CN110053255A - 管腔组织构建体打印装置及其打印方法和3d生物打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种管腔组织构建体打印装置及其打印方法和3D生物打印机。其中，管腔组织构建体打印装置包括喷头组件，用于打印生物构建体；以及生物打印平台，用于支撑管腔组织，且用于承载所述喷头组件打印的生物构建体，以及用于将生物构建体施加在管腔组织的内表面上。管腔组织构建体打印装置通过设置喷头组件和生物打印平台，喷头组件通过生物打印平台将生物构建体施加于管腔组织的内表面上，避免管腔组织在长时间植入后血栓的再次发生和管腔再狭窄等问题的出现，提高了管腔组织的生物可靠性。

Description

管腔组织构建体打印装置及其打印方法和3D生物打印机

技术领域

本发明涉及3D生物打印技术领域，尤其涉及一种管腔组织构建体打印装置及其打印方法和3D生物打印机。

背景技术

相关技术中，常见的人工血管是由聚合物纤维(例如尼龙、涤纶)、蚕丝或膨体聚四氟乙烯制成的。在进行血管移植时，可利用完整的人工血管对病变或受损的血管进行替换。虽然使用这种人工血管对病变或受损血管进行替换在临床上已取得巨大成效，但其依然面临难以解决的问题，包括在长时间植入后血栓的再次发生和管腔再狭窄的出现。导致这些问题的根本原因在于，这种人工血管的内表面上缺少完整的内皮细胞层。

此外，由于人工血管在径向上几乎不能发生形变，相关技术无法通过外部对人工血管进行压缩，使生物墨汁形成的生物构建体完全均匀、完整且平整地贴合在人工血管的内壁上。

发明内容

为克服以上技术缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种管腔组织构建体打印装置及其打印方法和3D生物打印机，能够提高管腔组织的生物可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种管腔组织构建体打印装置，包括：

喷头组件，用于打印生物构建体；以及

生物打印平台，用于支撑管腔组织，且用于承载所述喷头组件打印的生物构建体，以及用于将生物构建体施加在管腔组织的内表面上。

在一些实施例中，所述喷头组件包括：

生物墨汁容器，用于容纳生物墨汁；

医用胶容器，用于容纳医用胶；以及

喷嘴，可择一与所述生物墨汁容器和所述医用胶容器连通。

在一些实施例中，所述喷头组件包括：

医用胶喷头，用于在生物构建体的表面施加医用胶；以及

生物墨汁喷头，用于向所述生物打印平台提供生物墨汁，以打印生物构建体。

在一些实施例中，所述医用胶喷头包括：

医用胶容器，用于容纳医用胶；以及

医用胶喷嘴，与所述医用胶容器连通，用于将所述医用胶容器内的医用胶施加于所述生物构建体的表面。

在一些实施例中，所述医用胶容器与医用胶喷嘴彼此独立或成一体化。

在一些实施例中，所述医用胶喷头包括医用胶活塞，设于所述医用胶容器，所述医用胶活塞用于将所述医用胶容器内的医用胶推出。

在一些实施例中，所述医用胶喷头包括加样针。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括第一施力部件，用于使医用胶从所述医用胶喷头喷出。

在一些实施例中，所述第一施力部件包括第一气泵，用于提供气体压力，使医用胶从所述医用胶喷头喷出。

在一些实施例中，所述第一施力部件包括第一柱塞泵，用于提供推力，使医用胶从所述医用胶喷头喷出。

在一些实施例中，所述生物墨汁喷头包括：

生物墨汁容器，用于容纳生物墨汁；以及

生物墨汁喷嘴，与所述生物墨汁容器连通，用于将所述生物墨汁容器内的生物墨汁喷出，以打印生物构建体。

在一些实施例中，所述生物墨汁容器与所述生物墨汁喷嘴彼此独立或成一体化。

在一些实施例中，所述生物墨汁喷头包括生物墨汁活塞，设于所述生物墨汁容器，所述生物墨汁活塞用于将所述生物墨汁容器内的生物墨汁推出。

在一些实施例中，所述生物墨汁喷头包括加样针。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括第二施力部件，用于使生物墨汁从所述生物墨汁喷头喷出。

在一些实施例中，所述第二施力部件包括第二柱塞泵，用于提供推力，使生物墨汁从所述生物墨汁喷头喷出。

在一些实施例中，所述第二施力部件包括第二气泵，用于提供气压力，使生物墨汁从所述生物墨汁喷头喷出。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括第三施力部件，与所述生物墨汁容器以及所述生物墨汁喷嘴连通，用于使所述生物墨汁容器内的生物墨汁流向所述生物墨汁喷嘴。

在一些实施例中，所述第三施力部件包括：

壳体，与所述生物墨汁容器以及所述生物墨汁喷嘴连通；

螺旋定子，固定设于所述壳体的内壁；以及

螺旋转子，转动设于所述壳体内；

所述螺旋转子与所述螺旋定子配合，将进入所述壳体内的生物墨汁挤入所述生物墨汁喷嘴。

在一些实施例中，所述生物打印平台包括：

平台基座；

对接部，包括空心杆，设于所述平台基座，所述空心杆用于承载管腔组织；以及

旋转部，包括旋转杆，所述旋转杆可旋转地设于所述平台基座，用于承载所述喷头组件提供的生物墨汁打印的生物构建体；所述旋转杆被配置为可插入所述空心杆内，以将其上承载的生物构建体施加于管腔组织的内表面上。

在一些实施例中，所述旋转杆的外表面包覆有弹性膜。

在一些实施例中，所述旋转杆的内部中空，所述旋转杆的外壁上开有与所述内部连通的出气孔，所述出气孔用于将所述旋转杆的内部的空气排出以撑起所述弹性膜。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括调温组件，用于调节所述旋转杆上的生物构建体的温度。

在一些实施例中，所述调温组件包括加热件，设于所述旋转杆的内部。

在一些实施例中，所述调温组件包括：

循环管路，其内循环流动有冷媒，冷媒用于调节所述旋转杆上的生物构建体的温度；以及

泵，设于所述循环管路，用于提供动力，使冷媒在所述循环管路内流动。

在一些实施例中，所述空心杆被构造为其外壁用于承载管腔组织。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括止退件，用于在所述空心杆与所述旋转杆脱离的过程中，作用于所述管腔组织的尾端以使所述管腔组织与所述空心杆脱离，保留在所述旋转杆上的生物构建体的外周。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括可动地设于所述空心杆的止退圈，所述止退圈位于所述管腔组织的尾端，所述止退圈用于与所述止退件配合，以将所述管腔组织保留在所述旋转杆上的生物构建体的外周。

在一些实施例中，所述生物打印平台还包括夹抱机构，用于夹抱所述管腔组织，以支撑、定位所述管腔组织，利于所述管腔组织与生物构建体的贴合。

在一些实施例中，所述夹抱机构包括可相对移动的第一夹抱块和第二夹抱块。

在一些实施例中，所述夹抱机构还包括设置在所述第一夹抱块和所述第二夹抱块底部的限位块，用于对所述第一夹抱块和所述第二夹抱块的相对移动进行限位，以使所述第一夹抱块和所述第二夹抱块与所述管腔组织的外壁相切。

在一些实施例中，所述夹抱机构还包括设置在所述第一夹抱块和所述第二夹抱块底部的支撑平台，用于支撑所述管腔组织。

在一些实施例中，所述旋转杆的外壁覆盖有弹性膜；所述旋转杆的内部中空，所述旋转杆的外壁上开有与所述内部连通的出气孔，所述出气孔用于将所述旋转杆的内部的空气排出以撑起所述弹性膜；

