CN116423791B - 一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置及方法，属于医用微管制备技术领域，装置包括支承系统、原料预处理与输送系统、医用微管挤出系统、气液辅助系统、冷却系统、固化及检测系统、牵引及分割系统、分拣消杀系统和智能控制系统。利用上述装置依次经过原料除湿与旋转进料、辅助气液生成、医用微管挤出、冷却定型、表面固化、缺陷检测与定长测量、切割、分拣及消杀等步骤完成亲水抑菌医用微管气液辅助成型过程；本发明能实现医用微管的连续批量型加工成型，整体成型步骤简单可控，包括原料预处理除湿与输送、气液辅助挤出成型、冷却定型、亲水层抑菌气垫层固化、缺陷检测与定长测量、切割、分拣及消杀，实现亲水抑菌医用微管制备。

Description

一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置及方法

技术领域

本发明属于医用微管制备技术领域，具体涉及一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置及方法。

背景技术

医用微管具有一定的支撑性、柔顺性与扭控性，在医学临床上得到广泛应用，如冠状动脉导管、造影导管等，促进了医学发展。医用微管的成型技术主要是将聚合物弹性体通过成型设备的输送、熔融、混炼、排气、挤出、定型等操作，实现医用微管的制备，并通过相应的改性操作，使得医用微管拥有一定的特性，使其性能更加优越。

现有的医用微管成型装置主要有传统挤出成型装置和气辅挤出成型装置。传统挤出成型装置中，医用微管制备主要分为弹性体输送、熔体挤出、冷却定型、裁剪等操作，整个工艺设备分散，设备对成型的精度影响较大，且医用微管在口模挤出过程中，由于高分子聚合物本身固有的高黏弹特性，在高速螺杆旋转推动下，熔体在口模流道内与口模壁面相互作用，使得熔体分子链产生了取向并存储了较大的弹性能。当熔体被挤出口模时，由于弹性储能恢复、应力突变和流速不均等因素，使得被挤出口模的熔体产生明显的挤出胀大、熔体破裂和挤出变形等问题，严重影响了塑料微管产品的品质，造成巨大的人力、财力和物力浪费。而气辅挤出成型装置，通过引入辅助成型气体，熔体口模挤出成型中，在其与口模、内芯接触面形成稳定的气垫层，有效的消除了挤出胀大等质量问题。

目前采用的医用微管的成型装置中，设备分散，工艺复杂，加工效率低下。现有成型装置，其挤出设备、冷却设备、改性设备分散，微管在口模挤出后，需逐步通过冷却辅助设备、牵引设备制备出微管后，再通过相应的改性设备，使微管表面获得一定的抗菌及亲水性能。该过程工艺复杂，且在表面形成的特性薄膜不稳定，容易脱落，严重影响医用微管的性能。

如发明专利公开号为CN114425844A公开了一种医用抗菌塑料导管挤出成型设备及方法，其技术方案主要是对挤出模具的芯轴进行改造，具体为对芯轴依次进行灭菌、表面润滑、预固化处理、抗菌涂覆和固化处理，使得芯轴表面固化形成抗菌剂涂层；在挤出机挤出塑料基材时，具有抗菌剂涂层的芯轴表面包裹塑料基材，得到医用抗菌塑料导管胚料。该技术存在如下缺陷：（1）由于抗菌剂涂层固化在芯轴表面，这使得涂层最终以黏附的方式附着在塑料基材上表面，造成涂层不稳定、易脱落且不均匀；（2）需要定期更换芯轴，或重新对芯轴处理补充抗菌剂涂层，无法进行连续操作，进而无法实现连续批量型加工，且工艺更加繁琐、成本更高；（3）只能在医用微管的内壁形成单一的抗菌层。

此外，现有的医用微管气辅成型装置中，为实现医用微管的抗菌性能，在辅助气体中添加抗菌剂，在聚合物熔体口模挤出过程中，抗菌剂与聚合物熔体表面融为一体，有效的加强了抗菌层的稳定性，但其在制备过程中，抗菌剂随气流吹散，不能对抗菌剂进行回收，造成浪费。

随着医用微管的应用范围越来越广泛，为适应不同的使用功能，对医用微管的性能也提出了新要求，特别是其表面的亲水性与抗菌性，在医用微管使用过程中亲水物质起一定的润滑作用，降低摩擦阻力，同时满足抑制菌落生长，保障医用微管使用的安全性。

发明内容

针对现有技术中的不足与难题，本发明旨在提供一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置及方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

本发明一方面提供一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其包括支承系统、原料预处理与输送系统、医用微管挤出系统、气液辅助系统、冷却系统、固化及检测系统、牵引及分割系统和分拣消杀系统以及智能控制系统；

