一种电控气动组织修复喷洒装置及组织修复喷洒方法与流程

本发明涉及一种细胞喷洒装置及其应用方法，具体涉及一种将细胞基质悬液或药剂等组织修复物质以气溶胶形式喷出的电控气动组织修复喷洒装置及组织修复喷洒方法。

背景技术：

皮肤是人体最大的器官，也是人体的第一道天然屏障，由表皮、真皮、皮下组织及其附属器组成，具有保持自身结构和正常生理状态稳定的能力。大面积皮肤损伤会引起体液丧失、水电解质紊乱及低蛋白血症、严重感染等，重者引发死亡，轻者导致瘢痕愈合，影响功能和外观。皮肤移植是解决这一问题的关键及唯一有效方法，但救治周期长，成功率较低，并发症发生率较高，无法满足目前皮肤创伤救治的需求。将皮肤细胞整合入胶原构建的组织工程皮肤已用于临床。现有的商品化组织工程皮肤产品无法完全从结构、物理和生物活性上替代正常皮肤，加之免疫排斥、生物不相容及操作、运输和贮存等问题极大限制其广泛应用。

1992年，西澳大利亚的Fiona Wood教授利用注射器及一个简单的喷嘴制成一种简易的雾化装置，可将重悬于生理盐水中的细胞喷洒至皮肤损伤的表面。其优势在于能够利用少量患者正常的皮肤通过体外分离后，将细胞装载喷洒装置治疗大面积皮肤损伤，缩短治疗时间，促进创伤愈合，目前该装置已获准在欧洲、加拿大和澳大利亚进入临床实验，但该雾化装置喷洒雾粒不可控，使用效果不佳。另外一种皮肤喷枪是由美国的Gerlach博士于2008年开发的一种复杂的电控气动装置，它主要由两部分组成，一部分是液体和人造脉管系统，另一部分为有源电控装置，该装置分体设置，结构复杂，使用不便，配套的人造脉管系统敷料比较复杂，难以普及。另外上述装置中作为修复损伤的细胞是由胰酶消化获得，快速剧烈胰酶消化成单细胞悬液，导致细胞活性受损；细胞重悬于水溶液，无细胞外基质保护，导致喷洒过程细胞受损及伤口局部细胞低滞留率，影响再生修复作用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种能够将细胞基质悬液或药剂等组织修复物质以气溶胶形式喷出、实现对复杂创面的均匀组织覆盖的简易便携的电控气动组织修复喷洒装置。

本发明的上述目的是由以下技术方案来实现的：

一种电控气动组织修复喷洒装置，包括枪体、固定于枪体内的喷气筒、置于喷气筒内的顶针、提供压力气体的气泵、与喷气筒和气泵相连通的气体管路、与气泵串联连接的电池和电路板、连接到喷气筒上并与所述喷气筒相连通的药剂瓶、与枪体配合安装的外壳以及与电池和电路板串联连接的电源开关，一扳机穿过喷气筒的筒壁与顶针连接。

上述电控气动组织修复喷洒装置中，所述喷气筒的前端设置有一喷嘴并伸出所述枪体；所述喷气筒靠近喷嘴的一侧上部设置有一螺纹接口，所述螺纹接口连接药剂瓶。

上述电控气动组织修复喷洒装置中，所述螺纹接口与扳机之间的喷气筒的筒壁上固定一隔垫，将喷气筒隔离为相互独立的第一腔室和第二腔室，第一腔室与喷气筒的喷嘴相接。

上述电控气动组织修复喷洒装置中，所述顶针位于喷气筒的内部，包括纺锤状头部、柱状尾部、连接杆以及连接头部和连接杆的头部弹簧、连接尾部和连接杆的尾部弹簧，其中，头部弹簧位于喷气筒的第一腔室内，连接杆穿过隔垫延伸到第二腔室内，尾部弹簧位于第二腔室内；位于第二腔室内的连接杆上侧设有连接件，所述扳机通过连接件连接到顶针的连接杆上。

上述电控气动组织修复喷洒装置中，所述气泵为微型气泵，包括泵体、位于泵体内的泵腔、位于泵腔内的隔膜以及为气泵提供动力的电机，电机的输出轴通过机械机构与隔膜相连接，泵体上设有与泵腔相连通的泵抽气口以及与所述气体管路和泵腔相连通的排气口，空气通过所述抽气口进入泵腔内，并从所述排气口排出气泵到所述气体管路中。

