3D生物打印设备 |
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| 申请号 | CN201610009400.8 | 申请日 | 2016-01-05 | 公开(公告)号 | CN105411722A | 公开(公告)日 | 2016-03-23 |
| 申请人 | 杭州捷诺飞生物科技有限公司; | 发明人 | 赖雪聪; 徐铭恩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种3D 生物 打印设备，涉及生物制造及生物三维打印技术领域，以解决 现有技术 中3D生物打印设备通常无法实现多喷头切换的问题。本发明所述的3D生物打印设备，包括：喷 头架 、喷头体和抓取装置；其中，喷头体能够用于盛装生物细胞，且抓取装置能够用于将喷头体与喷头架匹配安装或分离拆卸。本发明主要应用于生物制造及生物三维打印中。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种3D生物打印设备，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 3D生物打印设备技术领域[0001] 本发明涉及生物制造及生物三维打印技术领域，尤其是涉及一种3D生物打印设备。 背景技术[0002] 3D生物打印设备，是一种累积制造技术，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用生物细胞或生物构造块，通过“按需打印”一层层的生物细胞或生物构造块来制造真正的活体组织或人体活器官的设备。 [0003] 目前，细胞三维受控组装是在组织器官的解剖学数字模型直接驱动下，定位装配活细胞或材料单元(生物构造块)，制造组织或器官前体的新技术，为体外构建复杂组织器官提供了全新的可能。由于器官是由不同细胞组成并具有复杂微观结构的三维结构体，因此多细胞组装技术成为发展细胞组装技术的关键。 发明内容[0006] 本发明的目的在于提供一种3D生物打印设备，以解决现有技术中3D生物打印设备通常无法实现多喷头切换的问题。 [0007] 本发明提供一种3D生物打印设备，包括：喷头架；喷头体，所述喷头体能够用于盛装生物细胞；抓取装置，所述抓取装置能够用于将所述喷头体与所述喷头架匹配安装或分离拆卸。 [0008] 其中，所述抓取装置为球锁型抓取装置。 [0009] 具体地，所述球锁型抓取装置包括:第一抓取机构，所述第一抓取机构设置在所述喷头架上；第二抓取机构，所述第二抓取机构设置在所述喷头体上；使用时，所述第一抓取机构能够与所述第二抓取机构压紧装配，以使所述喷头体能够与所述喷头架匹配安装；或，所述第一抓取机构能够与所述第二抓取机构解锁松开，以使所述喷头体能够与所述喷头架分离拆卸。 [0010] 实际应用时，所述第一抓取机构包括：抓取驱动器，所述抓取驱动器固定在所述喷头架上；锁轴，所述锁轴固定在所述喷头架上，且所述锁轴为阶梯轴形结构；所述锁轴的中心沿轴向方向设有第一通孔，所述锁轴临近所述喷头体的一端沿径向方向设有第二通孔；锁芯，所述锁芯位于所述第一通孔内；所述锁芯的一端与所述抓取驱动器连接，所述锁芯的另一端为半球形结构；球珠，所述球珠位于所述第二通孔内；所述第二抓取机构为锁套，所述锁套沿所述锁轴的轴向方向设有阶梯孔，所述阶梯孔与所述锁轴的阶梯轴形结构对应匹配。 [0011] 其中，所述第一通孔和所述第二通孔均为圆形通孔。 [0012] 具体地，所述第二通孔包括有至少两个。 [0013] 实际应用时，所述喷头架上还设有供气装置。 [0014] 其中，所述供气装置包括：供气驱动器，所述供气驱动器固定在所述喷头架上；压紧机构，所述压紧机构与所述供气驱动器连接；所述压紧机构临近所述喷头体的一端设有多个气源对接口；气源接头管，所述气源接头管与所述气源对接口匹配连通。 [0015] 具体地，每个所述气源对接口上均固定设有密封圈。 [0017] 相对于现有技术，本发明所述的3D生物打印设备具有以下优势： [0018] 本发明提供的3D生物打印设备中，包括：喷头架、喷头体和抓取装置；其中，喷头体能够用于盛装生物细胞，且抓取装置能够用于将喷头体与喷头架匹配安装或分离拆卸。由此分析可知，本发明提供的3D生物打印设备中，由于设置有能够将喷头体与喷头架匹配安装或分离拆卸的抓取装置，因此能够解决现有技术中3D生物打印设备通常无法实现多喷头切换的问题，从而本发明提供的3D生物打印设备能够操作多种成分的细胞和材料来构建较为复杂的结构体，进而能够有效推动生物制造及生物三维打印技术的发展。 