ES2908322T3 - Hot melt electrospinning - Google Patents
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Abstract
Un sistema, que comprende: un colector que incluye sensores de carga unidos al mismo, el colector configurado para recibir un polímero extruído; y un conjunto de cabezal de fusión de electrohilado colocado por encima del colector y configurado para extruir el polímero, en el que el conjunto de cabezal de fusión de electrohilado y/o el colector están configurados para moverse, incluyendo el conjunto de cabezal de fusión un conjunto de jeringa y al menos un elemento de calentamiento configurado para suministrar calor al conjunto de jeringa, comprendiendo el conjunto de jeringa: una jeringa que incluye un conducto que se extiende desde un extremo proximal, el conducto configurado para recibir el polímero, y una boquilla configurada para permitir que el polímero pase a través de la misma.A system, comprising: a manifold including load sensors attached thereto, the manifold configured to receive an extruded polymer; and an electrospinning melt head assembly positioned above the manifold and configured to extrude the polymer, wherein the electrospinning melt head assembly and/or the manifold are configured to move, the melt head assembly including a syringe assembly and at least one heating element configured to supply heat to the syringe assembly, the syringe assembly comprising: a syringe including a conduit extending from a proximal end, the conduit configured to receive the polymer, and a nozzle configured to allow the polymer to pass through.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Electrohilado de fusión en calienteHot melt electrospinning
CAMPOCOUNTRYSIDE
La materia objeto descrita en el presente documento se refiere e la tecnología de electrohilado que proporciona un producto de fibra fiable y un control mejorado.The subject matter described herein relates to electrospinning technology which provides reliable fiber product and improved control.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIORPRIOR STATE OF THE ART
El electrohilado puede incluir un método de producción de fibras que utiliza el potencial eléctrico para dibujar hilos de polímero líquido a través de un espacio entre un emisor de fuente conductora y un colector conductor, o contraelectrodo. Cuando se aplica un voltaje suficientemente alto a una gota de líquido, el cuerpo del líquido puede cargarse y la repulsión electrostática puede contrarrestar la tensión superficial y la gota puede estirarse desde el emisor. En un punto crítico, a medida que la gota se extiende desde el emisor hacia el contraelectrodo, un torrente de líquido puede brotar de la gota. La geometría de la gota extendida de la que brota el torrente se conoce como cono de Taylor. Si la cohesión molecular del líquido es suficientemente alta, puede evitarse la rotura del flujo y puede formarse un chorro de líquido cargado. Durante el viaje desde el emisor al colector, el torrente puede secarse. A medida que se seca el torrente y/o se enfría, el modo del flujo de corriente puede cambiar de óhmico a convectivo a medida que la carga migra a la superficie de la fibra en formación. Mientras viaja hacia el colector, el torrente puede moverse mediante un proceso de "batido" para crear pequeños dobleces en la fibra, que pueden hacer que la fibra se adelgace y se alargue, hasta que se deposite en el colector. El adelgazamiento y alargamiento como resultado del proceso de batido pueden conducir a la formación de fibras uniformes con diámetros de escala nanométrica.Electrospinning can include a method of fiber production that uses electrical potential to draw strands of liquid polymer through a gap between a conductive source emitter and a conductive collector, or counter electrode. When a high enough voltage is applied to a liquid droplet, the liquid body can become charged and electrostatic repulsion can counteract the surface tension and the droplet can be stretched away from the emitter. At a critical point, as the droplet spreads from the emitter toward the counter electrode, a torrent of liquid may erupt from the droplet. The geometry of the extended droplet from which the torrent emerges is known as the Taylor cone. If the molecular cohesion of the liquid is high enough, breakage of the flow can be avoided and a charged liquid jet can be formed. During the trip from the emitter to the collector, the torrent can dry up. As the stream dries and/or cools, the mode of current flow can change from ohmic to convective as charge migrates to the surface of the forming fiber. As it travels towards the collector, the stream can be moved through a "churning" process to create small bends in the fiber, which can cause the fiber to thin and lengthen, until it is deposited in the collector. The thinning and elongation as a result of the beating process can lead to the formation of uniform fibers with nanometer-scale diameters.
La investigación del electrohilado se ha centrado en la fabricación de nanofibras. La mayoría de esta investigación implica la utilización de electrohilado en solución y ha habido menos investigación sobre el electrohilado en estado fundido, puesto que este método produce más generalmente fibras mayores a 1 pm. En el electrohilado en solución, el chorro puede adelgazarse en un orden de magnitud debido únicamente a la evaporación del disolvente. Por otro lado, utilizando una alta viscosidad de fusión (nfusión) y polímeros fundidos no conductores (normalmente con una conductividad eléctrica inferior a 10-10 S/m), la ausencia de un disolvente reduce en gran medida la densidad de carga superficial (Oq) y por lo tanto amortigua las inestabilidades de flexión. Cuando la temperatura del chorro electrificado está por debajo de la temperatura de transición vítrea (Tg) del polímero, la solidificación rápida del chorro fundido suprime aún más el batido; ya que se requieren mayores fuerzas de perturbación para vencer la tensión superficial. La región inicial del chorro fundido electrificado tiene a menudo un volumen considerable y se reduce el movimiento desde la línea media. La supresión de las inestabilidades de flexión reduce considerablemente el grado de estiramiento que encuentra el chorro de electrohilado fundido antes de solidificarse. Con la falta adicional de adelgazamiento por la evaporación del disolvente, el electrohilado por fusión se ha caracterizado típicamente por fibras de mayor diámetro que las de la solución.Electrospinning research has focused on the fabrication of nanofibers. Most of this research involves the use of solution electrospinning and there has been less research on melt electrospinning since this method more generally produces fibers larger than 1 pm. In solution electrospinning, the jet can be thinned by an order of magnitude due to solvent evaporation alone. On the other hand, using high melt viscosity (n melt ) and non-conductive molten polymers (typically with electrical conductivity less than 10-10 S/m), the absence of a solvent greatly reduces the surface charge density ( O q ) and thus dampens bending instabilities. When the temperature of the electrified jet is below the glass transition temperature ( Tg ) of the polymer, rapid solidification of the molten jet further suppresses whipping; since higher perturbation forces are required to overcome the surface tension. The initial region of the electrified molten jet often has considerable volume and movement from the midline is reduced. The suppression of bending instabilities considerably reduces the degree of stretching that the molten electrospinning jet encounters before it solidifies. With the additional lack of thinning from solvent evaporation, melt electrospinning has typically been characterized by fibers of larger diameter than those in solution.
A través de un cuidadoso diseño, optimización y control del proceso, pueden obtenerse fibras submicrónicas en el electrohilado por fusión. Al igual que en los sistemas de extrusión por fusión, esto puede conseguirse mediante el control de la viscosidad extensional y la solidificación del filamento a través del entorno térmico. Sin embargo, puesto que el electrohilado en estado fundido es un problema enrevesado adicional, deben considerarse los efectos del campo eléctrico y la transferencia de carga además de los efectos de la transferencia de calor sobre la conservación de la cantidad de movimiento y la masa, las propiedades viscoelásticas y, en algunos casos, la cristalización en vuelo. Al realizar modificaciones adicionales en el material antes del procesamiento, pueden producirse diámetros de fibra que se acerquen a las magnitudes de la nanoescala utilizando polímeros fundidos: en lugar de entregar el polímero en una solución, incluir aditivos para aumentar la conductividad eléctrica del polímero fundido es otra estrategia para aumentar la densidad de carga en el chorro de fusión, induciendo así un mayor grado de estiramiento en el chorro durante el vuelo.Through careful process design, optimization, and control, sub-micron fibers can be obtained in melt electrospinning. As in melt extrusion systems, this can be achieved by control of extensional viscosity and solidification of the filament through the thermal environment. However, since melt electrospinning is an additional convoluted problem, the effects of electric field and charge transfer must be considered in addition to the effects of heat transfer on conservation of momentum and mass. viscoelastic properties and, in some cases, crystallization in flight. By making further modifications to the material prior to processing, fiber diameters approaching nanoscale magnitudes can be produced using molten polymers: rather than delivering the polymer in solution, including additives to increase the electrical conductivity of the molten polymer is another strategy to increase the charge density in the fusion jet, thus inducing a greater degree of stretching in the jet during flight.
El documento JP 2010 189792 da a conocer un sistema que comprende un colector configurado para recibir un polímero extruído, en el que el colector está configurado para moverse en las direcciones X, Y y Z y un conjunto de cabezal de fusión de electrohilado colocado por encima del colector y configurado para extruir el polímero.JP 2010 189792 discloses a system comprising a manifold configured to receive an extruded polymer, wherein the manifold is configured to move in X, Y and Z directions and an electrospinning melt head assembly positioned above. from the manifold and configured to extrude the polymer.
SUMARIOSUMMARY
La materia objeto actual puede incluir un conjunto de fusión de electrohilado que monitoriza y controla la temperatura de un polímero, reduce la fluctuación de calor en un polímero para conseguir una fusión uniforme del polímero, mide el material depositado durante una ejecución experimental utilizando sensores de carga en el colector que permitiría que un usuario controle la tasa de extrusión, y utiliza un perfil de desplazamiento sinusoidal rectificado durante la extrusión que puede proporcionar desplazamientos lineales más suaves y, por lo tanto, mejores estructuras de fibra depositadas. Además, la materia objeto actual puede incluir la medición activa y la retroalimentación de un campo eléctrico entre un emisor y un colector del conjunto de fusión de electrohilado a partir de sensores de corriente o de carga que pueden permitir que se controle el voltaje aplicado, permitiendo de este modo que se mantenga la densidad de un campo eléctrico.Current subject matter may include an electrospinning melt assembly that monitors and controls the temperature of a polymer, reduces heat fluctuation in a polymer to achieve uniform polymer melting, measures deposited material during an experimental run using charge sensors in the manifold that would allow a user to control the rate of extrusion, and uses a rectified sinusoidal displacement profile during extrusion that can provide smoother linear displacements and therefore better deposited fiber structures. In addition, the current subject matter may include the active measurement and feedback of an electric field between an emitter and a collector of the electrospinning melt assembly from current sensors or from current sensors. charge that can allow the applied voltage to be controlled, thereby allowing the density of an electric field to be maintained.
En un aspecto, un sistema incluye un colector que incluye sensores de carga unidos al mismo, el colector configurado para recibir un polímero extruído; y un conjunto de cabezal de fusión de electrohilado colocado por encima del colector y configurado para extruir el polímero. El conjunto de cabezal de fusión de electrohilado y el colector están configurados para moverse relativamente entre sí (por ejemplo, el colector puede moverse y el conjunto de cabezal de fusión puede ser estacionario, el conjunto de cabezal de fusión puede moverse y el colector puede ser estacionario, o tanto el colector como el conjunto de cabezal de fusión pueden moverse). El conjunto de cabezal de fusión incluye un conjunto de jeringa y al menos un elemento de calentamiento configurado para suministrar calor al conjunto de jeringa. El conjunto de jeringa incluye: una jeringa que incluye un conducto que se extiende desde un extremo proximal, el conducto configurado para recibir el polímero, y una boquilla configurada para permitir que el polímero pase a través de la misma.In one aspect, a system includes a manifold including load sensors attached thereto, the manifold configured to receive an extruded polymer; and an electrospinning melt head assembly positioned above the manifold and configured to extrude the polymer. The electrospinning melt head assembly and manifold are configured to move relative to each other (e.g., the manifold may move and the melt head assembly may be stationary, the melt head assembly may move and the manifold may be stationary). stationary, or both the collector and the fusion head assembly can move). The fusion head assembly includes a syringe assembly and at least one heating element configured to supply heat to the syringe assembly. The syringe assembly includes: a syringe including a conduit extending from a proximal end, the conduit configured to receive the polymer, and a nozzle configured to allow the polymer to pass therethrough.
Pueden incluirse una o más de las siguientes características en cualquier combinación factible. Por ejemplo, el conjunto de jeringa puede incluir un émbolo con el tamaño y la forma necesarios para ser recibido de manera deslizante dentro del conducto, de modo que el movimiento distal del émbolo provoque la extrusión del polímero. El sistema puede incluir además un sistema de accionamiento del émbolo configurado para suministrar una fuerza mecánica para accionar el émbolo. El sistema puede incluir un sistema de formación de imágenes configurado para monitorizar la extrusión del polímero; y una sonda configurada para medir la intensidad de un campo eléctrico entre la boquilla y el colector. El sistema puede incluir además un sistema de control y procesamiento configurado para recibir señales del sistema de accionamiento del émbolo, el sistema de formación de imágenes, los sensores de carga y la sonda, y para controlar la posición del conjunto de cabezal de fusión de electrohilado, la fuerza aplicada al émbolo, un voltaje del colecto y una tasa de extrusión del polímero.One or more of the following features may be included in any feasible combination. For example, the syringe assembly may include a plunger sized and shaped to be slidably received within the lumen such that distal movement of the plunger causes extrusion of the polymer. The system may further include a plunger drive system configured to supply a mechanical force to drive the plunger. The system may include an imaging system configured to monitor polymer extrusion; and a probe configured to measure the intensity of an electric field between the nozzle and the collector. The system may further include a control and processing system configured to receive signals from the plunger drive system, imaging system, load sensors, and probe, and to control the position of the electrospinning melt head assembly. , the force applied to the plunger, a collector voltage, and a polymer extrusion rate.
El sistema puede incluir además un sistema de accionamiento del émbolo configurado para suministrar una presión dentro de la jeringa. El sistema puede incluir además un conjunto de soporte que retiene el conjunto de cabezal de fusión de electrohilado.The system may further include a plunger drive system configured to supply a pressure within the syringe. The system may further include a support assembly that retains the electrospinning fusion head assembly.
La tasa de extrusión puede controlarse para seguir un perfil sinusoidal rectificado. En algunas implementaciones, la tasa de extrusión está entre 0,1 gramos/hora y 10 gramos/hora. Por ejemplo, la tasa de extrusión puede ser de 0,1 gramos/hora, 0,2 gramos/hora, 0,3 gramos/hora, 0,4 gramos/hora, 0,5 gramos/hora, 0,6 gramos/hora, 0,7 gramos/hora, 0,8 gramos/hora, 0,9 gramos/hora, 1,0 gramos/hora, 2,0 gramos/hora, 3,0 gramos/hora, 4.0 gramos/hora, 5,0 gramos/hora, 6,0 gramos/hora, 7,0 gramos/hora, 8,0 gramos/hora, 9,0 gramos/hora o 10.0 gramos/hora. El voltaje del colector puede estar entre 0 y 20 kV, 1 kV, 2 kV, 5 kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV, 25 kV, 30 kV o 40 kV. Puede incluirse una fuente de voltaje y puede proporcionar una corriente máxima al colector de 0,01 mA, 0,1 mA, 0,18 mA, 0,2 mA, 0,3 mA, 0,6 mA, 1,0 mA, 10 mA o 100 mA. El sistema puede incluir un sistema de accionamiento, que puede incluir un émbolo o puede no tener ningún émbolo y operar, por ejemplo, utilizando gas. Por ejemplo, el sistema puede incluir un sistema de accionamiento que incluye una bomba configurada para suministrar una presión dentro de la jeringa por medio de un gas.The extrusion rate can be controlled to follow a ground sinusoidal profile. In some implementations, the extrusion rate is between 0.1 grams/hour and 10 grams/hour. For example, the extrusion rate can be 0.1 gram/hour, 0.2 gram/hour, 0.3 gram/hour, 0.4 gram/hour, 0.5 gram/hour, 0.6 gram/hour. hour, 0.7 grams/hour, 0.8 grams/hour, 0.9 grams/hour, 1.0 grams/hour, 2.0 grams/hour, 3.0 grams/hour, 4.0 grams/hour, 5 .0 grams/hour, 6.0 grams/hour, 7.0 grams/hour, 8.0 grams/hour, 9.0 grams/hour, or 10.0 grams/hour. The collector voltage can be between 0 and 20kV, 1kV, 2kV, 5kV, 10kV, 15kV, 20kV, 25kV, 30kV or 40kV. A voltage source may be included and can provide a maximum collector current of 0.01mA, 0.1mA, 0.18mA, 0.2mA, 0.3mA, 0.6mA, 1.0mA, 10mA or 100mA. The system may include a drive system, which may include a plunger or may have no plunger and operate, for example, using gas. For example, the system may include a drive system including a pump configured to supply pressure within the syringe by means of a gas.
El conjunto de cabezal de fusión y/o el colector pueden estar configurados para moverse en una o más de tres direcciones, por ejemplo, direcciones x, y, z. En algunas implementaciones, el conjunto de cabezal de fusión y/o colector puede moverse en más de las direcciones x, y, z. Por ejemplo, el conjunto de cabezal de fusión y/o colector puede moverse en cualquier sistema de coordenadas especificado, tal como coordenadas polares, esféricas o cilíndricas. Además, en algunas implementaciones, el conjunto de cabezal de fusión y/o colector puede moverse en 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y/o más direcciones. En algunas implementaciones, las direcciones x e y están separadas 90 grados, y la dirección z está separada 90 grados de un plano formado en las direcciones x e y. En algunas implementaciones, el colector se mueve de modo que el movimiento del conjunto de cabezal de fusión es relativo al colector. En algunas implementaciones, el colector puede incluir una forma cilíndrica y girar alrededor de un acceso central. En algunas implementaciones, el colector puede incluir una placa plana.The fusion head assembly and/or manifold may be configured to move in one or more of three directions, eg, x, y, z directions. In some implementations, the manifold and/or fusion head assembly may move in more than x, y, z directions. For example, the manifold and/or fusion head assembly can move in any specified coordinate system, such as polar, spherical, or cylindrical coordinates. Also, in some implementations, the manifold and/or fusion head assembly can move in 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and/or more directions. In some implementations, the x and y directions are 90 degrees apart, and the z direction is 90 degrees apart from a plane formed in the x and y directions. In some implementations, the manifold is moved such that the movement of the fusion head assembly is relative to the manifold. In some implementations, the manifold may include a cylindrical shape and rotate about a central port. In some implementations, the collector may include a flat plate.
