CN110561747B - 桌面级生物3d打印系统 - Google Patents

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Abstract

桌面级生物3D打印系统，该打印系统包括箱体，箱体内设置三轴向平移机构，喷头组件和载物台，三轴向平移机构包括X轴向平移组件，Y轴向平移组件和Z轴向平移组件，喷头组件安装于Z轴向平移组件，喷头组件包括储料桶，恒温夹持件和喷嘴，储料桶装夹在恒温夹持件内；箱体为恒温箱。本发明的优点在于：将3D打印系统的箱体设置为恒温箱，实现打印环境温度的恒温控制，实现对物料在物料桶内的温度控制、物料从物料桶挤出后的环境温度控制和物料达到载物台之后的温度控制、三级温控，并且每一级温控模块都能独立控制不同温度场，适应不同打印温度需求的组织器官的打印任务。

Description

桌面级生物3D打印系统
技术领域
本发明涉及一种生物3D打印系统。
背景技术
人体组织器官的损伤和缺陷不仅对人类生活质量、社会医疗资源造成了巨大的压力，还会对人类的生命健康造成巨大的威胁。资料显示，北美每年约有八百多万人次需要进行组织或器官的手术休息，在医疗方面的支出多达数百亿美元。自体组织移植这种“损一处补另一处”的方法存在许多缺陷，例如供体器官的数量有限、在异体移植之后，宿主自身会产生免疫排斥等。在临床应用中具有局限性。
组织工程日益受到重视，并且发挥着越来越重要的作用。组织工程是将特定的生物学活性的织细胞与生物材料相结合，在体外或体内构建组织和器官，以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官的一门科学。组织工程技术的基本原理可以表述为，利用生物相容性良好的生物材料承载组织细胞(或者干细胞)，形成细胞—生物材料复合物，然后将它植入到体内特定位置，或体外特定环境下，在生物材料逐步降解的同时，细胞生长形成新的具有特定形态结构及功能的相应组织。
现有的生物3D打印机通常只对喷头组件和载物台进行温度控制，并且，载物台的温度控制件通常与器皿的底部接触，依靠器皿底部对成型组织进行温度控制。3D打印机内部的环境温度控制在现有技术中被忽略，物料从打印喷头挤出、到达器皿底部之前，温度无法控制；这种温度控制方式对结构复杂的异质器官的构建能力弱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在生物3D打印全过程精确控温的桌面级生物 3D打印系统。
桌面级生物3D打印系统，包括箱体，箱体内设置三轴向平移机构，喷头组件和载物台，三轴向平移机构包括X轴向平移组件，Y轴向平移组件和Z轴向平移组件，喷头组件安装于Z轴向平移组件，喷头组件包括储料桶，恒温夹持件和喷嘴，储料桶装夹在恒温夹持件内；箱体为恒温箱。
优选的，箱体包括内箱体和外箱体，内箱体和外箱体之间设有加热制冷件，加热制冷件具有温度控制器。加热制冷件作为热源或制冷源控制箱体内的环境温度，使物料从储料桶挤出后仍然能够在所需的温度场内。
优选的，内箱体和外箱体之间有空腔，空腔内设有风扇。加热制冷件作为热源或者制冷源，风扇将空腔内的空气与加热制冷件进行热交换，使温度场均匀分布；加热制冷件的热量通过风扇产生的风吹到内腔，从而维持内腔温度。
当然，恒温箱的温度控制还可以是其他形式，比如用油温控制，将内箱体和外箱体做成密封的容腔，容腔与外接油温机配合，油液不断在容腔内循环，达到对打印机内部环境温度的控制。用油等作为热量的载体，这样的话加热方式就是再容腔外部通过油等热量载体对整体加热/制冷。
优选的，载物台包括冷却平台和打印器皿，打印器皿放置于冷却平台上。冷却平台对打印器皿进行温度控制。
