CN103300939B - 生物医学3d快速成型装置 - Google Patents

Abstract

一种生物医学3D快速成型装置，包括生物墨水匣，装载生物生成液并具可喷出生物生成液的喷头；供给容器，储存生物建构材；建构平台，包括建构腔室、腔室升降位移机构、铺层位移机构及喷印位移机构；杀菌消毒及温湿调控装置，对建构平台杀菌及消毒，并提供适合培养细胞的温度与湿度的环境；及负压装置，促使建构平台空间形成负压状态。铺层位移机构将生物建构材铺盖于建构腔室形成建构层，复以生物墨水匣位移至建构层上并喷印生物生成液于生物建构材上以形成细胞组织，并借反复进行铺盖及喷印作业，达成快速建造可移植性的活体组织或器官。

Description

生物医学3D快速成型装置

技术领域

本发明系关于一种生物医学3D快速成型装置，尤指一种建造一移植性的活体组织或器官的生物医学3D快速成型装置。

背景技术

人体的各种器官皆会因意外或者老化而损坏，当患者的器官已失去功能或不堪负荷时，即可能仰赖器官移植才能存活。然而在大部分情况下，患者可能在找寻适当的捐赠器官上耗费许多时间，甚至终其一生仍等待不到合适的捐赠器官，而无法及时改善病况或甚至死亡。

目前的器官移植可分为二大部分，一是人体重要器官的移植，然而患者必须等待捐赠者捐赠符合个人身体特性的器官移植，其在等待过程所花费的时间对患者及家属是一种煎熬，尤其在现行法令制度下，器官移植须排队等候，无法私下进行购买，即使有钱也不一定可以买的到，更显其珍贵，而且就算等到了且移植器官后，患者也须终其一生固定时间回院检查，且须按时服用抗排斥药物以随时防止有极大比率的自体排斥，这形同为另一种煎熬。

另一种为外伤部分的移植，如皮肤移植等，须取自体或他体的皮肤进行移植，其中，取他体皮肤进行移植的方式将有极大比率会有与伤者排斥的问题，而取自体皮肤进行移植的方式则如同挖东墙补西墙，并不属完美的作法。

综合以上缺失，不管是移植的机会或移植后的排斥，往往使患者意志越来越薄弱，尤其若移植器官与本身产生排斥作用，则使患者必须在日常生活上处处小心翼翼、提心吊胆。因此，如何改善上述器官移植的缺失，实为目前尚待解决的重要课题。

发明内容

本发明的一主要目的在于提供一种生物医学3D快速成型装置，借由生物墨水匣喷印生物生成液于与人体相容的生物建构材，以建构移植性的活体组织或器官，借此解决已知技术的移植机会渺茫或移植器官易与本身产生排斥作用的问题。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种生物医学3D快速成型装置，包括：至少一生物墨水匣，该生物墨水匣内装载有一生物生成液，并具有一可喷出该生物生成液的喷头；一供给容器，用以储存一生物建构材；一建构平台，包括一建构腔室、一腔室升降位移机构、一铺层位移机构以及一喷印位移机构，该建构腔室架构于该腔室升降位移机构上方作上下升降位移以形成一铺盖空间，该铺层位移机构设置于该建构腔室上方，承载自该供给容器均匀落入的该生物建构材，并将该生物建构材铺盖于该建构腔室的该铺盖空间而形成一建构层，以及该喷印位移机构架构于该铺层位移机构上，以位移带动该生物墨水匣于该建构层进行喷印作业；一影像及监控装置，其架构于该建构平台上方及侧边，用以辨识判断该生物墨水匣喷点位置，以执行补喷动作，以及监控该生物墨水匣的该喷头所喷出的喷点墨量；一杀菌消毒及温湿调控装置，其架构于该建构平台上方及侧边，用以对该建构平台进行杀菌及消毒，并提供适合培养细胞的温度与湿度的环境；一外罩，其罩覆于该建构平台上部分，用以包覆该生物墨水匣、该供给容器、该建构平台、该影像及监控装置、该杀菌消毒及温湿调控装置，以形成密封的该建构平台空间；以及一负压装置，其架构于该建构平台下方，以促使该建构平台空间形成负压状态。借以，该铺层位移机构将该生物建构材铺盖于该建构腔室形成该建构层，复以该生物墨水匣位移至该建构层上并喷印该生物生成液于该生物建构材上，以形成一细胞组织，并借反复进行铺盖该生物建构材及喷印该生物生成液作业，达成快速建造可移植性的活体组织或器官。

