(57)【要約】  本開示は、スプレーヘッド、コネクタ及び排出パイプを有するバイオプリンティング材料容器を含むバイオプリンターに関連し、ここで、コネクタの第1の端部が、排出パイプとねじ結合され、コネクタの第2の端部が、スプレーヘッドと着脱可能で結合される。当該バイオプリンターは、バイオプリンティング材料容器の排出パイプとスプレーヘッドの間にコネクタが設けられるように構成され、ここで、コネクタの第1の端部が、排出パイプにねじ結合され、第2の端部が、スプレーヘッド上に着脱可能で配置される。従来技術における両側面のプラッギング様式と比較して、迅速な交換を実現するため等にバイオプリント材料容器をねじって外すことのみであり、その結果、生物学的プリンティング材料を加えることが非常に簡便になり、それによって、従来の容器交換の際に、コネクタが、一体的に引き抜かれ、周囲温度が損なわれる問題を回避し、及び高い信頼性を示す。
2019503221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スプレーヘッド(1)、コネクタ(2)及び排出パイプ(3)を有するバイオプリンティング材料容器を含むバイオプリンターであって、ここで、コネクタ(2)の第1の端部が、排出パイプ(3)とねじ結合され、コネクタ(2)の第2の端部が、スプレーヘッド(1)と着脱可能で結合される、バイオプリンター。
【請求項２】
前記排出パイプ(3)の出口端部が、第1の雄ねじを備え、前記コネクタ(2)の第1の端が、前記出口端部を収容するための第1の収容空洞を備え、ここで前記第1の収容空洞が、前記第1の雄ねじと篏合する第1の雌ねじが内部に設けられ、前記出口端部が、前記コネクタ(2)の第1の端部に挿入され、ねじ結合される、請求項1に記載のバイオプリンター。
【請求項３】
前記第1の収容空洞が、前記コネクタ(2)の第2の端部に向かってテーパになったセクションを有する、請求項2に記載のバイオプリンター。
【請求項４】
前記第1の収容空洞のセクションが、円錐形状である、請求項3に記載のバイオプリンター。
【請求項５】
前記円錐形状の円錐度が、6%である、請求項4に記載のバイオプリンター。
【請求項６】
前記スプレーヘッド(1)が、着脱可能且つ、回転不能で取付けられる取付けブロック(4)をさらに含む、請求項1に記載のバイオプリンター。
【請求項７】
円周制限構造が、前記スプレーヘッド(1)と前記取付けブロック(4)の間に設けられ、前記スプレーヘッド(1)と前記取付けブロック(4)の相対回転を制限する、請求項6に記載のバイオプリンター。
【請求項８】
着脱可能な円周制限部材が、前記コネクタ(2)と前記スプレーヘッド(1)の間に設けられ、前記コネクタ(2)と前記スプレーヘッド(1)の間の相対回転を制限する、請求項1に記載のバイオプリンター。
【請求項９】
前記スプレーヘッド(1)が、着脱可能且つ、回転不能で取付けられた取付けブロック(4)をさらに含み、ここで、前記コネクタ(2)の第2の端部が、第2の雄ねじを備え、前記スプレーヘッド(1)が、前記コネクタ(2)の第2の端部を収容するための第2の収容空洞を備え、前記第2の収容空洞が、前記第2の雄ねじと篏合する第2の雌ねじを内部に備え、前記コネクタ(2)の第2の端部が、前記第2の収容空洞内に挿入され、ねじ結合される、請求項1に記載のバイオプリンター。
【請求項１０】
前記コネクタ(2)が、前記コネクタ(2)の第1の端部と第2の端部の間に設けられ、放射状に突出する軸制限部分(21)を含み、前記バイオプリンターが、前記スプレーヘッド(1)と前記軸制限部分の間に設けられた弾性ワッシャから構成される、請求項9に記載のバイオプリンター。
【請求項１１】
前記コネクタ(2)の第2の端部と前記スプレーヘッド(1)の間のねじ締結力が、前記コネクタ(2)の第1端部と前記排出パイプ(3)の間のねじ締結力よりも大きい、請求項9に記載のバイオプリンター。
【請求項１２】
前記バイオプリンターが、３Dバイオプリンターである、請求項1に記載のバイオプリンター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、バイオプリンティングの分野に関連し、特にバイオプリンターに関連する。
【背景技術】
【０００２】
