CN116370165B - 一种多孔隙生物羊膜穿刺设备及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于羊膜技术领域，尤其是涉及一种多孔隙生物羊膜穿刺设备及制备方法，包括滑台、遮光框架、底座一、底座二，滑台上设有第一滑槽，遮光框架与第一滑槽滑动连接，底座一上设有三轴活动台，三轴活动台上固定连接有激光穿刺器，底座二的上端固定连接有固定板面，固定板面的中部设有嵌槽，嵌槽内放置有羊膜样品。优点在于：本发明与传统的羊膜运动打孔不同，采用激光器移动，羊膜固定的方式来进行穿孔作业，保持较高稳定性和完整性的同时，也能够具有较好的工作效率。

Description

一种多孔隙生物羊膜穿刺设备及制备方法

技术领域

本发明属于羊膜技术领域，尤其是涉及一种多孔隙生物羊膜穿刺设备及制备方法。

背景技术

各种原因导致的骨损伤，使人们正常工作及生活受到严重影响，而由于自体骨容易引起二次创伤，神经损伤或感染等副作用，严重制约着骨修的效果。

而羊膜具有以下特性：生物相容性：可与骨直接进行化学结合，不阻止骨细胞在其表面的正常活性或干扰其周围骨细胞的自然再生过程，对骨组织的分解吸收具有传导性。机械耐受性：以小梁骨为例，抗压强度应大于5MPa，抗压模量在45-100MPa之间。生物降解性：在一定时间内被宿主骨替代，不影响骨组织的修复，无毒副作用。诱导再生性：通过自身或添加骨诱导因素，刺激或诱导骨骼生长。可操作性：具有与修复部位相匹配的外形，有利于手术移植。

现有的羊膜穿孔技术依赖激光束来对羊膜的表面进行穿孔作业，具体样品打孔过程：二维步进电机由控制器控制一维延水平方向移动(X轴)，另一维延垂直方向移动(Y轴)。样品固定在两块相同的样品架中间，样品架固定在步进电机的Y轴上。程序设置：X、Y轴每步长均为1mm，首先激光通过定位在样品最边缘的第一列上启动程序。Y轴以每步长1mm，停留0.9s速度移动。激光打完第一列后，X轴向内侧移动一个步长，Y轴再以上述同样步长、速度，沿-Y方向移动，二维步进电机按照上述方式循环反复运行，完成整片样品的打孔，此方式的实际误差较大，而且受到羊膜的整体张力变化的影响，孔型的边缘较为毛糙，同时打孔的效率也较低。

为此，我们提出一种多孔隙生物羊膜穿刺设备及制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种可保持较高稳定性和完整性的多孔隙生物羊膜穿刺设备及制备方法。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种羊膜穿刺制备方法，包括滑台、遮光框架、底座一、底座二，所述滑台上设有第一滑槽，遮光框架与第一滑槽滑动连接，所述底座一上设有三轴活动台，所述三轴活动台上固定连接有激光穿刺器，底座二的上端固定连接有固定板面，固定板面的中部设有嵌槽，嵌槽内放置有羊膜样品。

在上述的多孔隙生物羊膜穿刺设备中，所述激光穿刺器包括外壳和激光组，激光组设置有多个且集成于外壳内，多个激光组相互并列设置。

在上述的多孔隙生物羊膜穿刺设备中，所述激光组包括激光器、能量衰减器、反射镜、聚焦透镜，所述激光器、能量衰减器、反射镜、聚焦透镜依次连接。

在上述的多孔隙生物羊膜穿刺设备中，所述三轴活动台包括L设备板、第一活动台、第二活动台，所述三轴活动台的侧壁上水平设有第二滑槽，第一活动台的与第二滑槽滑动连接，所述第一活动台的侧壁上竖直设有第三滑槽，第二活动台与第三滑槽滑动连接，所述第二活动台的上端设有第四滑槽，激光穿刺器与第四滑槽滑动连接，所述L设备板、第一活动台、第二活动台均设有驱动电机组，且L设备板、第一活动台、第二活动台上的驱动电机组分别用于控制第一活动台、第二活动台和激光穿刺器。

