[发明专利]一种生物3D打印装置

说明书

技术领域

本发明属于医疗装置领域，具体涉及一种可在体内应用的，能实时进行器官组织病损信息搜集和分析，并进行原位打印的生物3D打印装置。

背景技术

相当一部分患者由于疾病导致体内器官组织出现缺损，从而需要进行器官组织移植或修复手术，如肝脏病损、胃肠道瘘等。许多手术都会带来较大创伤，或者修复效果并不理想。

3D打印（3D Printing）也称为“增材制造（Additive Manufacturing）”是一门以数据设计文件为基础，将材料逐层沉积或黏合以构造成三维物体的新兴的快速成型技术。生物3D打印是将工业3D打印技术与生物医学技术相结合，以人体细胞和生物材料为打印原料，进行组织和器官的仿生重建。3D打印技术相比于其它组织工程支架快速成型技术具有不可比拟的优点，具体体现在五个方面：第一，构建复杂组织或器官的精度高，能真正实现细胞层面的组装和构建；第二，可实现细胞与材料有机组合，3D打印能根据组织或器官中的不同细胞、基质等实际情况，进行仿真排列和组合，且一次成型；第三，可以根据缺损组织或器官的实际情况进行即时、快速、可控的计算机三维模型再现。第四，个性化制造复杂组织器官，成本可控；第五，可实现便携、高效、能耗低、生物材料用量少的快速制造。

随着工业3D打印技术的发展，将生物医学技术与3D生物打印结合起来，用以进行组织和器官的仿生重建，必将成为将来的发展方向，现有技术对生物3D打印的研究集中在体外，而对体内进行原位修复的报道较少，本发明基于这样的事实提供一种便于在人体内进行生物3D打印装置。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明提供了一种体内使用的结合信息搜集和材料/细胞打印功能的生物3D打印装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明设计了一种体内使用的结合信息搜集和材料/细胞打印功能的生物3D打印装置，所述3D打印装置包括内部设有打印管道和探测管道的第一管道主体，所述打印管道和探测管道并排设置；所述打印管道包括3D打印头和第二管道主体；所述第二管道主体内设有打印介质腔及在打印介质腔内活动的活塞；所述探测管道前端为探测头，后端为图像数据输出口，所述探测头和图像数据输出口通过数据通道连接；所述打印管道和探测管道从第一管道主体前端的出口伸出。

本发明将打印介质储存在打印介质腔中，通过活塞的运动使打印介质从3D打印头中喷出，从而实现打印。本发明采用此种设置，主要包括以下几方面原因：首先，打印介质粘度较大，在打印管道中输送非常困难，精确控制更加困难，本发明通过活塞的运动控制打印介质的输送，更易控制打印过程；其次，采用活塞的方式，打印介质的输入将改变为由3D打印头一侧输入，可以根据不同的需要，由3D打印头一侧依次装载不同种类的打印介质，使形成类似“过滤柱”分层结构的打印介质，实现不同成分的打印介质的依序、快速打印，实现精确治疗；再次，为了应用的需要，可能往打印介质中添加药物或生物活性物质。由于一些药物或生物活性物质本身不太稳定，已有的长管输送可能会导致物质变性或者失活的情况。而本发明的方式避免了长距离输送的费时、费料的情况，可以快速完成输送机打过程，确保药物或生物活性物质的活性，也节约原料。

优选地，所述3D打印头与第二管道主体的连接方式为可拆卸连接。采用此种设置一方面有利于3D打印头的清洗，另一方面，可根据修复组织的需要，当使用不同的打印介质时，更换3D打印头，防止打印介质的交叉混合从而影响打印质量。

另一方面，3D打印头的可拆卸连接也方便打印介质的灌装。

优选地，所述第二管道主体内壁上设有导轨，所述活塞沿该导轨活动。导轨的设置可以对活塞的活动起到定位的作用。导轨的数量可以是一条或多条，相应的，活塞上设有与导轨配合的延伸部，当活塞放置在第二管道主体内，所述延伸部容纳于导轨中，实现定位。作为一种实施方式，所述延伸部可以是能在导轨内滑动的滚轮或导轨滑块等其它相适配的部件。

优选地，所述生物3D打印装置还包括用于控制活塞活动的动力传送装置。进一步优选地，所述动力传送装置为液压传送装置或气压传送装置。通过动力传送装置推动活塞挤压位于打印介质腔中的打印介质，从而实现打印介质的成功挤出。