其中，所述支承系统用于对整体装置各个系统单元进行固定支撑, 包括装置整体机架、变长滑动机架；

所述原料预处理与输送系统，用于对原料搅拌加热进行除湿处理，并均匀地输送至所述医用微管挤出系统；

所述医用微管挤出系统包括挤出机主体、提供并传送挤出机械动力的挤出机驱动电机与动力传动模块；挤出机主体的内部安装挤出机加热器和横卧的变距挤出螺杆、末端设置挤出口模；挤出口模包括左右依次相接的机头体、外口模Ⅰ和外口模Ⅱ、横穿设置在挤出口模内部中轴线位置的芯棒与定型芯；机头体外壁包覆加热器Ⅱ、内置口模压圈，机头体上嵌入若干组均匀分布的抑菌气体进气接头，所述抑菌气体进气接头与芯棒连接形成抑菌气体混流室；定型芯外部环绕设置多孔渗液环，多孔渗液环与外口模Ⅰ之间形成亲水液体混流室，外口模Ⅰ上嵌入若干组均匀分布的亲水液体进口接头，亲水液体进口接头的末端连通亲水液体混流室；

所述气液辅助系统主要包括抑菌气体辅助系统和亲水液体辅助系统，所述抑菌气体辅助系统与抑菌气体进气接头相接，亲水液体辅助系统与亲水液体进口接头相接；

所述的冷却系统主要包括冷却液存储箱、智能水泵、冷却液供应管道、旋转淋浴式冷却机构、冷却液回流室、冷却液回流管道、回流液存储室、冷却结构驱动电机；冷却液存储箱通过冷却液供应管道和智能水泵将冷却液输送至旋转淋浴式冷却机构，多余的冷却液进入冷却液回流室，旋转淋浴式冷却机构使用后的冷却液以及冷却液回流室的冷却液通过冷却液回流管道输送至回流液存储室；

所述的固化及检测系统主要包括旋转固化机构、安装在旋转固化机构上的LED光源、CCD高清相机和位移传感器；

所述的牵引及分割系统主要包括牵引机、刀具驱动电机、定长环切装置，所述牵引机拖动医用微管至定长环切装置中，刀具驱动电机接收系统信号，对医用微管进行裁剪；

所述的分拣消杀系统主要包括三叉型分拣机构、提供动力的分拣结构驱动电机、安装在三叉型分拣机构上的卸管移动滑块、为分拣后提供牵引移动的牵引装置、对移动过程的医用微管进行喷洒杀菌液的超声雾化喷嘴、用于放置杀菌液的杀菌液存储室、用于存储医用微管的医用微管存储区；

所述的智能控制系统用于控制各系统单元，包括电机、仪表、阀门、测量设备、传感等。包括可视化控制面板、单片机。可视化控制面板设置在挤出机机架面板上，所述的单片机连接驱动，控制混料结构驱动电机、进料螺杆驱动电机、挤出机驱动电机、冷却结构驱动电机、刀具驱动电机、分拣结构驱动电机、超声雾化喷嘴、位移传感器。

优选地，原料预处理与输送系统，包括上方的除湿仓和下方的进料仓，二者之间设置自动送料阀门，除湿仓内部设置恒温加热器且内部悬挂式设置轴径组合混料机构，用于驱动原料运动并均匀受热进而除湿；进料仓内设进料螺杆，进料仓的末端与医用微管挤出系统的入口相连通；还包括分别为轴径组合混料机构、为进料螺杆旋转提供动力的混料结构驱动电机和进料螺杆驱动电机。

优选地，轴径组合混料机构采用复合式的搅拌器，其主要包括竖立的旋转轴、旋桨式或涡轮式的搅拌叶片、外设锯齿且下部悬挂设置多组短轴的圆盘片，所述搅拌叶片与圆盘片分别上下套设在竖立的旋转轴上。

优选地，挤出机加热器采用多段式安装在所述挤出机主体内部，对变距挤出螺杆传送的原料进行分段式加热。

优选地，机头体内腔设置用于分流熔体的熔体分流锥，熔体分流锥与芯棒通过螺纹连接形成医用微管挤出的内壁面。加热器Ⅱ为双开半环形结构，一对半环形结构通过螺栓固定包覆在机头体上，实现均匀加热；口模压圈为T型环状结构，通过螺钉安装于机头体内孔中，对分流锥、外口模Ⅰ起稳定紧固作用。气体通道由熔体分流锥与芯棒之间间隙形成，连接抑菌气体混流室，将抑菌气体通入外口模Ⅰ中，在医用微管挤出成型过程中，在其内壁形成抑菌气垫层作为辅助内气层。

优选地，抑菌气体辅助系统主要包括气体储存罐、气体过滤器和两路并联的气体支路；气体经由气动空气压缩机和管道输入气体储存罐，再由气体过滤器进行过滤后进入两个气体支路，其中第一支路为气体直流支路，第二支路增设填充抑菌纳米颗粒的抑菌纳米颗粒室，第一支路与第二支路合流后通过加热器Ⅰ调节温度形成抑菌辅助气体；亲水液体辅助系统主要包括存储箱、输液导管和液压泵。

优选地，抑菌气体辅助系统两个气体支路上均设置控制启闭的气阀、测定压力的压力表、调节压力的减压阀，合流后设置温度计测定温度。

优选地，输液导管上设置用于保护回路稳定性的溢流阀、测定压力压力表Ⅱ、控制流体流量的节流阀、测定液体流量的流量表Ⅱ。

本发明还提供了利用上述气液辅助成型装置进行亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型方法，包括：

