CN110870801A - 皮肤原位打印机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种皮肤原位打印机构，用于将生物胶和交联剂涂布在人体的预定部位，其特征在于，包括：打印头装置，用于将生物胶和交联剂涂布在预定部位，具有支架单元和设置在支架单元上的喷头单元；涂布动力装置，用于提供让生物胶以及交联剂被挤出喷头单元的动力；以及三轴式移动装置，用于驱动打印头装置移动至预定部位，其中，喷头单元具有第一喷头组件和第二喷头组件，第一喷头组件包括第一筒体和第一针头，第二喷头组件包括第二筒体和第二针头，第二筒体与第二针头分别环绕在第一筒体以及第一针头外侧，与第一筒体之间具有第一间隙，与第一针头之间具有第二间隙，第一间隙与第二间隙相连通，第二针头的下端低于第一针头的下端。

Description

皮肤原位打印机构

技术领域

本发明属于医疗设备领域，涉及一种皮肤原位打印机构。

背景技术

皮肤缺损是指烧烫伤、机械损伤等原因造成的皮肤缺失。若皮肤缺损部位的损伤深度达到真皮层及以下，则人体无法进行完全再生，而是通过成纤维细胞长入等方式愈合，愈合后缺损部位就形成了瘢痕组织。瘢痕组织与正常皮肤的颜色、形状均有较大差异，极不美观，因此容易给病患带来心理负担；不仅如此，瘢痕组织弹性较差且缺乏毛孔、透气性差，也容易让病人产生不适感。所以，在治疗皮肤缺损时应当尽量让皮肤正常愈合，避免产生瘢痕组织。

临床上常采用拉伸损伤部位周围皮肤或移植其他部位皮肤的方法对损伤部位进行修复。但在深度缺损部位的面积极大(例如严重烧烫伤等)时，由于病人未受到损伤的部位也不多，能够取得的正常皮肤无法满足覆盖缺损部位的需求，因此这些方法均无法应用。现有技术中，针对这样的大面积皮肤缺损出现了人造皮肤疗法，即，事先用生物高分子材料制备好带有毛细孔的人造皮肤，将这样的人造皮肤修剪成破损部位的形状后覆盖在缺损部位，即可保护皮下组织、加快愈合。然而，由于缺损部位通常深浅不一、形状不规整，因此人造皮肤通常难以达到理想的贴合状态，使得治疗效果也不够理想。

为了克服上述人造皮肤的缺陷，现有技术中产生了打印皮肤的概念。即，采用含有皮肤层细胞的生物高分子材料(如生物胶)直接在受损部位涂布形成形状适应的人造皮肤。然而，生物胶自身不具有凝固性，必须加入交联剂才能凝固成人造皮肤。同时，生物胶的粘度较大，需要采用搅拌等手段才能保证混匀。因此，现有技术中一般采用预先混入交联剂的生物胶来进行涂布。但是，这样的方法要求涂布速度必须非常快，否则剩余的生物胶就会发生凝固而不能继续涂布；或者，每次使用少部分的交联剂和生物胶的混合液来涂布，总共需要进行多次混合和涂布，这样的过程不仅过于繁琐、费力，而且多次混合还增加了生物胶中的皮肤层细胞受污染的风险。

如果将生物胶和交联剂分开涂布，那么生物胶就会提前暴露在光和空气环境中，增加了生物胶中的皮肤层细胞受污染的风险，此外，分开涂布时生物胶和交联剂的混合程度也很难把握。

因此，如何实现生物胶与交联剂的混合和涂布成为成功打印皮肤的关键，而现有技术还不能很好地解决这一关键问题。

此外，现有技术还很难对涂布的方向进行精确的控制，因此打印的精度也很低。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种皮肤原位打印机构。

本发明提供了一种皮肤原位打印机构，用于将通过打印而形成人工皮肤的生物胶和交联剂涂布在人体的预定部位，其特征在于，包括：打印头装置，用于将生物胶和交联剂涂布在预定部位，具有支架单元和设置在支架单元上并且用于容纳和涂布生物胶以及交联剂的喷头单元；涂布动力装置，用于向打印头装置提供涂布生物胶和交联剂时让生物胶以及交联剂被挤出喷头单元的动力；以及三轴式移动装置，用于驱动打印头装置移动至预定部位，其中，喷头单元具有第一喷头组件以及第二喷头组件，第一喷头组件包括第一筒体和第一针头，第二喷头组件包括第二筒体和第二针头，第二筒体环绕在第一筒体的外侧，第二筒体与第一筒体之间具有第一间隙，第二针头环绕在第一针头的外侧，第二针头与第一针头之间具有第二间隙，第一间隙与第二间隙相连通，第二针头的下端低于第一针头的下端。

