一体式人造血管自动化成型设备

本发明涉及人造血管制备，具体的讲是一体式人造血管自动化成型设备。

背景技术：

1、当前人造血管的制备主要以多设备分步操作完成，操作员需要掌握多台设备的操作技能，且只能通过积累人造血管的制备经验来提高人造血管的良品率，使用不便，效率低。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一体式人造血管自动化成型设备。

2、为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一体式人造血管自动化成型设备，包括机架、可移动负载平台、芯轴机构、纺丝机构、编织机构、喷淋机构、3d打印机构和视觉检测机构，所述芯轴机构设置在机架上，所述芯轴机构包括芯轴和芯轴夹持机构，所述芯轴夹持机构用于夹持芯轴两端并带动芯轴沿径向转动，芯轴正下方的机架上固定有直线滑轨，所述直线滑轨与芯轴的轴线平行；所述纺丝机构、编织机构、喷淋机构和3d打印机构设置在可移动负载平台上且位于芯轴正上方，所述可移动负载平台滑动设置在直线滑轨上，所述纺丝机构用于通过湿法制成长丝，并在可移动负载平台的带动下，通过紧密卷绕的方式利用长丝在芯轴外侧纺制形成人造血管的主体层；所述编织机构用于在可移动负载平台的带动下，在人造血管的主体层外侧编织织物增强层，所述喷淋机构用于在可移动负载平台的带动下，在织物增强层外侧均匀喷淋聚氨酯溶液；所述3d打印机构用于在可移动负载平台的带动下，在喷淋聚氨酯溶液后的织物增强层外侧通过熔融挤出方式打印缠绕一层螺旋线圈支撑结构；所述视觉检测机构用于通过检测纺丝机构纺制的长丝的丝径以及长丝与芯轴轴线所形成的夹角，得到作为调整可移动负载平台带动纺丝机构移动的速度的参考数据。

4、进一步的，所述芯轴一端的芯轴夹持机构安装在直线滑轨上的第一滑块上，所述第一滑块通过滑轮机构悬挂有配重，芯轴另一端的芯轴夹持机构包括芯轴旋转电机、第一联轴器、连接轴、防脱环和圆法兰双轴承座，所述连接轴和芯轴旋转电机的电机轴分别连接第一联轴器两端，所述连接轴另一端贯穿圆法兰双轴承座后连接固定夹头安装轴，所述连接轴上设置有防脱环，所述防脱环用于限制连接轴平移的极限位置，使得连接轴不会脱出圆法兰双轴承座和第一联轴器，所述圆法兰双轴承座安装在电机座外侧的夹头座上。

5、进一步的，所述纺丝机构包括水槽、压力挤出器、纺丝电机、丝杠螺母、导丝轮和牵伸轮组，所述压力挤出器内灌有聚氨酯溶液，所述纺丝电机用于通过驱动丝杠转动，带动丝杠螺母向下移动，进而推动压力挤出器,将聚氨酯溶液向下挤出到水槽内，通过水槽内冷水的固化作用形成半固化聚氨酯长丝，所述导丝轮和牵伸轮组用于将聚氨酯长丝牵引导向至芯轴外侧的卷绕区域，可移动负载平台用于带动纺丝机构沿着芯轴轴向进行平移，同时芯轴以与压力挤出器挤出速度相匹配的转速一起转动沿径向转动，使得聚氨酯长丝在芯轴上进行连续卷绕，纺制人造血管的主体层。

6、进一步的，所述编织机构包括小型舌针圆纬筒织机、送纱架、送纱电机、储纱器和纱线张紧装置；

7、所述送纱架和送纱电机用于以积极送纱的方式向储纱器送纱，储纱电机与储纱器用于将送纱架送来的纱线进行二次储存并通过纱线张紧装置调整纱线张力后再通过导纱孔送入小型舌针圆纬筒织机，可移动负载平台用于带动小型舌针圆纬筒织机沿着芯轴轴向进行平移，同时芯轴以与织物编织相匹配的转速一起转动沿径向转动，小型舌针圆纬筒织机在人造血管的主体层外侧连续进行织物编织。

