CN114010838B - 一种复合材料仿生骨制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合材料仿生骨，包含组分有：纳米羟基磷灰石、I型胶原、盐酸万古霉素和氢氧化钠。本发明的目的在于提供一种复合材料仿生骨，能够解决现有现有替代骨骼难以满足较高的使用要求的问题。

Description

一种复合材料仿生骨制备方法
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，特别涉及一种复合材料仿生骨制备方法。
背景技术
骨骼是人体的主要支撑部分，但是由于意外等因素尝尝会造成骨骼损伤，骨骼损伤后修复难度较大，以金属等材料制成的骨骼往往难以满足较高的使用要求。因此部分研究人员提出了仿生骨的概念，通过设计一种与人体骨骼成分性能较为相似的复合材料，并以此为基础制造仿生骨，从而满足较高要求的仿生骨使用要求。
发明内容
本发明提供一种复合材料仿生骨，能够解决现有现有替代骨骼难以满足较高的使用要求的问题。
为此，采用的技术方案是，本发明的一种复合材料仿生骨，包含组分有：纳米羟基磷灰石、I型胶原、盐酸万古霉素和氢氧化钠。
一种复合材料仿生骨的制备方法，用于制备所述的一种复合材料仿生骨，包括以下步骤：
步骤1：取纳米羟基磷灰石粉末超声振荡，加入I型胶原，通过搅拌机搅拌均匀得到混合物；
步骤2：在混合物中加入盐酸万古霉素、氢氧化钠调整pH值保持在7.2，低速离心去除上清制得样品；
步骤3：将样品用低温冻干机冻干，放置在冰箱内保存，得到复合材料。
优选的，样品在冰箱内的保存温度为4℃。
一种搅拌机，适用于所述的一种复合材料仿生骨制备方法，包括：机箱、搅拌组件和封闭盖，所述机箱上端开设有进料口，所述封闭盖设置在所述进料口处且与所述机箱螺纹连接，所述搅拌组件设置在所述机箱内。
优选的，所述搅拌组件包括：
搅拌电机，所述搅拌电机固定设置在所述封闭盖下端面，搅拌电机输出轴竖直向下设置；
搅拌主轴，所述搅拌主轴竖直设置且与所述搅拌电机输出轴固定连接，所述搅拌主轴上固定设置有第一锥齿轮；
固定块，所述固定块固定设置在所述搅拌主轴上，所述固定块上转动设置有从动搅拌轴，所述从动搅拌轴水平设置；
第二锥齿轮，所述第二锥齿轮固定设置在所述从动搅拌轴上，且第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合；
偏心轮，所述偏心轮固定设置在所述从动搅拌轴上，且偏心轮与所述从动搅拌轴的连接点偏离所述偏心轮轴线，所述偏心轮上套设有偏心环，所述偏心环与所述偏心轮转动连接，所述偏心环上固定设置有搅拌杆，所述搅拌杆斜向下设置，搅拌杆上沿长度方向设置有搅拌滑槽；
限位块，所述限位块位于所述偏心轮斜下方，且限位块与所述固定块之间通过限位杆固定连接，所述限位块上固定设置有限位凸柱，所述限位凸柱水平设置，所述限位凸柱滑动设置在所述搅拌滑槽内。
优选的，所述搅拌杆下端固定设置有搅拌片，所述搅拌片水平设置，所述搅拌杆下端与所述搅拌片中部铰接，所述搅拌杆两侧对称设置有搅拌弹簧，所述搅拌弹簧上端与所述搅拌杆固定连接，且搅拌弹簧下端与所述搅拌片固定连接。
优选的，所述机箱底部四角处设置有脚垫，所述脚垫设置为橡胶材质。
优选的，所述机箱内还设置有粉碎组件，所述粉碎组件包括：
粉碎电机，所述机箱内壁上固定设置有支撑板，所述粉碎电机固定设置在支撑板上，所述粉碎电机输出轴竖直向上设置，所述粉碎电机输出轴上固定设置有第一曲柄，所述第一曲柄远离所述粉碎电机输出轴的一端转动设置有第一凸柱，所述第一凸柱竖直设置；
驱动板，所述驱动板水平设置，且驱动板一端与所述第一凸柱转动连接，所述驱动板一侧设置有啮合齿；
粉碎轴，所述粉碎轴竖直设置且与所述机箱底壁连接，所述粉碎轴上固定设置有粉碎块，所述粉碎块设置为扇形，且粉碎块弧形外壁上设置有啮合齿，所述粉碎块与所述驱动板啮合；
拉紧杆，所述粉碎块上方所述粉碎轴上固定设置有拉紧杆，所述拉紧杆水平设置，所述拉紧杆远离所述粉碎轴的一端固定设置有拉紧块，所述拉紧块设置为U型结构且扣设在所述驱动板远离所述粉碎块的一端，所述拉紧杆与所述拉紧块的长度之和等于所述粉碎块的直径与所述驱动板宽度之和；
刮取滑块，所述刮取滑块套设在所述拉紧杆上且与所述拉紧杆滑动连接，所述刮取滑块侧壁固定设置有刮板，所述刮板下端与所述粉碎块上表面抵接；