在本发明提供的皮肤原位打印机构中，还可以具有这样的特征：其中，第二筒体的下部的内壁具有凸起部。

在本发明提供的皮肤原位打印机构中，还可以具有这样的特征：其中，第一针头的下端的边缘为锯齿状。

在本发明提供的皮肤原位打印机构中，还可以具有这样的特征：其中，第一针头的下端为盲端，第一针头的侧壁上具有多个均匀分布的出液孔。

在本发明提供的皮肤原位打印机构中，还可以具有这样的特征：其中，第二筒体的内径是第一针头的内径的1.5～3倍。

在本发明提供的皮肤原位打印机构中，还可以具有这样的特征：其中，涂布动力装置为压力提供装置，用于向第一筒体和第一间隙提供压力空气，喷头单元还包括一个用于对第一筒体和第二筒体进行封闭的筒盖，筒盖上设置有空气入口，该空气入口同时与第一筒体的内腔以及第一间隙连通，用于将作为涂布动力的压力空气导入第一筒体的内腔以及第一间隙。

在本发明提供的皮肤原位打印机构中，还可以具有这样的特征：其中，三轴式移动装置具有用于固定打印头装置的固定板，该固定板上设置有多个固定孔，支架单元包括连接体以及与连接体连接的用于容纳喷头单元的支架体，连接体具有连接板，该连接板上设置有多个安装孔，安装孔用于通过螺栓使连接板安装在不同位置的固定孔上从而使支架单元安装在固定板的不同位置上，支架体为容纳式支架体或夹式支架体。

在本发明提供的皮肤原位打印机构中，还可以具有这样的特征：其中，三轴式移动装置具有支撑组件和设置在支撑组件上的第一丝杠组件、第二丝杠组件以及第三丝杠组件，第三丝杠组件具有第三滚珠轴承部，该第三滚珠轴承部用于沿竖直方向进行移动使得打印头装置沿竖直方向进行移动，第二丝杠组件用于驱动第三丝杠组件沿第二水平方向进行移动，使得打印头装置沿第二水平方向进行移动，第一丝杠组件用于驱动第二丝杠组件沿第一水平方向进行移动，使得第三丝杠组件和打印头装置沿第一水平方向进行移动，第一水平方向和第二水平方向互相垂直。

在本发明提供的皮肤原位打印机构中，还可以具有这样的特征：其中，第一丝杠组件，设置在支撑组件上，具有沿第一水平方向延伸的第一丝杠、通过螺纹结合安装在该第一丝杠上的第一滚珠轴承部以及与该第一丝杠平行设置的第一滑杆；第二丝杠组件，具有沿第二水平方向延伸的第二丝杠、与第二丝杠的两端连接的滑槽，设置在该滑槽内并且通过螺纹结合安装在第二丝杠上的第二滚珠轴承部，滑槽的一端设有套设在第一滑杆上的第二固定部且另一端固定在第一滚珠轴承部上；第三丝杠组件，具有沿竖直方向延伸的第三丝杠、通过螺纹结合安装在该第三丝杠上的第三滚珠轴承部、与第三丝杠平行设置的第三滑杆以及与第二滚珠轴承部固定结合且与第三丝杠以及第三滑杆的两端固定连接的第三固定部。

在本发明提供的皮肤原位打印机构中，还可以具有这样的特征：其中，三轴式移动装置还具有驱动第一丝杠转动的第一电机、驱动第二丝杠转动的第二电机以及驱动第三丝杠转动的第三电机。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的皮肤原位打印机构，因为具有打印头装置、涂布动力装置以及三轴式移动装置，打印头装置设有喷头单元，喷头单元具有第一喷头组件和第二喷头组件，第一喷头组件包括第一筒体和第一针头，第二喷头组件包括第二筒体和第二针头，第二筒体和第二针头分别环绕第一筒体以及第一针头，第二针头的下端低于第一针头的下端，所以在进行涂布时，能够通过第一喷头组件来容纳和涂布交联剂(或生物胶)，能够通过第二喷头组件来容纳和涂布生物胶(或交联剂)，并且由于第二筒体和第二针头分别环绕第一筒体以及第一针头，第二针头的下端低于第一针头的下端，这样使得从第一针头内挤出的交联剂(或生物胶)能够在第二针头内与生物胶(或交联剂)进行接触混合，混合后从第二针头挤出并涂布到受损部位。