La presente invención también se refiere a un sistema de electrohilado que incluye un colector, un conjunto de cabezal de fusión de electrohilado, un sistema de accionamiento del émbolo, un sistema de formación de imágenes y una sonda. El colector incluye sensores de carga unidos al mismo. El colector está configurado para recibir un polímero extruído. El conjunto de cabezal de fusión de electrohilado está colocado por encima del colector y está configurado para extruir el polímero. El conjunto de cabezal de fusión de electrohilado está configurado para moverse en las direcciones X, Y y Z. El conjunto de cabezal de fusión incluye un conjunto de jeringa y al menos un elemento de calentamiento configurado para suministrar calor al conjunto de jeringa. El conjunto de jeringa incluye una jeringa, un émbolo y una boquilla. La jeringa incluye un conducto que se extiende desde un extremo proximal. El conducto está configurado para recibir el polímero. El émbolo tiene el tamaño y la forma necesarios para ser recibido de manera deslizante dentro del conducto, de modo que el movimiento distal del émbolo provoque la extrusión del polímero. La boquilla está configurada para permitir que el polímero pase a través de ella. El sistema de accionamiento del émbolo está configurado para suministrar una fuerza mecánica para accionar el émbolo. El sistema de formación de imágenes está configurado para monitorizar la extrusión del polímero. La sonda está configurada para medir la intensidad de un campo eléctrico entre la boquilla y el colector. The present invention also relates to an electrospinning system including a manifold, an electrospinning melt head assembly, a plunger drive system, an imaging system, and a probe. The collector includes load sensors attached to it. The manifold is configured to receive an extruded polymer. The electrospinning melt head assembly is positioned above the manifold and is configured to extrude the polymer. The electrospinning fusion head assembly is configured to move in the X, Y, and Z directions. The fusion head assembly includes a syringe assembly and at least one heating element configured to supply heat to the syringe assembly. The syringe assembly includes a syringe, a plunger, and a nozzle. The syringe includes a conduit extending from a proximal end. The conduit is configured to receive the polymer. The plunger is sized and shaped to be slidably received within the conduit so that distal movement of the plunger causes extrusion of the polymer. The nozzle is configured to allow the polymer to pass through it. The plunger drive system is configured to supply a mechanical force to drive the plunger. The imaging system is configured to monitor polymer extrusion. The probe is configured to measure the intensity of an electric field between the nozzle and the collector.
Pueden incluirse una o más de las siguientes características en cualquier combinación factible. Por ejemplo, puede incluirse un sistema de control y procesamiento y puede estar configurado para recibir señales del sistema de accionamiento del émbolo, el sistema de formación de imágenes, los sensores de carga y la sonda, y para controlar la posición del conjunto de cabezal de fusión de electrohilado, la fuerza aplicada al émbolo, un voltaje del colector y una tasa de extrusión del polímero.One or more of the following features may be included in any feasible combination. For example, a control and processing system may be included and may be configured to receive signals from the plunger drive system, imaging system, load sensors, and probe, and to control the position of the imaging head assembly. electrospinning melt, the force applied to the plunger, a collector voltage and a polymer extrusion rate.
Puede incluirse un conjunto de soporte que retiene el conjunto de cabezal de fusión de electrohilado.A support assembly may be included which retains the electrospinning fusion head assembly.
La presente invención también se refiere a un conjunto de cabezal de fusión de electrohilado que incluye un conjunto de jeringa que incluye una boquilla, un émbolo que incluye al menos un elemento de sellado dispuesto en una superficie exterior del mismo, un primer conducto que se extiende desde una primera abertura en un extremo proximal del conjunto de jeringa, teniendo el conducto un tamaño y forma necesarios para recibir de manera deslizante el émbolo de manera que el al menos un elemento de sellado en el émbolo forme un sello con una pared que define el primer conducto, una segunda abertura en un extremo distal, estando la segunda abertura acoplada de manera fluida al primer conducto, teniendo la segunda abertura el tamaño y forma necesarios para recibir de manera resellable una parte de la boquilla la misma; y al menos un elemento de calentamiento configurado para suministrar calor al conjunto de jeringa.The present invention also relates to an electrospinning melt head assembly including a syringe assembly including a nozzle, a plunger including at least one sealing member disposed on an outer surface thereof, a first conduit extending from a first opening at a proximal end of the syringe assembly, the passageway having a size and shape necessary to slidably receive the plunger such that the at least one sealing element on the plunger forms a seal with a wall defining the a first conduit, a second opening at a distal end, the second opening being fluidly coupled to the first conduit, the second opening being sized and shaped to resealably receive a portion of the nozzle therein; and at least one heating element configured to supply heat to the syringe assembly.
Pueden incluirse una o más de las siguientes características en cualquier combinación factible. Por ejemplo, puede incluirse un conjunto de calentador que retenga el al menos un elemento de calentamiento, incluyendo el conjunto de calentador un segundo conducto que se extiende desde un extremo proximal del mismo, el segundo conducto con un tamaño y forma necesarios para recibir la al menos una parte del conjunto de jeringa. El al menos un elemento de calentamiento puede rodear el segundo conducto. El elemento de calentamiento puede colocarse dentro la mitad inferior del conjunto de calentador. Puede incluirse un manguito de aislamiento. El manguito de aislamiento puede incluir un tercer conducto configurado para recibir el conjunto de jeringa y el al menos un elemento de calentamiento. One or more of the following features may be included in any feasible combination. For example, a heater assembly may be included that retains the at least one heating element, the heater assembly including a second conduit extending from a proximal end thereof, the second conduit sized and shaped to receive the at least one heating element. least a portion of the syringe assembly. The at least one heating element may surround the second conduit. The heating element can be placed within the lower half of the heater assembly. An insulation sleeve may be included. The insulation sleeve may include a third conduit configured to receive the syringe assembly and the at least one heating element.
Puede aplicarse energía a un elemento de calentamiento para generar calor para transferirlo a un polímero. Se mide una temperatura asociada con el polímero. El polímero se funde dentro de una jeringa. Se aplica un voltaje a un colector para generar un campo eléctrico a través de un espacio entre el colector y una boquilla que está acoplada de manera liberable a la jeringa. La boquilla se pasa sobre una parte del colector al menos una vez. Se aplica fuerza a un extremo proximal de un émbolo que está dispuesto de manera deslizante dentro de jeringa para forzar el émbolo hacia la boquilla, forzando así una parte del polímero fuera de la boquilla y en el campo eléctrico de modo que crea un torrente de polímero que se extiende desde la boquilla. El torrente de polímero se enfría y forma fibras durante el viaje desde la boquilla al colector.Power may be applied to a heating element to generate heat for transfer to a polymer. A temperature associated with the polymer is measured. The polymer is melted inside a syringe. A voltage is applied to a collector to generate an electric field across a gap between the collector and a nozzle that is releasably coupled to the syringe. The nozzle is passed over a part of the collector at least once. Force is applied to a proximal end of a plunger that is slidably disposed within the syringe to force the plunger toward the nozzle, thus forcing a portion of the polymer out of the nozzle and into the electrical field so as to create a stream of polymer. extending from the mouthpiece. The polymer stream cools and forms fibers during its journey from the nozzle to the collector.
Pueden incluirse una o más de las siguientes características en cualquier combinación factible. El tamaño del espacio puede ajustarse con cada paso de la boquilla sobre un punto dato en el colector. La boquilla puede moverse basándose en un perfil de desplazamiento para crear pequeños dobleces en el flujo de polímero. El perfil de desplazamiento puede incluir un perfil sinusoidal rectificado. Pueden utilizarse sensores de carga para determinar una tasa de extrusión de polímero desde la boquilla. Puede utilizarse un sistema de formación de imágenes junto con un software de visión artificial para determinar una tasa de extrusión de polímero desde la boquilla. La presión del aire puede crear la fuerza en el extremo proximal del émbolo. La presión de aire puede reducirse lo suficiente para retirar el émbolo de la boquilla para detener, o reducir, el flujo del polímero desde la boquilla. Puede medirse la intensidad del campo eléctrico. El voltaje del colector puede ajustarse basándose en la intensidad medida del campo eléctrico. El tamaño del espacio entre la boquilla y el colector puede ajustarse basándose en la intensidad medida del campo eléctrico.One or more of the following features may be included in any feasible combination. The size of the gap can be adjusted with each pass of the nozzle over a datum point on the collector. The nozzle can be moved based on a displacement profile to create small bends in the polymer stream. The displacement profile may include a ground sinusoidal profile. Load sensors can be used to determine a rate of polymer extrusion from the die. An imaging system may be used in conjunction with computer vision software to determine a rate of polymer extrusion from the die. Air pressure can create the force at the proximal end of the plunger. The air pressure can be reduced enough to withdraw the plunger from the nozzle to stop, or reduce, the flow of polymer from the nozzle. The intensity of the electric field can be measured. The collector voltage can be adjusted based on the measured intensity of the electric field. The size of the gap between the nozzle and the collector can be adjusted based on the measured intensity of the electric field.
Un sistema desvelado incluye un colector que incluye sensores de carga unidos al mismo, el colector configurado para recibir un polímero extruído; un conjunto de cabezal de fusión de electrohilado colocado por encima del colector y configurado para extruir el polímero, en el que el conjunto de cabezal de fusión de electrohilado está configurado para moverse en las direcciones X, Y y Z, incluyendo el conjunto de cabezal de fusión un conjunto de jeringa y al menos un elemento de calentamiento configurado para suministrar calor al conjunto de jeringa, comprendiendo el conjunto de jeringa: una jeringa que incluye un conducto que se extiende desde un extremo proximal, estando el conducto configurado para recibir el polímero, una boquilla configurada para permitir que el polímero pase a través de la misma; un sistema de accionamiento del émbolo configurado para suministrar una presión dentro de la jeringa; un sistema de formación de imágenes configurado para monitorizar la extrusión del polímero; y una sonda configurada para medir la intensidad de un campo eléctrico entre la boquilla y el colector.A disclosed system includes a manifold including load sensors attached thereto, the manifold configured to receive an extruded polymer; an electrospinning melt head assembly positioned above the manifold and configured to extrude the polymer, wherein the electrospinning melt head assembly is configured to move in the X, Y, and Z directions, including the melt head assembly fusing a syringe assembly and at least one heating element configured to supply heat to the syringe assembly, the syringe assembly comprising: a syringe including a conduit extending from a proximal end, the conduit being configured to receive the polymer, a nozzle configured to allow polymer to pass therethrough; a plunger drive system configured to supply a pressure within the syringe; an imaging system configured to monitor polymer extrusion; and a probe configured to measure the intensity of an electric field between the nozzle and the collector.
Pueden incluirse una o más de las siguientes características en cualquier combinación factible. El sistema puede incluir además un sistema de control y procesamiento configurado para recibir señales del sistema de accionamiento del émbolo, el sistema de formación de imágenes, los sensores de carga y la sonda, y para controlar la posición del conjunto de cabezal de fusión de electrohilado, la presión suministrada a la jeringa, un voltaje del colector, y una tasa de extrusión del polímero. El sistema puede incluir además un conjunto de soporte que retiene el conjunto de cabezal de fusión de electrohilado.One or more of the following features may be included in any feasible combination. The system may further include a control and processing system configured to receive signals from the plunger drive system, imaging system, load sensors, and probe, and to control the position of the electrospinning melt head assembly. , the pressure supplied to the syringe, a manifold voltage, and a polymer extrusion rate. The system may further include a support assembly that retains the electrospinning fusion head assembly.
Un conjunto de cabezal de fusión de electrohilado puede incluir un conjunto de jeringa que incluye una boquilla, un primer conducto que se extiende desde una primera abertura en un extremo proximal del conjunto de jeringa, una segunda abertura en un extremo distal, estando la segunda abertura acoplada de manera fluida al primer conducto, teniendo la segunda abertura el tamaño y forma necesarios para recibir de manera resellable una parte de la boquilla en la misma; al menos un elemento de calentamiento configurado para suministrar calor al conjunto de jeringa.An electrospinning fusion head assembly may include a syringe assembly including a nozzle, a first conduit extending from a first opening at a proximal end of the syringe assembly, a a second opening at a distal end, the second opening being fluidly coupled to the first conduit, the second opening being sized and shaped to resealably receive a portion of the nozzle therein; at least one heating element configured to supply heat to the syringe assembly.
Pueden incluirse una o más de las siguientes características en cualquier combinación factible. Por ejemplo, el conjunto puede incluir además un conjunto de calentador que retiene el al menos un elemento de calentamiento, incluyendo el conjunto de calentador un segundo conducto que se extiende desde un extremo proximal del mismo, el segundo conducto con un tamaño y forma necesarios para recibir la al menos una parte del conjunto de jeringa. El al menos un elemento de calentamiento puede rodear el segundo conducto. El elemento de calentamiento puede colocarse dentro la mitad inferior del conjunto de calentador. El conjunto puede incluir además un manguito de aislamiento, incluyendo el manguito de aislamiento un tercer conducto configurado para recibir el conjunto de jeringa y el al menos un elemento de calentamiento.One or more of the following features may be included in any feasible combination. For example, the assembly may further include a heater assembly that retains the at least one heating element, the heater assembly including a second conduit extending from a proximal end thereof, the second conduit sized and shaped to receiving the at least a portion of the syringe assembly. The at least one heating element may surround the second conduit. The heating element can be placed within the lower half of the heater assembly. The assembly may further include an insulation sleeve, the insulation sleeve including a third conduit configured to receive the syringe assembly and the at least one heating element.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSDESCRIPTION OF THE DRAWINGS
La figura 1 es una vista de despiece de una realización ejemplar de un conjunto de cabezal de fusión de electrohilado; La figura 2 es una vista ampliada de un conjunto de jeringa del conjunto de cabezal de fusión de electrohilado de la figura 1;Figure 1 is an exploded view of an exemplary embodiment of an electrospinning fusion head assembly; Figure 2 is an enlarged view of a syringe assembly of the electrospinning fusion head assembly of Figure 1;
La figura 3 es una vista de sección transversal de una boquilla del conjunto de jeringa de la figura 2;Figure 3 is a cross-sectional view of a nozzle of the syringe assembly of Figure 2;
La figura 4 es una vista ampliada de un conjunto de calentador del conjunto de fusión de electrohilado mostrado en la figura 1;Figure 4 is an enlarged view of a heater assembly of the electrospinning melt assembly shown in Figure 1;
La figura 5 es una vista en perspectiva de otra realización de un conjunto de calentador;Figure 5 is a perspective view of another embodiment of a heater assembly;
La figura 6 es una vista de sección transversal lateral del conjunto de calentador de la figura 5;Figure 6 is a side cross-sectional view of the heater assembly of Figure 5;
La figura 7 es una vista en perspectiva del conjunto de jeringa de la figura 2 y el conjunto de calentador de la figura 5; La figura 8 es una vista en perspectiva inferior del conjunto de jeringa de la figura 2 colocado en el conjunto de calentador de la figura 5;Figure 7 is a perspective view of the syringe assembly of Figure 2 and the heater assembly of Figure 5; Figure 8 is a bottom perspective view of the syringe assembly of Figure 2 positioned in the heater assembly of Figure 5;
La figura 9 es una vista de despiece en perspectiva de un conjunto de soporte;Figure 9 is an exploded perspective view of a support assembly;
La figura 10 es una vista en perspectiva ampliada de una cubierta superior y una placa de soporte del conjunto de calentador del conjunto de soporte de la figura 9;Figure 10 is an enlarged perspective view of a top cover and heater assembly support plate of the support assembly of Figure 9;
La figura 11 es una vista de sección transversal del conjunto de cabezal de fusión de electrohilado de la figura 1 dentro del conjunto de soporte de la figura 9;Figure 11 is a cross-sectional view of the electrospinning fusion head assembly of Figure 1 within the support assembly of Figure 9;
La figura 12 es un diagrama de una realización de un sistema de electrohilado;Figure 12 is a diagram of one embodiment of an electrospinning system;
La figura 13 es un diagrama de comunicación de señales entre un sistema de control y procesamiento y otros diversos componentes del sistema de electrohilado de la figura 12;Figure 13 is a diagram of signal communication between a control and processing system and various other components of the electrospinning system of Figure 12;
La figura 14a es un perfil de desplazamiento;Figure 14a is a displacement profile;
La figura 14b es otro ejemplo de un perfil de desplazamiento;Figure 14b is another example of a displacement profile;
La figura 15 es una vista en perspectiva de una tapa del conjunto de jeringa de la figura 2Figure 15 is a perspective view of a cover of the syringe assembly of Figure 2
La figura 16 es una vista inferior de la tapa de la figura 15;Figure 16 is a bottom view of the lid of Figure 15;
La figura 17 es una vista en perspectiva de una tapa de la jeringa del conjunto de cabezal de fusión de electrohilado de la figura 1;Figure 17 is a perspective view of a syringe cap of the electrospinning fusion head assembly of Figure 1;
La figura 18 es una vista superior de la tapa de la jeringa de la figura 17;Figure 18 is a top view of the cap of the syringe of Figure 17;
La figura 19 es una vista lateral de la tapa de la jeringa de la figura 17;Figure 19 is a side view of the cap of the syringe of Figure 17;
La figuras 20A-F ilustran algunos aspectos de una implementación de ejemplo de la materia objeto actual; y La figura 21 es una tabla que detalla ciertas especificaciones técnicas de una realización de un sistema de electrohilado que puede similar al sistema de electrohilado de la figura 12.Figures 20A-F illustrate some aspects of an example implementation of the current subject matter; Y Figure 21 is a table detailing certain technical specifications of an embodiment of an electrospinning system that may be similar to the electrospinning system of Figure 12.
DESCRIPCIÓN DETALLADADETAILED DESCRIPTION
Ahora se describirán ciertas realizaciones ejemplares para proporcionar una compresión global de los principios de la estructura, función, fabricación y utilización de los sistemas, dispositivos y métodos desvelados en el presente documento. Uno o más ejemplos de estas realizaciones se ilustran en los dibujos adjuntos. Los expertos en la materia comprenderán que los sistemas, dispositivos y métodos específicamente descritos en este documento e ilustrados en los dibujos adjuntos son realizaciones ejemplares no limitantes y que el alcance de la presente invención se define únicamente por las reivindicaciones. Las características ilustradas o descritas en relación con una realización ejemplar pueden combinarse con las características de otras realizaciones. Tales modificaciones y variaciones están destinadas a ser incluidas dentro del alcance de la presente materia objeto. Además, en la presente descripción, los componentes con nombres similares de las realizaciones generalmente tienen características similares y, por lo tanto, dentro de una realización particular, cada característica de cada componente con nombres similares no se detalla necesariamente en su totalidad.Certain exemplary embodiments will now be described to provide a comprehensive understanding of the principles of structure, function, manufacture, and use of the systems, devices, and methods disclosed herein. One or more examples of these embodiments are illustrated in the accompanying drawings. Those skilled in the art will understand that the systems, devices, and methods specifically described herein and illustrated in the accompanying drawings are non-limiting exemplary embodiments and that the scope of the present invention is defined solely by the claims. Features illustrated or described in connection with one exemplary embodiment may be combined with features of other embodiments. Such modifications and variations are intended to be included within the scope of this subject matter. Furthermore, in the present description, like-named components of embodiments generally have similar features, and therefore, within a particular embodiment, each feature of each like-named component is not necessarily detailed in its entirety.
