CN206085685U - 生物打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生物打印机,包括喷头(4)和清除装置，喷头(4)具有用于喷射生物材料的喷口；清除装置用于清除所述喷头(4)的喷口处附着的生物材料。应用本申请的技术方案，生物打印机包括用于清除喷头(4)的喷口处附着的生物材料的清除装置，以改善现有技术中存在的人工去除喷口处附着的生物材料而使得操作人员的劳动强度较大、工作效率低下的问题。

Description

生物打印机

技术领域

本实用新型涉及生物打印技术领域，具体而言，涉及一种生物打印机。

背景技术

生物打印机是指利用3D打印的原理和方法，将生物材料(包括天然的或合成的生物材料以及生物相容性材料)打印成为设计的三维结构体的设备。利用生物材料(例如细胞)和生物相容性材料(例如细胞溶液)制成生物墨汁，生物打印机的喷头移动并将生物墨汁喷出，通过程序控制喷头运动打印生物墨汁，将生物墨汁按照预设的目标打印物体的三维构建数字模型打印成型。

与普通的3D打印技术相比，生物打印技术的特点在于其所生产的生物组织或器官还具有一定的生物学功能，需为细胞和组织的进一步生长提供条件，因此，生物3D打印技术在发展中面临着许多不同于普通3D打印技术的特定技术问题。

首先，由于生物墨汁中通常包含温敏特性的物质，因此生物墨汁通常是在高温环境下具有较好的流动性，而在室温等环境下流动性较差。而在打印之前，由于喷头的端部温度较低、生物墨汁供给不连续等原因，生物墨汁从温度相对较高的喷头中挤出时，容易在喷头的喷口处冷凝结块或发生阻塞，影响到后续打印的材料纯净度和位置精度。

另外，在喷头形成能够进行打印的均匀生物墨汁流体之前、以及打印完成以后，通常都会有多余的生物墨汁，若不及时地对这部分生物墨汁残液进行收集，容易对打印平台造成污染，并可能影响到整个打印环境的洁净程度。

传统的方案中，当喷头的喷口处附着有包含生物材料的生物墨汁时，由于喷口处的生物墨汁暴露在空气中，容易发生凝结进而会堵塞喷口。通常做法是用人工手动去除。采用人工去除凝结的生物材料，增大了操作人员的劳动强度、工作效率低下。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种生物打印机，以改善现有技术中存在的人工去除喷头的喷口处附着的生物材料使得操作人员的劳动强度、工作效率低下的问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，本实用新型提供了一种生物打印机，生物打印机包括：

喷头，具有用于喷射生物材料的喷口；以及

清除装置，用于清除喷头的喷口处附着的生物材料。

可选地，清除装置包括清除部件，喷头与清除部件能够相对于彼此移动，以刮除喷口处附着的生物材料。

可选地，喷头设有用于喷射生物材料的喷口，清除部件与喷口能够在喷口所位于的平面上相对于彼此移动。

可选地，清除部件与平面平行地延伸。

可选地，清除部件包括绳状件，绳状件与平面平行地延伸。

可选地，清除部件包括刃部，刃部与平面平行地延伸。

可选地，喷头与清除部件能够沿垂直于平面的方向相对于彼此移动。

可选地，还包括检测装置，用于检测沿着垂直于平面的方向喷头与清除部件之间的距离。

可选地，清除装置包括加热部件,用于加热在喷口处附着的生物材料。

可选地，喷头与加热部件能够相对于彼此移动。

可选地，加热部件设置在喷头上。

可选地，加热部件沿喷头的周向布置。

应用本申请的技术方案，生物打印机包括用于清除喷头的喷口处附着的生物材料的清除装置，以改善现有技术中存在的人工去除喷口处的生物材料使得操作人员的劳动强度较大、工作效率低下的问题。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型的实施例的生物打印机的结构示意图；以及，

图2示出了本实用新型的实施例的生物打印机的局部放大图。

图中：1、运动平台基座；2、第一线性模组；3、第二线性模组；4、喷头；5、旋转机构；6、旋转杆；7、气路控制组件；8、电器控制组件；9、基座；10、清除部件；11、检测装置；12、容纳腔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

“生物打印”是指：利用生物材料(包括但不限于，生物分子例如蛋白质，脂质，核酸和代谢产物；细胞例如细胞溶液、含细胞的凝胶、细胞悬浮液、细胞浓缩物、多细胞聚集体和多细胞体；亚细胞结构例如细胞器和细胞膜；与生物分子相关的分子例如合成的生物分子或生物分子的类似物)的打印。