上述电控气动组织修复喷洒装置中，所述电池为可充电的聚合物电池或锂电池，其容量大小至少为750mA，总电量不低于2000mAh。

上述电控气动组织修复喷洒装置中，所述电路板电连接到所述气泵的电机，电路板产生的可调宽度的脉冲波控制电极运行速度。

上述电控气动组织修复喷洒装置中，所述电路板还设置有一充电电路和一充电接口，充电电路电连接到所述电池，充电接口处设置有充电状态指示灯，充电接口连接外接电源。

上述电控气动组织修复喷洒装置中，所述药剂瓶为带有外螺纹的药剂瓶，其内旋在喷气筒上部的螺纹接口上，液体、混悬液或粉剂状态的药剂装入所述药剂瓶内。

上述电控气动组织修复喷洒装置中，所述扳机为手动扳手或与所述顶针联动的按钮。

本发明还提供一种组织修复喷洒方法，将组织修复药剂喷洒至患者皮肤损伤的表面以实现临床的皮肤创伤救治，该方法使用上述电控气动组织修复喷洒装置进行细胞喷洒，包括以下步骤：

步骤一：将所述电控气动组织修复喷洒装置的药剂瓶内旋于喷气筒上部的螺纹接口上，药剂装入药剂瓶内；

步骤二：打开电源开关；

步骤三：对准患者的患病处，拉动扳机使流入喷气筒的第一腔室内的药剂以气溶胶的形式喷出。

本发明采用上述技术方案，取得以下技术效果：本发明装置通过可充电电池、能够连续工作的微型气泵等部件采用电控气动方式，将细胞或细胞结合胶原/透明质酸基质水凝胶喷洒至创面局部，形成特殊形式的组织工程皮肤，利用损伤局部再生的启动与刺激因素构成的微环境作为外源组织植入、整合和参与功能修复再生的基质，实现皮肤创伤组织修复；本发明装置结构紧凑，简易便携，操作简单，便于维修和使用。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图；

图2是本发明装置中喷气筒、顶针和扳机配合关系示意图；

图中附图标记表示为：

1：枪体；

2喷气筒，21：喷嘴，22：进气通道，23：螺纹接口，24：隔垫，25：第一腔室，26：第二腔室；

3：顶针，31：头部，32：尾部，33：头部弹簧，34：尾部弹簧，35：连接杆，36：连接件：

4：气泵；5：气体管路；6：电路板；7：药剂瓶；8：电源开关；9：外壳，10：扳机，11：电源。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明的电控气动组织修复喷洒装置及组织修复喷洒方法进行详细说明。

如图1所示，为本发明的电控气动组织修复喷洒装置的结构示例，该装置包括枪体1、固定于枪体1内的喷气筒2、置于喷气筒2内的顶针3、提供压力气体的气泵4、与喷气筒2和气泵4相连通的气体管路5、与气泵4串联连接的电池3和电路板6、连接到喷气筒2上并与喷气筒2相连通的药剂瓶7、与枪体1配合安装的外壳9以及安装于枪体1上并与电池11和电路板6串联连接的电源开关8，一扳机10穿过喷气筒2的筒壁与顶针3连接，通过扳机10控制顶针3在喷气筒2中的移动，从而控制该装置药剂喷洒，其中：

如图1和图2所示的实施例中，枪体1为手枪形状的塑料或金属结构，枪体1的枪身处布置有喷气筒2和电池11，枪体1的手柄处布置有气泵4和电路板6，气泵4通过气体管路5与喷气筒2连通。

喷气筒2为中间宽、两头窄的圆筒结构，其头部设置有一喷嘴21并伸出枪体1；喷气筒2靠近喷嘴21的一侧上部设置有一螺纹接口23，用于连接药剂瓶7；螺纹接口23与扳机10之间的喷气筒2的筒壁上固定一隔垫24，将喷气筒2隔离为相互独立的两个腔室，即第一腔室25和第二腔室26，第一腔室25与喷嘴21相接；喷气筒2与气体管路5相接处向喷嘴21方向延伸有一进气通道22，进气通道22在喷气筒2的内部穿过隔垫24延伸到第一腔室25内。喷气筒2中间部位的筒壁上开设有长条状通孔，扳机10一端可转动地固定于枪体1上，另一自由端穿过该长条状通孔延伸到枪体1的手柄前侧，以方便手动操作。

顶针3位于喷气筒2的内部，包括纺锤状头部31、柱状尾部32、连接杆35以及连接头部31和连接杆35的头部弹簧33、连接尾部32和连接杆35的尾部弹簧34，其中，头部弹簧33位于喷气筒2的第一腔室25内，连接杆35穿过隔垫24延伸到第二腔室26内，尾部弹簧34位于第二腔室26内；位于第二腔室26内的连接杆35上侧固定有连接件36，用于连接扳机10。扳机10可以以固定的一端为圆心沿喷气筒2的筒壁上长条状通孔转动，进而带动顶针3在喷气筒2内部移动。

电池11可为可充电的聚合物电池或锂电池，用于给电路板6和气泵4供电；电池11的容量大小至少为750mA，其形状可以为方形或其他形状，可以是串联或并联，电量不低于2000mAh即可，其安装位置也比较灵活，如图1所示的实施例中，电池11为方形，安装于枪体1内喷气筒2的上方；加于气泵4的电压为12v，出气量2.5L/min-4L/min，产生的气压范围为0.6Pa～1.5Pa，用于给喷气筒2提供具有一定压力的气体，产生将药剂喷出的动力。

