CN113997527A - 用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于生物材料制备技术领域，提供了一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置及方法。装置包括模具部件、用于将两种不同溶液输送至模具部件的送料部件和设置于模具部件下方且用于将高分子溶液固化的固化部件；模具部件包括同轴的第一溶液导入部件、第二溶液导入部件和分流部件，第二溶液导入部件具有分层筒，分层筒延伸至分流部件内，模具部件还包括导向柱，导向柱与分层筒内侧之间形成有内层材料成型空间；分流部件的内侧壁与分层筒外侧之间形成有外层材料成型空间。本发明所提供的一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置及方法，其可将两种不同的溶液按层结合固化成两种不同材质厚度的中空管状生物医用材料。

Description

用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置及方法

技术领域

本发明属于生物材料制备技术领域，尤其涉及一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置及方法。

背景技术

生物医用材料是用来对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的材料，它是研究人工器官和医疗器械的基础，已成为当代材料学科的重要分支，尤其是随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物医用材料已成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。

现有的中空管状生物医用材料的试验装置大多是将单一溶液热固成中空管状材料，或将不同种类的溶液混合搅拌后热固成中空管状材料；而无法将两种不同的溶液分层结合热固成两种不同材质厚度的中空管状生物医用材料，难以满足试验研究要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置及方法，其可以将两种不同的溶液分层结合热固成两种不同材质厚度的中空管状生物医用材料，可以满足试验研究要求。

本发明的技术方案是：一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置，包括模具部件、连接于所述模具部件且用于将两种不同高分子溶液输送至所述模具部件的送料部件和设置于所述模具部件下方且用于将所述高分子溶液固化的固化部件；

所述模具部件包括同轴的第一溶液导入部件、第二溶液导入部件和分流部件，所述第二溶液导入部件具有分层筒，所述分层筒延伸至所述分流部件内，所述模具部件还包括导向柱，所述导向柱与所述分层筒内侧之间形成有内层材料成型空间；所述分流部件的内侧壁与所述分层筒外侧之间形成有外层材料成型空间。

可选地，所述第一溶液导入部件连接于或通过第一套管连接所述第二溶液导入部件的上端，所述分流部件连接于或通过第二套管连接于所述第二溶液导入部件的下端；

所述分层筒向下延伸至贯穿所述分流部件的下端，所述导向柱向下延伸至贯穿出所述分层筒的下端。

可选地，所述导向柱的上端穿出于所述第一溶液导入部件的上端，所述导向柱的下端穿出于所述分流部件的下端，所述导向柱的上端螺纹连接有螺母，所述导向柱的下端设置有垫片和螺母，所述垫片与所述分流部件之间设置有第三套管。

可选地，所述分层筒为金属薄壁管。

可选地，所述第一套管、所述第二套管和所述第三套管为透明套管。

可选地，所述第二溶液导入部件具有连通于所述内层材料成型空间的第一接口，所述分流部件具有连通于所述外层材料成型空间的第二接口；所述送料部件包括微流注射泵，所述微流注射泵具有两个注射器出口，两个所述注射器出口分别连接有第一连接管和第二连接管，所述第一连接管连接于所述第一接口，所述第二连接管连接于所述第二接口。

可选地，所述微流注射泵连接有第一注射器和第二注射器，所述第一注射器的出口截面和第二注射器的出口截面不同，所述微流注射泵具有同时控制所述第一注射器和所述第二注射器的控制部件；或者，所述第一注射器的出口截面和第二注射器的出口截面相同，所述微流注射泵具有独立控制所述第一注射器和所述第二注射器的控制部件。

可选地，所述固化部件包括环形加热装置，所述导向柱的下端伸入所述环形加热装置中，所述环形加热装置连接有升降调节装置。

可选地，所述装置还包括底座，所述底座通过固定轴连接有夹具，所述模具部件夹持于所述夹具，所述升降调节装置连接于所述底座。

可选地，所述夹具为平行夹，所述平行夹的一端夹于所述固定轴，所述平行夹的另一端夹于所述分流部件。

本发明还提供了一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的方法，采用上述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，包括以下步骤：

送料部件分别将第一溶液、第二溶液的导入口分别导入到模具部件的第一接口和第二接口，第一溶液进入内层材料成型空间沿分层筒内壁向下滑，第二溶液进入外层材料成型空间沿分层筒外壁向下滑，第一溶液、第二溶液在分层筒末端汇合后并继续沿着导向柱往下流，且由所述固化部件将第一溶液、第二溶液固化成由内外两种不同材质组成的中空管状材料。