优选的，冷却平台为水冷却系统，冷却平台与外接冷却水源相连，冷却平台具有冷却水腔或者冷却盘管。冷却水的温度可以是在外接冷却水源处已控制好温度，然后循环的送入冷却平台内。
优选的，X轴向平移组件包括设置于X轴向的直线模组，Y轴向平移组件包括设置于Y轴向的直线模组和Y轴向导轨，Z轴向平移组件包括设置于Z轴向的直线模组，Y轴向平移组件固定于箱体底部，X轴向平移组件安装在Y轴向平移组件上，Z轴向平移组件安装在X轴向平移组件上。也就是说，Y轴向平移组件与箱体固定，X轴向安装在Y轴向平移组件上、沿着Y轴向平移，Z轴向平移组件安装在X轴向平移组件上、沿着X轴向平移，喷头组件安装在Z轴向平移组件、沿着Z轴向平移，如此，实现喷头组件在X、Y、Z三个轴向的平移运动。
优选的，Z轴向平移组件有多个，每个Z轴向平移组件上安装一个喷头组件。如此，可以实现多喷头打印。
优选的，载物台上设有零位校准传感器，喷头组件的喷嘴尖端触碰零位校准传感器实现零位校准。零位校准作为3D打印机的全局坐标系原点，在校准后平台移动一定的位置(打印原点和零位校准原点之间的位置差)到达打印原点。
优选的，喷嘴组件具有气动挤出模块，气动挤出模块设置于外箱体的背面，外箱体设有容纳气动挤出模块的容纳腔，容纳腔具有后开门。
优选的，气动挤出模块包括气源和与气源连接的过滤器、干燥器、安全阀、压力表、比例压力阀和电磁换向阀；气源设置于箱体之外，过滤器、干燥器、安全阀、压力表、比例压力阀和电磁换向阀设置于外箱体内，气源通过管道接入箱体内。利用过滤器进行气源过滤，干燥器对气源气体进行干燥，三者组合保障整个系统的洁净安全；安全(减压)阀对系统最大压力进行限制，保障系统安全。采用比例压力阀调节气压，提供适合于打印的气压，电磁换向阀保证不同的部分工作时，能以不同的要求输出气体。
优选的，喷头组件包括储料桶，与储料桶匹配的柱塞，温控模块和喷嘴，温控模块包括保温桶盖和保温桶底，储料桶具有被保温桶盖和保温桶底包裹在内的温控区域，温控区域与喷头之间的储料桶为保温区域，保温区域的储料桶设有保温套；保温桶盖和保温桶底密封连接形成介质腔或介质管道，介质腔或介质管道有加热电极。加热电极加热介质腔或介质管道内的介质，介质与储料桶进行热交换，达到对储料桶内物料的温度控制。
本发明的优点在于：1、将3D打印系统的箱体设置为恒温箱，实现打印环境温度的恒温控制，实现对物料在物料桶内的温度控制、物料从物料桶挤出后的环境温度控制和物料达到载物台之后的温度控制、三级温控，并且每一级温控模块都能独立控制不同温度场，适应不同打印温度需求的组织器官的打印任务。
2、高精度桌面级生物打印系统，通过三轴向平移机构、校检模块、三级温控模块和供料模块多模块耦合，通过多轴运动平台将整体运动解耦独立运动，并通过三级温控模块独立控制不同温度场，经过校准模块的自动校准，最终在打印工作区内提供构建出所需要的复杂异质组织器官的精度和成型质量；同时其操作简便性、空间压缩性能有助于研究人员以更少的时间、空间，获得更多的成果，提高了生物器官的3D打印效率，并从功能、结构上得到了提高。
附图说明
图1是本发明的立体示意图。
图2是本发明的箱体的剖视图。
图3是去除箱体后的示意图。
图4是喷头组件的温控模块的示意图。
图5是设置于外箱体背面的示意图。
图中标识：箱体1，喷头组件2，载物台3，外箱体11，内箱体12，加热制冷件13，储料桶21，保温桶盖22，保温桶底23，保温套24，X向模组42，Z向模组 43，Y向模组411，Y向导轨412，过滤器51，安全阀52，压力表53，干燥器54，比例压力阀55，电磁换向阀56。
具体实施方式
如图1所示，桌面级生物3D打印系统，包括箱体1，箱体1内设置三轴向平移机构，喷头组件2和载物台3，三轴向平移机构包括X轴向平移组件42，Y 轴向平移组件411和Z轴向平移组件43，喷头组件2安装于Z轴向平移组件43，喷头组件2包括储料桶21，恒温夹持件和喷嘴，储料桶21装夹在恒温夹持件内；箱体1为恒温箱。
