[發(fā)明專利]一種三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310339824.7
• 申請(qǐng)日: 2013-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN103462725A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅建中;邵惠鋒;賀永;高慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): A61F2/02
• 分類號(hào): A61F2/02;A61F2/06
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置，包括：

用于打印生成三維生物結(jié)構(gòu)的執(zhí)行單元，包括：噴射生物墨水的噴頭（18）、支撐三維生物結(jié)構(gòu)的工作面板（22）、與噴頭（18）相連的供液系統(tǒng)、以及對(duì)噴頭或工作面板位置進(jìn)行三維方向調(diào)整以滿足三維生物結(jié)構(gòu)打印要求的調(diào)整機(jī)構(gòu)；

控制單元，用于采集三維生物結(jié)構(gòu)的三維信息，利用三維信息構(gòu)建三維模型，對(duì)三維模型進(jìn)行分層處理，形成每一層的代碼信息，根據(jù)每一層的代碼信息控制執(zhí)行單元進(jìn)行逐層打印；

其特征在于，所述供液系統(tǒng)包括：

空氣壓縮機(jī)（34）；

與空氣壓縮機(jī)（34）出氣口連通的氣容（33）；

儲(chǔ)液罐（31），該儲(chǔ)液罐出液口與所述噴頭（18）的進(jìn)液口連通，該儲(chǔ)液罐進(jìn)液口與所述氣容（33）的出氣口連通；所述儲(chǔ)液罐（31）與氣容（33）之間的管路上設(shè)有減壓閥（32）；

所述減壓閥（32）的開度大小可調(diào)，保證所述噴頭噴嘴處液滴不滴落；所述儲(chǔ)液罐（31）的高度可調(diào)，保證所述噴頭噴嘴處液面最低端與所述噴頭噴嘴持平。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置，其特征在于，所述調(diào)整機(jī)構(gòu)包括：

與地面相對(duì)固定的第一固定座（1）和第二固定座（25）；

與第一固定座（1）滑動(dòng)配合的二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（2），該二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)沿第一固定座（1）頂面進(jìn)行Ｘ軸、Ｙ軸二維方向的移動(dòng)；所述噴頭（18）固定在所述二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（2）上；

與第二固定座（25）滑動(dòng)配合的Z方向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（36），該Z方向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)沿垂直于第一固定座（1）頂面的Ｚ軸方向往復(fù)移動(dòng)；所述工作面板（22）固定在所述Z方向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（36）上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置，其特征在于，所述噴頭（18）通過噴頭夾具（14）與所述二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（2）相互固定，所述噴頭夾具（14）包括：

與二維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)（2）相互固定的安裝臂（20）；

設(shè)置在安裝臂（20）頂部的噴頭限位板（15），該限位板上設(shè)有供噴頭穿過的限位孔（15a）；

設(shè)置在安裝臂（20）底部的夾板（24），該夾板（24）上設(shè)有若干與所述限位孔（15a）對(duì)正的安裝孔（24a），所述噴頭（18）安裝在所述安裝孔（24a）內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置，其特征在于，所述夾板（24）包括：

與所述安裝臂（20）一體設(shè)置的固定板（24b），該固定板（24b）上設(shè)有固定槽；

與所述固定板（24b）可拆卸連接的壓板（16），該壓板上設(shè)有卡合槽；

所述卡合槽和固定槽構(gòu)成所述的安裝孔（24a）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置，其特征在于，所述執(zhí)行單元還包括：

與地面相對(duì)固定的安裝架（7）；

通過升降機(jī)構(gòu)固定在安裝架（7）頂面的工作臺(tái)（5）；

置于所述工作臺(tái)（5）上的工作容器（23），該工作容器內(nèi)設(shè)有與所述生物墨水配合的反應(yīng)溶液。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置，其特征在于，所述的升降機(jī)構(gòu)包括：

頂端固定在所述工作臺(tái)（5）底面的螺桿（4），該螺桿（4）底端穿過所述安裝架（7）；

與所述螺桿（4）螺紋配合的一個(gè)或多個(gè)螺母，其中至少有一個(gè)螺母設(shè)于所述安裝架（7）頂面。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置，其特征在于，還包括液面檢測(cè)單元，用于檢測(cè)打印操作前所述噴頭噴嘴處液面最低端的高度信息，并將液滴最低端高度信息輸出。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置，其特征在于，所述液面檢測(cè)單元包括：

高度可調(diào)的CCD相機(jī)（9），用于采集所述噴頭（18）噴嘴處液面最低端的高度信息，并將該高度信息輸出；

位置可調(diào)的光源（26），為CCD相機(jī)（9）提供照明光源；

顯示器，與所述CCD相機(jī)（9）輸出口相連，用于顯示所述噴頭（18）噴嘴處液面最低端的高度信息。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置，其特征在于，還包括：距離檢測(cè)儀，用于檢測(cè)工作容器（23）內(nèi)液面高度，并發(fā)送液面高度信號(hào)；所述控制單元根據(jù)接收的液面高度信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述調(diào)整機(jī)構(gòu)對(duì)工作面板（22）的高度進(jìn)行調(diào)整，保證工作面板（22）的工作面與所述工作容器（23）內(nèi)液面高度持平。

10.一種使用權(quán)利要求1～9任一權(quán)利要求所述三維生物結(jié)構(gòu)打印裝置進(jìn)行三維打印的方法，包括：執(zhí)行單元根據(jù)控制單元得到的每一層的代碼信息，進(jìn)行三維打印；特征在于：所述執(zhí)行單元在進(jìn)行三維打印前，需要對(duì)噴頭噴嘴處液面最低端的高度進(jìn)行調(diào)整，步驟如下：

（1）通過調(diào)整減壓閥的開度大小，調(diào)整噴頭噴嘴處液滴的壓強(qiáng)大小，保證調(diào)整噴頭噴嘴處液滴附著在噴嘴處不滴出，實(shí)現(xiàn)對(duì)噴頭噴嘴處液面最低端高度的粗調(diào)；

（2）然后通過調(diào)整儲(chǔ)液罐的高度，改變儲(chǔ)液罐內(nèi)液面與噴頭噴嘴處液面的高度差，保證噴頭噴嘴處液面最低端與噴嘴端部持平。