(57)【要約】【課題】バイオ３Ｄプリンター用噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための光硬化防止装置を提供する。【解決手段】噴射ノズルから噴射された生体物質の光硬化の際に噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための光硬化防止装置は、回転力を提供するための回転駆動部と、前記回転駆動部から回転力を受け、前記噴射ノズルを遮らない第１位置と少なくとも前記噴射ノズルを遮る第２位置との間を往復移動するように構成されたシャッター部材と、前記噴射ノズル、前記光源、及び前記回転駆動部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射するときには、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、前記光源から光が発光されるときには、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御する。【選択図】図２
2020059266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体物質を噴射するための噴射ノズル及び前記噴射ノズルから噴射された生体物質を光硬化させるための光を発光する光源を含むディスペンサーを備えるバイオ３Ｄプリンターで前記噴射ノズルから噴射された生体物質の光硬化の際に前記噴射ノズル及び前記ディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための装置であって、
回転力を提供するための回転駆動部と、
前記回転駆動部から回転力を受け、前記噴射ノズルを遮らない第１位置と少なくとも前記噴射ノズルを遮る第２位置との間を往復移動するように構成されたシャッター部材と、
前記噴射ノズル、前記光源、及び前記回転駆動部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記光源から光が発光されないときには、前記シャッター部材が前記第１位置または前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、
前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射するときには、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、
前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射せず、前記光源から光が発光されるときには、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記回転駆動部から回転力を受けて回転するシャッター回転軸をさらに備え、
前記シャッター部材は、第１側が前記シャッター回転軸に結合され、前記シャッター回転軸の回転によって前記第１側を中心に前記第１側の反対側である第２側が回転することで前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記回転駆動部から回転力を受けて併進運動するシャッター移動軸をさらに備え、
前記シャッター部材は、前記シャッター移動軸に結合され、前記シャッター移動軸の移動によって少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を直線往復移動する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記シャッター部材は、前記回転駆動部から回転力を受けて絞り形状で回転し、少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか一項において、
前記制御部が前記回転駆動部を制御して前記シャッター部材を前記第２位置に移動する際に、前記シャッター部材が前記第２位置を超えて移動できないように制限するシャッター移動制限部をさらに備える、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４の何れか一項において、
前記制御部は、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するときに光を発光し、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するときには光を発光しないように前記光源を制御する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項７】
生体物質を噴射するための噴射ノズルと、
前記噴射ノズルから噴射された生体物質を光硬化させるための光を発光する光源と、
回転力を提供するための回転駆動部と、
前記回転駆動部から回転力を受けて前記噴射ノズルを遮らない第１位置と少なくとも前記噴射ノズルを遮る第２位置との間を往復移動するシャッター部材と、
前記噴射ノズル、前記光源、及び前記回転駆動部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記光源から光が発光されないときには、前記シャッター部材が前記第１位置または前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、
前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射するときには、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、
