一种便携式3D生物打印设备制造技术

本实用新型专利技术提出一种便携式3D生物打印设备，包括底座、固定于底座相对两侧的第一Z轴运动模组和第二Z轴运动模组、X轴运动模组、双喷头装置、Y轴运动模组和打印平台；X轴运动模组的两端分别可滑动地固定于第一Z轴运动模组和第二Z轴运动模组上；双喷头装置包括高温喷头结构和常温喷头结构；双喷头装置可滑动地固定于X轴运动模组上；打印平台位于双喷头装置的下方且可滑动地固定于Y轴运动模组上，Y轴运动模组固定于底座上。本实用新型专利技术通过设置双喷头装置，可同时打印支撑结构和具有活性的填充物，提高打印效率；设置X轴运动模组、Y轴运动模组以及两个Z轴运动模组互相配合，打印成型误差小，打印设备结构稳定，拆卸方便，便于携带。

A portable 3D biological printing device

【技术实现步骤摘要】
一种便携式3D生物打印设备
本技术涉及生物打印
，具体地说是涉及一种便携式3D生物打印设备。
技术介绍
3D打印技术是一种基于数字模型发展起来的新型制造技术,目前3D打印行业在各个领域都取得了长足的进步，在生物领域亦是如此。3D生物打印技术可通过调控支架结构、细胞分布和生物信号分子，将生物材料、细胞以及生长因子混合打印，其过程是首先读入由医学影像数据重建或设计的三维模型，将模型离散成多个片层，计算机控制打印喷头逐层"打印"打印由生物材料或细胞组成的"生物墨水"，不断重复这一过程，直至打印完成三维组织前体。随后，细胞开始重新组织、熔合，形成新的血管等组织结构。目前，生物3D打印技术主要分为两大类：喷墨成型技术和挤压成型技术。其中气动式活塞挤出喷头利用压缩气体提供持续气压动力推动活塞挤出喷头内的生物打印材料使生物打印材料连续从微喷管中挤出成型。气动挤压成型具有成型材料范围广、柔性高、控制方便等优点。但现有生物打印设备采用固定的成型平台还存在以下不足：受细胞打印工艺的限制,现有的细胞三维打印技术大多为操作单种成分的细胞和材料来构建较为简单的结构体,仅局限于某些简单的组织,例如骨组织、皮肤组织和肌键组织等；设备体积相对而言较大，不方便移动以及与生物领域专用设备如超洁净操作台、灭菌台等配合使用。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提出一种便携式3D生物打印设备，具有可同时打印多种高分子材料、打印效率高、打印精度高、设备体积小便于携带等特点。技术方案：本技术提出一种便携式3D生物打印设备，包括底座、第一Z轴运动模组、第二Z轴运动模组、X轴运动模组、双喷头装置、Y轴运动模组和打印平台；所述第一Z轴运动模组和第二Z轴运动模组相互平行设置且固定于底座的相对的两侧；所述X轴运动模组的两端分别可滑动地固定于第一Z轴运动模组和第二Z轴运动模组上；所述双喷头装置包括分别固定于固定板上的高温喷头结构和常温喷头结构；所述双喷头装置通过固定板可滑动地固定于X轴运动模组上；所述打印平台位于所述双喷头装置的下方并且可滑动地固定于Y轴运动模组上，所述Y轴运动模组固定于底座上。进一步，所述X轴运动模组包括X轴电机、X轴丝杆和螺纹套装在X轴丝杆上的X轴固定座，所述X轴电机和X轴丝杆通过X轴联轴器连接；所述X轴运动模组还包括平行于X轴丝杆的X轴滑轨；所述X轴固定座上固定有滑动嵌在X轴滑轨上的X轴滑块；所述双喷头装置通过固定板固定于X轴固定座上。进一步，所述X轴运动模组还包括用于固定X轴电机的X轴电机连接件以及用于固定X轴丝杆的X轴固定端和X轴支撑端；所述X轴固定端通过X轴固定端连接件固定于X轴运动模组的外壳上；所述X轴固定端连接件上设有限制X轴滑块位移的X轴限位开关；所述X轴支撑端通过X轴支撑端连接件固定于X轴运动模组的外壳上。进一步，所述高温喷头结构包括保温外壳和位于保温外壳内部的可拆卸的第一针筒；所述第一针筒的顶部接有第一转接器，所述第一转接器通过气管与气缸连接，所述第一针筒的底部设有第一喷嘴；所述保温外壳上设有第一螺纹孔，所述高温喷头结构通过第一螺纹孔固定于所述固定板上。进一步，所述保温外壳内设有加热元件和热敏传感器。进一步，所述加热元件为加热棒，所述热敏传感器为热电偶。