本发明所提供的一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置及方法，其可将两种不同的溶液按层结合固化成两种不同材质厚度的中空管状生物医用材料，且模具部件可拆卸,方便对模具部件的内腔进行清洗，且采用微流注射泵控制溶液的流速，可实现对流速的精准控制，并可以灵活控制材质截面积的大小，可以用于生物医学材料的试验制备或生产，装置设计巧妙，零部件易于制备，应用成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的双层中空管状生物医学材料的横向截面示意图；

图2是本发明实施例提供的双层中空管状生物医学材料的纵向截面示意图；

图3是本发明实施例提供的一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置的立体装配示意图；

图4是本发明实施例提供的一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置中模具部件的立体装配示意图；

图5是本发明实施例提供的一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置中模具部件的立体分解示意图；

图6是本发明实施例提供的一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置中模具部件(未注入第一溶液和第二溶液时)的平面装配示意图；

图7是本发明实施例提供的一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置中模具部件(已注入第一溶液和第二溶液时)的平面装配示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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可能同时存在居中元件。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者可能同时存在居中元件。

还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

实施例一：

如图1至图7所示，本发明实施例提供的一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置，可以用于双层中空管状生物医学材料的试验制备或生产，即双层中空管状生物医学材料包括内层材料层92和外层材料层91，外层材料层91附着于内层材料层92外形成双层结构，内层材料层92和外层材料层91之间具有结合面901，内层材料层92的内侧为中空结构902。上述装置包括模具部件100、连接于所述模具部件100且用于将两种不同高分子溶液输送至所述模具部件100的送料部件200和设置于所述模具部件100下方且用于将所述高分子溶液固化的固化部件300。两种不同高分子溶液分别用于成型内层材料层92和外层材料层91。固化部件300可为加热式固化部件，也可以为UV式固化部件，其可以根据需固化的材料特性选用。高分子溶液也可以根据实际情况选用。

所述模具部件100包括同轴设置的第一溶液导入部件110、分流部件130和第二溶液导入部件120，第一溶液导入部件110、第二溶液导入部件120和所述分流部件130同轴连接，所述第二溶液导入部件120具有分层筒121，所述分层筒121延伸至分流部件130内，所述模具部件100还包括导向柱131，所述导向柱131延伸至模具部件100的下端；所述导向柱131与所述分层筒121内侧之间形成有内层材料成型空间101；所述分流部件130的内侧壁与所述分层筒121外侧之间形成有外层材料成型空间102，这样，可以使两种溶液在内层材料成型空间101、外层材料成型空间102分别流动且在流出分层筒121末端时，两种溶液形成内外双层材料的中空管状材料，通过在分层筒121末端处设置固化部件300，使内外双层材料的中空管状材料固化而形成中空管状生物医用材料，中空管状生物医用材料由两种不同的溶液分层固化形成，即该中空管状生物医用材料的内侧可为一种材料，例如与血液相容性好的生物活性材料，该中空管状生物医用材料的外侧可为另一种材料，例如机械性能好的材料。

具体地，所述第一溶液导入部件110具有连通于所述内层材料成型空间101的第一接口103，所述分流部件130具有连通于所述外层材料成型空间102的第二接口104；所述送料部件200连接于所述第一接口103和所述第二接口104，两种不同的溶液可以分别通过第一接口103、第二接口104进入内层材料成型空间101、外层材料成型空间102。内层材料成型空间101、外层材料成型空间102在空间结构上可呈圆筒状，其横截面可呈环形。当然，根据实际需要，内层材料成型空间101、外层材料成型空间102的横截面形状也可以设置为其他形状，例如椭圆形、异形、多边形等。

具体地，所述第一溶液导入部件110通过第一套管510连接于所述第二溶液导入部件120的上端，所述分流部件130通过第二套管520连接于所述第二溶液导入部件120的下端；第一套管510的两端可以套接于第一溶液导入部件110和第二溶液导入部件120。第二套管520的两端可以套接于第二溶液导入部件120和分流部件130。

具体地，所述分层筒121向下延伸至贯穿所述分流部件130的下端，所述导向柱131向下延伸至贯穿出所述分层筒121的下端，以利于双层材料的成型。

具体地，所述导向柱131的上端穿出于所述第一溶液导入部件110的上端，所述导向柱131的下端穿出于所述分流部件130的下端，所述导向柱131的上端螺纹连接有螺母610，所述导向柱的下端设置有垫片630和螺母620，所述垫片630与所述分流部件130之间设置有第三套管530。

