生物打印机及其校准方法技术

本发明专利技术涉及生物打印技术领域，特别涉及一种生物打印机及其校准方法。本发明专利技术所提供的生物打印机，包括控制装置、第一检测装置和第二检测装置，其中，第一检测装置能够在喷射装置沿着Z轴方向运动至第一位置时向控制装置发出第一信号使控制装置校准喷射装置的长度的预设值，第二检测装置能够在其沿着Z轴方向运动至第二位置时向控制装置发出第二信号使控制装置校准打印材料初始附着面的高度的预设值。本发明专利技术能够实现对喷射装置的长度的预设值以及打印材料初始附着面的高度的预设值的自动校准，不仅可以简化操作，减轻操作人员的劳动强度，而且能够有效提高测量精度，保证多次测量之间的精度一致性，提高工作可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物打印
，特别涉及一种生物打印机及其校准方法。
技术介绍
生物3D打印是指通过3D打印的原理和方法，将生物材料(包括天然生物材料和合成生物材料或细胞溶液)打印成为设计的三维结构体的技术。与普通的3D打印技术相比，生物3D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。生物打印机是实施生物3D打印技术的设备，其将活体细胞用作生物墨汁，通过喷头的移动将生物墨汁喷出，并最终排列成预设结构的生物组织。为了在打印过程中不断调整喷头的打印位置，最终按照预定的设计方案和预设路径完成3D打印，喷头通常连接于三维运动平台上，而从喷头喷出的生物墨汁则按需附着于打印载体上，此处的打印载体包括打印平台、旋转打印装置中的旋转杆或者附着于打印平台上的培养皿等载体。目前，生物打印机的打印程序中通常预设有喷头的长度的值、打印载体上打印材料初始附着面的高度值以及在起始位置处喷头底端与打印材料初始附着面的高度距离，在每次打印时，首先控制喷头按照打印程序中预设的喷头底端与打印材料初始附着面的高度距离运动至适合打印的位置，然后再开始按照预定路径进行打印。然而，由于生物墨汁所附着的打印载体经常会发生变化，也即打印材料初始附着面的高度经常发生变化，并且在使用过程中也会经常更换不同长度的喷头，这些都将导致喷头底端与打印材料初始附着面之间的实际高度距离与打印程序中预设的高度距离存在误差，对于这样的高度距离误差，现有的解决方案是每次打印前对打印材料初始附着面的实际高度及喷头的实际长度进行人工手动测量，并手动输入打印程序中以调整和修正打印程序中的相应参数的预设值，不仅操作繁琐，而且精度易受人员操作水平影响，容易产生误测量及误输入，精度一致性差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题为：现有的生物打印机，生物墨汁附着部位的高度变化以及喷头的长度变化只能通过人工手动测量和输入，不仅操作繁琐，而且精度较低，可靠性较差。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种生物打印机，其包括沿生物打印机的Z轴方向运动的Z轴运动组件、喷射装置、平台、控制装置、第一检测装置和第二检测装置，平台上设有打印材料初始附着面，在Z轴运动组件的驱动下，喷射装置靠近或远离第一检测装置且第二检测装置靠近或远离打印材料初始附着面，其中，第一检测装置能够在喷射装置沿着Z轴方向运动至第一位置时向控制装置发出第一信号使控制装置校准喷射装置的长度的预设值，第二检测装置能够在其沿着Z轴方向运动至第二位置时向控制装置发出第二信号使控制装置校准打印材料初始附着面的高度的预设值。可选地，控制装置包括信号接收模块、高度获取模块以及校准模块，其中，信号接收模块用于接收第一检测装置发出的第一信号以及第二检测装置发出的第二信号，高度获取模块用于在信号接收模块接收第二信号和第一信号后获取相应的Z轴运动组件的实际高度值，而校准模块则用于依据Z轴运动组件的实际高度值与预设值之间的变化量来对喷射装置的长度的预设值以及打印材料初始附着面的高度的预设值进行校准。可选地，Z轴运动组件通过驱动电机驱动，高度获取模块用于通过获取Z轴运动组件停止运动时驱动电机的转角来获取Z轴运动组件的实际高度值。可选地，在第一位置，喷射装置的底端与第一检测装置抵接。可选地，喷射装置为喷头；或者喷射装置包括喷头和延长杆，延长杆设置在喷头出口的下方并与喷头的出口间隔一段距离设置，延长杆内设有细长的流道，用于使生物打印材料的流体打印单元通过流道被引导而定向喷出，喷射装置用于第一检测装置抵接的底端为延长杆的底端。可选地，喷射装置包括喷头和延长杆，延长杆与喷射装置相邻近的端面上设有敞口凹部，敞口凹部的出口与流道连通，喷头伸入到敞口凹部中，敞口凹部朝向流道是渐缩的，在喷头的外壁与敞口凹部之间形成辅材流道，在喷头的出口与敞口凹部的出口之间形成一腔室，通过辅材流道的辅材流体在腔室中包裹从喷头的出口喷出的主材流体，以形成流体打印单元。可选地，流道从其入口至出口是渐缩的。可选地，流道的沿流体打印单元的流动方向截得的剖面为锥形。可选地，第一检测装置包括激光测量仪。可选地，在第二位置，第二检测装置的底端与打印材料初始附着面抵接。可选地，生物打印机还包括伸缩控制装置，伸缩控制装置与Z轴运动组件连接，第二检测装置与伸缩控制装置连接，伸缩控制装置能够控制第二检测装置的底端向着打印材料初始附着面运动一定的距离。可选地，伸缩控制装置能够控制第二检测装置的底端垂直地向着打印材料初始附着面运动固定的距离。可选地，伸缩控制装置包括气缸，气缸的缸筒与Z轴运动组件连接，且气缸的缸杆与第二检测装置连接。可选地，伸缩控制装置还包括直线保持装置，直线保持装置能够保持第二检测装置的直线度。可选地，直线保持装置包括滑槽和与滑槽滑动配合的夹持块，滑槽连接于气缸的缸筒上，夹持块连接于第二检测装置上，夹持块和第二检测装置能够一起沿着滑槽运动。可选地，第二检测装置包括电感测量头。本专利技术第二方面还提供了一种用于本专利技术第一方面的生物打印机的校准方法，该方法包括以下步骤：生物打印机的喷射装置在Z轴运动组件的驱动下运动至第一位置，第一检测装置向控制装置发出第一信号；接收到第一信号后，控制装置对喷射装置的长度的预设值进行校准；生物打印机的第二检测装置在Z轴运动组件的驱动下运动至第二位置，第二检测装置向控制装置发出第二信号；接收到第二信号后，控制装置对打印材料初始附着面的高度的预设值进行校准。可选地，接收到第一信号后，该方法还包括以下步骤：控制装置控制Z轴运动组件停止运动并获取Z轴运动组件的实际高度值；控制装置通过计算Z轴运动组件的实际高度值相对于Z轴运动组件的预设高度值的变化量来获取喷射装置的长度的变化量；控制装置依据喷射装置的长度的变化量来校准喷射装置的长度的预设值。可选地，接收到第二信号后，该方法还包括以下步骤：控制装置控制Z轴运动组件停止运动并获取Z轴运动组件的实际高度值；控制装置通过计算Z轴运动组件的实际高度值相对于Z轴运动组件的预设高度值的变化量来获取打印材料初始附着面的高度的变化量；控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物打印机，其特征在于，包括沿所述生物打印机的Z轴方向运动的Z轴运动组件(1)、喷射装置、平台(5)、控制装置、第一检测装置和第二检测装置，所述平台(5)上设有打印材料初始附着面，在所述Z轴运动组件(1)的驱动下，所述喷射装置靠近或远离所述第一检测装置且所述第二检测装置靠近或远离所述打印材料初始附着面，其中，所述第一检测装置能够在所述喷射装置沿着所述Z轴方向运动至第一位置时向所述控制装置发出第一信号使所述控制装置校准所述喷射装置的长度的预设值，所述第二检测装置能够在其沿着所述Z轴方向运动至第二位置时向所述控制装置发出第二信号使所述控制装置校准所述打印材料初始附着面的高度的预设值。

