一种粉末式3D药物打印机的制作方法

本实用新型属于药物3d打印技术领域，特别是涉及一种粉末式3d药物打印机。

背景技术：

3d打印作为一种增材制造技术，在越来越多的领域中被应用，但在医疗制药领域的应用尚处于起步阶段，特别是药品的制备，很少能够做到因人而异，绝大多数的患者所服用的药物普遍都是标准化制造的药物，而服药差异仅仅体现在遵医嘱时的药物服用剂量的差异化，很难做到药物本身在成分上的差异化。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种粉末式3d药物打印机，药物原料可以在打印机内进行个性化配比，配比完成后的药物原料经过混合后，即可按照设计要求打印成所需的形状和大小，最终实现药物的个性化定制。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种粉末式3d药物打印机，包括机架、定量给料模块、混料输送模块及成型打印模块；所述定量给料模块、混料输送模块及成型打印模块由上至下分布在机架上，定量给料模块的出料端与混料输送模块的进料端相连通，混料输送模块的出料端与成型打印模块的进料端相连通。

所述定量给料模块的数量至少为两个，定量给料模块包括定量给料模块支架、储料槽、原料打散叶片、原料打散电机、定量储料筒、储料筒翻转套筒、翻转套筒驱动电机、固定限位套筒、调压活塞及调压活塞驱动电机；所述定量给料模块支架固装在机架上，所述储料槽竖着固装在定量给料模块支架顶部，所述原料打散叶片位于储料槽内，所述原料打散电机位于储料槽外部，原料打散叶片的中心轴延伸至储料槽外部，原料打散叶片的中心轴通过联轴器与原料打散电机的电机轴相固连；所述固定限位套筒采用圆柱筒型结构，固定限位套筒水平固装在储料槽下方，固定限位套筒的上方筒壁开设有进料口，固定限位套筒的下方筒壁开设有出料口，固定限位套筒的进料口与储料槽的下方出料口相连通；所述储料筒翻转套筒同轴套装在固定限位套筒内侧，储料筒翻转套筒相对于固定限位套筒具有回转自由度，所述定量储料筒沿径向固装在储料筒翻转套筒的侧筒壁上，定量储料筒的一端筒口为敞开结构，定量储料筒另一端筒口通过透气隔板外罩进行封堵；所述翻转套筒驱动电机位于固定限位套筒外侧，所述储料筒翻转套筒的中心轴延伸至固定限位套筒外侧，储料筒翻转套筒的中心轴通过联轴器与翻转套筒驱动电机的电机轴相固连；所述调压活塞同轴安装在储料筒翻转套筒内侧，调压活塞相对于储料筒翻转套筒具有直线移动自由度，同时储料筒翻转套筒相对于调压活塞具有回转自由度；所述调压活塞的活塞杆延伸至固定限位套筒外侧，所述调压活塞驱动电机位于固定限位套筒外侧，调压活塞驱动电机的电机轴通过曲柄连杆机构与调压活塞的活塞杆传动连接。

所述混料输送模块包括混料输送模块支架、混料漏斗、混合料排料通道、混合料排料止逆阀、止逆阀驱动电机及混合料螺杆输送机；所述混料漏斗竖直固置在固定限位套筒的出料口正下方，混料漏斗的出料端与混合料排料通道的进料口相连通，混合料排料通道的出料口与混合料螺杆输送机的进料口相连通，混合料螺杆输送机竖直设置在混料输送模块支架上，混合料螺杆输送机的出料口朝下；所述混合料排料止逆阀设置在混料漏斗的出料口处，混合料排料止逆阀的阀芯轴延伸至混料漏斗外侧，所述止逆阀驱动电机水平固装在混料输送模块支架上，止逆阀驱动电机的电机轴通过联轴器与混合料排料止逆阀的阀芯轴相固连。

