3D生物打印机、3D生物打印工具头和用于3D生物打印构建体的方法技术

本公开内容涉及一种包括基座单元(2)的3D生物打印机(1)。基座单元(2)具有：适于安装至少一个工具头(4)的支承件(3)，用于在安装了至少一个工具头(4)的情况下与至少一个工具头(4)进行数据通信的通信接口部件(5)，以及适于通过所述通信接口部件(5)与至少一个工具头的工具头处理元件(8)通信的基座单元处理元件(7)。本公开内容还涉及3D生物打印机工具头。本公开内容还涉及用于生物打印构建体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】3D生物打印机、3D生物打印工具头和用于3D生物打印构建体的方法
本公开内容涉及3D生物打印机，该3D生物打印机包括具有用于安装至少一个工具头的支承件的基座单元。本公开内容还涉及用于生物打印构建体的方法。
技术介绍
生物打印作为一种增材制造技术，因其在空间上控制细胞、生物材料和生物分子的放置的能力而受到应有的重视。因此，它为组织和器官再生、基础研究和药物筛选的未来提供了无限可能。3D生物打印机能够在沿X方向、Y方向和Z方向移动时分配材料，这使得能够从下向上设计复杂结构。此外，因为该技术可以与使用患者的医学图像的CAD/CAM技术组合，因此该技术允许对于目标组织或器官而言独特的仿生形状3D结构的生物制造。具有良好的适印性能和指导细胞命运进程的生物活性性能的水凝胶生物墨水的发展将将有助于将这种有前景的技术转化为临床技术。已知基于天然聚合物的水凝胶具有有利的生物相容性能，并且是用于细胞包封的有吸引力的生物材料。它们模仿自然细胞外基质环境，为水状3D环境提供生物学相关的化学信号和物理信号。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是获得与已知的3D生物打印机相比改进的3D生物打印机。本公开内容涉及3D生物打印机。3D生物打印机包括：基座单元，其包括适于安装至少一个工具头的支承件；通信接口部件，其用于在安装了至少一个工具头的情况下与至少一个工具头进行数据通信；以及基座单元处理元件(7)，其适于通过所述通信接口部件与至少一个工具头的工具头处理元件通信。工具头处理元件可以具有存储能力。工具头处理元件能够发送模拟数据或数字数据以及/或者接收模拟数据或数字数据。工具头处理元件还可以具有处理能力以执行计算。因此，工具头具有智能性。因此，由于工具头具有工具头处理元件，因此可以减少或消除对与工具头有关的手动用户输入的需要。可以避免/减少的可能的繁重手动用户输入包括例如工具头的类型、尺寸和其他特征。这使得更加容易和快速地使用3D生物打印机。这继而消除了手动输入与工具头有关的错误信息的风险。此外，工具头处理元件可以收集例如通过工具头本身或者安装在工具头上或与工具头相关联的传感器获得的与工具头有关的数据。然后，工具头处理元件可以被布置成将收集的数据格式化为适合3D生物打印机的格式，并且将适当格式的数据发送至3D生物打印机的通信接口部件。这有利于3D生物打印机与工具头之间的集成，如果必须替换工具头的话。这对于可更换工具头特别有利。此外，如果工具头处理元件具有处理能力，则工具头处理元件可以被布置成至少部分地控制其工具头的操作或其他设备例如另一个工具头和/或气体的排气装置的操作。在工具头处具有此功能的一个优点是，当将更新的工具头安装到3D生物打印机时，不必修改和更新3D生物打印机内的软件。利用该解决方案，基座单元处理元件可以充当主设备，并且工具头处理元件可以充当从设备，反之亦然。在不同的实施方式中，支承件包括适于安装至少一个可更换工具头的支承部件。由此，3D生物打印机变得非常灵活，并且可以提高3D生物打印机的操作效率。例如，用户可以在3D生物打印机外部准备工具头，其中，准备可以例如涉及装载材料和/或选择针。然后，可以用当前使用的工具头来替换当前使用的工具头。因此，生物打印机不需要因为耗时活动例如装载材料和/或更换针而停止。相反，可以进行短暂的停止来用准备好的工具头替换当前使用的工具头。替选地，可以在打印时更换当前使用的工具头。例如，如果支承件适于安装多个工具头，则在打印时可以容易地进行更换。新工具头的检测可以由3D生物打印机自动进行，或者可以由用户设置。用户可以在使用或不使用工具的情况下插入或移除工具头。替选地，可以通过3D生物打印机自身来插入和/或移除工具头。