[發明專利]一種三維生物結構打印裝置及方法

有效

• 申請號: 201310339824.7
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103462725A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 傅建中;邵惠鋒;賀永;高慶
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61F2/02
• 分類號: A61F2/02;A61F2/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種三維生物結構打印裝置，包括：

用于打印生成三維生物結構的執行單元，包括：噴射生物墨水的噴頭（18）、支撐三維生物結構的工作面板（22）、與噴頭（18）相連的供液系統、以及對噴頭或工作面板位置進行三維方向調整以滿足三維生物結構打印要求的調整機構；

控制單元，用于采集三維生物結構的三維信息，利用三維信息構建三維模型，對三維模型進行分層處理，形成每一層的代碼信息，根據每一層的代碼信息控制執行單元進行逐層打印；

其特征在于，所述供液系統包括：

空氣壓縮機（34）；

與空氣壓縮機（34）出氣口連通的氣容（33）；

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

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

2.根據權利要求1所述的三維生物結構打印裝置，其特征在于，所述調整機構包括：

與地面相對固定的第一固定座（1）和第二固定座（25）；

與第一固定座（1）滑動配合的二維運動平臺（2），該二維運動平臺沿第一固定座（1）頂面進行Ｘ軸、Ｙ軸二維方向的移動；所述噴頭（18）固定在所述二維運動平臺（2）上；

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

3.根據權利要求2所述的三維生物結構打印裝置，其特征在于，所述噴頭（18）通過噴頭夾具（14）與所述二維運動平臺（2）相互固定，所述噴頭夾具（14）包括：

與二維運動平臺（2）相互固定的安裝臂（20）；

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

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

4.根據權利要求3所述的三維生物結構打印裝置，其特征在于，所述夾板（24）包括：

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

與所述固定板（24b）可拆卸連接的壓板（16），該壓板上設有卡合槽；

所述卡合槽和固定槽構成所述的安裝孔（24a）。

5.根據權利要求1所述的三維生物結構打印裝置，其特征在于，所述執行單元還包括：

與地面相對固定的安裝架（7）；

通過升降機構固定在安裝架（7）頂面的工作臺（5）；

置于所述工作臺（5）上的工作容器（23），該工作容器內設有與所述生物墨水配合的反應溶液。

6.根據權利要求5所述的三維生物結構打印裝置，其特征在于，所述的升降機構包括：

頂端固定在所述工作臺（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）螺紋配合的一個或多個螺母，其中至少有一個螺母設于所述安裝架（7）頂面。

7.根據權利要求1所述的三維生物結構打印裝置，其特征在于，還包括液面檢測單元，用于檢測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.根據權利要求7所述的三維生物結構打印裝置，其特征在于，所述液面檢測單元包括：

高度可調的CCD相機（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；

位置可調的光源（26），為CCD相機（9）提供照明光源；

顯示器，與所述CCD相機（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.根據權利要求1所述的三維生物結構打印裝置，其特征在于，還包括：距離檢測儀，用于檢測工作容器（23）內液面高度，并發送液面高度信號；所述控制單元根據接收的液面高度信號驅動所述調整機構對工作面板（22）的高度進行調整，保證工作面板（22）的工作面與所述工作容器（23）內液面高度持平。

10.一種使用權利要求1～9任一權利要求所述三維生物結構打印裝置進行三維打印的方法，包括：執行單元根據控制單元得到的每一層的代碼信息，進行三維打印；特征在于：所述執行單元在進行三維打印前，需要對噴頭噴嘴處液面最低端的高度進行調整，步驟如下：

（1）通過調整減壓閥的開度大小，調整噴頭噴嘴處液滴的壓強大小，保證調整噴頭噴嘴處液滴附著在噴嘴處不滴出，實現對噴頭噴嘴處液面最低端高度的粗調；

（2）然后通過調整儲液罐的高度，改變儲液罐內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。