[發(fā)明專利]激光打印方法和用于執(zhí)行所述方法的裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580073859.8
• 申請日: 2015-12-17
• 公開（公告）號: CN107206788B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設計）人: F·古雷莫特
• 申請（專利權）人: 波爾多大學;國家健康和醫(yī)學研究學院-INSERM
• 主分類號: B41J2/14
• 分類號: B41J2/14;B41M5/382
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;張培源

本發(fā)明涉及一種使用至少一種墨水的打印方法。所述方法包括：聚焦激光束(66)以在墨水膜(74)中產生空腔的步驟；從墨水膜(74)的自由表面(78)形成至少一個墨水液滴(82)的步驟；和將所述液滴(82)沉積到位于距離膜(74)給定距離(L)處的接收基板(58)的沉積表面(56)上的步驟。所述方法的特征在于，激光束(66)指向與重力(G)方向相反的方向。膜的自由表面(78)向上朝向位于墨水膜(74)上方的沉積表面(56)。

本發(fā)明涉及一種激光打印方法和用于實現所述方法的裝置。

墨水打印在許多領域中用來重現復雜的設計。因此，特別是可以在諸如生物學、電子學、材料或鐘表制造等多個領域中實施元件打印。在這些領域遇到的問題類似，特別是涉及用于以非常小的規(guī)模制造元件組合的需求。包括在特定位置沉積材料的圖案的再現可以通過使用掩模或借助于選擇性消融的步驟在化學或物理上進行。

為了克服這些方法的缺點(污染的風險、復雜的實施、沉積數種元件的困難組合)，已經開發(fā)了墨水打印方法。這些方法的優(yōu)點有為適于使用與其相關的計算機輔助設計工具非常自由地生成元件圖案。

在生物學領域，取決于結構，所述打印方法稱為生物打印、生物元件的微印或簡單的生物打印。

根據這些方法，通過打印生物墨水的液滴獲得生物組織。為了達到一定的體積，液滴被布置成彼此堆疊的層。

在第一個實施方式中，墨水被儲存在罐中并通過噴嘴或毛細管，以形成會轉移到基板上的液滴。這種所謂噴嘴打印的第一替代方案包括生物擠出、噴墨打印或微閥打印。

生物擠出使得可以獲得1億個細胞/毫升量級的高細胞密度，和1毫米的分辨率。

微閥打印使得可以獲得數百萬個細胞/毫升量級的較小的細胞密度及100μm量級的更好的分辨率。噴墨打印使得可以獲得小于1000萬個細胞/毫升的與微閥打印相似的細胞密度，及10μm量級的更好的分辨率。

在生物擠出的情況下，從第一噴嘴沉積細胞，并且同時從第二噴嘴沉積水凝膠。作為替代方案，在擠出之前將細胞和水凝膠在罐中混合。在另外兩種情況下，墨水是含有細胞的水性介質。根據替代方案，生物擠出使得可以連續(xù)地將墨水作為細絲或不連續(xù)地作為液滴沉積。

根據這種噴嘴打印模式，由于打印分辨率特別與噴嘴部分相關，僅具有給定流變特性的生物墨水可用于高分辨率。具有高細胞密度的生物墨水因此難以以高分辨率打印，因為這種打印技術在墨水通過噴嘴時引起易于損壞細胞的高剪切應力。此外，對于這種類型的墨水，噴嘴被細胞阻塞的風險很重要，這主要是因為罐內的細胞沉淀。

已經開發(fā)了通過激光打印生物元件的方法，以便能夠使用廣泛的生物墨水并實現高分辨率。被稱為激光生物打印的這種打印方法也被稱為“激光輔助生物打印” (LAB)。具體而言，本發(fā)明涉及這種類型的打印方法。為了進行比較，生物激光打印使得可以以1億個細胞/毫升的高細胞密度和10μm的分辨率打印墨水。

類似地，也在其他領域開發(fā)了激光打印，以便提高分辨率和擴大可用墨水的范圍。

與噴嘴打印技術相比，激光打印提供更大的使用靈活性(能夠打印在柔軟、不平坦的表面上...)，降低剪切應力，并限制沉淀的風險。根據另一個優(yōu)點，可以從幾微升量級的小量墨水進行打印，這對于昂貴材料的沉積是有趣的。最終，如WO2011/107599 中所述，可以使用打印系統(tǒng)來查看和選擇液滴區(qū)域。

如圖1所示，基于所謂的“激光誘導正向轉移”(LIFT)技術的用于激光打印生物元件的裝置包括：發(fā)射激光束12的脈沖激光源10，用于聚焦和定向激光束12的系統(tǒng)14，包括至少一種生物墨水18的供體基板16和經放置以接收從供體基板16發(fā)射的液滴22的接收基板20。

根據該打印技術，激光束是脈沖的，并且在每個脈沖上產生液滴。