、外喷头，外喷头喷射的光固化材料5能够包裹内喷头产生的射流7，并在紫外光源1作用下固化形成中空微管道，实现用打印的方式制备中空微管道，成型精度高，利于减小其在生物光学仿体基质中的位置误差。

另外，本实施例提供的制备装置可高效快速地制造出所需要的中空微管道，利于提高生产效率。

优选的，上述制备装置中，紫外光源1为紫外LED点光源，紫外光源1的个数为多个，且各紫外光源1照射的紫外线汇聚至一点，且该点位于同轴喷头01的喷射路径上，喷射路径是指同轴喷头喷射的材料的流动路径。

上述制备装置中，紫外光源1的个数为4个，且四者沿周向均匀分布。

优选的，各紫外光源1照射的紫外线所汇聚的点与同轴喷头01的喷口之间的距离不小于预设值，以防止光固化材料5在同轴喷头01的喷口处快速固化而堵塞喷口。

具体的，上述制备装置中，4个紫外光源1中两个相对的紫外光源1射出的紫外位于同一直线，且两组相对的紫外光源1射出的紫外线所处的直线相互垂直。本实施例提供的制备装置中，4个紫外光形成垂直交叉型光照区域，保证点光源的汇聚并达到最大光强。当然，紫外光源1的数量以及布置方式不限于此，用户可根据固化效果进行调节，本实施例不做具体限定。

如上制备装置还包括二维组件12，二维组件12包括：

工作台，工作台由升降支腿11支撑，应用时可根据需要调节升降支腿11的高度；

第一滑轨，第一滑轨固定在工作台上；

第二滑轨，第二滑轨能够沿第一滑轨滑动地设置在所述第一滑轨上；

移动平台，所述移动平台能够沿所述第二滑轨滑动地设置在所述第二滑轨上；

其中，移动平台在第二滑轨上的滑动方向与第二滑轨在第一滑轨上的滑动方向垂直；移动平台设置在紫外光源1下方，用于承托固化而成的中空微管。

本发明提供的制备装置整体设计尺寸较小，结构设计简单，可以直接与其他快速制造3D打印设备进行整合，并在电脑端设计二维组件的移动路径，最后可得到相同路径的管道样式。

进一步的，上述制备装置还包括开发板，开发板用于控制注塑泵，还可根据预设的移动路径控制第二滑轨和移动平台滑动。上述同轴喷头01通过接头与用于输送注射液体的腔体之间通过螺纹连接，结构稳定，易于装配和拆卸。开发板可设置为单片机，

上述制备装置中，还包括底板10和固定在底板10上的框架9，上述第一支架8和/或第二支架2固定在框架9上；二维组件12设置在底板10上，如图3所示。

本发明实施例还提供一种生物光学仿体的中空微管道的的制备方法，用于上述制备装置，包括：

(1)分别配置用于通入外针头6的光固化材料5和用于通入内针头4的内层溶液，并加入注射泵；内层熔液和光固化材料5不互溶；

(2)使喷头工作，以使内针头4产生射流7，同时外针头6喷射光固化材料5对射流7进行包裹；打开紫外光源1，以使光固化材料5固化形成中空微管。

进行上述步骤(2)时，开发板控制二维组件12沿预设的移动路径移动。

本实施例提供的制备方法能够提高中空微管道的成型精度，减小中空微管道在生物光学仿体基质中的位置误差。

当然，本实施例提供的制备方法还具有上述实施例提供的制备装置的其它效果，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种生物光学仿体的中空微管道的制备装置，其特征在于，包括：

同轴喷头，所述同轴喷头具有同轴的内针头和外针头；所述内针头用于喷射液体并产生射流；所述外针头用于喷射光固化材料，并使所述光固化材料包裹在所述射流外周；

紫外光源，所述紫外光源用于照射所述光固化材料，并使之固化形成中空微管；

其中，所述同轴喷头固定在第一支架上，所述紫外光源固定在第二支架上，所述第二支架和所述第一支架固定连接。

2.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，所述紫外光源为紫外LED点光源，所述紫外光源的个数为多个，且各紫外光源照射的紫外线汇聚至一点，且该点位于所述同轴喷头的喷射路径上。

3.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于，所述紫外光源的个数为4个，且四者沿周向均匀分布。

4.根据权利要求2所述的制备装置，其特征在于，各所述紫外光源的紫外线汇聚点与所述同轴喷头的喷口之间的距离不小于预设值。

5.根据权利要求1所述的制备装置，其特征在于，还包括二维组件；所述二维组件包括：

工作台，所述工作台由升降支腿支撑；

第一滑轨，所述第一滑轨固定在所述工作台上；

第二滑轨，所述第二滑轨能够沿所述第一滑轨滑动地设置在所述第一滑轨上；

移动平台，所述移动平台能够沿所述第二滑轨滑动地设置在所述第二滑轨上；

其中，所述移动平台在所述第二滑轨上的滑动方向与所述第二滑轨在所述第一滑轨上的滑动方向垂直；所述移动平台设置在所述紫外光源下方，用于承托固化而成的所述中空微管。

6.根据权利要求5所述的制备装置，其特征在于，还包括底板和固定在所述底板上的框架，所述第一支架和/或所述第二支架固定在所述框架上；所述二维组件设置在所述底板上。

7.一种生物光学仿体的中空微管道的制备方法，用于如权利要求1-6任意一项所述的制备装置，其特征在于，包括：

(1)分别配置用于通入所述外针头的光固化材料和用于通入所述内针头的内层溶液；

(2)使所述喷头工作，以使内针头产生射流，同时外针头喷射光固化材料对所述射流进行包裹；

打开所述紫外光源，以使所述光固化材料固化形成中空微管。