CN111139564A - 一种制备心脏瓣膜缝合线设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于技术领域，具体涉及一种制备心脏瓣膜缝合线设备，包括箱体，箱体上层部分设有收卷组件、缝合线复合喷丝机构；箱体下层部分设置有设备供电电源及启动开关，箱体顶部设有旋转装置、放线机构；放线机构与收卷组件配合进行缝合线的放线和收线动作，旋转装置用于在缝合线周围产生涡流；缝合线复合喷丝机构包括正高压喷射针头和负高压喷射针头，聚合物被正高压喷射针头和负高压喷射针头之间的静电场拉扯为纤维丝，在旋转装置涡流作用下附着在放线机构与收卷组件之间的缝合线上形成复合缝合线。本发明的一种制备心脏瓣膜缝合线设备结构简单，易于操作，生产效率得到提高，生产成本降低，利于大批量生产。

Description

一种制备心脏瓣膜缝合线设备

技术领域

本发明属于技术领域，具体涉及一种制备心脏瓣膜缝合线设备。

背景技术

使用复合喷丝技术制备的心脏瓣膜缝合线用途十分的广泛，首先应用最广泛的为生物医用功能材料，由于复合喷丝技术的瓣膜缝合线具有良好的结构相容性和生物相容性所以在生物膜、医药支架、缓释药物等方面得到了广泛的应用。其次由复合喷丝技术的瓣膜缝合线具有大的比表面积，因此是一种理想的内皮化材料。除此之外由于由复合喷丝技术的瓣膜缝合线比普通的缝合线具有更强的物理性能因此会在制备心脏瓣膜的过程中有着重要的应用。缝合线复合喷丝法制备的缝合线还被应用于传感器、电子材料、新型特殊纤维等、服装等。使用复合喷丝的方法将聚合物纺织到线上，使线的表面上形成一层致密的纳米纤维膜，这种表面带有纳米纤维膜的线可以被运用到多种场合，最常见的就是运用到医疗上。尽管这种材料有着很好的运用前景，但是目前的生产设备不能高效的生产这种材料，往往生产这种材料需要运用到很多繁琐的步骤，需要多种设备的共同参与、设备复杂制做并且制作难度较大，因此造成了生产成本高，生产效率低，不利于大批量生产等问题。

针对以上技术问题，本领域亟需一种解决方案。

发明内容

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种制备心脏瓣膜缝合线设备。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种制备心脏瓣膜缝合线设备，包括箱体以及将箱体分为上下两层的工作台；所述箱体上层部分设有收卷组件、缝合线复合喷丝机构；所述箱体下层部分设置有设备供电电源及启动开关，所述箱体顶部设有旋转装置、放线机构；所述放线机构与收卷组件配合进行缝合线的放线和收线动作；所述旋转装置穿入箱体上层部分并供缝合线穿过，所述旋转装置用于在缝合线周围产生涡流；所述缝合线复合喷丝机构包括正高压喷射针头和负高压喷射针头，所述正高压喷射针头和负高压喷射针头置于放线机构与收卷组件之间两侧，用于喷射聚合物；所述聚合物被正高压喷射针头和负高压喷射针头之间的静电场拉扯为纤维丝，在旋转装置涡流作用下附着在放线机构与收卷组件之间的缝合线上形成复合缝合线。

作为优选方案，所述墙体一侧设有折叠平台，所述折叠平台通过折叠支架与箱体连接，以使折叠平台可折叠贴合在箱体一侧，所述折叠平台用于放置推进泵及推进泵控制器，所述推进泵通过连接管与正高压喷射针头和负高压喷射针头连接。

作为优选方案，所述箱体另一侧通过悬臂连接有控制箱，所述控制箱用于综合设备控制。

作为优选方案，所述收卷组件通过收线卷支撑架固定在工作台上，所述收卷组件包括收线卷及X、Y、Z三个方向的运动可调组件，所述收线卷置于X方向运动可调组件上通过步进电机带动收卷，所述Y、Z方向的运动可调组件置于X方向运动可调组件下配合进行收线卷的三维位置调整。

作为优选方案，所述Z方向的运动可调组件为手动调节升降平台，Y方向的运动可调组件为手动调节移动台，X方向的运动可调组件为步进电机控制的滑台。

作为优选方案，所述缝合线复合喷丝机构还包括两组Z轴方向调节结构、Y轴方向调节结构、X轴方向调节结构以及针头角度调节结构，所述正高压喷射针头和负高压喷射针头分别置于Z轴方向调节结构、Y轴方向调节结构、X轴方向调节结构以及针头角度调节结构上，所述Z轴方向调节结构、Y轴方向调节结构、X轴方向调节结构相互配合调节针头的空间位置，所述针头角度调节结构用来调节针头的喷射角度。

