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特表2023-508715バイオプリンタノズル、バイオプリンタ及び管腔組織構築物の印刷方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-03
(54)【発明の名称】バイオプリンタノズル、バイオプリンタ及び管腔組織構築物の印刷方法
(51)【国際特許分類】
B05B 1/14 20060101AFI20230224BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20230224BHJP
B29C 64/295 20170101ALI20230224BHJP
B29C 64/106 20170101ALI20230224BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20230224BHJP
B29C 64/393 20170101ALI20230224BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20230224BHJP
B29C 64/245 20170101ALI20230224BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20230224BHJP
B05C 7/02 20060101ALI20230224BHJP
B05D 7/24 20060101ALI20230224BHJP
B05D 1/26 20060101ALI20230224BHJP
B05D 3/00 20060101ALI20230224BHJP
B05D 7/22 20060101ALI20230224BHJP
A61F 2/06 20130101ALI20230224BHJP
B29C 64/209 20170101ALI20230224BHJP
【ＦＩ】
B05B1/14 Z
B33Y30/00
B29C64/295
B29C64/106
B33Y10/00
B29C64/393
B33Y50/02
B29C64/245
B05C11/10
B05C7/02
B05D7/24 301M
B05D7/24 301P
B05D1/26 Z
B05D3/00 B
B05D3/00 D
B05D7/22 A
B05D3/00 C
A61F2/06
B29C64/209
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022540446
(86)(22)【出願日】2020-12-29
(85)【翻訳文提出日】2022-06-29
(86)【国際出願番号】 CN2020141029
(87)【国際公開番号】W WO2021136297
(87)【国際公開日】2021-07-08
(31)【優先権主張番号】201911389611.9
(32)【優先日】2019-12-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】517342925
【氏名又は名称】レボテック カンパニー，リミティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100092624
【弁理士】
【氏名又は名称】鶴田 準一
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100153729
【弁理士】
【氏名又は名称】森本 有一
(74)【代理人】
【識別番号】100126848
【弁理士】
【氏名又は名称】本田 昭雄
(72)【発明者】
【氏名】ツオ シアオ
(72)【発明者】
【氏名】ホー チュンシュアン
(72)【発明者】
【氏名】リー イーチュン
(72)【発明者】
【氏名】シアン チエ
(72)【発明者】
【氏名】シュイ ツーチン
(72)【発明者】
【氏名】チアン チー
【テーマコード（参考）】
4C097
4D075
4F033
4F042
4F213
【Ｆターム（参考）】
4C097AA15
4C097BB01
4C097CC12
4C097MM01
4C097MM06
4D075AC06
4D075AC09
4D075AC71
4D075AC84
4D075AC88
4D075AC91
4D075AC93
4D075AC96
4D075CA47
4D075CA48
4D075DA15
4D075DA19
4D075DC30
4D075EA05
4D075EA33
4D075EA35
4F033AA02
4F033BA03
4F033DA05
4F033EA01
4F033LA09
4F033LA13
4F033NA01
4F042AA25
4F042BA08
4F042BA19
4F042CB03
4F042EA04
4F042EA10
4F042EA27
4F213AH63
4F213WA25
4F213WB01
4F213WL02
4F213WL22
4F213WL32
4F213WL74
(57)【要約】
本開示は、バイオプリンタノズル、バイオプリンタ、及び管腔組織構築物の印刷方法を提供する。バイオプリンタノズルは、バイオプリンタノズルの内部に配置されたバイオインク流路と、バイオインク流路と連通し、前記バイオプリンタノズルの吐出端部の側部に位置するバイオインク吐出口と、バイオプリンタノズルの内部に配置され、バイオインク流路から隔離された医療用接着剤の流路と、医療用接着剤の流路と連通し、吐出端部の側部に位置する医療用接着剤の吐出口とを備え、医療用接着剤の吐出口とバイオインク吐出口とは、前記バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されている。バイオプリンタは、バイオプリンタノズルを含む。管腔組織構築物の印刷方法は、バイオプリンタを用いて印刷を行う。
【選択図】 図１
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
バイオプリンタノズルであって、前記バイオプリンタノズルの内部に配置されたバイオインク流路（Ｐ１）と、
前記バイオインク流路（Ｐ１）と連通し、前記バイオプリンタノズルの吐出端部の側部に位置するバイオインク吐出口（Ｊ１）と、
前記バイオプリンタノズルの内部に配置され、前記バイオインク流路（Ｐ１）から隔離された医療用接着剤の流路（Ｐ２）と、
前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）と連通し、前記吐出端部の側部に位置する医療用接着剤の吐出口（Ｊ２）とを備え、
前記医療用接着剤の吐出口（Ｊ２）と前記バイオインク吐出口（Ｊ１）とは、前記バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されている
バイオプリンタノズル。
【請求項2】
前記バイオインク吐出口（Ｊ１）は、前記バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って、前記医療用接着剤の吐出口（Ｊ２）よりも吐出端部の上面に近い位置にある、請求項１に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項3】
前記バイオプリンタノズルは、前記バイオプリンタノズルの円周に沿って均等に分布した複数のバイオインク吐出口（Ｊ１）を備え、及び／又は、前記バイオプリンタノズルは、前記バイオプリンタノズルの円周に沿って均等に分布する複数の医療用接着剤の吐出口（Ｊ２）を備えるか、又は前記医療用接着剤の吐出口（Ｊ２）は、前記バイオプリンタノズルの軸線方向の周囲に配置された環状口を備える、
請求項１又は２に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項4】
バイオプリンタノズルの側部に配置された医療用接着剤の掻き取り部（Ｍ）を備え、前記医療用接着剤の掻き取り部（Ｍ）は、前記バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って、前記バイオインク吐出口（Ｊ１）と前記医療用接着剤の吐出口（Ｊ２）との間に配置される、請求項１～３のうちいずれか一項に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項5】
前記医療用接着剤の掻き取り部（Ｍ）は、前記バイオプリンタノズルの側部に配置された環状突起又はブラシヘッドを備える、請求項４に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項6】
前記バイオインク吐出口（Ｊ１）が配置されたバイオインクノズル本体と、前記バイオインクノズル本体の外周に配置された医療用接着剤ノズル本体とを備え、
前記医療用接着剤の吐出口（Ｊ２）は、前記医療用接着剤ノズル本体上に配置されているか、又は前記バイオインクノズル本体と前記医療用接着剤ノズル本体との間に配置されている、
請求項１～５のうちいずれか一項に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項7】
前記バイオインク流路（Ｐ１）は、前記バイオインクノズル本体内に配置され、前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）は、前記医療用接着剤ノズル本体と前記バイオインクノズル本体との間に配置される、
請求項６に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項8】
前記バイオプリンタノズルは、前記バイオインクノズル本体と前記医療用接着剤ノズル本体との間に接続された接続フィンを備える、請求項７に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項9】
前記バイオインク流路（Ｐ１）は、前記バイオインクノズル本体内に配置され、前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）は、前記バイオインクノズル本体内に配置され、前記バイオインクノズル本体の側壁は、前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）と連通する連通口（Ｎ）を有し、
前記医療用接着剤の吐出口（Ｊ２）は、前記バイオインクノズル本体と前記医療用接着剤ノズル本体の前記吐出端部に近い端部とによって形成される、前記バイオプリンタノズルの軸線方向の周りに配置された環状口を含み、前記連通口（Ｎ）は前記環状吐出口と連通している、
請求項６に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項10】
ノズル取り付け台をさらに備え、前記バイオインク流路（Ｐ１）は、前記バイオインクノズル本体に配置された第１のバイオインク流路部（Ｐ１１）と、前記ノズル取り付け台に配置された第２のバイオインク流路部（Ｐ１２）とを備え、又はバイオインク流路（Ｐ１）はノズル取り付け台に配置され、
前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）は、前記医療用接着剤ノズル本体に配置された第１の医療用接着剤の流路部（Ｐ２１）と、前記ノズル取り付け台に配置された第２の医療用接着剤の流路部（Ｐ２２）とを備える、
請求項６に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項11】
前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）は、第１の環状緩衝溝（Ｇ）をさらに備え、この緩衝溝を介して、前記第１の医療用接着剤の流路部（Ｐ２１）は前記第２の医療用接着剤の流路部（Ｐ２２）と連通している、請求項１０に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項12】
前記第１の環状緩衝溝（Ｇ）は、前記医療用接着剤ノズル本体と前記ノズル取り付け台との間に形成される、請求項１１に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項13】
前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）は、前記医療用接着剤の吐出口（Ｊ２）と第１の医療用接着剤の流路部（Ｐ２１）との間に配置された第２の環状緩衝溝（Ｌ）を備える、請求項１０に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項14】
