一种多喷头协同的细胞3D打印装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多喷头协同的细胞3D打印装置，包括实验台，实验台上表面设置有操作台和无菌箱，操作台上设置有多个注射泵，每个注射泵与连接有储料筒，每个储料筒的出口通过导料管分别连通有打印喷头，无菌箱内设置有三维运动机构。根据各自要打印的组织，实现协同运动，打印平面结构，同时，在每一层打印完成后，位于打印喷头下方的打印基板在丝杠的作用下沿Z轴方向下降调节高度；通过打印喷头的协同打印和多层累加，最终实现大块多层组织的集成和自组装。

A cell 3D printing device with multi nozzle cooperation

【技术实现步骤摘要】
一种多喷头协同的细胞3D打印装置
本技术属于3D打印设备
，具体涉及一种多喷头协同的细胞3D打印装置。
技术介绍
先天性缺陷、损伤、代谢性疾病等各种原因造成的软组织损伤和功能丧失是临床常见的问题，也是引起人类疾病和死亡的重要原因。针对软组织缺损，目前最主要的治疗方法是取供体的健康组织进行手术移植，但由于可利用的组织来源有限，对供区损伤较大，以及异体移植易出现免疫排斥现象等问题，使其应用受到限制。随着生物3D打印技术的发展，尤其是在软组织工程方面的发展和应用，为解决软组织缺损和功能丧失等临床问题带来了新的希望。生物3D打印是基于离散-堆积成形原理，以活细胞、生物活性因子及生物材料为基本成形单元，设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构的技术。该技术融合了制造科学与生物医学，是一项具有交叉性和前沿性的新兴技术，并且具有精度高、构建速度快、可按需制作，以满足个体化医学治疗的需求、排异反应低等优势。近年来，很多科研团队将3D打印技术应用于软组织工程的研究领域，成型复杂功能型支架/细胞外基质(ECM)，常用的打印方法包括选择性激光烧结(SLS)，光固化成型(SLA)，熔合沉积法(FDM)和压力挤出成型(PBE)，虽然在结构成型和细胞打印方面有很大的进展，但是，目前的打印系统和打印材料还无法完全实现结构到功能的仿生，并且很难完成不同功能细胞的分级打印，从而无法实现多层大块组织的集成和自组装。因此打印出具备任意特征的组织将是软组织工程的发展方向。同时，大块组织体外血管化，并且植入后与宿主损伤部位血管吻合生长及细胞/支架复合体的成活也亟待研究。在大块组织3D打印过程中，不同种类细胞与基质材料的准确分布以及不同组织的复合组装问题仍然有待进行研究解决。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种多喷头协同的细胞3D打印装置，实现了打印喷头的三维运动。本技术所采用的技术方案是，一种多喷头协同的细胞3D打印装置，包括实验台，实验台上表面设置有操作台和无菌箱，操作台上设置有多个注射泵，每个注射泵与连接有储料筒，每个储料筒的出口通过导料管分别连通有打印喷头，无菌箱内设置有三维运动机构，三维运动机构，包括设置在无菌箱底部内的底座，底座上固定有Z轴电机，Z轴电机的电机轴连接Z轴丝杠的一端，Z轴丝杠另一端位于无菌箱顶部，Z轴丝杠竖直且依次穿过第一支板、第二支板和平面固定板，第二支板上还设置有丝杠，丝杠与Z轴丝杠相互平行，丝杠与Z轴丝杠之间通过Z轴皮带连接，丝杠穿过平面固定板，且丝杠另一端位于无菌箱顶部，平面固定板中心处固定有打印基板。本技术的特点还在于，平面固定板上竖直设置有四个支撑板，四个支撑板呈长方形排列在平面固定板的边缘处；其中位于同一侧的两个支撑板分别通过X向固定杆B和Y向固定杆A连接，X向固定杆B和Y向固定杆A相互垂直，且其中一端均分别位于同一个支撑板上；四个支撑板之间通过依次首尾相连的X向移动导轨A、Y向移动导轨A、X向移动导轨B和Y向移动导轨B连接；两个支撑板上分别固定有X轴电机和Y轴电机，X轴电机与Y向固定杆A相对设置。X轴电机的电机轴上套有X轴皮带A，X轴皮带A另一端套在Y向固定杆A一端，Y向固定杆A另一端套设皮带B一端，皮带B另一端套设在支撑板上的固定轴上，X轴皮带A和皮带B相互平行；X轴皮带A上还套设有X向移动滑块A，X向移动滑块A能在X向移动导轨A上滑动；皮带B上还套设有X向移动滑块B，X向移动滑块B能在X向移动导轨B上滑动，X向移动滑块A和X向移动滑块B之间连接有Y向移动连杆；Y轴电机的电机轴上套有Y轴皮带C，Y轴皮带C另一端套在X向固定杆B一端，X向固定杆B另一端套设皮带D一端，皮带D另一端套设在支撑板上的固定轴上，Y轴皮带C和皮带D相互平行；Y轴皮带C上还套设有Y向移动滑块A，Y向移动滑块A能在Y向移动导轨A上滑动，皮带D上还套设有Y向移动滑块B，Y向移动滑块B能在Y向移动导轨B上滑动；Y向移动滑块B和Y向移动滑块A之间连接有X向移动连杆，Y向移动连杆和X向移动连杆的空间交叉处设置有喷头移动滑块。