CN112936858B - 一种智能光固化生物打印机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物打印机技术领域，尤其涉及一种智能光固化生物打印机，通过自动加料清洗装置实现投影式光固化打印过程中的多种材料、多种步骤的连续自动化打印，提高了生物3D打印产品的复杂性和仿真性；通过于工作平台上设有可调定位夹具以根据需要对装载生物打印材料的成型容器进行定位，从而提高了生物墨水利用率；且通过在三维坐标系中设置光源投影组件和加料清洗头均可沿高度维度方向移动，且两者还可沿剩余两个维度方向中的至少一个维度方向同向移动，并在当两者仅可沿剩余两个维度方向中的一维度方向移动时，工作平台至少可沿另一维度方向移动，从而实现了在同一平面内多位置、连续自动光固化打印，提高了打印效率，实现了高通量生物打印。

Description

一种智能光固化生物打印机

技术领域

本发明涉及生物打印机技术领域，尤其涉及一种智能投影式光固化生物打印机。

背景技术

投影式光固化3D打印技术是目前加工精度最高，打印速度最快，且生物相容性好的一种生物3D打印技术，因此在生物医学上有极大应用潜力。光固化打印机原理是通过计算机协同控制打印平台的高度与投影的图像，使光敏材料，如光敏树脂、光敏水凝胶、光敏高分子材料等，在光照下逐层依据投影的图像聚合，完成3D结构的打印。现有的光固化打印机一般包括一个沿Z轴移动的平台升降机构、成型平台、固定体积的树脂槽、位于树脂槽下方的光源、控制系统等。生物3D打印的重要应用包括构建复杂的具有生物活性的器官、组织用于基础研究及器官移植，或高通量、可重现地制造生物活性组织用于新药开发中的药物筛选。但是现有光固化打印机尚无法实现这些重要应用，主要局限有以下几点：

一、现有光固化生物打印机需要提前在树脂槽内添加生物墨水，打印过程中成型平台首先浸入生物墨水中，然后逐渐拉出，只能打印单种生物墨水。生物墨水通常含有多种成分，提前添加的材料在打印过程中可能出现某些成分因重力发生沉淀，导致材料的不均一，从而使得打印效果与预设不符，重现性低。

二、现有光固化生物打印机只能在固定位置、固定容器，即树脂槽内打印，打印完后样品需要从打印平台取下，不能实现自动化的多种材料、平面上多个位置的连续打印，无法达到高通量制造的需求，打印效率低。

三、现有的光固化生物打印机，无论最终希望得到的样品大或小，都需要在固定体积的容器内进行，通常容器体积较大，导致生物墨水利用度不高，成本高。如选择重复使用已被光照过的生物墨水，生物墨水性能可能出现改变，影响最终产品在生物应用中的重现性和可信性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种材料适用范围广，生物墨水利用率高，能够实现打印过程中的多种材料、多种步骤、并在同一平面内能够多位置连续自动化高通量打印的智能光固化生物打印机。

一种智能光固化生物打印机，其中，包括打印控制系统、打印机本体和自动加料清洗装置；

所述打印控制系统分别与所述打印机本体和所述自动加料清洗装置相连接并控制所述打印机本体和所述自动加料清洗装置工作；

所述打印机本体包括光源投影组件、加料清洗组件和工作平台；

所述光源投影组件和加料清洗组件均设置于所述工作平台之上，所述光源投影组件包括光机组件、光学镜头和打印窗口；所述光学镜头和所述打印窗口配置于所述光机组件投射出光线的光学路径内；所述加料清洗组件包括加料清洗轴组件和加料清洗头，所述加料清洗头安装在所述加料清洗轴组件上，所述加料清洗头与所述自动加料清洗装置相连接；所述工作平台内设置有第一温控装置，能够控制成型容器内生物墨水温度，使打印机可广泛适用于各种

生物墨水；所述工作平台用于放置成型容器，且所述工作平台上设置有可调定位夹具以对所述成型容器进行定位。

其中，在三维坐标系中，所述光源投影组件和所述加料清洗头均可沿高度维度方向移动，且所述光源投影组件和所述加料清洗头均可沿剩余两个维度方向中的至少一个维度方向同向移动，当所述光源投影组件和所述加料清洗头仅可沿剩余两个维度方向中的一个维度方向移动时，所述工作平台至少可沿另一维度方向移动。

