一种三维打印可降解血管支架成型装置的制作方法

本实用新型涉及三维打印医疗器械领域，特别是一种三维打印可降解血管支架成型装置。

背景技术：

随着血管内治疗手术的不断发展进步，血管支架移植手术对于血管支架的要求越来越高。所以，一种可降解的血管支架的出现是目前解决心血管疾病的一种有效方式，它可以为血管提供支撑从而使已经拥堵狭窄的血管完成其正常功能，并且具有力学性能和成形性能。目前，在临床试验阶段医用可降解的高分子材料已经有90多个品种，几乎涉及了所有的医学领域。随着对可降解材料的研究发展，它所产生的影响也逐渐成为我们的焦点。1如何实现并保证材料在长时间的的有效性以及生物活性。2跟踪材料在生物体内的各种特性变化以及其所产生的影响。3如何实现材料降解的周期性。4建立材料与人体的相互关联。

现常用的血管支架制备工艺有：丝缠绕、光化学刻蚀、激光切割和注塑成型等加工工艺，但由于血管支架尺寸细小、结构复杂，通过这些方法制备出的血管支架存在诸多局限性，比如：早期的丝缠绕结构复杂的血管支架，焊接点的位置不容易确定，难于实现自动化；光化学刻蚀平面花样的血管支架在弯曲过程中总是难以准确对接；激光雕刻的血管支架具有极佳的治疗效果，但激光加工之后的的后处理工艺比较复杂，且需要进一步分析血管支架的热影响区所引起的组织损伤等问题。

三维打印技术(three dimensional printing)是一种以数字模型为基础的快速成型技术。与传统的材料加工技术不同，三维打印技术在医疗，航空，工业，珠宝，食品等各个领域均有所创新突破，它是通过读取已经建立的模型来获取横截面信息，使用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体，而打印的厚度等可以通过调节X、Y、Z轴来实现。这种技术的特点在于其几乎可以造出任何形状的物品，在生物医疗领域的应用极具潜力。但是，在生物领域对于材料的各种性能要求都极高，不仅是通过建立一种模型就可以实现，还要考虑所选择的材料的物理参数，粘合程度，加工工艺等因素。

技术实现要素：

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种三维打印可降解血管支架成型装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种三维打印可降解血管支架成型装置，包括安装支架，所述安装支架上设有X轴导轨、Y轴导轨、Z轴螺杆和成型旋转轴，X轴导轨上连接一成型板，成型板上设有第一电机和支撑座，第一电机和支撑座之间设有成型旋转轴，所述安装支架上端设有喷头安装支架，喷头安装支架上设有喷头。

本实用新型中，所述安装支架为龙门架，X轴导轨安装在龙门架上端，龙门架上设有控制X轴导轨的第三电机和第一传送带，第三电机驱动第一传送带，第一传送带带动X轴导轨运动，Y轴导轨安装在龙门架底部，第二电机驱动第二传送带，第二传送带带动Y轴导轨运动，成型板连接在Y轴导轨上，X轴导轨一侧的龙门架设有竖直的升高柱，X轴导轨通过滑块连接到升高柱上，在Z轴螺杆的带动下，实现Y轴导轨和成型板的整体升降。

本实用新型中，所述成型旋转轴通过联轴器连接到第一电机，成型旋转轴由第一电机控制。

本实用新型中，所述安装支架底部设有控制芯片，控制X轴导轨、Y轴导轨、Z轴螺杆和成型旋转轴的移动。

本实用新型中，所述运动控制器上设有温控模块，用于对喷头进行加热并且控制温度。

本实用新型中，所述喷头为丝状齿形挤出式喷头。

本实用新型中，所述喷头为螺杆挤出式喷头。

本实用新型中，所述喷头为气动挤出式喷头。

有益效果：本装置可快速、精确地制备出结构复杂、生物相容性好、表面光滑平整度高的可降解血管支架。

本装置结构简单、操作方便、所得结果真实可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是三维打印可降解血管成型装置结构示意图；

图2a是旋转轴与喷头位于一条直线示意图；

图2b是旋转轴与喷头距离h为0.2mm示意图；

图3是丝状齿形挤出式喷头；

图4是螺杆挤出式喷头；

图5是气动挤出式喷头；

图6是气动挤出式喷头工作原理图；

图7a是产品示意图；

图7b是产品示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细说明。

实施例1：

如图1，本实施例提供的一种三维打印可降解血管支架成型装置，包括安装支架1、在X轴方向上运动的X轴导轨2，在Y轴方向上运动的Y轴导轨3，在Z轴方向上运动的Z轴螺杆4、血管支架成型旋转轴5、联轴器6、第一电机7a、第二电机7b、第三电机7c、支撑座8、喷头安装支架9、温控模块10、控制芯片11、第一传送带12a、第二传送带12b，所述第一电机7a、第二电机7b、第三电机7c、X轴导轨2，Y轴导轨3，Z轴螺杆4安装在安装支架1上；血管支架成型旋转轴5一端通过联轴器6与第一电机7a相连，另一端与支撑座8相连构成一个成型平台安装在Y轴3上，与Y轴3运动配合；喷头安装支架9安装在X轴2上，根据材料不同状态选择不同的挤出喷头；安装支架1底部的运动控制器11驱动X轴导轨2、Y轴导轨3、Z轴螺杆4、旋转轴5四轴运动；温控模块10控制喷头温度。

