一种手持式皮肤原位打印氧化固化装置

技术领域

本发明属于3D打印装置领域，具体涉及一种手持式皮肤原位打印氧化固化装置。

背景技术

由于创伤愈合过程的病理生理复杂性，很难实现理想的组织再生。近几十年来，主要采用天然和人工皮肤移植用于治疗创面愈合。然而，它们大多价格昂贵，后期护理费用较高。水凝胶具有可注射、填充伤口、保持伤口处水分以及药物输送等特点，已成为创面愈合的研究热点。尤其是随着3D打印技术的兴起，水凝胶和生物打印机的结合可以根据伤口大小形状，在体外直接构建仿生组织替代皮肤组织，这种方法可以加速修复，但需要大量硬件进入手术室，设备在使用前必须经过消毒，增加大量的人力物力消耗。另外，水凝胶前体溶液含有儿茶酚Cat基团和硫脲NCSN基团需要通过喷洒强氧化剂高碘酸钠进行氧化固化；氧化固化过程需要分步加入混合均匀的水凝胶前体溶液，同时在水凝胶前体溶液的顶部滴加强氧化剂，操作过程复杂，操作不当将影响水凝胶成品状态。另外，如CN 106891527 A中所述，生物墨水室每次使用完都要彻底清洗干燥后才能下次使用，操作繁琐。因此，亟需开发一种适用于临床操作，体积小巧结构简单，生物墨水室可拆卸、可替换，同时能够解决水凝胶氧化固化的打印固化装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种手持式皮肤原位打印氧化固化装置,手持装置在创伤处，通过外接气压驱动装置来控制生物墨水室中水凝胶前体的释放速度以及生物墨水室氧化剂的喷洒速度，从而解决在受损创伤皮肤原位直接打印并实现氧化固定的问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种实验室用手持式皮肤打印固化装置的具体技术方案如下：

一种手持式皮肤原位打印氧化固化装置，该装置由生物墨盒、共线挤压喷嘴和打印喷头组成，生物墨盒内设有三个生物墨水室；两个相邻的生物墨水室头部通过螺纹与共线挤压喷嘴连接，尾部与气体管道连接；第三个生物墨水室头部通过螺纹与打印喷头连接，尾部与气体管道连接，通过气压驱动装置单独控制每个生物墨水室材料的挤出速度，实现打印材料的迅速固化。

所述生物墨水室内置可移动橡胶塞，通过气压驱动装置可控制生物墨水水凝胶前体溶液和氧化剂的流出速度，生物墨水水凝胶前体溶液在共线挤压喷嘴处实现混合并挤压喷出混合后的液体。

所述的生物墨水室尾部与气体管道连接处，设有圆形直径7-12 mm的密封垫以保证生物墨水室的气密性。

所述的共线挤压喷嘴设有内螺纹，生物墨水室头部设有螺纹段，彼此间可通过螺纹实现紧密连接。

所述的打印喷头设有内螺纹，生物墨水室头部设有螺纹段，彼此间可通过螺纹实现紧密连接。

所述的生物墨盒为中空透明长方体，长*宽*高为150-200 mm*45-55 mm*15-20mm，上下左右8个角均采用倒圆角设计，大小形状便于手持。

进一步的所述生物墨盒的形状为三角形、正方形等多种形状。

所述的生物墨水室为中空透明圆柱体，直径*长为9-15 mm*150-200 mm。

所述的生物墨水室为可替换墨水室，在实际使用过程中可替换不同的生物墨水材料。

所述的生物墨水室为树脂材料或玻璃材质，具有防腐的作用。

所述的生物墨水室带有刻度标识。

所述的共线挤压喷嘴材质为玻璃、陶瓷、金属或高分子。

所述的打印喷头螺纹外部直径为9-15 mm，内部直径为7-12 mm。

所述的打印喷头材质为不锈钢材质，且设有防滑螺纹。

所述打印喷头可耐受压力为0-12 MPa，且氧化剂通过喷头呈空心锥形雾化状态。

本发明的一种实验室用手持式皮肤打印固化装置具有以下优点：

（1）该装置具有可手动使用、结构小巧灵活便于无菌操作，非常适用于皮肤创面临床操作中；

（2）该装置能够通过共线挤压喷嘴混合水凝胶前体溶液，通过气压装置控制混合的速度，通过打印喷头进行氧化固化，过程可控操作简单；

（3）该装置中生物墨水室可拆卸可替代，无需等生物墨水室清洗干燥后再加入生物墨水，操作简便。

附图说明

图1为本发明的一种实验室用手持式皮肤打印固化装置结构示意图和局部放大图；

图2为本发明的一种实验室用手持式皮肤打印固化装置俯视结构示意图；

图3为共线挤压喷嘴剖面结构示意图；

图4为共线挤压喷嘴俯视结构示意图。

附图标记说明：1、生物墨盒，2、共线挤压喷嘴，3、打印喷头，4、生物墨水室，5、密封垫，6、可移动橡胶塞，7、刻度线。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合具体实施例以及附图，对本发明一种实验室用手持式皮肤打印固化装置做进一步详细的描述。

如附图所示，图1为本发明的一种实验室用手持式皮肤打印固化装置结构示意图和局部放大图。一种手持式皮肤原位打印氧化固化装置，该装置由生物墨盒(1)、共线挤压喷嘴(2)和打印喷头(3)组成，生物墨盒(1)内含有三个生物墨水室(4)；其中两个相邻的生物墨水室(4)头部通过螺纹与共线挤压喷嘴(2)连接，尾部与气体管道连接；第三个生物墨水室(4)头部通过螺纹与打印喷头(3)连接，尾部与气体管道连接，所有的生物墨水室(4)内均置有可移动橡胶塞(6)，生物墨水室(4)尾部与气体管道连接处，设有密封垫(5)以保证生物墨水室(4)的气密性；共线挤压喷嘴(2)材质为不锈钢，呈椭圆形，设有内螺纹，生物墨水室(4)头部设有外螺纹，彼此间可通过螺纹实现紧密连接，可与两个生物墨水室(4)相连接；打印喷头(3)呈锥形设计，不锈钢材质，外部设计有防滑螺纹，内部设有内螺纹，生物墨水室(4)头部设有外螺纹，彼此间可通过螺纹实现紧密连接；生物墨盒(4)采用透明塑料材质，为中空透明长方体，长*宽*高为200 mm *55 mm *20 mm，上下左右8个角均采用倒圆角设计。生物墨水室(4)为树脂材料制成，外部设有刻度(7)，可适应于多种生物墨水材料，具有防腐的作用。

配置确定好浓度和恰当摩尔比的人胶原蛋白-苯醌、人胶原蛋白-硫脲和高碘酸钠从生物墨水室尾部加入；将密封垫和可移动橡胶塞依次装入生物墨水室塞好后。将实验室用手持式皮肤打印固化装置，置于受损皮肤上侧，通过气压驱动装置控制人胶原蛋白-苯醌、人胶原蛋白-硫脲释放速度，两者在共线挤压喷嘴(2)出均匀混合，再通过气压控制高碘酸钠从螺纹打印喷头(3)出喷洒，均匀喷撒在混合在水凝胶混合液上方，等待60 S完成氧化固定。

利用本装置实现皮肤伤口、破损部位原位固定，避免人工直接加入的误差操作，具有可手动使用、结构小巧、操作简便灵活，可广泛用于实验操作中和皮肤创面临床操作中。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。