KR102135312B1 - 바이오 3d 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조, 상기 바이오웨어의 온도를 조절하는 방법 및 상기 바이오웨어를 고정하는 방법 - Google Patents

바이오 3d 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조, 상기 바이오웨어의 온도를 조절하는 방법 및 상기 바이오웨어를 고정하는 방법 Download PDF

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Abstract

바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조로서, 바이오웨어가 거치되며, 평평한 상면에 x축과 y축 방향으로 일정한 간격마다 일정한 직경과 일정한 깊이의 복수의 마운팅 홀(mounting hole)이 형성되는, 타공 빌드플레이트(perforated buildplate); 타공 빌드플레이트의 하부에 형성되며, 유체 순환 모듈에 주입된 유체가 유체 순환 모듈로부터 새어나오지 않도록 유체 순환 모듈을 밀폐하고, 유체 순환 모듈과 타공 빌드플레이트 사이의 열전달을 매개하는, 밀폐형 커버; 및 밀폐형 커버의 하부에 형성되며, 일단에 유체가 유입되는 유체 유입부, 유입된 유체를 타공 빌드플레이트에 대응하는 평면 상에서 정해진 경로를 따라 이동시키는 유체 도관, 유체 도관을 통과한 유체를 배출하는 유체 유출부를 포함하는 유체 순환 모듈;을 포함하고, 유체 순환 모듈은 유체 순환 모듈의 둘레를 따라 형성되고 유체 순환 모듈과 밀폐형 커버 사이의 기밀을 유지하는 밀폐용 고무링을 더 포함하는, 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조가 제공된다.

Description

바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조, 상기 바이오웨어의 온도를 조절하는 방법 및 상기 바이오웨어를 고정하는 방법 {PERFORATED BUILDPLATE STRUCTURE FOR CLAMPING BIOWARE OF BIO 3D PRINTER, METHOD FOR CONTROLLING TEMPERATURE OF BIOWARE, AND METHOD FOR FIXING BIOWARE}
본 발명은 바이오 3D 프린터에 관한 것으로, 구체적으로는 바이오 3D 프린터에서 바이오웨어를 고정하고 온도를 조절하는 방법에 관한 것이다.
3D 프린터는 1984년 미국의 3D Systems에서 SLA(Stereo Lithography Apparatus) 방식의 3D 프린터를 최초로 출시한 이래, 2002년 스트라타시스(Stratasys)사에서 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식을 개발하는 등 발전을 거듭하여 왔다. 최근에는 의학 분야의 수요 증가에 따라 생체 물질을 이용하는 바이오 3D 프린터에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
예컨대, 2011. 9. 1. 공지된 미국 특허출원공보 제2011/0212501호는 페트리 디쉬(petri dish)를 기판으로 삼아 그 위에 가교-결합 물질을 코팅하고, 하이드로겔(hydrogel)을 프린팅한 뒤, 하이드로겔 레이어 속에 세포를 위치시키고 다시 가교-결합 물질로 표면 코팅을 하는 방법을 개시하고 있다.
바이오 3D 프린터는 생체 물질을 분사하는 노즐을 포함하는 디스펜서(dispenser), 분사된 생체 물질이 적층될 용기인 바이오웨어를 고정하는 스테이지, 그리고 스테이지 또는 디스펜서를 x, y, z축 방향으로 이동시킬 수 있는 프레임으로 구성된다.
그런데 바이오 3D 프린터는 생체 물질을 재료로 사용하기 때문에 온도 변화에 민감하게 반응하고, 디스펜서 내부에 있는 생체 물질 뿐만 아니라 이미 분사되어 스테이지 상의 바이오웨어에 적층되어 있는 생체 물질(출력물)에 대해서도 일정한 범위의 온도를 유지해줄 필요가 있다. 그러나 종래에 스테이지의 온도를 조절하기 위해 사용되던 방법은 전열선을 사용해 가열하고 펠티어(Peltier) 소자를 사용해 냉각하는 방식으로서, 특히 펠티어 소자를 사용하는 것은 가격이 비싸고 전기 소모가 많으면서 펠티어 소자 이면에 발생한 열을 처리하기 위한 별도의 구조를 구비해야 한다는 문제가 있다.
