[发明专利]一种关节腔软骨3D打印单元及其打印设备

说明书

本发明涉及一种关节腔软骨3D打印单元及其打印设备，包括喷头、伸缩底座和支撑组件；支撑组件包括滑套、固定套、第一杆组和第二杆组，固定套设置在滑套内，喷头穿过固定套设置在伸缩底座上，喷头喷墨方向与第一杆组张开朝向一致；喷头内径小于固定套内径，固定套设置有平动连接件使喷头能够相对固定套沿打印平面平动和轴向运动。通过在喷头上设置支撑组件能够使在打印时通过支撑组件将创口处其他组织阻隔在喷头打印区域外围；将喷头穿过固定套设置在伸缩底座上，使喷某头能够沿Z轴方向伸缩；固定套设置有平动连接件能够使固定套与喷头连接，使喷头在打印时能够相对固定套沿打印平面平动，又能使喷头沿Z轴方向自由伸缩。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种关节腔软骨3D打印单元及其打印设备。

背景技术

关节腔软骨缺损临床常见，据统计60％以上膝关节镜手术患者伴有软骨缺损，其中42％为单纯透明软骨缺损，即软骨缺损的深度不超过钙化层，缺损的面积在2～4C㎡之间。由于透明软骨没有血管、神经和淋巴系统，自然修复能力低下，直径超过2mm的缺损几乎不能完全修复。如果不进行及时有效治疗，损伤将继续加重并引发关节炎，出现关节疼痛肿胀或畸形。针对此类软骨缺损，临床常用方法是采用微骨折术使骨髓血渗出，利用血凝块中的间充质干细胞增殖、修复软骨缺损，但最终形成的是耐磨性较差的纤维软骨，与天然软骨存在本质差异，难以确保其治疗的长期有效性。

经过发明人的研究发现采用合适的生物墨水在关节腔软骨缺损位置进行原位3D打印缺损软骨能够有效解决现有技术中采用骨髓血修复出的软骨与天然软骨存在本质差异的问题，确保治疗长期有效性。发明人将软骨打印运动过程分解为喷头沿修复平面(即XY面内)的运动和喷头沿垂直于修复平面的直线(Z轴)运动两部分，但随后在进行关节腔原位打印研究的过程中发明人发现虽然关节腔创口大小足够提供打印机喷头的打印空间，但普通的3D打印机喷头在进行原位打印时会面临创口处相邻组织入侵打印机喷头打印区域从而影响打印效果的问题。

因此，增加支撑结构以提供无遮挡打印空间，是确保3D打印质量的必要条件，也是最终解决关节腔软骨缺损问题的重要前提。

在实际的研发中，发现增加的支撑结构可能对打印部件形成干涉，使打印动作受限，无法完成打印操作，因此，还需要解决两如何协同的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种关节腔软骨3D打印单元及其打印设备，用于在创口大小足够提供打印机喷头打印空间的条件下，解决创口处其他组织入侵打印机喷头打印区域引起打印喷头打印空间不充分的问题，同时，进一步，还解决了支撑结构和打印部件如何协同的问题。

本发明之一通过以下技术方案实现：

一种关节腔软骨3D打印单元，包括喷头、支撑组件和平动组件；所述支撑组件包括滑套、固定套、第一杆组、第二杆组和开闭驱动机构，所述固定套呈间隙地套装在喷头外部，所述滑套滑动地套于所述固定套上，所述第一杆组包括多个呈环状铰接在滑套上的支撑杆，所述第二杆组包括与支撑杆一一对应设置的连接杆，所述连接杆的一端与固定套铰接，另一端与支撑杆铰接，所述的支撑杆的另一端铰接在滑套上，所述滑套沿固定套滑动时，所述支撑杆被打开成伞状或收拢至滑套外圆面内，所述开闭驱动机构包括设置在固定套外部的伸缩电杆和设置在伸缩电杆与滑套之间的牵引杆；所述平动组件包括多个设置在固定套内部的伸缩杆，多个所述伸缩杆均匀分布在固定套的同一圆周上，多个所述伸缩杆一端与喷头连接，另一端与固定套内壁活动连接，所述伸缩杆沿固定套圆周转动和固定套径向伸缩，实现喷头沿打印平面平动。

进一步，所述伸缩电杆在固定套外部共设置两个，且在固定套外部圆周上均匀分布，所述滑套上设置有电杆固定座，所述伸缩电杆可拆卸设置在固定座上，所述伸缩电杆的伸缩端部与牵引杆一端铰接，所述牵引杆的另一端与滑套铰接。

进一步，所述支撑杆靠近连接杆的一端设置有向内折弯的弧形段。