CZ25045U1 - Zařízení k výrobě nanovlákenné textilie, zejména pro osazování živými organizmy - Google Patents
Zařízení k výrobě nanovlákenné textilie, zejména pro osazování živými organizmy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ25045U1 CZ25045U1 CZ201227188U CZ201227188U CZ25045U1 CZ 25045 U1 CZ25045 U1 CZ 25045U1 CZ 201227188 U CZ201227188 U CZ 201227188U CZ 201227188 U CZ201227188 U CZ 201227188U CZ 25045 U1 CZ25045 U1 CZ 25045U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- spinning
- collecting electrode
- substrate
- electrode
- gas
- Prior art date
Links
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title description 5
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 11
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 9
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Description
Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízeni nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.
CZ 25045 Ul
Zařízení k výrobě nanovlákenné textilie, zejména pro osazování živými organizmy
Oblast techniky
Technické řešení se týká zařízení k výrobě nanovlákenné textilie, zejména pro osazování živými organizmy a/nebo buňkami, například pro scaffoldy ve tkáňovém inženýrství, elektrostatickým zvlákňováním polymerů v elektrostatickém poli o vysoké intenzitě mezi zvlákňovací elektrodou a sběrnou elektrodou.
Dosavadní stav techniky
Tkáňové inženýrství je odvětvím biomedicíny, které se primárně zabývá substitucí a regenerací poškozených tkání. K těmto účelům jsou mimo jiné používány biodegradabilní porézní matrice, io scaffoldy. Scaffoldy se osadí buněčnou kulturou a vsadí se do místa poškození. Buňky osazené ve scaffoldu postupně proliferují jeho porézní strukturou a vytváří novou tkáň. Materiál, z něhož je scaffold vytvořen, podléhá v organizmu biologické degradaci a postupně ustupuje nově vytvářené tkáni.
Scaffoldy se vytvářejí z biodegradovatelných polymerů různými způsoby, například 3D tiskem nebo elektrostatickým zvlákňováním, přičemž metoda elektrostatického zvlákňování se pro osazování buňkami jeví velmi perspektivní. Běžně vytvářené nanovlákenné textilie jsou tvořeny relativně tenkou vrstvou nanovláken a mají vynikající vlastnosti pro filtraci, ale vzhledem ke svému celkovému objemu mají malý podíl mezivlákenných prostorů, takže se obtížně osazují buňkami, respektive v nich lze uložit menší množství buněk, než by bylo pro použití ve tkáňovém inže20 nýrství optimální.
v dalších oborech, například při kvašení nebo v čistírnách odpadních vod, se užívá osazování živých mikroorganizmů do textilních nosičů. I v těchto technologiích se nanovlákenné textilie vytvořené elektrostatickým zvlákňováním polymerů jeví velmi perspektivní, přičemž kromě ceny se hlavní nevýhodou jeví malý podíl mezivlákenných prostorů vzhledem k celkovému objemu nanovlákenné textilie.
Cílem technického řešení je proto navrhnout zařízení k vytváření nanovtákenných porézních polymemích matric nebo textilií s dostatečným podílem mezivlákenných prostorů, přičemž pro některá použití je nezbytné, aby zvlákňovaný polymer byl biodegradabilní.
Podstata technického řešení
Cíle technického řešení je dosaženo zařízením, jehož podstata spočívá v tom, že sběrné elektrodě je přiřazena alespoň jedna tryska pro přivádění plynu proti směru pohybu nanovláken vytvořeno množství trysek směřujících proti směru pohybu nanovláken při jejich ukládání.
Uspořádání trysek, sběrných elektrod a podkladového materiálu jsou uvedena v závislých nárocích.
Objasnění výkresů
Příkladná provedení technického řešení jsou schematicky znázorněna na přiložených výkresech, kde značí Obr. 1 zařízení pro diskontinuální výrobu. Obr. 2 zařízení pro kontinuální výrobu, Obr. 3 podélný řez sběrnou elektrodou podle Obr. 3, Obr. 4 boční pohled na příkladné provedení sběrné elektrody pro diskontinuální výrobu a Obr. 5 axonornetrieký pohled na sběrnou elektrodu
-u) podle Obr. 4.
