多功能3D生物打印装置的制作方法

本实用新型涉及3D打印装置，具体涉及一种多功能3D 生物打印装置。

背景技术：

近年来，细胞打印技术在组织工程学、病理模型构建、药物筛选与检测、细胞行为研究等领域发挥着越来越重要的作用。在组织工程领域，细胞打印技术实现了异种细胞的三维受控组装；在病理模型构建领域，细胞打印可以将病变细胞(如肿瘤细胞)与正常细胞进行特定顺序的组装；在药物筛选与检测方面，利用细胞打印技术制造的细胞芯片可以降低药物筛选的成本、缩短药物筛选的周期以及减少动物实验等；在细胞行为研究方面，利用细胞打印技术还可以对特定种类和数量的细胞进行组装和排列。目前的3D生物打印机存在固定不便、精确度不高等缺点。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本实用新型提供一种多功能3D生物打印装置，该装置的底部设有固定座，通过该固定座可以将所述装置固定于任何操作平台上，并通过驱动气缸实现喷头的上下运动。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多功能3D生物打印装置，包括支撑架、直线模组、固定座和旋转电机，所述直线模组固定于支撑架的内部，且其两侧分别固定一喷头，所述直线模组能够分别驱动两个喷头沿支撑架的长度方向水平地进行直线运动，所述支撑架的下方通过连接轴连接固定座，所述固定座内固设驱动马达，该驱动马达的活塞固定连接连接轴，所述驱动马达能够驱动支撑架进行上下运动，所述支撑架的上方通过连接杆连接旋转电机，该旋转电机能够带动支撑架绕连接杆旋转。

优选地，所述连接轴和连接杆为同轴设置，所述固定座上设有多个沿其中心轴均匀分布的螺栓孔。

优选地，所述直线模组包括水平设于支撑架上两组平行的滑轨，所述滑轨上设有与之滑动连接的滑块，每组滑轨的一侧都设有驱动电机，所述驱动电机与滑块连接并能驱动滑块沿滑轨水平滑动。

优选地，所述直线模组包括水平设于支撑架上两组平行的 X轴导轨，所述X轴导轨上滑动连接X轴滑板，所述X轴滑板底部穿设一X轴滚珠丝杠，所述X轴滚珠丝杠包括穿设于滑板底部的丝杆、与丝杆一端连接的伺服机以及与丝杆活动连接的螺母，所述螺母上固定设有一滑块。

优选地，所述喷头为气动式挤压喷头，该喷头通过螺栓组固定于滑块上。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型中设有直线模组、驱动马达和旋转电机，其中直线模组能够带动喷头沿支撑架进行左右的水平运动，驱动马达能够带动喷头进行上下运动，而旋转电机能够驱动喷头绕连接杆进行旋转，因此实现了对喷头进行多方位的调节，提高了打印的精密度；

2)本实用新型在支撑架的下方设置固定座，使用前，可通过固定座将本装置固定于任何操作平台上，相比于传统悬挂式打印装置而言，提高了运行过程的稳定性且便于固定；

3)本实用新型中设有双喷头，可实现单喷头打印，也可实现双喷头打印，进行单喷头打印时，利用旋转电机实现多角度的打印，从而可以灵活地构建复杂的组织工程；还可以实现两种生物质复合材料的一次成型打印，减少喷头的切换频率提高打印的效率，并可以提高打印后细胞的存活率，适用于多种生物质材料，使用范围广泛。

4)本实用新型可以实现两种生物材料交叉地一层一层的叠加打印，减少喷头切换的次数同时也减少了在打印过程中，打印装置产生的热量对生物质材料的影响，特别适用于打印活性细胞、细胞外基质、生长因子、以及生物材料。还可以实现细胞和生物质材料的同步打印，提高了3D生物打印的效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的侧视图；

图中：10-支撑架，20-直线模组，21-喷头，22-滑块，30- 固定座，31-连接轴，40-旋转电机，41-连接杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：如图1-2所示，一种多功能3D生物打印装置，包括支撑架10、直线模组20、固定座30和旋转电机40，所述直线模组20固定于支撑架10的内部，且其两侧分别固定一喷头21，所述直线模组20能够分别驱动两个喷头21沿支撑架的长度方向水平地进行直线运动，所述支撑架10的下方通过连接轴31连接固定座30，所述固定座30内固设驱动马达，该驱动马达的活塞固定连接连接轴31，所述驱动马达能够驱动支撑架进行上下运动，所述支撑架10的上方通过连接杆41 连接旋转电机40，该旋转电机40能够带动支撑架绕连接杆旋转。本实用新型中设有直线模组20、驱动马达和旋转电机40，其中直线模组20能够带动喷头沿支撑架进行左右的水平运动，驱动马达能够带动喷头进行上下运动，而旋转电机40能够驱动喷头绕连接杆41进行旋转，因此实现了对喷头进行多方位的调节，提高了打印的精密度。本实用新型中设有两组喷头，能够实现同一台设备完成两种生物材料的打印，结构简单，操作方便。所述连接轴31和连接杆41为同轴设置，所述固定座30上设有多个沿其中心轴均匀分布的螺栓孔。在支撑架的下方设置固定座，使用前，可通过固定座将本装置固定于任何操作平台上，相比于传统悬挂式打印装置而言，提高了运行过程的稳定性且便于固定。所述喷头21为气动式挤压喷头，该喷头通过螺栓组固定于滑块22上。

在一实施例中，所述直线模组20包括水平设于支撑架上两组平行的滑轨，所述滑轨上设有与之滑动连接的滑块22，每组滑轨的一侧都设有驱动电机，所述驱动电机与滑块22连接并能驱动滑块沿滑轨水平滑动。上述驱动电机采用PMW控制直流电动机，可以对电机的速度进行平滑性的调整。为了提高设备的防尘效果，支撑架采用半封闭式结构，直线模组中除了驱动电机或伺服机部分位于支撑架外，其余都位于支撑架的内部，滑块与喷头位于支撑架的外侧，在支撑架连接两个滑块的侧壁上设有百叶栅防止外部灰尘落入支撑架内部。

在另一实施例中，所述直线模组20包括水平设于支撑架上两组平行的X轴导轨，所述X轴导轨上滑动连接X轴滑板，所述X轴滑板底部穿设一X轴滚珠丝杠，所述X轴滚珠丝杠包括穿设于滑板底部的丝杆、与丝杆一端连接的伺服机以及与丝杆活动连接的螺母，所述螺母上固定设有一滑块22。滚珠丝杠的工作原理为：滚珠丝杠主要包括丝杆和螺母，滚珠丝杠作为主动体，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，滑块可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。采用直线模组调节喷头水平方向的位置，误差小，准确性高。

本实用新型的操作过程：首先将固定座30通过螺丝固定于操作平台或其他设备上，根据需求通过驱动马达调节好喷头 21的高度，启动打印系统通过一侧的喷头进行第一种生物材料的打印，打印过程中根据需要开启旋转电机40实现多角度的打印促进复杂的组织工程的构建，当一侧的喷头完成打印后，旋转电机驱动支撑架旋转一定角度后，使得另一侧的喷头指向工作区，采用同样的方式完成该侧喷头对第二种生物材料的打印。当需要对两种生物材料进行间隔叠加打印时，只需要通过旋转电机40驱动不同的喷头21进入工作区进行打印即可，减少喷头更换的次数同时也减少了在打印过程中，打印装置产生的热量对生物质材料的影响。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。