[发明专利]一种一体化生物3D打印机打印腔体环境控制系统及控制方法

说明书

本发明提供一种一体化生物3D打印机打印腔体环境控制系统和控制方法，所述系统包括控制模块，以及依次连接的通风模块、高效过滤模块、冷凝除湿模块、加热加湿模块和空气分配模块，其中，所述空气分配模块设置在所述生物3D打印机打印腔体的顶部，通风模块与打印腔体内部及生物3D打印机外部连通，通风模块、高效过滤模块、冷凝除湿模块、加热加湿模块和空气分配模块均与控制模块连接。本发明可以对生物3D打印机打印腔体内的温度、湿度、无菌环境、风速、风量及风向进行一体化控制，而且可以使打印腔体内的环境维持一个稳定的状态，满足高精度生物3D打印的需求。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，更具体地，涉及一种一体化生物3D打印机打印腔体环境控制系统及控制方法。

背景技术

3D打印机是实现生物3D打印技术的关键设备，其环境控制也必须非常精确，以得到无菌、稳定的环境。3D打印机的受控环境需要满足生物3D打印的成型要求和精度要求，保证成型的顺利进行以及细胞的存活和生长。

目前对生物打印机打印环境的控制主要有两种方式。第一种是将生物打印机放入生物安全柜或超净台中，以获得无菌的操作环境。这种方法的优点是生物打印机无需自带环境控制，由生物安全柜或超净台即可得到近无菌环境，且可以方便地在打印过程中进行操作而不会破坏近无菌环境；但缺点是打印环境中的温湿度、风量、风速不能单独调节，会影响打印过程。第二种是生物3D打印机自带环境控制模块，比如温度控制、湿度控制、紫外灯杀菌等，这种方式的优点是可以仅在一个设备上即可得到受控的腔体环境，可以根据不同的打印要求单独调节各个参数，得到合适的打印环境；但缺点是该方式几乎不能在打印过程中进行操作，否则会破坏受控环境，且受控环境的稳定性较差。同时，上述环境控制方式均未对腔体环境中的气流走向和风速进行调节。

发明内容

为克服上述现有技术中的至少一种缺陷，本发明的目的在于提供一种一体化生物3D打印机打印腔体环境控制系统。该环境控制系统能够对生物打印机打印腔体中的温度、湿度、无菌环境、出风走向、风速和风量等进行一体化控制，而且可以使打印腔体内的环境维持一个稳定状态，满足高精度生物3D打印的需求。

本发明的另一个目的是提供一种一体化生物3D打印机打印腔体环境的控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种一体化生物3D打印机打印腔体环境控制系统，包括控制模块，以及依次连接的通风模块、高效过滤模块、冷凝除湿模块、加热加湿模块和空气分配模块，其中，所述空气分配模块设置在所述生物3D打印机打印腔体的顶部，所述通风模块与打印腔体内部及生物3D打印机的外部连通，所述通风模块、高效过滤模块、冷凝除湿模块、加热加湿模块和空气分配模块均与所述控制模块电连接。控制模块控制通风模块的风量、控制高效过滤模块对通入的空气进行过滤，控制冷凝除湿模块对通入的空气进行除湿降温，控制加热加湿模块对通入的空气进行加热加湿，以及控制空气分配模块对进入打印腔体的空气进行分配，实现对生物3D打印机打印腔体内的温度、湿度、无菌环境、风速、风量及风向进行一体化控制，使打印腔体内的环境维持一个稳定的状态。

进一步的，所述通风模块包括第一风机和第二风机，所述第一风机的进风口与所述生物3D打印机的外部连通，所述第二风机的进风口与打印腔体内部连通，所述第一风机和第二风机的出风口均与所述高效过滤模块的进风口连接，所述第一风机和第二风机的进风口上设有过滤网，所述第一风机和第二风机与所述控制模块电连接。所述第一风机和第二风机均为大功率静音风机，第一风机负责将外部环境中空气送入高效过滤模块，第二风机负责将打印腔体内部环境中的部分空气再抽入高效过滤模块，以维持打印腔体内的空气质量。第一风机和第二风机的进风口上的过滤网能够防止颗粒物进入高效过滤模块。

进一步的，所述高效过滤模块包括至少一个高效过滤器，高效过滤器滤芯级别较高，滤芯空隙较小，可以有效过滤细菌等微生物和细小灰尘，除去空气中0.5μm以上的颗粒物和杂质，使通出空气达到百级水平，获得相对无菌的空气。