一種回轉(zhuǎn)式管狀組織生物3d打印成型裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種回轉(zhuǎn)式管狀組織生物3D打印成型裝置及其方法，用于細胞和生物材料打印，屬于組織工程技術(shù)和生物3D打印領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]對于受損大塊軟組織及內(nèi)臟器官的治療，人體組織器官移植是一種極為有效的治療方法。但是由于器官供體來源短缺、免疫排斥等問題存在，器官移植治療在實際運用中存在難以克服的困難。而組織工程的提出為解決上述問題開辟了新的途徑。組織工程是將活細胞通過某種方法附合在生物材料基質(zhì)或者制備的支架上，來構(gòu)建功能組織替代物。
[0003]隨著組織工程研究的推進，研究工作逐步向大塊軟組織及內(nèi)臟器官和管狀組織器官方面延伸，特別是針對管狀組織器官如氣管、喉管和腸道等，這一類由于這些組織器官往往含有多種細胞和生物材料，且成型形狀為圓筒形，打印長度稍長容易坍塌不易成型，而且不同細胞或材料又具有特定的空間排布，因此上述技術(shù)局限性更加凸顯。
[0004]為了滿足管狀組織器官多種細胞和材料的構(gòu)建要求，提高打印效率，通過預(yù)先放置的柱狀支架，使得打印的生物材料在支架的作用下?lián)纹鸸軤钌锝M織材料，有效解決管狀組織不易成型和容易坍塌的問題，同時管狀組織打印長度可控。通過噴頭驅(qū)動組件組數(shù)的擴展，可實現(xiàn)多種材料的打印，簡化其結(jié)構(gòu)，提高工作效率和控制靈活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種回轉(zhuǎn)式管狀組織生物3D打印成型裝置及其方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種回轉(zhuǎn)式管狀組織生物3D打印成型裝置包括機架床體、氣源、升降機構(gòu)組件、控制器、旋轉(zhuǎn)連接托盤組件、柱狀支架和噴頭驅(qū)動組件；所述升降機構(gòu)組件下部與機架床體的內(nèi)部下板安裝固定，上部與旋轉(zhuǎn)連接托盤組件的下部連接，可帶動旋轉(zhuǎn)連接托盤組件上下運動；所述旋轉(zhuǎn)連接托盤組件上部固定放置柱狀支架，中部穿過機架床體臺面的中間通孔，下部與升降機構(gòu)組件的上部通過螺紋緊固連接；所述氣源與機架床體內(nèi)部下板安裝固定；所述噴頭驅(qū)動組件安裝在機架床體上，包括電驅(qū)導(dǎo)軌、氣壓噴頭、固定管夾和滑塊體；所述電驅(qū)導(dǎo)軌與機架床體上部橫梁下表面固定安裝；所述滑塊體的上部與電驅(qū)導(dǎo)軌相互配合安裝，且滑塊體能在電驅(qū)導(dǎo)軌驅(qū)動下靠近或遠離旋轉(zhuǎn)連接托盤組件；所述氣壓噴頭通過固定管夾夾持固定到滑塊體，通過控制器控制將氣體由氣管向氣壓噴頭供氣加壓，實現(xiàn)氣壓噴頭的噴料打印。
[0007]所述升降機構(gòu)組件包括固定安裝座、電機a、電機安裝座、聯(lián)軸器、螺旋升降箱、螺桿；所述螺旋升降箱下部與固定安裝座上部緊固連接，右邊伸出軸端與聯(lián)軸器左端連接；所述電機a軸端與聯(lián)軸器右端連接，前端面與電機安裝座上部內(nèi)端面固定連接，所述電機安裝座下端平面與固定安裝座緊固連接；所述螺桿螺紋部位與螺旋升降箱內(nèi)部螺孔相配合，通過控制器控制電機a運動，可驅(qū)動螺桿實現(xiàn)上下運動。
[0008]所述旋轉(zhuǎn)連接托盤組件包括連接筒體、電機b、螺釘、電機安裝帽、螺釘、旋轉(zhuǎn)托盤；所述電機b通過螺釘與電機安裝帽內(nèi)端面緊固連接，電機b軸端與旋轉(zhuǎn)托盤下端通過螺紋緊固連接，在電機b的驅(qū)動下，旋轉(zhuǎn)托盤進行旋轉(zhuǎn)運動；所述連接筒體下端與螺桿上端通過螺紋連接緊固，上部與電機安裝帽內(nèi)部同心配合安裝，通過周邊至少2個螺釘進行固定。
[0009]所述噴頭驅(qū)動組件至少為2套，沿旋轉(zhuǎn)連接托盤組件周向均勻分布，實現(xiàn)多種生物材料的打印。
[0010]所述旋轉(zhuǎn)連接托盤組件中旋轉(zhuǎn)托盤旋轉(zhuǎn)運動通過氣動馬達或齒輪機構(gòu)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。
[0011]所述升降機構(gòu)組件實現(xiàn)的升降動作可通過齒輪齒條、滾珠絲杠、氣缸或電動推桿來實現(xiàn)。
[0012]所述的回轉(zhuǎn)式管狀組織生物3D打印成型裝置的控制方法是:
打印前將生物材料裝填到氣壓噴頭，將預(yù)先準備好的柱狀支架放置于旋轉(zhuǎn)托盤上部且固定，然后在控制器控制下，升降機構(gòu)組件的電機a驅(qū)動螺桿向上或向下運動，調(diào)整旋轉(zhuǎn)連接托盤組件的旋轉(zhuǎn)托盤到規(guī)定高度，電驅(qū)導(dǎo)軌驅(qū)動滑塊體平移滑動到距離柱狀支架的指定距離；
