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【主權(quán)項】
1.一種用于三維結(jié)構(gòu)的增材制造的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: -至少一個打印頭，所述至少一個打印頭用于接收和分配材料，所述材料包括鞘流體和水凝膠，所述打印頭包括: -用于分配所述材料的孔； -微流體通道，所述微流體通道包括用于接收和導(dǎo)向所述鞘流體的一個或多個第一通道和用于接收和導(dǎo)向所述水凝膠的一個或多個相應(yīng)第二通道，所述第二通道在第一交點(diǎn)與所述第一通道相交，所述第二通道和所述第一通道在所述第一交點(diǎn)結(jié)合在一起以形成分配通道，所述分配通道延伸到所述孔；以及 -射流開關(guān)，每個射流開關(guān)對應(yīng)于所述打印頭中的所述微流體通道之一并且被構(gòu)造成當(dāng)被致動時允許或不允許所述打印頭的所述微流體通道中的流體流動； -接收表面，所述接收表面用于接收從所述孔分配的所述材料的第一層； -定位單元，所述定位單元用于將所述打印頭的孔定位于三維空間中，所述定位單元可操作地聯(lián)接到所述打印頭；以及 -分配裝置，所述分配裝置用于從所述打印頭的所述孔分配所述材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括:可編程的控制處理器，其用于控制所述定位單元和控制所述材料從所述打印頭到所述接收表面上的分配。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中，所述一個或多個第一通道包括至少兩個通道，所述一個或多個第一通道被構(gòu)造成在所述第一交點(diǎn)處在相應(yīng)第二通道的側(cè)部。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述鞘流體包括交聯(lián)劑，所述交聯(lián)劑用于使所述水凝膠在所述交點(diǎn)和/或所述分配通道中與所述交聯(lián)劑接觸時凝固。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的系統(tǒng)，其中，每個第二通道具有比所述第一通道和分配通道的直徑更小的直徑，其中來自所述第一通道的流動形成圍繞所述分配通道中的所述水凝膠的同軸鞘。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述水凝膠包括活體細(xì)胞。7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的系統(tǒng)，還包括:流體移除特征，其用于移除從所述打印頭分配的過量鞘流體。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述接收表面包括多孔性膜，所述多孔性膜包括孔隙，所述孔隙大小適于允許所述過量鞘流體從所述孔隙通過。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述流體移除特征包括吸收劑材料或真空，所述吸收劑材料或真空用于將所述過量鞘流體從所述接收表面抽走。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述吸收劑材料或真空施加在多孔性膜下方。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述真空施加于所述接收表面上方。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中通過設(shè)置于所述打印頭上的一個或多個真空通道來施加所述真空，所述一個或多個真空通道具有位于所述打印頭的孔附近的孔。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的系統(tǒng)，還包括:用于容納所述材料的儲集器，所述儲集器分別流體地聯(lián)接到所述打印頭中的所述微流體通道。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述打印頭還包括用于接收來自所述儲集器的所述材料的至少兩個入口，所述入口中每一個與相應(yīng)微流體通道和所述相應(yīng)儲集器流體連通。15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述分配裝置包括壓力控制單元。16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述射流開關(guān)包括閥。17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述打印頭還包括中空突出部，所述中空突出部被構(gòu)造成從所述孔朝向所述接收表面延伸。18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述打印頭包括兩個第二通道，所述第二通道中每一個適于傳送相應(yīng)水凝膠，所述兩個第二通道在第二交點(diǎn)相交并且在所述第二交點(diǎn)結(jié)合在一起以形成第三通道，所述第三通道延伸到所述第一交點(diǎn)。19.一種用于三維結(jié)構(gòu)的增材制造的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: -至少一個打印頭，其用于接收和分配材料，所述材料包括鞘流體和水凝膠，所述打印頭包括: -用于分配所述材料的孔； -微流體通道，其用于接收材料并且將所述材料導(dǎo)向至所述孔；以及 -射流開關(guān)，每個射流開關(guān)對應(yīng)于所述打印頭中的所述微流體通道之一并且被構(gòu)造成當(dāng)被致動時允許或不允許所述打印頭中的所述微流體通道中的流體流動； -接收表面，其用于接收從所述孔分配的所述材料； -流體移除特征，其用于移除從所述孔分配的過量鞘流體； -定位單元，其用于將所述打印頭的孔定位于三維空間中，所述定位單元可操作地聯(lián)接到所述打印頭；以及 -分配裝置，其用于從所述打印頭的所述孔分配所述材料。