CN117752463B - 一种可植入人工血管或人工气管及其制备装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗器械技术领域，提供了一种可植入人工血管或人工气管及其制备装置和方法，包括：内纺丝层、支架层以及外纺丝层，内纺丝层和外纺丝层均由静电纺丝装置制备；制备装置包括：出液口与滚轴之间的距离为第一距离d1，第一导流部件与滚轴之间的距离为第二距离d2，第一距离调和系数是第二距离d2除以第一距离d1的比值；出液口及束流单元上的电势为注射电势E0，第一导流部件上的电势为第一电势E1，滚轴上的电势为滚轴电势EX，第一电压调和系数是第一电势E1与滚轴电势EX的差值，除以注射电势E0与滚轴电势EX的差值的比值；第一距离调和系数等于第一电压调和系数。解决纺丝控制度低，原料利用率低及纺丝效率低的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及可植入假体领域，即用于人体各部分的人造代用品或取代物的技术领域，尤其是涉及一种可植入人工血管或人工气管及其制备装置和方法。
背景技术
随着心血管疾病和呼吸系统疾病的增加，对高质量的可植入假体，比如人工血管或者人工气管的需求日益增长。这些可植入假体需要模仿自然血管或气管的结构和功能，以确保血液或空气的顺畅流动，并减少血栓或其他并发症的风险。可植入假体，比如人工血管或者人工气管是替代受损或疾病影响的自体组织的重要医疗装置。它们需要具备良好的生物相容性、机械稳定性，以及能够促进细胞生长和组织重建的特性。利用静电纺丝技术可以制造出具有高度孔隙结构的纤维，这些纤维模仿自然细胞外基质，有助于细胞附着和生长，以满足不同的生物医学应用需求。而制备人工血管或者人工气管的静电纺丝技术是利用外加在注射器针头的高压电场，当电场强度足够强大时，注射器针头的液滴克服表面张力形成带电射流，聚合物射流在从针头尖端射出至接收端的过程中被拉伸，溶剂挥发后形成纳米级纤维。当接收端为旋转的滚轴，即可得到管状结构。
这类管状结构可以根据实际需要制成人工血管或人工气管等能够在人体内植入的管状结构，比如人工血管的制备需要在小于10mm轴上的纤维具有均匀性，而现有的人工血管或人工气管产品多采用工业针头，带电液滴在射出针头后由于溶液不均匀的原因，不能沿着针头的方向向前直行，可能会在脱离针头时朝其它方向运动，容易造成纺丝方向的不确性，使得纺丝效率低且原料利用率低。接收装置有很多种类型，轴型接收器因接收面积小，而使得纤维的接收效率低，造成很多浪费。
因此现在需要一种可控度高、适应性更好的可植入人工血管或人工气管，以及能够提高纺丝控制度、纺丝效率和原料利用率的可植入人工血管或人工气管的制备装置和制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可植入人工血管或人工气管及其制备装置和方法，以解决现有技术中存在的可植入人工血管或人工气管的制备装置纺丝控制度低，原料利用率低及纺丝效率低的技术问题。
第一个方面，本发明实施例提供了一种可植入人工血管或人工气管，包括：内纺丝层、支架层以及外纺丝层，所述内纺丝层的丝径为0.4um～4um，所述内纺丝层的管壁厚度为60～120um，所述外纺丝层的丝径为1.5um～4um，所述外纺丝层的管壁厚度为200～400um，所述内纺丝层和所述外纺丝层均由静电纺丝装置制备而得。
其中，制备所述内纺丝层和所述外纺丝层的装置包括：出液单元，所述出液单元包括注射模块；束流单元，所述束流单元安装在所述注射模块的出液口；接收单元，所述接收单元包括滚轴；导流单元，所述导流单元包括第一导流部件，所述第一导流部件设置于所述滚轴远离所述出液单元的一侧；供电单元，包括注射供电模块及第一供电模块，所述注射供电模块接所述出液口及所述束流单元，所述第一供电模块为所述第一导流部件供电；所述出液口与所述滚轴之间的距离为第一距离d1，所述第一导流部件与所述滚轴之间的距离为第二距离d2，其中，还包括第一距离调和系数，所述第一距离调和系数是所述第二距离d2除以所述第一距离d1的比值；所述出液口及所述束流单元上的电势为注射电势E0，所述第一导流部件上的电势为第一电势E1，所述滚轴上的电势为滚轴电势EX，其中，还包括第一电压调和系数，所述第一电压调和系数是所述第一电势E1与所述滚轴电势EX的差值，除以所述注射电势E0与所述滚轴电势EX的差值的比值；其中，所述第一距离调和系数等于所述第一电压调和系数。
进一步的，所述内纺丝层的孔隙率为50%-60%。
进一步的，所述外纺丝层的孔隙率为60%-70%。
进一步的，所述内纺丝层的纤维排列方向是随机排布，所述外纺丝层的纤维排列方向是随机排布。
第二个方面，本发明实施例提供了一种可植入人工血管或人工气管的制备装置，包括：出液单元，所述出液单元包括注射模块；束流单元，所述束流单元安装在所述注射模块的出液口；接收单元，所述接收单元包括滚轴；导流单元，所述导流单元包括第一导流部件，所述第一导流部件设置于所述滚轴远离所述出液单元的一侧；供电单元，包括注射供电模块及第一供电模块，所述注射供电模块接所述出液口及所述束流单元，所述第一供电模块为所述第一导流部件供电；所述出液口与所述滚轴之间的距离为第一距离d1，所述第一导流部件与所述滚轴之间的距离为第二距离d2，其中，还包括第一距离调和系数，所述第一距离调和系数是所述第二距离d2除以所述第一距离d1的比值；所述出液口及所述束流单元上的电势为注射电势E0，所述第一导流部件上的电势为第一电势E1，所述滚轴上的电势为滚轴电势EX，其中，还包括第一电压调和系数，所述第一电压调和系数是所述第一电势E1与所述滚轴电势EX的差值，除以所述注射电势E0与所述滚轴电势EX的差值的比值；其中，所述第一距离调和系数等于所述第一电压调和系数。
进一步的，所述第一导流部件包括第一导流板或第一导流罩，所述第一导流罩包括弧形板、第一侧板及第二侧板，所述第一侧板及所述第二侧板分别设置于所述弧形板的两端。
进一步的，所述导流单元还包括第二导流板，所述第二导流板设置于带电液滴飞行轨迹的下方并平行于地面；所述供电单元还包括第二供电模块，所述第二供电模块为所述第二导流板供电。
进一步的，所述第二导流板的电势为第二电势E2，所述第二电势E2小于注射电势E0，且所述第二电势E2对带电液滴的电场力基本等于所述带电液滴的重力。
进一步的，所述导流单元还包括第三导流板及第四导流板，所述供电单元还包括第三供电模块及第四供电模块，所述第三供电模块为所述第三导流板供电，所述第四供电模块为所述第四导流板供电，所述第三导流板上的电势为第三电势E3，所述第四导流板上的电势为第四电势E4；当所述滚轴平行于地面时，所述第三导流板及第四导流板分别设置于所述滚轴的两端并垂直于地面。