El electrohilado puede incluir un método de producción de fibras de polímero que utiliza el potencial eléctrico para sacar hilos de polímero líquido a través de un espacio entre un emisor de fuente conductora, tal como una boquilla, y un colector conductor, o contraelectrodo. Este proceso puede utilizarse para producir armazones, sobre los cuales se pueden sembrar y cultivar células y tejidos. Una manera en la que puede mejorarse este proceso es reduciendo la fluctuación de calor en el polímero para lograr una fusión uniforme del polímero y, por lo tanto, una extrusión uniforme. La extrusión uniforme puede mejorar el control de las propiedades del armazón como, por ejemplo, la porosidad. Con un mayor control de las propiedades del armazón, puede lograrse una construcción del armazón más repetible y pueden optimizarse las propiedades del armazón para el crecimiento del tejido. Además, las geometrías uniformes pueden proporcionar una combinación ideal entre los tamaños de las células y los armazones, proporcionar el potencial para señales mecánicas de la geometría uniforme, por ejemplo, guías nerviosas mejoradas, proporcionar características mecánicas predecibles (por modelo) de armazones en entornos dinámicos, por ejemplo, la aorta, y proporcionar independencia de diámetro de la fibra y tamaño del poro en el armazón. La temperatura del cabezal de fusión puede controlarse y seguirse a lo largo del tiempo para determinar la estabilidad del sistema. El seguimiento puede realizarse utilizando un sensor de calor, tal como un dispositivo de temperatura de resistencia PT100 (RTD) y un dispositivo de E/S analógico para medir y controlar el proceso. ("Pt" es el símbolo del platino, "100" para la resistencia en ohmios a 0 °C). Además, el seguimiento puede realizarse utilizando (1) registro de datos con un ordenador y un termopar y/o RTD y (2) un término de error e en un controlador proporcionar-integral-derivado (PID). El término de error e puede ser una diferencia entre un punto establecido y una temperatura medida, y puede integrarse durante el tiempo de fabricación de un armazón (de minutos a horas). La estabilidad puede verse afectada por (1) una función de sintonización automática en el controlador PID, pero también puede determinarse mediante (2) métodos de sintonización/estabilidad como la sintonización Ziegler-Nichols. La estabilidad puede garantizar que el emisor alcance y mantenga una temperatura ideal con un sobreimpulso mínimo.Electrospinning can include a method of producing polymer fibers that uses electrical potential to draw strands of liquid polymer through a gap between a conductive source emitter, such as a nozzle, and a conductive collector, or counter electrode. This process can be used to produce scaffolds, on which cells and tissues can be seeded and cultured. One way this process can be improved is by reducing the heat fluctuation in the polymer to achieve uniform polymer melting and thus uniform extrusion. Uniform extrusion can improve control of scaffold properties such as porosity. With greater control of scaffold properties, more repeatable scaffold construction can be achieved and scaffold properties for tissue ingrowth can be optimized. In addition, uniform geometries may provide an ideal match between cell and scaffold sizes, provide the potential for mechanical cues from the uniform geometry, e.g., improved nerve guidance, provide predictable (per model) mechanical characteristics of scaffolds in environments dynamic, eg, the aorta, and provide independence of fiber diameter and pore size in the scaffold. The melt head temperature can be monitored and tracked over time to determine system stability. Monitoring can be done using a heat sensor, such as a PT100 resistance temperature device (RTD), and an analog I/O device to measure and control the process. ("Pt" is the symbol for platinum, "100" for resistance in ohms at 0°C). In addition, tracking can be done using (1) data logging with a computer and a thermocouple and/or RTD and (2) an error term e in a provide-integral-derivative (PID) controller. The error term e can be a difference between a set point and a measured temperature, and can be integrated over the manufacturing time of a frame (minutes to hours). Stability can be affected by (1) an autotune function in the PID controller, but can also be determined by (2) tuning/stability methods such as Ziegler-Nichols tuning. Stability can ensure the emitter reaches and maintains an ideal temperature with minimal overshoot.
Otra forma en que se puede mejorar el proceso de electrohilado es midiendo el material depositado durante una ejecución experimental utilizando sensores de carga en el colector para permitir que el usuario controle la tasa de extrusión. Por ejemplo, puede emplearse una sola célula de carga capaz de medir fuerzas de micro Newton en función del tiempo f(t). La célula de carga puede colocarse entre la plataforma móvil y un contraelectrodo. La célula de carga puede tener un rango dinámico suficiente para recibir el peso de la plataforma y aun así medir fuerzas pequeñas. Una señal de la célula de carga puede filtrarse en paso bajo para derivar una señal que cambia lentamente con el aumento de la fuerza debido a una masa de material depositado. Dicha señal también puede utilizarse para modular la tasa de deposición de material. Cualquier cambio rápido en f(t) puede indicar una deposición errónea o no uniforme y puede indicar un estado de alarma en el software. Además, la utilización de un perfil de desplazamiento sinusoidal rectificado durante la extrusión puede proporcionar desplazamientos lineales más suaves y, por tanto, mejores estructuras de fibra depositadas. Como otro ejemplo, la medición activa y la retroalimentación del campo eléctrico entre el emisor y el colector desde sensores de corriente o de carga pueden permitir que se controle el voltaje aplicado, lo que permite mantener la densidad del campo eléctrico.Another way the electrospinning process can be improved is by measuring the deposited material during an experimental run using charge sensors on the manifold to allow the user to control the rate of extrusion. For example, a single load cell capable of measuring micro Newton forces as a function of time f(t) can be used. The load cell can be placed between the mobile platform and a counter electrode. The load cell can have enough dynamic range to take the weight of the platform and still measure small forces. A load cell signal can be low-pass filtered to derive a signal that changes slowly with increasing force due to a mass of deposited material. Said signal can also be used to modulate the rate of material deposition. Any rapid change in f(t) may indicate erroneous or non-uniform deposition and may indicate an alarm state in the software. Furthermore, the use of a ground sinusoidal displacement profile during extrusion can provide smoother linear displacements and thus better deposited fiber structures. As another example, active measurement and feedback of the electric field between the emitter and the collector from current or charge sensors can allow the applied voltage to be controlled, allowing the electric field density to be maintained.
En algunas implementaciones, la retroalimentación para aumentar la distancia de separación con cada paso puede monitorizarse y controlarse y combinarse con cualquier control del campo eléctrico para asegurar la consistencia del escenario del proceso con cada paso.In some implementations, the feedback to increase the separation distance with each step can be monitored and controlled and combined with any control of the electric field to ensure consistency of the process scenario with each step.
La figura 1 muestra una vista de despiece de una realización ejemplar de un conjunto de cabezal de fusión de electrohilado 100. El conjunto de cabezal de fusión 100 puede incluir un conjunto de jeringa 110, un conjunto de calentador 140, un manguito de aislamiento de alta temperatura 170 y una tapa de jeringa 190. El conjunto de jeringa 110 puede funcionar para retener y depositar de forma controlada un polímero sobre un sustrato. El conjunto de jeringa 110 puede ser recibido dentro del conjunto de calentador 140, que puede funcionar para calentar el polímero a una temperatura deseada, y el conjunto de calentador 140 puede insertarse en el manguito de aislamiento 170. La cubierta del cabezal de fusión puede colocarse sobre un extremo proximal del conjunto de jeringa 110 y el conjunto de calentador 140 para proporcionar una capa de aislamiento térmico mientras permite el acceso al conjunto de jeringa 110 y el conjunto de calentador 140. Los componentes específicos del conjunto de cabezal de fusión de electrohilado 100 se discutirán a continuación con mayor detalle.Figure 1 shows an exploded view of an exemplary embodiment of an electrospinning fusion head assembly 100. The fusion head assembly 100 may include a syringe assembly 110, a heater assembly 140, a high-pressure insulation sleeve temperature 170 and a syringe cap 190. The syringe assembly 110 is operable to retain and controllably deposit a polymer onto a substrate. Syringe assembly 110 may be received within heater assembly 140, which may be operable to heat the polymer to a desired temperature, and heater assembly 140 may be inserted into insulation sleeve 170. over a proximal end of syringe assembly 110 and heater assembly 140 to provide a layer of thermal insulation while allowing access to the syringe assembly 110 and heater assembly 140. The specific components of electrospinning melt head assembly 100 will be discussed in greater detail below.
La figura 2 muestra una vista ampliada del conjunto de jeringa 110 de la figura 1. El conjunto de jeringa 110 puede incluir una jeringa 112, un émbolo 114, una tapa 116 y una boquilla 118. Como se muestra en las figuras 1 a 2, la jeringa 112 puede tener una geometría sustancialmente cilíndrica y puede incluir una primera abertura 120a en un extremo proximal 112a, una segunda abertura (no mostrada) en un extremo distal 112b, y un conducto 120 que se entiende entre ellos, donde el conducto puede extenderse a lo largo de un eje central a 2. El conducto 120 que se extiende desde el extremo proximal 112a hasta el extremo distal 112b puede recibir un polímero para ser calentado y extruído, depositado o hilado sobre un sustrato. La abertura 120a en el extremo proximal puede recibir el émbolo 114, que puede tener al menos uno o más elementos de sellado 113 tales como, por ejemplo, juntas tóricas, que pueden formar un sello con una pared del conducto 120 de la jeringa 112. En algunas realizaciones, el émbolo puede tener dos elementos de sellado 113. En algunas realizaciones, el émbolo puede estar hecho de acero inoxidable. El émbolo puede trasladarse proximal y distalmente dentro del conducto 120 de la jeringa 112 para controlar la extrusión del polímero. En la práctica, existen varias maneras de controlar la posición del émbolo 114. Por ejemplo, la posición del émbolo 114 puede alterarse aplicando una presión positiva de aire a un extremo proximal 114a del émbolo 114. Como alternativa, puede acoplarse una varilla a la abertura 115 en el extremo proximal 114a del émbolo y puede aplicarse fuerza al émbolo 114 por medio de la varilla. Ajustar la posición del émbolo 114 utilizando presión de aire puede ser beneficioso puesto que puede simplificar la construcción y reducir los costes. Puede aplicarse aire o alguna otra presión de gas adecuada directamente al polímero fundido para extruirlo a través de la boquilla. El método de funcionamiento se discute a continuación con mayor detalle.Figure 2 shows an enlarged view of the syringe assembly 110 of Figure 1. The syringe assembly 110 may include a syringe 112, a plunger 114, a cap 116, and a nozzle 118. As shown in Figures 1 through 2, syringe 112 may have a substantially cylindrical geometry and may include a first opening 120a at a proximal end 112a, a second opening (not shown) at a distal end 112b, and a passageway 120 extending therebetween, where the passageway may extend along a central axis a 2. Conduit 120 extending from proximal end 112a to distal end 112b can receive a polymer to be heated and extruded, deposited, or spun onto a substrate. Opening 120a at the proximal end may receive plunger 114, which may have at least one or more sealing elements 113 such as, for example, O-rings, which may form a seal with a wall of passageway 120 of syringe 112. In some embodiments, the plunger may have two sealing elements 113. In some embodiments, the plunger may be made of stainless steel. The plunger is translatable proximally and distally within lumen 120 of syringe 112 to control polymer extrusion. In practice, there are several ways to control the position of plunger 114. For example, the position of plunger 114 can be altered by applying positive air pressure to a proximal end 114a of plunger 114. Alternatively, a rod can be attached to the opening 115 at the proximal end 114a of the plunger and force can be applied to the plunger 114 by means of the rod. Adjusting the position of plunger 114 using air pressure can be beneficial as it can simplify construction and reduce costs. Air or some other suitable gas pressure may be applied directly to the molten polymer to extrude it through the die. The method of operation is discussed below in greater detail.
La tapa 116 puede funcionar para acoplar la boquilla 118 a la jeringa 112 y para proporcionar acceso al conducto de la jeringa 112 a través del extremo distal 112b. En el ejemplo ilustrado, la tapa 116 tiene un cuerpo sustancialmente cilíndrico e incluye una característica cilíndrica de acoplamiento 122 que se extiende en una dirección proximal. La característica de acoplamiento 122 puede permitir que la tapa 116 se acople de manera liberable a la jeringa 112 por medio de la segunda abertura en el extremo distal 112b de la jeringa 112. La tapa 116 puede acoplarse a la jeringa 112 de una diversidad de maneras. Por ejemplo, la característica de acoplamiento 122 puede tener roscados que pueden coincidir con roscados en la segunda abertura de la jeringa 112. Como alternativa, la característica de acoplamiento 122 y la segunda abertura puede acoplarse por medio de, por ejemplo, un ajuste por fricción. En algunas realizaciones, la característica de acoplamiento 122 puede incluir juntas 124 dispuestas en una superficie exterior de la misma. La característica de acoplamiento 122 puede ser recibida dentro de la segunda abertura de la jeringa 112, y las juntas 124 pueden formar un sello entre la característica de acoplamiento 122 y el conducto 120 de la jeringa 112. En algunas realizaciones, las juntas pueden incluir juntas tóricas que pueden estar hechas de perfluoroelastómeros FFKM. Además, la característica de acoplamiento 122 puede tener una cara curvada 117 que puede formar parte de un extremo distal 114b del émbolo.Cap 116 may function to couple nozzle 118 to syringe 112 and to provide access to syringe lumen 112 through distal end 112b. In the illustrated example, cap 116 has a substantially cylindrical body and includes a cylindrical mating feature 122 that extends in a proximal direction. The coupling feature 122 may allow the cap 116 to be releasably attached to the syringe 112 via the second opening at the distal end 112b of the syringe 112. The cap 116 may be attached to the syringe 112 in a variety of ways. . For example, the mating feature 122 may have threads that may mate with threads on the second opening of the syringe 112. Alternatively, the mating feature 122 and the second opening may be mated by, for example, a friction fit. . In some embodiments, mating feature 122 may include seals 124 disposed on an outer surface thereof. Mating feature 122 may be received within the second opening of syringe 112, and gaskets 124 may form a seal between mating feature 122 and conduit 120 of syringe 112. In some embodiments, gaskets may include gaskets O-rings that can be made from FFKM perfluoroelastomers. In addition, the mating feature 122 may have a curved face 117 which may form part of a distal end 114b of the plunger.
Como se muestra en las figuras 1 a 2, la jeringa 112 y la tapa 116 pueden incluir perforaciones 126a, 126b, y perforaciones 126c, 126d, todas las cuales pueden estar roscadas, y canales de medición de la temperatura 128a, 128b. Las perforaciones 126a, 126b pueden permitir que la jeringa 112 se acople a la tapa 116. Las figuras 15 a 16 muestran vistas ampliadas de la tapa 116. Como se muestra en las figuras 2, 15, y 16, las perforaciones 126b, 126d pueden ser más grandes que las perforaciones 126a, 126c. Esto ayuda a asegurar que la tapa 116 y jeringa 112 estén correctamente alineadas durante el montaje. Las perforaciones 126a pueden alinearse con las perforaciones 126b, y la perforación 126c puede alinearse con la perforación 126d, y la jeringa 112 puede acoplarse a la tapa 116 por medio de elementos de acoplamiento, tales como, por ejemplo, tornillos o pernos, que pueden extenderse a través de las perforaciones 126a, 126b, 126c, 126d. Los canales de medición de la temperatura 128a, 128b pueden recibir un sensor de medición de la temperatura, tal como, por ejemplo, un termopar, PT100 RTD y similares que pueden extenderse a través de la jeringa 112 y dentro de la tapa 116 para monitorizar la temperatura de la tapa 116 tan cerca de la boquilla 118 como sea posible. Aunque no se ilustra, la jeringa 112 y tapa 116 pueden incluir múltiples canales de medición de la temperatura que pueden recibir sensores de medición de la temperatura. Incluir más de un canal puede permitir que se tomen múltiples temperaturas en diversas posiciones a lo largo de la longitud de la jeringa 112 y tapa 116. En una realización ejemplar, la jeringa 112 y tapa 116 pueden estar hechas de acero inoxidable. El acero inoxidable puede proporcionar una buena combinación de resistencia a la corrosión, conductividad térmica y mecanibilidad. Sin embargo, la jeringa 112 y la tapa 116 pueden estar hechas de cualquier material resistente a la corrosión, como por ejemplo, titanio, níquel o cualquier otro material adecuado para el propósito descrito. En algunas realizaciones, la tapa 116 puede ser integral con la jeringa 112.As shown in Figures 1-2, syringe 112 and cap 116 may include bores 126a, 126b, and bores 126c, 126d, all of which may be threaded, and temperature measurement channels 128a, 128b. Perforations 126a, 126b may allow syringe 112 to engage cap 116. Figures 15-16 show enlarged views of cap 116. As shown in Figures 2, 15, and 16, perforations 126b, 126d may be larger than the perforations 126a, 126c. This helps ensure that cap 116 and syringe 112 are properly aligned during assembly. Perforations 126a may align with perforations 126b, and perforation 126c may align with perforation 126d, and syringe 112 may be attached to cap 116 by means of coupling elements, such as, for example, screws or bolts, which may extend through the perforations 126a, 126b, 126c, 126d. Temperature measurement channels 128a, 128b can receive a temperature measurement sensor, such as, for example, a thermocouple, PT100 RTD, and the like that can extend through syringe 112 and into cap 116 to monitor the temperature of the cap 116 as close to the nozzle 118 as possible. Although not illustrated, the syringe 112 and cap 116 can include multiple temperature measurement channels that can receive temperature measurement sensors. Including more than one channel may allow multiple temperatures to be taken at various positions along the length of the syringe 112 and cap 116. In an exemplary embodiment, the syringe 112 and cap 116 may be made of stainless steel. Stainless steel can provide a good combination of corrosion resistance, thermal conductivity, and machinability. However, syringe 112 and cap 116 may be made of any corrosion resistant material, such as titanium, nickel, or any other material suitable for the purpose described. In some embodiments, cap 116 may be integral with syringe 112.
Como se muestra en la figura 3, la boquilla 118 puede incluir un conducto central 130 que se extiende a través de una parte proximal de acoplamiento 131 y una parte distal de extrusión 132. El conducto central 130 puede tener una primera parte 135 con un primer diámetro, y una segunda parte 137 que tiene un segundo diámetro. La primera parte 135 puede extenderse desde una entrada 130a en un extremo proximal 118a de la parte proximal de acoplamiento, y la segunda parte 137 puede conducir a una salida 130b en un extremo distal 118b de la parte distal de extrusión 132. La parte distal de rociado 132 puede incluir una superficie interna que se estrecha hacia adentro 132a, que puede crear una zona de transición que puede acoplar la primera parte 135 del conducto 130 a la segunda parte 137 del conducto 130. La superficie interna que se estrecha hacia adentro 132a puede dar como resultado que la salida 130b de la boquilla 118 tenga un diámetro más pequeño que la entrada 130a de la boquilla 118. En algunas realizaciones, un recubrimiento de un material conductor puede cubrir parte de la parte de extrusión 132 de la boquilla 118. El recubrimiento puede actuar como un electrodo de alto voltaje cuando se conecta a una fuente de alto voltaje adecuada. As shown in Figure 3, the nozzle 118 may include a central passageway 130 that extends through a proximal coupling portion 131 and a distal extrusion portion 132. The central passageway 130 may have a first portion 135 with a first diameter, and a second part 137 having a second diameter. The first portion 135 may extend from an inlet 130a at a proximal end 118a of the proximal coupling portion, and the second portion 137 may lead to an outlet 130b at a distal end 118b of the extrusion distal portion 132. The distal portion of Spray 132 may include an inwardly tapering inner surface 132a, which may create a transition zone that may couple the first portion 135 of conduit 130 to the second portion 137 of conduit 130. The inwardly tapering inner surface 132a may result in the outlet 130b of the nozzle 118 having a smaller diameter than the inlet 130a of the nozzle 118. In some embodiments, A coating of a conductive material may cover part of the extrusion portion 132 of the nozzle 118. The coating may act as a high voltage electrode when connected to a suitable high voltage source.
