《一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统及生物3D打印机.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统及生物3D打印机.pdf（9页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710829386.0 (22)申请日 2017.09.14 (71)申请人 广州迈普再生医学科技有限公司 地址 510663 广东省广州市高新技术产业 开发区科学城揽月路80号E区第三层 (72)发明人 张传杰 唐学文 袁玉宇 肖芳煌 钟怀秋 陈瑞 (74)专利代理机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 代理人 冯振宁 (51)Int.Cl. A61L 2/10(2006.01) A61L 2/26(2006.01) F21K 9/20(2016.01) F21。
2、V 5/08(2006.01) F21V 15/02(2006.01) F21V 23/00(2015.01) F21V 23/04(2006.01) (54)发明名称 一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统及 生物3D打印机 (57)摘要 本发明提供一种生物3D打印机成型室灭菌 照明系统。 一种生物3D打印机成型室灭菌照明系 统， 其中， 包括外壳和设于外壳底部， 并与外壳围 成一个腔体的支撑板， 支撑板的一侧设有光扩散 板， 支撑板的另一侧设有第一进气口、 第二进气 口和出气口， 第一进气口上设有第一开关装置， 第二进气口上设有空气处理器和第二开关装置， 出气口上设有抽风装置， 外壳顶部的内。
3、壁上与光 扩散板对应的位置设有LED灯和紫外灯， 紫外灯 为能够产生短波紫外线和真空紫外线的紫外线 灯， 外壳与支撑板围成的腔体中设有臭氧浓度传 感器。 本发明还提供一种具有上述灭菌照明系统 的3D打印机。 本发明利用两种特定波段的紫外线 互相协助的方式实现了生物3D打印机密闭成型 室高效无死角灭菌的目的。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 107469101 A 2017.12.15 CN 107469101 A 1.一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统， 其特征在于， 包括外壳 （1） 和设于所述外壳 （1） 底部， 并与所述外壳 （1） 围成一个腔体的支撑板 （2） ， 所述支。
4、撑板 （2） 的一侧设有光扩散 板 （3） ， 支撑板 （2） 的另一侧设有第一进气口 （4） 、 第二进气口 （5） 和出气口 （6） ， 所述第一进 气口 （4） 上设有第一开关装置， 所述第二进气口 （5） 上设有空气处理器 （7） 和第二开关装置， 所述出气口 （6） 上设有抽风装置 （8） ， 所述外壳 （1） 顶部的内壁上与所述光扩散板 （3） 对应的 位置设有LED灯 （9） 和紫外灯 （10） ， 所述紫外灯 （10） 为能够产生短波紫外线和真空紫外线的 紫外线灯。 2.根据权利要求1所述的一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统， 其特征在于， 所述第 一开关装置包括设在所述支撑。
5、板 （2） 内侧并与所述第一进气口 （4） 连通的第一流道腔 （12） ， 以及设在所述第一流道腔 （12） 上的第一电磁阀 （13） 。 3.根据权利要求1所述的一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统， 其特征在于， 所述第 二开关装置包括设在所述支撑板 （2） 内侧并与所述第二进气口 （5） 连通的第二流道腔 （14） ， 以及设在所述第二流道腔 （14） 上的第二电磁阀 （15） 。 4.根据权利要求1所述的一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统， 其特征在于， 所述外 壳 （1） 与所述支撑板 （2） 围成的腔体中设有臭氧浓度传感器 （11） 。 5.根据权利要求1所述的一种生物3D打印机。
