【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种生物3d打印设备，具体涉及一种气动原位修复生物3d打印枪及打印设备和控制方法。
技术介绍
1、生物3d打印技术是一种创新的制造技术，它利用生物材料如细胞、生物胶等构建具有复杂结构和功能的生物体。这项技术通过将生物材料逐层沉积，使用计算机控制的精确运动，实现高精度的三维打印。生物3d打印技术在生物医学领域具有巨大潜力，可以用于器官和组织的修复和再生、定制医疗器械的制造、以及药物交付系统的开发。它还为研究人员提供了一个模拟和研究生物体的平台，加速了生物科学的发展。然而，生物3d打印技术仍面临着挑战，如生物材料选择、打印速度和可行性等问题，需要进一步研究和改进。
2、当涉及到原位生物3d技术的自动化应用时，目前还没有太多详细的案例和实例可供参考。一些研究机构和学术界正在探索原位生物3d技术的自动化潜力。这些研究的目标是开发能够自动执行生物打印任务的系统，以提高生物打印的效率和精度，并减少人工操作的需求。
3、现有的生物3d打印技术中，常伴随如下的缺陷和问题：
4、1)打印速度和批量生产：生物3d打印通常是一项耗时的过程，特别是对于大规模或复杂的构建物。当前的打印速度较慢，限制了生物3d打印技术的应用范围，尤其是在需要批量生产的情况下。
5、2)结构和分辨率限制：生物3d打印技术在实现微细结构和高分辨率方面仍面临挑战。当前的打印分辨率有限，难以实现微小结构和细节，限制了其在某些应用领域的应用。
6、3)缺乏标准化和规范：由于生物3d打印技术的快速发展，缺乏统一
7、鉴于上述缺点，需要开发一种自动化、标准化生物3d打印的设备与控制方法，以更好地满足生物3d打印的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了解决上述问题至少其一而提供一种气动原位修复生物3d打印枪及打印设备和控制方法，以解决现有技术中生物3d打印在打印速度、标准化方面的不足，本专利技术的生物3d打印枪及配套打印设备用于体内受损组织原位修复，实现了标准化、自动化控制打印枪的打印量、打印速度和打印精度。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、本专利技术第一方面公开了一种气动原位修复生物3d打印枪，包括铰接相连的底座和打印枪头；
4、所述的打印枪头内部设有针筒槽、换热组件、微控制器和传感器；
5、所述的针筒槽前端设有贯通打印枪头的打印口，装载有打印墨水的针筒设置于针筒槽内且针筒的前端伸入打印口中；
6、所述的换热组件嵌设于打印枪头内，用于控制针筒槽内的温度；
7、所述的传感器包括气压传感器和温度传感器，分别贴合于针筒槽的内壁设置；
8、所述的微控制器与换热组件和传感器电气连接；
9、所述的底座内设有活塞，活塞的一端通过开设于底座内的进气通道与外部的供气设备相连，另一端连接至针筒槽内。
10、优选地，底座与打印枪头之间通过活动铰链连接。
11、优选地，所述的打印枪还包括分别设置于底座和打印枪头上的卡扣，底座上的卡扣与打印枪头上的卡扣卡接使底座与打印枪头锁定。
12、当需要更换打印枪内的材料时，用户只需打开打印枪头部，将装有新的墨水的针筒装入其中，整个过程非常便捷。
13、优选地，所述的换热组件包括半导体制冷片和液冷循环系统；
14、所述的半导体制冷片一侧表面贴合于针筒槽，另一侧表面贴合于液冷循环系统；
15、所述的液冷循环系统与外部的换热设备相连。
16、优选地，所述的液冷循环系统为片状水冷散热器，与外部换热设备相连。
17、优选地，所述的供气设备包括气泵和控制阀，气泵通过气管连接至活塞，所述的控制阀设置于气管上。
18、优选地，所述的控制阀为比例阀。
19、气泵、比例阀与活塞之间依次通过气管相连。
20、本专利技术第二方面公开了一种打印设备，包括机械臂、控制系统和如上任一所述的打印枪；
21、所述的打印枪连接于机械臂的末端；
22、所述的控制系统与微控制器、机械臂和供气设备电气连接。
23、机械臂主要的功能是代替人工手持打印枪对受损部位进行原位生物打印工作，其操控程序可以远程在计算机上进行，包括移动速度，打印路径等关键参数的设置。
24、在3d打印中，机械臂用作打印头(打印枪)的位移控制装置，可以实现高度可控的材料的精确喷射和沉积，保证打印的精度和质量。它可以在三维空间内准确移动和定位，使得打印过程中可以创建复杂的几何形状和细节。机械臂在3d打印技术中的应用可以包括生物打印、制造原型、定制零件等。例如，在生物打印中，机械臂可以协助将生物材料精确地沉积到特定的位置，用于组织工程和器官再生。在制造原型和定制零件方面，机械臂可以协助打印复杂的结构和形状，加速产品开发和制造过程。