作为优选方案，所述针头角度调节结构前端设有圆形电场集中盘。

作为优选方案，所述旋转装置包括主动旋转部件和被动旋转部件，所述主动旋转部件由电机、电机支撑架构成，所述被动旋转部件由喇叭口、喇叭口支架、轴承构成；所述喇叭口置于箱体上层部分内，所述喇叭口与轴承连接通过同步带与电机输出轴连接旋转转动。

作为优选方案，所述放线机构包括放卷件及张紧调节件，所述放卷件包括线卷轴及线卷轴端部的线卷挡片，所述张紧调节件固定于喇叭口支架上。

作为优选方案，所述箱体上层部分前侧设有开门式结构，左、右、后侧由透明材质进行密封形成密封的工作环境，下层由不锈钢进行密封。

本发明与现有技术相比，有益效果是：本发明的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，通过三维可调的收卷组件、缝合线复合喷丝机构、旋转装置、张紧调节的放线机构，以及电器设备配合使得设备结构简单，易于操作，生产效率得到提高，生产成本降低，利于大批量生产。

附图说明

图1是本发明实施例一的制备心脏瓣膜缝合线设备的整体正视结构示意图；

图2是本发明实施例一的制备心脏瓣膜缝合线设备的箱体结构侧视图；

图3是本发明实施例一的制备心脏瓣膜缝合线设备的收卷组件结构示意图；

图4是本发明实施例一的制备心脏瓣膜缝合线设备的收卷组件结构放大图；

图5是本发明实施例一的制备心脏瓣膜缝合线设备的箱体顶部结构图；

图6是本发明实施例一的制备心脏瓣膜缝合线设备的箱体顶部结构剖视图；

图7是本发明实施例一的制备心脏瓣膜缝合线设备的放线机构结构图；

图8是本发明实施例一的制备心脏瓣膜缝合线设备的旋转装置结构图；

图9是本发明实施例一的制备心脏瓣膜缝合线设备的单丝的结构图与复合丝的结构对比图；

其中，1.箱体、2.控制箱、3.悬臂、4.长方体型材支撑架、5.Z方向的运动可调组件、6.Y方向的运动可调组件、7.X方向的运动可调组件、8.收线卷、9.针头角度调节结构、10.直流电机支撑架、11.喇叭口支架、12.直流电机、13.张紧调节件、14.放线卷支撑架、15.针头、16.Z轴方向调节结构、17.Y轴方向调节结构、18.滑块、19.直流电机同步带轮、20.步进电机同步带轮、21.收线卷支撑架、22.工作台、23.聚四氟乙烯管、24.推进泵、25.推进泵控制器、26.折叠平台、27.缝合线、28.Z轴升降台底座、29.Y轴移动组件开关、30.滑台、31.喇叭口、32.轴承、33.皮带、34.开关电源、35.正高压电源、36.负高压电源、37.Z轴升降平台旋钮、38.Y轴手动调节移动台调节旋钮、39.涡流、40.线卷轴支架、41.挡片、42.缝合线线卷。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，并获得其他的实施方式。

实施例一：

如图1-9所示，本实施例的制备心脏瓣膜缝合线设备，用于心脏瓣膜缝合线的制备，包括箱体1以及将箱体1分为上下两层的工作台22；箱体1上层部分设有收卷组件、缝合线复合喷丝机构；箱体1下层部分设置有设备供电电源及启动开关，所述箱体1顶部设有旋转装置、放线机构；放线机构与收卷组件配合进行缝合线27的放线和收线动作；旋转装置穿入箱体1上层部分并供缝合线27穿过，旋转装置用于在缝合线27周围产生涡流39；缝合线复合喷丝机构包括正高压喷射针头15和负高压喷射针头15，正高压喷射针头15和负高压喷射针头15置于放线机构与收卷组件之间两侧，用于喷射聚合物；聚合物被正高压喷射针头15和负高压喷射针头15之间的静电场拉扯为纤维丝，在旋转装置涡流39作用下附着在放线机构与收卷组件之间的缝合线27上形成复合缝合线。