또한 위와 같은 온도 조절의 문제 등의 이유로, 바이오 3D 프린터의 스테이지는 스테이지와 호환가능한 특정한 종류의 바이오웨어 만을 수용할 수 있도록 제작되어 범용성이 떨어지는 문제가 있다.
(미국) 특허출원 공보 제2011/0212501호 (2011. 09. 01. 공지)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조를 사용하여 바이오웨어의 온도를 조절하고 바이오웨어를 고정하는 방법을 제공하는 것을 목표로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 바이오웨어가 거치되며, 평평한 상면에 x축과 y축 방향으로 일정한 간격마다 일정한 직경과 일정한 깊이의 복수의 마운팅 홀이 형성되는, 타공 빌드플레이트; 상기 타공 빌드플레이트의 하부에 형성되며, 유체 순환 모듈에 주입된 유체가 유체 순환 모듈로부터 새어나오지 않도록 유체 순환 모듈을 밀폐하고, 유체 순환 모듈과 상기 타공 빌드플레이트 사이의 열전달을 매개하는, 밀폐형 커버; 및 상기 밀폐형 커버의 하부에 형성되며, 일단에 유체가 유입되는 유체 유입부, 유입된 상기 유체를 상기 타공 빌드플레이트에 대응하는 평면 상에서 정해진 경로를 따라 이동시키는 유체 도관, 상기 유체 도관을 통과한 상기 유체를 배출하는 유체 유출부를 포함하는 유체 순환 모듈;을 포함하고, 상기 유체 순환 모듈은 상기 유체 순환 모듈의 둘레를 따라 형성되고 상기 유체 순환 모듈과 상기 밀폐형 커버 사이의 기밀을 유지하는 밀폐용 고무링을 더 포함하는, 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조가 제공된다.
선택적으로, 상기 유체 순환 모듈은 상기 유체 순환 모듈의 둘레를 따라 상기 밀폐용 고무링 바깥에 상기 밀폐형 커버의 두께 방향 두께보다 큰 두께를 가지는 고정용 핀을 더 포함하고, 상기 유체 순환 모듈, 상기 밀폐형 커버 및 상기 타공 빌드플레이트는 상기 고정용 핀에 의해 정렬될 수 있다.
선택적으로, 상기 타공 빌드플레이트의 저면에 그루브(groove)가 형성되고, 상기 그루브는 상기 타공 빌드플레이트의 두께 방향 옆면을 포함하는 외부에서 시작하여 상기 타공 빌드플레이트 저면의 지정된 지점까지 연속적으로 연결될 수 있고, 상기 그루브는 상기 타공 빌드플레이트의 상기 복수의 마운팅 홀과 오버랩되지 않고 상기 복수의 마운팅 홀 사이에 형성될 수 있다.