En algunas implementaciones, puede incluirse una fuente de alto voltaje que aplica un voltaje entre 0 y 20 kV. En algunas implementaciones, la fuente de voltaje can puede proporcionar un voltaje de 1 kV, 2 kV, 5 kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV, 25 kV, 30 kV, 40 kV o más. La fuente de alimentación puede proporcionar una resolución de voltaje 10 V, por ejemplo. En algunas implementaciones, la fuente de voltaje puede proporcionar una corriente máxima de 0,18 mA. En algunas implementaciones, la fuente de voltaje puede proporcionar una corriente máxima de 0,01 mA, 0,1 mA, 0,2 mA, 0,3 mA, 0,6 mA, 1,0 mA, 10 mA, 100 mA o más.In some implementations, a high voltage source may be included that applies a voltage between 0 and 20 kV. In some implementations, the voltage source can provide a voltage of 1 kV, 2 kV, 5 kV, 10 kV, 15 kV, 20 kV, 25 kV, 30 kV, 40 kV, or more. The power supply can provide a voltage resolution of 10 V, for example. In some implementations, the voltage source can provide a maximum current of 0.18mA. In some implementations, the voltage source may provide a maximum current of 0.01 mA, 0.1 mA, 0.2 mA, 0.3 mA, 0.6 mA, 1.0 mA, 10 mA, 100 mA, or plus.
En la realización ilustrada, la parte proximal de acoplamiento 131 de la boquilla 118 puede incluir roscados que pueden coincidir con roscados en una abertura 119 (mostrada en la figura 16) en la tapa 116. En una realización ejemplar, la boquilla 118 puede estar hecha de un material que tiene un coeficiente de expansión térmica que es mayor que el de la tapa 116. Por ejemplo, si la tapa 116 está hecha de un acero inoxidable, la boquilla 118 puede estar hecha de latón. Por lo tanto, cuando se calienta el conjunto de cabezal de fusión 100, la boquilla 118 puede expandirse más que la tapa 116, lo que puede ayudar a formar un sello entre los roscados en la parte de acoplamiento 131 de la boquilla y los roscados en la abertura en la tapa 116.In the illustrated embodiment, the proximal mating portion 131 of the nipple 118 may include threads that may mate with threads in an opening 119 (shown in FIG. 16) in the cap 116. In an exemplary embodiment, the nipple 118 may be made of a material that has a coefficient of thermal expansion that is greater than that of cap 116. For example, if cap 116 is made of a stainless steel, nozzle 118 may be made of brass. Therefore, when the fusion head assembly 100 is heated, the nozzle 118 can expand more than the cap 116, which can help form a seal between the threads on the coupling portion 131 of the nozzle and the threads on the nozzle. the opening in the lid 116.
A fin de proporcionar calor al polímero que está dentro de la jeringa 112, el conjunto de jeringa 110 puede insertarse en el conjunto de calentador 140. La figura 4 muestra una vista ampliada del conjunto de calentador 140 mostrado en la figura 1. El conjunto de calentador 140 puede incluir elementos de calentamiento 154, un miembro de calentamiento 142, o cuerpo, que puede tener la forma de, por ejemplo, un manguito cilíndrico, así como una tapa del calentador 144 y una brida de montaje 146. El miembro de calentamiento 142, la tapa del calentador 144 y la brida de montaje 146 pueden tener todos geometrías sustancialmente cilíndricas. La brida de montaje 146 puede incluir perforaciones 146a de acoplamiento del manguito, perforaciones 146b del calentador, perforaciones 146c de acoplamiento del soporte y una perforación central 146d. Las perforaciones 146a de acoplamiento del manguito pueden estar alineadas con las perforaciones 143a de acoplamiento en un extremo proximal 142a del miembro de calentamiento 142, y pueden permitir que la brida de montaje 146 se acople al miembro de calentamiento 142 utilizando un elemento de acoplamiento, tal como, por ejemplo, un tornillo o perno. Las perforaciones 146c de acoplamiento del soporte pueden funcionar para permitir que el conjunto de calentador 140 se acople a un marco de soporte, que se discute a continuación con mayor detalle.In order to provide heat to the polymer within syringe 112, syringe assembly 110 may be inserted into heater assembly 140. Figure 4 shows an enlarged view of heater assembly 140 shown in Figure 1. heater 140 may include heating elements 154, a heating member 142, or body, which may be in the form of, for example, a cylindrical sleeve, as well as a heater cover 144 and mounting flange 146. The heating member 142, heater cap 144 and mounting flange 146 may all have substantially cylindrical geometries. Mounting flange 146 may include sleeve mating holes 146a, heater mating holes 146b, bracket mating holes 146c, and a center hole 146d. Sleeve mating perforations 146a may be aligned with mating perforations 143a on a proximal end 142a of heating member 142, and may allow mounting flange 146 to be attached to heating member 142 using a coupling element, such as such as a screw or bolt. Bracket mating perforations 146c may function to allow heater assembly 140 to be mated to a support frame, discussed in greater detail below.
Como se muestra en la figura 4, el miembro de calentamiento 142 puede tener una geometría sustancialmente cilíndrica y puede incluir una primera abertura 148a en un extremo proximal 142a, una segunda abertura (no mostrada) en un extremo distal 142b y un conducto 148 que se entiende entre ellos. El miembro de calentamiento 142 puede incluir las perforaciones 143a de acoplamiento así como perforaciones 143b del calentador en el extremo proximal 142a. Como se ha descrito anteriormente, las perforaciones 143a de acoplamiento en el miembro de calentamiento 142 pueden alinearse con las perforaciones de acoplamiento 146a en la brida de montaje 146, y pueden permitir que el miembro de calentamiento 142 y la brida de montaje 146 se acoplen utilizando elementos de acoplamiento, tales como tornillos o pernos. Las perforaciones 143b del calentador pueden extenderse a lo largo de la longitud del miembro de calentamiento 142 y pueden estar alineadas con las perforaciones 146b del calentador de la brida de montaje 146 en el extremo proximal 142a del miembro de calentamiento 142 y con perforaciones 145b del calentador de la tapa 144 en el extremo distal 142b del miembro de calentamiento 142.As shown in Figure 4, heating member 142 may have a substantially cylindrical geometry and may include a first opening 148a at proximal end 142a, a second opening (not shown) at distal end 142b, and a conduit 148 extending understand each other. Heating member 142 may include mating perforations 143a as well as heater perforations 143b at proximal end 142a. As described above, mating perforations 143a in heating member 142 may align with mating perforations 146a in mounting flange 146, and may allow heating member 142 and mounting flange 146 to be mated using coupling elements, such as screws or bolts. Heater perforations 143b may extend along the length of heating member 142 and may be aligned with heater perforations 146b of mounting flange 146 at proximal end 142a of heating member 142 and with heater perforations 145b. of cap 144 at distal end 142b of heating member 142.
La tapa del calentador 144 puede incluir las perforaciones 145b del calentador así como las perforaciones de acoplamiento 145a. La tapa del calentador 144 puede tener una zona rebajada 150 que se extiende distalmente desde una abertura 150a en un extremo proximal 144a, y también puede incluir una perforación 152 que se extiende a través del extremo distal 144b de la tapa 144. La perforación central 146d, el conducto 148, la zona rebajada 150 y la perforación 152 pueden compartir un eje central A3 y pueden estar alineados de modo que el conjunto de jeringa 110 pueda ser recibido dentro del conjunto de calentador 140. La zona rebajada 150 de la tapa 144 puede recibir y asentar una parte distal del conjunto de jeringa 110, y la perforación 152 puede permitir que la boquilla 118 se extienda a través del extremo distal 144b de la tapa del calentador 144.Heater cap 144 may include heater perforations 145b as well as mating perforations 145a. Heater cap 144 may have a recessed area 150 extending distally from opening 150a in proximal end 144a, and may also include a bore 152 extending through distal end 144b of cap 144. Central bore 146d , conduit 148, recessed area 150, and bore 152 may share a central axis A3 and may be aligned so that syringe assembly 110 can be received within heater assembly 140. receive and seat a distal portion of syringe assembly 110, and bore 152 may allow nozzle 118 to extend through distal end 144b of heater cap 144.
Los elementos calefactores 154, tales como, por ejemplo, calentadores de cartucho, pueden utilizarse para proporcionar calor al conjunto de jeringa 112. En algunas realizaciones, los elementos de calentamiento 154 pueden ser calentadores de cartucho de 200 W. En otras realizaciones, los elementos de calentamiento pueden generar más de 200 W de calor o menos de 200 W de calor. Los elementos de calentamiento 154 pueden insertarse a través de perforaciones 146b y 143b del calentador y pueden extenderse hacia las perforaciones 145b del calentador en la tapa del calentador 144. Los elementos de calentamiento 154 pueden calentar la brida de montaje 146, el miembro de calentamiento 142 y la tapa del calentador 144, que pueden a su vez calentar el conjunto de jeringa 110 y el polímero que puede estar dentro de la jeringa 112. En algunas realizaciones, los elementos de calentamiento 154 pueden calentar el conjunto de calentador 140 hasta una temperatura de aproximadamente 250 °C.Heating elements 154, such as, for example, cartridge heaters, may be used to provide heat to syringe assembly 112. In some embodiments, heating elements 154 may be 200W cartridge heaters. of heating can generate more than 200 W of heat or less than 200 W of heat. Heating elements 154 may be inserted through heater perforations 146b and 143b and may extend into heater perforations 145b in heater cover 144. Heating elements 154 may heat mounting flange 146, heating member 142 and heater cap 144, which may in turn heat syringe assembly 110 and polymer that may be within syringe 112. In some embodiments, heating elements 154 may heat heater assembly 140 to a temperature of about 250°C.
El miembro de calentamiento 142, la brida de montaje 146 y la tapa 144 pueden estar hechos de cualquier material adecuado para el propósito descrito. Sin embargo, en una realización ejemplar, el miembro de calentamiento 142, la brida de montaje 146 y la tapa 144 pueden estar hechos de aluminio. El aluminio tiene una conductividad térmica relativamente alta, que puede dar como resultado una distribución de la temperatura más uniforme puesto que el calor de los elementos de calentamiento 154 puede ser bien conducido a través de todas las piezas del conjunto de calentador 140.Heating member 142, mounting flange 146, and cover 144 may be made of any material suitable for the purpose described. However, in an exemplary embodiment, heating member 142, mounting flange 146, and cover 144 may be made of aluminum. Aluminum has a thermal conductivity relatively high, which can result in a more even temperature distribution since the heat from the heating elements 154 can be conducted well through all parts of the heater assembly 140.
El conjunto de jeringa 110 y el conjunto de calentador 140 pueden aislarse utilizando, por ejemplo, el manguito de aislamiento 170, para minimizar la pérdida de calor y mejorar el control de la temperatura. De nuevo haciendo referencia a la figura 1, el manguito de aislamiento 170 puede incluir un conducto 172 que puede extenderse entre una abertura 172a en un extremo proximal 170a del manguito de aislamiento 170 y una abertura (no mostrada) en un extremo distal 170b del manguito de aislamiento 170. El conjunto de jeringa 110 y el conjunto de calentador 140 pueden insertarse en el conducto 172 del manguito de aislamiento 170. El manguito de aislamiento 170 puede estar hecho de cualquier material aislante que pueda soportar la temperatura máxima de los elementos de calentamiento 154. En algunas realizaciones, el manguito de aislamiento puede estar hecho de silicato de calcio. El manguito de aislamiento 170 y los elementos de calentamiento 154 pueden formar una zona concentrada de calentamiento. Esta zona concentrada de calentamiento concentra el calor en un volumen de la jeringa donde, en funcionamiento, se carga el polímero.Syringe assembly 110 and heater assembly 140 may be insulated using, for example, insulation sleeve 170, to minimize heat loss and improve temperature control. Referring again to Figure 1, isolation sleeve 170 may include a conduit 172 that may extend between an opening 172a at a proximal end 170a of isolation sleeve 170 and an opening (not shown) at a distal end 170b of the sleeve. of insulation 170. Syringe assembly 110 and heater assembly 140 may be inserted into conduit 172 of insulation sleeve 170. Insulation sleeve 170 may be made of any insulating material that can withstand the maximum temperature of the heating elements. 154. In some embodiments, the insulation sleeve may be made of calcium silicate. Insulation sleeve 170 and heating elements 154 may form a concentrated zone of heating. This concentrated zone of heating concentrates the heat in a volume of the syringe where, in operation, the polymer is loaded.
A fin de proporcionar aislamiento en el extremo proximal de la jeringa 112, la tapa de la jeringa 190 puede colocarse sobre el extremo proximal 112a de la jeringa y/o la brida de montaje 146. La tapa de jeringa 190 tiene una geometría sustancialmente cilíndrica y puede incluir una serie de agujeros de perforación 192 que pueden extenderse desde un extremo proximal 190a de la tapa de jeringa 190 hasta un extremo distal 190b de la tapa de la jeringa 190. En algunas realizaciones, una parte de la tapa 190 puede extenderse hacia el interior del conducto 120 de la jeringa 112 de modo que forme un sello con la pared que define el conducto 120. En algunas realizaciones, la tapa de la jeringa 190 puede estar hecha de, por ejemplo, DuroBest® 280 (agk), poliéter éter cetona (PEEK) o IGLIDUR® (IGUS INC., East Providence R.I. 02914). Las figuras 17 a 19 muestran diversas vistas de la tapa de la jeringa 190. Los agujeros de perforación 192 pueden proporcionar acceso al conjunto de jeringa 110 y/o el conjunto de calentador 140. Por ejemplo, al menos un agujero de perforación 196 puede proporcionar acceso al canal 128a de medición de la temperatura, de modo que pueda insertarse un sensor de temperatura 129 en canales de medición de la temperatura 128a, 128b. En algunas realizaciones, el sensor de temperatura 129 puede ser un sensor de temperatura PT100 de 4 mm, o un termopar de tipo K. En algunas realizaciones, la tapa de la jeringa 190 puede incluir perforaciones de acoplamiento 195a, 195c, que pueden estar alineadas con las perforaciones 126a, 126c de la jeringa 112 y pueden permitir que la tapa de la jeringa 190 se acople a la jeringa 112 utilizando elementos de acoplamiento, tales como, por ejemplo, tornillos o pernos. La tapa de jeringa 190 también puede incluir perforaciones de montaje 197, que se discuten más adelante. Un acople de manguera puede acoplarse a un puerto de entrada de aire 193 de manera que pueda aplicarse presión de gas al émbolo para forzar el líquido de polímero desde la boquilla. Como alternativa, puede extenderse una varilla desde el puerto de entrada 193 y puede acoplarse a la abertura 115 en el extremo proximal 114a del émbolo. Después, la varilla puede aplicar fuerza mecánica al émbolo para moverlo proximalmente y/o distalmente dentro del conducto 120 de la jeringa 112. En algunas implementaciones, puede aplicarse gas directamente al polímero fundido. En algunas implementaciones, puede utilizarse una válvula de solenoide para controlar la presión de gas, incluida la aplicación de presión positiva y negativa en el émbolo. Este enfoque puede proporcionar un control mejorado del proceso de extrusión.In order to provide insulation at the proximal end of the syringe 112, the syringe cap 190 may be positioned over the proximal end 112a of the syringe and/or the mounting flange 146. The syringe cap 190 has a substantially cylindrical geometry and may include a series of perforation holes 192 that may extend from a proximal end 190a of syringe cap 190 to a distal end 190b of syringe cap 190. In some embodiments, a portion of cap 190 may extend toward the interior of lumen 120 of syringe 112 so as to form a seal with the wall defining lumen 120. In some embodiments, syringe cap 190 may be made of, for example, DuroBest® 280 (agk), polyether ether ketone (PEEK) or IGLIDUR® (IGUS INC., East Providence R.I. 02914). Figures 17 through 19 show various views of syringe cover 190. Drill holes 192 may provide access to syringe assembly 110 and/or heater assembly 140. For example, at least one drill hole 196 may provide access. access to temperature measurement channel 128a, so that a temperature sensor 129 can be inserted into temperature measurement channels 128a, 128b. In some embodiments, temperature sensor 129 may be a 4mm PT100 temperature sensor, or a K-type thermocouple. In some embodiments, syringe cap 190 may include mating holes 195a, 195c, which may be aligned with the perforations 126a, 126c of the syringe 112 and may allow the syringe cover 190 to be attached to the syringe 112 using coupling elements, such as, for example, screws or bolts. Syringe cap 190 may also include mounting holes 197, which are discussed below. A hose coupling can be attached to an air inlet port 193 so that gas pressure can be applied to the plunger to force polymer liquid from the nozzle. Alternatively, a rod may extend from entry port 193 and engage opening 115 in proximal end 114a of the plunger. The rod may then apply mechanical force to the plunger to move it proximally and/or distally within lumen 120 of syringe 112. In some implementations, gas may be applied directly to the molten polymer. In some implementations, a solenoid valve may be used to control gas pressure, including applying positive and negative pressure to the plunger. This approach can provide improved control of the extrusion process.
En algunas realizaciones, un conjunto de calentador puede tener una configuración de un solo cuerpo en lugar de tener múltiples componentes, tales como los descritos con respecto al conjunto de calentador 140. El conjunto de calentador también puede tener elementos de calentamiento integrados en él. Las figuras 5 a 6 muestran un ejemplo de una realización de un conjunto de calentador 240 que tiene una configuración de un solo cuerpo y que puede tener uno o más elementos de calentamiento 254 integrados. Los sensores de temperatura también pueden integrarse en la configuración de un solo cuerpo. La figura 5 muestra una vista en perspectiva del conjunto de calentador 240, y la figura 6 muestra una vista de sección transversal lateral del conjunto de calentador 240. El conjunto de calentador 240 puede tener un cuerpo 242 que puede tener una geometría sustancialmente cilíndrica, y puede incluir un conducto central 248 que se extiende desde una abertura 248a en un extremo proximal 240a del conjunto de calentador 240, hacia un extremo distal 240b del conjunto de calentador 240. El extremo proximal 240a del conjunto de calentador 240 puede incluir una brida 246 que puede extenderse radialmente hacia afuera. La brida 246 puede tener perforaciones 246c de acoplamiento del soporte que pueden funcionar de un modo similar a las perforaciones 146c de acoplamiento del soporte. El extremo distal 240b del conjunto de calentador puede tener una perforación 252 que puede recibir una boquilla, tal como una boquilla 118 del conjunto de jeringa 110. En la realización ilustrada, el conducto central 248 y la perforación 252 pueden compartir un eje central A4.In some embodiments, a heater assembly may have a single body configuration rather than having multiple components, such as those described with respect to heater assembly 140. The heater assembly may also have heating elements integrated into it. Figures 5-6 show an example of an embodiment of a heater assembly 240 that has a single body configuration and can have one or more heating elements 254 integrated. Temperature sensors can also be integrated in a single body configuration. Figure 5 shows a perspective view of heater assembly 240, and Figure 6 shows a side cross-sectional view of heater assembly 240. Heater assembly 240 may have a body 242 that may have substantially cylindrical geometry, and may include a central conduit 248 that extends from an opening 248a in a proximal end 240a of heater assembly 240, toward a distal end 240b of heater assembly 240. Proximal end 240a of heater assembly 240 may include a flange 246 that can extend radially outward. Flange 246 may have bracket mating perforations 246c which may function in a similar manner to bracket mating perforations 146c. The distal end 240b of the heater assembly may have a bore 252 that may receive a nozzle, such as a nozzle 118 of the syringe assembly 110. In the illustrated embodiment, the central passageway 248 and bore 252 may share a central axis A4.
