生物打印機溫控系統(tǒng)和生物打印機的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物打印機技術(shù)領域，特別涉及一種生物打印機溫控系統(tǒng)和生物打印機。
【背景技術(shù)】
[0002]生物3D打印是指通過3D打印的原理和方法，將生物材料(包括天然生物材料和合成生物材料或細胞溶液)打印成為設計的三維結(jié)構(gòu)體的技術(shù)。由于生物3D打印的打印材料為生物材料，與普通的3D打印技術(shù)相比，生物打印機的一個特點在于其需要為打印材料提供適宜其生存、生長以及具有良好生物學功能的條件，而溫度是其中一項重要的控制指標。
[0003]目前，生物打印機通常設有溫控系統(tǒng)，該溫控系統(tǒng)用于對生物打印材料容器進行溫度控制，其通常包括熱交換部件和散熱裝置，其中熱交換部件用于通過導熱套與生物打印材料容器進行熱交換，散熱裝置則用于實現(xiàn)熱交換部件與環(huán)境之間的熱交換。然而，現(xiàn)有的生物打印機溫控系統(tǒng)具有以下幾方面的問題:
[0004](I)對于現(xiàn)有的生物打印機溫控系統(tǒng)，生物材料容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。原因之一在于生物打印機溫控系統(tǒng)只能夠?qū)ι锎蛴〔牧先萜鬟M行溫度控制，而無法對噴嘴部分以及流道部分進行溫控，同時由于生物材料均具有一定的粘性，因此，打印材料容易在溫度得不到有效控制的噴嘴及流道部分中發(fā)生堵塞，這種現(xiàn)象隨著打印材料黏度的增加而愈加明顯，從而影響整個生物打印機的打印效率，尤其是當打印平面為非平面時，為了更好適應打印需求而采用較長噴嘴時，問題更明顯。另外，現(xiàn)有的生物打印機溫控系統(tǒng)難以適用于流動特性隨著溫度變化而變化的打印材料，導致現(xiàn)有的生物打印機在打印材料的選擇上存在較大的限制。
[0005](2)現(xiàn)有的生物打印機溫控系統(tǒng)難以實現(xiàn)對生物打印容器的均勻溫控。在現(xiàn)有技術(shù)中，由于空間限制等原因，熱交換部件無法全面地覆蓋導熱套，在導熱套上容易出現(xiàn)熱交換部件覆蓋不到的盲區(qū)，這樣的結(jié)構(gòu)容易造成對生物打印材料容器加熱不均，導致生物材料受熱不均勻等問題，導致生物材料存活率下降、生物功能下降等的風險增大;而若將熱交換部件全部覆蓋于導熱套上，則熱交換部件上的散熱裝置難以布局，通常情況下只能附著于整個結(jié)構(gòu)的外部，使得結(jié)構(gòu)整體外凸、不利于整體結(jié)構(gòu)布置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的一個技術(shù)問題是:現(xiàn)有的生物打印機溫控系統(tǒng)沒有對從生物打印容器到噴嘴之間的流道中的生物材料進行溫控，導致生物材料在流道中流動性不好而出現(xiàn)堵塞的問題，并且由于生物材料在流道中的溫度沒有得到控制，以致出現(xiàn)生物材料的存活率較低、生物功能下降等的風險。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種生物打印機溫控系統(tǒng)，包括流道溫控系統(tǒng)，所述流道溫控系統(tǒng)用于控制生物打印機的生物打印材料容器的出口與生物打印機的噴嘴之間的流道的溫度，以使所述流道的溫度與生物打印材料所需要的溫度相一致。
[0008]進一步地，所述生物打印機溫控系統(tǒng)包括容器溫控系統(tǒng)，所述容器溫控系統(tǒng)包括熱交換裝置，所述熱交換裝置用于與生物打印材料容器進行熱交換，以控制生物打印材料容器的溫度與其所盛裝的生物打印材料所需要的溫度相一致，所述生物打印機溫控系統(tǒng)還包括設置在所述生物打印材料容器與所述熱交換裝置之間的第一均熱板，所述第一均熱板用于實現(xiàn)所述熱交換裝置與所述生物打印材料容器之間的均勻熱傳遞。
[0009]進一步地，所述熱交換裝置包括熱交換部件和散熱裝置，所述熱交換部件能夠?qū)λ錾锎蛴〔牧先萜鬟M行加熱和制冷，所述第一均熱板設置在所述生物打印材料容器與所述熱交換部件的第一側(cè)之間，所述熱交換部件的第二側(cè)與所述散熱裝置連接，所述散熱裝置用于實現(xiàn)所述熱交換部件與環(huán)境之間的熱傳遞。
[0010]進一步地，所述容器溫控系統(tǒng)還包括第二均熱板，所述第二均熱板設置在所述熱交換部件的第二側(cè)與所述散熱裝置之間，用于實現(xiàn)所述熱交換部件與所述散熱裝置之間的均勻熱傳遞。
[0011]進一步地，所述散熱裝置包括散熱片組和散熱風扇，所述散熱片組與所述熱交換部件的第二側(cè)連接，所述散熱風扇用于實現(xiàn)所述散熱片組與環(huán)境之間的熱傳遞，所述第二均熱板設置在所述熱交換部件的第二側(cè)與所述散熱片組之間，用于實現(xiàn)所述熱交換部件與所述散熱片組之間的均勻熱傳遞。
[0012]進一步地，所述散熱風扇的出風口背離所述生物打印機的打印平臺設置。
[0013]進一步地，所述散熱風扇為調(diào)速風扇，所述容器溫控系統(tǒng)還包括散熱溫度檢測控制裝置，所述散熱溫度檢測控制裝置用于檢測所述散熱片組的溫度并能夠依據(jù)所述散熱片組的溫度與環(huán)境溫度的差值來控制所述散熱風扇是否開啟以及調(diào)節(jié)所述散熱風扇的轉(zhuǎn)速。
[0014]進一步地，所述容器溫控系統(tǒng)還包括容器溫度檢測控制裝置，所述容器溫度檢測控制裝置用于檢測所述生物打印材料容器的溫度并反饋給所述熱交換裝置以形成對所述生物打印材料容器溫度的閉環(huán)控制。
[0015]進一步地，所述生物打印機溫控系統(tǒng)還包括噴嘴溫控系統(tǒng)，所述噴嘴溫控系統(tǒng)用于控制生物打印機的噴嘴的溫度，以使所述噴嘴的溫度與所述生物打印材料所需要的溫度相一致。
[0016]進一步地，所述噴嘴溫控系統(tǒng)包括噴嘴導熱塊，所述噴嘴導熱塊設置在所述噴嘴的外周。
[0017]進一步地，所述流道溫控系統(tǒng)包括流道導熱塊，所述流道導熱塊設置在生物打印材料容器的出口與噴嘴之間的流道的外周。
[0018]進一步地，所述生物打印機溫控系統(tǒng)包括兩個獨立的所述容器溫控系統(tǒng)，其中一個容器溫控系統(tǒng)用于對所述生物打印材料容器的第一材料容器進行溫度控制，其中另一個容器溫控系統(tǒng)用于對所述生物打印材料容器的第二材料容器進行溫度控制。
[0019]進一步地，所述熱交換部件包括半導體制冷片。
[0020]本發(fā)明還提供一種生物打印機，包括前述的生物打印機溫控系統(tǒng)。
[0021]進一步地，包括生物打印材料容器，所述生物打印材料容器包括第一材料容器和第二材料容器，所述生物打印機的噴嘴與所述第一材料容器和所述第二材料容器之一的出口通過所述流道連通，在所述流道外周設有流道導熱塊。
[0022]進一步地，在所述噴嘴的外周上設有噴嘴導熱塊，所述流道從所述出口依次穿過所述流道導熱塊和所述噴嘴導熱塊與所述噴嘴連通。
[0023]進一步地，在所述噴嘴導熱塊中的所述流道的外周上設有隔熱層，用于隔離來自所述噴嘴導熱塊的熱量。
[0024]進一步地，所述隔熱層設置于所述流道與所述噴嘴導熱塊之間。
[0025]本發(fā)明所提供的生物打印機溫控系統(tǒng)，通過設置流道溫控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對生物打印材料容器到噴嘴之間的流道的溫度控制，從而可以有效解決目前打印材料容易在流道處發(fā)生堵塞的問題，有效提高生物打印機的打印效率
[0026]另外，通過在生物打印材料容器和熱交換裝置之間設置均熱板，能夠?qū)崿F(xiàn)對生物打印材料容器的均勻溫控，從而提高打印材料的存活率，保證打印材料的生物功能;并且由于無須將熱交換部件全部覆蓋于生物打印材料容器上即可實現(xiàn)對整個生物打印材料容器溫度的均勻控制，從而能夠方便散熱裝置的布局設置，使得整體結(jié)構(gòu)更加緊湊美觀。
[0027]此外，本發(fā)明通過設置噴嘴溫控系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對噴嘴的溫度控制，從而可以有效解決目前打印材料容易在噴嘴處發(fā)生堵塞的問題，尤其是當打印平面為非平面時，為了更好適應打印需求而采用較長噴嘴時，效果更明顯，有效提高生物打印機的打印效率。
[0028]本發(fā)明為生物打印機提供了溫控系統(tǒng)，用于控制生物打印機的溫度，溫控使生物打印機的溫度更均勻，有助于提供細胞的存活率和生物功能，可以使得打印目標實現(xiàn)的更理想。
[0029]通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行詳細描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0031]圖1示出本發(fā)明一實施例的生物打印機溫控系統(tǒng)的安裝于生物