本發(fā)明涉及3d打印領域，特別涉及一種多噴頭生物3d打印機的供料系統(tǒng)。

背景技術：

在現(xiàn)實生活中，當遇到嚴重疾病如感染、腫瘤、創(chuàng)傷等時，造成了骨、皮膚等組織損傷，臨床上一般最常用的采用自體組織移植、異體組織移植。然而自體組織移植容易引發(fā)二次損傷以及帶來額外疼痛、數(shù)量有限的問題。異體組織移植由于排斥反應的問題，會導致組織修復過程失敗，以及對患者今后的生活帶來不便，增加組織修復的費用。另外異體組織不足也對組織修復提出了嚴峻了考驗，每年有成千上萬的患者在承受病痛的折磨。組織工程通過細胞、生長信息、支架為元素，在體外或體內(nèi)構建組織和器官，為患者帶了希望。3d打印由于增材制造的方法能打印出各種復雜的結構支架，對組織工程意義巨大。

生物3d打印機是一種能夠在三維數(shù)字模型驅(qū)動下，按照增材制造的原理來裝配生物材料或細胞單元，制造醫(yī)療器械、組織工程支架和組織器官等的裝備。其與一般3d打印機區(qū)別在于其原材料是生物模塊而不是塑料。多噴頭3d打印機通過不同噴頭的切換能實現(xiàn)不同材料支架的打印工作。由于人體組織內(nèi)部含有多種材料，所以我們打印出的組織工程支架應模擬人體內(nèi)復雜的生理環(huán)境，多種材料是3d打印的支架必不可少的要求。利用多噴頭生物3d打印機生產(chǎn)出不同材料復雜結構的再生支架。

市面的生物3d打印機的供料部分總是難以實現(xiàn)穩(wěn)定精準的供料，或者只能實現(xiàn)單一材料供料的條件，而且供料系統(tǒng)結構繁瑣，大多采用的是螺桿擠出的方式來進行供料，采用氣壓作為動力源，能滿足保證細胞的存活率、無污染等生物方面的要求。另外氣動供料系統(tǒng)能減小打印頭的重量，能使3d打印機打印更有效率?，F(xiàn)有的多噴頭生物3d打印機難以實現(xiàn)供料系統(tǒng)切換之后的精確供料，難以通過上位機來實現(xiàn)對供料系統(tǒng)中的氣壓值以及供料系統(tǒng)實時啟停進行調(diào)控。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種多噴頭生物3d打印機的供料系統(tǒng)，通過該供料系統(tǒng)實時控制多種噴頭的切換供料的問題，通過控制器來控制三位五通閥的處于左、中、右三位來實現(xiàn)不同供料氣路的通斷，另外通過二位五通電磁閥的左右位的切換實現(xiàn)兩個噴頭的切換。通過電磁閥來是否處于中位來實現(xiàn)檢測供料系統(tǒng)的通斷，通過溫度傳感器和加熱元件來保證擠出噴頭中的生物材料處于恒溫狀態(tài)，為多噴頭的3d打印機的實時切換供料提供了保障。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種多噴頭生物3d打印機的供料系統(tǒng)，包括有壓力源、空氣過濾器、減壓安全閥、第一壓力表、干燥器、比例調(diào)壓閥、第二壓力表、三位五通電磁閥、第一兩位五通電磁閥、1-4號無菌過濾器、第二兩位五通電磁閥、1-4號擠出噴頭和控制器；所述壓力源依次通過空氣過濾器、減壓安全閥、干燥器連接比例調(diào)壓閥，所述比例調(diào)壓閥的輸出端連接三位五通電磁閥的進氣口，三位五通電磁閥的出氣口連接兩位五通電磁閥的進氣口，在所述減壓安全閥和干燥器之間設置第一壓力表，在比例調(diào)壓閥和三位五通電磁閥之間設置第二壓力表；1號擠出噴頭、2號擠出噴頭分別通過1號無菌過濾器、2號無菌過濾器連接第一兩位五通電磁閥，3號擠出噴頭、4號擠出噴頭分別通過3號無菌過濾器、4號無菌過濾器連接第二兩位五通電磁閥。

所采用的壓力源為微型氣泵。

所述三位五通電磁閥采用中封式電磁閥，其信號輸入端與控制器相連。

所述兩位五通電磁閥的信號輸入端與控制器相連。

所述比例調(diào)壓閥的信號輸入端、輸出端均與控制器相連。

所述1-4號擠出噴頭內(nèi)設有溫度傳感器以及加熱裝置，所述溫度傳感器的輸出端與控制器相連，加熱元件的輸入端與控制器相連?？刂破鹘邮諟囟葌鞲衅鞯哪M信號，控制加熱元件加熱物料，從而實現(xiàn)供料系統(tǒng)的溫度控制。

所述1-4號無菌過濾器輸入端連接相對應的兩位五通電磁閥，輸出端連接相對應的1-4號擠出噴頭的進氣口。

通過上位機與控制器通信，控制器通過比例調(diào)壓閥進行模擬量輸入輸出來實現(xiàn)對供料系統(tǒng)中的氣壓值的控制。比例調(diào)壓閥自帶有壓力反饋，并能將壓力信號轉(zhuǎn)化為0-10v的模擬信號，反饋給控制器?？刂破鹘o比例調(diào)壓閥一個0-10v的模擬信號，來實現(xiàn)控制器對比例調(diào)壓閥的控制，上位機與控制器基于以太網(wǎng)實現(xiàn)通信，從而通過上位機的控制界面對比例閥的控制，表現(xiàn)在供料系統(tǒng)中就是壓力的實時控制與監(jiān)測。

多個噴頭的切換以及供料暫停與啟動通過三個電磁閥的通斷來實現(xiàn)的，三個電磁閥的輸入端均與控制器連接，控制器通過數(shù)字輸出端的控制來實現(xiàn)電磁閥的換向，通過電磁閥處于不同的位來實現(xiàn)供料系統(tǒng)中的不同功能，通過三個電磁閥的配合來實現(xiàn)供料系統(tǒng)的啟動與停止，以及多個供料裝置的切換工作。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1.能通過上位機來設定一個壓力值，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)與控制器通信，控制器輸出電壓模擬信號，然后比例調(diào)節(jié)閥接收到電壓模擬信號來對供料系統(tǒng)中的壓力進行調(diào)節(jié)。該供料系統(tǒng)能實現(xiàn)從上位機到供料執(zhí)行機構之間的連通。

2.通過溫度傳感器和加熱裝置保證了擠出噴頭中物料保持在常溫下，為生物材料的活性和粘度提供了保障。

3.通過控制器給三個電磁閥數(shù)字信號來控制電磁閥處在不同位，從而實現(xiàn)不同氣路切換以及供料啟停功能。該供料系統(tǒng)供料控制簡單，穩(wěn)定，供料切換迅速，能實現(xiàn)在上位機上對噴頭的切換工作，供料連續(xù)穩(wěn)定。本供料系統(tǒng)可廣泛地用在打印多種液體材料的3d打印機上。

附圖說明

圖1多噴頭生物3d打印機的供料示意圖。

圖2供料系統(tǒng)的控制模塊。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明所保護的內(nèi)容不局限于以下所述。

如圖1所示，一種多噴頭生物3d打印機的供料系統(tǒng)，包括有壓力源1、空氣過濾器2、減壓安全閥3、第一壓力表4、干燥器5、比例調(diào)壓閥6、第二壓力表7、三位五通電磁閥8、第一兩位五通電磁閥9、1-4號無菌過濾器10、11、15、16、第二兩位五通電磁閥14、1-4號擠出噴頭12、13、17、18和控制器19；所述壓力源1依次通過空氣過濾器2、減壓安全閥3、干燥器5連接比例調(diào)壓閥6，所述比例調(diào)壓閥6的輸出端連接三位五通電磁閥8的進氣口，三位五通電磁閥8的出氣口連接兩位五通電磁閥9、14的進氣口，在所述減壓安全閥3和干燥器5之間設置第一壓力表4，在比例調(diào)壓閥6和三位五通電磁閥8之間設置第二壓力表7；1號擠出噴頭12、2號擠出噴頭13分別通過1號無菌過濾器10、2號無菌過濾器11連接第一兩位五通電磁閥9，3號擠出噴頭17、4號擠出噴頭18分別通過3號無菌過濾器15、4號無菌過濾器16連接第二兩位五通電磁閥14。

所采用的壓力源1為微型氣泵。

所述三位五通電磁閥8采用中封式電磁閥，其信號輸入端與控制器19相連。

所述兩位五通電磁閥9、14的信號輸入端與控制器19相連。

所述比例調(diào)壓閥6的信號輸入端、輸出端均與控制器19相連。

所述1-4號擠出噴頭12、13、17、18內(nèi)設有溫度傳感器21以及加熱裝置20，所述溫度傳感器21的輸出端與控制器19相連，加熱元件的輸入端與控制器19相連。

所述1-4號無菌過濾器10、11、15、16輸入端連接相對應的兩位五通電磁閥9、14，輸出端連接相對應的1-4號擠出噴頭12、13、17、18的進氣口。

供料系統(tǒng)中壓力的實時控制功能的實現(xiàn)，通過減壓安全閥3設定一個安全壓力值來進行壓力的初步調(diào)節(jié)，然后通過上位機實時給定控制器19一個所需要的壓力值，控制器19輸出壓力模擬信號來控制比例調(diào)壓閥6輸出端的氣壓，另外比例調(diào)壓閥6根據(jù)輸出端的氣壓值產(chǎn)生一個壓力模擬信號，進而反饋給控制器19，從而實現(xiàn)上位機對供料系統(tǒng)的實時監(jiān)控與調(diào)節(jié)。

本發(fā)明系統(tǒng)的工作原理如下：

供料系統(tǒng)中氣路的切換以及供料的暫停功能實現(xiàn)，當三位五通電磁閥8處于中位的時候，供料系統(tǒng)暫停供料。采用中封式的三位五通電磁閥8是為了在暫停供料的時候，供料系統(tǒng)中的氣壓值仍能保持在一個穩(wěn)定的壓力值。當三位五通電磁閥8左邊的電磁線圈通電，右邊線圈不通電時，左邊氣路實現(xiàn)連通，1號擠出噴頭12擠出物料；然后當?shù)谝粌晌晃逋姶砰y9的電磁線圈通電后，第一兩位五通電磁閥9處于左位，2號擠出噴頭13擠出物料；當三位五通電磁閥8右邊的電磁線圈通電，左邊線圈不通電時，右邊氣路實現(xiàn)連通，3號擠出噴頭17擠出物料；然后當?shù)诙晌晃逋姶砰y14的電磁線圈通電后，第二兩位五通電磁閥14處于左位，4號擠出噴頭18擠出物料。電磁線圈電路的通斷是由控制器19輸出的數(shù)字模擬信號來實現(xiàn)電磁閥的位控制。