本發(fā)明涉及一種制作人造纖維的機(jī)械設(shè)備，特別是涉及一種電紡絲裝置。

背景技術(shù)：

利用電紡絲技術(shù)制備的電紡絲纖維的直徑可達(dá)納米等級(jí)，并具備高孔洞性、高表面積比、高透濕性等優(yōu)點(diǎn)，因此非常適合用于生醫(yī)產(chǎn)品；例如，配合以生物相容材料，以及在收集端卷繞令得收集的電紡絲纖維呈管狀，可制作管狀的纖維支架，進(jìn)而作為人工血管。另外，基于近年來(lái)于細(xì)胞培養(yǎng)、組織工程及心血管疾病患者的血管重建的研究發(fā)現(xiàn)，為使纖維支架利于細(xì)胞的附著、遷移和增殖，當(dāng)電紡絲纖維沿其管軸長(zhǎng)向排列沉積生成的管狀纖維支架，最能趨近模擬真實(shí)原生血管，所以，目前有關(guān)于電紡絲纖維應(yīng)用于生醫(yī)領(lǐng)域的研究，多朝此一方向進(jìn)行。

參閱圖1，現(xiàn)有的一種制備軸向管狀纖維支架的電紡絲裝置1包含一個(gè)接地并受驅(qū)動(dòng)地沿自身長(zhǎng)軸方向高速往復(fù)作動(dòng)同時(shí)繞自身長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的收集桿11、及一個(gè)容裝聚合物溶液且與該收集桿11具有高電壓差的紡料供應(yīng)器12，該紡料供應(yīng)器12受到高壓電場(chǎng)作用朝該收集桿11射出電紡絲，借該收集桿11的轉(zhuǎn)動(dòng)，以致電紡絲纖維沿長(zhǎng)軸排列地被卷繞收集，形成管狀纖維支架。雖然借該收集桿11沿長(zhǎng)軸高速往復(fù)移動(dòng)將纖維拉直，但缺點(diǎn)在該收集桿11往復(fù)移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致自身震動(dòng)不穩(wěn)，并削弱繞自身長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的切線速度，并且容易造成加速不均，導(dǎo)致制得的纖維沿長(zhǎng)軸排列的方向性差。

參閱圖2，現(xiàn)有的另一種制備軸向管狀纖維支架的電紡絲裝置2包含一個(gè)受驅(qū)動(dòng)地繞自身長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的收集桿21、二彼此間隔地連接該收集桿21且分別 接收一個(gè)接地電壓的接地導(dǎo)體22、及一個(gè)容裝聚合物溶液且與收集桿21及接地導(dǎo)體22具有高電壓差的紡料供應(yīng)器23，該紡料供應(yīng)器23朝該收集桿21射出的電紡絲通過(guò)該二接地導(dǎo)體22與該紡料供應(yīng)器23產(chǎn)生的電場(chǎng)作用力，而被牽引來(lái)回在二接地導(dǎo)體22間，同時(shí)，該收集桿21的轉(zhuǎn)動(dòng)，使電紡絲纖維沿長(zhǎng)軸排列地被卷繞收集，進(jìn)而得到管狀纖維支架。該電紡絲裝置2缺點(diǎn)在于纖維受限于二接地導(dǎo)體22間的間距，若兩者距離太遠(yuǎn)則產(chǎn)生的牽引力變小，將無(wú)法順利生成電紡絲纖維搭架、卷繞在二接地導(dǎo)體22間，從而難收集制得管狀纖維支架。

鑒于上述，目前的電紡絲裝置均需要再加以改良，才能穩(wěn)定制備出具有方向性為軸向的管狀纖維支架。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種解決上述缺點(diǎn)的電紡絲裝置。

本發(fā)明的電紡絲裝置，包含一個(gè)收集單元、一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元及一個(gè)紡料供應(yīng)器。

該收集單元包括一個(gè)導(dǎo)引盤及至少一個(gè)收集棒，該導(dǎo)引盤定義一個(gè)以該導(dǎo)引盤的軸心為圓心的設(shè)置圓弧，該收集棒與該設(shè)置圓弧相切地支撐于該導(dǎo)引盤。