打印開始，控制器控制氣源通過氣管向氣壓噴頭供氣，將氣壓噴頭內(nèi)的生物材料擠出，此時旋轉(zhuǎn)連接托盤組件內(nèi)的電機b驅(qū)動旋轉(zhuǎn)托盤連續(xù)旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)托盤每旋轉(zhuǎn)一周，氣壓噴頭沿旋轉(zhuǎn)托盤徑向移動指定距離，繼續(xù)下一個位置打印；當同一高度層打印完畢以后，控制器控制升降機構(gòu)組件的電機a起動，通過聯(lián)軸器帶動螺旋升降箱使得螺桿向下運動指定位置高度，進行接下來的一層打印工作；由此在控制器的控制下旋轉(zhuǎn)托盤旋轉(zhuǎn)、氣壓噴頭的徑向運動與升降機構(gòu)組件的升降動作相互配合做周期性運動，以此實現(xiàn)管狀組織器官的打??；
通過增加噴頭驅(qū)動組件數(shù)量，可打印多種生物材料，實現(xiàn)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的管狀組織的打印，同時可以調(diào)整氣動噴頭距離旋轉(zhuǎn)托盤圓心的位置差異，實現(xiàn)多個噴頭并行打印，提高打印效率。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是:
1、通過預(yù)先放置的柱狀支架，使得打印的生物材料在支架的作用下?lián)纹鸸軤钌锝M織材料，有效解決管狀組織不易成型和容易坍塌的問題，同時管狀組織打印長度可控。
[0014]2、可實現(xiàn)打印不同直徑和形狀的管狀組織。
[0015]3、可根據(jù)所需打印生物材料的種類通過增加氣壓噴頭數(shù)量實現(xiàn)多種生物材料的并行打印，用于制造異質(zhì)結(jié)構(gòu)組織，并提到效率。
[0016]4、整個裝置結(jié)構(gòu)簡單，控制方式靈活，易于實現(xiàn)控制和降低制造成本。
【附圖說明】
[0017]圖1是一種回轉(zhuǎn)式管狀組織生物3D打印成型裝置軸側(cè)視圖；
圖2是本發(fā)明升降機構(gòu)組件結(jié)果示意圖；
圖3是本發(fā)明旋轉(zhuǎn)連接托盤組件結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明滑塊體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]在圖1~圖4中:
機架床體1，氣源2，升降機構(gòu)組件3，固定安裝座3.1，電機a3.2，電機安裝座3.3，聯(lián)軸器3.4，螺旋升降箱3.5，螺桿3.6，控制器4，旋轉(zhuǎn)連接托盤組件5，連接筒體5.1，電機b5.2，螺釘5.3，電機安裝帽5.4，螺釘5.5，旋轉(zhuǎn)托盤5.6，柱狀支架6，電驅(qū)導(dǎo)軌7，氣壓噴頭8，固定管夾9，滑塊體10。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖及實施例進一步說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)、工作原理和工作過程內(nèi)容。
[0020]如圖1-4所示，一種回轉(zhuǎn)式管狀組織生物3D打印成型裝置包括機架床體1、氣源
2、升降機構(gòu)組件3、控制器4、旋轉(zhuǎn)連接托盤組件5、柱狀支架6和噴頭驅(qū)動組件；所述升降機構(gòu)組件3下部與機架床體I的內(nèi)部下板安裝固定，上部與旋轉(zhuǎn)連接托盤組件5的下部連接，可帶動旋轉(zhuǎn)連接托盤組件5上下運動；所述旋轉(zhuǎn)連接托盤組件5上部固定放置柱狀支架6，中部穿過機架床體I臺面的中間通孔，下部與升降機構(gòu)組件3的上部通過螺紋緊固連接；所述氣源2與機架床體I內(nèi)部下板安裝固定；所述噴頭驅(qū)動組件安裝在機架床體I上，包括電驅(qū)導(dǎo)軌7、氣壓噴頭8、固定管夾9和滑塊體10 ;所述電驅(qū)導(dǎo)軌7與機架床體I上部橫梁下表面固定安裝；所述滑塊體10的上部與電驅(qū)導(dǎo)軌7相互配合安裝，且滑塊體10能在電驅(qū)導(dǎo)軌7驅(qū)動下靠近或遠離旋轉(zhuǎn)連接托盤組件5 ;所述氣壓噴頭8通過固定管夾9夾持固定到滑塊體10，通過控制器4控制將氣體由氣管向氣壓噴頭8供氣加壓，實現(xiàn)氣壓噴頭8的噴料打印。
[0021 ] 如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述升降機構(gòu)組件3包括固定安裝座3.1、電機a3.2、電機安裝座3.3、聯(lián)軸器3.4、螺旋升降箱3.5、螺桿3.6 ;所述螺旋升降箱3.5下部與固定安裝座3.1上部緊固連接，右邊伸出軸端與聯(lián)軸器3.4左端連接；所述電機a3.2軸端與聯(lián)軸器3.4右端連接，前端面與電機安裝座3.3上部內(nèi)端面固定連接，所述電機安裝座3.3下端平面與固定安裝座3.1緊固連接；所述螺桿3.6螺紋部位與螺旋升降箱3.5內(nèi)部螺孔相配合，通過控制器4控制電機a3.2運動，可驅(qū)動螺桿3.6實現(xiàn)上下運動。
[0022]如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述旋轉(zhuǎn)連接托盤組件5包括連接筒體
5.1、電機b 5.2、螺釘5.3、電機安裝帽5.4、螺釘