喷头移动滑块底部固定有多个喷头固定板，每个喷头固定板侧壁上固定有匚字型的喷头座，每个喷头座顶部外固定有喷头移动电机，每个喷头座上设置有连接板，每个喷头座底部内竖直设置有喷头丝杠，每个喷头丝杠穿过连接板和喷头座顶部，且喷头丝杠与喷头移动电机的电机轴连接，每个打印喷头竖直固定在连接板侧部，且每个打印喷头均位于打印基板正上方。无菌箱顶部中心处还设置有紫外灯。本技术的有益效果是：根据各自要打印的组织，实现协同运动，打印平面结构，同时，在每一层打印完成后，位于打印喷头下方的打印基板在丝杠的作用下沿Z轴方向下降调节高度；通过打印喷头的协同打印和多层累加，最终实现大块多层组织的集成和自组装。附图说明图1为本技术一种多喷头协同的细胞3D打印装置的结构示意图；图2为本技术一种多喷头协同的细胞3D打印装置中无菌箱的内部结构示意图(一)；图3为本技术一种多喷头协同的细胞3D打印装置中无菌箱的内部结构示意图(二)；图4为本技术一种多喷头协同的细胞3D打印装置中喷头座的结构示意图。图中，1.实验台，2.操作台，3.注射泵，4.储料筒，5.导料管，6.打印喷头，7.打印基板，8.Y轴电机，9.X轴电机，10.皮带B，11.无菌箱，15.Z轴皮带，16.喷头座，17.X轴皮带A，18.X向运动导轨B，19.喷头移动滑块，20.丝杠，21.Z轴电机，22.喷头固定板，23.Z轴丝杠，24.第二支板，25.平面固定板，26.喷头移动电机，27.X向移动导轨A，28.喷头丝杠，29.Y向移动连杆，30.X向固定杆B，31.Y向固定杆A，32.皮带D，33.Y向移动导轨B，34.Y向导向滑块B，35.X向导向滑块A，36.支撑板，37.第一支板，38.X向移动滑块B，39.连接板，40.Y向移动导轨A，41.Y向移动滑块A，42.Y轴皮带C，43.X向移动连杆。具体实施方式下面通过具体实施方式和附图对本技术进行详细说明。本技术一种多喷头协同的细胞3D打印装置，如图1所示，包括实验台1，实验台1上表面设置有操作台2和无菌箱11，无菌箱11侧部开口端配合设置有箱盖，箱盖上设置有把手，操作台2上设置有多个注射泵3，每个注射泵3与连接有储料筒4，每个储料筒4的出口通过导料管5分别连通有打印喷头6，打印喷头6包括基质打印喷头、血管网打印喷头、皮肤组织打印喷头和神经网打印喷头；无菌箱11顶部中心处还设置有紫外灯；如图2所示，无菌箱11内设置有三维运动机构，三维运动机构包括设置在无菌箱11底部内的底座，底座上固定有Z轴电机21，Z轴电机21的电机轴连接Z轴丝杠23的一端，Z轴丝杠23另一端位于无菌箱11顶部，Z轴丝杠23竖直且依次穿过第一支板37、第二支板24和平面固定板25，第一支板37和第二支板24之间的竖直距离为50mm；第一支板37呈水平设置并且用来固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多喷头协同的细胞3D打印装置，其特征在于，包括实验台(1)，所述实验台(1)上表面设置有操作台(2)和无菌箱(11)，所述操作台(2)上设置有多个注射泵(3)，每个所述注射泵(3)与连接有储料筒(4)，每个所述储料筒(4)的出口通过导料管(5)分别连通有打印喷头(6)，所述无菌箱(11)内设置有三维运动机构，所述三维运动机构，包括设置在无菌箱(11)底部内的底座，所述底座上固定有Z轴电机(21)，所述Z轴电机(21)的电机轴连接Z轴丝杠(23)的一端，所述Z轴丝杠(23)另一端位于无菌箱(11)顶部，所述Z轴丝杠(23)竖直且依次穿过第一支板(37)、第二支板(24)和平面固定板(25)，所述第二支板(24)上还设置有丝杠(20)，所述丝杠(20)与Z轴丝杠(23)相互平行，所述丝杠(20)与Z轴丝杠(23)之间通过Z轴皮带(15)连接，所述丝杠(20)穿过平面固定板(25)，且所述丝杠(20)另一端位于无菌箱(11)顶部，所述平面固定板(25)中心处固定有打印基板(7)，每个所述打印喷头(6)均位于打印基板(7)正上方，所述无菌箱(11)顶部中心处还设置有紫外灯。/n