所述成型打印模块包括平台热床、螺杆挤出式打印头、水平位置调整组件及竖直位置调整组件；所述水平位置调整组件包括x向导向光轴、x向滑块、y向导向光轴、y向滑块、第一xy双向调整驱动电机、第一xy双向同步带传动机构、第二xy双向调整驱动电机、第二xy双向同步带传动机构、z向丝杠、z向丝母、z向导向光轴、z向滑套、z向支撑架、z向调整驱动电机及z向同步带传动机构；所述x向导向光轴采用平行双轴结构，x向导向光轴水平固装在机架上，两根x向导向光轴上均安装有x向滑块，x向滑块可沿x向导向光轴直线移动；所述y向导向光轴水平固装在x向滑块上，y向导向光轴采用平行双轴结构，所述y向滑块安装在y向导向光轴上，y向滑块可沿y向导向光轴直线移动；所述第一xy双向调整驱动电机竖直固装在机架上，第一xy双向调整驱动电机与x向滑块及y向滑块之间通过第一xy双向同步带传动机构进行传动连接；所述第二xy双向调整驱动电机竖直固装在机架上，第二xy双向调整驱动电机与x向滑块及y向滑块之间通过第二xy双向同步带传动机构进行传动连接；所述第一xy双向同步带传动机构与第二xy双向同步带传动机构彼此镜像对称分布；所述z向丝杠竖直安装在机架上，z向丝杠具有回转自由度；所述z向导向光轴采用平行双轴结构，z向导向光轴竖直固装在机架上，所述z向丝杠位于两根z向导向光轴中间；所述z向丝母安装在z向丝杠上，所述z向滑套安装在z向导向光轴，所述z向支撑架固连在z向丝母与z向滑套之间；所述平台热床水平固装在z向支撑架上；所述z向调整驱动电机竖直固装在机架底部，z向调整驱动电机与z向丝杠之间通过z向同步带传动机构进行传动连接；所述螺杆挤出式打印头竖直固装在y向滑块上，螺杆挤出式打印头的进料口通过软管与混合料螺杆输送机的出料口相连通；在所述螺杆挤出式打印头的出料管上安装有加热器，加热器内置有温度传感器。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的粉末式3d药物打印机，药物原料可以在打印机内进行个性化配比，配比完成后的药物原料经过混合后，即可按照设计要求打印成所需的形状和大小，最终实现药物的个性化定制。

附图说明

图1为本实用新型的一种粉末式3d药物打印机的结构示意图；

图2为本实用新型的定量给料模块与混料输送模块的配装时的立体图；

图3为本实用新型的定量给料模块与混料输送模块的配装时的平面剖视图；

图4为图3中的i部放大图(定量储料筒处于装料状态)；

图5为图4中的储料筒翻转套筒在旋转180°后的效果图(定量储料筒处于排料状态)；

图6为本实用新型的成型打印模块的结构示意图；

图7为本实用新型的螺杆挤出式打印头的结构示意图；

图中，1—机架，2—定量给料模块支架，3—储料槽，4—原料打散叶片，5—原料打散电机，6—定量储料筒，7—储料筒翻转套筒，8—翻转套筒驱动电机，9—固定限位套筒，10—调压活塞，11—调压活塞驱动电机，12—透气隔板外罩，13—曲柄连杆机构，14—混料输送模块支架，15—混料漏斗，16—混合料排料通道，17—混合料排料止逆阀，18—止逆阀驱动电机，19—混合料螺杆输送机，20—平台热床，21—螺杆挤出式打印头，22—x向导向光轴，23—x向滑块，24—y向导向光轴，25—y向滑块，26—第一xy双向调整驱动电机，27—第一xy双向同步带传动机构，28—第二xy双向调整驱动电机，29—第二xy双向同步带传动机构，30—z向丝杠，31—z向丝母，32—z向导向光轴，33—z向滑套，34—支撑架，35—z向调整驱动电机，36—z向同步带传动机构，37—软管，38—加热器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1～7所示，一种粉末式3d药物打印机，包括机架1、定量给料模块、混料输送模块及成型打印模块；所述定量给料模块、混料输送模块及成型打印模块由上至下分布在机架1上，定量给料模块的出料端与混料输送模块的进料端相连通，混料输送模块的出料端与成型打印模块的进料端相连通。

所述定量给料模块的数量至少为两个，定量给料模块包括定量给料模块支架2、储料槽3、原料打散叶片4、原料打散电机5、定量储料筒6、储料筒翻转套筒7、翻转套筒驱动电机8、固定限位套筒9、调压活塞10及调压活塞驱动电机11；所述定量给料模块支架2固装在机架1上，所述储料槽3竖着固装在定量给料模块支架2顶部，所述原料打散叶片4位于储料槽3内，所述原料打散电机5位于储料槽3外部，原料打散叶片4的中心轴延伸至储料槽3外部，原料打散叶片4的中心轴通过联轴器与原料打散电机5的电机轴相固连；所述固定限位套筒9采用圆柱筒型结构，固定限位套筒9水平固装在储料槽3下方，固定限位套筒9的上方筒壁开设有进料口，固定限位套筒9的下方筒壁开设有出料口，固定限位套筒9的进料口与储料槽3的下方出料口相连通；所述储料筒翻转套筒7同轴套装在固定限位套筒9内侧，储料筒翻转套筒7相对于固定限位套筒9具有回转自由度，所述定量储料筒6沿径向固装在储料筒翻转套筒7的侧筒壁上，定量储料筒6的一端筒口为敞开结构，定量储料筒6另一端筒口通过透气隔板外罩12进行封堵；所述翻转套筒驱动电机8位于固定限位套筒9外侧，所述储料筒翻转套筒7的中心轴延伸至固定限位套筒9外侧，储料筒翻转套筒7的中心轴通过联轴器与翻转套筒驱动电机8的电机轴相固连；所述调压活塞10同轴安装在储料筒翻转套筒7内侧，调压活塞10相对于储料筒翻转套筒7具有直线移动自由度，同时储料筒翻转套筒7相对于调压活塞10具有回转自由度；所述调压活塞10的活塞杆延伸至固定限位套筒9外侧，所述调压活塞驱动电机11位于固定限位套筒9外侧，调压活塞驱动电机11的电机轴通过曲柄连杆机构13与调压活塞10的活塞杆传动连接。

所述混料输送模块包括混料输送模块支架14、混料漏斗15、混合料排料通道16、混合料排料止逆阀17、止逆阀驱动电机18及混合料螺杆输送机19；所述混料漏斗15竖直固置在固定限位套筒9的出料口正下方，混料漏斗15的出料端与混合料排料通道16的进料口相连通，混合料排料通道16的出料口与混合料螺杆输送机19的进料口相连通，混合料螺杆输送机19竖直设置在混料输送模块支架14上，混合料螺杆输送机19的出料口朝下；所述混合料排料止逆阀17设置在混料漏斗15的出料口处，混合料排料止逆阀17的阀芯轴延伸至混料漏斗15外侧，所述止逆阀驱动电机18水平固装在混料输送模块支架14上，止逆阀驱动电机18的电机轴通过联轴器与混合料排料止逆阀17的阀芯轴相固连。

所述成型打印模块包括平台热床20、螺杆挤出式打印头21、水平位置调整组件及竖直位置调整组件；所述水平位置调整组件包括x向导向光轴22、x向滑块23、y向导向光轴24、y向滑块25、第一xy双向调整驱动电机26、第一xy双向同步带传动机构27、第二xy双向调整驱动电机28、第二xy双向同步带传动机构29、z向丝杠30、z向丝母31、z向导向光轴32、z向滑套33、z向支撑架34、z向调整驱动电机35及z向同步带传动机构36；所述x向导向光轴22采用平行双轴结构，x向导向光轴22水平固装在机架1上，两根x向导向光轴22上均安装有x向滑块23，x向滑块23可沿x向导向光轴22直线移动；所述y向导向光轴24水平固装在x向滑块23上，y向导向光轴24采用平行双轴结构，所述y向滑块25安装在y向导向光轴24上，y向滑块25可沿y向导向光轴24直线移动；所述第一xy双向调整驱动电机26竖直固装在机架1上，第一xy双向调整驱动电机26与x向滑块23及y向滑块25之间通过第一xy双向同步带传动机构27进行传动连接；所述第二xy双向调整驱动电机28竖直固装在机架1上，第二xy双向调整驱动电机28与x向滑块23及y向滑块25之间通过第二xy双向同步带传动机构29进行传动连接；所述第一xy双向同步带传动机构27与第二xy双向同步带传动机构29彼此镜像对称分布；所述z向丝杠30竖直安装在机架1上，z向丝杠30具有回转自由度；所述z向导向光轴31采用平行双轴结构，z向导向光轴31竖直固装在机架1上，所述z向丝杠30位于两根z向导向光轴31中间；所述z向丝母31安装在z向丝杠30上，所述z向滑套33安装在z向导向光轴31，所述z向支撑架34固连在z向丝母31与z向滑套33之间；所述平台热床20水平固装在z向支撑架34上；所述z向调整驱动电机35竖直固装在机架1底部，z向调整驱动电机35与z向丝杠30之间通过z向同步带传动机构36进行传动连接；所述螺杆挤出式打印头21竖直固装在y向滑块25上，螺杆挤出式打印头21的进料口通过软管37与混合料螺杆输送机19的出料口相连通；在所述螺杆挤出式打印头21的出料管上安装有加热器38，加热器38内置有温度传感器。

