Extruzní systém pro kolagenní gely

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F68407700%3A21220%2F25%3A00387497" target="_blank" >RIV/68407700:21220/25:00387497 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Extruzní systém pro kolagenní gely

Popis výsledku v původním jazyce

Funkční vzorek extruzního systému (bez řízení a extruzních hlav) pro tvorbu umělých cévních náhrad se skládá ze dvou extruderů (Extruder-I, Extruder-II) a lineárního lože s unašečem. Vše umístěno na modifikovatelném rámu, který je sestaven z masivních hliníkových profilu s „T“ drážkami. Lineární lože s unašečem a extrudery jsou sestaveny horizontálně nad sebou. Extruzní systém a detaily jeho částí jsou ukázány na přiložených obrázcích. Extrudery jsou sestaveny z precizních lineárních aktuátor RV/809050 se zdvihem 150 mm, maximální rychlost pohybu výsuvné osy 400 mm/s, přípustnou akcelerací 10 m/s2 a opakovatelnosti nájezdu na pozici ±0.04 mm. Lineární aktuátory jsou poháněny AC servomotory s přípustným zatížením 240 N. Motor je s aktuátorem spojen planetovou převodovkou. Unašeč trnu, na který bude prováděna extruze, je usazen na loži polohovacím systému ELT 60, na kterém lze v rámci jednotek cm měnit jeho polohu. Pracovní zdvih polohovacího systému ELT 60 je 500 mm. Max. zdvih unašeče je potom 450 mm. Max. délka povlakování pomocí extruze je cca 350 mm. Polohovací systému ELT 60 má opakovatelnost nájezdu na pozici ±0.2 mm a je poháněn 2-fázový krokový motor přes elastomerovou hřídelovou spojku řady WKE/N-14. doporučené max. zatížení je 2000 N. Pomocí 3D tisku plastu, konkrétně PLA, byly vytvořeny třmenové držáky, kterými jsou extrudery upnuty do rámu. Také unašeč byl vytvořen pomocí 3D tisku PLA. V jeho hlavic je otvor se 4 stavěcími šrouby. Do otvoru je zasunut kotvicí člen s upnutým trnem, na který se bude provádět extruze. Stavěcí šrouby slouží k optimalizaci polohy povlakovaného trnu vůči extruzním hlavicím (nejsou předmětem funkčního vzorku). Extrudery I a II jsou vybaveny přípravky, které nesou zásobníky kolagenní hmoty, a na které pak silou posuvu pístnice působí lineární motory při samotné extruzi. S výhodou, hygienickými a servisními benefity, lze jako zásobníky kolagenního gelu použít běžné sterilní plastové stříkačky. Tyto přípravky jsou také vyrobeny technologii 3D tisku a jsou k dispozici pro objemy 12 ml, 20 ml a 60 ml. Funční vlastnosti extruzního systému byly ověřeny prostřednictvím zkoušek extruze kolagenních gelů získaných z bovinní kůže a kůže sladkovodních ryb. Kolagenní gely měly koncentraci 3, 6 a 8 %hmotn. Extruzní systém lze použít i na jiné gely nebo viskózní látky, než je kolagenní gel. Omezení pro ostatní látky a jejich koncentrace nebo viskozitu jsou ve velikosti práce na pístu a hydraulickém odporu v systému. Tyto hodnoty musí být menší než max. dovolené zatížení hnacích jednotek extruderů. S tím je spojená i max. rychlost extruze.

Název v anglickém jazyce

Collagen Gel Extrusion System

Popis výsledku anglicky

The functional prototype of an extrusion system (without control unit and extrusion heads) intended for the fabrication of artificial vascular grafts consists of two extruders (Extruder I and Extruder II) and a linear bed with a mandrel carrier. All components are mounted on a modular frame assembled from heavy-duty aluminum profiles with T-slots. The linear bed with the carrier and the extruders are arranged horizontally above each other. The extruders are built using precision linear actuators RV/809050 with a stroke of 150 mm, a maximum axis speed of 400 mm/s, permissible acceleration of 10 m/s(2), and positioning repeatability of ±0.04 mm. The actuators are driven by AC servomotors with a permissible load of 240 N and are coupled via planetary gearboxes. The mandrel carrier, on which extrusion is performed, is mounted on an ELT 60 positioning system that allows positional adjustment within a range of several centimeters. The working stroke of the ELT 60 positioning system is 500 mm, with a maximum carrier stroke of 450 mm. The maximum extrusion coating length is approximately 350 mm. The positioning system has a repeatability of ±0.2 mm and is driven by a two-phase stepper motor via an elastomer shaft coupling (WKE/N-14 series), with a recommended maximum load of 2000 N. Custom clamp holders for mounting the extruders to the frame, as well as the mandrel carrier, were manufactured using 3D printing from PLA. The carrier head contains an opening with four set screws into which an anchoring element with a mounted mandrel is inserted. The set screws enable fine adjustment of the mandrel position relative to the extrusion heads (which are not part of the functional prototype). Extruders I and II are equipped with fixtures carrying reservoirs of collagen material, which are actuated by the linear motors through piston displacement during extrusion. For hygienic and service advantages, standard sterile plastic syringes can be used as collagen gel reservoirs. These fixtures are also produced by 3D printing and are available for volumes of 12 ml, 20 ml, and 60 ml. The functional performance of the extrusion system was verified by extrusion tests using collagen gels derived from bovine skin and freshwater fish skin, with concentrations of 3, 6, and 8 wt%. The extrusion system can also be applied to other gels or viscous materials. Limitations for other materials and their concentrations or viscosities are determined by the required piston force and the hydraulic resistance of the system, which must remain below the maximum permissible load of the extruder drive units. The maximum achievable extrusion speed is directly related to these constraints.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

20301 - Mechanical engineering

Projekt

<a href="/cs/project/NW24-02-00206" target="_blank" >NW24-02-00206: Biomimetická cévní náhrada pro nízké průtoky umožňující fyziologický přenos pulzní vlny</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2025

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

12105-P03-2025.08

Číselná identifikace

12105-P03-2025.08

Technické parametry

extruzní systém jak je definován ve funkčním vzorku = rám, extrudery, unašeč s polohonacím systéme, kompletní propojovací kabeláž; zdvih extruderů 150 mm a zatížení 240 N, posuv unašeče 450 mm a zatížení 2000 N, celková hmotnost 30 kg, stolní verze zabírající plochu 1300 x 600 mm s výškou 900 mm

Ekonomické parametry

extruzní systém jak je definován ve funkčním vzorku = rám, extrudery, unašeč s polohonacím systéme = cena 280 000 Kč (bez řídící jednotky, řídícího programu, extruzních hlavic)

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

68407700

Název vlastníka

České vysoké učení technické v Praze / FS / 12105 / odbor biomechaniky

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

V - Výsledek je využíván vlastníkem

Požadavek na licenční poplatek

Z - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje v některých případech licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—