优选的，所述打印机本体还包括机架、X轴滑动机构、Y轴滑动机构、Z轴滑动机构；

所述高度纬度方向为Z轴方向，所述剩余两个纬度方向分别为X轴方向和Y轴方向；

所述机架包括打印机底座和固定在所述打印机底座上的竖直安装架；所述X轴滑动机构固定设置在所述打印机底座上，所述Y轴滑动机构固定在竖直安装架上，所述Z轴滑动机构设置于所述Y轴滑动机构的可移动的滑块上，所述光源投影组件设置于所述Z轴滑动机构的可移动滑块上，所述加料清洗轴组件设置于所述Z轴滑动机构上，且所述加料清洗头安装于加料清洗轴组件的可移动滑块上以沿所述加料清洗轴组件在Z轴方向上滑动，所述工作平台固定设置于所述X轴滑动机构的可移动滑块上。

优选的，所述自动加料清洗装置包括双向驱动泵、多通阀、第二温控装置和若干材料容器；

所述多通阀包括出料通道和若干进料通道；

若干所述材料容器均设置于所述第二温控装置内，若干所述材料容器分别通过管路与至少部分所述进料通道一一对应连接，且所述多通阀的出料通道通过所述双向驱动泵连接所述加料清洗头；

所述多通阀和所述双向驱动泵均分别通过电机与所述打印机控制系统相连接，所述第二温控装置与所述打印机控制系统相连接。

优选的，所述材料容器的出口通过循环泵连接到该材料容器的入口以实现所述材料容器内打印材料的自循环，且所述循环泵通过电机与所述打印机控制系统相连接。

优选的，所述自动加料清洗装置还包括废水容器和清水容器，且所述多通阀还包括进水通道和出水通道；

所述清水容器通过管路连接所述进水通道，所述废水容器通过管路连接所述出水通道。

优选的，所述光学镜头可拆卸地安装在所述光机组件上，所述打印窗口可拆卸地安装在所述光学镜头上。

优选的，所述打印机控制系统包括控制模块、显示模块、输入模块和输出模块，所述输入模块、输出模块和所述显示模块均与所述控制模块相连接，所述控制模块根据所述输入模块的数据对所述打印机本体和自动加料清洗装置进行控制。

优选的，所述机架上还设置灭菌装置，且所述灭菌装置与所述打印控制系统相连接。

优选的，所述成型容器为多孔板、培养皿或玻璃片。

优选的，所述打印窗口上镀有离型膜。

与现有技术相比，上述发明具有如下优点或者有益效果：

一、通过设置自动加料清洗装置实现了打印过程中的多种材料、多种步骤的连续自动化打印，从而提高了生物3D打印产品的复杂性和仿真性，进而能够用于开发复杂生物模型和体外器官。

二、通过于工作平台上设置有可调定位夹具以根据需要对所述成型容器进行定位，从而对装载生物的成型容器没有限制，任意常用细胞实验的培养板、培养皿、医用容器都可以适用于本打印机，结合自动加料及多位置移动，从而可以在与样品体积匹配的成型容器内进行打印，提高了生物墨水的利用率，降低生物墨水（消耗品）及细胞（来源珍贵、消耗品）的成本。

三、通过设置在三维坐标系中，光源投影组件和加料清洗头均可沿高度维度方向移动，且光源投影组件和加料清洗头均可沿剩余两个维度方向中的至少一个维度方向同向移动，并在当光源投影组件和加料清洗头仅可沿剩余两个维度方向中的一个维度方向移动时，工作平台至少可沿另一维度方向移动，从而能够实现在同一平面内实现多位置连续自动光固化打印，进而提高了打印效率，且自动化过程使打印获得的生物产品拥有高重复性和高通量，适用于药物筛选等实验，促进新药开发。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例的中智能光固化生物打印机的外观图；

