一种便携式生物3D打印枪的制作方法

本发明涉及一种混合水凝胶在多种场景下都可以进行生物3d打印的便携式设备，具体地说就是可以用该设备进行生物3d水凝胶的打印和固化的全部过程的一种便携式生物3d打印枪，属于医疗器械技术领域。

背景技术：

到目前为止，医疗领域还有很多疾病没有根治的办法，因此科学家一直致力于新一轮的医疗技术革命，基于干细胞的修复再生能力的再生医学有望成为在药物治疗和手术治疗后的第三种疾病治疗手段，再生医学主要研究对于人体已经发生病变的组织、器官的治疗，采用修复、替换或者再造的医疗策略治疗传统医疗手段无法治愈的先天性遗传缺陷疾病和后天获得的退行性疾病。在传统的再生医学领域，要实现复杂组织和器官的三维结构的复刻非常的困难，而生物3d打印几乎可以完全复制生物组织的微观和宏观结构，达到功能的再生。通过调节参数，选择合适的打印形式、生物墨水以及细胞，科学家可以制备不同的人造组织，器官。在不久的将来，具有活性和生理功能的血管、肝脏甚至心脏都可以复刻出来。

因而在医疗领域未来的发展中，最具有想象空间和发展前景的就是生物3d打印技术，它是3d打印研究中最前沿的领域，使用这项技术可以“打印”出功能性的人体组织和器官，按照3d成型技术进行制造，对于个性化的治疗具有举足轻重的意义。在生物3d打印技术中，生物3d打印材料的制备一直是一个难点。水凝胶是一类以水为分散介质的软物质材料，其类似于生物组织的富水多孔，并且类似于细胞外基质的特点，是生物3d打印和人工器官制备的首选材料，可以用于制作简单的组织和细胞支架，被认为是一种优良的生物兼容性材料，经过科学家的不断努力以及生物医用材料的不断发展，目前已经开发出来的多种光固化材料已经广泛的的被应用于组织工程学等生物领域，然而在使用的过程中，我们发现现有的桌面级打印机有诸多缺陷：一，打印机体较大，很难适用于手术台医生的直接操作；二，需要在打印后再次进行培养才能植入，增加了手术的繁琐程度；三，不能直接进行原位修复。

技术实现要素：

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供一种新的生物3d打印的设备，很大程度上提高了打印过程中的便捷程度，大大缩小了操作的不便和繁琐，并且为多种不同的打印场景提供了解决方法。

一种便携式生物3d打印枪，包括三个部分：光源、三通接头和枪体；

光源为进行过末端修饰的光纤；

三通接头的三个通口分别为材料入口、光源入口及注射针头入口；

三通接头为七面体，三通接头的七面包括上下平行的顶面和底面，顶面和底面呈长方形，前后连接顶面和底面的前面和后面，前面和后面等面积，均为异形结构；

侧向连接顶面和底面的为第一侧面、第二侧面及第三侧面，第一侧面呈矩形，第二侧面呈矩形，第三侧面呈具有内凹弧度的弧面；

枪体包括枪头，枪杆和操作柄，枪头与三通接头的材料入口连接，枪杆外侧套设有加热带，枪杆与操作柄之间通过卡口连接；

操作柄包括扳机、枪托和挡位按钮，扳机设置在操作柄的左下端，枪托设置在扳机后端，挡位按钮设置在扳机与枪托之间；

挡位按钮包括三个挡位，枪托上部的尾端设置有旋转杆，旋转杆由旋钮和刻度杆组成。

对上述方案的进一步改进，当采用先打后固化式三通接头时，材料入口设置在第二侧面上，所述光源入口设置在顶面上，所述注射针头入口设置在底面上。

对上述方案的进一步改进，当采用边打边固化式三通接头时，材料入口设置在顶面上，所述光源入口设置在第二侧面上，所述注射针头入口设置在底面上。

对上述方案的进一步改进，扳机设计成直角转角型。

对上述方案的进一步改进，三个挡位分别为一挡、二挡和三挡。

对上述方案的进一步改进，卡口为全系列可置换型卡口；卡口包括卡勾和连接杆，所述连接杆上设置有用于与枪杆配合的旋转螺纹。

对上述方案的进一步改进，光纤末端呈现为弥散器式、锥形、球形、半球形、球形或多面体形式。

对上述方案的进一步改进，加热带由硅橡胶和/或软质弹性材料制作。

对上述方案的进一步改进，操作柄采用木质和/或高分子材料制作。

对上述方案的进一步改进，三通接头采用金属和/或高分子材料制作。

本发明的有益效果在于：本发明所提供的一种便携式生物3d打印枪，通过三通接头，此种三通接头与枪头连接的形式，适用于两种打印场景：其一，边打印边固化，竖直方向进入水凝胶，斜上方为光纤的插入部位；其二，先打印后固化，水凝胶从斜上方的入口进入，打印完成后，光纤竖直插入，直接进行固化。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明边打边固化式三通接头的示意图。