선택적으로, 상기 타공 빌드플레이트의 하나 이상의 상기 마운팅 홀에 삽입될 수 있는 하나 이상의 마운팅 핀(mounting pin)을 구비한 중앙부, 상기 중앙부를 관통하여 양측으로 연장되며 이동가능한 하나 이상의 샤프트, 상기 하나 이상의 샤프트의 일측 연장방향에 결합되며 상기 하나 이상의 샤프트를 밀거나 당길 수 있는 손잡이, 상기 하나 이상의 샤프트의 다른 일측 연장방향에 상기 샤프트 각각을 감싸면서 결합되고 내경이 샤프트의 외경보다 큰 하나 이상의 압축 스프링, 상기 하나 이상의 샤프트 및 상기 하나 이상의 압축 스프링과 연결되고 상기 바이오웨어에 접촉하여 상기 바이오웨어를 고정시키는 접면을 포함하는 고정부재;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 바이오웨어가 거치된 타공 빌드플레이트 저면에 형성된 그루브를 통해 삽입된 온도 측정 센서를 통해 상기 바이오웨어가 거치된 지점의 온도를 측정하는 단계; 상기 타공 빌드플레이트 하부에 형성된 유체 순환 모듈의 유체 유입부에 유체가 유입되는 단계; 상기 유체 유입부에 유입된 상기 유체가 상기 유체 순환 모듈의 유체 도관을 따라 이동하는 단계; 및 상기 유체 도관을 통과한 상기 유체를 상기 유체 순환 모듈의 유체 유출부에서 배출하는 단계;를 포함하고, 상기 타공 빌드플레이트에는 바이오웨어가 거치되며, 상기 유체 순환 모듈의 상기 유체 도관은 상기 유체를 상기 타공 빌드플레이트에 대응하는 평면 상에서 정해진 경로를 따라 이동시키고, 상기 유체 순환 모듈은 상기 유체 순환 모듈의 둘레를 따라 형성되고 상기 유체 순환 모듈과 상기 밀폐형 커버 사이의 기밀을 유지하는 밀폐용 고무링을 구비하고, 상기 그루브는 상기 타공 빌드플레이트의 두께 방향 옆면을 포함하는 외부에서 시작하여 상기 타공 빌드플레이트 저면의 상기 바이오웨어가 거치된 지점까지 연속적으로 연결될 수 있고, 상기 그루브는 상기 타공 빌드플레이트의 복수의 마운팅 홀과 오버랩되지 않고 상기 복수의 마운팅 홀 사이에 형성되는, 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조를 사용하여 바이오웨어의 온도를 조절하는 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 타공 빌드플레이트에 바이오웨어를 거치하는 단계; 및 거치된 상기 바이오웨어를 제1 고정부재 및 제2 고정부재 중 하나 이상을 사용하여 고정하는 단계;를 포함하고, 상기 타공 빌드플레이트는 평평한 상면에 x축과 y축 방향으로 일정한 간격마다 일정한 직경과 일정한 깊이의 복수의 마운팅 홀이 형성되고, 상기 제1 고정부재 및 상기 제2 고정부재는 상기 타공 빌드플레이트의 하나 이상의 상기 마운팅 홀에 삽입될 수 있는 하나 이상의 마운팅 핀 및 바이오웨어에 접촉하여 상기 바이오웨어를 고정시키는 접면을 포함하고, 상기 제2 고정부재는 상기 하나 이상의 마운팅 핀을 구비한 중앙부, 상기 중앙부를 관통하여 양측으로 연장되며 이동가능한 하나 이상의 샤프트, 상기 하나 이상의 샤프트의 일측 연장방향에 결합되며 상기 하나 이상의 샤프트를 밀거나 당길 수 있는 손잡이, 상기 하나 이상의 샤프트의 다른 일측 연장방향에 상기 샤프트 각각을 감싸면서 결합되고 내경이 샤프트의 외경보다 큰 하나 이상의 압축 스프링을 포함하고, 상기 제2 고정부재의 접면은 상기 하나 이상의 샤프트 및 상기 하나 이상의 압축 스프링과 연결되는, 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조를 사용하여 바이오웨어를 고정하는 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면 바이오 3D 프린터에서 저비용으로 바이오웨어의 온도 조절이 가능하고 바이오웨어의 형상에 구애받지 않고 고정이 가능한 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조를 도시한 사시도이다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조의 온도 조절을 위한 유체 순환 구조를 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조 상에 장착 가능한 고정부재를 사용하여 바이오웨어를 고정한 모습을 나타낸 것이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조 상에 장착 가능한 제1 고정부재의 뒷모습을 나타낸 것이다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조 상에 장착 가능한 제2 고정부재의 모습을 나타낸 것이다.
본 발명은 여러가지 형태를 가질 수 있고 다양한 변경이 가능한 바, 본 발명의 실시예들을 여기에서 상세하게 설명할 것이다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 각 구성요소들을 지칭하는 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 목적으로 사용된다. 본 출원에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것이며, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다른 뜻을 가진 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 발명에서 "포함한다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지칭하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하는 것으로 이해되어서는 안된다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술에서 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조(100)를 도시한 사시도이다.
