[發明專利]用于氣管損傷修復的體內原位生物打印裝置

有效

• 申請號: 202110955415.4
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113712609B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 徐弢;趙文祥
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B17/00
• 分類號: A61B17/00;B29C64/20;B33Y30/00;A61F2/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 邢大鑫

本發明提供的用于氣管損傷修復的體內原位生物打印裝置，使用時，將物料輸送管路與注射模塊或管路模塊連接。直線驅動機構位于體外，帶動物料運輸件和執行機構運動到氣管內，使執行機構運動到待修復部位。根據氣管修復部位的內徑，通過第一旋轉驅動組件調整執行機構的旋轉角度，使打印針頭的端部與修復部位的內壁緊密接觸。在打印過程中，第二旋轉驅動組件帶動執行機構旋轉，使打印針頭的頭端沿待修復氣管的內壁周向旋轉。同時，直線驅動機構帶動執行機構沿待修復氣管的軸向運動。在執行機構運動的過程中，物料輸送管路向打印針頭輸送修復材料，通過打印針頭使修復材料附著在氣管內壁，完成在體內對氣管進行修復的過程。

技術領域

本發明涉及人體組織損傷修復裝置技術領域，尤其涉及一種用于氣管損傷修復的體內原位生物打印裝置。

背景技術

生物三維打印是一種基于計算機輔助的增材制造技術，借助生物打印機，將生物墨水按指定路徑層層堆積，精確控制生物材料、細胞和生長因子等在三維結構中的分布和組合，構建具有生物活性的組織或器官。目前，利用生物三維打印技術已經制造出多種組織，如皮膚、軟骨、血管、骨骼等，但是現有的生物三維打印都是在體外打印組織，再進行移植的過程，工序繁瑣，也增大了移植過程中打印組織被破壞和感染的風險。

氣管損傷類疾病是由于先天缺陷、物理損傷或腫瘤等造成氣管、支氣管損傷的一系列疾病的統稱，其包含氣管、支氣管狹窄，創傷性氣管閉合以及氣管黏膜損傷等，如果不及時治療，將會導致呼吸疼痛甚至癌癥的發生。以氣管、支氣管狹窄為例，針對氣管組織損傷類疾病，最常用的方式是“切除縫合法”，將狹窄部位切除，并將剩余部分縫合起來。這種方法的不足在于人為將氣管縮短，縫合時會增大縫合處的應力，存在縫合線崩開的風險，手術局限性高，而且同樣存在并發癥的風險。也有使用氣道球囊擴張術，氣管、支氣管支架等將氣管撐開等技術，這類技術的不足在于支架一般選擇金屬編織支架，生物相容性差，會引起結核、外傷等瘢痕病變，需要等病情穩定后取出支架，手術復雜。

利用組織工程構建氣管支架是一項比較新的技術，現有技術中也提出了許多利用組織工程采用不同工藝進行氣管構建的方法，但是這些研究都是傳統生物打印的范疇，在體外構建組織支架，之后移植到體內的過程。這種方式的共同問題在于，體外構建成熟的組織支架需要人工創建組織生長分化的微環境，對于現有的研究還較為困難；另外，打印的組織工程支架通常初始強度較弱，容易在移植的過程中被污染或破壞，另外，基于外科手術的移植操作也會增大術后并發癥的風險。

發明內容

本發明提供一種用于氣管損傷修復的體內原位生物打印裝置，用以解決現有技術中在進行生物組織修復時，需要先進行體外生物組織構建，再進行移植，導致工序繁瑣的問題；以及創建組織生長分化的微環境較為困難，同時增大了移植過程中打印組織被破壞和感染的風險的缺陷。本發明實現對受損組織直接在體內進行修復的效果。

本發明提供一種用于氣管損傷修復的體內原位生物打印裝置，包括：直線驅動機構；物料輸送組件，包括物料輸送件和至少一個物料輸送管路，所述物料輸送件的尾端與所述直線驅動機構的運動部分連接，所述物料輸送件的內部設置有至少一個貫穿所述物料輸送件的物料輸送通道，每個所述物料輸送通道內設置有一個所述物料輸送管路，所述物料輸送管路的尾端穿出所述物料輸送通道的尾端，用于與注射模塊或光路模塊連接；連接關節，所述連接關節的尾端與所述物料輸送件的頭端旋轉連接，旋轉軸線與所述直線驅動機構的運動方向平行；執行機構，所述執行機構包括殼體、旋轉關節和打印針頭，所述殼體的尾端與所述旋轉關節可拆卸連接，所述旋轉關節的尾端與所述連接關節的頭端旋轉連接，旋轉軸線與所述直線驅動機構的移動方向垂直，所述打印針頭位于所述殼體內，且所述打印針頭的頭端由所述殼體的頭端穿出，所述打印針頭的頭端用于與生物組織接觸，所述物料輸送管路穿過所述物料輸送通道、所述連接關節以及所述旋轉關節后與所述打印針頭的尾端連通；控制裝置，所述控制裝置包括用于驅動所述旋轉關節旋轉的第一旋轉驅動組件和用于驅動所述連接關節旋轉的第二旋轉驅動組件。