步骤一、原料除湿处理：将聚合物原料添加至除湿仓内，通过恒温加热器，保证除湿仓内恒定温度，以对原料进行除湿操作，通过混料结构驱动电机，驱动轴径组合混料机构，对原料进行搅拌作用，使原料在除湿仓内做往复无规则运动，受热均匀，加快除湿效果，得到除湿后的原料；

步骤二、原料旋转进料：开启自动送料阀门，将步骤一得到的除湿后的原料送至进料仓，关闭自动送料阀门，开启进料螺杆驱动电机，通过进料螺杆的输送作用，将原料均匀的送至挤出机主体；

步骤三、辅助气液生成：开启空气压缩机，在抑菌纳米颗粒室内接入抑菌纳米颗粒，并接入挤出口模的抑菌气体进气接头，使气体在挤出过程中，聚合物容易与机头体壁面形成稳定的抑菌气垫层，抑菌纳米颗粒与聚合物熔体表面渗透融合，形成抑菌气垫层作为辅助内气层；打开液压泵，亲水液体辅助系统与挤出口模的亲水液体进口接头相接，通过多孔渗液环，在压力的作用下，聚合物与多孔渗液环间形成润滑薄膜，润滑薄膜构成的亲水层作为辅助外液层；

步骤四、医用微管挤出：将步骤二的原料均匀输送到挤出机主体内，设置各段加热器温度，开启挤出机驱动电机，将原料融化成熔体，由变距挤出螺杆熔炼、挤出至挤出口模中，由生成的辅助内气层和辅助外液层的共同作用下，挤出医用微管，并经定型芯进行定型；

步骤五、冷却定型处理：将步骤四挤出的医用微管，经定型芯后，再经过旋转沐浴式冷却机构，得到冷却定型的医用微管；

步骤六、表面固化处理：将步骤五得到医用微管，从旋转固化机构中心穿过，对表面的亲水层及内部的抑菌气垫层进行固化，加强亲水层、抑菌气垫层的稳定性；

步骤七、缺陷检测与定长测量：将步骤六得到的医用微管，通过CCD高清相机进行检测，确定其表面形态，并将信号传递给智能控制系统；通过位移传感器，确定缺陷区域的长度或确定医用长度，便于后续保证医用微管的质量；

步骤八、切割处理：通过接收智能控制系统的信号，确定医用微管的长度，启动刀具驱动电机，环切刀具闭合，对医用微管进行切割，得到一定规格的医用微管；

步骤九、分拣及消杀处理：牵引装置将步骤八得到定长的医用微管或者无缺陷医用微管，推入医用微管套杆内，三叉型分拣机构，通过信号，判定接收的无缺陷医用微管或缺陷医用微管，旋转相反方向，将医用微管输送到不同储料区，并对定长的无缺陷医用微管经过消杀系统，通过超声雾化喷嘴，喷洒消杀液，对医用微管进行灭菌处理，完成亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型过程。

与现有技术相比，本发明有益效果包括：

⑴ 现有的医用微管的成型装置，设备复杂，步骤繁琐，未能实现医用微管成品的连续性生产，本发明为一体化装置，能实现医用微管的连续批量型加工成型，整体成型步骤简单可控，主要包括原料预处理除湿与输送、气液辅助挤出成型、冷却定型、亲水层抑菌气垫层固化、缺陷检测与定长测量、切割、分拣及消杀等步骤，实现亲水抑菌性医用微管制备。

⑵ 本发明采用原料预处理与挤出一体化设计，实现了原料的连续性供应，可持续连续挤出，在预处理除湿仓内，采用了轴径组合混料机构，轴向结构采用涡轮片状结构，可实现原料在除湿仓内的回转上升、上下翻转等无规律运动，是其在除湿仓内受热均匀，更加快速高效的完成除湿操作；并采用的变距挤出螺杆，可使熔体在挤出机内混炼、排气更加均匀彻底，实现熔体的均匀挤出。

⑶ 本发明采用了全新的四向气液辅助挤出口模，通过气液复合辅助挤出，实现医用微管表面的亲水性、抑菌性改性，在其表面形成稳定的亲水层、抗菌层；通过采用四向接口式，辅助抑菌气体、亲水液体从挤出口模上下左右四向通入，并经混流室，保证辅助抑菌气体、亲水液体的均匀性与平稳性，保证医用微管挤出质量。

⑷ 本发明采用了一种全新的冷却装置，设计了一种旋转淋浴式冷却机构，通过水泵将冷却液经管道输送到冷却室内，挤出的医用微管从旋转淋浴式冷却机构中心穿过，在其旋转取水装置的作用下，在医用微管表面均匀淋上冷却液，进行逐步冷却，保证医用微管的质量；并使用后的冷却液经冷却回流室、回流管道，回流到冷却液回流存储室，与冷却液分开保存，经后续处理后，再进行使用。