請求項１～１３のうちいずれか一項に記載のバイオプリンタノズルを含むバイオプリンタノズル（１００１）と、前記バイオプリンタノズル（１００１）と接続され、前記バイオプリンタノズル（１００１）の前記バイオインク流路（Ｐ１）にバイオインクを供給し、前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）に医療用接着剤を供給するように構成された供給アセンブリ（１００５）と、
管腔組織構築物のための人工管腔を収容するための人工管腔取り付け穴（１０１４）を含む人工管腔取り付けアセンブリ（１０３０）とを備え、
前記人工管腔取り付けアセンブリ（１０３０）は、人工管腔取り付け穴（１０１４）の軸線方向に沿って前記バイオプリンタノズル（１００１）に対して往復動作可能に構成される、
バイオプリンタ。
【請求項15】
前記供給アセンブリ（１００５）は、医療用接着剤を前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）に供給するように構成された医療用接着剤注入器（１００３）と、
バイオインクを前記バイオインク流路（Ｐ１）に供給するように構成されたバイオインク注入器（１００４）と、
前記医療用接着剤注入器（１００３）及び前記バイオインク注入器（１００４）を固定するように構成された注入器固定アセンブリと、
前記医療用接着剤注入器（１００３）のプランジャと前記バイオインク注入器（１００４）のプランジャとに駆動的に接続され、前記２つのプランジャを駆動するように構成された押し出し機構とを備える、
請求項１４に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項16】
前記押し出し機構は、プランジャのエンドディスクを配置するためのノッチを備える注入器プランジャ保持タブ（１０２４）と、
内部にバネ取り付け穴（１０２９４）を有するアセンブリハウジング（１０２９１）と、ガイドポスト（１０２９２）と、バネ（１０２９３）とを備えるプランジャ保持バネアセンブリ（１０２９）であって、前記ガイドポスト（１０２９２）は前記アセンブリハウジング（１０２９１）を移動可能に通り、前記ガイドポスト（１０２９２）の中間部分は前記バネ取り付け穴（１０２９４）に設けられ、前記ガイドポスト（１０２９２）の第１の端部は前記注入器プランジャ保持タブ（１０２４）と接続され、前記ガイドポスト（１０２９２）の中間部は半径方向外側に面する突出部を有し、前記バネ（１０２９３）は前記ガイドポスト（１０２９２）の外周にスリーブされ且つ前記ガイドポスト（１０２９２）の前記第１の端部に近い前記バネ取り付け穴（１０２９４）の内壁と前記突出部との間に設けられ、
前記プランジャ保持バネアセンブリ（１０２９）の前記プランジャから離れた端部に設けられたバネ押し出しタブ（１０２５）と、
前記アセンブリハウジング（１０２９１）と駆動的に接続され、前記アセンブリハウジング（１０２９１）を駆動して、前記ガイドポスト（１０２９２）の第２端部と前記バネ押し出しタブ（１０２５）を、付勢状態と分離状態の間で切り替えるように構成されたプッシュプル機構（１０２６）であって、前記付勢状態では、前記エンドディスクを取り付けるための空間が、前記注入器プランジャ保持タブ（１０２４）と前記プランジャ保持バネアセンブリ（１０２９）の間に形成され、前記分離状態では、前記プランジャ保持バネアセンブリ（１０２９）が前記エンドディスクを前記注入器プランジャ保持タブ（１０２４）に押圧固定し、前記プッシュプル機構（１０２６）は前記プランジャ保持バネアセンブリ（１０２９）によってプランジャを駆動するように構成される、
請求項１５に記載のバイオプリンタノズル。
【請求項17】
前記人工管腔取り付けアセンブリ（１０３０）と駆動的に接続し、前記人工管腔取り付けアセンブリ（１０３０）を前記人工管腔取り付け穴（１０１４）の軸線方向に沿って往復動作するよう構成される駆動アセンブリ（１００９）を備える、請求項１４～１６のうちいずれか一項に記載のバイオプリンタ。
【請求項18】
前記人工管腔取り付け穴（１０１４）に対する前記バイオプリンタノズル（１００１）の位置を検出するように構成された検出モジュール（１０１２）を備える、請求項１４～１７のうちいずれか一項に記載のバイオプリンタ。
【請求項19】
前記人工管腔取り付け穴（１０１４）の温度を調節するように構成された温度制御モジュール（１０１３）を備える、請求項１４～１８のうちいずれか一項に記載のバイオプリンタ。
【請求項20】
前記人工管腔取り付け穴（１０１４）の軸線方向に沿って延び、移動可能に配置された支持棒（１０２１）と、前記支持棒（１０２１）の上端部に配置され、前記バイオプリンタノズル（１００１）の外壁と隙間嵌めするように構成されたノズル取り付け口を含み、前記ノズル取り付け口に取り付けられた前記バイオプリンタノズル（１００１）を人工管腔取り付け穴（１０１４）と同軸となるように維持する支持板（１０２７）と、をさらに備える、
請求項１４～１９のうちいずれか一項に記載のバイオプリンタ。
【請求項21】
請求項１４～２０のうちいずれか一項に記載のバイオプリンタを使用する管腔組織構築物の印刷方法であって、前記供給アセンブリ（１００５）を印刷材料で充填することを含む、印刷材料の充填することと、
前記人工管腔取り付けアセンブリ（１０３０）の人工管腔取り付け穴（１０１４）に前記人工管腔を取り付けることを含む、管腔組織構築物のための人工管腔の取り付けることと、
前記バイオプリンタノズル（１００１）が前記人工管腔の中に延び、初期位置となるようにすることを含む、前記バイオプリンタノズルの初期位置決めることと、
前記人工管腔取り付け穴（１０１４）の軸線方向に沿って前記バイオプリンタノズル（１００１）に対して前記人工管腔取り付けアセンブリ（１０３０）を移動させ、移動中に前記バイオプリンタノズル（１００１）の前記バイオインク流路（Ｐ１）にバイオインクを供給するとともに前記医療用接着剤の流路（Ｐ２）に医療用接着剤を供給することを含む、印刷材料を被覆することとを備える、
管腔組織構築物の印刷方法。
【請求項22】
前記管腔組織構築物のための前記人工管腔の取り付け後に、前記人工管腔取り付け穴（１０１４）の温度を調節することをさらに含む、請求項２１に記載の管腔組織構築物の印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本開示は、２０１９年１２月３０日に出願され、「バイオプリンタノズル、バイオプリンタ及び管腔組織構築物の印刷方法」と題する中国特許出願公開第２０１９１１３８９６１１．９号明細書に基づく優先権を主張し、その開示が全体として本明細書に援用される。
本開示は、２０１９年１２月３０日に出願され、「バイオプリンタノズル、バイオプリンタ及び管腔組織構築物の印刷方法」と題する中国特許出願公開第２０１９１１３８９６１１．９号明細書に基づく優先権を主張し、その開示が全体として本明細書に援用される。
【0002】
本開示は、バイオプリンティングの技術分野に関し、特に、バイオプリンタノズル、バイオプリンタ、及び管腔組織構築物の印刷方法に関する。
【背景技術】
【0003】
管腔組織構築物は、身体自身の管腔組織の代用となるものである。例えば、人工血管は、身体自身の血管が重度に狭窄又は閉塞した場合に、身体自身の血管の代用として使用される。
【0004】
先行技術における人工血管の多くは、ナイロン、ポリエステル（ダクロン）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の合成材料で作られている。人工血管の内壁には天然の血管のような内皮細胞が存在しないため、長期間の使用により再び閉塞が起こりやすい。
【0005】
「管腔組織構築物の印刷装置、その印刷方法、及び３Ｄバイオプリンタ」と題する特許文献１は、人工管腔（人工血管など）の人工管腔の内壁に付着物であるバイオインク（バイオブリックを含み、バイオブリックの定義は特許文献２を参照できる）を印刷して管腔組織構築物を形成する印刷技術を提案するものであり、これにより、作製された管腔組織構築物が実際の血管の生物学的性能を有するものとなる。しかし、現在のところ、この印刷技術では、１０ｃｍを超える長さの管腔組織構築物を作製することは困難である。臨床適応（動静脈瘻など）に適合させるためには、より長い管腔組織構築物（例えば、長さ３０ｃｍ以上）を作製する必要がある。
【0006】
特許文献３は、「マルチチャンネル３Ｄプリントヘッド及びそれを用いたパイプ製造方法」と題し、同軸で内側から外側に向かって層状に間隔を開けて配置され、異なる印刷材料が注入される複数の押出パイプを含み、内側の押出パイプの出口端が外側の押出パイプの出口端から延出する、３Ｄプリントヘッドを開示する。
【0007】
特許文献４は、「管腔組織構築物、その作製方法及び作製装置」と題し、管腔組織構築物の外壁を接着剤で被覆するバイオプリンタ１０００を開示し、バイオプリンタ１０００は接着剤を収容する容器、搬送路及び接着剤の出口を備えている。被覆工程では、接着剤出口は静止しており、外壁を出口に対して相対的に移動させることにより、接着剤が圧力を受けて出口から連続的に絞り出され、外壁の内面に接着剤が塗布される。本特許出願では、生体組織により形成された、印刷された内壁を、上記のように接着剤が塗布された外壁でスリーブの形態とし、生体構築物を得ることができる。
【0008】
特許文献５は、「バイオプリンタノズル及びバイオプリンタ」と題し、バイオプリンタの同軸２層流路ノズルを開示し、第１流路は主材料流体（バイオインク）の通過用であり、第２流路（即ち、外層流路）は補助材料流体の通過用であり、内層流路及び外層流路は、吐出出口の方向に向かって縮小されており、これにより、流出した主材料を補助材料で包み込むことが容易となり、印刷要件を満たす粒状のバイオプリント材料を形成する。つまり、この開示されたノズルは印刷に必要な微小液滴を形成するものであり、バイオインクと医療用接着剤との同時塗布を実現することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】中国特許出願第２０１９１００２５８３２．１号（中国特許出願公開第１１００５３２５５号明細書）
【特許文献2】中国特許出願第２０１６１０２１１５７０．４号（中国特許出願公開第１０６０３９４０６号明細書）
【特許文献3】中国特許出願公開第１０９５１４８５８号明細書
【特許文献4】中国特許出願公開第１０７４１１８４４号明細書
【特許文献5】中国特許出願公開第１０５６４７８０４号明細書
【発明の概要】
【0010】
本開示の目的は、バイオプリンタノズル、バイオプリンタ及び管腔組織構築物の印刷方法を提供することである。
【0011】
本開示の第１の態様は、バイオプリンタノズルを提供するものであり、前記バイオプリンタノズルは、
前記バイオプリンタノズルの内部に配置されたバイオインク流路と、
前記バイオインク流路と連通し、前記バイオプリンタノズルの吐出端部の側部に位置するバイオインク吐出口と、
前記バイオプリンタノズルの内部に配置され、前記バイオインク流路から隔離された医療用接着剤の流路と、
前記医療用接着剤の流路と連通し、前記吐出端部の側部に位置する医療用接着剤の吐出口とを備え、
前記医療用接着剤の吐出口と前記バイオインク吐出口とは、前記バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されている、バイオプリンタノズル。
前記バイオプリンタノズルの内部に配置されたバイオインク流路と、
前記バイオインク流路と連通し、前記バイオプリンタノズルの吐出端部の側部に位置するバイオインク吐出口と、
前記バイオプリンタノズルの内部に配置され、前記バイオインク流路から隔離された医療用接着剤の流路と、
前記医療用接着剤の流路と連通し、前記吐出端部の側部に位置する医療用接着剤の吐出口とを備え、
前記医療用接着剤の吐出口と前記バイオインク吐出口とは、前記バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されている、バイオプリンタノズル。
【0012】
本開示のいくつかの実施形態において、前記バイオインク吐出口は、前記バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って、前記医療用接着剤の吐出口よりも吐出端部の上面に近い位置にある。
【0013】
本開示のいくつかの実施形態において、
前記バイオプリンタノズルは、前記バイオプリンタノズルの円周に沿って均等に分布した複数のバイオインク吐出口を含み、及び／又は、
前記バイオプリンタノズルは、前記バイオプリンタノズルの円周に沿って均等に分布する複数の医療用接着剤の吐出口を備えるか、又は前記医療用接着剤の吐出口は、前記バイオプリンタノズルの軸線方向の周囲に配置された環状口を含む。
