皮肤原位打印设备的制作方法

本发明属于医疗设备领域，涉及一种皮肤原位打印设备。

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，如何实现生物胶涂布与交联剂涂布之间的配合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。

另外，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。

此外，病患的受损部位的位置和角度是各不相同的，并且喷头需要与人体表面保持一定角度才能保证涂布效果，因此病患为了尽量配合涂布的角度需要必须保持侧身、翻身或平躺等动作，一方面，这些动作并不能精确地达到涂布的角度要求，使得涂布的精确度不够高；另一方面，患者的侧身或翻身动作很难保持不变，一旦患者的姿势发生改变会严重影响涂布的精确度；如果将患者侧身或翻身后进行固定再进行涂布虽然可以保持患者姿势不变，但是患者会感觉非常难受，不利于治疗。

技术实现要素：

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设备。

本发明提供了一种皮肤原位打印设备，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患者的预定部位，具有这样的特征，包括：平台装置，用于承载以及转动患者；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；三轴式移动装置，用于驱动打印头装置移动至预定部位；以及控制装置，用于控制平台装置、打印头装置、涂布动力装置以及三轴式移动装置，使得平台装置的转动动作、打印头装置的涂布动作、涂布动力装置的提供动力动作以及三轴式移动装置的移动动作相互配合从而将生物胶和交联剂涂布在患者的预定部位，其中，喷头单元具有用于容纳和涂布生物胶的第一喷头组件以及用于容纳和涂布交联剂的第二喷头组件，第一喷头组件包括用于容纳生物胶的第一筒体和用于涂布生物胶的第一针头，第二喷头组件包括用于容纳交联剂的第二筒体和用于涂布交联剂的第二针头，第一针头和第二针头具有一定夹角，第一针头的下端具有第一出液口，第二针头的下端具有第二出液口，第一出液口靠近第二出液口。

在本发明提供的皮肤原位打印设备中，还可以具有这样的特征：其中，第一针头和第二针头之间的夹角为α，45°≤α≤60°。

在本发明提供的皮肤原位打印设备中，还可以具有这样的特征：其中，第一出液口和第二出液口的边缘均为斜面，第一出液口的边缘包括第一上边缘和第一下边缘，所述第二出液口的边缘包括第二上边缘和第二下边缘，第一下边缘靠近第二下边缘，第一上边缘远离第二上边缘。

在本发明提供的皮肤原位打印设备中，还可以具有这样的特征：其中，涂布动力装置为动力提供装置，用于向第一筒体和第二筒体提供压力空气从而将第一筒体内的生物胶从第一针头挤出以及将第二筒体内的交联剂从第二针头挤出，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二筒体的内腔连通，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二筒体的内腔。

在本发明提供的皮肤原位打印设备中，还可以具有这样的特征：其中，第一针头的内径为d1，0.5mm≤d1≤2mm，第二针头的内径为d2，d2﹤d1，0.3mm≤d2≤1.7mm，第一下边缘和第二下边缘之间的距离为d3，0.1mm≤d3≤2mm。

在本发明提供的皮肤原位打印设备中，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设备中，还可以具有这样的特征：其中，平台装置包括：底座，包括水平部、分别设置在该水平部两端的两个垂直部以及由两个垂直部与水平部形成的安装槽，两个垂直部的上端的内表面上均设置有安装孔；承载台，安装在安装槽内，用于承载患者，具有上表面为平面的底板以及两个分别固定在底板的两端的三角板，两个三角板的外侧面上均设置有用于固定在安装孔内的固定轴；以及驱动机构，用于驱动承载台在安装槽内绕着两个固定轴形成的轴线进行摆动，从而使得承载台上的患者的预定部位的运动能够配合打印头装置的打印动作。

在本发明提供的皮肤原位打印设备中，还可以具有这样的特征：其中，驱动机构包括步进电机以及与该步进电机电连接的信号接收器，步进电机以及信号接收器均设置在垂直部内，信号接收器用于接收来自控制装置的驱动信号，使得步进电机在驱动信号的驱动下进行转动。

在本发明提供的皮肤原位打印设备中，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运动使得打印头装置沿竖直方向进行运动，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运动，使得打印头装置沿第二水平方向进行运动，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运动，使得第三丝杠组件和打印头装置沿第一水平方向进行运动，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设备中，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，滑槽的一端设有被第一滑杆贯穿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。