管腔组织构建体打印装置还包括挡片，位于所述旋转杆靠近所述空心杆的一端，用于避免所述弹性膜沿所述旋转杆的轴向膨胀伸出。

在一些实施例中，所述空心杆被构造为其内部用于承载管腔组织；所述旋转杆被配置为可插入所述空心杆内，且位于管腔组织内，以将其上承载的生物构建体施加于所述管腔组织的内表面。

在一些实施例中，所述空心杆靠近所述旋转杆的一端可拆卸地设有第一堵头，所述第一堵头设有允许所述旋转杆穿过的通孔；所述空心杆远离所述旋转杆的一端设有第二堵头。

在一些实施例中，所述第二堵头设有定位柱，所述定位柱与所述空心杆之间的环形腔用于定位管腔组织。

在一些实施例中，所述空心杆靠近所述旋转杆的一端设有夹取缝，以便于夹持工具通过所述夹取缝夹取所述空心杆内的管腔组织。

在一些实施例中，所述对接部包括位移机构，用于带动所述空心杆相对于所述旋转杆移动。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置还包括光学探头，用于检测所述生物构建体内壁的平整度。

本发明还提供了一种3D生物打印机，其包括上述任一实施例中的管腔组织构建体打印装置。

本发明还提供了一种管腔组织构建体打印装置的打印方法，包括套膜步骤：在打印生物构建体之前，在所述旋转杆的外壁包覆一层弹性膜。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置的打印方法还包括撑膜步骤：管腔组织套设在生物构建体外部之后，向所述弹性膜内通气以撑起所述弹性膜，使得所述生物构建体贴合在管腔组织内壁上。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种管腔组织构建体打印装置，其包括喷头组件和生物打印平台，喷头组件通过生物打印平台将生物构建体打印在管腔组织的内表面上。

进一步地，喷头组件包括医用胶喷头，医用胶喷头包括医用胶容器和医用胶喷嘴，医用胶容器顶部通过气路与气泵连接，在气路中设有真空发生器，用于在非打印状态下对医用胶容器产生负压。

进一步地，喷头组件包括生物墨汁喷头，生物墨汁喷头包括螺杆泵和生物墨汁喷嘴。

进一步地，螺杆泵包括用于将进入螺杆泵的生物墨汁挤出至生物墨汁喷嘴的螺旋定子和螺旋转子，螺旋定子由硅胶材料制成。

进一步地，生物墨汁喷嘴的打印出口端具有倒角，倒角的倒角面与生物墨汁喷嘴的打印出口的中心线的夹角为10°～30°。

进一步地，夹角为20°。

进一步地，生物墨汁喷嘴的打印出口端外表面的粗糙度Ra≤0.4。

进一步地，生物打印平台包括平台基座、旋转部和可相对旋转部移动的对接部，旋转部包括旋转杆，用于承载生物墨汁和医用胶以形成生物构建体，对接部包括空心杆，空心杆的外壁用于承载管腔组织。

进一步地，旋转杆的外壁覆盖有弹性膜。

进一步地，旋转杆的内部中空，旋转杆的外壁上开有与内部连通的出气孔，用于将旋转杆的内部的空气排出以撑起弹性膜。

进一步地，旋转杆的内部还设有加热件。

进一步地，加热件包括间隔设置的加热段和间隔段，加热段表面缠绕有电阻丝，加热段的直径小于间隔段的直径。

进一步地，加热件靠近对接部的一端设有温度检测件，用于检测加热件的温度。

进一步地，生物打印平台还包括夹抱机构，用于夹抱管腔组织以使其从空心杆脱离并套接生物构建体。

进一步地，夹抱机构包括可相对移动的第一夹抱块和第二夹抱块。

进一步地，夹抱机构还包括止退件，用于作用于管腔组织的尾端以使其从空心杆脱离。

进一步地，止退件配合设有作用于管腔组织的尾端的止退圈。

进一步地，夹抱机构还包括设置在第一夹抱块和第二夹抱块底部的限位块，用于对第一夹抱块和第二夹抱块的相对移动进行限位，以使第一夹抱块和第二夹抱块与管腔组织的外壁相切。

进一步地，夹抱机构还包括设置在第一夹抱块和第二夹抱块底部的支撑平台，用于支撑管腔组织。

进一步地，还包括可在旋转杆内部移动的光学探头，用于检测生物构建体内壁的平整度，旋转杆由透明材料制成。

进一步地，光学探头可移动地设置在旋转杆或空心杆内。

进一步地，光学探头固定设置在空心杆内。

进一步地，还包括设置在旋转杆下方的储液池，用于承接从夹抱机构脱离并下落的生物构建体。

本发明还提供了一种3D生物打印机，其包括上述的管腔组织构建体打印装置。

本发明还相应地提供了一种上述管腔组织构建体打印装置的打印方法，其包括套膜步骤：在打印生物构建体之前，在旋转杆的外壁包覆一层弹性膜。

进一步地，还包括撑膜步骤：管腔组织套设在生物构建体外部之后，向弹性膜内通气以撑起弹性膜，使得生物构建体贴合在管腔组织内壁上。

由此，基于上述技术方案，本发明管腔组织构建体打印装置通过设置喷头组件和生物打印平台，喷头组件通过生物打印平台将生物构建体施加于管腔组织的内表面上，避免管腔组织在长时间植入后血栓的再次发生和管腔再狭窄等问题的出现，提高了管腔组织的生物可靠性。本发明提供的管腔组织构建体打印方法和3D生物打印机也相应地具有上述有益技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中喷头组件的整体结构示意图；

图3为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中喷头组件的内部结构示意图；

图4为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中螺杆泵实施例的剖面结构示意图；

图5为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中生物墨汁喷嘴实施例的剖面结构示意图；

图6为图5中画圈部分的局部放大示意图；

图7为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中生物打印平台的第一实施例的整体结构示意图；

图8为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中生物打印平台的第一实施例的局部结构示意图；

图9为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中旋转杆的结构示意图；

图10为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中加热件的结构示意图；

图11为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中加热件设置在旋转杆内部的结构示意图；

图12为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中旋转部的内部结构示意图；

图13为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中夹抱机构第一实施例的结构示意图；

图14为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中夹抱机构第一实施例在另一视角的结构示意图；

图15为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中夹抱机构第二实施例的结构示意图；

图16为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中夹抱机构第二实施例在夹抱管腔组织时的结构示意图；

图17为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中注射件的结构示意图；

图18为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中加样针的结构示意图；

图19为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中夹抱机构设置挡片的结构示意图；

图20为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中生物打印平台的第二实施例的局部结构示意图；

图21为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中生物打印平台第二实施例中的空心管的结构示意图；

图22为本发明一些实施例提供的管腔组织构建体打印装置中生物打印平台第二实施例中的空心管的剖视示意图。

各附图标记分别代表：

1-喷头组件；

11-医用胶喷头；111-医用胶容器；112-医用胶喷嘴；113-医用胶活塞；

12-生物墨汁喷头；121-螺杆泵；1211-螺旋定子；1212-螺旋转子；1213-入口连接件；122-生物墨汁喷嘴；123-保温壳；124-生物墨汁活塞；125-生物墨汁容器；126-半导体冷却板；127-连接管；128-生物墨汁入口；129-保温套嘴；

13-注射件；131-注射器；132-滑块；133-固定板；

14-加样针；

2-生物打印平台；

21-旋转部；211-旋转杆；212-加热件；2121-加热段；2122-连接槽；2123-间隔段；213-温度检测件；214-密封圈；215-循环管路；

22-夹抱机构；221，221′-第一夹抱块；222，222′-第二夹抱块；223，223′-止退件；224-支撑平台；225-限位块；226-挡片；

23-对接部；231-空心杆；232-位移机构；233-第一堵头；234-第二堵头；235-夹取缝；236-机械臂；237-止退圈。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本发明的限定。此外，下面所述的本发明的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明管腔组织构建体打印装置一些示意性的实施例中，如图1所示，管腔组织构建体打印装置包括喷头组件1和生物打印平台2，喷头组件1通过生物打印平台2将生物构建体施加于管腔组织的内表面上，形成管腔组织构建体。