前記バイオプリンタノズルは、前記バイオプリンタノズルの円周に沿って均等に分布した複数のバイオインク吐出口を含み、及び／又は、
前記バイオプリンタノズルは、前記バイオプリンタノズルの円周に沿って均等に分布する複数の医療用接着剤の吐出口を備えるか、又は前記医療用接着剤の吐出口は、前記バイオプリンタノズルの軸線方向の周囲に配置された環状口を含む。
【0014】
本開示のいくつかの実施形態において、前記バイオプリンタノズルは、バイオプリンタノズルの側部に配置された医療用接着剤の掻き取り部を含み、前記医療用接着剤の掻き取り部は、前記バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って、前記バイオインク吐出口と前記医療用接着剤の吐出口との間に配置される。
【0015】
本開示のいくつかの実施形態において、前記医療用接着剤の掻き取り部は、前記バイオプリンタノズルの側部に配置された環状突起又はブラシヘッドを含む。
【0016】
本開示のいくつかの実施形態において、バイオプリンタノズルは、
前記バイオインク吐出口が配置されたバイオインクノズル本体と、
前記バイオインクノズル本体の外周に配置された医療用接着剤ノズル本体とを備え、
前記医療用接着剤の吐出口は、前記医療用接着剤ノズル本体上に配置されているか、又は前記バイオインクノズル本体と前記医療用接着剤ノズル本体との間に配置されている。
前記バイオインク吐出口が配置されたバイオインクノズル本体と、
前記バイオインクノズル本体の外周に配置された医療用接着剤ノズル本体とを備え、
前記医療用接着剤の吐出口は、前記医療用接着剤ノズル本体上に配置されているか、又は前記バイオインクノズル本体と前記医療用接着剤ノズル本体との間に配置されている。
【0017】
本開示のいくつかの実施形態において、
前記バイオインク流路は、前記バイオインクノズル本体内に配置され、
前記医療用接着剤の流路は、前記医療用接着剤ノズル本体と前記バイオインクノズル本体との間に配置される。
前記バイオインク流路は、前記バイオインクノズル本体内に配置され、
前記医療用接着剤の流路は、前記医療用接着剤ノズル本体と前記バイオインクノズル本体との間に配置される。
【0018】
本開示のいくつかの実施形態において、前記バイオプリンタノズルは、前記バイオインクノズル本体と前記医療用接着剤ノズル本体との間に接続された接続フィンを含む。
【0019】
本開示のいくつかの実施形態において。
前記バイオインク流路は、前記バイオインクノズル本体内に配置され、
前記医療用接着剤の流路は、前記バイオインクノズル本体内に配置され、前記バイオインクノズル本体の側壁は、前記医療用接着剤の流路と連通する連通口を有し、
前記医療用接着剤の吐出口は、前記バイオインクノズル本体と前記医療用接着剤ノズル本体の前記吐出端部に近い端部とによって形成される、前記バイオプリンタノズルの軸線方向の周りに配置された環状吐出口を含み、前記連通口は、前記環状吐出口と連通している。
前記バイオインク流路は、前記バイオインクノズル本体内に配置され、
前記医療用接着剤の流路は、前記バイオインクノズル本体内に配置され、前記バイオインクノズル本体の側壁は、前記医療用接着剤の流路と連通する連通口を有し、
前記医療用接着剤の吐出口は、前記バイオインクノズル本体と前記医療用接着剤ノズル本体の前記吐出端部に近い端部とによって形成される、前記バイオプリンタノズルの軸線方向の周りに配置された環状吐出口を含み、前記連通口は、前記環状吐出口と連通している。
【0020】
本開示のいくつかの実施形態において、前記バイオプリンタノズルは、ノズル取り付け台をさらに含み、
前記バイオインク流路は、前記バイオインクノズル本体に配置された第１のバイオインク流路部と、前記ノズル取り付け台に配置された第２のバイオインク流路部とを含み、又はバイオインク流路はノズル取り付け台に配置され、
前記医療用接着剤の流路は、前記医療用接着剤ノズル本体に配置された第１の医療用接着剤の流路部と、前記ノズル取り付け台に配置された第２の医療用接着剤の流路部とを含む。
前記バイオインク流路は、前記バイオインクノズル本体に配置された第１のバイオインク流路部と、前記ノズル取り付け台に配置された第２のバイオインク流路部とを含み、又はバイオインク流路はノズル取り付け台に配置され、
前記医療用接着剤の流路は、前記医療用接着剤ノズル本体に配置された第１の医療用接着剤の流路部と、前記ノズル取り付け台に配置された第２の医療用接着剤の流路部とを含む。
【0021】
本開示のいくつかの実施形態において、前記医療用接着剤の流路は、第１の環状緩衝溝をさらに含み、この緩衝溝を介して、前記第１の医療用接着剤の流路部は前記第２の医療用接着剤の流路部と連通している。
【0022】
本開示のいくつかの実施形態において、前記第１の環状緩衝溝は、前記医療用接着剤ノズル本体と前記ノズル取り付け台との間に形成される。
【0023】
本開示のいくつかの実施形態において、前記医療用接着剤の流路は、前記医療用接着剤の吐出口と第１の医療用接着剤の流路部との間に配置された第２の環状緩衝溝を含む。
【0024】
本開示の第２の態様は、バイオプリンタノズルを提供するものであり、
本開示の第１の態様に記載のバイオプリンタノズルを含むバイオプリンタノズルと、
前記バイオプリンタノズルと接続され、前記バイオインクノズルの前記バイオインク流路にバイオインクを供給し、前記医療用接着剤の流路に医療用接着剤を供給するように構成された供給アセンブリと、
管腔組織構築物のための人工管腔を収容するための人工管腔取り付け穴を含む人工管腔取り付けアセンブリとを備え、
前記人工管腔取り付けアセンブリは、人工管腔取り付け穴の軸線方向に沿って前記バイオプリンタノズルに対して往復動作可能に構成される。
本開示の第１の態様に記載のバイオプリンタノズルを含むバイオプリンタノズルと、
前記バイオプリンタノズルと接続され、前記バイオインクノズルの前記バイオインク流路にバイオインクを供給し、前記医療用接着剤の流路に医療用接着剤を供給するように構成された供給アセンブリと、
管腔組織構築物のための人工管腔を収容するための人工管腔取り付け穴を含む人工管腔取り付けアセンブリとを備え、
前記人工管腔取り付けアセンブリは、人工管腔取り付け穴の軸線方向に沿って前記バイオプリンタノズルに対して往復動作可能に構成される。
【0025】
本開示のいくつかの実施形態において、前記供給アセンブリは、
医療用接着剤を前記医療用接着剤の流路に供給するように構成された医療用接着剤注入器と、
バイオインクを前記バイオインク流路に供給するように構成されたバイオインク注入器と、
前記医療用接着剤注入器及び前記バイオインク注入器を固定するように構成された注入器固定アセンブリと、
前記医療用接着剤注入器のプランジャと前記バイオインク注入器のプランジャとに駆動的に接続され、前記２つのプランジャを駆動するように構成された押し出し機構と、を備える。
医療用接着剤を前記医療用接着剤の流路に供給するように構成された医療用接着剤注入器と、
バイオインクを前記バイオインク流路に供給するように構成されたバイオインク注入器と、
前記医療用接着剤注入器及び前記バイオインク注入器を固定するように構成された注入器固定アセンブリと、
前記医療用接着剤注入器のプランジャと前記バイオインク注入器のプランジャとに駆動的に接続され、前記２つのプランジャを駆動するように構成された押し出し機構と、を備える。
【0026】
本開示のいくつかの実施形態では、押し出し機構は、
プランジャのエンドディスクを配置するためのノッチを備える注入器プランジャ保持タブと、
内部にバネ取り付け穴を有するアセンブリハウジングと、ガイドポストと、バネとを含むプランジャ保持バネアセンブリであって、前記ガイドポストは前記アセンブリハウジングを移動可能に通り、前記ガイドポストの中間部分は前記バネ取り付け穴に設けられ、前記ガイドポストの第１の端部は前記注入器プランジャ保持タブと接続され、前記ガイドポストの中間部は半径方向外側に面する突出部を有し、前記バネは前記ガイドポストの外周にスリーブされ、前記ガイドポストの前記第１の端部に近い前記バネ取り付け穴の内壁と前記突出部との間に設けられ、
前記プランジャ保持バネアセンブリの前記プランジャから離れた端部に設けられたバネ押し出しタブと、
前記アセンブリハウジングと駆動的に接続され、前記アセンブリハウジングを駆動して、前記ガイドポストの第２端部と前記バネ押し出しタブを、付勢状態と分離状態の間で切り替えるように構成されたプッシュプル機構であって、ここで、前記付勢状態では、前記エンドディスクを取り付けるための空間が、前記注入器プランジャ保持タブと前記プランジャ保持バネアセンブリの間に形成され、前記分離状態では、前記プランジャ保持バネアセンブリが前記エンドディスクを前記注入器プランジャ保持タブに押圧固定し、前記プッシュプル機構は前記プランジャ保持バネアセンブリによってプランジャを駆動するように構成される。
プランジャのエンドディスクを配置するためのノッチを備える注入器プランジャ保持タブと、
内部にバネ取り付け穴を有するアセンブリハウジングと、ガイドポストと、バネとを含むプランジャ保持バネアセンブリであって、前記ガイドポストは前記アセンブリハウジングを移動可能に通り、前記ガイドポストの中間部分は前記バネ取り付け穴に設けられ、前記ガイドポストの第１の端部は前記注入器プランジャ保持タブと接続され、前記ガイドポストの中間部は半径方向外側に面する突出部を有し、前記バネは前記ガイドポストの外周にスリーブされ、前記ガイドポストの前記第１の端部に近い前記バネ取り付け穴の内壁と前記突出部との間に設けられ、
前記プランジャ保持バネアセンブリの前記プランジャから離れた端部に設けられたバネ押し出しタブと、
前記アセンブリハウジングと駆動的に接続され、前記アセンブリハウジングを駆動して、前記ガイドポストの第２端部と前記バネ押し出しタブを、付勢状態と分離状態の間で切り替えるように構成されたプッシュプル機構であって、ここで、前記付勢状態では、前記エンドディスクを取り付けるための空間が、前記注入器プランジャ保持タブと前記プランジャ保持バネアセンブリの間に形成され、前記分離状態では、前記プランジャ保持バネアセンブリが前記エンドディスクを前記注入器プランジャ保持タブに押圧固定し、前記プッシュプル機構は前記プランジャ保持バネアセンブリによってプランジャを駆動するように構成される。
【0027】
本開示のいくつかの実施形態では、前記バイオプリンタは、駆動アセンブリを含み、この駆動アセンブリは、前記人工管腔取り付けアセンブリと駆動的に接続し、前記人工管腔取り付けアセンブリを前記人工管腔取り付け穴の軸線方向に沿って往復動作するよう構成されている。
【0028】
本開示のいくつかの実施形態では、前記バイオプリンタは、前記人工管腔取り付け穴に対する前記バイオプリンタノズルの位置を検出するように構成された検出モジュールを含む。
【0029】
本開示のいくつかの実施形態では、バイオプリンタは、前記人工管腔取り付け穴の温度を調節するように構成された温度制御モジュールを含む。
【0030】
本開示のいくつかの実施形態において、バイオプリンタは、さらに、
前記人工管腔取り付け穴の軸線方向に沿って延び、移動可能に配置された支持棒と、
前記支持棒の上端部に配置され、前記バイオプリンタノズルの外壁と隙間嵌めするように構成されたノズル取り付け口を含み、前記ノズル取り付け口に取り付けられた前記バイオプリンタノズルを人工管腔取り付け穴と同軸となるように維持する支持板と、を備える。
前記人工管腔取り付け穴の軸線方向に沿って延び、移動可能に配置された支持棒と、
前記支持棒の上端部に配置され、前記バイオプリンタノズルの外壁と隙間嵌めするように構成されたノズル取り付け口を含み、前記ノズル取り付け口に取り付けられた前記バイオプリンタノズルを人工管腔取り付け穴と同軸となるように維持する支持板と、を備える。
【0031】
本開示の第３の態様は、管腔組織構築物を印刷するために本開示の第２の態様に記載のバイオプリンタを使用する管腔組織構築物印刷方法を提供するものであり、
前記供給アセンブリを前記印刷材料で充填することを含む、印刷材料の充填工程と、
前記人工管腔取り付けアセンブリの人工管腔取り付け穴に前記人工管腔を取り付けることを含む、管腔組織構築物のための人工管腔の取り付け工程と、
前記バイオプリンタノズルが前記人工管腔の中に延び、初期位置となるようにすることを含む、前記バイオプリンタノズルの初期位置決め工程と、
前記人工管腔取り付け穴の軸線方向に沿って前記バイオプリンタノズルに対して前記人工管腔取り付けアセンブリを移動させ、移動中に前記バイオプリンタノズルの前記バイオインク流路にバイオインクを供給するとともに前記医療用接着剤の流路に医療用接着剤を供給することを含む、印刷材料の被覆工程と、を備える。
前記供給アセンブリを前記印刷材料で充填することを含む、印刷材料の充填工程と、