发明的作用与效果

根据本发明所涉及的皮肤原位打印设备，因为具有平台装置、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，具有一定夹角，第一针头的第一出液口靠近第二针头的第二出液口，第一筒体和第二筒体一体成型，所以在进行涂布时，能够通过第一喷头组件来涂布生物胶，能够通过第二喷头组件来涂布交联剂，并且第一针头和第二针头具有一定夹角，第一出液口靠近第二出液口，这样使得从第一针头内挤出的生物胶和从第二针头内挤出的交联剂能够在第一出液口和第二出液口处进行接触混合，混合后涂布到受损部位。

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，在涂布方向上就会形成第一针头和第二针头同时进行涂布的状态，使得混合在一起的交联剂与生物胶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。

另外，平台装置能够承载并转动患者使患者的预定部位的运动配合打印头装置的打印动作，使得打印头装置的涂布精确度高。由于平台装置本身能够转动，所以，打印时患者只需要平躺或俯卧在平台装置上即可，此时即使将患者进行固定，患者也不会感到难受，提高了患者治疗过程的舒适度。

附图说明

图1是本发明的实施例一中皮肤原位打印设备的结构示意图；

图2是本发明的实施例一中打印头装置的结构示意图；

图3是本发明的实施例一中喷头单元的结构示意图；

图4是本发明的实施例一中喷头单元的局部放大示意图；

图5是本发明的实施例一中平台装置的结构示意图；

图6是本发明的实施例一中承载台的结构示意图；

图7是本发明的实施例二中皮肤原位打印设备的结构的示意图；以及

图8是本发明的实施例二中的喷头单元的结构示意图。

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设备作具体阐述。

<实施例一>

图1是本发明的实施例中皮肤原位打印设备的结构示意图。

如图1所示，皮肤原位打印设备100包括三轴式移动装置10、打印头装置20、涂布动力装置(图中未示出)、平台装置30以及控制装置(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。平台装置30用于承载患者并使患者的受损皮肤处于进行皮肤打印的预定部位。控制装置用于控制三轴式移动装置10、打印头装置20、涂布动力装置以及平台装置30，使得三轴式移动装置10的移动动作、打印头装置20的涂布动作、涂布动力装置的提供动力动作以及平台装置30的转动动作相互配合从而将生物胶涂布在患者的预定部位。

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。

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是本发明的实施例一中的喷头单元的结构示意图。

图4是本发明的实施例一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用于容纳和涂布生物胶，包括第一筒体2211和第一针头2212。

第一筒体2211可以为例如半圆柱状、圆柱状、长方体状等各种形状。在本实施例中，第一筒体2211为半圆柱状，截面为半圆形，用于容纳生物胶或生物胶成分。

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内腔容纳的生物胶或生物胶成分可通过第一针头2212被挤出。第一针头2212的内径为d1。在本实施例中，0.5mm≤d1≤2mm。第一针头2212的下端具有第一出液口22121。第一出液口22121的边缘为斜面。第一出液口22121的边缘包括第一上边缘22121a和第一下边缘22121b。其中，第一上边缘22121a呈半圆形，第一下边缘22121b呈尖状，使得生物胶只能沿着第一下边缘22121b被挤出。

第二喷头组件222用于容纳和涂布交联剂，包括第二筒体2221和第二针头2222。

第二筒体2221可以为例如半圆柱状、圆柱状、长方体状等各种形状。在本实施例中，第二筒体2221为半圆柱状，截面为半圆形，用于容纳交联剂。本实施例中，第二筒体2221和第一筒体2211连接在一起，两个半圆柱状的筒体连接成一个圆柱状的结构，该圆柱状结构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一筒体2211和第二筒体2221不容易滑脱。第二筒体2221和第一筒体2211之间一体成型或固定连接或可拆卸连接(例如，第二筒体2221和第一筒体2211的外壁上各设置一个卡合件，通过卡合件之间的卡合来连接第二筒体2221和第一筒体2211)。

第二针头2222设置在第二筒体2221的下端。第二针头2222与第二筒体2221的内腔相连通，因此第二筒体2221内腔容纳的交联剂可通过第二针头2222被挤出。第二针头2222的内径为d2，d2﹤d1。在本实施例中，0.3mm≤d2≤1.7mm。第二针头2222的下端具有第二出液口22221。第二出液口22221的边缘为斜面。第二出液口22221的边缘包括第二上边缘22221a和第二下边缘22221b。其中，第二上边缘22221a呈半圆形，第二下边缘22221b呈尖状，使得生物胶只能沿着第二下边缘22221b被挤出。

