[實用新型]一種原位3D打印軟骨修復裝置

有效

• 申請號: 202023086567.5
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN214383267U
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發明（設計）人: 宋長輝;李意濃;雷浩楊;余家闊;楊永強
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;北京大學第三醫院（北京大學第三臨床醫學院）
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B29C64/20;B29C64/209;B29C64/264;B29C64/321;B29C64/236;B29C64/393;B33Y10/00;B33Y30/00;B33Y40/00;B33Y50/02;A61F2/28
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本實用新型公開了一種原位3D打印軟骨修復裝置，裝置包括透鏡、原材料容器、固化光源、轉接架、光纖、三通頭、推動板、模組、注射針、壓板以及機械臂；所述透鏡通過U形卡槽固設在三通頭內部，三通頭與光纖通過螺紋連接，光纖與固化光源通過螺紋連接，固化光源與轉接架通過螺栓連接，模組與轉接架通過螺栓螺母連接，推動板與模組通過螺栓螺母連接，轉接架與機械臂通過螺栓連接，原材料容器與模組通過壓板連接，注射針與原材料容器通過螺紋連接。本實用新型通過數字化手段控制6軸機械臂帶動打印噴頭直接在軟骨缺陷處直接原位打印修復，過程簡單，人工介入時間短，可實現多種生物材料、多種結構的高精度原位3D打印精準修復。

技術領域

本實用新型屬于増材制造技術領域，具體涉及一種原位3D打印軟骨修復裝置。

背景技術

傳統軟骨修復技術有骨髓刺激術和馬賽克成形術，骨髓刺激術通過對軟骨下骨的鉆孔、磨蝕或微骨折來刺激軟骨愈合，馬賽克成形術通過挖取非運動關節軟骨填充軟骨損傷處，達到軟骨愈合的目的。傳統軟骨修復技術是一種破壞性的方式達到軟骨修復的目的，對人體有一定的損傷。

新型軟骨修復技術為組織工程技術，將接種有軟骨細胞的生物材料添加到軟骨損傷處，直接植入。現有技術主要是基于手持式3D打印設備的軟骨修復方式，其主要過程是臨床醫生通過手持生物槍直接在軟骨破損處添加修復材料以達到治療目的。但這種通過醫生手持生物槍的方法無法保證修復精度要求，且僅能打印修復簡單形狀的軟骨缺損，無法滿足人體內環境復雜的情況。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出一種原位3D打印軟骨修復裝置，通過數字化手段精確控制機械臂已達到精準修改軟骨組織的目的。

為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種原位3D打印軟骨修復裝置，與主控板連接，包括透鏡、原材料容器、固化光源、轉接架、光纖、三通頭、推動板、模組、注射針、壓板以及機械臂；

所述透鏡通過U形卡槽固設在三通頭內部，所述三通頭與光纖通過螺紋連接，所述光纖與固化光源通過螺紋連接，所述固化光源與轉接架通過螺栓連接，所述模組與轉接架通過螺栓螺母配合連接，所述推動板與模組通過螺栓螺母連接，所述轉接架與機械臂通過螺栓連接，所述原材料容器與模組通過所述壓板固定連接，所述注射針與原材料容器通過螺紋連接；

所述光源通過光纖進入三通頭，透鏡將光源聚焦并從側面射出照在注射針頂端，模組通過推動板推壓原材料容器，原材料從注射針流出，在光照下邊注射邊凝固，打印過程配合機械臂控制打印位置與打印方向。

進一步的，所述模組包括步進電機、導軌、滑臺、螺桿、聯軸器以及支架，所述步進電機通過聯軸器與螺桿連接，步進電機和導軌通過螺栓螺母與支架連接，所述滑臺與導軌通過配合使滑臺在導軌上滑動，滑臺與螺桿通過螺旋副傳遞動力。

進一步的，所述步進電機在主控板的控制下，轉動特定角度，通過螺桿傳動控制推動板推進特定的平移距離，從而擠出相應的打印原材料。

進一步的，所述原材料容器具體采用可更換注射器。

進一步的，所述注射器與轉接架具體通過兩塊壓板連接，注射器的推壓端與模組的推動板通過壓板連接。

進一步的，所述機械臂為6軸機械臂，用于精確控制注射針的打印位置以及打印方向。

進一步的，所述固化光源具體采用藍光。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

1、本實用新型通過機械臂帶動打印頭直接在軟骨缺陷處直接原位打印修復，過程簡單，人工介入時間短，通過數字化手段控制的6軸機械臂原位3D打印技術，可實現多種生物材料、多種結構的高精度原位3D打印精準修復。