在上述的多孔隙生物羊膜穿刺设备中，所述激光穿刺器的上端固定连接有激光测距仪，所述遮光框架盛门型形状，且在遮光框架的内顶面上固定连接有信号接收板。

在上述的多孔隙生物羊膜穿刺设备中，所述嵌槽内设有两片夹板，羊膜样品设置于两片夹板之间，两片夹板通过螺栓固定在嵌槽内。

一种羊膜穿刺制备方法，

S1：将羊膜样品通过两片夹板固定在嵌槽内；

S2：在S1步骤基础上，遮光框架移动，并通过激光测距仪与信号接收板相互作用来确定激光穿刺器的初始位置；

S3：激光测距仪在三轴活动台的作用下发出激光对固定的羊膜样品进行穿刺作业

S4：激光测距仪通过配合第一活动台、第二活动台的相互活动来调整位置使得羊膜样品上的穿刺作业按设定规律依次穿刺。

在上述的羊膜穿刺方法中，所述三轴活动台依据激光测距仪和信号接收板相互之间的信号传递来进行活动。

在上述的羊膜穿刺制备方法中，所述遮光框架移动完全将激光测距仪和将羊膜样品遮蔽。

在上述的羊膜穿刺制备方法中，所述S4步骤中穿刺方式为多激光组同步照射或多激光组不同步照射。

与现有的技术相比，本多孔隙生物羊膜穿刺设备及制备方法的优点在于：

1、本发明通过设置的L设备板、第一活动台、第二活动台和激光穿刺器的配合，以达到利用L设备板、第一活动台、第二活动台来控制激光穿刺器来在羊膜上进行穿孔作业的效果，从而使得羊膜在固定之后可以始终保持稳定的效果不需要主动移动，同时由于激光穿刺器设置有多个发射器，因此在作业的过程中更有效的提高了穿孔的效率，达到高效稳定的效果。

2、本发明通过设置的多个聚焦透镜和三轴活动台的配合，以达到利用三轴活动台使得多个聚焦透镜在射出激光束时，可以按照多位置间隔式批量加工方式来进行操作，从而使得在进行穿孔作业时无需按照传统方式在X/Y轴上进行顺序移动，从而降低了需要高频次精确移动的需求，达到提高了批量作业下依然能够保持较高位置精准度的效果。

附图说明

图1是本发明提供的一种羊膜穿刺方法的外部结构示意图；

图2是图1中三轴活动台的结构示意图；

图3是图1中三轴活动台另一视角结构示意图；

图4是图1中遮光框架的底部结构示意图；

图5是图2中激光穿刺器的结构示意图；

图6是图5的聚焦透镜安装位置示意图；

图7是图3中羊膜样品的固定方式示意图。

图中，1滑台、2遮光框架、3底座一、4底座二、5第一滑槽、6三轴活动台、7激光穿刺器、8固定板面、9羊膜样品、10聚焦透镜、11L设备板、12第一活动台、13第二活动台、14第二滑槽、15第三滑槽、16第四滑槽、17激光测距仪、18信号接收板、19夹板。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

现有的羊膜穿孔技术依赖激光束来对羊膜的表面进行穿孔作业，具体样品打孔过程：二维步进电机由控制器控制一维延水平方向移动(X轴)，另一维延垂直方向移动(Y轴)。样品固定在两块相同的样品架中间，样品架固定在步进电机的Y轴上。程序设置：X、Y轴每步长均为1mm，首先激光通过定位在样品最边缘的第一列上启动程序。Y轴以每步长1mm，停留0.9s速度移动。激光打完第一列后，X轴向内侧移动一个步长，Y轴再以上述同样步长、速度，沿-Y方向移动，二维步进电机按照上述方式循环反复运行，完成整片样品的打孔，此方式的实际误差较大，而且受到羊膜的整体张力变化的影响，孔型的边缘较为毛糙，同时打孔的效率也较低，因此如图1所示，本方案设计了一种多孔隙生物羊膜穿刺设备，主体包括有滑台1、遮光框架2、底座一3、底座二4，滑台1用于支撑的安装座，遮光框架2呈门框结构，前后贯穿，底座一3用于安装激光打孔设备，底座二4用于安装羊膜样品。

