(57)【要約】溶融押出モジュール（１０２）と、印刷モジュール（１０３）と、プラットフォームモジュール（１０４）と、を含む、３Ｄ印刷デバイス（１００）。溶融押出モジュールは、供給入口（１２４）及び排出出口（１２５）からなる処理チャンバ（１２１）、並びに処理チャンバに配置された押出手段及び加熱手段を含み、溶融押出モジュールは、処理チャンバの供給入口から初期材料を受容し、かつ初期材料を加熱し押し出して、初期材料を溶融体に変換し、溶融体が処理チャンバの排出出口から押し出されるように構成されている。印刷モジュールは、処理チャンバの排出出口と連通し、ノズル（１３１）が設けられており、印刷モジュールは、処理チャンバの排出出口から押し出された溶融体を受容し、かつノズルから押し出されるように溶融体をガイドするように構成されている。プラットフォームモジュールは、ノズルから押し出された溶融体を受容するように構成されている。
2020524092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３Ｄ印刷デバイスであって、
第１の溶融押出モジュールであって、前記第１の溶融押出モジュールが、供給入口及び排出出口を有する第１の処理チャンバと、前記第１の処理チャンバ内に配置された第１の押出装置及び第１の処理チャンバ加熱装置と、を含み、前記第１の溶融押出モジュールが、前記第１の処理チャンバの前記供給入口を通じて第１の初期材料を受容し、かつ前記第１の初期材料を加熱し押し出すように構成されており、その結果、前記第１の初期材料が、第１の溶融物に変換され、前記第１の溶融物が、前記第１の処理チャンバの前記排出出口から押し出される、第１の溶融押出モジュールと、
第１の印刷モジュールであって、前記第１の印刷モジュールが、前記第１の処理チャンバの前記排出出口に接続されており、第１のノズルを含み、前記第１の印刷モジュールが、前記第１の処理チャンバの前記排出出口から押し出された前記第１の溶融物を受容し、かつ前記第１のノズルを通じて押し出されるように前記第１の溶融物をガイドするように構成されている、第１の印刷モジュールと、
プラットフォームモジュールであって、前記プラットフォームモジュールが、前記第１のノズルを通じて押し出された前記第１の溶融物を受容するように構成されている、プラットフォームモジュールと、を含む、３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２】
第１の供給モジュールを更に含み、前記第１の供給モジュールが、第１のホッパーを含み、前記第１のホッパーが、供給入口及び排出出口を有し、前記第１のホッパーの前記供給入口を通じて前記第１の初期材料を受容し、かつ前記第１のホッパーの前記排出出口を通じて前記第１の初期材料を前記第１の処理チャンバの前記供給入口に排出するように構成されている、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３】
制御モジュールを更に含み、前記制御モジュールが、前記３Ｄ印刷デバイスのステータスパラメータに基づいて、前記３Ｄ印刷デバイスを制御するように構成されたコンピュータ化コントローラを含む、請求項２に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４】
前記制御モジュールに通信可能に接続された第１の温度測定装置を更に含み、前記第１の温度測定装置が、前記第１の処理チャンバ内の前記第１の溶融物の温度を測定し、かつ第１の温度測定信号を前記制御モジュールに送信するように構成されている、請求項３に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項５】
前記第１の処理チャンバ加熱装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記制御モジュールが、前記第１の温度測定信号に従って、前記第１の処理チャンバ加熱装置の加熱力を制御する、請求項４に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項６】
前記第１の押出装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記制御モジュールが、前記第１の温度測定信号に従って、前記第１の押出装置の押出力を制御する、請求項４に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項７】
前記第１の押出装置が、
スクリューを含み、前記スクリューが、前記第１の処理チャンバ内に配置されており、前記第１の初期材料又は前記第１の溶融物を押し出し、前記第１の溶融物を、前記第１の処理チャンバの前記排出出口に搬送する、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項８】
前記スクリューが、単軸、二軸、又はこれらの組み合わせである、請求項７に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項９】
前記第１の溶融押出モジュールが、溶融押出排出制御装置を含み、前記溶融押出排出制御装置が、前記第１の処理チャンバの前記排出出口における前記第１の溶融物の排出速度を制御するように構成されている、請求項３に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１０】
第１の圧力測定装置であって、前記第１の圧力測定装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の圧力を測定し、かつ第１の圧力測定信号を前記制御モジュールに送信するように構成されている、第１の圧力測定装置と、
圧力調節装置であって、前記圧力調節装置が、前記第１の印刷モジュール内に配置されており、前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の圧力を調節するように構成されている、圧力調節装置と、を更に含み、
前記制御モジュールが、前記圧力調節装置に通信可能に接続されており、前記第１の圧力測定信号に従って、前記圧力調節装置を使用することによって、前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の圧力を調節する、請求項３に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１１】
第２の温度測定装置であって、前記第２の温度測定装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の温度を測定し、かつ第２の温度測定信号を前記制御モジュールに送信するように構成されている、第２の温度測定装置と、
温度調節装置であって、前記温度調節装置が、前記第１の印刷モジュール内に配置されており、かつ前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の温度を調節するように構成されている、温度調節装置と、を更に含み、
前記制御モジュールが、前記温度調節装置に通信可能に接続されており、前記第２の温度測定信号に従って、前記温度調節装置を使用することによって、前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の温度を調節する、請求項３に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１２】
前記第１の供給モジュールが、第１のホッパー排出制御装置を更に含み、前記第１のホッパー排出制御装置が、前記第１のホッパーの前記排出出口における前記第１の初期材料の排出速度を制御するように構成されている、請求項３に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１３】
前記第１のホッパー排出制御装置が、スクリューであり、前記スクリューが、前記第１のホッパー内に配置されており、前記スクリューの回転速度を変更することによって、前記第１のホッパーの前記排出出口における前記第１の初期材料の排出速度を制御する、請求項１２に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１４】
第２の供給モジュールを更に含み、前記第２の供給モジュールが、第２のホッパーを含み、前記第２のホッパーが、供給入口及び排出出口を有し、前記第２のホッパーの前記供給入口を通じて第２の初期材料を受容し、かつ前記第２のホッパーの前記排出出口を通じて前記第２の初期材料を排出するように構成されている、請求項１２に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１５】
前記第２の供給モジュールが、第２のホッパー排出制御装置を更に含み、前記第２のホッパー排出制御装置が、前記第２のホッパーの前記排出出口における前記第２の初期材料の排出速度を制御するように構成されている、請求項１４に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１６】
第１の組成測定装置を更に含み、前記第１の組成測定装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記３Ｄ印刷デバイスの任意の位置で、前記第１の溶融物の組成を測定し、かつ第１の組成測定信号を前記制御モジュールに送信するように構成されており、
前記第１のホッパー排出制御装置及び前記第２のホッパー排出制御装置が各々、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記制御モジュールが、前記第１の組成測定信号に従って、前記第１のホッパー排出制御装置及び前記第２のホッパー排出制御装置をそれぞれ通じて、前記第１のホッパーの前記排出出口における前記第１の初期材料の排出速度、及び前記第２のホッパーの前記排出出口における前記第２の初期材料の排出速度を制御する、請求項１５に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１７】
第１の一時的貯蔵モジュールを更に含み、前記第１の一時的貯蔵モジュールが、供給入口及び排出出口を有する貯蔵チャンバを含み、前記貯蔵チャンバの前記供給入口が、前記第１の処理チャンバの前記排出出口に接続されており、前記貯蔵チャンバの前記排出出口が、前記第１の印刷モジュールに接続されており、前記第１の一時的貯蔵モジュールが、前記第１の処理チャンバの前記排出出口から押し出された前記第１の溶融物を受容し、かつ前記貯蔵チャンバの前記排出出口を通じて前記第１の印刷モジュールに入るように、前記第１の溶融物をガイドするように構成されている、請求項３に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１８】
