CN112092409A - 一种心脏模型制作方法及其制作模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种心脏模型制作方法及其制作模具，该方法包括如下步骤：制作能够组合成一个心脏模型原件的多个心脏模型原件组件；分别制作与心脏模型原件组件的内部腔体形状相匹配的内部腔体模具和与各个心脏模型原件组件的外部形状相匹配的外部形状模具；将内部腔体模具对齐放置于对应的外部形状模具内，浇注液态的心脏模型成型材料，固化后形成心脏模型组件，以此方式，获得对应于多个心脏模型原件组件的多个心脏模型组件；将多个心脏模型组件连接组装成心脏模型。本发明能够有效地降低心脏模型制作过程的复杂度，大幅度地提高其制作效率，缩短其制作周期，实现具有心脏解剖结构的心脏模型的快速制作。

Description

一种心脏模型制作方法及其制作模具

技术领域

本发明涉及一种心脏模型制作方法及其制作模具。

背景技术

心血管疾病是一类常见的多器官综合性疾病，其中发病率最高的疾病是心力衰竭。心力衰竭是一种由于心脏功能或结构发生变化导致心肌的收缩和舒张功能障碍、心室泵血能力不能满足其他器官需求的疾病，常见诱因包括冠状动脉疾病、心肌梗死、高血压等心血管疾病。此病是常见的严重影响生活质量的疾病，在2015年全世界有4000万心衰患者，在65岁以上人群中患病率高达6-10％。慢性心力衰竭的患者常出现呼吸困难、乏力等临床表现，病情进展为急性心力衰竭时可能出现肺水肿、心源性休克等症状，甚至危及生命。

心血管疾病病因复杂、病程较长，需要长期的生物医学的科学实验推动治疗方法的逐步改善。心血管器械研发一般需要动物实验，但是动物实验费用昂贵，无法大批量实现。搭建具有人体心脏解剖结构的模型可以便于科研人员直观地对心血管类疾病进行研究，作为心室辅助装置测试平台、人体血液循环教学展示平台，极大地节省研发测试的费用。

目前的人体心脏模型的制作工艺和过程复杂或制作成本昂贵，尤其是在小规模制作时效率低下。例如，将人工肌肉致动器叠加在离体猪心内骨架外侧实现模拟心脏模型，该方案需要使用猪心生理组织，成本较高且重复性差。又如，为了实现制作具有心脏结构的硅胶材料模型，使用3D打印技术制成21个外层模具，并用石蜡材料制成内部腔体模具。这种制作工艺非常复杂，模具设计和制作过程困难，制作周期较长，不适合于小规模生产。其他制作方法亦有类似的缺点。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述技术缺陷，提供一种心脏模型制作方法及其制作模具，以降低心脏模型制作过程的复杂度，提高心脏模型的制作效率，实现心脏模型的快速制作。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种心脏模型制作方法，包括如下步骤：

S1、制作多个心脏模型原件组件，所述多个心脏模型原件组件能够组合成一个心脏模型原件；

S2、使用所述多个心脏模型原件组件，分别制作与所述心脏模型原件组件的内部腔体形状相匹配的内部腔体模具和与各个所述心脏模型原件组件的外部形状相匹配的外部形状模具；

S3、将所述内部腔体模具对齐放置于对应的所述外部形状模具内，再向所述外部形状模具内浇注液态的心脏模型成型材料，优选为硅胶材料，所述液态的心脏模型成型材料固化后形成心脏模型组件，以此方式，获得对应于所述多个心脏模型原件组件的多个心脏模型组件；

S4、将各所述心脏模型组件从所述外部形状模具内取出并从所述内部腔体模具上取下，再将所述多个心脏模型组件连接组装成心脏模型。

进一步地，步骤S1中，通过3D打印技术制作所述多个心脏模型原件组件。

进一步地，步骤S2中，所述内部腔体模具和所述外部形状模具使用藻酸盐印模材料制作而成。

进一步地，制作所述内部腔体模具时，保留所述心脏模型原件组件的一个连接口不封闭，将其余的连接口暂时性封闭；将所述藻酸盐印模材料从不封闭的连接孔中灌入所述心脏模型原件组件，固化后形成所述内部腔体模具。

