[发明专利]一种三维生物打印装置和生物打印方法

权利要求书

1.一种三维生物打印装置，包括打印平台(1)、喷头(2)、喷头电控制器(6)、两个带光源的CCD光学系统(3)、等离子除菌机构(4)、运动控制系统(5)、气压控制机构(6)、湿度调节器(7)、温度控制单元(8)、储液罐(9)、可盛装培养液的敞口容器(10)、安装架(11)、外壳(12)；其特征在于，外壳(12)内设有固定的安装架(11)，安装架(11)位于外壳(12)内偏上方，内设有可盛装培养液的敞口容器(10)，可盛装培养液的敞口容器(10)内设有打印平台(1)，在打印平台(1)上方安装架(11)上设有喷头(2)，喷头2喷口向下与打印平台(1)相对应，在喷头(2)的上方及左侧的安装架上分别设有带光源的CCD光学系统(3)，外壳(12)内还设有喷头电控制器、等离子除菌机构(4)、运动控制系统(5)、湿度调节器(7)、温度控制单元(8)、储液罐(9)均安装在打印装置所述外壳(12)内，喷头(2)与储液罐(9)相连，气压控制机构(6)安装在打印装置所述外壳(12)外与外壳(12)相连,喷头电控制器(6)由电压专用芯片及外围电路组成，压电喷墨打印喷头在电压驱动下产生液滴。

2.根据权利要求1所述的三维生物打印装置，其特征在于所述的喷头(2)为压电喷墨打印喷头。

3.根据权利要求1或2所述的三维生物打印装置，其特征在于所述的两个带光源的CCD光学系统(3)由CCD相机(302)和围绕在CCD相机(302)周围的LED阵列光源(301)构成。

4.根据权利要求1或2所述的三维生物打印装置，其特征在于所述的气压控制机构(6)由空气压缩机(601)和气压调节阀(602)构成。

5.根据权利要求1或2所述的三维生物打印装置，其特征在于所述的湿度调节器(7)包括加湿模式模块和除湿模式模块。

6.根据权利要求1或2所述的三维生物打印装置，其特征在于所述的温度控制单元(8)由加热元件(801)、导热元件(802)、导风模块(803)、热敏传感器(804)构成，加热元件上(801)上设有导热元件(802)，导热元件(802)上设有导风模块，同时热敏传感器(804)与加热元件(801)相连。

7.根据权利要求1或2所述的三维生物打印装置，其特征在于所述的运动控制系统(5)采用三轴运动机构，控制打印平台作Y、Z方向运动、喷头(2)和两个带光源的CCD光学系统(3)作X方向运动。

8.根据权利要求1或2所述的三维生物打印装置，其特征在于所述的等离子除菌机构(4)由从下至上依次是风扇(401)、等离子体聚合层(402)、过滤网(403)。

9.根据权利要求6所述的三维生物打印装置，其特征在于所述加热元件(801)为半导体加热片。

10.一种利用1至10任一项权利要求所述的三维生物打印装置进行生物打印的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)建立要打印的计算机实体模型，对其进行切片分层，得到每层的形状信息；

(2)打开装置中的等离子除菌机构(4)，对三维生物打印装置内的环境进行除菌；

(3)通过气压控制机构(6)、湿度调节器(7)、温度控制单元(8)对三维生物打印装置内的气压、湿度、温度进行调节；

(4)配制需要进行打印的生物材料溶液，放于储液罐(9)中备用；若打印的是活性细胞，则同时配制相应的细胞培养液，置于可盛装培养液的敞口容器(10)中；

(5)将步骤(1)中得到的切片信息输入运动控制系统(5)，控制打印平台(1)和喷头(2)运动，喷头(2)作X方向运动，打印平台(1)作Y方向运动，喷头喷射步骤(2)中配制好的生物材料溶液至打印平台(2)上，打印完一层后，打印平台(2)作Z方向运动，下降一层高度，如此往复，逐层堆积成型，直到所打印的实体模型完成；打印全过程中，两个CCD光学系统(3)对打印喷头(2)的材料喷射情况及打印平台(1)的打印情况进行实时监测和记录，获得材料喷射及打印平台(1)上打印过程的三维立体图像。

11.根据权利要求11所述的生物打印方法，其特征在于：步骤(1)中所述的实体模型为人体的不同组织和器官。