用于形成纤维管的方法和装置与流程

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。

发明背景

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；

-穿孔根据制毡针的规格形成一定大小，制毡针可以为约32(即，约0.65mm)至约43(即，约0.38mm)的规格；

-穿孔的中心-中心距离为约1mm至约10mm；并且

-从一个边缘内到另一个边缘的穿孔的长度为约1cm。

本公开的其它实施方案涉及包含根据一些所公开实施方案之一和/或另一个构造的纤维材料的生物相关和非生物相关产品，包括但不限于医疗装置、滤器、光学纤维、线缆包材、土工布、电池、燃料电池和装甲(例如)。

应了解，以下详细讨论的上文概念和附加概念的所有组合(其条件为这些概念不相互矛盾)预期作为本文公开发明主题的部分。具体地讲，在本公开结束出现的要求保护主题的所有组合预期作为本文公开发明主题的部分。也应了解，也可能在通过引用结合的任何公开中出现的本文明确使用术语应符合最与本文公开具体概念一致的意义。

附图简述

本领域的技术人员应了解，附图主要为了说明目的，而不是要限制本文所述发明主题的范围。附图不一定按比例，在某些情况下，本文公开发明主题的不同方面在附图中夸张或放大显示，以帮助了解不同的特征。在附图中，相似附图标记一般指示相似的特征(例如，功能相似和/或结构相似元件)。

图1显示纤维材料一起连结成用于组织工程用途的支架的方法的实施方案。

图2显示组装管状结构从支架形成和成形中所用装置的示例性部件的方法的实施方案。

图3显示通过本文公开方法和装置制造的管状结构的实施方案，该管状结构包括(1)非织造pga和(2)在管状结构两端上的非织造pet套箍。

一些本发明实施方案的详述

组织工程支架一般特征为能够适应活生物细胞连结的三维、多孔、生物相容性和生物可降解的材料。通常，用于软组织应用的支架可从天然生物材料(例如，胶原、纤维蛋白胶等)得到，或者可从合成聚合物(例如，聚(乙醇酸)、聚(甘油癸二酸酯)等)制造，用于硬组织(例如，骨)应用的支架也可包括金属和/或矿物组件。支架的三维结构，在自然组织大体解剖的宏观尺度和细胞的微观尺度两个尺度上，可从前述天然来源或合成材料通过不断增加的多种方法制造，包括传统纺织方法(例如，织造或针织)和使用更新近的技术(例如，3-d印刷)。

支架的示例用途是提供适用于细胞连结、增殖和胞外基质合成和沉积的临时支持结构。可设计支架模拟人和/或动物解剖结构(例如管，在血管结构情况下)的形状和尺寸。可认为支架结构材料的表面化学和降解性质可用于保证含水流体介质湿润性、蛋白吸附、细胞连结、生存性和表型，并通过胞外基质沉积和成熟速率与支架降解速率平衡保证在培养时间过程重新形成组织的结构和机械性质稳定性。孔径和孔互连性也可用于保证在整个支架厚度细胞穿透和连结以及在支架远区之间足够的组织互连性。另外，在特定长度尺度考虑时，支架结构的均匀性可理想保证在其上面形成组织的性质和功能的均匀性。

作为组织工程支架应用的合成材料的实例为针刺非织造聚(乙醇酸)。非织造pga，一般也称为pga毡或pga网，作为组织工程支架由freedle,vunjak-novakovicg,bironrj,eaglesdb,lesnoydc,barlowsk,langerr.(biodegradablepolymerscaffoldsfortissueengineering(用于组织工程的生物可降解聚合物支架),biotechnology(n.y.),1994jul;12(7):689-93)介绍。在那个研究中，在软骨组织工程背景下试验非织造pga支架，表明软骨细胞可结合到并合成这些支架多孔空间上和空间内的胞外基质。

其中在血管组织工程中应用的非织造pga支架的研究是niklasonle,gaoj,abbottwm,hirschikk,housers,marinir,langerr.(functionalarteriesgrowninvitro(体外生长的功能动脉),science,1999apr16;284(5413):489-93)的研究。在那个研究中，将牛血管得到的平滑肌细胞悬浮液用吸移管吸移到用氢氧化钠溶液预处理的非织造pga支架上(以提高亲水性、蛋白吸附和伴随细胞连结)。在生物反应器中8星期培养期间，其中脉动通过内腔传递的循环径向应变流到工程组织结构，平滑肌细胞分泌胶原和其它胞外基质蛋白。随后，将内皮细胞接种到结构的内腔上，并培养另外3天，随后，建立基本汇合内皮，最终得到自体组织工程血管，该血管能够以类似于自身血管的方式响应血管活性分子，并且能够在尤卡坦小型猪右隐动脉中经至少4星期植入和保持有效。

