一种多轨3D生物打印系统、控制方法、3D打印机技术方案

本发明专利技术属于3D打印技术领域，公开了一种多轨3D生物打印系统、控制方法、3D打印机，主要生物墨水模块和打印模块；所述生物墨水模块包括生物墨水盒、控制生物墨水盒XYZ轴的移动控制系统；所述打印模块包括固定生物墨水料筒喷嘴装置、XYZ轴移动旋转控制系统、生物墨水料筒喷嘴间距控制系统、紫外光交联模块；所述生物墨水筒包括不限于多通道高温墨水筒、多通道常温墨水筒、多通道同轴墨水筒、多通道增压墨水筒等，固定于生物墨水盒内。本发明专利技术能提高3D生物打印机的打印能力、打印效率：能同时进行多项打印任务，构建尺寸较大的生物打印制品，构建更为复杂的结构；极大的缩短了打印时间，提高了生物打印质量。了生物打印质量。了生物打印质量。

【技术实现步骤摘要】
一种多轨3D生物打印系统、控制方法、3D打印机


[0001]本专利技术属于3D打印
，尤其涉及一种多轨3D生物打印系统、控制方法、3D打印机。

技术介绍

[0002]目前：生物3D打印作为生物制造的核心技术，其运用细胞、蛋白质、生物材料等作为构造单元，以构建生物学模型、生命系统和治疗产品。与传统组织工程及其他先打印支架成型再接种细胞构建组织的打印方式相比，3D生物打印将不同类型的细胞精确印刷在相应的空间位置，根据不同组织/器官特性添加相适应的生物材料后形成类似组织/器官的强度和弹性并产生一定的生物学功能。3D生物打印无疑是目前先进的技术手段，在构建支架，类器官、药物缓释递送等领域有着重要的应用，在生物医药等领域有着重大广阔的应用前景。
[0003]目前微挤出式3D生物打印机已经能负载多喷头进行打印，但是实际打印中运行多喷头进行打印时，不能同时同步进行多喷头打印，多喷头间切换速度较慢，极大限制了打印效率。众所周知，在细胞打印中，打印时间过长会对细胞活性产生影响。因此在进行复杂、较大尺寸、较大规模的生物打印时，至关重要的一点就是打印时间，即对3D生物打印机的打印效率提出了要求，目前微挤出3D生物打印机存在着局限性。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的3D生物喷头在运行多喷头打印时，打印效率慢，影响细胞活性及构建物大小。
[0005]解决以上问题及缺陷的难度为：如何提高微挤出3D生物打印性能，实现快速、多材料、复杂、大尺寸、具功能结构的打印，是目前微挤出3D生物打印机前进的方向。
[0006]解决以上问题及缺陷的意义为：同时进行多轨多通道打印时，无需切换喷头，打印效率极大提高，从而提高了打印速率、缩短了打印时间、提升了打印质量，达到构建复杂大尺寸的生物制品、有功能的组织器官的基本条件，更好的发挥微挤出3D生物打印机的优势与作用，在生物医药领域的应用将更加重要与开阔。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种多轨3D生物打印系、控制方法、3D打印机。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种多轨3D生物打印系统，所述多轨3D生物打印系统包括：生物墨水模块和打印模块；
[0009]所述生物墨水模块包括生物墨水盒、控制生物墨水盒XYZ轴的移动控制系统；
[0010]所述打印模块包括固定生物墨水料筒喷嘴装置、XYZ轴移动旋转控制系统、生物墨水料筒喷嘴间距控制系统、紫外光交联模块；
[0011]所述生物墨水筒包括不限于多通道高温墨水筒、多通道常温墨水筒、多通道同轴墨水筒、多通道增压墨水筒等，固定于生物墨水盒内。
[0012]进一步，动力系统与生物墨水模块连接。
[0013]进一步，将预装好生物墨水的多通道高温墨水筒、多通道常温墨水筒、多通道同轴墨水筒、多通道增压墨水筒等装入生物墨水盒内。
[0014]进一步，将喷嘴与多通道墨水筒下方的流通管道螺纹连接，并装入固定生物墨水料筒喷嘴装置。
[0015]进一步，通过程序调节喷嘴间间距，调节打印参数进行打印。
[0016]本专利技术的另一目的在于提供一种所述多轨3D生物打印系统的控制方法，所述控制方法包括：生物墨水盒模块上方能打开盒盖，能置放至少4个多通道墨水筒并固定，其中升温模块处于最左侧因此多通道高温墨水筒置于最左侧，且高温墨水盒周围处于隔热材料内；
[0017]关闭盒盖后多通道墨水筒即处于密闭状态，动力系统由此与多通道墨水筒连接，并在打印时提供推动力，并通过控压模块调节不同多通道墨水筒的推动压力；