生物材料可以为微囊，微囊是指含有细胞和生物相容性材料的微结构(例如，微米级至毫米级的结构)，其中，细胞被包裹在所述生物相容性材料内。本实用新型的微囊在生理环境下(例如4-37℃，例如pH在6-8之间，例如在生理环境的流体剪切力下)具有稳定的结构。优选地，微囊具有在吸取或挤压中不会造成微囊破碎的力学强度。

如本文中使用的术语“生物打印机”是指将上述的生物材料按照预定的模式沉积材料的设备。在本申请中，生物打印机优选地通过与自动的或半自动的、计算机辅助的三维原型装置(例如生物打印机)相匹配以使生物材料按照预定的模式沉积材。

图1示出了本实施例的生物打印机的结构示意图。图2示出了本实施例的生物打印机的局部的放大图。

结合图1和图2所示，本实施例的生物打印机包括运动平台基座1、安装在运动平台基座1上的第一线性模组2和安装在第一线性模组2上的第二线性模组3。第二线性模组3能够沿第一线性模组2移动。

第一线性模组2包括用于引导第二线性模组3移动的第一导轨和用于驱动第二线性模组3沿第一导轨移动的第一驱动部。

可选地，第一驱动部包括丝杠、与丝杠螺纹配合的螺套和用于驱动丝杠转动的电机。丝杠的延伸方向与第一导轨的延伸方向一致，螺套与第二线性模组3连接。电机驱动丝杠转动时，螺套沿丝杆移动，螺套带动第二线性模组3沿第一导轨移动。

生物打印机还包括电器控制组件8，电器控制组件8与电机连接，用以控制电机的行程、转速等参数。电机可以为伺服电机或步进电机。

生物打印机还包括用于喷射生物材料的喷头4，喷头4安装在第二线性模组3上，喷头4能够沿第二线性模组3移动。

第二线性模组3的延伸方向垂直于第一线性模组2。可选地，第二线性模组包括用于引导喷头4移动的第二导轨和用于驱动喷头4沿第二导轨移动的第二驱部。第二导轨的延伸方向垂直于第一导轨。

可选地，第二驱动部包括气缸，气缸的活塞杆与喷头4连接，以驱动喷头4沿第二导轨移动。

生物打印机还包括气路控制组件7，气路控制组件7用于控制气缸。

因此，喷头4能够随第二线性模组3沿第一线性模组2移动，且喷头4还可能够沿第二线性模组3移动。

生物打印机还包括用于承载生物材料的打印基底。喷头4能够按照设计的轨迹移动，以在打印基底上打印出设计的结构。

本实施例中，打印基底包括旋转杆6，旋转杆6的延伸方向与第一线性模组2的延伸方向一致。旋转杆6能够以其轴心为旋转中心转动。

生物打印机还包括用于驱动旋转杆6转动的旋转机构5。旋转机构5具有能够转动的两个夹持部，两个夹持部间隔设置。两个夹持部分别夹持旋转杆6的两端。

喷头4随第二线性模组3沿第一线性模组2移动的过程中，喷头4能够沿旋转杆6的轴向在旋转杆6的周面上喷涂生物材料。旋转杆6转动的过程中，喷头4能够沿旋转杆6的周向喷涂生物材料。

为了清除喷头4的喷口处附着的生物材料，本实施例的生物打印机还包括用于清除附着在喷口处的生物材料的清除装置，以解决现有技术中存在的人工去除喷口处附着的生物材料使得操作人员的劳动强度较大、工作效率低下的问题。

结合图1和图2所示，清除装置包括清除部件10，喷头4与清除部件10能够相对于彼此移动，以刮除喷头4的喷口处附着的生物材料。

可选地，清除部件10与喷口能够在喷口所位于的平面上相对于彼此移动。

本实施例中，喷头4的喷口所位于的平面平行于第一线性模组2和旋转杆6，且上述的平面垂直于第二线性模组3。

清除部件10与喷口所位于的平面平行地延伸。优选地，清除部件10与喷头4能够沿垂直于清除部件10的方向相对移动，以便于清除喷口处附着的生物材料。

具体地，清除部件10的延伸方向垂直于第一线性模组2的延伸方向，喷头4随第二线性模组3沿第一线性模组2移动时，喷头4的喷口能够相对于清除部件10沿垂直于清除部件10的方向移动，从而刮除喷头4的喷口处附着的生物材料。