3Dバイオプリンティングとは、3Dプリンティングの原理及び方法によって、生物学的材料（天然の生物学的材料及び合成生物学的材料又は細胞溶液を含む）を、設計された3次元構造にプリントすることを指す。通常の3Dプリンティング技術でプリントされたものと異なり、3Dバイオプリンティング技術によって産生された生物学的組織又は器官は、ある種の生物学的機能を有し、細胞及び組織のさらなる成長のための条件を与える必要がある。上記の特性のために、まさに、３Dプリンティング技術は、開発での多くの特定の技術的問題に直面している。
【０００３】
3Dバイオプリンティングの分野において、細胞をプリンティング材料としてプリントする技術は、細胞3次元プリンティング技術と呼ばれている。人々は、細胞及び生態適合性材料を利用してバイオインクを作製することが出来る。スプレーヘッドは、移動してバイオインクを噴霧し、そしてスプレーヘッドの動きは、バイオインクをプリントするためのプログラムによって制御される。バイオインクは、予め設定された標的プリントオブジェクトの3次元的に構成されたデジタルモデルに従ってプリントされ且つ、形作られる。
【０００４】
先行技術の欠点は以下の通りである。
既存のバイオプリンターは一般に、迅速挿入構造体を用いて、当該迅速挿入構造体の両端部がスプレーヘッド及びプリンティング材料容器にそれぞれ接近して差し込まれ且つ、ソケットされるように、スプレーヘッドとプリンティング材料容器とを接続する。そのような接続構造体は、安定性に乏しい。迅速挿入構造体はまた、通常、使用中に他のチューブと協同する必要があり、これはプリンティング材料の温度制御にとって好ましくなく、さらに、取付け及び取外し中に大きな操作スペースが必要である。
【発明の概要】
【０００５】
上記技術的欠点を克服するため、本開示により解決される技術的課題は、バイオプリンティング材料容器の迅速な交換を実現することができ、並びに良好な接続安定性及び断熱性を有するバイオプリンターを提供することにある。
【０００６】
上記課題を解決するため、本開示は、スプレーヘッド、コネクタ及び排出パイプを備えるバイオプリンティング容器を含む、バイオプリンターを提供し、ここで、コネクタの第1の端部が、排出パイプにねじ結合され、コネクタの第2の端部が、スプレーヘッドに着脱可能で結合される。
【０００７】
さらに、排出パイプの出口端部は、第1の雄ねじを備え、及びコネクタの第1の端部は、出口端部を収容するための第1の収容空洞を備え、ここで、第1の収容空洞は、第1の雄ねじと嵌合する第1の雌ねじが内部に備え、並びに出口端部は、コネクタの第1の端部に挿入され、ねじ結合される。
【０００８】
さらに、第1の収容空洞は、コネクタの第2の端部に向かう方向にテーパになっているセクション(section)を有する。
【０００９】
さらに、第1の収容空洞のセクションは、円錐形状である。
【００１０】
さらに、円錐形状は、6%の円錐度を有する。
【００１１】
さらに、前記バイオプリンターは、スプレーヘッドが、着脱可能且つ、回転不能に取付けられた取付けブロックをさらに含む。
【００１２】
さらに、スプレーヘッドと取付けブロックの間の相対回転を制限するために、スプレーヘッドと取付けブロックの間に円周制限構造が設けられる。
【００１３】
さらに、コネクタとスプレーヘッドの間の相対回転を制限するために、コネクタとスプレーヘッドの間に着脱可能な円周制限部材が設けられる。
【００１４】
さらに、前記バイオプリンターは、スプレーヘッドが、着脱可能且つ、回転不能に取付けられた取付けブロックをさらに含み、ここで、コネクタの第2の端部は、第2の雄ねじを備え、スプレーヘッドは、コネクタの第2の端部を収容するための第2の収容空洞を備え、第2の収容空洞は、第2の雄ねじと篏合する第2の雌ねじを内部に備え、及びコネクタの第2の端部は、第2の収容空洞に挿入され且つ、ねじ結合される。
【００１５】
さらに、コネクタは、コネクタの第1の端部と第2の端部の間に設けられ、放射状に突出する軸制限部分を含み、及びバイオプリンターは、スプレーヘッドと軸制限部分の間に設けられた弾性ワッシャを含む。
【００１６】
さらに、コネクタの第2の端部とスプレーヘッドの間のねじ締結力が、コネクタの第1端部と排出パイプの間のねじ締結力よりも大きい。
