一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于生物三维打印技术领域，尤其为一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法和装置，所述打印装置包括打印舱，所述打印舱的内部设置有打印喷头运动平台，所述打印喷头运动平台底部设置有料筒，所述料筒的顶部设置有气压挤出系统，所述料筒的外表面设置有加热套，所述料筒的底部设置有打印喷头，所述打印喷头的底部搭接在打印平台的顶部。本发明专利技术通过设置打印平台、打印喷头、加热套、料筒、高压静电发生器、气压挤出系统和自动控制装置，通过以上各部件之间的配合，将生物高分子材料或细胞水凝胶材料通过高压静电作用，使得三维打印得到高精度的生物样品，该装置操作方便，解决了生物三维打印分辨率较低的问题。

A High Precision Bio-3D Printing Method and Device Based on Electrospinning Technology

The invention belongs to the field of bio-three-dimensional printing technology, in particular to a high-precision bio-three-dimensional printing method and device based on electrospinning technology. The printing device includes a printing chamber, the inner part of which is provided with a printing sprinkler motion platform, the bottom of which is provided with a barrel, the top of which is provided with a pneumatic extrusion system, and the barrel. A heating sleeve is arranged on the outer surface, and a printing nozzle is arranged at the bottom of the barrel, and the bottom of the printing nozzle is overlapped with the top of the printing platform. The invention provides a printing platform, a printing nozzle, a heating sleeve, a feeding barrel, a high-voltage electrostatic generator, a pneumatic extrusion system and an automatic control device. Through the cooperation of the above components, the biopolymer material or cell hydrogel material can be printed by high-voltage electrostatic force to obtain high-precision biological samples. The device is easy to operate and solves the problem of three-dimensional biology. The problem of low print resolution.