导向杆，所述导向杆竖直设置且上端与所述刮取滑块固定转动连接，所述粉碎块上表面设置有导向滑道，所述导向滑道倾斜设置且由所述粉碎块轴线指向侧边，所述导向杆下端滑动设置在所述导向滑道内。
优选的，所述机箱内从上往下设置有多组粉碎组件，各组所述粉碎组件的所述粉碎轴同轴线设置，且从上往下相邻两粉碎轴之间通过联轴套筒进行连接，所述粉碎轴与所述联轴套筒转动连接，所述联轴套筒与所述机箱内壁固定连接。
优选的，所述机箱外壁上固定设置有第一控制面板，所述第一控制面板与所述粉碎电机电连接，所述封闭盖顶壁上固定设置有第二控制面板，所述第二控制面板与所述搅拌电机电连接。
本发明的工作原理和有益效果如下：通过纳米羟基磷灰石和I型胶原分别复原骨骼的无机和有机成分，同时，二者所组成的混合物能较好的复原骨骼的硬度等物理性质，其次，通过盐酸万古霉素和氢氧化钠能够调整复合材料的pH数值，使其更接近于人体环境，从而使得复合材料仿生骨更接近于骨骼的性质，从而解决现有替代骨骼难以满足较高使用要求的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例中一种搅拌机结构示意图；
图2为本发明实施例中一种搅拌机中搅拌组件结构示意图一；
图3为本发明实施例中一种搅拌机中搅拌组件结构示意图二；
图4为本发明实施例中一种搅拌机中粉碎组件结构示意图一；
图5为本发明实施例中一种搅拌机中粉碎组件结构示意图二；
图6为本发明实施例中一种搅拌机中拉紧杆和刮板结构示意图。
附图中的标记如下：1、机箱；11、进料口；2、搅拌组件；201、搅拌电机；202、搅拌主轴；203、第一锥齿轮；204、固定块；205、从动搅拌轴；206、第二锥齿轮；207、偏心轮；208、偏心环；209、搅拌杆；210、搅拌滑槽；211、限位块；212、限位杆；213、限位凸柱；214、搅拌片；215、搅拌弹簧；3、封闭盖；4、脚垫；5、粉碎组件；501、粉碎电机；502、第一曲柄；503、驱动板；504、粉碎轴；505、粉碎块；506、拉紧杆；507、拉紧块；508、刮取滑块；509、刮板；510、导向杆；511、导向滑道；512、联轴套筒；513、第一凸柱；6、第一控制面板；7、第二控制面板。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种复合材料仿生骨，包含组分有：纳米羟基磷灰石、I型胶原、盐酸万古霉素和氢氧化钠。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：通过纳米羟基磷灰石和I型胶原分别复原骨骼的无机和有机成分，同时，二者所组成的混合物能较好的复原骨骼的硬度等物理性质，其次，通过盐酸万古霉素和氢氧化钠能够调整复合材料的pH数值，使其更接近于人体环境，从而使得复合材料仿生骨更接近于骨骼的性质，从而解决现有替代骨骼难以满足较高使用要求的问题。
本发明实施例还提供一种复合材料仿生骨的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：取纳米羟基磷灰石粉末超声振荡，加入I型胶原，通过搅拌机搅拌均匀得到混合物；
步骤2：在混合物中加入盐酸万古霉素、氢氧化钠调整pH值保持在7.2，低速离心去除上清制得样品；
步骤3：将样品用低温冻干机冻干，放置在冰箱内保存，得到复合材料。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：在进行复合材料仿生骨的制备时，首先将纳米羟基磷灰石粉末和I型胶原搅拌混合制成复合材料的主要成分，随后加入盐酸万古霉素和氢氧化钠调整混合物的pH使得pH数值接近于人体环境，去除上清液之后，使用冻干机使得样品快速成型，从而制成复合材料。
在一个实施例中，样品在冰箱内的保存温度为4℃。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：通过将保存的冰箱温度设置在4℃，能够更好地对复合材料进行低温保存，避免复合材料变质影响使用。
本发明实施例还提供一种搅拌机，如图1所示，包括：机箱1、搅拌组件2和封闭盖3，所述机箱1上端开设有进料口11，所述封闭盖3设置在所述进料口11处且与所述机箱1螺纹连接，所述搅拌组件2设置在所述机箱1内。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：使用搅拌机进行复合材料制备时，首先将纳米羟基磷灰石粉末和I型胶原原料加入机箱1内，随后封闭盖3封闭并通过螺纹进行拧紧，搅拌组件2启动对物料进行搅拌混合，通过设置封闭盖3，避免搅拌时杂质组分进入影响最终产出的复合材料质量，从而使得复合材料仿生骨的质量更好。