因此，在涂布时只需按照设定的涂布方向来移动整个打印头装置，那么，从第二针头挤出的混合在一起的生物胶和交联剂就能够涂布在受损部位后快速凝固最后得到形状及结构适应的人工皮肤，达到很好的涂布效果。

另外，涂布动力装置能够将生物胶和交联剂从喷头单元挤出从而实现生物胶和交联剂的涂布，通过该涂布动力装置就能够调节生物胶和交联剂的挤出速度进而便于调节涂布的速度。

此外，三轴式移动装置能够将支架单元进行空间上的三自由度移动，使得支架单元能够准确到达预定位置，并按照预先设定的涂布方式进行涂布，进而使得涂布的效果更精确并且涂布的速度更快。

附图说明

图1是本发明的实施例中皮肤原位打印机构的结构示意图；

图2是本发明的实施例中打印头装置的结构示意图；

图3是本发明的实施例中喷头单元的结构示意图；以及

图4是本发明的实施例中喷头单元的局部放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明皮肤原位打印机构作具体阐述。

<实施例>

图1是本发明的实施例中皮肤原位打印机构的结构示意图。

如图1所示，皮肤原位打印机构100包括三轴式移动装置10、打印头装置20以及涂布动力装置(图中未示出)。

其中，打印头装置20用于将生物胶涂布在预定部位，三轴式移动装置10用于驱动打印头装置20从而让打印头装置20移动至需要进行皮肤打印的预定部位。

如图1所示，三轴式移动装置10包括第一丝杠组件11、第二丝杠组件12、第三丝杠组件13、支撑机构14以及多个驱动电机(即第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机，图中均未示出)。

支撑机构14包括第一支撑台141和第二撑台142。第一支撑台141沿第一水平方延伸。第二撑台142和第一支撑台141的互相平行设置。

第一丝杠组件11包括第一固定部111、第一丝杠112、第一滚珠轴承部113以及第一滑杆114。

第一固定部111呈“匚”形，设置在第一支撑台141的顶部。第一固定部111的两侧均设置有沿第一水平方向延伸的凸轨。

第一丝杠112沿第一水平方向延伸，两端分别固定在第一固定部111的两端。

第一滚珠轴承部113套设在第一丝杠112上，第一滚珠轴承部113的内壳体通过螺纹结合安装在第一丝杠112上，使得第一滚珠轴承部113与第一丝杠112构成了滚珠丝杠副结构。第一滚珠轴承部113的外壳体上设置有与第一固定部111的凸轨相匹配的凹槽。

在本实施例中，第一固定部111的一端设置有第一驱动电机，该第一驱动电机的输出端与第一丝杠112的一个端部连接。当第一驱动电机输出驱动力时，第一丝杠111就在第一驱动电机的驱动下转动。

第一滑杆114固定在第二撑台142的顶部，因此该第一滑杆114既不能转动，也不能移动。

第二丝杠组件12包括滑槽121、第二丝杠122以及第二滚珠轴承部123。

滑槽121的延伸方向第一水平方向相垂直(以下称第二水平方向)。滑槽121的一个端部设有一个第二固定部124，该第二固定部124上设有一个内径与第一滑杆114相适应的孔部，第一滑杆114穿过该孔部使得第二固定部124被套设在第一滑杆114上。滑槽121的另一个端部固定在第一滚珠轴承部113的外壳体上。

因此，当第一驱动电机驱动第一丝杠112转动时，滑槽121移动的自由度被第一滑杆114所限制，从而在第一丝杠112和第一滚珠轴承部113所形成的滚珠丝杠副的带动作用下沿着第一水平方向整体移动。

第二丝杠122沿第二水平方向延伸，其两端通过转动轴承分别固定结合在滑槽121的两个端部上。

第二滚珠轴承部123与第一滚轴轴承部113的结构类似，也具有可相对转动的内壳体和外壳体。第二滚珠轴承部123设置在滑槽121内并且其内壳体通过螺纹结合套设在在第二丝杠121上，使得第二滚珠轴承部123与第二丝杠122构成了滚珠丝杠副结构。第二滚珠轴承部123的外壳体呈突起状，使得它与滑槽121相嵌合。