图2为本发明实施例的中智能光固化生物打印机的结构示意图；

图3为本发明实施例的中打印机本体的结构示意图；

图4为本发明实施例的中自动加料清洗装置的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

如图1～4所示，本发明公开了一种智能光固化生物打印机，该智能光固化生物打印机包括打印控制系统（图中未示出）、打印机本体10和自动加料清洗装置20；该打印控制系统分别与打印机本体10和自动加料清洗装置20相连接以控制打印机本体10和自动加料清洗装置20工作；该打印机本体10包括光源投影组件105、加料清洗组件106和工作平台107；该光源投影组件105和加料清洗组件106均设置于工作平台107之上，该光源投影组件105包括光机组件1051、光学镜头1052和打印窗口1053；该光学镜头1052和打印窗口1053配置于光机组件1051投射出光线的光学路径内；该加料清洗组件106包括加料清洗轴组件1061和加料清洗头1062，加料清洗头1062安装在加料清洗轴组件1061上，该加料清洗头1062与自动加料清洗装置20相连接；工作平台107内设置有第一温控装置（图中未示出），该工作平台107用于放置成型容器108，且该工作平台107上设置有可调定位夹具109以对成型容器108进行定位；其中，在三维坐标系中，光源投影组件105和加料清洗头1062均可沿高度维度方向移动，且该光源投影组件105和加料清洗头1062可沿剩余两个维度方向中的至少一个维度方向同向移动（即该光源投影组件105和加料清洗头1062均可沿剩余两个维度方向中的其中一个维度方向移动，或该光源投影组件105和加料清洗头1062均可沿剩余两个维度方向移动），且当光源投影组件105和加料清洗头1062仅可沿剩余两个维度方向中的一个维度方向移动时，工作平台107至少可沿另一维度方向移动。

在本发明的一个优选的实施例中，上述打印机本体10包括机架101、光源投影组件105、加料清洗组件106、工作平台107、X轴滑动机构102、Y轴滑动机构103、Z轴滑动机构104和罩设在机架101上的打印机外壳30；上述高度纬度方向为Z轴方向，剩余两个纬度方向分别为X轴方向和Y轴方向；上述机架101包括打印机底座1012和固定在打印机底座1012上的竖直安装架1011；该X轴滑动机构102固定设置在打印机底座1012上，该Y轴滑动机构103固定在竖直安装架1011上，该Z轴滑动机构104设置于Y轴滑动机构103的可移动滑块上以沿Y轴方向滑动，该光源投影组件105设置于Z轴滑动机构104的可移动滑块上以沿Z轴方向可滑动，该加料清洗组件106设置于Z轴滑动机构104上，且加料清洗头1062安装于加料清洗轴组件1061的可移动滑块上以沿加料清洗轴组件1061在Z轴方向上滑动，该工作平台107固定设置于X轴滑动机构102的可移动滑块上以沿X轴滑动机构102可滑动。

优选的，上述打印机控制系统和打印机本体10均设置在所述打印机外壳30内，该打印机外壳30上安装有用于人机交互的触摸显示器，且该打印机外壳30上还设置有多种输入输出接口，例如连接外置鼠标、键盘的USB口，外接电脑的网口、以及外接第三方设备的通讯口。该打印机外壳30上还设置有按钮和指示灯，用于一些常用的按钮信号输入和打印机状态指示。

优选的，上述机架101上还设置有灭菌装置110，且该灭菌装置110与打印控制系统相连接，具体的，该灭菌装置110可以为消毒灯（例如紫外灯）或臭氧等，适用于生物应用的细胞打印或材料打印。

下面对本发明中打印机本体10中的各部件进行详细的描述：

机架101：该机架101使用金属材料经过机械加工后拼装组成，用于安装打印机本体10所需的各个组件或模块，并确保整个系统的稳定性和精度。

X轴滑动机构102：该X轴滑动机构102安装在机架101的打印机底座1012上，由电机（步进电机或伺服电机）、电机驱动器、传动丝杆（或同步带）、导轨、可移动滑块、传感器等组成，该导轨安装在打印机底座1012上，该电机安装在所述导轨的一侧，且该电机通过联轴器或同步带与传动丝杆（或同步带）的输入端连接，该可移动滑块可滑动的安装在导轨上，并通过丝杆螺母与传动丝杆连接，从而将传动丝杆的旋转转换成可移动滑块在导轨上的直线移动，传感器设置在导轨的两端，用于检测滑块是否到达两端极限位置，该传感器和电机驱动器分别通过电缆与打印机控制系统连接；该组件可自己设计制作，也可购买市售标准滑台模组；通过控制电机的运动，实现工作平台107的X轴（前后）方向的手动和自动定位控制，由于该X轴滑动机构102可以采用本领域技术人员所熟知的滑动机构，因此并未于图中详细示出。

