本實(shí)用新型涉及人工血管的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種帶有內(nèi)螺旋槽的人工血管的制備裝置。
背景技術(shù)：
：近年來冠心病、動脈粥樣硬化等疾病的發(fā)病率日益增加，人工血管移植術(shù)作為治療血管疾病的主要手段備受重視。靜電紡絲方技術(shù)于1934年由美國人Formhals(福姆哈爾斯)實(shí)用新型之后一直被廣泛應(yīng)用于制備組織工程支架，由靜電紡絲纖維制得的人工血管，具有孔隙率高，比表面積大、纖維精細(xì)程度與均一性高、長徑比大等優(yōu)點(diǎn)。這些用傳統(tǒng)方法所無法獲得的優(yōu)良特性，賦予了靜電紡絲纖維廣泛的應(yīng)用前景。此外，靜電紡絲技術(shù)還具有快速、高效，設(shè)備簡單、易于操作等優(yōu)點(diǎn)，可用于制備復(fù)雜、免縫合支架，是控制高分子生物制品形貌、孔隙率及調(diào)節(jié)組分的有效途徑。時(shí)至今日，PETE人工血管和Dacron人工血管已在大口徑(>6mm)血管重建取得巨大成功，5年通暢率高達(dá)91-95％。但是，應(yīng)用PTFE和Dacron制作的小口徑(≤6mm)人工血管卻碰到很多問題，如遠(yuǎn)期通暢率很低、血栓形成、栓塞和嚴(yán)重內(nèi)膜增生，5年通暢率低至43-45％，小口徑人工血管的這些關(guān)鍵應(yīng)用問題亟待解決。在專利CN1817328A中公開了一種在血管的管內(nèi)壁設(shè)計(jì)有螺旋槽的人工血管，壁內(nèi)表面的幾何結(jié)構(gòu)改變了小口徑人工血管中的流場分布，使血管速度重新分配，盡可能地提高人工血管中的流動壁面剪切力，達(dá)到提高人工血管特別是小口徑人工血管的遠(yuǎn)期通暢率的目的，此實(shí)用新型方案的提出是利用計(jì)算機(jī)流體力學(xué)軟件模擬得出的結(jié)論，但并沒有明確給出一種如何實(shí)現(xiàn)的手段或者方案。綜上來看，要實(shí)現(xiàn)帶螺旋槽的小口徑人工血管，至少需要解決以下問題：第一，采用何種接收棒來接收紡絲，使得紡織得到人工血管具有螺旋槽壁結(jié)構(gòu)；第二，在新的接收棒下如何來設(shè)置針頭和接收棒之間的位置關(guān)系；第三，如何使制得的小口徑血管的通暢率更優(yōu)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：鑒于以上所述，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于靜電紡絲的小口徑人工血管制備裝置，用于解決現(xiàn)有技術(shù)無法制備帶螺旋槽壁的小口徑人工血管的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供以下技術(shù)方案：一種基于靜電紡絲的小口徑人工血管制備裝置，包括：高壓電源裝置，用于輸出至少一路包括正、負(fù)極性的高壓電源；紡絲溶液注射裝置，包括供盛放紡絲溶液的注射裝置和供調(diào)控注射裝置輸出紡絲溶液流速大小的注射流量控制裝置，用于將注射裝置中的紡絲溶液按照注射流量控制裝置的調(diào)控予以精確輸出，注射裝置上的針頭還電連接在高壓電源裝置所輸出的高壓電源的正極性上；接收裝置，包括供接收靜電紡絲的接收棒和供控制接收棒轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)動力控制裝置，接收棒通過連接在旋轉(zhuǎn)動力控制裝置上來實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運(yùn)動，并電連接在高壓電源裝置所輸出的高壓電源的負(fù)極性上，其中，接收棒為導(dǎo)體且其形狀為圓柱形棒體，且在圓柱形棒體側(cè)面上設(shè)置有螺紋；注射滑臺控制裝置，設(shè)置在接收裝置一側(cè)，用于調(diào)節(jié)注射裝置上的針頭與接收棒間距和傾斜角度，以在針頭與接收棒之間建立供紡絲溶液通過形成納米絲狀纖維的高壓靜電場，以及用于控制針頭在注射滑臺控制裝置做往復(fù)運(yùn)動。