在本实施例中，第二驱动电机设置滑槽121的与第一滚珠轴承部113相连接的端部。由此，第二丝杠122在第一丝杠112和第一滚珠轴承部113的带动作用下沿第一水平方向整体移动的同时还能够在第二驱动电机的驱动下发生自身的转动，进而带动第二滚珠轴承部122的内壳体转动。

第三丝杠组件13包括第三固定部131、第三丝杠132、第三滚珠轴承部133、第三滑杆134以及固定板135。

第三固定部131呈“匚”形，沿竖直方向设置，其外侧壁固定连接在第二滚珠轴承部122的外壳上。由此，滑槽121限制了第三固定部131的移动自由度，使得第二驱动电机驱动第二丝杠122转动并带动第二滚珠轴承部123的内壳体转动时，该第三固定部131整体沿着第二水平方向移动。

第三丝杠132沿竖直方向延伸，其两端通过滚动轴承安装在第三固定部131上。

第三滚珠轴承部133与第一滚珠轴承部113的结构相似，其同样具有能够相对转动的外壳体和内壳体，并且内壳体同样通过螺纹结合套设在第三丝杠132上。

第三滑杆134设置在第三固定部131的两侧。在本实施例中，第三滚珠轴承部133的外壳体的朝向第三固定部131的侧面上还设置有与第三滑杆134的形状相匹配的槽体。

固定板135设置在第三滚珠轴承部133的外壳体的背离第三固定部131的侧面上，用于固定打印头装置20。固定板135上设置有多个固定孔，这些固定孔的高度不同。

在本实施例中，第三驱动电机设置在第三固定部131内，其输出端与第三丝杠132的一个端部连接。第三丝杠132随着第三固定部131在第二驱动电机及第二丝杠122、第二滚珠轴承部123等带动下沿第二水平方向整体移动时，还能够在第三驱动电机的驱动下发生自身转动进而带动第三滚珠轴承部133沿竖直方向移动。

本实施例中，第一驱动电机、第二驱动电机及第三驱动电机均为伺服电机，能够随着不同的驱动信号而正转或反转。因此，第一丝杠112及第一滚珠轴承部113所形成的滚珠丝杠副能够实现第一水平方向上的来回运动，第二丝杠122及第二滚珠轴承部123所形成的滚珠丝杠副能够实现第二水平方向上的来回运动，第三丝杠132及第三滚珠轴承部133所形成的滚珠丝杠副能够实现竖直方向上的来回运动。所以，本实施例的三轴式移动装置10能够实现三个自由度的移动。

图2是本发明的实施例中打印头装置的结构示意图。

如图2所示，打印头装置20包括支架单元21以及喷头单元22。

支架单元21包括支架体211、连接体212以及转动组件(图中未示出)。

支架体211在本实施例中为容纳式的支架体。支架体211呈长方体状，在竖直方向上设置有一个容纳通孔(图中未示出)，该容纳通孔用于安装喷头单元22。为了能够很好地卡住喷头单元22，容纳通孔的内侧壁上还设有多个凸起的橡胶垫片。

连接体212包括横板2121和连接板2122。

转动组件包括设置在横板2121内的转动驱动电机和连接在转动驱动电机输出端上的转动部，该转动部延伸出横板2121外并且不与支架体211固定连接，因此能够在转动驱动电机的驱动下发生转动，使得支架体211相对于横板2121进行转动。

连接板2122垂直连接在横板2121的远离转动部的一端。连接板2122上设置多个安装孔，安装孔用于通过螺栓使连接板2122安装在不同位置的固定孔上从而使支架单元21安装在三轴式移动装置10的固定板135的不同位置上。所以，支架单元21能够随着三轴式移动装置10实现三自由度的移动。

图3是本发明的实施例中的喷头单元的结构示意图。

图4是本发明的实施例中喷头单元的局部放大示意图。

如图3、4所示，喷头单元22包括第一喷头组件221、第二喷头组件222以及筒盖223。

第一喷头组件221用于容纳和涂布交联剂，包括第一筒体2211和第一针头2212。

第一筒体2211可以为例如圆柱状、长方体状等各种形状。在本实施例中，第一筒体2211为圆柱状，用于容纳交联剂。

第一针头2212设置在第一筒体2211的下端。第一针头2212与第一筒体2211的内腔相连通，因此第一筒体2211内腔容纳的交联剂可通过第一针头2212被挤出。第一针头2212沿竖直方向延伸，其下端为用于挤出交联剂的出液口。为了使被挤出的交联剂的流动方向更加复杂，优选地将第一针头2212的下端的边缘设置为锯齿状。