安装支架为龙门架，X轴导轨安装在龙门架上端，龙门架上设有控制X轴导轨的第三电机7c和第一传送带12a，第三电机7c驱动第一传送带12a，第一传送带12a带动X轴导轨运动，Y轴导轨安装在龙门架底部，第二电机7b驱动第二传送带12b，第二传送带12b带动Y轴导轨运动，成型板28连接在Y轴导轨上，Y轴导轨一侧的龙门架上设有竖直的升高柱，Y轴导轨通过滑块连接到升高柱上，在Z轴螺杆4的带动下，实现Y轴导轨和成型板的整体升降。

X轴导轨与Y轴导轨所在平面相互平行，Z轴螺杆垂直于X轴导轨以及Y轴导轨所在平面。

本装置的工作原理如下：

X轴导轨2、Y轴导轨3、Z轴螺杆4安装在安装支架1上；成型旋转轴5的一端通过联轴器6连接步进电机7a，另一端与支撑座8相连构成整体安装在Y轴导轨3上；喷头安装支架9安装在X轴导轨2上，采用气动挤出式喷头需连接气泵；当温控模块10控制喷头温度达到预设温度时，运动控制器11驱动X轴导轨2、Y轴导轨3、Z轴螺杆4、旋转轴5四轴运动；X轴导轨2运动到预设位置；Y轴导轨3运动到使得成型旋转轴5的轴心与喷头的喷嘴在一条中心线上，如图2a所示；同时Z轴螺杆4上升到成型旋转轴5与喷头的距离h为0.2mm，如图2b所示，通过喷头挤出材料开始打印。

如图3，丝状齿形挤出式喷头包括丝状材料13、送丝系统14、熔腔15和喷头16，使用该喷头的具体步骤如下：

步骤(1)：建模；

步骤(2)：三维STL数据格式转变为二维G-code数据格式；

步骤(3)：MATLAB数据处理；

步骤(4)：Excel数据处理；

步骤(5)：可降解材料选择；

步骤(6)：三维打印血管支架。

将步骤(4)中的血管支架模型数据导入如图1所示三维成型装置中，在喷头安装支架9上安装如图3所示的丝状齿形挤出式喷头，等待喷头加热，当温控模块10控制喷头温度达到预设温度210℃左右时，运动控制器11控制电机7驱动四轴运动到打印原点，作打印前准备。打印开始，X轴导轨2运动到预位置(X＝100mm)，Y轴导轨3运动使成型旋转轴5的轴心与喷头16的喷头在一条中心线上，如图2a所示，同时Z轴螺杆4上升，当成型旋转轴5与喷头的距离h为0.2mm时，如图2b所示，齿形挤出式通过齿轮与轴承14的啮合作用进行送丝，如图3所示，控制材料在旋转轴上均匀挤出、成型，得到血管支架成型件。

实施例2：

如图4，螺杆挤出式喷头包括步进电机17、连接板18、螺杆19、熔腔20、电热管21和喷头22。

本实施例的螺杆19套在熔腔20中，与连接板18固定，等待熔腔20和喷头22加热，当温控模块10控制喷头22温度达到预设温度170℃左右时，运动控制器11控制电机驱动7四轴运动到打印原点，作打印前准备。打印开始，X轴导轨2运动到预位置(X＝100mm)；Y轴导轨3运动到使得成型旋转轴5的轴心与喷头22的喷嘴在一条中心线上，如图2a所示；Z轴螺杆4上升到成型旋转轴5与喷头22的距离28的距离h为0.2mm，如图2b所示；步进电机17驱动螺杆19向下运动，调节步进电机17的转速为400mm/s，控制材料均匀挤出，达到理想的打印效果。

实施例3：

如图4和图5，包括气源23、电热管24、活塞25、熔腔26和喷头27。在喷头安装支架9上安装如图4所示气动挤出式喷头，等待熔腔20加热，当温控模块控10制喷头27温度达到预设温度170℃时，运动控制器11控制步进电机7驱动四轴运动到打印原点，作打印前准备。X轴导轨2运动到预位置(X＝100mm)，Y轴导轨3运动到使得成型旋转轴5的轴心与喷头27的喷头在一条中心线上，如图2a所示。同时Z轴螺杆4上升到成型旋转轴5与喷头27的距离h为0.2mm，如图2b所示。温控模块10控制喷头27温度达到预设温度170℃时输出高电平，继电器动作，气动控制阀打开，调节气泵气压为0.6MPa左右，如图6所示原理图。施加气压推动活塞25向下运动，控制材料均匀挤出，达到理想的打印效果。

本实用新型提供了一种三维打印可降解血管支架成型装置，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。