一种柔性口腔内膜仿生构建体及其制造模具与浇注方法与流程

1.本发明涉及仿生口腔设计与制造领域，特别是涉及一种柔性口腔内膜仿生构建体及其制造模具与浇注方法。


背景技术：

2.仿生口腔内膜是根据仿生学原理，模仿口腔内膜的形态、结构、功能等特点的柔性硅胶制品，主要应用于经口暴露途径下的口腔用品、婴幼儿用品等消费品中化学物质的安全性检测及其他与口腔内膜接触的化学物质的安全性与功效性评价，并且使得到的检测数据与评价结果更接近口腔内膜的评测结果。例如用于消费品中典型高风险化学物质，如儿童用品中的酚类物质、重金属等化学物质经口暴露并迁移到口腔唾液的口腔环境模拟，以有效评估化学物质经口暴露的迁移量。
3.在此之前，申请人还于2020年12月24日提交申请了“模拟人体口腔运动的仿生装置及其控制方法”(发明专利，申请号：202011551528.x)，该专利申请的内容提交了一种基于人体口腔运动模拟的机械仿生装置，而本发明专利是人体口腔内膜仿生设计与制造，是在上述装置的基础上进行的配套口腔内膜设计和加工制备，能够高度接近人体口腔内膜的形态和结构，从而实现更好地模拟人体口腔的内部环境。
4.然而现有的人体口腔内膜仿生设计与制造技术还比较少，且仿真度与适应新都比较差，急需一种高度接近人体口腔内膜的形态和结构的仿真口腔构建体。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种柔性口腔内膜仿生构建体，所述柔性口腔内膜仿生构建体包括上端部设有开口的仿生口腔腔体和位于所述开口边沿且对称布置的固定搭扣，所述仿生口腔腔体的形状与人体口腔形状相匹配且采用柔性硅胶制成，所述仿生口腔腔体深度s范围为80～100mm、宽度l范围为45～60mm且高度h范围为80～95mm，所述开口的最大开口尺寸y为60mm。
6.优选地，所述仿生口腔腔体的深度s为90.9mm、所述仿生口腔腔体的宽度l为53.6mm、所述仿生口腔腔体的高度h为89.2mm。
7.优选地，所述仿生口腔腔体的壁厚为1.5mm。
8.本发明还公开一种用于制造上述柔性口腔内膜仿生构建体的仿生口腔内膜模具，所述仿生口腔内膜模具采用单分型面结构，其包括型腔组合体和位于所述型腔组合体内部的型芯组合体，所述型腔组合体包括镜像对称合并布置的左型腔和右型腔，所述左型腔和所述右型腔通过位于其拐角处的镶件和镶件孔合并为一体。
9.同时所述型腔组合体还形成了位于内部的中空腔体、与所述中空腔体连通的上部通孔、位于所述上部通孔上端部的方形凹台以及靠近上端部边缘的一对注入孔，进一步所述注入孔连通迂回通道后最终与所述中空腔体连通。
10.所述型芯组合体包括从上部通孔插入且悬立在所述方形凹台上的第四型芯以及
镶嵌在所述第四型芯四周的第一型芯、第二型芯和镜像对称布置的第三型芯，所述型芯组合体外侧与所述中空腔体的内壁保持固定间隙。
11.优选地，所述第四型芯包括位于上部且与所述方形凹台相匹配的方形盖体和位于所述方形盖体正下方且四周分别设置有垂直条状燕尾榫的垂直连接体，所述第一型芯、所述第二型芯和所述第三型芯的内侧还分别垂直开设有与所述燕尾榫相匹配的燕尾槽，进一步利用所述燕尾榫与所述燕尾槽的镶嵌作用将所述第一型芯、所述第二型芯、所述第三型芯和所述第四型芯拼接为一体并形成所述型芯组合体。
12.优选地，所述中空腔体的空间与所述仿生口腔腔体的外部形状相匹配，所述迂回通道的空间与所述固定搭扣的形状相匹配。
13.优选地，所述型芯组合体的外部形状与所述仿生口腔腔体的内部形状相匹配。
14.优选地，所述左型腔和所述右型腔的长度为110mm、宽度为35mm以及高度为100mm。
15.优选地，所述仿生口腔内膜模具采用3d打印技术制备的翻模树脂模具。
16.同时本发明还公开了一种基于上述仿生口腔内膜模具制造所述柔性口腔内膜仿生构建体的浇注方法，其包括以下步骤：
17.(1)混合：采用食品级液体ab硅胶，首先将硅胶a组份和b组份按照1:1的比例混合搅拌均匀并形成混合胶料；
18.(2)脱泡：所述混合胶料在真空干燥器内进行脱泡处理，真空条件下的所述混合胶料的体积会发泡增大4～5倍，5
‑
10分钟后所述混合胶料体积恢复正常，当所述混合胶料表面没有气泡逸出时即完成脱泡处理；
