CN108635027A - 高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置 - Google Patents

高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，目的在于寻找更为有效PEEK人工骨塑形设备的实现方案，其包括支撑柜、数控机床、工作台、温度室、隔热装置以及电气控制柜；电气控制柜设置在支撑柜的一侧，数控机床和工作台相邻设置且均位于支撑柜的上部；工作台包括XY轴移动平台和固定机构，XY轴移动平台固定在固定机构上并可沿XY平面移动；数控机床包括升降台和与升降台通过螺母连接的工具头，工具头可沿Z轴方向上下移动。本发明通过温度室、XY轴移动平台以及数控机床等的设置，实现了PEEK人工骨塑形三维加工。

Description

高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置
技术领域
本发明涉及颅骨成形领域，具体而言，本发明涉及一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置。
背景技术
随着人类生命的延长和对生活健康品质个性化需求的提高，制造业也正在从满足人类对交通和能源的需求向满足人类对生命健康的需求拓展，人工骨骼、人工肝脏等制造成功是其中的典型代表。近年来，由于临床应用去骨瓣减压术对患者治疗，导致患者颅骨缺损，可引起不同的临床并发症，对颅骨缺损患者进行颅骨修补术可使患者达到静脉血回流加快，脑脊液循环速度加倍的效果，因此颅骨塑形对修复患者脑神经功能具有重要意义。但颅骨骨骼解剖结构复杂，曲率变化较大，所以精确高效地修复颅骨缺损已成为脑外科面临的关键技术挑战。
近年来，以聚醚醚酮(Poly Ether Ether Ketone，简称PEEK)为代表的高分子生物材料，以其优异的综合生物力学性能，在临床上广泛应用于髋关节、脊椎和口腔颌骨等人体骨骼的修复。相比传统的颅骨修复材料，PEEK的弹性模量与人体骨骼的弹性模量和抗拉强度最接近，且具有良好的生物相容性、稳定的化学特性、X射线穿透性和温度非敏感性。
但是，目前PEEK人工骨塑形还缺乏较为适宜的塑形设备，所以需要找到一种经济可靠的塑形装置是实现PEEK在颅骨修复领域应用的关键。
发明内容
为了寻找更为有效的PEEK人工骨塑形设备的实现方案，本发明提供了一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置。
为实现上述目的，本发明一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其包括支撑柜、数控机床、工作台、固定在所述工作台上方的温度室、设置在所述温度室上方的隔热装置以及用于控制所述数控机床和所述工作台工作状态的电气控制柜；
所述电气控制柜设置在所述支撑柜的一侧，所述数控机床和所述工作台相邻设置且均位于所述支撑柜的上部；所述工作台包括XY轴移动平台和截面为矩形的固定机构，所述XY轴移动平台固定在固定机构上并可沿XY平面移动；所述数控机床包括升降台和与所述升降台通过螺母连接的工具头，所述工具头可沿Z轴方向上下移动。
优选地，所述固定机构包括第一固定板以及第二固定板，所述第一固定板和第二固定板均为两个，所述第一固定板与所述第二固定板首尾连接形成一矩形框体，所述XY轴移动平台固定在所述矩形框体上。
优选地，所述XY轴移动平台包括Y轴运动机构、X轴运动机构、可沿所述第二固定板往复运动的滑动槽以及嵌置在所述滑动槽内部顶端并可沿所述滑动槽的顶端往复运动的滑动台；
所述Y轴运动机构位于所述滑动槽下侧并固定在所述第一固定板上；所述X轴运动机构位于所述滑动槽与所述滑动台之间并固定在所述第二固定板上。
优选地，所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置包括PEEK加热板，所述PEEK加热板固定于所述滑动台上部。
优选地，所述滑动槽包括相对设置的一对滑动挡板、连接两个滑动挡板的底板以及由所述滑动挡板上部末端水平延伸而成的第二限位条，所述滑动挡板、底板以及第二限位条是一体成型的；
所述相对设置的滑动挡板的上部内侧形成一滑轨，所述滑动台沿着所述滑动挡板的所述滑轨做往复运动。
优选地，所述滑动挡板靠近第二固定板的上部边缘处设有卡槽，所述第二固定板上设置有与所述卡槽相匹配的单轨，所述滑动槽通过所述卡槽和所述单轨沿所述第二固定板的往复运动。
优选地，所述第二固定板设置有用于减弱所述卡槽在所述单轨往复运动时的抖动的第一限位条，所述第一限位条位于所述单轨上方。
优选地，所述Y轴运动机构包括第一丝杠、固定在所述第一固定板上的用于控制所述第一丝杠运转的控制电机以及用于与所述滑动槽固定的第一滑块；
所述第一滑块固定于所述滑动槽的底板的外侧中央处，所述第一丝杠穿过所述第一滑块与所述控制电机固定。
优选地，所述X轴运动机构包括第二丝杠以及支撑所述滑动台的第二滑块；
所述第二滑块与所述第一滑块相适应并固定在所述底板的内侧中央处，所述第二丝杠贯穿所述第二滑块与所述第二固定板固定。
优选地，所述隔热装置包括隔热盖板、设置在所述隔热盖板中部且与所述数控机床的工具头相适应的过孔、用于将所述隔热盖板与所述固定机构固定的支撑杆以及设置在所述隔热盖板两端用于调整所述隔热盖板位置的把手，所述支撑杆为四个，分别固定在所述固定机构的拐角处。