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述流體移除特征包括真空，所述真空用于將所述過量鞘流體從所述接收表面或者穿過所述接收表面抽走和/或從所述接收表面上分配的所述水凝膠抽走。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述接收表面包括多孔性膜，所述多孔性膜包括孔隙，所述孔隙大小適于允許所述過量鞘流體從所述孔隙通過。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述真空施加在所述多孔性膜的下方。23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述真空施加于所述接收表面上方。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中，通過設(shè)置于所述打印頭上的一個或多個真空通道來施加所述真空，所述一個或多個真空通道具有位于所述打印頭的孔附近的孔。25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述流體移除特征包括吸收劑材料，所述吸收劑材料用于從所述接收表面抽走所述過量鞘流體。26.根據(jù)權(quán)利要求21至25中任一項所述的系統(tǒng)，還包括:可編程的控制處理器，其用于控制所述定位單元和控制所述材料從所述打印頭到所述接收表面上的分配。27.根據(jù)權(quán)利要求21至26中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述打印頭還包括中空突出部，所述中空突出部被構(gòu)造成從所述孔朝向所述接收表面延伸。28.根據(jù)權(quán)利要求21至27中任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述打印頭包括:用于接收和導(dǎo)向所述鞘流體的一個或多個第一通道和用于接收和導(dǎo)向所述水凝膠的一個或多個相應(yīng)第二通道，所述第二通道與所述第一通道在第一交點(diǎn)相交，所述第二通道和第一通道在所述第一交點(diǎn)結(jié)合在一起以形成分配通道，所述分配通道延伸到所述孔。29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，所述打印頭包括兩個第二通道，所述第二通道中每一個適于傳送相應(yīng)水凝膠，所述兩個第二通道在第二交點(diǎn)相交并且在所述第二交點(diǎn)結(jié)合在一起以形成第三通道，所述第三通道延伸到所述第一交點(diǎn)。30.—種打印三維(3D)結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括: -提供三維打印機(jī)，所述打印機(jī)包括: -至少一個打印頭，其包括用于分配材料的孔； -接收表面，其用于接收從所述打印頭的所述孔分配的所述材料的第一層；以及 -定位單元，其可操作地聯(lián)接到所述打印頭，所述定位單元用于將所述打印頭定位于三維空間中； -提供待分配的材料，所述待分配的材料包括鞘流體和一種或多種水凝膠； -向所述打印機(jī)編碼待打印的三維結(jié)構(gòu)； -從所述打印頭孔分配待分配的材料； -將分配的材料的第一層沉積到所述接收表面上； -通過將隨后分配的材料沉積到所述第一層和任何隨后沉積的材料層上而重復(fù)所述沉積步驟，從而以根據(jù)所述三維結(jié)構(gòu)的幾何布置來逐層沉積所述分配的材料;以及 -在沉積步驟期間或者在沉積步驟之間，在一個或多個時間點(diǎn)，移除由所述打印頭孔分配的過量鞘流體。31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述鞘流體包括適合于在與所述水凝膠接觸時使所述水凝膠交聯(lián)和凝固的交聯(lián)劑，所述接觸形成水凝膠纖維。32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述鞘流體和所述水凝膠以同軸布置分配，其中所述鞘流體包封所述水凝膠。33.根據(jù)權(quán)利要求30至32中任一項所述的方法，其中，所述沉積步驟和所述移除步驟持續(xù)地執(zhí)行，從而在沉積所述分配材料層時持續(xù)地移除所述過量鞘流體。34.根據(jù)權(quán)利要求30至32中任一項所述的方法，其中，所述移除步驟在所述沉積步驟之間和/或與所述沉積步驟同時間歇地執(zhí)行，從而在沉積所述分配材料層時間歇地移除所述過量鞘流體。35.根據(jù)權(quán)利要求30至34中任一項所述的方法，其中，所述一種或多種水凝膠適于支持分散于其中的活體細(xì)胞的生長和/或增殖。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于包括三維細(xì)胞結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)的增材制造的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括：至少一個打印頭，打印頭用于接收和分配材料，材料包括鞘流體和水凝膠，打印頭包括用于分配材料的孔，微流體通道，其用于接收和導(dǎo)向材料，射流開關(guān)，其對應(yīng)于打印頭中的微流體通道之一并且被構(gòu)造成允許或不允許微流體通道中的流體流動；接收表面，其用于接收從孔分配的材料的第一層；定位單元，其用于將打印頭的孔定位于三維空間中；以及分配裝置，其用于從打印頭的孔分配材料。
【IPC分類】B29C67/00, B41J2/14, C12N11/00, C08J3/075, B41J2/015, C12M3/00, B41J3/00
【公開號】CN105579219
【申請?zhí)枴緾N201480033951
【發(fā)明人】西蒙·特拉維斯·拜耳, 康拉德·瓦魯斯, 塔梅爾·穆罕默德, 阿拉斯·阿姆加德·穆罕默德·布蘇爾
【申請人】安斯百克特生物系統(tǒng)公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年6月13日
【公告號】CA2915737A1, EP3007882A1, US20160136895, WO2014197999A1