[发明专利]用于气管损伤修复的体内原位生物打印装置

说明书

本发明提供的用于气管损伤修复的体内原位生物打印装置，使用时，将物料输送管路与注射模块或管路模块连接。直线驱动机构位于体外，带动物料运输件和执行机构运动到气管内，使执行机构运动到待修复部位。根据气管修复部位的内径，通过第一旋转驱动组件调整执行机构的旋转角度，使打印针头的端部与修复部位的内壁紧密接触。在打印过程中，第二旋转驱动组件带动执行机构旋转，使打印针头的头端沿待修复气管的内壁周向旋转。同时，直线驱动机构带动执行机构沿待修复气管的轴向运动。在执行机构运动的过程中，物料输送管路向打印针头输送修复材料，通过打印针头使修复材料附着在气管内壁，完成在体内对气管进行修复的过程。

技术领域

本发明涉及人体组织损伤修复装置技术领域，尤其涉及一种用于气管损伤修复的体内原位生物打印装置。

背景技术

生物三维打印是一种基于计算机辅助的增材制造技术，借助生物打印机，将生物墨水按指定路径层层堆积，精确控制生物材料、细胞和生长因子等在三维结构中的分布和组合，构建具有生物活性的组织或器官。目前，利用生物三维打印技术已经制造出多种组织，如皮肤、软骨、血管、骨骼等，但是现有的生物三维打印都是在体外打印组织，再进行移植的过程，工序繁琐，也增大了移植过程中打印组织被破坏和感染的风险。

气管损伤类疾病是由于先天缺陷、物理损伤或肿瘤等造成气管、支气管损伤的一系列疾病的统称，其包含气管、支气管狭窄，创伤性气管闭合以及气管黏膜损伤等，如果不及时治疗，将会导致呼吸疼痛甚至癌症的发生。以气管、支气管狭窄为例，针对气管组织损伤类疾病，最常用的方式是“切除缝合法”，将狭窄部位切除，并将剩余部分缝合起来。这种方法的不足在于人为将气管缩短，缝合时会增大缝合处的应力，存在缝合线崩开的风险，手术局限性高，而且同样存在并发症的风险。也有使用气道球囊扩张术，气管、支气管支架等将气管撑开等技术，这类技术的不足在于支架一般选择金属编织支架，生物相容性差，会引起结核、外伤等瘢痕病变，需要等病情稳定后取出支架，手术复杂。

利用组织工程构建气管支架是一项比较新的技术，现有技术中也提出了许多利用组织工程采用不同工艺进行气管构建的方法，但是这些研究都是传统生物打印的范畴，在体外构建组织支架，之后移植到体内的过程。这种方式的共同问题在于，体外构建成熟的组织支架需要人工创建组织生长分化的微环境，对于现有的研究还较为困难；另外，打印的组织工程支架通常初始强度较弱，容易在移植的过程中被污染或破坏，另外，基于外科手术的移植操作也会增大术后并发症的风险。

发明内容

本发明提供一种用于气管损伤修复的体内原位生物打印装置，用以解决现有技术中在进行生物组织修复时，需要先进行体外生物组织构建，再进行移植，导致工序繁琐的问题；以及创建组织生长分化的微环境较为困难，同时增大了移植过程中打印组织被破坏和感染的风险的缺陷。本发明实现对受损组织直接在体内进行修复的效果。

本发明提供一种用于气管损伤修复的体内原位生物打印装置，包括：直线驱动机构；物料输送组件，包括物料输送件和至少一个物料输送管路，所述物料输送件的尾端与所述直线驱动机构的运动部分连接，所述物料输送件的内部设置有至少一个贯穿所述物料输送件的物料输送通道，每个所述物料输送通道内设置有一个所述物料输送管路，所述物料输送管路的尾端穿出所述物料输送通道的尾端，用于与注射模块或光路模块连接；连接关节，所述连接关节的尾端与所述物料输送件的头端旋转连接，旋转轴线与所述直线驱动机构的运动方向平行；执行机构，所述执行机构包括壳体、旋转关节和打印针头，所述壳体的尾端与所述旋转关节可拆卸连接，所述旋转关节的尾端与所述连接关节的头端旋转连接，旋转轴线与所述直线驱动机构的移动方向垂直，所述打印针头位于所述壳体内，且所述打印针头的头端由所述壳体的头端穿出，所述打印针头的头端用于与生物组织接触，所述物料输送管路穿过所述物料输送通道、所述连接关节以及所述旋转关节后与所述打印针头的尾端连通；控制装置，所述控制装置包括用于驱动所述旋转关节旋转的第一旋转驱动组件和用于驱动所述连接关节旋转的第二旋转驱动组件。