CN114027907A - 便携式生物修复仪及便携式修复系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种便携式生物修复仪及便携式修复系统。生物修复仪包括支撑架和以可拆卸的方式安装在支撑架上的生物打印单元、电纺单元和光源单元；支撑架具有手持部和支撑部。生物打印单元用于将第一生物墨水注入创面，并通过第一生物墨水交联固化对创面进行快速止血及封闭；电纺单元用于将第二生物墨水注入创面，对创面的外层进行生物电纺，以形成纳米保护膜层。光源单元用于对创面部位的第一生物墨水和/或第二生物墨水进行照射，以使得第一生物墨水交联反应成水凝胶或增强第二生物墨水交联形成的纳米保护膜层的力学性能。本发明为急性大血管损伤、急性创伤、组织组织损伤等临床场景的治疗与修复提供了新的生物修复仪器。

Description

便携式生物修复仪及便携式修复系统

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种便携式生物修复仪及便携式修复系统。

背景技术

在外科手术过程中意外损伤或在急性创伤后所导致的大动脉出血，是全球性的导致病人急性失血性休克致死的主要原因之一。传统的外科止血方法常常是以局部缝合、结扎等手段来达到止血目的。但大动脉或者心脏损伤时必须通过唯一的手段——外科缝合来解决问题，但往往在有条件的手术室外，例如交通事故、战场、施工工地等容易发生开放性创伤的场景中，没有办法进行外科缝合操作，从而导致严重的不可控急性失血。在各种紧急情况下，例如交通事故、战场、自然灾害、外科手术、意外创伤等等，可能导致的人体(动物)组织的开放性或闭合性损伤，目前的紧急处理方式通常是临时以纱布或其他普通敷料覆盖、填塞损伤部位起到止血、闭合创面的作用，等待后期进一步的高级治疗措施进行修复等处理。这样的处理方式有着以下几点不可避免的风险(技术痛点)：1.没有彻底封闭创面时，感染风险随着时间的增加而增加；2.遇到血管损伤，压力不足时，止血不彻底，会缓慢继续失血；加压过大时，会导致肢体缺血坏死；3.对急救时间要求高，往往在很短时间内失去最佳的治疗时机。4.对需要的治疗物品种类要求多，例如，对于不同的损伤，需要不同的材料，可能由于现场没有所需相应的材料，而导致错过治疗时机。

现有市场上，尚没有成熟的生物组织生物修复仪器等临床治疗产品量产，大多处于研发阶段，且功能单一。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种便携式生物修复仪及便携式修复系统，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本发明的技术方案如下：

根据本发明的一方面，所述生物修复仪包括支撑架和以可拆卸的方式安装在所述支撑架上的生物打印单元、电纺单元和光源单元；所述支撑架具有手持部和支撑部，所述支撑部用于安装所述生物打印单元、电纺单元和光源单元；所述生物打印单元用于将第一生物墨水注入创面，并通过第一生物墨水交联固化对创面进行快速止血及封闭；所述电纺单元用于将第二生物墨水注入创面，对创面的外层进行生物电纺，以形成纳米保护膜层；所述光源单元用于对创面部位的第一生物墨水和/或第二生物墨水进行照射，以使得第一生物墨水交联反应成水凝胶或增强第二生物墨水交联形成的纳米保护膜层的力学性能。

在一些实施例中，所述支撑架呈手枪式构造，其手持部与支撑部的一端连接。

在一些实施例中，所述生物打印单元、电纺单元和光源单元均呈柱形结构并平行布置；所述生物打印单元的前端具有挤出式出料口，末端具有推注结构；所述电纺单元的前端具有电纺出料口；所述光源单元的前端具有光源口；所述生物打印单元的前端、所述电纺单元的前端、所述光源单元的前端均朝向相同的方向，且各个口的位置大致靠近。

在一些实施例中，所述手持部设有扳机，所述扳机与所述生物打印单元末端的推注结构联动，以使得扳机扣动时，所述生物打印单元末端与推注结构往复运动并挤出第一生物墨水。

在一些实施例中，所述支撑架的支撑部具有用于安装所述生物打印单元的第一支撑部；所述支撑架的支撑部具有用于安装所述电纺单元的第二支撑部；所述支撑架的支撑部具有用于安装所述光源单元的第三支撑部。