前記第１の一時的貯蔵モジュールが、前記貯蔵チャンバの前記排出出口における前記第１の溶融物の排出速度を制御するように構成された貯蔵チャンバ排出制御装置を更に含む、請求項１７に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項１９】
前記第１の一時的貯蔵モジュールが、貯蔵チャンバ加熱装置を更に含み、前記貯蔵チャンバ加熱装置が、前記貯蔵チャンバ内の前記第１の溶融物を加熱するように構成されている、請求項１７に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２０】
第３の温度測定装置を更に含み、前記第３の温度測定装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記貯蔵チャンバ内の前記第１の溶融物の温度を測定し、かつ第３の温度測定信号を前記制御モジュールに送信するように構成されており、
前記制御モジュールが、前記第３の温度測定信号に従って、前記貯蔵チャンバ加熱装置の加熱力を制御する、請求項１９に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２１】
体積測定装置を更に含み、前記体積測定装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記貯蔵チャンバの残りの体積を測定し、かつ体積測定信号を前記制御モジュールに送信するように構成されている、請求項１７に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２２】
前記第１の溶融押出モジュールが、
前記第１の処理チャンバの前記排出出口における前記第１の溶融物の排出速度を制御するように構成された溶融押出排出制御装置を更に含み、
前記溶融押出排出制御装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記制御モジュールが、前記体積測定信号に従って、前記溶融押出排出制御装置を通じて、前記第１の処理チャンバの前記排出出口における前記第１の溶融物の排出速度を制御する、請求項２１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２３】
逆流チャネルを更に含み、前記逆流チャネルが、前記第１の処理チャンバの前記排出出口から押し出された前記第１の溶融物の少なくとも一部を前記第１の処理チャンバに逆流させるようにガイドするように構成されている、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２４】
第２の供給モジュールであって、前記第２の供給モジュールが、供給入口及び排出出口を有する第２のホッパーを含み、前記第２のホッパーの前記供給入口を通じて第２の初期材料を受容し、かつ前記第２の初期材料を排出するように構成されている、第２の供給モジュールと、
第２の溶融押出モジュールであって、前記第２の溶融押出モジュールが、供給入口及び排出出口を有する第２の処理チャンバと、前記第２の処理チャンバ内に配置された押出装置及び処理チャンバ加熱装置と、を含み、前記第２の処理チャンバの前記供給入口を通じて前記第２の初期材料を受容し、かつ前記第２の初期材料を加熱し押し出すように構成されており、その結果、前記第２の初期材料が、第２の溶融物に変換され、前記第２の溶融物が、前記第２の処理チャンバの前記排出出口から押し出される、第２の溶融押出モジュールと、
第１の混合モジュールであって、前記第１の混合モジュールが、供給入口及び排出出口を有する混合チャンバを含み、前記混合チャンバの前記供給入口が、前記第１の処理チャンバの前記排出出口及び前記第２の処理チャンバの前記排出出口の両方に接続されており、前記混合チャンバの前記排出出口が、前記第１の印刷モジュールに接続されており、前記第１の混合モジュールが、前記押し出された第１の溶融物及び第２の溶融物を受容し、それらを第１の混合溶融物に混合し、かつ前記第１の印刷モジュールに入るように前記第１の混合溶融物をガイドするように構成されている、第１の混合モジュールと、を更に含む、請求項３に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２５】
前記第１の溶融押出モジュール及び前記第２の溶融押出モジュールがそれぞれ、第１の溶融押出排出制御装置及び第２の溶融押出排出制御装置を含み、前記第１の溶融押出排出制御装置及び前記第２の溶融押出排出制御装置がそれぞれ、前記第１の溶融押出モジュールの前記処理チャンバの前記排出出口における前記第１の溶融物の排出速度、及び前記第２の溶融押出モジュールの前記処理チャンバの前記排出出口における前記第２の溶融物の排出速度を制御するように構成されている、請求項２４に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２６】
第２の組成測定装置を更に含み、前記第２の組成測定装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記混合チャンバの前記排出出口から押し出された前記第１の混合溶融物の組成を測定し、かつ第２の組成測定信号を前記制御モジュールに送信するように構成されており、
前記第１の溶融押出排出制御装置及び前記第２の溶融押出排出制御装置が、それぞれ前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記制御モジュールが、前記第２の組成測定信号に従って、前記第１の溶融押出排出制御装置及び前記第２の溶融押出排出制御装置をそれぞれ通じて、前記第１の処理チャンバの前記排出出口における前記第１の溶融物の排出速度、及び前記第２の処理チャンバの前記排出出口における前記第２の溶融物の排出速度を制御する、請求項２５に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２７】
前記第１の混合モジュールが、混合チャンバ加熱装置を更に含み、前記混合チャンバ加熱装置が、前記混合チャンバ内の前記第１の混合溶融物を加熱するように構成されている、請求項２４に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２８】
第４の温度測定装置を更に含み、前記第４の温度測定装置が、前記制御モジュールに通信可能に接続されており、前記混合チャンバ内の前記第１の混合溶融物の温度を測定し、かつ第４の温度測定信号を前記制御モジュールに送信するように構成されており、
前記制御モジュールが、前記第４の温度測定信号に従って、前記混合チャンバ加熱装置の加熱力を制御する、請求項２７に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項２９】
前記第１の混合モジュールが、前記混合チャンバの前記排出出口における前記第１の混合溶融物の排出速度を制御するように構成された混合チャンバ排出制御装置を更に含む、請求項２４に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３０】
前記第１のノズルの内径が、０．０５ｍｍ〜２ｍｍである、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３１】
前記第１の印刷モジュールが、第２のノズルを更に含む、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３２】
前記第１のノズルから、前記第１の処理チャンバの前記排出出口までの接続経路の長さが、前記第２のノズルから、前記第１の処理チャンバの前記排出出口までの接続経路の長さに等しい、請求項３１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３３】
前記第１の印刷モジュールが、複数のノズルを含み、前記ノズルが、アレイ状に配設されている、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３４】
印刷モジュール駆動機構を更に含み、前記印刷モジュール駆動機構が、前記第１の印刷モジュールの前記第１のノズルを駆動して前記プラットフォームモジュールに対して移動させるように構成されている、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３５】
前記印刷モジュール駆動機構が、前記第１の印刷モジュールの前記第１のノズルを駆動して前記プラットフォームモジュールに対してデカルト座標系のＺ軸に沿って移動するように構成されている、請求項３４に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３６】
前記プラットフォームモジュールが、
第１の堆積プラットフォームであって、前記第１の堆積プラットフォームが、前記第１のノズルを通じて押し出された前記第１の溶融物を受容するように構成されている、第１の堆積プラットフォームと、
プラットフォーム駆動機構であって、前記プラットフォーム駆動機構が、前記第１の堆積プラットフォームを駆動して前記第１の印刷モジュールの前記第１のノズルに対して移動させる、プラットフォーム駆動機構と、を含む、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３７】
前記プラットフォーム駆動機構が、前記第１の堆積プラットフォームを駆動して、前記第１のノズルに対してデカルト座標系のＸ軸及び／又はＹ軸に沿って移動させるように構成されている、請求項３６に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３８】
第２の溶融押出モジュールを更に含み、前記第２の溶融押出モジュールが、供給入口及び排出出口を有する第２の処理チャンバと、前記第２の処理チャンバ内に配置された押出装置及び処理チャンバ加熱装置と、を含み、前記第２の処理チャンバの前記供給入口を通じて第２の初期材料を受容し、かつ前記第２の初期材料を加熱し押し出すように構成されており、その結果、前記第２の初期材料が、第２の溶融物に変換され、前記第２の溶融物が、前記第２の処理チャンバの前記排出出口から押し出され、
前記第１の印刷モジュールが、第２のノズルを更に含み、前記第２のノズルが、前記第２の処理チャンバの前記排出出口に接続されており、前記第１の印刷モジュールが、前記第２の処理チャンバの前記排出出口から押し出された前記第２の溶融物を受容し、かつ前記第２のノズルを通じて押し出されるように前記第２の溶融物をガイドするように構成されており、