8、进一步的，所述喷淋机构包括气动喷枪、储液罐和废液收纳箱，所述气动喷枪的输入端连接储液罐，所述气动喷枪用于向废液收纳箱内的芯轴外侧喷淋聚氨酯溶液，所述气动喷枪上设置有启停和流量控制开关，所述芯轴贯穿废液收纳箱两侧，废液收纳箱上端设置有箱盖，可移动负载平台用于带动喷淋机构沿着芯轴轴向进行平移，同时芯轴沿径向转动，气动喷枪在人造血管的主体层外侧进行均匀喷淋。

9、进一步的，所述3d打印机构包括3d打印挤出模块、导轨滑块组合、送丝机构和pet丝盘，送丝机构用于将pet丝盘上的pet丝输送到3d打印挤出模块，3d打印挤出模块设置在竖直设置的导轨滑块组合上，导轨滑块组合用于带动3d打印挤出模块上下移动，可移动负载平台用于带动3d打印机构沿着芯轴轴向进行平移，同时芯轴以与3d打印挤出模块挤出速度向匹配的速度沿径向转动，3d打印挤出模块将pet丝进行熔融挤出后在喷淋聚氨酯溶液后的织物增强层外侧打印缠绕一层螺旋线圈支撑结构。

10、进一步的，所述视觉检测机构为摄像头，所述摄像头设置在可移动负载平台上且位于小型舌针圆纬筒织机的正上方，牵伸轮组的斜上方。

11、本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

12、本发明可以实现多工序流程配合，连续进行多个工序得到人造血管成品，自动化程度高，效率高，操作方式简单；

13、通过在芯轴右端夹头外侧通过滑轮和连接线拴住一个配重，从而得到可轴向移动的右端夹头，这样既方便芯轴的装夹和拆下，又可通过悬挂重物的方式给右端夹头一个向右的拉力，从而达到解决芯轴向下弯曲问题的目的；

14、为了使编织物包覆于人造血管主体层外表面时织物形貌均匀顺畅，编织机构编织时芯轴能以与织物编织相匹配的转速一起转动，避免织物扭曲，同时可移动负载平台以一定的速度轴向移动，达到控制织物孔隙大小的作用；

15、喷淋机构通过喷淋聚氨酯溶液可以粘结主体层与织物层，使两者有效复合在一起，提高人造血管的力学性能，故为了溶液能够透过织物孔隙与主体层接触并完全填充织物孔隙，可往复喷淋几次，使复合效果更好；

16、3d打印机构在人造血管外表面以缠绕的方式形成一层螺旋线圈结构，从而提高人造血管的抗弯折性；

17、视觉检测机构进行视觉检测后得到的检测数据可作为可移动负载平台32移动速度调整的主要参考，从而控制主体层卷绕时的紧密程度，提高人造血管的生产良品率。

18、下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

技术特征：

1.一体式人造血管自动化成型设备，其特征在于，包括机架、可移动负载平台、芯轴机构、纺丝机构、编织机构、喷淋机构、3d打印机构和视觉检测机构，所述芯轴机构设置在机架上，所述芯轴机构包括芯轴和芯轴夹持机构，所述芯轴夹持机构用于夹持芯轴两端并带动芯轴沿径向转动，芯轴正下方的机架上固定有直线滑轨，所述直线滑轨与芯轴的轴线平行；所述纺丝机构、编织机构、喷淋机构和3d打印机构设置在可移动负载平台上且位于芯轴正上方，所述可移动负载平台滑动设置在直线滑轨上，所述纺丝机构用于通过湿法制成长丝，并在可移动负载平台的带动下，通过紧密卷绕的方式利用长丝在芯轴外侧纺制形成人造血管的主体层；所述编织机构用于在可移动负载平台的带动下，在人造血管的主体层外侧编织织物增强层，所述喷淋机构用于在可移动负载平台的带动下，在织物增强层外侧均匀喷淋聚氨酯溶液；所述3d打印机构用于在可移动负载平台的带动下，在喷淋聚氨酯溶液后的织物增强层外侧通过熔融挤出方式打印缠绕一层螺旋线圈支撑结构；所述视觉检测机构用于通过检测纺丝机构纺制的长丝的丝径以及长丝与芯轴轴线所形成的夹角，得到作为调整可移动负载平台带动纺丝机构移动的速度的参考数据。