前記人工管腔取り付けアセンブリの人工管腔取り付け穴に前記人工管腔を取り付けることを含む、管腔組織構築物のための人工管腔の取り付け工程と、
前記バイオプリンタノズルが前記人工管腔の中に延び、初期位置となるようにすることを含む、前記バイオプリンタノズルの初期位置決め工程と、
前記人工管腔取り付け穴の軸線方向に沿って前記バイオプリンタノズルに対して前記人工管腔取り付けアセンブリを移動させ、移動中に前記バイオプリンタノズルの前記バイオインク流路にバイオインクを供給するとともに前記医療用接着剤の流路に医療用接着剤を供給することを含む、印刷材料の被覆工程と、を備える。
【0032】
本開示のいくつかの実施形態では、前記方法は、前記管腔組織構築物のための前記人工管腔の取り付け後に、前記人工管腔取り付け穴の温度を調節する工程をさらに含む。
【0033】
本開示で提供される、前記バイオインク吐出口及び前記医療用接着剤の吐出口を前記バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に有する前記バイオプリンタノズルに基づき、管腔組織構築物が印刷されるときは、前記バイオプリンタノズルは前記管腔組織構築物の作製のために前記人工管腔内に延びることが可能であり、前記管腔組織構築物用の前記人工管腔を搭載する前記人工管腔取り付けアセンブリが、前記バイオプリンタノズルに対して軸線方向に相対移動するように駆動され、最初に前記医療用接着剤が吐出され、前記バイオプリンタノズルと前記管腔組織構築物用の前記人工管腔の相対移動とともに、前記管腔組織構築物用の前記人工管腔の内壁は、前記医療用接着剤で被覆されて医療用接着剤層が形成される。前記バイオインクは、医療用接着剤の吐出時から短時間の間に吐出される。前記医療用接着剤の接着効果により、吐出後の前記バイオインクは前記医療用接着剤層に直ちに接着することができ、より長い管腔組織構築物のための前記人工管腔の内壁を前記医療用接着剤と前記バイオインクとで同時に被覆することが実現できるため、前記管腔組織構築物のための前記人工管腔の内壁に前記医療用接着剤層とバイオインク層の同時形成を確実なものとし、所望の管腔組織構築物を形成することができる。
【0034】
本開示によって提供されるバイオプリンタ及び管腔組織構築物の印刷方法は、本開示のバイオプリンタノズルに対応する利点を有する。
【0035】
本開示の他の特徴及びその利点は、本開示の好ましい実施形態の以下の詳細な説明から、添付図面を参照することで明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0036】
本明細書に例示される図面は、本開示のさらなる理解を提供するために使用され、本開示の一部を形成するものであり、本開示の例示的な実施形態及びその記述は、本開示を不適切に限定することを意図するものではなく、説明のために意図されるものである。
【0037】
【発明を実施するための形態】
【0038】
以下、本開示の実施形態における技術的解決策を、添付の図面と共に、本発明の実施形態において、明確にかつ完全に説明する。見かけ上は、説明される実施形態は、本開示の実施形態の全てではなく、単にその一部に過ぎない。少なくとも１つの好ましい実施形態に係る以下の説明は、実際には単に例示であり、決して本開示及びその適用又は使用に対するいかなる限定となるものではない。当業者が本開示の実施形態に基づいて創意工夫なく得られる他の全ての実施形態は、本開示の保護範囲に含まれる。
【0039】
明確に記述されない限り、これらの実施形態で規定される構成要素やステップの相対的な配置、数字による表現、数値は、本開示の範囲を限定するものでない。同時に、説明を容易にするために、図面に示された様々な部品の寸法は実際の縮尺で描かれていないことを理解されたい。関連技術の当業者に知られている技術、方法及び装置は、詳細には論じられていないが、適切な場合、その技術、方法及び装置は、正式な明細書の一部とみなされるべきである。本明細書で示され、議論されたすべての実施例において、いかなる特定の値も、限定ではなく、単に好ましい値として解釈されるべきである。したがって、好ましい実施形態の他の例では、異なる値を伴うものであってもよい。類似の参照符号及び文字は、以後の図面において類似の構成要素を示すため、ある図面において構成要素が定義されると、それ以降の図面においてさらに議論する必要がないことに留意されたい。
【0040】
本開示の説明において、部品を定義するために「第１」及び「第２」のような用語を使用することは、単にそれぞれの部品の区別を容易にするためであると理解されたい。特に記述されない限り、前述した用語は特別な意味を持たず、したがって、本開示の保護範囲に対する制限として理解されるものではない。
【0041】
図１～図２３に示すように、本開示のいくつかの実施形態は、バイオプリンタノズルを提供する。バイオプリンタノズルは、バイオインク流路Ｐ１、バイオインク吐出口Ｊ１、医療用接着剤の流路Ｐ２、及び医療用接着剤の吐出口Ｊ２を備える。バイオインク流路Ｐ１は、バイオプリンタノズルの内部に配置されている。バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインク流路Ｐ１と連通し、バイオプリンタノズルの吐出端部の側部に配置されている。医療用接着剤の流路Ｐ２は、バイオプリンタノズルの内部に配置され、バイオインク流路Ｐ１から隔離されている。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、医療用接着剤の流路Ｐ２と連通しており、バイオプリンタノズルの吐出端部の側部に配置されている。さらに、医療用接着剤の吐出口Ｊ２とバイオインク吐出口Ｊ１とは、バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されている。
【0042】
本開示の実施形態で提供される、バイオインク吐出口Ｊ１及び医療用接着剤の吐出口Ｊ２をバイオプリンタノズルの軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されるバイオプリンタノズルに基づき、管腔組織構築物が印刷されると、バイオプリンタノズルは管腔組織構築物のための人工管腔内に延びることができ、管腔組織構築物のための人工管腔を担持する人工管腔取り付けアセンブリは、バイオプリンタノズルに対して軸線方向に相対的に移動するように駆動され、それにより、まず医療用接着剤が吐出され、次にバイオプリンタノズルと管腔組織構築物の人工管腔との相対移動に伴い、管腔組織構築物用の人工管腔の内壁が医療用接着剤で被覆されて医療用接着剤層を形成する。医療用接着剤の吐出時から短時間の間にバイオインクが吐出される。医療用接着剤の接着効果により、吐出後のバイオインクを直ちに医療用接着剤層に付着させることができるので、管腔組織構築物の人工管腔の内壁に医療用接着剤層とバイオインク層の同時形成を確実なものとし、所望の管腔組織構築物を形成することができる。本開示の実施形態のバイオプリンタノズルは、より長い管腔組織構築物のための人工管腔の内壁を、医療用接着剤及びバイオインクで同時に被覆することを可能にする。
【0043】
いくつかの実施形態のバイオプリンタノズルにおいて、バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズルの軸線方向に沿って、医療用接着剤の吐出口Ｊ２よりも吐出端部の上面に近い位置にある。この構造のバイオプリンタノズルを用いて管腔組織構築物を印刷する場合、バイオプリンタノズルは、管腔組織構築物の人工管腔の第１の端部から第２の端部まで延び、第２の端部から人工管腔の内壁に医療用接着剤層及びバイオインク層を印刷することが可能である。印刷工程において、バイオプリンタノズルは、人工管腔の第２の端部から第１の端部まで徐々に移動し、それにより、管腔組織構築物の印刷中に、管腔組織構築物の人工管腔からバイオプリンタノズルが抜け出るように導かれ、印刷後に完全に抜け出ることが可能である。
【0044】
いくつかの実施形態のバイオプリンタノズルにおいて、複数のバイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズルの円周に沿って均等に分布し、及び／又は、医療用接着剤の吐出口Ｊ２は環状吐出口か、若しくは複数の医療用接着剤の吐出口Ｊ２はバイオプリンタノズルの円周に沿って均等に分布している。上記バイオインク吐出口Ｊ１と医療用接着剤の吐出口Ｊ２との配置は、印刷材料であるバイオインクと医療用接着剤とを均一に塗布するのに有益である。
【0045】
いくつかの実施形態のバイオプリンタノズルにおいて、バイオプリンタノズルは、バイオプリンタノズルの側部に配置された医療用接着剤の掻き取り部Ｍを含み、医療用接着剤の掻き取り部Ｍは、バイオプリンタノズルの軸線方向に沿ってバイオインク吐出口Ｊ１と医療用接着剤の吐出口Ｊ２との間に配置されている。医療用接着剤の掻き取り部は、バイオプリンタノズルの側部に配置された環状突起又はブラシヘッドを含む。医療用接着剤の掻き取り部Ｍは、医療用接着剤による均一な被覆に有益であり、したがって、人工管腔の内壁へのバイオインクの均一かつ強固な接着に有益である。
【0046】
【0047】
図１～図４は、本開示の実施形態に係るバイオプリンタノズル１００を示す。図１～図４に示すように、バイオプリンタノズル１００は、印刷材料を吐出するための吐出端部と、バイオインク流路Ｐ１と、バイオインク吐出口Ｊ１と、医療用接着剤の流路Ｐ２と、医療用接着剤の吐出口Ｊ２とを備えている。バイオインク流路Ｐ１は、バイオプリンタノズル１００の内部に配置されている。バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインク流路Ｐ１と連通しており、吐出端部の側部に配置されている。医療用接着剤の流路Ｐ２は、バイオプリンタノズル１００の内部に配置され、バイオインク流路Ｐ１から隔離されている。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、医療用接着剤の流路Ｐ２と連通し、吐出端部の側部に位置しており、医療用接着剤の吐出口Ｊ２とバイオインク吐出口Ｊ１とは、バイオプリンタノズル１００の軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されている。
【0048】
バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズル１００の軸線方向に沿って、医療用接着剤の吐出口Ｊ２よりも吐出端部の上面に近い位置にある。複数のバイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズル１００の円周に沿って均等に分布している。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、環状吐出口である。
【0049】
図１及び図２に示すように、バイオプリンタノズル１００は、バイオプリンタノズル１００の側部に配置された医療用接着剤の掻き取り部Ｍを更に含み、医療用接着剤の掻き取り部Ｍは、バイオプリンタノズル１００の軸線方向に沿って、バイオインク吐出口Ｊ１と医療用接着剤の吐出口Ｊ２との間に配置されている。医療用接着剤の掻き取り部Ｍは、バイオプリンタノズルの側部に配置された環状突起を含む。塗布を容易にするために、環状突起の医療用接着剤の吐出口Ｊ２に近い側は、バイオプリンタノズル１００の径方向内側から径方向外側に向かって、バイオインク吐出口Ｊ１の側へ傾斜している。
【0050】
図１～図４に示すように、バイオプリンタノズル１００は、バイオインクノズル本体１１０と、医療用接着剤ノズル本体１２０とを含む。バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインクノズル本体１１０に配置されている。医療用接着剤ノズル本体１２０は、バイオインクノズル本体１１０の外周に配置されている。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、バイオインクノズル本体１１０と医療用接着剤ノズル本体１２０との間に配置されている。図２に示すように、本実施形態では、医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、バイオインクノズル本体１１０の周囲外壁と、医療用接着剤ノズル本体１２０の吐出端部に近い一端の内壁との間に配置される。
【0051】
バイオインク流路Ｐ１は、バイオインクノズル本体１１０内に配置されている。複数のバイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインク流路Ｐ１と連通している。
【0052】