在一些实施例中，所述第一支撑部为支撑部上的通孔，所述通孔的一端对应所述手持部的扳机结构的所在位置，所述生物打印单元穿设在所述通孔内，所述生物打印单元的中段具有限位结构。

在一些实施例中，所述第二支撑部位于所述第一支撑部的一侧，所述第三支撑部位于所述第一支撑部的上方，所述第二支撑部和第三支撑部为支撑部上的槽型结构，所述电纺单元和所述光源单元在使用状态下卡接在对应的槽型结构中。

根据本发明的另一发明，也提供了一种便携式修复系统，其包括：所述的便携式生物修复仪和用于容纳所述便携式生物修复仪的便携式容器；其中，所述便携式容器的外侧具有便携结构，所述便携式容器的内部具有分别容纳支撑架、电纺单元、光源单元和至少一个生物墨水的包装器具的功能分区。

在一些实施例中，所述便携式容器为手提箱，其包括箱体和盖子，所述箱体或盖子上具有提手。

在一些实施例中，所述便携式修复系统还包括用于盛装第一生物墨水的包装器具以及用于盛装第二生物墨水的包装器具；其中，所述第一生物墨水在交联反应后生成用于封闭创面的水凝胶，所述第二生物墨水用于生成纳米电纺膜。

本发明在一台便携式仪器上同时拥有电纺、生物打印功能，将双构建技术集成地布置在一个便携式的生物修复仪上。本发明的便携式生物修复仪可配置两种或更多种生物墨水，配套的生物墨水等耗材同时组建生物组织生物修复仪器的闭合生态链，提供真正意义上的实用价值。本发明在紧急开放创伤情况下又或是外科手术中的各种修复需求时，可提供便携、快速、有效的治疗手段，使用门槛低，普通民众只需看使用指南，便可以进行急救使用或自救，解决了急救时普通民众误专业知识下，急救困难的实际问题。

本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

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，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。为了便于示出和描述本发明的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本发明实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：

图1为本发明一实施例中的便携式生物修复仪的立体结构示意图。

图2为本发明一实施例中的便携式生物修复仪的立体结构示意图。

图3为本发明一实施例中的便携式修复系统的结构示意图。

附图标记：

10、支撑架；11、手持部；12、支撑部；111、扳机；112、扳机联动件；121、第一支撑部；122、第二支撑部；123、第三支撑部；20、生物打印单元；21、挤出式出料口；22、推注结构；30、电纺单元；31、电纺出料口；40、光源单元；41、光源口；

51、箱体；52、盖子；53、内嵌体；54、提手；521、卡扣；61、第一生物墨水的包装器具；62、第二生物墨水的包装器具

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在此，还需要说明的是，如果没有特殊说明，术语“连接”在本文不仅可以指直接连接，也可以表示存在中间物的间接连接。

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。

本发明提供了一种便携式生物修复仪和便携式修复系统，以应对人体或动物的急性开放创伤、一般创伤等的组织工程构建，本发明中的便携式生物修复仪可快速止血、封闭创面，快速修复组织，是一种尤其适用于临床医学、战场、交通事故、户外探险、施工现场等各种场景的急救医疗设备。

在一些实施例中，如图1和图2，生物修复仪包括支撑架10和以可拆卸的方式安装在支撑架10上的生物打印单元20、电纺单元30和光源单元40。本发明实施例的生物打印单元20、电纺单元30和光源单元40均可进行单独的使用和控制，也可两两协同使用，例如生物打印单元20和光源单元40的同时作用、电纺单元30和光源单元40的同时作用等。

其中，支撑架10具有手持部11和支撑部12，支撑部12用于安装生物打印单元20、电纺单元30和光源单元40。支撑架10呈手枪式构造，其手持部11与支撑部12的一端连接。该结构造型的支撑架10便于操作，且能单手操作，使得操控者可以空出另一支手控制上伤者创面部位，大大提高其单人可操作性。

进一步地，支撑架10的支撑部12具有用于安装生物打印单元20的第一支撑部121；支撑架10的支撑部12具有用于安装电纺单元30的第二支撑部122；支撑架10的支撑部12具有用于安装光源单元40的第三支撑部123。