为了解决与自体细胞相关的问题，dahlsl,kohj,prabhakarv,niklasonle.(decellularizednativeandengineeredarterialscaffoldsfortransplantation(用于移植的脱细胞天然和工程动脉支架),celltransplant,2003;12(6):659-66)证明，可通过酶促和基于清洁剂的处理的组合给予基于非织造pga支架和平滑肌细胞的前述组织工程血管非细胞性。

由dahl等介绍的这种基本新方法进一步由humacyte公司发展，在dahlsl,kypsonap,lawsonjh,blumjl,straderjt,liy,mansonrj,tentewe,dibernardol,hensleymt,carterr,williamstp,prichardhl,deyms,begelmankg,niklasonle.的临床前报告中达到顶点(readilyavailabletissue-engineeredvasculargrafts(易得组织工程血管移植),scitranslmed.2011feb2;3(68):68ra9)。在这些临床前首要研究中，非织造pga支架通过人工缠结法从长方形条形成6mm内径圆筒形管，其中用单一钩针将纤维从围绕心轴包缠的pga条的两个边缘之间产生的界面的一侧拉到另一侧，dahletal.wo2012/094611,“tissueengineeredconstructs”(组织工程结构),2012年1月6日提交。

形成非织造pga管的前述人工方法可得到能够产生均匀组织工程构造的支架结构。然而，可存在关于例如形成管的人工特性的挑战。例如，通过人工缠结在非织造pga管中形成均匀接缝线，(a)可内在受制于与具体技术人员个体技术和训练相关的接缝线密度的可变性(在一些实施方案中，密度可在45至75mg/cc可接受密度范围内)；(b)可能耗时，例如，需要长达1小时形成单一约42cm长的管；(c)可能经常产生可能难以从周围非织造pga区分的接缝线，使得在管装入生物反应器时使接缝线以直线可靠取向有挑战；并且(d)可内在受制于与具体技术人员个体技术和训练相关的接缝线拉伸机械性质的可变性(例如，硬挺度、强度、断裂应变)。在一些实施方案中，形成支架管(例如，非织造pga管)的自动和/或机械方法可能合乎需要。

参考图1，将纤维支架材料条1(其实例为由聚(乙醇酸)(pga)制成的可降解非织造毡)送入“套箍连结装置”的下狭槽，使得条的一部分长度布置于包含多个孔2的套箍连结装置基底部分的顶上。根据要制造支架的所需用途，条可具有任意尺寸。示例性尺寸为约0.5cm至约15cm宽度，1cm至100cm长度，和约0.25mm至约2mm厚度。例如，用于制造管状支架的条可以为2.4cm宽，42cm长，和1mm厚。布置于套箍连结装置基底部分顶上的条的那部分长度可以为0.1cm至100cm长，在一些实施方案中，可以为1.2cm。孔可具有任何所需形状、尺寸及其符合条尺寸的组合。例如，孔可具有圆形、正方形、长方形等形状。在一些实施方案中，孔可基本为长方形，且其长轴垂直于纤维条的长轴。在一些实施方案中，孔可具有圆形形状，并且可以规则方式布置。例如，孔的布置包括3×7阵列21个圆孔，各具有1.5mm直径，在两个维度以中心-中心测量，均匀间隔3mm。

将第二纤维材料条3(其实例为由聚对苯二甲酸乙二酯(pet)制成的非织造毡，要用作第一条1的套箍或延伸部分)送入套箍连结装置的上通道，使得条3的一部分(0.1cm至100cm，在一个优选的实施方案中，1.2cm)布置在位于于包含多个孔的套箍连结装置部分顶上的条1部分的顶上。第二条可具有符合第一条尺寸的任意尺寸。例如，第二条可以为0.5cm至15cm宽，1cm至100cm长，和0.25mm至2mm厚。例如，要用作以上讨论第一条的实施方案的套箍，该条可以为2.4cm宽，1.2cm长(例如，见图1中的放大2)，和1mm厚。布置在位于套箍连结装置部分顶上的条部分顶上的条3的示例性部分尺寸可在0.1cm至100cm之间，例如1.2cm。应了解，可交换条1和条3，即，可布置条1覆盖条3，或者可布置条3覆盖条1(根据一些实施方案)。

