一种仿生矿化胶原支架制备方法及其制备设备与流程

1.本发明属于矿化胶原支架技术领域，具体为一种仿生矿化胶原支架制备方法及其制备设备。


背景技术：

2.脊椎动物硬组织是通过生命系统的矿化过程形成的，其中矿化胶原是这些生物材料的基本结构单元，矿化胶原是由胶原分子与纳米磷酸钙矿物形成的有机
‑
无机复合材料，其所特有的纳米有序多级结构赋予了生物硬织材料优异的机械性能，仿生矿化胶原支架是用来替代矿化胶原的产物，应用广泛，因此需要使用到专门的制备装置进行批量生产制备。
3.现有的制备装置在使用时，需要在制备过程中进行搅拌，压模和研磨，通过压模对仿生矿化胶原粉体进行压制成仿生矿化胶原块，但在实际使用时，需要操作人员使用施压装置进行施压，在压制成型后，还需要将压制成型的仿生矿化胶原块取出施压装置，在取出时，需要使用到专用的工具才能将仿生矿化胶原块取出，操作复杂，增加了操作人员的劳动难度。
4.现在的制备装置在仿生矿化胶原块取出后，还需要将仿生矿化胶原块放置在研磨设备中进行研磨成仿生矿化胶原支架，在使用时，需要操作人员将仿生矿化胶原块从压制中取出，然后放置在研磨设备中，由于压模装置施加的压力较大，取出仿生胶原块时比较费力，降低了操作人员的工作效率。
5.现有的制备装置在使用时，需要对仿生胶原粉体进行压制，当仿生胶原粉体上的压强达到一定程度时，需要保持压力一端时间，现有施加压力的部件在保持压力时，大多需要对施加压力的部件进行持续供电，从而达到保持压力的效果，需要消耗较大的能源，增加了装置的使用成本。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种仿生矿化胶原支架制备方法及其制备设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种仿生矿化胶原支架制备设备，包括压制室，所述压制室的内腔活动连接有压板，所述压板的顶面固定安装有环形齿条，所述压制室的顶面固定安装有压制电机，所述压制电机的输出端固定套接有齿轮一，压制电机带动齿轮一旋转，齿轮一在旋转时通过与环形齿条的啮合，可以带动压板向下移动，压板在下移时，可以逐渐对位于压板与研磨板之间的仿生矿化胶原粉体施加压力进行压制，所述压制室的内腔活动连接有研磨板，由于压板的底面和研磨板的顶面粗糙，在旋转时，可以对仿生矿化胶原块进行碾碎，并且通过推板的旋转，可以将碾碎的仿生矿化胶原颗粒向压制室的侧壁推出，通过筛孔对仿生矿化胶原颗粒进行筛分，所述研磨板的底面固定安装有齿轮二，所述齿轮二的底面固定安装有插接轴，所述压制室的底端啮合有升降螺柱，所述升降螺柱的顶面固定安装有承接管，转动升降螺柱，通过升降螺柱与压制室底端的啮合，可以
带动承接管向下移动，齿轮二的底端失去承接管的支撑后，会在重力的作用下向下运动，使得研磨板的顶面位于筛孔的下方，所述研磨板的顶面活动连接有转向机构，所述转向机构的侧壁固定安装有推板，所述压制室的右侧面固定安装有研磨电机，所述研磨电机的输出端固定套接有齿轮三，研磨板下移后，齿轮二与齿轮三啮合，压制电机通过环形齿条不断带动压板下移，同时研磨电机带动齿轮三转动，从而带动研磨板逆时针转动，所述压制室的底端开设有筛孔，所述压板的底端开设有定位槽。
8.优选的，所述压制室的侧壁固定安装有收集环，所述收集环底面的前端固定安装有出料管，所述收集环的内腔活动连接有转片，从筛孔出来的仿生矿化胶原颗粒会落在收集环的内腔中，在取出仿生矿化胶原颗粒时，通过将转片沿压制室的轴线旋转一周，可以实现将仿生矿化胶原颗粒推至出料管上方，并从出料管排出装置，从而得到仿生矿化胶原支架。