在一个实施例中，如图2和图3所示，所述搅拌组件2包括：
搅拌电机201，所述搅拌电机201固定设置在所述封闭盖3下端面，搅拌电机201输出轴竖直向下设置；
搅拌主轴202，所述搅拌主轴202竖直设置且与所述搅拌电机201输出轴固定连接，所述搅拌主轴202上固定设置有第一锥齿轮203；
固定块204，所述固定块204固定设置在所述搅拌主轴202上，所述固定块204上转动设置有从动搅拌轴205，所述从动搅拌轴205水平设置；
第二锥齿轮206，所述第二锥齿轮206固定设置在所述从动搅拌轴205上，且第二锥齿轮206与所述第一锥齿轮203啮合；
偏心轮207，所述偏心轮207固定设置在所述从动搅拌轴205上，且偏心轮207与所述从动搅拌轴205的连接点偏离所述偏心轮207轴线，所述偏心轮207上套设有偏心环208，所述偏心环208与所述偏心轮207转动连接，所述偏心环208上固定设置有搅拌杆209，所述搅拌杆209斜向下设置，搅拌杆209上沿长度方向设置有搅拌滑槽210；
限位块211，所述限位块211位于所述偏心轮207斜下方，且限位块211与所述固定块204之间通过限位杆212固定连接，所述限位块211上固定设置有限位凸柱213，所述限位凸柱213水平设置，所述限位凸柱213滑动设置在所述搅拌滑槽210内。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：搅拌开始时，搅拌电机201启动带动搅拌主轴202转动，搅拌主轴202转动时第一锥齿轮203转动，第一锥齿轮203转动时通过啮合传动带动第二锥齿轮206转动，从而带动从动搅拌轴205转动，从动搅拌轴205转动时带动偏心轮207转动，由于偏心轮207与从动搅拌轴205的连接点偏离偏心轮207轴线，因此偏心轮207转动时轴线发生上下摆动，进而带动偏心环208上下摆动，从而与限位凸柱213配合带动搅拌杆209上下摆动进行搅拌，同时搅拌主轴202带动搅拌组件2整体发生转动，从而实现对物料的搅拌，通过搅拌组件2整体的旋转和搅拌杆209自身的摆动，进一步提升搅拌效果，使得物料能够更好地进行混合。
在一个实施例中，所述搅拌杆209下端固定设置有搅拌片214，所述搅拌片214水平设置，所述搅拌杆209下端与所述搅拌片214中部铰接，所述搅拌杆209两侧对称设置有搅拌弹簧215，所述搅拌弹簧215上端与所述搅拌杆209固定连接，且搅拌弹簧215下端与所述搅拌片214固定连接。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：搅拌杆209进行搅拌时，搅拌片214随搅拌杆209上下摆动，此时由于搅拌杆209与搅拌片214铰接，因此搅拌片214发生晃动，从而进一步提升搅拌效果。
在一个实施例中，所述机箱1底部四角处设置有脚垫4，所述脚垫4设置为橡胶材质。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：通过设置脚垫4，使得机箱1放置更加平稳，避免因搅拌滑动导致机箱1发生倾倒，提升了搅拌机使用的安全性。
在一个实施例中，所述机箱1内还设置有粉碎组件5，如图3-6所示，所述粉碎组件5包括：
粉碎电机501，所述机箱1内壁上固定设置有支撑板，所述粉碎电机501固定设置在支撑板上，所述粉碎电机501输出轴竖直向上设置，所述粉碎电机501输出轴上固定设置有第一曲柄502，所述第一曲柄502远离所述粉碎电机501输出轴的一端转动设置有第一凸柱513，所述第一凸柱513竖直设置；
驱动板503，所述驱动板503水平设置，且驱动板503一端与所述第一凸柱513转动连接，所述驱动板503一侧设置有啮合齿；
粉碎轴504，所述粉碎轴504竖直设置且与所述机箱1底壁连接，所述粉碎轴504上固定设置有粉碎块505，所述粉碎块505设置为扇形，且粉碎块505弧形外壁上设置有啮合齿，所述粉碎块505与所述驱动板503啮合；
拉紧杆506，所述粉碎块505上方所述粉碎轴504上固定设置有拉紧杆506，所述拉紧杆506水平设置，所述拉紧杆506远离所述粉碎轴504的一端固定设置有拉紧块507，所述拉紧块507设置为U型结构且扣设在所述驱动板503远离所述粉碎块505的一端，所述拉紧杆506与所述拉紧块507的长度之和等于所述粉碎块505的直径与所述驱动板503宽度之和；