【技术实现步骤摘要】
一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法和装置
本专利技术属于生物三维打印
，具体涉及一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法和装置。
技术介绍
生物三维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，目前更生物三维打印技术是基于熔融挤出或者常温挤出的。然而，生物三维打印技术目前尚未能真正的走向市场，这不仅仅是材料、以及产品本身的问题需要解决，生物三维打印装置本身亦有一些问题需要解决，生物三维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三维打印装置仅仅为150μm以上。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。
技术实现思路
为解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术提供了一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法和装置，具有操作方便且能够提高生物三维打印分辨率的特点。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印装置，所述打印装置包括打印舱，所述打印舱的内部设置有打印喷头运动平台，所述打印喷头运动平台底部设置有料筒，所述料筒的顶部设置有气压挤出系统，所述料筒的外表面设置有加热套，所述料筒的底部设置有打印喷头，所述打印喷头的底部搭接在打印平台的顶部，所述打印平台的左侧面设置有高压静电发生器，所述打印舱的外部设置有自动控制装置。优选的，所述打印舱为打印装置主体的外层保护罩。优选的，所述打印喷头为金属材质。优选的，所述加热套为热电偶式电加热装置，与料筒接触而不接触打印喷头，所述加热套控制温度范围为室温到280℃。优选的，所述料筒为聚四氟乙烯或陶瓷材质。优选的，所述高压静电发生器为正压或负压，电压调控范围为0-50kV。一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法，所述打印方法步骤如下：(1)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(细胞水凝胶材料不需加热)；(2)自动控制装置中导入三维模型并设置好相关打印参数；(3)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；(4)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；(5)经过堆积最终打印得到三维立体的生物样品。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过设置打印平台、打印喷头、加热套、料筒、高压静电发生器、气压挤出系统和自动控制装置，通过以上各部件之间的配合，将生物高分子材料或细胞水凝胶材料通过高压静电作用，使得三维打印得到高精度的生物样品，该装置操作方便，解决了生物三维打印分辨率较低的问题。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术正视的结构示意图；图中：1、打印舱；2、打印喷头运动平台；3、打印平台；4、打印喷头；5、加热套；6、料筒；7、高压静电发生器；8、气压挤出系统；9、自动控制装置。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1请参阅图1，本专利技术提供以下技术方案：一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印装置，所述打印装置包括打印舱1，所述打印舱1的内部设置有打印喷头运动平台2，所述打印喷头运动平台2底部设置有料筒6，所述料筒6的顶部设置有气压挤出系统8，所述料筒6的外表面设置有加热套5，所述料筒6的底部设置有打印喷头4，所述打印喷头4的底部搭接在打印平台3的顶部，所述打印平台3的左侧面设置有高压静电发生器7，所述打印舱1的外部设置有自动控制装置9，本专利技术通过设置打印平台3、打印喷头4、加热套5、料筒6、高压静电发生器7、气压挤出系统8和自动控制装置9，通过以上各部件之间的配合，将生物高分子材料或细胞水凝胶材料通过高压静电作用，使得三维打印得到高精度的生物样品，该装置操作方便，解决了生物三维打印分辨率较低的问题。具体的，所述打印舱1为打印装置主体的外层保护罩，保护罩可以进行紫外灭菌，控制打印舱1体整体的温度与湿度。具体的，所述打印喷头4为金属材质，打印时，打印喷头4会喷出纤维，当不连接高压静电时，喷出纤维直径为150-500μm，当连接高压静电时，喷出纤维被拉伸，直径为10-150μm。具体的，所述加热套5为热电偶式电加热装置，与料筒6接触而不接触打印喷头4，所述加热套5控制温度范围为室温到280℃，此温度能加适合打印需求。具体的，所述料筒6为聚四氟乙烯或陶瓷材质，聚四氟乙烯或陶瓷材质整体绝缘不导电，耐高温。具体的，所述高压静电发生器7为正压或负压，电压调控范围为0-50kV。一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印方法，所述打印方法步骤如下：(1)将高分子材料(或细胞水凝胶材料)加入料筒6，加热套5加热熔融材料(细胞水凝胶材料不需加热)；(2)自动控制装置9中导入三维模型并设置好相关打印参数；(3)打开高压静电发生器7和气压挤出系统8，调节电压到打印喷头4可以稳定喷出较细的纤维；(4)打印过程中，由打印喷头运动平台2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3上，打印平台3沿着Z轴运动；(5)经过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。将高分子材料聚己内酯加入料筒6，加热套5加热到100℃熔融材料，自动控制装置9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7和气压挤出系统8，调节电压到0kV，打印喷头4可以稳定喷出直径约为250μm的纤维，打印过程中，由打印喷头运动平台2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3上，打印平台3沿着Z轴运动，经过堆积最终打印得到直径为250μm纤维组成的生物样品。实施例2请参阅图1，本专利技术提供以下技术方案：一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印装置，所述打印装置包括打印舱1，所述打印舱1的内部设置有打印喷头运动平台2，所述打印喷头运动平台2底部设置有料筒6，所述料筒6的顶部设置有气压挤出系统8，所述料筒6的外表面设置有加热套5，所述料筒6的底部设置有打印喷头4，所述打印喷头4的底部搭接在打印平台3的顶部，所述打印平台3的左侧面设置有高压静电发生器7，所述打印舱1的外部设置有自动控制装置9，本专利技术通过设置打印平台3、打印喷头4、加热套5、料筒6、高压静电发生器7、气压挤出系统8和自动控制装置9，通过以上各部件之间的配合，将生物高分子材料或细胞水凝胶材料通过高压静电作用，使得三维打印得到高精度的生物样品，该装置操作方便，解决了生物三维打印分辨率较低的问题。具体的，所述打印舱1为打印装置主体的外层保护罩，保护罩可以进行紫外灭菌，控制打印舱1体整体的温度与湿度。具体的，所述打印喷头4为金属材质，打印时，打印喷头4会喷出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印装置，其特征在于：所述打印装置包括打印舱(1)，所述打印舱(1)的内部设置有打印喷头运动平台(2)，所述打印喷头运动平台(2)底部设置有料筒(6)，所述料筒(6)的顶部设置有气压挤出系统(8)，所述料筒(6)的外表面设置有加热套(5)，所述料筒(6)的底部设置有打印喷头(4)，所述打印喷头(4)的底部搭接在打印平台(3)的顶部，所述打印平台(3)的左侧面设置有高压静电发生器(7)，所述打印舱(1)的外部设置有自动控制装置(9)。

【技术特征摘要】
1.一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印装置，其特征在于：所述打印装置包括打印舱(1)，所述打印舱(1)的内部设置有打印喷头运动平台(2)，所述打印喷头运动平台(2)底部设置有料筒(6)，所述料筒(6)的顶部设置有气压挤出系统(8)，所述料筒(6)的外表面设置有加热套(5)，所述料筒(6)的底部设置有打印喷头(4)，所述打印喷头(4)的底部搭接在打印平台(3)的顶部，所述打印平台(3)的左侧面设置有高压静电发生器(7)，所述打印舱(1)的外部设置有自动控制装置(9)。2.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印装置，其特征在于：所述打印舱(1)为打印装置主体的外层保护罩。3.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印装置，其特征在于：所述打印喷头(4)为金属材质。4.根据权利要求1所述的一种基于静电纺丝技术的高精度生物三维打印装置，其特征在于：所述加热套(5)为热电偶式电加热装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔之光，孙彬彬，戴尅戎，姜文博，郝永强，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：上海,31