负泊松比血管支架及其3D打印制备方法和验证方法技术

本发明专利技术属于血管支架技术领域，具体公开一种负泊松比血管支架及其3D打印制备方法和验证方法。该负泊松比血管支架包括蜂窝结构，所述蜂窝结构弯曲形成圆筒状，所述蜂窝结构通过将多个单元胞在x方向和y方向上进行排列得到或者通过将多个单元胞旋转90

【技术实现步骤摘要】
负泊松比血管支架及其3D打印制备方法和验证方法


[0001]本专利技术涉及血管支架
，更具体地，涉及一种负泊松比血管支架及其3D打印制备方法和验证方法。

技术介绍

[0002]近年来，由于人们工作和生活压力的增加，饮食习惯的变化等，各种急慢性血管阻塞疾病发病率逐年升高，严重威胁着人类的生命安全和健康。为治愈血管阻塞疾病，人们进行了大量的研究和探索，其中以血管支架植入技术应用最为广泛、效果最好。在临床应用中，血管支架植入虽然能支撑狭窄血管，防止血管的弹性回缩，但血管壁在支架扩张后经过反弹、损伤等，容易造成炎症反应、内膜增生等问题，使得血管病变位置再次发生堵塞，造成支架内再狭窄，导致支架失效，因此解决支架内再狭窄问题成为研究血管支架技术的关键。目前对支架结构再设计，使其拥有独特优异的力学性能，是解决支架内再狭窄问题较为有效的方法。
[0003]负泊松比结构具有独特的拉胀行为，即在承受单轴拉伸或压缩时，横向应变与纵向应变均为正值或均为负值。这种负泊松比效应使得材料具有较大的断裂韧性和剪切模量。近年来，轻量化多功能负泊松比结构由于具有优异的可设计性、拉胀特性、抗剪切能力、吸能抗冲击的能力被应用于生物医学、航空航天、减震隔音等领域。将负泊松比结构应用于血管支架，可使血管支架在植入前进行压缩时，轴向径向尺寸同时减小，有利于微创植入。在植入后进行扩张时，轴向径向尺寸同时增大，有利于血管支架的定位。负泊松比效应使得支架拥有更高的强度。但是负泊松比血管支架的结构复杂，且有些支架需要单独定制，传统制备方法成本较高且效率低下，因此需要研究更为高效且经济的制备方式。