타공 빌드플레이트(110)는 바이오 3D 프린터에서 바이오웨어가 거치되는 스테이지의 역할을 하며, 평평한 상면에 x축, y축 방향으로 일정한 간격마다 일정한 직경과 일정한 깊이의 마운팅 홀(타공)(140)이 형성되어 후술할 고정부재를 사용하여 고정 구조를 형성하고 바이오웨어를 거치하는데 사용될 수 있다. 타공 빌드플레이트는 예컨대 알루미늄, 스테인레스스틸, 페놀라미네이트(phenolic laminate), 세라마이트(ceramite), 마천석(marble stone), 석영 등 원하는 강도, 제진성, 열전도율에 적합한 소재를 선택하여 제작될 수 있다.
선택적으로, 타공 빌드플레이트(110)의 저면에는 타공 빌드플레이트의 온도 등을 측정하거나 제어하기 위한 프로브(probe) 등을 삽입하기 위한 그루브(groove)(115)가 형성될 수 있다. 도 1a에서 그루브(115)는 타공 빌드플레이트의 저면에 있어 외부로 드러나지 않으므로 점선으로 도시되었다. 그루브(115)는 타공 빌드플레이트(110)를 두께 방향으로 관통하는 마운팅 홀(140)을 피해 그 사이 공간을 따라 형성될 수 있다. 그루브(115)가 타공 빌드플레이트(110)의 저면에 형성되었기 때문에, 그루브(115)에 의해 타공 빌드플레이트(110)의 저면에 생기는 통로는 바이오웨어나 고정부재가 놓이게 되는 타공 빌드플레이트의 윗면을 간섭하지 않고도 타공 빌드플레이트(110)의 원하는 지점 예컨대 바이오웨어가 놓인 지점까지 온도 센서 등의 프로브를 삽입할 수 있게 된다.
타공 빌드플레이트(110)의 아래에는 밀폐형 커버(120)가 위치한다. 밀폐형 커버(120)는 그 아래에 위치하는 유체 순환 모듈(130)로부터 유체가 새어나오지 않도록 밀폐하는 것과 동시에, 타공 빌드플레이트(110)와 유체 순환 모듈(130) 간의 열전달을 매개하는 역할을 한다. 밀폐형 커버(120)는 알루미늄, 스테인레스스틸 등 원하는 열전도율과 내부식성을 갖는 적합한 소재를 선택하여 제작될 수 있다.
유체 순환 모듈(130)은 그 일단에 구비된 유체 유출입부(160)로부터 유입된 유체를 순환시켜 타공 빌드플레이트(110)의 온도를 원하는 온도로 조절하는 역할을 한다. 또한 유체 순환 모듈(130)에는 고정용 핀(150)이 구비되어 유체 순환 모듈(130), 밀폐형 커버(120) 및 타공 빌드플레이트(110)가 정렬되어 결합되도록 한다. 유체 순환 모듈(130) 및 유체 순환에 대해서는 후술한 도 2에 대한 설명에서 자세히 다뤄질 것이다.
감시 카메라(170)는 바이오 3D 프린터의 작동 중에 사용자가 접근할 수 없는 상황에서 바이오 3D 프린터의 작동 상태 및 특히 바이오웨어에 적층되는 생체 물질의 상태 등을 원격으로 확인하기 위하여 구비된다. 감시 카메라는 일반적인 가시광선 카메라 외에도 적외선 카메라 등의 기능을 갖출 수 있다.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조(100)의 분해 사시도이다. 타공 빌드플레이트 구조(100)에서 유체 순환 모듈(130)은 예컨대 육각 나사 등을 사용하여 밀폐형 커버(120)가 유체 순환 모듈(130) 상에 체결됨으로서 밀폐된다. 한편 전술한 고정용 핀(150)은 그 길이가 밀폐형 커버(120)의 두께보다 길어서 밀폐형 커버(120)를 유체 순환 모듈(130)에 체결한 후에도 밀폐형 커버(120)의 위로 솟아나와 있는데, 이 고정용 핀(150)의 솟아나온 부분을 통해 타공 빌드플레이트(110)가 밀폐형 커버(120) 위에 정렬되어 체결된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조(100)의 온도 조절을 위한 유체 순환 구조를 도시한 것이다. 본 도면에서 타공 빌드플레이트(110)와 밀폐형 커버(120)는 편의상 생략되어 있다.