进一步的，还包括：第二电压调和系数，所述第二电压调和系数是所述第一电势E1除以所述第三电势E3的比值；第三电压调和系数，所述第三电压调和系数是所述第一电势E1除以所述第四电势E4的比值；其中，所述第二电压调和系数大于所述第一电压调和系数，以及所述第三电压调和系数大于所述第一电压调和系数。
进一步的，所述滚轴的直径存在由大到小的变化。
进一步的，所述滚轴包括第一滚段和第二滚段，所述第一滚段的直径大于第二滚段的直径。
进一步的，所述第三导流板位于所述第一滚段所在的一侧，第四导流板位于所述第二滚段所在的一侧，当所述第三导流板与所述第一滚段的距离等于所述第四导流板与所述第二滚段的距离时，所述第三电势E3小于所述第四电势E4。
进一步的，所述滚轴接地。
进一步的，所述供电单元还包括第六供电模块，所述第六供电模块为所述滚轴供电，所述滚轴电势EX为负电势。
进一步的，所述弧形板的弧度为半圆形；所述滚轴的长度为小于所述弧形板的长度。
进一步的，所述束流单元包括束流筒，所述束流筒包括圆筒及圆锥，所述圆锥顶部开设圆孔，所述圆孔适配所述出液单元的出液口。
进一步的，所述出液单元还包括第一移动模块，所述第一移动模块连接所述注射模块，使得所述注射模块沿所述滚轴的轴向及径向移动。
进一步的，还包括激光测距单元，所述激光测距单元包括激光模块，用于测量所述滚轴上人工血管的厚度。
进一步的，所述激光测距单元还包括第二移动模块，所述第二移动模块连接所述激光模块，使得所述激光模块沿所述滚轴的轴向移动。
第三个方面，本发明实施例还提供了一种可植入人工血管或人工气管的制备方法，包括如前述所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置：预先设置所述注射电势E0及所述滚轴电势EX；获取第一距离d1以及第二距离d2，其中，所述第一距离d1是所述出液口与所述滚轴之间的距离，所述第二距离d2是所述第一导流部件与所述滚轴之间的距离；根据所述第一距离d1以及所述第二距离d2确定第一距离调和系数，其中，所述第一距离调和系数是所述第二距离d2除以所述第一距离d1的比值；根据所述注射电势E0、所述滚轴电势EX以及所述第一距离调和系数确定所述第一电势E1；所述出液单元开始出液，根据带电液体的落点调整所述第二电势E2；根据所述注射电势E0、所述第一电势E1及所述滚轴电势EX，设定所述第三电势E3及所述第四电势E4；控制器获取所述滚轴上不同位置的纺丝厚度，根据不同位置的纺丝厚度，调整所述第三电势E3及所述第四电势E4。
进一步的，所述根据所述注射电势E0、所述第一电势E1及所述滚轴电势EX，设定所述第三电势E3及所述第四电势E4包括：根据所述注射电势E0、所述滚轴电势EX以及所述第一电势E1确定第一电压调和系数，其中，所述第一电压调和系数是所述第一电势E1与所述滚轴电势EX的差值，除以所述注射电势E0与所述滚轴电势EX的差值的比值；根据第二电压调和系数大于所述第一电压调和系数，以及第三电压调和系数大于所述第一电压调和系数，设定所述第三电势E3及所述第四电势E4，其中，所述第二电压调和系数是所述第一电势E1除以所述第三电势E3的比值，所述第三电压调和系数是所述第一电势E1除以所述第四电势E4的比值。
进一步的，所述根据不同位置的纺丝厚度，调整所述第三电势E3及所述第四电势E4包括：当所述纺丝厚度在所述滚轴的中心部分较厚，而在两侧较薄时，减小所述第三电势E3及所述第四电势E4，使得纺丝厚度均匀；当所述纺丝厚度在所述滚轴的中心部分较薄，而在两侧较厚时，增大所述第三电势E3及所述第四电势E4，使得纺丝厚度均匀；当所述纺丝厚度在所述滚轴的靠近所述第三导流板的一侧较薄，靠近所述第四导流板的一侧较厚时，减小所述第三电势E3并增大所述第四电势E4，使得纺丝厚度均匀；当所述纺丝厚度在所述滚轴的靠近所述第三导流板的一侧较厚，靠近所述第四导流板的一侧较薄时，增大所述第三电势E3并减小所述第四电势E4，使得纺丝厚度均匀。
本发明实施例至少具有以下技术效果：
第一，首先，提高纺丝溶液的精确控制，通过在注射模块的出液口安装束流单元，可以更有效地控制静电纺丝溶液的运动方向，从而提高纺丝溶液的运动精确性。这对于确保人工血管或人工气管的纤维布局的一致性和均匀性至关重要，有助于模仿自然血管或气管的结构。其次，减少原料浪费：在滚轴远离出液口的一侧设置第一导流部件，以及通过电场力将未落在滚轴上的纺丝溶液返回至滚轴，这可以大大减少原料的浪费。对于人工血管或人工气管的制备来说，这意味着更高效的材料利用率和成本效益。再次，改善人工血管或人工气管的纤维均匀性：通过精确调节带电液滴所受的电场力，包括注射电势和第一电势与滚轴电势的相对大小以及空间位置，可以确保纺丝溶液在越过滚轴后能够有效地回落到滚轴上。这种精确的控制有助于提高纤维的均匀性，对于人工血管或人工气管的功能和耐用性至关重要。再次，增强人工血管或者人工气管的机械性能和生物相容性：均匀的纤维结构有助于提高人工血管的整体机械性能和生物相容性。这对于确保血管在体内的稳定性和减少并发症风险（如血栓形成）非常重要。再次，促进细胞生长和组织重建：均匀的纤维结构提供了更佳的基质，有助于细胞的附着和生长，从而促进组织的重建和愈合，这对于人工血管或者人工气管的长期成功至关重要。最后，提高生产效率和质量控制：通过这种改进的静电纺丝技术，可以更有效地控制生产过程，提高生产效率，同时也提高了质量控制的标准，确保每批人工血管或人工气管产品的质量和一致性。
本发明实施例提供的一种可植入人工血管或人工气管的制备装置，通过在注射模块的出液口安装束流单元，可以有效聚拢及规范静电纺丝溶液的运动方向，大大降低了纺丝溶液朝其它方向扩散的可能，提高了纺丝溶液运动的精确性；并且在滚轴远离出液单元的一侧设置第一导流部件，因为聚拢的纺丝溶液在飞行一段时间后会扩散成类似纺锤体形状，但滚轴的接收面积有限，扩散后纺丝溶液只有部分落在了滚轴上，另一部分则被浪费，在第一导流部件上加上电压，第一导流部件上的第一电势E1大于滚轴电势EX，未落在滚轴上的带电纺丝溶液在超过滚轴后，受到第一导流部件对其作用的电场力从而又返回落在滚轴上。根据带电液滴所受电场力既与注射电势E0及第一电势E1相对于滚轴电势EX的大小相关，也与束流单元与第一导流部件相对于滚轴的距离相关，使第一距离调和系数等于第一电压调和系数，则会让带电的纺丝溶液在飞越过滚轴后重新回落到滚轴上，避免因为第一电势太大或太小影响回落的效果。通过束流单元与第一导流部件的共同作用，实现了对纺丝溶液飞行方向的把控以及将扩散的纺丝溶液导流至滚轴上，解决了现有的纺丝控制度低，原料利用率低及纺丝效率低的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的第一种可植入人工血管或人工气管的制备装置的结构位置示意图；