在一些实施例中，管腔组织包括血管、气管、食管、肠管、尿管等人体管道。

其中，管腔组织尤其为人工血管，例如市售戈尔血管，将生物构建体贴合于人工血管的内表面可以避免人工血管在长时间植入后血栓的发生。

在一些示意性的实施例中，通过设置喷头组件1和生物打印平台2，喷头组件1通过生物打印平台2将生物构建体施加于管腔组织的内表面上，避免管腔组织，具体是指血管在长时间植入后血栓的再次发生和管腔再狭窄等问题的出现，提高了管腔组织的生物可靠性。

本发明提供的管腔组织构建体打印装置用于实现多规格生物构建体在管腔组织内的设置。

在一些实施例中，如图1所示，管腔组织构建体打印装置包括喷头组件1，喷头组件1用于打印生物构建体。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括生物打印平台2，生物打印平台2用于支撑管腔组织，且用于承载喷头组件1打印的生物构建体，以及用于将生物构建体施加在管腔组织的内表面上。管腔组织的内表面施加有生物构建体形成管腔组织构建体。

在一些实施例中，喷头组件1包括生物墨汁容器125，生物墨汁容器125用于容纳生物墨汁，生物墨汁用于在生物打印平台2上打印生成生物构建体。

在一些实施例中，喷头组件1包括医用胶容器111，医用胶容器111用于容纳医用胶，医用胶施加于生物构建体上，以将生物构建体施加于管腔组织的内表面上。

在一些实施例中，喷头组件1包括喷嘴，喷嘴可择一与生物墨汁容器125和医用胶容器111连通。

在一些实施例中，采用同一喷嘴分别打印生物构建体和施加医用胶。例如：采用同一加样针或注射器等，先打印生物墨汁再打印医用胶。

在一些实施例中，喷嘴包括注射器式结构，例如：通过活塞将医用胶或生物墨汁推出，进行打印，该方式能够避免医用胶或生物墨汁的残留，解决医用胶和生物墨汁的挂壁问题。

在一些实施例中，喷嘴包括加样针，加样针可以用于直接抽取胶盒或墨盒中的医用胶或生物墨汁，以进行打印。

在一些实施例中，如图2所示，喷头组件1包括医用胶喷头11，医用胶喷头11用于在生物构建体的表面施加医用胶。

在一些实施例中，喷头组件1包括生物墨汁喷头12，生物墨汁喷头12用于向生物打印平台2提供生物墨汁，以打印生物构建体。

在一些实施例中，生物墨汁和医用胶分别采用不同的喷头提供。

在一些实施例中，医用胶喷头11包括医用胶容器111，医用胶容器111用于容纳医用胶。

在一些实施例中，医用胶喷头11包括医用胶喷嘴112，医用胶喷嘴112与医用胶容器111连通，用于将医用胶容器111内的医用胶施加于生物构建体的表面。

在一些实施例中，医用胶容器111与医用胶喷嘴112彼此独立或成一体化。

在一些实施例中，医用胶喷头11包括加样针，加样针内部可以储存医用胶，并实现打印。加样针可以直接从胶盒抽取医用胶，并将医用胶打印于生物构建体的表面。

在一些实施例中，医用胶喷头11包括医用胶活塞113，医用胶活塞113设于医用胶容器111，用于将医用胶容器111内的医用胶推出，以避免医用胶残留在医用胶容器111的内壁，解决了医用胶挂壁的问题。

可选地，如图3所示，医用胶喷头11包括注射器式结构。

注射器式结构的医用胶活塞113通过第一施力部件提供动力运动，以将医用胶容器111内的医用胶推出。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括第一施力部件，用于使医用胶从医用胶喷头11喷出。

在一些实施例中，第一施力部件包括第一气泵，第一气泵用于提供气体压力，以使医用胶从医用胶喷头11喷出。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括真空发生器，真空发生器设于气泵与医用胶喷头11之间，用于在非打印状态下产生与医用胶重力抵消的负压力。

在一些实施例中，第一施力部件包括第一柱塞泵，第一柱塞泵用于提供推力，以使医用胶从医用胶喷头11喷出。

可选地，第一柱塞泵中的柱塞可以与医用胶活塞113为同一部件，或者，也可以为不同部件。采用活塞推出医用胶的方式相对于气体压力使医用胶喷出的方式，不会因为气体压缩膨胀等导致精度波动，可以实现医用胶施加的精确控制。

在一些实施例中，第一柱塞泵包括齿轮、齿条和柱塞，齿轮带动齿条上下移动，柱塞设于齿条的下端，齿条上下移动带动柱塞上下移动，以改变医用胶容器111内的气体压力，实现对医用胶的抽吸和喷涂。

当然，第一施力部件不限于气泵和柱塞泵。

在一些实施例中，生物墨汁喷头12包括生物墨汁容器125，生物墨汁容器125用于容纳生物墨汁。

在一些实施例中，生物墨汁喷头12包括生物墨汁喷嘴122，生物墨汁喷嘴122与生物墨汁容器125连通，用于将生物墨汁容器125内的生物墨汁喷出，以打印生物构建体。

在一些实施例中，生物墨汁容器125与生物墨汁喷嘴122彼此独立或成一体化。

在一些实施例中，生物墨汁喷头12包括生物墨汁活塞124，生物墨汁活塞124设于生物墨汁容器125，用于将生物墨汁容器125内的生物墨汁推出，避免生物墨汁残留在生物墨汁容器125的内壁，造成生物墨汁的浪费，解决了生物墨汁的挂壁问题。

可选地，如图17所示，生物墨汁喷头12包括注射器式结构。

在一些实施例中，如图18所示，生物墨汁喷头12包括加样针14。加样针14内部可以储存生物墨汁，并实现打印。加样针14可以直接从墨盒抽取生物墨汁，并将生物墨汁打印生成生物构建体。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括第二施力部件，第二施力部件用于使生物墨汁从生物墨汁喷头12喷出。

在一些实施例中，第二施力部件包括第二柱塞泵，第二柱塞泵用于提供推力，使生物墨汁从生物墨汁喷头12喷出。采用第二柱塞泵可以精确定量喷出生物墨汁。

可选地，第二柱塞泵中的柱塞可以与生物墨汁活塞124为同一部件，或者，也可以为不同部件。采用活塞推出生物墨汁的方式相对于气体压力使生物墨汁喷出的方式，不会因为气体压缩膨胀等导致精度波动，可以实现生物墨汁施加的精确控制。

在一些实施例中，第二柱塞泵包括齿轮、齿条和柱塞，齿轮带动齿条上下移动，柱塞设于齿条的下端，齿条上下移动以改变生物墨汁容器125内的气体压力，实现对生物墨汁的抽吸和喷涂。

在一些实施例中，第二施力部件包括第二气泵，第二气泵提供气压力，使生物墨汁从生物墨汁喷头12喷出。

当然，第二施力部件不限于柱塞泵和气泵。

在一些实施例中，如图17所示，生物墨汁喷头12包括注射件13。注射件13包括注射器131、滑块132和固定板133，注射器131的生物墨汁活塞与滑块132连接，滑块132可动地设于固定板133，可沿固定板133上设置的滑槽滑动。

在一些实施例中，通过控制系统控制第二施力部件，以带动滑块132在固定板133上实现上下移动。

在一些实施例中，注射器131可以为前期制备生物墨汁所用的容器，制备生物墨汁后，注射器131移动安装于固定板133，通过柱塞泵提供动力将注射器131内的生物墨汁活塞下压，以实现打印生物墨汁，并保持匀速出料。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括第三施力部件，第三施力部件与生物墨汁容器125以及生物墨汁喷嘴122连通，用于使生物墨汁容器125内的生物墨汁流向生物墨汁喷嘴122。