9.优选的，所述压制室的顶端固定安装有固定盒，所述固定盒的中部活动连接有滚轴丝杠，所述滚轴丝杠的前后两端啮合有啮合板，所述啮合板靠近环形齿条的一面固定安装有锁止齿，所述滚轴丝杠的表面开设有两个旋转方向相反的螺纹，所述锁止齿与环形齿条相互卡接，转动滚轴丝杠，通过滚轴丝杠与两个啮合板的啮合，可以通过两个啮合板的啮合带动锁止齿向环形齿条运动，当锁止齿卡接在环形齿条内后，对压板的位置进行定位，然后保存压强24～120小时，得到仿生矿化胶原块。
10.优选的，所述压制室的底面固定安装有支撑底座，所述支撑底座的前端开设有通孔，所述压制室的前端活动连接有密封门板，所述通孔位于升降螺柱底端的正前方，通过通孔可以转动升降螺柱的底端，打开密封门板将得到的仿生矿化胶原粉体放置于压板与研磨板之间，然后将密封门板关闭，通过密封门板可以实现添加仿生矿化胶原粉体。
11.优选的，所述转向机构包括安装块，所述安装块活动连接在研磨板的上方，所述安装块的内壁固定安装有齿圈，所述安装块内腔的底面活动连接有行星齿轮，所述齿圈与行星齿轮啮合，所述安装块内腔底面的中部固定安装有定位组件，研磨板在旋转时带动主动齿轮转动，通过行星齿轮的两端分别与主动齿轮和齿圈啮合，从而可以实现带动齿圈顺时针转动，齿圈在转动时可以带动安装块和推板顺时针转动，从而带动压板与研磨板的旋转方向相反。
12.优选的，所述定位组件包括定位夹，所述定位夹固定安装在安装块内腔底面的中部，所述定位夹的中部活动连接有定位板，所述定位板的中部固定安装有主动齿轮，所述主动齿轮的底端固定安装在研磨板的顶面上，定位夹和定位板之间的配合，实现了可以在研磨板上下移动时带动转向机构和推板同时上下移动，保证了装置的正常运行。
13.优选的，所述压板位于转向机构的上方，所述转向机构和推板在竖直方向上的投影位于定位槽的内腔中，转向机构和推板插接在定位槽内后，可以通过转向机构和推板带动压板跟随推板同时转动。
14.优选的，所述收集环的底端位于筛孔的下方，所述收集环的顶面位于筛孔的上方，所述转片的后端卡接在收集环与筛孔中间，转片在旋转时，可以推动仿生矿化胶原支架集中排出，避免仿生矿化胶原支架在收集环内残留。
15.优选的，包括以下步骤：
16.将胶原溶于盐酸中，配置成胶原的酸溶液，然后持续搅拌并缓慢加入含钙离子的
溶液、磷酸根离子溶液；
17.将上述步骤中得到的溶液中缓慢滴入naoh溶液，得到混合体系，当ph＝5～6时，混合体系开始出现沉淀，当ph＝7时混合体系出现白色悬浊液；
18.然后将上述步骤得到的混合体系静止24～120小时，分离出沉淀并洗去杂质离子，随后进行冷冻干燥，研磨后获得仿生矿化胶原粉体；
19.打开密封门板将得到的仿生矿化胶原粉体放置于压板与研磨板之间，然后将密封门板关闭；
20.然后压制电机带动齿轮一旋转，齿轮一在旋转时通过与环形齿条的啮合，可以带动压板向下移动，压板在下移时，可以逐渐对位于压板与研磨板之间的仿生矿化胶原粉体施加压力进行压制；
21.当施加在仿生矿化胶原粉体上的压强达到900～1200mpa时，转向机构和推板插接在定位槽内，转动滚轴丝杠，通过滚轴丝杠与两个啮合板的啮合，可以通过两个啮合板的啮合带动锁止齿向环形齿条运动，当锁止齿卡接在环形齿条内后，对压板的位置进行定位，然后保存压强24～120小时，得到仿生矿化胶原块；
22.然后反向旋转滚轴丝杠，使锁止齿将环形齿条进行放松，然后转动升降螺柱，通过升降螺柱与压制室底端的啮合，可以带动承接管向下移动，齿轮二的底端失去承接管的支撑后，会在重力的作用下向下运动，使得研磨板的顶面位于筛孔的下方；