图3为本发明的枪体的示意图。

图4为本发明的卡口的示意图。

图5为本发明先打后固化式三通接头采用示意图。

图中所示：1.光纤，2.三通接头，2.1顶面，2.2底面，2.3前面，2.4后面，2.5第一侧面，2.6第二侧面，2.7第三侧面，3.枪体，4.注射针头入口，5.光源入口，6.材料入口，7.枪头，8.枪杆，9.卡口，9.1卡口，9.2卡口，9.3卡口，10.扳机，11.操作柄，12.旋钮，13.刻度杆，14.加热带，15.枪托，16.挡位按钮，16.1.一挡，16.2.二挡，16.3.三挡。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：当采用边打边固化的方式进行打印，即在生物水凝胶材料注射进入体内的同时插入光纤，直接进行创面修复的情况，选择如图1中所示的三通接头。具体结构如图1-4所示：一种便携式生物3d打印枪，包括三个部分：光源、三通接头2和枪体3；

光源为进行过末端修饰的光纤1；光纤末端呈现为弥散器式，锥形，球形，半球形，球形，多面体等，适用于边打印边固化；对于弥散器式光纤末端，适用于打完后固化，在打印结束后，通过弥散器式的光纤末端进行固化成型。

采用半球形光纤末端，光纤末端经过特殊处理呈现为半球形，可以在打印的过程中进行水凝胶的固化。

本发明将光纤作为一种光源用于水凝胶的固化作用，而以前光纤最主要的功能是作为信号传导的载体而出现。

三通接头2的三个通口分别为材料入口6、光源入口5及注射针头入口4；

三通接头2为七面体，三通接头的七面包括上下平行的顶面和底面，顶面和底面呈长方形，前后连接顶面和底面的前面和后面，前面和后面等面积，均为异形结构；

侧向连接顶面和底面的为第一侧面、第二侧面及第三侧面，第一侧面呈矩形，第二侧面呈矩形，第三侧面呈具有内凹弧度的弧面；

材料入口6设置在顶面2.1上，光源入口5设置在第二侧面2.6上，注射针头入口设置在底面2.2上；

枪体3包括枪头7，枪杆8和操作柄11，枪头与三通接头2的材料入口连接，枪杆8外侧套设有加热带14，枪杆8与操作柄11之间通过卡口9连接；

操作柄包括扳机10、枪托15和挡位按钮16，扳机10设置在操作柄11的左下端，枪托15设置在扳机10后端，挡位按钮16设置在扳机10与枪托15之间；

挡位按钮16包括三个挡位，枪托上部的尾端设置有旋转杆，旋转杆由旋钮12和刻度杆13组成。此种手动式的打印枪的卡口可以通过置换卡套适应全量程（1ml-100ml）针筒的打印需求。

对上述方案的进一步改进，扳机10设计成直角转角型。扳机设计成直角转角型会更便于发力。

对上述方案的进一步改进，三个挡位分别为一挡16.1、二挡16.2和三挡16.3，以控制打印过程中打印的速度以及打印的精度。

对上述方案的进一步改进，卡口为全系列可置换型卡口9；卡口9包括卡勾9.1和连接杆9.2，所述连接杆上设置有用于与枪杆配合的旋转螺纹9.3。通过卡勾卡住腔体的配合端，通过连接杆上的旋转螺纹9.3来旋紧卡口和枪体；

对上述方案的进一步改进，光纤末端呈现为弥散器式、锥形、球形、半球形、球形或多面体等多种形式。

对上述方案的进一步改进，加热带14由硅橡胶和/或软质弹性材料制作；

对上述方案的进一步改进，操作柄11采用木质和/或高分子材料制作。

对上述方案的进一步改进，三通接头2采用金属和/或高分子材料制作。

实施例2：当需要对打印材料先打后固化的情况，即先向体内注射入生物水凝胶材料，后插入光纤进行固化成型，选择如图5中所示的三通接头。材料入口6设置在第二侧面2.6上，所述光源入口5设置在顶面2.1上，注射针头入口4设置在底面2.2上。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。