在一些实施例中，如图4所示，第三施力部件包括壳体，壳体与生物墨汁容器125以及生物墨汁喷嘴122连通。

在一些实施例中，第三施力部件包括螺旋定子1211，螺旋定子1211固定设于壳体的内壁。

在一些实施例中，第三施力部件包括螺旋转子1212，螺旋转子1212转动设于壳体内。

在一些实施例中，螺旋转子1212与螺旋定子1211配合，将进入壳体内的生物墨汁挤入生物墨汁喷嘴122。

在一些实施例中，螺旋定子1211由硅胶材料制成。

在一些实施例中，第三施力部件包括螺杆泵。

在一些实施例中，如图5所示，生物墨汁喷嘴122的打印出口端具有倒角，倒角的倒角面与生物墨汁喷嘴122的打印出口的中心线的夹角为10°～30°。

在一些实施例中，如图6所示，夹角为20°。

在一些实施例中，生物墨汁喷嘴122的打印出口端外表面的粗糙度Ra≤0.4。

在一些实施例中，如图7所示，生物打印平台2包括平台基座。

在一些实施例中，如图8所示，生物打印平台2包括对接部23，对接部23包括空心杆231，空心杆231设于平台基座，空心杆231用于承载管腔组织。

在一些实施例中，生物打印平台2包括旋转部21，旋转部21包括旋转杆211，旋转杆211可旋转地设于平台基座。旋转杆211用于承载喷头组件1提供的生物墨汁打印的生物构建体。

旋转杆211被配置为可插入空心杆231内，以将其上承载的生物构建体施加于管腔组织的内表面上。

在一些实施例中，旋转杆211的外表面包覆有弹性膜。

在一些实施例中，如图9所示，旋转杆211的内部中空，旋转杆211的外壁上开有与内部连通的出气孔，出气孔用于将旋转杆211的内部的空气排出以撑起弹性膜。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置包括调温组件，调温组件用于调节旋转杆211上的生物构建体的温度，例如：降低生物构建体的温度，或者，升高生物构建体的温度。

在一些实施例中，如图10所示，调温组件包括加热件212，加热件212设于旋转杆211的内部。

在一些实施例中，加热件212包括间隔设置的加热段2121和间隔段2123，加热段2121表面缠绕有电阻丝，加热段2121的直径小于间隔段2123的直径。

在一些实施例中，如图11所示，加热件212靠近对接部23的一端设有温度检测件213，用于检测加热件212的温度。

在一些实施例中，如图19～22所示，调温组件包括循环管路215，循环管路215内循环流动有冷媒，冷媒用于调节旋转杆211上的生物构建体的温度。

在一些实施例中，调温组件包括泵，泵设于循环管路215，用于提供动力，使冷媒在循环管路215内流动。

在一些实施例中，空心杆231被构造为其外壁用于承载管腔组织。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置还包括止退件223，223′，止退件223，223′用于在空心杆231与旋转杆211脱离的过程中作用于管腔组织的尾端，以使管腔组织与空心杆231脱离，管腔组织保留在旋转杆211上的生物构建体的外周。

止退件223，223′的位置可调，在空心杆231向旋转杆211移动的过程中，止退件223，223′远离旋转杆211，以避让空心杆231与旋转杆211的对接；在空心杆231与旋转杆211脱离的过程中，止退件223，223′靠近旋转杆211，作用于管腔组织的尾端。

由于止退件223，223′作用于管腔组织的尾端，需要止退件223，223′具有较高的精度以及与管腔组织较高的配合度，因此，在一些实施例中，如图19所示，管腔组织构建体打印装置包括可动地设于空心杆231的止退圈237，止退圈237位于管腔组织的尾端。

止退圈237的内径略大于空心杆231的外径，小于管腔组织的外径，以利于止退圈237相对于空心杆231的移动，止退圈237的外径大于管腔组织的外径。

在空心杆231与旋转杆211脱离的过程中，止退圈237用于与止退件223，223′配合限位，止退件223，223′限制止退圈237随空心杆231移动，止退圈237限制管腔组织随空心杆231移动，因此，可将管腔组织保留在旋转杆211上的生物构建体的外周。

在一些实施例中，生物打印平台2还包括夹抱机构22，夹抱机构22用于夹抱所述管腔组织，以支撑、定位管腔组织，利于管腔组织与生物构建体的贴合。夹抱机构22夹抱管腔组织，使管腔组织与生物构建体同心，防止在重力的作用下，管腔组织的上侧挂在旋转杆211上，使管腔组织的下侧与生物构建体贴合不到位。

夹抱机构22从外抵紧管腔组织，利于生物构建体与管腔组织的贴合。

在一些实施例中，如图13～16所示，夹抱机构22包括可相对移动的第一夹抱块221，221′和第二夹抱块222，222′。第一夹抱块221，221′和第二夹抱块222，222′合拢以配合支撑管腔组织。

可选地，第一夹抱块221与第二夹抱块222合拢后形成的支撑管腔组织的空间为V型。第一夹抱块221与第二夹抱块222配合支撑管腔组织，以确保管腔组织和其内部的生物构建体同心。

可选地，第一夹抱块221′与第二夹抱块222′合拢后形成的支撑管腔组织的空间为圆形。第一夹抱块221′与第二夹抱块222′配合从外向内挤压支撑管腔组织，能够使生物构建体被弹性膜撑起后更好地贴合在管腔组织的内壁。同时，第一夹抱块221′与第二夹抱块222′配合也在一定程度上确保管腔组织和其内部的生物构建体的同心。

在一些实施例中，止退件223，223′设于夹抱机构22。

在一些实施例中，夹抱机构22还包括设置在第一夹抱块221和第二夹抱块222底部的限位块225，用于对第一夹抱块221和第二夹抱块222的相对移动进行限位，以使第一夹抱块221和第二夹抱块222与管腔组织的外壁相切。

在一些实施例中，夹抱机构22还包括设置在第一夹抱块221和第二夹抱块222底部的支撑平台224，用于支撑管腔组织，以进一步确保管腔组织和生物构建体同心。

在一些实施例中，旋转杆211的外表面包覆有弹性膜。

在一些实施例中，旋转杆211的内部中空，旋转杆211的外壁上开有与内部连通的出气孔，出气孔用于将旋转杆211的内部的空气排出以撑起弹性膜。

在一些实施例中，调温组件的循环管路215设于第一夹抱块221和第二夹抱块222内，循环管路215内的冷媒包括温水或冰水，冷却液等。通过冷媒在循环管路215内循环流动，实现温控，例如：升温或降温等。

在一些实施例中，如图19所示，管腔组织构建体打印装置还包括挡片226，挡片226位于旋转杆211靠近空心杆231的一端，用于避免弹性膜沿旋转杆211的轴向膨胀伸出。

在一些实施例中，挡片226设于夹抱机构22的末端。可选地，挡片226为薄片结构。

挡片226的一端通过固定轴连接在一个夹抱块上，挡片226可旋转，挡片226的另一端可旋转到旋转杆211靠近空心杆231的一端，与旋转杆211的末端间距很小，用于在旋转杆211上的弹性膜膨胀时，挡住弹性膜，避免弹性膜沿旋转杆211的轴向膨胀弹出。

在一些实施例中，如图20～22所示，空心杆231被构造为其内部用于承载管腔组织；旋转杆211被配置为可插入空心杆231内，且位于管腔组织内，以将其上承载的生物构建体施加于管腔组织的内表面。