如图2所示，箱体1包括内箱体12和外箱体11，内箱体12和外箱体11 之间设有加热制冷件13，加热制冷件13具有温度控制器。加热制冷件13作为热源或制冷源控制箱体1内的环境温度，使物料从储料桶21挤出后仍然能够在所需的温度场内。
如图2所示，内箱体12和外箱体11之间有空腔，空腔内设有风扇。加热制冷件13作为热源或者制冷源，风扇将空腔内的空气与加热制冷件13进行热交换，使温度场均匀分布；有微量气体流经打印喷头，但是在打印过程中，喷嘴和底部距离很小，因而这个吹动的扰动可以被忽略。
加热制冷件13为半导体制冷片，半导体制冷片安装于外箱体11。半导体制冷片是一面制冷，一面发热。将半导体制冷片安装于外箱体11，方便向外散热。
当然，恒温箱的温度控制还可以是其他形式，比如用油温控制，将内箱体 12和外箱体11做成密封的容腔，容腔与外接油温机配合，油液不断在容腔内循环，达到对打印机内部环境温度的控制。
恒温箱采用前后双开门结构，前半部分放置打印装置，保证打印环境温度可控且无菌，后半部分放置气动挤出模块和控制部分，前半部分和后半部分为相互独立的两个容纳腔，确保整体空间利用率最高，且前后工作不会互相干扰。
如图3所示，载物台3包括冷却平台和打印器皿，打印器皿放置于冷却平台上。冷却平台对打印器皿进行温度控制。冷却平台用于承载打印沉积装置，将打印器皿放置在其上，为打印产物(组织、结构)提供适宜的固化温度。
冷却平台为水冷却系统，冷却平台与外接冷却水源相连，冷却平台具有冷却水腔或者冷却盘管。冷却水的温度可以是在外接冷却水源处已控制好温度，然后循环的送入冷却平台内。
X轴向平移组件42包括设置于X轴向的直线模组42，Y轴向平移组件411 包括设置于Y轴向的直线模组411和Y轴向导轨412，Z轴向平移组件43包括设置于Z轴向的直线模组43，Y轴向平移组件411固定于箱体1底部，X轴向平移组件42安装在Y轴向平移组件411上，Z轴向平移组件43安装在X轴向平移组件42上。也就是说，Y轴向平移组件411与箱体1固定，X轴向42安装在Y轴向平移组件411上、沿着Y轴向平移，Z轴向平移组件43安装在X轴向平移组件42上、沿着X轴向平移，喷头组件2安装在Z轴向平移组件43、沿着Z轴向平移，如此，实现喷头组2件在X、Y、Z三个轴向的平移运动。
如图3所示，三轴向平移机构包括直线模组、伺服电机和光栅尺等硬件构成一套闭环运动系统，为系统提供微米级的运动精度。三轴向平移机构包括1 条y轴直线模组411，1条y轴导轨412，1条x轴直线模组42，2条z轴直线模组43，以提供足够的自由度，同时，各直线模组以伺服电机驱动滚珠丝杠带动负载运动。y轴直线模组411和导轨固定在恒温箱的底板上，在其上安装有x轴的直线模组42提供x方向的运动，在x轴的直线模组42上安装2条z轴直线模组43，以提供z轴运动，打印部件沿着z轴直线模组43上下移动。图3中以Z 轴向平移组件43有2个为例，但本发明的方案中Z轴向平移组件43的数量不局限为2个。
载物台3上设有零位校准传感器，喷头组件2的喷嘴尖端触碰零位校准传感器实现零位校准。零位校准传感器安装在冷却平台上，每次打印之前由校准预程序运动到校检区域，针尖触碰传感器进行z轴位姿零点标定。零位校准作为3D打印机的全局坐标系原点，在校准后平台移动一定的位置(打印原点和零位校准原点之间的位置差)到达打印原点。
如图5所示，喷嘴组件具有气动挤出模块，气动挤出模块设置于外箱体11 的背面，外箱体11设有容纳气动挤出模块的容纳腔，容纳腔具有后开门。
