一种基于静电纺丝的小口径人工血管制备装置的制作方法

本实用新型涉及人工血管的制备领域，特别是涉及一种带有内螺旋槽的人工血管的制备装置。
背景技术：
：近年来冠心病、动脉粥样硬化等疾病的发病率日益增加，人工血管移植术作为治疗血管疾病的主要手段备受重视。静电纺丝方技术于1934年由美国人Formhals(福姆哈尔斯)实用新型之后一直被广泛应用于制备组织工程支架，由静电纺丝纤维制得的人工血管，具有孔隙率高，比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点。这些用传统方法所无法获得的优良特性，赋予了静电纺丝纤维广泛的应用前景。此外，静电纺丝技术还具有快速、高效，设备简单、易于操作等优点，可用于制备复杂、免缝合支架，是控制高分子生物制品形貌、孔隙率及调节组分的有效途径。时至今日，PETE人工血管和Dacron人工血管已在大口径(>6mm)血管重建取得巨大成功，5年通畅率高达91-95％。但是，应用PTFE和Dacron制作的小口径(≤6mm)人工血管却碰到很多问题，如远期通畅率很低、血栓形成、栓塞和严重内膜增生，5年通畅率低至43-45％，小口径人工血管的这些关键应用问题亟待解决。在专利CN1817328A中公开了一种在血管的管内壁设计有螺旋槽的人工血管，壁内表面的几何结构改变了小口径人工血管中的流场分布，使血管速度重新分配，尽可能地提高人工血管中的流动壁面剪切力，达到提高人工血管特别是小口径人工血管的远期通畅率的目的，此实用新型方案的提出是利用计算机流体力学软件模拟得出的结论，但并没有明确给出一种如何实现的手段或者方案。综上来看，要实现带螺旋槽的小口径人工血管，至少需要解决以下问题：第一，采用何种接收棒来接收纺丝，使得纺织得到人工血管具有螺旋槽壁结构；第二，在新的接收棒下如何来设置针头和接收棒之间的位置关系；第三，如何使制得的小口径血管的通畅率更优。技术实现要素：鉴于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种基于静电纺丝的小口径人工血管制备装置，用于解决现有技术无法制备带螺旋槽壁的小口径人工血管的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供以下技术方案：一种基于静电纺丝的小口径人工血管制备装置，包括：高压电源装置，用于输出至少一路包括正、负极性的高压电源；纺丝溶液注射装置，包括供盛放纺丝溶液的注射装置和供调控注射装置输出纺丝溶液流速大小的注射流量控制装置，用于将注射装置中的纺丝溶液按照注射流量控制装置的调控予以精确输出，注射装置上的针头还电连接在高压电源装置所输出的高压电源的正极性上；接收装置，包括供接收静电纺丝的接收棒和供控制接收棒转动的旋转动力控制装置，接收棒通过连接在旋转动力控制装置上来实现正转或反转运动，并电连接在高压电源装置所输出的高压电源的负极性上，其中，接收棒为导体且其形状为圆柱形棒体，且在圆柱形棒体侧面上设置有螺纹；注射滑台控制装置，设置在接收装置一侧，用于调节注射装置上的针头与接收棒间距和倾斜角度，以在针头与接收棒之间建立供纺丝溶液通过形成纳米丝状纤维的高压静电场，以及用于控制针头在注射滑台控制装置做往复运动。优选地，注射滑台控制装置至少包括:摆臂；多孔联排支架，活动连接于摆臂的一端上，包括多个并排的通孔，用于将不同型号的针头分别固定于所述多个并排的通孔上；滑台，包括两个间隔设置的限位开关和供在该间隔往复运动的滑座，滑座固定连接于摆臂的另一端上；动力控制系统，分别连接于所述滑座和限位开关，用于接收其中任一限位开关发送的滑座靠近信号来驱动滑座向另一限位开关方向运动。优选地，注射装置为注射器，注射流量控制装置为注射泵。优选地，旋转动力控制装置至少由电机和固定座构成，固定座和电机正对间隔设置，电机的转轴与接收棒的一端通过夹头来实现固定连接，接收棒的另一端活动连接在固定座上。