一种具有同步交联功能的3D生物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具有同步交联功能的3D生物打印装置，外壳内设有腔体，隔板将腔体分隔为上腔体和下腔体；所述的下腔体设有滑轨和滑轨匹配的电机，滑轨下方设有打印工作界面，打印工作界面包括3D打印喷头、打印平台和支撑结构，所述的3D打印喷头为料筒，料筒上端设有挤出机，料筒下端设有针头，针头设置在打印平台上方，所述的打印平台下方设有交联剂储槽，能够设置在生物3D打印过程中，调节交联剂的浸润时间、浸润深度和浸润频率，从而实现水凝胶在挤出到平台的同时浸润于交联剂中，二者发生实时、同步交联，从而瞬间增强了新打印层的强度，避免了层高塌陷。避免了层高塌陷。避免了层高塌陷。

【技术实现步骤摘要】
一种具有同步交联功能的3D生物打印装置


[0001]本技术涉及生物
，尤其是3D生物打印领域，特别是涉及一种具有实时交联功能的3D生物打印装置。

技术介绍

[0002]3D生物打印是智能制造和生物医药相互交叉的产物。结合二者的优势，使得3D生物打印具有智能化、精准化和定制化的特点。特别是3D生物打印可以载细胞打印，将细胞在生物支架中自定义分布，在类器官应用、组织工程等前沿领域具有无可比拟的优势。在强调个性化医疗的现代社会，3D生物打印具有极大的发展潜力。
[0003]3D打印的方式是根据原材料的特性决定的。例如聚己内酯（PCL）、ABS、碳纤维、聚乳酸（PLA）等高分子材料大多采用高温熔融沉积的方式；而不锈钢、铝合金、钛合金大多采用金属激光熔化的方式；光敏树脂大多采用光固化方式等。低温沉积等方式。而3D生物打印的方式是将生物材料制备成水凝胶，然后通过将水凝胶进行交联，从而实现3D打印。这些水凝胶材料往往不能耐受高温，因而不能采用高温等固化方式。目前主流的3D生物打印固化方式主要有光固化、温敏固化、低温沉积等。这些交联的原理是将水凝胶分子和交联剂之间形成离子键、共价键、氢键等结构，通过分子间作用力实现水凝胶的固化。
[0004]但光固化过程中打印和紫外光照射同步进行，从而每打印一层即发生交联固化，保证了新打印层形状保持较好，不发生塌陷。但光固化需要用到光引发剂，而光引发剂具有细胞毒性，3D打印后可能未充分反应残留在支架内，存在安全隐患。
[0005]而有些3D打印方式需要水凝胶在打印过程中和交联剂进行实时混合才能使交联效果达到要求，其作用机理类似于AB胶。例如生物打印中使用的海藻酸钠水凝胶，需要在打印后将其浸泡于某些阳离子（如钙离子）溶液中才能发生交联作用。但打印过程中新打印层不能及时发生交联作用，从而发生层高塌陷。对于尺寸较大的多层打印物会产生塌陷叠加效应，使打印层高误差越来越大，从而打印失败。
[0006]因此对于多组分交联型打印过程，亟待解决的问题是需要一种具有实时交联功能的3D生物打印装置。本技术的打印平台可浸润于交联剂中，交联剂储槽搭载于升降平台上。可设置浸润时间、浸润深度和浸润频率。从而实现水凝胶在挤出到平台的同时浸润于交联剂中，二者发生实时、同步交联，从而瞬间增强了新打印层的强度，避免了层高塌陷。