⑸ 本发明通过采用智能检测系统，在LED光源、CCD高清相机、位移传感器、定长环切装置等结构，实现的医用微管的缺陷段裁剪，保证挤出医用微管成品的质量。

⑹ 本发明通过智能控制系统，针对不同的规格的医用微管，调节相关传感器及电机，极大的提高了设备的适用性，能够更好的满足不同的规格需求。

附图说明

图1是本发明的一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置结构示意图；

图2是本发明的除湿仓结构示意图；

图3是本发明的进料仓结构示意图；

图4是本发明的挤出口模的结构示意图；

图5是本发明的旋转喷淋式冷却机构的示意图；

图6是本发明的变距挤出螺杆结构示意图；

图7是本发明的定长环切装置结构示意图；

图8是本发明的三叉型分拣机构示意图；

图9是本发明的亲水液体辅助系统示意图；

图10是本发明的抑菌气体辅助系统示意图。

图示说明：1-装置整体机架；2-挤出机驱动电机；3-动力传动模块；4-挤出机主体；5-进料仓；6-进料螺杆；7-进料螺杆驱动电机；8-挤出机加热器；9-除湿仓；10-自动送料阀门；11-轴径组合混料机构；12-恒温加热器；13-混料结构驱动电机；14-可视化控制面板；15-变距挤出螺杆；16-抑菌气体辅助系统；17-挤出口模；18-亲水液体辅助系统；19-冷却液供应管道；20-智能水泵；21-冷却液存储箱；22-旋转淋浴式冷却机构；23-回流液存储室；24-冷却结构驱动电机；25-冷却液回流室；26-冷却液回流管道；27-旋转固化机构；28- LED光源；29 -CCD高清相机；30-位移传感器；31-牵引机；32-刀具驱动电机；33-定长环切装置；34-牵引装置；35-超声雾化喷嘴；36-三叉型分拣机构；37-卸管移动滑块；38-分拣结构驱动电机；39-杀菌液存储室；40-变长滑动机架；41-医用微管存储区；

1601-空气压缩机，1602-输气导管，1603-气阀Ⅰ，1604-气体储存罐，1605-气体过滤器，1606-压力表Ⅰ，1607-气阀Ⅱ，1608-抑菌纳米颗粒室，1609-减压阀，1610-流量表Ⅰ，1611-加热器Ⅰ，1612-温度计；

1701-熔体分流锥，1702-抑菌气体混流室，1703-机头体，1704-抑菌气体进气接头，1705-加热器Ⅱ，1706-外口模Ⅰ，1707-口模压圈，1708-芯棒，1709-气体通道，1710-亲水液体进口接头，1711-外口模Ⅱ，1712-亲水液体混流室，1713-定型芯，1714-多孔渗液环；

1801-存储箱，1802-输液导管，1803-液压泵，1804-溢流阀，1805-压力表Ⅱ，1806-节流阀，1807-流量表Ⅱ；

2201-冷却池，2202-冷却液，2203-旋转取水装置，2204-冷却池封板，2205-进水槽，2206-储水区，2207-回流板，2208-渗水孔；

3301-双向导杆，3302-刀架，3303-环切刀具。

在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接、可拆卸连接、一体地连接；可以是机械连接、电连接；可以是直接相连、中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步地说明。

实施例1

图1~图10所示为本发明一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，包括支承系统、原料预处理与输送系统、医用微管挤出系统，气液辅助系统、冷却系统、固化及检测系统、牵引及分割系统，分拣消杀系统、智能控制系统。

所述的支承系统包括装置整体机架1、变长滑动机架40，装置整体机架1用于固定整个成型装置，变长滑动机架40用于调整机架长度，适用不同生产要求；

所述的原料预处理与输送系统包括混料结构驱动电机13、恒温加热器12、轴径组合混料机构11、自动送料阀门10、除湿仓9、进料螺杆驱动电机7、进料螺杆6、进料仓5。通过将聚合物原料添加至除湿仓9内，通过恒温加热器12，保证除湿仓9内恒定温度，以对原料进行除湿操作，通过混料结构驱动电机13，驱动轴径组合混料机构11对原料进行搅拌，通过其搅拌立柱与径向结构的作用，使原料在除湿仓9内做往复无规则运动，受热均匀，加快除湿效果；待除湿完成后，自动送料阀门10开启，将原料送至进料仓5，关闭自动送料阀门10，除湿仓9可再次进行原料除湿，通过进料螺杆6的输送作用，将原料均匀的送至医用微管挤出系统。在优选实施例中，轴径组合混料机构11采用复合式的搅拌器，其包括竖立的旋转轴、旋桨式或涡轮式的搅拌叶片、外设锯齿且下部悬挂设置多组短轴的圆盘片，搅拌叶片与圆盘片分别上下套设在竖立的旋转轴上，除湿仓9的结构如图2所示，图2中a为除湿仓9的主视图；b为a的A-A剖视图；c为a的B-B剖视图；d为涡轮式的搅拌叶片的结构示意图。