【００１７】
さらに、スプレーヘッドの底部は、間隔を空けスプレーヘッドの出口に隣接して配置される延長ロッドを含み、ここで、延長ロッドは、生物学的プリンティング材料として機能する流体プリンティングユニットが、流路(例えば指向的に噴霧される)によってガイドされることを可能にする細長い流路を内部に備える。
【００１８】
さらに、スプレーヘッドに隣接する延長ロッドの端面には、開放凹部が設けられている。開放凹部の出口は、流路と連通しており、スプレーヘッドは、開放凹部内に伸びる。開放凹部は、流路に向かってテーパになっており、第2の材料流路が、スプレーヘッドの外壁と開放凹部の間に形成され、スプレーヘッドの出口と開放凹部の出口の間に空洞を形成する。第2の材料流路を通過する第2の材料流体は、流体プリンティングユニットを形成するためにチャンバ内のスプレーヘッドの出口から噴霧された第1の材料流体を包む。
【００１９】
さらに、流路は、入口から出口に向かってテーパになっている。
【００２０】
さらに、流路は、流体プリンティングユニットの流れの方向に沿った円錐形セクションを有する。
【００２１】
さらに、バイオプリンターは、3Dバイオプリンターである。
【００２２】
従って、上記技術的解決策に基づいて、本開示は、スプレーヘッドとバイオプリンティング材料容器の排出パイプの間にコネクタが設けられるように構成されたバイオプリンターを提供し、ここで、コネクタの第1の端部が排出パイプにねじ結合され、及び第2の端部が、スプレーヘッド上に着脱可能で配置される。先行技術における両側面のプラッギング様式と比較して、本技術的解決策は、迅速な交換を実現するため等にバイオプリント材料容器をねじって外すことのみであり、その結果、生物学的プリンティング材料を加えることが非常に簡便になり、それによって、従来の容器交換の際に、コネクタが、一体的に引き抜かれ、周囲温度が損なわれる問題が回避され且つ、高い信頼性を示す。
【００２３】
本明細書に記載される図面は、本開示のさらなる理解を提供するために使用され、本出願の一部を構成する。本開示の例示的な実施形態及びその説明は、本開示を説明するために単に使用されるものであり、本開示に関する不適切な定義を構成するものではない。図において:
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図1は、本開示のバイオプリンターの一実施形態による構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本開示の技術的解決策を、図面及び実施形態によってさらに詳細に説明する。
【００２６】
本開示の具体的な実施形態は、本開示の概念、解決すべき技術的課題、技術的解決策を構成する技術的特徴、及びそこから生み出される技術的効果の理解を容易にするためにさらに記載される。そのような実施形態の説明は、本開示の定義を構成するものではないことを説明する必要がある。加えて、以下に説明する本開示の実施形態に含まれる技術的特徴は、それらの間に矛盾が生じない限り、互いに組み合わせることが出来る。
【００２７】
既存のバイオプリンターが、一般に、当該迅速挿入構造体の両端がそれぞれスプレーヘッド及びプリンティング材料容器に差し込まれ且つ、ソケットされる、迅速挿入構造体を使用し、スプレーヘッドとプリンティング材料容器を接続することを考慮すると、そのような結合構造体は、安定性が悪い。迅速挿入構造体はまた、通常、使用中の他のチューブと協同する必要があり、これはプリンティング材料の温度コントロールにとって好ましくなく、さらに、取付け及び取外し中に広い操作スペースが必要である。
【００２８】
本開示は、コネクタが、スプレーヘッドとバイオプリンティング材料容器の排出パイプの間に設けられるように構成されたバイオプリンターを設計し、ここで、コネクタの第1の端部は、排出パイプにねじ結合され、及び第2の端部は、スプレーヘッドに着脱可能で配置される。先行技術における両側面のプラッギング様式と比較して、本技術的解決策は、迅速な交換を実現するため等にバイオプリンティング材料容器をねじって外すことのみであり、その結果、生物学的プリンティング材料を加えることが非常に簡便になり、それによって、従来の容器交換の際に、コネクタが、一体的に引き抜かれ、周囲温度が損なわれる問題が回避され、及び高い信頼性を示す。