如图5所示，气动挤出模块包括气源和与气源连接的过滤器51、干燥器54、安全阀52、压力表53、比例压力阀55和电磁换向阀56；气源设置于箱体1之外，过滤器51、干燥器54、安全阀52、压力表53、比例压力阀55和电磁换向阀56设置于外箱体11内，气源通过管道接入箱体1内。利用过滤器51进行气源过滤，干燥器54对气源气体进行干燥，三者组合保障整个系统的洁净安全；安全(减压)阀对系统最大压力进行限制，保障系统安全。采用比例压力阀55 调节气压，提供适合于打印的气压，电磁换向阀56保证不同的部分工作时，能以不同的要求输出气体。
如图4所示，喷头组件2包括储料桶21，与储料桶21匹配的柱塞，温控模块和喷嘴，温控模块包括保温桶盖22和保温桶底23，储料桶21具有被保温桶盖22和保温桶底23包裹在内的温控区域，温控区域与喷头之间的储料桶21为保温区域，保温区域的储料桶21设有保温套24；保温桶盖22和保温桶底23密封连接形成介质腔或介质管道，介质腔或介质管道有加热电极。加热电极加热介质腔或介质管道内的介质，介质与储料桶21进行热交换，达到对储料桶21内物料的温度控制。温控模块确保在工作过程中位姿不会改变，另一方面也对其进行温度控制。
本发明使用的储料桶21包括高温储料桶21和低温储料桶21，高温储料筒用不锈钢316L材料制作，低温储料筒由PP材料制作。
以低温头打印为例介绍工作流程：
打印开始前，将储料筒放入所述的温度夹持装置中，低温恒温块、针头恒温块开启，对针头进行冷却/加热，对打印环境温度稳定调节。
打印开始前，前述的三轴向平移机构进行回零操作，其后移动到校检模块进行z轴零点位姿标定。
所述的打印系统移动到打印器皿上方，启动气动供料系统，进行正式打印工作。
以直线打印为例，三轴向平移机构使喷头组件2沿着轨迹方向进行直线匀速移动，气动供料模块稳定持续的提供气压挤出物料，物料在恒温块的作用下保持液态，在打印到冷却平台后冷却到固态。
打印结束后三轴向平移机构自动运动到零点。
本发明的优点在于：1、将3D打印系统的箱体1设置为恒温箱，实现打印环境温度的恒温控制，实现对物料在物料桶内的温度控制、物料从物料桶挤出后的环境温度控制和物料达到载物台3之后的温度控制、三级温控，并且每一级温控模块都能独立控制不同温度场，适应不同打印温度需求的组织器官的打印任务。
高精度桌面级生物打印系统，通过三轴向平移机构、校检模块、三级温控模块和供料模块多模块耦合，通过多轴运动平台将整体运动解耦独立运动，并通过三级温控模块独立控制不同温度场，经过校准模块。

Claims (6)

1.桌面级生物3D打印系统，其特征在于：该打印系统包括箱体，箱体内设置三轴向平移机构，喷头组件和载物台，三轴向平移机构包括X轴向平移组件，Y轴向平移组件和Z轴向平移组件，喷头组件安装于Z轴向平移组件，喷头组件包括储料桶，恒温夹持件和喷嘴，储料桶装夹在恒温夹持件内；箱体为恒温箱；
箱体包括内箱体和外箱体，内箱体和外箱体之间设有加热制冷件，加热制冷件具有温度控制器；
内箱体和外箱体之间有空腔，空腔内设有风扇，所述空腔环绕所述内箱体设置；
载物台包括冷却平台和打印器皿，打印器皿放置于冷却平台上；
喷头组件具有气动挤出模块，气动挤出模块设置于外箱体的背面，外箱体设有容纳气动挤出模块的容纳腔，容纳腔具有后开门；喷头组件包括储料桶，与储料桶匹配的柱塞，温控模块和喷嘴，温控模块包括保温桶盖和保温桶底，储料桶具有被保温桶盖和保温桶底包裹在内的温控区域，温控区域与喷嘴之间的储料桶为保温区域，保温区域的储料桶设有保温套；保温桶盖和保温桶底密封连接形成介质腔或介质管道，介质腔或介质管道有加热电极；加热电极加热介质腔或介质管道内的介质，介质与储料桶进行热交换，达到对储料桶内物料的温度控制；
将3D打印系统的箱体设置为恒温箱，实现打印环境温度的恒温控制，实现对物料在储料桶内的温度控制、物料从储料桶挤出后的环境温度控制和物料达到载物台之后的温度控制、三级温控，并且每一级温控模块都能独立控制不同温度场，适应不同打印温度需求的组织器官的打印任务。