刮取滑块508，所述刮取滑块508套设在所述拉紧杆506上且与所述拉紧杆506滑动连接，所述刮取滑块508侧壁固定设置有刮板509，所述刮板509下端与所述粉碎块505上表面抵接；
导向杆510，所述导向杆510竖直设置且上端与所述刮取滑块508固定转动连接，所述粉碎块505上表面设置有导向滑道511，所述导向滑道511倾斜设置且由所述粉碎块505轴线指向侧边，所述导向杆510下端滑动设置在所述导向滑道511内。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：在搅拌机使用时，由于物料本身有固体组件，因此加入机箱1内的物料难免会混合较大的固体成分，此时，粉碎电机501启动，粉碎电机501带动第一曲柄502转动，第一曲柄502转动时通过第一凸柱513带动驱动板503摆动，由于驱动板503与粉碎块505外侧啮合，因此驱动板503摆动时带动粉碎块505转动，此时二者相交处的啮合齿同时对固体组分进行破碎，同时拉紧杆506随粉碎块505的摆动发生转动，拉紧杆506转动时带动刮取滑块508以及刮板509转动，同时，由于刮取滑块508下的导向杆510下端滑动设置在导向滑道511内，因此刮取滑块508随拉紧杆506转动时同时沿拉紧杆506滑动，从而带动刮板509将聚集在粉碎块505上的物料刮取到粉碎块505和驱动板503的交界处进行破碎，从而提升破碎效果，避免混合物中有较大的颗粒杂质影响质量。
所述机箱1内从上往下设置有多组粉碎组件5，各组所述粉碎组件5的所述粉碎轴504同轴线设置，且从上往下相邻两粉碎轴504之间通过联轴套筒512进行连接，所述粉碎轴504与所述联轴套筒512转动连接，所述联轴套筒512与所述机箱1内壁固定连接。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：通过设置多组粉碎组件5，进行多次粉碎进一步提升粉碎效果，从而保证混合物质量，保证产出的复合材料的质量。
所述机箱1外壁上固定设置有第一控制面板6，所述第一控制面板6与所述粉碎电机501电连接，所述封闭盖3顶壁上固定设置有第二控制面板7，所述第二控制面板7与所述搅拌电机201电连接。
上述技术方案的工作原理及有益技术效果：通过第一控制面板6和第二控制面板7分别控制粉碎电机501和搅拌电机201，使得搅拌进程和粉碎进行能够相互分离，从而能够单独对物料进行粉碎或搅拌，提升装置的实用性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种复合材料仿生骨制备方法，其特征在于，包含组分有：纳米羟基磷灰石、I型胶原、盐酸万古霉素和氢氧化钠；
制备步骤包括：
步骤1：取纳米羟基磷灰石粉末超声振荡，加入I型胶原，通过搅拌机搅拌均匀得到混合物；
步骤2：在混合物中加入盐酸万古霉素、氢氧化钠调整pH值保持在7.2，低速离心去除上清制得样品；
步骤3：将样品用低温冻干机冻干，放置在冰箱内保存，得到复合材料；
所述搅拌机包括：机箱(1)、搅拌组件(2)和封闭盖(3)，所述机箱(1)上端开设有进料口(11)，所述封闭盖(3)设置在所述进料口(11)处且与所述机箱(1)螺纹连接，所述搅拌组件(2)设置在所述机箱(1)内；
所述搅拌组件(2)包括：
搅拌电机(201)，所述搅拌电机(201)固定设置在所述封闭盖(3)下端面，搅拌电机(201)输出轴竖直向下设置；
搅拌主轴(202)，所述搅拌主轴(202)竖直设置且与所述搅拌电机(201)输出轴固定连接，所述搅拌主轴(202)上固定设置有第一锥齿轮(203)；
固定块(204)，所述固定块(204)固定设置在所述搅拌主轴(202)上，所述固定块(204)上转动设置有从动搅拌轴(205)，所述从动搅拌轴(205)水平设置；
第二锥齿轮(206)，所述第二锥齿轮(206)固定设置在所述从动搅拌轴(205)上，且第二锥齿轮(206)与所述第一锥齿轮(203)啮合；
偏心轮(207)，所述偏心轮(207)固定设置在所述从动搅拌轴(205)上，且偏心轮(207)与所述从动搅拌轴(205)的连接点偏离所述偏心轮(207)轴线，所述偏心轮(207)上套设有偏心环(208)，所述偏心环(208)与所述偏心轮(207)转动连接，所述偏心环(208)上固定设置有搅拌杆(209)，所述搅拌杆(209)斜向下设置，搅拌杆(209)上沿长度方向设置有搅拌滑槽(210)；