具体地，所述分层筒121为金属薄壁管，例如不锈钢薄壁管，其壁薄且强度高，耐腐蚀性好。所述第一套管510、所述第二套管520和所述第三套管530为透明套管，例如透明的石英管。第一套管510内形成有第一溶液腔。第二套管520内形成有第二溶液腔。

具体地，所述送料部件200包括微流注射泵，所述微流注射泵具有两个注射器出口，两个所述注射器出口分别连接有第一连接管210和第二连接管220，所述第一连接管210连接于所述第一接口103，所述第二连接管220连接于所述第二接口104。第一连接管210和第二连接管220可为软管，以便于布置和连接。

具体地，所述微流注射泵连接有第一注射器和第二注射器，所述第一注射器的出口截面和第二注射器的出口截面不同，所述微流注射泵具有同时控制所述第一注射器和所述第二注射器的控制部件；或者，所述第一注射器的出口截面和第二注射器的出口截面相同，所述微流注射泵具有独立控制所述第一注射器和所述第二注射器的控制部件，具体可以根据实际情况选用，采用微流注射泵控制溶液的流速，可实现对高分子溶液流速的精准控制。

具体地，所述固化部件300包括环形加热装置310，可以通过加热的方式固化两种高分子溶液，所述第三套管530、导向柱131的下端伸入所述环形加热装置310中，所述环形加热装置310可连接有升降调节装置320，以便于调节环形加热装置310的高度位置。

具体地，所述装置还包括底座410，所述底座410通过固定轴420连接有夹具430，所述模具部件100夹持于所述夹具430，所述升降调节装置320连接于所述底座410。固定轴420可以通过固定座440连接于底座410。

具体地，所述夹具430为平行夹，所述平行夹的一端夹于所述固定轴420，平行夹的高度可调，所述平行夹的另一端夹于所述模具部件100的分流部件130。

本发明实施例还提供了一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的方法，采用上述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，包括以下步骤：

送料部件200分别将第一溶液201(用于成型内层材料层92)、第二溶液202(用于成型外层材料层91)分别导入到模具部件100的第一接口103和第二接口104，第一溶液201进入内层材料成型空间101沿分层筒121内壁、导向柱131的外壁向下滑，第二溶液202进入外层材料成型空间102沿分层筒121外壁和第二内孔122的内壁向下滑，第一溶液201、第二溶液202在分层筒121末端汇合后并继续沿着导向柱131往下流，且由所述固化部件300将第一溶液201、第二溶液202固化成由内外两种不同材质组成的中空管状材料，如图6中301所示虚线框区域即为固化区域。

将第一溶液201和第二溶液202分别装入出口截面为S1和S2的第一注射器、第二注射器容器中，将两注射器容器安装在微流注射泵上，微流注射泵可同时控制两注射器的截面流速V，且两注射器的截面流速V相等；由此可计算出:

第一注射器单位时间内流量Q1＝S1*V,第二注射器单位时间内流量Q2＝S2*V。

微流注射泵分别将第一溶液201、第二溶液202以相同速度大小为V的流速注入到第一连接管210、第二连接管220中，并通过模具部件100的第一接口103、第二接口104分别导入到模具部件100的内腔(内层材料成型空间101和外层材料成型空间102)，第一溶液201、第二溶液202内外分层布在模具部件100内腔中，通过分层筒121(本实施例中为不锈钢薄壁管)分隔开来，此时第一溶液201与第二溶液202并未接触；第二溶液202继续沿着不锈钢薄壁管外壁流出模具部件100内腔，第一溶液201继续沿着导向柱131流出模具部件100的内腔，第一溶液201、第二溶液202在分层筒121(不锈钢薄壁管)末端汇合后并继续沿着导向柱131往下流，当汇合后的溶液流到第二溶液导入部件120的导向柱131末端时，环形加热装置310对汇合后的溶液进行加热固化。

其中，第二溶液材料(外层材料层91)附着在第一溶液材料(内层材料层92)外侧，第二溶液材料的截面积与第一溶液材料的截面积不同，中间呈圆状空心结构。

内层材料成型空间101的截面积与热固后的第一溶液材料的截面积相同，假设第一溶液201在模具部件100内腔中的截面积为T1,流速为V,则第一注射器单位时间内流量Q1＝S1*V＝T1*V,即S1＝T1；