与现有技术相比，本发明一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置的有益效果如下：
本发明一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置通过温度室、XY轴移动平台以及数控机床等的设置，实现了PEEK人工骨塑形的三维加工，方便人们在临床上广泛应用于髋关节、脊椎和口腔颌骨等人体骨骼的修复。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置的整体结构示意图；
图2为本发明实施例一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置的工作台和温度室的整体结构示意图；
图3为本发明实施例一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置的工作台和温度室的俯视结构示意图；
图4为图2中A处放大结构示意图；
图5为图2中B处放大结构示意图；
图6为图3中沿着D-D的剖面结构示意图；
图7为本发明实施例一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置的滑动槽截面结构示意图。
图中标识说明：
1、工作台；
11、固定机构；111、第一固定板；
112、第二固定板；1121、单轨；1122、第一限位条；
12、XY轴移动平台；
121、Y轴运动机构；1211、控制电机；1212、第一丝杠；1213、第一滑块；
122、X轴运动机构；1221、第二滑块；1222、第二丝杠；
123、滑动槽；1231、滑动挡板；1232、卡槽；1233、第二限位条；1234、底板；
124、滑动台；
2、支撑柜；3、温度室；4、隔热装置；41、支撑杆；42、隔热盖板；43、把手；44、过孔；5、数控机床；6、电气控制柜。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
请参阅图1-图2，本发明实施例一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其包括截面呈矩形状的支撑柜2、数控机床5、工作台1、用于控制数控机床5和工作台1的电气控制柜6、固定在工作台1上方的温度室3、设置在温度室3上方的隔热装置4，其中，电气控制柜6设置在支撑柜2的一侧，数控机床5和工作台1相邻设置且均位于支撑柜2的上部。
数控机床5包括升降台和与升降台通过螺母连接的工具头，工具头可沿Z轴方向上下移动。
请参阅图3-图7，工作台1包括截面为矩形的固定机构11和XY轴移动平台12，其中，XY轴移动平台12固定在固定机构11上。
固定机构11包括第一固定板111以及第二固定板112，其中，第一固定板111为两个，且平行相对设置；第二固定板112也两个，也平行相对设置；第一固定板111与第二固定板112首尾连接形成一矩形框体，XY轴移动平台12固定在该矩形框体上。
XY轴移动平台12包括Y轴运动机构121、X轴运动机构122、可沿第二固定板112往复运动的滑动槽123以及嵌置在滑动槽123内部顶端并可沿滑动槽123的顶端往复运动的滑动台124，其中，Y轴运动机构121位于滑动槽123下侧并固定在第一固定板111上；X轴运动机构122位于滑动槽123与滑动台124之间并固定在第二固定板112上。
在一些实施方式中，Y轴运动机构121为沿着Y轴的运动机构，X轴运动机构122为沿着X轴的运动机构。
在一些实施方式中，本发明实施例一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置还包括PEEK加热板，该PEEK加热板固定于滑动台124上部。PEEK加热板的上方为耐高温的玻璃观察窗口，方便观察加热过程。PEEK加热板可以恒温加热，也可以控制温度。
滑动槽123包括相对设置的一对滑动挡板1231、连接两个滑动挡板1231的底板1234以及由滑动挡板1231上部末端水平延伸而成的第二限位条1233，其中，滑动挡板1231、底板1234以及第二限位条1233是一体成型的。
优选地，相对设置的滑动挡板1231的上部内侧形成一滑轨，这样滑动台124就可沿着滑动挡板1231的滑轨做往复运动。
在一些实施方式中，滑动挡板1231靠近第二固定板112的上部边缘处设有卡槽1232；第二固定板112上设置有与卡槽1232相匹配的单轨1121，滑动槽123通过卡槽1232和单轨1121沿第二固定板112的往复运动。
第二固定板112上还设置有用于减弱滑动槽123沿第二固定板112往复运动时的抖动的第一限位条1122，其中，第一限位条1122位于单轨1121上方。
Y轴运动机构121与X轴运动机构122呈十字交叉设置，其形状、构造基本相同，下面仅以Y轴运动机构121来解释说明，应当理解的是，该说明解释的效力及于X轴运动机构122。
Y轴运动机构121包括第一丝杠1212、固定在第一固定板111上的用于控制第一丝杠1212运转的控制电机1211以及用于与滑动槽123固定的第一滑块1213，其中，第一滑块1213固定于滑动槽123的底板1234的外侧中央处，第一丝杠1212穿过第一滑块1213与控制电机1211固定。
适应地，X轴运动机构122包括第二丝杠1222以及支撑滑动台124的第二滑块1221，其中，第二滑块1221与第一滑块1213适应设置且固定在底板1234的内侧中央处，第二丝杠1222贯穿第二滑块1221与第二固定板112固定。