套箍连结装置的可移动件4，包括在顶上的手柄5并在底上提供多个针6(例如，制毡针)，布置于套箍连结装置基底部分的顶上。在一个实施方案中，可移动件用电动机和导螺杆机电致动。在一些实施方案中，可移动件通过手柄人工致动，并且可构造成上下移动，其中可移动件的侧部或突出部分7装载在使可移动件移动限于垂直平面的套箍连结装置顶部的垂直狭槽8中。在另一个实施方案中，提供制毡针的可移动件体基本窄于通道的宽度和/或基本短于狭槽的长度(在一些实施方案中，基本小于相当于小于狭槽长度的一半)，使移动在垂直、横向和/或纵向不受限，从而允许上下、侧-侧和前后移动，或其组合。在一些实施方案中，可用背挡9或其它工具帮助对齐纤维材料。

在一些实施方案中，可移动件构造成在垂直、横向和纵向至少之一(在一些实施方案中多个，在一些实施方案中全部)移动。在一些实施方案中，在推下可移动件时，多个制毡针刺穿可重叠的两层纤维材料。制毡针的倒钩在材料1和3之间推和/或拉纤维，在上下重复带回可移动件多次，约1至约20次时，使两个材料逐渐缠结在一起。在一个实施方案中，制毡针有足够大规格，从而具有足够高纤维传送能力(例如，规格32(即，约0.65mm)针)，使得只需要一次上下移动就能缠结两种材料。在一些实施方案中，可利用三角刃42规格(即，约0.4mm)镀铬制毡针，并且可用任何次数的上下移动(例如，从1至约20的任何次数)缠结两种材料。在一些实施方案中，在套箍连结装置基底的孔可以为长方形，并且可移动件能够上下和侧-侧移动，上下推动可移动件，然后在再次推下之前移动任意横向距离(在通道尺寸限制内)，从而给予使针穿透位在横向交错的能力。

套箍连结装置的顶部可通过从定位销向上拉而去除，从而允许从装置去除连结的材料。在一个实施方案中，连结材料只从一侧缠结。在另一个实施方案中，3×7阵列21根制毡针包括推进纤维和顺利收回的标准(正向)制毡针和顺利插入和拉出纤维的倒置(反向)制毡针的交替组合，从而有效从两侧缠结材料。在一些实施方案中，在缠结，上下翻转，然后从相反侧缠结(即，制毡针从第一条1穿入第二条3)后，去除连结的材料。完成时，可修剪任何过量材料(例如，超出缠结在一起的部分的材料)。在一个实施方案中，条沿着其整个长度缠结在一起，没有过量材料。

参考图2a和图2b，条9(例如，如上所述制造)，包括可降解纤维材料以及在两端上连结的不可降解套箍材料，可布置于固体载体10顶上，固体载体10具有上面11，其宽度基本等于条的宽度(例如，2.4cm宽)，其上面长度基本长于条的长度(例如，在42cm长条的情况下，50cm长)，并包括位于上面中间中部并平行于载体长轴的半圆形沟槽12，半圆形沟槽12具有等于要制造的管的外直径。在一些实施方案中，管的外径可具有8mm直径。条的长边缘与载体上面的长边缘平行对齐。本领域的技术人员应了解，在一些实施方案中，材料条(例如9，参考图2a和2b)可包括可降解纤维材料，没有不可降解套箍材料。

具有小于或等于要制造的管的预期内径的直径的心轴13(例如，6mm直径，并包括在内不锈钢心轴顶上同心滑动的薄壁聚硅氧烷管)在条顶上居中，并向下压，从而在条和心轴压入半圆柱形沟槽时使条围绕心轴在宽度方向弯曲。条的长边缘现在从心轴的任一侧从半圆柱形沟槽基本垂直伸出。

固定件14，具有斜角引入端15通向沿长度延伸的单一基本长方形狭槽16，固定件14从条的一侧布置到合适位置。该固定件横向压向条的长边缘之一，使得在固定件尽可能横向压向固体载体时，固定件的面17基本与条的长边缘齐平。