第二喷头组件222包括第二筒体2221和第二针头2222。在本实施例中第二喷头组件222用于容纳和涂布生物胶或生物胶成分。

第二筒体2221环绕在第一筒体2211的外侧，并且与第一筒体2211之间形成用于容纳生物胶的第一间隙2221a。第二筒体2221可以为例如圆柱状、长方体状等各种形状。在本实施例中，第二筒体2221为圆柱状。第二筒体2221的外径与容纳通孔的内径相适应，因此能够被放置在容纳通孔内并因橡胶垫片的作用而紧密卡在容纳通孔内，使得容纳通孔转动时第二筒体2221不容易滑脱。

第二针头2222设置在第二筒体2221的下端，并且环绕在第一针头2212的外侧。第二针头2222和第一针头2212之间具有第二间隙2222a，该第二间隙2222a与第一间隙2221a相连通。第二针头2222沿竖直方向延伸，其下端为其出液口。第二针头2222的下端低于第一针头2212的下端，这样使得从第一针头2212的下端挤出的交联剂能够与第二针头2222内的生物胶在第二针头2222内进行混合后从第二针头2222的下端挤出。

本实施例中，为了获得较佳的混合效果，第二筒体2221的内径为第一针头的内径的1.5～3倍。第二筒体2221的下部的内壁上设置凸起部。在本实施例中，凸起部为螺旋上升的螺纹结构。

筒盖223的数目为一个。筒盖223的形状和大小与第二筒体2221的外表面的形状和大小相匹配。在本实施例中，筒盖223的形状为圆形筒盖，该筒盖223以螺纹连接(或套接)的方式安装在第二筒体2221的上端，从而对第一筒体2211和第二筒体2221进行封闭。筒盖223上设有空气入口2231，该空气入口2231同时与第一筒体2211的内腔以及第一间隙2221a连通。为了提高密封性能，筒盖223的内侧还设有密封垫(图中未示出)。

本实施例中，涂布动力装置为压力提供装置，该压力提供装置由压力空气提供动力，包括气体储存器、压力调节器和空气过滤器(图中均未示出)。

其中，气体储存器用于提供压力空气，该气体储存器可以是压缩空气罐，也可以是其他形式的压缩空气储存部件；压力调节器为设置在气体储存器的压力空气出口上的电磁调节阀，用于对气体储存器提供的压力空气的流量进行调节从而进行压力大小的调节；空气过滤器通过导管分别与压力调节器及空气入口2231连通，用于对调节压力后的压力空气进行过滤并将过滤后的压力空气通过空气入口2231输送至第一筒体2211和第一间隙2221a内。空气入口2231上设有封闭夹，用于在喷头单元22不需要压力空气时将该空气入口2231封闭。

以下结合附图说明本实施例的皮肤原位打印机构的工作原理。

进行皮肤打印之前，医务人员可在无菌环境下将生物胶溶液和交联剂分别置入第一筒体2211和第二筒体2221的第一间隙2221a内，然后盖上筒盖223，接通空气过滤器并将压力调节器调节至关闭，让压力空气不能进入第一筒体2211和第一间隙2221a。然后，通过控制装置(例如与向各个驱动电机、步进电机发送驱动信号的电机驱动器相通信连接且装有控制程序的计算机)向三轴式移动装置10中的各个驱动电机发送不同的控制信号，让三轴式移动装置10将打印头装置20带动至需要进行皮肤打印的预定缺损部位。

到达预定部位后，即可控制转动组件，让第二针头2222靠近缺损部位，同时打开并调节压力调节器让压力空气以预定的压力进入第一筒体2211和第一间隙2221a内，使得第一筒体2211内的交联剂和第一间隙2221a内的生物胶因压力被同时挤出，生物胶和交联剂在第二针头2222内进行混合后被涂布在预定部位上，然后，通过控制装置向三轴式移动装置10中的各个驱动电机发送不同的控制信号，让三轴式移动装置10按照设定的移动方向带动打印头装置20按照设定的涂布方向涂布进而完成整个预定部位的涂布得到具有合适形状的打印皮肤。