图2为本发明实施例提供的第一种可植入人工血管或人工气管的制备装置的部分结构俯视示意图；
图3为本发明实施例提供的第二种可植入人工血管或人工气管的制备装置的结构位置示意图；
图4为本发明实施例提供的第二种可植入人工血管或人工气管的制备装置的部分结构俯视示意图；
图5为本发明实施例提供的第一种滚轴示意图；
图6为本发明实施例提供的第二种滚轴示意图；
图7为本发明实施例提供的一种束流筒结构示意图。
图标：1-出液单元；2-束流单元；3-滚轴；5-激光测距单元；10-针头；21-束流筒；31-第一滚段；32-第二滚段；40-第一导流板；41-第一导流罩；42-第二导流板；43-第三导流板；44-第四导流板；211-圆筒；212-圆锥；213-圆孔；410-弧形板；411-第一侧板；412-第二侧板。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式 “一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
一种可植入人工血管或人工气管及其制备装置或方法可以有但不限于以下应用场景：
1、心血管疾病治疗：心血管疾病患者常常需要动脉或静脉的替代品。可植入管状假体，如人工血管，可以用于冠状动脉旁路手术或修复受损动脉和静脉，从而帮助恢复正常的血液流动。
2、呼吸系统疾病治疗：对于受损或疾病影响的气管，可植入管状假体（如人工气管）可以用来替换或支持受损的气管组织，帮助患者恢复正常呼吸功能。
3. 重建手术：在某些重建手术中，如癌症切除后的重建，管状假体可以用来替换被切除的组织部分，例如食管或尿道。
4、在器官移植手术中，管状假体可用于连接捐赠器官和受体的血管，以确保血液供应。
可选的，对于制备可植入管状假体的静电纺丝装置及控制方法的相关方面，第一，关于材料选择：管状假体通常由生物相容性材料制成，如聚乳酸、聚己内酯和聚甘油酸乙酯等。这些材料能够在体内逐渐降解，减少长期植入材料可能引起的并发症。第二、关于结构设计：为了模仿自然血管或气管的结构，假体通常具有高度孔隙的结构，这有助于细胞附着和生长，促进组织重建。第三、关于静电纺丝技术：利用静电纺丝技术制造出的纤维可以模仿自然细胞外基质，为细胞提供理想的生长环境。通过控制纺丝参数，可以优化假体的孔径、孔隙率和纤维排列，满足不同的生物医学应用需求。第四，关于功能性和耐久性：制造的管状假体需要具有足够的强度来承受体内环境的压力，并具有良好的功能性，以确保血液或空气的顺畅流动。
第一个方面，请参阅图1至图4，本发明实施例提供了一种可植入人工血管或人工气管，包括：内纺丝层、支架层以及外纺丝层，内纺丝层的丝径为0.4um～4um，内纺丝层的管壁厚度为60～120um，外纺丝层的丝径为1.5um～4um，外纺丝层的管壁厚度为200～400um，内纺丝层和外纺丝层均由静电纺丝装置制备而得。
其中，制备内纺丝层和外纺丝层的装置包括：出液单元1，出液单元1包括注射模块；束流单元2，束流单元2安装在注射模块的出液口；接收单元，接收单元包括滚轴3；导流单元，导流单元包括第一导流部件，第一导流部件设置于滚轴3远离出液单元1的一侧；供电单元，包括注射供电模块及第一供电模块，注射供电模块连接出液口及束流单元，第一供电模块为第一导流部件供电。
具体的，出液口与滚轴3之间的距离为第一距离d1，第一导流部件与滚轴3之间的距离为第二距离d2，其中，还包括第一距离调和系数，第一距离调和系数是第二距离d2除以第一距离d1的比值；出液口及束流单元2上的电势为注射电势E0，第一导流部件上的电势为第一电势E1，滚轴3上的电势为滚轴电势EX，其中，还包括第一电压调和系数，第一电压调和系数是第一电势E1与滚轴电势EX的差值，除以注射电势E0与滚轴电势EX的差值的比值；其中，第一距离调和系数等于第一电压调和系数。
本实施例中，可植入人工血管或人工气管包括：内纺丝层、支架层以及外纺丝层，同时限定了内纺丝层及外纺丝层的丝径及管壁厚度，保证人工血管或人工气管的可控度高、适应性更好，稳定性更好。同时采用制备内纺丝层和外纺丝层的装置至少具有以下有益效果：第一，首先，提高纺丝溶液的精确控制，通过在注射模块的出液口安装束流单元，可以更有效地控制静电纺丝溶液的运动方向，从而提高纺丝溶液的运动精确性。这对于确保人工血管或人工气管的纤维布局的一致性和均匀性至关重要，有助于模仿自然血管或气管的结构。其次，减少原料浪费：在滚轴远离出液口的一侧设置第一导流部件，以及通过电场力将未落在滚轴上的纺丝溶液返回至滚轴，这可以大大减少原料的浪费。对于人工血管或人工气管的制备来说，这意味着更高效的材料利用率和成本效益。再次，改善人工血管或人工气管的纤维均匀性：通过精确调节带电液滴所受的电场力，包括注射电势和第一电势与滚轴电势的相对大小以及空间位置，可以确保纺丝溶液在越过滚轴后能够有效地回落到滚轴上。这种精确的控制有助于提高纤维的均匀性，对于人工血管或人工气管的功能和耐用性至关重要。再次，增强人工血管或者人工气管的机械性能和生物相容性：均匀的纤维结构有助于提高人工血管的整体机械性能和生物相容性。这对于确保血管在体内的稳定性和减少并发症风险（如血栓形成）非常重要。再次，促进细胞生长和组织重建：均匀的纤维结构提供了更佳的基质，有助于细胞的附着和生长，从而促进组织的重建和愈合，这对于人工血管或者人工气管的长期成功至关重要。最后，提高生产效率和质量控制：通过这种改进的静电纺丝技术，可以更有效地控制生产过程，提高生产效率，同时也提高了质量控制的标准，确保每批人工血管或人工气管产品的质量和一致性。
可选的，内纺丝层的孔隙率为50%-60%。此孔隙率有助于提升人工血管或人工气管的生物相容性。
可选的，外纺丝层的孔隙率为60%-70%。此孔隙率有助于提升人工血管或人工气管的生物相容性。
可选的，内纺丝层的纤维排列方向是随机排布，外纺丝层的纤维排列方向是随机排布。纤维随机排布同样有助于提升人工血管或人工气管的生物相容性。
第二个方面，请参阅图1至图4，本发明实施例提供了一种可植入人工血管或人工气管的制备装置，包括：出液单元1，出液单元1包括注射模块；束流单元2，束流单元2安装在注射模块的出液口；接收单元，接收单元包括滚轴3；导流单元，导流单元包括第一导流部件，第一导流部件设置于滚轴3远离出液单元1的一侧；供电单元，包括注射供电模块及第一供电模块，注射供电模块连接出液口及束流单元，第一供电模块为第一导流部件供电。