所述的医用微管挤出系统包括挤出机驱动电机2、动力传动模块3、挤出机主体4、挤出机加热器8、挤出口模17、变距挤出螺杆15。进料仓将原料输送至挤出机主体4，挤出机加热器8对挤出系统进行分段式加热，使原料形成熔融状态，通过变距挤出螺杆15推动挤出，使聚合物达到混炼、排气、挤出效果，并通过挤出口模17，熔融聚合物在挤出口模17中，由熔体分流锥1701对熔体进行分流，使熔体均匀挤出，挤出至外口模Ⅱ1711中，形成医用微管。在挤出口模17中，熔体分流锥1701与芯棒1708通过螺纹连接，形成医用微管挤出的内壁面；抑菌气体进气接头1704经机头体1703，与芯棒1708连接形成抑菌气体混流室1702，四个抑菌气体进气接头1704均匀分布；亲水液体进口接头1710与外口模Ⅰ1706连接，抵达亲水液体混流室1712，多孔渗液环1714与外口模Ⅰ1706之间形成亲水液体混流室1712，亲水液体通过多孔渗液环1714输入挤出通道中，与聚合物表面形成辅助亲水润滑层；定型芯1713与芯棒1708连接。机头体1703外壁包覆加热器Ⅱ1705，加热器Ⅱ1705为双开半环形结构，一对半环结构通过螺栓固定包覆在机头体1703上，实现均匀加热；机头体1703内设置口模压圈1707；口模压圈1707为T型环状结构，通过螺钉安装于机头体1703内孔中，对熔体分流锥1701、外口模Ⅰ1706起稳定紧固作用。气体通道1709由熔体分流锥1701与芯棒1708之间间隙形成，连接抑菌气体混流室1702，将抑菌气体通入外口模Ⅰ1706中，在医用微管挤出成型过程中，在其内壁形成抑菌气体辅助层。所述的挤出机加热器采用多段式温差加热，保证聚合物熔体不同阶段的温度要求。并采用变距挤出螺杆，保证熔体混炼得更加均匀。挤出口模采用辅助接口均匀分布式模型，使气液辅助更加稳定。图4是挤出口模17的结构示意图，图4中a为挤出口模17的主视图；b为a的A-A剖视图；c为a的B-B剖视图。

所述的气液辅助系统主要包括抑菌气体辅助系统16和亲水液体辅助系统18。将抑菌气体辅助系统16产生的抑菌气体，接入挤出口模17内辅进气口（即抑菌气体进气接头1704），使其在挤出过程中，聚合物容易与定型芯壁面形成稳定的抑菌气垫层，抑菌纳米颗粒与聚合物熔体表面渗透融合，形成抑菌气垫层作为辅助内气层，达到抑菌效果；亲水液体辅助系统18与挤出口模17外辅接口（即亲水液体进口接头1710）相接，通过多孔渗液环1714，在压力的作用下，在聚合物与多孔渗液环1714间形成润滑薄膜作为辅助外液层，亲水液体中的亲水物质与聚合物互融，在挤出医用微管表面形成稳定的亲水层，达到亲水效果。在抑菌气体辅助系统16中，通过气动空气压缩机1601，开启气阀Ⅰ1603，气体经输气导管1602进入气体储存罐1604中，在气体经气体储存罐1604排出时，采用气体过滤器1605进行过滤，并由压力表Ⅰ1606测定气体压力，气体分支两路，第一支路为常规气体供应，打开气阀Ⅱ1607，通过减压阀1609调节气体压力，并测定压力和流量；第二支路为抑菌纳米颗粒供应路线，打开气阀，经过抑菌纳米颗粒室1608，使气体中均匀存在抑菌纳米颗粒，调节其压力和流量，并与第一支路进行混合，通过加热器Ⅰ1611，调节温度，温度计1612测定，形成抑菌辅助气体。在亲水液体辅助系统18中，将亲水液体存储于存储箱1801中，通过液压泵1803提供动力，由输液导管1802输出亲水液体，经采用溢流阀1804保护回路稳定性，并压力表Ⅱ1805测定压力，经节流阀1806后，流量表Ⅱ1807测定液体流量，形成特定压力与流量的亲水辅助液体。

所述的冷却系统主要包括冷却液存储箱21、智能水泵20、冷却液供应管道19、旋转淋浴式冷却机构22、冷却液回流室25、冷却液回流管道26、回流液存储室23、冷却结构驱动电机24。通过智能水泵20将冷却液经冷却液供应管道19输送到冷却池2201内，挤出的医用微管从旋转淋浴式冷却机构22中心穿过，在旋转取水装置2203作用下旋转穿过，在冷却池2201中将冷却液2202通过进水槽2205进入冷却装置储水区2206，并在旋转的作用下，通过渗水孔2208均匀覆在医用微管表面进行冷却处理，多余的冷却液通过回流板2207及中心层流到冷却液回流室25内；冷却池2201上方设置冷却池封板2204将旋转取水装置2203罩入其中。旋转淋浴式冷却机构22作用下，可在医用微管表面均匀淋上冷却液，进行逐步冷却，保证医用微管的质量；使用后的冷却液到回流液存储室23中，与冷却液分开保存，经后续处理后，再进行使用。