在一些实施例中，空心杆231靠近旋转杆211的一端可拆卸地设有第一堵头233，第一堵头233设有允许旋转杆211穿过的通孔。

在一些实施例中，空心杆231远离旋转杆211的一端设有第二堵头234。

在一些实施例中，第二堵头234设有定位柱，定位柱与空心杆231之间的环形腔用于定位管腔组织。

在一些实施例中，空心杆231被构造为其内部用于承载管腔组织；可以在管腔组织套在旋转杆211外部后，不用退出空心杆231。

为了让管腔组织能够在空心杆231内固定，空心杆231的内径与管腔组织的外径基本相同，且在空心杆231前后分别设有第一堵头233和第二堵头234。

第二堵头234为筒形结构，在其端部设有一根柱状体的定位柱，定位柱与第二堵头234的内壁之间的环空用于放置并支撑管腔组织。

第二堵头234与定位柱之间为可拆卸结构。

优选的，第二堵头234的端部设有内螺纹，定位柱通过外螺纹固定在第二堵头234上。

第二堵头234的内径略大于或等于空心杆231外径，将第二堵头234套在空心杆231尾部，在第二堵头234的外壁上设有多个螺孔，并设有配套的平头螺栓，用于从外向内插入第二堵头234的外壁螺孔以抵紧空心杆231的外壁，实现第二堵头234与空心杆231的固定。

在空心杆231将管腔组织向旋转杆211的推送过程中，由于可能会受到一定的阻力，因此需要夹紧固定，但为了加工和拆装方便，第一堵头233为塑料盖结构，其内径略小于空心杆231的外径，第一堵头233可以直接套在空心杆231的前端外侧，第一堵头233与空心杆231为过盈配合，保持一定的夹紧力，但夹紧力远小于第二堵头234。

第一堵头233上设置的允许旋转杆211穿过的通孔的孔径略小于空心杆231的内径，并大于打印好生物构建体后的旋转杆211的外径，以确保打印好生物构建体的旋转杆211能够从第一堵头233进入空心杆231内。

管腔组织与空心杆231的长度应保持一致，避免出现管腔组织过长而无法安装第一堵头233，或者管腔组织过短，管腔组织在空心杆231内滑动的情况，同时旋转杆211上所打印的生物构建体要与管腔组织保持长度配合。

再者，管腔组织与空心杆231的长度保持一致，利于与空心杆231相配套的旋转杆211的配合使用，例如：使弹性膜撑起生物构建体以与管腔组织的内壁贴合到位等，进而利于实现精确打印和定位。

在一些实施例中，空心杆231靠近旋转杆211的一端设有夹取缝235，以便于夹持工具通过夹取缝235夹取空心杆231内的管腔组织构建体。

进一步的，第一堵头233的筒壁上也设有一条通槽作为夹取缝。

在一些实施例中，对接部23包括位移机构232，位移机构232用于带动空心杆231相对于旋转杆211移动。

在一些实施例中，位移机构232包括机械臂236。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置的操作方法：

将管腔组织放入空心杆231，再分别安装好第一堵头233和第二堵头234，并确保管腔组织放入第二堵头234的定位柱与第二堵头234的内壁之间的环形空间中。

将生物墨汁打印在旋转杆211上，待其固化为生物构建体后，将空心杆231向旋转杆方211移动，并使旋转杆211穿过第一堵头233的通孔以进入空心杆231，此时由于管腔组织可能与生物构建体表面发生摩擦，产生一定阻力，因此，第二堵头234必须保持连接稳定提供对管腔组织的推力。

对弹性膜充气，使弹性膜撑起并使生物构建体贴合在管腔组织的内表面，然后将空心杆231拉出，由于第一堵头233能抵住管腔组织，因此管腔组织会被第一堵头233抵住，以留在空心杆231内，最后取下第一堵头233，然后用镊子从空心杆231夹住并取出内壁贴合有生物构建体的管腔组织(管腔组织构建体)。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置还包括光学探头，用于检测生物构建体内壁的平整度。

在一些实施例中，可以直接取出管腔组织构建体，然后将其整体移动套设于固定的光学探头上。即：光学探头不动，管腔组织相对于光学探头移动，来达到检测生物构建体内壁的平整度的目的。

在一些实施例中，光学探头可移动地设置在旋转杆211或空心杆231内。

在一些实施例中，光学探头固定设置在空心杆231内。

在一些实施例中，管腔组织构建体打印装置还包括储存模块，用于承接、清洗、储存管腔组织构建体。

管腔组织构建体可以直接取出放入储存模块内。

在一些实施例中，储存模块包括液体缓冲池，管腔组织构建体进入液体缓冲池，其内壁贴合的生物构建体不会因冲击而出现损坏(如脱落、死亡等)。

可选地，储存模块还包括清洗池，可将管腔组织构建体放入清洗池清洗后再移动到液体缓冲池内保存。

在本发明管腔组织构建体打印装置一个改进的实施例中，如图2和图3所示，喷头组件1包括医用胶喷头11，医用胶喷头11包括医用胶容器111和医用胶喷嘴112，医用胶容器111用于盛装医用胶，医用胶喷嘴112与医用胶容器111直接连接，医用胶容器111顶部通过气路与气泵连接，在气路中设有真空发生器，用于在非打印状态下对医用胶容器111产生负压。由于医用胶在一定温度下具有极好的流动性，在非打印状态时，由于重力的作用，医用胶也会缓慢的滴落，因此在气路中增加真空发生器，在非打印状态时，气路中存在一定的负压，负压与重力抵消，使得医用胶不再自由滴落。

具体地或进一步地，如图3所示，医用胶容器111顶部设有医用胶活塞113，医用胶活塞113通过气路与气泵连接，气泵加压将医用胶从墨囊中挤出，真空发生器位于气泵和医用胶活塞113之间。

在本发明管腔组织构建体打印装置一个改进的实施例中，如图2～图4所示，喷头组件1包括生物墨汁喷头12，生物墨汁喷头12包括螺杆泵121、生物墨汁喷嘴122以及生物墨汁容器125，生物墨汁容器125用于盛装生物墨汁(生物墨汁)，生物墨汁容器125底部的出口通过连接管127和入口连接件1213与螺杆泵121的生物墨汁入口128相连通，生物墨汁容器125顶部设有生物墨汁活塞124，生物墨汁活塞124通过气路与气泵连接，气泵加压将生物墨汁从生物墨汁容器125挤出至螺杆泵121内，螺杆泵121包括用于将进入螺杆泵121的生物墨汁挤出至生物墨汁喷嘴122的螺旋定子1211和螺旋转子1212。螺旋定子1211由硅胶材料制成。

由于生物墨汁的物理性质，当生物墨汁容器125的出口处较小时，生物墨汁无法被挤出，会在出口处形成堆积，即使增大压力，生物墨汁被挤碎都无法被挤出；同样的，即使对生物墨汁容器125出口处进行角度设计等手段，都无法将生物墨汁挤出。然而，打印的需求限定了生物墨汁不能大量被挤出，每次只能被挤出少量的几颗，因此只有将生物墨汁从生物墨汁容器125中送至螺杆泵121中，通过螺杆泵121挤出，螺杆泵121自身的出口较大，每次挤出的生物墨汁数量依然大于了使用需求，因而在螺杆泵121的出口处设置了生物墨汁喷嘴122。

如图4所示，螺旋定子1211无法转动，螺旋转子1212相对于螺旋定子1211转动，螺旋转子1212上的凹槽形成腔室，每个腔室内只能装载少量的生物墨汁，生物墨汁随着螺旋转子1212的转动被送出至生物墨汁喷嘴122。

由于目前生物墨汁材料的物理性质，打印需要在低温下(例如：4℃)进行，相关的螺杆泵内的螺旋定子均采用的橡胶材料，橡胶材料在低温下会迅速老化，在打印时出现黑色粉末，本发明将螺旋定子1211改由硅胶制成，避免了打印时出现黑色粉末的问题。