유체 순환 모듈(130)의 둘레에는 밀폐형 커버(120)의 고정을 위한 고정용 나사(210) 및 밀폐형 커버(120)와 타공 빌드플레이트(110)의 고정 및 정렬을 위한 고정용 핀(150)이 그 둘레에 형성되어 있다. 그 바로 안쪽에는 유체 순환 모듈(130)의 둘레를 따라 밀폐용 고무링(220)이 형성되어 있는데, 밀폐용 고무링(220)은 탄력성을 가지므로 밀폐용 커버(120)와 고정용 나사(210)의 체결만으로는 완전히 밀폐되지 않을 수 있는 틈 등을 방지하는 역할을 한다. 그 안쪽으로는 유입된 유체를 타공 빌드플레이트에 대응하는 평면 상에서 정해진 경로를 따라 순환시키는 유체 도관(230)이 형성되어 있다.
유체는 유체 순환 모듈(130)의 외부에 형성된 유체 유입부(240a)에서 유체 순환 모듈(130)로 주입되어 유체 도관(230)을 따라 이동하다가 유체 유출부(240b)에서 유출된다. 유체는 물 기타 원하는 용량의 비열을 가진 임의의 냉매 또는 액체가 사용될 수 있다. 온도 변화가 타공 빌드플레이트(110) 전체에 걸쳐 균일하게 일어나는 것이 바람직하므로, 유체 순환 모듈(130) 내부의 유체 도관(230)은 대응되는 타공 빌드플레이트(110)의 가능한한 모든 면적을 커버하도록 경로가 설계될 수 있으며, 그 결과 도 2에 도시된 것과 같이 유체 도관(230)의 경로가 유체 순환 모듈(130)을 사실상 가득 채우는 형태가 될 수 있다. 대안으로서, 원하는 경우에는 바이오웨어가 거치될 지점에만 집중적인 온도 변화를 일으키기 위해 유체 도관이 그 부분에 대응하는 구역에만 위치할 수도 있다.
유체 유입부(240a)와 유체 유출부(240b)는 튜빙 밴드나 튜빙 클램프 등을 포함하는 통상적인 호스 커플링의 방식으로 호스와 연결될 수 있으며, 유체 유입부(240a)와 유체 유출부(240b)의 연결부에 형성된 각각의 유량조절나사(250a, 250b)에 의해 유량을 조절할 수 있다. 또한 (240b)가 유체 유입부를, (240a)가 유체 유출부의 역할을 할 수도 있다.
사용자가 타공 빌드플레이트 구조(100) 또는 바이오웨어의 온도를 지금보다 낮추거나 높이기를 원할 경우, 사용자는 타공 빌드플레이트 구조(100) 또는 바이오웨어의 현재 온도보다 낮거나 높은 온도의 유체를 유체 순환 모듈(130)에 흘려보냄으로서 온도를 조절할 수 있다. 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 타공 빌드플레이트(110)의 저면에 형성된 그루브(115)에 의해 형성된 통로에 온도 센서 등을 삽입하여 바이오웨어의 온도를 측정하거나, 전술한 도 1a의 감시 카메라(170)의 적외선 촬영 기능을 사용하여 바이오웨어의 온도를 측정할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조(100) 상에 장착 가능한 고정부재를 사용하여 바이오웨어(310)를 고정한 모습을 나타낸 것이다. 바이오웨어(310)는 바이오 3D 프린터에서 생체 물질의 적층을 위해 사용될 수 있는 임의의 용기, 예컨대 페트리 디쉬(petri dish), 셀 디쉬(cell dish), 컬쳐 디쉬(culture dish), 컬쳐 플레이트(culture plate), 웰 마이크로플레이트(well microplate), 크루서블(crucible), PCR 플레이트, 바이오 튜브 랙, 셀 스탠드(cell stand), 바이얼 랙(vial rack) 등이 될 수 있다.
