本申请提供一种激光辅助型生物3D打印枪，属于生物3D打印枪技术领域，本申请通过将基底打印和生物打印集成在一个打印枪内部，且通过控制单元控制所有的打印过程，以实现打印枪自动化；通过外接充气装置、机械臂部件等设备，以减轻打印枪的重量，整体结构紧凑，体积小巧，可扩展性高，节约生产成本和人力成本；采用激光辅助的打印模式，可以做到精细化控制使生物材料的输出控制在微纳精度，提高3D打印的精度。提高3D打印的精度。提高3D打印的精度。
【技术实现步骤摘要】
一种激光辅助型生物3D打印枪
[0001]本申请涉及生物3D打印枪
，特别是涉及一种激光辅助型生物3D打印枪。
技术介绍
[0002]生物3D打印是采用生物材料来对人体受损伤部位进行修复，目前，生物3D打印技术大多数采用水凝胶、天然聚合类材料(纤维蛋白、胶原蛋白、藻酸盐、纤维素、壳聚糖等)制成生物材料。生物3D打印可以复制出人体组织结构，通过生物材料作为打印墨水，理论上我们可以实现在复制后的细胞组织具有仿生的生理功能。当代的生物3D打印大多数可以在人体皮肤表层进行仿生的细胞组织结构打印。
[0003]目前的的生物3D打印装置存在诸多缺陷：一是打印机往往体积较大，需要庞大的操作空间对病人受损伤口进行打印手术；二是在打印过程中需要把材料层层堆积，此过程需要保证生物材料挤出量在微纳精度才能完全仿造人体细胞结构，但是传统打印工艺由于打印丝间距过小、水凝胶喷量过大容易引起过早固化的问题，难以保证微纳精度的要求，因此很少有打印枪能够满足如此精细的要求；三是常规的生物打印系统控制生物材料的出料都是由电控制系统操作，但是此控制系统固件多，难以移动、成本较高。
技术实现思路
[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种激光辅助型生物3D打印枪，用于解决现有技术中存在的体积大、精度低、成本高等问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种激光辅助型生物3D打印枪，外接充气装置，包括：多个第一储料单元，用于储放生物打印所需的生物材料；枪体，所述枪体包括：激光发射单元，在其激光发射路径上设有激光反射单元，以通过所述激光反射单元使激光射向当前的第一储料单元，并通过所述激光反射单元的转动对所述当前的第一储料单元的不同部位进行聚焦，以熔化其内部的生物材料；第二储料单元，用于储放基底打印所需的基底液，与所述充气装置连接以构成气动回路；控制单元，与所述激光发射单元和激光反射单元电性连接，以控制所述激光发射单元的激光发射以及控制所述激光反射单元的转动，以进行3D打印。
[0006]于本申请的第一方面的一些实施例中，当所述多个第一储料单元中的一个第一储料单元内的所述生物材料余量不足时，调动有料的其它第一储料单元至当前的3D打印位置以继续进行生物打印。
[0007]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述枪体还包括温度调节单元，与所述控制单元电性连接，用于采集第二储料单元内部的温度值并进行恒温调节。
[0008]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述温度调节单元包括：温度检测装置、制冷装置；其中，当所述温度检测装置检测到第二储料单元内部的温度不符合所述基底液的预设温度时，所述控制单元控制所述制冷装置进行温度调节以使第二储料单元内部的温度符合预设温度。
[0009]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述枪体还包括气压调节单元，与所述控制单元电性连接，用于采集第二储料单元内部和充气装置内部的气压值并进行气压调节。
[0010]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述气压调节单元包括：多个气压检测装置、三通电磁阀；其中，所述充气装置与所述三通电磁阀之间设有第一气压检测装置，用于检测所述充气装置内的气压；所述三通电磁阀与所述第二储料单元之间设有第二气压检测装置，用于检测所述第二储料单元内的气压；通过所述控制单元控制所述三通电磁阀的开通与关闭，以控制所述充气装置与所述第二储料单元之间的通气或断开。
[0011]于本申请的第一方面的一些实施例中，当所述第二气压检测装置检测到所述第二储料单元内的气压值低于预设值时，打开所述充气装置向所述第二储料单元充气。
[0012]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述气压调节单元还包括：阻尼器、传动装置、电机；其中，所述阻尼器设于所述第二气压检测装置与所述第二储料单元之间，所述阻尼器与所述电机之间通过所述传动装置连接；所述控制单元控制所述电机带动所述传动装置驱动所述阻尼器以调节所述第二储料单元内的气压。
[0013]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述控制单元包括微控制器，所述微控制器集成控制所述温度控制单元、所述气压调节单元、所述激光反射单元以进行3D打印。
[0014]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述枪体还包括液位报警单元，其主要包括：液位检测装置，设于所述第二储料单元内部；所述液位检测装置与所述控制单元电性连接，用于检测所述基底液的余量；报警装置，设于所述枪体的外壳上；所述报警装置与所述控制单元电性连接，其在所述基底液的余量不足时发出警示信号。
