一种精密的药物三维打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于通过添加剂制造来沉积材料或制造产品，例如药物剂型的装置和系统。还提供了使用所述装置和系统的方法，以及通过添加剂制造诸如药物剂型的产品的方法。在某些实施例中，所述装置包括:材料供应系统(102)，其被配置为熔化和加压材料；压力传感器(214)，其被配置为检测所述装置内的所述材料的压力；以及控制开关(216)，其包括可在打开位置和关闭位置操作的密封针(218)。密封针(218)延伸穿过容纳材料的进料通道(208)并包括锥形端部(224)，其中密封针(218)的锥形端部(224)接合喷嘴(212)的锥形内表面，以在密封针(218)处于关闭位置时阻止材料流过喷嘴(212)。关闭位置时阻止材料流过喷嘴(212)。关闭位置时阻止材料流过喷嘴(212)。

【技术实现步骤摘要】
一种精密的药物三维打印装置
[0001]本申请是申请日为2019年1月7日、申请号为201980007693.8、专利技术名称为“一种精密的药物三维打印装置”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2018年12月27日提交的美国专利申请第16/233,831号的优先权；是2018年3月27日提交的美国专利申请第15/937,528号的分案申请并要求其优先权；根据35U.S.C.国际PCT第365(a)条2018年1月9日提交的题为“PRECISION PHARMACEUTICAL 3D PRINTING DEVICE”的申请号PCT/CN2018/071965，通过引用将其全部内容合并于此用于所有目的。


