CN210617311U - 一种采用低温成型生物电纺3d打印装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用低温成型生物电纺3D打印装置，包括壳体和位于壳体外壁的保护罩，壳体内的顶端设有水平横向设置的打印喷头运动平台，打印喷头运动平台的底端设有与其相匹配的打印喷头，打印喷头运动平台上且位于打印喷头的顶端套设有与其相匹配的料筒，料筒上套设有与其相匹配的加热套，壳体内的一侧设有与料筒电性连接点的气压挤出系统，且壳体内的底端且位于打印喷头的下发设有打印平台。有益效果：在电纺生物D打印的基础上，通过加装制冷平台，使得打印材料在平台中迅速冷却凝固，维持打印物体形态结构，大大提高打印成型性。该装置操作方便，解决了生物三维打印材料成型性较差的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及生物三维打印技术领域，具体来说，涉及一种采用低温成型生物电纺3D打印装置。
背景技术
生物3D打印技术是一种能够在三维模型驱动下，按照增材制造原理定位装配生物材料乃至细胞，并用来制造医疗器械、组织工程支架和组织器官的装备。由于受生物材料性能的限制，目前生物三维打印技术是基于熔融挤出或者常温挤出的。但是这种挤出打印精度较差，单丝直径大，孔隙率低，很难达到良好的效果。而电纺打印精度高，单丝直径小，孔隙率高，更适合于生物打印使用。
而对于打印材料而言，普遍来说，有机高分子材料(如PCL，PLGA，PLLA等)力学性质好，生物材料(如脱细胞基质、水凝胶等)则具有生物相容性好的优势，但是无论采用何种材料，都存在有打印后结构成型性的问题。因此，通过低温凝固，维持打印后的结构有助于改善电纺生物3D打印的成型性，并大大扩展了打印材料的范围，使得很多之前不适合打印的材料能够打印并进一步加工。
生物3D打印挤出装置面临的重大问题是其打印分辨率较低，目前最高精度的生物3D打印装置仅仅为150μm以上。而生物组织的纤维结构通常是几百纳米乃至几个微米级别，对于当前生物三维打印装备来说，这几乎是不可能实现的。因此，采用电纺生物3D打印能够更好的解决打印分辨率的问题。但同时，由于打印的精细化，对于打印材料就有了更高的要求，材料必须具有良好的均一性和较低的黏性，但这样使得打印后结构的成型性较差。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种采用低温成型生物电纺3D打印装置，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：
一种采用低温成型生物电纺3D打印装置，包括壳体和位于所述壳体外壁的保护罩，所述壳体内的顶端设有水平横向设置的打印喷头运动平台，所述打印喷头运动平台的底端设有与其相匹配的打印喷头，所述打印喷头运动平台上且位于所述打印喷头的顶端套设有与其相匹配的料筒，所述料筒上套设有与其相匹配的加热套，所述壳体内的一侧设有与所述料筒电性连接点的气压挤出系统，且所述壳体内的底端且位于所述打印喷头的下发设有打印平台，所述打印平台的上套设有与其相匹配的制冷平台，所述打印平台与位于所述壳体内壁一侧的高压静电发生器相电性连接，所述高压静电发生器的正极与所述打印喷头相电性连接，所述壳体内远离所述高压静电发生器的一侧设有与所述制冷平台相连接的制冷压缩机，所述壳体的一侧设有与其相匹配的自动控制装置。
作为优选的，所述制冷平台与所述打印平台之间设有导热绝缘陶瓷，制冷的同时避免电场影响。
作为优选的，所述打印喷头运动平台控制打印喷头的X轴与Y轴水平运动。
作为优选的，所述高压静电发生器的负极与所述打印平台相电性连接。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种采用低温成型生物电纺3D打印装置的制备方法。
该采用低温成型生物电纺3D打印装置的制备，包括以下步骤：
将高分子材料或细胞水凝胶材料加入料筒；
加热套加热熔融材料，细胞水凝胶材料或其他部分生物材料不需加热；
自动控制装置中导入三维模型并设置好相关打印参数；
打开高压静电发生器和气压挤出系统，调节电压到打印喷头可以稳定喷出较细的纤维；
打印过程中，由打印喷头运动平台带动打印喷头沿着X轴与Y轴运动，打印纤维堆积在打印平台上，打印平台沿着Z轴运动；
材料打印至打印平台后，经由制冷平台持续制冷，使得打印材料在堆积至打印平台后，迅速冷却冰冻凝固，维持打印形态，经过反复堆积最终打印得到三维立体的生物样品；
通过组合多个打印头，可以同时打印由多种不同高分子材料和多种不同细胞水凝胶材料组合而成的复杂组分生物样品。
本实用新型的有益效果为：在电纺生物3D打印的基础上，通过加装制冷平台，使得打印材料在平台中迅速冷却凝固，维持打印物体形态结构，大大提高打印成型性。该装置操作方便，解决了生物三维打印材料成型性较差的问题。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例的一种采用低温成型生物电纺3D打印装置的结构示意图；
图2是根据本实用新型实施例的一种采用低温成型生物电纺3D打印装置的制备方法的步骤流程图。
图中：
1、壳体；2、保护罩；3、打印喷头运动平台；4、打印喷头；5、料筒；6、加热套；7、气压挤出系统；8、打印平台；9、制冷平台；10、高压静电发生器；11、制冷压缩机；12、自动控制装置。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
根据本实用新型的实施例，提供了一种采用低温成型生物电纺3D打印装置及其制备方法。
实施例一；
如图1-2所示，根据本实用新型实施例的采用低温成型新型生物电纺3D打印装置及其制备方法，包括壳体1和位于所述壳体1外壁的保护罩2，所述壳体1内的顶端设有水平横向设置的打印喷头运动平台3，所述打印喷头运动平台3的底端设有与其相匹配的打印喷头4，所述打印喷头运动平台3上且位于所述打印喷头4的顶端套设有与其相匹配的料筒5，所述料筒5上套设有与其相匹配的加热套6，所述壳体1内的一侧设有与所述料筒5电性连接点的气压挤出系统7，且所述壳体1内的底端且位于所述打印喷头4的下方设有打印平台8，所述打印平台8的上套设有与其相匹配的制冷平台9，所述打印平台8与位于所述壳体1内壁一侧的高压静电发生器10相电性连接，所述高压静电发生器10的正极与所述打印喷头4相电性连接，所述壳体1内远离所述高压静电发生器10的一侧设有与所述制冷平台9相连接的制冷压缩机11，所述壳体1的一侧设有与其相匹配的自动控制装置12。