Y轴滑动机构103：该Y轴滑动机构103安装在机架101的竖直安装架1011上，由电机（步进电机或伺服电机）、电机驱动器、传动丝杆（或同步带）、导轨、可移动滑块、传感器等组成，该导轨安装在机架101的竖直安装架1011上，该电机安装在所述导轨的一侧，且该电机通过联轴器或同步带与传动丝杆（或同步带）的输入端连接，该可移动滑块可滑动的安装在导轨上，并通过丝杆螺母与传动丝杆连接，从而将传动丝杆的旋转转换成可移动滑块在导轨上的直线移动，传感器设置在导轨的两端，用于检测滑块是否到达两端极限位置，该传感器和电机驱动器分别通过电缆与打印机控制系统连接；该组件可自己设计制作，也可购买市售标准滑台模组；该组件可自己设计制作，也可购买市售标准滑台模组。通过控制电机的运动，实现Z轴滑动机构104及安装在Z轴滑动机构104上的加料清洗组件106和光源投影组件105的沿Y轴（左右）方向的手动和自动定位控制，由于该Y轴滑动机构103可以采用本领域技术人员所熟知的滑动机构，因此并未于图中详细示出，在此也不予以赘述。

Z轴滑动机构104：该Z轴滑动机构104通过连接板（图中未示出）安装在Y轴滑动机构103的可移动滑块上，由电机（步进电机或伺服电机）、电机驱动器、传动丝杆（或同步带）、导轨、可移动滑块、传感器等组成，该导轨通过连接板（图中未示出）安装在Y轴滑动机构103的可移动滑块上，该电机安装在所述导轨的一侧，且该电机通过联轴器或同步带与传动丝杆（或同步带）的输入端连接，该可移动滑块可滑动的安装在导轨上，并通过丝杆螺母与传动丝杆连接，从而将传动丝杆的旋转转换成可移动滑块在导轨上的直线移动，传感器设置在导轨的两端，用于检测滑块是否到达两端极限位置，该传感器和电机驱动器分别通过电缆与打印机控制系统连接；该组件可自己设计制作，也可购买市售标准滑台模组。通过控制电机的运动，实现打印机的光源投影组件105的Z轴（上下）方向的手动和自动定位控制，由于该Y轴滑动机构103可以采用本领域技术人员所熟知的滑动机构，因此并未于图中详细示出，在此也不予以赘述。

加料清洗组件106：该加料清洗组件106包括加料清洗轴组件1061和加料清洗头1062，该加料清洗轴组件1061通过连接板安装在Z轴滑动机构104上，由电机（步进电机或伺服电机）、电机驱动器、传动丝杆（或同步带）、丝杆螺母、导轨、滑块、传感器等组成，该电机通过联轴器与传动丝杆的输入端连接，滑块安装在可滑动的导轨上，通过丝杆螺母与传动丝杆连接，从而将传动丝杆的旋转转换成滑块在导轨上的直线移动，传感器设置在导轨的两端，用于检测滑块是否到达两端极限位置，该传感器和电机驱动器分别通过电缆与打印机控制系统连接，该加料清洗轴组件1061竖直安装在Z轴滑动机构104上，实现加料清洗头1062的上下移动。该加料清洗轴组件1061可自己设计制作，也可购买市售标准滑台模组，由于该加料清洗轴组件1061可以采用本领域技术人员所熟知的滑动机构，因此并未于图中详细示出。该加料清洗头1062通过固定加料清洗头1062的夹具可拆卸地安装在加料清洗轴组件1061的滑块上，可通过控制加料清洗轴的电机的运动，实现加料清洗头1062的Z轴（上下）方向的手动和自动定位，该加料清洗头1062采用可更换设计，且该加料清洗头1062可为加料针头，便于用户根据打印材料特性选择适合的加料针孔直径。针头一端采用软管与自动加料清洗装置20连接，通过控制针头伸入到成型容器108内，实现往容器内加注打印材料或清水，也可吸取回收容器内多余的打印材料或排出不需要的废弃材料。

工作平台107：该工作平台107安装在X轴滑动机构102的可移动滑块上以可在X轴方向前后移动，该工作平台107上安装有可调定位夹具109，该可调定位夹具109包括固定在工作平台107上的定位块，且定位块上装配有定位机构（例如弹性件）以夹紧或放开成型容器108，即用于固定用户承接打印模型的成型容器108，从而在保证定位精度的同时方便用户更换容器和取出打印成品。该工作平台107内置第一温控装置，该第一温控装置包括加热元件（例如加热棒或加热板）和温度仪器（例如温度传感器），且该加热元件通过温度仪器与所述打印控制系统相连接，通过温控仪器可控制平台的温度，通过接触面和热辐射控制打印中用户成型容器108内打印材料的温度。