【００２９】
図1に示すように、本開示のバイオプリンターの1つの例示的な実施形態において、バイオプリンターは、スプレーヘッド1、コネクタ2及び排出パイプを備えるバイオプリンティング材料容器を含み、ここで、コネクタ2の第1の端部は、排出パイプ3とねじ結合され、及びコネクタ2の第2の端部は、スプレーヘッド1と着脱可能で結合される。
【００３０】
例示的な実施形態において、コネクタ2は、スプレーヘッド1とバイオプリンティング材料容器の排出パイプ3の間に設けられ(図示せず)、ここで、コネクタ2の第1の端部は、排出パイプ3とねじ結合され、及び第2の端部は、スプレーヘッド1に着脱可能で配置される。先行技術における両側面のプラッギング様式と比較して、本実施形態において、例えば、主材料容器及び補助材料容器の温度をコントロールすることにより、温度が設定温度に達した際に、生物学的材料が、対応する容器にそれぞれ加えられる; 対応する容器の排出パイプ3に、対応するコネクタを挿入し、時計回りに回転させる。このようにして、バイオプリンティング材料容器を回転させるだけでよい。同様に、排出パイプ3が、コネクタに対して回転し、バイオプリンティング材料容器が、迅速な交換を実現するように緩められ、その結果、生物学的プリンティング材料(例えば、バイオインク)を加えることが、非常に簡便になり、それによって、バイオプリンティング材料容器が、従来技術で交換された際に、両側に差し込まれたコネクタが、一体的に引き抜かれスプレーヘッドの周囲の温度が損なわれる問題を回避し且つ、両側に差し込まれたコネクタを一体的に引き抜いた際に、操作が困難となるような操作するスペースが制限されるという問題を回避する。
【００３１】
図1に示すように、コネクタ2が、排出パイプ3にねじ結合される好ましい一実施形態として、排出パイプ3の出口端部は、第1の雄ねじを備え、及びコネクタ2の第1端は、出口端部を収容するための第1の収容空洞を備え、ここで、第1の収容空洞は、第1の雄ねじと篏合する第1の雌ねじを内面に備え、及び出口端部が、コネクタ2の第1の端部に挿入され且つ、ねじ結合される。バイオプリンティング材料容器を頻繁に交換する必要があるため、排出管3の出口端部に雄ねじ構造設けることにより、排出管3が、コネクタ2の第1の収容空洞にらせん状にねじ込まれる。コネクタが、排出パイプ3にねじ込まれるように設けられた雌ねじ構造と比較して、好ましい実施形態は、排出パイプ3の位置合わせを容易にするので、その結果、バイオプリンティング材料容器をより簡便且つ、迅速に取り付けることが出来る。
【００３２】
明らかに、排出パイプの出口端部に雌ねじ構造を設けることにより、コネクタ2の第1の端部が排出パイプ3の出口端部にらせん状にねじ込まれる態様も本開示の保護範囲に網羅される。
【００３３】
上記実施形態の改良として、図1に示すように、第1の収容空洞は、コネクタ2の第2の端部に向かう方向に沿ってテーパになっている。コネクタ2の第1の収容空洞の内壁は、コネクタの第2の端部に向かってテーパになっている、ねじ合わせ面を備える。すなわち、スプレーヘッド1に向かってテーパになった第1収容空洞が設けられる。排出パイプ3の出口端部が、第1の収容空洞に挿入された後、排出パイプ3の側部は、コネクタ2にテーパ合わせ表面にしっかりと合わせられており、その結果、よりタイトで堅固な接続と良好なシール特性となる。
【００３４】
好ましくは、第1の収容空洞は、円錐形セクションを有する。対称構造を示す円錐形の第1の収容空洞は、コネクタ2の第1の端部が、より良好なシール効果をさらに得るために排出パイプ3の出口端部を、一周均一にシールして包み込むことを確保することが出来る。さらに、円錐形状の第1の収容空洞は、加工が容易であり、排出パイプ3を緩めることを促進する。好ましくは、第1の収容空洞のセクションは、6%の円錐度を有し、すなわち、第1の収容空洞は、6%の円錐度(ルアー)を有するデザインを使用する。好ましい値の範囲内で、接続部で500KPaの耐圧性が確保され、生物学的プリンティング材料の漏れが効果的に回避される。
【００３５】
