用于形成纤维管的方法和装置制造方法及图纸

本公开的实施方案涉及用于从纤维材料组合制造用于例如组织工程支架应用的管状结构的装置和方法。这些材料也可用于其中此类管状纤维结构可能适用的其它生物或非生物应用，实例包括常规医疗装置、滤器、光学纤维、线缆包材、土工布、电池、燃料电池、装甲和其它各种应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成纤维管的方法和装置相关申请交叉引用本申请要求2014年9月18日提交标题为“MethodsandApparatusesforformingFibrousTubes”(用于形成纤维管的方法和装置)的美国临时专利申请no.62/052,236的权益和优先权，其全部公开内容全文通过引用结合到本文中。专利技术背景纤维支架，具体地讲，用于组织工程应用的那些支架，可从天然和生物材料得到，或者可从合成聚合物制造。支架也可包含金属和/或矿物组份，尤其涉及硬组织的应用，例如骨。支架提供适用于细胞连结、增殖和胞外基质合成和沉积的支持结构。一些实施方案概述本公开的示例性实施方案涉及形成用于组织工程的管状支架的方法和系统。本文公开的方法和装置也可应用于其它应用的纤维管状结构，包括但不限于常规医疗装置、滤器、光学纤维、线缆包材、土工布、电池、燃料电池、装甲和其它各种应用。在一些实施方案中提供一种方法，该方法包括提供支架材料(例如，纤维材料)条，且该条包括一定长度、宽度、厚度及其相应边缘。支架材料的实例包括纤维材料，例如但不限于非织造毡、织造织物、针织物、电纺材料、和由合成或天然得到的热塑性、热固性或离聚物(例如，Nafion)、可降解和基本不可降解聚合物、金属(例如，Nitinol)和玻璃(例如，二氧化硅基玻璃和其它光学纤维)制成的其它纤维或类纤维材料，包括但不限于聚酯，例如聚乙醇酸、聚-L-乳酸、乳酸-乙醇酸共聚物、聚甘油癸二酸酯、聚己内酯、聚羟基丁酸酯和聚对苯二甲酸乙二酯；聚酰胺、聚氨酯、聚酐和天然得到的聚合物，例如丝绸、胶原、弹性蛋白、脱乙酰壳多糖、纤维蛋白和其它天然得到的聚合物。在一些实施方案中，方法包括使条的第一纵向边缘紧邻条的第二纵向边缘对齐，以形成管状结构，其中两个相邻布置的纵向边缘形成纵向边界。在一些实施方案中，方法也包括用至少一根针接近并沿着边界从边界的至少一侧切向穿刺管状结构，使得来自条的一根或多根纤维的一部分在至少一个纵向边缘附近穿过边界，并在另一个纵向边缘附近与来自条的一根或多根纤维缠绕，从而形成接缝。在一些实施方案中，切向穿刺可从边界的两侧进行。在一些实施方案中，支架材料具有一定范围尺寸、形状和密度。例如，用于支架应用的支架材料条可具有约0.5cm至约15cm宽度，约1cm至约100cm长度，约0.25mm至约2mm厚度，约10mg/cc至约100mg/cc密度。在一些实施方案中，在支架材料条连结中使用的针可以为约32(即，约0.65mm)至约43(即，约0.38mm)的规格(gauge)，可具有每针不同倒钩数(例如，1至20)，可在各针的倒钩之间具有不同间距(例如，2mm至20mm)，可具有不同尺寸倒钩，并且可具有不同刃形状(例如，三角形、冠形、螺旋形、锥形等)。在一些实施方案中，针可具有正向或反向倒钩，或者可在相同针上具有正向和反向倒钩的组合。例如，在示例性实施方案中，可用42规格(即，约0.4mm)镀铬三角刃制毡针将生物可降解材料连结到生物不可降解材料上，或生物可降解材料的不同区段相互连结。在一些实施方案中，在切向穿刺管状结构中，可用多根针穿刺。在一些实施方案中，切向穿刺管状结构可不用针进行，例如，通过单个或多个高压气体或流体喷射(即，水力缠结)，在其它实施方案中，切向结合纤维管状结构可通过单个或多个激光(例如，CO2激光或能够利用或不利用另外粘合剂熔融纤维的其它激光)进行。在示例性实施方案中，例如，这些针可包括具有线性阵列布置的带倒钩三角刃的针，且多根针的带倒钩三角刃面取向基本相同。在一些实施方案中，多根针包括正向制毡针和反向制毡针。在一些实施方案中，多根针可以相对于管状结构长轴约0°至约90°角取向。在一些实施方案中，在线性阵列中，可布置针，以便针之间的尖端-尖端距离为约1mm至约10mm。