具体的，箱体1上层部分前侧设有开门式结构，左、右、后侧由透明材质进行密封形成密封的工作环境，下层由不锈钢进行密封，透明材质选用玻璃、塑料等材质皆可，密封空间可以为涡流39制备稳定的环境。箱体1下层部分的供电电源及启动开关为开关电源34、正高压电源35、负高压电源36、设备总闸等，开关电源34被固定在竖直放置的电木板上，正负高压电源36均为50KV高压电源，进一步地，两个高压电源被叠放在一起，两者之间有pp板进行隔离。

收卷组件包括收线卷8及X、Y、Z三个方向的运动可调组件，收线卷8置于X方向运动可调组件上通过步进电机带动收卷，Y、Z方向的运动可调组件5置于X方向运动可调组件下配合进行收线卷8的三维位置调整，具体的，Z方向的运动可调组件5为手动调节升降平台，具有Z轴升降台底座28，可调节Z轴升降平台旋钮37；Y方向的运动可调组件6为手动调节移动台，具有Y轴移动组件开关29，可调节Y轴手动调节移动台调节旋钮38；X方向的运动可调组件7为步进电机控制的滑台30，通过步进电机同步带轮20带动动作，收放卷通过螺栓固定在X方向的运动可调组件7上，为了避免高压击穿电器元件，收放卷采用绝缘材质制作而成，收放卷的前端部位为线卷，线卷套在收放卷的线卷轴上，线卷轴通过轴承32被固定在收线卷支撑架21上，支撑架的下半部分固定步进电机，电机轴端有同步带轮，线卷轴上同样被固定同步带轮，步进电机通过同步带如皮带33可以驱动线卷旋转，并且旋转速度可调。为了能够实现所收集到的复合缝合线能够有序的排列，所以设计了X方向的运动可调组件7为步进电机控制的滑台30，通过丝杆滑台30与步进电机的驱动实现往复运动，将收集到的复合缝合线进行有序排列，为能够实现收线卷8能够处于复合缝合线的下方，设置了Y方向的运动可调组件6为手动调节移动台，通过设置旋转旋钮38，调节收线卷8的前后的位置，使得收线卷8能够位于复合缝合线的正下方，X方向的运动可调组件7通过螺栓固定在Y方向的运动可调组件6上。Y方向的运动可调组件6通过螺栓被固定在Z方向的手动调节升降平台，通过设置旋转旋钮37能够实现升降平台的升降，从而达到调节收卷机构高度的作用。整个收卷组件固定在长方体型材支撑架4上，长方体型材支撑架4通过螺栓固定在工作台22上。优选的，X、Y、Z三个方向的运动可调组件可选用其他可调节移动的组件如滑动件、步进电机控制的移动件等。

缝合线复合喷丝机构还包括两组Z轴方向调节结构16、Y轴方向调节结构17、X轴方向调节结构以及针头角度调节结构9，正高压喷射针头15和负高压喷射针头15分别置于Z轴方向调节结构16、Y轴方向调节结构17、X轴方向调节结构以及针头角度调节结构9上，Z轴方向调节结构16、Y轴方向调节结构17、X轴方向调节结构相互配合调节针头15的空间位置，针头角度调节结构9用来调节针头15的喷射角度。具体的，Z轴方向调节结构16通过滑块18与竖直方向的滑轨滑动配合调节Z轴位置，Y轴方向调节结构17通过在竖直方向的滑轨两端设置另外两个滑轨滑动实现，X轴方向调节结构通过针头15下端设置X方向的滑动结构并与竖直方向的滑轨固定实现，比如X轴设置运动支撑架，X轴设置运动支撑架设置滑动结构，优选的，Z轴方向调节结构16、Y轴方向调节结构17、X轴方向调节结构，可选用其他可实现三维调制位置的结构，如步进电机控制件、升降台等；针头15角度调节装置固定在静电纺结构X轴运动支撑架上，针头15角度调节装置前端有圆形电场集中盘，圆形电场集中盘可以利用电场优化针头15喷射，针头15被固定在圆盘中间位置，通过此结构可以方便的调节针头15的位置和角度从而达到最好的纺纱效果。优选的，圆形电场集中盘可以省略、三维方向的调制机构可以调整预设位置固定代替。