[0004]本专利技术涉及一种用于增材制造的系统和装置，以及使用这种装置的方法。特别是通过增材制造生产产品(例如药物剂型)的方法。

技术介绍

[0005]增材制造，也称为三维打印，允许将计算机模型通过挤出熔融的物料进行成型。通过一种计算机系统控制三维打印机，并控制物料流动以及打印喷嘴的移动，直到形成所需形状。在线材熔融制造工艺(也称为熔融沉积成型)中，物料以线材的形式被挤入加热头，所述加热头将材料熔融并成型到一个表面上。所述表面或所述加热头可移动以便挤压熔融材料成计算机系统设定的形状。其它增材制造方法有采用非线状材料，将其熔融并加压，然后通过打印喷嘴挤出，但是这些方法经常出现从打印喷嘴处发生不希望的泄漏，特别是当熔融材料具有粘性的时候。
[0006]增材制造中的最新发展已经允许使用大量不同的三维打印工艺和使用许多不同的材料。例如，生物惰性材料可用于生产可植入医疗装置或定制实验室耗材的增材制造工艺。参见，例如，Poh et al.,Polylactides in Additive Biomanufacturing,Advanced Drug Delivery Reviews,vol.107,pp.228
‑
246(2016)。在开发用于药品制造的增材制造技术方面也取得了进展。参见Goyanes et al.,3D Printing of Medicines:Engineering Novel Oral Devices with Unique Design and Drug Release Characteristics,Molecular Pharmaceutics,vol.12,no.11,pp.4077
‑
4084(2015)。
[0007]然而，目前的增材制造技术受到三维打印机材料挤出精度的限制。药物需要仔细控制，以确保制造的产品形状一致，并且包含精确和准确的药物剂量。仍然需要开发用于增材制造工艺的精确系统，包括用于药品的制造。
[0008]所有公开出版物，专利，专利申请和公开的专利申请在这里被纳入本专利技术作为参考。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供了一种用于通过增材制造来沉积材料的装置，包括：用于熔融并施加
压力的供料模块，所述供料模块包括连接到打印头的供料通道，所述打印头包括喷嘴，该喷嘴包括锥形内表面和用于打印材料的挤出口；压力传感器，所述压力传感器用于检测所述喷嘴内或所述喷嘴附近供料通道内材料的压力；以及控制开关，其包括可在打开位置和关闭位置切换的密封针，所述密封针延伸穿过所述供料通道的一部分并且包括锥形端部；其中所述密封针的锥形端与所述喷嘴的锥形内表面接合，以阻止材料在所述密封针处于所述关闭位置时流过所述喷嘴。
[0010]在一些实施例中，所述材料是非线材的。在一些实施例中，所述材料在从所述装置中挤出时具有约100Pa
·
s或更高的粘度。在一些实施例中，所述材料在从所述装置中挤出时具有约400Pa
·
s或更高的粘度。在一些实施例中，所述材料在约50℃到400℃的温度下熔融。在一些实施例中，材料在约50℃至约400℃的温度下从喷嘴中挤出。在一些实施例中，材料在约90℃至300℃的温度下从喷嘴中挤出。
[0011]在一些实施例中，接触材料的密封针的任何部分没有突起。
[0012]在一些实施例中，压力传感器连接到控制供料模块的计算机系统以响应所述压力传感器报告的压力，并将所述材料加压到所需压力。在一些实施例中，材料的压力在所需压力的0.05MPa内。在一些实施例中，所述供料模块包括活塞和连接到所述进料流道的筒体，其中，所述活塞被驱动以控制所述筒内材料的压力。在一些实施例中，使用步进电机来驱动活塞。在一些实施例中，压力传感器位于喷嘴的附近。
[0013]在一些实施例中，密封针的锥形端部包括尖头。在一些实施例中，密封针的锥形端是截头圆锥形的。在一些实施例中，喷嘴的锥形内表面具有第一锥角并且密封针的锥形端具有第二锥角；并且所述第二锥角与所述第一锥角相同或小于所述第一锥角。在一些实施例中，第二锥角约为60
°
或更小。在一些实施例中，第二锥角约为45
°
或更小。在一些实施例中，第一锥角与第二锥角的比率为约1：1至4：1。
[0014]在一些实施例中，所述挤出口具有约0.1mm至1mm的直径。在一些实施例中，所述锥形端最大直径约0.2mm至约3.0mm。在一些实施例中，所述挤出口具有直径，所述锥形端具有最大直径，所述锥形端的最大直径与所述挤出口的直径之比约为1：0.8至约1：0.1。
[0015]在一些实施例中，所述控制开关包括致动器，所述致动器可以将密封针定位在打开位置或关闭位置。在一些实施例中，所述致动器是气动致动器。在一些实施例中，所述致动器是机械致动器。在一些实施例中，致动器是电动致动器。在一些实施例中，电机致动器是线性步进电动致动器。
[0016]在一些实施例中，密封针穿过固定在相对于喷嘴位置的垫圈，其中所述垫圈封闭供料通道。
[0017]在一些实施例中，所述供料模块包括用于熔融材料的一个或多个加热器。在一些实施例中，所述供料模块包括一个或多个温度传感器，该温度传感器用于检测熔融材料的温度。在一些实施例中，所述一个或多个温度传感器被连接到一个计算机系统，所述计算机系统根据所述一个或多个温度传感器监测的温度控制相应的一个或多个加热器。
[0018]在一些实施例中，所述密封针的锥形端部或喷嘴的锥形内表面包括柔性衬垫或衬套。
[0019]在一些实施例中，所述装置进一步包括一个计算机系统，所述计算机系统包括一个或多个处理器和计算机可读存储器，其中所述计算机系统被用于控制所述设备。在一些