附图说明 [0019] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0020] 图1为本发明实施例提供的3D生物打印设备中喷头体与喷头架分离拆卸状态的竖切面剖视结构示意图； [0021] 图2为本发明实施例提供的3D生物打印设备中喷头体与喷头架匹配安装状态的竖切面剖视结构示意图； [0022] 图3为本发明实施例提供的3D生物打印设备中喷头体与喷头架匹配安装状态的横切面剖视结构示意图。 [0023] 附图标记： [0024] 1-喷头架； 2-喷头体； [0025] 3-抓取装置； 31-第一抓取机构； [0026] 32-第二抓取机构(锁套)； 311-抓取驱动器； [0027] 312-锁轴； 313-锁芯； [0028] 314-球珠； 321-阶梯孔； [0029] 4-供气装置； 41-供气驱动器； [0030] 42-压紧机构； 43-气源接头管； [0031] 421-气源对接口； 44-密封圈。 具体实施方式[0032] 下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0033] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0034] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0035] 图1为本发明实施例提供的3D生物打印设备中喷头体与喷头架分离拆卸状态的竖切面剖视结构示意图；图2为本发明实施例提供的3D生物打印设备中喷头体与喷头架匹配安装状态的竖切面剖视结构示意图。 [0036] 如图1和图2所示，本发明实施例提供一种3D生物打印设备，包括：喷头架1；喷头体2，喷头体2能够用于盛装生物细胞；抓取装置3，抓取装置3能够用于将喷头体2与喷头架1匹配安装或分离拆卸。 [0037] 相对于现有技术，本发明实施例所述的3D生物打印设备具有以下优势： [0038] 本发明实施例提供的3D生物打印设备中，如图1和图2所示，包括：喷头架1、喷头体2和抓取装置3；其中，喷头体2能够用于盛装生物细胞，且抓取装置3能够用于将喷头体2与喷头架1匹配安装或分离拆卸。由此分析可知，本发明实施例提供的3D生物打印设备中，由于设置有能够将喷头体2与喷头架1匹配安装或分离拆卸的抓取装置3，因此能够解决现有技术中3D生物打印设备通常无法实现多喷头切换的问题，从而本发明实施例提供的3D生物打印设备能够操作多种成分的细胞和材料来构建较为复杂的结构体，进而能够有效推动生物制造及生物三维打印技术的发展。 [0039] 其中，为了保证抓取装置3将喷头体2与喷头架1匹配安装或分离拆卸时的操作过程能够简单快速，且匹配安装后能够牢靠稳固，本发明实施例提供的3D生物打印设备中，上述抓取装置3可以优选为球锁型抓取装置。 [0040] 具体地，当本发明实施例提供的3D生物打印设备中的抓取装置3为球锁型抓取装置时，如图1和图2所示，该球锁型抓取装置可以包括:第一抓取机构31和第二抓取机构32；实际装配时，第一抓取机构31可以设置在喷头架1上，第二抓取机构32可以设置在喷头体2上。具体使用时，该第一抓取机构31能够与第二抓取机构32压紧装配，以使喷头体 2能够与喷头架1匹配安装；或，第一抓取机构31能够与第二抓取机构32解锁松开，以使喷头体2能够与喷头架1分离拆卸。 [0041] 实际应用中，在生产制造时，如图1和图2所示，上述第一抓取机构31具体可以包括：抓取驱动器311、锁轴312、锁芯313和球珠314。其中，抓取驱动器311可以固定在喷头架1上；锁轴312也可以固定在喷头架1上，且锁轴312可以为阶梯轴形结构，同时锁轴312的中心沿轴向方向可以设有第一通孔(如图1中虚线箭头所示)，锁轴312临近喷头体 2的一端沿径向方向可以设有第二通孔(如图1中实线箭头所示)；锁芯313可以位于上述第一通孔内，且锁芯313的一端可以与抓取驱动器311连接，锁芯313的另一端可以为半球形结构；球珠314可以位于上述第二通孔内。具体地，如图1和图2所示，上述第二抓取机构32可以为锁套32，该锁套32沿锁轴312的轴向方向可以设有阶梯孔321，且阶梯孔321与锁轴312的阶梯轴形结构对应匹配。 [0042] 此处需要补充说明的是，上述阶梯轴形结构是指锁轴312临近锁套32处的直径小于远离锁套32处的直径，且二者之间的过渡为直角；上述阶梯孔321是指临近锁轴312处的孔径小于远离锁轴312处的孔径，且二者之间的过渡为直角；同时，阶梯孔321与锁轴312的阶梯轴形结构对应匹配是指锁轴312的小直径与阶梯孔321的小孔径尺寸一致、锁轴 312的大直径与阶梯孔321的大孔径尺寸一致。 [0043] 下面借助附图1和附图2对本发明实施例提供的3D生物打印设备中的抓取装置3的工作过程进行详细说明。 [0044] 如图1结合图2所示，当抓取驱动器311推动锁芯313沿锁轴312的第一通孔向邻近喷头体2的方向移动时，锁芯313的半球形结构一端与球珠314相切接触，并推动球珠 314沿锁轴312的第二通孔向远离轴心的方向移动，此时球珠314能够顶在锁套32的阶梯孔321内，且锁套32的阶梯孔321能够与锁轴312的阶梯轴形结构匹配卡接，以使第一抓取机构31能够与第二抓取机构32压紧装配，从而使喷头体2能够与喷头架1匹配安装。 [0045] 如图1结合图2所示，当抓取驱动器311带动锁芯313沿锁轴312的第一通孔向远离喷头体2的方向移动时，锁芯313的半球形结构一端与球珠314分开，此时球珠314由锁套32的阶梯孔321回落至锁轴312的第二通孔内，且锁套32的阶梯孔321能够与锁轴 312的阶梯轴形结构解卡分离，以使第一抓取机构31能够与第二抓取机构32解锁松开，从而使喷头体2能够与喷头架1分离拆卸。 [0046] 进一步地，为了便于锁芯313在第一通孔内移动、以及球珠314在第二通孔内移动，本发明实施例提供的3D生物打印设备中，上述第一通孔和第二通孔均可以优选为圆形通孔；并且，通过圆形通孔的设置能够减小相对移动时的摩擦，进而提高装置的使用寿命。 [0047] 更进一步地，为了大幅度提高喷头体2与喷头架1匹配安装后的牢靠稳固性，本发明实施例提供的3D生物打印设备中，上述第二通孔可以包括有至少两个，从而通过多个第二通孔和球珠314的设置，以有效提高锁套32的阶梯孔321与锁轴312的阶梯轴形结构匹配卡接时的牢靠稳固性。 [0048] 当然，还可以通过设置多个抓取装置3，以进一步有效提高锁套32的阶梯孔321与锁轴312的阶梯轴形结构匹配卡接时的牢靠稳固性，从而进一步有效提高喷头体2与喷头架1匹配安装后的牢靠稳固性。 [0049] 实际应用时，为了能够实现对喷头体2的供气，本发明实施例提供的3D生物打印设备中，如图3所示，上述喷头架1上还可以设有供气装置4。 [0050] 其中，为了保证供气装置4能够支持多路供气，同时能够平顺供气，本发明实施例提供的3D生物打印设备中，如图3所示，上述供气装置4可以包括：供气驱动器41、压紧机构42和气源接头管43。具体装配时，供气驱动器41可以固定在喷头架1上；压紧机构42可以与供气驱动器41连接，且压紧机构42临近喷头体2的一端可以设有多个气源对接口421；气源接头管43可以与该气源对接口421匹配连通。 [0051] 如图3所示，本发明实施例提供的3D生物打印设备中，喷头架1对喷头体2的供气过程具体可以为：供气驱动器41推动压紧机构42向邻近喷头体2的方向移动，以使压紧机构42能够与喷头体2紧密压合，此时压紧机构42上的气源对接口421与喷头体2上对应的导气孔(如图3中虚线箭头所示)匹配对接，从而当高压气源由气源接头管43输入时，该高压气源能够依次经过气源接头管43和气源对接口421流通至导气孔内，即高压气源能够由喷头架1流入喷头体2内，以实现多路平顺供气。 [0052] 具体地，为了提高气源对接口421与喷头体2上对应的导气孔对接后的气体密封性，本发明实施例提供的3D生物打印设备中，如图3所示，每个气源对接口421上均可以固定设有密封圈44。 [0053] 进一步地，为了便于抓取装置3和供气装置4的驱动控制，同时节约生产制造成本，本发明实施例提供的3D生物打印设备中，上述抓取驱动器311和供气驱动器41可以均优选为气缸，从而通过高压气体驱动气缸以实现便捷地驱动控制。当然，抓取驱动器311不仅限于为气缸，也可以为液压缸，或是电机、直线电动机，甚至是电磁铁。 [0054] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。 |
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