제1 고정부재(320) 및 제2 고정부재(330)를 포함하는 고정부재들은 마운팅 핀을 구비하여, 마운팅 핀을 타공 빌드플레이트(110)에 형성된 마운팅 홀(140)에 밀어넣음으로서 고정된다. 마운팅 홀(140)은 타공 빌드플레이트(110) 상에서 일정 간격으로 형성되어 있으므로, 바이오웨어(310)의 크기가 다른 경우에도 그에 맞게 제1 고정부재(320)와 제2 고정부재(330)가 타공 빌드플레이트(110)의 마운팅 홀(140)에 결합되는 위치를 달리함으로서 적절하게 고정시킬 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조(100) 상에 장착 가능한 제1 고정부재(320)의 뒷모습을 나타낸 것이다. 제1 고정부재(320)는 브라켓 모양의 블럭 형태로서, 도 3b에서는 윗면에 있는 것처럼 표현된 저면상에 마운팅 핀(321)을 포함한다. 도면 상으로는 두 개의 마운팅 핀(321)을 구비하여 타공 빌드플레이트(110)의 두 개의 마운팅 홀(140)을 사용하여 결합하는 것으로 표현되나, 당업자는 제1 고정부재의 크기를 달리하거나 마운팅 핀의 갯수를 달리할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 또한 제1 고정부재는 바이오웨어(310)에 접촉하여 바이오웨어(310)를 고정시키는 접면(322)을 구비한다.
도 3c는 본 발명의 일 실시예에 의한 바이오 3D 프린터의 타공 빌드플레이트 구조(100) 상에 장착 가능한 제2 고정부재(330)의 모습을 나타낸 것이다. 제2 고정부재는 마운팅 핀(331)이 형성되어 타공 빌드플레이트(110)에 결합하는 부분인 중앙부(332), 중앙부를 관통하여 양측으로 연장되며 이동가능한 두 개의 샤프트(334), 두 개의 샤프트의 한 쪽 연장방향에 결합되며 두 개의 샤프트를 중앙부에 대하여 밀거나 당길 수 있는 손잡이(333), 두 개의 샤프트의 다른 쪽 연장방향에 그 샤프트를 감싸는 방식으로 결합되며 내경이 샤프트의 외경보다 약간 큰 압축 스프링(335), 두 개의 샤프트 및 압축 스프링과 연결되고 바이오웨어(310)에 접촉하여 바이오웨어를 고정시키는 접면(336)을 포함한다. 마운팅 핀(331)을 사용하여 타공 빌드플레이트(110)에 제2 고정 부재를 설치한 후 손잡이(333)를 잡아당기면 두 개의 샤프트(334)가 손잡이 쪽으로 이동하면서 압축된 압축 스프링(335)에 복원력이 발생하고, 손잡이(333)를 놓으면 이 복원력이 바이오웨어(310)를 미는 방향으로 가압하여 다른 고정부재와 함께 바이오웨어(310)를 고정할 수 있다. 당업자는 제2 고정부재의 마운팅 핀의 갯수, 샤프트의 갯수, 샤프트의 복원력을 만드는 방법 등에서 용이하게 변형이 가능함을 인식할 수 있으며, 그러한 변형은 모두 본 발명의 범위에 속하는 것이다.
다시 도 3a로 돌아와서, 바이오웨어(310)를 고정하기 위해서는 바람직하게는 2개 이상의 고정부재가 필요하다. 도면에서는 2개의 제1 고정부재(320)와 1개의 제2 고정부재(330)가 사용되었으나, 당업자는 다양한 고정부재를 조합하여 다양한 방식으로 바이오웨어의 외형에 적합한 고정 방식을 적용할 수 있을 것이다. 선택적으로, 고정부재의 접면(322, 336)이 특정 바이오웨어에 적합하도록 그 바이오웨어의 외표면의 곡면의 곡률에 맞게 곡률을 가질 수도 있다. 또한 선택적으로, 고정부재의 접면을 연장시켜 바이오웨어(310)를 감싸는 형상을 갖도록 함으로써 1개의 고정부재만으로 바이오웨어(310)를 고정할 수도 있다.