前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射せず、前記光源から光が発光されるときには、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御する、
バイオ３Ｄプリンター。
【請求項８】
請求項７において、
前記回転駆動部から回転力を受けて回転するシャッター回転軸をさらに備え、
前記シャッター部材は、第１側が前記シャッター回転軸に結合され、前記シャッター回転軸の回転によって前記第１側を中心に前記第１側の反対側である第２側が回転することで前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する、
バイオ３Ｄプリンター。
【請求項９】
請求項７において、
前記回転駆動部から回転力を受けて併進運動するシャッター移動軸をさらに備え、
前記シャッター部材は、前記シャッター移動軸に結合され、前記シャッター移動軸の移動によって少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を直線往復移動する、
バイオ３Ｄプリンター。
【請求項１０】
請求項７において、
前記シャッター部材は、前記回転駆動部から回転力を受けて絞り形状で回転し、少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する、
バイオ３Ｄプリンター。
【請求項１１】
請求項７ないし請求項１０の何れか一項において、
前記シャッター部材は、前記回転駆動部から回転力を受けて絞り形状で回転し、少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する、
バイオ３Ｄプリンター。
【請求項１２】
請求項７ないし請求項１０の何れか一項において、
前記制御部は、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するときに光を発光し、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するときには光を発光しないように前記光源を制御する、
バイオ３Ｄプリンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための光硬化防止装置及びこれを備えるバイオ３Ｄプリンターに関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄプリンターは、１９８４年米国の３Ｄ  ＳｙｓｔｅｍｓがＳＬＡ（Ｓｔｅｒｅｏ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）方式の３Ｄプリンターを初めて市場に出して以来、２００２年ストラタシス（Ｓｔｒａｔａｓｙｓ）社でＦＤＭ（Ｆｕｓｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）方式を開発するなど、発展を重ねてきた。最近には、医学分野での需要の増加により、生体物質を用いるバイオ３Ｄプリンターに関する研究が活発に行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１はペトリ皿（Ｐｅｔｒｉ  Ｄｉｓｈ）を基板としてその上に架橋・結合物質をコーティングし、ハイドロゲル（Ｈｙｄｒｏｇｅｌ）をプリンティングしてから、ハイドロゲルレイヤーの中に細胞を位置させて再び架橋・結合物質で表面をコーティングする方法を記載している。
【０００４】
バイオ３Ｄプリンターは、生体物質を噴射するノズルを含むディスペンサー（Ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）、噴射された生体物質が積層される容器であるバイオウェアを固定するステージ、及びステージまたはディスペンサーをｘｙｚ軸に移動可能なフレームで構成される。
【０００５】
生体物質を素材として３Ｄプリンターを用いて出力する過程は、まずハイドロゲルと細胞などを混合して出力素材として用いる生体物質を製作し、３Ｄ  ＣＡＤモデルで製作したＳＴＬファイルをスライシングし、それによって噴射ノズルで生体物質を噴射するステップで行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＵＳ  Ｐａｔ．  Ｐｕｂ．  Ｎｏ．２０１１／０２１２５０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
生体物質が光硬化性の流体状態である場合、生体物質が噴射された直後に紫外線を照射して生体物質を硬化させることで生体物質が積層されて以降に崩れないようにすることができる。しかし、紫外線を噴射ノズルの付近で照射すると、既に吐出された生体物質のみならず噴射ノズルの部位に残っている生体物質またはシリンジ（Ｓｙｒｉｎｇｅ）の中の生体物質まで硬化される現象が発生し得るし、その結果、噴射ノズルの詰まり（Ｃｏｇｇｉｎｇ）が発生する問題がある。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、バイオ３Ｄプリンター用噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための光硬化防止装置を提供することを一つの目的とする。
【０００９】
さらに、噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための光硬化防止装置を備えるバイオ３Ｄプリンターを提供することをもう一つの目的とする。
【００１０】