工具头的连接可能需要一个或多个步骤。一个或多个步骤可以例如涉及插入螺母和/或连接线缆和/或连接气体供应装置。3D生物打印机还可以被布置成显示与应该使用哪个工具头有关并且还可能与应该如何准备工具头有关的信息。3D生物打印机可以被布置成将一个或更多个可更换工具头与一个或更多个不可更换工具头一起使用或将一个或更多个可更换工具头不与一个或更多个不可更换工具头一起使用。在不同的实施方式中，基座单元处理元件被布置成在安装了可更换工具头的情况下，从至少一个可更换工具头的工具头处理元件通过通信接口部件获得关于与至少一个可更换工具头相关联的特征的信息。与至少一个可更换工具头相关联的特征可以包括与执行器类型例如可更换工具头的打印技术有关的信息。该信息可以限定可更换工具头是气动挤出工具头、注射泵工具头、喷墨工具头、高温挤出工具头、用于移除材料的工具头和/或固化工具头。用于移除材料的工具头可以是刀和/或激光工具头和/或铣削工具头和/或钻削工具头。固化工具头可以是光固化工具头，例如UV、可见光或激光。固化工具头可以是任何其他类型的固化工具头，例如基于液体溶液的固化工具头或基于热的固化工具头。该信息可以定义至少一个可更换工具头是生物电喷射工具头。与至少一个可更换工具头相关联的特征可以包括与工具头的传感器技术有关的信息，所述信息可以限定工具头是相机工具头、探测工具头和/或3D扫描工具头。在不同的实施方式中，基座单元处理元件被布置成基于通过通信接口部件获得的与可更换工具头的特征有关的信息来获得用于控制至少一个可更换工具头的控制信号，并且将控制信号馈送到通信接口部件。在不同的实施方式中，如上定义的3D生物打印机(1)还包括所述至少一个工具头，所述至少一个工具头具有所述工具头处理元件(8)和能够连接至基座单元(2)的通信接口部件(5)的通信接口部件(6)。然后，工具头中的至少一个工具头的工具头处理元件可以被布置成至少部分地控制所述工具头的操作。在不同的实施方式中，3D生物打印机还包括用于向至少一个工具头供应加压气体的加压气体接口部件以及/或者用于向少一个工具头传输光的光接口部件。在不同的实施方式中，3D生物打印机还包括用于排出气体例如打印空间中的空气的排气装置。该排气装置可以实施在至少一个工具头中。基座单元处理元件(7)在不同的实施方式中被布置成控制气体的排出。本公开内容还涉及如上定义的3D生物打印机，其用于打印适于在可以使用3D生物打印的构建体的任何应用中使用的构建体，任何应用例如选自以下的应用中的任何一个应用：动物或人体中的植入例如修复组织或替换组织、局部应用、化妆品应用、药物发现、药物测试应用或作为疾病模型；或者用于其他目的，例如制药、医疗、化学、个人护理、皮肤护理或化妆品行业或可以使用3D生物打印的构建体的任何其他行业中的各种研究、调查或发展目的。根据应用，打印的构建体包括适当的固体生物墨水材料、半固体生物墨水材料或流体生物墨水材料，并且可以包括活细胞或不包括活细胞。本公开内容还涉及一种3D生物打印机系统，该3D生物打印机系统包括基座单元，所述基座单元包括适于安装工具头的支承件、用于在安装了工具头的情况下与工具头通信的通信接口以及适于通过所述通信接口(5)与工具头通信的基座单元处理元件，并且在一组工具头处每个工具头具有能够连接至基座单元的通信接口部件的通信接口部件。工具头中的至少一个工具头可以包括工具头处理元件。工具头处理元件可以被布置成与基座单元处理元件通信。本公开内容还涉及3D生物打印机工具头。3D生物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D生物打印机(1)，包括基座单元(2)，所述基座单元(2)具有：支承件(3)，其适于安装至少一个工具头(4)；通信接口部件(5)，其用于在安装了所述至少一个工具头(4)的情况下与所述至少一个工具头(4)进行数据通信；以及基座单元处理元件(7)，其适于通过所述通信接口部件(5)与所述至少一个工具头的工具头处理元件(8)通信。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.13 SE 1750027-3;2017.01.13 US 62/445,8621.一种3D生物打印机(1)，包括基座单元(2)，所述基座单元(2)具有：支承件(3)，其适于安装至少一个工具头(4)；通信接口部件(5)，其用于在安装了所述至少一个工具头(4)的情况下与所述至少一个工具头(4)进行数据通信；以及基座单元处理元件(7)，其适于通过所述通信接口部件(5)与所述至少一个工具头的工具头处理元件(8)通信。