成型容器108：该成型容器108可以为用户自己的成型容器，如多孔板、培养皿、玻璃片等，且本打印机采用正置打印，可直接将模型打印在用户的容器或器皿内，而且可在平面内用户设置的多个位置进行模型打印。

光源投影组件105：该光源投影组件105包括光机组件1051、光学镜头1052和打印窗口1053，该光源投影组件105能够实现高精度，微米级别3D结构打印；其中，光机组件1051由光源（波长在350nm-420nm之间）、光学元件、DMD芯片、散热装置、及光机控制系统组成，该系统支持将计算机传输来的图像通过DMD阵镜和光学镜头1052投影到打印窗口1053，该光源波长范围内包含大量可使用的生物材料、高分子材料，可覆盖90%以上人体细胞外基质成分，以及固化后材料强度覆盖范围广。光学镜头1052可拆卸地安装于光机组件1051投影方向上，用于缩放经过光机的DMD阵镜反射来的紫外图像，实现匹配打印窗口1053的图像比例和最优分辨率。由于该光学镜头1052为可更换设计，从而能够满足用户使用时选择适合需求的投影放大或缩小倍率。该打印窗口1053可拆卸地固定在所述光学镜头1052下方，且窗口平面与镜头的距离可调节，方便投影画面在该窗口的准确聚焦的调节。且于该打印窗口1053上镀有特殊材料的离型膜，有利于打印过程中打印平面窗口与模型的分离。由于打印窗口1053也采用可更换设计，从而便于用户更换适合成型容器108孔洞尺寸的窗口尺寸。

在本发明的一个优选的实施例中，上述打印控制系统采用全自动打印控制系统，该打印机控制系统包括控制模块（控制器）、显示模块、输入模块（例如触摸屏或鼠标、键盘）和输出模块，输入模块、输出模块和显示模块均通过各种接口或电缆与控制模块相连接，控制模块根据输入模块的数据对打印机本体10和自动加料清洗装置20进行控制；具体的，控制器包括但不限于计算机、嵌入式控制器、平板电脑等；输入模块包括但不限于温控仪表、通讯模块、触摸屏、键盘、鼠标、按钮等；输出模块包括但不限于温控仪表、通讯模块、显示器、指示灯等；打印机本体10的电机、光机组件1051、光源、触摸屏、温控装置、开关按钮等均通过各自接口电路与该控制器连接，控制器内安装有打印机控制软件，通过触摸屏或鼠标、键盘与操作人员进行人机交互，设定各种参数和按照程序设计的动作进行运动、紫外曝光、加料、清洗等自动化控制，该打印控制系统支持通过内置的触摸屏、开关、按钮进行人机交互控制，同时也支持通过外接电脑、鼠标、键盘，甚至远程控制。

在本发明的一个优选的实施例中，上述自动加料清洗装置20包括壳体201、双向驱动泵204（优选的，该双向驱动泵204为双向定向驱动泵）、多通阀206、第二温控装置207（具体的，该第二温控装置207包括温控装置本体2071和温控面板2072）和若干材料容器203；该双向驱动泵204、多通阀206均设置于壳体201内；该多通阀206包括出料通道和若干进料通道；若干材料容器203均设置于第二温控装置207内，且若干材料容器203分别通过管路208与至少部分进料通道一一对应连接，且多通阀206的出料通道通过双向驱动泵204连接加料清洗头1062；多通阀206和双向驱动泵204均分别通过电机（双向驱动泵204通过电机M1、多通阀206通过电机M2）与打印机控制系统相连接，第二温控装置207与打印机控制系统相连接；该自动加料清洗装置20能够实现打印过程中的多种材料、多种步骤的连续自动化打印，该自动加料清洗装置20对于模拟复杂生物器官尤其有效，此外该自动加料清洗装置20可控温，从而能够保持生物墨水的可打印性。

在本发明的一个优选的实施例中，上述材料容器203的出口通过循环泵205（优选为蠕动泵）连接到该材料容器203的入口以实现材料容器203内打印材料的自循环 ，可使生物墨水保持循环状态，防止由于打印材料发生沉淀而导致打印材料不均匀的现象，保证材料的均一性，且该循环泵205通过电机（分别为电机M3、电机M4、电机M5、电机M6）与打印机控制系统相连接。