前記プラットフォーム駆動機構が、前記第１の堆積プラットフォームを駆動して、前記第１のノズルの下方の位置と前記第２のノズルの下方の位置との間で移動させる、請求項３６に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項３９】
前記プラットフォームモジュールが、
第２の堆積プラットフォームを更に含み、前記第２の堆積プラットフォームが、前記第１のノズルを通じて押し出された前記第１の溶融物を受容するように構成されており、
前記プラットフォーム駆動機構が、前記第１の堆積プラットフォーム及び前記第２の堆積プラットフォームを駆動して、順番に前記第１のノズルの下方を通過させる、請求項３６に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４０】
製品収集モジュールを更に含み、前記製品収集モジュールが、前記プラットフォームモジュール上に形成された最終製品を収集するように構成されている、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４１】
検査モジュールを更に含み、前記検査モジュールが、前記プラットフォームモジュール上に形成された最終製品の製品パラメータを測定するように構成されている、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４２】
自動スクリーニングモジュールを更に含み、前記自動スクリーニングモジュールが、前記プラットフォームモジュール上に形成された最終製品を選ぶように構成されている、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４３】
自動搬送モジュールを更に含み、前記自動搬送モジュールが、前記第１の初期材料を前記第１の供給モジュールに搬送するように構成されている、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４４】
互いに接続された前述の部品のすべてが、ホースを通じて接続されている、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４５】
前記ホースの内径が、１ｍｍ〜１００ｍｍである、請求項４４に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４６】
前記第１の初期材料が、熱可塑性材料を含む、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４７】
第２の印刷モジュールを更に含み、前記第２の印刷モジュールが、デカルト座標系のＺ軸に沿って、前記第１の印刷モジュールの上方に位置する、請求項１に記載の３Ｄ印刷デバイス。
【請求項４８】
３Ｄ印刷方法であって、
第１の初期材料を第１の溶融押出モジュールの処理チャンバに供給することと、
前記処理チャンバ内の前記第１の初期材料を加熱し押し出すことであって、前記第１の初期材料が、第１の溶融物に変換され、その結果、前記第１の溶融物が、前記処理チャンバの排出出口から押し出される、加熱し押し出すことと、
第１の印刷モジュールの第１のノズルを通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール上に堆積されるように、前記処理チャンバの前記排出出口において前記第１の溶融物をガイドすることと、を含む、方法。
【請求項４９】
第１の供給モジュールのホッパーを通じて、前記第１の初期材料を前記第１の溶融押出モジュールに供給することを更に含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５０】
前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の圧力を測定することと、
前記測定された圧力に従って、前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の圧力を制御することと、を更に含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５１】
前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の温度を測定することと、
前記測定された温度に従って、前記第１の印刷モジュール内の前記第１の溶融物の温度を調節することと、を更に含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５２】
前記処理チャンバ内の前記第１の溶融物の温度を測定することと、
前記測定された温度に従って、前記処理チャンバ内の前記第１の溶融物又は前記第１の初期材料の加熱力及び／又は押出力を制御することと、を更に含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５３】
第１の印刷モジュールの第１のノズルを通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール上に堆積されるように、前記処理チャンバの前記排出出口において前記第１の溶融物をガイドする工程が、
第１の一時的貯蔵モジュールの貯蔵チャンバに入るように、前記処理チャンバの前記排出出口において前記第１の溶融物をガイドすることと、
前記第１の印刷モジュールの前記第１のノズルを通じて押し出され、かつ前記プラットフォームモジュール上に堆積されるように、前記貯蔵チャンバの排出出口において前記第１の溶融物をガイドすることと、を含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５４】
前記貯蔵チャンバ内の前記第１の溶融物の温度を測定することと、
前記測定された温度に従って、前記貯蔵チャンバ内の前記第１の溶融物の加熱力を制御することと、を更に含む、請求項５３に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５５】
前記貯蔵チャンバの残りの体積を測定することと、
前記貯蔵チャンバの前記残りの体積に従って、前記処理チャンバの前記排出出口における前記第１の溶融物の排出速度を制御することと、を更に含む、請求項５３に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５６】
前記処理チャンバの前記排出出口から押し出された前記第１の溶融物の少なくとも一部をガイドして、前記処理チャンバ戻るように流れさせることを更に含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５７】
第２の供給モジュールのホッパーを通じて、第２の初期材料を第２の溶融押出モジュールの処理チャンバに供給することと、
前記第２の溶融押出モジュールの前記処理チャンバ内の前記第２の初期材料を加熱し押し出すことであって、その結果、前記第２の初期材料が、第２の溶融物に変換され、前記第２の溶融物が、前記第２の溶融押出モジュールの前記処理チャンバの排出出口から押し出される、加熱し押し出すことと、
前記第１の溶融物及び前記第２の溶融物を、混合チャンバ内で混合して、第１の混合溶融物を形成することと、
前記第１の印刷モジュールの前記第１のノズルを通じて押し出され、かつ前記プラットフォームモジュール上に堆積されるように、前記混合チャンバの排出出口において前記第１の混合溶融物をガイドすることと、を更に含む、請求項４９に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５８】
前記混合チャンバの前記排出出口から押し出された前記第１の混合溶融物の組成を測定することと、
前記第１の混合溶融物の前記測定された組成に従って、前記第１の溶融押出モジュールの前記処理チャンバの前記排出出口における前記第１の溶融物の排出速度、及び前記第２の溶融押出モジュールの前記処理チャンバの前記排出出口における前記第２の溶融物の排出速度を制御することと、を更に含む、請求項５７に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項５９】
前記混合チャンバ内の前記第１の混合溶融物の温度を測定することと、
前記測定された温度に従って、前記混合チャンバ内の前記第１の混合溶融物の加熱力を制御することと、を更に含む、請求項５７に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６０】
第２の供給モジュールのホッパーを通じて、第２の初期材料を前記第１の溶融押出モジュールの前記処理チャンバに供給することと、
前記処理チャンバ内の前記第１の初期材料及び前記第２の初期材料を加熱し押し出すことであって、その結果、前記第１の初期材料及び前記第２の初期材料が第１の溶融物に変換される、加熱し押し出すことと、を更に含む、請求項４９に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６１】
３Ｄ印刷デバイスの任意の位置で前記第１の溶融物の組成を測定することと、前記第１の溶融物の前記測定された組成に従って、前記第１の供給モジュールの排出出口における前記第１の初期材料の放出速度、及び第２の供給モジュールの排出出口における前記第２の初期材料の放出速度を制御することと、を更に含む、請求項６０に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６２】
第２の供給モジュールのホッパーを通じて、第２の初期材料を第２の溶融押出モジュールの処理チャンバに供給することと、
前記第２の溶融押出モジュールの前記処理チャンバ内の前記第２の初期材料を加熱し押し出すことであって、その結果、前記第２の初期材料が、第２の溶融物に変換され、前記第２の溶融物が、前記第２の溶融押出モジュールの前記処理チャンバの排出出口から押し出される、加熱し押し出すことと、
前記第１の印刷モジュールの第２のノズルを通じて押し出され、かつ前記プラットフォームモジュール上に堆積されるように、前記第２の溶融押出モジュールの前記処理チャンバの前記排出出口において前記第２の溶融物をガイドすることと、
前記堆積プラットフォームを駆動して、前記第１のノズルの下方の位置と前記第２のノズルの下方の位置との間で移動させることと、を更に含む、請求項４９に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６３】
前記第１の印刷モジュールの前記第１のノズルを駆動して、前記プラットフォームモジュールに対して移動させることを更に含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６４】
前記第１の印刷モジュールの前記第１のノズルを駆動して、前記プラットフォームモジュールに対してデカルト座標系のＺ軸に沿って移動させることを更に含む、請求項６３に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６５】
