JP7365239B2 - デュアルアーム機構を備える無菌プリンタシステム - Google Patents
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Description
本出願は、2017年5月25日に出願された、米国特許仮出願第62/511292号明細書からの優先権を主張し、その内容を参照により本明細書に援用される。
1つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面及び以下の説明に記載される。本開示のその他の特徴、態様及び利点は、説明、図面及び特許請求の範囲によって明らかになる。図面において、同様の符号が複数の図面に亘って同様の構成要素示すのに用いられる。
図1Aを参照し、一実施形態に係るシステムの斜視図を示す。前記システムは、ハウジング101と、生体材料が印刷先端部(堆積先端部)から堆積され得る、印刷ベッド又は台111とを備えるプリンタアセンブリであり、以下に詳細を説明する。台111の高さは、先端部高さ設定装置とも呼ばれてもよい先端部高さ機構110によって測定されてもよく、台111が堆積先端部に対してどこに位置するかを判定している。
図2Aは、一実施形態に係る、モータアセンブリ及び台を備えるシステムの一部分の側面斜視図である。図2Aに示すように、台111は複数のガイドピン113の上方に上昇する。ガイドピン113は、構造支柱を設け、シャーシ120の上方に台111を上昇させる役目を果たす。さらに、ガイドピン113は、台111の回転を回避し、台111の高度及び鉛直方向の移動を維持する。少なくとも一実施形態において、ガイドピン113は、台111の回転を防ぎ、ベッド上の動きを直線状且つ水平に保つ。ガイドピン113は、ガイドピン113の周囲に同心円状に設けられたブッシュ114と共に配置されるように構成される。ブッシュ114は、シャーシ120に連結され、台111をシャーシ120に搭載する。さらに、中央のプラットフォーム294は、プラットフォーム294の裏面が台111の略中心に配置され、シャーシ120に連結される。中央のプラットフォーム294は、主ネジ116を収納する大きさの少なくとも1つの孔を備える。プラットフォーム294は、プーリ117を適所に保持する。モータ102は、駆動ベルト118に連結され、主ネジ116の駆動を達成することによって台111の高さを調整するように構成される。
図3Cは、一実施形態に係る、押出システムを備えるシステムの断面図である。押出システムは、以下に記載する生体材料の流動方向を規制するための弁と共に、プランジャと、プランジャアクチュエータと、注入器の構成要素とを備える。押出システムには、下部アーム230が設けられる。図3Cに示すように、一組のプーリ257、258の他に、モータ255が設けられ、下部アーム230に接続された押出機の構成要素の移動を達成する。プーリ258は、モータ255とプーリ257との間に動力を伝達する、アクチュエータモータプーリである。プーリ257は、モータ255と主ネジ248との間に動力を伝達する、主ネジプーリである。モータ255によって駆動するベルトは、プーリ257、258を接続し、下部プーリ258は、外側にネジ山を有する主ネジ248を回転させる。モータ255は、(例えば、プログラム可能制御装置からの)信号に応じて主ネジ248を回転し、プランジャアクチュエータ249を介してプランジャ240を作動することによって、注入器245の移動を制御するように構成される。
図3Aは、一実施形態に係るシステムの一部分の上面図である。図3Aに示すように、肩関節210は上部アーム220と整列する。上部アーム220は、下部アーム230と同一の軸線方向に配置され、上方から見ると直線状に見える。図3Bは、一実施形態に係るシステムの一部分の上面断面図である。図3Aと共に、図3Bの断面図において、上部アーム220及び下部アーム230は、直線状に整列する。上部アーム220は、肩関節210を中心に自由に回転する。下部アーム230及び肘関節221は、上部アーム220から自由に回転する。肩関節210の内部において、スプライン182が上部アーム220に設けられる。スプラインは、上部アーム220の裏面に設けられる。スプライン182は、上部アーム220のスプラインアームリンク機構と整合する。
図5Aは、一実施形態に係る、モータアームアセンブリの第1斜視図である。モータアームアセンブリは、第1モータ280と、第2モータ299とを備える。第1モータ280は、第1リンク機構281を介して肩関節駆動軸264に連結される第1主ネジ282を含む、第1アセンブリに連結されて、下部アーム230の駆動を制御する。第2モータ299は、第2リンク機構297を介して肩関節軸264に連結される第2主ネジ296を含む、第2アセンブリに連結されて、上部アーム220の駆動を制御する。
図6Aは、一実施形態に係る、使い捨て式障壁を含むシステムの一部分の斜視図である。使い捨て式障壁285は、入口289を備え、上部アーム220及び下部アーム230を備えるプリンタアームアセンブリが、第1側1から入口289に挿通されるように、入口289が形成される。使い捨て式障壁285の下部周囲10は、使い捨て式印刷プラットフォーム2が障壁285で囲まれるように、使い捨て式印刷プラットフォーム2を越えて延びる。幾つかの実施形態において、使い捨て式印刷プラットフォーム2は、上述の台111の上方に設けられてもよい。例えば、所定数の3D構造を製作する各印刷セッションの後に、障壁285を交換した際に、又はその他の時間に、使い捨て式印刷プラットフォームを交換してもよい。少なくとも一実施形態において、使い捨て式印刷プラットフォーム2は、台111を封止するように構成されてもよい。使い捨て式印刷プラットフォームは、台111より小さくてもよいが、複数の構造を使い捨て式印刷プラットフォームの上で作製するのに充分な大きさを有する。少なくとも一実施形態において、使い捨て式印刷プラットフォーム2は、円板状又は台111の形状に適合若しくは非適合の形状に形成される。使い捨て式印刷プラットフォーム2は、金属製、金属合金製、プラスチック製又はそれらの何れの組み合わせによる印刷ベッドを覆うプラスチック製の鞘を備えてもよい。少なくとも一実施形態において、使い捨て式印刷プラットフォーム2は、ステンレススチール及び/又はプラスチックを備える。取付タブ11を角部に配置し、例えば、ハウジング101の印刷アセンブリのアンカー点に取り付けてもよい。