本発明の解決課題は以上で言及されたものに限定されず、言及されていない他の解決課題は下記の記載から当該技術分野における通常の知識を有した者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の少なくとも一つの実施例においては、生体物質を噴射するための噴射ノズル及び前記噴射ノズルから噴射された生体物質を光硬化させるための光を発光する光源を含むディスペンサーを備えるバイオ３Ｄプリンターで前記噴射ノズルから噴射された生体物質の光硬化の際に前記噴射ノズル及び前記ディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための装置であって、回転力を提供するための回転駆動部と、前記回転駆動部から回転力を受け、前記噴射ノズルを遮らない第１位置と少なくとも前記噴射ノズルを遮る第２位置との間を往復移動するように構成されたシャッター部材と、前記噴射ノズル、前記光源、及び前記回転駆動部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光源から光が発光されないときには、前記シャッター部材が前記第１位置または前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射するときには、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射せず、前記光源から光が発光されるときには、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御する、噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置を提供する。
【００１２】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置は前記回転駆動部から回転力を受けて回転するシャッター回転軸をさらに備え、前記シャッター部材は、第１側が前記シャッター回転軸に結合され、前記シャッター回転軸の回転によって前記第１側を中心に前記第１側の反対側である第２側が回転することで前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する。
【００１３】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置は前記回転駆動部から回転力を受けて併進運動するシャッター移動軸をさらに備え、前記シャッター部材は、前記シャッター移動軸に結合され、前記シャッター移動軸の移動によって少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を直線往復移動する。
【００１４】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記シャッター部材は、前記回転駆動部から回転力を受けて絞り形状で回転し、少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する。
【００１５】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置は前記制御部が前記回転駆動部を制御して前記シャッター部材を前記第２位置に移動する際に、前記シャッター部材が前記第２位置を超えて移動できないように制限するシャッター移動制限部をさらに備える。
【００１６】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記制御部は、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するときに光を発光し、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するときには光を発光しないように前記光源を制御する。
【００１７】
本発明の少なくとも一つの実施例においては、生体物質を噴射するための噴射ノズルと、前記噴射ノズルから噴射された生体物質を光硬化させるための光を発光する光源と、回転力を提供するための回転駆動部と、前記回転駆動部から回転力を受けて前記噴射ノズルを遮らない第１位置と少なくとも前記噴射ノズルを遮る第２位置との間を往復移動するシャッター部材と、前記噴射ノズル、前記光源、及び前記回転駆動部を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記光源から光が発光されないときには、前記シャッター部材が前記第１位置または前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射するときには、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射せず、前記光源から光が発光されるときには、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御する、バイオ３Ｄプリンターを提供する。
【００１８】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記バイオ３Ｄプリンターは前記回転駆動部から回転力を受けて回転するシャッター回転軸をさらに備え、前記シャッター部材は、第１側が前記シャッター回転軸に結合され、前記シャッター回転軸の回転によって前記第１側を中心に前記第１側の反対側である第２側が回転することで前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する。
【００１９】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記バイオ３Ｄプリンターは前記回転駆動部から回転力を受けて併進運動するシャッター移動軸をさらに備え、前記シャッター部材は、前記シャッター移動軸に結合され、前記シャッター移動軸の移動によって少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を直線往復移動する。
