CN203064808U

CN203064808U - 一种多流体混合喷射成形气动式供料装置

Info

Publication number: CN203064808U
Application number: CN 201220280697
Authority: CN
Inventors: 刘媛媛; 韩振中; 于永泽; 方淑慧; 胡庆夕
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2022-06-15

Abstract

本实用新型涉及一种多流体混合喷射成形气动式供料装置。它包括一个气压驱动装置、一个气压调节装置、一个气压检测装置、一个储料机构和一个喷头机构。所述气压驱动装置通过气管经气压调节装置连接喷头机构，气压调节装置上安装气压检测装置。本实用新型能够实现对多种生物材料在不同时间按任意配比混合并喷射成形。

Description

一种多流体混合喷射成形气动式供料装置

技术领域

本实用新型涉及一种骨组织工程支架快速成型技术，尤其是涉及一种可精确控制的多流体混合喷射成形气动式供料装置。

背景技术

近些年来，由于人们越来越关注组织工程支架在组织修复上的应用，组织工程支架是一种高孔隙率、具有一定力学性能，可在人体内降解的生物支架。组织工程支架的制备方法有静电纺丝法、快速原型法、冷冻干燥法，直接模具浇注成型法，粒子沥虑法等。由于组织工程支架良好的生物相容性和可降解性，使其广泛用于医疗，材料等行业。由于组织工程支架的优良性能，人们对其制造方法进行了广泛的研究，但是用传统的方法很难制造出孔的直径和方向可控的组织工程支架。快速成型技术可以很方便的制造出复杂内、外部结构的三维实体，这是传统的组织工程支架制备方法所无法实现的，对其研究和应用也就越来越多。

目前，采用快速成型技术制备组织工程支架时，常用的供料装置类型主要有：螺杆挤出式供料装置、活塞挤压式供料装置、气动式供料装置。其中，螺杆挤出式供料装置和活塞挤压式供料装置通过步进电机来驱动，它虽能实现粘度较大材料的挤出成型，但其无法实现开环控制，影响供料的精度。采用稳压源作为驱动力的气动式供料装置，由于其气源稳定、持续，其结构及原理简单、操作方便，使用及维护成本较低，料筒和针头更换、清洗方便，而被广泛应用。通过合理控制与调节气动式供料装置的气压调节装置，并结合压力检测装置，能够实现压力调节的快速响应。

然而，目前常用的组织工程支架喷射成型供料装置大都是单一组分材料的供料装置，而由单一组分生物材料成型的组织工程支架很难满足细胞培养的生物性能，通过将不同性能的生物材料混合反应后，取长补短，最终成型的支架能有效的模拟细胞外基质，从而对细胞培养起到积极作用。另外，同轴结构的双组份喷头结构能够实现细胞的三维立体可控组装，以及生物组织工程支架生长因子的缓释。因此，设计一种多流体混合喷射成形气动式供料装置意义重大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对已有技术存在的不足，提供一种多流体混合喷射成形气动式供料装置，能够实现对多种生物材料在不同时间按任意配比混合并喷射成形，并且采用同轴结构的喷头结构能够实现细胞的三维立体可控组装，以及生物支架生长因子的缓释。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种多流体混合喷射成形气动式供料装置，包括一个气压驱动装置、一个气压调节装置、一个气压检测装置、一个储料机构和一个喷头机构，其特征在于：所述气压驱动装置通过气管经气压调节装置和储料机构连接喷头机构，气压调节装置上安装气压检测装置。

所述气压驱动装置，包括一个空气压缩机、一个储气罐、一个三通快速转接头空气压缩机用来产生所需的气源，储气罐用来储存空气压缩机产生的气源。通过一个快速三通转接头与储气罐的排气口相连，用来产生两路气源。

所述气压调节装置，包括两个调压阀、两个两位三通电磁阀。两个调压阀用来实时的调节从储气罐的两个排气口出来的气源的压力值，并通过气管将其分别与储气罐的两个排气口相连；两个两位三通电磁阀用来实现供料压力的从加压基础材料，到保持恒压打到供料的均匀性，再到泄压保证供料及时停止。两个两位三通电磁阀的一个端口通过气管分别与两个调压阀连接，另一个端口再通过气管与喷头机构密封盖上端的两个宝塔接头连接，分别给喷头机构的内、外料筒供气。