6、成型室灭菌照明系统， 其特征在于， 所述空 气处理器 （7） 的滤芯以二氧化锰、 氧化铜或者活性炭为主要材质。 6.根据权利要求1所述的一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统， 其特征在于， 所述光 扩散板 （3） 的材质为二氧化硅玻璃、 石英玻璃、 蓝宝石板、 PC板、 PMMA板或PS板中的任意一 种。 7.根据权利要求1所述的一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统， 其特征在于， 所述紫 外灯 （10） 产生的短波紫外线的波长为253255nm， 所述紫外灯 （10） 产生的真空紫外线的波 长为185nm。 8.根据权利要求1所述的一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统， 其特征在于， 所述抽。
7、 风装置 （8） 为风扇。 9.一种生物3D打印机， 其特征在于， 包括权利要求1-9任一项所述灭菌照明系统。 10.根据权利要求9所述的生物3D打印机， 其特征在于， 还包括3D打印平台、 成型室、 控 温系统和操控系统， 所述3D打印平台设置在所述成型室内， 所述灭菌照明系统和控温系统 均设在所述成型室上方， 且所述3D打印平台和控温系统均与所述操控系统连接， 所述灭菌 照明系统的抽风装置 （8） 、 LED灯 （9） 、 紫外灯 （10） 、 臭氧浓度传感器 （11） 、 第一电磁阀 （13） 和 第二电磁阀 （15） 均与所述操控系统连接。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 1。
8、07469101 A 2 一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统及生物3D打印机 技术领域 0001 本发明涉及3D打印设备技术领域， 更具体地， 涉及一种生物3D打印机成型室灭菌 照明系统及生物3D打印机。 背景技术 0002 生物3D打印技术是借助3D打印的原理将具有生物相容性的材料或者细胞直接打 印成所需要的三维结构。 生物3D打印技术对成型室内的环境要求极高， 所以在生物3D打印 开始之前都需要对成型室内进行灭菌处理。 常用的灭菌处理方式有热力灭菌和紫外灭菌两 种。 其中， 热力灭菌主要是利用高温使菌体蛋白质变性或凝固， 代谢发生障碍， 导致细菌死 亡。 比较典型的有焚烧法、 煮沸法、 。
9、巴氏消毒法、 高压蒸汽灭菌法等。 由于热力技术固有的使 用限制， 使得该方法不能针对具有热不稳定性的物品进行灭菌处理。 高温高压可能会导致 此类物品产生变形甚至融化， 造成不可修复性破坏。 0003 紫外灭菌是一种利用紫外线LED灯或者汞蒸气紫外灯产生的紫外线杀死细菌等微 生物的技术， 由于其有效性、 经济性、 安全性的优点被广泛应用于各种灭菌消毒领域。 在空 气净化领域， 也可以通过紫外线消毒的方式杀灭空气中的有害微生物， 达到提高空气质量 的目的。 紫外线会破坏微生物的 DNA、 RNA， 可以有效杀死微生物。 0004 但由于紫外线的穿透能力较弱， 只能对物品的表面进行灭菌消毒， 并且，。
10、 由于光的 传播方式， 在物品背光处由于没有紫外线照射， 也不能形成有效的灭菌处理。 发明内容 0005 本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷， 提供一种生物3D打印机成型室 灭菌照明系统。 一方面， 本发明提供了一种利用两种特定波段的紫外线互相协助的方式实 现生物3D打印机密闭成型室高效无死角灭菌的目的， 且在灭菌结束后能够快速有效地将成 型室中的臭氧进行消除， 避免打印时臭氧对细胞等生物材料的破坏。 另一方面， 本发明提供 了一种3D打印机成型室的照明系统的设计， 不仅解决了生物3D打印操作时光线不足的问 题， 而且通过将照明系统和灭菌系统进行巧妙结合， 将其整合为一个独立的模块， 。
11、可以有效 减少设备的体积和复杂程度， 并且提高了灭菌照明系统的易安装性和装配灵活性。 0006 本发明的另一个目的是提供一种具有上述灭菌照明系统的生物3D打印机。 0007 为解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案是： 一种生物3D打印机成型室灭菌 照明系统， 其中， 包括外壳和设于所述外壳底部， 并与所述外壳围成一个腔体的支撑板， 所 述支撑板的一侧设有光扩散板， 支撑板的另一侧设有第一进气口、 第二进气口和出气口， 所 述第一进气口上设有第一开关装置， 所述第二进气口上设有空气处理器和第二开关装置， 所述出气口上设有抽风装置， 所述抽风装置优选为风扇； 所述外壳顶部的内壁上与所述光 扩散。
