RU2697284C1

RU2697284C1 - Method for casting a device for fractionating adipose tissue

Info

Publication number: RU2697284C1
Application number: RU2019106129A
Authority: RU
Inventors: Илья Маркович Антонов; Алексей Владимирович Веремеев; Мария Александровна Петкова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ДжоинТекСэлл"
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2019-08-13

Abstract

FIELD: technological processes.

SUBSTANCE: invention relates to injection molding. Preheated to 90–140 °C from the casting mold, in the base of which the beryllium bronze rods are tightly fitted to form channels in the obtained device, molten polycarbonate is poured. Simultaneously, mold base is cooled with water to 3–10 °C for cooling of beryllium bronze rods to 20–40 °C.

EFFECT: higher strength of the device for fat tissue fractioning due to its casting monolithic with channels formed during casting, and simplification of the method for manufacturing of the above device.

1 cl, 5 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности, к литью из пластмасс изделий для фракционирования жировой ткани.The invention relates to foundry, in particular, to molding from plastic products for fractionation of adipose tissue.

Устройство для фракционирования жировой ткани предназначено для выделения клеточных фракций из жировой ткани человека и представляет собой замкнутую герметичную систему в виде закрытого, стерильного, герметичного, одноразового медицинского устройства. Также устройство имеет изолированные каналы, расположенные в боковых стенках, позволяющие проводить все необходимые манипуляции для выделения конечной клеточной фракции. Поэтому при отливке важно получить прочное и качественное изделие, которое позволит использовать разные методы стерилизации и обеспечит работоспособность в широком диапазоне механических температур. The device for fractioning adipose tissue is designed to isolate cell fractions from human adipose tissue and is a closed airtight system in the form of a closed, sterile, airtight, disposable medical device. The device also has isolated channels located in the side walls, allowing all the necessary manipulations to isolate the final cell fraction. Therefore, when casting, it is important to obtain a durable and high-quality product that will allow you to use different sterilization methods and ensure operability in a wide range of mechanical temperatures.

Из уровня техники известны следующие решения.The following solutions are known in the art.

Так из описания к патенту РФ № 2456120 (опубликован 20.07.2012 г.) известен способ отливки изделия, в котором разогревают форму до необходимой температуры и добавляют расплав из бериллиевой бронзы, который поступает по каналам, после охлаждения изделие вынимают.So from the description of the patent of the Russian Federation No. 2456120 (published on July 20, 2012), there is a known method of casting an article in which the mold is heated to the required temperature and a melt of beryllium bronze is added, which enters through the channels, after cooling the product is removed.

За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принят способ отливки, в котором в литейную форму установлены стержни для удерживания сердечников, которые предназначены для образования каналов в конструкции (см. патент США № 5924483, опубликован 20.07.1999 г.). For the closest analogue to the patented solution, a casting method was adopted in which cores for holding the cores, which are designed to form channels in the structure, are installed in the mold (see US patent No. 5924483, published July 20, 1999).

Недостатками известных решений является то, что отдельно отливают составные элементы устройства и склеивают для образования единой конструкции, что недопустимо для данного устройства и значительно снижает его качество, также для образования каналов в устройстве устанавливают стержни в пресс-форме и при извлечении устройства из-за недостаточного охлаждения вследствие недостаточного отвода тепла от стержней есть риск прилипания каналов к стержням.The disadvantages of the known solutions is that the components of the device are separately cast and glued to form a single structure, which is unacceptable for this device and significantly reduces its quality, and rods are installed in the mold for the formation of channels in the device and when removing the device due to insufficient cooling due to insufficient heat removal from the rods there is a risk of adhesion of the channels to the rods.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является устранение указанных недостатков, изготовление литого монолитного, и как следствие, замкнутого устройства с каналами, простота способа изготовления, повышение качества, прочности и надёжности устройства.The technical problem to which the claimed invention is directed is the elimination of these drawbacks, the manufacture of cast monolithic, and as a result, a closed device with channels, the simplicity of the manufacturing method, improving the quality, strength and reliability of the device.

Техническим результатом патентуемого решения является повышение прочности устройства для фракционирования жировой ткани с одновременным упрощением способа его изготовления за счёт формирования монолитного устройства с образованием каналов при отливке.The technical result of the patented solution is to increase the strength of the device for the fractionation of adipose tissue while simplifying the method of its manufacture due to the formation of a monolithic device with the formation of channels during casting.