如图4所示，第二针头2222和第一针头2212之间的夹角为α。在本实施例中，45°≤α≤60°。第二下边缘22221b靠近第一下边缘22121b，并且第二下边缘22221b和第一下边缘22121b齐平。第二下边缘22221b和第一下边缘22121b之间的距离为d3。在本实施例中，0.1mm≤d3≤2mm。

筒盖223的数目为一个。筒盖223的形状和大小与第一筒体2211和第二筒体2221的外表面的形状和大小相匹配。在本实施例中，筒盖223为与第一筒体和第二筒体的外表面的形状和大小相匹配的圆形筒盖，该筒盖223以螺纹连接(或套接)的方式安装在第一筒体2211和第二筒体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的内腔以及第二筒体2221的内腔连通。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，涂布动力装置为动力提供装置，该动力提供装置有压力空气提供动力，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和第二筒体2221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。

图5是本发明的实施例一中平台装置的结构示意图。

如图5所示，平台装置30包括：底座31、承载台32、驱动机构33、一对卡座部(图中未示出)、固定组件35、一对调节凹槽部(图中未示出)以及两个挡板37。

底座31放置在地上，包括水平部311以及两个垂直部312。水平部311水平放置在地面上。

两个垂直部312分别沿着垂直于水平部311的设置在水平部311的两端，两个垂直部312的高度高于水平部311的高度，两个垂直部312与水平部311之间形成一个安装槽313。

两个垂直部312的高于水平部311的上端的顶部的内表面上均设置有安装孔，安装孔下方的两侧各设置有一个限位件(图中未示出)。

图6是本发明的实施例中承载台的结构示意图。

如图6所示，承载台32安装在安装槽313内，用于承载患者。包括底板321、两个三角板322以及气垫缓冲层。

底板321的上表面为平面，用于让患者躺下。底板321的长度为1.7m～2.0m，两侧边的水平宽度为40cm～70cm。在本实施例中，底板321的长度为1.9m，两侧边的水平宽度为36cm。

两个三角板322分别沿垂直于底板321的方向上设置在底板321的两端。两个三角板322的外侧面上与垂直部312的安装孔的对应位置处设置有固定轴323。通过将固定轴323固定在安装孔内使得承载台32安装在安装槽313内。

固定轴323的正下方位置处设置向外突起的卡块324。

气垫缓冲层铺设在底板321上，用于缓冲患者躺在底板321上时，患者与底板321之间的压力。

驱动机构33用于驱动承载台32在安装槽313内绕着两个固定轴323形成的轴线进行摆动，使得躺在底板上的患者的伤口皮肤的运动能够配合打印头装置20的打印动作，包括步进电机、电子手轮以及信号接收器(图中均未示出)。

步进电机设置在垂直部312内，用于驱动承载台32的固定轴323在安装孔内进行转动，从而带动底板321转动。

电子手轮的输出端与步进电机连接，供医护人员根据打印需求进行调节从而向步进电机发送驱动步进电机的驱动信号。

信号接收器设置在垂直部312上并且与步进电机连接。信号接收器用于接收控制装置的驱动信号，使得步进电机在驱动信号的驱动下开始转动进而带动承载台32进行转动。

在转动过程中，卡块324随着三角板322的转动而运动，安装孔两侧的限位件限制了卡块324的运动路径，使其向左摆动或者向右摆动时摆动幅度都不超过两个限位件，从而使得承载台32的向左摆动的角度或者向右摆动的角度都不超过50°。

一对卡座部，每个卡座部内含有两个卡座34，两个卡座34设置在底板321的一侧的上端，另一个卡座部里的两个卡座34对称设置在底板321的另一侧的上端。在本实施例中，4个卡座34的设置的位置位于底板321的头尾两端。

固定组件35包括固定带351、卡扣352以及调节扣353。

卡扣352设置在固定带351的两端，与卡座34相匹配使用，在卡合件的卡合下固定在卡座内，从而使得患者被固定在底板321上。当解开固定带351时，通过弹性按压件按压卡合件使得卡扣352脱离卡合件，进而解开固定带351让患者能够离开底板。

