[发明专利]一种韧性组织结构及其3D打印成形设备和方法

权利要求书

1.一种韧性组织结构，其特征在于：所述韧性组织结构为立体结构，包括纤维层(101)和水凝胶层(102)；所述纤维层(101)和水凝胶层(102)在空间内交替排列；所述纤维层(101)为高分子纤维，该高分子纤维呈有序或无序排列状态；所述水凝胶层(102)为高分子水凝胶，该高分子水凝胶含或不含细胞；所述高分子水凝胶的质量体积浓度为0.1～20%；所述纤维层(101)的尺寸在长度、宽度和高度至少一个方向上大于其相邻水凝胶层(102)的尺寸。

2.如权利要求1所述的一种韧性组织结构，其特征在于：所述纤维层的厚度为10nm～10mm，所述水凝胶层的厚度为10μm～10mm。

3.如权利要求1或2所述的一种韧性组织结构，其特征在于：所述纤维层的有序排列状态为平行状、放射状、交叉状、网状、纺织状或环扣状。

4.如权利要求1所述的一种韧性组织结构，其特征在于：所述立体结构为立方体、圆柱体或模拟体内组织器官的具体形态。

5.如权利要求1所述的一种韧性组织结构，其特征在于：所述纤维层的纤维间的孔隙或间隙尺寸为5nm～2mm。

6.如权利要求1所述的一种韧性组织结构，其特征在于：所述水凝胶层所含细胞为成纤维细胞、巨噬细胞、浆细胞、肥大细胞、脂肪细胞、间充质细胞和白细胞中的至少一种；所述细胞密度为1×10²～1×10⁹个/mL。

7.如权利要求1所述的一种韧性组织结构，其特征在于：所述高分子纤维采用聚酯、聚氨酯、聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、膨体聚四氟乙烯、聚乳酸、硅橡胶、羟甲基纤维素钠、聚乳酸-羟基乙酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、糖类、丝素蛋白、胶原蛋白和弹性蛋白中的至少一种；所述高分子水凝胶为明胶、海藻酸钠、纤维蛋白原、胶原、基质胶、卡拉胶、壳聚糖、琼脂、透明质酸、基质胶、弹性蛋白、层粘素、聚乙烯醇和聚乙二醇中的至少一种。

8.如权利要求1所述的一种韧性组织结构的3D打印成形设备，其特征在于：所述设备包括多喷头快速成形系统(402)、扫描成像系统(401)、传送系统(403)和控制系统(404)；所述传送系统(403)一端位于多喷头快速成形系统(402)下方，另一端穿过扫描成像系统(401)；所述多喷头快速成形系统(402)包括X向运动机构、喷头固定装置(406)和成形台(405)；所述喷头固定装置设置在X向运动机构上，并沿X向运动；所述喷头固定装置(406)包括成形打印组件(408)，所述成形打印组件(408)含有外科手术组件和喷头组件，并在XY平面和Z向移动；述所述多喷头快速成形系统(402)、扫描成像系统(401)和传送系统(403)由数据线路分别与控制系统(404)连接；所述扫描成像系统(401)将扫描所得信号传送至控制系统(404)，由控制系统(404)处理后得到指令信号并将指令信号发送至快速成形系统(402)和传送系统(403)。

9.如权利要求8所述的一种韧性组织结构的3D打印成形设备，其特征在于：所述设备还包括至少一个工业机器人(407)，该机器人安装在所述成形台(405)的侧边，每个机器人包括成形打印组件(408)，成形打印组件(408)含有外科手术组件和喷头组件，并在空间内运动。

10.如权利要求8所述的一种韧性组织结构的3D打印成形设备，其特征在于：所述喷头固定装置(406)采用方形结构，方形结构包括多条相互平行的Y向运动机构，在每条Y向运动机构上装有Z向运动机构，所述成形打印组件(408)安装在Z向运动机构上。

11.如权利要求8所述的一种韧性组织结构的3D打印成形设备，其特征在于：所述喷头固定装置(406)采用圆形结构，该圆形结构包括多条径向运动机构，在每条径向运动机构上装有Z向运动机构，所述成形打印组件(408)安装在径向运动机构上。

12.如权利要求8～11任一权利要求所述的一种韧性组织结构的3D打印成形设备，其特征在于：所述喷头组件包括螺杆挤压喷头、电纺丝喷头和喷雾喷头至少一种，以及吸除组件和夹持组件。