在本发明的一个优选的实施例中，上述自动加料清洗装置20还包括废水容器209和清水容器208，且多通阀206还包括进水通道和出水通道；该清水容器208通过管路连接进水通道，废水容器209通过管路连接出水通道。

下面对本发明中自动加料清洗装置20的原理和部件结构进行详细的阐述：

温度控制：作业人员将打印所需的生物材料装入材料容器203，再将该容器放置于第二温控装置207中的固定支架202上，根据生物材料保存需要在温控面板2072上设定好温度，本装置的打印控制系统自动将放置生物材料的环境温度恒温在设定温度。

管路连接：该自动加料清洗装置20支持最多8种打印材料的连接，即该多通阀206为8通道切换阀（该8通道分别为通道CH1、CH2、CH3、CH4、CH5、CH6、CH7、CH8），只需将盛有需要使用的打印材料的材料容器203通过连接头连接到对应通道的管路即可。也可以将清水容器208和废水容器209连接到其中的两路通道，这样本装置就可以通过控制双向驱动泵204的正反转和多通阀206的切换配合，完成自动清洗功能。

循环控制：打印控制系统可根据用户的设置参数，自动开启或停止循环控制功能，通过循环控制生物材料的流动，可防止生物材料中细胞、药物、或其他分子的沉淀，保证材料均一性，代替人工定期搅拌操作。

打印材料切换：打印控制系统根据接收到的材料切换指令要求，控制多通道切换阀的位置切换，实现不同打印材料容器203或清洗用水的容器与双向驱动泵204的连接切换，多通阀206使用步进电机控制，可精准控制各通道的准确对位。

定量加料控制：打印控制系统根据接收到的加料指令，控制双向驱动泵204在设定速度下旋转指定的角度，具体的，双向驱动泵204使用蠕动泵、采用步进电机控制，步进电机可以精确控制加料速度和加料量，还可以通过控制步进电机的旋转方向，实现材料的供应、回收，实现材料的多次复用，减少浪费。另外，当多通阀206的其中两个通道分别连接到清水容器208和废水容器209时，利用其正反转功能，可以实现对3D打印产品和打印成型槽的自动清洗功能。

下面对本发明中打印机的使用操作步骤进行详细的阐述：

1、开启3D打印机和自动加料清洗装置电源，打印机本体开机、打印控制系统启动。

2、打印本体和自动加料清洗装置内的温控系统开始按照设定的温度进行预热和恒温控制。

3、在自动加料清洗装置的材料容器内加入所需打印材料，自动加料清洗装置开始按照设置的循环速度和节拍进行材料的循环控制，保证材料的均一性。

4、在触摸屏画面上点击初始化按钮，设备开始自动寻找设备原点并完成其他所需的初始化操作。

5、装入用于承载打印材料和模型的成型容器，比如多孔板，并使用打印平台上的可调定位夹具进行固定。

6、在触摸屏上选择要打印的模型、多孔位的打印的顺序、打印参数等。

7、按下打印启动按钮。

8、打印机控制加料针头移动并伸入到打印孔位容器中。

9、加料装置控制多通阀自动切换到设定打印材料的通道，然后加料泵启动，将打印材料加入到成型容器中。

10、打印机控制打印窗口从上方移动并伸入到打印容器底部，并控制光机投影曝光打印层图像，同时打印机控制打印窗口按照设定的速度向上抬起，实现正置连续曝光成型打印。如果用户设定的参数要求采用间歇打印模式，本系统将采用间歇式逐层曝光打印。

11、当前孔位打印完成后，打印窗口将自动退出到打印孔位上方，如果设置参数中要求了清洗功能，则继续控制针头伸入到打印孔位，吸取容器中的多余材料，并加注清水，反复多次后完成清洗操作，并退出到该孔位的上方。

12、如果用户参数设置了多个位置打印，则系统将按照设定的打印位置和参数继续完成其他孔位的加料、打印和清洗。

13、完成所有打印任务后，打印机本体各滑动机构回到原点，完成打印。

14、整个打印过程中，触摸屏界面上均会显示实时的打印状态信息。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种智能光固化生物打印机，其特征在于，包括打印控制系统、打印机本体和自动加料清洗装置；