2.根据权利要求1所述的一体式人造血管自动化成型设备，其特征在于，所述芯轴一端的芯轴夹持机构安装在直线滑轨上的第一滑块上，所述第一滑块通过滑轮机构悬挂有配重，芯轴另一端的芯轴夹持机构包括芯轴旋转电机、第一联轴器、连接轴、防脱环和圆法兰双轴承座，所述连接轴和芯轴旋转电机的电机轴分别连接第一联轴器两端，所述连接轴另一端贯穿圆法兰双轴承座后连接固定夹头安装轴，所述连接轴上设置有防脱环，所述防脱环用于限制连接轴平移的极限位置，使得连接轴不会脱出圆法兰双轴承座和第一联轴器，所述圆法兰双轴承座安装在电机座外侧的夹头座上。

3.根据权利要求1所述的一体式人造血管自动化成型设备，其特征在于，所述纺丝机构包括水槽、压力挤出器、纺丝电机、丝杠螺母、导丝轮和牵伸轮组，所述压力挤出器内灌有聚氨酯溶液，所述纺丝电机用于通过驱动丝杠转动，带动丝杠螺母向下移动，进而推动压力挤出器,将聚氨酯溶液向下挤出到水槽内，通过水槽内冷水的固化作用形成半固化聚氨酯长丝，所述导丝轮和牵伸轮组用于将聚氨酯长丝牵引导向至芯轴外侧的卷绕区域，可移动负载平台用于带动纺丝机构沿着芯轴轴向进行平移，同时芯轴以与压力挤出器挤出速度相匹配的转速一起转动沿径向转动，使得聚氨酯长丝在芯轴上进行连续卷绕，纺制人造血管的主体层。

4.根据权利要求1所述的一体式人造血管自动化成型设备，其特征在于，所述编织机构包括小型舌针圆纬筒织机、送纱架、送纱电机、储纱器和纱线张紧装置；

5.根据权利要求1所述的一体式人造血管自动化成型设备，其特征在于，所述喷淋机构包括气动喷枪、储液罐和废液收纳箱，所述气动喷枪的输入端连接储液罐，所述气动喷枪用于向废液收纳箱内的芯轴外侧喷淋聚氨酯溶液，所述气动喷枪上设置有启停和流量控制开关，所述芯轴贯穿废液收纳箱两侧，废液收纳箱上端设置有箱盖，可移动负载平台用于带动喷淋机构沿着芯轴轴向进行平移，同时芯轴沿径向转动，气动喷枪在人造血管的主体层外侧进行均匀喷淋。

6.根据权利要求1所述的一体式人造血管自动化成型设备，其特征在于，所述3d打印机构包括3d打印挤出模块、导轨滑块组合、送丝机构和pet丝盘，送丝机构用于将pet丝盘上的pet丝输送到3d打印挤出模块，3d打印挤出模块设置在竖直设置的导轨滑块组合上，导轨滑块组合用于带动3d打印挤出模块上下移动，可移动负载平台用于带动3d打印机构沿着芯轴轴向进行平移，同时芯轴以与3d打印挤出模块挤出速度向匹配的速度沿径向转动，3d打印挤出模块将pet丝进行熔融挤出后在喷淋聚氨酯溶液后的织物增强层外侧打印缠绕一层螺旋线圈支撑结构。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一体式人造血管自动化成型设备，其特征在于，所述视觉检测机构为摄像头，所述摄像头设置在可移动负载平台上且位于小型舌针圆纬筒织机的正上方，牵伸轮组的斜上方。

技术总结
本发明涉及一种一体式人造血管自动化成型设备，本发明可以实现多工艺流程配合，先由湿法纺丝技术制备人造血管的主体纤维层，并由视觉检测系统对纤维层的成型过程进行监测和反馈，确保纤维层质量；再由小圆纬机编织织物并均匀包覆于纤维层外表面；然后通过高压喷枪喷淋聚氨酯溶液进行复合；最后通过3D打印技术将PET材料熔融挤出成丝并以一定螺距均匀卷绕在人造血管的外表面，达到抗弯折效果。本发明可以连续进行多个工序得到人造血管成品，自动化程度高，效率高，操作方式简单。

技术研发人员：吴世林,徐卫林,龚文琛,汪峰,杨红军,杨华宇,杨军,唐科
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15