23.当研磨板下移后，齿轮二与齿轮三啮合，压制电机通过环形齿条不断带动压板下移，同时研磨电机带动齿轮三转动，从而带动研磨板逆时针转动；
24.研磨板在旋转时带动主动齿轮转动，通过行星齿轮的两端分别与主动齿轮和齿圈啮合，从而可以实现带动齿圈顺时针转动，齿圈在转动时可以带动安装块和推板顺时针转动，从而带动压板与研磨板的旋转方向相反，由于压板的底面和研磨板的顶面粗糙，在旋转时，可以对仿生矿化胶原块进行碾碎，并且通过推板的旋转，可以将碾碎的仿生矿化胶原颗粒向压制室的侧壁推出，通过筛孔对仿生矿化胶原颗粒进行筛分；
25.从筛孔出来的仿生矿化胶原颗粒会落在收集环的内腔中，在取出仿生矿化胶原颗粒时，通过将转片沿压制室的轴线旋转一周，可以实现将仿生矿化胶原颗粒推至出料管上方，并从出料管排出装置，从而得到仿生矿化胶原支架。
26.优选的，所述胶原浓度为5.0
×
10
‑
5～5.0
×
10
‑
3g/ml，盐酸可以替换为硝酸或醋酸中的任何一种，磷酸根离子的加入量与钙离子的加入量的摩尔比为ca/p＝1/1～1/2。
27.本发明的有益效果如下：
28.1、本发明通过研磨电机带动齿轮三转动，齿轮三在旋转时带动研磨板转动，研磨板在转动时通过主动齿轮、行星齿轮和齿圈的啮合，可以带动压板进行反方向的转动，在旋转时，在压制成型后，通过压板和研磨板的下移，可以直接实现对仿生胶原块进行研磨，不用使用专用的工具取出仿生胶原块，操作简单，降低了操作人员的劳动难度。
29.2、本发明通过在压制室的底端开设筛孔，在仿生胶原粉体压制成型时，通过压板和研磨板分别向反方向旋转，由于压板和研磨板的表面粗糙，在旋转时可以实现对仿生胶原块的研磨，在进行制备时，不需要将仿生胶原块取出装置，在放置在研磨设备中，极大程度的提高了操作人员的工作效率。
30.3、本发明通过在环形齿条的前后两端均设置锁止齿，当施加的压力需要进行保持
时，转动滚轴丝杠，通过滚轴丝杠与两个啮合板的啮合，可以通过两个啮合板的啮合带动锁止齿向环形齿条运动，当锁止齿卡接在环形齿条内后，可以对环形齿条进行锁止，此时可以对压制电机进行断电，有效的减少了装置在保持压力时所需的能量，降低了装置的使用成本。
附图说明
31.图1为本发明结构示意图；
32.图2为本发明转片爆炸连接结构示意图；
33.图3为本发明压制室剖视结构示意图；
34.图4为本发明固定盒爆炸连接结构示意图；
35.图5为本发明承接管剖视结构示意图；
36.图6为本发明转向机构剖视结构示意图；
37.图7为本发明转向机构爆炸连接结构示意图；
38.图8为本发明图3中a处放大结构示意图；
39.图9为本发明图3中b处放大结构示意图；
40.图10为本发明图7中c处放大结构示意图。
41.图中：1、压制室；2、压板；3、环形齿条；4、压制电机；5、齿轮一；6、研磨板；7、齿轮二；8、插接轴；9、升降螺柱；10、承接管；11、转向机构；111、安装块；112、齿圈；113、行星齿轮；114、定位组件；1141、定位夹；1142、定位板；1143、主动齿轮；12、推板；13、研磨电机；14、齿轮三；15、筛孔；16、收集环；17、出料管；18、转片；19、固定盒；20、滚轴丝杠；21、啮合板；22、锁止齿；23、定位槽；24、支撑底座；25、密封门板；26、通孔。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.