进一步地，制作所述外部形状模具时，将所述心脏模型原件组件及其内部的所述内部腔体模具放入外部形状模具制作容器内，再将所述藻酸盐印模材料注入所述外部形状模具制作容器中，固化后形成所述外部形状模具。

进一步地，将所述藻酸盐印模材料分次注入所述外部形状模具制作容器，以分层的方式成型为可分离的至少两个模具层，使得能够通过分离所述模具层以将所述心脏模型原件组件从所述外部形状模具中取出。

进一步地，按照一个或多个水平面来进行所述至少两个模具层的分层成型。

进一步地，步骤S1还包括：将制作好的所述心脏模型原件组件切割为多个部分，再以可拆分的方式对齐固定；步骤S2还包括：从制作好的所述内部腔体模具上拆下所述心脏模型原件组件的所述多个部分，以取得所述内部腔体模具。

进一步地，所述可拆分的方式对齐固定是以胶带固定。

进一步地，步骤S4还包括：将所述多个心脏模型组件放入烤箱内烘烤以提高硅胶材料的性能；或者，将组装好的所述心脏模型放入烤箱内烘烤以提高硅胶材料的性能。

进一步地，步骤S4中，将所述多个心脏模型组件连接组装成心脏模型具体包括：

提供用于连接所述多个心脏模型组件的多个管状连接部件，其中所述连接部件的内部固定有优选由硅胶材料制成的瓣膜；优选地，用树脂材料以3D打印方式制作所述管状连接部件；优选地，所述瓣膜用软性胶水固定；

将所述连接部件的两端分别插入待连接的两个心脏模型组件的对应连接口，以此方式实现所述多个心脏模型组件的连接。

进一步地，所述连接部件的两端具有凸缘结构以便与所述心脏模型组件的对应连接口的内侧紧密固定。

进一步地，步骤S1中，所述多个心脏模型原件组件包括第一心脏模型原件组件、第二心脏模型原件组件和第三心脏模型原件组件，所述第一心脏模型原件组件包括左心室、右心室与部分的主动脉和肺动脉，所述第二心脏模型原件组件包括左心房与部分的肺静脉、所述第三心脏模型原件组件包括右心房与部分的上腔静脉和下腔静脉。

进一步地，所述外部形状模具设置有至少两个溢出孔，用于向所述外部形状模具内注入硅胶和排气。

进一步地，所述溢出孔的位置经设置以使注入的心脏模型成型材料从低处到高处逐步均匀浇注，减少气泡的形成。

一种心脏模型模具，包括多组内部腔体模具和外部形状模具，其中，每一组中的所述内部腔体模具具有与一个待制作的心脏模型组件的内部腔体形状相匹配的模具外形，每一组中的所述外部形状模具具有与所述待制作的心脏模型组件的外部形状相匹配的模具腔，所述多组的内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔经过配置，使得通过所述多组的内部腔体模具和外部形状模具制作出来的多个心脏模型组件能够组合连接成一个心脏模型。

进一步地，所述内部腔体模具和所述外部形状模具的材料为藻酸盐印模材料。

进一步地，所述外部形状模具包括可分层分离的至少两个模具层，使得能够通过分离所述模具层以将用于模具制作的心脏模型原件组件从所述外部形状模具中取出。

进一步地，所述可分离的至少两个模具层按照一个或多个水平面分层。

进一步地，所述外部形状模具设置有至少两个溢出孔，用于向所述外部形状模具内注入硅胶和排气。

进一步地，所述溢出孔的位置经设置以使注入的心脏模型成型材料从低处到高处逐步均匀浇注，减少气泡的形成。

进一步地，所述多组内部腔体模具和外部形状模具具有如下三组：第一组内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔配置成适于制作包括左心室、右心室与部分的主动脉和肺动脉的第一心脏模型组件，第二组内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔配置成适于制作包括左心房与部分的肺静脉的第二心脏模型组件，第三组的内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔配置成适于制作包括右心房与部分的上腔静脉和下腔静脉的第三心脏模型组件。

本发明具有如下有益效果：

本发明提供的心脏模型制作方法及其制作模具可用于包括但不限于人体心脏模型的制作，与传统的心脏模型的制作工艺相比，本发明能够有效地降低心脏模型制作过程的复杂度，大幅度地提高其制作效率，缩短其制作周期，实现具有心脏解剖结构的心脏模型的快速制作。