25、优选地，所述的打印枪的底座通过法兰盘连接于机械臂的末端。
26、优选地，所述的机械臂为六轴机械臂。六轴机械臂在3d打印技术中的应用是实现高精度的打印和复杂结构的构建，机械臂的运动具有多个自由度，可在复杂位置情况下进行正常打印。
27、本专利技术第三方面公开了一种控制如上任一所述的打印设备的方法，包括如下步骤：
28、s1：控制系统获取针筒槽内的温度数据并与设定参数进行比较：
29、a)若温度测定数据在设定范围内，微控制器指令运行换热组件对针筒槽进行控温，随后进入步骤s2；
30、b)若温度测定数据在设定范围外，微控制器指令运行换热组件对针筒槽进行调温，在测定数据稳定于设定范围内后进入步骤s2；
31、s2：控制系统获取机械臂的运行设定程序：
32、a)若获取成功，进入步骤s3；
33、b)若获取失败，中止程序并等待程序输入，输入完成后进入步骤s3；
34、s3：控制系统指令运行供气设备，并获取针筒槽内的压力数据与设定参数进行比较：
35、a)若压力测定数据在设定范围内，控制系统指令供气设备对针筒槽进行控压，随后开始打印；
36、b)若压力测定数据在设定范围外，控制系统指令供气设备对针筒槽进行调压，在测定数据稳定于设定范围内后开始打印。
37、优选地，所述的机械臂的运行设定程序包括机械臂的路径规划、移动速度和停留时间。
38、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
39、本专利技术将生物3d打印和机械臂以及远程操作自动化系统结合从而能够标准化控制打印枪的生物墨水的打印量，便于能够更精准地原位修复受损部位。进一步分析具体优势如下：
40、1、自动化控制。在自动化控制领域，采用机械臂连接打印枪的末端，可基于控制系统和机械臂按照预先规划的路径本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气动原位修复生物3D打印枪，其特征在于，包括铰接相连的底座(7)和打印枪头(1)；
2.根据权利要求1所述的一种气动原位修复生物3D打印枪，其特征在于，所述的打印枪(13)还包括分别设置于底座(7)和打印枪头(1)上的卡扣，底座(7)上的卡扣与打印枪头(1)上的卡扣卡接使底座(7)与打印枪头(1)锁定。
3.根据权利要求1所述的一种气动原位修复生物3D打印枪，其特征在于，所述的换热组件包括半导体制冷片(5)和液冷循环系统(3)；
4.根据权利要求1所述的一种气动原位修复生物3D打印枪，其特征在于，所述的供气设备包括气泵(16)和控制阀(14)，气泵(16)通过气管(15)连接至活塞(6)，所述的控制阀(14)设置于气管(15)上。
5.根据权利要求4所述的一种气动原位修复生物3D打印枪，其特征在于，所述的控制阀(14)为比例阀。
6.一种打印设备，其特征在于，包括机械臂(11)、控制系统和如权利要求1-5任一所述的打印枪(13)；
7.根据权利要求6所述的一种打印设备，其特征在于，所述的打印枪(13)
8.根据权利要求6所述的一种打印设备，其特征在于，所述的机械臂(11)为六轴机械臂。
9.一种控制如权利要求6-8任一所述的打印设备的方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种控制方法，其特征在于，所述的机械臂(11)的运行设定程序包括机械臂(11)的路径规划、移动速度和停留时间。
...【技术特征摘要】
1.一种气动原位修复生物3d打印枪，其特征在于，包括铰接相连的底座(7)和打印枪头(1)；
2.根据权利要求1所述的一种气动原位修复生物3d打印枪，其特征在于，所述的打印枪(13)还包括分别设置于底座(7)和打印枪头(1)上的卡扣，底座(7)上的卡扣与打印枪头(1)上的卡扣卡接使底座(7)与打印枪头(1)锁定。
3.根据权利要求1所述的一种气动原位修复生物3d打印枪，其特征在于，所述的换热组件包括半导体制冷片(5)和液冷循环系统(3)；
4.根据权利要求1所述的一种气动原位修复生物3d打印枪，其特征在于，所述的供气设备包括气泵(16)和控制阀(14)，气泵(16)通过气管(15)连接至活塞(6)，所述的控制阀(14)设置于气管(15)上。
5...
【专利技术属性】
技术研发人员：王金武，王梓桐，李翔宇，许苑晶，蔚俊，吴云成，崔珈铭，马寻君，吴淏，宋少帅，曾红，戴尅戎，
申请(专利权)人：上海交通大学医学院附属第九人民医院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。