[发明专利]一种三维生物结构打印装置及方法

权利要求书

1.一种三维生物结构打印装置，包括：

用于打印生成三维生物结构的执行单元，包括：喷射生物墨水的喷头（18）、支撑三维生物结构的工作面板（22）、与喷头（18）相连的供液系统、以及对喷头或工作面板位置进行三维方向调整以满足三维生物结构打印要求的调整机构；

控制单元，用于采集三维生物结构的三维信息，利用三维信息构建三维模型，对三维模型进行分层处理，形成每一层的代码信息，根据每一层的代码信息控制执行单元进行逐层打印；

其特征在于，所述供液系统包括：

空气压缩机（34）；

与空气压缩机（34）出气口连通的气容（33）；

储液罐（31），该储液罐出液口与所述喷头（18）的进液口连通，该储液罐进液口与所述气容（33）的出气口连通；所述储液罐（31）与气容（33）之间的管路上设有减压阀（32）；

所述减压阀（32）的开度大小可调，保证所述喷头喷嘴处液滴不滴落；所述储液罐（31）的高度可调，保证所述喷头喷嘴处液面最低端与所述喷头喷嘴持平。

2.根据权利要求1所述的三维生物结构打印装置，其特征在于，所述调整机构包括：

与地面相对固定的第一固定座（1）和第二固定座（25）；

与第一固定座（1）滑动配合的二维运动平台（2），该二维运动平台沿第一固定座（1）顶面进行Ｘ轴、Ｙ轴二维方向的移动；所述喷头（18）固定在所述二维运动平台（2）上；

与第二固定座（25）滑动配合的Z方向运动平台（36），该Z方向运动平台沿垂直于第一固定座（1）顶面的Ｚ轴方向往复移动；所述工作面板（22）固定在所述Z方向运动平台（36）上。

3.根据权利要求2所述的三维生物结构打印装置，其特征在于，所述喷头（18）通过喷头夹具（14）与所述二维运动平台（2）相互固定，所述喷头夹具（14）包括：

与二维运动平台（2）相互固定的安装臂（20）；

设置在安装臂（20）顶部的喷头限位板（15），该限位板上设有供喷头穿过的限位孔（15a）；

设置在安装臂（20）底部的夹板（24），该夹板（24）上设有若干与所述限位孔（15a）对正的安装孔（24a），所述喷头（18）安装在所述安装孔（24a）内。

4.根据权利要求3所述的三维生物结构打印装置，其特征在于，所述夹板（24）包括：

与所述安装臂（20）一体设置的固定板（24b），该固定板（24b）上设有固定槽；

与所述固定板（24b）可拆卸连接的压板（16），该压板上设有卡合槽；

所述卡合槽和固定槽构成所述的安装孔（24a）。

5.根据权利要求1所述的三维生物结构打印装置，其特征在于，所述执行单元还包括：

与地面相对固定的安装架（7）；

通过升降机构固定在安装架（7）顶面的工作台（5）；

置于所述工作台（5）上的工作容器（23），该工作容器内设有与所述生物墨水配合的反应溶液。

6.根据权利要求5所述的三维生物结构打印装置，其特征在于，所述的升降机构包括：

顶端固定在所述工作台（5）底面的螺杆（4），该螺杆（4）底端穿过所述安装架（7）；

与所述螺杆（4）螺纹配合的一个或多个螺母，其中至少有一个螺母设于所述安装架（7）顶面。

7.根据权利要求1所述的三维生物结构打印装置，其特征在于，还包括液面检测单元，用于检测打印操作前所述喷头喷嘴处液面最低端的高度信息，并将液滴最低端高度信息输出。

8.根据权利要求7所述的三维生物结构打印装置，其特征在于，所述液面检测单元包括：

高度可调的CCD相机（9），用于采集所述喷头（18）喷嘴处液面最低端的高度信息，并将该高度信息输出；

位置可调的光源（26），为CCD相机（9）提供照明光源；

显示器，与所述CCD相机（9）输出口相连，用于显示所述喷头（18）喷嘴处液面最低端的高度信息。

9.根据权利要求1所述的三维生物结构打印装置，其特征在于，还包括：距离检测仪，用于检测工作容器（23）内液面高度，并发送液面高度信号；所述控制单元根据接收的液面高度信号驱动所述调整机构对工作面板（22）的高度进行调整，保证工作面板（22）的工作面与所述工作容器（23）内液面高度持平。

10.一种使用权利要求1～9任一权利要求所述三维生物结构打印装置进行三维打印的方法，包括：执行单元根据控制单元得到的每一层的代码信息，进行三维打印；特征在于：所述执行单元在进行三维打印前，需要对喷头喷嘴处液面最低端的高度进行调整，步骤如下：

（1）通过调整减压阀的开度大小，调整喷头喷嘴处液滴的压强大小，保证调整喷头喷嘴处液滴附着在喷嘴处不滴出，实现对喷头喷嘴处液面最低端高度的粗调；

（2）然后通过调整储液罐的高度，改变储液罐内液面与喷头喷嘴处液面的高度差，保证喷头喷嘴处液面最低端与喷嘴端部持平。