12、板对应的位置设有LED灯和紫外灯， 所述紫外灯为能够产生短波紫外线 （UVC） 和真空紫 外线 （VUV） 的紫外线灯。 0008 优选地， 所述紫外灯产生的短波紫外线的波长为253255nm， 所述紫外灯产生的真 说 明 书 1/5 页 3 CN 107469101 A 3 空紫外线的波长为185nm。 0009 优选地， 所述外壳与所述支撑板围成的腔体中设有臭氧浓度传感器。 0010 本发明的灭菌照明系统是安装在生物3D打印机成型室的上方， 该灭菌照明系统可 以为成型室提供照明也可以对成型室进行灭菌处理。 在进行生物3D打印前， 最重要的准备 工作是对打印机的成型室进行全面的灭菌消毒。 本。
13、发明中， 在外壳内壁上设置了能够产生 短波紫外线 （UVC） 和真空紫外线 （VUV） 的紫外线灯， 因此可以提供一种紫外线直接灭菌和臭 氧灭菌结合的双重灭菌处理方法。 其中， 紫外线直接灭菌由波长为253255nm的紫外线完 成， 253255nm波段的紫外线本身具有较强的杀菌作用， 在设计时， 只需要将紫外线灯安装 在距离光扩散板较近的位置处， 利用光扩散板将253255nm波段的紫外线扩散至成型室内 即可进行灭菌。 臭氧灭菌作为紫外灭菌的补充措施， 可以有效弥补紫外灭菌的弊端， 使得灭 菌更彻底。 臭氧产生的方式有多种， 在本发明中， 选用的是采用波长为185nm的紫外线照射 空气产生臭。
14、氧的方式。 185nm波段的紫外线本身不具有灭菌作用， 在此只利用其照射空气产 生臭氧的原理， 但是， 波长越短的紫外线穿透能力越弱， 如果强行让185nm波段的紫外线通 过光扩散板照射进成型室产生臭氧， 结果是臭氧生成率非常微弱， 几乎起不到杀菌作用。 为 此， 本发明特意在支撑板上设置了第一进气口和出气口， 且在第一进气口上设有第一开关 装置， 在出气口上设有抽风装置； 这样第一进气口允许成型室中的空气不断送到产生185nm 波长紫外线的紫外灯周围产生臭氧， 产生的臭氧被抽风装置推送回成型室中， 完成臭氧灭 菌过程。 0011 由于臭氧对细胞等生物材料具有一定的破坏作用， 因此当灭菌操作结。
15、束后， 需要 对成型室中遗留的臭氧尾气进行处理。 为此， 本发明在支撑板上还设置了第二进气口， 在第 二进气口上设有空气处理器和第二开关装置。 在臭氧灭菌阶段， 第一进气口上的第一开关 装置处于开启状态， 而第二进气口上的第二开关装置则处于关闭状态。 灭菌结束后， 关闭第 一进气口上的第一开关装置， 打开第二进气口上的第二开关装置， 从而保证含有臭氧尾气 的空气只能通过第二进气口上的空气处理器进入到灭菌照明系统内部， 然后再被抽风装置 推送回成型室中， 此过程中， 空气处理器会将空气中的臭氧含量降低。 成型室中的空气不断 经由第二进气口上的空气处理器循环滤清， 当臭氧浓度传感器检测成型室空气中。
16、臭氧浓度 恢复至正常水平后， 即可停止整个尾气处理进程。 至此， 整个打印准备阶段完成。 0012 当3D打印操作开始后， 需要外加光源对打印机成型室进行光线补充时， 即可开启 LED灯， LED灯可以通过手动开关触发， 也可以由3D打印机的操控系统统一控制开启， LED灯 产生的光线比较强烈刺眼， 此时可认为是线光源， 当线光源经过光扩散板的扩散后由线光 源变为均匀柔和的面光源， 面光源较线光源具有更好的舒适度和覆盖面积， 可以为成型室 内的3D打印操作区提供柔和充足的光照条件。 0013 进一步的， 所述第一开关装置包括设在所述支撑板内侧并与所述第一进气口连通 的第一流道腔， 以及设在所述。
17、第一流道腔上的第一电磁阀。 所述第二开关装置包括设在所 述支撑板内侧并与所述第二进气口连通的第二流道腔， 以及设在所述第二流道腔上的第二 电磁阀。 0014 进一步的， 所述空气处理器的滤芯以二氧化锰、 氧化铜或者活性炭为主要材质， 可 以有效降低成型室空气中的臭氧含量。 0015 进一步的， 所述光扩散板的材质为二氧化硅玻璃、 石英玻璃、 蓝宝石板、 PC板、 PMMA 说 明 书 2/5 页 4 CN 107469101 A 4 板或PS板中的任意一种。 0016 进一步的， 所述LED灯和紫外灯通过螺钉或卡扣的形式固定到所述外壳顶部的内 壁上。 卡扣固定方式可以满足LED灯和紫外灯的快速。
18、拆装。 0017 本发明还提供一种生物3D打印机， 其中， 包括上述灭菌照明系统。 进一步的， 还包 括3D打印平台、 成型室、 控温系统和操控系统， 所述3D打印平台设置在所述成型室内、 灭菌 照明系统和控温系统均设在所述成型室上方， 且所述3D打印平台和控温系统均与所述操控 系统连接， 所述灭菌照明系统的抽风装置、 LED灯、 紫外灯、 臭氧浓度传感器、 第一电磁阀和 第二电磁阀均与所述操控系统连接。 0018 与现有技术相比， 本发明的有益效果： 本发明的灭菌照明系统设置了能够产生短波紫外线和真空紫外线的紫外线灯， 短波紫 外线的波长为253255nm， 真空紫外线的波长为185nm， 。
19、其中， 波长为253255nm的紫外线能 够有效简便的杀死紫外线覆盖区域的细菌等微生物， 波长为185nm的紫外线可以和空气产 生臭氧进一步进行杀菌以弥补紫外线杀菌的不足， 通过紫外和臭氧双重灭菌方式实现对生 物3D打印机密闭成型室高效无死角灭菌。 0019 本发明将臭氧发生区设置在灭菌照明系统内部， 并通过第一进气口、 出气口及抽 风装置的配合将产生的臭氧推送到成型室中， 避免了波长为185nm的紫外线穿透能力低， 透 过光扩散板后在成型室内产生臭氧的生成率非常微弱的问题。 0020 本发明将臭氧发生区设置在非成型室， 并在第二进气口上设置了空气处理器， 通 过和出风口及抽风装置的配合， 可。
20、以消除成型室中灭菌处理之后的臭氧尾气， 使得成型室 空气中臭氧浓度恢复至正常水平， 避免打印时臭氧对细胞等生物材料的破坏。 0021 本发明在外壳内壁上设置了LED灯， 并在支撑板上与LED灯对应的位置设置了光扩 散板， 这样就能过为成型室内整个3D打印操作区提供柔和充足的光照条件， 而且通过将照 明系统和灭菌系统进行巧妙结合， 将其整合为一个独立的模块， 可以有效减少设备的体积 和复杂程度， 并且提高了灭菌照明系统的易安装性和装配灵活性。 附图说明 0022 图1是本发明的整体结构示意图。 0023 图2是本发明的爆炸结构示意图。 0024 图3是本发明的半剖结构示意图。 具体实施方式 00。
21、25 附图仅用于示例性说明， 不能理解为对本专利的限制； 为了更好说明本实施例， 附 图某些部件会有省略、 放大或缩小， 并不代表实际产品的尺寸； 对于本领域技术人员来说， 附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 附图中描述位置关系仅用于示例性 说明， 不能理解为对本专利的限制。 0026 实施例1 如图1到图3所示， 一种生物3D打印机成型室灭菌照明系统， 其中， 包括外壳1和设于所 述外壳1底部， 并与所述外壳1围成一个腔体的支撑板2， 所述支撑板2的一侧设有光扩散板 3， 支撑板2的另一侧设有第一进气口4、 第二进气口5和出气口6， 所述第一进气口4上设有第 说 明 书 3/5。
22、 页 5 CN 107469101 A 5 一开关装置， 所述第二进气口5上设有空气处理器7和第二开关装置， 所述出气口6上设有抽 风装置8， 抽风装置8为风扇； 所述外壳1顶部的内壁上与所述光扩散板3对应的位置设有LED 灯9和紫外灯10， 所述紫外灯10为能够产生短波紫外线 （UVC） 和真空紫外线 （VUV） 的紫外线 灯。 0027 本实施例中， 所述紫外灯10产生的短波紫外线 （UVC） 的波长为253255nm， 所述紫 外灯10产生的真空紫外线 （VUV） 的波长为185nm。 0028 如图2和图3所示， 所述外壳1与所述支撑板2围成的腔体中设有臭氧浓度传感器 11。 0029。
23、 本实施例的灭菌照明系统是安装在生物3D打印机成型室的上方， 该灭菌照明系统 可以为成型室提供照明也可以对成型室进行灭菌处理。 在进行生物3D打印前， 最重要的准 备工作是对打印机的成型室进行全面的灭菌消毒。 本发明中， 在外壳1内壁上设置了能够产 生短波紫外线 （UVC） 和真空紫外线 （VUV） 的紫外线灯， 因此可以提供一种紫外线直接杀菌和 臭氧杀菌结合的双重灭菌处理方法。 其中， 紫外线直接灭菌由波长为253255nm的紫外线完 成， 253255nm波段的紫外线本身具有较强的灭菌作用， 在设计时， 只需要将紫外线灯安装 在距离光扩散板3较近的位置处， 利用扩散板将253255nm波段。
24、的紫外线扩散至成型室内即 可进行灭菌。 臭氧灭菌作为紫外灭菌的补充措施， 可以有效弥补紫外灭菌的弊端， 使得灭菌 更彻底。 臭氧产生的方式有多种， 在本发明中， 选用的是采用波长为185nm的紫外线照射空 气产生臭氧的方式。 185nm波段的紫外线本身不具有灭菌作用， 在此只利用其照射空气产生 臭氧的原理， 但是， 波长越短的紫外线穿透能力越弱， 如果强行让185nm波段的紫外线通过 光扩散板3照射进成型室产生臭氧， 结果是臭氧生成率非常微弱， 几乎起不到灭菌作用。 为 此， 本发明特意在支撑板2上设置了第一进气口4和出气口6， 且在第一进气口4上设有第一 开关装置， 在出气口6上设有抽风装置。
25、8； 这样第一进气口4允许成型室中的空气不断送到产 生185nm波长紫外线的紫外灯10周围产生臭氧， 产生的臭氧被抽风装置8推送回成型室中， 完成臭氧灭菌过程。 0030 由于臭氧对细胞等生物材料具有一定的破坏作用， 因此当灭菌操作结束后， 需要 对成型室中遗留的臭氧尾气进行处理。 为此， 本发明在支撑板上还设置了第二进气口， 在第 二进气口上设有空气处理器和第二开关装置。 在臭氧灭菌阶段， 第一进气口上的第一开关 装置处于开启状态， 而第二进气口上的第二开关装置则处于关闭状态。 灭菌结束后， 关闭第 一进气口4上的第一开关装置， 打开第二进气口5上的第二开关装置， 从而保证含有臭氧尾 气的空。
26、气只能通过第二进气口5上的空气处理器7进入到灭菌照明系统内部， 然后再被抽风 装置8推送回成型室中， 此过程中， 空气处理器7会将空气中的臭氧含量降低。 成型室中的空 气不断经由第二进气口5上的空气处理器7循环滤清， 当臭氧浓度传感器11检测成型室空气 中臭氧浓度恢复至正常水平后， 即可停止整个尾气滤清处理进程。 至此， 整个打印准备阶段 完成。 0031 当3D打印操作开始后， 需要外加光源对打印机成型室进行光线补充时， 即可开启 LED灯9， LED灯9可以通过手动开关触发， 也可以由3D打印机的操控系统统一控制开启， LED 灯9产生的光线比较强烈刺眼， 此时可认为是线光源， 当线光源经。
27、过光扩散板3的扩散后由 线光源变为均匀柔和的面光源， 面光源较线光源具有更好的舒适度和覆盖面积， 可以为成 型室内的3D打印操作区提供柔和充足的光照条件。 说 明 书 4/5 页 6 CN 107469101 A 6 0032 如图3和图3所示， 所述第一开关装置包括设在所述支撑板2内侧并与所述第一进 气口4连通的第一流道腔12， 以及设在所述第一流道腔12上的第一电磁阀13。 所述第二开关 装置包括设在所述支撑板2内侧并与所述第二进气口5连通的第二流道腔14， 以及设在所述 第二流道腔14上的第二电磁阀15。 0033 本实施例中， 所述空气处理器7的滤芯以二氧化锰、 氧化铜或者活性炭为主要。
28、材 质， 可以有效降低成型室空气中的臭氧含量。 0034 本实施例中， 所述光扩散板3的材质为二氧化硅玻璃、 石英玻璃、 蓝宝石板、 PC板、 PMMA板或PS板中的任意一种。 0035 本实施例中， 所述LED灯9和紫外灯10通过螺钉或卡扣的形式固定到所述外壳1顶 部的内壁上。 卡扣固定方式可以满足LED灯9和紫外灯10的快速拆装。 0036 实施例2 一种生物3D打印机， 其中， 包括实施例1所述的灭菌照明系统， 还包括3D打印平台、 成型 室、 控温系统和操控系统， 所述3D打印平台设在所述成型室内， 灭菌照明系统和控温系统均 设在所述成型室上方， 且所述3D打印平台和控温系统均与所述操。
29、控系统连接， 所述灭菌照 明系统的抽风装置8、 LED灯9、 紫外灯10、 臭氧浓度传感器11、 第一电磁阀13和第二电磁阀15 均与所述操控系统连接。 0037 显然， 本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例， 而并非是 对本发明的实施方式的限定。 对于所属领域的普通技术人员来说， 在上述说明的基础上还 可以做出其它不同形式的变化或变动。 这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。 凡在 本发明的精神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明权利要 求的保护范围之内。 说 明 书 5/5 页 7 CN 107469101 A 7 图1 说 明 书 附 图 1/2 页 8 CN 107469101 A 8 图2 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 9 CN 107469101 A 9 。