El conjunto de calentador 240 también puede incluir un puerto 260 que tenga un conducto radial 262 que puede extenderse desde un extremo 260a del puerto 260 hasta el conducto central 248. El puerto 260 puede permitir que los cables entren y salgan del conducto 248. Por ejemplo, los cables del sensor de temperatura 129 que pueden monitorizar temperatura de un conjunto de jeringa, tal como el conjunto de jeringa 110, pueden pasarse a través del conducto 262 del puerto 260.Heater assembly 240 may also include a port 260 having a radial conduit 262 that may extend from one end 260a of port 260 to central conduit 248. Port 260 may allow cables to enter and exit conduit 248. For example , temperature sensor leads 129 that can monitor temperature of a syringe assembly, such as syringe assembly 110, may be passed through conduit 262 of port 260.
En el ejemplo ilustrado, en lugar de insertar elementos de calentamiento en perforaciones del conjunto de calentador, como se describe con respecto al conjunto de calentador 140, los elementos de calentamiento 254 puede integrarse en una zona calentada concentrada 256 del cuerpo 242 del conjunto calefactor 240. En algunas realizaciones, la zona calentada 256 puede limitarse a una mitad inferior, o mitad distal, del conjunto de calentador 240. Los elementos de calentamiento 254 pueden ser uno o más calentadores resistivos que pueden rodear, o enrollarse alrededor, del conducto 248 dentro del cuerpo 242 del conjunto de calentador 240. Los elementos de calentamiento 254 pueden recibir energía desde una fuente de alimentación a través de un cable 257 que puede extenderse fuera del cuerpo 242 del conjunto de calentador 240. La utilización de una configuración de conjunto de calentador que incluye elementos de calentamiento que envuelven al conducto 248 puede proporcionar una transferencia de calor más uniforme al conjunto de jeringa 110, lo que puede dar como resultado que el polímero tenga una distribución de la temperatura más uniforme. Dicha configuración puede aumentar la precisión de un sistema de control que puede utilizarse para monitorizar y mantener la temperatura del conjunto de jeringa 110 y/o el polímero que está dentro de la jeringa 112. Al crear un perfil de temperatura más uniforme, las mediciones de temperatura pueden ser menos sensibles a la posición exacta del sensor de temperatura 129, lo que puede dar como resultado una mayor exactitud y precisión de la medición de temperatura. En algunas realizaciones, el conducto 262 del puerto 260 no se extiende hacia adentro del conducto 248. En ese caso, el conducto 262 puede utilizarse para pasar cables que pueden acoplarse a los elementos de calentamiento 254 o sensores de temperatura dentro de las paredes del conjunto de calentador. Por ejemplo, el cable 257 puede extenderse desde los elementos de calentamiento 254, hasta el conducto 262, y fuera del conjunto de calentador 240, en lugar de extenderse fuera del cuerpo 242 del conjunto de calentador 240.In the illustrated example, instead of inserting heating elements into heater assembly perforations, as described with respect to heater assembly 140, heating elements 254 may be integrated into a concentrated heated zone 256 of body 242 of heater assembly 240. In some embodiments, the zone 256 may be confined to a lower half, or distal half, of heater assembly 240. Heating elements 254 may be one or more resistive heaters that may surround, or wrap around, conduit 248 within body 242 of heater assembly. 240. The heating elements 254 may be powered from a power source via a cable 257 that may extend outside the body 242 of the heater assembly 240. The use of a heater assembly configuration that includes heating elements that wrap to conduit 248 may provide more uniform heat transfer to syringe assembly 110, which may result in the polymer having a more uniform temperature distribution. Such a configuration can increase the accuracy of a control system that can be used to monitor and maintain the temperature of syringe assembly 110 and/or the polymer within syringe 112. By creating a more uniform temperature profile, measurements of temperature sensors may be less sensitive to the exact position of the temperature sensor 129, which may result in greater accuracy and precision of the temperature measurement. In some embodiments, conduit 262 of port 260 does not extend into conduit 248. In that case, conduit 262 may be used to pass cables that may be attached to heating elements 254 or temperature sensors within the walls of the assembly. of heater. For example, cable 257 may extend from heating elements 254, to conduit 262, and out of heater assembly 240, instead of extending out of body 242 of heater assembly 240.
Las figuras 7 y 8 muestran cómo puede ser recibido el conjunto de jeringa 110 dentro del el conjunto de calentador 240. La figura 7 muestra el conjunto de jeringa 110 alineado con la abertura 248a en el extremo proximal 240a del conjunto de calentador. La figura 8 muestra el conjunto de jeringa 110 colocado dentro del conducto 248 del conjunto de calentador.Figures 7 and 8 show how syringe assembly 110 may be received within heater assembly 240. Figure 7 shows syringe assembly 110 aligned with opening 248a in proximal end 240a of the heater assembly. Figure 8 shows syringe assembly 110 positioned within conduit 248 of the heater assembly.
Independientemente de qué conjunto de calentador se utilice, el conjunto de cabezal de fusión 100 puede estar soportado dentro de un conjunto de soporte. El conjunto de soporte 300, mostrado en la figura. 9, puede incluir cubiertas superior e inferior 302, 304, cubiertas laterales 305, 306, marcos superior e inferior 308, 309 y placa de soporte 310 del conjunto de calentador.Regardless of which heater assembly is used, the fusion head assembly 100 may be supported within a support assembly. The support assembly 300, shown in the figure. 9, may include top and bottom covers 302, 304, side covers 305, 306, top and bottom frames 308, 309, and heater assembly support plate 310.
La cubierta inferior 304 puede tener generalmente la forma de una placa cuadrada o rectangular. En algunas realizaciones, la cubierta inferior 304 puede estar hecha de politetrafluoroetileno (PTFE), poliéter éter cetona (PEEK) y/u otro material eléctricamente aislante y térmicamente resistente. La cubierta inferior 304 puede tener una zona rebajada 312 que se extiende distalmente desde una abertura 312a en una superficie proximal 304a, y también puede incluir una perforación 352 que se extiende desde la zona rebajada 312 a una superficie distal 304b de la cubierta 304. La cubierta inferior 304 también puede tener perforaciones de acoplamiento 314a que pueden extenderse distalmente desde la superficie proximal 304a de la cubierta inferior 304. La zona rebajada 312 puede tener el tamaño y forma necesarios para recibir una parte distal del manguito de aislamiento 170. La perforación 352 puede estar generalmente alineada con la perforación 252 del conjunto de calentador 240 de manera que pueda recibir la boquilla 118 del conjunto de jeringa 110.Bottom cover 304 may be generally in the shape of a square or rectangular plate. In some embodiments, bottom cover 304 may be made of polytetrafluoroethylene (PTFE), polyether ether ketone (PEEK), and/or other electrically insulating and thermally resistant material. Lower cover 304 may have a recessed area 312 extending distally from an opening 312a on a proximal surface 304a, and may also include a perforation 352 extending from the recessed area 312 to a distal surface 304b of the cover 304. Lower cover 304 may also have mating perforations 314a that may extend distally from proximal surface 304a of lower cover 304. The recessed area 312 may be sized and shaped to receive a distal portion of isolation sleeve 170. Perforation 352 it may be generally aligned with bore 252 of heater assembly 240 so that it may receive nozzle 118 of syringe assembly 110.
Como se ilustra en la figura 9, el conjunto de soporte 300 puede incluir marcos superior e inferior 308, 309, o nervaduras estructurales. En algunas realizaciones, los marcos superior e inferior 308, 309 pueden estar hechos de aluminio. Los marcos de soporte 308, 309 pueden tener generalmente una forma cuadrada o rectangular y pueden tener dimensiones perimetrales y que pueden ser aproximadamente iguales a las de la cubierta inferior 304. Los marcos de soporte 308, 309 pueden tener conductos 316, 318 que se extienden desde las superficies proximales 308a, 309a hasta la superficie distal 308b, 309b de los marcos. En el ejemplo ilustrado, los conductos 316, 318 tienen generalmente formas cuadradas. Sin embargo, los conductos 316, 318 pueden tener cualquier geometría adecuada para recibir y retener el conjunto de cabezal de fusión 100. Además de los conductos 316, 318 para recibir el conjunto de cabezal de fusión 100, los marcos de soporte 308, 309 pueden tener unos primeros conjuntos de perforaciones de acoplamiento 320a, 321a, unos segundos conjuntos de perforaciones de acoplamiento 320b, 321b y unos terceros conjuntos de perforaciones de acoplamiento 320c, 321c.As illustrated in Figure 9, support assembly 300 may include upper and lower frames 308, 309, or structural ribs. In some embodiments, the upper and lower frames 308, 309 may be made of aluminum. Support frames 308, 309 may be generally square or rectangular in shape and may have perimeter dimensions and may be approximately the same as bottom cover 304. Support frames 308, 309 may have ducts 316, 318 extending from the proximal surfaces 308a, 309a to the distal surface 308b, 309b of the frames. In the illustrated example, the ducts 316, 318 are generally square in shape. However, the passageways 316, 318 may have any suitable geometry to receive and retain the fusion head assembly 100. In addition to the passageways 316, 318 for receiving the fusion head assembly 100, the support frames 308, 309 may having first sets of mating holes 320a, 321a, second sets of mating holes 320b, 321b, and third sets of mating holes 320c, 321c.
En el ejemplo ilustrado, las cubiertas laterales 305, 306 incluyen perforaciones de acoplamiento 319b. Las perforaciones de acoplamiento 319b pueden estar alineadas con las perforaciones de acoplamiento 320b, 321b de los marcos de soporte 308, 309 para permitir que las cubiertas laterales 305, 306 se acoplen a los marcos de soporte 308, 309 utilizando, por ejemplo, un tornillo, un perno o un pasador. Como se muestra en la figura 9, la placa de soporte 306 también puede incluir perforaciones de acoplamiento 319c más grandes, así como un conducto 322. En algunas realizaciones, el conducto 322 puede utilizarse para alimentar cables de alimentación a los calentadores de cartucho 154, o a los elementos de calentamiento 254, desde un suministro de energía externo. Estos cables pueden gestionarse mediante la utilización de canalización y etiquetado. Los cables pueden incluir además filtros de entrada para mejorar las características de compatibilidad electromagnética (EMC) del sistema y/o evitar la fuga eléctrica. Las perforaciones 320c, 321c pueden estar alineadas con las perforaciones 319c en la cubierta lateral 306, y pueden permitir que el conjunto de cabezal de fusión 100 y el conjunto de soporte 300 se acoplen a un conjunto de montaje (no mostrado) utilizando elementos de acoplamiento, tales como, por ejemplo, tornillos, pernos u otros mecanismos de separación, tales como postes separadores, varillas o una placa adaptadora. En algunas realizaciones, las cubiertas laterales 305, 306 pueden estar hechas de aluminio y pueden estar recubiertas de polvo de color blanco. Aunque la cubierta lateral 305 se ilustra como una pieza de aluminio doblado de tres lados, cada lado de la cubierta lateral 305 puede ser una pieza individual similar a dicha cubierta lateral 306. In the illustrated example, side covers 305, 306 include mating holes 319b. Mating holes 319b may be aligned with mating holes 320b, 321b in support frames 308, 309 to allow side covers 305, 306 to be attached to support frames 308, 309 using, for example, a screw. , a bolt or a pin. As shown in Figure 9, support plate 306 may also include larger mating holes 319c, as well as conduit 322. In some embodiments, conduit 322 may be used to feed power cables to cartridge heaters 154, or to the heating elements 254, from an external power supply. These cables can be managed through the use of conduit and labeling. The cables may further include input filters to improve the electromagnetic compatibility (EMC) characteristics of the system and/or prevent electrical leakage. Perforations 320c, 321c may be aligned with perforations 319c in side cover 306, and may allow fusion head assembly 100 and support assembly 300 to be attached to a mounting assembly (not shown) using coupling elements. such as, for example, screws, bolts, or other separation mechanisms, such as standoff posts, rods, or an adapter plate. In some embodiments, the side covers 305, 306 may be made of aluminum and may be powder coated white. Although side cover 305 is illustrated as a three-sided bent aluminum piece, each side of side cover 305 may be an individual piece similar to side cover 306.
La figura 10 muestra una vista ampliada de la cubierta superior 302 y el placa de soporte 310 del conjunto de calentador. En algunas realizaciones, la cubierta superior 302 puede estar hecha de aluminio y puede estar recubierta con polvo de color blanco, y la placa de soporte del calentador 310 puede estar hecha de poliéter éter cetona (PEEK). La placa de soporte 310 del conjunto de calentador también puede tener generalmente una forma cuadrada o rectangular y puede tener dimensiones perimetrales que pueden ser aproximadamente iguales a las de la cubierta inferior 304. La placa de soporte 310 puede tener una zona rebajada 324 que se extiende distalmente desde una abertura 324a en una superficie proximal 310a, y también puede incluir una perforación 326 que se extiende desde la zona rebajada 324 a una superficie distal 310b de la placa de soporte 310. La placa de soporte 310 también puede incluir perforaciones de acoplamiento 328a, y primer y segundo conjuntos de perforaciones de acoplamiento 330a, 332a avellanadas. Además, la zona rebajada puede incluir perforaciones de montaje 325 de la tapa de jeringa 190. Las perforaciones de montaje 325 de la tapa pueden alinearse con las perforaciones de montaje 197 en la tapa de la jeringa, lo que puede permitir que la tapa de la jeringa 190 se acople a la placa de soporte 310 del conjunto de calentador utilizando elementos de acoplamiento, tales como tornillos, pernos u otros elementos de acoplamiento adecuados para el propósito descrito.Figure 10 shows an enlarged view of the top cover 302 and support plate 310 of the heater assembly. In some embodiments, the top cover 302 may be made of aluminum and may be white powder coated, and the heater support plate 310 may be made of polyether ether ketone (PEEK). The heater assembly support plate 310 may also have a generally square or rectangular shape and may have perimeter dimensions that may be approximately equal to those of the bottom cover 304. The support plate 310 may have a recessed area 324 extending distally from an opening 324a in a proximal surface 310a, and may also include a perforation 326 extending from the recessed area 324 to a distal surface 310b of the support plate 310. The support plate 310 may also include mating perforations 328a. , and first and second sets of mating holes 330a, 332a countersunk. In addition, the recessed area may include mounting holes 325 in the syringe cap 190. Mounting holes 325 in the cap may align with mounting holes 197 in the syringe cap, which may allow the cap to be removed from the syringe cap. syringe 190 is attached to heater assembly support plate 310 using fasteners, such as screws, bolts, or other fasteners suitable for the purpose described.
La cubierta superior 302 puede tener generalmente una forma cuadrada o rectangular, y puede incluir perforaciones de acoplamiento 334a que pueden estar alineadas con las perforaciones de acoplamiento 328a en la placa de soporte 310, y una perforación central 336 que puede estar alineada con la abertura 324a en la placa de soporte 310.Top cover 302 may be generally square or rectangular in shape, and may include mating perforations 334a that may align with mating perforations 328a in backing plate 310, and a center perforation 336 that may align with opening 324a. on support plate 310.
El conjunto de soporte 300 puede ensamblarse mediante los diversos componentes utilizando elementos de acoplamiento, tales como, por ejemplo, tornillos, pernos y/o pasadores. El extremo distal 170b del manguito de aislamiento 170 puede estar colocado en la zona rebajada 312 de la cubierta inferior 304.Support assembly 300 may be assembled from the various components using coupling elements, such as, for example, screws, bolts, and/or pins. Distal end 170b of isolation sleeve 170 may be positioned in recessed area 312 of bottom cover 304.
La superficie distal 318a del marco de soporte inferior 309 puede estar colocada sobre la superficie proximal 304a de la cubierta inferior 304 de manera que las perforaciones de acoplamiento 320a se alineen con las perforaciones de acoplamiento 314a. Los elementos de acoplamiento pueden insertarse en las perforaciones de acoplamiento 314a, 320a para acoplar el marco de soporte inferior 309 a la cubierta inferior 304.Distal surface 318a of lower support frame 309 may be positioned on proximal surface 304a of lower cover 304 such that mating perforations 320a align with mating perforations 314a. Coupling elements can be inserted into coupling holes 314a, 320a to couple bottom support frame 309 to bottom cover 304.
El conjunto de calentador 240 puede insertarse en el conducto 172 del manguito de aislamiento 170 de manera que la perforación 252 del conjunto de calentador 240 se alinee con la perforación 352 de la cubierta inferior 304. Aunque no se muestra, el manguito de aislamiento 170 puede tener una perforación radial para permitir que el puerto 260 del conjunto de calentador 240 pase a través del mismo. El conjunto de cabezal de fusión de electrohilado 100 y el conjunto de soporte 300 pueden ensamblarse como se indica a continuación.Heater assembly 240 may be inserted into conduit 172 of insulation sleeve 170 such that perforation 252 of heater assembly 240 aligns with perforation 352 of bottom cover 304. Although not shown, insulation sleeve 170 may have a radial bore to allow port 260 of heater assembly 240 to pass through. Electrospinning fusion head assembly 100 and support assembly 300 may be assembled as follows.
El conjunto de jeringa 110 puede insertarse en el conjunto de calentador 240. Un polímero que puede utilizarse para el electrohilado puede insertarse en el conducto 120 de la jeringa 112. El polímero puede estar en forma de perlas. Syringe assembly 110 can be inserted into heater assembly 240. A polymer that can be used for electrospinning can be inserted into conduit 120 of syringe 112. The polymer can be in the form of beads.
El marco de soporte superior 308 puede acoplarse a las cubiertas laterales 305, 306 utilizando elementos de acoplamiento que pueden extenderse a través de algunas de las perforaciones de acoplamiento 319b en las cubiertas laterales 305, 306 y en las perforaciones de acoplamiento 320b en el marco de soporte superior.The upper support frame 308 can be attached to the side covers 305, 306 using coupling elements that can extend through some of the coupling holes 319b in the side covers 305, 306 and in the coupling holes 320b in the frame of Top support.
