[发明专利]基于3D打印技术的软骨修复系统及其软骨修复方法

权利要求书

1.基于3D打印技术的软骨修复系统，包括3D打印系统和供料系统，其特征在于：

所述3D打印系统包括具有多自由度的打印喷头和喷头移动杆，所述打印喷头与喷头移动杆之间设置有可使打印喷头绕移动杆轴径向360°旋转的径向旋转结构，所述径向旋转结构包括与喷头移动杆垂直的转轴和设置于转轴端部的微型步进电源，所述转轴分别与打印喷头和喷头移动杆连接，其中，与打印喷头为固定连接，与喷头移动杆为可转动连接，所述打印喷头的出口处设置有可对软骨缺损部位进行360°空间扫瞄的3D扫瞄仪和可对打印状态进行实时跟踪的摄像头；

所述供料系统包括提供打印材料的供料管路、与供料连通的盛料盒和管路动力装置，所述供料管路与打印喷头的打印通道连通，所述管路动力装置包括用于挤压供料管路对打印材料产生驱动力的蠕动泵和对打印材料流量进行控制的电磁节流阀，所述打印喷头的打印通道内设置有可将打印材料增压形成喷射状的增压器。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的软骨修复系统，其特征在于：还包括液压系统，所述液压系统包括与喷头移动杆连接的可实现打印喷头多自由度运动的复合运动执行元件、与复合运动执行元件连通的液压油循环回路，以及为复合运动执行元件提供液压驱动力的液压泵，所述复合运动执行元件包括与喷头移动杆固定连接的可驱动其上下移动的第一液压缸、与第一液压缸可转动连接的第二液压缸、分别与第一液压缸和第二液压缸可转动连接的第三液压缸和与第二液压缸可转动连接的第四液压缸。

3.根据权利要求2所述的基于3D打印技术的软骨修复系统，其特征在于：所述第一液压缸活塞的伸出端设置有与活塞同轴的活塞孔，所述活塞孔内设置有使喷头移动杆绕活塞轴向方向作360°转动的轴向旋转机构，所述轴向旋转机构包括设置在活塞和喷头移动杆之间的轴承和设置在喷头移动杆端部进行旋转驱动的微型步进电源。

4.根据权利要求2所述的基于3D打印技术的软骨修复系统，其特征在于：所述液压油循环回路包括用于调节液压油流量的电控流量阀、用于贮存液压油的油池，所述油池与蠕动泵连通。

5.根据权利要求4所述的基于3D打印技术的软骨修复系统，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括信息接收系统、分析处理系统，以及对打印程序或操作指令或打印状态实时监测的显示器，所述信息接收系统与3D扫瞄仪连接，所述分析处理系统与打印喷头、电磁节流阀、电控流量阀、液压油泵及蠕动泵连接。

6.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的软骨修复系统，其特征在于：还包括为3D打印系统、供料系统、液压系统、控制系统提供驱动力的电源系统。

7.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的软骨修复系统，其特征在于：还包括具有至少有两个腔室的基座，所述第二液压缸、第四液压缸铰接在基座上，所述油池、电源系统分别存放于两个腔室内。

8.采用如权利要求1-7任一所述基于3D打印技术的软骨修复系统的软骨修复方法，其具体操作步骤为：

1)生成3D打印模型：通过复合运动执行元件，将3D打印喷头从设备原点移动至缺损软骨病灶腔内，在复合运动执行元件和旋转机构的共同作用下，通过设置在打印喷头上的3D扫瞄仪对缺损软骨病灶内腔进行全方位扫瞄，并将空间坐标信息发送到信息接收系统生成缺损软骨3D打印模型；

2)生成打印程序：信息接收系统将缺损软骨3D打印模型的数字信息发送到分析处理系统，经分析处理系统去噪生成3D打印程序；

3)程序调试：对3D打印程序进行检查和调试，确认无误后下达打印指令，否则，重复步骤2)或1)、2)；

4)打印过程：在复合运动执行元件和旋转机构的共同作用下，3D打印系统、供料系统、液压系统执行打印程序；

5)执行完打印程序后打印结束，各打印部件回到指定原点。

9.根据权利要求8所述的软骨修复方法，其特征在于：步骤4)中，还包括通过摄像头对打印状态进行实时跟踪监测的过程。

10.根据权利要求8所述的软骨修复方法，其特征在于：步骤4)中，打印方式为分层打印，每层打印厚度为30-200um。