优选地，所述螺纹为凸设在圆柱形棒体侧面上的螺旋条，该螺旋条的螺旋线沿轴线方向在所述侧面上伸展，螺旋条在沿垂直轴线的接收棒剖面上的形状为120°-180°的外凸圆弧形，螺旋条所在接收棒的外径D为1-6mm，螺旋条在侧面上的高度h为0.2-0.6mm，螺旋条的螺旋间距m为2-6mm。优选地，所述螺纹为凹设在圆柱形棒体侧面上的螺旋槽，螺旋槽的螺旋线沿轴线方向在所述侧面上伸展，螺旋槽在沿垂直轴线的接收棒剖面上的形状为120°-180°的内凹圆弧形，螺旋槽所在接收棒的外径D为1-6mm，螺旋槽的深度h为0.2-0.6mm，螺旋槽的螺旋间距m为2-6mm。优选地，所述螺纹由凹设在圆柱形棒体侧面上的螺旋槽和缠设在螺旋槽上的真丝构成，螺旋槽的螺旋线沿轴线方向在所述侧面上伸展，螺旋槽所在接收棒的外径D为1-6mm，螺旋槽的深度h为0.2-0.6mm，螺旋槽的螺旋间距m为2-6mm。优选地，螺旋槽在沿垂直轴线的接收棒剖面上的形状为120°-180°的内凹圆弧形，真丝缠设在螺旋槽内形成底部为具有真丝的螺旋槽。优选地，真丝沿着螺旋槽缠绕并覆盖于螺旋槽上，在螺旋槽上方形成凸出圆柱形棒体侧面的圆弧面。优选地，圆弧面的弧面角度为120°-180°。如上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过本实用新型提供的上述装置可以制备得到带有螺旋内部结构的小口径人工血管，为先有理论提供了技术支持，使其能够产品化；此外，本实用新型基于静电纺丝技术制备出的人工血管内壁带有螺旋槽，其壁内表面的几何结构改变了人工血管中的流场分布，使血流速度重新分配，增加壁面附近血流速度，造成人工血管壁的冲刷，在生理血流量一定的前提下，提高人工血管中的流动壁面剪切力，减小血液中有害物质在管壁的沉积，达到了提高人工血管特别是小口径人工血管的远期通畅率的目的，从而为解决小口径人工血管急性栓塞失效这一长期未获解决的问题提供有力的措施。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例中的方案，下面将对具体实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为一种基于静电纺丝的小口径人工血管制备装置的原理示意图。图2-1为接收棒的一种实施方式原理示意图。图2-2为图2-1中接收棒在垂直轴线方向上的全剖示意图。图3-1为接收棒的另一种实施方式原理示意图。图3-2为图3-1中接收棒在垂直轴线方向上的全剖示意图。图4-1为接收棒的又一种实施方式原理示意图。图4-2为图4-1中接收棒在垂直轴线方向上的全剖示意图。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。请参见1，为本实用新型提供的一种基于静电纺丝的小口径人工血管制备装置的原理示意图，下面将对该装置详细说明。如图所示，该装置包括高压电源装置1、纺丝溶液注射装置2、接收装置4及注射滑台控制装置3，其中，高压电源装置1用于输出至少一路包括正、负极性的高压电源；纺丝溶液注射装置2包括供盛放纺丝溶液的注射装置22和供调控注射装置22输出纺丝溶液流速大小的注射流量控制装置23，用于将注射装置22中的纺丝溶液按照注射流量控制装置23的调控予以精确输出，注射装置22上的针头21还电连接在高压电源装置1所输出的高压电源的正极性上；接收装置4包括供接收静电纺丝的接收棒41和供控制接收棒41转动的旋转动力控制装置，接收棒41通过连接在旋转动力控制装置上来实现正转或反转运动，并电连接在高压电源装置1所输出的高压电源的负极性上，其中，接收棒41为导体且其形状为圆柱形棒体411，且在圆柱形棒体411侧面上设置有螺纹；注射滑台控制装置3设置在接收装置4一侧，用于调节注射装置22上的针头21与接收棒41间距和倾斜角度，以在针头21与接收棒41之间建立供纺丝溶液通过形成纳米丝状纤维的高压静电场，以及用于控制针头21在注射滑台控制装置3做往复运动，通过上述装置可以实现带有螺旋内壁的小口径人工血管的制备。