【技术特征摘要】
1.一种多喷头协同的细胞3D打印装置，其特征在于，包括实验台(1)，所述实验台(1)上表面设置有操作台(2)和无菌箱(11)，所述操作台(2)上设置有多个注射泵(3)，每个所述注射泵(3)与连接有储料筒(4)，每个所述储料筒(4)的出口通过导料管(5)分别连通有打印喷头(6)，所述无菌箱(11)内设置有三维运动机构，所述三维运动机构，包括设置在无菌箱(11)底部内的底座，所述底座上固定有Z轴电机(21)，所述Z轴电机(21)的电机轴连接Z轴丝杠(23)的一端，所述Z轴丝杠(23)另一端位于无菌箱(11)顶部，所述Z轴丝杠(23)竖直且依次穿过第一支板(37)、第二支板(24)和平面固定板(25)，所述第二支板(24)上还设置有丝杠(20)，所述丝杠(20)与Z轴丝杠(23)相互平行，所述丝杠(20)与Z轴丝杠(23)之间通过Z轴皮带(15)连接，所述丝杠(20)穿过平面固定板(25)，且所述丝杠(20)另一端位于无菌箱(11)顶部，所述平面固定板(25)中心处固定有打印基板(7)，每个所述打印喷头(6)均位于打印基板(7)正上方，所述无菌箱(11)顶部中心处还设置有紫外灯。


2.根据权利要求1所述的一种多喷头协同的细胞3D打印装置，其特征在于，所述平面固定板(25)上竖直设置有四个支撑板(36)，四个所述支撑板(36)呈长方形排列在平面固定板(25)的边缘处；其中位于同一侧的两个所述支撑板(36)分别通过X向固定杆B(30)和Y向固定杆A(31)连接，所述X向固定杆B(30)和Y向固定杆A(31)相互垂直，且其中一端均分别位于同一个支撑板(36)上；四个所述支撑板(36)之间通过依次首尾相连的X向移动导轨A(27)、Y向移动导轨A(40)、X向移动导轨B(18)和Y向移动导轨B(33)连接；两个所述支撑板(36)上分别固定有X轴电机(9)和Y轴电机(8)，所述X轴电机(9)与Y向固定杆A(31)相对设置。


3.根据权利要求2所述的一种多喷头协同的细胞3D打印装置，其特征在于，所述X轴电机(9)的电机轴上套有X轴皮带A(17)，所述X轴皮带A(17)另一端套在Y向固定杆A(31)...

【专利技术属性】
技术研发人员：董贵荣，李宏林，张伟明，杨晨阳，胡逸晨，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61