具体的，出液口与滚轴3之间的距离为第一距离d1，第一导流部件与滚轴3之间的距离为第二距离d2，其中，还包括第一距离调和系数，第一距离调和系数是第二距离d2除以第一距离d1的比值；出液口及束流单元2上的电势为注射电势E0，第一导流部件上的电势为第一电势E1，滚轴3上的电势为滚轴电势EX，其中，还包括第一电压调和系数，第一电压调和系数是第一电势E1与滚轴电势EX的差值，除以注射电势E0与滚轴电势EX的差值的比值；其中，第一距离调和系数等于第一电压调和系数。
具体的，此处为了便于理解，请参照图1及图3，第一导流部件包括第一导流板40或第一导流罩41，第一导流罩41包括弧形板410、第一侧板411及第二侧板412，第一侧板411及第二侧板412分别设置于弧形板410的两端。不论是第一导流板40或是第一导流罩41，都能让未落在滚轴3上的带电纺丝溶液在超过滚轴3后，受到第一导流部件对其作用的电场力从而又返回落在滚轴3上，区别在于由于形状的不同，其形成的电场会略有变化，但通过调节其上的电势，依然可以达到相应的效果。当然我们也容易想到的是，第一导流部件也可以有其它外形上的变化，在实际的生产中以适应不同血管或气管的需要，也可以适应更多种形状的滚轴3。
本实施例中，通过在注射模块的出液口安装束流单元2，可以有效聚拢及规范静电纺丝溶液的运动方向，因为一般注射器的针孔头中喷出的纺丝溶液会因为环境中电荷分布不均匀、或者溶液本身不均匀、或者针尖处溶液未及时喷射出去有残留等原因，不能沿着针头的方向向前直行，可能会在脱离针头时朝其它方向运动，这加大了纺丝方向的不确定性。而束流单元2可以使纺丝溶液在刚喷出束流单元2时保持沿针头的方向直线运动，且能够延长纺丝溶液的聚拢状态，大大降低了纺丝溶液朝其它方向扩散的可能，提高了纺丝溶液运动的精确性。
并且在滚轴3远离出液单元1的一侧设置第一导流部件，因为聚拢的纺丝溶液在飞行一段时间后溶剂挥发会扩散成类似纺锤体形状，但滚轴3的接收面积有限，扩散后纺丝溶液只有部分落在了滚轴3上，另一部分则被浪费，在第一导流部件上加上电压，第一导流部件上的第一电势E1大于滚轴电势EX，未落在滚轴3上的带电纺丝溶液在超过滚轴3后，受到第一导流部件对其作用的电场力从而又返回落在滚轴3上。
其中，如图1至图4所示，出液口（即针头10的针尖）与滚轴3的轴心之间的距离为第一距离d1，当第一导流部件是第一导流板40时，第二距离d2是第一导流板40与滚轴3的轴心之间的距离，需要注意的是，当第一导流部件是第一导流罩41时，第二距离d2是第一导流罩41的弧形板410的弧形中央与滚轴3的轴心之间的距离，第二距离d2是在与第一距离d1的同一直线上，第一导流部件与滚轴3的轴心之间的距离。首先定义第一距离调和系数是第二距离d2除以第一距离d1的比值，设定第一距离调和系数是因为纺丝溶液的运动特性是跟飞行距离严密相关的，纺丝溶液一般在飞行5至10cm后会扩散，而在生产中正是需要在其扩散后落在滚轴3上，因此首先要确定第一距离d1，接着再确定第二距离d2，一般情况下第二距离d2小于第一距离d1, 第一距离d1可以在5至20cm取值。通过改变第一导流部件与滚轴3之间的距离d2和出液口与滚轴3之间的距离d1的比值（即第一距离调和系数），可以改变纺丝溶液在滚轴3上的沉积分布。较小的第一距离调和系数会产生较高的纤维沉积率，而较大的第一距离调和系数则会产生较低的纤维沉积率。
接下来，再给出液口及束流单元2加上正电压，其电势为注射电势E0，给第一导流部件上加上正电压，其电势为第一电势E1，滚轴3上的电势为滚轴电势EX，滚轴电势EX小于注射电势E0及第一电势E1，第一电势E1小于注射电势E0，这样才能使带电纺丝溶液始终朝滚轴3运动；通过改变第一导流部件上的电势E1与滚轴电势EX的差值，与注射电势E0与滚轴电势EX的差值的比值（即第一电压调和系数），可以改变纺丝溶液在滚轴3上的沉积分布。
根据带电液滴所受电场力既与注射电势E0及第一电势E1相对于滚轴电势EX的大小相关，也与出液口与第一导流部件相对于滚轴3的距离相关，使第一距离调和系数等于第一电压调和系数，则会让带电的纺丝溶液在飞越过滚轴3后重新回落到滚轴3上，避免因为第一电势E1太大或太小影响回落的效果。
本实施例中，通过束流单元2与第一导流部件的共同作用，实现了对纺丝溶液飞行方向的把控以及将扩散的纺丝溶液导流至滚轴3上，解决了现有的原料利用率低及纺丝效率低的技术问题。
可选的，导流单元还包括第二导流板42，第二导流板42设置于带电液滴飞行轨迹的下方并平行于地面；供电单元还包括第二供电模块，第二供电模块为第二导流板42供电。本实施例中，由于纺丝溶液在刚飞出束流单元2后还是聚拢的状态，此时的整个带电液滴会受重力影响向下运动，因此在带电液滴飞行轨迹的下方设置第二导流板42，并在第二导流板42上加电压，利用第二导流板42对带电液滴的电场力，使其不会在聚拢状态下向下运动，加在第二导流板42上的电压可以调控纺丝溶液飞行过程中的高度，使得其能够尽可能多的落在滚轴3上。当然，如果设置第二导流板42还不够，那就将注射单元向上移动或者滚轴向下移动，保证纺丝溶液基本都落在滚轴3上。
可选的，第二导流板42的电势为第二电势E2，第二电势E2小于注射电势E0，且第二电势E2对带电液滴的电场力基本等于所述带电液滴的重力。本实施例中，无论是从成本或是设备整体的大小考虑，都应当使第二导流板42在实际中的距离不离束流单元2所在的平面太远，因此第二电势E2小于注射电势E0，有助于降低用电的成本，也可以减小设备的体积，且第二电势E2对带电液滴的电场力基本等于所述带电液滴的重力，可以使带电液滴直线运动，再次提升了纺丝溶液运动的精确性。当然，我们也能很容易的想到是，如果第二电势E2大于注射电势E0，那只要将第二导流板42设置的足够远，也能达到抵消带电液滴重力的效果。
可选的，导流单元还包括第三导流板43及第四导流板44，供电单元还包括第三供电模块及第四供电模块，第三供电模块为第三导流板43供电，第四供电模块为第四导流板44供电，第三导流板43上的电势为第三电势E3，第四导流板44上的电势为第四电势E4；当滚轴3平行于地面时，第三导流板43及第四导流板44分别设置于滚轴3的两端并垂直于地面。本实施例中，考虑到了类纺锤体形状的溶液落在滚轴3上时，并非是均匀的状态，所以在滚轴3的两端分别设置带电的第三导流板43及第四导流板44，在滚轴3上的纺丝厚度不均时，利用电场力改变带电纺丝溶液的落点位置，使得纺丝厚度均匀；或者对同一条血管上的某段人工血管厚度、或者某些气管有特殊要求，也可以通过调节第三电势E3及第四电势E4达到需求。