CZ 25045 Ul
Příklady uskutečnění technického řešení
Zařízení bude objasněno na příkladných provedeních znázorněných na přiložených výkresech. Pro výrobu nanovlákenných textilií malých plošných rozměrů určených zejména pro scaffoldy ve tkáňovém inženýrství, slouží zařízení schematicky znázorněné na Obr. 1 a v konkrétním příkladu provedení na Obr. 4 a 5,
Ve zv láků ovací komoře I zařízení podle Obr. 1 jsou uspořádány čtyři zvlákňovací elektrody 2, které jsou tvořeny vhodnou známou zvlákňovací elektrodou, například strunou, tyčí, řadou vedle sebe uspořádaných hrotů nebo trysek, a připojeny k jednomu pólu zdroje vysokého napětí 3. Počet zvlákňovacích elektrod 2 a jejich druh je pouze příkladný a záleží na technologických to potřebách. Odborník ho bude volit podle zkušeností a případně i výsledků zkoušek. Proti zvlákňovacím elektrodám 2 je uspořádána sběrná elektroda 4, která je připojená ke druhému pólu zdroje 3 vysokého napětí a tvořená ve znázorněném provedení dutou deskou, jejíž dutina tvoří tlakovou komoru 44, která je připojena ke známému neznázoměnému zdroji tlakového plynu a v jejíž stěně směřující ke zvlákňovacím elektrodám 2 jsou vytvořeny trysky 42 pro vytváření proudů 43 plynu směřujících proti zvlákňovacím elektrodám 2. Mezi zvlákftovacími elektrodami 2 a sběrnou elektrodou 4 je uspořádán podklad 5 vytvořený z materiálu prostupného pro plyn, například textilní, kovovou nebo nekovovou mřížkou.
Plynem použitým pro vytváření proudů 43 plynu může být podle technologických požadavků vzduch, inertní plyn nebo jiný plyn.
Po nanesení zvlákňovaného polymeru 21 na povrch zvlákňovacích elektrod 2, se mezi zvlákňovacími elektrodami 2 a sběrnou elektrodou 4 po jejich připojení ke zdroji 3 vysokého napětí vytvoří elektrostatické pole o vysoké intenzitě, které je schopno z hladiny polymeru 2J_ nacházející se na zvlákňovací elektrodě 2 vytvářet nanovlákna 211 a dopravovat je ke sběrné elektrodě 4 a ukládat na podklad 5. Vzhledem k tomu, že před dopadem na podklad 5 začnou na nanovlákna
21 1 působit proudy 43 plynu vystupující z trysek 42. Proudy 43 plynu působí na nanovlákna 21 1 před jejich dopadem na podklad 5 a zpomalí jejich let, urychlí vysoušení rozpouštědel, a tím zvýší mechanickou tuhost nanovláken 211. Proudy 43 plynu působí proti směru přitažlivosti elektrostatických sil mezi nanovlákny a mezi nanovlákny a sběrnou elektrodou 4 a proto se na podklad ukládají do vrstvy s větším objemem a s větším množstvím mezivlákenných prostorů.
jo Pokud se taková vrstva 2110 nanovláken 211 vyrobí z biodegradovatelného polymeru, je velmi vhodná pro užití ve tkáňovém inženýrství jako scaffold pro osazování buňkami.
V případech, kdy je podklad 5 vytvořen z elektricky vodivého materiálu, je výhodné, je-li namísto sběrné elektrody 4 připojen k druhému pólu zdroje 3 vysokého napětí připojen podklad 5. Původní sběrná elektroda 4 je pak bez napětí a slouží pouze k přívodu plynu a vytváření proudů
43 plynu. Elektrostatické pole o vysoké intenzitě se pak vytváří mezi zvlákňovacími elektrodami a podkladem 5. Tomuto provedení odpovídá sběrná elektroda 4 znázorněná na Obr. 4 a Obr. 5, která obsahuje přírubu 400, pro uchycení ve zvlákňovací komoře i zařízení pro výrobu nanovláken. K přírubě 400 ie připevněna krycí deska 411, která je součástí tlakové komory 44. Tlaková komora 41 je opatřena vstupy 412 tlakového plynu, jimiž je známým neznázoměným způsobem připojena ke zdroji tlakového plynu. Druhá stěna 413 tlakové komory 44 je opatřena množstvím trysek 42 pro vytváření proudů 43 plynu. Alespoň na části obvodu druhé stěny 413 tlakové komory 41 je vytvořen rámeček 414 pro uchycení kovové mřížky 51, která tvoří podklad 5 a je připojitelná ke zdroji 3 vysokého napětí, takže v případě použití při zvlákňování, se elektrostatické pole o vysoké intenzitě vytváří mezi zvlákňovacími elektrodami 2 a podkladem 5.
4? Výše popsaná příkladná provedení zařízení jsou vhodná pouze pro diskontinuúlní výrobu nanovlákenných vrstev s velkým množstvím mezivlákenných prostorů.