实施例二；
如图1-2所示，所述制冷平台9与所述打印平台8之间设有导热绝缘陶瓷，制冷的同时避免电场影响，所述打印喷头运动平台3控制打印喷头4的X轴与Y轴水平运动，所述高压静电发生器10的负极与所述打印平台8相电性连接。
为了更清楚的理解本实用新型的上述技术方案，以下通过具体实例对本实用新型的上述方案进行详细说明。
该采用低温成型生物电纺3D打印装置的制备，包括以下步骤：
步骤S101，将高分子材料或细胞水凝胶材料加入料筒5；
步骤S103，加热套6加热熔融材料，细胞水凝胶材料或其他部分生物材料不需加热；
步骤S105，自动控制装置12中导入三维模型并设置好相关打印参数；
步骤S107，打开高压静电发生器10和气压挤出系统7，调节电压到打印喷头4可以稳定喷出较细的纤维；
步骤S109，打印过程中，由打印喷头运动平台3带动打印喷头4沿着X轴与Y轴运动，打印纤维堆积在打印平台8上，打印平台8沿着Z轴运动；
步骤S111，材料打印至打印平台8后，经由制冷平台9持续制冷，使得打印材料在堆积至打印平台8后，迅速冷却冰冻凝固，维持打印形态，经过反复堆积最终打印得到三维立体的生物样品；
步骤S113，通过组合多个打印头，可以同时打印由多种不同高分子材料和多种不同细胞水凝胶材料组合而成的复杂组分生物样品。
综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，在电纺生物3D打印的基础上，通过加装制冷平台，使得打印材料在平台中迅速冷却凝固，维持打印物体形态结构，大大提高打印成型性。该装置操作方便，解决了生物三维打印材料成型性较差的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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 (4)
1.一种采用低温成型生物电纺3D打印装置，其特征在于，包括壳体(1)和位于所述壳体(1)外壁的保护罩(2)，所述壳体(1)内的顶端设有水平横向设置的打印喷头运动平台(3)，所述打印喷头运动平台(3)的底端设有与其相匹配的打印喷头(4)，所述打印喷头运动平台(3)上且位于所述打印喷头(4)的顶端套设有与其相匹配的料筒(5)，所述料筒(5)上套设有与其相匹配的加热套(6)，所述壳体(1)内的一侧设有与所述料筒(5)电性连接点的气压挤出系统(7)，且所述壳体(1)内的底端且位于所述打印喷头(4)的下方设有打印平台(8)，所述打印平台(8)的上套设有与其相匹配的制冷平台(9)，所述打印平台(8)与位于所述壳体(1)内壁一侧的高压静电发生器(10)相电性连接，所述高压静电发生器(10)的正极与所述打印喷头(4)相电性连接，所述壳体(1)内远离所述高压静电发生器(10)的一侧设有与所述制冷平台(9)相连接的制冷压缩机(11)，所述壳体(1)的一侧设有与其相匹配的自动控制装置(12)。
2.根据权利要求1所述的一种采用低温成型生物电纺3D打印装置，其特征在于，所述制冷平台(9)与所述打印平台(8)之间设有导热绝缘陶瓷，制冷的同时避免电场影响。
3.根据权利要求2所述的一种采用低温成型生物电纺3D打印装置，其特征在于，所述打印喷头运动平台(3)控制打印喷头(4)的X轴与Y轴水平运动。
4.根据权利要求3所述的一种采用低温成型生物电纺3D打印装置，其特征在于，所述高压静电发生器(10)的负极与所述打印平台(8)相电性连接。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921471939.0U CN210617311U (zh) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | 一种采用低温成型生物电纺3d打印装置 |
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| CN201921471939.0U CN210617311U (zh) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | 一种采用低温成型生物电纺3d打印装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210617311U true CN210617311U (zh) | 2020-05-26 |
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ID=70757210
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| CN201921471939.0U Active CN210617311U (zh) | 2019-09-05 | 2019-09-05 | 一种采用低温成型生物电纺3d打印装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210617311U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110466153A (zh) * | 2019-09-05 | 2019-11-19 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种采用低温成型生物电纺3d打印装置及其制备方法 |
| CN113751727A (zh) * | 2021-08-26 | 2021-12-07 | 南方科技大学 | 3d打印喷头及3d打印装置 |
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2019
- 2019-09-05 CN CN201921471939.0U patent/CN210617311U/zh active Active
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