Технический результат достигается за счет использования способа отливки устройства для фракционирования жировой ткани, где в предварительно разогретую до температуры 90-140°С литейную пресс-форму, в основание которой плотно посажены стержни из бериллиевой бронзы для формирования каналов в устройстве, заливают расплавленный поликарбонат с одновременным охлаждением основания пресс-формы водой до температуры 3-10°С для охлаждения стержней из бериллиевой бронзы до температуры 20-40°С, и после формирования устройства его извлекают из пресс-формы.The technical result is achieved through the use of a method for casting a device for fractioning adipose tissue, where molten polycarbonate is poured into the casting mold, in the base of which rods of beryllium bronze are tightly planted to form channels in the device, at the same time cooling the mold base with water to a temperature of 3-10 ° C to cool the beryllium bronze rods to a temperature of 20-40 ° C, and after forming the device, it is removed from the mold rma.

Литейную пресс-форму разогревают до температуры 90-140°С для формирования монолитного устройства для фракционирования жировой ткани (далее - устройство), так как в данном диапазоне температур расплавленный поликарбонат при однородном распределении принимает необходимую форму, что позволит получить прочное монолитное устройство.The mold is heated to a temperature of 90-140 ° C to form a monolithic device for the fractionation of adipose tissue (hereinafter referred to as the device), since in this temperature range the molten polycarbonate takes the required shape with a uniform distribution, which will allow to obtain a solid monolithic device.

Наличие стержней позволяет образовывать каналы при формировании монолитного устройства, а выполнение их из бериллиевой бронзы способствует повышению теплоотвода от стержней к основанию за счёт высокой теплопроводности сплава, что позволит исключить прилипание формируемых каналов к стержням и их деформацию при снятии формы и тем самым повысить прочность монолитного устройства. The presence of rods allows the formation of channels during the formation of a monolithic device, and their implementation from beryllium bronze increases the heat transfer from the rods to the base due to the high thermal conductivity of the alloy, which eliminates the sticking of the formed channels to the rods and their deformation when removing the mold and thereby increase the strength of the monolithic device .

Охлаждение плотно посаженных стержней из бериллиевой бронзы до температуры 20-40°С за счёт охлаждения основания пресс-формы водой до температуры 3-10°С позволяет сформировать монолитное устройство с образованием каналов без прилипания стержней при его извлечении за короткое время, и как следствие, повысить прочность устройства и упростить способ его изготовления.The cooling of densely planted rods of beryllium bronze to a temperature of 20-40 ° C by cooling the mold base with water to a temperature of 3-10 ° C allows you to form a monolithic device with the formation of channels without sticking rods when it is removed in a short time, and as a result, increase the strength of the device and simplify the method of its manufacture.

В частности, стержни из бериллиевой бронзы выполнены с диаметром D=(4÷8) мм и длиной L=(12÷20)/D мм. In particular, beryllium bronze rods are made with a diameter of D = (4 ÷ 8) mm and a length of L = (12 ÷ 20) / D mm.

Далее решение поясняется ссылкой на фигуру, на которой изображено следующее.Next, the solution is illustrated by reference to the figure, which depicts the following.

На фиг. 1 – устройство в пресс-форме в разрезе.In FIG. 1 is a sectional view of a device in a mold.

На фиг. 2 – график зависимости температуры стержней от времени охлаждения основания.In FIG. 2 is a graph of the temperature of the rods versus the cooling time of the base.

На фиг. 3 – вид отлитого деформированного устройства.In FIG. 3 is a view of a cast deformed device.

На фиг. 4 – вид отлитого устройства без дефектов.In FIG. 4 is a view of a cast device without defects.

На фиг. 5 – вид отлитого устройства с дефектами.In FIG. 5 is a view of a cast device with defects.

Предложенный способ отливки устройства для фракционирования жировой ткани осуществляют следующим образом.The proposed method of casting a device for fractionation of adipose tissue is as follows.