19.(3)表面处理与浇灌：所述中空腔体内表面和所述型芯组合体的外表面均涂抹有液体石蜡作为脱模剂，同时组装好所述仿生口腔内膜模具，然后将所述混合胶料经模具的所述注入孔浇灌进所述中空腔体与所述型芯组合体之间形成空隙内；
20.(4)硫化与脱模：若常温下的硫化时间为4～6h，若加热至80～120℃可在10
‑
30min内完成硫化处理，待硫化处理完成后进行脱膜处理；
21.(5)美化修剪：经脱模后进行毛边修剪与美化，最终形成成品即所述柔性口腔内膜仿生构建体。
22.应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
23.图1(a)为本发明方柔性口腔内膜仿生构建体的正视图；
24.图1(b)为本发明方柔性口腔内膜仿生构建体的侧视图；
25.图1(c)为本发明方柔性口腔内膜仿生构建体的a
‑
a截面图；
26.图1(d)为本发明方柔性口腔内膜仿生构建体的俯视图；
27.图1(e)为本发明方柔性口腔内膜仿生构建体的立体结构图；
28.图2为本发明仿生口腔内膜模具的整体示意图和爆炸结构图；
29.图3(a)为本发明方仿生口腔内膜模具的左型腔结构图；
30.图3(b)为本发明方仿生口腔内膜模具的右型腔结构图；
31.图4(a)为本发明方仿生口腔内膜模具的第四型芯结构图；
32.图4(b)为本发明方仿生口腔内膜模具的第二型芯结构图；
33.图4(c)为本发明方仿生口腔内膜模具的第一型芯结构图；
34.图4(d)为本发明方仿生口腔内膜模具的第三型芯结构图。
具体实施方式
35.通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
36.在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
37.图1示出了本发明一种柔性口腔内膜仿生构建体100，该柔性口腔内膜仿生构建体100包括上端部设有开口103的仿生口腔腔体101和位于开口103边沿且对称布置的固定搭扣102，仿生口腔腔体101的形状与人体口腔形状相匹配且采用柔性硅胶制成。此外仿生口腔腔体101的还设置沿侧面向下延伸至底部以下的且呈矩形的固定延伸带106，该固定延伸带106同样是硅胶制成且起到固定仿生口腔腔体101的作用，同时与对称布置的固定搭扣102形成三个固定点，具有稳定可靠的固定效果。
38.开口103呈椭圆形，可以通过开口103将试验或检测对象放入仿生口腔腔体101内；所述柔性口腔内膜仿生构建体100材料选用食品级的液体硅胶模型材料一体浇注固化成型，具有光洁高，柔性高，韧性大、高抗撕、人体质感仿真度好的特性，进一步仿生口腔腔体101则是根据人体口腔的实际尺寸、结构特点，重构出人体口腔内膜的三维实体模型，还具有防水、耐磨、可更换以及高仿真度和高适应性等优点。
39.仿生口腔腔体101的尺寸也模拟了人体控口腔的实际尺寸，其深度s范围为80～100mm、宽度l范围为45～60mm且高度h范围为80～95mm，开口103的最大开口尺寸y为60mm。更加优选地，仿生口腔腔体101的深度s为90.9mm、仿生口腔腔体101的宽度l为53.6mm、仿生口腔腔体101的高度h为89.2mm。
40.仿生口腔腔体101底部104向内收缩且为平面，其侧面设计有呈人体嘴部张开形状的局部倾斜平面突起105，尽可能地实现人体口腔形态。同时仿生口腔腔体101的壁厚优选为1.5mm、仿生口腔腔体101的尺寸精度为mt5，精度等级为中等，确保了仿生口腔腔体101的成品质量。
41.同时本发明还公开一种用于制造上述柔性口腔内膜仿生构建体100的仿生口腔内膜模具200，该仿生口腔内膜模具200采用单分型面结构，分型面选在盖端面积最大且最有利于开模取出塑件的平面上，且采用3d打印技术制备的翻模树脂模具。
42.仿生口腔内膜模具200包括型腔组合体220和位于型腔组合体220内部的型芯组合体221，其中型腔组合体220整体呈长方体形状，包括镜像对称合并布置的左型腔201和右型腔202，左型腔201和右型腔202通过位于其拐角处的镶件203和镶件孔204合并为一体。优选地，左型腔201和右型腔202的长度为110mm、宽度为35mm以及高度为100mm，左型腔201和右型腔202还开设有对称布置沿其内侧面向下延伸至底部以下的且呈矩形延伸槽215，该矩形延伸槽215则用于浇注形成最终的固定延伸带106。