附图说明

图1为本发明一种实施例的心脏模型制作方法的流程示意图。

图2为本发明一种实施例中制作心脏模型原件组件的流程示意图。

图3为本发明一种实施例中制作的三个心脏模型原件组件的结构示意图。

图4为本发明一种实施例中制作心脏模型制作模具中的一个外部形状模具的示意图。

图5为使用本发明一种实施例的心脏模型制作模具中的一组内部腔体模具和外部形状模具制作一个心脏模型组件的示意图。

图6为使用本发明一种实施例制作的三个心脏模型组件组装成一个心脏模型的组装图。

图7为本发明一种实施例中的心脏模型组件之间的管状连接部件的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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实施例和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参阅图1至图6，本发明实施例提供一种心脏模型制作方法，包括如下步骤：

S1、制作多个心脏模型原件组件1～3，所述多个心脏模型原件组件1～3能够组合成一个心脏模型原件。

S2、使用所述多个心脏模型原件组件1～3，分别制作与所述心脏模型原件组件1～3的内部腔体形状相匹配的内部腔体模具和与各个所述心脏模型原件组件1～3的外部形状相匹配的外部形状模具。图4示出心脏模型原件组件3对应的外部形状模具5b，图5示出心脏模型原件组件3对应的内部空腔模具5a和外部形状模具5b。

S3、将所述内部腔体模具对齐放置于对应的所述外部形状模具内，再向所述外部形状模具内浇注液态心脏模型成型材料，优选为硅胶材料，所述液态心脏模型成型材料固化后形成心脏模型组件，以此方式，获得对应于所述多个心脏模型原件组件1～3的多个心脏模型组件1＇～3＇。以图4和图5为例，将所述内部腔体模具5a对齐放置于对应的所述外部形状模具5b内，再向所述外部形状模具5b内浇注液态心脏模型成型材料，所述液态心脏模型成型材料固化后形成心脏模型组件3＇。

S4、将各所述心脏模型组件1＇～3＇从对应的所述外部形状模具内取出并从所述内部腔体模具上取下，再将所述多个心脏模型组件1＇～3＇连接组装成心脏模型。

本发明实施例可用制作的人体心脏模型，其包括左心房、右心房、左心室、右心室，部分的主动脉、上腔静脉、下腔静脉、肺动脉、肺静脉以及二尖瓣、三尖瓣、主动脉瓣、肺动脉瓣。上述结构按照人体心脏解剖位置关系正确相连。

在优选的实施例中，步骤S1中，通过3D打印技术制作所述多个心脏模型原件组件1～3。如图2所示，心脏模型原件组件1～3的制作采用3D打印技术完成，模型数据来源可以是人体的计算机断层扫描(CT)数据、核磁共振成像(MRI)数据或现有的人体结构数据库。

参阅图3，在优选的实施例中，步骤S1中，所述多个心脏模型原件组件包括第一心脏模型原件组件1、第二心脏模型原件组件2和第三心脏模型原件组件3，所述第一心脏模型原件组件1包括左心室、右心室与部分的主动脉和肺动脉，所述第二心脏模型原件组件2包括左心房与部分的肺静脉、所述第三心脏模型原件组件3包括右心房与部分的上腔静脉和下腔静脉。

在优选的实施例中，步骤S2中，所述内部腔体模具和所述外部形状模具使用藻酸盐印模材料制作而成。藻酸盐印模材料是一种粉末状物质，主要成分是藻酸盐、石膏粉、硅藻土等，与适量的水混合后数分钟内固化形成凝胶样软性材料，常用于医疗领域制作患者的口腔颌面部模型。本发明实施例将藻酸盐印模材料用于制作所述内部腔体模具和所述外部形状模具，以实现快速制作心脏模型。

在优选的实施例中，制作所述内部腔体模具时，保留所述心脏模型原件组件1～3的一个连接口不封闭，将其余的连接口暂时性封闭；将所述藻酸盐印模材料从不封闭的连接孔中灌入所述心脏模型原件组件1～3，固化后形成所述内部腔体模具。

在优选的实施例中，制作所述外部形状模具时，将所述心脏模型原件组件1～3及其内部的所述内部腔体模具分别放入外部形状模具制作容器4内，再将所述藻酸盐印模材料注入所述外部形状模具制作容器4中，固化后形成对应的所述外部形状模具。图4示出使用外部形状模具制作容器4制作与心脏模型原件组件3对应的外部形状模具5b，

