[發明專利]一種3D打印裝置的封閉成形模塊

有效

• 申請號: 202010976636.5
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112092357B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 熊卓;張婷;莫興武;魯冰川;張艷梅
• 申請（專利權）人: 清源泰碩（北京）生物醫療科技有限公司
• 主分類號: B29C64/106
• 分類號: B29C64/106;B29C64/20;B29C64/364;B33Y30/00;B33Y40/00
• 代理公司: 北京之于行知識產權代理有限公司 11767
• 代理人: 何志欣

本發明提供一種3D打印裝置的封閉成形模塊，能夠集成于在太空中的微小衛星上進行生物3D打印的生物3D打印裝置，封閉成形模塊由被柔性軟膜完全包覆的培養皿以及通過柔性軟膜與培養皿相集成的噴頭以完全密封的方式構成；封閉成形模塊還設置有能夠與生物3D打印裝置可拆卸連接，并在安裝有一個以上封閉成形模塊的情況下通過磁性連接和斷開實現模塊切換的磁性連接塊。本發明的封閉成形模塊中，預裝有打印所需生物墨水，構成完備密封模塊。在微小衛星上打印時，即插即用，還能夠省去衛星上的復雜的生物墨水調配和供給裝置，簡化了打印設備結構，降低系統的空間尺寸和控制復雜度，同時小體積的封閉模塊還可以更容易實現氣、液交換，便于實現細胞的培養。

技術領域

本發明屬于生物醫學工程和組織工程技術領域，尤其涉及一種3D打印裝置的封閉成形模塊。

背景技術

用于器官移植的供體器官極度緊缺是世界各國醫學界面臨的重大難題。研究人員提出了許多方案來解決供體器官緊缺的問題，但都沒有取得預期效果，直到二十世紀八十年代科學家首次提出組織工程技術，它的本質是將活的細胞通過某種方式與基質材料或支架結合起來制造新的組織，組織工程和再生醫學有望徹底解決供體器官緊缺這一難題，修復或替代損傷的器官。

近年來，三維打印技術在制備組織工程用的生物材料支架方面得到了快速發展和應用，它是一項基于微滴噴射的快速成型技術，它首先借助計算機輔助設計技術制備所要打印物體的電子文檔模型，然后依據“逐層打印，層層疊加”的原理來打印具有特殊外形或復雜內部結構的物體。其成型過程不受任何幾何形狀的限制，打印速度可以隨意控制，不同的材料可以通過不同的噴頭打印，打印的物質可以是溶液、懸浮液或乳液，因此，三維打印可以很容易的控制材料組成、微觀結構和表面特性。當打印的物質是生物墨水時，其就成為了生物打印技術。它將生物墨水按需噴射到接受體形成三維有功能的組織或器官，生物墨水設計為特制的細胞溶液或有生物活性的營養因子溶液。該技術操作方便，加工過程靈活。隨著該技術的研究不斷深入，研究表明生物打印技術適用于打印細胞、生物支架材料和細胞活性因子，而且能夠實現同步打印細胞和生物支架材料，其在器官打印中的應用也日益受到關注。

生物3D打印技術具有可量身定制性，結構和孔隙可控性以及可復合多種材料等特性。該技術也為許多具有突破性的治療方案及設備的發明提供了技術支持。

隨著商業航天的蓬勃發展，人類進入了一個新的太空飛行黃金時代。微小衛星為通信、對地遙感、行星際探測、科學研究和技術試驗提供了更靈活的平臺。空間技術和微重力將給地球上的人類健康帶來深遠的益處，在太空開展生物3D打印被稱為“21世紀的登月計劃”。空間微重力環境有利于柔性的生物材料打印成形，使細胞的聚集方式更接近人體組織，能增強干細胞的增殖、分化等性能，空間生物3D打印對于制造在空間或返回地球使用的人體器官和組織具有重要的意義，也是開展航天醫學工程與空間生物學研究的重要技術支撐。

由于微小衛星具有發射成本高、空間狹窄的特點，空間打印設備應當具有結構尺寸緊湊化、功率消耗低等特點，但要實現多種材料等系列打印實驗往往就需要大尺寸和高功耗的設備。此外由于太空特殊環境所造成的不確定性，目前已有的空間打印設備往往容易發生噴頭堵塞、光固化粘連等問題造成打印失敗，因此如何在打印發生意外時及時恢復打印機的打印能力，提高打印的效率和成功率也是時下空間三維打印的難點。

公開號為CN103462725A的中國專利公開了一種三維生物結構打印裝置，包括帶有供液系統的執行單元、控制單元；所述供液系統包括空氣壓縮機；與空氣壓縮機出氣口連通的氣容；儲液罐，該儲液罐出液口與所述噴頭的進液口連通，該儲液罐進液口與所述氣容的出氣口連通；所述儲液罐與氣容之間的管路上設有減壓閥；所述減壓閥的開度大小可調，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。該發明可以應用于各種形狀的生物支架的成型，能打印血管結構。由于可更換的夾具，可更換的工作面和可更換的Z型安裝板的設計，可以打印不同尺寸和不同組織材料的生物結構。