旋转装置包括主动旋转部件和被动旋转部件，主动旋转部件由直流电机12、直流电机支撑架10、直流电机同步带轮19构成，被动旋转部件由喇叭口31、喇叭口支架11、轴承32构成；喇叭口31置于箱体1上层部分内，喇叭口31与轴承32连接通过同步带与电机输出轴连接旋转转动，放线机构包括放卷件及张紧调节件13，放卷件包括线卷轴及线卷轴一端的线卷挡片41，张紧调节件13固定于喇叭口支架11上；具体的，主动旋转部件中直流电机12安装在直流电机支撑架10上，直流电机支撑架10被安装在顶板上，同步带轮安装在电机输出轴上，被动旋转部件中喇叭口支架11分为上下两层，每一层各有一个轴承32，喇叭口31的轴柄被安装在两轴承32之间使其能够自由进行旋转运动，位于两轴承32之间的同步带轮同样被安装在喇叭口31轴柄上。主动旋转部件与被动旋转部件之间通过同步带如皮带33进行连接，直流电机12进行高速旋转，通过同步带轮与皮带33带动喇叭口31进行高速旋转，喇叭口31在进行高速旋转时带动其下方的气流进行旋转从而形成涡流39的效果。张紧调节件13包括：放线卷支撑架14、线卷挡片41、线卷。放线卷支撑架14上固定线卷轴支架40以固定卷轴，张紧调节件13通过螺栓被固定在喇叭口支架11上，放线卷支撑架14通过螺栓固定在箱体1的顶板上，缝合线线卷42套在线卷轴上，为了防止线卷在运动的过程中掉落，在线卷轴端部加装了线卷挡片41。从线卷出来的线首先绕过张紧调节件13的两线轮，然后穿过张紧调节件13的出线口，再穿过喇叭口31轴柄孔，最后线被固定在收卷结构的线卷上，张紧调节件13在两个线轮处有一旋钮，通过旋转旋钮可调节线的松紧。

为了使用者能够方便的操作推进泵24，在墙体一侧设有折叠平台26，折叠平台26通过折叠支架与箱体1连接，以使折叠平台26可折叠贴合在箱体1一侧，折叠平台26用于放置推进泵24及推进泵控制器25，所述推进泵24通过连接管与正高压喷射针头15和负高压喷射针头15连接，推进泵24通过聚四氟乙烯管23等连接管，将聚合物推进到针头15处，推进泵24有两个，一个推进泵24通过聚四氟乙烯管23连接到与正高压喷射针头15上，另一个推进泵24通过聚四氟乙烯管23连接到与负高压喷射针头15上；正高压喷射针头15和负高压喷射针头15通过分别连接正高压电源35和负高压电源36，正推进泵24不断地将聚合物送到到针头15处，在正负高压电源36产生的静电场的作用下针头15处的聚合物被拉扯形成纤维丝，再在喇叭口31旋转形成的涡流39的作用下，纤维丝被附着到缝合线27上，最终形成复合缝合线。优选的，推进泵24可以装在箱体内，省略折叠平台26，简化结构。

优选的，箱体1另一侧通过悬臂3连接有控制箱2，控制箱2上配有步进电机控制器、总电源开关旋钮、直流电源开关、直流电源启动开关以及电压电流显示表、电压调节旋钮、直流电机12转速表、调速旋钮等用于综合设备控制。

本设备的操作方法：使用时，首先将线从放线卷上引出穿过张紧调节件13，调节好张紧力，然后穿过喇叭口31中心孔，最后将线固定在收卷组件上，调节好收卷三维方向中的Z轴，Y轴的位置，调节好静电纺机构即缝合线复合喷丝机构中的X、Y、Z的位置，调节针头15角度。打开控制箱2上的总电源开关旋钮，设置好X方向滑台30的运动速度，设置好收卷组件的转速，调节直流电机12至设定的转速从而带动喇叭口31开始进行旋转运动，调节正负高压至设定值。打开两个步进电机开关，使X方向开始往复运动，使收卷组件开始进行收卷运动。高速旋转的直流电机12通过同步带轮带动喇叭口31开始进行高速的旋转，喇叭口31的高速旋转从而使得在其下方形成了一定的涡流39旋转气流。静电纺中的聚合物在高压静电的作用下形成了纤维丝，纤维丝在喇叭口31形成的涡流39旋转气流作用下缠绕在线上，从而线的表面上就形成了一层致密的纳米纤维膜，带有纳米纤维膜的线最终被收卷组件进行有序排列收集形成新的带有纳米纤维膜的新线卷。

为了说明本设备能够高效，高质量的制备心脏瓣膜缝合线，将进行图片、数据实验对比：

1.如图9所示单丝的结构图与复合丝的结构对比图：图a为通过被设备进行纳米喷涂复合处理后的缝合线的放大图片，图b为未经过本设备处理过的缝合线的放大图片，通过图9可以看到，图a经过本设备处理后的缝合线，线的表面被覆盖上了一复合材料，而未经过本发明设备处理的缝合线表面未见复合材料。因此本设备能够高质量的制备心脏瓣膜缝合线。