在具体实施中，注射装置22可以采用注射器，一般为带有针头21的注射器，注射流量控制装置23可以采用注射泵。将注射器连接在注射泵上可以很好的控制注射器的推进速度，继而控制纺丝溶液在注射器内的输出速度。在具体实施中，旋转动力控制装置可以通过一个电机42a和固定座42b来实现，其中，固定座42b和电机42a正对间隔设置，电机42a的转轴与接收棒41的一端通过夹头来实现固定连接，接收棒41的另一端活动连接在固定座42b上，接收棒41也可以通过夹头来活动连接在固定座42b上，不过此时夹头一端应当与固定座42b为活动连接。通过夹头来进行连接有几个好处：第一，鉴于接收棒41本身的长度和口径较小，在进行安装和拆卸时需要考虑对人工血管的拆卸和保护，一旦拆解是变得复杂会容易触碰到人工血管，本实用新型采用夹头的方式只需要松动夹头即可实现拆卸，相反只要锁紧夹头即可实现安装，十分的方便快捷，也不容易伤到人工血管。在具体实施中，注射滑台控制装置3至少包括:摆臂32、多孔联排支架31、滑台33及动力控制系统34，其中，多孔联排支架31活动连接于摆臂32的一端上，包括多个并排的通孔，用于将不同型号的针头21分别固定于所述多个并排的通孔上；滑台33包括两个间隔设置的限位开关331和供在该间隔往复运动的滑座332，滑座332固定连接于摆臂32的另一端上；动力控制系统34分别连接于所述滑座332和限位开关331，用于接收其中任一限位开关331发送的滑座332靠近信号来驱动滑座332向另一限位开关331方向运动。通过注射滑台控制装置3可以调节针头21和接收装置4上接收棒41之间的间距，还可以通过多孔联排支架31和摆臂32的活动连接来对多孔联排支架31进行旋转，以便于调节针头21和接收棒41之间的倾斜角度。需要理解的是，接收棒41与针头21不能是在垂直方向上保持垂直设置，需要保持一定角度的倾斜，这是因为在垂直设置情况下，针头21可能出现滴液情况，液滴掉到接收棒41上就会损伤纺制好的血管，这一定对于人工血管的制备来说非常重要。此外，在多孔联排支架31上具有多个供固定针头21的固定孔，可以用来将多个不同输出计量规格的针头21固定在多孔联排支架31上，并且可以将所有针头21进行串联在高压电源的正极性上。再者，还可以将通过摆臂32和多孔联排支架31来调节针头21和接收棒41的间距，在实际制备中具有很好的便捷性。更加具体的来说，可以结合图1，滑台33中的滑座332可以通过套接在导杆333上来设置在两个限位开关331之间，动力控制系统34驱动滑座332在导杆333上运动，并通过连接两个限位开关331来对滑座332的运动进行控制，当滑座332每接近一个限位开关331时，接近开关会向动力控制系统34发送指令，动力控制系统34则根据该指令来驱动滑座332向相反方向运动至另一限位开关331处，依次循环下去。再进一步的来说，利用本实用新型所提供的装置来制备小口径人工血管的优劣与接收棒41是有很大程度上的关联的，以下将给出接收棒41的几种优选实施方式，以进一步帮助本领域技术人员理解本实用新型的技术方案和更好的实施本实用新型。请参见图2-1和图2-2，图2-1为接收棒的一种实施方式原理示意图，图2-2为图2-1中接收棒在垂直轴线方向上的全剖示意图，如图所示，接收棒41上的螺纹412为凸设在圆柱形棒体411侧面上的螺旋条412a，该螺旋条412a的螺旋线沿轴线方向在所述侧面上伸展，螺旋条412a在沿垂直轴线的接收棒41剖面上的形状可以为120°-180°的外凸圆弧形，螺旋条412a所在接收棒41的外径D可以为1-6mm，螺旋条412a在侧面上的高度h可以为0.2-0.6mm，螺旋条412a的螺旋间距m可以为2-6mm。具体的，接收棒41的长度可以设置为L＝60-120mm，接收棒41采用不锈钢材质较佳。