上述过程中，通过控制装置控制三轴式移动装置10、驱动组件、转动组件以及压力调节器，就能够让喷头单元22进行生物胶溶液和交联剂的挤出和涂布，使得生物胶溶液快速凝结从而得到形状适合、具有一定厚度和图案的的打印皮肤。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的皮肤原位打印机构，因为具有打印头装置、涂布动力装置以及三轴式移动装置，打印头装置设有喷头单元，喷头单元具有第一喷头组件和第二喷头组件，第一喷头组件包括第一筒体和第一针头，第二喷头组件包括第二筒体和第二针头，第二筒体和第二针头分别环绕第一筒体以及第一针头，第二针头的下端低于第一针头的下端，所以在进行涂布时，能够通过第一喷头组件来容纳和涂布交联剂(或生物胶)，能够通过第二喷头组件来容纳和涂布生物胶(或交联剂)，并且由于第二筒体和第二针头分别环绕第一筒体以及第一针头，第二针头的下端低于第一针头的下端，这样使得从第一针头内挤出的交联剂(或生物胶)能够在第二针头内与生物胶(或交联剂)进行接触混合，混合后从第二针头挤出并涂布到受损部位。

因此，在涂布时只需按照设定的涂布方向来移动整个打印头装置，那么，从第二针头挤出的混合在一起的生物胶和交联剂就能够涂布在受损部位后快速凝固最后得到形状及结构适应的人工皮肤，达到很好的涂布效果。

另外，涂布动力装置能够将生物胶和交联剂从喷头单元挤出从而实现生物胶和交联剂的涂布，通过该涂布动力装置就能够调节生物胶和交联剂的挤出速度进而便于调节涂布的速度。

此外，三轴式移动装置能够将支架单元进行空间上的三自由度移动，使得支架单元能够准确到达预定位置，并按照预先设定的涂布方式进行涂布，进而使得涂布的效果更精确并且涂布的速度更快。

实施例中，第二筒体的下部的内壁上设置凸起部，通过凸起部来改变生物胶和交联剂在第二针头的下部的流动状态使它们的流动更趋于无序，进而使得生物胶和交联剂的混合更加充分，混合效果更好。

实施例中，凸起部为螺旋形，螺旋形的的凸起部可使第二筒体内的生物胶和交联剂在流动时产生旋转，并且还增加了生物胶和交联剂流体的湍流，进而使得生物胶和交联剂的混合更加充分，混合效果更好。

实施例中，第一针头的下端的边缘设置成锯齿状，这样使得从第一针头的下端流出的液体(交联剂)能够流向各个方向，进而能够与第一针头内流动的生物胶进行更充分的混合。

实施例中，第二筒体的内径是第一针头的内径的1.5～3倍，这样的设计使得从第一针头内挤出的交联剂和从第二筒体的第一间隙挤出的生物胶能够以合适的面积进行接触混合，另一方面，使得交联剂能够与生物胶以适宜的比例进行混合。

实施例中，使用一个筒盖来对第一筒体和第二筒体进行封闭，筒盖上的空气入口同时与第一筒体的内腔以及第一间隙连通，因此，在涂布时作为涂布动力的压缩空气能够被同时导入第一筒体和第一间隙，使得第一筒体内的交联剂和第一间隙内的生物胶能够同时被挤出。当需要对生物胶或交联剂的挤出速度等进行调整时，只需要调整进入的空气压力即可同时完成速度调整，因此涂布的速度控制能够同步，更为精准。

实施例中，连接体具有连接板，该连接板上设置有多个安装孔，因此，通过该安装孔以螺栓连接的方式能够将连接板安装在打印头移动装置的固定板的不同位置的固定孔上，从而将打印头装置安装在固定板的适宜高度上。

实施例中的三轴式移动装置具有三组丝杠组件，该三组丝杠组件能够分别提供三个方向的移动自由度，因此能够让打印头装置实现空间上的三自由度移动，让打印头装置整体到达不同的预定打印部位。

实施例中的涂布动力装置为压力提供装置，使得喷头单元中的生物胶和交联剂能够在经过过滤的洁净压缩空气的压力作用下被挤出从而完成涂布，其过程中通过控制压力调节器即可控制压力及流速，进而控制涂布的速度，因此能够通过电信号就实现控制过程，使得生物胶和交联剂的涂布过程更容易与喷头单元自身的移动形成配合，达到理想的皮肤打印效果。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

例如，实施例中，第一筒体用于容纳交联剂，第一间隙用于容纳生物胶，第二针头的内径是第一针头的内径的1.5～3倍。但在本发明中，还可以用第一筒体容纳生物胶，此时用第二筒体容纳交联剂，在这种情况下还应该依据实际情况(主要考虑生物胶和交联剂的接触面积以及比例)调整第二针头和第一针头的尺寸。