所述的固化及检测系统主要包括旋转固化机构27、LED光源28、CCD高清相机29、位移传感器30。经冷却后的医用微管通过旋转固化机构27，进一步加强外部亲水层的稳定性，固化结构采用旋转式，医用微管从其中心通过，固化等均布在旋转结构上，保证医用微管的固化效果；经固化后，通过CCD高清相机29采集医用微管表面形态，避免表面缺陷，并通过位移传感器30，记录医用微管的长度，以将信号传递后续工作中，及时将医用微管缺陷部分切除及制备不同长度的医用微管。

所述的牵引及分割系统主要包括牵引机31、刀具驱动电机32、定长环切装置33。牵引机31拖动医用微管至定长环切装置33中，刀具驱动电机32接收系统信号，对医用微管进行裁剪。定长环切装置33包括双向导杆3301、刀架3302以及环切刀具3303，环切刀具3303通过螺栓可拆卸式地固定在刀架3302上，可通过更换不同环切刀具，适应不同尺寸医用微管的环切工作，刀架3302与双向导杆3301固定相连，双向导杆3301为可来回直线往复运动的机件；具体实施中，通过刀具驱动电机32驱动双向导杆3301，带动刀架3302和环切刀具3303完成闭合运动和分离运动，实现医用微管的环切工作。

所述的分拣消杀系统主要包括牵引装置34、超声雾化喷嘴35、三叉型分拣机构36、卸管移动滑块37、分拣结构驱动电机38、杀菌液存储室39、医用微管存储区41。经定长环切装置33切割后，通过系统给定的信号，判定裁定医用微管的质量，通过分拣结构驱动电机38，旋转三叉型分拣机构36，并选择至不同方向卸料，通过卸管移动滑块37，将医用微管推至牵引装置34中，超声雾化喷嘴35喷洒杀菌液，对医用微管进行消毒，并经牵引装置34送至医用微管存储区41。三叉型分拣机构36如图8所示，图8中a为三叉型分拣机构36的主视图；b为a的A-A剖视图。

所述的智能控制系统包括可视化控制面板14、单片机。可视化控制面板14设置在挤出机机架面板上，所述的单片机连接驱动，控制混料结构驱动电机、进料螺杆驱动电机、挤出机驱动电机、冷却结构驱动电机、刀具驱动电机、分拣结构驱动电机、超声雾化喷嘴、位移传感器。

实施例2

基于实施例1的气液辅助成型装置进行亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型方法，包括：

⑴ 步骤一、原料除湿处理：通过将聚合物原料添加至除湿仓9内，通过恒温加热器12，保证除湿仓内恒定温度，以对原料进行除湿操作，通过混料结构驱动电机13，驱动轴径组合混料机构11，对原料进行搅拌，通过其轴向与径向结构的作用，使原料在除湿仓9内做往复无规则运动，受热均匀，加快除湿效果，得到除湿后的原料。

⑵ 步骤二、原料旋转进料：开启自动送料阀门10，将步骤一得到的除湿后的原料送至进料仓5，关闭自动送料阀门10，开启进料螺杆驱动电机7，通过进料螺杆6的输送作用，将原料均匀的送至挤出机主体4。

⑶ 步骤三、辅助气液生成：开启空气压缩机1601，在抑菌纳米颗粒室1608内接入抑菌纳米颗粒，并接入挤出口模17的抑菌气体进气接头，使气体在挤出过程中，在聚合物容易与机头体1703壁面形成稳定的抑菌气垫层，抑菌纳米颗粒与聚合物熔体表面渗透融合，形成抑菌气垫层作为辅助内气层；打开液压泵1803，亲水液体辅助系统与挤出口模17的亲水液体进口接头相接，通过多孔渗液环1714，在压力的作用下，在聚合物与多孔渗液环间形成润滑薄膜作为辅助外液层。

⑷ 步骤四、医用微管挤出：将步骤二的原料均匀输送到挤出机主体4内，设置各段加热器温度，开启挤出机驱动电机2，将原料融化成熔体，由变距挤出螺杆15熔炼、挤出至挤出口模17中，由生成的辅助内气层和辅助外液层的共同作用下，挤出医用微管，并经定型芯进行定型。

⑸ 步骤五、冷却定型处理：将步骤四挤出的医用微管，经定型芯1713后，再经过旋转沐浴式冷却机构，得到冷却定型的医用微管。

⑹ 步骤六、表面固化处理：将步骤五得到医用微管，从旋转固化机构27中心穿过，对表面的亲水层及内部的抑菌气垫层进行固化，加强亲水层、抑菌气垫层的稳定性。

⑺ 步骤七、缺陷检测与定长测量：将步骤六得到的医用微管，通过CCD高清相机29进行检测，确定其表面形态，并将信号传递给智能控制系统；通过位移传感器30，确定缺陷区域的长度或确定医用长度，便于后续保证医用微管的质量。

⑻ 步骤八、切割处理：通过接收智能控制系统的信号，确定医用微管的长度，启动刀具驱动电机32，环切刀具3303闭合，对医用微管进行切割，得到一定规格的医用微管。

⑼ 步骤九、分拣及消杀处理：牵引装置34将步骤八得到定长的缺陷医用微管或者无缺陷医用微管，推入医用微管套杆内，三叉型分拣机构36，通过信号，判定接收的无缺陷医用微管或缺陷医用微管，旋转相反方向，将医用微管输送到不同储料区，并对定长的无缺陷医用微管经过消杀系统，通过超声雾化喷嘴，喷洒消杀液，对医用微管进行灭菌处理，完成亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型过程。