該驅(qū)動(dòng)單元提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)該收集單元而使該導(dǎo)引盤以該軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，且使該收集棒繞自身的長(zhǎng)軸自身轉(zhuǎn)動(dòng)。

該紡料供應(yīng)器與該收集單元具有高電壓差，且包括一個(gè)具有一個(gè)朝向該收集棒的開(kāi)口并容裝聚合物溶液的紡料空間。

本發(fā)明的有益效果在于通過(guò)使該導(dǎo)引盤以該軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)使該收集棒繞該長(zhǎng)軸自身轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)該紡料供應(yīng)器經(jīng)高壓電場(chǎng)作用朝該收集棒射出電紡絲，電紡絲纖維即沿該長(zhǎng)軸平行排列地、或是交叉排列成菱格狀地被卷繞收 集，進(jìn)而制得管狀纖維支架。

附圖說(shuō)明

圖1是一個(gè)立體圖，說(shuō)明現(xiàn)有的一種電紡絲裝置；

圖2是一個(gè)立體圖，說(shuō)明現(xiàn)有的另一種電紡絲裝置；

圖3是一個(gè)立體圖，說(shuō)明本發(fā)明電紡絲裝置的一個(gè)實(shí)施例；

圖4是一個(gè)示意圖，輔助圖3說(shuō)明該實(shí)施例；及

圖5是一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，說(shuō)明本發(fā)明電紡絲裝置所制備得到的管狀纖維支架，纖維沿長(zhǎng)軸平行排列。

具體實(shí)施方式

參閱圖3與圖4，本發(fā)明電紡絲裝置3的一個(gè)實(shí)施例包含一個(gè)座體31、一個(gè)收集單元32、一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元33、一個(gè)紡料供應(yīng)器34、至少一個(gè)加熱件組35及一個(gè)擋風(fēng)板36。

該座體31包括一個(gè)底板311、及二彼此相對(duì)地自該底板311周緣向上延伸的支撐架312。

該收集單元32包括一個(gè)導(dǎo)引盤321、一個(gè)穿設(shè)該導(dǎo)引盤321及所述支撐架312的樞轉(zhuǎn)軸324、一個(gè)設(shè)置于該樞轉(zhuǎn)軸324的一端并接地的接地電環(huán)325、一個(gè)設(shè)置于該樞轉(zhuǎn)軸324的另一端并輸入電信號(hào)的集電環(huán)(圖未示出)、及至少一個(gè)電連接該接地電環(huán)325以接地的收集棒326，該導(dǎo)引盤321定義一個(gè)以其一個(gè)軸心322為圓心的設(shè)置圓弧323，該收集棒326與該設(shè)置圓弧323相切地支撐于該導(dǎo)引盤321。

更具體而言，該導(dǎo)引盤321的周緣處穿設(shè)至少一個(gè)對(duì)應(yīng)供該收集棒326設(shè)置的支撐棒架328，使該收集棒326撐離該導(dǎo)引盤321一間距地相切于該設(shè)置圓弧323，并且，該收集棒326以其一個(gè)自身的長(zhǎng)軸327平行該設(shè)置圓弧323的 切線方向設(shè)置，使得該收集棒326自身的長(zhǎng)軸327對(duì)于該導(dǎo)引盤321的軸心322互相垂直。該收集棒326的數(shù)目至少為一個(gè)，但也可為多個(gè)，在本實(shí)施例中，該收集棒326的數(shù)目為六個(gè)，但并不限于此，其數(shù)目及長(zhǎng)度可依該導(dǎo)引盤321的大小所定義出的設(shè)置圓弧323大小而定。