在更优选的实施例中，将所述藻酸盐印模材料分次注入所述外部形状模具制作容器4，以分层的方式使外部形状模具成型为可分离的至少两个模具层，使得能够通过分离所述模具层以将所述心脏模型原件组件从所述外部形状模具中取出。

在更优选的实施例中，可按照一个或多个水平面来对外部形状模具进行分层成型。图4所示的外部形状模具5b成型为上下两层，通过分离外部形状模具5b的上下两层可以将所述心脏模型原件组件3从所述外部形状模具5b中取出。

参阅图5，在优选的实施例中，所述外部形状模具5b设置有至少两个溢出孔6，用于向所述外部形状模具5b内注入硅胶和排气。

在优选的实施例中，所述溢出孔6的位置经设置以使注入的硅胶材料从低处到高处逐步均匀浇注，减少气泡的形成。

在一些优选的实施例中，步骤S1还包括：将制作好的所述心脏模型原件组件1～3切割为多个部分，再以可拆分的方式对齐固定在一起，例如以胶带进行固定。步骤S2中，在制作好与所述心脏模型原件组件1～3的内部腔体形状相匹配的内部腔体模具之后，从制作好的所述内部腔体模具上面拆下所述心脏模型原件组件1～3的所述多个部分，取得所述内部腔体模具，以便进行下一步制作。

在优选的实施例中，步骤S4还包括：组装前先将所述多个心脏模型组件放入烤箱内烘烤以提高硅胶材料的性能。或者，也可以将组装好的心脏模型放入烤箱内烘烤以提高硅胶材料的性能。

参阅图6和图7，在另一些优选的实施例中，步骤S4中，将所述多个心脏模型组件连接组装成心脏模型具体包括：

提供用于连接所述多个心脏模型组件的多个管状连接部件10，其中所述连接部件10的内部固定有由硅胶材料制成的瓣膜8；优选地，用树脂材料以3D打印方式制作管状连接部件10；优选地，所述瓣膜8用软性胶水固定；

将所述连接部件10的两端分别插入待连接的两个心脏模型组件的对应连接口，以此方式实现所述多个心脏模型组件的连接。

参阅图7，在优选的实施例中，所述连接部件10的两端具有凸缘结构9以便与所述心脏模型组件的对应连接口的内侧固定。

参阅图3至图7，本发明实施例还提供一种心脏模型模具，包括多组内部腔体模具和外部形状模具，其中，每一组中的所述内部腔体模具具有与一个待制作的心脏模型组件1＇～3＇的内部腔体形状相匹配的模具外形，每一组中的所述外部形状模具具有与所述待制作的心脏模型组件1＇～3＇的外部形状相匹配的模具腔。如图4和图5示出对应于待制作的心脏模型组件3＇的一组内部腔体模具5a和外部形状模具5b。所述多组的内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔经过配置，使得通过所述多组的内部腔体模具和外部形状模具制作出来的多个心脏模型组件1＇～3＇能够组合连接成一个心脏模型。

在优选的实施例中，所述内部腔体模具和所述外部形状模具的材料为藻酸盐印模材料。

在优选的实施例中，所述外部形状模具包括可分层分离的至少两个模具层，使得能够通过分离所述模具层以将用于制作模具的心脏模型原件组件1～3从所述外部形状模具中取出。

在优选的实施例中，所述可分离的至少两个模具层按照一个或多个水平面分层。图4所示的外部形状模具5b成型为上下两层，通过分离外部形状模具5b的上下两层可以将所述心脏模型原件组件3从所述外部形状模具5b中取出。

参阅图4，在优选的实施例中，所述外部形状模具5b设置有至少两个溢出孔6，用于向所述外部形状模具5b内注入硅胶和排气。

参阅图4，在更优选的实施例中，所述溢出孔的位置经设置以使注入的硅胶材料从低处到高处逐步均匀浇注，减少气泡的形成。

参阅图3至图6，在优选的实施例中，所述多组内部腔体模具和外部形状模具具有如下三组：第一组内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔配置成适于制作包括左心室、右心室与部分的主动脉和肺动脉的第一心脏模型组件1＇，第二组内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔配置成适于制作包括左心房与部分的肺静脉的第二心脏模型组件2＇，第三组的内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔配置成适于制作包括右心房与部分的上腔静脉和下腔静脉的第三心脏模型组件3＇。