如图1至图10所示，本发明实施例中，一种仿生矿化胶原支架制备设备，包括压制室1，压制室1的内腔活动连接有压板2，压板2的顶面固定安装有环形齿条3，压制室1的顶面固定安装有压制电机4，压制电机4的输出端固定套接有齿轮一5，压制电机4带动齿轮一5旋转，齿轮一5在旋转时通过与环形齿条3的啮合，可以带动压板2向下移动，压板2在下移时，可以逐渐对位于压板2与研磨板6之间的仿生矿化胶原粉体施加压力进行压制，压制室1的内腔活动连接有研磨板6，由于压板2的底面和研磨板6的顶面粗糙，在旋转时，可以对仿生矿化胶原块进行碾碎，并且通过推板12的旋转，可以将碾碎的仿生矿化胶原颗粒向压制室1的侧壁推出，通过筛孔15对仿生矿化胶原颗粒进行筛分，研磨板6的底面固定安装有齿轮二7，齿轮二7的底面固定安装有插接轴8，压制室1的底端啮合有升降螺柱9，升降螺柱9的顶面固定安装有承接管10，转动升降螺柱9，通过升降螺柱9与压制室1底端的啮合，可以带动承接管10向下移动，齿轮二7的底端失去承接管10的支撑后，会在重力的作用下向下运动，使得研磨板6的顶面位于筛孔15的下方，研磨板6的顶面活动连接有转向机构11，转向机构11
的侧壁固定安装有推板12，压制室1的右侧面固定安装有研磨电机13，研磨电机13的输出端固定套接有齿轮三14，研磨板6下移后，齿轮二7与齿轮三14啮合，压制电机4通过环形齿条3不断带动压板2下移，同时研磨电机13带动齿轮三14转动，从而带动研磨板6逆时针转动，压制室1的底端开设有筛孔15，压板2的底端开设有定位槽23。
44.其中，压制室1的侧壁固定安装有收集环16，收集环16底面的前端固定安装有出料管17，收集环16的内腔活动连接有转片18，从筛孔15出来的仿生矿化胶原颗粒会落在收集环16的内腔中，在取出仿生矿化胶原颗粒时，通过将转片18沿压制室1的轴线旋转一周，可以实现将仿生矿化胶原颗粒推至出料管17上方，并从出料管17排出装置，从而得到仿生矿化胶原支架。
45.其中，压制室1的顶端固定安装有固定盒19，固定盒19的中部活动连接有滚轴丝杠20，滚轴丝杠20的前后两端啮合有啮合板21，啮合板21靠近环形齿条3的一面固定安装有锁止齿22，滚轴丝杠20的表面开设有两个旋转方向相反的螺纹，锁止齿22与环形齿条3相互卡接，转动滚轴丝杠20，通过滚轴丝杠20与两个啮合板21的啮合，可以通过两个啮合板21的啮合带动锁止齿22向环形齿条3运动，当锁止齿22卡接在环形齿条3内后，对压板2的位置进行定位，然后保存压强24～120小时，得到仿生矿化胶原块。
46.其中，压制室1的底面固定安装有支撑底座24，支撑底座24的前端开设有通孔26，压制室1的前端活动连接有密封门板25，通孔26位于升降螺柱9底端的正前方，通过通孔26可以转动升降螺柱9的底端，打开密封门板25将得到的仿生矿化胶原粉体放置于压板2与研磨板6之间，然后将密封门板25关闭，通过密封门板25可以实现添加仿生矿化胶原粉体。
47.其中，转向机构11包括安装块111，安装块111活动连接在研磨板6的上方，安装块111的内壁固定安装有齿圈112，安装块111内腔的底面活动连接有行星齿轮113，齿圈112与行星齿轮113啮合，安装块111内腔底面的中部固定安装有定位组件114，研磨板6在旋转时带动主动齿轮1143转动，通过行星齿轮113的两端分别与主动齿轮1143和齿圈112啮合，从而可以实现带动齿圈112顺时针转动，齿圈112在转动时可以带动安装块111和推板12顺时针转动，从而带动压板2与研磨板6的旋转方向相反。
48.其中，定位组件114包括定位夹1141，定位夹1141固定安装在安装块111内腔底面的中部，定位夹1141的中部活动连接有定位板1142，定位板1142的中部固定安装有主动齿轮1143，主动齿轮1143的底端固定安装在研磨板6的顶面上，定位夹1141和定位板1142之间的配合，实现了可以在研磨板6上下移动时带动转向机构11和推板12同时上下移动，保证了装置的正常运行。