调节扣353设置在固定带351的中部位置处，用于调节固定带351的长度以适应不同体型的患者。

一对调节凹槽部，每个调节凹槽部内含有三个调节凹槽36，三个调节凹槽36沿着底板的长度方向上设置在底板321的一侧的中部位置，另一个调节凹槽部里的三个调节凹槽36对称设置在底板321的另一侧的中部位置。在本实施例中，在同一侧的任意两个调节凹槽36之间的间隔为5cm。

调节凹槽36的两端各设置有一个定位孔。

两个挡板37的长度与调节凹槽36的长度相同，挡板37的下端的两端各设置有一个与定位孔相匹配的定位销71。通过将两个定位销71插入到调节凹槽36两端的定位孔中，从而将两个挡板37分别固定在底板321的两侧来限定底板321的可使用宽度。当遇到不同体型的患者时，可以将挡板37卸下，根据患者的体型，将挡板37向内或向外移动固定在内侧或外侧的调节凹槽36上。

本实施例中的控制装置为装有控制程序的计算机(pc)。控制装置的控制程序内存储有医护人员根据患者的打印需求来输入的驱动信号或指令。控制装置分别与三轴式移动装置10、打印头装置20、动力提供装置以及平台装置30对应的驱动电机或步进电机的电机驱动器进行通信连接从而控制以上各装置之间的相互配合完成患者的皮肤打印过程。

以下结合附图说明本实施例的皮肤原位打印设备的工作原理。

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和第二筒体2221。然后，让患者平躺在平台装置30的承载台32上并通过固定组件35将患者固定在承载台32上，通过控制装置向平台装置30的步进电机发送控制信号，让承载台转动到预定的角度使得患者的皮肤损伤部位处于预定位置。

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，让装有生物胶溶液的第一喷头组件221的第一针头2212以及装有交联剂的第二喷头组件222的第二针头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和第二筒体2212内，使得第一筒体2211内的生物胶溶液和第二筒体2212内的交联剂因压力被同时挤出，生物胶溶液和交联剂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、打印头装置20、平台装置30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。

实施例一的作用与效果

根据本实施例所涉及的皮肤原位打印设备，因为具有平台装置、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，第一针头和第二针头具有一定夹角，第一针头的第一出液口靠近第二针头的第二出液口，所以在进行涂布时，能够通过第一喷头组件来涂布生物胶，能够通过第二喷头组件来涂布交联剂，并且第一针头和第二针头具有一定夹角，第一出液口靠近第二出液口，这样使得从第一针头内挤出的生物胶和从第二针头内挤出的交联剂能够在第一出液口和第二出液口处进行接触混合，混合后涂布到受损部位。

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，在涂布方向上就会形成第一针头和第二针头同时进行涂布的状态，使得混合在一起的交联剂与生物胶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。

另外，平台装置能够承载并转动患者使患者的预定部位的运动配合打印头装置的打印动作，使得打印头装置的涂布精确度高。由于平台装置本身能够转动，所以，打印时患者只需要平躺或俯卧在平台装置上即可，此时即使将患者进行固定，患者也不会感到难受，提高了患者治疗过程的舒适度。

实施例一中，第一出液口和第二出液口的边缘均为斜面，使得生物胶只能沿着第一下边缘被挤出，交联剂只能沿着第二下边缘被挤出，并且由于第一下边缘靠近第二下边缘，使得生物胶和交联剂在第一下边缘和第二下边缘处进行混合，混合后涂布到受损部位。并且，由于第一出液口和第二出液口的边缘均为斜面，生物胶和交联剂的混合发生在第一下边缘和第二下边缘处，那么混合时，交联剂即使发生扩散也只可能影响第一下边缘而不可能污染到第一上边缘，从而保证了第一出液口涂布的顺利进行，同样，生物胶即使发生扩散也只可能影响第二下边缘而不可能污染到第二上边缘，从而保证了第二出液口涂布的顺利进行。

实施例一中，第一针头和第二针头之间的夹角为α，45°≤α≤60°，第一针头的内径为d1，0.5mm≤d1≤2mm，第二针头的内径为d2，0.3mm≤d2≤1.7mm，第一下边缘和第二下边缘之间的距离为d3，0.1mm≤d3≤2mm，这样的设计尺寸能够使得从第一出液口的下边缘滴落的生物胶和从第二出液口的下边缘滴落的交联剂能够实现很好的混合效果。

实施例一中，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二筒体的内腔连通，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二筒体，使得第一筒体内的生物胶和第二筒体内的交联剂能够同时被挤出。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，因此涂布时的速度控制能够同步，更为精准。