医療用接着剤の流路Ｐ２は、医療用接着剤ノズル本体１２０とバイオインクノズル本体１１０との間に配置されている。医療用接着剤の流路Ｐ２は、全体として、バイオインク流路Ｐ１の外周に配置された環状の流路であり、医療用接着剤は、環状流路の軸線方向に沿って流れる。医療用接着剤の流路Ｐ２の出口（医療用接着剤を吐出するためのポート）は、医療用接着剤の吐出口Ｊ２である。
【0053】
【0054】
【0055】
図１～図４に示すように、バイオプリンタノズル１００は、同軸線上に配置されたバイオインクノズル本体１１０と医療用接着剤ノズル本体１２０とを含む。バイオインクノズル本体１１０は、医療用接着剤ノズル本体１２０の内部に挿入される。バイオインクノズル本体１１０と医療用接着剤ノズル本体１２０は、接続フィン１３０によって固定されている。接続フィン１３０は、バイオインクノズル本体１１０を内層に、医療用接着剤ノズル本体１２０を外層に固定するために用いられ、バイオインクノズル本体１１０と医療用接着剤ノズル本体１２０の同軸性を維持する。
【0056】
本実施形態では、バイオインクノズル本体１１０の上端部がバイオプリンタノズル１００の吐出端部であり、バイオインクノズル本体１１０の上端部の側壁に、バイオプリンタノズル１００の円周に沿って均等に分布した複数のバイオインクノズルＪ１を備えることで、各バイオインク吐出口Ｊ１よりバイオインクを吐出できるようにしたものである。バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインクノズル本体１１０の上端部の側壁に均等に分布しているので、複数の流体の流れとなるバイオインクを均一に吐出することが可能となる。
【0057】
バイオインク流路Ｐ１は、インクノズル本体１１０の内部に配置されており、バイオインク流路Ｐ１の一端（図中の上端部）はバイオインク放出口であり、他端（図中の下端部）はバイオインク供給口である。バイオインク放出口は、バイオインク吐出口Ｊ１と連通している。また、医療用接着剤ノズル本体１２０の内壁とバイオインクノズル本体１１０の外壁との間の環状空間は、医療用接着剤の流路Ｐ２を形成し、医療用接着剤の流路Ｐ２の一端（図中の上端部）は医療用接着剤放出口、すなわち、医療用接着剤の吐出口Ｊ２であり、他端（図中の下端部）は医療用接着剤供給口である。
【0058】
管腔組織構築物の人工管腔の内壁に吹き付けられる医療用接着剤の平坦化を図るため、医療用接着剤の吐出口Ｊ２に近いバイオインクノズル本体１１０の位置に医療用接着剤の掻き取り部Ｍを配置する。図１及び図２において、医療用接着剤の掻き取り部Ｍは、逆円錐形状を有している。
【0059】
本開示の実施形態のバイオプリンタノズル１００は、どのようにして、より長い管腔組織構築物の内壁を医療用接着剤とバイオインクで同時に被覆するかという技術的課題を解決することを容易にするものである。被覆開始時には、まず、バイオプリンタノズル１００が管腔組織構築物の人工管腔の内部まで延び、医療用接着剤の吐出口Ｊ２の位置が管腔組織構築物の人工管腔の上端部と合わせられる。図２４～図２６に示すバイオプリンタ１０００を参照すると、この時点で、バイオプリンタ１０００の供給アセンブリ１００５は、医療用接着剤及びバイオインクの供給を開始し、プリンタ１０００の駆動アセンブリ１００９は、管腔組織構築物の人工管腔がバイオプリンタノズル１００に対して上方に移動するよう駆動する。移動中、バイオインクノズルＪ１と医療用接着剤ノズルＪ２とが相対移動が可能な状態な位置にあるため、先に吐出した後、人工管腔の内壁を医療用接着剤で被覆することができる。バイオプリンタノズル１００と人工管腔の相対移動に伴い、バイオインクを吐出して医療用接着剤層の被覆を継続すると同時に、医療用接着剤の粘着効果により、バイオインクを医療用接着剤層に即座に付着させることができるようになる。バイオプリンタノズル１００が人工管腔から完全に抜けると、人工管腔の内壁に医療用接着剤層とバイオインク層を同時に形成することができ、所望の管腔組織構築物を形成することができる。
【0060】
図５及び図６は、本開示の実施形態に係るバイオプリンタノズル２００を示す。図５及び図６に示すように、バイオプリンタノズル２００は、印刷材料を吐出するための吐出端部と、バイオインク流路Ｐ１と、バイオインク吐出口Ｊ１と、医療用接着剤の流路Ｐ２と、医療用接着剤の吐出口Ｊ２とを備えている。バイオインク流路Ｐ１は、バイオプリンタノズル２００の内部に配置されている。バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインク流路Ｐ１と連通しており、吐出端部の側部に配置されている。医療用接着剤の流路Ｐ２は、バイオプリンタノズル２００の内部に配置され、バイオインク流路Ｐ１から隔離されている。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、医療用接着剤の流路Ｐ２と連通し、吐出端部の側部に位置しており、医療用接着剤の吐出口Ｊ２とバイオインク吐出口Ｊ１とは、バイオプリンタノズル２００の軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されている。
【0061】
バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズル２００の軸線方向に沿って、医療用接着剤の吐出口Ｊ２よりも吐出端部の上面に近い位置に設けられている。複数のバイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズル２００の円周に沿って均等に分布している。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、環状吐出口である。
【0062】
図５及び図６に示すように、バイオプリンタノズル２００は、バイオインクノズル本体２１０と、医療用接着剤ノズル本体２２０とを含む。バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインクノズル本体２１０に配置されている。医療用接着剤ノズル本体２２０は、バイオインクノズル本体２１０の外周に配置されている。
【0063】
バイオインク流路Ｐ１は、バイオインクノズル本体２１０内に配置されている。複数のバイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインク流路Ｐ１と連通している。
【0064】
医療用接着剤の流路Ｐ２は、バイオインクノズル本体２１０内に配置されており、バイオインクノズル本体２１０の側壁には、医療用接着剤の流路Ｐ２と連通する連通口Ｎが設けられている。
【0065】
医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、バイオインクノズル本体２１０と医療用接着剤ノズル本体２２０との間に配置されている。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、バイオプリンタノズルの軸線方向の周囲に配置された環状吐出口を含み、環状吐出口は、バイオインクノズル本体２１０と医療用接着剤ノズル本体２２０の吐出端部付近の端部とによって形成されており、連通口Ｎは、環状吐出口と連通している。図６に示すように、本実施形態では、医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、バイオインクノズル本体２１０の周囲外壁と、医療用接着剤ノズル本体２２０の吐出端部付近の一端の内壁との間に配置されている。
【0066】
【0067】
図５及び図６に示すように、バイオプリンタノズル２００は、バイオインクノズル本体２１０と、医療用接着剤ノズル本体２２０とを含む。バイオインクノズル本体２１０の内部には、バイオインク流路Ｐ１と医療用接着剤の流路Ｐ２が並列に配置されている。バイオインク流路Ｐ１の一端（図中の上端部）は、バイオインク放出口であり、他端（図中の下端部）は、バイオインク供給口である。医療用接着剤の流路Ｐ２の一端（図中の上端部）は医療用接着剤の吐出口であり、他端（図中の下端部）は医療用接着剤供給口である。バイオインクノズル本体２１０の上端部には、バイオインクノズル本体２１０の上端部の側壁に、バイオプリンタノズル２００の円周に沿って均等に分布した複数のバイオインク吐出口Ｊ１が設けられており、バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインク放出口に連通するように設けられている。バイオインクノズル本体２１０の中間部には段差が設けられており、この段差には、スリーブ状の医療用接着剤ノズル本体２２０がバイオインクノズル本体２１０にスリーブ状に取り付けられている。医療用接着剤ノズル本体２２０とバイオインクノズル本体２１０の外壁との間の環状吐出口が医療用接着剤の吐出口Ｊ２である。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、医療用接着剤の流路Ｐ２の医療用接着剤放出口と連通している。
【0068】
バイオプリンタノズル２００の動作原理は、バイオプリンタノズル１００の動作原理と同じであり、ここでは説明を繰り返さない。
【0069】
バイオプリンタノズル２００では、バイオインク流路Ｐ１及び接着剤流路Ｐ２の直径を、バイオプリンタノズル１００の対応する流路の直径よりも小さく設定することができるので、印刷工程におけるバイオインク及び医療用接着剤の使用量を節約することが可能である。
【0070】
図７～図１５は、本開示の一実施形態に係るバイオプリンタノズル３００を示す。図７～図１５に示すように、バイオプリンタノズル３００は、印刷材料を吐出するための吐出端部（図中の上端部）と、バイオインク流路Ｐ１と、バイオインク吐出口Ｊ１と、医療用接着剤の流路Ｐ２と、医療用接着剤の吐出口Ｊ２とを備えている。
【0071】
バイオインク流路Ｐ１は、バイオプリンタノズル３００の内部に配置されている。バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインク流路Ｐ１と連通しており、吐出端部の側部に配置されている。医療用接着剤の流路Ｐ２は、バイオプリンタノズル３００の内部に配置され、バイオインク流路Ｐ１から隔離されている。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、医療用接着剤の流路Ｐ２と連通し、吐出端部の側部に位置しており、医療用接着剤の吐出口Ｊ２とバイオインク吐出口Ｊ１とは、バイオプリンタノズル３００の軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されている。
【0072】
バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズル３００の軸線方向に沿って、医療用接着剤の吐出口Ｊ２よりも吐出端部の上面に近い位置にある。複数のバイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズル３００の円周に沿って均等に分布している。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、環状吐出口である。
【0073】
図７～図１５に示すように、バイオプリンタノズル３００は、バイオインクノズル本体３１０と、医療用接着剤ノズル本体３２０と、ノズル取り付け台３３０を含む。バイオインクノズル本体３１０と医療用接着剤ノズル本体３２０は、ノズル取り付け台３３０上に配置される。
【0074】
バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインクノズル本体３１０に配置されている。医療用接着剤ノズル本体３２０は、スリーブ状の構造を有し、バイオインクノズル本体３１０の外周に配置されている。
【0075】
医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、バイオインクノズル本体３１０と医療用接着剤ノズル本体３２０の吐出端部付近の端部とで形成される環状吐出口を含み、連通口は環状吐出口と連通した状態である。図８に示すように、医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、バイオインクノズル本体３１０の中間部における突出部分の底壁と、バイオプリンタノズル３００の吐出端部に近い医療用接着剤ノズル本体３２０の端壁との間に配置されている。
【0076】
バイオインク流路Ｐ１は、バイオインクノズル本体３１０に配置された第１のバイオインク流路部Ｐ１１と、ノズル取り付け台３００に配置された第２のバイオインク流路部Ｐ１２とを含む。