本開示のバイオプリンターの1つの好ましい実施形態として、図1に示すように、バイオプリンターは、スプレーヘッド1が着脱可能且つ、回転不能に取付けられる取付けブロック4をさらに含む。取付けブロック4は、スプレーヘッド1を取付け且つ、位置決めするために使用される。スプレーヘッド1を取付けブロック4に着脱可能に装着することにより、異なる仕様のスプレーヘッド1の交換を容易にすることを可能にする。スプレーヘッド1は、着脱可能であり、取付けブロック4に回転不能に装着されている。コネクタ2が、スプレーヘッドに対し回転出来ないように、着脱可能な円周制限部材が、コネクタ2とスプレーヘッド1の間に設けられる。このようにして、排出パイプ3が回転する際に、スプレーヘッド1とコネクタ2の取付けブロック4に対しての追従を回避することが出来る。
【００３６】
具体的に、スプレーヘッド1と取付けブロック4の間に円周制限構造を設けることによって、スプレーヘッド1が、取付けブロック4に対して回転不能であることが実現され得る。例えば、スプレーヘッド1の出口端部を非円形の部分を有する円筒状に加工すること、及び取付けブロック4の非円形の部分を有する対応する取付け通路に挿入することが可能である。図1に示すように、スプレーヘッド1の一端には、取付けブロック4の凹部と協同するための放射状突起11が備えられ得る。
【００３７】
本開示のバイオプリンターの別の特定の実施形態として、図1に示すように、バイオプリンターは、スプレーヘッド1が取外し可能且つ、回転不能に取付けられた取付けブロック4をさらに含み、ここで、コネクタ2の第2の端部は、第2の雄ねじを備え、スプレーヘッド1は、コネクタ2の第2の端部を収容するための第2の収容空洞を備え、第2の収容空洞は、第2の雄ねじと篏合する第2の雌ねじを内部に備え、及びコネクタ2の第2の端部が挿入され、第2の収容空洞にねじ結合される。コネクタ2の第2の端部に第2の雄ねじを設けることによって、コネクタ2の第2の端部が、スプレーヘッド1の第2の収容空洞にらせん状にねじ込まれ、その結果、コネクタ2は、スプレーヘッド1に固定して結合され、接続部での生物学的プリンティング材料の漏出を回避する。好ましくは、図1に示すように、コネクタ2は、コネクタ2の第1の端部と第2の端部の間に設けられ、放射状に突出する軸制限部分21をさらに含み、バイオプリンターは、スプレーヘッド1と軸制限部分21の間に設けられた弾性ワッシャ(図示せず)をさらに含む。スプレーヘッド1と軸制限部分21の間に配置された弾性ワッシャは、コネクタ2とスプレーヘッド1の間のねじ接続が、より大きな事前締め付け力を確保することが出来ると同時に、軸制限部分21は、コネクタ2がより良好な軸位置を得ることを可能にし、排出パイプ3が回転する際に、スプレーヘッド1に対するコネクタ2の追従を回避する。
【００３８】
加えて、コネクタ2とスプレーヘッド1の間のねじ締め付け力は、コネクタ2と排出パイプ3の間のねじ締め付け力よりも大きく、その結果、バイオプリンティング材料容器を回転させることによって、排出パイプ3とコネクタ2の接続を解除する際に、コネクタ2及びスプレーヘッド1に円周位置決め部材を備えない場合であっても、コネクタ2及びスプレーヘッド1は、バイオプリンティング材料容器と共に一緒に回転しなくてもよい。
【００３９】
本開示の別の態様により、既存のバイオプリンターが、スプレーヘッドでプリンティングプラットフォームに細胞を直接噴霧し、プリンティング材料として流体が、プリンティング工程における機械的な力によって損傷を受け得ることを考慮すると、本開示においてX軸移動プラットフォーム上に配置されたスプレーヘッドは、生物学的プリンティング材料として働く流体プリントユニットが、スプレーヘッドの出口に隣接して細長い流路を有する延長ロッドを設けることによって、流路を通して指向的に噴霧されるように構成されている。流路は、流体プリンティングユニットを保護すること及びプリンティング工程における機械的な力による流体プリンティングユニットの損傷を低減することができ、その結果、高い信頼性を示す。
【００４０】