【００２０】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記シャッター部材は、前記回転駆動部から回転力を受けて絞り形状で回転し、少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する。
【００２１】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記シャッター部材は、前記回転駆動部から回転力を受けて絞り形状で回転し、少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する。
【００２２】
本発明の少なくとも一つの実施例において、前記制御部は、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するときに光を発光し、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するときには光を発光しないように前記光源を制御する。
【００２３】
本明細書でそれぞれの実施例は互いに独立的に記載されているが、それぞれの実施例は相互組合せが可能であり、組合せによる実施例も本発明の権利範囲に含まれる。
【００２４】
上述した要約は単に説明のためのものであり、如何なる形でも限定を意図するものではない。上述した説明様態、実施例、及び特徴に加え、追加の様態、実施例、及び特徴が図面及び詳細な説明を参照することで明確になるはずである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の少なくとも一つの実施例によれば、バイオ３Ｄプリンター用噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための光硬化防止装置を提供できるという効果を奏する。
【００２６】
本発明の少なくとも一つの実施例によれば、噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための光硬化防止装置を備えるバイオ３Ｄプリンターを提供することができるという効果を奏する。
【００２７】
本発明の効果は以上で言及されたものなどに限定されず、言及されていない他の効果は下記の記載から当該技術分野における通常の知識を有した者に明確に理解できるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３Ｄプリンターのディスペンサーモジュールの斜視図である。
【図２】本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３ＤプリンターのＵＶ硬化防止のためのシャッター構造の斜視図である。
【図３】本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３Ｄプリンターのディスペンサーモジュールの内部のモーターと噴射ノズルの斜視図である。
【図４ａ】本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３ＤプリンターのＵＶ硬化防止のためのシャッター構造の平面図である。
【図４ｂ】本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３ＤプリンターのＵＶ硬化防止のためのシャッター構造の平面図である。
【図５】本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３ＤプリンターのＵＶ硬化防止のためのシャッター構造の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照し、本発明の少なくとも一つの実施例に係る噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための装置及びこれを備えるバイオ３Ｄプリンターについて詳しく説明する。
【００３０】
図１は、本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３Ｄプリンターのディスペンサーモジュールの斜視図である。図２は、本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３ＤプリンターのＵＶ硬化防止のためのシャッター構造の斜視図である。
【００３１】
通常、ディスペンサーモジュール１００での生体物質は変性を防ぐために一定温度で維持する必要があり、ウォータージャケットのような温度を調整するための構成が加わる。本明細書では、便宜上ディスペンサーモジュール１００のウォータージャケットは省略している。但し、ウォータージャケットに用いる冷媒の流出入部１１０及びその流量を調整するためのネジ１２０のみを図示している。
【００３２】
シリンジ１３０は生体物質を噴射するまで生体物質を収容する空間を提供する。通常のシリンジの形状を有し、空圧を介してシリンジの内部の生体物質の量が変動しても一定の圧力が加えられるように構成されている。シリンジの端部にはチューブ１４０が接続され、シリンジに収容されている生体物質はチューブ１４０を介して噴射ノズル１５０に供給される。生体物質はシリンジ１３０の内部に収容可能であり、チューブ１４０と噴射ノズル１５０を介して移動可能な流体で、所定の粘性を有する。
【００３３】
噴射ノズル１５０は噴射モジュール２１０に接続され、噴射モジュール２１０に外部から一定のパルス電圧が供給されると受信した電圧に応じて噴射ノズル１５０から生体物質を一定量だけ噴射する。パルス電圧の強度と持続時間を調整することで噴射する生体物質の量を調整することができる。噴射ノズル１５０で噴射された生体物質は重力の働きで下に落ちるので、図１でシリンジ１３０から下段部２００に向かう方向が重力の方向である。
【００３４】
図２に示すように、下段部２００には図１に示すディスペンサーモジュール１００の内部の噴射モジュール２１０及び噴射ノズル１５０が配置されている。