如图1所示，在滑台1上设有第一滑槽5，第一滑槽5有多条，第一滑槽5设置于滑台1的两端边缘处，遮光框架2与第一滑槽5滑动连接，如图4所示，在遮光框架2的底部安装有自走结构，且遮光框架2的底部与第一滑槽5嵌合，从而使得遮光框架2在自走结构的作用下能够通过控制在滑台1上进行前后移动。

如图2-3所示，底座一3上设有三轴活动台6，三轴活动台6用于进行xyz轴的三维度运动控制，在三轴活动台6上固定连接有激光穿刺器7，激光穿刺器7在三轴活动台6的控制下进行自主多维度运动，具体的：三轴活动台6包括L设备板11、第一活动台12、第二活动台13，L设备板11作为整体的支撑主体，为了实现支撑性和有效的利用空间，在三轴活动台6的侧壁上水平设有第二滑槽14，第二滑槽14设有多个，且与激光穿刺器7之间相互处于平行状态，同时第一活动台12的与第二滑槽14滑动连接，因此第一活动台12可以通过第二滑槽14进行前后位的移动，而在第一活动台12的侧壁上竖直设有第三滑槽15，第三滑槽15与地面呈垂直状态，第二活动台13与第三滑槽15滑动连接，因此第二活动台13可以进行上下的运行，对应的，第二活动台13的上端设有第四滑槽16，激光穿刺器7与第四滑槽16滑动连接，因此激光穿刺器7可以在第二活动台13上实现左右位置的移动。

为了实现第一活动台12、第二活动台13和激光穿刺器7的移动，在L设备板11、第一活动台12、第二活动台13均设有驱动电机组结构用于进行驱动，且L设备板11、第一活动台12、第二活动台13上的驱动电机组分别用于控制第一活动台12、第二活动台13和激光穿刺器7，驱动电机组结构具体为独立的驱动电机和螺纹杆，驱动电机用于带动螺纹杆转动，而螺纹杆与目标物(第一活动台12、第二活动台13和激光穿刺器7)进行螺纹穿插连接，因此在第二滑槽14、第三滑槽15、第四滑槽16的配合下，多个螺纹杆的转动就可以形成一个稳定的xyz轴的多维移动效果，从而带动激光穿刺器7实现单一平面内多位置的调节效果，而用于采用的是稳定的自锁紧结构，因此可以通过控制螺纹杆转动的每一圈的进程来精确的控制激光穿刺器7的位置移动，本方案的控制方式采用的是外部程序电控系统，通过程序控制，外部人员来进行直接设定操作即可。

如图5-6所示，激光穿刺器7的作用是用于在羊膜上打出穿孔，具体结构为：激光穿刺器7包括外壳和激光组，外壳用于进行多模块的拼接作业，激光组设置有多个且集成于外壳内组合形成一个整体，多个激光组相互并列设置，形成多组独立设置的单元，激光组包括激光器、能量衰减器、反射镜、聚焦透镜10，激光器、能量衰减器、反射镜、聚焦透镜10依次连接，激光器发出激光通过多个反射镜和能量衰减器衰减到设定的能量值，随后通过聚焦透镜10射出即可，本方案中的激光穿刺器7设置有4组射出头，4组射出头都可独立射出激光，而4组射出头的间距是固定的，且可为常用羊膜穿刺的间距(自定义)，4组并非唯一的设定，也可以设置其他的组别用于提高穿刺的效率。

如图3-4所示，在底座二4的上端固定连接有固定板面8用于做支架将羊膜竖起，随后在固定板面8的中部设有嵌槽，嵌槽内放置有羊膜样品9，固定方式为：嵌槽内设有两片夹板19，羊膜样品9设置于两片夹板19之间，两片夹板19通过螺栓固定在嵌槽内，两片夹板19之间也通过螺栓的方式进行相互固定，为了解决穿刺过程中羊膜的张力破坏孔径的问题，在夹板19的端面上固定连接有一层软膜，软膜紧密的夹持着羊膜样品，从而使其达到较好固定效果的同时，尽量免受到整体张力的影响，夹板19的尺寸有多中，根据不同的需求来进行对应的匹配，如图7所示，夹板19呈板状，设有多条长条状的贯穿条纹，激光穿刺器7作用于贯穿条纹上，从而照射到羊膜样品表面，为了提高激光穿刺器7移动时的精度，在激光穿刺器7的上端固定连接有激光测距仪17，遮光框架2盛门型形状，且在遮光框架2的内顶面上固定连接有信号接收板18，信号接收板18内置有大量的信号接收器，信号接收板18的密度取决于需要控制的激光穿刺器7移动精度来定，且密度一般大于激光穿刺器7的移动需求，激光测距仪17在位置移动的过程中通过信号接收板18来形成一个信号反馈，从而确定当前的位置和移动的间距，而激光测距仪17本身发射的激光就可以达到垂直目标上的测距功能，因此能够实现三维度的位置精确移动纠正功能。