[0018]多通道墨水筒固定在3D打印机的生物墨水盒内，下方的流通管路具备分流功能，墨水通过分流管路到达不同喷嘴处，打开封闭帽，并连接喷嘴；
[0019]喷嘴后固定在打印模块内，并取下保护套，打印系统安装完成；
[0020]生物墨水盒能在控制生物墨水盒XYZ轴的移动控制系统作用下进行整体移动，将打印模块置于打印平台；
[0021]打印模块能在XYZ轴移动旋转控制模块作用下进行移动打印，喷嘴间距控制系统能调整各喷嘴间的距离，紫外光交联模块能调节光交联的强度，对光敏材料进行实时的光固化。
[0022]本专利技术的另一目的在于提供一种3D打印机，所述3D打印机包含所述的多轨3D生物打印系统。
[0023]结合上述的所有技术方案，本专利技术所具备的优点及积极效果为：本专利技术能能大大提高3D生物打印机效率，可以同时构建多个3D生物制品，或构建尺寸较大的3D生物制品，缩短打印时间，提高细胞存活率。生物墨水模块与打印模块间有相当大的自由度，而且能增加生物墨水盒数量，完成多材料3D生物打印，从而构建更为复杂的结构，大大提高了3D生物打印的应用能力与应用范畴。采用可更换式一体化的无菌多通道墨水筒耗材，保证管路密闭性，连接处均有保护套，从而更好的完成无菌操作要求，进行细胞打印。
[0024]本专利技术将喷头模块与喷嘴模块分开，可以同时打印并列料筒数量挤出生物墨水且喷嘴间隔可控，而且可以同时打印喷嘴模块数量的生物墨水且喷嘴模块间隔可控。生物墨水模块与打印模块都有XYZ轴移动控制模块，上方用于整体移动，打印模块的XYZ轴用于打印，添加了平面旋转用于优化移动路径，提高打印性能。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术实施例提供的多轨3D生物打印系统的结构示意图。
[0027]图2是本专利技术实施例提供的多通道墨水筒的结构示意图；
[0028]图中：1、特制高温墨水盒位；2、控温模块；3、高温双通道墨水筒；4、紫外光交联模块；5、打印模块；6、普通双通道墨水筒；7、XYZ轴移动旋转控制模块；8、XYZ轴移动控制模块；9、生物墨水盒与动力控压系统；10、螺纹连接保护套；11、活塞；12、螺纹连接；13、喷嘴；14、喷嘴保护套；15、固定生物墨水料筒喷嘴装置；16、生物墨水料筒喷嘴间距控制系统；
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种多轨3D生物打印系统、控制方法、3D打印机，下面结合附图对本专利技术作详细的描述。
[0031]如图1、图2所示，本专利技术实施例提供的多轨3D生物打印系统包括：特制高温墨水盒位1、控温模块2、高温双通道墨水筒3、紫外光铰链模块4、打印模块5、普通双通道墨水筒6、XYZ轴移动旋转控制模块7、XYZ轴移动控制模块8、生物墨水盒与动力控压系统9、螺纹连接保护套10、活塞11、螺纹连接12、喷嘴13、喷嘴保护套14。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多轨3D生物打印系统，其特征在于，所述多轨3D生物打印系统包括：生物墨水模块和打印模块；所述生物墨水模块包括生物墨水盒、控制生物墨水盒XYZ轴的移动控制系统；所述打印模块包括固定生物墨水料筒喷嘴装置、XYZ轴移动旋转控制系统、生物墨水料筒喷嘴间距控制系统、紫外光交联模块；所述生物墨水筒包括不限于多通道高温墨水筒、多通道常温墨水筒、多通道同轴墨水筒、多通道增压墨水筒，固定于生物墨水盒内。2.如权利要求1所述的多轨3D生物打印系统，其特征在于，动力系统与生物墨水模块连接。3.如权利要求1所述的多轨3D生物打印系统，其特征在于，将预装好生物墨水的多通道高温墨水筒、多通道常温墨水筒、多通道同轴墨水筒、多通道增压墨水筒等装入生物墨水盒内。4.如权利要求1所述的多轨3D生物打印系统，其特征在于，将喷嘴与多通道墨水筒下方的流通管道螺纹连接，并装入固定生物墨水料筒喷嘴装置。5.如权利要求1所述的多轨3D生物打印系统，其特征在于，通过程序调节喷嘴间间距，调节打印参数进行打印。6.一种如权利要求1～5任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔志，吴松，曹旭，黄俊杰，胡鹏志，彭程，周旋，陈勇，
申请(专利权)人：中南大学湘雅三医院，
类型：发明
国别省市：