【００３５】
発光素子（光源）２３０ａ、２３０ｂは噴射ノズル１５０から噴射された生体物質が噴射ノズル１５０から分離されてから紫外線を含む光を分離された生体物質に照射して生体物質の光硬化を起こす。発光素子２３０ａ、２３０ｂは、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはその他の狙いの波長帯域の光を発光可能な任意の発光素子である。
【００３６】
図２では下段部２００に二つの発光素子２３０ａ、２３０ｂを図示しているが、当業者であれば、空間的配置、製造コスト、発光素子の配置による噴射された生体物質の光硬化の均一性などを考慮して適切な数の発光素子を容易に配置することができるだろう。発光素子２３０ａ、２３０ｂを駆動するために、下段部の内部に発光素子を駆動するための回路を実装しても良い。
【００３７】
図２で、シャッターはシャッター回転軸２４０及びシャッター部材２５０で構成される。シャッター回転軸２４０はディスペンサーモジュールの内部に設けたモーター（回転駆動部）の回転軸またはモーターのシャフトに接続された回転軸で、シャッター部材２５０を回転させる。シャッター部材２５０はシャッター回転軸２４０に接続され、シャッター回転軸２４０の回転に伴って回転する。本発明の少なくとも一つの実施例において、シャッター部材２５０は下段部２００と平行に配置される。
【００３８】
図２でシャッター部材２５０はシャッター回転軸２４０を中心に所定の角度範囲で半径方向に拡張されるラウンドな扇形で図示しているが、それ以外の形状であっても良い。但し、シャッター部材２５０は回転された際に噴射ノズル１５０または噴射モジュール２１０をオーバーラップ（遮蔽）する必要があり、シャッター部材２５０の回転時に噴射モジュール２１０とオーバーラップされる部分の面積は少なくとも噴射モジュール２１０を大略または完全に遮ることが可能な程度であれば良い。
【００３９】
即ち、シャッター部材２５０の形状は、オープン（開）時には噴射モジュール２１０が開放されて噴射ノズル１５０から生体物質が意図したまま噴射され、クローズ（閉）時には噴射モジュール２１０が遮蔽されて発光素子２３０ａ、２３０ｂから発光される光が噴射モジュール２１０に照射されないように少なくとも噴射モジュール２１０に対応する部分が噴射モジュール２１０を遮る面積を有する限り、どのような形で形成しても良い。
【００４０】
シャッター回転制限部２６０は下段部２００の平面から段差を有してシャッター回転軸２４０の回転軸の長手方向に所定の深さだけへこんだ形状で、へこんだ空間の内部に噴射ノズル１５０、噴射モジュール２１０、シャッター回転軸２４０、及びシャッター部材２５０が配置され、シャッター回転軸２４０の回転によってシャッター部材２５０が回転する際にストッパーとなって所定の範囲（角度）以上に回転できないように止める役割をする。
【００４１】
モーターに電圧が印加されてシャッター回転軸２４０が回転するときに、シャッター回転制限部２６０がないとシャッター部材２５０が噴射ノズル１５０と噴射モジュール２１０を閉鎖する位置で止まらずにもっと回転してしまうことになるが、シャッター回転制限部２６０がストッパーの役割をしてそれ以上回転できないまま噴射ノズル１５０と噴射モジュール２１０を閉鎖したまま止まることになる。
【００４２】
シャッター回転制限部２６０はあくまでも選択的な要素で、例えば、ステップモーターを用いてシャッターの回転位置を電気的に制御するか、またはＤＣモーターとギア構造を用いてシャッターの回転位置を電気または機械的に制御可能な場合には別途シャッター回転制限部２６０を備える必要がない。
【００４３】
図２では回転軸を中心に回転するシャッター部材でバイオ３Ｄプリンター用噴射ノズル及びディスペンサーの内部の生体物質のＵＶ硬化を防止するための構造を示しているが、本発明はこれに限定されず、様々な形態でバイオ３Ｄプリンター用噴射ノズル及びディスペンサーの内部の生体物質のＵＶ硬化を防止する構造を構成することができる。
【００４４】
例えば、本発明の少なくとも一つの実施例においては、図２に示す回転軸を中心に回転するシャッター部材の代わりに、回転駆動部から回転力を受けて併進運動するシャッター移動軸（不図示）を備え、シャッター部材はシャッター移動軸に結合され、シャッター移動軸の移動に伴って少なくとも一部が噴射ノズル１５０または噴射モジュール２１０を遮らない第１位置と少なくとも噴射ノズル１５０または噴射モジュール２１０を遮る第２位置との間を直線往復移動する。
【００４５】
また、本発明の少なくとも一つの実施例においては、図２に示す回転軸を中心に回転するシャッター部材の代わりに、回転駆動部から回転力を受けてカメラの絞りのような形態で回転するシャッター部材（不図示）を備え、バイオ３Ｄプリンター用噴射ノズル及びディスペンサーの内部の生体物質のＵＶ硬化を防止するための構造を構成することができる。
【００４６】
本発明の少なくとも一つの実施例においては、図２に示す回転軸を中心に回転するシャッター部材の代わりに、回転駆動部から回転力を受けて回転及び併進運動のうち少なくとも一方を介して少なくとも一部が噴射ノズル１５０または噴射モジュール２１０を遮らない第１位置と少なくとも噴射ノズル１５０または噴射モジュール２１０遮る第２位置との間を回転往復移動及び直線往復移動のうち少なくとも一方を行うように構成することができる。
【００４７】
図３は、本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３Ｄプリンターのディスペンサーモジュールの内部のモーターと噴射ノズルの斜視図である。図３には図１に示すシリンジ１３０、噴射ノズル１５０、及び噴射モジュール２１０が図示されており、チューブ１４０は便宜上省略されている。
【００４８】