前記プラットフォームモジュールの第１の堆積プラットフォームを駆動して、前記第１の印刷モジュールの前記第１のノズルに対して移動させることを更に含み、
前記第１の堆積プラットフォームが、前記第１のノズルを通じて押し出された前記第１の溶融物を受容するように構成されている、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６６】
前記第１の堆積プラットフォームを駆動して、前記第１のノズルに対してデカルト座標系のＸ軸及び／又はＹ軸に沿って移動させることを更に含む、請求項６５に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６７】
前記プラットフォームモジュール上に形成された最終製品を収集することを更に含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６８】
前記プラットフォームモジュール上に形成された最終製品の製品パラメータを測定することを更に含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項６９】
前記プラットフォームモジュール上に形成された最終製品を選ぶことを更に含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項７０】
自動搬送モジュールを通じて、前記第１の初期材料を前記第１の供給モジュールに搬送することを更に含む、請求項４９に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項７１】
前記第１の初期材料が、熱可塑性材料を含む、請求項４８に記載の３Ｄ印刷方法。
【請求項７２】
３Ｄ印刷デバイスで使用される印刷モジュールであって、アレイ状に配置されたｎ×ｍ個のノズル（ｎ及びｍの両方が２以上の整数である）を含み、ノズルの位置（ｘ、ｙ）が、ｘ列目及びｙ行目（１≦ｘ≦ｎ及び１≦ｙ≦ｍ）である、印刷モジュール。
【請求項７３】
前記印刷モジュールが、Ｍ個の種類の溶融物を押し出すことができるように構築されており、前記ノズル（ｘ、ｙ）が、ｙ番目の種類の溶融物を押し出すことができるように構築されている、請求項７２に記載の印刷モジュール。
【請求項７４】
前記ｎ×ｍ個のノズルがそれぞれ、ｎ×ｍ個の処理チャンバに接続されている、請求項７２に記載の印刷モジュール。
【請求項７５】
前記ｎ×ｍ個のノズルの排出速度がそれぞれ、ｎ×ｍ個の溶融押出排出制御装置によって制御されている、請求項７２に記載の印刷モジュール。
【請求項７６】
前記ｎ×ｍ個のノズルの前記ｙ行目のノズルが、ほぼ同じ排出速度を有するように構成されている、請求項７２に記載の印刷モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願の分野
本出願は、付加製造技術に関するデバイス及び方法、特に、３Ｄ印刷デバイス及び３Ｄ印刷方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願の背景
３Ｄ印刷は、ラピッドプロトタイピング技術である。デジタルモデルに基づいて、３Ｄ印刷を使用して、金属又はプラスチックなどの結合可能な材料を層ごとに印刷することによって、製品を製造することができる。関連技術の迅速な開発に伴い、３Ｄ印刷は、宝飾品、エンジニアリング、自動車、歯科、航空宇宙、及び医療産業において広く適用されている。
【０００３】
現在、熱溶解積層法（ｆｕｓｅｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｍｏｄｅｌｉｎｇ、ＦＤＭ）は、現時点で、一般的な３Ｄ印刷技術である。通常、この技術を使用する３Ｄ印刷デバイスは、ＡＢＳ又はＰＬＡなどの材料で作製されたフィラメントを加熱して、溶融温度よりもわずかに高い温度に到達させ、コンピュータ又はコントローラの制御下で層ごとに溶融物を押し出して、必要な製品を積み重ねて構築する。通常、このような既存の３Ｄ印刷デバイスは、溶融前の初期材料のテクスチャに制限を課す。例えば、通常、熱溶解積層法技術に基づく３Ｄ印刷デバイスに供給される材料は、線形又は繊維状でなければならず、このことは、このような３Ｄ印刷デバイスの適用範囲を明らかに制限する。例えば、医薬品の３Ｄ印刷における熱溶解積層法技術の適用中、薬物賦形剤又は薬物の活性成分が、繊維状形態で印刷デバイスに運ばれる場合、繊維状材料の形状の制限により、薬物の３Ｄ印刷に必要な初期材料の薬物装填速度に対する要件が満たされないことがある。
【０００４】
ときには、粉末原材料は、実用的な用途における医薬品の３Ｄ印刷に使用される。しかしながら、工業用途における３Ｄ印刷デバイスは、粉末層別及び接着剤結合による３次元粉末−液体印刷技術を使用するため、粉末の層別噴霧によって生じる粉末の収集及び再生利用の問題がある場合がある。加えて、この技術が３Ｄ印刷中に適用可能である医薬品剤形がいくつか存在し、この技術を使用して印刷された医薬製品は、持続放出及びゼロオーダー放出などの要件を満たすことは困難である。
【０００５】
製品製造中、特に医薬製品の製造中に、ノズルによって分配される材料の量を正確に制御することが望ましい。付加製造のための従来の装置の主要な問題は、ノズルを通る材料の意図しない漏れであり、これは、所望の量を超える材料が分配される原因となり得る。この問題は、２つ以上のノズルが使用されるときにより複雑になる。これらのノズルは、代替的なスイッチオン又はスイッチオフを必要とする、異なる材料を分配することができる。例えば、第２のノズルが第２の材料を分配しているときに第１のノズルから第１の材料が漏出している場合、製造不良又は材料廃棄物が生じる。本発明によるデバイス及びシステムは、高い正確性かつ高精度の材料堆積を有する範囲の医薬品材料を取り扱うことができるため、これらのデバイス及びシステムは、複雑な幾何学形状及び組成を有する医薬品剤形を製造するのに非常に好適である。加えて、本発明によるデバイス、システム、及び方法はまた、個人向けの用量及び／又は個人向けの放出プロファイルを含む、個人向けの薬に寄与する。個人向けの薬とは、治療的意思決定及び個人向けの剤形設計を助けるための、バイオマーカーに基づく患者の層別化を指す。個人向けの医薬品剤形は、患者の体重及び代謝に基づいて、放出プロファイルを含む送達されるべき薬物の量を調整することを可能にする。本発明によるデバイスを使用して製造された医薬品剤形は、成長する子供のための正確な投与量を確実にすることができ、非常に効力の高い薬物の個人向けの投与量を可能にする。個人向けの医薬品剤形を使用して、患者の薬剤の服薬を１日１回投与に組み合わせて、患者の服薬遵守及び治療コンプライアンスを改善することもできる。物理デバイスを修正するよりも、デジタル設計を修正することは、非常に容易である。更に、自動化された小規模の３次元印刷は、ごくわずかな動作コストを有し得る。したがって、本発明による付加製造装置は、複数の小さな個別化されたバッチを経済的に実現可能にし、かつ接着を改善するように設計された個人向けの剤形を達成することができる。
【０００６】
医薬品の従来の「バッチ生産」と比較して、医薬品の「連続生産」は、品質情報をリアルタイムで連続的に提供する処理分析技術（ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＰＡＴ）（例えば、近赤外線技術）を使用し、その結果、最終製品を市場に直接的に発売することができる。そのような生産プロセスは、製造機器の使用効率を大幅に向上させ、より重要なことに、医薬品の品質を向上させる。加えて、生産プロセス中に品質検査が連続的に行われるので、バッチでのスクラップを効果的に回避することができ、中間処理が不要になるため、中間製品の貯蔵及び輸送コストがまた、節約される。近い将来、「連続生産」様式は、おそらく、医薬品の３Ｄ印刷のように医薬品生産の主流傾向となることが予測され得る。しかしながら、「連続生産」は、交差汚染を回避するために完全に密封された真空供給を必要とし、すべての検査作業を生産プロセス中に行う必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、前述の欠陥及び欠乏を解決することができる３Ｄ印刷デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、第１の溶融押出モジュール、第１の印刷モジュール、及びプラットフォームモジュールを含む３Ｄ印刷デバイスが提供される。第１の溶融押出モジュールは、供給入口及び排出出口を有する処理チャンバと、処理チャンバ内に配置された押出装置及び加熱装置とを含む。第１の溶融押出モジュールは、処理チャンバの供給入口を通じて第１の初期材料を受容し、かつ第１の初期材料を加熱し押し出すように構成されており、その結果、第１の初期材料が、第１の溶融物に変換され、第１の溶融物が、処理チャンバの排出出口から押し出される。第１の印刷モジュールは、処理チャンバの排出出口に接続されており、第１のノズルを有する。第１の印刷モジュールは、処理チャンバの排出出口から押し出された第１の溶融物を受容し、かつ第１のノズルを通じて押し出されるように第１の溶融物をガイドするように構成されている。プラットフォームモジュールは、第１のノズルを通じて押し出された第１の溶融物を受容するように構成されている。
【０００９】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の印刷モジュールは、溶融及び加圧を実行するように構成されている。第１の印刷モジュールは、印刷ヘッドに接続された供給チャネルであって、印刷ヘッドが、ノズルを含み、ノズルが、テーパ状内側表面と、材料を排出するように構成された押出ポートと、を含む、供給チャネルと、圧力センサであって、ノズル内又はノズルの近位の供給チャネル内の材料の圧力を測定するように構成された、圧力センサと、制御スイッチであって、開位置と閉位置との間で動作可能な封止針を含む、制御スイッチと、を含み、封止針は、供給チャネルの一部分を通じて延在し、テーパ状端部を含み、封止針のテーパ状端部は、封止針が閉位置にあるときに材料がノズルを通って流れるのを阻止するように、ノズルのテーパ状内側表面と係合する。
【００１０】