优选地，第一支撑部121为支撑部12上的通孔，通孔的一端对应手持部11的扳机111结构的扳机联动件112的所在位置，生物打印单元20穿设在通孔内，生物打印单元20的中段具有限位结构，以使得生物打印单元20固定在通孔内，防止其向前滑移。

第二支撑部122位于第一支撑部121的一侧，第三支撑部123位于第一支撑部121的上方，第二支撑部122和第三支撑部123为支撑部12上的槽型结构，电纺单元30和光源单元40在使用状态下卡接在对应的槽型结构中。在该实施例中，电纺单元30和光源单元40可均为独立的功能模块，在使用时组装在支撑架10上；在未使用时，可拆开分别存放，槽型机构的卡紧安装方式有利于快速组装和拆解。但不限于此，在其他实施例中，电纺单元30和光源单元40也可为固定设置的功能模块，即在存放阶段，也可固定在支撑架10上。

在一些实施例中，生物打印单元20用于将第一生物墨水注入创面，并通过第一生物墨水交联固化对创面进行快速止血及封闭。电纺单元30用于将第二生物墨水注入创面，对创面的外层进行生物电纺，以交联形成纳米保护膜层。光源单元40用于对创面部位的第一生物墨水和/或第二生物墨水进行照射，以使得第一生物墨水交联反应成水凝胶或增强第二生物墨水交联形成的纳米保护膜层的力学性能。

本发明实施例的生物打印单元20在挤出第一生物墨水后，配合光源单元40进行生物打印，利用特定的波长光源照射，进而交联固化生物墨水，起到3D构建(3D打印)的作用。本发明实施例的电纺单元30用于将第二生物墨水生成纳米保护膜层，其可采用现有技术中的手持电纺仪或对应配套的功能模块。在生成纳米保护膜层后，也可采用光源单元40的特定波长光源照射，进而使得纳米保护膜层进行交联反应，增强其力学性能。

静电纺丝技术，是一种特殊的纤维制造工艺，聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下，喷射针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的聚合物细丝，也是组织工程学的理想构建技术之一。在生物电纺技术应用中，可以构建有序纳米微丝结构，依托此结构，细胞可以形成纳米级的微观有序排列，形成仿生的微观结构。

静电纺丝技术以及光固化3D打印技术是极具代表性的两种组织工程材料构建技术，静电纺丝技术构建纳米级别结构，可提供纳米微丝、纳米微孔；光固化技术可以快速交联固化液态生物墨水，构建稳定的3D结构。本发明实施例的便携式生物修复仪将两者结合，提供即刻止血、封闭创面、修复组织的全新治疗手段。

本发明在一台便携式仪器上同时拥有电纺、生物打印功能，是创造性的发明设计。本发明的便携式生物修复仪可配置两种或更多种生物墨水，配套的生物墨水等耗材同时组建生物组织生物修复仪器的闭合生态链，提供真正意义上的实用价值。本发明在紧急开放创伤情况下又或是外科手术中的各种修复需求时，可提供便携、快速、有效的治疗手段，使用门槛低，普通民众只需看使用指南，便可以进行急救使用或自救，解决了急救时普通民众误专业知识下，急救困难的实际问题。

在一些实施例中，生物打印单元20、电纺单元30和光源单元40均呈柱形结构并平行布置。生物打印单元20的前端具有出料口，末端具有推注结构22；电纺单元30的前端具有出料口；光源单元40的前端具有光源口41。生物打印单元20的前端、电纺单元30的前端、光源单元40的前端均朝向相同的方向，且各个口的位置大致靠近。

进一步地，为便于手持操作，在一实施例中，手持部11设有扳机111，扳机111与生物打印单元20末端的推注结构22联动，以使得扳机111扣动时，生物打印单元20末端与推注结构22往复运动并挤出第一生物墨水。

在另一实施例中，也可采用直接控制生物打印单元20末端的推注结构22，使其内部的生物墨水按在预定的速度挤出，并覆盖在创面位置。

以下列举具体的实施例来说明本发明的便携式生物修复仪的使用方法和治疗步骤：

(1)首先根据实际场景选取所需的生物墨水：例如，在急性创伤时，需要紧急封闭创面、止血情况下，启用生物打印单元20抽取快速止血、载有抗菌材料的生物墨水备用。

(2)接着使用生物打印单元20将生物墨水注入创面，启动光源单元40对创面照射，使生物墨水交联反应成水凝胶，起到快速止血、封闭创面的作用，并利用所含的抗菌物质减少感染几率，为进一步处理创面提供良好的基础。