在一些实施方案中，穿刺可机电和/或人工进行，一个示例性实施方案包括推进和收回针，以最终基本垂直穿透支架材料条的各纵向边缘。在一些实施方案中，在例如通过推进和收回至少一根针穿刺管状结构的情况之间，可沿着纵向边界纵向移动该至少一根针。在本公开的一些实施方案中公开一种形成用于组织工程的管状支架的示例性系统。这种示例性系统可包括具有外周边的心轴，外周边经构造，以容纳在那里围绕缠绕的支架材料条。在一些实施方案中，系统可包括构造带有至少一个第一凹槽的至少一个第一结构，第一凹槽经构造，以容纳具有缠绕支架材料的心轴的周边的至少第一部分。在一些实施方案中，可沿着第一结构的长度提供至少一个通道。系统也可包括构造带有至少一个第二凹槽的至少一个第二结构，第二凹槽经构造，以容纳具有缠绕支架材料的心轴的周边的至少第二部分。在一些实施方案中，可有沿着第二结构的长度提供并在第二凹槽的内表面和第二结构的外表面之间布置的至少一个通道，其中至少一个第一结构和至少一个第二结构配合布置，使得在配合时，具有在那里围绕缠绕的支架材料条的心轴的周边基本由第一和第二凹槽包围。另外，支架材料条可围绕心轴的周边(或其一部分)缠绕，使得条的第一纵向边缘紧邻条的第二纵向边缘对齐，以形成管状结构。在一些实施方案中，两个相邻布置的纵向边缘形成纵向边界，在此，纵向边界可邻近通道布置。在一些实施方案中，至少一根针可邻近通道布置，并且可构造用于通过通道插入，以接近并沿着边界从边界的至少一侧切向穿刺管状结构，使得来自条的一根或多根纤维的一部分在至少一个纵向边缘附近穿过边界，并在另一个纵向边缘附近与来自条的一根或多根纤维缠绕，从而形成接缝。在一些实施方案中，可有多根针穿刺管状结构。这些针，包括带倒钩的三角刃，可以线性阵列布置。在一些实施方案中，多根针的带倒钩三角刃面可取向基本相同。在一些实施方案中，系统可进一步包括构造成通过通道重复插入和收回至少一根针的机电、气动或其它机械化致动器或电动机(在一些实施方案中，也可称为“针移动装置”)。在一些实施方案中，这种针移动装置也可构造成沿着通道纵向移动该至少一根针。在一些实施方案中，在切向穿刺管状结构之前，该装置可使至少一根针布置于距管状结构约0.1cm至约5cm(例如)的预定距离。在一些实施方案中，系统进一步包括部分圆柱形第三结构，该第三结构具有基本等于具有在那里围绕缠绕的支架材料条的心轴的外直径。在一些实施方案中，第三结构可具有不同于圆柱的形状，例如，具有部分正方形、部分六角形或其它敞开或封闭形状(例如，几何形状)的横截面。第三结构可构造成在条的第一纵向边缘和条的第二纵向边缘之一上卷起(comb)，以使条的第一纵向边缘和条的第二纵向边缘相互紧邻对齐，形成管状结构。在一些实施方案中提供构造用于建立组织工程所用支架的纤维管，该管包括支架材料条。该条包括长度和宽度及其相应边缘。使条的第一纵向边缘紧邻条的第二纵向边缘对齐，以形成管状结构，两个相邻布置的纵向边缘形成纵向边界。纵向边界形成在纵向边缘之间具有多个穿孔的接缝，其中穿孔经构造，其中来自至少一个纵向边缘的一根或多根纤维穿过边界，并与来自另一个纵向边缘的一根或多根纤维缠绕。另外，对这些纤维管实施方案，这些实施方案可进一步包括一个和/或另一个以下特征/结构/功能：-支架材料包括纤维材料；-支架材料选自非织造聚乙醇酸(PGA)毡和非织造聚对苯二甲酸乙二酯(PET)毡；-支本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成用于组织工程的支架的方法，所述方法包括：提供包括第一纤维材料的第一条，所述第一条具有相反的第一和第二表面；提供包括第二纤维材料的第二条，所述第二条具有相反的第一和第二表面，其中第二条具有小于或等于第一条长度的长度；使至少部分第二条重叠于部分第一条上，从而形成重叠部分，其中第一和第二条的第一表面相互邻接；沿着重叠部分，从第一条的第二表面推进至少一根针，使得至少针尖进入并前进通过第一条，且至少进入第二条；并且收回推进的至少一根针，其中针尖为以下至少一种情况：将一根或多根纤维从至少一个条至少一次推到另一个条和/或从另一个条拉出一根或多根纤维，以缠结条间的纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.18 US 62/0522361.