優(yōu)選地，注射滑臺控制裝置至少包括:擺臂；多孔聯(lián)排支架，活動連接于擺臂的一端上，包括多個(gè)并排的通孔，用于將不同型號的針頭分別固定于所述多個(gè)并排的通孔上；滑臺，包括兩個(gè)間隔設(shè)置的限位開關(guān)和供在該間隔往復(fù)運(yùn)動的滑座，滑座固定連接于擺臂的另一端上；動力控制系統(tǒng)，分別連接于所述滑座和限位開關(guān)，用于接收其中任一限位開關(guān)發(fā)送的滑座靠近信號來驅(qū)動滑座向另一限位開關(guān)方向運(yùn)動。優(yōu)選地，注射裝置為注射器，注射流量控制裝置為注射泵。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)動力控制裝置至少由電機(jī)和固定座構(gòu)成，固定座和電機(jī)正對間隔設(shè)置，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與接收棒的一端通過夾頭來實(shí)現(xiàn)固定連接，接收棒的另一端活動連接在固定座上。優(yōu)選地，所述螺紋為凸設(shè)在圓柱形棒體側(cè)面上的螺旋條，該螺旋條的螺旋線沿軸線方向在所述側(cè)面上伸展，螺旋條在沿垂直軸線的接收棒剖面上的形狀為120°-180°的外凸圓弧形，螺旋條所在接收棒的外徑D為1-6mm，螺旋條在側(cè)面上的高度h為0.2-0.6mm，螺旋條的螺旋間距m為2-6mm。優(yōu)選地，所述螺紋為凹設(shè)在圓柱形棒體側(cè)面上的螺旋槽，螺旋槽的螺旋線沿軸線方向在所述側(cè)面上伸展，螺旋槽在沿垂直軸線的接收棒剖面上的形狀為120°-180°的內(nèi)凹圓弧形，螺旋槽所在接收棒的外徑D為1-6mm，螺旋槽的深度h為0.2-0.6mm，螺旋槽的螺旋間距m為2-6mm。優(yōu)選地，所述螺紋由凹設(shè)在圓柱形棒體側(cè)面上的螺旋槽和纏設(shè)在螺旋槽上的真絲構(gòu)成，螺旋槽的螺旋線沿軸線方向在所述側(cè)面上伸展，螺旋槽所在接收棒的外徑D為1-6mm，螺旋槽的深度h為0.2-0.6mm，螺旋槽的螺旋間距m為2-6mm。優(yōu)選地，螺旋槽在沿垂直軸線的接收棒剖面上的形狀為120°-180°的內(nèi)凹圓弧形，真絲纏設(shè)在螺旋槽內(nèi)形成底部為具有真絲的螺旋槽。優(yōu)選地，真絲沿著螺旋槽纏繞并覆蓋于螺旋槽上，在螺旋槽上方形成凸出圓柱形棒體側(cè)面的圓弧面。優(yōu)選地，圓弧面的弧面角度為120°-180°。如上所述，本實(shí)用新型具有以下有益效果：通過本實(shí)用新型提供的上述裝置可以制備得到帶有螺旋內(nèi)部結(jié)構(gòu)的小口徑人工血管，為先有理論提供了技術(shù)支持，使其能夠產(chǎn)品化；此外，本實(shí)用新型基于靜電紡絲技術(shù)制備出的人工血管內(nèi)壁帶有螺旋槽，其壁內(nèi)表面的幾何結(jié)構(gòu)改變了人工血管中的流場分布，使血流速度重新分配，增加壁面附近血流速度，造成人工血管壁的沖刷，在生理血流量一定的前提下，提高人工血管中的流動壁面剪切力，減小血液中有害物質(zhì)在管壁的沉積，達(dá)到了提高人工血管特別是小口徑人工血管的遠(yuǎn)期通暢率的目的，從而為解決小口徑人工血管急性栓塞失效這一長期未獲解決的問題提供有力的措施。附圖說明為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的方案，下面將對具體實(shí)施例中描述所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為一種基于靜電紡絲的小口徑人工血管制備裝置的原理示意圖。圖2-1為接收棒的一種實(shí)施方式原理示意圖。圖2-2為圖2-1中接收棒在垂直軸線方向上的全剖示意圖。圖3-1為接收棒的另一種實(shí)施方式原理示意圖。圖3-2為圖3-1中接收棒在垂直軸線方向上的全剖示意圖。