进一步，所述常温喷头结构包括第一固定件、第二固定件、位于第一固定件和第二固定件的开孔内的第二针筒；所述第二针筒的顶部接有第二转接器，所述第二转接器通过气管与气缸连接，所述第二针筒的底部设有第二喷嘴；所述第一固定件上设有第二螺纹孔，所述第二针筒通过第二螺纹孔固定于所述固定板上。进一步，所述第一Z轴运动模组包括第一Z轴电机、第一Z轴丝杆和螺纹套装在第一Z轴丝杆上的第一Z轴固定座，所述第一Z轴电机和第一Z轴丝杆通过第一Z轴联轴器连接；所述第一Z轴运动模组还包括平行于第一Z轴丝杆的第一Z轴滑轨；所述第一Z轴固定座上固定有滑动嵌在第一Z轴滑轨外的第一Z轴滑块；所述X轴运动模组的外壳的一端可滑动地固定于第一Z轴固定座上；所述第一Z轴运动模组还包括用于固定第一Z轴电机的第一Z轴电机连接件以及用于固定第一Z轴丝杆的第一Z轴固定端和第一Z轴支撑端；所述第一Z轴固定端通过第一Z轴固定端连接件固定于第一Z轴运动模组的外壳上；所述第一Z轴固定端连接件上设有限制第一Z轴滑块位移的第一Z轴限位开关；所述第一Z轴支撑端通过第一Z轴支撑端连接件固定于第一Z轴运动模组的外壳上。进一步，所述第二Z轴运动模组包括第二Z轴电机、第二Z轴丝杆和螺纹套装在第二Z轴丝杆上的第二Z轴固定座，所述第二Z轴电机和第二Z轴丝杆通过第二Z轴联轴器连接；所述第二Z轴运动模组还包括平行于第二Z轴丝杆的第二Z轴滑轨；所述第二Z轴固定座上固定有滑动嵌在第二Z轴滑轨外的第二Z轴滑块；所述X轴运动模组的外壳的一端可滑动地固定于第二Z轴固定座上；所述第二Z轴运动模组还包括用于固定第二Z轴电机的第二Z轴电机连接件以及用于固定第二Z轴丝杆的第二Z轴固定端和第二Z轴支撑端；所述第二Z轴固定端通过第二Z轴固定端连接件固定于第二Z轴运动模组的外壳上；所述第二Z轴固定端连接件上设有限制第二Z轴滑块位移的第二Z轴限位开关；所述第二Z轴支撑端通过第二Z轴支撑端连接件固定于第二Z轴运动模组的外壳上。进一步，所述Y轴运动模组包括Y轴电机、Y轴丝杆和螺纹套装在Y轴丝杆上的Y轴固定座，所述Y轴电机和Y轴丝杆通过Y轴联轴器连接；所述Y轴运动模组还包括平行于Y轴丝杆的Y轴滑轨；所述Y轴固定座上固定有滑动嵌在Y轴滑轨外的Y轴滑块；所述打印平台可滑动地固定于Y轴固定座上；所述Y轴运动模组还包括用于固定Y轴电机的Y轴电机连接件以及用于固定Y轴丝杆的Y轴固定端和Y轴支撑端；所述Y轴固定端通过Y轴固定端连接件固定于Y轴运动模组的外壳上；所述Y轴固定端连接件上设有限制Y轴滑块位移的Y轴限位开关；所述Y轴支撑端通过Y轴支撑端连接件固定于Y轴运动模组的外壳上。有益效果：本技术通过设置高温喷头结构和常温喷头结构，支撑结构和具有活性的填充物分别同时打印，弥补了普通水凝胶材料三维打印成型性能较差的不足，提高了打印效率，细胞成活率高，适用范围广泛；设置第一Z轴运动模组、第二Z轴运动模组、X轴运动模组以及Y轴运动模组互相配合，打印成型误差小；同时各运动模组采用轴结构套装成型，打印设备结构稳定，拆卸方便，便于携带，操作简单。附图说明图1为本技术3D生物打印设备结构示意图；图2为本技术X轴运动模组内部结构示意图；图3为本技术X轴运动模组内部立体结构图；图4为本技术X轴运动模组内X轴限位开关、X轴限位开关连接件以及X轴固定座连接件结构示意图；图5为本技术双喷头装置的正视图；图6为本技术双喷头装置部分结构爆炸图；图7为本技术保温外壳结构示意图。图中，1-X轴运动模组，101-X轴电机，102-X轴电机连接件，103-X轴联轴器，104-X轴丝杆，105-X轴固定端，106-X轴限位开关，107本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携式3D生物打印设备，其特征在于：包括底座（8）、第一Z轴运动模组（3）、第二Z轴运动模组（10）、X轴运动模组（1）、双喷头装置、Y轴运动模组（2）和打印平台（7）；所述第一Z轴运动模组（3）和第二Z轴运动模组（10）相互平行设置且固定于底座（8）的相对的两侧；所述X轴运动模组（1）的两端分别可滑动地固定于第一Z轴运动模组（3）和第二Z轴运动模组（10）上；所述双喷头装置包括分别固定于固定板（6）上的高温喷头结构（4）和常温喷头结构（5）；所述双喷头装置通过固定板（6）可滑动地固定于X轴运动模组（1）上；所述打印平台（7）位于所述双喷头装置的下方并且可滑动地固定于Y轴运动模组（2）上，所述Y轴运动模组（2）固定于底座（8）上。/n