所述气压检测装置包括两个压力传感器包括两个压力传感器，该压力传感器的量程为0~0.4MPa，通过气管连接在调压阀与两位三通电磁阀之间。通过气管将它们与气压调节装置相连。

所述储料机构，包括内料筒、外料筒和密封盖。内料筒上端通过螺纹连接与密封盖固定，内料筒下端设有一个转接头，其与内喷嘴相连；外料筒上端通过螺纹连接于密封盖固定，外料筒下端设有一个转接头，其与外喷嘴相连；密封盖上端设有两个宝塔接头，其中宝塔接头A通过气管与气压驱动装置相连，为内料筒供气；宝塔接头B通过气管与气压驱动装置相连，并为外料筒供气。

所述喷头机构，包括一个内喷嘴和一个外喷嘴，两个喷嘴都采用医用注射器喷嘴。

上述气管为软管，由橡胶或塑料材料制备而成。

结合本实用新型控制系统的实时性和逻辑控制，系统采用PLC来控制。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点：

1. 本实用新型通过空气压缩机产生的气源作为驱动力，以压力作为反馈信号，能做到实时、迅速的响应，克服了传统机械式挤出成型时供料速度在运行时反应速度差的缺点。通过两位三通电磁阀的启停工作，可有效避免生物材料在喷射成型过程中的流涎现象；

2. 本实用新型根据不同材料对于喷射成型供料速度的不同要求，能够精确、快速、稳定的切换差异大的挤出液体速度，可实现多种类型生物材料的在不同时间按任意配比混合并喷射成形，从而改善了由单组分材料挤出成型的组织工程支架无法满足支架生物性能的缺点。另外，同轴结构的双组份喷头结构能够实现细胞的三维立体可控组装，以及生物组织工程支架生长因子的缓释。

3. 具有模块化设计特征，自动化程度高，结构紧凑，易于装配和检修；

4. 装置结构和构造简单，成本低、可实现性强、操作方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构总图。

图2是本实用新型的储料机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

实施例一：如图1所示，一种多流体混合喷射成形气动式供料装置，包括一个气压驱动装置（1）、一个气压调节装置（2）、一个气压检测装置（3）、一个储料机构（4）、一个喷头机构（5）。所述气压驱动装置包括空气压缩机和储气罐，通过气管将储气罐与气压调节装置相连。所述气压调节装置包括两个调压阀、两个两位三通电磁阀。所述气压检测装置包括两个压力传感器，并与所述气压调节装置通过气管相连。所述储料机构，包括内料筒、外料筒和密封盖，通过气管将密封盖与所述气压调节装置相连，在内、外料筒下端通过宝塔接头与所述喷头机构相连。

实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：如图1、2所示，气压驱动装置（1），包括一个空气压缩机（7）、一个储气罐（8）、一个三通快速转接头（9）。空气压缩机（7）用来产生所需的气源，气压值在0~0.8MPa范围内。储气罐（8）用来储存空气压缩机（7）产生的气源。通过一个快速三通转接头（9）与储气罐（8）的排气口相连，用来产生两路气源。

气压调节装置（2），包括两个调压阀（11）（12）、两个两位三通电磁阀（13）（14）。两个调压阀（11）（12）的调压范围控制在0~2MPa之间，用来实时的调节从储气罐（8）的两个排气口出来的气源的压力值，并通过气管（10）将其分别与储气罐（8）的两个排气口相连；两个两位三通电磁阀（13）（14）电连接控制箱（6）协同控制，工作电压为24V，用来实现供料压力的从加压基础材料，到保持恒压打到供料的均匀性，再到泄压保证供料及时停止。两个两位三通电磁阀（13）（14）的一个端口通过气管（10）分别与两个调压阀（11）（12）连接，另一个端口再通过气管（10）与喷头机构密封盖（19）上端的两个宝塔接头（20）（21）连接，分别给喷头机构的内、外料筒供气。