El marco de soporte superior 308, con las cubiertas laterales 305, 306 unidas al mismo de manera liberable, puede colocarse sobre el manguito de aislamiento 170 de modo que el resto de las perforaciones de acoplamiento 319b se alineen con las perforaciones de acoplamiento 321b en el marco de soporte inferior 309.The upper support frame 308, with the side covers 305, 306 releasably attached thereto, can be positioned over the insulation sleeve 170 so that the rest of the mating holes 319b align with the mating holes 321b on the bottom support frame 309.
Las perforaciones de acoplamiento más grandes 319c en la cubierta lateral 306 pueden unirse de manera liberable a los terceros conjuntos de perforaciones de acoplamiento 320c, 321c en los marcos superior e inferior 308, 309. Larger mating holes 319c in side cover 306 can be releasably attached to third sets of mating holes 320c, 321c in top and bottom frames 308, 309.
La placa de soporte 310 del calentador puede colocarse sobre el manguito de aislamiento 170, el conjunto de calentador 240 y el conjunto de jeringa 110. La placa de soporte 310 del calentador puede acoplarse de manera liberable al extremo proximal 240a del conjunto de calentador 240 mediante elementos de acoplamiento que pueden insertarse en perforaciones de acoplamiento avellanadas 330a en el conjunto de calentador 240 y en las perforaciones de acoplamiento 246c en el extremo proximal 240a del conjunto de calentador 240. La placa de soporte 310 del calentador también puede acoplarse al marco de soporte superior 308 por medio de elementos de acoplamiento que pueden insertarse en perforaciones de acoplamiento avellanadas 332a y en las perforaciones de acoplamiento 320a en el soporte superior 308.Heater support plate 310 may be positioned over insulation sleeve 170, heater assembly 240, and syringe assembly 110. Heater support plate 310 may be releasably attached to proximal end 240a of heater assembly 240 by coupling elements insertable into countersunk coupling holes 330a in heater assembly 240 and coupling holes 246c in proximal end 240a of heater assembly 240. Heater support plate 310 can also be attached to support frame bracket 308 by means of coupling elements that can be inserted into countersunk coupling holes 332a and coupling holes 320a in the upper bracket 308.
El extremo distal 190b de la tapa de la jeringa 190 puede colocarse en la zona rebajada 324 de la placa de soporte del calentador 310. Aunque no se ilustra, la tapa de la jeringa 190 puede tener elementos de sellado que se extienden alrededor de su perímetro que pueden formar un sello con la zona rebajada 324.Distal end 190b of syringe cap 190 may be positioned in recessed area 324 of heater support plate 310. Although not illustrated, syringe cap 190 may have sealing elements extending around its perimeter. that can form a seal with the recessed area 324.
La cubierta superior 302 puede unirse a la placa de soporte del calentador 310 mediante elementos de acoplamiento que pueden insertarse en perforaciones de acoplamiento 334a en la cubierta superior 302 y en las perforaciones de acoplamiento 328a en la placa de soporte 310. Top cover 302 may be attached to heater support plate 310 by coupling elements insertable into coupling holes 334a in top cover 302 and coupling holes 328a in support plate 310.
Si se utiliza un conjunto de calentador multicomponente, tal como el conjunto de calentador 140, puede ensamblarse como se ha descrito anteriormente y puede incorporarse en el conjunto de cabezal de fusión 100 de la misma manera que el conjunto de calentador 240. La figura 11 muestra una vista de sección transversal del conjunto de cabezal de fusión de electrohilado 100, mostrado en la figura 1, dentro del conjunto de soporte 300 ilustrado en la figura 9. Como se muestra en la figura 11, una parte 190c de la tapa 190 puede extenderse hacia el interior del conducto 120 de la jeringa 112 de modo que forme un sello con la pared que define el conducto 120.If a multi-component heater assembly is used, such as heater assembly 140, it can be assembled as described above and can be incorporated into melt head assembly 100 in the same manner as heater assembly 240. Figure 11 shows a cross-sectional view of the electrospinning melter head assembly 100, shown in Figure 1, within the support assembly 300 illustrated in Figure 9. As shown in Figure 11, a portion 190c of the cap 190 may extend into the lumen 120 of the syringe 112 so as to form a seal with the wall defining the lumen 120.
La figura 12 muestra un diagrama de una realización de un sistema de electrohilado 400. El sistema de electrohilado 400 puede incluir el conjunto de cabezal de fusión de electrohilado 100, que incluye el conjunto de soporte 300, un conjunto de colector 402, un sistema de formación de imágenes 404, un sistema de accionamiento del émbolo 406, una sonda 408 y un sistema de control y procesamiento 410. El conjunto de cabezal de fusión 100 puede ensamblarse y acoplarse con el conjunto de soporte 300 como se ha descrito anteriormente y puede montarse en un conjunto de montaje (no mostrado) que permite que el conjunto de cabezal de fusión se mueva a lo largo de los ejes X, Y y Z. Figure 12 shows a diagram of one embodiment of an electrospinning system 400. The electrospinning system 400 may include the electrospinning melt head assembly 100, which includes the support assembly 300, a manifold assembly 402, a imaging system 404, plunger drive system 406, probe 408, and control and processing system 410. Fusion head assembly 100 may be assembled and mated with support assembly 300 as described above and may be mounted on a mounting assembly (not shown) that allows the fusion head assembly to move along the X, Y, and Z axes.
Como se ha descrito anteriormente, el émbolo 114 del conjunto de jeringa 110 puede accionarse aplicando presión de aire a la superficie proximal 114a, o utilizando un conector rígido mecánico, tal como una varilla. El sistema de accionamiento del émbolo 406 puede suministrar aire u otra fuerza mecánica al émbolo para crear un desplazamiento proximal o distal para expulsar líquido de polímero o para introducirlo de nuevo en la jeringa 112. En algunas implementaciones, el sistema de accionamiento del émbolo 406 puede incluir una bomba. El sistema de accionamiento del émbolo 406 puede enviar y recibir señales hacia y desde el sistema de control y procesamiento 410 para controlar la posición del émbolo 114, controlando de este modo el flujo de polímero desde la boquilla 118. En algunas realizaciones, puede omitirse el émbolo 114, de modo que la presión de aire aplicada expulsa directamente líquido de polímero o lo introduce de nuevo en la jeringa 112. El gas que se suministra en la jeringa 112 no se limita a aire, sino que también puede incluir cualquier gas inerte, tal como, por ejemplo, nitrógeno o argón. En algunas implementaciones, omitir el émbolo 114 puede ser ventajoso en algunas implementaciones puesto que en implementaciones que utilizan un émbolo, puede extruirse polímero fundido a través de la boquilla incluso si no se aplica ninguna fuerza impulsora. Debido al ajuste hermético entre el pistón y las paredes de la cámara de fusión, cualquier aire expandido en el sistema durante la fase de calentamiento puede impulsar el polímero fundido a través de la boquilla, puesto que es posible que no se libere.As described above, plunger 114 of syringe assembly 110 can be actuated by applying air pressure to proximal surface 114a, or by using a rigid mechanical connector, such as a rod. Plunger drive system 406 may supply air or other mechanical force to the plunger to create proximal or distal displacement to expel polymer liquid or to draw it back into syringe 112. In some implementations, plunger drive system 406 may include a bomb. Plunger drive system 406 may send and receive signals to and from control and processing system 410 to control the position of plunger 114, thereby controlling the flow of polymer from nozzle 118. In some embodiments, the plunger 114, so that the applied air pressure directly expels polymer liquid or draws it back into syringe 112. The gas that is supplied into syringe 112 is not limited to air, but can also include any inert gas, such as, for example, nitrogen or argon. In some implementations, omitting the plunger 114 may be advantageous in some implementations since in implementations using a plunger, molten polymer may be extruded through the die even if no driving force is applied. Due to the tight fit between the piston and the melt chamber walls, any expanded air in the system during the heating phase can force the molten polymer through the nozzle, since it may not be released.
A medida que se expulsa el polímero de la boquilla 118, puede depositarse en un colector 412 del conjunto de colector 402. El conjunto de colector 402 puede incluir el colector 412, una base 414 y uno o más sensores de carga 416 que pueden utilizarse para determinar la cantidad de polímero que se ha depositado sobre el colector 412. Midiendo la cantidad de polímero que se ha depositado en el colector, puede determinarse una tasa de extrusión de polímero desde la boquilla 118. En algunas realizaciones, la boquilla 118 puede conectarse a la red y puede suministrarse energía de alto voltaje al colector 412 de modo que se cree un campo eléctrico entre el colector 412 y la boquilla 118. En algunas realizaciones, el colector 412 puede tener un recubrimiento conductor que puede permitirle funcionar como un electrodo. En otras realizaciones, el colector 412 puede ser conductor.As polymer is ejected from nozzle 118, it may deposit on a manifold 412 of manifold assembly 402. Manifold assembly 402 may include manifold 412, a base 414, and one or more load sensors 416 that may be used to determine the amount of polymer that has been deposited on the manifold 412. By measuring the amount of polymer that has been deposited on the manifold, a rate of polymer extrusion from the nozzle 118 can be determined. In some embodiments, the nozzle 118 can be connected to mains and high voltage power may be supplied to collector 412 such that an electric field is created between collector 412 and nozzle 118. In some embodiments, collector 412 may have a conductive coating that may allow it to function as an electrode. In other embodiments, collector 412 may be conductive.
Además de como alternativa a, utilizar sensores de carga 416 para medir la cantidad de polímero depositada sobre el colector 412, el sistema de formación de imágenes 404 puede utilizarse junto con un software de visión artificial para determinar una tasa de extrusión del polímero y para realizar el seguimiento de la cantidad de polímero extruído. El sistema de formación de imágenes 404 puede tener un campo de visión (FOV) que incluye la boquilla 118 y el colector 412.In addition to, as an alternative to, using load sensors 416 to measure the amount of polymer deposited on manifold 412, imaging system 404 may be used in conjunction with machine vision software to determine a polymer extrusion rate and to perform tracking the amount of extruded polymer. Imaging system 404 may have a field of view (FOV) that includes nozzle 118 and collector 412.
A medida que los hilos de polímero se depositan sobre el colector 412, en una zona denominada algunas veces como el límite, y el armazón de polímero aumenta en altura, el campo eléctrico generado entre la boquilla 118 y el colector 412 puede cambiar y/o debilitarse debido a las propiedades de aislamiento del polímero. La sonda 408 puede medir el campo eléctrico entre la boquilla 118 y el colector 412. La sonda 408 puede ser, por ejemplo, un molino de campo o un medidor de campo eléctrico (EFM). Como alternativa, o adicionalmente, la sonda 408 puede medir la carga del colector 412 y/o el polímero en el colector. La información sobre el campo eléctrico entre la boquilla 118 y el colector 412 puede utilizarse para ajustar la potencia suministrada a, o voltaje de, el colector 412, permitiendo de este modo que se mantenga la densidad de un campo eléctrico. La información sobre el campo eléctrico también puede utilizarse para ajustar la posición del conjunto de cabezal de fusión de electrohilado 100 en la dirección Z con cada pasada, alterando de este modo el campo eléctrico. En algunas realizaciones, el colector 412 puede tener una superficie punteada y/o puntiaguda, lo que puede permitir una densidad de campo eléctrico más uniforme durante la deposición del polímero. En algunas realizaciones, los puntos y/o puntas pueden extenderse entre aproximadamente 1 mm y 2 mm, o menos de 10 mm, desde la superficie del colector. Los puntos y/o puntas pueden disponerse en una matriz y pueden tener un paso variable. Las zonas del colector 412 también pueden tener puntos y/o puntas que pueden estar dispuestos en patrones con una densidad variable. En otras palabras, determinadas zonas del colector 412 pueden tener puntos y/o puntas que pueden estar empaquetados más estrechamente de lo que lo están en otras zonas del colector 412.As the polymer strands are deposited on collector 412, in an area sometimes referred to as the boundary, and the polymer framework increases in height, the electric field generated between nozzle 118 and collector 412 may change and/or weaken due to the insulating properties of the polymer. Probe 408 may measure the electric field between nozzle 118 and collector 412. Probe 408 may be, for example, a field mill or electric field meter (EFM). Alternatively, or additionally, probe 408 may measure the charge of collector 412 and/or the polymer on the collector. Information about the electric field between nozzle 118 and collector 412 can be used to adjust the power supplied to, or voltage from, collector 412, thereby allowing an electric field density to be maintained. Information about the electric field can also be used to adjust the position of the electrospinning fusion head assembly 100 in the Z direction with each pass, thereby altering the electric field. In some embodiments, collector 412 may have a stippled and/or pointed surface, which may allow for a more uniform electric field density during polymer deposition. In some embodiments, the dots and/or spikes may extend between about 1mm and 2mm, or less than 10mm, from the commutator surface. The dots and/or spikes may be arranged in an array and may have a variable pitch. The collector zones 412 may also have points and/or spikes that may be arranged in patterns with varying density. In other words, certain areas of collector 412 may have points and/or spikes that may be more closely packed than they are in other areas of collector 412.
El proceso de electrohilado se produce en una distancia de separación corta entre el colector 412 y la boquilla 118. De una manera similar al campo eléctrico, a medida que el armazón aumenta en altura con cada paso, la separación entre el colector 412 y la boquilla 118 también puede aumentar para mantener una distancia de deposición constante entre la boquilla 118 y la fibra de polímero depositada previamente.The electrospinning process occurs over a short gap distance between collector 412 and nozzle 118. In a similar way to the electric field, as the frame increases in height with each step, the gap between collector 412 and nozzle 118 can also be increased to maintain a constant deposition distance between nozzle 118 and the previously deposited polymer fiber.
Puede monitorizarse la posición de la boquilla 118 y puede utilizarse retroalimentación para aumentar la distancia de separación con cada paso. La boquilla 118 puede monitorizarse y controlarse y combinarse con cualquier control del campo eléctrico para asegurar la consistencia del desplazamiento del proceso con cada paso de la boquilla 118 sobre un punto dado en el colector 412.The position of the nozzle 118 can be monitored and feedback can be used to increase the separation distance with each step. Nozzle 118 can be monitored and controlled and combined with any electrical field control to ensure consistency of process displacement with each passage of nozzle 118 over a given point on manifold 412.
La figura 13 muestra un diagrama de comunicación de señales entre el sistema de control y procesamiento 410 y otros diversos componentes del sistema de electrohilado 400. Como se muestra en la figura 13, el sistema de control y procesamiento 410 puede incluir un módulo de procesamiento de imágenes 422, un módulo de campo eléctrico 424, un módulo de carga 426, un módulo de émbolo 428, un módulo de calentador 430 y un módulo de colector 432. Figure 13 shows a signal communication diagram between the control and processing system 410 and various other components of the electrospinning system 400. As shown in Figure 13, the control and processing system 410 may include a signal processing module. images 422, an electric field module 424, a load module 426, a plunger module 428, a heater module 430 and a collector module 432.
El módulo de calentador 430 puede enviar y recibir señales hacia y desde el sensor de temperatura 129 y los elementos de calentamiento 254. En funcionamiento, puede seleccionarse una temperatura de polímero deseada mediante el sistema de control y procesamiento 410. La temperatura seleccionada puede corresponder a una potencia inicial que puede ser proporcionada a los elementos de calentamiento desde una fuente de alimentación. La temperatura de la boquilla 118 puede medirse utilizando el sensor de temperatura 129 en los canales de medición de la temperatura 128a, 128b del conjunto de jeringa 110. El sensor de temperatura 129 puede enviar señales de temperatura al módulo de calentador 430, que puede analizar las señales, calcular la temperatura, determinar una acción adecuada para los elementos de calentamiento 254 y enviar una señal de calentamiento correspondiente a la de los elementos de calentamiento 254. El comportamiento del sistema puede coordinarse en un hardware y software desarrollados para indicar las múltiples señales de condición (por ejemplo, temperatura, ubicación de la platina y tasa de deposición del material) y realizar cálculos sobre las entradas para producir salidas (por ejemplo, potencia de la bobina del calentador, desplazamiento del émbolo, potencial del campo eléctrico). En algunas realizaciones, un detector de la temperatura de resistencia (RTD), tal como un RTD PT100, puede utilizarse para medir la temperatura de la boquilla 118. En dicho caso, el módulo de calentador 430 puede medir la resistencia a través del sensor de temperatura 129 y correlacionar esa resistencia con un valor de temperatura. En otras realizaciones, puede utilizarse un termopar, por ejemplo, un termopar tipo K, para medir la temperatura de la boquilla 118. Puede medirse una temperatura de fusión del polímero empíricamente antes de cargar el polímero en la jeringa 112. Por ejemplo, pueden realizarse experimentos de cambio de fase calentando y fundiendo el polímero y midiendo la temperatura del polímero a lo largo del proceso de calentamiento y fusión. En algunas realizaciones, la señal de calentamiento puede proceder de una fuente de energía del módulo de calentador. El módulo de calentador 430 puede incluir un controlador proporcional integral derivado (PID) y puede utilizar un control PID con una función de autoajuste para controlar la potencia que se entrega a los elementos de calentamiento 254. La entrada puede ser la señal de temperatura del sensor de temperatura 129 y la salida puede ser la señal de calentamiento. La función de autoajuste puede determinar una respuesta térmica del a lo largo del tiempo y puede calcular un parámetro del sistema para accionar correctamente el sistema. Como se ha descrito anteriormente, el sensor de temperatura 129 puede ser un RTD, un termopar, o ambos. Si se implementa más de un sensor de temperatura 129, puede utilizarse un sensor como referencia para el controlador PID y puede utilizarse otro sensor para monitorizar la temperatura de fusión del polímero. La utilización de un termopar de tipo K puede ser más dinámica que la del sensor de temperatura PT100. Esto puede reducir o evitar el sobreimpulso del polímero a medida que el calentador alcanza un punto de ajuste deseado más rápidamente y, por tanto, puede estar próximo a un estado estable para el momento en el que se produce la conducción suficiente. Esto puede incluir un proceso de calentamiento gradual en comparación con algunas realizaciones. Además, la utilización de sondas separadas de monitorización y control de la temperatura puede permitir un ajuste fino de la temperatura del punto de referencia de fusión, lo que combate las pérdidas naturales. En algunas implementaciones, la temperatura de referencia del controlador PID puede integrarse en el cabezal de calentamiento de manera que no se pueda quitar, lo que reduce la posibilidad de sobrecalentamiento del sistema hasta el punto de daño irreversible.Heater module 430 may send and receive signals to and from temperature sensor 129 and heating elements 254. In operation, a desired polymer temperature may be selected by control and processing system 410. The selected temperature may correspond to an initial power that can be provided to the heating elements from a power source. The temperature of nozzle 118 can be measured using temperature sensor 129 in temperature measurement channels 128a, 128b of syringe assembly 110. Temperature sensor 129 can send temperature signals to heater module 430, which can analyze the signals, calculate the temperature, determine an appropriate action for the heating elements 254, and send a heating signal corresponding to that of the heating elements 254. The behavior of the system can be coordinated in hardware and software developed to indicate the multiple signals conditions (for example, temperature, platen location, and material deposition rate) and perform calculations on inputs to produce outputs (for example, heater coil power, plunger displacement, electric field potential). In some embodiments, a resistance temperature detector (RTD), such as a PT100 RTD, can be used to measure the temperature of the nozzle 118. In that case, the heater module 430 can measure the resistance through the temperature sensor. temperature 129 and correlate that resistance with a temperature value. In other embodiments, a thermocouple, for example, a type K thermocouple, may be used to measure the temperature of nozzle 118. A polymer melt temperature may be measured empirically prior to loading the polymer into syringe 112. For example, phase change experiments by heating and melting the polymer and measuring the temperature of the polymer throughout the heating and melting process. In some embodiments, the heating signal may come from a heater module power source. The heater module 430 may include a proportional integral derivative (PID) controller and may use PID control with an autotune function to control the power delivered to the heating elements 254. The input may be the temperature signal from the sensor. temperature 129 and the output can be the heating signal. The autotune function can determine a thermal response of the over time and can calculate a system parameter to properly drive the system. As described above, temperature sensor 129 may be an RTD, a thermocouple, or both. If more than one temperature sensor 129 is implemented, one sensor can be used as a reference for the PID controller and another sensor can be used to monitor the melt temperature of the polymer. The use of a type K thermocouple can be more dynamic than that of the PT100 temperature sensor. This can reduce or prevent overshoot of the polymer as the heater reaches a desired set point more quickly and thus can be close to a steady state by the time sufficient conduction occurs. This may include a gradual heating process compared to some embodiments. In addition, the use of separate temperature monitoring and control probes can allow fine tuning of the melting setpoint temperature, combating natural losses. In some implementations, the PID controller reference temperature can be built into the heating head in such a way that it cannot be removed, reducing the chance of overheating the system to the point of irreversible damage.