49.其中，压板2位于转向机构11的上方，转向机构11和推板12在竖直方向上的投影位于定位槽23的内腔中，转向机构11和推板12插接在定位槽23内后，可以通过转向机构11和推板12带动压板2跟随推板12同时转动。
50.其中，收集环16的底端位于筛孔15的下方，收集环16的顶面位于筛孔15的上方，转片18的后端卡接在收集环16与筛孔15中间，转片18在旋转时，可以推动仿生矿化胶原支架集中排出，避免仿生矿化胶原支架在收集环16内残留。
51.其中，包括以下步骤：
52.将胶原溶于盐酸中，配置成胶原的酸溶液，然后持续搅拌并缓慢加入含钙离子的溶液、磷酸根离子溶液；
53.将上述步骤中得到的溶液中缓慢滴入naoh溶液，得到混合体系，当ph＝5～6时，混合体系开始出现沉淀，当ph＝7时混合体系出现白色悬浊液；
54.然后将上述步骤得到的混合体系静止24～120小时，分离出沉淀并洗去杂质离子，随后进行冷冻干燥，研磨后获得仿生矿化胶原粉体；
55.打开密封门板将得到的仿生矿化胶原粉体放置于压板与研磨板之间，然后将密封门板关闭；
56.然后压制电机带动齿轮一旋转，齿轮一在旋转时通过与环形齿条的啮合，可以带动压板向下移动，压板在下移时，可以逐渐对位于压板与研磨板之间的仿生矿化胶原粉体施加压力进行压制；
57.当施加在仿生矿化胶原粉体上的压强达到900～1200mpa时，转向机构和推板插接在定位槽内，转动滚轴丝杠，通过滚轴丝杠与两个啮合板的啮合，可以通过两个啮合板的啮合带动锁止齿向环形齿条运动，当锁止齿卡接在环形齿条内后，对压板的位置进行定位，然后保存压强24～120小时，得到仿生矿化胶原块；
58.然后反向旋转滚轴丝杠，使锁止齿将环形齿条进行放松，然后转动升降螺柱，通过升降螺柱与压制室底端的啮合，可以带动承接管向下移动，齿轮二的底端失去承接管的支撑后，会在重力的作用下向下运动，使得研磨板的顶面位于筛孔的下方；
59.当研磨板下移后，齿轮二与齿轮三啮合，压制电机通过环形齿条不断带动压板下移，同时研磨电机带动齿轮三转动，从而带动研磨板逆时针转动；
60.研磨板在旋转时带动主动齿轮转动，通过行星齿轮的两端分别与主动齿轮和齿圈啮合，从而可以实现带动齿圈顺时针转动，齿圈在转动时可以带动安装块和推板顺时针转动，从而带动压板与研磨板的旋转方向相反，由于压板的底面和研磨板的顶面粗糙，在旋转时，可以对仿生矿化胶原块进行碾碎，并且通过推板的旋转，可以将碾碎的仿生矿化胶原颗粒向压制室的侧壁推出，通过筛孔对仿生矿化胶原颗粒进行筛分；
61.从筛孔出来的仿生矿化胶原颗粒会落在收集环的内腔中，在取出仿生矿化胶原颗粒时，通过将转片沿压制室的轴线旋转一周，可以实现将仿生矿化胶原颗粒推至出料管上方，并从出料管排出装置，从而得到仿生矿化胶原支架。
62.其中，胶原浓度为5.0
×
10
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5～5.0
×
10
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3g/ml，盐酸可以替换为硝酸或醋酸中的任何一种，磷酸根离子的加入量与钙离子的加入量的摩尔比为ca/p＝1/1～1/2。
63.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
64.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。