实施例一中，第一针头的内径大于第二针头的内径，这样的设计使得在同样大小的压缩空气的推动下，从第一针头内挤出的生物胶的体积以及表面积均大于从第二针头内挤出的交联剂的体积以及表面积，一方面使得交联剂液滴能够与较大面积的生物胶液滴进行接触扩散从而达到很好的混和效果，另一方面，使得交联剂能够与生物胶以适宜的比例(例如，交联剂的体积应当小于生物胶的体积以防止胶质含量少、影响成胶性能)进行混合。

实施例一中，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。

实施例一中，平台装置包括底座、承载台以及驱动机构，所以在打印过程中，患者可以躺在承载台上并随着承载台在驱动机构的驱动下转动一定的角度从而到达预定位置，进而与打印头装置相配合。

实施例一中，驱动机构包括步进电机和信号接收器，因此，可以通过控制装置向信号接收器发送驱动信号来使得步进电机驱动承载台转动，控制方式简单。

实施例一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。

实施例一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，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一筒体和第二筒体。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。

实施例一中，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。

实施例一中，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。

实施例一中，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。

实施例一中，驱动机构包括步进电机以及与该步进电机连接的电子手轮和信号接收器。但在本发明中，驱动机构可以只包括步进电机和电子手轮，还可以只包括步进电机和信号接收器。

实施例一中，通过将固定带两端的卡扣扣合在底板上的卡座中来实现对患者的固定。但在本发明中，还可以用弹性绑带来代替固定带并用固定环来代替卡座，通过将弹性绑带绑在固定环上同样能够实现对患者的固定。

实施例一中，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。

<实施例二>

图7是本发明的实施例二中皮肤原位打印设备的结构的示意图。

如图7所示，本实施例中的皮肤原位打印设备200包括三轴式移动装置(图中未示出)、打印头装置201、涂布动力装置(图中未示出)、平台装置(图中未示出)以及控制装置(图中未示出)。

其中，本实施例中的三轴式移动装置、涂布动力装置、平台装置以及控制装置与实施例一中的三轴式移动装置、涂布动力装置、平台装置以及控制装置的结构完全相同。

本实施例中的打印头装置201包括支架单元202以及喷头单元203。

其中，支架单元202的结构与实施例一中的支架单元21的结构完全相同。即，本实施例中的打印头装置201与实施例一中的打印头装置20的不同之处在于喷头单元的结构不同。

以下对本实施例中的喷头单元203进行详细说明。

图8是本发明的实施例二中的喷头单元的结构示意图。

如图8所示，喷头单元203包括第一喷头组件204和第二喷头组件205。

第一喷头组件204用于容纳和涂布生物胶，包括第一筒体204a、第一针头204b以及第一筒盖204c。

第一筒体204a可以为例如半圆柱状、圆柱状、长方体状等各种形状。在本实施例中，第一筒体204a为半圆柱状，截面为半圆形，用于容纳生物胶或生物胶成分。

第一针头204b设置在第一筒体204a的下端。第一针头204b与第一筒体204a的内腔相连通，因此第一筒体204a内腔容纳的生物胶或生物胶成分可通过第一针头204b被挤出。第一针头204b的内径为d4。在本实施例中，0.5mm≤d4≤2mm。第一针头204b的下端具有第一出液口。第一出液口的边缘为斜面。第一出液口的边缘包括第一上边缘和第一下边缘(图中均未示出)。其中，第一上边缘呈半圆形，第一下边缘呈尖状，使得生物胶只能沿着第一下边缘被挤出。

第一筒盖204c安装在第一筒体204a的上端，用于对第一筒体204a进行封闭。第一筒盖204c上设置有第一空气入口204d，通过该第一空气入口204d能够将作为涂布动力的压缩空气通入第一筒体204a的内腔。为了提高密封性能，第一筒盖204c的内侧还设有密封垫(图中未示出)。第一空气入口204d上设有封闭夹，用于在第一喷头组件204不需要压力空气时将该第一空气入口204d封闭。