一种羊膜穿刺制备方法，包括如下步骤：

S1：将羊膜样品9通过两片夹板19固定在嵌槽内；

S2：在S1步骤基础上，遮光框架2移动，遮光框架2移动完全将激光测距仪17和将羊膜样品9遮蔽，并通过激光测距仪17与信号接收板18相互作用来确定激光穿刺器7的初始位置，遮光框架2的作用在于定位和排除干扰，从而使得激光穿刺器7能够稳定的发挥作用，激光穿刺器7在作用前需要依照程序和目标来设定好规格，从而通过控制程序自主化运行；

S3：激光测距仪17在三轴活动台6的作用下发出激光对固定的羊膜样品9进行穿刺作业，三轴活动台6依据激光测距仪17和信号接收板18相互之间的信号传递来进行活动，实现实时的监控和纠正调节作用；

S4：激光测距仪17通过配合第一活动台12、第二活动台13的相互活动来调整位置使得羊膜样品9上的穿刺作业按设定规律依次穿刺，穿刺方式为多激光组同步照射或多激光组不同步照射，照射的路径一般为先照射羊膜的一端边缘，随后调节竖直间距依次穿刺，在结束之后，移动至另一端的边缘重新穿刺，通过大幅度的移动来降低每次小幅度移动而带来的误差和降低控制精度的难度，随后再移动至另一侧的设定位置，直到全部穿刺作业完成，在不满足全部激光穿刺器7线束照射的情况下，能够自主的实现关闭部分激光穿刺器7的照射通道，使其射出少数的激光，从而实现正常的穿刺作业的效果。

尽管本文较多地使用了滑台1、遮光框架2、底座一3、底座二4、第一滑槽5、三轴活动台6、激光穿刺器7、固定板面8、羊膜样品9、聚焦透镜10、L设备板11、第一活动台12、第二活动台13、第二滑槽14、第三滑槽15、第四滑槽16、激光测距仪17、信号接收板18、夹板19等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种羊膜穿刺制备方法，其特征在于，适用于一种多孔隙生物羊膜穿刺设备，包括滑台（1）、遮光框架（2）、底座一（3）、底座二（4），所述滑台（1）上设有第一滑槽（5），遮光框架（2）与第一滑槽（5）滑动连接，所述底座一（3）上设有三轴活动台（6），所述三轴活动台（6）上固定连接有激光穿刺器（7），底座二（4）的上端固定连接有固定板面（8），固定板面（8）的中部设有嵌槽，嵌槽内放置有羊膜样品（9）；

包括如下步骤：

S1：将羊膜样品（9）通过两片夹板（19）固定在嵌槽内；

S2：在S1步骤基础上，遮光框架（2）移动，并通过激光测距仪（17）与信号接收板（18）相互作用来确定激光穿刺器（7）的初始位置；

S3：激光测距仪（17）在三轴活动台（6）的作用下发出激光对固定的羊膜样品（9）进行穿刺作业

S4：激光测距仪（17）通过配合第一活动台（12）、第二活动台（13）的相互活动来调整位置使得羊膜样品（9）上的穿刺作业按设定规律依次穿刺。

2.根据权利要求1所述的羊膜穿刺制备方法，其特征在于，所述三轴活动台（6）依据激光测距仪（17）和信号接收板（18）相互之间的信号传递来进行活动。

3.根据权利要求2所述的羊膜穿刺制备方法，其特征在于，所述遮光框架（2）移动完全将激光测距仪（17）和将羊膜样品（9）遮蔽。

4.根据权利要求3所述的羊膜穿刺制备方法，其特征在于，所述S4步骤中穿刺方式为多激光组同步照射或多激光组不同步照射。