本発明の一態様では、３Ｄ印刷デバイスは、ノズル内の圧力又はノズルの近位の供給チャネル内の圧力を正確に制御することによって、付加製造によって、材料を堆積させるか、又は製品（例えば、医薬品剤形）を製造するように構成されている。封止針が閉位置にあるとき、封止針を備えた制御スイッチは、材料がノズルを通って流れることを阻止する。ノズルはテーパ状内側表面を含み、封止針はテーパ状端部を含み、テーパ状端部は、ノズルのテーパ状内側表面と係合して、材料が漏出するのを阻止する。封止針は、封止針が閉位置にあるときに、任意の突出部が、おそらくノズルから材料を押し出すことができるように、好ましくは、鋭利で薄く、突出部を含まない。好ましくは、材料の圧力は、デバイス内でほぼ一定のままである。材料の圧力は、圧力を監視し、フィードバックシステムを使用して材料を加圧することによって制御され得る。このようにして、封止針が開位置に位置付けられると、材料は、圧力を上昇させる必要なく一定速度で直ちに押し出され得る。これは、正確な材料分配を更に実施することができ、薬物投与ユニット、例えば、医薬錠剤の正確かつ正確な製造を可能にする。
【００１１】
本発明のいくつかの実施形態では、材料に接触する封止針の任意の部分は、突出部を含まない。
【００１２】
本発明のいくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部は、尖った先端部を含む。いくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部は、円錐台形である。いくつかの実施形態では、ノズルのテーパ状内側表面は、第１のテーパ角を有し、封止針のテーパ状端部は、第２テーパ角を有し、第２テーパ角は、第１テーパ角以下である。いくつかの実施形態では、第２のテーパ角は、約６０°以下である。いくつかの実施形態では、第２のテーパ角は、約４５°以下である。いくつかの実施形態では、第１テーパ角と第２テーパ角との比は、約１：１〜４：１である。
【００１３】
本発明のいくつかの実施形態では、押出ポートは、約０．１ｍｍ〜１ｍｍの直径を有する。いくつかの実施形態では、テーパ状端部は、約０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの最大直径を有する。いくつかの実施形態において、押出ポートは、直径を有し、テーパ状端部は、最大直径を有し、テーパ状端部の最大直径と押出ポートの直径との比は、約１：０．８〜約１：０．１である。
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態では、制御スイッチはアクチュエータを含み、アクチュエータは、開位置又は閉位置に封止針を位置付けることができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、空気圧式アクチュエータである。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、機械的アクチュエータである。
【００１５】
本発明のいくつかの実施形態では、封止針は、ノズルに対して定位置に固定されたガスケットを通過し、ガスケットは供給チャネルを封止する。
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部又はノズルのテーパ状内側表面は、可撓性パッド又はライナーを含む。
【００１７】
本発明のいくつかの実施形態では、材料は非繊維状である。いくつかの実施形態では、材料は、デバイスから押し出されるとき、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。いくつかの実施形態では、材料は、デバイスから押し出されるとき、約４００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。いくつかの実施形態では、材料は、約５０℃〜４００℃で溶融する。いくつかの実施形態では、材料は、ノズルから約５０℃〜４００℃の温度で押し出される。いくつかの実施形態では、材料は、ノズルから約９０℃〜３００℃の温度で押し出される。
【００１８】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第１の供給モジュールを更に含む。第１の供給モジュールはホッパーを含み、ホッパーは、供給入口及び排出出口を有し、ホッパーの供給入口を通って第１の初期材料を受容し、かつホッパーの排出出口を通じて第１の初期材料を第１の溶融押出モジュールの処理チャンバの供給入口に排出するように構成されている。
【００１９】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、制御モジュールを更に含む。制御モジュールは、３Ｄ印刷デバイスのステータスパラメータに基づいて、３Ｄ印刷デバイスを制御するように構成されたコンピュータ化コントローラを含む。
【００２０】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、制御モジュールに通信可能に接続された第１の温度測定装置を更に含む。第１の温度測定装置は、処理チャンバ内の第１の溶融物の温度を測定し、かつ第１の温度測定信号を制御モジュールに送信するように構成されている。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態では、処理チャンバの加熱装置は、制御モジュールに通信可能に接続され、制御モジュールは、第１の温度測定信号に従って、処理チャンバの加熱装置の加熱力を制御する。
【００２２】
本発明のいくつかの実施形態では、押出装置は、制御モジュールに通信可能に接続され、制御モジュールは、第１の温度測定信号に従って、押出装置の押出力を制御する。
【００２３】
本発明のいくつかの実施形態では、押出装置はスクリューを含む。スクリューは、処理チャンバ内に配置されており、第１の初期材料又は第１の溶融物を押し出し、第１の溶融物を、処理チャンバの排出出口に搬送する。
【００２４】
本発明のいくつかの実施形態では、スクリュー押出機は、単軸押出機、又は二軸押出機、又はこれらの組み合わせである。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の溶融押出モジュールは、溶融押出排出制御装置を含み、溶融押出排出制御装置は、処理チャンバの排出出口における第１の溶融物の排出速度を制御するように構成されている。
【００２６】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第１の圧力測定装置であって、第１の圧力測定装置が、制御モジュールに通信可能に接続されており、第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の圧力を測定し、かつ第１の圧力測定信号を制御モジュールに送信するように構成されている、第１の圧力測定装置と、圧力調節装置であって、圧力調節装置が、第１の印刷モジュール内に配置されており、第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の圧力を調節するように構成されている、圧力調節装置と、を更に含み、制御モジュールは、圧力調節装置に通信可能に接続されており、第１の圧力測定信号に従って、圧力調節装置を使用することによって、第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の圧力を調節する。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態では、圧力センサは、圧力センサによって報告された圧力に応答して第１の印刷モジュールを制御し、かつ材料を必要な圧力に加圧する、コンピュータシステムに接続される。いくつかの実施形態では、材料の圧力は、必要な圧力の０．０５ＭＰａ以内である。いくつかの実施形態では、第１の印刷モジュールは、ピストンと、供給チャネルに接続されたバレルと、を含み、ピストンは、バレル内の材料の圧力を制御するように駆動される。いくつかの実施形態では、ピストンはステッパモータによって駆動される。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第２の温度測定装置であって、第２の温度測定装置が、制御モジュールに通信可能に接続されており、第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の温度を測定し、かつ第２の温度測定信号を制御モジュールに送信するように構成されている、第２の温度測定装置と、温度調節装置であって、温度調節装置が、第１の印刷モジュール内に配置されており、かつ第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の温度を調節するように構成されている、温度調節装置と、を更に含み、制御モジュールは、温度調節装置に通信可能に接続されており、第２の温度測定信号に従って、温度調節装置を通じて、第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の温度を調節する。いくつかの実施形態では、第２の温度測定装置は、コンピュータシステムに接続され、コンピュータシステムは、第２の温度測定装置によって監視される温度に従って、対応する温度調節装置を制御する。
【００２９】
本発明は、ノズルの圧力又はノズルの近位の供給チャネルの圧力を正確に制御することによって、付加製造によって、材料を堆積させるか、又は製品（例えば、医薬品剤形）を製造するように構成された、より正確なシステムを提供する。封止針が閉位置にあるとき、封止針を備えた制御スイッチは、材料がノズルを通って流れることを阻止する。ノズルはテーパ状内側表面を含み、封止針はテーパ状端部を含み、テーパ状端部は、ノズルのテーパ状内側表面と係合して、材料が漏出するのを阻止する。封止針は、封止針が閉位置にあるときに、任意の突出部が、おそらくノズルから材料を押し出すことができるように、好ましくは、鋭利で薄く、突出部を含まない。好ましくは、材料の圧力は、デバイス内でほぼ一定のままである。材料の圧力は、圧力を監視し、フィードバックシステムを使用して材料を加圧することによって制御され得る。このようにして、封止針が開位置に位置付けられると、材料は、圧力を上昇させる必要なく一定速度で直ちに押し出され得る。これは、正確な材料分配を更に実施することができ、薬物投与ユニット、例えば、医薬錠剤の正確かつ正確な製造を可能にする。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の供給モジュールは、ホッパー排出制御装置を更に含み、ホッパー排出制御装置は、ホッパーの排出出口における第１の初期材料の排出速度を制御するように構成されている。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態では、ホッパー排出制御装置は、スクリューであり、スクリューは、ホッパー内に配置されており、スクリューの回転速度を変更することによって、ホッパーの排出出口における第１の初期材料の排出速度を制御する。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第２の供給モジュールを更に含み、第２の供給モジュールは、第２の供給モジュールのホッパーの供給入口を通じて第２の初期材料を受容し、かつ第２の供給モジュールのホッパーの排出出口を通じて第２の初期材料を排出するように構成されている。
