可植入生物体的3D打印磁控变形夹持装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可植入生物体的3D打印磁控变形夹持装置及方法，属于磁控材料3D打印和生物医疗器械领域。磁感应块通过弹性支撑连接到基体上，磁感应块的上方中部靠近基体一侧有卡钳，磁感应块的前方有齿条及齿条锁外壳，齿条锁外壳内有齿条锁，基体中间开有凹槽，基体两侧还分别对称设置两个装配卡锁和两个装配卡槽。本发明专利技术通过强磁场充磁获得磁畴规则排列的零件。将两个完成充磁的零件成对放置在生物体内血管、神经或其他生物组织的外侧，装配成夹紧装置。在生物体外施加外部磁场，利用磁畴的分布同外部磁场的夹角以及强度变化，可以控制对血管、神经或其他生物组织的压迫程度。制对血管、神经或其他生物组织的压迫程度。制对血管、神经或其他生物组织的压迫程度。

【技术实现步骤摘要】
可植入生物体的3D打印磁控变形夹持装置及方法


[0001]本专利技术涉及磁控材料3D打印和生物医疗器械领域，尤其涉及一种可植入生物体的3D打印磁控变形夹持装置及方法。

技术介绍

[0002]在医学和科研过程中，为了模拟或复现在生物体内对血管、肌肉、神经或其他组织产生压迫的病理现象，通常会通过手术在生物体内植入限流或者夹紧装置，用于构建压迫模型，例如坐骨神经压迫模型以及血管压迫模型。
[0003]传统的急性压迫模型构建方法为游离并显露坐骨神经，将硅胶管纵向套住坐骨神经，并用尼龙线缝合，将坐骨神经直径从1.2mm缩窄到0.75mm，造成坐骨神经环形挤压。传统的慢性压迫模型构建方法则用铬制肠线替代手术缝合线，手术缝合线做4道结扎，每道结扎线间距1mm左右，以不损伤供血为准产生一定压迫，随着体液渗出，铬制肠线吸水膨胀，逐渐增加压迫量。压迫量的增加受到体液渗出速度的影响。传统的压迫模型的压迫量依赖于手术人员的实际操作，每个模型的个体损伤程度不能精准定量，无法对压迫量随时间的变化进行有效控制或测量。
[0004]总结目前现有急性或慢性压迫模型的构建，普遍具有以下不足：
[0005]1.血管或神经的急性压迫模型的构建受到人为因素影响较大。由于传统急性压迫模型通常由手术线结扎，其过程中的压迫量由手术操作人员手动控制，存在一定人为误差。针对直径较小的血管或神经，误差所产生的压迫量波动相对于血管或神经的直径的比值较大，因此对实验结果具有较大的影响，增加了实验结果的不可靠性。
[0006]2.血管或神经的慢性压迫模型的构建受到人为因素影响较大。传统慢性压迫模型是基于吸水材料的吸水膨胀性通过手术植入来实现的。在手术操作人员在放置吸水膨胀材料的过程中，需要将吸水膨胀材料按照一定的接触力固定在血管或神经外侧，用于控制初始压迫量。如果接触力太大，则会产生太大的初始压迫量。反之则会影响吸水材料的固定或稳定性。
[0007]3.血管或神经的慢性压迫模型无法随时间控制压迫量。由于传统慢性压迫模型的压迫量是由吸水膨胀材料以及体液渗出量决定的。由于实验对象的个体差异或者安装部位的不同，体液随时间渗出量无法确定，也无法精确控制。因此导致压迫量无法随时间进行精确控制。
[0008]磁性材料能够在外部磁场的控制下产生可控变形或作用力。四氧化三铁或钕铁硼粉末已经作为主要的磁性材料在很多行业有应用。由于磁场对生物组织具有良好的穿透性，且对组织安全无损伤，因此磁性材料可以通过特殊设计加工后，植入生物体内，作为体内驱动部件。通过外部磁场的方向或大小变化，用户可以有效控制磁性材料在生物体内的变形量或变形力。由于大部分磁性材料硬度高、韧性低，因此很难通过机加工方式获得所需要的形状。通常利用倒模铸造或者加工成粉末同其他材料混合制备成型。传统的加工制造方法不适宜制造微小尺寸的磁性材料。
[0009]3D打印技术的发展和成熟使得对微小尺寸特殊结构产品的制造能力大大提高。随着3D打印材料的发展，具备生物相容性的材料开始在医用或生物领域内使用。通过添加对外部物理激励发生反应的材料，3D打印技术发展成4D打印，即除了在空间三维可以定制结构尺寸，还能够随额外的物理激励发生物理变化，例如随光、温度、磁场的变化发生形变。3D打印技术结合磁性材料已经作为4D打印的一个重要发展方向，可以生产制造通用的对生物体内血管或神经产生压迫的装置。