外层材料成型空间102的截面积与热固后的第二溶液材料的截面积相同，假设第二溶液202在模具部件100内腔中的截面积为T2,流速为V，则第二注射器单位时间内流量Q2＝S2*V＝T2*V,即S2＝T2；

因此，可根据生成所需不同材质截面积T的大小选择注射器截面积S的大小。

另外，通过设计并调整内层材料成型空间101的间隙、通过设计并调整外层材料成型空间102的间隙，可以容易改变内层材料的厚度和外层材料的厚度，内层材料的厚度和外层材料的厚度可以相同，也可以不同。

本发明实施例所提供的一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置及方法，其可将两种不同的溶液按层结合固化成两种不同材质厚度的中空管状生物医用材料，且模具部件100可拆卸,方便对模具部件100的内腔进行清洗，且采用微流注射泵控制溶液的流速，可实现对流速的精准控制，并可以灵活控制材质截面积的大小，可以用于生物医学材料的试验制备或生产，装置设计巧妙，零部件易于制备，应用成本低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于将两种高分子溶液固化成中空管状材料的装置，其特征在于，包括模具部件、连接于所述模具部件且用于将两种不同高分子溶液输送至所述模具部件的送料部件和设置于所述模具部件下方且用于将所述高分子溶液固化的固化部件；

所述模具部件包括同轴的第一溶液导入部件、第二溶液导入部件和分流部件，所述第二溶液导入部件具有分层筒，所述分层筒延伸至所述分流部件内，所述模具部件还包括导向柱，所述导向柱与所述分层筒内侧之间形成有内层材料成型空间；所述分流部件的内侧壁与所述分层筒外侧之间形成有外层材料成型空间。

2.如权利要求1所述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，其特征在于，所述第一溶液导入部件连接于或通过第一套管连接所述第二溶液导入部件的上端，所述分流部件连接于或通过第二套管连接于所述第二溶液导入部件的下端；

所述分层筒向下延伸至贯穿所述分流部件的下端，所述导向柱向下延伸至贯穿出所述分层筒的下端。

3.如权利要求2所述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，其特征在于，所述导向柱的上端穿出于所述第一溶液导入部件的上端，所述导向柱的下端穿出于所述分流部件的下端，所述导向柱的上端螺纹连接有螺母，所述导向柱的下端设置有垫片和螺母，所述垫片与所述分流部件之间设置有第三套管。

4.如权利要求1所述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，其特征在于，所述分层筒为金属薄壁管。

5.如权利要求3所述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，其特征在于，所述第一套管、所述第二套管和所述第三套管为透明套管。

6.如权利要求1至5中任一项所述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，其特征在于，所述第一溶液导入部件具有连通于所述内层材料成型空间的第一接口，所述第二溶液导入部件具有连通于所述外层材料成型空间的第二接口；所述送料部件包括微流注射泵，所述微流注射泵具有两个注射器出口，两个所述注射器出口分别连接有第一连接管和第二连接管，所述第一连接管连接于所述第一接口，所述第二连接管连接于所述第二接口。

7.如权利要求6所述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，其特征在于，所述微流注射泵连接有第一注射器和第二注射器，所述第一注射器的出口截面和第二注射器的出口截面不同，所述微流注射泵具有同时控制所述第一注射器和所述第二注射器的控制部件；或者，所述第一注射器的出口截面和第二注射器的出口截面相同，所述微流注射泵具有独立控制所述第一注射器和所述第二注射器的控制部件。

8.如权利要求1至5中任一项所述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，其特征在于，所述固化部件包括环形加热装置，所述导向柱的下端伸入所述环形加热装置中，所述环形加热装置连接有升降调节装置。

9.如权利要求8所述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，其特征在于，所述装置还包括底座，所述底座通过固定轴连接有夹具，所述模具部件夹持于所述夹具，所述升降调节装置连接于所述底座；所述夹具为平行夹，所述平行夹的一端夹于所述固定轴，所述平行夹的另一端夹于所述分流部件。

10.一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的方法，其特征在于，采用如权利要求1至9中任一项所述的一种用于将两种高分子溶液热固成中空管状材料的装置，包括以下步骤：

送料部件分别将第一溶液、第二溶液的导入口分别导入到模具部件的第一接口和第二接口，第一溶液进入内层材料成型空间沿分层筒内壁向下滑，第二溶液进入外层材料成型空间沿分层筒外壁向下滑，第一溶液、第二溶液在分层筒末端汇合后并继续沿着导向柱往下流，且由所述固化部件将第一溶液、第二溶液固化成由内外两种不同材质组成的中空管状材料。

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