技术实现思路

[0004]提供了本专利技术以解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术是一种负泊松比血管支架及其3D打印制备方法和验证方法，以提高支架的制备效率。
[0005]本专利技术具体采用如下技术方案：
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供一种负泊松比血管支架，包括蜂窝结构，所述蜂窝结构弯曲形成圆筒状，所述蜂窝结构通过将多个单元胞在x方向和y方向上进行排列得到或者通过将多个单元胞旋转90
°
得到，所述单元胞为单个内凹六边形结构。
[0007]进一步，所述蜂窝结构弯曲180
°
形成圆筒状。
[0008]根据本专利技术的第二方面，提供一种负泊松比血管支架的3D打印制备方法，所述3D打印制备方法包括：
[0009]根据如上所述的负泊松比血管支架建立血管支架模型；
[0010]利用3D打印机配套切片软件将血管支架模型切片，得到3D打印机打印文件，随后导入打印机电脑内；
[0011]将金属粉末置于3D打印机送粉平台，设置打印机激光功率、扫描速度以及基板温
度；
[0012]关闭打印舱门，向舱内通入氩气作为保护气体，当舱内氧气含量低于0.3％时，打开激光器开关，开始打印，得到负泊松比血管支架。
[0013]进一步，在得到负泊松比血管支架之后，所述3D打印制备方法还包括：
[0014]取出成型基板，使用线切割锯将负泊松比血管支架从打印机成型基板上切下，对负泊松比血管支架进行打磨和清洗。
[0015]进一步，所述金属粉末为钛合金粉末。
[0016]进一步，设置激光器功率为180W，扫描速度为800mm/s，基板温度为70℃。
[0017]根据本专利技术的第三方面，提供一种负泊松比血管支架的验证方法，所述负泊松比血管支架通过如上所述的3D打印制备方法制备得到，所述验证方法包括：
[0018]步骤1：将血管支架模型导入有限元计算软件中，并建立血液流场模型，构成流固耦合计算模块，以模拟血管支架与血液的相互作用；
[0019]步骤2：设置血液流场参数：血液密度：1.055g/cm3；血液动力粘度：0.003kg/m
‑
s；血液流速：0.6m/s；湍流能和耗散率：0.02m2/s2和0.5m2/s3，进行流固耦合计算，分析血管支架应力分布情况；
[0020]步骤3：改变单元胞参数θ，取值范围为10
°
～45
°
，建立不同的血管支架三维模型，分析血管支架等效泊松比与θ的关系；
[0021]步骤4：将步骤3中不同结构参数的血管支架三维模型导入有限元分析软件，重复步骤1与步骤2，分析不同单元胞结构参数θ对血管支架应力分布的影响。
[0022]根据本专利技术各实施例所述的负泊松比血管支架及其3D打印制备方法，其至少具备以下有益效果：
[0023](1)负泊松比结构设计的血管支架，由于其独特的负泊松比效应，在植入前进行压缩时，轴向径向尺寸同时减小，有利于微创植入。在植入后进行扩张时，轴向径向尺寸同时增大，有利于血管支架的定位。独特的负泊松比效应保证支架的强度与支撑性，减少支架内再狭窄问题出现的概率；
[0024](2)3D打印制造技术凭借独特的增材制造方法，可以高效、低成本、高精度地制备各种复杂结构的血管支架。可以通过改变参数制备任意结构和特殊病变位置的血管支架，在定制化制造血管支架方面有着优势。
附图说明
[0025]图1为根据本专利技术实施例的单元胞的结构图。
[0026]图2为根据本专利技术实施例的蜂窝结构图，其中(a)表示通过对单个内凹六边形(单元胞)在x和y方向上进行阵列得到的蜂窝结构，(b)表示通过对单元胞旋转90
°
得到的蜂窝结构。
[0027]图3为根据本专利技术实施例的负泊松比血管支架的结构图，其中(a)表示采用图2中(a)所示蜂窝结构弯曲得到的负泊松比血管支架，(b)表示采用图2中(b)所示蜂窝结构弯曲得到的负泊松比血管支架。
[0028]图4为根据本专利技术实施例的血液模型的示意图。
[0029]图5为根据本专利技术实施例的两种类型血管支架等效泊松比与结构参数θ关系曲线。
[0030]图6为根据本专利技术实施例的流固耦合分析中两种类型血管支架最大Mises应力与结构参数θ关系曲线。
具体实施方式
[0031]下面将结合附图和实施例对本专利技术加以详细说明。同时也叙述了本专利技术技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。
[0032]本专利技术实施例提供一种负泊松比血管支架，通过对单个内凹六边形(也称为单元胞，如图1)在x和y方向上进行阵列，就可以得到内凹六边形蜂窝结构(如图2中的(a))。通过对单元胞旋转90
°
，可以得到另一种蜂窝结构(如图2中的(b))。
[0033]将两种蜂窝结构分别弯曲180
°
成圆筒状，可以得到两种负泊松比血管支架，如图3所示。
[0034]3D打印技术，又称增材制造技术，是一种利用软件将三维数字模型分层切片处理后，通过计算机控制将材料以喷射、烧结、挤出等不同方式，逐层连续累积制造三维实体的制造技术。近年来，3D打印技术逐渐在血管支架制造和研究方面得到应用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负泊松比血管支架，其特征在于，包括蜂窝结构，所述蜂窝结构弯曲形成圆筒状，所述蜂窝结构通过将多个单元胞在x方向和y方向上进行排列得到或者通过将多个单元胞旋转90
°
得到，所述单元胞为单个内凹六边形结构。2.根据权利要求1所述的负泊松比血管支架，其特征在于，所述蜂窝结构弯曲180
°
形成圆筒状。3.一种负泊松比血管支架的3D打印制备方法，其特征在于，所述3D打印制备方法包括：根据权利要求1或2所述的负泊松比血管支架建立血管支架模型；利用3D打印机配套切片软件将血管支架模型切片，得到3D打印机打印文件，随后导入打印机电脑内；将金属粉末置于3D打印机送粉平台，设置打印机激光功率、扫描速度以及基板温度；关闭打印舱门，向舱内通入氩气作为保护气体，当舱内氧气含量低于0.3％时，打开激光器开关，开始打印，得到负泊松比血管支架。4.根据权利要求3所述的负泊松比血管支架的3D打印制备方法，其特征在于，在得到负泊松比血管支架之后，所述3D打印制备方法还包括：取出成型基板，使用线切割锯将负泊松比血管支架从打印机成型基板上切下，对负泊松比血管支架进行打磨和清洗。5.根据权利要求3所述的负泊松...

【专利技术属性】
技术研发人员：王猛，杨卫明，梁兰菊，李文宇，李宏扬，王鲁，高炬，
申请(专利权)人：枣庄学院，
类型：发明
国别省市：