为了避免在生物墨汁在打印时生物墨汁喷嘴122前端出口(图5画圈部分)出现“挂珠”现象(即：生物墨汁的黏度较大，生物墨汁被挤出后，不会直接滴落，而挂在喷嘴出口处，当后面的生物墨汁被挤出时，之前没有滴落的生物墨汁跟后面的堆在一起，成了一大滴液滴，挂在喷嘴出口处，当这一大滴液滴的重力大于摩擦力，才会滴下来)，在一个改进的实施例中，一方面，如图5和图6所示，生物墨汁喷嘴122的打印出口端具有倒角，倒角的倒角面与生物墨汁喷嘴122的打印出口的中心线的夹角为10°～30°，更进一步地，该夹角为20°，这样设计能够有效避免“挂珠”现象。

另一方面，生物墨汁喷嘴122的打印出口端外表面的粗糙度Ra≤0.4，可以通过在生物墨汁喷嘴122外表面镀涂层/抛光，从而增加表面光滑度，能够更好地避免“挂珠”现象。

由于目前采用的生物墨汁在温度大于4℃的情况会趋于凝固，因此需要将生物墨汁喷头维持在4℃的环境温度中，在一些改进的实施例中，如图3所示，生物墨汁喷头12还包括位于螺杆泵121和生物墨汁容器125背后的半导体冷却板126，半导体冷却板126能够通过热传导对生物墨汁喷头12进行降温。

进一步地，如图3所示，生物墨汁喷嘴122外部设有保温套嘴129，保温套嘴129与生物墨汁喷嘴122外部之间具有一定的间隙，能够形成空气保温层。

进一步地，如图2所示，在螺杆泵121和生物墨汁容器125外部套设有保温壳123，保温壳123包括盒盖和覆盖在盒盖外表面的保温棉，保温棉能够进一步提高保温效果，减少喷头与环境的热交换。盒盖上设有透明窗口，用于观察生物墨汁容器125内生物墨汁的盛装情况。

在一些改进的实施例中，管腔组织构建体打印装置还包括位移组件，用于移动喷头组件1，喷头组件1整体(生物墨汁喷头12和医用胶喷头11)可以在竖直方向上和水平方向上进行位移，医用胶喷头11可以单独升降。喷头组件1在初始状态时，生物墨汁喷头12的出口处的水平位置位于医用胶喷头11出口处水平位置的下方；在打印时，位移组件将喷头组件1下降至一定高度后，生物墨汁喷头12挤出生物墨汁，完成管腔组织打印后，通过整体上升一段后，医用胶喷头11单独下降，进行医用胶打印。

在本发明管腔组织构建体打印装置一个改进的实施例中，如图7和图8所示，生物打印平台2包括平台基座、旋转部21和可相对旋转部21移动的对接部23，旋转部21包括旋转杆211，用于承载生物墨汁和医用胶以形成生物构建体，对接部23包括空心杆231和位移机构232，空心杆231的外壁用于承载管腔组织，内腔用于容置旋转杆211和生物构建体。

当在旋转杆211制得生物构建体后，空心杆231通过位移机构232向旋转部21方向位移，旋转杆211和生物构建体进入空心杆231的内腔，套在空心杆231外部的管腔组织随着空心杆231位移到生物构建体外部；进一步地，空心杆231表面镀有铁氟龙层，能够避免医用胶与金属表面接触发生反应。

空心杆231通过位移机构232再向反方向位移，管腔组织从空心杆231取下，继而套设在生物构建体外表面，完成组装得到管腔组织构建体。

进一步地，旋转杆211的外壁覆盖有弹性膜，在进行生物构建体打印时，弹性膜呈自然状态即包覆在旋转杆211表面，生物墨汁在弹性膜的表面组成生物构建体，在弹性膜撑起时，利于将生物构建体更好的贴到管腔组织的内壁。

更进一步地，如图9所示，旋转杆211的内部中空，旋转杆211的外壁上开有与内部连通的出气孔，出气孔用于将旋转杆211的内部的空气排出以撑起弹性膜，在生物构建体与管腔组织进行组装时，对旋转杆211内部通气，气体从出气口向外排出将弹性膜撑起(可想象成气球被吹胀)，弹性膜表面的生物构建体随着弹性膜的膨胀向外位移，最终与管腔组织内壁接触并粘连在管腔组织内壁上，得到管腔组织构建体。实践表明，该实施方式操作简单，易于实现，具有较高的可实施性。

具体的或进一步地，如图12所示，在旋转部21内部设有密封圈214，旋转杆211与密封圈214可拆卸连接，密封圈214的作用在于对旋转杆的内腔进行密封，使得充气撑起弹性膜的过程更加可控。

作为对上述实施例的改进，如图10和图11所示，旋转杆211的内部还设有加热件212。加热件212能够加快生物墨汁的凝固速度，缩短生物构建体制备时间，加热件212需要维持旋转杆表面温度为37℃～38℃。

进一步地，如图11所示，加热件212靠近对接部23的一端设有温度检测件213，用于检测加热件212的温度，从而实时维持旋转杆表面温度。

在一个具体的或改进的实施例中，如图10和图11所示，加热件212包括间隔设置的加热段2121和间隔段2123，间隔段2123表面开有连接槽2122，加热段2121表面缠绕有电阻丝，间隔段2123表面不缠绕电阻丝，相邻的加热段2121之间的电阻丝从连接槽2122中穿过，加热段2121的直径小于间隔段2123的直径。

加热件212和旋转杆211间隙配合，间隔段2123的外壁与旋转杆211内壁相接触。设置间隔段的目的在于将加热件212套入旋转杆211时对电阻丝进行保护，避免组装时将电阻丝破坏。

对于如何将管腔组织从空心杆231取下，在一个改进的实施例中，如图14、图15所示，管腔组织构建体打印装置还包括止退件223，223′，止退件223，223′用于在空心杆231与旋转杆211脱离的过程中作用于管腔组织的尾端，以使管腔组织与空心杆231脱离，管腔组织保留在旋转杆211上的生物构建体的外周。

如图19所示，管腔组织构建体打印装置包括可动地设于空心杆231的止退圈237，止退圈237位于管腔组织的尾端。

止退圈237的内径略大于空心杆231的外径，小于管腔组织的外径，以利于止退圈237相对于空心杆231的移动，止退圈237的外径大于管腔组织的外径。

在空心杆231与旋转杆211脱离的过程中，止退圈237用于与止退件223，223′配合限位，止退件223，223′限制止退圈237随空心杆231移动，止退圈237限制管腔组织随空心杆231移动，因此，可将管腔组织保留在旋转杆211上的生物构建体的外周。

在一个改进的实施例中，生物打印平台2还包括夹抱机构22，夹抱机构22用于夹抱管腔组织，以支撑、定位管腔组织，利于管腔组织与生物构建体的贴合。

具体地或进一步地，如图13～图16所示，夹抱机构22包括可相对移动的第一夹抱块221，221′和第二夹抱块222，222′。

如图13和图14所示，第一夹抱块221和第二夹抱块222的相对移动可以优选地通过设置导轨来实现。

如图15和图16所示，第一夹抱块221′和第二夹抱块222′的相对移动也可以优选地通过设置丝杠螺母机构来实现。

更进一步地，如图14所示，夹抱机构22还包括设置在第一夹抱块221和第二夹抱块222底部的限位块225，用于对第一夹抱块221和第二夹抱块222的相对移动进行限位，以使第一夹抱块221和第二夹抱块222与管腔组织的外壁相切，能够在组装管腔组织构建体的过程中，对管腔组织起到一定的限制作用。