附图说明

图1系为本发明较佳实施例的生物医学3D快速成型装置外观示意图。

图2系为图1的生物医学3D快速成型装置外罩移除后的结构示意图。

图3系为图1的生物医学3D快速成型装置的侧面示意图。

图4系为本发明建造一移植性的活体组织示意图。

【主要元件符号说明】

1：生物医学3D快速成型装置

11：生物墨水匣

12：供给容器

13：建构平台

131：建构腔室

132：腔室升降位移机构

133：铺层位移机构

134：喷印位移机构

14：影像及监控装置

141：影像辨识装置

142：墨量监控装置

15：杀菌消毒及温湿调控装置

151：厌氧气体杀菌装置

152：紫外灯消毒装置

153：温湿调控装置

16：外罩

17：负压装置

2：细胞组织

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图式在本质上系当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图1至图3，其中图1系为本发明较佳实施例的生物医学3D快速成型装置外观示意图，图2系为图1的生物医学3D快速成型装置外罩移除后的结构示意图，图3系为图1的生物医学3D快速成型装置的侧面示意图。如图所示，本发明的生物医学3D快速成型装置1包括至少一生物墨水匣11、一供给容器12、一建构平台13、一影像及监控装置14、一杀菌消毒及温湿调控装置15、一外罩16以及一负压装置17。

该生物墨水匣11内装载有生物生成液，其系可利用自体细胞(如健康的干细胞)大量培养而得，或由自体器官的组织细胞或结缔组织的生物基材所构成。生物生成液系注入该生物墨水匣11内，并于无毒及无菌环境下完成封装制程，且该生物墨水匣11具有可喷出生物生成液的喷头(未图示)。

该供给容器12系用以储存生物建构材，该生物建构材可由器官组织基料、固态粉末胶系蛋白的结缔组织粉末、或高强度的高分子或金属陶瓷粉末等可相容于人体的建构材所构成，亦即与生物生成液相容，但不以上述举例者为限。

该建构平台13主要包含有一建构腔室131、腔室升降位移机构132、铺层位移机构133以及喷印位移机构134，其中该建构腔室131设置于该建构平台13中间位置，并架构于该腔室升降位移机构132上方可作上下升降位移以形成一铺盖空间，而该铺层位移机构133设置于该建构腔室131上方并可于一第一方向上进行位移，且可承载自该供给容器12均匀落入的生物建构材，并于其位移于该建构腔室131上方时，将生物建构材铺盖于该建构腔室131的该铺盖空间中而形成一待喷印的建构层，以及该喷印位移机构134架构于该铺层位移机构133上，并可于与该第一方向上呈垂直交错的第二方向上进行位移，而该生物墨水匣11则承载于该喷印位移机构134上得以位移进行喷印作业。

该影像及监控装置14架构于该建构平台13上方及侧边，包括至少一影像辨识装置141及至少一墨量监控装置142，其中该影像辨识装置141架构于该建构平台13上方，用以辨识判断该生物墨水匣11的喷头是否喷出及喷出的喷点位置是否为预设位置，并可控制该生物墨水匣11执行补喷动作，而该墨量监控装置142架构于该建构平台13侧边，用以监控该生物墨水匣11的喷头所喷出的喷点墨量是否符合需求。

该杀菌消毒及温湿调控装置15架构于该建构平台13上方及侧边，包括至少一厌氧气体杀菌装置151、至少一紫外灯消毒装置152及至少一温湿调控装置153，其中该厌氧气体杀菌装置151与紫外灯消毒装置152相邻接设并架构于该建构平台13上方，以对该建构平台13空间进行杀菌及消毒，而该温湿调控装置153架构于建构平台13侧边，用以提供适合培养细胞的温度与湿度的环境。

该外罩16罩覆于该建构平台13上部分，用以包覆保护该生物墨水匣11、该供给容器12、该建构平台13、该影像及监控装置14、以及该杀菌消毒及温湿调控装置15，以使该建构平台13处于一密闭空间，借此提供无尘的喷印环境，避免受外界污染。

该负压装置17架构于该建构平台13下方，当该负压装置17运作时，可抽吸该建构平台13上方被该外罩16所罩盖区域的内部空气，促使该建构平台13所处的该密闭空间形成弱负压状态，而该负压装置17运作所形成的气流路径如图3箭头所示。

由上述说明可知，本发明提供一种生物医学3D快速成型装置1，其系利用3D快速成型装置的作动原理来建构生物医学领域所需的生物组织或器官，借由该生物墨水匣11装载生物生成液及承载于该喷印位移机构134上，以及利用该铺层位移机构133承载自该供给容器12均匀落入的生物建构材，并位移于该建构腔室131上方进行铺盖形成一建构层，复利用该喷印位移机构134带动该生物墨水匣11位移至需求位置，以该生物墨水匣11的喷头喷液出该生物生成液于该建构层上，让该生物生成液相容于该铺盖的生物建构材上，以形成如图4所示的细胞组织2，其后利用该腔室升降位移机构132带动该建构腔室131向下位移一距离，并再次利用该铺层位移机构133位移于该建构腔室131上方并将生物建构材进行铺盖形成另一层堆迭的建构层，复利用该喷印位移机构134带动生物墨水匣11位移至需求喷印位置，以使该生物墨水匣11的喷头喷液出该生物生成液于该建构层上，让该生物生成液喷印相容于该铺盖的生物建构材上再形成细胞组织2，如此反复铺盖生物建构材及喷印生物生成液相容形成细胞组织2，即可一层一层的堆迭喷印出所需的活体组织或器官，进而大幅降低习用移植器官或组织所造成的排斥现象。