【0077】
医療用接着剤の流路Ｐ２は、医療用接着剤ノズル本体３２０に配置された第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１と、ノズル取り付け台に配置された第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２とを含む。図８に示すように、医療用接着剤の流路Ｐ２は、第１の環状緩衝溝Ｇをさらに含み、この第１の環状緩衝溝Ｇを介して第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１は第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２と連通している。図８に示すように、第１の環状緩衝溝Ｇは、医療用接着剤ノズル本体３２０とノズル取り付け台３３０との間に形成されている。
【0078】
【0079】
図７～図１５に示すように、バイオプリンタノズル３００は、バイオインクノズル本体３１０と、医療用接着剤ノズル本体３２０と、ノズル取り付け台３３０とを含む。ノズル取り付け台３３０は、医療用接着剤ノズル本体３２０とバイオインクノズル本体３１０とが順次スリーブされており、バイオインクノズル本体３１０は、医療用接着剤ノズル本体３２０を通過してノズル取り付け台３３０に挿入される。
【0080】
ノズル取り付け台３３０は、その内部に第２のバイオインク流路部Ｐ１２を備え、その一端が第２のバイオインク流路部Ｐ１２の供給口であり、他端が第２のバイオインク流路部Ｐ１２の放出口である。第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２は、第２のバイオインク流路部Ｐ１２の両側に対称的に配置されている。なお、図示しない実施形態では、医療用接着剤の使用量を節約するために、第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２の数を１つとすることも可能である。第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２の一端は、第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２の放出口であり、他端は、第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２の供給口である。
【0081】
バイオインクノズル本体３１０は、下部に配置された取り付け柱３１１を含み、医療用接着剤ノズル本体３２０の中間部には、バイオインクノズル本体３１０の取り付け柱３１１を貫通するための取り付け穴Ｃ２が設けられている。取り付け穴Ｃ２の外側には、複数の第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１が均等に配置されている。第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１の一端は第１の医療用接着剤放出口Ｏ２であり、他端は第１の医療用接着剤供給口である。医療用接着剤ノズル本体３２０の上端面には、周方向に沿って均等に分布した複数の第１の医療用接着剤放出口Ｏ２が設けられている。また、第１の医療用接着剤放出口Ｏ２（連通口として）は、医療用接着剤の吐出口Ｊ２（環状吐出口）と連通しており、第１の医療用接着剤供給口は、第２の医療用接着剤放出口と連通している。
【0082】
図８に示すように、第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２は、第２のバイオインク流路部Ｐ１２の両側に対称に配置され、第１の環状緩衝溝Ｇは、第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２の上方に配置される。第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２の一端は第２の医療用接着剤放出口であり、他端は第２の医療用接着剤供給口である。第２の医療用接着剤放出口は、第１の環状緩衝溝Ｇと連通している。医療用接着剤ノズル本体３２０の中間部には、取り付け穴Ｃ２が設けられ、取り付け穴Ｃ２の外周には、複数の第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１が均等に設けられている。第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１の一端は、医療用接着剤の吐出口と連通する第１の医療用接着剤放出口Ｏ２であり、他端は、第１の環状緩衝溝Ｇと連通する第１の医療用接着剤供給口である。
【0083】
バイオインクノズル本体３１０の上端部の側壁には、複数のバイオインク吐出口Ｊ１が均等に配置されている。バイオインクノズル本体３１０は、下端部に取り付け柱３１１を備え、そこに第１のバイオインク流路部Ｐ１１を設け、第１のバイオインク流路部Ｐ１１の一端をバイオインク吐出口Ｊ１と連通する第１のバイオインク放出口とし、他端を第２のバイオインク放出口と連通するバイオインク供給口としている。
【0084】
バイオプリンタノズル３００の動作原理は、バイオプリンタノズル１００と同様であり、ここでは説明を繰り返さない。
【0085】
バイオプリンタノズル３００では、バイオインク流路及び医療用接着剤の流路の直径がバイオプリンタノズル１００の直径よりも小さくなるため、印刷工程におけるバイオインク及び医療用接着剤の使用量が節約される。
【0086】
バイオプリンタノズル３００において、ノズル取り付け台３３０の上端と取り付け柱３１１の下端は、ネジ止めによる接続構造であってもよく、これにより、ノズル取り付け台３３０、バイオインクノズル本体３１０及び医療用接着剤ノズル本体３２０の組立及び分解が容易となる。
【0087】
図１６～図２３は、本開示のいくつかの実施形態のバイオプリンタノズル４００を示す。図１６～図２３に示すように、バイオプリンタノズル４００は、印刷材料を吐出するための吐出端部（図中の上端部）と、バイオインク流路Ｐ１と、バイオインク吐出口Ｊ１と、医療用接着剤の流路Ｐ２と、医療用接着剤の吐出口Ｊ２とを備えている。
【0088】
バイオインク流路Ｐ１は、バイオプリンタノズル４００の内部に配置されている。バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインク流路Ｐ１と連通しており、吐出端部の側部に配置されている。医療用接着剤の流路Ｐ２は、バイオプリンタノズル４００の内部に配置され、バイオインク流路Ｐ１から隔離されている。医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、医療用接着剤の流路Ｐ２と連通し、吐出端部の側部に位置し、医療用接着剤の吐出口Ｊ２とバイオインク吐出口Ｊ１とは、バイオプリンタノズル４００の軸線方向に沿って相対移動が可能な状態に配置されている。
【0089】
バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズル４００の軸線方向に沿って、医療用接着剤の吐出口Ｊ２よりも吐出端部の上面に近い位置に配置されている。複数のバイオインク吐出口Ｊ１は、バイオプリンタノズル４００の円周に沿って均等に分布しており、医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、環状吐出口である。
【0090】
図１６～図２３に示すように、バイオプリンタノズルは、バイオインクノズル本体４１０と、医療用接着剤ノズル本体４２０と、ノズル取り付け台４３０とを含んでいる。バイオインクノズル本体４１０と医療用接着剤ノズル本体４２０は、ノズル取り付け台４３０上に配置される。
【0091】
バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインクノズル本体４１０に配置されている。医療用接着剤ノズル本体４２０は、スリーブ状の構造を有し、バイオインクノズル本体４１０の外周に配置されている。
【0092】
医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、環状吐出口を含み、バイオインクノズル本体４１０と医療用接着剤ノズル本体４２０の吐出端部に近い端部とによって形成されている。図１７に示すように、医療用接着剤の吐出口Ｊ２は、バイオインクノズル本体４１０の中間部における突出部分の底壁と、バイオプリンタノズル４００の吐出端部近くの医療用接着剤ノズル本体４２０の端壁との間に配置されている。
【0093】
バイオインク流路Ｐ１は、ノズル取り付け台４３０に配置されている。
【0094】
医療用接着剤の流路Ｐ２は、医療用接着剤ノズル本体４２０に配置された第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１と、ノズル取り付け台４３０に配置された第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２とを含む。図１７に示すように、医療用接着剤の流路Ｐ２は、第１の環状緩衝溝Ｇをさらに含み、この第１の環状緩衝溝Ｇを介して第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１は第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２と連通している。図１７に示すように、第１の環状緩衝溝Ｇは、医療用接着剤ノズル本体４２０とノズル取り付け台４３０との間に形成されている。
【0095】
図１７に示すように、医療用接着剤の流路Ｐ２は、医療用接着剤の吐出口Ｊ２と第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１との間に配置された第２の環状緩衝溝Ｌを含む。
【0096】
【0097】
図１６～図２３に示すように、バイオプリンタノズル４００は、バイオインクノズル本体４１０と、医療用接着剤ノズル本体４２０と、ノズル取り付け台４３０とを含む。ノズル取り付け台４３０は、医療用接着剤ノズル本体４２０及びバイオインクノズル本体４１０と順次スリーブ接続される。
【0098】
ノズル取り付け台４３０は、その内部にバイオインク流路Ｐ１を備え、バイオインク流路Ｐ１の一端（図中の上端部）がバイオインク放出口Ｏ１となり、他端（図中の下端部）がバイオインク供給口となっている。
【0099】
第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２は、ノズル取り付け台４３０のバイオインク流路Ｐ１の両側にそれぞれ対称に配置されている。第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２の一端は第２の医療用接着剤放出口Ｏ２２であり、他端は第２の医療用接着剤供給口である。なお、図示しないいくつかの実施形態では、医療用接着剤の使用量を節約するために、第２の医療用接着剤の流路部Ｐ２２の数を１つに設定することができる。
【0100】
ノズル取り付け台４３０は、上から順に、バイオインクノズル本体４１０を取り付けるための第１の取り付け柱４３１、医療用接着剤ノズル本体４２０を取り付けるための第２の取り付け柱４３２、及び取り付け台本体４３３をそれぞれ備えている。第１の取り付け柱４３１の外壁上部には、第１の外側ネジ溝が設けられ、第２の取り付け柱４３２の外壁には、第２の外側ネジ溝が設けられている。第２の医療用接着剤放出口Ｏ２２は、第２の取り付け柱４３２の上端面に設けられている。バイオインク放出口Ｏ１は、第１の取り付け柱４３１の上端面に設けられている。
【0101】
医療用接着剤ノズル本体４２０の内部には、第１の取り付け柱４３１を通すための第１の取り付け穴Ｃ２１と、第２の取り付け柱４３２を通すための第２の取り付け穴Ｃ２２が順次配置される。第２の取り付け穴Ｃ２２の内壁には第２の内側ネジ溝Ｔ２が設けられており、第２の内側ネジ溝Ｔ２と第２の外側ネジとのネジ止めにより、医療用接着剤ノズル本体４２０とノズル取り付け台４３０との着脱自在な接続が実現される。
【0102】
医療用接着剤ノズル本体４２０の上端面には、第２の環状緩衝溝Ｌが設けられ、その底面には、複数の第１の医療用接着剤放出口Ｏ２１が設けられている。第１の医療用接着剤放出口Ｏ２１は、第２の環状緩衝溝Ｌの底面に均等に分布している。第２の環状緩衝溝Ｌの下方には、複数の第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１が、複数の医療用接着剤放出口Ｏ２１に対応する形で配置される。第１の医療用接着剤の流路部Ｐ２１の一端（図中の上端部）は第１の医療用接着剤放出口Ｏ２１であり、他端（図中の下端部）は第１の医療用接着剤供給口である。第１の医療用接着剤放出口Ｏ２１は、医療用接着剤の吐出口Ｊ２と連通している。第１の医療用接着剤供給口は、第２の医療用接着剤放出口Ｏ２２と連通している。