第二固定件18，具有或不具有斜角引入端通向沿长度延伸的单一基本长方形孔，第二固定件18从条的相反侧布置到合适位置。在一个实施方案中，在第二固定件尽可能横向压向固体载体之前，条的这一相反侧的长边缘略微塞入相对支架的狭槽16(例如，使用约1mm至2mm厚度的薄金属或塑料片)。在此实施方案中，第二长边缘向相对的长边缘卷起，使得这些长边缘在界面相交，基本不重叠。在另一个实施方案中，第二固定件18以一定角度布置到合适位置，使得第二长边缘朝向相对固定件卷起，并相对于心轴向下成杯状，从而在基本非重叠界面与第一长边缘相交。在一些实施方案中，使用薄壁(约0.5至约2mm厚)、基本刚性、基本平滑表面、部分圆柱形的“临时固定件”，以使第二长边缘朝向第一固定件正向卷起，然后使此长边缘相对于心轴成杯状，所述临时固定件具有基本等于要制造的管的预期外径的直径(例如，8mm)，和长于固体载体和固定件长度的长度。

在一些实施方案中，临时固定件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几何形状的横截面。然后，可如上所述使第二固定件布置到合适位置。在一些实施方案中，然后，在第二固定件尽可能横向压向固体载体前，可使用超出载体和固定件延伸的临时固定件的部分作为柄，从两个固定件之间纵向拉出临时固定件，从而引导第二长边缘在基本非重叠界面与第一长边缘相交。

然后将在两个固定件每个的顶上和两端上固定的闩锁、夹具和/或定位销19(未显示)闭合，使两个固定件相互紧靠。在一些实施方案中，闩锁可以为任何功能上相当于锁作用类型夹具的闩锁/夹紧机械，其实例包括c型夹具、弹簧夹、带等。在其它实施方案中，定位销(未显示)可从第一和第二固定件的两侧纵向插入第一和第二固定件二者，用于将固定件夹在一起，同时保持其定位。

另外，在一些实施方案中，将包括单一或多个带倒钩制毡针20的线性阵列推入固定件的斜角引入端，并部分推入单一、基本长方形狭槽，使得针尖仍不接触第一条的长边缘。在一个实施方案中，各制毡针的无倒钩杆固定到阵列中，使得它们相互直接邻接，提供约1mm尖端-尖端距离。在此和相关实施方案中，根据要制造的管的长度，包括该阵列的制毡针数为1至250。在另一个实施方案中，制毡针可在标准(正向)制毡针和倒置(反向)制毡针之间交替。在一个优选的实施方案中，阵列包括30个标准(正向)42规格镀铬三角刃制毡针(例如，购自grozbeckert)的线性布置。在这些优选的实施方案中，针之间的尖端-尖端距离为4mm。设计针阵列，使得针能够通过针阵列靠着背挡夹紧在相关孔中刚性固定在适当位置，对针杆末端上的l形曲柄施加压力。另外，在此实施方案中，各针的l形曲柄相对于针阵列以相同取向固定，从而保证各三角刃针的三个倒钩面取向基本相同。在此实施方案中，针阵列用计算机控制线性致动器(例如，digitactuator(数字致动器),ultramotion,cutchogue,ny;si2035steppermotorcontroller(步进电动机控制器),appliedmotionproducts,watsonville,ca)机电推入斜角引入端。在其它实施方案中，可人工推进针阵列，例如，通过断开线性致动器的步进电动机，并转动步进电动机后面的人工调节把手。

在一些实施方案的方法的下一步骤，针阵列20可程序化，以重复推入和推出单一长方形狭槽，从而沿着固定件和条的长度纵向移动，且垂直于条完成各进出移动。随着各个移动，针垂直穿过并穿透条的第一长边缘和第二长边缘二者，接近并基本切向于条的厚度21的中心穿透(即，切向于7mm直径的圆，在想要为6mm内径和8mm外径的管的情况下)。在一个优选的实施方案中，针的带倒钩部分每一程跨过初始接缝线穿透约1cm。同样在一个优选的实施方案中，在垂直于条进行每个进出移动后，针阵列沿着条的长度纵向移动约1.33mm，且针向回穿入相同孔位置平均6次(例如)。在其它实施方案中，针可向回穿入相同孔位置不同次数(例如，约1至约20)。