实施例中，第一针头的下端为其出液口，并且第一针头的下端的边缘设置成锯齿状。但在本发明中，第一针头还可以设置成下端为盲端，第一针头的侧壁上具有多个均匀分布的出液孔，使得交联剂(或生物胶)从侧壁的出液孔被挤出，此时被挤出的交联剂(或生物胶)的流动方向与第二针头内生物胶(或交联剂)的流动方向大致垂直，使得生物胶和交联剂之间能实现较佳的混合效果。

实施例中，第二筒体的下部的内壁具有凸起部，凸起部为螺旋形，通过螺旋形的凸起部来更好地实现生物胶和交联剂的混合。但在实际应用中，凸起部还可以为其它形状，只要能增强生物胶和交联剂的无序运动即可，例如凸起部还可以为凸点状，即多个凸点分布在第二筒体的内壁上，凸点产生的阻挡作用同样能增加生物胶和交联剂的流体的湍流进而实现较佳的混合效果。此外，为了简化结构、降低成本，第二筒体的下部的内壁还可以为光滑内壁(不设置凸起部)。

支架体为容纳式支架体，具有竖直方向延伸的容纳通孔。但在本发明中，该支架体也可以是夹式支架体，即支架体包含两个相互铰接的夹部从而夹持第二筒体。同时，夹式支架体上也可以设置橡胶垫片，从而让夹持更为牢固。与通孔式支架体相比，这种夹式支架体对相对位置的保持要稍差一些，使得原位打印的精准度略微下降，但喷头单元的固定及取下更为容易，因此操作更为简单快速，更适用于急性及临时性的原位皮肤打印。

实施例中，支架单元包括支架体、连接体以及转动组件，支架体能够在转动组件的的转动驱动电机的驱动下相对于连接体转动，从而使得喷头单元更加精准地到达预定位置。但在本发明中，为了降低成本以及简化操作步骤，支架单元也可以只包括支架体和连接体，两者固定连接，这样的结构更加简单，操作起来更加方便。

实施一中，三轴式移动装置通过三组丝杠组件来实现空间上的三自由度移动，丝杠组件具体通过丝杠以及滚珠轴承之间形成的滚珠丝杠副来实现各个自由度的移动。但在本发明中，三轴式移动装置还可以通过三组导轨滚轮组件来实现空间上的三自由度移动，导轨滚轮组件具体通过导轨、嵌合在该导轨上的嵌合部以及设置在导轨和嵌合部之间的滚轮以及驱动滚轮滚动的电机从而形成导轨滚轮式的结构来实现各个自由度的移动。

实施例中，采用三轴式移动装置将支架单元进行空间上的三自由度移动。但在本发明中，还可以采用机械臂式移动装置，即多个机械臂铰接并通过舵机带动转向，从而实现类似人体手臂动作的移动装置来对支架单元进行移动。

实施例中，支撑组件为两个支撑台。但在本发明中，支撑组件也可以设置为其他形式，例如设置在地面的支撑架、支撑板或多根支撑柱，或从上方悬挂固定的吊架。

实施例中，打印头移动装置采用压力提供装置提供的压力空气作为动力，使得喷头单元中的生物胶能够在经过过滤的洁净压缩空气的压力作用下被挤出从而完成涂布，其过程中通过控制压力调节器即可控制压力及流速，进而控制涂布的速度，因此能够通过电信号就实现控制过程，使得生物胶涂布过程更容易与喷头单元自身的移动形成配合，达到理想的皮肤打印效果。但在本发明中，压力提供装置还可以采用机械挤压(例如在筒体内设置柱塞，控制柱塞挤压生物胶)等形式。与压力空气的形式相比，机械挤压的压力控制及基础速度的控制是直接通过对挤压部件的控制实现的，控制过程更为精准，但由于需要设置传感器来对压力及挤出速度进行监测，因此成本更高。

Claims (10)