Una vez que el sensor de temperatura emite una señal correspondiente a la temperatura deseada del polímero, puede dejar de calentarse el conjunto del cabezal de fusión 100 durante un período de tiempo para garantizar que haya alcanzado el equilibrio térmico. El polímero que no está en contacto directo con la jeringa 112 se derretirá debido a la conductividad térmica del polímero cargado. El tiempo necesario para fundir todo el polímero dependerá de la masa del polímero y de su conductividad térmica.Once the temperature sensor outputs a signal corresponding to the desired polymer temperature, the melt head assembly 100 may be left unheated for a period of time to ensure that it has reached thermal equilibrium. Polymer that is not in direct contact with syringe 112 will melt due to the thermal conductivity of the loaded polymer. The time required to melt all of the polymer will depend on the mass of the polymer and its thermal conductivity.
La temperatura del PID puede incluir además un control de relé dual en las líneas eléctricas del calentador, bloqueos de temperatura y alarmas/bloqueos internos para mejorar la seguridad del usuario y/o el rendimiento del dispositivo. PID temperature may also include dual relay control on heater power lines, temperature lockouts, and internal alarms/lockouts to enhance user safety and/or device performance.
Cuando el sistema ha alcanzado el equilibrio térmico, el polímero se puede extruir a través de la boquilla 118. Puede suministrarse energía de alto voltaje al colector 412 desde el módulo de colector 432. El módulo de colector 432 también puede monitorizar el voltaje en el colector 412 y una posición de la boquilla 118 en las direcciones X, Y y Z. El módulo de émbolo 428 también puede enviar una señal de accionamiento al sistema de accionamiento de émbolo 406. El sistema de accionamiento del émbolo 406 puede recibir la señal de accionamiento y puede proporcionar presión de aire al espacio entre el extremo proximal 114a del émbolo 114 y el extremo distal 190b de la tapa de la jeringa 190 para impulsar el émbolo 114 distalmente dentro del conducto 120 de la jeringa 112 para forzar el líquido de polímero desde la boquilla 118. Alternativamente, si el émbolo es accionado por una varilla, el sistema de accionamiento del émbolo 406 puede aplicar una fuerza a la varilla para desplazar el émbolo. Si la presión del aire impulsa directamente el polímero fundido sin ningún émbolo, el sistema de accionamiento del émbolo 406 puede recibir la señal de accionamiento y puede proporcionar presión de aire al espacio entre el extremo proximal del polímero fundido y el extremo distal 190b de la tapa de la jeringa 190 para forzar polímero líquido de la boquilla. La tasa de esta extrusión natural puede depender de la viscosidad del polímero fundido. Los polímeros fundidos de baja viscosidad pueden extruirse muy rápido, mientras que los polímeros de alta viscosidad pueden extruirse muy lentamente.When the system has reached thermal equilibrium, the polymer can be extruded through die 118. High voltage power can be supplied to collector 412 from collector module 432. Collector module 432 can also monitor the voltage at the collector. 412 and a position of the nozzle 118 in the X, Y, and Z directions. The plunger module 428 can also send a drive signal to the plunger drive system 406. The plunger drive system 406 can receive the drive signal and may provide air pressure to the space between proximal end 114a of plunger 114 and distal end 190b of syringe cap 190 to urge plunger 114 distally within lumen 120 of syringe 112 to force polymer liquid from the nozzle 118. Alternatively, if the plunger is actuated by a rod, the plunger drive 406 can apply a force to the rod to displace the plunger. If the air pressure directly drives the polymer melt without any plunger, the plunger drive system 406 can receive the drive signal and can provide air pressure to the space between the proximal end of the polymer melt and the distal end 190b of the cap. of the syringe 190 to force liquid polymer from the nozzle. The rate of this natural extrusion can depend on the viscosity of the molten polymer. Low viscosity molten polymers can be extruded very quickly, while high viscosity polymers can be extruded very slowly.
En un punto crítico, a medida que la gota de polímero se extiende desde la boquilla 118 hacia el colector, un torrente de líquido de polímero puede brotar de la gota. Durante el recorrido desde la boquilla 118 hasta el colector 412, el torrente puede secarse. A medida que se seca o se enfría el torrente, el modo del flujo de corriente puede cambiar de óhmico a convectivo a medida que la carga migra a la superficie de la fibra en formación. Mientras viaja hacia el colector 412, el módulo de colector 432 puede enviar una señal de movimiento al conjunto de montaje (no mostrado) que retiene el conjunto del cabezal de fusión 100 para mover el conjunto del cabezal de fusión 100 en el plano X-Y para crear pequeños dobleces en la fibra, lo que puede hacer que la fibra se adelgace y se alargue, hasta que se deposita en el colector. En algunas implementaciones, el conjunto de montaje retiene el colector 412 para mover el colector en el plano X-Y para plegar las pequeños dobleces en la fibra, lo que puede provocar que la fibra se alargue y luego se deposite en el colector 412. El adelgazamiento y alargamiento como resultado del movimiento de X-Y puede conducir a la formación de fibras uniformes con diámetros de escala nanométrica. El movimiento de X-Y del conjunto del cabezal de fusión 100 y/o el colector 412 puede lograrse mediante un sistema de accionamiento XYZ que puede implementarse con diversos mecanismos de accionamiento como, por ejemplo, un sistema de accionamiento de bola y tornillo o un posicionador lineal. Cuando se utiliza el posicionador lineal, puede facilitarse la interpolación lineal para mantener una velocidad constante durante las operaciones de curva, con lo que no hay aceleración o desaceleración durante las curvas y, por lo tanto, pueden depositarse rejillas con características redondas. Además, la velocidad lineal constante puede evitar fibras electrohiladas fundidas rizadas.At a critical point, as the polymer droplet extends from the nozzle 118 toward the manifold, a torrent of polymer liquid may erupt from the droplet. During the run from nozzle 118 to manifold 412, the stream may dry up. As the stream dries or cools, the mode of current flow can change from ohmic to convective as charge migrates to the surface of the forming fiber. While traveling toward manifold 412, manifold module 432 may send a motion signal to the mounting assembly (not shown) holding fusion head assembly 100 to move fusion head assembly 100 in the X-Y plane to create small bends in the fiber, which can cause the fiber to become thinner and longer, until it settles on the collector. In some implementations, the mounting assembly retains the manifold 412 to move the manifold in the X-Y plane to bend small bends in the fiber, which can cause the fiber to elongate and then settle on the manifold 412. The thinning and Elongation as a result of X-Y movement can lead to the formation of uniform fibers with nanometer-scale diameters. The X-Y movement of the fusion head assembly 100 and/or manifold 412 can be achieved by an XYZ drive system which can be implemented with various drive mechanisms such as a ball and screw drive system or a linear positioner. . When the linear positioner is used, linear interpolation can be facilitated to maintain a constant speed during curve operations, whereby there is no acceleration or deceleration during curves and therefore grids with round features can be deposited. In addition, the constant linear speed can prevent crimped melt electrospun fibers.
En algunas realizaciones, puede utilizarse G-code para crear armazones de polímero con una cierta porosidad y densidad. En otras realizaciones, puede utilizarse una lógica de tabla de posiciones para comandar el movimiento del conjunto de cabezal de fusión 100. Un perfil de desplazamiento de etapas lineales de movimiento puede ser importante para crear fibras finas y rectas. La extrusión y la deposición de fibras rectas pueden depender del perfil de velocidad de las etapas de movimiento lineal. Si la velocidad no se adapta adecuadamente a la velocidad de extrusión (la velocidad de electrohilado), es decir, la velocidad de extrusión es demasiado rápida o demasiado lenta, las fibras depositadas pueden ser rizadas en lugar de rectas. Un perfil de desplazamiento 500 puede verse en la figura 14a. El perfil de desplazamiento 500 muestra que cada pasada tiene una primera parte 502 que muestra aceleración lineal, una segunda parte 504 que muestra velocidad constante y una tercera parte 506 que muestra desaceleración lineal constante al final de la pasada. Este perfil de desplazamiento 500 es de naturaleza abrupta dada la naturaleza corta y rápida del desplazamiento. En lugar de utilizar el perfil de desplazamiento 500 que se muestra en la figura 14a, un perfil de desplazamiento 600 que utiliza un perfil sinusoidal rectificado 602, como se muestra en la figura 14b, puede proporcionar desplazamientos lineales más suaves y, por tanto, fibras mejor depositadas.In some embodiments, G-code can be used to create polymer scaffolds with a certain porosity and density. In other embodiments, position table logic may be used to command the movement of the fusion head assembly 100. A displacement profile of linear steps of movement may be important in creating fine, straight fibers. Straight fiber extrusion and deposition can depend on the velocity profile of the linear motion steps. If the speed is not properly matched to the extrusion speed (the electrospinning speed), ie the extrusion speed is too fast or too slow, the deposited fibers may be curly instead of straight. A displacement profile 500 can be seen in Figure 14a. The displacement profile 500 shows that each pass has a first part 502 showing linear acceleration, a second part 504 showing constant velocity, and a third part 506 showing constant linear deceleration at the end of the pass. This travel profile 500 is abrupt in nature given the short and fast nature of the travel. Instead of using the displacement profile 500 shown in Figure 14a, a displacement profile 600 using a sine-ground profile 602, as shown in Figure 14b, can provide smoother linear displacements and therefore fibers. better deposited.
De nuevo haciendo referencia a la figura 13, a medida que las fibras de polímero se depositan en el colector 412, el sistema de formación de imágenes 404 puede monitorizar la tasa y el volumen de extrusión de polímero desde la boquilla 118. El sistema de formación de imágenes 404 puede enviar señales de imágenes al módulo de procesamiento de imágenes 422. El módulo de procesamiento de imágenes 422 puede enviar señales de tasa al módulo de colector 432 y el módulo de émbolo 428. El módulo de colector 432 y el módulo de émbolo 428 pueden recibir las señales de tasa y pueden enviar señales al colector 412 y al sistema de accionamiento del émbolo 406 para ajustar el voltaje del colector 412 y la presión aplicada al émbolo 114, respectivamente. Ajustando el voltaje en el colector 412, puede mantenerse la densidad de un campo eléctrico.Referring again to Figure 13, as the polymer fibers are deposited in collector 412, imaging system 404 can monitor the rate and volume of polymer extrusion from nozzle 118. The imaging system Image processing module 404 can send image signals to image processing module 422. Image processing module 422 can send rate signals to collector module 432 and plunger module 428. Collector module 432 and plunger module 428 can receive the rate signals and can send signals to manifold 412 and plunger drive system 406 to adjust the voltage of manifold 412 and the pressure applied to plunger 114, respectively. By adjusting the voltage at collector 412, the density of an electric field can be maintained.
Los sensores de carga 416 pueden medir la presión del peso de las fibras de polímero en el colector 412 y pueden enviar las señales correspondientes al módulo de carga 426. El módulo de carga 426 puede recibir las señales, determinar cuánto polímero hay en el colector 412, así como la tasa de extrusión, y puede enviar las señales de carga correspondientes al módulo de colector 432 y al módulo de émbolo 428. Por ejemplo, la masa del polímero en el colector 412 puede ser determinada por los sensores de carga 416 y el módulo de carga 426. Puede determinarse un volumen de polímero usando una densidad, masa molar y/o peso molecular conocidos del polímero, junto con la masa medida en el colector 412. Puede controlarse una tasa de extrusión de polímero determinando un cambio en la masa/volumen de polímero en el colector 412 y dividiendo entre el tiempo transcurrido entre las mediciones. Las señales de carga pueden ser analógicas y pueden convertirse en digitales mediante el módulo de carga 426. El módulo de colector 432 y el módulo de émbolo 428 pueden enviar señales a la boquilla 118 y al sistema de accionamiento del émbolo 406 para ajustar el voltaje de la boquilla 118 y la tasa de extrusión, respectivamente.Load sensors 416 can measure the weight pressure of polymer fibers in manifold 412 and can send corresponding signals to load module 426. Load module 426 can receive the signals, determine how much polymer is in manifold 412. as well as extrusion rate, and can send corresponding load signals to manifold module 432 and plunger module 428. For example, the mass of polymer in manifold 412 may be determined by load sensors 416 and the charge modulus 426. A volume of polymer can be determined using a known density, molar mass, and/or molecular weight of the polymer, along with the mass measured in manifold 412. A rate of polymer extrusion can be controlled by determining a change in mass /volume of polymer in collector 412 and dividing by the time between measurements. Load signals can be analog and can be converted to digital by load module 426. Collector module 432 and plunger module 428 can send signals to nozzle 118 and plunger drive system 406 to adjust the charging voltage. nozzle 118 and extrusion rate, respectively.
La sonda 408 puede medir la intensidad del campo eléctrico entre la boquilla 118 y el colector 412 y puede enviar señales de campo al módulo de campo eléctrico 424. Las señales de campo pueden corresponder a la intensidad del campo eléctrico entre la boquilla 118 y el colector 412, y/o la carga eléctrica del colector 412. En algunas realizaciones, el módulo de campo eléctrico 424 puede incluir un microamperímetro u otro detector de carga eléctrica/corriente. Por lo tanto, el colector 412 puede enviar señales de carga eléctrica al módulo de campo eléctrico 424. Las señales de carga eléctrica pueden corresponder a la carga eléctrica del colector 412. El módulo de campo eléctrico 424 puede recibir las señales de campo y las señales de carga eléctrica de la sonda 408 y del colector 412, respectivamente, y puede enviar una señal al módulo de colector 432. El módulo de colector 432 puede recibir la señal y puede ajustar el voltaje del colector 412 o ajustar la posición del conjunto del cabezal de fusión 100 en el eje Z, ajustando así la distancia entre la boquilla 118 y el colector 412. El módulo colector 432 también puede enviar una señal al módulo de émbolo 428, que puede enviar una señal al sistema de accionamiento de émbolo 406 para ajustar la tasa de extrusión. Probe 408 can measure the electric field strength between nozzle 118 and collector 412 and can send field signals to electric field module 424. The field signals can correspond to the electric field strength between nozzle 118 and collector. 412, and/or the electrical charge of the collector 412. In some embodiments, the electric field module 424 may include a microammeter or other electrical charge/current detector. Therefore, the collector 412 can send electric charge signals to the electric field module 424. The signals of electric charge can correspond to the electric charge of the collector 412. The electric field module 424 can receive the field signals and the electric charge signals of the probe 408 and the collector 412, respectively, and can send a signal to the collector module 432. The collector module 432 can receive the signal and can adjust the voltage of the collector 412 or adjust the position of the fusion head assembly 100 in the Z axis, thus adjusting the distance between the nozzle 118 and the collector 412. The module manifold 432 can also send a signal to plunger module 428, which can send a signal to plunger drive system 406 to adjust the rate of extrusion.
La tasa de extrusión del polímero también puede reducirse o detenerse en cualquier punto durante el proceso de extrusión. Por ejemplo, si se determina que la velocidad de extrusión del polímero es demasiado alta, o si la extrusión está completa, el módulo de émbolo 428 puede enviar una señal al sistema de accionamiento de émbolo 406 indicando que el émbolo 114 debe retraerse. El sistema de accionamiento del émbolo 406 puede crear una presión de vacío detrás del émbolo 114 para arrastrarlo proximalmente dentro del conducto 120 de la jeringa 112, extrayendo así el polímero líquido de la boquilla 118. En otras palabras, la presión de aire aplicada al extremo proximal del émbolo 114 puede reducirse lo suficiente como para arrastrar el émbolo proximalmente dentro del conducto 120 para detener o reducir el flujo de polímero desde la boquilla 118.The polymer extrusion rate can also be reduced or stopped at any point during the extrusion process. For example, if the polymer extrusion rate is determined to be too high, or if extrusion is complete, the plunger module 428 may send a signal to the plunger drive system 406 indicating that the plunger 114 should retract. Plunger drive system 406 can create a vacuum pressure behind plunger 114 to draw it proximally into lumen 120 of syringe 112, thus drawing liquid polymer from nozzle 118. In other words, air pressure applied to the end Proximal portion of plunger 114 may be reduced enough to draw the plunger proximally within conduit 120 to stop or reduce the flow of polymer from nozzle 118.
En la realización del sistema de electrohilado 400 descrito anteriormente, la boquilla 118 está conectada a tierra mientras se aplica un voltaje al colector 412. Sin embargo, en algunas realizaciones, puede aplicarse un voltaje a la boquilla 118 y el colector 412 puede conectarse a tierra o proporcionar otro voltaje. Dicha configuración puede generar un campo eléctrico entre la boquilla 118 y el colector 412 que puede facilitar la extrusión del polímero.In the embodiment of electrospinning system 400 described above, nozzle 118 is grounded while a voltage is applied to collector 412. However, in some embodiments, a voltage can be applied to nozzle 118 and collector 412 can be grounded. or provide another voltage. Such a configuration can generate an electrical field between nozzle 118 and manifold 412 that can facilitate polymer extrusion.