在一个示例性实施方案中，针阵列20收回到其初始位置，闩锁、夹具和/或定位销打开，移开固定件，从而允许从装置移出管状材料(图2a和2b中的22，图3)。在一些实施方案中，如上所述形成的管状材料可重新放入半圆柱形沟槽12，封闭在固定件14和第二固定件18内，并经过另外的针刺(即，另外的针穿透)。另外，在一些实施方案中，在重新放入半圆柱形沟槽12之前或之后，在第一针刺期间形成的管状材料可围绕其一个或多个轴旋转。可利用相同或不同针数、相同或不同规格或形状、相同或不同针穿透数和/或相同或不同针刺式样的任何组合进行另外的针刺。如上所示，在一些实施方案中，管包括两个或更多个纤维部分(例如，图3中的1和2)。

上述实施方案可以很多方式实施。例如，设计和制造本文公开支架结构的实施方案可用硬件、软件或其组合实施。在软件中实施时，软件代码可在任何适合处理器或处理器集上执行，无论是在单一计算机中提供，还是在多个计算机之间分布。

另外，应了解，计算机可以任何多种形式体现，例如机架式计算机、台式计算机、笔记本计算机或平板计算机(即，处理机)。另外，计算机可嵌入一般不认作为计算机但具有适合处理能力的装置中，包括个人数字助理(pda)、智能手机或任何其它适合便携式或固定电子装置。计算机也可具有一个或多个输入和输出装置。尤其可用这些装置提供用户界面。可用于提供用户界面的输出装置的实例包括用于视觉表示输出的打印机或显示屏和用于听觉表示输出的扬声器或其它发声装置。可用于用户界面的输入装置的实例包括键盘和指针装置，例如鼠标、触板和数字化板。作为另一个实例，计算机可通过语音识别或以其它听觉格式接收输入信息。

此类计算机可通过一个或多个网络以任何适合形式互连，包括局域网或广域网，例如企业网和智能网(in)或互联网。这些网络可基于任何适合技术，并且可根据任何适合协议运行，可包括无线网络、有线网络或光纤网络。

本文描绘的任何方法或过程(例如，设计、制造和操作偶合结构(和以上公开的衍射光学元件))可作为在利用多种操作系统或平台任何之一的一个或多个处理器上可执行的软件编码。另外，该软件可用任何一些适合编程语言和/或编程或脚本工具书写，也可作为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码编译。

在此方面，不同发明概念可体现为用一个或多个程序编码的计算机可读存储介质(或多计算机可读存储介质)(例如，计算机内存、一个或多个软盘、压缩盘、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其它半导体装置中的电路配置或其它非临时介质或有形计算机存储介质)，在一个或多个计算机或其它处理器上执行时，这些程序进行实施本公开不同实施方案的方法。计算机可读介质可传输，使得在上面储存的程序可装载在一个或多个不同计算机或其它处理器上，以实施本公开的不同方面。

本文所用术语“程序”或“软件”以一般意义使用，指可用于为计算机或其它处理器编程以实施以上讨论实施方案的不同方面的任何类型计算机代码或计算机可执行指令集。另外，应了解，根据一个方面，一个或多个计算机程序在执行时进行本公开的一些实施方案的方法，且不必停留在单一计算机或处理器，而是以模块方式在一些不同计算机或处理器之间分布，以实施本公开的不同方面。

计算机可执行指令可采用很多形式，例如由一个或多个计算机或其它装置执行的程序模块。通常，程序模块包括进行特定工作或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、成分、数据结构等。一般程序模块的功能性可根据需要在不同实施方案中组合或分布。

数据结构也可以任何适合形式储存在计算机可读介质。为了说明简单，数据结构可显示有通过在数据结构中的位置相关的区域。利用在计算机可读介质中传达区域之间关系的位置为区域分配存储，可同样实现这些关系。然而，可用任何适合机制在数据结构区域中的信息之间建立关系，包括通过使用指针、标签或在数据元素之间建立关系的其它机制。

不同发明概念也可体现为一种或多种方法，其实例已提供。作为方法的部分进行的行动可以任何适合方式排序。因此，可构建多个实施方案，其中行动以不同于所说明的次序进行，可包括同时进行一些行动，尽管在说明性实施方案显示为依次行动。