【００３３】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第１の組成測定装置を更に含み、第１の組成測定装置は、制御モジュールに通信可能に接続されており、３Ｄ印刷デバイスの任意の位置で、第１の溶融物の組成を測定し、かつ第１の組成測定信号を制御モジュールに送信するように構成されており、第１の供給モジュールのホッパー排出制御装置及び第２の供給モジュールのホッパー排出制御装置は、制御モジュールに通信可能に接続されており、その結果、制御モジュールは、第１の組成測定信号に従って、第１の供給モジュールのホッパー排出制御装置及び第２の供給モジュールのホッパー排出制御装置をそれぞれ通じて、第１の供給モジュールのホッパーの排出出口における第１の初期材料の排出速度、及び第２の供給モジュールのホッパーの排出出口における第２の初期材料の排出速度を制御する。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第１の一時的貯蔵モジュールを更に含み、第１の一時的貯蔵モジュールは、供給入口及び排出出口を有する貯蔵チャンバを含み、貯蔵チャンバの供給入口は、処理チャンバの排出出口に接続されており、貯蔵チャンバの排出出口は、第１の印刷モジュールに接続されており、第１の一時的貯蔵モジュールは、処理チャンバの排出出口から押し出された第１の溶融物を受容し、かつ貯蔵チャンバの排出出口を通じて第１の印刷モジュールに入るように、第１の溶融物をガイドするように構成されている。
【００３５】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の一時的貯蔵モジュールは、貯蔵チャンバの排出出口における第１の溶融物の排出速度を制御するように構成された貯蔵チャンバ排出制御装置を更に含む。
【００３６】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の一時的貯蔵モジュールは、貯蔵チャンバ加熱装置を更に含み、貯蔵チャンバ加熱装置は、貯蔵チャンバ内の第１の溶融物を加熱するように構成されている。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第３の温度測定装置を更に含み、第３の温度測定装置は、制御モジュールに通信可能に接続されており、貯蔵チャンバ内の第１の溶融物の温度を測定し、かつ第３の温度測定信号を制御モジュールに送信するように構成されており、制御モジュールは、第３の温度測定信号に従って、貯蔵チャンバ加熱装置の加熱力を制御する。
【００３８】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、体積測定装置を更に含み、体積測定装置は、制御モジュールに通信可能に接続されており、貯蔵チャンバの残りの体積を測定し、かつ体積測定信号を制御モジュールに送信するように構成されている。
【００３９】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の溶融押出モジュールは、処理チャンバの排出出口における第１の溶融物の排出速度を制御するように構成された溶融押出排出制御装置を更に含み、溶融押出排出制御装置は、制御モジュールに通信可能に接続されており、制御モジュールは、体積測定信号に従って、溶融押出排出制御装置を通じて、処理チャンバの排出出口における第１の溶融物の排出速度を制御する。
【００４０】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、逆流チャネルを更に含み、逆流チャネルは、処理チャンバの排出出口から押し出された第１の溶融物の少なくとも一部を処理チャンバに逆流させるようにガイドするように構成されている。
【００４１】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第２の供給モジュールであって、第２の供給モジュールが、供給入口及び排出出口を有するホッパーを含み、ホッパーの供給入口を通じて第２の初期材料を受容し、かつ第２の初期材料を排出するように構成されている、第２の供給モジュールと、第２の溶融押出モジュールであって、第２の溶融押出モジュールが、供給入口及び排出出口を有する処理チャンバと、処理チャンバ内に配置された押出装置及び処理チャンバ加熱装置と、を含み、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの供給入口を通じて第２の初期材料を受容し、かつ第２の初期材料を加熱し押し出すように構成されており、その結果、第２の初期材料が、第２の溶融物に変換され、第２の溶融物が、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口から押し出される、第２の溶融押出モジュールと、第１の混合モジュールであって、第１の混合モジュールが、供給入口及び排出出口を有する混合チャンバを含み、混合チャンバの供給入口が、第１の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口及び第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口の両方に接続されており、混合チャンバの排出出口が、第１の印刷モジュールに接続されており、第１の混合モジュールが、押し出された第１の溶融物及び第２の溶融物を受容し、それらを第１の混合溶融物に混合し、かつ第１の印刷モジュールに入るように第１の混合溶融物をガイドするように構成されている、第１の混合モジュールと、を更に含む。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の溶融押出モジュール及び第２の溶融押出モジュールはそれぞれ、溶融押出排出制御装置を含み、溶融押出排出制御装置はそれぞれ、第１の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口における第１の溶融物の排出速度、及び第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口における第２の溶融物の排出速度を制御するように構成されている。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第２の組成測定装置を更に含み、第２の組成測定装置は、制御モジュールに通信可能に接続されており、混合チャンバの排出出口から押し出された第１の混合溶融物の組成を測定し、かつ第２の組成測定信号を制御モジュールに送信するように構成されており、第１の溶融押出モジュールの溶融押出排出制御装置及び第２の溶融押出モジュールの溶融押出排出制御装置は、制御モジュールに通信可能に接続されており、その結果、制御モジュールは、第２の組成測定信号に従って、第１の溶融押出モジュールの溶融押出排出制御装置及び第２の溶融押出モジュールの溶融押出排出制御装置をそれぞれ通じて、第１の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口における第１の溶融物の排出速度、及び第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口における第２の溶融物の排出速度を制御する。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の混合モジュールは、混合チャンバ加熱装置を更に含み、混合チャンバ加熱装置は、混合チャンバ内の第１の混合溶融物を加熱するように構成されている。
【００４５】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第４の温度測定装置を更に含み、第４の温度測定装置は、制御モジュールに通信可能に接続されており、混合チャンバ内の第１の混合溶融物の温度を測定し、かつ第４の温度測定信号を制御モジュールに送信するように構成されており、制御モジュールは、第４の温度測定信号に従って、混合チャンバ加熱装置の加熱力を制御する。
【００４６】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の混合モジュールは、混合チャンバの排出出口における第１の混合溶融物の排出速度を制御するように構成された混合チャンバ排出制御装置を更に含む。
【００４７】
本発明のいくつかの実施形態では、第１のノズルの内径は、０．０５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の印刷モジュールは、第２のノズルを更に含む。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態では、第１のノズルから、処理チャンバの排出出口までの接続経路の長さは、第２のノズルから、処理チャンバの排出出口までの接続経路の長さに等しい。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態では、ノズル装置は、複数のノズルを含み、ノズルは、アレイ状に配設されている。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、印刷モジュール駆動機構を更に含み、印刷モジュール駆動機構は、第１の印刷モジュールの第１のノズルを駆動して、プラットフォームモジュールに対して移動させるように構成されている。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態では、印刷モジュール駆動機構は、第１の印刷モジュールの第１のノズルを駆動して、プラットフォームモジュールに対してデカルト座標系のＺ軸に沿って移動させるように構成されている。
【００５３】