2.复合丝与单丝的数据对比

本次实验对经过设备处理后的缝合线和未经本设备处理的缝合线进行实验测试。经测试后得到以下数据，如表1所示：

表1

从上述数据可以得出经过本设备处理后的缝合线，由于其表面被覆盖上纳米膜因此其抗拉强度、延伸率、初始模量都有所一定增加。

3.采用复合丝与采用单丝进行缝合的心脏瓣膜的疲劳数据对比

本次实验一共利用6个缝合好的心脏瓣膜进行测试，总共分为两组，一组三个支架，其中一组的心脏瓣膜由本发明设备设备的复合丝线进行缝合，其编号为A1、A2、A3，另一组为采用的未经过任何处理的单丝进行缝合，其编号为B1、B2、B3。六个支架同时进行测试，测试结果如下表2。

表2

通过表2可以得出经过本发明设备处理的缝合线用于心脏瓣膜缝合后其抗疲劳次数要明显大于不经过处理的缝合线缝合的心脏瓣膜的抗疲劳次数。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，包括箱体以及将箱体分为上下两层的工作台；所述箱体上层部分设有收卷组件、缝合线复合喷丝机构；所述箱体下层部分设置有设备供电电源及启动开关，所述箱体顶部设有旋转装置、放线机构；所述放线机构与收卷组件配合进行缝合线的放线和收线动作；所述旋转装置穿入箱体上层部分并供缝合线穿过，所述旋转装置用于在缝合线周围产生涡流；所述缝合线复合喷丝机构包括正高压喷射针头和负高压喷射针头，所述正高压喷射针头和负高压喷射针头置于放线机构与收卷组件之间两侧，用于喷射聚合物；所述聚合物被正高压喷射针头和负高压喷射针头之间的静电场拉扯为纤维丝，在旋转装置涡流作用下附着在放线机构与收卷组件之间的缝合线上形成复合缝合线。

2.如权利要求1所述的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，所述墙体一侧设有折叠平台，所述折叠平台通过折叠支架与箱体连接，以使折叠平台可折叠贴合在箱体一侧，所述折叠平台用于放置推进泵及推进泵控制器，所述推进泵通过连接管与正高压喷射针头和负高压喷射针头连接。

3.如权利要求2所述的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，所述箱体另一侧通过悬臂连接有控制箱，所述控制箱用于综合设备控制。

4.如权利要求3所述的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，所述收卷组件通过收线卷支撑架固定在工作台上，所述收卷组件包括收线卷及X、Y、Z三个方向的运动可调组件，所述收线卷置于X方向运动可调组件上通过步进电机带动收卷，所述Y、Z方向的运动可调组件置于X方向运动可调组件下配合进行收线卷的三维位置调整。

5.如权利要求4所述的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，所述Z方向的运动可调组件为手动调节升降平台，Y方向的运动可调组件为手动调节移动台，X方向的运动可调组件为步进电机控制的滑台。

6.如权利要求5所述的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，所述缝合线复合喷丝机构还包括两组Z轴方向调节结构、Y轴方向调节结构、X轴方向调节结构以及针头角度调节结构，所述正高压喷射针头和负高压喷射针头分别置于Z轴方向调节结构、Y轴方向调节结构、X轴方向调节结构以及针头角度调节结构上，所述Z轴方向调节结构、Y轴方向调节结构、X轴方向调节结构相互配合调节针头的空间位置，所述针头角度调节结构用来调节针头的喷射角度。

7.如权利要求6所述的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，所述针头角度调节结构前端设有圆形电场集中盘。

8.如权利要求7所述的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，所述旋转装置包括主动旋转部件和被动旋转部件，所述主动旋转部件由电机、电机支撑架构成，所述被动旋转部件由喇叭口、喇叭口支架、轴承构成；所述喇叭口置于箱体上层部分内，所述喇叭口与轴承连接通过同步带与电机输出轴连接旋转转动。

9.如权利要求8所述的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，所述放线机构包括放卷件及张紧调节件，所述放卷件包括线卷轴及线卷轴端部的线卷挡片，所述张紧调节件固定于喇叭口支架上。

10.如权利要求1-9任一项所述的一种制备心脏瓣膜缝合线设备，其特征在于，所述箱体上层部分前侧设有开门式结构，左、右、后侧由透明材质进行密封形成密封的工作环境，下层由不锈钢进行密封。

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