实施例中，计算机可读存储器存储控制该装置打印产品的指令。在一些实施例中，计算机可读存储器存储了用于响应压力传感器检测到的压力来控制材料压力的指令。在一些实施例中，计算机可读存储器存储了用于响应温度传感器检测到的温度来控制材料的温度的指令。在一些实施例中，计算机可读存储器包括用于基于用于打印产品的指令来定位密封针的指令。在一些实施例中，用于定位密封针的指令包括用于基于挤出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过增材制造来沉积材料的装置，包括：供料系统，所述供料系统用于熔融并加压所述材料，所述供料系统包括连接到包括喷嘴的打印头的供料通道，所述喷嘴包括锥形内表面和用于打印材料的挤出口；压力传感器，所述压力传感器用于检测所述喷嘴或所述喷嘴附近的所述供料通道内的材料的压力；和控制开关，其包括可在打开位置和闭合位置切换的密封针，所述密封针延伸穿过所述供料通道的一部分并且包括锥形端；其中所述密封针的所述锥形端接合所述喷嘴的所述锥形内表面，以在所述密封针处于所述关闭位置时阻止材料流过所述喷嘴。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述材料是非线材的。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述密封针与所述材料接触的任何部分没有突起。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述压力传感器连接至计算机系统，所述计算机系统操作所述供料系统以响应于由所述压力传感器报告的压力将所述材料加压至期望的压力值。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中所述供料系统包括活塞和连接到所述供料通道的料筒，并且其中所述活塞被操作以控制所述料筒内的所述材料的压力。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述密封针的所述锥形端包括尖端。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述喷嘴的锥形内表面具有第一锥角，并且所述密封针的锥形端具有第二锥角；并且其中所述第二锥角与所述第一锥角相同或小于所述第一锥角。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中当材料从所述装置挤出时，所述材料具有约100Pa
·
s或更高的粘度。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中所述材料在约50℃至约400℃熔融。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其中所述材料在约50℃至约400℃的温度下从所述喷嘴挤出。11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中所述控制开关包括致动器，所述致动器将所述密封针定位在所述打开位置或所述关闭位置。12.根据权利要求11所述的装置，其中所述致动器是气动致动器或机械致动器。13.根据权利要求11所述的装置，其中所述致动器是电机致动器。14.根据权利要求11至13中任一项所述的装置，其中所述密封针穿过相对于所述喷嘴固定的垫圈，其中所述垫圈密封所述供料通道。15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中所述供料系统包括一个或多个用于熔融所述材料的加热器。16.根据权利要求15所述的装置，其中所述供料系统包括用于检测所述熔融材料温度的一个或多个温度传感器。17.根据权利要求16所述的装置，其中所述一个或多个温度传感器连接到响应于由所述一个或多个温度传感器报告的温度而控制所述一个或多个加热器的计算机系统。18.根据权利要求1至17中任一项所述的装置，其中所述密封针的所述锥形端部或所述
喷嘴的所述锥形内表面包括柔性衬垫或衬套。19.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，还包括计算机系统，所述计算机系统包括一个或多个处理器和计算机可读存储器，其中所述计算机系统被配置为控制所述装置。20.根据权利要求19所述的装置，其中所述计算机可读存储器包括用于使用所述设备来打印产品的指令。21.根据权利要求19或20所述的装置，其中所述计算机可读存储器包括用于响应由所述压力传感器检测到的压力来控制所述材料的压力的指令。22.根据权利要求19至21中的任一项所述的装置，其中，所述计算机可读存储器包括用于响应由所述温度传感器检测到的温度来控制所述材料的温度的指令。23.根据权利要求20至22中的任一项所述的装置，其中，所述计算机可读存储器包括基于所述打印产品的指令来定位所述密封针的指令。24.根据权利要求1至23中的任一项所述的装置，其中，所述压力传感器设置在所述喷嘴附近。25.一种包括根据权利要求1至18中任一项所述的多个装置的增材制造系统，其中每个供料系统配置有控制开关。26.根据权利要求25所述的系统，包括装载有第一材料的第一装置和装载有第二材料的第二装置，其中所述第一材料和所述第二材料不同。27.根据权利要求25或26所述的系统，还包括计算机系统，所述计算机系统包括一个或多个处理器和计算机可读存储器，其中所述计算机系统被配置为控制所述系统。28.根据权利要求27所述的系统，其中所述计算机可读存储器包括用于使用所述系统打印产品的指令。29.根据权利要求27或28所述的系统，其中所述计算机可读存储器包括用于响应由相应供料系统中的压力传感器检测到的压力来控制每个供料系统中的材料的压力的指令。30.根据权利要求27至29中任一项所述的系统，其中所述计算机可读存储器包括用于响应由所述相应供料系统中的所述温度传感器检测到的温度来控制每个供料系统中的材料的温度的指令。31.如权利要求28至30中任一项所述的系统，其特征在于，所述计算机可读存储器包括基于所述打印产品的指令来定位所述密封针的指令。32.如权利要求25至31中任一项所述的系统，其中多个设备中的至少两个设备包括：供料系统，所述供料系统用于熔融并加压所述材料，所述供料系...

【专利技术属性】
技术研发人员：李霄凌，卢皓晖，吴伟，刘海利，成森平，李人杰，刘飏，邓飞黄，
申请(专利权)人：南京三迭纪医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：