第二喷头组件205用于容纳和涂布交联剂，包括第二筒体205a、第二针头205b以及第二筒盖205c。

第二筒体205a可以为例如半圆柱状、圆柱状、长方体状等各种形状。在本实施例中，第一筒体第二筒体205a为半圆柱状，截面为半圆形，用于容纳交联剂。本实施例中，第二筒体205a和第一筒体204a连接在一起，并且第二筒体205a和第一筒体204a呈轴对称分布。第二筒体205a和第一筒体204a连接在一起后的主体部分的截面为圆形，该圆形的外径与容纳通孔的内径相适应，因此第二筒体205a和第一筒体204a能够被放置在支架体的容纳通孔内并因橡胶垫片的作用而紧密卡在容纳通孔内。第二筒体205a和第一筒体204a之间一体成型或固定连接或可拆卸连接(例如，卡合连接)。

第二针头205b设置在第二筒体205a的下端。第二针头205b与第二筒体205a的内腔相连通，因此第二筒体205a内腔容纳的交联剂可通过第二针头205b被挤出。第二针头205b的内径为d5，d5﹤d4。在本实施例中，0.3mm≤d5≤1.7mm。第二针头205b的下端具有第二出液口。第二出液口的边缘为斜面。第二出液口的边缘包括第二上边缘和第二下边缘(图中均未示出)。其中，第二上边缘呈半圆形，第二下边缘呈尖状，使得生物胶只能沿着第二下边缘被挤出。

第二针头205b和第一针头204b之间的夹角为β。在本实施例中，45°≤β≤60°。第二下边缘靠近第一下边缘，并且第二下边缘和第一下边缘齐平。第二下边缘和第一下边缘之间的距离为d6。在本实施例中，0.1mm≤d6≤2mm。

第二筒盖205c安装在第二筒体205a的上端，用于对第二筒体205a进行封闭。第二筒盖205c上设置有第二空气入口205d，通过该第二空气入口205d能够将作为涂布动力的压缩空气通入第二筒体205a的内腔。为了提高密封性能，第二筒盖205c的内侧还设有密封垫(图中未示出)。第二空气入口205d上设有封闭夹，用于在第二喷头组件205不需要压力空气时将该第二空气入口205d封闭。

在本实施例中，通过三通管将第一空气入口204d和第二空气入口205d与动力提供装置的导管连通，然后将连接管与动力提供装置连通，使得动力提供装置提供的过滤后的压力空气通过连接管分别通入第一筒体204a和第二筒体205a中，从而同时挤出生物胶和交联剂。实施例二的作用与效果

根据本实施例所涉及的皮肤原位打印设备，因为具有平台装置、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，第一针头和第二针头具有一定夹角，第一针头的第一出液口靠近第二针头的第二出液口，所以在进行涂布时，能够通过第一喷头组件来涂布生物胶，能够通过第二喷头组件来涂布交联剂，并且第一针头和第二针头具有一定夹角，第一出液口靠近第二出液口，这样使得从第一针头内挤出的生物胶和从第二针头内挤出的交联剂能够在第一出液口和第二出液口处进行接触混合，混合后涂布到受损部位。

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，在涂布方向上就会形成第一针头和第二针头同时进行涂布的状态，使得混合在一起的交联剂与生物胶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。

实施例二中，使用两个筒盖来分别对第一筒体和第二筒体进行封闭，两个筒盖上各设置一个空气入口，两个空气入口通过三通管与导管连通，因此，在涂布时作为涂布动力的压缩空气能够通过连接管被分别导入第一筒体和第二筒体，使得第一筒体内的生物胶和第二筒体内的交联剂能够同时被挤出。另外，也可以通过不同的连接管来将不同压力的压缩空气导入第一筒体和第二筒体，从而分别对第一筒体内的生物胶和第二筒体内的交联剂的挤出及涂布动作进行控制。

实施例二中，第一针头内径为d4，0.5mm≤d4≤2mm，第二针头内径为d5，d5﹤d4，0.3mm≤d5≤1.7mm，第一针头的第一出液口的边缘以及第二针头的第二出液口的边缘均为斜面，第二针头和第一针头之间的夹角为β，45°≤β≤60°，第二下边缘靠近第一下边缘，且两个下边缘之间的距离为d6，0.1mm≤d6≤2mm，这些技术特征均与实施例一中的相同，因此作用效果也相同。

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，实施例二中，第一筒体和第二筒体连接在一起。但在本发明中，第一筒体和第二筒体还可以分开设置，此时，若支架体为容纳式支架体，则其具有两个容纳通孔来分别容纳第一筒体和第二筒体；若支架体为夹式支架体，则设置两个夹式支架体来分别夹持第一筒体和第二筒体。