該驅(qū)動(dòng)單元33提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)該收集單元32而使該導(dǎo)引盤321以該軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)使該收集棒326繞該自身的長(zhǎng)軸327自身轉(zhuǎn)動(dòng)，且該導(dǎo)引盤321的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于該收集棒326的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步說(shuō)，該驅(qū)動(dòng)單元33包括一個(gè)設(shè)置于該座體31的底板311且提供動(dòng)力的導(dǎo)引馬達(dá)331、一個(gè)接收該導(dǎo)引馬達(dá)331的動(dòng)力輸出而轉(zhuǎn)動(dòng)的主動(dòng)皮帶輪332、一個(gè)套設(shè)于該樞轉(zhuǎn)軸324且追隨該主動(dòng)皮帶輪332而連動(dòng)該樞轉(zhuǎn)軸324及該導(dǎo)引盤321的從動(dòng)皮帶輪333、一個(gè)繞設(shè)于該主動(dòng)皮帶輪332及該從動(dòng)皮帶輪333的傳動(dòng)皮帶334、至少一個(gè)設(shè)置于該導(dǎo)引盤321內(nèi)且接收該集電環(huán)(圖未示出)的輸入電信號(hào)以提供動(dòng)力的收集馬達(dá)335、及至少一個(gè)繞設(shè)于該收集馬達(dá)335的輸出端及該收集棒326以使該收集棒326繞該長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的收集皮帶336。該收集馬達(dá)335、該收集皮帶336的數(shù)目均分別對(duì)應(yīng)該收集棒326的數(shù)目，以本實(shí)施例而言，兩者數(shù)目分別為六個(gè)。

該紡料供應(yīng)器34與該收集單元32的收集棒326具有高電壓差，包括一個(gè)具有一個(gè)朝向該收集棒326的開(kāi)口341并容裝聚合物溶液的紡料空間342。該紡料供應(yīng)器34的開(kāi)口341朝該導(dǎo)引盤321的軸心322所成的一條假想連線343，使每一個(gè)收集棒326被帶動(dòng)至該紡料供應(yīng)器34的開(kāi)口341時(shí)，該長(zhǎng)軸327與該假想連線343彼此互相垂直。在本實(shí)施例中，聚合物溶液為聚乳酸溶解于氯仿。

該加熱件組35包括二個(gè)加熱件351，分別可沿該收集棒326滑移地對(duì)應(yīng)設(shè)置于該收集棒326的二個(gè)相反端。在本實(shí)施例中，該加熱件組35的數(shù)目對(duì)應(yīng)該收集棒326的數(shù)目，以本實(shí)施例而言，其數(shù)目為六組，且每一個(gè)加熱件351 是以保麗龍切割絲來(lái)實(shí)施。

該擋風(fēng)板36面向該紡料供應(yīng)器34與該收集棒326間地設(shè)置于該導(dǎo)引盤321下方。

當(dāng)該紡料供應(yīng)器34受到高壓電場(chǎng)作用而自開(kāi)口341射出電紡絲時(shí)，該導(dǎo)引盤321因?yàn)楸辉摌修D(zhuǎn)軸324帶動(dòng)而以該軸心322轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)該導(dǎo)引盤321沿周緣產(chǎn)生一個(gè)對(duì)應(yīng)的切線速度，且通過(guò)該導(dǎo)引馬達(dá)331來(lái)控制該主動(dòng)皮帶輪332具有高轉(zhuǎn)速時(shí)，該傳動(dòng)皮帶334也高速帶動(dòng)該從動(dòng)皮帶輪333及該樞轉(zhuǎn)軸324，以致該導(dǎo)引盤321沿周緣產(chǎn)生的切線速度也高，使得電紡絲沿每一個(gè)收集棒326的長(zhǎng)軸327方向沾附，也就是說(shuō)，電紡絲纖維經(jīng)由此高切線速度而被拉直，同時(shí)，通過(guò)每一個(gè)收集馬達(dá)335來(lái)控制每一個(gè)收集棒326具有低于該導(dǎo)引盤321的切線速度，經(jīng)由每一個(gè)收集棒326的轉(zhuǎn)動(dòng)，使得電紡絲纖維沿每一個(gè)收集棒326的長(zhǎng)軸327平行排列地被卷繞收集，進(jìn)而制得具長(zhǎng)軸方向性的管狀纖維支架。