再参见图3-1和图3-2，图3-1为接收棒的另一种实施方式原理示意图，图3-2为图3-1中接收棒在垂直轴线方向上的全剖示意图，如图所示，在接收棒41上的螺纹为凹设在圆柱形棒体411侧面上的螺旋槽412b，螺旋槽412b的螺旋线沿轴线方向在所述侧面上伸展，螺旋槽412b在沿垂直轴线的接收棒41剖面上的形状为120°-180°的内凹圆弧形，螺旋槽412b所在接收棒41的外径D为1-6mm，螺旋槽412b的深度h为0.2-0.6mm，螺旋槽412b的螺旋间距m为2-6mm。再参见图4-1和图4-2，图4-1为接收棒的又一种实施方式原理示意图，图4-2为图4-1中接收棒在垂直轴线方向上的全剖示意图，如图所示，在接收棒41上的螺纹由凹设在圆柱形棒体411侧面上的螺旋槽412b和缠设在螺旋槽412b上的真丝412c构成，螺旋槽412b的螺旋线沿轴线方向在所述侧面上伸展，螺旋槽412b所在接收棒41的外径D为1-6mm，螺旋槽412b的深度h为0.2-0.6mm，螺旋槽412b的螺旋间距m为2-6mm。本实施例采用螺旋槽412b和真丝412c的结构，其目的在于：其一，可以通过螺旋槽412b来起到限位的作用，这样真丝412c在外绕在接收棒41侧面上时会更加容易，效率更高；其二，通过真丝412c可以在所形成的螺纹表面形成毛细粗糙面，从而提高人工血管的通过率。在具体实施中，螺旋槽412b在沿垂直轴线的接收棒41剖面上的形状为120°-180°的内凹圆弧形，真丝缠设在螺旋槽412b内形成底部为具有真丝的螺旋槽412b。这种结构制得的人工血管要优于图3-1所给结构接收棒41所制得的人工血管。在具体实施中，真丝412c沿着螺旋槽缠绕并覆盖于螺旋槽上，在螺旋槽上方形成凸出圆柱形棒体411侧面的圆弧面(即图4-2所示结构)。一般地，圆弧面的弧面角度为120°-180°。这里需要说明的是，上述三种结构的接收棒41都是为了在人工血管内壁形成螺旋槽，虽然在上述所给的优选实施参数中都能实现，不过依据三种实施结构所得到的人工血管的效果还存在一定的差别，详细的差别见下表：接收棒螺纹结构槽高/深螺旋间距流畅度(m/s)螺旋条h＝0.2-0.6mmm＝2-6mm3.6216±0.3281螺旋槽h＝0.2-0.6mmm＝2-6mm3.5893±0.4072螺旋槽+真丝h＝0.2-0.6mmm＝2-6mm3.8257±0.6294上表是依据不通过结构的接收棒41在相同参数下所制得的人工血管，并根据所制得的人工血管进行模拟试验所得出的试验数据，从试验结果来看，显然第三种螺旋槽加真丝的结构是最为高效的人工血管。其原理在于，通过真丝来塑造的圆弧形螺旋结构在表面具有微小的凹凸结构或者说是毛细粗糙面，这与一般的通过金属材料来制得的具有光滑表面的螺旋表面相比，槽壁的面积更为大一些，显然这是一般金属加工做无法实现的。通过本实用新型所提供的基于静电纺丝的小口径人工血管制备装置来实现人工血管的制备过程可以参考以下操作步骤来实现：1，将高压电源装置1、纺丝溶液注射装置2注射滑台控制装置3及接收装置4按照图1所示结构连接好；2，调节针头和接收棒之间的距离，并在旋转动力控制系统设置好用于驱动接收棒转动的参数，例如转速，以及设置好动力控制系统驱动滑座往返运动的参数，例如往返距离和速度；3，对注射泵进行设置来设计好针头输出纺丝溶液的速度，也即是设置纺丝溶液的推进速度；4，接通高压电源装置，让装置进行自动工作，一般一根12cm左右的人工血管的制备时间为4-8个小时左右，实际使用时可根据实际需要进行长度裁剪；5，制备好以后，断开电源，从接收装置上4中取下接收棒，并将人工血管取出。综上所述，本实用新型提供的小口径人工血管制备装置可以制备出有效的带螺旋槽的小口径人工血管，使得带螺旋槽的小孔径人工血管可以实现制备，为其市场化提供了可能。并且本实用新型还给出了多种关键结构的接收棒，通过所给实施结构的接收棒和上述其它部件的配合来很好地实现带螺旋槽的小口径人工血管的制备，而且所制备得到的血管效果更为优秀。当前第1页1 2 3