Литейную пресс-форму 1 (фиг.1) разогревают до температуры 90-140°С при помощи термостата, который создаёт заданную температуру. Если разогреть пресс-форму ниже 90°С, то на поверхности устройства 2 могут образоваться складки, а при температуре выше 140°С – поликарбонат размягчится, резко возрастёт деформируемость устройства, что не позволит изготовить прочное устройство без дефектов. Далее заливают расплавленный материал, в качестве которого используется полимерный материал, а именно поликарбонат, путём впрыскивания в пресс-форму 1 через литниковые каналы. Для формирования самого устройства 2 в пресс-форме 1 предусмотрены две формообразующие полости и пространство между ними, пуансон 3 для образования внутренней поверхность получаемого устройства 2. Пресс-форма 1 содержит стальное основание 4, в которое устанавливают стержни 5 для формирования в устройстве 2 длинных внутренних каналов 6, которые благодаря плотной посадке (с гарантированным натягом), обеспечивают взаимную неподвижность стержней 5 относительно основания 4 и теплоотвод, необходимый для охлаждения. Стержни 5 могут быть выполнены из бериллиевой бронзы, т.к. данный сплав имеет высокую теплопроводность (100 вт/м*°С против, например, стали 20 вт/м*°С), а также высокие прочностные свойства. Также стержни 5 выполнены длинными и тонкими, диаметр которых может составлять D=(4ч8) мм и длину L=(12ч20)/D мм для лучшего прогревания и последующего охлаждения. В основании 4, для его охлаждения, установлены каналы для подвода и отвода воды, которую используют благодаря большей теплоёмкости по сравнению, например, с охлаждением с помощью воздуха. The foundry mold 1 (Fig. 1) is heated to a temperature of 90-140 ° C using a thermostat, which creates the desired temperature. If you heat the mold below 90 ° C, then wrinkles may form on the surface of device 2, and at temperatures above 140 ° C, the polycarbonate will soften, the deformability of the device will increase sharply, which will not make it possible to make a durable device without defects. Then pour molten material, which is used as a polymeric material, namely polycarbonate, by injection into the mold 1 through the sprue channels. To form the device 2 itself, two forming cavities and a space between them are provided in the mold 1, a punch 3 for forming the inner surface of the obtained device 2. The mold 1 contains a steel base 4 into which rods 5 are installed to form long internal channels 6, which due to the tight fit (with guaranteed interference fit), provide mutual immobility of the rods 5 relative to the base 4 and the heat sink necessary for cooling. Rods 5 can be made of beryllium bronze, because This alloy has high thermal conductivity (100 W / m * ° C against, for example, steel 20 W / m * ° C), as well as high strength properties. The rods 5 are also made long and thin, the diameter of which can be D = (4 × 8) mm and the length L = (12 × 20) / D mm for better heating and subsequent cooling. In the base 4, for its cooling, there are installed channels for supplying and discharging water, which is used due to the greater heat capacity compared, for example, with cooling with air.

Отверждение материала при остывании происходит сначала у холодных стенок полости, а затем распространяется вглубь тела устройства 2. Для извлечения устройства 2 необходимо, чтобы стержни 5 были охлаждены для снижения вероятности прилипания их к каналам 6 устройства 3, увеличив интенсивность теплоотвода от стержней 5 к основанию 4. Поэтому за счёт подачи воды по каналам в основание 4, происходит его охлаждение до температуры 3-10°С, и как следствие, охлаждаются установленные в основание 4 стержни 5 до температуры 20-40°С за 3-4 минуты (см. фиг. 2), выполненные из бериллиевой бронзы, путём отвода тепла от стержней 5 в основание 4. После заливки расплава из поликарбоната (250-280°С) в формообразующие полости пресс-формы 1, одна часть пресс-формы 1 закрывается, формируется устройство 2 с каналами 6 за счёт охлаждения стержней 5, и выдерживается несколько минут. Охлаждение основания 4 ниже 3°С потребует больше времени и трудозатрат, а выше 10°С не обеспечит достаточный отвод тепла от стержней 5 для формирования каналов 6, что приведёт к хрупкости устройства 2. Если температура стержней 5 при охлаждении будет выше 40°С, то это приведёт к деформации при извлечении устройства 2 из пресс-формы 1 из-за прилипания каналов 6 к стрежням 5, а ниже 20°С – увеличит время и трудозатраты для отвода тепла от стержней 5 в основание 4. После того, как устройство 2 остыло и сформировалось, пресс-форму 1 раскрывают и устройство 2 извлекают.The curing of the material during cooling occurs first at the cold walls of the cavity, and then extends deep into the body of the device 2. To remove the device 2, it is necessary that the rods 5 are cooled to reduce the likelihood of them sticking to the channels 6 of the device 3, increasing the heat sink from the rods 5 to the base 4 Therefore, due to the supply of water through the channels in the base 4, it is cooled to a temperature of 3-10 ° C, and as a result, the rods 5 installed in the base 4 are cooled to a temperature of 20-40 ° C in 3-4 minutes (see Fig. . 2) made of beryllium bronze, by removing heat from the rods 5 to the base 4. After pouring the melt from polycarbonate (250-280 ° C) into the forming cavities of the mold 1, one part of the mold 1 is closed, a device 2 with channels 6 is formed due to cooling of the rods 5, and held for several minutes. Cooling the base 4 below 3 ° C will require more time and labor, and above 10 ° C it will not provide sufficient heat removal from the rods 5 to form channels 6, which will lead to the fragility of device 2. If the temperature of the rods 5 is higher than 40 ° C during cooling, then this will lead to deformation when removing the device 2 from the mold 1 due to the adhesion of the channels 6 to the rods 5, and below 20 ° C - will increase the time and labor costs to remove heat from the rods 5 to the base 4. After the device 2 cooled and formed, the mold 1 is opened and the device 2 are removed.