本発明のいくつかの実施形態では、プラットフォームモジュールは、第１の堆積プラットフォームであって、第１の堆積プラットフォームが、第１のノズルを通じて押し出された第１の溶融物を受容するように構成されている、第１の堆積プラットフォームと、プラットフォーム駆動機構であって、プラットフォーム駆動機構が、第１の堆積プラットフォームを駆動して、第１の印刷モジュールの第１のノズルに対して移動させる、プラットフォーム駆動機構と、を含む。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態では、プラットフォーム駆動機構は、第１の堆積プラットフォームを駆動して、第１のノズルに対してデカルト座標系のＸ軸及び／又はＹ軸に沿って移動させるように構成されている。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第２の溶融押出モジュールを更に含み、第２の溶融押出モジュールは、供給入口及び排出出口を有する処理チャンバと、処理チャンバ内に配置された押出装置及び処理チャンバ加熱装置と、を含み、処理チャンバの供給入口を通じて第２の初期材料を受容し、かつ第２の初期材料を加熱し押し出すように構成されており、その結果、第２の初期材料は、第２の溶融物に変換され、第２の溶融物は、処理チャンバの排出出口から押し出され、第１の印刷モジュールは、第２のノズルを更に含み、第２のノズルは、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口に接続されており、第１の印刷モジュールは、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口から押し出された第２の溶融物を受容し、かつ第２のノズルを通じて押し出されるように第２の溶融物をガイドするように構成されており、プラットフォーム駆動機構は、第１の堆積プラットフォームを駆動して、第１のノズルの下方の位置と第２のノズルの下方の位置との間で移動させる。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態では、プラットフォームモジュールは、第２の堆積プラットフォームであって、第２の堆積プラットフォームは、第１のノズルを通じて押し出された第１の溶融物を受容するように構成されている、第２の堆積プラットフォームを更に含み、プラットフォーム駆動機構は、第１の堆積プラットフォーム及び第２の堆積プラットフォームを駆動して、順番に第１のノズルの下方を通過させる。
【００５７】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、製品収集モジュールを更に含み、製品収集モジュールは、プラットフォームモジュール上に形成された最終製品を収集するように構成されている。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、検査モジュールを更に含み、検査モジュールは、プラットフォームモジュール上に形成された最終製品の製品パラメータを測定するように構成されている。
【００５９】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、自動スクリーニングモジュールを更に含み、自動スクリーニングモジュールは、プラットフォームモジュール上に形成された最終製品を選ぶように構成されている。
【００６０】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、自動搬送モジュールを更に含み、自動搬送モジュールは、第１の初期材料を第１の供給モジュールに搬送するように構成されている。
【００６１】
本発明のいくつかの実施形態では、互いに接続された前述の部品のすべては、ホースを通じて接続されている。
【００６２】
本発明のいくつかの実施形態では、ホースの内径は、１ｍｍ〜１００ｍｍである。
【００６３】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の初期材料は、熱可塑性材料を含む。
【００６４】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、第２の印刷モジュールを更に含み、第２の印刷モジュールは、デカルト座標系のＺ軸に沿って、第１の印刷モジュールの上方に位置する。
【００６５】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、複数の前述のデバイスを更に含み、各印刷モジュールは、制御スイッチを備えている。いくつかの実施形態では、システムは、第１の材料で充填された第１のデバイスと、第２の材料で充填された第２のデバイスとを含み、第１の材料は第２の材料とは異なる。いくつかの実施形態では、システムはコンピュータシステムを含み、コンピュータシステムは、１つ以上のプロセッサ及びコンピュータ可読メモリを含み、コンピュータシステムは、システムを制御するように構成されている。本発明のいくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、システムを使用することによって、製品を印刷するための命令を記憶する。本発明のいくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、対応する印刷モジュールの圧力センサによって測定された圧力に応答して、各印刷モジュール内の材料の圧力を制御するための命令を記憶する。本発明のいくつかの実施形態では、コンピュータ可読メモリは、対応する印刷モジュールの温度センサによって測定された温度に応答して、各印刷モジュール内の材料の温度を制御するための命令を記憶する。
【００６６】
本発明の別の態様では、３Ｄ印刷方法が提供される。３Ｄ印刷方法は、第１の初期材料を第１の溶融押出モジュールの処理チャンバに供給することと、処理チャンバ内の第１の初期材料を加熱し押し出すことであって、その結果、第１の初期材料が、第１の溶融物に変換され、第１の溶融物が、処理チャンバの排出出口から押し出される、加熱し押し出すことと、第１の印刷モジュールの第１のノズルを通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール上に堆積されるように、処理チャンバの排出出口において第１の溶融物をガイドすることと、を含む。
【００６７】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第１の供給モジュールのホッパーを通じて、第１の初期材料を第１の溶融押出モジュールに供給することを更に含む。
【００６８】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の圧力を測定することと、測定された圧力に従って、第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の圧力を制御することと、を更に含む。本発明のいくつかの実施形態では、方法は、監視された圧力に基づいて、第１の溶融物の圧力を、フィードバックシステムを使用して制御する。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態では、ノズル内の第１の溶融物の圧力は、ほぼ一定のままである。
【００７０】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の温度を測定することと、測定された温度に従って、第１の印刷モジュール内の第１の溶融物の温度を調節することと、を更に含む。本発明のいくつかの実施形態では、方法は、監視された温度に基づいて、第１の溶融物の温度を、フィードバックシステムを使用して制御する。
【００７１】
本発明のいくつかの実施形態では、ノズル内の第１の溶融物の温度は、ほぼ一定のままである。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の印刷モジュールの第１のノズルを通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール上に堆積されるように、処理チャンバの排出出口において第１の溶融物をガイドする工程は、ノズルの押出ポートを通じて第１の溶融物を流すことであって、ノズルがテーパ状内側表面を含む、流すことと、封止針のテーパ状端部が、ノズルのテーパ状内側表面と係合して、押出ポートを封止し、第１の溶融物の流れを阻止し、封止針のテーパ状端部を抜去して、押出ポートを通じて第１の溶融物の流れを再開させることと、を含む。
【００７３】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の溶融物は、薬学的に許容される材料を含む。いくつかの実施形態では、第１の溶融物は、薬物を含む。いくつかの実施形態では、方法は、医薬品剤形を製造するための命令を受信することを含む。
【００７４】
本発明のいくつかの実施形態では、材料は非繊維状である。いくつかの実施形態では、材料は、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態では、材料に接触する封止針の任意の部分は、突出部を含まない。
【００７６】
本発明のいくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部は、鋭利で尖った先端部を含む。いくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部は、円錐台形である。いくつかの実施形態では、ノズルのテーパ状内側表面は、第１のテーパ角を有し、封止針のテーパ状端部は、第２テーパ角を有し、第２テーパ角は、第１テーパ角以下である。いくつかの実施形態では、第２のテーパ角は、約６０°以下である。いくつかの実施形態では、第２のテーパ角は、約４５°以下である。いくつかの実施形態では、第１テーパ角と第２テーパ角との比は、約１：１〜４：１である。いくつかの実施形態では、押出ポートは、約０．１ｍｍ〜１ｍｍの直径を有する。いくつかの実施形態では、テーパ状端部は、約０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの最大直径を有する。いくつかの実施形態において、押出ポートは、直径を有し、テーパ状端部は、最大直径を有し、テーパ状端部の最大直径と押出ポートの直径との比は、約１：０．８〜約１：０．１である。
【００７７】
本発明のいくつかの実施形態では、方法は、監視された圧力に基づいて、第１の溶融物の圧力を、フィードバックシステムを使用して制御する。本発明のいくつかの実施形態では、ノズル内の第１の溶融物の圧力は、ほぼ一定のままである。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態では、方法は、監視された温度に基づいて、第１の溶融物の温度を、フィードバックシステムを使用して制御する。本発明のいくつかの実施形態では、ノズル内の第１の溶融物の温度は、ほぼ一定のままである。本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、処理チャンバ内の第１の溶融物の温度を測定することと、測定された温度に従って、処理チャンバ内の第１の溶融物又は第１の初期材料の加熱力及び／又は押出力を制御することと、を更に含む。