在一些实施例中，制作人体心脏模型的主要步骤包括：

(1)制作多个心脏模型原件组件；

(2)制作与各心脏模型原件组件对应的模具；

(3)使用各模具浇注形成多个心脏模型组件；

(4)连接组装多个心脏模型组件。

在步骤(1)中，人体心脏模型原件的制作采用3D打印技术完成，模型数据来源可以是人体的计算机断层扫描(CT)数据、核磁共振成像(MRI)数据或现有的人体结构数据库。

为降低模型制作的复杂性，把人体心脏模型原件拆分成以下部件分别制作，左心室和右心室与部分的主动脉和肺动脉、右心房与部分的上腔静脉和下腔静脉、左心房与部分的肺静脉；最后按照人体心脏解剖位置关系进行连接组装。

在步骤(2)中，模具采用藻酸盐印模材料制成。将藻酸盐粉末与水按指定比例混合并充分搅拌，在操作时间之内浇注在模型原件的表面，在室温下等待几分钟后藻酸盐印模材料自然固化，即可得到对应模型的模具。

为了便于将模型原件从固化后的模具中取出，对模型原件预先按照便于操作的轴向切割成二至三块，用透明胶带对齐固定后再制作模具。

对应于模型原件的外部形状模具和内部腔体模具分别制作。在内部腔体模具制作完成之后，可以取出或不取出内部腔体模具，再制作外部形状模具。

在步骤(3)中，使用硅胶作为心脏模型的主选材料。硅胶材料的硬度较软，杨氏模量较低，弹性强，能够承受较大的拉伸力，适合于心脏模型制作。在使用时，将配制好的液态硅胶材料浇注在外部形状模具和内部腔体模具的缝隙之间，等待其自然固化。

为了避免硅胶材料心脏模型固化后出现气泡，硅胶材料充分搅拌之后可以放入真空皿中加压抽气以减少气泡的生成。

在硅胶材料心脏模型固化完成后，可以放入高温烤箱内在指定温度环境下烘烤适当的时间，提高硅胶材料的性能。

在步骤(4)中，使用连接部件10连接心脏各组件，连接部件10中用软性胶水固定将有硅胶材料制成的瓣膜，将连接部件10插入相应心脏组件的接口以实现心脏组件之间的连接。心脏各组件的接口处可以使用尼龙扎带、软性胶水等材料进行密封加固，防止液体渗漏。

在一些实施例中，如图1所示，本发明的快速制作硅胶材料人体心脏模型的方法主要包括四个步骤：制作心脏模型原件组件；制作各心脏模型原件组件的模具；使用模具浇注形成心脏模型组件；连接组装心脏模型组件。

如图2所示，人体心脏模型原件组件是采用3D打印技术制作的。人体心脏模型数据可以从计算机断层扫描(CT)数据、核磁共振成像(MRI)数据或现有的人体结构数据库中获取。进一步地，可以利用Mimics、Geomagic软件或同类型的图像处理软件对原始人体扫描数据进行图像预处理、设置阈值、平滑降噪等形式的处理。在软件中生成STL文件后导入3D打印机中生产心脏模型原件。优选地，3D打印的材料选用高性能树脂，打印完成的心脏模型原件组件可以保持一定的硬度而不易损坏。

优选地，在处理模型数据时将心脏模型拆分成三个组件，分别使用3D打印方式制作。如图3所示，人体心脏模型被拆分成组件1(左心室11和右心室12与部分的主动脉13和肺动脉14)、组件2(左心房21与部分的肺静脉22)、组件3(右心房31与部分的上腔静脉32和下腔静脉33)。

优选地，对于每个心脏模型原件组件按照便于操作的轴向切割成二至三块，用透明胶带对齐固定，后续可将心脏模型原件组件按块拆分，以便于心脏模型原件组件从模具中取出。

心脏模型原件组件打印完成后，使用藻酸盐印模材料制作三个组件对应的模具。用高精度天平称取适量的藻酸盐印模粉末，与指定比例的水混合后充分搅拌。优选地，将藻酸盐印模粉末与水的混合物放入离心机中充分搅拌，可以减少气泡的数量。