本实施例中，清除部件10包括绳状件。优选地，绳状件为钢丝。绳状件沿垂直于喷头4的喷口所位于的平面延伸，且绳状件垂直于第一线性模组2。

还可以为，清除部件10具有与喷头4的喷口所位于的平面平行地延伸的刃部。刃部沿垂直于喷头4的喷口所位于的平面延伸，且刃部的延伸方向垂直于第一线性模组2。

参见图2，生物打印机还包括设置在清除部件10的下方的容纳腔12，容纳腔12用于容纳清除部件10清除的生物材料。

容纳腔12设置在基座9上，清除部件10安装在容纳腔12的上方。可选地，基座9设置在旋转杆6的延长线上。

本实施例中，喷头4沿第二线性模组3移动的过程中，喷头4与清除部件10在垂直于喷口所位于的平面的方向上的距离改变，以调整喷头4与清除部件10在垂直于上述平面的方向上的距离。

生物打印机还包括检测装置11，检测装置11用于检测沿着垂直于喷头4的喷口所在平面的方向喷头4与清除部件10之间的距离。可选地，检测装置11为距离传感器。

通孔监控喷头4与清除部件10在垂直于上述的平面的方向上的距离，将喷头4和清除部件10移动至有利于清除的生物材料的距离。

本实施例中，利用清除装置附着在喷头4的喷口处的生物材料的过程为：

首先，使喷头4随第二线性模组3沿第一线性模组移动至与清除部件10相对的位置(也即图1所示的基座9的正上方)；

其次，使得喷头4沿第二线性模组3移动至与清除部件10靠近的位置；

然后，使得喷头4随第二线性模组3沿第一线性模组移动，以使清除部件10清除附着在喷头4的喷口处的生物材料。

为了将喷口处附着的生物材料清除的更加彻底，本实施例的生物打印机还包括用于加热喷口处附着的生物材料的加热部，生物材料在被加热部加热后变为液体，从而生物材料更加顺利的与喷头4相分离。

可选地，加热部与喷头4能够相对移动。例如，将加热部设置在基座9上，需要清除喷头4的喷口处附着的生物材料时，喷头4沿第二线性模组3移动至与加热部靠近的位置，以便于加热部加热喷头4上的生物材料。

还可以为，加热部件设置在喷头4上。加热部包括电热元件与电热元件连接的开关，在需要清除喷头4上的生物材料时，可以控制电热元件加热生物材料，以便于生物材料与喷头4相分离。

进一步地，加热部沿喷头4的周向布置，以加热喷头4的喷口的周向上各个位置的生物材料。

以上所述仅为本实用新型的示例性实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种生物打印机，其特征在于，包括：

喷头(4)，具有用于喷射生物材料的喷口；

清除装置，用于清除所述喷头(4)的喷口处附着的所述生物材料；

所述清除装置包括清除部件(10)，所述喷头(4)与所述清除部件(10)能够相对于彼此移动，以刮除所述喷口处附着的所述生物材料。

2.根据权利要求1所述的生物打印机，其特征在于，所述清除部件(10)与所述喷口能够在所述喷口所位于的平面上相对于彼此移动。

3.根据权利要求2所述的生物打印机，其特征在于，所述清除部件(10)与所述平面平行地延伸。

4.根据权利要求2所述的生物打印机，其特征在于，所述清除部件包括绳状件，所述绳状件与所述平面平行地延伸。

5.根据权利要求2所述的生物打印机，其特征在于，所述清除部件包括刃部，所述刃部与所述平面平行地延伸。

6.根据权利要求2所述的生物打印机，其特征在于，所述喷头(4)与所述清除部件(10)能够沿垂直于所述平面的方向相对于彼此移动。

7.根据权利要求2所述的生物打印机，其特征在于，还包括检测装置(11)，用于检测沿着垂直于所述平面的方向所述喷头(4)与所述清除部件(10)之间的距离。

8.根据权利要求1所述的生物打印机，其特征在于，所述清除装置包括加热部件,用于加热在所述喷口处附着的所述生物材料。

9.根据权利要求8所述的生物打印机，其特征在于，所述喷头(4)与所述加热部件能够相对于彼此移动。

10.根据权利要求8所述的生物打印机，其特征在于，所述加热部件设置在所述喷头(4)上。

11.根据权利要求10所述的生物打印机，其特征在于，所述加热部件沿所述喷头(4)的周向布置。