为了尽可能地保证将管腔组织从空心杆231取下，在一个进一步的实施例中，如图13～图16所示，夹抱机构22还包括止退件223，223′，用于在空心杆231反方向位移时作用于管腔组织的尾端以使其从空心杆231脱离，阻止管腔组织跟随空心杆231。

止退件223，223′可以设置在第一夹抱块221，221′和/或第二夹抱块222，222′的尾端，也可以独立于第一夹抱块和第二夹抱块直接设置在夹抱机构上。

更进一步地，止退件223，223′配合设有作用于管腔组织的尾端的止退圈，使得管腔组织更易于从空心杆231脱离。

再进一步地，如图14所示，夹抱机构22还包括设置在第一夹抱块221和第二夹抱块222底部的支撑平台224，用于支撑管腔组织。在管腔组织与生物构建体进行对接的过程中，支撑平台224正好与管腔组织底部外壁相切，为管腔组织提供向上的力，避免管腔组织下坠。

在本发明管腔组织构建体打印装置一个改进的实施例中，管腔组织构建体打印装置还包括设置在旋转杆211下方的储液池，用于承接从夹抱机构22脱离并下落的管腔组织构建体。

在完成打印组装后，由夹抱机构22将管腔组织构建体抱住，空心杆231整体向反方向退出，管腔组织构建体位于储液池的正上方，并由夹抱机构22提供支撑；此时夹抱机构22撤去夹抱力，管腔组织构建体竖直下落至储液池中。

这样设计能够避免完成打印后由人工、机械臂等实施转移操作过程中引入新的污染，或是在操作过程中由于操作不当对打印血管内壁造成损伤等，便于成品包装等。

本发明相应地提供了一种上述管腔组织构建体打印装置的打印方法，其包括套膜步骤：在打印生物构建体之前，在旋转杆211的外壁包覆一层弹性膜。在进行生物构建体打印时，弹性膜呈自然状态即包覆在旋转杆211表面，生物墨汁在弹性膜的表面打印生成生物构建体，这样利于取下生物构建体。

进一步地，管腔组织构建体打印装置的打印方法还包括撑膜步骤：管腔组织套设在生物构建体外部之后，向弹性膜内通气以撑起弹性膜，使得生物构建体贴合在管腔组织内壁上。

弹性膜表面的生物构建体随着弹性膜的膨胀向外位移，最终与管腔组织内壁接触并粘连在管腔组织内壁上，使生物构建体完全均匀、完整且平整地贴合在管腔组织内壁上，从而得到管腔组织构建体。实践表明，该实施方法操作简单，易于实现，具有较高的可实施性。

下面以图1～图14所示的实施例为例来说明本发明管腔组织构建体打印装置的管腔组织构建体的构建过程如下：

通过生物墨汁喷头12将生物墨汁在弹性膜表面构建生物构建体，再通过医用胶喷头11在生物构建体表面均匀挤出一层用于粘连生物构建体和管腔组织的医用胶层。

当制得生物构建体后，空心杆231朝向旋转杆211进行运动，直至空心杆231完全套设在旋转杆211外部，此时管腔组织完全位于生物构建体外部。进而，空心杆231朝向远离旋转杆211的方向进行运动，此时止退件223，223′阻止管腔组织跟随空心杆231运动，最终，空心杆231与旋转杆211完全分开，但管腔组织依然留在生物构建体外部。

由于机械结构的限制，此时管腔组织与生物构建体之间必然具有间隙，此时通过支撑平台224对管腔组织提供一个向上的力，避免管腔组织由于重力的作用向下运动导致生物构建体与人工血管之间的贴合不均匀。继而向旋转杆211内通气，将弹性膜撑起，使得生物构建体完全贴合在管腔组织内壁上，最终得到管腔组织构建体，将管腔组织构建体从旋转杆211上取下即可。

由于打印好后的管腔组织构建体需要检测其内壁的平整度，在本发明管腔组织构建体打印装置一个改进的实施例中，管腔组织构建体打印装置还包括可在旋转杆211内部移动的光学探头，用于检测生物构建体内壁的平整度，旋转杆211由透明材料制成。

将光学探头设计成可在旋转杆211内部移动的形式，在将管腔组织构建体从旋转杆211上取下之前，移动光学探头，通过图像采集软件对生物构建体内壁进行拍照，判断打印的生物墨汁涂层是否完整和光滑平整，充分利用旋转杆211内部中空的结构，提高结构利用率，具有较高的可实施性。

对于如何实现光学探头可在旋转杆211内部移动，在一些改进的实施例中，光学探头固定设置在空心杆231内，例如将空心杆231设计为双层嵌套结构，第一层用于套设人工血管，第二层前端设置光学探头；旋转杆211也为双层结构，双层结构中的夹层内通气，用于撑起弹性膜，弹性膜仅覆盖在旋转杆211表面而不覆盖前端，这样是为了能够让光学探头伸入旋转杆211内。在组装过程中，管腔组织套设在生物构建体表面，光学探头也随空心杆231移动到生物构建体的最远端，当褪下管腔组织时，光学探头也随空心杆231移动到人工前提组织的最前端，从而在组装的过程中完成平整度检测。

当然，在其他一些改进的实施例中，光学探头可移动地设置在空心杆231内，即光学探头相对于空心杆231独立运动，同样能够完成平整度检测。在其他一些改进的实施例中，光学探头可移动地设置在旋转杆211内，光学探头从旋转杆211内的一端移动到另一端，完成平整度检测。

本发明还提供了一种3D生物打印机，其包括上述的管腔组织构建体打印装置。由于本发明管腔组织构建体打印装置能够提高管腔组织的生物可靠性，相应地，本发明3D生物打印机也具有上述的有益技术效果，在此不再赘述。

本发明中的生物墨汁包括生物砖，以及用于调节生物砖的性能的其他物质。

生物砖(请参考文献CN106039419B)包括：细胞，包裹细胞的核层，和，封装核层的壳层，其中核层和壳层各自独立地由生物可降解材料制成。核层和壳层中的生物可降解材料能够减少或避免生物砖内的细胞在操作(例如生物打印)过程中遭受机械损伤，并且能够提供物质(例如营养物质，细胞外基质，细胞因子，药物活性成分等)的可控释放，以促进细胞活性和功能(增殖、分化、迁移、分泌或新陈代谢)。

以上结合的实施例对于本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、等效替换和变型仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (42)

1.一种管腔组织构建体打印装置，包括：

喷头组件(1)，用于打印生物构建体；以及

生物打印平台(2)，用于支撑管腔组织，且用于承载所述喷头组件(1)打印的生物构建体，以及用于将生物构建体施加在管腔组织的内表面上。

2.根据权利要求1所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述喷头组件(1)包括：

生物墨汁容器(125)，用于容纳生物墨汁；

医用胶容器(111)，用于容纳医用胶；以及

喷嘴，可择一与所述生物墨汁容器(125)和所述医用胶容器(111)连通。

3.根据权利要求1所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述喷头组件(1)包括：

医用胶喷头(11)，用于在生物构建体的表面施加医用胶；以及

生物墨汁喷头(12)，用于向所述生物打印平台(2)提供生物墨汁，以打印生物构建体。

4.根据权利要求3所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述医用胶喷头(11)包括：

医用胶容器(111)，用于容纳医用胶；以及

医用胶喷嘴(112)，与所述医用胶容器(111)连通，用于将所述医用胶容器(111)内的医用胶施加于所述生物构建体的表面。

5.根据权利要求4所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述医用胶容器(111)与医用胶喷嘴(112)彼此独立或成一体化。

6.根据权利要求4所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述医用胶喷头(11)包括医用胶活塞(113)，设于所述医用胶容器(111)，所述医用胶活塞(113)用于将所述医用胶容器(111)内的医用胶推出。

