[發明專利]多層復合結構毛細噴孔及其制造方法

有效

• 申請號: 201710672640.0
• 申請日: 2017-08-08
• 公開（公告）號: CN107569298B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 姚錦元
• 申請（專利權）人: 上?；萜謾C電科技有限公司
• 主分類號: A61F2/06
• 分類號: A61F2/06;B29C64/10
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

本發明公開一種多層復合結構毛細噴孔及其制造方法，所述毛細噴孔是由引流部件、獨立懸空部件和用于支撐所述獨立懸空部件的梁橋部件組合而成的多層復合結構，所述梁橋部件位于所述引流部件和所述獨立懸空部件之間，形成懸臂梁結構。不同于一般異形纖維的制造，微米級人造血管的制造屬中空管中的高端制造，在指標性能參數不變的前提下，隨著尺度的遞減，加工手段在不停的銳減，制造的難度卻以指數上升，因此外徑為100μm以下的人造微血管的制造是技術難題，本發明首次將微注模技術和原位疊層制造技術用于人造微血管的毛細噴孔的制造，獨創了具有三層懸空中空成型腔體毛細噴孔結構，以確保人造微血管管壁的均勻與無縫銜接。

技術領域

本發明涉及一種微細加工領域的毛細噴孔，具體地說，涉及的是一種多層復合結構毛細噴孔及其制造方法，可以用于生物、醫藥、3D打印和紡織機械等領域。

背景技術

隨著微細加工和納米科學與技術的發展，在航空航天、電子、光導纖維以及辦公自動化設備、圖像顯示器、醫療器械、液壓元件等工業領域中，對微米級中空管異形截面纖維(除圓以外)的需求越來越多，比如人造微血管就是一個實例，微血管是人體的末梢血管，外形尺寸極為細小，管壁性能要求極高。人造微血管屬于植入式醫療器械，因此從材料到制造的要求都非常高，在材料方面其要求生物兼容性好且需高模高強，在制造方面其對管壁的厚度的均勻性、一致性，管壁的光滑性也有很高的要求，但100μm以下的人造微血管制造要求不會因制造尺寸減小而降低，因此隨著人造血管尺度的減小其制造難度將不斷的上升，完整無縫的微米級噴孔制造更是一個難題，所以目前對直徑小于100微米的人造微血管研究較少，但隨著醫藥領域和微納米技術的迅猛發展，醫學領域從微血管的架橋手術到人造器官自身復制的研究，對人造微血管的需求越來越多，特別是人造器官的自身復制，如果沒有微血管對細胞進行供養和帶走代謝物，培養出來的器官只能說是一堆器官組織，無法成為具備系統生理功能、真正可使用的人體器官，但這些真正可供使用的人造微血管至今難以尋覓。諸如此類超細但特種異形纖維的實用案例不勝枚舉，但是現有設備、現有加工手段加工精度和加工方法的限制，均無法制備相關產品。

從毛細噴孔的結構而言，由于普通加工手段的限制，現有的毛細噴孔只能加工兩層結構，線寬最細一般也只能達到70μm左右，換言之毛細噴孔的圓環的外圓直徑最小為140μm，更不要說整體結構小于100μm且需要加工導孔結構等結構了。

現在通常用噴制中空管的常用技術有：1)發泡劑法；2)定位吹氣法；3)再處理法；4)插入柱式噴頭法；5)插入管式噴頭法；6)異形噴絲板法。其中異形噴絲板法是由特殊形狀的小孔和縫隙組成噴絲孔，在實際噴絲中由于線寬小、精度高、出絲品質好常被定為首選。但這些方法均只能制備500μm以上的中空管，傳統噴口設計就是將具有不連續的直線或曲線狹縫設計組合起來形成特殊形狀(如圖1)的噴絲孔，使得從這些組合狹縫中擠出的高聚物熔體在固化前發生巴拉斯脹大效應而粘連在一起，熔體經冷卻固化后便獲得內部包有空腔的中空纖維，因此，傳統噴絲板的設計包括其形狀和結構尺寸兩方面，從形狀而言窄縫是關鍵，隨著外形尺寸和線寬的減小窄縫也隨之減小、變窄，當兩窄縫尖端距離縮小到一定尺度時連接結構將無法承受高壓熔體擠出時的兆帕級的高壓而脫落，最終導致噴絲板損壞。再從中空管本身而言，上述方法制備的中空管，管道粘連閉合處往往是整體結構最不穩定的地方。

再看加工的線寬，以加工精度最高的電火花異性毛細噴孔為例，用最極致的加工參數說明：銀電極極致線寬為50微米，放電間隙以瑞士進口的電火花加工設備最小的放電間隙為標準，單邊放電間隙為10微米，即：50+10+10＝70微米，這還只是單邊的線寬，如果用70微米寬的邊圍成一個圓環，其外圓直徑至少大于140微米，不難看出，現有的常規技術無法制備100μm以下的中空管。

發明內容

本發明提供一種多層復合結構毛細噴孔及其制造方法，針對現有100μm以下的中空管制造的技術難題，首次將微注模技術和原位疊層制造技術用于人造微血管的毛細噴孔的制造，獨創了具有三層懸空中空成型腔體毛細噴孔結構(以下簡稱懸空結構)，以確保人造微血管管壁的均勻與無縫銜接。