可选的，还包括：第二电压调和系数，第二电压调和系数是第一电势E1除以第三电势E3的比值；第三电压调和系数，第三电压调和系数是第一电势E1除以第四电势E4的比值；其中，第二电压调和系数大于第一电压调和系数，以及第三电压调和系数大于第一电压调和系数。本实施例中，设置第二电压调和系数和第三电压调和系数，可以进一步控制纺丝溶液在滚轴3上的沉积分布。第二电压调和系数大于第一电压调和系数，以及第三电压调和系数大于第一电压调和系数的设定，会使得第三电势E3及第四电势E4是小于注射电势E0的，但第三电势E3及第四电势E4与第一电势E1的关系，可以根据纺丝溶液落在滚轴3上的分布或者滚轴3上形成的纺丝厚度来调整，使得人工血管或气管的制备过程更加可控。
可选的，滚轴3的直径存在由大到小的变化。本实施例中，考虑到在人体中实际的血管或气管也有从粗到细的变化，因此设置滚轴的直径存在变化，这使得本申请的装置具有更广泛的适用性，可以制备出不同规格的人工血管或气管，其中一种如图5所示的滚轴3直径均匀的由大到小进行变化，当然也包含了更多种的直径变化以满足不同的临床需求。
可选的，如图6所示，滚轴3包括第一滚段31和第二滚段32，第一滚段31的直径大于第二滚段32的直径。本实施例中，滚轴3包括两种直径不同的滚段，能够适应不同的血管或气管直径，通过调整第一滚段31和第二滚段32的直径，更好地模拟人体血管或气管的分布特征，适应不同直径的人工血管或气管制备。同时第一滚段31和第二滚段32的设计可以使电纺丝在两个滚段上分别形成人工血管的外壁和内壁，可以控制内外两层纤维的厚度和结构，以适应不同的生理环境和使用需求。最后还可以调控纤维的沉积，由于第一滚段31和第二滚段32的直径不同，电纺丝在两个滚段上的沉积速度会发生变化。通常，第一滚段31上的纤维沉积速度较慢，而第二滚段32上的纤维沉积速度较快。这种差异可以用来调控纤维的沉积分布，从而制备出不同结构的人工血管。
可选的，第三导流板43位于第一滚段31所在的一侧，第四导流板44位于第二滚段32所在的一侧，当第三导流板43与第一滚段31的距离等于第四导流板44与第二滚段32的距离时，第三电势E3小于第四电势E4。本实施例中，由于第一滚段31和第二滚段32的直径不同，电纺丝在两个滚段上的沉积速度存在差异，但如果实际需要的人工血管或气管虽然直径不同，但厚度相同时，此时使得第三导流板43与第一滚段31的距离等于第四导流板44与第二滚段32的距离，第三电势E3小于第四电势E4，则纺丝溶液会由于第三导流板43产生的电场力小于第四导流板44产生的电场力而偏向第一滚段31，使得第一滚段31与第二滚段32上沉积的纺丝厚度相同，满足实际需求。
可选的，滚轴3接地。本实施例中，滚轴3接地的好处主要包括：消除静电：在静电纺丝过程中，由于高压电的存在，静电问题不可避免。滚轴3接地可以有效地消除静电，避免静电对纤维沉积的影响，从而保证制备的人工血管具有良好的一致性和稳定性；确保安全性：滚轴3接地可以防止人员接触到带电的滚轴，从而避免电击事故的发生，为制备人工血管的过程提供了重要的安全保障；提高制备效率：通过滚轴3接地，可以更好地控制电纺丝的沉积过程，从而优化人工血管或气管的制备效率和质量；保护设备：滚轴3接地还可以保护设备免受损坏，由于静电纺丝过程中会产生高压电，如果不接地，可能会导致设备损坏或电路故障。通过滚轴3接地，可以有效地保护设备和电路的安全。
可选的，供电单元还包括第六供电模块，第六供电模块为滚轴3供电，滚轴电势EX为负电势。本实施例中，接负高压电的滚轴3可以利用静电原理来控制电纺丝的沉积，由于负高压电的吸引，纺丝会向滚轴方向运动，从而在滚轴上形成纤维层。这种静电控制方式可以实现对电纺丝沉积的有效调控，适应不同的制备需求。除此之外，还有其它方面的有益效果。比如纤维取向，通过调整负高压电的极性和强度，可以控制静电纺丝在滚轴3上的沉积方向和纤维取向，这种取向控制对于制备具有特定结构的人工血管或气管等生物材料具有重要的作用。沉积均匀性，接负高压电的滚轴3可以产生均匀的电场分布，从而使得电纺丝在滚轴上的沉积更加均匀，提高人工血管或气管等生物材料的品质和一致性。
需要注意的是，对于不同材质和形状的滚轴3，可能需要调整负高压电的参数以实现最佳的沉积效果。
可选的，弧形板410的弧度为半圆形；滚轴3的长度为小于弧形板410的长度。本实施例中，由于弧形板410的弧度是半圆形，按照如图1的位置关系，弧形中央至滚轴3的距离大于弧形板410的两条边至滚轴3的距离，则弧形板410的弧形中央至滚轴3的电场强度小于弧形板410的两条边至滚轴3的电场强度，整个弧形板410对滚轴3的电场由弧形中央向两侧逐渐增大，这样会使得带电纺丝溶液在越过滚轴3后更容易向滚轴3靠近弧形板的那一侧沉积，同时滚轴3的长度为小于弧形板410的长度，可以保证滚轴3整体都处于第一导流罩41产生的电场中，纺丝溶液在运动过程中受到第一导流罩41的限制，只能沿着滚轴3的方向沉积。这种导向性可以确保静电纺丝的沉积过程更加稳定和可控，从而制备出结构更加均匀、品质更加优良的人工血管或气管。同时也能确保带电纺丝溶液能够被电场笼罩从而减少浪费，这对于制备昂贵的生物材料来说非常重要，可以降低原材料的成本。我们容易想到的是，弧形板410的弧度和滚轴3长度的选择都是需要经过精确的计算和实验验证，以确保最佳的沉积效果和人工血管或气管的结构质量。此外，如果需要进行对于不同规格或用途的人工血管或气管制备，可能需要根据实际情况进行调整和优化。
可选的，可继续参考图7，束流单元2包括束流筒21，束流筒21包括圆筒211及圆锥212，圆锥212顶部开设圆孔213，圆孔213适配出液单元1的出液口。本实施例中，注射器的针头10为出液单元1的出液口，束流筒21安装在针头10上，束流筒21可以是一体成型的金属制品，当针头10加上高压电时，束流筒21的圆筒211及圆锥212也带有同样的高压电，从针尖射出的纺丝溶液，在圆锥212及圆筒211所产生的电场中，纺丝溶液受到电场力保持着从圆锥212及圆筒211的圆心处直线飞出，不受纺丝溶液不均匀而导致运动方向不可控的影响，使得带电的纺丝溶液液滴运动方向稳定可控，提高溶液的利用率。
可选的，出液单元1还包括第一移动模块，第一移动模块连接注射模块，使得注射模块沿滚轴3的轴向及径向移动。本实施例中，加入第一移动模块后主要的技术效果有：调整注射位置：通过第一移动模块，注射模块可以沿滚轴3的轴向及径向移动，从而调整纺丝的喷射位置，以适应不同长度的血管或气管或调整纤维在血管或气管上的沉积位置；保持相对位置：在静电纺丝过程中，注射模块和滚轴3需要保持一定的相对位置关系，通过第一移动模块，可以确保注射模块与滚轴3之间的相对位置始终保持不变，从而保证静电纺丝过程的稳定性；适应不同直径的血管或气管：通过第一移动模块，注射模块可以适应不同直径的滚轴3，从而制备出不同直径的人工血管或气管，这使得制备的人工血管或气管更具有多样性和适用性；提高制备效率：通过第一移动模块，注射模块可以随着滚轴3的转动而移动，使得纺丝在滚轴3上的沉积更加均匀，这有助于提高人工血管或气管的制备效率和质量。第一移动模块在本申请的装置中使得注射模块能够在两个维度上运动，使得制备人工血管或气管的过程更加灵活、稳定和高效。