气泵4为微型气泵，其为集气体采样、气体循环、真空吸附、真空保压、抽气、打气、增压等多种用途为一体的气体输送装置。该气泵工作介质为气态，工作时不需要真空泵油或润滑油，因此不会污染工作介质，不会干扰对介质的分析，工作可靠，易于维护；该气泵体积小巧，功耗小，易于操作，便于携带，成本低，非常适合本发明装置的使用。

气泵4的工作气体介质来源于空气，能够持续连续工作。气泵4包括泵体、位于泵体内的泵腔、位于泵腔内的隔膜以及为气泵提供动力的电机，电机的输出轴通过机械机构与隔膜相连接，泵体上设有与泵腔相连通的泵抽气口以及与气体管路5和泵腔相连通的排气口，空气可通过该抽气口进入泵腔内，并从排气口排出气泵4。电机的运动带动泵腔内的隔膜做往复运动，从而对固定容积的泵腔内的空气进行压缩/拉伸形成真空/负压，在泵体的抽气口处与外界大气压产生压力差，在压力差的作用下，将空气压/吸入泵腔，再从排气口排出到气体管路5，进而压力气体通过喷气筒2的进气通道22进入第一腔室25内。

电路板6用于驱动气泵4的电机工作，电池11给电路板6供电，电路板6的电路产生一个可调宽度的脉冲波，控制电机速度，使得气泵4排出一定流速的气流，电路板6的电路电流范围为0.1A-1A；电路板6还设置有充电电路和充电接口，充电电路电连接到电池11，充电接口处设置有充电状态指示灯；当本发明装置不工作时，关闭电源开关8，充电接口连接到外接电源，通过充电电路给电池11充电，此时，充电状态指示灯的红灯亮起，电池11充电完成时，充电状态指示灯的路灯亮起。

药剂瓶7带有外螺纹，其内旋在喷气筒2上部的螺纹接口23上，药剂装入药剂瓶7内，进而流入喷气筒2中的第一腔室25内。药剂瓶7根据装入的药剂类型、状态的不同，分为不同的规格，容量范围为0.5ml至10ml，例如，可以为容量2ml的离心管；药剂可为抗炎抑菌药物、快速封闭创面的凝胶、止血粉、细胞产品及与基质胶结合的细胞产品等组织修复物质，装入药剂瓶7的剂型可为液体、混悬液或粉剂。电源开关8用于控制电池11与电路板6的通断，打开电源开关8后，一定压力的气流从进气通道22进入喷气筒2的第一腔室25内，控制扳机10打开顶针3的头部31离开喷嘴21，压力气体携带药剂从喷嘴21以气溶胶形式喷出。

以上部件按照上述关系组装成本发明的电控气动组织修复喷洒装置，该装置拆卸方便，便于更换或维修；结构紧凑，操作方便，便于携带，适用于各种医疗场合。其中，上述各部件形状和安装位置可以灵活设置，例如，图1所示的实施例中，喷嘴21为圆形，其也可以设置为方形或扁平形，具体根据实际需要调整形状设置；图1所示的实施例中，电池11为方形，其也可以设置为其他形状，甚至可以是小容量电池串联或并联而成，只要电量达到2000mAh即可；图1所示的实施例中，扳机10为手动扳手，也可以设置为与顶针3联动的按钮，用来控制顶针3的移动；图1所示的实施例中，药剂瓶7为圆形的离心管，其也不局限于圆形，也可以根据喷气筒2上部的螺纹接口23的形状进行调整。

在扳机10默认状态下，即未拉动扳机10时，顶针3的尾部32卡在喷气筒2的尾部，此时顶针3的头部弹簧33和尾部弹簧34处于压缩状态，在弹簧压力作用下，顶针3的头部31堵住喷嘴21，使得喷气筒2内的药剂和气体不能从喷嘴喷出；当手动拉动扳机10，扳机10带动顶针3的连接杆35向喷气筒2的尾部移动，顶针3的尾部32卡在喷气筒2的尾部，尾部弹簧34继续被压缩，直到连接杆35拉动头部弹簧33，使头部弹簧33处于拉伸状态，顶针3的头部31在弹簧拉力作用下离开喷嘴21，压力气体携带药剂从喷嘴21处以气溶胶的形式喷出。

本发明的电控气动组织修复喷洒装置的工作过程包括以下步骤：

步骤一：药剂瓶7内旋于喷气筒2上部的螺纹接口23上，药剂装入药剂瓶7内；

步骤二：打开电源开关8；

步骤三：对准患者的患病处，拉动扳机10使流入喷气筒1的第一腔室25内的药剂以气溶胶的形式喷出。

本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。