在本申请中任何地方提供的对出版物或其它文献的任何和所有引用，包括但不限于专利、专利申请、文章、网页、书籍等，全文通过引用结合到本文中。

虽然以上详细描述了几个变化，但其它修改也是可能的。例如，在附图中描绘和/或在本文中描述的逻辑流程不需要所示具体次序或依次顺序达到理想结果。其它实施方案可在以下代表性权利要求的至少一些的范围内。

如本文别处提到，这些实施方案只为了说明目的描述，不是限制性的。其它实施方案是可能的，并由公开内容覆盖，这从本文中包含的教导显而易见。因此，本公开的宽度和范围不应受任何上述实施方案限制，而应只根据本公开支持的权利要求及其等同范围限定。另外，本公开的实施方案可包括方法、系统和设备/装置，这些可进一步包括来自任何其它公开方法、系统和装置的任何和所有元素，包括相应于结合最终决定性系统、装置和方法的任何和所有元素。换句话讲，来自一个或另一个公开实施方案的元素可与来自其它公开实施方案的元素互换。另外，所公开实施方案的一个或多个特征/元素可去除，且仍得到可专利主题(因此，得到更多本公开的实施方案)。另外，一些实施方案对应于这样的系统、装置和方法，该系统、装置和方法与现有技术教导相比，明确缺少一个和/或另一个元素、结构和/或步骤(按适用情况)，因此，代表可专利主题，并可与其区分(即，涉及这些实施方案的权利要求可包含提到缺少现有技术教导的一个或多个特征的负面限制)。

应了解，本文中定义和使用的所有定义支配词典定义、通过引用结合的文献中的定义和/或定义术语的一般含义。

应了解，除非清楚地指明相反，本文说明书和权利要求中所用不定冠词“一个”指“至少一个”。

应了解，本文说明书和权利要求中所用短语“和/或”指如此结合的元素“任一或二者”，即，共同存在于一些情况下和分离存在于其它情况的元素。用“和/或”列出的多个元素应以相同方式解释，即，“一个或多个”如此结合的元素。可任选存在不同于明确由“和/或”从句所确定元素的其它元素，无论与明确确定的那些元素相关还是无关。因此，作为非限制实例，在与开放式语言结合使用时，例如“包括”，对“a和/或b”的提述在一个实施方案中可只指a(任选包括b以外的其它元素)，在另一个实施方案中，可只指b(任选包括a以外的其它元素)，在另一个实施方案中，可指a和b二者(任选包括其它元素)，等等。

应了解，本文说明书和权利要求中所用“或”具有与以上限定“和/或”相同的含义。例如，在列举中各词语分开时，“或”或“和/或”应解释为包含性，即，包含一些或一列元素的至少一个也包含多于一个和任选另外的未列举项目。仅有清楚指明相反的词语，例如“仅一个”或“恰好一个”，或在权利要求中使用时，“由…组成”，指包含一些或一列元素的恰好一个元素。通常，在前有排它性词语时，例如“任一”、“之一”、“仅之一”或“恰好之一”，本文所用词语“或”应只解释为指示排它性选择(即，“一个或其它但非二者”)。在权利要求中使用时，“基本由…组成”应具有专利法范围中所用的一般含义。

应了解，与一列的一个或多个元素相关，本文说明书和权利要求中所用短语“至少一个”指选自该列元素中任何一个或多个元素的至少一个元素，而不必包括该列元素内明确列举的各个和每个元素的至少一个，且不排除该列元素内的任何元素组合。该限定也允许可任选存在不同于明确在短语“至少一个”所指元素列内确定的元素的其它元素，无论与明确确定的那些元素相关还是无关。因此，作为非限制实例，在一个实施方案中，“a和b至少之一”(或等同地，“a或b至少之一”，或等同地，“a和/或b至少之一”)可以指没有b存在下至少一个a，任选包括多于一个a(任选包括b以外的其它元素)；在另一个实施方案中，指没有a存在下至少一个b，任选包括多于一个b(任选包括a以外的其它元素)；在另一个实施方案中，指至少一个a(任选包括多于一个a)和至少一个b(任选包括多于一个b)(任选包括其它元素)，等等。

应了解，在权利要求和以上说明书中，所有过渡词，例如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“构成”等为开放式，即，意味包括但不限于。只有过渡词“由…组成”和“基本由…组成”应分别为封闭或半封闭式过渡词，如unitedstatespatentofficemanualofpatentexaminingprocedures(美国专利局专利审查程序手册),2111.03部分中所述。