制備過(guò)程中，該擋風(fēng)板36可阻擋該導(dǎo)引盤321高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)，除了確保電紡絲纖維不被風(fēng)吹散，也能保持電紡絲纖維沿每一個(gè)收集棒326的長(zhǎng)軸327平行排列的方向性，此外，通過(guò)該等加熱件351于過(guò)程中持續(xù)產(chǎn)生高溫來(lái)熔斷纖維，也能避免兩兩收集棒326彼此的纖維互相牽扯、纏繞而降低方向性。

特別地，本發(fā)明電紡絲裝置3制備管狀纖維支架，還能通過(guò)調(diào)整該導(dǎo)引盤321的大小，進(jìn)而控制每一個(gè)收集棒326的長(zhǎng)度，并且，借每一個(gè)加熱件組35的二個(gè)加熱件351分別于每一個(gè)收集棒326滑移至一個(gè)預(yù)定位置來(lái)熔斷纖維，能控制最終欲制備出的管狀纖維支架的長(zhǎng)度。此外，借控制該收集棒326的數(shù)目，以本實(shí)施例來(lái)說(shuō)，一次制備六個(gè)管狀纖維支架，更具有可快速大量制作的優(yōu)點(diǎn)。

以下通過(guò)所述電紡絲裝置3，實(shí)際操作該紡料供應(yīng)器34的電壓差為7000 伏特，聚乳酸重量百分濃度為14％，聚合物溶液于該紡料空間342中的流速為每小時(shí)1.5毫升，該紡料供應(yīng)器34的開(kāi)口341距每一個(gè)收集棒326的距離為10公分時(shí)所制備得到的管狀纖維支架，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該導(dǎo)引盤321沿周緣產(chǎn)生的切線速度為介于每秒0.942米(公尺)至1.256米間時(shí)，電紡絲纖維呈現(xiàn)較弱的方向性；而當(dāng)切線速度大于每秒1.256米，電紡絲纖維即能充分的沿每一個(gè)收集棒326的長(zhǎng)軸327排列。由此，當(dāng)設(shè)定該導(dǎo)引盤321的切線速度為每秒1.256米，且設(shè)定每一個(gè)收集棒326的轉(zhuǎn)速使得每一個(gè)收集棒326沿其長(zhǎng)軸327產(chǎn)生的切線速度為小于每秒0.044米(此時(shí)使自該紡料供應(yīng)器34的開(kāi)口341射出的電紡絲與該長(zhǎng)軸327的角度為2度以下)，所制得的管狀纖維支架為充分地沿該收集棒326的長(zhǎng)軸327方向性排列(如圖5所示)。而當(dāng)每一個(gè)收集棒326沿其長(zhǎng)軸327產(chǎn)生的切線速度大于每秒0.044米(此時(shí)使自該紡料供應(yīng)器34的開(kāi)口341射出的電紡絲與該長(zhǎng)軸327的角度為2度以上)，并且控制每一個(gè)收集棒326分別順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間后，再逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間，如此反復(fù)地以此切線速度雙向回轉(zhuǎn)時(shí)，所制得的管狀纖維支架的纖維為呈現(xiàn)交叉排列的菱格狀，將更有利于應(yīng)用于人造血管時(shí)，使得形狀同樣類似于菱格狀的紡錘形細(xì)胞于其上附著、遷移和增殖。

綜上所述，通過(guò)使該導(dǎo)引盤321以該軸心322轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)使每一個(gè)收集棒326繞其長(zhǎng)軸327自身轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)該紡料供應(yīng)器34朝該收集棒射出電紡絲，且借控制每一個(gè)收集棒326的轉(zhuǎn)速，電紡絲纖維即沿該長(zhǎng)軸327平行排列地、或是交叉排列成菱格狀地被卷繞收集，進(jìn)而制得管狀纖維支架，并且更具有長(zhǎng)度可控制以及可快速大量制作的優(yōu)點(diǎn)，所以確實(shí)能達(dá)成本發(fā)明的目的。

以上所述僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉本項(xiàng)技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可在此基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的改進(jìn)和變化，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以本申請(qǐng)的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。