下面结合附图说明本实用新型的一次使用过程：

本实施例中，以定量给料模块的数量为两个来作为简单示例，将原料a倒入第一个定量给料模块内的储料槽3内，将原料b倒入第二个定量给料模块内的储料槽3内，然后启动原料打散电机5，带动原料打散叶片4转动，对存储于储料槽3内的原料进行打散搅动，使原料能够均匀的落入下方的定量储料筒6，同时启动调压活塞驱动电机11，通过曲柄连杆机构13带动调压活塞10向外移动，从而使储料筒翻转套筒7内部产生负压，此时会将定量储料筒6内混入的多余空气排出，使定量储料筒6内的原料充填的更加密实，此时可以确保原料充填量的精确。

当定量储料筒6的原料充填完成后，启动翻转套筒驱动电机8，并控制储料筒翻转套筒7旋转180°，使定量储料筒6的筒口变为竖直朝下，然后再次启动调压活塞驱动电机11，通过曲柄连杆机构13带动调压活塞10向内移动，从而使储料筒翻转套筒7内部产生正压，此时定量储料筒6内充填的原料将在气压的顶推作用下排出定量储料筒6，并直接落入下方的混料漏斗15内，此时原料a与原料b在混料漏斗15内进行初步混合，而初步混合后的原料会被混合料排料止逆阀17阻挡，随后启动止逆阀驱动电机18，控制混合料排料止逆阀17开启，使初步混合的原料沿着混合料排料通道16流入混合料螺杆输送机19内，当混料漏斗15内的原料全部落下后，控制混合料排料止逆阀17关闭。

启动混合料螺杆输送机19，两种原料在螺旋输送作用下进行深度混合，当原料从混合料螺杆输送机19排出进入软管37后，说明原料已经完成了充分混合，随着原料不断的从混合料螺杆输送机19中排出，在顶推力作用下，排出的原料会沿着软管37直接进入螺杆挤出式打印头21内，此时启动螺杆挤出式打印头21和加热器38，直到达到设定温度的原料从螺杆挤出式打印头21的底部出料口流出。

当螺杆挤出式打印头21输出设定温度的原料后，根据事先编制好的打印程序，由第一xy双向调整驱动电机26和第二xy双向调整驱动电机28为螺杆挤出式打印头21提供水平移动驱动力，同时由z向调整驱动电机35为平台热床20提供竖直移动驱动力，进而实现3d打印机的三自由度联动，最终在平台热床20上形成形状和大小完全满足个性化定制要求的药物；具体的，当螺杆挤出式打印头21需要进行x向移动时，只需控制第一xy双向调整驱动电机26和第二xy双向调整驱动电机28反向同步转动，此时y向滑块25在y向导向光轴24上的自由度被限制，同时x向滑块23可沿x向导向光轴22进行移动；反之，当螺杆挤出式打印头21需要进行y向移动时，只需控制第一xy双向调整驱动电机26和第二xy双向调整驱动电机28同向同步转动，此时x向滑块23在x向导向光轴22上的自由度被限制，同时y向滑块25可沿y向导向光轴24进行移动；当平台热床20需要沿z向进行高度调整时，只需启动z向调整驱动电机35，进而通过z向同步带传动机构36带动z向丝杠30转动，通过z向丝杠30的转动，就可以将转动动作转化为z向丝母31的直线运动，进而通过z向丝母31带动z向支撑架34和平台热床20同步进行竖直方向的运动。

实施例中的方案并非用以限制本实用新型的专利保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

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