여기에서는 본 발명의 실시예들에 의한 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조만을 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조를 사용한 다양한 응용방법을 구현할 수 있으며, 이는 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
위에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 타공 빌드플레이트 구조 110: 타공 빌드플레이트
115: 그루브 120: 밀폐형 커버
130: 유체 순환 모듈 140: 마운팅 홀
150: 고정용 핀 160: 유체 유출입부
170: 감시 카메라 210: 고정용 나사
220: 밀폐용 고무링 230: 유체 도관
240a: 유체 유입부 240b: 유체 유출부
250a, 250b: 유량조절나사 310: 바이오웨어
320: 제1 고정부재 321: 마운팅 핀
322: 접면 330: 제2 고정부재
331: 마운팅 핀 332: 중앙부
333: 손잡이 334: 샤프트
335: 압축 스프링 336: 접면

Claims (6)

  1. 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조로서,
    바이오웨어가 거치되며, 평평한 상면에 x축과 y축 방향으로 일정한 간격마다 일정한 직경과 일정한 깊이의 복수의 마운팅 홀(mounting hole)이 형성되는, 타공 빌드플레이트(perforated buildplate);
    상기 타공 빌드플레이트의 하부에 형성되며, 유체 순환 모듈에 주입된 유체가 상기 유체 순환 모듈로부터 새어나오지 않도록 상기 유체 순환 모듈을 밀폐하고, 상기 유체 순환 모듈과 상기 타공 빌드플레이트 사이의 열전달을 매개하는, 밀폐형 커버; 및
    상기 밀폐형 커버의 하부에 형성되며, 일단에 유체가 유입되는 유체 유입부, 유입된 상기 유체를 상기 타공 빌드플레이트에 대응하는 평면 상에서 정해진 경로를 따라 이동시키는 유체 도관, 상기 유체 도관을 통과한 상기 유체를 배출하는 유체 유출부를 포함하는 유체 순환 모듈;을 포함하고,
    상기 유체 순환 모듈은, 상기 유체 순환 모듈의 둘레를 따라 형성되고 상기 유체 순환 모듈과 상기 밀폐형 커버 사이의 기밀을 유지하는 밀폐용 고무링을 더 포함하고,
    상기 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조는,
    상기 타공 빌드플레이트의 하나 이상의 상기 마운팅 홀에 삽입될 수 있는 하나 이상의 마운팅 핀(mounting pin) 및 상기 바이오웨어에 접촉하여 상기 바이오웨어를 고정시키는 접면을 포함하는 하나 이상의 제1 고정부재; 및
    상기 타공 빌드플레이트의 하나 이상의 상기 마운팅 홀에 삽입될 수 있는 하나 이상의 마운팅 핀을 구비한 중앙부, 상기 중앙부를 관통하여 양측으로 연장되며 이동가능한 하나 이상의 샤프트, 상기 하나 이상의 샤프트의 일측 연장방향에 결합되며 상기 하나 이상의 샤프트를 밀거나 당길 수 있는 손잡이, 상기 하나 이상의 샤프트의 다른 일측 연장방향에 상기 샤프트 각각을 감싸면서 결합되고 내경이 샤프트의 외경보다 큰 하나 이상의 압축 스프링, 상기 하나 이상의 샤프트 및 상기 하나 이상의 압축 스프링과 연결되고 상기 바이오웨어에 접촉하여 상기 바이오웨어를 고정시키는 접면을 포함하는 하나 이상의 제2 고정부재; 중 하나 이상을 더 포함하는,
    바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 순환 모듈은, 상기 유체 순환 모듈의 둘레를 따라 상기 밀폐용 고무링 바깥에 상기 밀폐형 커버의 두께 방향 두께보다 큰 두께를 가지는 하나 또는 그 이상의 고정용 핀을 더 포함하고,
    상기 유체 순환 모듈, 상기 밀폐형 커버 및 상기 타공 빌드플레이트는 상기 고정용 핀에 의해 정렬되는,
    바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 타공 빌드플레이트의 저면에 그루브(groove)가 형성되고, 상기 그루브는 상기 타공 빌드플레이트의 두께 방향 옆면을 포함하는 외부에서 시작하여 상기 타공 빌드플레이트 저면의 지정된 지점까지 연속적으로 연결될 수 있고, 상기 그루브는 상기 타공 빌드플레이트의 상기 복수의 마운팅 홀과 오버랩되지 않고 상기 복수의 마운팅 홀 사이에 형성되는,
    바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조.
  4. 삭제
  5. 바이오 3D 프린터의 바이오웨어 고정용 타공 빌드플레이트 구조를 사용하여 바이오웨어의 온도를 조절 및 고정하는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 바이오웨어가 거치된 타공 빌드플레이트 저면에 형성된 그루브를 통해 삽입된 온도 측정 센서를 통해 상기 바이오웨어가 거치된 지점의 온도를 측정하는 단계;
    상기 타공 빌드플레이트 하부에 형성된 유체 순환 모듈의 유체 유입부에 유체가 유입되는 단계;
    상기 유체 유입부에 유입된 상기 유체가 상기 유체 순환 모듈의 유체 도관을 따라 이동하는 단계;
    상기 유체 도관을 통과한 상기 유체를 상기 유체 순환 모듈의 유체 유출부에서 배출하는 단계;
    타공 빌드플레이트에 바이오웨어를 거치하는 단계; 및
    거치된 상기 바이오웨어를 제1 고정부재 및 제2 고정부재 중 하나 이상을 사용하여 고정하는 단계;를 포함하고,
    상기 타공 빌드플레이트에는 바이오웨어가 거치되며,
    상기 유체 순환 모듈의 상기 유체 도관은 상기 유체를 상기 타공 빌드플레이트에 대응하는 평면 상에서 정해진 경로를 따라 이동시키고,
    상기 유체 순환 모듈은 상기 유체 순환 모듈의 둘레를 따라 형성되고 상기 유체 순환 모듈과 밀폐형 커버 사이의 기밀을 유지하는 밀폐용 고무링을 구비하고,
    상기 그루브는 상기 타공 빌드플레이트의 두께 방향 옆면을 포함하는 외부에서 시작하여 상기 타공 빌드플레이트 저면의 상기 바이오웨어가 거치된 지점까지 연속적으로 연결될 수 있고, 상기 그루브는 상기 타공 빌드플레이트의 복수의 마운팅 홀과 오버랩되지 않고 상기 복수의 마운팅 홀 사이에 형성되고,
    상기 타공 빌드플레이트는 평평한 상면에 x축과 y축 방향으로 일정한 간격마다 일정한 직경과 일정한 깊이의 복수의 마운팅 홀이 형성되고,
    상기 제1 고정부재 및 상기 제2 고정부재는 상기 타공 빌드플레이트의 하나 이상의 상기 마운팅 홀에 삽입될 수 있는 하나 이상의 마운팅 핀 및 상기 바이오웨어에 접촉하여 상기 바이오웨어를 고정시키는 접면을 포함하고,
    상기 제2 고정부재는 상기 하나 이상의 마운팅 핀을 구비한 중앙부, 상기 중앙부를 관통하여 양측으로 연장되며 이동가능한 하나 이상의 샤프트, 상기 하나 이상의 샤프트의 일측 연장방향에 결합되며 상기 하나 이상의 샤프트를 밀거나 당길 수 있는 손잡이, 상기 하나 이상의 샤프트의 다른 일측 연장방향에 상기 샤프트 각각을 감싸면서 결합되고 내경이 샤프트의 외경보다 큰 하나 이상의 압축 스프링을 포함하고, 상기 제2 고정부재의 접면은 상기 하나 이상의 샤프트 및 상기 하나 이상의 압축 스프링과 연결되는,
    바이오웨어의 온도를 조절 및 고정하는 방법.
  6. 삭제
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