【技术特征摘要】
1.一种生物打印机，其特征在于，包括沿所述生物打印机的Z
轴方向运动的Z轴运动组件(1)、喷射装置、平台(5)、控制装置、
第一检测装置和第二检测装置，所述平台(5)上设有打印材料初始附
着面，在所述Z轴运动组件(1)的驱动下，所述喷射装置靠近或远
离所述第一检测装置且所述第二检测装置靠近或远离所述打印材料初
始附着面，其中，所述第一检测装置能够在所述喷射装置沿着所述Z
轴方向运动至第一位置时向所述控制装置发出第一信号使所述控制装
置校准所述喷射装置的长度的预设值，所述第二检测装置能够在其沿
着所述Z轴方向运动至第二位置时向所述控制装置发出第二信号使所
述控制装置校准所述打印材料初始附着面的高度的预设值。
2.根据权利要求1所述的生物打印机，其特征在于，所述控制
装置包括信号接收模块、高度获取模块以及校准模块，其中，所述信
号接收模块用于接收所述第一检测装置发出的第一信号以及所述第二
检测装置发出的第二信号，所述高度获取模块用于在所述信号接收模
块接收所述第二信号和所述第一信号后获取相应的所述Z轴运动组件
(1)的实际高度值，而所述校准模块则用于依据所述Z轴运动组件
(1)的实际高度值与预设值之间的变化量来对所述喷射装置的长度的
预设值以及所述打印材料初始附着面的高度的预设值进行校准。
3.根据权利要求2所述的生物打印机，其特征在于，所述Z轴
运动组件(1)通过驱动电机驱动，所述高度获取模块用于通过获取所
述Z轴运动组件(1)停止运动时所述驱动电机的转角来获取所述Z
轴运动组件(1)的实际高度值。
4.根据权利要求2所述的生物打印机，其特征在于，在所述第
一位置，所述喷射装置的底端与所述第一检测装置抵接。
5.根据权利要求4所述的生物打印机，其特征在于，所述喷射
装置为喷头(21)；或者，所述喷射装置包括喷头(21)和延长杆(22)，
所述延长杆(22)设置在所述喷头(21)出口的下方并与所述喷头(21)
的出口间隔一段距离设置，所述延长杆(22)内设有细长的流道(221)，

\t用于使生物打印材料的流体打印单元通过所述流道(221)被引导而定
向喷出，所述喷射装置用于所述第一检测装置抵接的底端为所述延长
杆(22)的底端。
6.根据权利要求4所述的生物打印机，其特征在于，所述第一
检测装置包括激光测量仪(6)。
7.根据权利要求2所述的生物打印机，其特征在于，在所述第
二位置，所述第二检测装置的底端与所述打印材料初始附着面抵接。
8.根据权利要求7所述的生物打印机，其特征在于，所述生物
打印机还包括伸缩控制装置，所述伸缩控制装置与所述Z轴运动组件
(1)连接，所述第二检测装置与所述伸缩控制装置连接，所述伸缩控
制装置能够控制所述第二检测装置的底端向着所述打印材料初始附着<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德明，李意军，
申请(专利权)人：四川蓝光英诺生物科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51