限位块(211)，所述限位块(211)位于所述偏心轮(207)斜下方，且限位块(211)与所述固定块(204)之间通过限位杆(212)固定连接，所述限位块(211)上固定设置有限位凸柱(213)，所述限位凸柱(213)水平设置，所述限位凸柱(213)滑动设置在所述搅拌滑槽(210)内；
所述机箱(1)内还设置有粉碎组件(5)，所述粉碎组件(5)包括：
粉碎电机(501)，所述机箱(1)内壁上固定设置有支撑板，所述粉碎电机(501)固定设置在支撑板上，所述粉碎电机(501)输出轴竖直向上设置，所述粉碎电机(501)输出轴上固定设置有第一曲柄(502)，所述第一曲柄(502)远离所述粉碎电机(501)输出轴的一端转动设置有第一凸柱(513)，所述第一凸柱(513)竖直设置；
驱动板(503)，所述驱动板(503)水平设置，且驱动板(503)一端与所述第一凸柱(513)转动连接，所述驱动板(503)一侧设置有啮合齿；
粉碎轴(504)，所述粉碎轴(504)竖直设置且与所述机箱(1)底壁连接，所述粉碎轴(504)上固定设置有粉碎块(505)，所述粉碎块(505)设置为扇形，且粉碎块(505)弧形外壁上设置有啮合齿，所述粉碎块(505)与所述驱动板(503)啮合；
拉紧杆(506)，所述粉碎块(505)上方所述粉碎轴(504)上固定设置有拉紧杆(506)，所述拉紧杆(506)水平设置，所述拉紧杆(506)远离所述粉碎轴(504)的一端固定设置有拉紧块(507)，所述拉紧块(507)设置为U型结构且扣设在所述驱动板(503)远离所述粉碎块(505)的一端，所述拉紧杆(506)与所述拉紧块(507)的长度之和等于所述粉碎块(505)的直径与所述驱动板(503)宽度之和；
刮取滑块(508)，所述刮取滑块(508)套设在所述拉紧杆(506)上且与所述拉紧杆(506)滑动连接，所述刮取滑块(508)侧壁固定设置有刮板(509)，所述刮板(509)下端与所述粉碎块(505)上表面抵接；
导向杆(510)，所述导向杆(510)竖直设置且上端与所述刮取滑块(508)固定转动连接，所述粉碎块(505)上表面设置有导向滑道(511)，所述导向滑道(511)倾斜设置且由所述粉碎块(505)轴线指向侧边，所述导向杆(510)下端滑动设置在所述导向滑道(511)内。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料仿生骨制备方法，其特征在于，样品在冰箱内的保存温度为4℃。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料仿生骨制备方法，其特征在于，所述搅拌杆(209)下端固定设置有搅拌片(214)，所述搅拌片(214)水平设置，所述搅拌杆(209)下端与所述搅拌片(214)中部铰接，所述搅拌杆(209)两侧对称设置有搅拌弹簧(215)，所述搅拌弹簧(215)上端与所述搅拌杆(209)固定连接，且搅拌弹簧(215)下端与所述搅拌片(214)固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料仿生骨制备方法，其特征在于，所述机箱(1)底部四角处设置有脚垫(4)，所述脚垫(4)设置为橡胶材质。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料仿生骨制备方法，其特征在于，所述机箱(1)内从上往下设置有多组粉碎组件(5)，各组所述粉碎组件(5)的所述粉碎轴(504)同轴线设置，且从上往下相邻两粉碎轴(504)之间通过联轴套筒(512)进行连接，所述粉碎轴(504)与所述联轴套筒(512)转动连接，所述联轴套筒(512)与所述机箱(1)内壁固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料仿生骨制备方法，其特征在于，所述机箱(1)外壁上固定设置有第一控制面板(6)，所述第一控制面板(6)与所述粉碎电机(501)电连接，所述封闭盖(3)顶壁上固定设置有第二控制面板(7)，所述第二控制面板(7)与所述搅拌电机(201)电连接。
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