2.根据权利要求1所述的3D生物打印机(1)，其中，所述支承件(3)包括适于安装至少一个可更换工具头的支承部件。3.根据权利要求2所述的3D生物打印机，其中，所述基座单元处理元件(7)被布置成在安装了可更换工具头的情况下，通过所述通信接口部件(5)从所述至少一个可更换工具头的所述工具头处理元件获得关于与所述至少一个可更换工具头相关联的特征的信息。4.根据权利要求3所述的3D生物打印机，其中，所述与所述至少一个可更换工具头相关联的特征包括与执行器类型例如所述可更换工具头的打印技术有关的信息，所述信息能够限定所述可更换工具头是气动挤出工具头、注射泵工具头、喷墨工具头、高温挤出工具头、用于移除材料的工具头和/或固化工具头。5.根据权利要求3或4所述的3D生物打印机，其中，所述与所述至少一个可更换工具头相关联的特征包括与工具头的传感器技术有关的信息，所述信息能够限定所述工具头是相机工具头、探索工具头和/或3D扫描工具头。6.根据权利要求3至5中任一项所述的3D生物打印机，其中，所述基座单元处理元件(7)被布置成基于通过所述通信接口部件获得的与所述可更换工具头的特征有关的所述信息来获得用于控制所述至少一个可更换工具头的控制信号，并且将所述控制信号馈送至所述通信接口部件。7.根据前述权利要求中任一项所述的3D生物打印机(1)，还包括所述至少一个工具头(4)，所述至少一个工具头(4)具有所述工具头处理元件(8)和能够连接至所述基座单元(2)的所述通信接口部件(5)的通信接口部件(6)。8.根据权利要求7所述的3D生物打印机(1)，其中，所述工具头中的至少一个工具头的所述工具头处理元件被布置成至少部分地控制所述工具头的操作。9.根据前述权利要求中任一项所述的3D生物打印机，还包括用于向所述至少一个工具头供应加压气体的加压气体接口部件和/或用于向所述至少一个工具头传输光的光接口部件。10.根据前述权利要求中任一项所述的3D生物打印机，还包括用于排出气体例如打印空间中的空气的排气装置(9)，其中，所述排气装置(9)能够实施在所述至少一个工具头中。11.根据权利要求10所述的3D生物打印机，其中，所述基座单元处理元件(7)被布置成控制气体的排出。12.根据前述权利要求中任一项所述的3D生物打印机，用于对适合在选自以下的应用中的任何应用中使用的构建体进行打印：动物或人体中的植入例如修复组织或替换组织、局部应用、化妆品应用、药物测试、药物发现应用或作为疾病模型，或者用于制药、医疗、化学、个人护理、皮肤护理或化妆品行业或能够使用3D生物打印的构建体的任何其他行业中的其他研究、调查或发展目的。13.一种3D生物打印机系统(1')，包括：基座单元(2)，其包括：适于安装工具头(4'，4”，4”)的支承件(3)；用于在安装了所述工具头(4'，4”，4”)的情况下与所述工具头(4'，4”，4”')通信的通信接口(5)；以及适于通过所述通信接口(5)与所述工具头(4'，4”，4”')通信的基座单元处理元件(7)，以及在一组工具头(10)处，每个工具头(4'，4”，4”')具有能够连接至所述基座单元(2)的所述通信接口部件(5)的通信接口部件(6'，6”，6”')。14.根据权利要求13所述的3D生物打印机系统，其中，所述工具头中的至少一个工具头包括工具头处理元件(8'，8”，8”')，其中，所述工具头处理元件被布置成与所述基座单元处理元件(7)通信。15.一种3D生物打印机工具头(4；4'，4”，4”')，所述工具头能够连接至3D生物打印机的机械接口部件，并且具有工具头处理元件(8；8'，8”，8”')，以及通信接口部件(6；6'，6”，6”')，其能够连接至所述3D生物打印机的通信接口部件。16.根据权利要求15所述的3D生物打印机工具头(4；4'，4”，4”')，其中，所述工具头处理元件被布置成存储关于与至少一个工具头相关联的特征的信息。17.根据权利要求16所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·斯泰纳，约克姆·斯万贝里，埃里克·盖滕霍尔姆，赫克托·马丁尼兹，
申请(专利权)人：塞林克公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE