[发明专利]一种气动挤出式多喷头生物3D打印机

说明书

本发明公开了一种气动挤出式多喷头生物3D打印机，包括四个固定在固定架上的四个包括高温、常温和同轴的打印头，同轴打印头的点胶针头的两个进料孔同时挤出牺牲材料和生物材料，由生物材料形成中空管状结构。每个打印头均固定在各自独立的打印头固定架上并通过燕尾槽滑台固定，打印之前通过调整燕尾槽滑台上的驱动螺杆，使四个打印头的针头均处在同一水平面上。本发明利用两个L型固定架将四个打印头固定在一台打印机上，结构紧凑，节省空间；可以方便的更换不同类型的打印头，应用范围广泛；打印头利用较为成熟的点胶阀作为主体部分，打印精度高，组装简单，成本低。本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有较高的利用和推广价值。

技术领域

本发明涉及3D生物打印领域，尤其是一种挤出式生物3D打印机

背景技术

3D打印作为一种快速发展的新技术，能够精确地实现多材料和多尺度的制造。生物3D打印技术就源于3D打印技术，此技术通过计算机设计模型生成路径，调控打印速率，逐层打印模型，利用由细胞、聚合物、生长调节剂和药物组成的生物墨水打印出可以模拟细胞生长环境的组织结构，为解决组织工程所面临的问题提供了新的思路。

3D打印技术目前可以有效地应用于组织工程方面的有基于喷墨的生物3D打印、基于光的生物3D打印和基于挤出的生物3D打印。其中，基于挤出的生物3D打印是最常应用于组织工程的生物3D打印技术。这种技术的原理是将热熔性或热融性的生物材料放入料筒内升温使得材料变成半流动性的熔融状态，再受力挤出并冷却成型在打印平台上，层层堆积成型。它可以打印的生物材料十分广泛，包括水凝胶、共聚物和球形细胞团。挤出式打印的挤出方式主要有螺杆式挤出、机械式挤出和气动式挤出。其中，气动式挤出是指料筒内预先装料，采用气动方式驱动活塞使得材料挤出的打印方式，与其他挤出方式相比具有挤出口可以控制、响应较快的优点，因此得到了广泛的应用。

细胞支架因为需要模拟细胞的生存环境，因此既需要具有良好的生物相容性，以满足细胞外基质条件，又需要具有一定的机械性能，以为细胞生长提供支撑，同时有些支架内需要添加血管结构，以更好地模拟人体的组织结构。目前广泛应用于生物打印的、单一的材料很难同时满足以上要求，往往需要多种材料共同打印，以满足多材料、复杂结构的生物支架的需求。因此，开发一种低成本、可同时打印多种材料以及同轴结构的多喷头气动挤出式生物3D打印机具有十分必要，并且在生物支架的制备中具有重要的实用价值。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种低成本、打印头头易更换的气动挤出式多喷头生物3D打印机，以解决打印机成本高、无法满足多材料共同打印、同轴结构共同打印、打印头不易更换等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种气动挤出式多喷头生物3D打印机，包括固定在打印机底座上的打印头总固定架，所述打印头总固定架上通过Z轴调平装置固定有四个打印头；所述的四个打印头包括一个常温打印头、一个同轴打印头和两个结构相同的高温打印头；所述高温打印头和所述常温打印头均分别包括与一个点胶针筒相连的点胶阀，所述点胶阀上安装有鲁尔点胶针头；每个高温打印头的点胶针筒上设有加热块，所述加热块上设有1个温度传感器；所述同轴打印头包括分别与两个点胶针筒相连的两个点胶阀，其中一个点胶阀上安装有同轴点胶针头，另一个点胶阀上安装弯曲点胶针头，所述同轴点胶针头包括第一进料孔和第二进料孔，所述弯曲点胶针头通过连接软管与所述同轴点胶针头的第二进料孔连通；所述同轴打印头工作时，与所述同轴点胶针头相连的点胶针筒内添加牺牲材料，与所述弯曲点胶针头相连的点胶针筒内添加生物材料；所述同轴打印头的两个点胶阀同时挤出牺牲材料和生物材料，使生物材料和牺牲材料分别通过同轴点胶针头的第一进料孔和第二进料孔同时挤压在打印平台上，中间的牺牲材料消失后，由生物材料形成中空管状结构；所述Z轴调平装置包括分别由螺杆驱动的4个燕尾槽滑台，每个打印头均固定在各自独立的打印头固定架上，每个打印头分别通过各自独立的打印头固定架与其中的一个燕尾槽滑台固定；打印之前通过调整所述燕尾槽滑台上的驱动螺杆，使四个打印头的针头均处在同一水平面上，并通过锁紧螺母固定。

进一步讲，本发明所述的气动挤出式多喷头生物3D打印机，其中：