2.如权利要求1所述的桌面级生物3D打印系统，其特征在于：冷却平台为水冷却系统，冷却平台与外接冷却水源相连，冷却平台具有冷却水腔或者冷却盘管。
3.如权利要求1所述的桌面级生物3D打印系统，其特征在于：X轴向平移组件包括设置于X轴向的直线模组，Y轴向平移组件包括设置于Y轴向的直线模组和Y轴向导轨，Z轴向平移组件包括设置于Z轴向的直线模组，Y轴向平移组件固定于箱体底部，X轴向平移组件安装在Y轴向平移组件上，Z轴向平移组件安装在X轴向平移组件上。
4.如权利要求3所述的桌面级生物3D打印系统，其特征在于：Z轴向平移组件有多个，每个Z轴向平移组件上安装一个喷头组件；如此，可以实现多喷头打印。
5.如权利要求1所述的桌面级生物3D打印系统，其特征在于：载物台上设有零位校准传感器，喷头组件的喷嘴尖端触碰零位校准传感器实现零位校准；零位校准作为3D打印机的全局坐标系原点。
6.如权利要求1所述的桌面级生物3D打印系统，其特征在于：气动挤出模块包括气源和与气源连接的过滤器、干燥器、安全阀、压力表、比例压力阀和电磁换向阀；气源设置于箱体之外，过滤器、干燥器、安全阀、压力表、比例压力阀和电磁换向阀设置于外箱体内，气源通过管道接入箱体内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112549527B (zh) * 2020-10-28 2022-12-06 江苏敦超电子科技有限公司 一种含能材料快速成型装置及方法
CN113878870A (zh) * 2021-10-09 2022-01-04 哈尔滨工业大学 一种微型温控装置及喷墨式生物3d打印机
CN114261089A (zh) * 2021-12-24 2022-04-01 浙江大学滨海产业技术研究院 一种桌面级生物3d打印机装置及方法
CN114683543A (zh) * 2022-02-25 2022-07-01 上普博源（北京）生物科技有限公司 一种高通量生物三维打印设备、打印方法及其用途

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3398780A4 (en) * 2015-12-30 2019-08-14 Revotek Co., Ltd TEMPERATURE CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR BIODRUCKS AND BIODRUCKERS
CN106671406A (zh) * 2016-12-27 2017-05-17 扬州大学 一种适用于气动挤压低温平台控制的3d打印装置
CN106976227B (zh) * 2017-04-21 2019-06-25 上海大学 一种多喷头生物3d打印机的供料系统
CN108044927A (zh) * 2017-12-31 2018-05-18 东莞市凯勒帝数控科技有限公司 一种3d打印机喷头装置
CN208827153U (zh) * 2018-08-03 2019-05-07 广州迈普再生医学科技股份有限公司 一种具有循环风道结构的3d打印机成型室
CN208812560U (zh) * 2018-08-03 2019-05-03 广州迈普再生医学科技股份有限公司 一种3d打印机的活塞挤出式喷头
CN110053254B (zh) * 2019-05-24 2023-10-27 杭州捷诺飞生物科技股份有限公司 3d打印机及3d打印方法

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