例示的な実施形態において、流路51を有する延長ロッド5は、取付けブロック4によってスプレーヘッドの出口に隣接する位置に配置され得、及び生物学的プリンティング材料として働く流体プリンティングユニットは、流路51によって指向的に噴霧されるようにガイドされる。底部出口が急激に狭くなっている従来技術の構造と比較して、流体プリンティングユニットは、排水及び噴霧工程においてより均一な圧力に供され、良好な流動能力を容易に維持する。生物学的プリンティング材料の流れ方向は、より安定であり、ここで細胞間の相互集団及び圧縮状態を緩和し、プリンティング工程における機械的な力による流体プリンティングユニットの損傷を低減する。
【００４１】
流体プリンティングユニットは、生物学的プリンティング材料の最小プリンティングユニットと称し、これは、単一の主材料流体(例えば、バイオインク)を含む最小単位であり得、補助材料流体(例えば、ヒドロゲル)で包まれた主材料流体からなる混合流体の最小ユニットであり得る。
【００４２】
流路51は、目詰まりの可能性を低減するために、流体プリンティングユニットの指向的な並びを実行することが出来る。主材料流体を補助材料流体で包むことによって形成された混合流体プリンティングユニットである流体プリンティングユニットに関し、流路51はまた、補助材料流体が主材料流体を均一に包み且つ、保護することを容易にする。
【００４３】
加えて、細長い形状を有する流路51は、プリンティング工程において生物学的プリンティング材料と金属材料との摩擦によって生じる損傷を防ぐため、流路51は、流体プリンティングユニットを保護することができ、プリンティング工程において機械的な力による流体プリンティングユニットの損傷の影響を低減することが出来る。
【００４４】
流路51は、図1に示すように流体プリンティングユニットが下方に噴霧されるために真っ直ぐであり得、流体プリンティングユニットが下方に噴霧され得、及びスプレー方向にさらに多くの選択肢を与えるために、プリンティング要件に応じて湾曲した構造形態でもまた、配置され得る。
【００４５】
図1に示すように、延長ロッド5の外周に断熱部材52が設けられ得る。断熱部材52は、流体プリンティングユニットが流路51内の所望の温度を維持し、流体プリンティングユニットの活動を維持することを確保することが出来る。さらに、このような構造的形態は、断熱効果が得られない間、スプレーヘッドが、延長ロッドなしで噴霧された材料を塗布することを容易にするために、一定の長さを突出しなければならないという技術的欠点を克服する。
【００４６】
上記実施形態の1つの態様の改良として、図1に示すように、流路51は、その流入口から流出口に向かってテーパになっている。流路51は、流体プリンティングユニットが、流路51内を移動し、流路51の出口での流体プリンティングユニットの流量を上昇させることを容易にさせ、目詰まりの可能性を低減させるように設計される。好ましくは、流体プリンティングユニットの流れに沿った流路51の断面は円錐形である。漏斗や地下鉄のゲートと同様の構造の円錐形の流路51は、流路51内の流体プリンティングユニットの分布をより均一にし、目詰まりの可能性をさらに低減する。さらに、処理することが容易な円錐形流路は、有利な実現可能性を示す。
【００４７】
好ましくは、一方で、流路51の入口は、流体プリンティングユニットのサイズのn倍になるように寸法決めされ、ここでnは2〜5である。この好ましい大きさの範囲内では、流路51の入口での目詰まりの問題を効果的に回避することが出来る。好ましくは、流路51の入口は、多くて2つの流体プリンティングユニットのみ入ることが可能であるため、流路51の入口は、流体プリンティングユニットの2倍のサイズになるように寸法決めされる。流路51は、テーパになっている流路であるため、流体プリンティングユニットの目詰まりの可能性をさらに低減すること且つ、単一列において流体プリンティングユニットのスプレーを容易にすることが出来るように、流路51の出口に達する流体プリンティングユニットの単一列のみから流出することのみが可能である。
【００４８】
一方、流路51の出口は、流体プリンティングユニットのサイズの1〜1.5倍であり、好ましくは1.2倍の大きさである。このサイズ範囲内で、流路51は、単一列において、流体プリンティングユニットのスプレーを容易にするばかりでなく、主材料流体が損傷していないことを確保する場合に補助材料流体が、主材料流体を過度な厚さで包むことを回避することができ、流路の出口で流体プリンティングユニットの流量をさらに高めることを容易にすることができ、単一列において流体プリンティングユニットのスプレーの連続性及び均一性を確保することが出来る。