[0015]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述3D打印枪外接机械臂部件；所述机械臂部件预设有3D打印路径，以带动所述3D打印枪沿所述3D打印路径移动。
[0016]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述第一储料单元上设有用于固化所述生物材料的第一固化紫外灯；所述控制单元电性连接并控制所述第一固化紫外灯的开启与关闭。
[0017]于本申请的第一方面的一些实施例中，所述枪体的枪头部位设有用于固化所述基底液的第二固化紫外灯；所述控制单元电性连接并控制所述第二固化紫外灯的开启与关闭。
[0018]如上所述，本申请的一种激光辅助型生物3D打印枪，具有以下有益效果：
[0019]1、集成化、自动化。本申请通过将基底打印和生物打印集成在一个打印枪内部，且通过控制单元控制所有的打印过程，以实现打印枪自动化。
[0020]2、低成本。通过外接充气装置、机械臂部件等设备，以减轻打印枪的重量，整体结构紧凑，体积小巧，可扩展性高，节约生产成本和人力成本。
[0021]2、精细化控制。采用激光辅助的打印模式，可以做到精细化控制使生物材料的输出控制在微纳精度，提高3D打印的精度。
附图说明
[0022]图1显示为本申请一实施例中一种激光辅助型生物3D打印枪的模块示意图。
[0023]图2显示为本申请一实施例中一种激光辅助型生物3D打印枪的结构示意图。
[0024]图3显示为本申请一实施例中一种激光辅助型生物3D打印枪中的第一储料单元结
构示意图。
[0025]图4显示为本申请一实施例中一种激光辅助型生物3D打印枪的枪尾部分的结构示意图。
[0026]图5显示为本申请一实施例中一种激光辅助型生物3D打印枪的控制方法的流程示意图。
[0027]元件标号说明
[0028]100
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3D打印枪
[0029]200
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第一储料单元
[0030]210
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第一固化紫外灯
[0031]220
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滴嘴
[0032]300
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枪体
[0033]310本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光辅助型生物3D打印枪，其特征在于，外接充气装置，包括：多个第一储料单元，用于储放生物打印所需的生物材料；枪体，所述枪体包括：激光发射单元，在其激光发射路径上设有激光反射单元，以通过所述激光反射单元使激光射向当前的第一储料单元，并通过所述激光反射单元的转动对所述当前的第一储料单元的不同部位进行聚焦，以熔化其内部的生物材料；第二储料单元，用于储放基底打印所需的基底液，与所述充气装置连接以构成气动回路；控制单元，与所述激光发射单元和激光反射单元电性连接，以控制所述激光发射单元的激光发射以及控制所述激光反射单元的转动，以进行3D打印。2.根据权利要求1所述的激光辅助型生物3D打印枪，其特征在于，当所述多个第一储料单元中的一个第一储料单元内的所述生物材料余量不足时，调动有料的其它第一储料单元至当前的3D打印位置以继续进行生物打印。3.根据权利要求1所述的激光辅助型生物3D打印枪，其特征在于，所述枪体还包括温度调节单元，与所述控制单元电性连接，用于采集第二储料单元内部的温度值并进行恒温调节。4.根据权利要求4所述的激光辅助型生物3D打印枪，其特征在于，所述温度调节单元包括：温度检测装置、制冷装置；其中，当所述温度检测装置检测到第二储料单元内部的温度不符合所述基底液的预设温度时，所述控制单元控制所述制冷装置进行温度调节以使第二储料单元内部的温度符合预设温度。5.根据权利要求1所述的激光辅助型生物3D打印枪，其特征在于，所述枪体还包括气压调节单元，与所述控制单元电性连接，用于采集第二储料单元内部和充气装置内部的气压值并进行气压调节。6.根据权利要求5所述的激光辅助型生物3D打印枪，其特征在于，所述气压调节单元包括：多个气压检测装置、三通电磁阀；其中，所述充气装置与所述三通电磁阀之间设有第一气压检测装置，用于检测所述充气装置内的气压；所述三通电磁阀与所述第二储料单元之间设有第二气压检测装置，用于检测所述第二储料单元内的...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢能，王金武，王梓桐，白盼鑫，许苑晶，沈宇凌，刘同有，林力，金百韬，黄承兰，戴尅戎，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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