【技术特征摘要】
1.一种便携式3D生物打印设备，其特征在于：包括底座（8）、第一Z轴运动模组（3）、第二Z轴运动模组（10）、X轴运动模组（1）、双喷头装置、Y轴运动模组（2）和打印平台（7）；所述第一Z轴运动模组（3）和第二Z轴运动模组（10）相互平行设置且固定于底座（8）的相对的两侧；所述X轴运动模组（1）的两端分别可滑动地固定于第一Z轴运动模组（3）和第二Z轴运动模组（10）上；所述双喷头装置包括分别固定于固定板（6）上的高温喷头结构（4）和常温喷头结构（5）；所述双喷头装置通过固定板（6）可滑动地固定于X轴运动模组（1）上；所述打印平台（7）位于所述双喷头装置的下方并且可滑动地固定于Y轴运动模组（2）上，所述Y轴运动模组（2）固定于底座（8）上。


2.根据权利要求1所述的便携式3D生物打印设备，其特征在于：所述X轴运动模组（1）包括X轴电机（101）、X轴丝杆（104）和螺纹套装在X轴丝杆（104）上的X轴固定座（109），所述X轴电机（101）和X轴丝杆（104）通过X轴联轴器（103）连接；
所述X轴运动模组（1）还包括平行于X轴丝杆（104）的X轴滑轨（115）；所述X轴固定座（109）上固定有滑动嵌在X轴滑轨（115）上的X轴滑块（116）；
所述双喷头装置通过固定板（6）固定于X轴固定座（109）上。


3.根据权利要求2所述的便携式3D生物打印设备，其特征在于：所述X轴运动模组（1）还包括用于固定X轴电机（101）的X轴电机连接件（102），以及用于固定X轴丝杆（104）的X轴固定端（105）和X轴支撑端（112）；
所述X轴固定端（105）通过X轴固定端连接件（114）固定于X轴运动模组（1）的外壳上；所述X轴固定端连接件（114）上设有限制X轴滑块（116）位移的X轴限位开关（106）；
所述X轴支撑端（112）通过X轴支撑端连接件（118）固定于X轴运动模组（1）的外壳上。


4.根据权利要求1所述的便携式3D生物打印设备，其特征在于：所述高温喷头结构（4）包括保温外壳（403）和位于保温外壳（403）内部的可拆卸的第一针筒（401）；所述第一针筒（401）的顶部接有第一转接器（402），所述第一转接器（402）通过气管与气缸连接，所述第一针筒（401）的底部设有第一喷嘴（406）；所述保温外壳（403）上设有第一螺纹孔（404），所述高温喷头结构（4）通过第一螺纹孔（404）固定于所述固定板（6）上。


5.根据权利要求4所述的便携式3D生物打印设备，其特征在于：所述保温外壳（403）内设有加热元件（901）和热敏传感器（902）。


6.根据权利要求5所述的便携式3D生物打印设备，其特征在于：所述加热元件（901）为加热棒，所述热敏传感器（902）为热电偶。


7.根据权利要求1所述的便携式3D生物打印设备，其特征在于：所述常温喷头结构（5）包括第一固定件（503）、第二固定件（504）、位于第...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟翔，李宗安，朱莉娅，杨建兰，侯冉，程爽，赵慧敏，杨文霈，张馨宇，袁哲，杨继全，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32