Пример 1. Example 1

Литейную пресс-форму предварительно разогревают до температуры 90°С и заливают расплавленный поликарбонат, также одновременно охлаждают основание пресс-формы водой до температуры 3°С для охлаждения плотно посаженных стержней из бериллиевой бронзы в основание пресс-формы до температуры 20°С. В результате было получено устройство без дефектов с высокой прочностью, а после отливки при температуре ниже указанных значений стенки и, особенно, донная часть устройства будут иметь дефекты поверхности и высокие остаточные напряжения в стенках устройства (см. фиг. 3).The foundry mold is preheated to a temperature of 90 ° C and molten polycarbonate is poured, and the mold base is also cooled with water to a temperature of 3 ° C to cool tightly set beryllium bronze rods in the mold base to a temperature of 20 ° C. The result was a device without defects with high strength, and after casting at a temperature below the indicated wall values and, especially, the bottom of the device will have surface defects and high residual stresses in the walls of the device (see Fig. 3).

Пример 2. Example 2

Литейную пресс-форму предварительно разогревают до температуры 115°С и заливают расплавленный поликарбонат, также одновременно охлаждают основание пресс-формы водой до температуры 7°С для охлаждения плотно посаженных стержней из бериллиевой бронзы в основание пресс-формы до температуры 30°С. В результате было получено устройство без дефектов с высокой прочностью (см. фиг. 4).The foundry mold is preheated to a temperature of 115 ° C and molten polycarbonate is poured, and the mold base is also cooled with water to a temperature of 7 ° C to cool the densely planted beryllium bronze rods in the mold base to a temperature of 30 ° C. The result was a device without defects with high strength (see Fig. 4).

Пример 3. Example 3

Литейную пресс-форму предварительно разогревают до температуры 140°С и заливают расплавленный поликарбонат, также одновременно охлаждают основание пресс-формы водой до температуры 10°С для охлаждения плотно посаженных стержней из бериллиевой бронзы в основание пресс-формы до температуры 40°С. В результате было получено устройство без дефектов с высокой прочностью, а при температуре выше указанных значений поликарбонат размягчится, в следствие чего резко возрастёт деформируемость устройства (см. фиг. 5).The foundry mold is preheated to a temperature of 140 ° C and molten polycarbonate is poured, and the mold base is also cooled with water to a temperature of 10 ° C to cool the densely planted beryllium bronze rods in the mold base to a temperature of 40 ° C. As a result, a device without defects with high strength was obtained, and at a temperature above the indicated values, the polycarbonate softens, as a result of which the deformability of the device increases sharply (see Fig. 5).

Таким образом, заявленный способ позволяет получить монолитное устройство за счёт поддержания необходимых температурных условий, в отличие от устройств, части которых отливаются отдельно и имеют соединительные швы, что повышает прочность, долговечность устройства и уменьшает трудозатраты при изготовлении.Thus, the claimed method allows to obtain a monolithic device by maintaining the necessary temperature conditions, in contrast to devices, parts of which are molded separately and have connecting seams, which increases the strength, durability of the device and reduces labor costs in manufacturing.

Claims

1. A method for casting a device for fractionation of adipose tissue, characterized in that molten polycarbonate is poured into the foundry mold pre-heated to a temperature of 90-140 ° C, into the base of which rods of beryllium bronze are tightly planted to form the channels of the device, while cooling the base molds with water to a temperature of 3-10 ° C for cooling rods of beryllium bronze to a temperature of 20-40 ° C and after the formation of the device it is removed from the mold.

2. The method according to claim 1, characterized in that the beryllium bronze rods are made with a diameter D of 4-8 mm and a length L of (12 ÷ 20) / D, mm.