【００４９】
上記実施形態の他の態様の改良として、図1に示すように、延長ロッド5のスプレーヘッド1に隣接する端面に、開放凹部53が設けられている。開放凹部53の出口は流路51に連通し、スプレーヘッド1は開放凹部53内に延びている。開放凹部53の断面は、流路51に向かってテーパになっており、補助材料流路が、スプレーヘッド1の外壁と開放凹部53の間に形成され、スプレーヘッド1の出口と開放凹部53の出口の間に空洞を形成する。補助材料流路を通過した補助材料流体は、スプレーヘッド1の出口から噴霧された主材料流体をチャンバ内で包み、流体プリンティングユニットを形成する。スプレーヘッド1に隣接する延長ロッド5の端面にテーパになっている開放凹部53を設けることによって、補助材料流路が、スプレーヘッド1の外壁と開放凹部53の間に形成され、スプレーヘッド1の出口と開放凹部53の出口の間に空洞を形成する。補助材料流体(例えば、ヒドロゲル)は、補助流路を通ってチャンバに入り、スプレーヘッドから噴霧された主材料流体(例えば、バイオインク)を包み、混合流体プリンティングユニットを形成する。その中で、主材料流体は、均質な、不均質な(例えば、顆粒状の混合物)、連続的な又は不連続的な流体であり得る。
【００５０】
具体的には、スプレーヘッド1の外壁とテーパになっている開放凹部53の間に補助材料流路が形成されるため、補助材料流路は、等圧力の機能を有する。補助材料が、図1に示すように、片側から補助材料流路に入る場合であっても、補助材料流路内に依然として等圧力の強度を示し、それによって、生物学的材料が、補助材料入口に隣接する又は遠くにある片側で、均質な包装効果を与えることを確保する。実施形態において、流体プリンティングユニットの流れ方向に沿った開放凹部53のセクションは、好ましくは、円錐形であり、及び円錐構造を示す開放凹部53は、補助材料流体が開放凹部53の円錐面に沿って流れることを可能にし、これはスプレーヘッド1の出口に向かって収束する効果を産生し、及び補助材料流体ユニットによる主材料流体ユニットを均一に包むことを容易にする。構造形態の開放凹部53はまた、チャンバ内のより安定した流れを確保することが出来る。
【００５１】
チャンバ内の混合流体プリンティングユニットの流れの方向がより安定であることを確保するため、及び補助材料流路において、その拡散を回避するため、混合流体プリンティングユニットは、開放凹部53内を流れ、及び開放凹部53は、延長ロッド5の流路51に向かって流体プリンティングユニットの収束を容易にする。
【００５２】
図1に示すように、スプレーヘッド1の出口と開放凹部53の間には隙間がある。好ましくは、スプレーヘッド1の出口と開放凹部53の間の隙間は、流体プリンティングユニットのサイズよりも小さく、これは、流体プリンティングユニットが、補助材料流路に逆流することを防ぐことができ、チャンバ内の流体プリンティングユニットが流路51に安定して流れることを確保することが出来る。
【００５３】
本開示によるバイオプリンターのスプレーヘッドアセンブリの一実施形態において、主材料流体を、補助材料の流れに包む工程は以下の通りである。
【００５４】
スプレーヘッド1から噴霧された後の主材料流体は、スプレーヘッド1の出口と開放凹部53の出口の間のチャンバに入る。補助材料流体は、スプレーヘッド1の外壁と開放凹部53の間に形成された補助材料流路を通ってチャンバに入る。チャンバ内の補助材料流体は、特定の圧力を有し、補助材料流体は、スプレーヘッド1から突出している主材料流体ユニットの一部に付着するように圧縮される。主材料流体ユニット全体が噴霧されるまで、補助材料流体は主材料流体ユニットを完全に包み込み、混合流体プリンティングユニットを形成する。この時点で、流体プリンティングユニットの一部は既に、延長ロッド5の流路51に入っている。最後に、補助材料流体を連続的に包み込むことで、主原料流体ユニットが、延長ロッド5の流路51に入り、補助材料流体で囲まれた主材料流体ユニットが流路51内を指向的に流れ、均一に包まれ、順次噴霧される。
【００５５】