(3)最后，启动电纺单元30抽取外层保护生物墨水，对创面已交联的水凝胶最外层进行电纺膜保护，起到保湿、最外层加强隔离保护创面作用，并且，在电纺形成纳米保护膜层后，更进一步，再次启动光源单位，使外层纳米保护膜交联，增强力学性能，最大限度保护内层。

可以理解的是，在处理一般的擦伤性创面时，也可仅采用电纺单元30或采用电纺单元30结合光源单元40的方式，仅生成外层的纳米保护膜层即可，本发明实施例的便携式生物修复仪可灵活应用，适用多种不同程度的创伤。

本发明实施例的便携式生物修复仪在使用特定的生物墨水后，通过对水凝胶的光敏改性后，杂化组合即刻光交联固化水凝胶，不仅可以通过其可电纺性获得纳米级微丝、微孔结构的生物材料膜，而且在湿润组织环境下形成光敏凝胶前体，获得良好的初始稳定粘附力，经过光固化后拥极强的稳定性和力学性能，无需缝合加强(可以抵抗最高达260mmHg的动脉血压而不破裂)，并具有良好的生物相容性。可以作为干细胞载体。进一步通过动物实验建模，验证了在急性大动脉损伤或较大出血创面的场景下，采用无缝合技术快速止血，再生修复损伤部位的血管或组织，恢复组织的正常功能,最终达到快速康复的目的，本发明为急性大血管损伤、急性创伤、组织组织损伤等临床场景的治疗与修复提供了新的方法。

根据本发明的另一方面，也提供了一种便携式修复系统，其包括便携式生物修复仪和用于容纳便携式生物修复仪的便携式容器。其中，便携式容器的外侧具有便携结构，便携式容器的内部具有分别容纳支撑架10、电纺单元30、光源单元40和至少一个生物墨水的包装器具的功能分区。

在一些实施例，便携式容器为手提箱，其包括箱体51和盖子52，箱体51或盖子52上具有提手54。箱体51设置内嵌体53，例如内嵌体53可采用海绵或塑料等材质，内嵌体53设置多个凹槽，以便容纳支撑架10、电纺单元30、光源单元40和生物墨水的包装器具等。如图3所示，第一生物墨水的包装器具61和第二生物墨水的包装器具62可对应布置于内嵌体53的右侧位置，生物打印单元20和电纺单元30可对应布置于内嵌体53的左侧位置，支撑架10和光源单元40可对应布置于内嵌体53的中部。盖子52的内侧也可设置柔性结构，以卡紧并保护布置于手提箱内部的生物打印单元20、电纺单元30和光源单元40等，防止其在输送过程中产生碰撞摩擦等。盖子52前沿的两侧可设有卡扣521，以实现盖子52与箱体51的连接和密封等。

在一些实施例，便携式修复系统还包括用于盛装第一生物墨水的包装器具61以及用于盛装第二生物墨水的包装器具62；其中，第一生物墨水在交联反应后生成用于封闭创面的水凝胶，第二生物墨水用于生成纳米电纺膜。但不限于此，例如可布置更多的不同种类的生物墨水，其存放空间相应地增多布置。

在一些实施例中，第一生物墨水和/或第二生物墨水可采用杂化溶液，该杂化溶液可将PVA-MA与HA-NB两种优秀的生物材料进行杂化改性，获得具备既可以进行静电纺丝构建纳米级别纤维，也可以进行光敏3D打印的水溶性生物材料。

根据本发明实施例的便携式生物修复仪以及便携式修复系统，可获得的有益效果至少包括：

(1)本发明中的便携式生物修复仪，对紧急情况下的外科治疗提供了新的方法。例如，在战场、交通事故、户外探险、各种施工场景等，出现意外情况导致开放性创伤时，使用本发明的便携式生物修复仪可以进行即刻创伤修复，达到即时止损的效果，对患者后续治疗也打下良好的基础。

(2)本发明为创伤急救时提供了简单、快速、便携的解决方案。急性开放性创伤时，最迫切需要处理的是止血、封闭创面，而现有的技术都没有根本解决此难题，由于本生物修复仪使用了双构建技术，配合配套的生物墨水，只需简单3步，便可以完成开放创面的急救，普通人经过快速阅读说明书，可以在几十秒内独立完成操作。可以减少因为开放创伤造成的急性失血、创面暴露所致感染等危害，为进一步转运到医院等高级救治场所提供优秀的一期处理方案。