Při kontinuální výrobě takových nanovlákenných vrstev je určeno zařízení podle Obr. 2, u něhož jsou ve zvlákňovací komoře I uspořádány zvlákňovací elektrody 2, které jsou ve znázorněném provedení válcovými tělesy vynášejícími polymer z nádoby do zvlákňovacího prostoru na svém povrchu, například podle EP 1673493. Použít lze libovolné zvlákňovací elektrody, přičemž podle
CZ 25045 Ul zkušeností se jeví výhodné použít beztryskové zvlákňovací elektrody, u nichž se zvlákňuje z hladiny polymeru vytvořené na povrchu tělesa zvlákňovací elektrody. Proti zvlákňovacím elektrodám 2 jsou ve zvlákňovací komoře 1 uspořádány sběmé elektrody 4. Mezi zvlákňovací elektrodou 2 a k ní příslušnou sběrnou elektrodou 4 je vytvořeno elektrostatické pole o vysoké intenzitě, například připojení každé z elektrod k jinému pólu zdroje 3 vysokého napětí, jak je znázorněno, nebo připojením jedné z elektrod ke zdroji vysokého napětí a uzemnění druhé elektrody z příslušné dvojice. Mezi zvlákňovacími elektrodami 2 a sběrnými elektrodami 4 je vytvořena dráha pro průchod podkladu 5 zvlákňovací komorou I, která je v blízkosti sběrných elektrod 4. Ve znázorněném provedení se podklad 5 dotýká povrchu sběrných elektrod 4. Délka io zvlákňovacích elektrod 2, délka sběrných elektrod 4 a šířka podkladu 5 odpovídá šířce vytvářené nanovlákenné vrstvy 2110. Sběmé elektrody 4 jsou ve znázorněném provedení tvořeny trubkou, jejíž dutina vytváří tlakovou komoru 41, která je na jedné straně uzavřena a na druhé straně opatřena vstupem 412 tlakového plynu, jímž je známým způsobem připojena ke zdroji tlakového plynu. V tělese zvlákňovací elektrody 4 jsou po celé její délce vytvořeny trysky 42 pro vytváření proudů 43 plynu, jak je znázorněno na Obr. 3. Trysky 42 jsou uspořádány v jedné řadě po celé délce nebo ve více řadách, například ve třech, jak je tomu u znázorněného provedení.
Zvlákňování probíhá z hladiny polymeru na povrchu zvlákňovací elektrody 2, která je podle typu elektrody neustále nebo v určitých intervalech obnovována, a nanovlákna jsou působením elektrostatického pole unášena ke sběmé elektrodě 4, z níž proti nim vycházejí proudy 43 plynu,
2o například vzduchu, které zpomalují jejich let, urychlují vypařování rozpouštědel a působí proti směru přitažlivosti elektrostatických sil mezi nanovlákny 211 navzájem i mezi nanovlákny 211 a sběrnou elektrodou 4. Nanovlákna 211 se proto na podklad 5 ukládají do vrstvy 2110 s větším objemem a s větším množstvím mezivlákenných prostorů, než by tomu bylo bez působení proudu 43 plynu proti jejich pohybu. Vyrobená nanovlákenná textilie je vhodná zejména pro osazování živými organizmy a/nebo buňkami.
Výrobu nanovlákenné textilie elektrostatickým zvlákňováním polymerů v elektrostatickém poli o vysoké intenzitě, při němž během ukládání nanovláken 211 do vrstvy 2110 působením elektrostatických sil se proti směru pohybu nanovláken 211 působí proudem 43 plynu, čímž se ve vytvářené vrstvě 2110 nanovláken 211 zvětší mezivlákenné prostory a zvětší objem, lze provádět i na jiných než výše popsaných zařízeních. Podstatou je vždy přivádění proudů plynu proti směru pohybu nanovláken před jejich dosednutím na podklad, který je vždy z prodyšného materiálu, který klade prostupujícímu plynu malý odpor.
Směr zvlákňování může být různý, který dovolují jednotlivá známá uspořádání zvlákňovacích zařízení. Svislé zvlákňování směrem zdola nahoru je v popisu voleno pouze pro obvyklost ajed35 noduchost znázornění.
Claims (6)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Zařízení k výrobě nanovlákenné textilie, zejména pro osazování živými organizmy a/nebo buňkami, například pro scaffoldy ve tkáňovém inženýrství, elektrostatickým zvlákňováním polymerů v elektrostatickém poli o vysoké intenzitě mezi zvlákňovací elektrodou (2) a sběrnou elek40 trodou (4), vyznačující se tím, že sběrné elektrodě (4) je přiřazena alespoň jedna tryska (42) pro přivádění plynu proti směru pohybu nanovláken (211).