43.同时型腔组合体220还形成了位于内部的中空腔体205、与中空腔体205连通的上
部通孔210、位于上部通孔210上端部的方形凹台211以及靠近上端部边缘的用于浇注的一对注入孔213，进一步注入孔213连通迂回通道214后最终与中空腔体205连通，从而形成完整的浇注通道。
44.本发明的仿生口腔内膜模具200采用的是侧浇口，开设在分型面上，硅胶的熔体于型腔的侧面充模，这种浇口加工容易，修整便利，且对各种材料的成型适应性较强。
45.型芯组合体221包括从上部通孔210插入且悬立在方形凹台211上的第四型芯209以及镶嵌在第四型芯209四周的第一型芯206、第二型芯207和镜像对称布置的第三型芯208，从而可以很方便地组装或拆卸型芯组合体221。
46.第四型芯209包括位于上部且与方形凹台211相匹配的方形盖体209a和位于方形盖体209a正下方且四周分别设置有垂直条状燕尾榫209c的垂直连接体209b，同时第一型芯206、第二型芯207和第三型芯208的内侧还分别垂直开设有与所述燕尾榫209c相匹配的燕尾槽209d，进一步利用燕尾榫209c与燕尾槽209d的镶嵌作用将第一型芯206、第二型芯207、第三型芯208和第四型芯209拼接为一体并形成上述型芯组合体221，且型芯组合体221外侧与所述中空腔体205的内壁保持一定的固定间隙用于浇注硅胶溶液。
47.进一步中空腔体205的空间结构与仿生口腔腔体101的外部形状相匹配、迂回通道214的空间结构与固定搭扣102的形状相匹配、型芯组合体221的外部形状与仿生口腔腔体101的内部形状相匹配，保证了仿生口腔内膜模具200能够制造出更为精准的柔性口腔内膜仿生构建体100。
48.此外本发明还公开了一种基于上述仿生口腔内膜模具200制造柔性口腔内膜仿生构建体100的浇注方法，仿生口腔内膜加工材料采用食品级液体ab硅胶，这是一款双组份的硅胶原料，其包括以下步骤：
49.(1)混合：采用食品级液体ab硅胶，首先将硅胶a组份和b组份按照1:1的比例混合搅拌均匀并形成混合胶料；
50.(2)脱泡：混合胶料在真空干燥器内进行脱泡处理，真空条件下的混合胶料的体积会发泡增大4～5倍，5
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10分钟后混合胶料体积恢复正常，当混合胶料表面没有气泡逸出时即完成脱泡处理；
51.(3)表面处理与浇灌：中空腔体205内表面和型芯组合体221的外表面均涂抹有液体石蜡作为脱模剂，同时组装好所述仿生口腔内膜模具200，然后将混合胶料经模具的所述注入孔213浇灌进中空腔体205与型芯组合体221之间形成空隙内；
52.(4)硫化与脱模：若常温下的硫化时间为4～6h，若加热至80～120℃可在10
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30min内完成硫化处理，待硫化处理完成后进行脱膜处理；
53.(5)美化修剪：经脱模后进行毛边修剪与美化，最终形成成品即柔性口腔内膜仿生构建体100。
54.综上所述本发明一种柔性口腔内膜仿生构建体及其制造模具与浇注方法属于人体口腔内膜仿生设计与制造领域，主要用于消费品中典型高风险化学物质，如儿童用品中的酚类物质、重金属等化学物质经口暴露并迁移到口腔唾液的口腔环境模拟，以有效评估化学物质经口暴露的迁移量。本发明主要包括仿真口腔设计、模具设计和硅胶浇注加工，整个过程都始终根据人体口腔的实际尺寸、结构特点以及柔性成都重构出人体口腔内膜的三维实体模型，同时采用3d打印技术制备出对应的翻模树脂模具，同时向模具中注入可食用
的硅胶制剂材料，得到最终的柔性仿生口腔体。本发明具有仿真程度高、适应性广、协作能力强、多功能一体化、拆卸维护清洗方便以及批量生产等诸多优点。
55.所述附图仅为示意性的并且未按比例画出。虽然已经结合优选实施例对本发明进行了描述，但应当理解本发明的保护范围并不局限于这里所描述的实施例。
56.结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。