藻酸盐印模材料能在室温环境下短时间内迅速固化成凝胶状固体，将藻酸盐印模粉末与水的混合物浇注在模型原件的表面即可制成相应的模具。

各心脏模型原件组件对应的外部形状模具和内部腔体模具是分别制作完成的。

制作内部腔体模具时，保留心脏模型原件组件的一个连接孔，将其余连接孔暂时封闭；将藻酸盐材料从连接孔中灌入模型原件，在室温下静置固化后形成内部腔体模具。制作外部腔体模具时，如图4所示，将心脏模型原件组件及其内部腔体模具(例如，心脏模型原件组件3包括右心房与部分的上腔静脉和下腔静脉)放入适当尺寸的容器4内，并将搅拌均匀的藻酸盐印模材料注入容器4中，在室温下静置固化。

心脏模型原件组件在容器4中的摆放位置应以易于操作为宜。由于心脏模型原件组件的形状不规则，因此选取一个或多个便于模型取出的平面作为水平面，将藻酸盐印模材料分次注入，外部形状模具自然分层为多个模具层，使得心脏模型原件组件可以方便地从外部形状模具中取出。

如图5所示，在将心脏模型原件组件从外部形状模具中取出后，将心脏模型原件组件沿预设切割线打开，取出内部腔体模具，将内部腔体模具放回外部形状模具的原位后，将外部形状模具分离的各个模具层对齐恢复原位，并辅以透明胶带或软性胶水固定。可以使用尖锐物体在外部形状模具上设置两个或多个溢出孔6，便于向外部形状模具内注入硅胶和排出残留气泡。溢出孔的深度达到外部形状模具内。优选地，溢出孔的位置设计在较低位，以使得注入硅胶时从低处到高处逐步均匀浇注，减少气泡的形成。硅胶材料充分搅拌后，放入真空皿中加压抽气以减少气泡的生成，随后注入注射器7中。将注射器7插入一个溢出孔6中，缓慢均匀推动注射器7使硅胶均匀流出。待模具的所有空隙中均匀充满硅胶后拔出注射器7，在室温下等待硅胶固化。在注射完成之后可以将整个模具放入真空皿中加压抽气以去除残留气泡。在硅胶固化过程中或固化完成后可以放入高温烤箱内在指定温度环境下烘烤适当的时间，提高硅胶材料的性能。

如图6和图7所示，固化后的硅胶模型组件用连接部件10相连。优选地，连接部件10用树脂材料3D打印方式制作。连接部件10包括两个凸缘结构9便于固定。将硅胶材料制成的瓣膜8用软性胶水固定在连接部件10中，再将连接部件10插入相应的心脏模型组件。如图6所示，将连接部件10分别固定在左心室和左心房的连接孔、右心室和右心房的连接孔之间。各心脏模型组件的接口处可以使用尼龙扎带、软性胶水等材料进行密封加固，防止液体渗漏。

本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。

Claims (10)

1.一种心脏模型制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、制作多个心脏模型原件组件，所述多个心脏模型原件组件能够组合成一个心脏模型原件；优选地，通过3D打印技术制作所述多个心脏模型原件组件；

S2、使用所述多个心脏模型原件组件，分别制作与所述心脏模型原件组件的内部腔体形状相匹配的内部腔体模具和与各个所述心脏模型原件组件的外部形状相匹配的外部形状模具；

S3、将所述内部腔体模具对齐放置于对应的所述外部形状模具内，再向所述外部形状模具内浇注液态的心脏模型成型材料，优选为硅胶材料，所述心脏模型成型材料固化后形成心脏模型组件，以此方式，获得对应于所述多个心脏模型原件组件的多个心脏模型组件；

S4、将各所述心脏模型组件从所述外部形状模具内取出并从所述内部腔体模具上取下，再将所述多个心脏模型组件连接组装成心脏模型。

2.如权利要求1所述的心脏模型制作方法，其特征在于，步骤S2中，所述内部腔体模具和所述外部形状模具使用藻酸盐印模材料制作而成；优选地，制作所述内部腔体模具时，保留所述心脏模型原件组件的一个连接口不封闭，将其余的连接口暂时性封闭；将所述藻酸盐印模材料从不封闭的连接孔中灌入所述心脏模型原件组件，固化后形成所述内部腔体模具；优选地，制作所述外部形状模具时，将所述心脏模型原件组件及其内部的所述内部腔体模具放入外部形状模具制作容器内，再将所述藻酸盐印模材料注入所述外部形状模具制作容器中，固化后形成所述外部形状模具。