可选的，还包括激光测距单元5，激光测距单元5包括激光模块，用于测量滚轴上人工血管的厚度。本实施例中，加入激光测距单元后，整个装置的效果有显著的提升，主要体现在：精确控制人工血管或气管的厚度：通过激光测距单元，可以精确测量滚轴3上人工血管或气管的厚度，这使得制备的人工血管或气管在厚度上更加均匀和可控，从而提高其质量和适用性；实时反馈和调整：通过激光测距单元的测量数据，可以实时反馈人工血管或气管的厚度情况，从而根据需要调整静电纺丝的工艺参数，除了电压，可能还有距离或注射速度等，以实现更好的制备效果；提高制备效率：通过激光测距单元的测量数据，可以快速判断人工血管或气管的沉积情况，从而及时调整注射模块的位置或其他工艺参数，提高制备效率；优化资源利用：通过激光测距单元的测量数据，可以精确控制人工血管或气管的长度和厚度，从而优化材料的利用，降低制备成本；增强安全性：通过激光测距单元，可以避免因人工测量而产生的误差和安全隐患，提高制备过程的安全性。
可选的，激光测距单元5还包括第二移动模块，第二移动模块连接激光模块，使得激光模块沿滚轴3的轴向移动。在激光单元加入第二移动模块后，对整个装置的效果会有进一步的影响，比如更精确的测量：通过第二移动模块，激光模块可以沿滚轴3的轴向移动，从而在制备的不同阶段对人工血管或气管进行精确的厚度测量，这有助于获得人工血管或气管在整个长度上的厚度分布情况，进一步提高了制备过程的精确性和可控性；实时反馈和调整：第二移动模块使激光模块能够实时跟随人工血管或气管的生长过程。根据实时测量的厚度数据，可以反馈调整电纺丝的工艺参数或注射模块的位置，以实现更好的制备效果，这有助于提高制备效率和人工血管或气管的质量；提高制备效率：通过第二移动模块，激光模块可以在制备过程中实时跟随人工血管或气管的生长过程。这使得制备过程更加连续和高效，减少了不必要的操作和等待时间；优化资源利用：通过第二移动模块的测量数据，可以精确控制人工血管或气管的长度和厚度，从而优化材料的利用，降低制备成本。这有助于提高整个制备过程的资源利用效率。激光单元加入第二移动模块后，整个装置的效果会更加精确、高效、安全和资源优化，有助于提高人工血管或气管的制备效率和品质。
第三个方面，请参阅图1至图4，本发明实施例还提供了一种可植入人工血管或人工气管的制备方法，包括如前述的可植入人工血管或人工气管的制备装置：预先设置注射电势E0及滚轴电势EX；获取第一距离d1以及第二距离d2，其中，第一距离d1是出液口与滚轴之间的距离，第二距离d2是第一导流部件与滚轴之间的距离；根据第一距离d1以及第二距离d2确定第一距离调和系数，其中，第一距离调和系数是第二距离d2除以第一距离d1的比值；根据注射电势E0及滚轴电势EX以及第一距离调和系数确定第一电势E1；出液单元开始出液，根据带电液体的落点调整第二电势E2；根据注射电势E0、第一电势E1及滚轴电势EX，设定第三电势E3及第四电势E4；控制器获取滚轴3上不同位置的纺丝厚度，根据不同位置的纺丝厚度，调整第三电势E3及第四电势E4。
本实施例中，预先设置注射电势E0及滚轴电势EX，注射电势E0一般的选择范围是0至80KV，而滚轴电势EX则可以选择接地为零电势或者接负高压电为负电势。获取第一距离d1以及第二距离d2，再根据第一距离调和系数，确定第一电势E1。出液单元开始出液后，根据带电液体的落点调整第二电势E2，使得纺丝溶液基本落在滚轴3上；之后，再设置第三电势E3及第四电势E4，而控制器获取滚轴3上不同位置的纺丝厚度，根据不同位置的纺丝厚度，调整第三电势E3及第四电势E4，指的是想要厚度均匀可以调整第三电势E3及第四电势E4，如果需要的血管或气管是直径不同或者需要不同厚度的，也可以调整第三电势E3及第四电势E4达到目标需求。
可选的，根据注射电势E0、第一电势E1及滚轴电势EX，设定第三电势E3及第四电势E4包括：根据注射电势E0、滚轴电势EX以及第一电势E1确定第一电压调和系数，其中，第一电压调和系数是第一电势E1与滚轴电势EX的差值，除以注射电势E0与滚轴电势EX的差值的比值；根据第二电压调和系数大于第一电压调和系数，以及第三电压调和系数大于第一电压调和系数，设定第三电势E3及第四电势E4，其中，第二电压调和系数是第一电势E1除以第三电势E3的比值，第三电压调和系数是第一电势E1除以第四电势E4的比值。本实施例中，为了方便后续的调整，可以在最开始设置第三电势E3及第四电势E4相同。
可选的，根据不同位置的纺丝厚度，调整第三电势E3及第四电势E4包括：当纺丝厚度在滚轴的中心部分较厚，而在两侧较薄时，减小第三电势E3及第四电势E4，使得纺丝厚度均匀；当纺丝厚度在滚轴的中心部分较薄，而在两侧较厚时，增大第三电势E3及第四电势E4，使得纺丝厚度均匀；当纺丝厚度在滚轴的靠近第三导流板的一侧较薄，靠近第四导流板的一侧较厚时，减小第三电势E3并增大第四电势E4，使得纺丝厚度均匀；当纺丝厚度在滚轴的靠近第三导流板的一侧较厚，靠近第四导流板的一侧较薄时，增大第三电势E3并减小第四电势E4，使得纺丝厚度均匀。本实施例中，主要是为了让纺丝厚度均匀的具体方法，第三电势E3及第四电势E4都为正电势，对同带正电的纺丝溶液有斥力，假如纺丝厚度在滚轴3的中心部分较薄，而在两侧较厚时，增大第三电势E3及第四电势E4，电场力会将纺丝溶液向中间推，使得整个滚轴3上的纺丝厚度均匀，其它情况也可同理推论，在此不做赘述。
本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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。
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个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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，可以具体状况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (20)
1.一种可植入人工血管或人工气管，其特征在于，包括：内纺丝层、支架层以及外纺丝层，所述内纺丝层的丝径为0.4um～4um，所述内纺丝层的管壁厚度为60～120um，所述外纺丝层的丝径为1.5um～4um，所述外纺丝层的管壁厚度为200～400um，所述内纺丝层和所述外纺丝层均由静电纺丝装置制备而得；
