[發明專利]一種基于電流體動力技術的3D生物打印自動化集成系統

在審

• 申請號: 202010081695.6
• 申請日: 2020-02-06
• 公開（公告）號: CN111235028A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 顏偉城;聶新斌
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/36;B33Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于電流體動力技術的3D生物打印自動化集成系統，其特征在于，所述3D生物打印自動化集成系統包括液體注射泵，所述液體注射泵右側連接有固定的可導電的打印噴嘴，打印噴嘴的下方設置有可三維移動的收集平臺，可三維移動的收集平臺之上安裝有可導電的接收盤，可三維移動的收集平臺右側固定有高壓電源發生裝置，液體注射泵、打印噴嘴、可三維移動的收集平臺、調節打印材料酸堿度的霧化裝置和高壓電源發生裝置置于集成控制系統外殼內，集成控制系統外殼的右側設有整個集成控制系統的綜合控制裝置，集成系統控制外殼的右側設置有集成控制系統的實時監測顯示器。

2.如權利要求1所述的一種基于電流體動力技術的3D生物打印自動化集成系統，其特征在于，可導電的打印噴嘴和可三維移動的收集平臺之間安裝有能夠噴射出堿性的霧滴來中和打印過程中的酸性物質的調節打印材料酸堿度的霧化裝置；調節打印材料酸堿度的霧化裝置的注射通量能夠根據打印工藝的要求由綜合控制裝置來控制調節。

3.如權利要求1所述的一種基于電流體動力技術的3D生物打印自動化集成系統，其特征在于，液體注射泵和打印噴嘴通過塑料導管連接；打印噴嘴接高壓電源的正極，接收盤接高壓電源的負極；液體注射泵的材質為耐高溫、耐酸堿的聚四氟乙烯高分子材料；打印噴嘴為可導電的金屬鉑；所述高壓電源發生裝置提供高壓電源，可提供0-30kv的高壓電壓；所述接收盤材質為導電硅片；打印噴嘴與接收盤之間的距離控制在1mm-15cm的范圍之內；所述集成控制系統的實時監測顯示器能夠實時的監測打印系統在打印過程中的各項器件的參數，所述綜合控制裝置能夠控制整個集成系統的各項器件的參數，所述參數包括注射流量、電源電壓、可三維移動的收集平臺三維方向上的移動速度和打印噴嘴與接收盤之間的距離。

4.如權利要求1所述的一種基于電流體動力技術的3D生物打印自動化集成系統，其特征在于，集成控制系統外殼的材質為耐高溫、耐酸堿的聚四氟乙烯材料；集成控制系統外殼內部安裝有溫度可調節的高溫燈和微型加濕器用來控制集成控制系統內部的溫度和濕度；所述微型加濕器設有溫度和濕度傳感器；所述集成系統控制外殼內部的溫度、濕度，均可通過綜合控制裝置來進行參數調節。

5.使用如權利要求1所述3D生物打印自動化集成系統實施打印的方法，其特征在于，具體步驟如下：

1)啟動綜合控制裝置和實時監測顯示器，根據打印工藝的要求對整個集成系統進行工藝參數的參數預設；

2)將所要打印的材料填裝在液體注射泵的填料管中；

3)依次啟動高壓電源發生裝置、可三維移動的收集平臺、注射泵和調節打印材料酸堿度的霧化裝置，進行工作；

4)根據打印出的前期材料的外觀特性重新調整工藝參數，直到達到所需的材料要求；

5)將溫度和濕度按照工藝要求調節穩定之后進行正式的打印流程，待打印結束，關閉整個集成系統，待打印成品定型穩定之后取出打印成品。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟2)中，所要打印的材料包括可生物降解聚合物、膠原蛋白生物墨水材料。

7.如權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)中，所要打印的材料為聚己內酯(PCL)，PCL的濃度為70％。

8.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述調整后的工藝參數為PCL的擠出速率控制在0.1ml/h～0.5ml/h的范圍內；系統內部的溫度控制在36℃～38℃之間，系統內部的濕度維持在45％～60％的范圍內；移動平臺x和y方向上的移動速度控制在2～6mm/s,平均速率為4mm/s，z軸方向上的移動是按照擠出物在平臺上堆積的厚度來決定的，打印過程中，隨著一層材料打印完畢，z軸方向上的下移距離控制在1～2mm；調節電壓在2-10kv之間，打印噴嘴與接收盤之間的距離控制在2～5mm之間。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，調節電壓為6kv。