流れ工程において、主材料流体は、補助材料流体によって十分且つ、均一に包まれ、その結果、構造はまた、補助材料が均一且つ、十分に包まれることを可能にする。主材料流体が流路51の出口から噴霧される前に主材料の周囲に包まれて保護構造を形成する補助材料流体は、主材料流体に対するプリンティング工程の影響をさらに低減する。
【００５６】
上記の複合実施形態は、本開示の実施形態を詳細に説明するが、本開示は、記載される実施形態に限定されない。例えば、スプレーヘッド1と取付けブロック4との締りばめによって、スプレーヘッド1が取付けブロック4に着脱可能且つ、回転不能に取り付けられていることも実現され得る。当業者であれば、そのような実施形態に対する複数の変更、修正、等価の置換、及び変形が、本開示の原理及び実質的な本質から逸脱することなく、本開示の保護範囲内に入ることが理解することが出来る。
【図１】
2019503221.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月24日(2018.10.24)
【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】
スプレーヘッド(1)、コネクタ(2)及び排出パイプ(3)を有するバイオプリンティング材料容器を含むバイオプリンターであって、ここで、前記コネクタ(2)の第1の端部が、前記排出パイプ(3)とねじ結合され、前記コネクタ(2)の第2の端部が、前記スプレーヘッド(1)と着脱可能で結合される、バイオプリンター。
【請求項２】
前記排出パイプ(3)の出口端部が、第1の雄ねじを備え、前記コネクタ(2)の前記第1の端が、前記出口端部を収容するための第1の収容空洞を備え、ここで前記第1の収容空洞が、前記第1の雄ねじと篏合する第1の雌ねじが内部に設けられ、前記出口端部が、前記コネクタ(2)の前記第1の端部に挿入され且つ、ねじ結合される、請求項1に記載のバイオプリンター。
【請求項３】
前記第1の収容空洞が、前記コネクタ(2)の前記第2の端部に向かってテーパになったセクションを有する、請求項2に記載のバイオプリンター。
【請求項４】
前記第1の収容空洞の前記セクションが、円錐形状である、請求項3に記載のバイオプリンター。
【請求項５】
前記円錐形状の円錐度が、6%である、請求項4に記載のバイオプリンター。
【請求項６】
前記スプレーヘッド(1)が、着脱可能且つ、回転不能で取付けられる取付けブロック(4)をさらに含む、請求項1に記載のバイオプリンター。
【請求項７】
円周制限構造が、前記スプレーヘッド(1)と前記取付けブロック(4)の間に設けられ、前記スプレーヘッド(1)と前記取付けブロック(4)の相対回転を制限する、請求項6に記載のバイオプリンター。
【請求項８】
着脱可能な円周制限部材が、前記コネクタ(2)と前記スプレーヘッド(1)の間に設けられ、前記コネクタ(2)と前記スプレーヘッド(1)の間の相対回転を制限する、請求項1に記載のバイオプリンター。
【請求項９】
前記スプレーヘッド(1)が、着脱可能且つ、回転不能で取付けられた取付けブロック(4)をさらに含み、ここで、前記コネクタ(2)の前記第2の端部が、第2の雄ねじを備え、前記スプレーヘッド(1)が、前記コネクタ(2)の前記第2の端部を収容するための第2の収容空洞を備え、前記第2の収容空洞が、前記第2の雄ねじと篏合する第2の雌ねじを内部に備え、前記コネクタ(2)の前記第2の端部が、前記第2の収容空洞内に挿入され且つ、ねじ結合される、請求項1に記載のバイオプリンター。
【請求項１０】
前記コネクタ(2)が、前記コネクタ(2)の前記第1の端部と前記第2の端部の間に設けられ且つ、放射状に突出する軸制限部分(21)を含み、前記バイオプリンターが、前記スプレーヘッド(1)と前記軸制限部分(21)の間に設けられた弾性ワッシャから構成される、請求項9に記載のバイオプリンター。
【請求項１１】
前記コネクタ(2)の前記第2の端部と前記スプレーヘッド(1)の間のねじ締結力が、前記コネクタ(2)の前記第1端部と前記排出パイプ(3)の間のねじ締結力よりも大きい、請求項9に記載のバイオプリンター。
【請求項１２】
前記バイオプリンターが、３Dバイオプリンターである、請求項1に記載のバイオプリンター。
【国際調査報告】
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