一种形成用于组织工程的支架的方法，所述方法包括：提供包括第一纤维材料的第一条，所述第一条具有相反的第一和第二表面；提供包括第二纤维材料的第二条，所述第二条具有相反的第一和第二表面，其中第二条具有小于或等于第一条长度的长度；使至少部分第二条重叠于部分第一条上，从而形成重叠部分，其中第一和第二条的第一表面相互邻接；沿着重叠部分，从第一条的第二表面推进至少一根针，使得至少针尖进入并前进通过第一条，且至少进入第二条；并且收回推进的至少一根针，其中针尖为以下至少一种情况：将一根或多根纤维从至少一个条至少一次推到另一个条和/或从另一个条拉出一根或多根纤维，以缠结条间的纤维。2.权利要求1的方法，其中：推进包括从第一条的第二表面推进多根针，使得至少各针尖进入并前进通过第一条进入第二条；和/或收回包括收回推进的多根针，使得针尖离开第二条，至少回到第一条中。3.权利要求1的方法，其中：推进多根针将至少一根或多根纤维从第一条推入第二条；和/或收回多根针基本不将任何纤维从第二条拉入第二条。4.权利要求1的方法，其中：推进多根针基本不将任何纤维从第一条推入第二条；和/或收回多根针将至少一根或多根纤维从第二条拉入第一条。5.权利要求1的方法，其中：推进多根针将至少一根或多根纤维从第一条推入第二条；和/或收回多根针将至少一根或多根纤维从第二条拉入第一条。6.权利要求2至5中任一项的方法，其中多根针以预定式样布置。7.权利要求1的方法，其中推进和收回进行多次。8.权利要求7的方法，其中所述多次包括约2-约20次。9.权利要求1的方法，其中所述第一材料包括基本上生物可降解的材料。10.一种形成用于组织工程的支架的系统，所述系统包括：包括至少一根针的针结构；具有第一表面的第一结构；和具有第二表面的第二结构，其中：第一表面包括第一凹槽，第一凹槽经构造，以容纳包括纤维材料的第一条，和容纳重叠第一条的包括第二纤维材料的第二条，其中第二材料条具有小于或等于第二条长度的长度；并且第一表面和第一结构至少之一经构造，以容纳第二结构，并且有至少一个凹槽构造用于至少容纳至少一根针的尖端，其中针结构沿着第一和第二条的重叠部分构造，以从第一条的一侧推进至少一根针，使得至少针尖进入并前进通过第一条，且至少进入第二条；并且以收回推进的至少一根针，使得针尖为以下至少一种情况：将一根或多根纤维从第一条推入第二条，和将一根或多根纤维从第二条拉入第一条，以缠结第一和第二条间的纤维。11.权利要求10的系统，其中所述针结构包括多根针，且第一表面和第一结构至少之一构造有多个凹槽，各构造用于至少容纳多根针之一的尖端。12.权利要求10或11的系统，所述系统进一步包括构造用于重复推进和收回至少一根或多根针的至少尖端的装置。13.一种形成用于组织工程的管状支架的方法，所述方法包括：提供支架材料条，该条包括长度和宽度及其相应边缘；使条的第一纵向边缘紧邻条的第二纵向边缘对齐，以形成管状结构，两个相邻布置的纵向边缘形成纵向边界；并且首先用至少一根针接近并沿着边界在第一位置从边界的至少一侧切向穿刺管状结构，使得来自条的一根或多根纤维的一部分在至少一个纵向边缘附近穿过边界，并在另一个纵向边缘附近与来自条的一根或多根纤维缠绕，从而形成接缝。14.权利要求13的方法，其中切向穿刺从边界的两侧进行。15.权利要求13的方法，其中所述支架材料包括纤维材料。16.权利要求13的方法，其中所述支架材料选自非织造聚乙醇酸(PGA)毡和非织造聚对苯二甲酸乙二酯(PET)毡。17.权利要求13的方法，其中所述支架材料条的宽度为约0.5cm至约15cm，支架材料条的长度为约1cm至约100cm，支架材料条的厚度为约0.25mm至约2mm。18.权利要求13的方法，其中所述至少一根针包括至少一根具有0.30mm和约1mm之间直径的针。19.权利要求13的方法，其中所述至少一根针包括镀铬三角刃。20.权利要求13的方法，其中多根针进行穿刺步骤。21.权利要求20的方法，其中多...

【专利技术属性】
技术研发人员：GC小恩格尔迈尔，LE尼克拉森，SL达尔，JT斯特拉德，J张，S欧文，
申请(专利权)人：休曼塞特公司，
类型：发明
国别省市：美国,US