(3)本发明为临床外科手术、有创操作等情况下提供实用、快速、有效的双构建技术治疗手段。在临床外科手术或其他有创操作中，常常遇到创面渗血、大血管损伤的情况，使用本发明，可以实现无缝和修补技术，可以极大程度减少出血量、手术时间、组织损伤等，为患者提供更为优良的手术方式和有创治疗方法。

本发明中，针对一个实施方式描述和/或例示的特征，可以在一个或更多个其它实施方式中以相同方式或以类似方式使用，和/或与其他实施方式的特征相结合或代替其他实施方式的特征。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便携式生物修复仪，其特征在于，所述生物修复仪包括支撑架和以可拆卸的方式安装在所述支撑架上的生物打印单元、电纺单元和光源单元；

所述支撑架具有手持部和支撑部，所述支撑部用于安装所述生物打印单元、电纺单元和光源单元；

所述生物打印单元用于将第一生物墨水注入创面，并通过第一生物墨水交联固化对创面进行快速止血及封闭；

所述电纺单元用于将第二生物墨水注入创面，对创面的外层进行生物电纺，以形成纳米保护膜层；

所述光源单元用于对创面部位的第一生物墨水和/或第二生物墨水进行照射，以使得第一生物墨水交联反应成水凝胶或增强第二生物墨水交联形成的纳米保护膜层的力学性能。

2.根据权利要求1所述的便携式生物修复仪，其特征在于，所述支撑架呈手枪式构造，其手持部与支撑部的一端连接。

3.根据权利要求2所述的便携式生物修复仪，其特征在于，所述生物打印单元、电纺单元和光源单元均呈柱形结构并平行布置；

所述生物打印单元的前端具有挤出式出料口，末端具有推注结构；

所述电纺单元的前端具有电纺出料口；

所述光源单元的前端具有光源口；

所述生物打印单元的前端、所述电纺单元的前端、所述光源单元的前端均朝向相同的方向，且各个口的位置大致靠近。

4.根据权利要求3所述的便携式生物修复仪，其特征在于，所述手持部设有扳机，所述扳机与所述生物打印单元末端的推注结构联动，以使得扳机扣动时，所述生物打印单元末端与推注结构往复运动并挤出第一生物墨水。

5.根据权利要求4所述的便携式生物修复仪，其特征在于，所述支撑架的支撑部具有用于安装所述生物打印单元的第一支撑部；所述支撑架的支撑部具有用于安装所述电纺单元的第二支撑部；所述支撑架的支撑部具有用于安装所述光源单元的第三支撑部。

6.根据权利要求5所述的便携式生物修复仪，其特征在于，所述第一支撑部为支撑部上的通孔，所述通孔的一端对应所述手持部的扳机结构的所在位置，所述生物打印单元穿设在所述通孔内，所述生物打印单元的中段具有限位结构。

7.根据权利要求6所述的便携式生物修复仪，其特征在于，所述第二支撑部位于所述第一支撑部的一侧，所述第三支撑部位于所述第一支撑部的上方，所述第二支撑部和第三支撑部为支撑部上的槽型结构，所述电纺单元和所述光源单元在使用状态下卡接在对应的槽型结构中。

8.一种便携式修复系统，其特征在于，其包括：如权利要求1至7中任一项所述的便携式生物修复仪和用于容纳所述便携式生物修复仪的便携式容器；

其中，所述便携式容器的外侧具有便携结构，所述便携式容器的内部具有分别容纳支撑架、电纺单元、光源单元和至少一个生物墨水的包装器具的功能分区。

9.根据权利要求8所述的便携式修复系统，其特征在于，所述便携式容器为手提箱，其包括箱体和盖子，所述箱体或盖子上具有提手。

10.根据权利要求8所述的便携式修复系统，其特征在于，所述便携式修复系统还包括用于盛装第一生物墨水的包装器具以及用于盛装第二生物墨水的包装器具；

其中，所述第一生物墨水在交联反应后生成用于封闭创面的水凝胶，所述第二生物墨水用于生成纳米电纺膜。

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