[發明專利]基于雙數字電子顯微鏡的電噴生物支架制造裝置監控系統

有效

• 申請號: 201910812727.2
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110625924B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 董玉來;孫捷;楊睿
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: B29C64/118
• 分類號: B29C64/118;B29C64/20;B29C64/205;B29C64/245;B29C64/386;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴

1.用于電噴微納生物支架制造裝置的監控系統，所述電噴微納生物支架制造裝置包括高精度移動平臺、設置在所述高精度移動平臺上的基板、設置在所述基板上方的噴針和電噴生物高分子溶液進給單元、高壓電源以及電噴制造控制器；其特征在于：

所述監控系統包括用于對制造過程進行監控的監控模塊，以及對監控信息進行采集和分析的處理模塊；所述監控模塊包括至少一個對準所述噴針設置的第一數字顯微攝像頭和至少一個對準纖維沉積基板設置的第二數字顯微攝像頭，以分別監控從所述噴針噴出的電噴射流和基板上纖維沉積過程中的沉積層；所述第一數字顯微攝像頭與噴針固定于高精度移動平臺的Z軸上；

所述噴針的噴口到基板頂面之間的距離設定為1.5 mm~5.0 mm；所述處理模塊包括用于采集射流圖像和纖維沉積圖像的采集模塊，以及用于識別所述電噴射流形態特征和沉積層形貌特征的圖像分析模塊；

所述電噴制造控制器連接所述高精度移動平臺、電噴生物高分子溶液進給單元、高壓電源和監控模塊，所述控制器內設有調節模塊，所述調節模塊根據所述處理模塊的反饋信息，對所述電噴微納生物支架制造裝置和參數進行調控；

所述調節模塊包括電噴射流參數調節模塊，所述電噴射流參數調節模塊實現噴針與基板之間的距離控制；

所述處理模塊設置在所述電噴制造控制器內，所述圖像分析模塊包括射流圖像分析模塊和沉積圖像分析模塊；

所述射流圖像分析模塊分析所述射流圖像，包括自動識別所述電噴射流形態特征，即泰勒錐形態；所述泰勒錐形態包括破損、放電、干燥、過大、過小、分叉、半月形和標準，所述射流圖像分析模塊將所述電噴射流自動歸類為所述泰勒錐形態中的任一種；

所述沉積圖像分析模塊檢測分析所述沉積層形貌特征，包括自動識別和提取沉積層的纖維直徑、孔徑和沉積圖案；所述沉積圖像分析模塊將所述沉積層形貌特征自動歸類為直徑過大、直徑過小、斷絲、流涎、圖案不符或標準中的任一種。

2.如權利要求1所述的用于電噴微納生物支架制造裝置的監控系統，其特征在于，所述調節模塊根據所述圖像分析模塊的分析結果對所述高精度移動平臺、電噴生物高分子溶液進給單元、電源或監控模塊中的一個或多個機構進行操控。

3.如權利要求1所述的用于電噴微納生物支架制造裝置的監控系統，其特征在于，所述調節模塊包括電噴射流參數調節模塊，所述電噴射流參數調節模塊實現噴針與基板之間的距離控制、電壓控制、進給速度控制、溫濕度控制和工藝開關作用。

4.如權利要求1所述的用于電噴微納生物支架制造裝置的監控系統，其特征在于，所述監控系統還包括設置在所述電噴微納生物支架制造裝置內的溫濕度傳感器組網，所述電噴射流參數調節模塊采用空間分布式檢測，利用所述溫濕度傳感器組網自動形成可轉換的制造區域空間均值信號。

5.如權利要求1或2所述的用于電噴微納生物支架制造裝置的監控系統，其特征在于，所述調節模塊包括沉積參數調節模塊，所述沉積參數調節模塊實現高精度移動平臺中沉積基板移動速度與路徑的實時狀態讀取與控制，以及工藝開關作用。

6.如權利要求1所述的用于電噴微納生物支架制造裝置的監控系統，其特征在于，所述高精度移動平臺選自四軸移動平臺或六軸移動平臺。

7.電噴微納生物支架制造的監控方法，其特征在于，采用如權利要求1至6中任一項所述的用于電噴微納生物支架制造裝置的監控系統，所述監控方法包括以下步驟：

啟動所述監控模塊，第一數字顯微攝像頭對準所述噴針的出口，以監控所述電噴射流，第二數字顯微攝像頭對準所述高精度移動平臺中沉積基板，以監控纖維沉積中當前的沉積層；

電噴制造控制器內的處理模塊采集并分析所述監控模塊的圖像信息，自動識別所述電噴射流形態特征和沉積層形貌特征，并將分析結果發送給調節模塊；

控制器內的調節模塊根據所述分析結果對電噴射流參數和纖維沉積參數進行調節。