隔热装置4包括隔热盖板42、设置在隔热盖板42中部且与数控机床5的工具头相适应的过孔44、用于将隔热盖板42与固定机构11固定的支撑杆41以及设置在隔热盖板42两端用于调整隔热盖板42位置的把手43。
优选地，支撑杆41为四个，分别固定在呈矩形状的固定机构11的拐角处。
优选地，数控机床5、Y轴运动机构121和X轴运动机构122的工作状态均受控于电气控制柜6。
为便于理解本发明实施例一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，下面简述其工作原理：
首先，获取扫描颅骨所产生的加工程序，并将其配置到电气控制柜6中；
其次，将PEEK板料固定在工作台1上，预热PEEK加热至适合的成形温度并保温；
最后，使用电气控制柜6、数控机床5以及温度室3将均匀加热并保温的PEEK板料沿着Z轴或者X轴或者Y轴进行加工成型即可。
与现有技术相比，本发明实施例一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置具有如下有益效果：
本发明一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置通过温度室3、XY轴移动平台12以及数控机床5等的设置，实现了PEEK人工骨塑形的三维加工，方便人们在临床上广泛应用于髋关节、脊椎和口腔颌骨等人体骨骼的修复。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置包括支撑柜、数控机床、工作台、固定在所述工作台上方的温度室、设置在所述温度室上方的隔热装置以及用于控制所述数控机床和所述工作台工作状态的电气控制柜；
所述电气控制柜设置在所述支撑柜的一侧，所述数控机床和所述工作台相邻设置且均位于所述支撑柜的上部；所述工作台包括XY轴移动平台和截面为矩形的固定机构，所述XY轴移动平台固定在固定机构上并可沿XY平面移动；所述数控机床包括升降台和与所述升降台通过螺母连接的工具头，所述工具头可沿Z轴方向上下移动。
2.如权利要求1所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述固定机构包括第一固定板以及第二固定板，所述第一固定板和第二固定板均为两个，所述第一固定板与所述第二固定板首尾连接形成一矩形框体，所述XY轴移动平台固定在所述矩形框体上。
3.如权利要求2所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述XY轴移动平台包括Y轴运动机构、X轴运动机构、可沿所述第二固定板往复运动的滑动槽以及嵌置在所述滑动槽内部顶端并可沿所述滑动槽的顶端往复运动的滑动台；
所述Y轴运动机构位于所述滑动槽下侧并固定在所述第一固定板上；所述X轴运动机构位于所述滑动槽与所述滑动台之间并固定在所述第二固定板上。
4.如权利要求3所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置包括PEEK加热板，所述PEEK加热板固定于所述滑动台上部。
5.如权利要求3所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述滑动槽包括相对设置的一对滑动挡板、连接两个滑动挡板的底板以及由所述滑动挡板上部末端水平延伸而成的第二限位条，所述滑动挡板、底板以及第二限位条是一体成型的；
所述相对设置的滑动挡板的上部内侧形成一滑轨，所述滑动台沿着所述滑动挡板的所述滑轨做往复运动。
6.如权利要求5所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述滑动挡板靠近第二固定板的上部边缘处设有卡槽，所述第二固定板上设置有与所述卡槽相匹配的单轨，所述滑动槽通过所述卡槽和所述单轨沿所述第二固定板的往复运动。
7.如权利要求6所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述第二固定板设置有用于减弱所述卡槽在所述单轨往复运动时的抖动的第一限位条，所述第一限位条位于所述单轨上方。
8.如权利要求5所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述Y轴运动机构包括第一丝杠、固定在所述第一固定板上的用于控制所述第一丝杠运转的控制电机以及用于与所述滑动槽固定的第一滑块；
所述第一滑块固定于所述滑动槽的底板的外侧中央处，所述第一丝杠穿过所述第一滑块与所述控制电机固定。
9.如权利要求8所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述X轴运动机构包括第二丝杠以及支撑所述滑动台的第二滑块；
所述第二滑块与所述第一滑块相适应并固定在所述底板的内侧中央处，所述第二丝杠贯穿所述第二滑块与所述第二固定板固定。
10.如权利要求2所述高分子材料聚醚醚酮人体植入物热辅助柔性化塑形装置，其特征在于：所述隔热装置包括隔热盖板、设置在所述隔热盖板中部且与所述数控机床的工具头相适应的过孔、用于将所述隔热盖板与所述固定机构固定的支撑杆以及设置在所述隔热盖板两端用于调整所述隔热盖板位置的把手，所述支撑杆为四个，分别固定在所述固定机构的拐角处。
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