圖4-1為接收棒的又一種實(shí)施方式原理示意圖。圖4-2為圖4-1中接收棒在垂直軸線方向上的全剖示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。請參見1，為本實(shí)用新型提供的一種基于靜電紡絲的小口徑人工血管制備裝置的原理示意圖，下面將對該裝置詳細(xì)說明。如圖所示，該裝置包括高壓電源裝置1、紡絲溶液注射裝置2、接收裝置4及注射滑臺控制裝置3，其中，高壓電源裝置1用于輸出至少一路包括正、負(fù)極性的高壓電源；紡絲溶液注射裝置2包括供盛放紡絲溶液的注射裝置22和供調(diào)控注射裝置22輸出紡絲溶液流速大小的注射流量控制裝置23，用于將注射裝置22中的紡絲溶液按照注射流量控制裝置23的調(diào)控予以精確輸出，注射裝置22上的針頭21還電連接在高壓電源裝置1所輸出的高壓電源的正極性上；接收裝置4包括供接收靜電紡絲的接收棒41和供控制接收棒41轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)動力控制裝置，接收棒41通過連接在旋轉(zhuǎn)動力控制裝置上來實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運(yùn)動，并電連接在高壓電源裝置1所輸出的高壓電源的負(fù)極性上，其中，接收棒41為導(dǎo)體且其形狀為圓柱形棒體411，且在圓柱形棒體411側(cè)面上設(shè)置有螺紋；注射滑臺控制裝置3設(shè)置在接收裝置4一側(cè)，用于調(diào)節(jié)注射裝置22上的針頭21與接收棒41間距和傾斜角度，以在針頭21與接收棒41之間建立供紡絲溶液通過形成納米絲狀纖維的高壓靜電場，以及用于控制針頭21在注射滑臺控制裝置3做往復(fù)運(yùn)動，通過上述裝置可以實(shí)現(xiàn)帶有螺旋內(nèi)壁的小口徑人工血管的制備。在具體實(shí)施中，注射裝置22可以采用注射器，一般為帶有針頭21的注射器，注射流量控制裝置23可以采用注射泵。將注射器連接在注射泵上可以很好的控制注射器的推進(jìn)速度，繼而控制紡絲溶液在注射器內(nèi)的輸出速度。在具體實(shí)施中，旋轉(zhuǎn)動力控制裝置可以通過一個(gè)電機(jī)42a和固定座42b來實(shí)現(xiàn)，其中，固定座42b和電機(jī)42a正對間隔設(shè)置，電機(jī)42a的轉(zhuǎn)軸與接收棒41的一端通過夾頭來實(shí)現(xiàn)固定連接，接收棒41的另一端活動連接在固定座42b上，接收棒41也可以通過夾頭來活動連接在固定座42b上，不過此時(shí)夾頭一端應(yīng)當(dāng)與固定座42b為活動連接。通過夾頭來進(jìn)行連接有幾個(gè)好處：第一，鑒于接收棒41本身的長度和口徑較小，在進(jìn)行安裝和拆卸時(shí)需要考慮對人工血管的拆卸和保護(hù)，一旦拆解是變得復(fù)雜會容易觸碰到人工血管，本實(shí)用新型采用夾頭的方式只需要松動夾頭即可實(shí)現(xiàn)拆卸，相反只要鎖緊夾頭即可實(shí)現(xiàn)安裝，十分的方便快捷，也不容易傷到人工血管。在具體實(shí)施中，注射滑臺控制裝置3至少包括:擺臂32、多孔聯(lián)排支架31、滑臺33及動力控制系統(tǒng)34，其中，多孔聯(lián)排支架31活動連接于擺臂32的一端上，包括多個(gè)并排的通孔，用于將不同型號的針頭21分別固定于所述多個(gè)并排的通孔上；滑臺33包括兩個(gè)間隔設(shè)置的限位開關(guān)331和供在該間隔往復(fù)運(yùn)動的滑座332，滑座332固定連接于擺臂32的另一端上；動力控制系統(tǒng)34分別連接于所述滑座332和限位開關(guān)331，用于接收其中任一限位開關(guān)331發(fā)送的滑座332靠近信號來驅(qū)動滑座332向另一限位開關(guān)331方向運(yùn)動。