3.如权利要求2所述的心脏模型制作方法，其特征在于，制作所述外部形状模具时，将所述藻酸盐印模材料分次注入所述外部形状模具制作容器，以分层的方式成型为可分离的至少两个模具层，使得能够通过分离所述至少两个模具层以便将所述心脏模型原件组件从所述外部形状模具中取出，优选地，按照一个或多个水平面来进行所述至少两个模具层的分层成型。

4.如权利要求1至3任一项所述的心脏模型制作方法，其特征在于，步骤S1还包括：将制作好的所述心脏模型原件组件切割为多个部分，再以可拆分的方式对齐固定，优选地，以胶带固定；步骤S2还包括：从制作好的所述内部腔体模具上拆下所述心脏模型原件组件的所述多个部分，以取得所述内部腔体模具。

5.如权利要求1至4任一项所述的心脏模型制作方法，其特征在于，步骤S4还包括：将所述多个心脏模型组件放入烤箱内烘烤以提高硅胶材料的性能；或者，将组装好的所述心脏模型放入烤箱内烘烤以提高硅胶材料的性能。

6.如权利要求1至5任一项所述的心脏模型制作方法，其特征在于，步骤S4中，将所述多个心脏模型组件连接组装成心脏模型具体包括：

提供用于连接所述多个心脏模型组件的多个管状连接部件，其中所述连接部件的内部固定有优选由硅胶材料制成的瓣膜；优选地，用树脂材料以3D打印方式制作所述管状连接部件；优选地，所述瓣膜用软性胶水固定；

将所述连接部件的两端分别插入待连接的两个心脏模型组件的对应连接口，以此方式实现所述多个心脏模型组件的连接；

优选地，所述连接部件的两端具有凸缘结构以便与所述心脏模型组件的对应连接口的内侧紧密固定。

7.如权利要求1至6任一项所述的心脏模型制作方法，其特征在于，步骤S1中，所述多个心脏模型原件组件包括第一心脏模型原件组件、第二心脏模型原件组件和第三心脏模型原件组件，所述第一心脏模型原件组件包括左心室、右心室与部分的主动脉和肺动脉，所述第二心脏模型原件组件包括左心房与部分的肺静脉、所述第三心脏模型原件组件包括右心房与部分的上腔静脉和下腔静脉。

8.如权利要求1至7任一项所述的心脏模型制作方法，其特征在于，所述外部形状模具设置有至少两个溢出孔，用于向所述外部形状模具内注入硅胶和排气；优选地，所述溢出孔的位置经设置以使注入的心脏模型成型材料从低处到高处逐步均匀浇注。

9.一种心脏模型制作模具，其特征在于，包括多组内部腔体模具和外部形状模具，其中，每一组中的所述内部腔体模具具有与一个待制作的心脏模型组件的内部腔体形状相匹配的模具外形，每一组中的所述外部形状模具具有与所述待制作的心脏模型组件的外部形状相匹配的模具腔，所述多组的内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔经过配置，使得通过所述多组的内部腔体模具和外部形状模具制作出来的多个心脏模型组件能够组合连接成一个心脏模型；优选地，所述内部腔体模具和所述外部形状模具的材料为藻酸盐印模材料；优选地，所述外部形状模具包括可分层分离的至少两个模具层，使得能够通过分离所述模具层以将用于模具制作的心脏模型原件组件从所述外部形状模具中取出，更优选地，所述可分离的至少两个模具层按照一个或多个水平面分层；优选地，所述外部形状模具设置有至少两个溢出孔，用于向所述外部形状模具内注入液态心脏模型成型材料和排气，更优选地，所述溢出孔的位置经设置以使注入的心脏模型成型材料从低处到高处逐步均匀浇注。

10.如权利要求9所述的心脏模型制作模具，其特征在于，所述多组内部腔体模具和外部形状模具具有如下三组：第一组内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔配置成适于制作包括左心室、右心室与部分的主动脉和肺动脉的第一心脏模型组件，第二组内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔配置成适于制作包括左心房与部分的肺静脉的第二心脏模型组件，第三组的内部腔体模具和外部形状模具的所述模具外形和所述模具腔配置成适于制作包括右心房与部分的上腔静脉和下腔静脉的第三心脏模型组件。

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