以上所述仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其特征在于，所述气液辅助成型装置包括：支承系统；依次相接的原料预处理与输送系统、医用微管挤出系统、冷却系统、固化及检测系统、牵引及分割系统和分拣消杀系统；为所述医用微管挤出系统提供抑菌气体和亲水液体的气液辅助系统；智能控制系统；

所述支承系统用于对整体装置各个系统单元进行固定支撑；

所述原料预处理与输送系统，用于对原料搅拌加热进行除湿处理，并均匀地输送至所述医用微管挤出系统；

所述医用微管挤出系统包括挤出机主体（4）、提供并传送挤出机械动力的挤出机驱动电机（2）与动力传动模块（3）；所述挤出机主体（4）的内部安装挤出机加热器（8）和横卧的变距挤出螺杆（15）、末端设置挤出口模（17）；所述挤出口模（17）包括左右依次相接的机头体（1703）、外口模Ⅰ（1706）和外口模Ⅱ（1711）、横穿设置在挤出口模（17）内部中轴线位置的芯棒（1708）与定型芯（1713）；所述机头体（1703）外壁包覆加热器Ⅱ（1705）、内置口模压圈（1707）；所述机头体（1703）上嵌入抑菌气体进气接头（1704），所述抑菌气体进气接头（1704）与芯棒（1708）连接形成抑菌气体混流室（1702）；所述定型芯（1713）外部环绕设置多孔渗液环（1714），所述多孔渗液环（1714）与外口模Ⅰ（1706）之间形成亲水液体混流室（1712），所述外口模Ⅰ（1706）上嵌入亲水液体进口接头（1710），所述亲水液体进口接头（1710）的末端连通亲水液体混流室（1712）；

所述气液辅助系统主要包括抑菌气体辅助系统（16）和亲水液体辅助系统（18），所述抑菌气体辅助系统（16）与抑菌气体进气接头（1704）相接，所述亲水液体辅助系统（18）与亲水液体进口接头（1710）相接；

所述的冷却系统主要包括冷却液存储箱（21）、智能水泵（20）、冷却液供应管道（19）、旋转淋浴式冷却机构（22）、冷却液回流室（25）、冷却液回流管道（26）、回流液存储室（23）、冷却结构驱动电机（24）；所述冷却液存储箱（21）通过冷却液供应管道（19）和智能水泵（20）将冷却液输送至旋转淋浴式冷却机构（22），多余的冷却液进入所述冷却液回流室（25），所述旋转淋浴式冷却机构（22）使用后的冷却液以及所述冷却液回流室（25）的冷却液通过所述冷却液回流管道（26）输送至所述回流液存储室（23）；

所述的固化及检测系统主要包括旋转固化机构（27）、安装在所述旋转固化机构（27）上的LED光源（28）、CCD高清相机（29）和位移传感器（30）；

所述的牵引及分割系统主要包括牵引机（31）、刀具驱动电机（32）、定长环切装置（33），所述牵引机（31）拖动医用微管至所述定长环切装置（33）中，所述刀具驱动电机（32）接收系统信号，对医用微管进行裁剪；

所述的分拣消杀系统主要包括三叉型分拣机构（36）、提供动力的分拣结构驱动电机（38）、安装在三叉型分拣机构（36）上的卸管移动滑块（37）、为分拣后提供牵引移动的牵引装置（34）、对医用微管进行喷洒杀菌液的超声雾化喷嘴（35）、用于放置杀菌液的杀菌液存储室（39）、用于存储医用微管的医用微管存储区（41）；

所述的智能控制系统用于控制各系统单元。

2.根据权利要求1所述的一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其特征在于：所述支承系统包括装置整体机架（1）、变长滑动机架（40）。

3.根据权利要求1所述的一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其特征在于：所述原料预处理与输送系统，包括上方的除湿仓（9）和下方的进料仓（5），二者之间设置自动送料阀门（10），所述除湿仓（9）内部设置恒温加热器（12）且内部悬挂式设置轴径组合混料机构（11），用于驱动原料运动并均匀受热进而除湿；所述进料仓（5）内设进料螺杆（6），所述进料仓（5）的末端与所述医用微管挤出系统的入口相连通；还包括分别为所述轴径组合混料机构（11）、所述进料螺杆（6）旋转提供动力的混料结构驱动电机（13）和进料螺杆驱动电机（7）。

4.根据权利要求3所述的一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其特征在于：所述轴径组合混料机构（11）采用复合式的搅拌器，其主要包括竖立的旋转轴、旋桨式或涡轮式的搅拌叶片、外设锯齿且下部悬挂设置多组短轴的圆盘片，所述搅拌叶片与圆盘片分别上下套设在竖立的旋转轴上。

5.根据权利要求1所述的一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其特征在于：所述挤出机加热器（8）采用多段式安装在所述挤出机主体（4）内部，对所述变距挤出螺杆（15）传送的原料进行分段式加热。