【0103】
バイオインクノズル本体４１０は、その内部に、第１の取り付け柱４３１と嵌め合い、取り付けるための取り付け穴Ｃ１を備える。取り付け穴Ｃ１の内壁には、第１の内側ネジＴ１が設けられている。第１の内側ネジＴ１と第１の外側ネジとのねじ止めにより、バイオインクノズル本体４１０とノズル取り付け台４３０との間の着脱可能な接続が実現される。
【0104】
医療用接着剤ノズル本体４２０及びバイオインクノズル本体４１０は、それぞれノズル取り付け台４３０と着脱可能に接続されており、医療用接着剤ノズル本体４２０及びバイオインクノズル本体４１０の分解及び洗浄を容易に行うことができる。
【0105】
バイオインクノズル本体４１０の上端部の側壁には、円周に沿って均等に分布した複数のバイオインクノズルＪ１が設けられており、バイオインク吐出口Ｊ１は、バイオインク放出口Ｏ１と連通するように設けられている。
【0106】
医療用接着剤の吐出口Ｊ２から吐出された医療用接着剤で管腔組織構築物の人工管腔の内壁をより均一に被覆するために、バイオインクノズル本体４１０の下端と医療用接着剤ノズル本体４２０の上端との間の隙間に、スポンジブラシヘッドが設けられる。そして、まず、医療用接着剤の吐出口Ｊ２から吐出された医療用接着剤でスポンジブラシヘッドを湿らせ、スポンジブラシヘッドを濡らし、スポンジブラシヘッドと管腔組織構築物の人工管腔の内壁との接触と押し出しにより、管腔組織構築物の人工管腔の内壁に医療用接着剤を均一に被覆することが可能である。
【0107】
バイオプリンタノズル４００の動作原理は、バイオプリンタノズル１００の動作原理と同じであり、ここでは説明を繰り返さない。
【0108】
バイオプリンタノズル４００では、バイオインク流路Ｐ１及び医療用接着剤の流路Ｐ２の直径が、バイオプリンタノズル１００の対応する流路の直径より小さくなるので、印刷工程でのバイオインク及び医療用接着剤の使用量を節約することができる。また、医療用接着剤ノズル本体４２０の医療用接着剤の吐出口Ｊ２の構造を変更し、スポンジブラシヘッドを追加することにより、医療用接着剤による被覆工程において、管腔組織構築物の人工管腔の内壁をより均一に被覆することが可能である。
【0109】
図２４～図２６に示すように、本開示のいくつかの実施形態は、バイオプリンタ１０００を提供する。本開示の実施形態に係るバイオプリンタ１０００は、主に、バイオプリンタノズル１００１と、供給アセンブリ１００５と、人工管腔取り付けアセンブリ１０３０とを含む。
【0110】
バイオプリンタノズル１００１は、上述した実施形態のバイオプリンタノズルを含む。例えば、バイオプリンタノズル１００１は、上述したバイオプリンタノズル１００、２００、３００、又は４００、又はそれらの変形例とすることができる。
【0111】
供給アセンブリ１００５は、バイオプリンタノズル１００１と接続され、バイオプリンタノズル１００１のバイオインク流路Ｐ１にバイオインクを供給し、医療用接着剤の流路Ｐ２に医療用接着剤を供給するように構成される。
【0112】
人工管腔取り付けアセンブリ１０３０は、管腔組織構築物の人工管腔を収容するための人工管腔取り付け穴１０１４を含む。人工管腔取り付けアセンブリ１０３０は、人工管腔取り付け穴１０１４の軸線方向に沿ってバイオプリンタノズル１００１に対して往復動作が可能なように構成される。人工管腔は、例えば、人工血管、人工胆管、人工尿道カテーテルなどである。
【0113】
いくつかの実施形態のバイオプリンタ１０００において、供給アセンブリ１００５は、主に、医療用接着剤注入器１００３、バイオインク注入器１００４、注入器固定アセンブリ、及び押し出し機構を含む。医療用接着剤注入器１００３は、医療用接着剤を医療用接着剤の流路Ｐ２に供給するように構成される。バイオインク注入器１００４は、バイオインクをバイオインク流路Ｐ１に供給するように構成されている。注入器固定アセンブリは、医療用接着剤注入器１００３及びバイオインク注入器１００４を固定するように構成されている。押し出し機構は、医療用接着剤注入器１００３のプランジャとバイオインク注入器１００４のプランジャとに駆動的に接続されて、２つのプランジャを駆動するように構成されている。
【0114】
いくつかの実施形態のバイオプリンタ１０００において、押し出し機構は、主に、注入器プランジャ保持タブ１０２４、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９、バネ押し出しタブ１０２５、及び、プッシュプル機構１０２６を含む。
【0115】
注入器プランジャ保持タブ１０２４は、プランジャのエンドディスクを配置するためのノッチを備えている。
【0116】
図２７に示すように、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９は、アセンブリハウジング１０２９１と、ガイドポスト１０２９２と、バネ１０２９３とを含む。アセンブリハウジング１０２９１は、その内部にバネ取り付け穴１０２９４を有する。ガイドポスト１０２９２は、アセンブリハウジング１０２９１を可動可能に通過し、バネ取り付け穴１０２９４内に位置する中間部を有する。ガイドポスト１０２９２の第１の端部は、注入器プランジャ保持タブ１０２４と接続されている。ガイドポスト１０２９２の中間部は、半径方向外側に面する突出部を有し、バネ１０２９３は、ガイドポスト１０２９２の外周にスリーブされ且つガイドポスト１０２９２の第１の端部に近いバネ取り付け穴１０２９４の内壁と突出部との間に設けられる。
【0117】
バネ押し出しタブ１０２５は、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９のプランジャから離れた端部に設けられる。
【0118】
プッシュプル機構１０２６は、アセンブリハウジング１０２９１と駆動的に接続され、アセンブリハウジング１０２９１を駆動して、ガイドポスト１０２９２の第２の端部とバネ押し出しタブ１０２５とを付勢状態と分離状態とに切り換えるように構成される。付勢状態では、注入器プランジャ保持タブ１０２４とプランジャ保持バネアセンブリ１０２９との間にエンドディスクを取り付けるための空間が形成される。分離状態では、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９は、エンドディスクを注入器プランジャ保持タブ１０２４に押圧固定し、プッシュプル機構１０２６は、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９を介してプランジャを駆動するよう構成される。
【0119】
いくつかの実施形態では、バイオプリンタ１０００は、駆動アセンブリ１００９を含む。駆動アセンブリ１００９は、人工管腔取り付けアセンブリ１０３０と駆動的に接続され、人工管腔取り付けアセンブリ１０３０を駆動して人工管腔取り付け穴１０１４の軸線方向に沿って往復運動させるように構成される。
【0120】
いくつかの実施形態では、バイオプリンタ１０００は、検出モジュール１０１２を更に含む。検出モジュール１０１２は、バイオプリンタノズル１００１と人工管腔取り付け穴１０１４の相対位置を検出するように構成される。
【0121】
いくつかの実施形態では、バイオプリンタは、温度制御モジュール１０１３を含む。温度制御モジュール１０１３は、人工管腔取り付け穴１０１４の温度を調節するように構成され、温度制御モジュール１０１３はまた、医療用接着剤注入器１００３、バイオインク注入器１００４、バイオインク接続パイプ１０１５、及び医療用接着剤接続パイプ１０１６の温度調整を達成するように、それぞれ別々に、注入器押し出し板１０１８及びパイプクランプブロック１０２８に配置されてもよい。
【0122】
いくつかの実施形態において、バイオプリンタは、支持棒１０２１及び支持板１０２７を含む。支持棒１０２１は、人工管腔取り付け穴１０１４の軸線方向に沿って延び、移動可能に配置される。支持板１０２７は、支持棒１０２１の上端部に配置され、支持板１０２７は、ノズル取り付け口に取り付けられたバイオプリンタノズル１００１を人工管腔取り付け穴１０１４と同軸となるように維持するために、バイオプリンタノズル１００１の外壁と隙間嵌めするように構成されたノズル取り付け口を含んでいる。
【0123】
以下、本開示の実施形態におけるバイオプリンタ１０００について、図２４～図２６と併せてより詳細に説明する。なお、本開示の実施形態におけるバイオプリンタ１０００を説明する際に用いる「前」とは、バイオインク及び医療用接着剤を外部に送り出す際のバイオプリンタ１０００の注入器のプランジャの移動方向を示し、「後」とは、前記移動方向と反対の方向を示す。図２４～図２６においては、「前」は左側、「後」は右側である。
【0124】
図２４～図２６に示すように、バイオプリンタ１０００は、取り付け台１００２と、取り付け台１００２上に配置されたバイオプリンタノズル１００１、供給アセンブリ１００５、人工管腔取り付けアセンブリ１０３０、駆動アセンブリ１００９及び検出モジュール１０１２とを含む。
【0125】
供給アセンブリ１００５は、医療用接着剤注入器１００３、バイオインク注入器１００４、注入器取り付け板１０１７、注入器押し付けアセンブリ、押し付け板駆動機構、及び押し出し機構を含む。
【0126】
医療用接着剤注入器１００３とバイオインク注入器１００４は、共に注入器取り付け板１０１７に取り付けられる。注入器押し付けアセンブリは、注入器押し付け板１０１８、回転シャフト、及びギアラックアセンブリを含む。注入器押し付け板１０１８は、回転軸と固定的に連結されており、この回転軸は、ギアと固定的に連結されている。注入器押し付け板１０１８は、回転軸とギアとラックの協働により駆動される。回転軸と連結されたギアは、ラック上を移動する際に回転軸を回転させ、それにより注入器押し付け板１０１８を移動させ、注入器取り付け板１０１７に２つの注入器を押し付ける。
【0127】
押し出し機構は、２つの注入器のそれぞれの後部に配置され、前端に配置されたプランジャ固定機構と、後端に配置されたプッシュプル機構１０２６とを含む。
【0128】
プランジャ固定機構は、注入器プランジャ保持タブ１０２４と、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９と、バネ押し付けタブ１０２５とを含む。
【0129】
注入器プランジャ保持タブ１０２４は、プランジャのエンドディスクを配置するためのノッチを備えている。注入器プランジャ保持タブ１０２４は、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９の前に設けられ、後に接続される。バネ押し付けタブ１０２５は、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９の後部に設けられている。
【0130】
図２５に示すように、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９は、全体としてブロック構造を有している。注入器プランジャ保持タブ１０２４は、アセンブリハウジング１０２９１と、アセンブリハウジング１０２９１上に配置された２つの（上下の）ガイドポスト１０２９２と、アセンブリハウジング１０２９１の２つの（上下の）バネ取り付け穴１０２９４にそれぞれ配置された２つのバネ１０２９３とを含んでいる。各バネ１０２９３は、対応するバネ取り付け穴１０２９４に設けられ、対応するガイドポスト１０２９２の外周にスリーブされており、バネ１０２９３は、ガイドポスト１０２９２の第１の端部に近い対応するガイドポスト１０２９２の突出部分とスプリング取り付け穴１０２９４の内壁の間に設けられる。ガイドポスト１０２９２の両端は、アセンブリハウジング１０２９１から延び出ている。ガイドポスト１０２９２の前端（第１の端部）は、注入器プランジャ保持タブ１０２４と接続されている。
【0131】
プッシュプル機構１０２６は、アセンブリハウジング１０２９１と駆動的に接続されている。プッシュプル機構１０２６がプランジャ保持バネアセンブリ１０２９を後方に移動するように駆動すると、ガイドポスト１０２９２の後端（第２の端部）とバネ押し付けタブ１０２５が付勢状態になり、ガイドポスト１０２９２の前方移動を容易にして、注入器プランジャ保持タブ１０２４とプランジャ保持バネアセンブリ１０２９の組立ハウジング１０２９１間の間隔を広げ、プランジャのエンドディスクを置くための空間を残すことができる。プランジャ保持バネアセンブリ１０２９のガイドポスト１０２９２の後端（第２の端部）がバネ押し付けタブ１０２５から離れた後、即ち、両者が分離状態にあるとき、ガイドポスト１０２９２は、バネ１０２９３の復元力によって組立ハウジング１０２９１に対してその後端に向かって相対移動し、注入器プランジャ保持タブ１０２４とプランジャ保持バネアセンブリ１０２９の組立ハウジング１０２９１との間の間隔を狭め、プランジャのエンドディスクを押して固定し、注入器のプランジャ保持バネアセンブリ１０２