通過注射滑臺控制裝置3可以調(diào)節(jié)針頭21和接收裝置4上接收棒41之間的間距，還可以通過多孔聯(lián)排支架31和擺臂32的活動連接來對多孔聯(lián)排支架31進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以便于調(diào)節(jié)針頭21和接收棒41之間的傾斜角度。需要理解的是，接收棒41與針頭21不能是在垂直方向上保持垂直設(shè)置，需要保持一定角度的傾斜，這是因?yàn)樵诖怪痹O(shè)置情況下，針頭21可能出現(xiàn)滴液情況，液滴掉到接收棒41上就會損傷紡制好的血管，這一定對于人工血管的制備來說非常重要。此外，在多孔聯(lián)排支架31上具有多個(gè)供固定針頭21的固定孔，可以用來將多個(gè)不同輸出計(jì)量規(guī)格的針頭21固定在多孔聯(lián)排支架31上，并且可以將所有針頭21進(jìn)行串聯(lián)在高壓電源的正極性上。再者，還可以將通過擺臂32和多孔聯(lián)排支架31來調(diào)節(jié)針頭21和接收棒41的間距，在實(shí)際制備中具有很好的便捷性。更加具體的來說，可以結(jié)合圖1，滑臺33中的滑座332可以通過套接在導(dǎo)桿333上來設(shè)置在兩個(gè)限位開關(guān)331之間，動力控制系統(tǒng)34驅(qū)動滑座332在導(dǎo)桿333上運(yùn)動，并通過連接兩個(gè)限位開關(guān)331來對滑座332的運(yùn)動進(jìn)行控制，當(dāng)滑座332每接近一個(gè)限位開關(guān)331時(shí)，接近開關(guān)會向動力控制系統(tǒng)34發(fā)送指令，動力控制系統(tǒng)34則根據(jù)該指令來驅(qū)動滑座332向相反方向運(yùn)動至另一限位開關(guān)331處，依次循環(huán)下去。再進(jìn)一步的來說，利用本實(shí)用新型所提供的裝置來制備小口徑人工血管的優(yōu)劣與接收棒41是有很大程度上的關(guān)聯(lián)的，以下將給出接收棒41的幾種優(yōu)選實(shí)施方式，以進(jìn)一步幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案和更好的實(shí)施本實(shí)用新型。請參見圖2-1和圖2-2，圖2-1為接收棒的一種實(shí)施方式原理示意圖，圖2-2為圖2-1中接收棒在垂直軸線方向上的全剖示意圖，如圖所示，接收棒41上的螺紋412為凸設(shè)在圓柱形棒體411側(cè)面上的螺旋條412a，該螺旋條412a的螺旋線沿軸線方向在所述側(cè)面上伸展，螺旋條412a在沿垂直軸線的接收棒41剖面上的形狀可以為120°-180°的外凸圓弧形，螺旋條412a所在接收棒41的外徑D可以為1-6mm，螺旋條412a在側(cè)面上的高度h可以為0.2-0.6mm，螺旋條412a的螺旋間距m可以為2-6mm。具體的，接收棒41的長度可以設(shè)置為L＝60-120mm，接收棒41采用不銹鋼材質(zhì)較佳。再參見圖3-1和圖3-2，圖3-1為接收棒的另一種實(shí)施方式原理示意圖，圖3-2為圖3-1中接收棒在垂直軸線方向上的全剖示意圖，如圖所示，在接收棒41上的螺紋為凹設(shè)在圓柱形棒體411側(cè)面上的螺旋槽412b，螺旋槽412b的螺旋線沿軸線方向在所述側(cè)面上伸展，螺旋槽412b在沿垂直軸線的接收棒41剖面上的形狀為120°-180°的內(nèi)凹圓弧形，螺旋槽412b所在接收棒41的外徑D為1-6mm，螺旋槽412b的深度h為0.2-0.6mm，螺旋槽412b的螺旋間距m為2-6mm。再參見圖4-1和圖4-2，圖4-1為接收棒的又一種實(shí)施方式原理示意圖，圖4-2為圖4-1中接收棒在垂直軸線方向上的全剖示意圖，如圖所示，在接收棒41上的螺紋由凹設(shè)在圓柱形棒體411側(cè)面上的螺旋槽412b和纏設(shè)在螺旋槽412b上的真絲412c構(gòu)成，螺旋槽412b的螺旋線沿軸線方向在所述側(cè)面上伸展，螺旋槽412b所在接收棒41的外徑D為1-6mm，螺旋槽412b的深度h為0.2-0.6mm，螺旋槽412b的螺旋間距m為2-6mm。