技术实现思路

[0010]本专利技术提供一种可植入生物体的3D打印磁控变形夹持装置及方法，以解决上述传统急性或慢性压迫模型中所遇到的受人为因素影响问题。
[0011]本专利技术采取的技术方案是：包括磁感应块、齿条、齿条锁外壳、弹性支撑、卡钳、卡锁、装配卡槽、齿条锁、基体和凹槽，其中磁感应块通过弹性支撑连接到基体上，磁感应块的上方中部靠近基体一侧有卡钳，磁感应块的前方有齿条及齿条锁外壳，齿条锁外壳内有齿条锁，基体中间开有凹槽，基体两侧还分别对称设置两个装配卡锁和两个装配卡槽。
[0012]所述可植入生物体的3D打印磁控变形夹持装置是将磁性材料打印墨水、通过3D打印方法按照设计好的几何形状固化而成，完成固化之后，将其放置在强磁场中进行充磁，增加磁性，充磁方向垂直于凹槽的轴向。
[0013]所述磁性材料打印墨水是通过以下步骤制备获得的：
[0014](1)将平均颗粒尺寸为0.5～2微米的钕铁硼粉末和生物相容性树脂混合，每100ml树脂混合15～25克钕铁硼粉末，加入0.06克的防氧化剂，3克的硅酸盐类分散剂，经过超声波振荡5分钟，使得钕铁硼粉末和树脂均匀混合；
[0015](2)在打印前加入5g催化剂，均匀混合，作为磁性材料打印墨水。
[0016]所述防氧化剂采用半胱胺或虾青素。
[0017]所述硅酸盐类分散剂采用PMA25或丙二醇甲醚醋酸酯。
[0018]所述钕铁硼粉末的颗粒形状为非对称形状；
[0019]所述钕铁硼粉末的颗粒形状为椭圆扁平状或针状。
[0020]所述催化剂采用光固化树脂成型催化剂；
[0021]所述光固化树脂成型催化剂采用三苯基膦或三乙基烯丙基氯化胺。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]本专利技术采用的生物相容性磁性材料打印墨水是通过混合生物相容的高分子树脂和钕铁硼粉末，获得一种可用于3D打印的生物相容磁性材料打印墨水；可以通过3D打印设备制造形成所需要的特殊结构，钕铁硼颗粒尺寸控制在0.5～2微米；所使用的钕铁硼颗粒形状为非对称形状，有利于提高钕铁硼粉末和树脂的结合力，在外加磁场作用下提供更加稳定的变形力。
[0024]将两个完成充磁的磁控变形夹持装置成对放置在生物体内血管、神经或其他生物组织的外侧，装配成夹紧装置。在生物体外施加外部磁场，利用磁畴的分布同外部磁场的夹角以及强度变化，可以控制对血管、神经或其他生物组织的压迫程度。
[0025]本专利技术使用时在外部磁场强度或方向变化时产生同外部磁场趋于平行的驱动力，从而驱动所述的磁感应块沿所述的弹性支撑旋转，从而产生夹紧的作用力，推动齿条和卡
钳运动；所述卡钳在夹紧过程中会先接触到血管或神经，产生压迫；所述齿条在夹紧过程中进入所述齿条锁，由于其单向斜面的防松设计，仅允许夹紧方向的运动，在所述齿条锁外部还设有保护壳，防止被外界异物影响卡紧效果；在外部磁场消失后，所述齿条锁阻止了齿条的缩回，从而使机构保持在外部磁场作用下相同的夹紧状态；所述的装配卡锁和装配卡槽用于将两个零件合并为一个整体，实现完整功能。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术齿条锁外壳中的齿条锁与齿条卡接的结构示意图；
[0028]图3是本专利技术使用状态示意图；
[0029]图4是本专利技术的充磁方向和外部磁场方向示意图。
具体实施方式
[0030]包括磁感应块1、齿条2、齿条锁外壳3、弹性支撑4、卡钳5、卡锁6、装配卡槽7、齿条锁8、基体9和凹槽10，其中磁感应块1通过弹性支撑4连接到基体9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可植入生物体的3D打印磁控变形夹持装置，其特征在于：包括磁感应块、齿条、齿条锁外壳、弹性支撑、卡钳、卡锁、装配卡槽、齿条锁、基体和凹槽，其中磁感应块通过弹性支撑连接到基体上，磁感应块的上方中部靠近基体一侧有卡钳，磁感应块的前方有齿条及齿条锁外壳，齿条锁外壳内有齿条锁，基体中间开有凹槽，基体两侧还分别对称设置两个装配卡锁和两个装配卡槽。2.如权利要求1所述的可植入生物体的3D打印磁控变形夹持装置的制备方法，其特征在于：将磁性材料打印墨水、通过3D打印方法按照设计好的几何形状固化而成，完成固化之后，将其放置在强磁场中进行充磁，增加磁性，充磁方向垂直于凹槽的轴向。3.根据权利要求2所述的可植入生物体的3D打印磁控变形夹持装置的制备方法，其特征在于：所述磁性材料打印墨水是通过以下步骤制备获得的：(1)将平均颗粒尺寸为0.5～2微米的钕铁硼粉末和生物相容性树脂混合，每100ml树脂混合15～25克钕铁硼粉末，加入0.06克的防氧化剂，3克的硅酸盐类分散剂，经过超声波振荡5分...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔树森，吴文征，柳溪林，李轲，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：