９及びプランジャの取り付けを完成させることができる。
９及びプランジャの取り付けを完成させることができる。
【0132】
次に、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９は、プッシュプル機構１０２６によって前後に動作するように駆動することができ、したがって、注入器のプランジャを駆動して注入器内のバイオインク又は医療用接着剤を絞り出し、供給アセンブリ１００５がバイオプリンタノズル１００１に供給を完了することができる。好ましくは、プランジャ保持バネアセンブリ１０２９は、ガイドレール１０３１上に配置され、ガイドレール１０３１に沿って往復動作する。
【0133】
医療用接着剤注入器１００３の前端は、医療用接着剤接続パイプ１０１６を介して、バイオプリンタノズル１００１の医療用接着剤の流路に接続されている。バイオインク注入器１００４の前端部は、バイオインク接続パイプ１０１５を介して、バイオプリンタノズル１００１のバイオインク流路に接続されている。注入器圧板１０２２は、注入器のバレル出口に配置されている。また、バイオプリンタノズル１００１、バイオインク接続パイプ１０１５、医療用接着剤接続パイプ１０１６を固定するパイプクランプブロック１０２８とパイプ固定ブロック１０２０が注入器の前方に配置され、プランジャを引いたときに注入器全体が後方に引っ張られないように、注入器圧板１０２２がパイプクランプブロック１０２８に押し込まれてマッチピンにより固定されている。
【0134】
パイプクランプブロック１０２８は、パイプクランプブロック１０２８に対して上下方向に相対移動するパイプクランプブロック押し付け板１０１９により、パイプ固定ブロック１０２０に押し付けられる。パイプ固定ブロック１０２０と注入器取り付け板１０１７はいずれも、それらの側部に配置された可動台板に固定されている。
【0135】
パイプ固定ブロック１０２０は、側部にスライド溝が設けられ、スライド溝には支持棒１０２１がスライド溝に沿ってスライド可能に設けられ、支持棒１０２１はバイオプリンタノズル１００１と平行に設けられ、支持棒１０２１の上端部に支持板１０２７がバイオプリンタノズル１００１の外壁と隙間嵌めで設けられる。支持棒１０２１と支持板１０２７により、バイオプリンタノズル１００１の移動方向が決定され、バイオプリンタノズル１００１の真直性が保たれる。
【0136】
人工管腔取り付けアセンブリ１０３０は、半円形のスロットを有する２つの固定ブロックを含む。一方の固定ブロックの側部は、駆動アセンブリ１００９と接続され、固定側固定ブロックとして機能する。他方の固定ブロックは、カバー板固定ブロックとして機能し、ヒンジによって固定側固定ブロックと接続される。固定側固定ブロック及びカバー板固定ブロックの各々は、その内部に温度制御モジュール１０１３を備え、人工管腔取り付け穴１０１４の温度を調節することができる。２つの固定ブロックを組み合わせた後、２つの半円形スロットを組み合わせて、バイオプリンタノズル１００１の外径よりわずかに大きい直径の円筒形中空穴を形成し、人工管腔取り付け穴１０１４として機能させる。人工管腔取り付け穴１０１４の長さは、バイオプリンタノズル１００１の医療用接着剤の流路の長さより僅かに短い。管腔組織構築物の人工管腔は、管腔組織構築物の人工管腔が人工管腔取り付け穴１０１４に取り付けられた後、バイオプリンタノズル１００１の外径よりわずかに大きな内径を有する。
【0137】
駆動アセンブリ１００９は、駆動モータ１００６、スクリューロッド１００８、スライダ１０１０、接続板１０１１、及びスライドレール１００７を含む。スクリューロッド１００８は、駆動モータ１００６の出力軸に接続され、スライダ１０１０は、スクリューロッド１００８に設けられ、移動可能に係合される。スライダ１０１０の一部分は、接続板１０１１と接続され、スライドレール１００７は、接続板１０１１の下方に設けられ、固定側固定ブロックと接続されている。スクリューロッド１００８は、駆動モータ１００６によって回転駆動されて、スライダ１０１０をスクリューロッド１００８上で移動させ、移動中のスライダ１０１０は、接続板１０１１を駆動してスライドレール１００７上を移動させ、人工管腔取り付けアセンブリ１０３０が接続板１０１１によって移動するように駆動される。
【0138】
人工管腔取り付けアセンブリ１０３０の人工管腔取り付け穴１０１４の上端部には、検出モジュール１０１２が固定されている。検出モジュール１０１２は、ブラケットと、ブラケットに固定されたカメラとを含み、人工管腔取り付け穴１０１４の上部に直接対向するカメラは、バイオプリンタノズル１００１が初期位置に到達したかどうかを検出するために使用される。この初期位置とは、バイオプリンタノズル１００１の医療用接着剤の吐出口が管腔組織構築物の人工管腔の上端と一致する位置であってもよい。
【0139】
人工管腔取り付けアセンブリ１０３０と検出モジュール１０１２の両方は、スライドレール１００７上を上下に移動するように駆動アセンブリ１００９と駆動可能に接続される。
【0140】
本実施形態のバイオプリンタでは、バイオプリンタノズル１００１及び人工管腔取り付けアセンブリ１０３０は、人工管腔取り付け穴１０１４の軸線方向に沿って互いに相対移動することができ、その移動中に、管腔組織構築物のための人工管腔の内壁を医療用接着剤及びバイオインクで一定な、均等の、同時の被覆が実行される。検出モジュール１０１２を設けることにより、医療用接着剤とバイオインクの両方が臨界オーバーフロー状態にあることを確認することができ、被覆動作の開始時に医療用接着剤の吐出口とバイオインク吐出口を直ちに吐出させることができ、全体の被覆長に偏差がないことを確認することができる。
【0141】
本開示の実施形態は、さらに、上記バイオプリンタを用いて管腔組織構築物を印刷する管腔組織構築物の印刷方法を提供する。管腔組織構築物の人工管腔は、例えば、人工血管である。
【0142】
管腔組織構築物の印刷方法は、
供給アセンブリ１００５を印刷材料で充填することを含む、印刷材料充填工程を含む。
供給アセンブリ１００５を印刷材料で充填することを含む、印刷材料充填工程を含む。
【0143】
医療用接着剤注入器１００３とバイオインク注入器１００４の２つの注入器に対応する印刷材料を充填し、それぞれのプランジャを伸ばした状態にしておく。バイオプリンタノズル１００１は、２つの注入器を接続した後、パイプ固定ブロック１０２０に取り付け、さらに注入器取り付け板１０１７に同期して取り付けられる。そして、パイプ固定ブロック１０２０には、パイプクランプブロック１０２８が取り付けられる。そして、パイプ固定ブロック１０２０、パイプクランプブロック１０２８、注入器取り付け板１０１７、注入器、バイオプリンタノズル１００１を搭載した可動台板全体を取り付け台１００２に載置し、注入器クランプ板１０１８とパイプクランプブロック押し付け板１０１９で注入器とパイプクランプブロック１０２８を固定し、その時注入器プランジャ保持タブ１０２４は伸長状態である。取り付け工程では、プランジャのエンドディスクを注入器プランジャ保持タブ１０２４とプランジャ保持バネアセンブリ１０２９の間の隙間に入れることができる。
【0144】
管腔組織構築物の人工管腔の取り付けは、人工管腔取り付けアセンブリ１０３０の人工管腔取り付け穴１０１４に人工管腔を取り付けけることを含む。管腔組織構築物の人工管腔は、人工管腔取り付け穴に置かれ、クランプされ、固定される。
【0145】
人工管腔取り付け穴１０１４の温度は調節される。温度制御モジュール１０１３は、適切な温度に設定される。
【0146】
バイオプリンタノズルの初期位置決め工程は、バイオプリンタノズル１００１が人工管腔内に延び、初期位置にあることを可能にすることを含む。駆動アセンブリ１００９は、人工管腔取り付けアセンブリ１０３０を下方に移動するように駆動するよう制御される。人工管腔装着アセンブリ１０３０が支持板１０２７に接触すると、その瞬間、支持板１０２７は、支持棒１０２１を下方に移動するように駆動する。支持板１０２７は、バイオプリンタノズル１００１が管腔組織構築物と接触したときに、バイオプリンタノズル１００１が管腔組織構築物の人工管腔と同軸になるようにすることができるので、バイオプリンタノズル１００１は管腔組織構築物の中にスムーズに入り、バイオプリンタノズル１００１の頂部が管腔組織構築物から抜け出るまで相対移動を継続させることができる。検出モジュール１０１２が、バイオプリンタノズル１００１が初期位置に達したこと（例えば、バイオプリンタノズル１００１の上端が人工管腔からちょうど抜け出たこと）を検出すると、プッシュプル機構１０２６は、医療用接着剤及びバイオインクを押し出すように制御される。バイオプリンタノズル１００１から医療用接着剤とバイオインクが溢れたことをカメラが監視した後、プッシュプル機構１０２６を停止し、バイオプリンタノズル１００１に医療用接着剤とバイオインクを予め注入してカメラで両者を監視することにより、印刷開始前にバイオプリンタノズル１００１の各流路が塞がれていないかどうか事前に判断することが可能である。
【0147】
印刷材料による被覆工程が行われる。駆動アセンブリ１００９は、逆方向に移動するように制御され、バイオプリンタノズル１００１が人工管腔上の設定位置（例えば、医療用接着剤の吐出口が人工管腔の上縁と一致する位置）に移動すると、プッシュプル機構１０２６が作動して前方に押し出し、バイオプリンタノズル１００１が医療用接着剤及びバイオインクを同時に絞り出す。バイオプリンタノズル１００１に沿った人工管腔の上方移動の過程において、人工管腔の内壁に上から下に向かって医療用接着剤を塗布して医療用接着剤層を形成し、医療用接着剤層の内壁に上から下に向かってバイオインクを塗布して医療用接着剤層とバイオインク層を同時に加工し、設定した被覆長になると押し出し機構の移動を停止させる。
【0148】
管腔組織構築物が取り出される。駆動アセンブリ１００９は、人工管腔取り付けアセンブリ１０３０を上方に移動するように駆動し続けるため、バイオプリンタノズル１００１は人工管腔取り付け穴から離れ、カバー板固定ブロックが開けられ、生体構築物層（医療用接着剤層及びバイオインク層を含む）を有する管腔組織構築物を取り出す。
【0149】
操作終了後、プッシュプル機構１０２６を後方に引いて、注入器のプランジャを後方に移動するように駆動する。
【0150】
上記の工程により、管腔組織構築物の人工管腔の内壁に医療用接着剤とバイオインクとの被覆を同時に完了させることができるので、管腔組織構築物の人工管腔に作製した生体構築物層を一度に形成してバイオインクの固着効果を確保することができる。また、特定の位置から被覆工程を開始することが可能であり、人工管腔の内壁に被覆する前に印刷材料を吐出口へ押し出し、被覆工程の開始時に吐出遅れのない直接吐出を実現することが可能となる。
【0151】
本開示の実施形態に係るバイオプリンタノズル、バイオプリンタ、及び管腔組織構築物の印刷方法を用いることにより、管腔組織構築物等の人工生体構築物の、人工管腔の内壁への医療用接着剤及びバイオインクによる同時被覆を実現し、生体構築物層を一度に形成することが可能となり、作製する人工生体構築物の長さに応じたバイオプリンタノズルと要件を満たす人工管腔装着穴を採用する限りは、より長い管腔組織構築物を作製することができ、必要な管腔組織構築物が長すぎるために医療用接着剤とバイオインクの多重印刷（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）による医療用接着剤の粘性低下などの問題を回避することにつながる。
【0152】
本開示の実施形態のバイオプリンタノズル、バイオプリンタ及び管腔組織構築物の印刷方法を用いることにより、長さが３０ｃｍ以上の管腔組織構築物を作製することができる。
【0153】
そして、上記の実施形態は、本開示の技術的解決策を説明するために用いられているに過ぎず、これを限定するものではないことに留意されたい。本開示は、好ましい実施形態を参照して詳細に説明されたが、当業者は、本開示の特定の実施形態が変更され得ること、又は技術的特徴の一部が等価的に置き換えられ得ること、及び全ての変更及び置き換えは、本開示によって請求される技術的解決の範囲に包含されるべきことを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【国際調査報告】