其中，制备所述内纺丝层和所述外纺丝层的装置包括：出液单元，所述出液单元包括注射模块；
束流单元，所述束流单元安装在所述注射模块的出液口；
接收单元，所述接收单元包括滚轴；
导流单元，所述导流单元包括第一导流部件，所述第一导流部件设置于所述滚轴远离所述出液单元的一侧；
供电单元，包括注射供电模块及第一供电模块，所述注射供电模块接所述出液口及所述束流单元，所述第一供电模块为所述第一导流部件供电；
所述出液口与所述滚轴之间的距离为第一距离d1，所述第一导流部件与所述滚轴之间的距离为第二距离d2，其中，还包括第一距离调和系数，所述第一距离调和系数是所述第二距离d2除以所述第一距离d1的比值；
所述出液口及所述束流单元上的电势为注射电势E0，所述第一导流部件上的电势为第一电势E1，所述滚轴上的电势为滚轴电势EX，其中，还包括第一电压调和系数，所述第一电压调和系数是所述第一电势E1与所述滚轴电势EX的差值，除以所述注射电势E0与所述滚轴电势EX的差值的比值；
其中，所述第一距离调和系数等于所述第一电压调和系数；
所述导流单元还包括第二导流板，所述第二导流板设置于带电液滴飞行轨迹的下方并平行于地面；
所述供电单元还包括第二供电模块，所述第二供电模块为所述第二导流板供电；
所述第二导流板的电势为第二电势E2，所述第二电势E2小于注射电势E0，且所述第二电势E2对带电液滴的电场力基本等于所述带电液滴的重力；
所述导流单元还包括第三导流板及第四导流板，所述供电单元还包括第三供电模块及第四供电模块，所述第三供电模块为所述第三导流板供电，所述第四供电模块为所述第四导流板供电，所述第三导流板上的电势为第三电势E3，所述第四导流板上的电势为第四电势E4；
当所述滚轴平行于地面时，所述第三导流板及第四导流板分别设置于所述滚轴的两端并垂直于地面。
2.根据权利要求1所述的可植入人工血管或人工气管，其特征在于，所述内纺丝层的孔隙率为50%-60%。
3.根据权利要求2所述的可植入人工血管或人工气管，其特征在于，所述外纺丝层的孔隙率为60%-70%。
4.根据权利要求3所述的可植入人工血管或人工气管，其特征在于，所述内纺丝层的纤维排列方向是随机排布，所述外纺丝层的纤维排列方向是随机排布。
5.一种可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，包括：
出液单元，所述出液单元包括注射模块；
束流单元，所述束流单元安装在所述注射模块的出液口；
接收单元，所述接收单元包括滚轴；
导流单元，所述导流单元包括第一导流部件，所述第一导流部件设置于所述滚轴远离所述出液单元的一侧；
供电单元，包括注射供电模块及第一供电模块，所述注射供电模块接所述出液口及所述束流单元，所述第一供电模块为所述第一导流部件供电；
所述出液口与所述滚轴之间的距离为第一距离d1，所述第一导流部件与所述滚轴之间的距离为第二距离d2，其中，还包括第一距离调和系数，所述第一距离调和系数是所述第二距离d2除以所述第一距离d1的比值；
所述出液口及所述束流单元上的电势为注射电势E0，所述第一导流部件上的电势为第一电势E1，所述滚轴上的电势为滚轴电势EX，其中，还包括第一电压调和系数，所述第一电压调和系数是所述第一电势E1与所述滚轴电势EX的差值，除以所述注射电势E0与所述滚轴电势EX的差值的比值；
其中，所述第一距离调和系数等于所述第一电压调和系数；
所述导流单元还包括第二导流板，所述第二导流板设置于带电液滴飞行轨迹的下方并平行于地面；
所述供电单元还包括第二供电模块，所述第二供电模块为所述第二导流板供电；
所述第二导流板的电势为第二电势E2，所述第二电势E2小于注射电势E0，且所述第二电势E2对带电液滴的电场力基本等于所述带电液滴的重力；
所述导流单元还包括第三导流板及第四导流板，所述供电单元还包括第三供电模块及第四供电模块，所述第三供电模块为所述第三导流板供电，所述第四供电模块为所述第四导流板供电，所述第三导流板上的电势为第三电势E3，所述第四导流板上的电势为第四电势E4；
当所述滚轴平行于地面时，所述第三导流板及第四导流板分别设置于所述滚轴的两端并垂直于地面。
6.根据权利要求5所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述第一导流部件包括第一导流板或第一导流罩，所述第一导流罩包括弧形板、第一侧板及第二侧板，所述第一侧板及所述第二侧板分别设置于所述弧形板的两端。
7.根据权利要求6所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述弧形板的弧度为半圆形；
所述滚轴的长度为小于所述弧形板的长度。
8.根据权利要求5所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，还包括：
第二电压调和系数，所述第二电压调和系数是所述第一电势E1除以所述第三电势E3的比值；
第三电压调和系数，所述第三电压调和系数是所述第一电势E1除以所述第四电势E4的比值；
其中，所述第二电压调和系数大于所述第一电压调和系数，以及所述第三电压调和系数大于所述第一电压调和系数。
9.根据权利要求8所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述滚轴的直径存在由大到小的变化。
10.根据权利要求9所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述滚轴还包括第一滚段和第二滚段，所述第一滚段的直径大于第二滚段的直径。
11.根据权利要求10所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述第三导流板位于所述第一滚段所在的一侧，第四导流板位于所述第二滚段所在的一侧，当所述第三导流板与所述第一滚段的距离等于所述第四导流板与所述第二滚段的距离时，所述第三电势E3小于所述第四电势E4。
12.根据权利要求11所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述滚轴接地。
13.根据权利要求11所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述供电单元还包括第六供电模块，所述第六供电模块为所述滚轴供电，所述滚轴电势EX为负电势。
14.根据权利要求5所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述束流单元包括束流筒，所述束流筒包括圆筒及圆锥，所述圆锥顶部开设圆孔，所述圆孔适配所述出液单元的出液口。