1.一种皮肤原位打印机构，用于将通过打印而形成人工皮肤的生物胶和交联剂涂布在人体的预定部位，其特征在于，包括：

打印头装置，用于将所述生物胶和交联剂涂布在所述预定部位，具有支架单元和设置在所述支架单元上并且用于容纳和涂布所述生物胶以及所述交联剂的喷头单元；

涂布动力装置，用于向所述打印头装置提供涂布所述生物胶和所述交联剂时让所述生物胶以及所述交联剂被挤出所述喷头单元的动力；以及

三轴式移动装置，用于驱动所述打印头装置移动至所述预定部位，

其中，所述喷头单元具有第一喷头组件以及第二喷头组件，

所述第一喷头组件包括第一筒体和第一针头，

所述第二喷头组件包括第二筒体和第二针头，

所述第二筒体环绕在所述第一筒体的外侧，所述第二筒体与所述第一筒体之间具有第一间隙，

所述第二针头环绕在所述第一针头的外侧，所述第二针头与所述第一针头之间具有第二间隙，

所述第一间隙与所述第二间隙相连通，

所述第二针头的下端低于所述第一针头的下端。

2.根据权利要求1所述的皮肤原位打印机构，其特征在于：

其中，所述第二筒体的下部的内壁具有凸起部。

3.根据权利要求1所述的皮肤原位打印机构，其特征在于：

其中，所述第一针头的下端的边缘为锯齿状。

4.根据权利要求1所述的皮肤原位打印机构，其特征在于：

其中，所述第一针头的下端为盲端，所述第一针头的侧壁上具有多个均匀分布的出液孔。

5.根据权利要求1所述的皮肤原位打印用打印头装置，其特征在于：

其中，所述第二筒体的内径是所述第一针头的内径的1.5～3倍。

6.根据权利要求1所述的皮肤原位打印机构，其特征在于：

其中，所述涂布动力装置为压力提供装置，用于向所述第一筒体和所述第一间隙提供压力空气，

所述喷头单元还包括一个用于对所述第一筒体和所述第二筒体进行封闭的筒盖，

所述筒盖上设置有空气入口，该空气入口同时与所述第一筒体的内腔以及所述第一间隙连通，用于将作为涂布动力的所述压力空气导入所述第一筒体的内腔以及所述第一间隙。

7.根据权利要求1所述的皮肤原位打印机构，其特征在于：

其中，所述三轴式移动装置具有用于固定所述打印头装置的固定板，该固定板上设置有多个固定孔，

所述支架单元包括连接体以及与所述连接体连接的用于容纳所述喷头单元的支架体，

所述连接体具有连接板，该连接板上设置有多个安装孔，所述安装孔用于通过螺栓使所述连接板安装在不同位置的所述固定孔上从而使所述支架单元安装在所述固定板的不同位置上，

所述支架体为容纳式支架体或夹式支架体。

8.根据权利要求1所述的皮肤原位打印机构，其特征在于：

其中，所述三轴式移动装置具有支撑组件和设置在所述支撑组件上的第一丝杠组件、第二丝杠组件以及第三丝杠组件，

所述第三丝杠组件具有第三滚珠轴承部，该第三滚珠轴承部用于沿竖直方向进行移动使得所述打印头装置沿竖直方向进行移动，

所述第二丝杠组件用于驱动所述第三丝杠组件沿第二水平方向进行移动，使得所述打印头装置沿第二水平方向进行移动，

所述第一丝杠组件用于驱动所述第二丝杠组件沿第一水平方向进行移动，使得所述第三丝杠组件和所述打印头装置沿第一水平方向进行移动，

所述第一水平方向和所述第二水平方向互相垂直。

9.根据权利要求8所述的皮肤原位打印机构，其特征在于：

其中，所述第一丝杠组件，设置在所述支撑组件上，具有沿第一水平方向延伸的第一丝杠、通过螺纹结合安装在该第一丝杠上的第一滚珠轴承部以及与该第一丝杠平行设置的第一滑杆；

第二丝杠组件，具有沿所述第二水平方向延伸的第二丝杠、与所述第二丝杠的两端连接的滑槽，设置在该滑槽内并且通过螺纹结合安装在所述第二丝杠上的第二滚珠轴承部，所述滑槽的一端设有套设在所述第一滑杆上的第二固定部且另一端固定在所述第一滚珠轴承部上；

第三丝杠组件，具有沿所述竖直方向延伸的第三丝杠、通过螺纹结合安装在该第三丝杠上的所述第三滚珠轴承部、与所述第三丝杠平行设置的第三滑杆以及与所述第二滚珠轴承部固定结合且与所述第三丝杠以及所述第三滑杆的两端固定连接的第三固定部。

10.根据权利要求9所述的皮肤原位打印机构，其特征在于：

其中，所述三轴式移动装置还具有驱动所述第一丝杠转动的第一电机、驱动所述第二丝杠转动的第二电机以及驱动所述第三丝杠转动的第三电机。

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