气压检测装置（3），包括两个压力传感器（15）（16），该压力传感器的量程为0~0.4MPa，分别通过气管（10）将它们与气压调节装置（2）相连。

储料机构（4），包括内料筒（17）、外料筒（18）和密封盖（19）。内料筒（17）上端通过螺纹连接与密封盖（19）固定，内料筒（17）下端设有一个外径5mm的宝塔接头（22），其与内喷嘴（24）相连；外料筒（18）上端通过螺纹连接于密封盖（19）固定，外料筒下端设有一个外径5mm宝塔接头（23），其与外喷嘴（25）相连；密封盖上端设有两个外径5mm宝塔接头（20）（21），其中宝塔接头A（20）通过气管（10）与气压驱动装置（2）相连，为内料筒（17）供气；宝塔接头B（21）通过气管（10）与气压驱动装置（2）相连，并为外料筒供气（18）。为保证密封盖（19）的密封性，在密封盖（19）与内料筒（17）和外料筒（18）之间通过0型圈密封。

喷头机构（5），包括一个内喷嘴（24）和一个外喷嘴（25），两个喷嘴都采用医用注射器针头，根据实际需求，选择不同直径系列的注射器针头。

上述气管为软管，内径为3mm，由硅胶或塑料材料制备而成。

系统控制器采用PLC（6）控制，通过编制控制程序实现对供料装置气动系统的直接控制，使成本大为降低，可靠性与静态控制精度得到很大提高。

Claims

1.一种多流体混合喷射成形气动式供料装置，包括一个气压驱动装置（1）、一个气压调节装置（2）、一个气压检测装置（3）、一个储料机构（4）和一个喷头机构（5），其特征在于：所述气压驱动装置（1）通过气管（10）经气压调节装置（2）和储料机构（4）连接喷头机构（5），气压调节装置（2）上安装气压检测装置（3）。

2.根据权利要求1所述多流体混合喷射成形气动式供料装置，其特征在于所述气压驱动装置（1）是一个空气压缩机（7）通过气管（10）经一个储气罐（8）连接一个三通快速转接头（9）；空气压缩机（7）的气压值在0~0.8MPa范围内；快速三通转接头（9）与储气罐（8）的排气口相连。

3.根据权利要求2所述多流体混合喷射成形气动式供料装置，其特征在于所述气压调节装置（2）包括两个调压阀（11、12）、两个两位三通电磁阀（13、14）；两个调压阀（11、12）的调压范围控制在0~2MPa之间，通过气管（10）将其分别与所述储气罐（8）的两个排气口相连；两个两位三通电磁阀（13、14）的工作电压为24V；

两个两位三通电磁阀（13、14）的一个端口通过气管（10）分别与两个调压阀（11、12）连接，另一个端口再通过气管（10）与所述喷头机构密封盖（19）上端的两个宝塔接头（20、21）连接。

4.根据权利要求3所述多流体混合喷射成形气动式供料装置，其特征在于所述气压检测装置（3）包括两个压力传感器（15、16），该压力传感器的量程为0~0.4MPa，通过气管（10）连接在调压阀（11、12）与两位三通电磁阀（13、14）之间。

5.根据权利要求3所述多流体混合喷射成形气动式供料装置，其特征在于所述储料机构（4）包括内料筒（17）、外料筒（18）和密封盖（19），内料筒（17）上端通过螺纹连接与密封盖（19）固定，内料筒（17）下端设有一个外径5mm的宝塔接头（22），与所述喷头机构（5）的内喷嘴（24）相连；外料筒（18）上端通过螺纹旋接于密封盖（19）固定，外料筒（18）下端设有一个外径5mm宝塔接头（23），其与外喷嘴（25）相连；密封盖（19）上端设有两个外径5mm宝塔接头（20）（21），其中宝塔接头A（20）通过气管（10）与气压驱动装置（2）相连，为内料筒（17）供气；宝塔接头B（21）通过气管（10）与气压驱动装置（2）相连，并为外料筒供气（18）；在密封盖（19）与内料筒（17）和外料筒（18）之间通过0型圈密封。

6.根据权利要求5所述多流体混合喷射成形气动式供料装置，其特征在于所述喷头机构（5），包括一个内喷嘴（24）和一个外喷嘴（25），两个喷嘴都采用医用注射器针头。