- 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím. že trysky (42)jsou vytvořeny ve sběrné elektrodě (4),- j CZ 25045 Ul
- 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sběrná elektroda (4) obsahuje tlakovou komoru (41), v jejíž stěně (413) je vytvořena soustava trysek (42) pro vytváření proudů (43) plynu a proti ústí trysek (42) je v ní uložen pro plyn prostupný podklad (5).
- 4. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sběrná elektroda (4) je 5 tvořena trubkou nebo podobným protáhlým tělesem, v níž je vytvořena tlaková komora (41) připojitelná ke zdroji tlakového plynu, přičemž trysky (42) jsou uspořádány po celé délce sběrné elektrody (4) a směřují proti podkladu (5) uspořádanému v blízkosti sběrné elektrody (2) a spraženému se zařízením pro jeho odvádění mimo prostor zvlákňovací komory (1).
- 5. Zařízení podle nároku 3 nebo 4, vyznačující se tím, že podklad (5) je tvořen io textilní mřížkou, nekovovou mřížkou nebo kovovou mřížkou.
- 6. Zařízení podle nároku 5, vyznačující se tím, že kovová mřížka podkladu (5) je připojena k opačnému pólu zdroje (3) vysokého napětí než zvlákňovací elektroda (2).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201227188U CZ25045U1 (cs) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Zařízení k výrobě nanovlákenné textilie, zejména pro osazování živými organizmy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ201227188U CZ25045U1 (cs) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Zařízení k výrobě nanovlákenné textilie, zejména pro osazování živými organizmy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ25045U1 true CZ25045U1 (cs) | 2013-03-11 |
Family
ID=47882026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ201227188U CZ25045U1 (cs) | 2012-12-17 | 2012-12-17 | Zařízení k výrobě nanovlákenné textilie, zejména pro osazování živými organizmy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ25045U1 (cs) |
-
2012
- 2012-12-17 CZ CZ201227188U patent/CZ25045U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ304099B6 (cs) | Zpusob a zarízení k výrobe nanovlákenné textilie, zejména pro osazování zivými organizmy | |
| Sun et al. | Electrospun anisotropic architectures and porous structures for tissue engineering | |
| Tu et al. | Layer-by-layer immobilization of amphoteric carboxymethyl chitosan onto biocompatible silk fibroin nanofibrous mats | |
| Bhardwaj et al. | Electrospinning: A fascinating fiber fabrication technique | |
| Liao et al. | Improved cellular response on multiwalled carbon nanotube-incorporated electrospun polyvinyl alcohol/chitosan nanofibrous scaffolds | |
| Subramanian et al. | Fabrication of uniaxially aligned 3D electrospun scaffolds for neural regeneration | |
| Yang et al. | A novel electrospun-aligned nanoyarn-reinforced nanofibrous scaffold for tendon tissue engineering | |
| CN102943311B (zh) | 利用静电纺丝工艺规模化制备纳米纤维的装置及制备方法 | |
| Li et al. | Chitosan and collagen layer-by-layer assembly modified oriented nanofibers and their biological properties | |
| Orlova et al. | Electrospun nanofibers as a tool for architecture control in engineered cardiac tissue | |
| Teo et al. | Electrospun fibre bundle made of aligned nanofibres over two fixed points | |
| Zhao et al. | Nanofibrous patterns by direct electrospinning of nanofibers onto topographically structured non-conductive substrates | |
| Yuan et al. | Direct printing of patterned three-dimensional ultrafine fibrous scaffolds by stable jet electrospinning for cellular ingrowth | |
| CN103572408B (zh) | 核-壳结构的电活性复合纤维及组织工程支架制备方法 | |
| CN103230622A (zh) | 一种组织工程神经移植用导管及其制备方法 | |
| Xu et al. | Physio-chemical and antibacterial characteristics of pressure spun nylon nanofibres embedded with functional silver nanoparticles | |
| CN102493126A (zh) | 一种含纳米银的复合纤维材料及其制备方法 | |
| CN103820943B (zh) | 大孔三维有序取向性丝素蛋白纳米纤维支架及其制备方法 | |
| US8048361B2 (en) | Method for forming porous bio-mimicking scaffold | |
| CN110935065A (zh) | 一种大孔蓬松纤维基组织工程支架及其制备方法 | |
| WO2017130220A4 (en) | Apparatus and process for uniform deposition of polymeric nanofibers on substrate | |
| CN110975005B (zh) | 抗感染组织工程皮肤支架及其制备方法 | |
| CZ25045U1 (cs) | Zařízení k výrobě nanovlákenné textilie, zejména pro osazování živými organizmy | |
| Yamashita et al. | Establishment of nanofiber preparation technique by electrospinning | |
| CN108728929B (zh) | 一种过滤重金属离子的纳米纤维材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20130311 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20161217 |