所述打印控制系统分别与所述打印机本体和所述自动加料清洗装置相连接以控制所述打印机本体和所述自动加料清洗装置工作；

所述打印机本体包括光源投影组件、加料清洗组件和工作平台；

所述光源投影组件和加料清洗组件均设置于所述工作平台之上，所述光源投影组件包括光机组件、光学镜头和打印窗口；所述光学镜头和所述打印窗口配置于所述光机组件投射出光线的光学路径内；

所述加料清洗组件包括加料清洗轴组件和加料清洗头，所述加料清洗头安装在所述加料清洗轴组件上，所述加料清洗头与所述自动加料清洗装置相连接；

所述工作平台内设置有第一温控装置，所述工作平台用于放置成型容器，且所述工作平台上设置有可调定位夹具以对所述成型容器进行定位；

其中，在三维坐标系中，所述光源投影组件和所述加料清洗头均可沿高度维度方向移动，且所述光源投影组件和所述加料清洗头均可沿剩余两个维度方向中的至少一个维度方向同向移动，当所述光源投影组件和所述加料清洗头仅可沿剩余两个维度方向中的一个维度方向移动时，所述工作平台至少可沿另一维度方向移动；

所述自动加料清洗装置包括双向驱动泵、多通阀和若干材料容器；所述多通阀包括出料通道和若干进料通道；若干所述材料容器分别通过管路与至少部分所述进料通道一一对应连接，且所述多通阀的出料通道通过所述双向驱动泵连接所述加料清洗头；所述多通阀和所述双向驱动泵均分别通过电机与所述打印机控制系统相连接；

所述自动加料清洗装置还包括废水容器和清水容器，且所述多通阀还包括进水通道和出水通道；所述清水容器通过管路连接所述进水通道，所述废水容器通过管路连接所述出水通道；

所述光源投影组件能够实现高精度，微米级别3D结构打印；

所述光学镜头可拆卸地安装于所述光机组件投影方向上，用于缩放经过所述光机组件的DMD阵镜反射来的紫外图像，实现匹配所述打印窗口的图像比例和最优分辨率。

2.如权利要求1所述的智能光固化生物打印机，其特征在于，

所述打印机本体还包括机架、X轴滑动机构、Y轴滑动机构、Z轴滑动机构；

所述高度纬度方向为Z轴方向，所述剩余两个纬度方向分别为X轴方向和Y轴方向；

所述机架包括打印机底座和固定在所述打印机底座上的竖直安装架；所述X轴滑动机构固定设置在所述打印机底座上，所述Y轴滑动机构固定在竖直安装架上，所述Z轴滑动机构设置于所述Y轴滑动机构的可移动的滑块上，所述光源投影组件设置于所述Z轴滑动机构的可移动滑块上，所述加料清洗轴组件设置于所述Z轴滑动机构上，且所述加料清洗头安装于加料清洗轴组件的可移动滑块上以沿所述加料清洗轴组件在Z轴方向上滑动，所述工作平台固定设置于所述X轴滑动机构的可移动滑块上。

3.如权利要求1所述的智能光固化生物打印机，其特征在于，所述自动加料清洗装置还包括第二温控装置；

若干所述材料容器均设置于所述第二温控装置内，

所述第二温控装置与所述打印机控制系统相连接。

4.如权利要求3所述的智能光固化生物打印机，其特征在于，所述材料容器的出口通过循环泵连接到该材料容器的入口以实现所述材料容器内打印材料的自循环，且所述循环泵通过电机与所述打印机控制系统相连接。

5.如权利要求1所述的智能光固化生物打印机，其特征在于，所述光学镜头可拆卸地安装在所述光机组件上，所述打印窗口可拆卸地安装在所述光学镜头上。

6.如权利要求1所述的智能光固化生物打印机，其特征在于，所述打印机控制系统包括控制模块、显示模块、输入模块和输出模块，所述输入模块、输出模块和所述显示模块均与所述控制模块相连接，所述控制模块根据所述输入模块的数据对所述打印机本体和自动加料清洗装置进行控制。

7.如权利要求1所述的智能光固化生物打印机，其特征在于，所述机架上还设置灭菌装置，且所述灭菌装置与所述打印控制系统相连接。

8.如权利要求1所述的智能光固化生物打印机，其特征在于，所述成型容器为多孔板、培养皿或玻璃片。

9.如权利要求1所述的智能光固化生物打印机，其特征在于，所述打印窗口上镀有离型膜。

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