技术实现思路

[0007]本技术要解决的技术问题是打印过程中新打印层不能及时发生交联作用，从而发生层高塌陷。对于尺寸较大的多层打印物会产生塌陷叠加效应，使打印层高误差越来越大，从而打印失败。
[0008]为解决上述技术问题，本技术采用如下技术手段：
[0009]一种具有同步交联功能的3D生物打印装置，包括外壳、隔板，外壳内设有腔体，隔板将腔体分隔为上腔体和下腔体；所述的下腔体设有滑轨和滑轨匹配的电机，滑轨下方设
有打印工作界面，打印工作界面包括3D打印喷头、打印平台和支撑结构，所述的3D打印喷头为料筒，料筒上端设有挤出机，料筒下端设有针头，针头设置在打印平台上方，所述的打印平台下方设有交联剂储槽。
[0010]本技术提供了应用于可实时交联的3D生物打印装置。它能够设置在生物3D打印过程中，调节交联剂的浸润时间、浸润深度和浸润频率，从而实现水凝胶在挤出到平台的同时浸润于交联剂中，二者发生实时、同步交联，从而瞬间增强了新打印层的强度，避免了层高塌陷。
[0011]作为优选，本技术更进一步的技术方案是：
[0012]所述的外壳为不锈钢材质，外壳上设有散热孔，散热孔的数量为多组。
[0013]所述的滑轨包括X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨 ，X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨分别匹配X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，X轴滑轨用于3D打印喷头整体X轴方向滑动，X轴电机提供3D打印喷头整体X轴方向滑动动力，Y轴滑轨用于3D打印喷头整体Y轴方向滑动，Y轴电机提供3D打印喷头整体Y轴方向滑动动力，Z轴滑轨用于3D打印喷头整体Z轴方向滑动，Z轴电机提供3D打印喷头整体Z轴方向滑动动力。
[0014]所述的支撑结构包括和打印平台相互匹配的打印平台支撑杆，料筒相互匹配的料筒固定夹具，针头相互匹配的针头固定夹具。
[0015]所述的打印平台下方设有升降筒，升降筒包括内筒和外筒，内筒和外筒的相对位移，可以调整控制交联剂储槽的升降移动。
[0016]所述的料筒内设有生物墨水储料腔体，料筒具有温度控制功能，温度控制功能包括电加热片和降温槽。
[0017]所述的交联剂储槽内设有交联剂存储腔体，交联剂储槽为玻璃材质，所述的打印平台材料为玻璃、高分子或不锈钢。
[0018]所述的外壳设有保温层，下腔体正面设有打开门，打开门边缘设有磁吸胶条，下腔体正面设有观察窗，观察窗具有真空夹层。
[0019]所述的打印平台可翻转0度至180度，打印平台可具有升降功能。
[0020]所述的上腔体的外壳设有控制装置，所述的控制装置为触控面板，触控面板通过数据线、电源线和无线蓝牙连接开关设备，无线蓝牙将设备情况同步到PC客户端、云端服务器和手机移动端APP。
[0021]本技术通过在传统3D打印过程中增加交联剂实时浸润的方式，提供了一种可用于实时交联的3D生物打印装置，并且通过搭载在交联剂储槽的升降筒，便于实现生物墨水挤出和交联同步发生。通过控制器控制电机推动生物墨水挤出，同时通过升降筒的抬升实现交联剂的浸润，可设置3D打印每层Z轴抬升层高和交联剂储槽每次抬升层高一致，从而完成生物墨水和交联剂的实时交联3D打印过程。
[0022]本技术解决了生物墨水和交联剂不能实时、同步打印的难题，为一些需要通过实时交联进行强度优化的打印需求提供了解决方案。并且本技术的同步交联方式打印过程中既完成了交联，大大节省了打印时间。本技术代替了人工交联操作省时省力，节约人工成本，且避免了操作人员长时间接触某些有毒交联剂溶液，可起到对操作人员的保护作用。对于同步交联打印过程起到了极大地便利作用。操作简单，易控，可根据不同使用需求进行调整。
附图说明
[0023]图1为本技术一种具体实施例的结构示意图。
[0024]图2为本技术一种具体实施例的正视图。
[0025]附图标记说明：1－外壳；2－隔板；3－X轴滑轨；4－Y轴滑轨；5－Y轴电机；6－Z轴滑轨；7－料筒；8－打印平台支撑杆；9－交联剂储槽；10－升降筒；11－触控面板；12－Z轴电机；13－挤出机；14－X轴电机；15－料筒固定夹具；16－Y轴电机；17－针头固定夹具；18－针头；19－打印平台；20－观察窗；21－磁吸胶条。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例，进一步说明本技术。
[0027]具体实施例1：
[0028]参见图1、图2可知，本技术一种具有实时交联功能的3D生物打印装置，Kappa
‑
卡拉胶和iota
‑
卡拉胶在冷却或加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有同步交联功能的3D生物打印装置，包括外壳、隔板，外壳内设有腔体，隔板将腔体分隔为上腔体和下腔体；其特征在于：所述的下腔体设有滑轨和滑轨匹配的电机，滑轨下方设有打印工作界面，打印工作界面包括3D打印喷头、打印平台和支撑结构，所述的3D打印喷头为料筒，料筒上端设有挤出机，料筒下端设有针头，针头设置在打印平台上方，所述的打印平台下方设有交联剂储槽。2.根据权利要求1所述的一种具有同步交联功能的3D生物打印装置，其特征在于：所述的外壳为不锈钢材质，外壳上设有散热孔，散热孔的数量为多组。3.根据权利要求1所述的一种具有同步交联功能的3D生物打印装置，其特征在于：所述的滑轨包括X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨 ，X轴滑轨、Y轴滑轨和Z轴滑轨分别匹配X轴电机、Y轴电机和Z轴电机，X轴滑轨用于3D打印喷头整体X轴方向滑动，X轴电机提供3D打印喷头整体X轴方向滑动动力，Y轴滑轨用于3D打印喷头整体Y轴方向滑动，Y轴电机提供3D打印喷头整体Y轴方向滑动动力，Z轴滑轨用于3D打印喷头整体Z轴方向滑动，Z轴电机提供3D打印喷头整体Z轴方向滑动动力。4.根据权利要求1所述的一种具有同步交联功能的3D生物打印装置，其特征在于：所述的支撑结构包括和打印平台相互匹配的打印平台支撑杆，料筒相互匹配的料筒固定夹具，针头相互匹配的针头固...

【专利技术属性】
技术研发人员：程龙，臧传宝，辛秀秀，翟旺，林彦超，王勇杰，刘琇，付晓萌，贾春生，
申请(专利权)人：银丰低温医学科技有限公司，
类型：新型
国别省市：