7.根据权利要求3所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述医用胶喷头(11)包括加样针。

8.根据权利要求3所述的管腔组织构建体打印装置，其中包括第一施力部件，用于使医用胶从所述医用胶喷头(11)喷出。

9.根据权利要求8所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述第一施力部件包括第一气泵，用于提供气体压力，使医用胶从所述医用胶喷头(11)喷出。

10.根据权利要求8所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述第一施力部件包括第一柱塞泵，用于提供推力，使医用胶从所述医用胶喷头(11)喷出。

11.根据权利要求3所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述生物墨汁喷头(12)包括：

生物墨汁容器(125)，用于容纳生物墨汁；以及

生物墨汁喷嘴(122)，与所述生物墨汁容器(125)连通，用于将所述生物墨汁容器(125)内的生物墨汁喷出，以打印生物构建体。

12.根据权利要求11所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述生物墨汁容器(125)与所述生物墨汁喷嘴(122)彼此独立或成一体化。

13.根据权利要求11所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述生物墨汁喷头(12)包括生物墨汁活塞(124)，设于所述生物墨汁容器(125)，所述生物墨汁活塞(124)用于将所述生物墨汁容器(125)内的生物墨汁推出。

14.根据权利要求3所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述生物墨汁喷头(12)包括加样针。

15.根据权利要求3所述的管腔组织构建体打印装置，其中包括第二施力部件，用于使生物墨汁从所述生物墨汁喷头(12)喷出。

16.根据权利要求15所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述第二施力部件包括第二柱塞泵，用于提供推力，使生物墨汁从所述生物墨汁喷头(12)喷出。

17.根据权利要求15所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述第二施力部件包括第二气泵，用于提供气压力，使生物墨汁从所述生物墨汁喷头(12)喷出。

18.根据权利要求11所述的管腔组织构建体打印装置，其中包括第三施力部件，与所述生物墨汁容器(125)以及所述生物墨汁喷嘴(122)连通，用于使所述生物墨汁容器(125)内的生物墨汁流向所述生物墨汁喷嘴(122)。

19.根据权利要求18所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述第三施力部件包括：

壳体，与所述生物墨汁容器(125)以及所述生物墨汁喷嘴(122)连通；

螺旋定子(1211)，固定设于所述壳体的内壁；以及

螺旋转子(1212)，转动设于所述壳体内；

所述螺旋转子(1212)与所述螺旋定子(1211)配合，将进入所述壳体内的生物墨汁挤入所述生物墨汁喷嘴(122)。

20.根据权利要求1所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述生物打印平台(2)包括：

平台基座；

对接部(23)，包括空心杆(231)，设于所述平台基座，所述空心杆(231)用于承载管腔组织；以及

旋转部(21)，包括旋转杆(211)，所述旋转杆(211)可旋转地设于所述平台基座，用于承载所述喷头组件(1)提供的生物墨汁打印的生物构建体；所述旋转杆(211)被配置为可插入所述空心杆(231)内，以将其上承载的生物构建体施加于管腔组织的内表面上。

21.根据权利要求20所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述旋转杆(211)的外表面包覆有弹性膜。

22.根据权利要求21所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述旋转杆(211)的内部中空，所述旋转杆(211)的外壁上开有与所述内部连通的出气孔，所述出气孔用于将所述旋转杆(211)的内部的空气排出以撑起所述弹性膜。

23.根据权利要求20所述的管腔组织构建体打印装置，其中包括调温组件，用于调节所述旋转杆(211)上的生物构建体的温度。

24.根据权利要求23所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述调温组件包括加热件(212)，设于所述旋转杆(211)的内部。

25.根据权利要求23所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述调温组件包括：

循环管路(215)，其内循环流动有冷媒，冷媒用于调节所述旋转杆(211)上的生物构建体的温度；以及

泵，设于所述循环管路(215)，用于提供动力，使冷媒在所述循环管路(215)内流动。

26.根据权利要求20所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述空心杆(231)被构造为其外壁用于承载管腔组织。

27.根据权利要求26所述的管腔组织构建体打印装置，其中包括止退件(223，223′)，用于在所述空心杆(231)与所述旋转杆(211)脱离的过程中，作用于所述管腔组织的尾端以使所述管腔组织与所述空心杆(231)脱离，保留在所述旋转杆(211)上的生物构建体的外周。

28.根据权利要求27所述的管腔组织构建体打印装置，其中包括可动地设于所述空心杆(231)的止退圈(237)，所述止退圈(237)位于所述管腔组织的尾端，所述止退圈(237)用于与所述止退件(223)配合，以将所述管腔组织保留在所述旋转杆(211)上的生物构建体的外周。

29.根据权利要求26所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述生物打印平台(2)还包括夹抱机构(22)，用于夹抱所述管腔组织，以支撑、定位所述管腔组织，利于所述管腔组织与生物构建体的贴合。

30.根据权利要求29所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述夹抱机构(22)包括可相对移动的第一夹抱块(221，221′)和第二夹抱块(222，222′)。

31.根据权利要求30所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述夹抱机构(22)还包括设置在所述第一夹抱块(221)和所述第二夹抱块(222)底部的限位块(225)，用于对所述第一夹抱块(221)和所述第二夹抱块(222)的相对移动进行限位，以使所述第一夹抱块(221)和所述第二夹抱块(222)与所述管腔组织的外壁相切。

32.根据权利要求30所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述夹抱机构(22)还包括设置在所述第一夹抱块(221)和所述第二夹抱块(222)底部的支撑平台(224)，用于支撑所述管腔组织。

33.根据权利要求26所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述旋转杆(211)的外壁覆盖有弹性膜；所述旋转杆(211)的内部中空，所述旋转杆(211)的外壁上开有与所述内部连通的出气孔，所述出气孔用于将所述旋转杆(211)的内部的空气排出以撑起所述弹性膜；

还包括挡片(226)，位于所述旋转杆(211)靠近所述空心杆(231)的一端，用于避免所述弹性膜沿所述旋转杆(211)的轴向膨胀伸出。

34.根据权利要求20所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述空心杆(231)被构造为其内部用于承载管腔组织；所述旋转杆(211)被配置为可插入所述空心杆(231)内，且位于管腔组织内，以将其上承载的生物构建体施加于所述管腔组织的内表面。

35.根据权利要求34所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述空心杆(231)靠近所述旋转杆(211)的一端可拆卸地设有第一堵头(233)，所述第一堵头(233)设有允许所述旋转杆(211)穿过的通孔；所述空心杆(231)远离所述旋转杆(211)的一端设有第二堵头(234)。

36.根据权利要求35所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述第二堵头(234)设有定位柱，所述定位柱与所述空心杆(231)之间的环形腔用于定位管腔组织。

37.根据权利要求34所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述空心杆(231)靠近所述旋转杆(211)的一端设有夹取缝(235)，以便于夹持工具通过所述夹取缝(235)夹取所述空心杆(231)内的管腔组织。

38.根据权利要求20所述的管腔组织构建体打印装置，其中所述对接部(23)包括位移机构(232)，用于带动所述空心杆(231)相对于所述旋转杆(211)移动。

39.根据权利要求1所述的管腔组织构建体打印装置，其中还包括光学探头，用于检测所述生物构建体内壁的平整度。

40.一种3D生物打印机，包括权利要求1～39任一项所述的管腔组织构建体打印装置。

41.一种权利要求20所述的管腔组织构建体打印装置的打印方法，包括套膜步骤：在打印生物构建体之前，在所述旋转杆(211)的外壁包覆一层弹性膜。

42.根据权利要求41所述的管腔组织构建体打印装置的打印方法，其中还包括撑膜步骤：管腔组织套设在生物构建体外部之后，向所述弹性膜内通气以撑起所述弹性膜，使得所述生物构建体贴合在管腔组织内壁上。