6.根据权利要求1所述的一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其特征在于：所述机头体（1703）内腔设置用于分流熔体的熔体分流锥（1701），所述熔体分流锥（1701）与所述芯棒（1708）通过螺纹连接形成医用微管挤出的内壁面；所述加热器Ⅱ（1705）为双开半环形结构，一对半环形结构通过螺栓固定包覆在所述机头体（1703）上；所述口模压圈（1707）为T型环状结构，通过螺钉安装于所述机头体（1703）内孔中，用于紧固所述熔体分流锥（1701）、所述外口模Ⅰ（1706）。

7.根据权利要求1或6所述的一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其特征在于：所述抑菌气体辅助系统（16）主要包括气体储存罐（1604）、气体过滤器（1605）和两路并联的气体支路；气体经由气动空气压缩机（1601）和管道输入所述气体储存罐（1604），再由所述气体过滤器（1605）进行过滤后进入两个气体支路，其中第一支路为气体直流支路，第二支路增设填充抑菌纳米颗粒的抑菌纳米颗粒室（1608），第一支路与第二支路合流后通过加热器Ⅰ（1611）调节温度形成抑菌辅助气体；两个气体支路上均设置控制启闭的气阀、测定压力的压力表、调节压力的减压阀，合流后设置温度计（1612）测定温度；

所述亲水液体辅助系统（18）主要包括存储箱（1801）、输液导管（1802）和液压泵（1803）。

8.根据权利要求7所述的一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其特征在于：所述输液导管（1802）上设置用于保护回路稳定性的溢流阀（1804）、测定压力压力表Ⅱ（1805）、控制流体流量的节流阀（1806）、测定液体流量的流量表Ⅱ（1807）。

9.根据权利要求1所述的一种亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型装置，其特征在于：所述抑菌气体进气接头（1704）与亲水液体进口接头（1710）均采用多组均匀环绕式地分布。

10.采用权利要求1至9任意一项所述气液辅助成型装置进行亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤一、原料除湿处理：将聚合物原料添加至除湿仓（9）内，通过恒温加热器（12）对除湿仓（9）内加热达到恒定温度，实现对原料进行除湿操作；通过混料结构驱动电机（13）驱动轴径组合混料机构（11）转动，通过其搅拌作用，使原料在除湿仓（9）内做往复无规则运动，得到除湿后的原料；

步骤二、原料旋转进料：开启自动送料阀门（10），将步骤一得到的除湿后的原料送至进料仓（5），关闭自动送料阀门（10），开启进料螺杆驱动电机（7），通过进料螺杆（6）的输送作用，将原料均匀的送至挤出机主体（4）；

步骤三、辅助气液生成：开启空气压缩机（1601），在抑菌纳米颗粒室（1608）内接入抑菌纳米颗粒，并接入挤出口模（17）的抑菌气体进气接头（1704），使气体在挤出过程中，聚合物与机头体（1703）壁面形成稳定的抑菌气垫层，抑菌纳米颗粒与聚合物熔体表面渗透融合，形成抑菌气垫层作为辅助内气层；打开液压泵（1803），亲水液体辅助系统与挤出口模（17）的亲水液体进口接头（1710）相接，通过多孔渗液环（1714），在压力的作用下，聚合物与多孔渗液环（1714）间形成润滑薄膜，润滑薄膜构成的亲水层作为辅助外液层；

步骤四、医用微管挤出：将步骤二的原料均匀输送到挤出机主体（4）内，设置各段加热器温度，开启挤出机驱动电机（2），将原料融化成熔体，由变距挤出螺杆（15）熔炼、挤出至挤出口模（17）中，由生成的辅助内气层和辅助外液层的共同作用下，挤出医用微管，并经定型芯进行定型；

步骤五、冷却定型处理：将步骤四挤出的医用微管经过旋转淋浴式冷却机构（22），得到冷却定型的医用微管；

步骤六、表面固化处理：将步骤五得到医用微管，从旋转固化机构（27）中心穿过，对表面的亲水层及内部的抑菌气垫层进行固化；

步骤七、缺陷检测与定长测量：将步骤六得到的医用微管，通过CCD高清相机（29）进行检测，确定其表面形态，并将信号传递给智能控制系统；通过位移传感器（30），确定缺陷区域的长度或确定医用微管长度；

步骤八、切割处理：通过接收智能控制系统的信号，确定医用微管的长度，启动刀具驱动电机（32），环切刀具闭合，对医用微管进行切割，得到对应规格的医用微管；

步骤九、分拣及消杀处理：牵引装置（34）将步骤八得到定长的无缺陷医用微管或缺陷医用微管，推入医用微管套杆内，三叉型分拣机构（36）通过信号，判定接收的无缺陷医用微管或缺陷医用微管，旋转相反方向，将医用微管输送到不同储料区，并对定长的无缺陷医用微管经过消杀系统，通过超声雾化喷嘴（35），喷洒消杀液，对医用微管进行灭菌处理，完成亲水抑菌性医用微管的气液辅助成型过程。