図7は、一実施形態に係る、印刷方法を説明するフロー図である。具体的に、図7は、上述した1つ以上の実施形態のシステムを用いて3D構造を作製する工程700を示す。本明細書に列挙する順序は例示であり、本開示は、図7に示した例示的な順序に限定されない。少なくとも一実施形態において、工程700には、ステップ101において、プリンタシステムの1つ以上の構成要素の温度を調整することを含む。例えば、上述したように、アーム220、230を冷却し、印刷ベッドを加熱してもよい。工程700には、ステップ702において、障壁285等の障壁を位置決めし、加圧することをさらに含む。例えば、障壁285の位置決めには、シャーシ120を覆うように障壁285を設置することと、取付タブ又はクリップ11を設けて障壁285を適所に固定することとを含んでもよい。取付タブ又はクリップ11の位置は、障壁285をプリンタアセンブリに接続する取付点である。少なくとも1つの好ましい実施形態において、取付タブ又はクリップ11は、例えば、フック、留め金、磁石、真空装置、吸着カップ、ネジ及び締め具を備えてもよいが、これに限定されない。
Claims (14)
- プリンタハウジングに接続されたアームアセンブリと;
前記アームアセンブリに接続された堆積先端部が、印刷面の上方で材料を堆積するように構成された印刷面と;
前記印刷面を囲む障壁であって、前記印刷面を前記アームアセンブリから隔絶するように構成される前記障壁と
を備え、
ここで前記アームアセンブリが、x-y平面において移動可能な1つ以上のアームを含む、プリンタシステム。 - 前記堆積先端部と連通する弁をさらに備え、
前記弁は、通路を介する前記堆積先端部への生体材料の移動を許可するように構成されている、
請求項1に記載のプリンタシステム。 - 前記障壁は、複数の取付点において、前記プリンタハウジングに接続するように構成された使い捨て式スリーブを備える、
請求項1に記載のプリンタシステム。 - 前記障壁は、複数のポートを備え、
前記複数のポートの少なくとも1つは、生体材料が前記堆積先端部に流れるように、前記堆積先端部と連通する通路への前記生体材料の進入を許可し、
前記複数のポートの少なくとも1つは、前記障壁の内部に無菌空気の導入を許可する
請求項1に記載のプリンタシステム。 - 前記障壁に形成された入口をさらに備え、
前記入口は、少なくとも前記堆積先端部を受けるように構成され、
前記印刷面は、使い捨て式の印刷ベッドの上部に配置される
請求項1に記載のプリンタシステム。 - 前記印刷面が台上に形成され、前記台は、
スカート部分と;
前記台の高さを調整するように構成されたモータと
を備える、請求項1に記載のプリンタシステム。 - 注入器をさらに備え、前記弁が前記注入器の第1側部において、前記注入器に取り付けられており、
前記弁は、前記堆積先端部と前記注入器との間に配置される
請求項2に記載のプリンタシステム。 - 前記弁の位置は、前記障壁を貫通することなく調整可能である
請求項2に記載のプリンタシステム。 - 1つ以上の構造を作製する1つ以上のアームを有するプリンタアセンブリを備える印刷システムを使用する方法であって、
使い捨て式障壁を前記プリンタアセンブリに取り付けることと;
z軸方向に移行可能な台上の印刷面に堆積する生体材料を用意することと;
前記使い捨て式障壁に前記印刷面を提供することであって、ここで前記使い捨て式障壁は、前記プリンタアセンブリの前記1つ以上のアームを前記印刷面から隔絶するように構成され、前記1つ以上のアームはx-y平面において移動可能であること;
前記プリンタアセンブリに連結された堆積先端部に、前記生体材料を供給することと;
前記堆積先端部によって、前記生体材料を前記印刷面に堆積すること
を含み、
ここで前記印刷面は、前記使い捨て式障壁の内部に封止される、方法。 - 前記使い捨て式障壁を貫通することなく、前記使い捨て式障壁の内部に配置された弁を開くこと、をさらに含む、
請求項9に記載の印刷システムを使用する方法。 - 前記印刷面に堆積する生体材料を用意することが、前記使い捨て式障壁が前記プリンタアセンブリに取り付けられた後に、実施されることであり、
前記使い捨て式障壁は、1つ以上の取付点において、前記プリンタアセンブリに取り付けられる、
請求項9に記載の印刷システムを使用する方法。 - 前記使い捨て式障壁を大気圧に加圧することと;
前記印刷面への印刷中に、前記使い捨て式障壁の内部に前記大気圧に維持すること
をさらに含む、請求項9に記載の印刷システムを使用する方法。 - 押出機の一端に前記堆積先端部を取り付けることであって、前記押出機にはプランジャが設けられている;及び
アクチュエータを作動して前記プランジャを駆動し、前記生体材料を前記堆積先端部に送ること
をさらに含む、請求項9に記載の印刷システムを使用する方法。 - 前記プリンタアセンブリを前記使い捨て式障壁の内部に封止することと;
前記印刷面への前記生体材料の堆積後、前記印刷面から前記堆積した生体材料を取り除くことと;
前記堆積した材料の取り除いた後、前記使い捨て式障壁及び前記堆積先端部を取り除くこと
をさらに含む、請求項9に記載の印刷システムを使用する方法。
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