综上所述，本发明提供一种生物医学3D快速成型装置，借由该生物墨水匣喷印生物生成液于与人体相容的生物建构材，以建构移植性的活体组织或器官，借此解决已知技术的移植机会渺茫或移植器官易与本身产生排斥作用的问题，并透过该影像及监控装置可确认生物墨水匣所喷出的喷点位置是否为预设位置，并能控制生物墨水匣执行补喷动作，以及辨识生物墨水匣喷出的喷点墨量是否符合需求，以构成完整细胞组织，再利用杀菌消毒及温湿调控装置对建构平台内进行杀菌及消毒，以提供适合培养细胞的温度及湿度环境，并搭配负压装置使建构平台上方形成负压状态，以创造出适合培养细胞的环境，避免交叉污染，进而使本发明的生物医学3D快速成型装置在无尘环境下进行喷印，可快速重新建造一移植性的活体组织或器官，极具产业利用价值，爰依法提出申请。

纵使本发明已由上述实施例详细叙述而可由熟悉本技艺人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (6)

1.一种生物医学3D快速成型装置，包括：

至少一生物墨水匣，该生物墨水匣内装载有一生物生成液，并具有一可喷出该生物生成液的喷头；

一供给容器，用以储存一生物建构材；

一建构平台，包括一建构腔室、一腔室升降位移机构、一铺层位移机构以及一喷印位移机构，该建构腔室架构于该腔室升降位移机构上方作上下升降位移以形成一铺盖空间，该铺层位移机构设置于该建构腔室上方，承载自该供给容器均匀落入的该生物建构材，并将该生物建构材铺盖于该建构腔室的该铺盖空间而形成一建构层，以及该喷印位移机构架构于该铺层位移机构上，以位移带动该生物墨水匣于该建构层进行喷印作业；

一影像及监控装置，其架构于该建构平台上方及侧边，用以辨识判断该生物墨水匣喷点位置，以执行补喷动作，以及监控该生物墨水匣的该喷头所喷出的喷点墨量；

一杀菌消毒及温湿调控装置，其架构于该建构平台上方及侧边，用以对该建构平台进行杀菌及消毒，并提供适合培养细胞的温度与湿度的环境；

一外罩，其罩覆于该建构平台上部分，以使该建构平台处于一密闭空间；以及

一负压装置，其架构于该建构平台下方，以促使该建构平台所处的该密闭空间形成负压状态；

借以，该铺层位移机构将该生物建构材铺盖于该建构腔室形成该建构层，复以该生物墨水匣位移至该建构层上并喷印该生物生成液于该生物建构材上，以形成一细胞组织，并借反复进行铺盖该生物建构材及喷印该生物生成液作业，达成快速建造可移植性的活体组织或器官。

2.如权利要求1所述的生物医学3D快速成型装置，其中该生物生成液利用自体细胞大量培养而得，或由自体器官的组织细胞或结缔组织的生物基材所构成。

3.如权利要求1所述的生物医学3D快速成型装置，其中该生物建构材由器官组织基料、固态粉末状胶系蛋白的结缔组织粉末、或高强度的高分子或金属陶瓷粉末可相容于人体的建构材所构成。

4.如权利要求1所述的生物医学3D快速成型装置，其中该影像及监控装置包括至少一影像辨识装置，其架构于该建构平台上方，以辨识判断该生物墨水匣的该喷头是否喷出及喷出的喷点位置是否为预设位置，并可控制该生物墨水匣执行补喷动作。

5.如权利要求1所述的生物医学3D快速成型装置，其中该影像及监控装置包括至少一墨量监控装置，其架构于该建构平台侧边，以监控该生物墨水匣的该喷头所喷出的喷点墨量是否符合需求。

6.如权利要求1所述的生物医学3D快速成型装置，其中该杀菌消毒及温湿调控装置包括至少一厌氧气体杀菌装置、至少一紫外灯消毒装置及至少一温湿调控装置，其中该厌氧气体杀菌装置与该紫外灯消毒装置对该建构平台进行杀菌及消毒，而该温湿调控装置提供该建构平台适合培养细胞的温度与湿度的环境。