噴射モジュール２１０の付近にはモーター部３１０が位置し、ここに図示しないモーターが設けられ、その回転軸が図２の下段部２００のシャッター回転軸２４０と接続される、またはモーターの回転軸自体がシャッター回転軸２４０の役割をする。従って、モーター部３１０に位置するモーターが電圧を受けてモーターのシャフトを回転すると、それに伴ってシャッター回転軸２４０が回転することになる。
【００４９】
モーターはＤＣモーターを含む様々なモーターを本発明の目的に合わせて小型化し、ディスペンサーモジュールの内部に搭載可能であり、電圧の印加によって回転方向を切り替えられる任意のモーターで構成することができる。
【００５０】
モーター部３１０、発光素子２３０ａ、２３０ｂ、及び噴射モジュール２１０への電源接続は、それぞれの電源ラインをディスペンサーモジュールのジャケットに備えられた通路を介して外部の電力源と接続することで構成することができる。
【００５１】
図４ａ及び図４ｂは本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３ＤプリンターのＵＶ硬化防止のためのシャッター構造が動作する様子を図示した平面図である。
【００５２】
図４ａでシャッター部材２５０ａは開（オープン）位置にあり、発光素子２３０ａ、２３０ｂは消灯状態である。ここで、「開位置」とは、噴射ノズル１５０が遮蔽されてないことを意味する。シャッター部材２５０ａが開位置にあり、噴射ノズル１５０及び噴射モジュール２１０を遮らないので、噴射ノズル１５０から生体物質を噴射することができる。
【００５３】
図４ｂで生体物質が分離されてから分離された生体物質を硬化させるために発光素子２３０ａ、２３０ｂが点灯され、シャッター部材２５０ｂは回転して噴射ノズル１５０及び噴射モジュール２１０を遮蔽している。従って、シャッター部材２５０ｂは「閉（クローズ）位置」にあり、噴射ノズル１５０と噴射モジュール２１０を遮蔽している。結果的に、発光素子２３０ａ、２３０ｂによって光硬化を起こす光が照射されても、噴射ノズル１５０、チューブ１４０,及びシリンジ１３０の中の生体物質は光硬化が起きないので、ノズルなどが詰まる現象を防止することができる。
【００５４】
図５は、本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３Ｄプリンター用ディスペンサーの内部の生体物質のＵＶ硬化を防止しながら噴射された生体物質をＵＶ硬化させるためのシャッター構造の動作を説明するフローチャートである。
【００５５】
ステップ５１０で、ＬＥＤとして記載された発光素子２３０ａ、２３０ｂは消灯され、シャッターと記載されたシャッター部材２５０は開位置にある。
【００５６】
生体物質を噴射するために噴射モジュール２１０に所定のパルス電圧が加わると、噴射モジュール２１０は噴射ノズル１５０を開放させ（ステップ５２０）、所定の量の生体物質が噴射されると、パルス電圧の印加が終了して噴射ノズル１５０が閉鎖される（ステップ５３０）。
【００５７】
ここで、噴射ノズル１５０が開放または閉鎖されるということは、噴射ノズルに生体物質の吐出を開閉する機械的なまたは圧電方式などを含む物理的な開閉装置があってその開閉装置が開閉する場合のみならず、物理的な開閉装置がなくても空圧などの調整で噴射ノズル１５０から生体物質の吐出を制御する方式を用いる場合まで含むことを意味する。従って、開放と閉鎖は物理的な開閉方式のみを意味することに限定されず、それと類似な機能を行うことが可能な様々な方式をすべて包括する表現として理解されるべきである。
【００５８】
噴射された生体物質は重力の働きで下側に落ち、シャッター部材２５０が閉位置に移動し、噴射ノズル１５０と噴射モジュール２１０を遮蔽する（ステップ５４０）。
【００５９】
シャッター部材２５０は、モーターの電気的制御またはシャッター回転制限部２６０のような物理的な制御によって閉位置２５０ｂ以上回転できず、閉位置２５０ｂに止まることになる。
【００６０】
その後、発光素子２３０ａ、２３０ｂが点灯し（ステップ５５０）、発光素子からの光の照射で噴射された生体物質に光硬化が起き、以降発光素子２３０ａ、２３０ｂが再び消灯される（ステップ５６０）。
【００６１】
その後、生体物質の新たな噴射のためにシャッター部材２５０が開位置に移動し（ステップ５７０）、生体物質の噴射の一つのサイクルが終了する。
【００６２】
上記のようなプロセスは、噴射モジュール２１０、発光素子２３０ａ、２３０ｂ,及びモーターに印加する電圧を調整することで狙いの時間周期とパターンを有するように構成することができる。このようなプロセスを繰り返すことで、ディスペンサーモジュールによる迅速な生体物質の噴射及び生体物質に対する光硬化とディスペンサーモジュールの内部の生体物質の保護を得ることができる。
【００６３】
以上では本発明の少なくとも一つの実施例に係るバイオ３Ｄプリンター用のディスペンサー内部のシャッター構造のみを説明しているが、当業者であれば本発明のディスペンサー内部のシャッター構造を用いた様々な応用を実現可能であり、このような応用もすべて本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００６４】
以上で説明したように、本発明の少なくとも一つの実施例によれば、バイオ３Ｄプリンター用噴射ノズル及びディスペンサーの内部の生体物質のＵＶ硬化を防止する構造を提供することができる。
【００６５】
さらに、本発明の少なくとも一つの実施例によれば、噴射ノズル及びディスペンサーの内部の生体物質のＵＶ硬化を防止する構造を備えるバイオ３Ｄプリンターを提供することができる。
【００６６】
さらに、本発明の少なくとも一つの実施例によれば、バイオ３Ｄプリンターで生体物質の硬化により噴射ノズルが詰まる現象を防止することができる。
【００６７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００６８】
１００：ディスペンサーモジュール
１１０：冷媒流出入部
１２０：流量調整ネジ