En algunas realizaciones, los subsistemas eléctricos, fluídicos y de temperatura pueden integrarse en un solo estuche. Los subsistemas pueden incluir además un circuito de seguridad para mejorar la seguridad del usuario. Además, los subsistemas eléctrico, fluídico y de temperatura pueden controlarse mediante un control de bucle cerrado mediante, por ejemplo, un controlador lógico programable (PLC) sobre un protocolo Ethernet IP. La utilización de un PLC puede reducir el tiempo de ensamblaje de fabricación y permitir que el usuario almacene parámetros operativos en la memoria para un desarrollo reproducible. Además, mediante la utilización de un PLC, el sistema puede configurarse para que funcione cuando todos los parámetros operativos estén dentro de un rango aceptable. El PLC también puede incluir funciones de seguridad para evitar el sobrecalentamiento del calentador, controlar el módulo de alto voltaje y monitorizar la presión del sistema. Además, el PLC del sistema puede tener una interfaz hombre-máquina (HMI) para proporcionar una operación independiente sin necesidad de que un PC interactúe con un operario con respecto a parámetros operativos como la presión, temperatura, velocidad y número de ciclos, para proporcionar al operario retroalimentación, errores, programa actual, temperaturas, velocidades, valores de presión y valores de voltaje. In some embodiments, the electrical, fluidic, and temperature subsystems may be integrated into a single enclosure. The subsystems may further include a security circuit to enhance user security. In addition, the electrical, fluidic, and temperature subsystems can be controlled by closed-loop control using, for example, a programmable logic controller (PLC) over an Ethernet IP protocol. Using a PLC can reduce manufacturing assembly time and allow the user to store operating parameters in memory for reproducible development. Also, by using a PLC, the system can be configured to operate when all operating parameters are within an acceptable range. The PLC may also include safety features to prevent heater overheating, control the high voltage module, and monitor system pressure. In addition, the system's PLC can have a human-machine interface (HMI) to provide stand-alone operation without the need for a PC to interact with an operator regarding operating parameters such as pressure, temperature, speed, and number of cycles, to provide to the operator feedback, errors, current program, temperatures, speeds, pressure values and voltage values.
Las figuras 20A-F ilustran algunos aspectos de una implementación de ejemplo de la materia objeto. El electrohilado por fusión puede considerarse como una tecnología de procesamiento de polímeros alternativa que puede permitir la fabricación de armazones tridimensionales. Algunas implementaciones pueden estar exentas de disolventes y permitir la utilización de polímeros que no se disuelven fácilmente. Algunas implementaciones pueden permitir avances en el campo de la ingeniería de tejidos, donde la retención de disolventes y la toxicidad pueden ser una preocupación. Algunas implementaciones de la materia objeto actual pueden incluir un instrumento de electrohilado por fusión capaz de fundir polímeros con puntos de fusión de hasta 250 grados Celsius. Algunas implementaciones pueden habilitar la escritura por electrohilado por fusión (MEW) mediante el uso de una platina x-y como plataforma de recolección. La figura 20A ilustra la interacción entre el proceso y los parámetros operativos para MEW, incluidos el polímero, el colector, el voltaje, el software, la distancia, el elemento calefactor, la velocidad de traslación y el caudal. La figura 20B ilustra un diagrama esquemático de un instrumento de MEW. La figura 20C ilustra una tabla de polímero, peso molecular y temperatura de fusión. Los polímeros incluyen policaprolactona (PCL), polidioxanona (PDS), ácido poliláctico-coglicólico (PLGA), poliuretano termoplástico (TPU) y poliestireno (PS). Las figuras 20D-F ilustran armazones generados construidos utilizando un sistema MEW de ejemplo, que ilustra la morfología, resolución y versatilidad de diferentes estructuras y materiales.Figures 20A-F illustrate some aspects of an exemplary implementation of the subject matter. Fusion electrospinning can be considered as an alternative polymer processing technology that can allow the fabrication of three-dimensional frameworks. Some implementations may be solvent-free and allow the use of polymers that do not dissolve easily. Some implementations may allow advances in the field of tissue engineering, where solvent retention and toxicity may be a concern. Some implementations of the current subject matter may include a melt electrospinning instrument capable of melting polymers with melting points up to 250 degrees Celsius. Some implementations can enable fusion electrospinning writing (MEW) by using an x-y stage as the pickup platform. Figure 20A illustrates the interaction between process and operating parameters for MEW, including polymer, collector, voltage, software, distance, heating element, travel speed, and flow rate. Figure 20B illustrates a schematic diagram of an MEW instrument. Figure 20C illustrates a table of polymer, molecular weight and melting temperature. Polymers include polycaprolactone (PCL), polydioxanone (PDS), polylactic-coglycolic acid (PLGA), thermoplastic polyurethane (TPU), and polystyrene (PS). Figures 20D-F illustrate generated frameworks constructed using an example MEW system, illustrating the morphology, resolution, and versatility of different structures and materials.
La figura 21 muestra una tabla que detalla ciertas especificaciones técnicas de una realización de un sistema de electrohilado que puede ser similar al sistema de electrohilado 400.Figure 21 shows a table detailing certain technical specifications of an embodiment of an electrospinning system that may be similar to electrospinning system 400.
En algunas implementaciones, el sistema de control condiciona y amortigua la señal para un esquema industrial robusto (0-10 Voltios). Se emplea hardware de adquisición de datos y se proporcionan valores a un módulo de software, que impulsa las salidas a través de una salida analógica (por ejemplo, la modulación de ancho de pulso de 12 bits). Pueden calcularse alarmas, límites, valores máximos, mínimos y promedio.In some implementations, the control system conditions and buffers the signal for a robust industrial scheme (0-10 Volts). Data acquisition hardware is used and values are provided to a software module, which drives the outputs through an analog output (for example, 12-bit pulse width modulation). Alarms, limits, maximum, minimum and average values can be calculated.
En algunas implementaciones, el conjunto de cabezal de fusión puede moverse en más de las direcciones x, y, z. Por ejemplo, el conjunto de cabezal de fusión puede moverse en cualquier sistema de coordenadas especificado, tal como coordenadas polares, esféricas o cilíndricas. Además, el conjunto de cabezal de fusión puede moverse en 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 y/o más direcciones. En algunas implementaciones, las direcciones x e y están separadas 90 grados, y la dirección z está separada 90 grados de un plano formado en las direcciones x e y. En algunas implementaciones, el colector se mueve de modo que el movimiento del conjunto de cabezal de fusión es relativo al colector. En algunas implementaciones, el colector también puede ser cilíndrico y girar alrededor de su propio eje central In some implementations, the fusion head assembly can move in more than x, y, z directions. For example, the fusion head assembly can move in any specified coordinate system, such as polar, spherical, or cylindrical coordinates. Furthermore, the fusion head assembly can move in 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 and/or more directions. In some implementations, the x and y directions are 90 degrees apart, and the z direction is 90 degrees apart from a plane formed in the x and y directions. In some implementations, the manifold is moved such that the movement of the fusion head assembly is relative to the manifold. In some implementations, the manifold can also be cylindrical and rotate around its own central axis.
Otras realizaciones están dentro del alcance y el espíritu de la materia objeto divulgada.Other embodiments are within the scope and spirit of the disclosed subject matter.
Las técnicas descritas en el presente documento pueden implementarse utilizando uno o más módulos. Como se usa en el presente documento, el término "módulo" se refiere a software informático, firmware, hardware y/o diversas combinaciones de los mismos. Sin embargo, como mínimo, los módulos no deben interpretarse como software que no está implementado en hardware, firmware o grabado en un medio de almacenamiento grabable legible mediante un procesador no transitorio (es decir, los módulos no son software per se). De hecho, debe interpretarse que "módulo" siempre incluye al menos algún hardware físico no transitorio, tal como una parte de un procesador o un ordenador. Dos módulos diferentes pueden compartir el mismo hardware físico (por ejemplo, dos módulos diferentes pueden utilizar el mismo procesador y la misma interfaz de red). Los módulos descritos en el presente documento pueden combinarse, integrarse, separarse y/o duplicarse para admitir diversas aplicaciones. Además, una función descrita en el presente documento como realizada en un módulo particular puede realizarse en uno o más módulos y/o por uno o más dispositivos en lugar de, o además de, la función realizada en el módulo particular. Además, los módulos pueden implementarse en múltiples dispositivos y/u otros componentes locales o remotos entre sí. Además, los módulos pueden moverse de un dispositivo y añadirse a otro dispositivo, y/o pueden incluirse en ambos dispositivos.The techniques described herein may be implemented using one or more modules. As used herein, the term "module" refers to computer software, firmware, hardware, and/or various combinations thereof. However, at a minimum, Modules should not be construed as software that is not implemented in hardware, firmware, or recorded on a writable storage medium readable by a non-transient processor (ie, Modules are not software per se). In fact, "module" should always be interpreted to include at least some non-transient physical hardware, such as a part of a processor or a computer. Two different modules can share the same physical hardware (for example, two different modules can use the same processor and the same network interface). The modules described herein can be combined, integrated, separated and/or duplicated to support various applications. Furthermore, a function described herein as being performed in a particular module may be performed in one or more modules and/or by one or more devices instead of, or in addition to, the function performed in the particular module. Furthermore, the modules can be implemented on multiple devices and/or other components local or remote from each other. Furthermore, modules can be moved from one device and added to another device, and/or can be included in both devices.
Uno o más aspectos o características de la materia objeto descrita en el presente documento pueden ser realizados en circuitos electrónicos digitales, circuitos integrados, circuitos integrados específicos de aplicaciones (ASIC) especialmente diseñados, matrices de puertas programables en campo (FPGA), hardware, firmware, software y/o combinaciones de los mismos. Estos diversos aspectos o características pueden incluir la implementación en uno o más programas informáticos que son ejecutables y/o interpretables en un sistema programable que incluye al menos un procesador programable, que puede ser de propósito especial o general, acoplado para recibir datos e instrucciones desde, y para transmitir datos e instrucciones a, un sistema de almacenamiento, al menos a un dispositivo de entrada y al menos a un dispositivo de salida. El sistema programable o sistema informático puede incluir clientes y servidores. Un cliente y un servidor generalmente están alejados entre sí y normalmente interactúan a través de una red de comunicaciones. La relación de cliente y servidor surge en virtud de los programas informáticos que se ejecutan en los respectivos ordenadores y tienen una relación cliente-servidor entre sí.One or more aspects or features of the subject matter described herein may be embodied in digital electronic circuits, integrated circuits, specially designed application specific integrated circuits (ASICs), field programmable gate arrays (FPGAs), hardware, firmware , software and/or combinations thereof. These various aspects or features may include implementation in one or more computer programs that are executable and/or interpretable in a programmable system that includes at least one programmable processor, which may be special or general purpose, coupled to receive data and instructions from , and to transmit data and instructions to, a storage system, at least one input device and at least one output device. The programmable system or computer system may include clients and servers. A client and a server are generally remote from each other and typically interact through a communications network. The client and server relationship arises by virtue of the computer programs running on the respective computers and having a client-server relationship with each other.
Estos programas informáticos, a los que también se puede hacer referencia como programas, software, aplicaciones de software, aplicaciones, componentes o código, incluyen instrucciones de máquina para un procesador programable y pueden implementarse en un lenguaje de procedimiento de alto nivel, un lenguaje de programación orientado a objetos, un lenguaje de programación funcional, un lenguaje de programación lógico y/o en lenguaje ensamblador/máquina. Según se utiliza en el presente documento, la expresión "medio legible por máquina" se refiere a cualquier producto, aparato y/o dispositivo de programa informático, como por ejemplo discos magnéticos, discos ópticos, memoria y dispositivos lógicos programables (PLD), utilizados para proporcionar instrucciones de máquina y/o datos a un procesador programable, incluyendo un medio legible por máquina que recibe instrucciones de máquina como una señal legible por máquina. La expresión "señal legible por máquina" se refiere a cualquier señal utilizada para proporcionar instrucciones y/o datos de máquina a un procesador programable. El medio legible por máquina puede almacenar dichas instrucciones de máquina de forma no transitoria, como por ejemplo de la manera que lo haría una memoria no transitoria de estado sólido o un disco duro magnético o cualquier medio de almacenamiento equivalente. El medio legible por máquina puede, como alternativa o adicionalmente, almacenar dichas instrucciones de máquina de manera transitoria, como por ejemplo de la manera que lo haría una caché de procesador u otra memoria de acceso aleatorio asociada con uno o más núcleos físicos de procesador.These computer programs, which may also be referred to as programs, software, software applications, applications, components, or code, include machine instructions for a programmable processor and may be implemented in a high-level procedural language, scripting language, or scripting language. object-oriented programming, a functional programming language, a logic programming language, and/or assembly/machine language. As used herein, the term "machine-readable medium" refers to any computer program product, apparatus, and/or device, such as magnetic disks, optical disks, memory, and programmable logic devices (PLDs), used for providing machine instructions and/or data to a programmable processor, including a machine-readable medium that receives machine instructions as a machine-readable signal. The term "machine readable signal" refers to any signal used to provide machine instructions and/or data to a programmable processor. The machine-readable medium may store such machine instructions in a non-transient manner, such as in the manner that a non-transient solid-state memory or magnetic hard disk or any equivalent storage medium would. The machine-readable medium may alternatively or additionally store such machine instructions in a transient manner, such as in the manner of a processor cache or other random access memory associated with one or more physical processor cores.
Para proporcionar la interacción con un usuario, uno o más aspectos o características de la materia objeto descrita en el presente documento pueden ser implementadas en un ordenador que tenga un dispositivo de visualización, como por ejemplo un tubo de rayos catódicos (CRT) o una pantalla de cristal líquido (LCD) o un monitor de diodos emisores de luz (LED) para mostrar información al usuario, y un teclado y un dispositivo señalador, como, por ejemplo, un ratón o una bola de seguimiento, mediante los cuales el usuario puede proporcionar información al ordenador. También pueden utilizarse otros tipos de dispositivos para permitir la interacción con un usuario. Por ejemplo, la retroalimentación proporcionada al usuario puede ser cualquier forma de retroalimentación sensorial, como por ejemplo retroalimentación visual, retroalimentación auditiva o retroalimentación táctil; y la entrada del usuario puede ser recibida de cualquier forma, incluyendo, pero sin limitación, entradas acústicas, de voz o táctiles. Otros posibles dispositivos de entrada incluyen, pero sin limitación, pantallas táctiles u otros dispositivos sensibles al tacto, como paneles táctiles resistivos o capacitivos de uno o varios puntos, hardware y software de reconocimiento de voz, escáneres ópticos, punteros ópticos, dispositivos de captura de imágenes digitales y software de interpretación asociado, y similares.To provide interaction with a user, one or more aspects or features of the subject matter described herein may be implemented on a computer having a display device, such as a cathode ray tube (CRT) or a screen. liquid crystal (LCD) or light-emitting diode (LED) monitor to display information to the user, and a keyboard and pointing device, such as a mouse or trackball, by which the user can provide information to the computer. Other types of devices may also be used to enable interaction with a user. For example, the feedback provided to the user can be any form of sensory feedback, such as visual feedback, auditory feedback, or tactile feedback; and user input may be received in any form, including, but not limited to, acoustic, voice, or tactile input. Other possible input devices include, but are not limited to, touch screens or other touch-sensitive devices, such as single or multi-point resistive or capacitive touch panels, voice recognition hardware and software, optical scanners, optical pointers, digital images and associated interpretation software, and the like.
En las descripciones anteriores y en las reivindicaciones, pueden aparecer frases como "al menos uno de" o "uno o más de" seguidas de una lista conjunta de elementos o características. El término "y/o" también puede aparecer en una lista de dos o más elementos o características. A menos que se contradiga de manera implícita o explícitamente de otro modo por el contexto en el que se utiliza, dicha frase pretende significar: cualquiera de los elementos o características enumerados individualmente o cualquiera de los elementos o características enumerados en combinación con cualquiera de los otros elementos o características enumerados. Por ejemplo, las frases "al menos uno de A y B"; "uno o más de A y B"; y "A y/o B" pretenden significar cada uno: "A solo, B solo o A y B juntos". También se pretende una interpretación similar para las listas que incluyen tres o más elementos. Por ejemplo, las frases "al menos uno de A, B y C"; "uno o más de A, B y C" y "A, B y/o C" significan "A solo, B solo, C solo, A y B juntos, A y C juntos, B y C juntos, o A y B y C juntos". Además, la utilización del término "basado en", anteriormente y en las reivindicaciones, pretende significar "basado al menos en parte en", de modo que también se permite una característica o elemento no mencionado.In the descriptions above and in the claims, phrases such as "at least one of" or "one or more of" may appear followed by a joint list of elements or features. The term "and/or" may also appear in a list of two or more elements or characteristics. Unless otherwise explicitly or implicitly contradicted by the context in which it is used, such phrase is intended to mean: any of the listed items or features individually or any of the listed items or features in combination with any of the others listed items or features. For example, the phrases "at least one of A and B";"one or more of A and B"; and "A and/or B" are each intended to mean: "A alone, B alone, or A and B together." Also a similar interpretation is intended for lists that include three or more elements. For example, the phrases "at least one of A, B, and C";"one or more of A, B, and C" and "A, B, and/or C" mean "A alone, B alone, C alone, A and B together, A and C together, B and C together, or A and B and C together." Furthermore, the use of the term "based on", above and in the claims, is intended to mean "based at least in part on", so that a feature or element not mentioned is also permitted.
La materia objeto descrita en el presente documento puede incorporarse en sistemas, aparatos, métodos y/o artículos dependiendo de la configuración deseada. Las implementaciones establecidas en la descripción anterior no representan todas las implementaciones consistentes con la materia objeto descrita en el presente documento. En cambio, son meramente algunos ejemplos consistentes con aspectos relacionados con la materia objeto descrita. Aunque anteriormente se han descrito en detalle algunas variaciones, son posibles otras modificaciones o adiciones. En particular, pueden proporcionarse otras características y/o variaciones además de las establecidas en el presente documento. Por ejemplo, las implementaciones descritas anteriormente pueden estar dirigidas a diversas combinaciones y subcombinaciones de las características descritas y/o combinaciones y subcombinaciones de otras características adicionales descritas anteriormente. Además, los flujos lógicos representados en las figuras adjuntas y/o descritos en el presente documento no requieren necesariamente el orden particular mostrado, o el orden secuencial, para lograr los resultados deseados. Otras implementaciones pueden estar dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones. The subject matter described herein can be incorporated into systems, apparatus, methods and/or articles depending on the configuration desired. The implementations set forth in the description above do not represent all implementations consistent with the subject matter described herein. Instead, they are merely a few examples consistent with aspects related to the described subject matter. Although some variations have been described in detail above, other modifications or additions are possible. In particular, other features and/or variations may be provided in addition to those set forth herein. For example, the implementations described above may be directed to various combinations and sub-combinations of the features described and/or combinations and sub-combinations of additional features described above. Furthermore, the logic flows depicted in the accompanying figures and/or described herein do not necessarily require the particular order shown, or the sequential order, to achieve the desired results. Other implementations may be within the scope of the following claims.
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