15.根据权利要求5所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述出液单元还包括第一移动模块，所述第一移动模块连接所述注射模块，使得所述注射模块沿所述滚轴的轴向及径向移动。
16.根据权利要求5所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，还包括激光测距单元，所述激光测距单元包括激光模块，用于测量所述滚轴上人工血管的厚度。
17.根据权利要求16所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于，所述激光测距单元还包括第二移动模块，所述第二移动模块连接所述激光模块，使得所述激光模块沿所述滚轴的轴向移动。
18.一种可植入人工血管或人工气管的制备方法，包括如权利要求11所述的可植入人工血管或人工气管的制备装置，其特征在于：
预先设置所述注射电势E0及所述滚轴电势EX；
获取第一距离d1以及第二距离d2，其中，所述第一距离d1是所述出液口与所述滚轴之间的距离，所述第二距离d2是所述第一导流部件与所述滚轴之间的距离；
根据所述第一距离d1以及所述第二距离d2确定第一距离调和系数，其中，所述第一距离调和系数是所述第二距离d2除以所述第一距离d1的比值；
根据所述注射电势E0、所述滚轴电势EX以及所述第一距离调和系数确定所述第一电势E1；
所述出液单元开始出液，根据带电液体的落点调整所述第二电势E2；
根据所述注射电势E0、所述第一电势E1及所述滚轴电势EX，设定所述第三电势E3及所述第四电势E4；
控制器获取所述滚轴上不同位置的纺丝厚度，根据不同位置的纺丝厚度，调整所述第三电势E3及所述第四电势E4。
19.根据权利要求18所述的可植入人工血管或人工气管的制备方法，其特征在于，所述根据所述注射电势E0、所述第一电势E1及所述滚轴电势EX，设定所述第三电势E3及所述第四电势E4包括：
根据所述注射电势E0、所述滚轴电势EX以及所述第一电势E1确定第一电压调和系数，其中，所述第一电压调和系数是所述第一电势E1与所述滚轴电势EX的差值，除以所述注射电势E0与所述滚轴电势EX的差值的比值；
根据第二电压调和系数大于所述第一电压调和系数，以及第三电压调和系数大于所述第一电压调和系数，设定所述第三电势E3及所述第四电势E4，其中，所述第二电压调和系数是所述第一电势E1除以所述第三电势E3的比值，所述第三电压调和系数是所述第一电势E1除以所述第四电势E4的比值。
20.根据权利要求19所述的可植入人工血管或人工气管的制备方法，其特征在于，所述根据不同位置的纺丝厚度，调整所述第三电势E3及所述第四电势E4包括：
当所述纺丝厚度在所述滚轴的中心部分较厚，而在两侧较薄时，减小所述第三电势E3及所述第四电势E4，使得纺丝厚度均匀；
当所述纺丝厚度在所述滚轴的中心部分较薄，而在两侧较厚时，增大所述第三电势E3及所述第四电势E4，使得纺丝厚度均匀；
当所述纺丝厚度在所述滚轴的靠近所述第三导流板的一侧较薄，靠近所述第四导流板的一侧较厚时，减小所述第三电势E3并增大所述第四电势E4，使得纺丝厚度均匀；
当所述纺丝厚度在所述滚轴的靠近所述第三导流板的一侧较厚，靠近所述第四导流板的一侧较薄时，增大所述第三电势E3并减小所述第四电势E4，使得纺丝厚度均匀。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106170268A (zh) * | 2013-12-27 | 2016-11-30 | 尼奥格拉夫特科技公司 | 人工移植体装置及相关系统和方法 |
| CN108136078A (zh) * | 2015-10-01 | 2018-06-08 | 谢尔蒂斯有限公司 | 静电纺丝涂敷和层叠内腔假体的方法 |
| CN111150522A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-15 | 武汉杨森生物技术有限公司 | 一种纤维取向复合结构的人工血管及其制备方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006080008A2 (en) * | 2005-01-25 | 2006-08-03 | Nicast Ltd. | Artificial vascular prosthesis |
| EP2663265A4 (en) * | 2011-01-14 | 2016-05-25 | Neograft Technologies Inc | APPARATUS FOR GENERATING DEVICES FOR GRAFT |
| EP4015678A1 (de) * | 2020-12-17 | 2022-06-22 | Medizinische Universität Wien | Vorrichtung und verfahren zur herstellung eines anisotropen fasergerüsts durch elektrospinning |
-
2024
- 2024-02-20 CN CN202410186561.9A patent/CN117752463B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106170268A (zh) * | 2013-12-27 | 2016-11-30 | 尼奥格拉夫特科技公司 | 人工移植体装置及相关系统和方法 |
| CN108136078A (zh) * | 2015-10-01 | 2018-06-08 | 谢尔蒂斯有限公司 | 静电纺丝涂敷和层叠内腔假体的方法 |
| CN111150522A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-15 | 武汉杨森生物技术有限公司 | 一种纤维取向复合结构的人工血管及其制备方法 |
| CN115110160A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-09-27 | 江苏新视界先进功能纤维创新中心有限公司 | 一种静电纺丝装置及一种纳米纤维的制备方法 |
| CN117297830A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-12-29 | 成都欧赛医疗器械有限公司 | 一种多功能复合人工血管及其制备方法 |
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