１３０：シリンジ
１４０：チューブ
１５０：噴射ノズル
２００：下段部
２１０：噴射モジュール
２３０ａ、２３０ｂ：発光素子
２４０：シャッター回転軸
２５０：シャッター部材
２５０ａ：シャッター部材（開位置）
２５０ｂ：シャッター部材（閉位置）
２６０：シャッター回転制限部
３１０：モーター部
【図１】
2020059266.tif 000003
【図２】
2020059266.tif 000004
【図３】
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【図４ａ】
2020059266.tif 000006
【図４ｂ】
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【図５】
2020059266.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月6日(2020.1.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体物質を噴射するための噴射ノズル及び前記噴射ノズルから噴射された生体物質を光硬化させるための光を発光する複数の光源を含むディスペンサーを備えるバイオ３Ｄプリンターで前記噴射ノズルから噴射された生体物質の光硬化の際に前記噴射ノズル及び前記ディスペンサー内部の生体物質の光硬化を防止するための装置であって、
回転力を提供するための回転駆動部と、
前記回転駆動部から回転力を受け、前記噴射ノズルを遮らない第１位置と少なくとも前記噴射ノズルを遮る第２位置との間を往復移動するように構成されたシャッター部材と、
前記噴射ノズル、前記複数の光源、及び前記回転駆動部を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記複数の光源から光が発光されないときには、前記シャッター部材が前記第１位置または前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、
前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射するときには、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、
前記噴射ノズルから前記生体物質を噴射せず、前記複数の光源から光が発光されるときには、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するように前記回転駆動部を制御し、
前記回転駆動部及び前記シャッター部材は、前記噴射ノズル及び前記複数の光源と共に一体化したヘッドを構成し、
前記ヘッドは、前記噴射ノズルの先端側に設けられた下段部を含み、
前記シャッター部材及び前記噴射ノズルは前記下段部の略中央に配置され、
前記複数の光源は前記下段部の下側面上で前記シャッター部材及び前記噴射ノズルを挟んで配置される、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記回転駆動部から回転力を受けて回転するシャッター回転軸をさらに備え、
前記シャッター部材は、第１側が前記シャッター回転軸に結合され、前記シャッター回転軸の回転によって前記第１側を中心に前記第１側の反対側である第２側が回転することで前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記回転駆動部から回転力を受けて併進運動するシャッター移動軸をさらに備え、
前記シャッター部材は、前記シャッター移動軸に結合され、前記シャッター移動軸の移動によって少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を直線往復移動する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項４】
請求項１において、
前記シャッター部材は、前記回転駆動部から回転力を受けて絞り形状で回転し、少なくとも一部が前記第１位置と前記第２位置との間を回転往復移動する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の何れか一項において、
前記下段部は、前記下側面に対して凹んだ凹部を含み、
前記噴射ノズルと前記シャッター部材は前記凹部内に位置し、
前記複数の光源は前記凹部と異なる前記下側面に位置する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４の何れか一項において、
前記下段部は、前記下側面に対して凹んだ凹部を含み、
前記噴射ノズルと前記シャッター部材は前記凹部内に位置し、
前記複数の光源は前記噴射ノズルを挟んで前記下側面に位置する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項７】
請求項５または請求項６において、
前記噴射ノズルは前記凹部内の前記複数の光源に近い第１の側壁の側に位置し、
前記凹部内の前記第１の側壁に対向する第２の側壁が、前記シャッター部材が前記第１位置を超えて移動できないように制限し、
前記凹部内の前記第１の側壁が、前記シャッター部材が前記第２位置を超えて移動できないように制限する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の何れか一項において、
前記制御部は、前記シャッター部材が前記第２位置に位置するときに光を発光し、前記シャッター部材が前記第１位置に位置するときには光を発光しないように前記光源を制御する、
噴射ノズル及びディスペンサー内部の生体物質の光硬化防止装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８の何れか一項に記載の光硬化防止装置を備える、
バイオ３Ｄプリンター。