本實(shí)施例采用螺旋槽412b和真絲412c的結(jié)構(gòu)，其目的在于：其一，可以通過螺旋槽412b來起到限位的作用，這樣真絲412c在外繞在接收棒41側(cè)面上時(shí)會更加容易，效率更高；其二，通過真絲412c可以在所形成的螺紋表面形成毛細(xì)粗糙面，從而提高人工血管的通過率。在具體實(shí)施中，螺旋槽412b在沿垂直軸線的接收棒41剖面上的形狀為120°-180°的內(nèi)凹圓弧形，真絲纏設(shè)在螺旋槽412b內(nèi)形成底部為具有真絲的螺旋槽412b。這種結(jié)構(gòu)制得的人工血管要優(yōu)于圖3-1所給結(jié)構(gòu)接收棒41所制得的人工血管。在具體實(shí)施中，真絲412c沿著螺旋槽纏繞并覆蓋于螺旋槽上，在螺旋槽上方形成凸出圓柱形棒體411側(cè)面的圓弧面(即圖4-2所示結(jié)構(gòu))。一般地，圓弧面的弧面角度為120°-180°。這里需要說明的是，上述三種結(jié)構(gòu)的接收棒41都是為了在人工血管內(nèi)壁形成螺旋槽，雖然在上述所給的優(yōu)選實(shí)施參數(shù)中都能實(shí)現(xiàn)，不過依據(jù)三種實(shí)施結(jié)構(gòu)所得到的人工血管的效果還存在一定的差別，詳細(xì)的差別見下表：接收棒螺紋結(jié)構(gòu)槽高/深螺旋間距流暢度(m/s)螺旋條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+真絲h＝0.2-0.6mmm＝2-6mm3.8257±0.6294上表是依據(jù)不通過結(jié)構(gòu)的接收棒41在相同參數(shù)下所制得的人工血管，并根據(jù)所制得的人工血管進(jìn)行模擬試驗(yàn)所得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從試驗(yàn)結(jié)果來看，顯然第三種螺旋槽加真絲的結(jié)構(gòu)是最為高效的人工血管。其原理在于，通過真絲來塑造的圓弧形螺旋結(jié)構(gòu)在表面具有微小的凹凸結(jié)構(gòu)或者說是毛細(xì)粗糙面，這與一般的通過金屬材料來制得的具有光滑表面的螺旋表面相比，槽壁的面積更為大一些，顯然這是一般金屬加工做無法實(shí)現(xiàn)的。通過本實(shí)用新型所提供的基于靜電紡絲的小口徑人工血管制備裝置來實(shí)現(xiàn)人工血管的制備過程可以參考以下操作步驟來實(shí)現(xiàn)：1，將高壓電源裝置1、紡絲溶液注射裝置2注射滑臺控制裝置3及接收裝置4按照圖1所示結(jié)構(gòu)連接好；2，調(diào)節(jié)針頭和接收棒之間的距離，并在旋轉(zhuǎn)動力控制系統(tǒng)設(shè)置好用于驅(qū)動接收棒轉(zhuǎn)動的參數(shù)，例如轉(zhuǎn)速，以及設(shè)置好動力控制系統(tǒng)驅(qū)動滑座往返運(yùn)動的參數(shù)，例如往返距離和速度；3，對注射泵進(jìn)行設(shè)置來設(shè)計(jì)好針頭輸出紡絲溶液的速度，也即是設(shè)置紡絲溶液的推進(jìn)速度；4，接通高壓電源裝置，讓裝置進(jìn)行自動工作，一般一根12cm左右的人工血管的制備時(shí)間為4-8個(gè)小時(shí)左右，實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行長度裁剪；5，制備好以后，斷開電源，從接收裝置上4中取下接收棒，并將人工血管取出。綜上所述，本實(shí)用新型提供的小口徑人工血管制備裝置可以制備出有效的帶螺旋槽的小口徑人工血管，使得帶螺旋槽的小孔徑人工血管可以實(shí)現(xiàn)制備，為其市場化提供了可能。并且本實(shí)用新型還給出了多種關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的接收棒，通過所給實(shí)施結(jié)構(gòu)的接收棒和上述其它部件的配合來很好地實(shí)現(xiàn)帶螺旋槽的小口徑人工血管的制備，而且所制備得到的血管效果更為優(yōu)秀。當(dāng)前第1頁1 2 3