[实用新型]一种高精度的集合多种3D生物打印的集成装置

说明书

本实用新型公开了一种高精度的集合多种3D生物打印的集成装置。本实用新型将多种生物材料或细胞水凝胶材料装入相应打印方式的打印喷头料筒中，在PC控制系统中设置好工艺流程步骤及各步骤对应的路径模型和打印参数条件；装置通过交替更换打印喷头，在不同部位打印预设的材料及结构，在打印过程中，通过实时调控Z轴运动使打印针头与物体打印层之间的高度固定，同时在静电打印过程中，调整打印平台使打印层高度与电导池液面高度一致，在固定高度的稳定电场下实现了高精度和高堆积度的样品制备，实现跨种类跨材料跨打印条件的联合高精度生物三维打印。

技术领域

本实用新型涉及3D生物打印技术领域，具体为一种高精度的集合多种3D生物打印的集成装置。

背景技术

上世纪90年代，3D生物打印的范围大多是制备一些医疗模型及体外医疗器械。21世纪以来，科学家们开始使用具有生物相容性的材料打印制备人体植入物(如假肢移植物、假耳移植物)和组织工程支架等。近十年来，越来越多的科学家及研究者们投身到三维生物打印等领域，以期制备出体外仿生的三维生物结构体。伴随3D生物打印工艺的不断发展，现阶段有静电纺丝、熔融沉积、溶液/熔体近场直写、微滴喷墨、同轴打印等打印方法，这些方法基于挤出或喷涂的方法，具有良好的打印精度，在组织工程、载药、医用敷料等领域得到广泛应用。但是这些设备尚存在一些问题有待解决，例如，市场上大多数近场直写设备只能调控X、Y轴，Z轴的进给量只能提前设定而不能实时调控；静电纺丝、近场直写、微滴喷墨等打印方式出现随材料堆积电场不稳定现象，因而堆积高度和精度受限。进一步，受限于各种打印方式有各自的适用材料和打印条件，不能使用同一台设备实现。因此，如何将各种打印方法相互结合并发挥出各自的优势是研究的重点。

传统的基于静电纺丝技术的生物三维打印设备，包括静电纺丝、溶液/熔体近场直写、微滴喷墨等大多不能实时调控Z轴进给量，只能在打印前设定恒定值，而且都是基于二维图形分层堆积实现三维结构体的制备，无法满足高精度三维实体打印的需求。

此外，由于材料的不断堆积，这些生物三维打印设备单纯根据高度调节电压的方法无法形成稳定或恒定的电场，进而严重影响了打印产品的精度，限制了材料堆积高度。

组织结构仿生需求已不仅仅在于外部轮廓及整体性能的模拟，而是不断追求对于一种组织各部分的细化仿生和结构功能的定制化仿生，仅利用现有的生物三维打印设备进行交替打印无法满足高精度定位的需求，且耗时耗力，因而跨尺度、跨材料、跨打印条件的多打印式集成装置亟待研发。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高精度的集合多种3D生物打印的集成装置，实现了Z轴进给量的实时调控，同时通过调节电导池液面高度形成了更稳定的电场，实现了高精度高堆积度的三维实体打印，进一步在同一台设备实施多种3D生物打印方法，提高定位精度和系统集成度，实现了跨尺度跨材料跨打印条件的联合高精度打印，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高精度的集合多种3D生物打印的集成装置，包括打印舱，所述打印舱的内部安装有龙门运动平台，所述龙门运动平台上安装有Z轴驱动器，所述龙门运动平台上且位于Z轴驱动器左侧的位置安装有打印喷头，所述Z轴驱动器上安装有与打印喷头相适配的喷头吸附装置，所述龙门运动平台上且位于喷头吸附装置的下方安装有电导池，所述电导池的左侧面安装有激光测距仪，所述电导池的底面安装有打印平台和打印平台驱动器，所述打印舱的内部且位于龙门运动平台的下方安装有温度控制系统，所述打印舱的内部且位于温度控制系统的左侧安装有高压静电发生系统，所述打印舱的内部且位于高压静电发生系统的右侧安装有控制面板，所述打印平台的内部安装有打印平台驱动器，所述打印舱的右侧设置有PC控制系统，所述打印舱的右侧且位于PC控制系统的上方设置有气压控制系统。

优选的，所述打印舱、龙门运动平台、Z轴驱动器、打印喷头、喷头吸附装置、激光测距仪、打印平台、电导池和打印平台驱动器构成打印装置主体。