【００７９】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の印刷モジュールの第１のノズルを通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール上に堆積されるように、処理チャンバの排出出口において第１の溶融物をガイドする工程は、第１の一時的貯蔵モジュールの貯蔵チャンバに入るように、処理チャンバの排出出口において、第１の溶融物をガイドすることと、第１の印刷モジュールの第１のノズルを通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール上に堆積されるように、貯蔵チャンバの排出出口において第１の溶融物をガイドすることと、を含む。本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、貯蔵チャンバ内の第１の溶融物の温度を測定することと、測定された温度に従って、貯蔵チャンバ内の第１の溶融物の加熱力を制御することと、を更に含む。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、貯蔵チャンバの残りの体積を測定することと、貯蔵チャンバの残りの体積に従って、処理チャンバの排出出口における第１の溶融物の排出速度を制御することと、を更に含む。
【００８１】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、処理チャンバに逆流させるように、処理チャンバの排出出口から押し出された第１の溶融物の少なくとも一部をガイドすることを更に含む。
【００８２】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第２の供給モジュールのホッパーを通じて、第２の初期材料を第２の溶融押出モジュールの処理チャンバに供給することと、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバ内の第２の初期材料を加熱し押し出すことであって、その結果、第２の初期材料が、第２の溶融物に変換され、第２の溶融物が、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口から押し出される、加熱し押し出すことと、第１の溶融物及び第２の溶融物を、混合チャンバ内で混合して、第１の混合溶融物を形成することと、第１の印刷モジュールの第１のノズルを通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール上に堆積されるように、混合チャンバの排出出口において第１の混合溶融物をガイドすることと、を更に含む。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、混合チャンバの排出出口から押し出された第１の混合溶融物の組成を測定することと、第１の混合溶融物の測定された組成に従って、第１の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口における第１の溶融物の排出速度、及び第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口における第２の溶融物の排出速度をそれぞれ制御することと、を更に含む。
【００８４】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、混合チャンバ内の第１の混合溶融物の温度を測定することと、測定された温度に従って、混合チャンバ内の第１の混合溶融物の加熱力を制御することと、を更に含む。
【００８５】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第２の供給モジュールのホッパーを通じて、第２の初期材料を第１の溶融押出モジュールの処理チャンバに供給することと、処理チャンバ内の第１の初期材料及び第２の初期材料を加熱し押し出すことであって、その結果、第１の初期材料及び第２の初期材料が第１の溶融物に変換される、加熱し押し出すことと、を更に含む。
【００８６】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、３Ｄ印刷デバイスの任意の位置で第１の溶融物の組成を測定することと、第１の溶融物の測定された組成に従って、第１の供給モジュールの排出出口における第１の初期材料の放出速度、及び第２の供給モジュールの排出出口における第２の初期材料の放出速度をそれぞれ制御することと、を更に含む。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第２の供給モジュールのホッパーを通じて、第２の初期材料を第２の溶融押出モジュールの処理チャンバに供給することと、第２の初期材料が、第２の溶融物に変換され、第２の溶融物が、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口から押し出されるように、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバ内の第２の初期材料を加熱し押し出すことと、第１の印刷モジュールの第２のノズルを通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール上に堆積されるように、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口において第２の溶融物をガイドすることと、堆積プラットフォームを駆動して、第１のノズルの下方の位置と第２のノズルの下方の位置との間で移動させることと、を更に含む。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第１のノズル内若しくは第１のノズルの近位の第１の溶融物の圧力を監視すること、又は第２のノズル内若しくは第２のノズルの近位の第２の溶融物の圧力を監視することを更に含む。いくつかの実施形態では、第１のノズル内の第１の溶融物の圧力又は第２のノズル内の第２の溶融物の圧力は、ほぼ一定のままである。いくつかの実施形態では、方法は、監視された圧力に基づいて、第１の溶融物又は第２の溶融物の圧力を、フィードバックシステムを使用して制御することを含む。
【００８９】
前述の方法のいくつかの実施形態では、第１の溶融物又は第２の溶融物は、約１００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。
【００９０】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の初期材料又は第２の初期材料は、非繊維状である。
【００９１】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の溶融物に接触する第１の封止針の任意の部分又は第２の溶融物に接触する第２の封止針の任意の部分は、突出部を含まない。
【００９２】
本発明のいくつかの実施形態では、第１のノズル内の第１の溶融物の温度、又は第２のノズル内の第２の溶融物の温度は、ほぼ一定のままである。いくつかの実施形態では、方法は、第１の溶融物の温度又は第２の溶融物の温度を監視することを含む。いくつかの実施形態では、方法は、第１の溶融物の監視された温度に基づいて、第１の溶融物の温度を、フィードバックシステムを使用して制御すること、又は第２の溶融物の監視された温度に基づいて、第２の溶融物の温度を、フィードバックシステムを使用して制御することを含む。
【００９３】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の封止針のテーパ状端部又は第２の封止針のテーパ状端部は、尖った先端部を含む。前述の方法のいくつかの実施形態では、第１の封止針のテーパ状端部又は第２の封止針のテーパ状端部は、円錐台形である。
【００９４】
本発明のいくつかの実施形態では、第１のノズルのテーパ状内側表面は、第１のテーパ角を有し、第１の封止針のテーパ状端部は、第２のテーパ角を有し、第２のテーパ角は、第１のテーパ角以下であり、又は第２のノズルのテーパ状内側表面は、第３のテーパ角を有し、第２の封止針のテーパ状端部は、第４のテーパ角を有し、第４のテーパ角は、第３のテーパ角以下である。本発明のいくつかの実施形態では、第４のテーパ角は、約６０°以下である。本発明のいくつかの実施形態では、第２のテーパ角又は第４のテーパ角は、約４５°以下である。本発明のいくつかの実施形態では、第１テーパ角と第２テーパ角との比、又は第３テーパ角と第４テーパ角の比は、約１：１〜約４：１である。本発明のいくつかの実施形態では、第１の押出ポート又は第２の押出ポートは、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの直径を有する。本発明のいくつかの実施形態では、第１の封止針のテーパ状端部又は第２の封止針のテーパ状端部は、約０．２ｍｍ〜約３．０ｍｍの最大直径を有する。本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第１の印刷モジュールの第１のノズルを駆動して、プラットフォームモジュールに対して移動させることを更に含む。
【００９５】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第１の印刷モジュールの第１のノズルを駆動して、プラットフォームモジュールに対してデカルト座標系のＺ軸に沿って移動させることを更に含む。
【００９６】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、プラットフォームモジュールの第１の堆積プラットフォームを駆動して、第１の印刷モジュールの第１のノズルに対して移動させることを更に含み、第１の堆積プラットフォームは、第１のノズルを通じて押し出された第１の溶融物を受容するように構成されている。
【００９７】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第１の堆積プラットフォームを駆動して、第１のノズルに対してデカルト座標系のＸ軸及び／又はＹ軸に沿って移動させることを更に含む。
【００９８】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、プラットフォームモジュール上に形成された最終製品を収集することを更に含む。
【００９９】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、プラットフォームモジュール上に形成された最終製品の製品パラメータを測定することを更に含む。
【０１００】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、プラットフォームモジュール上に形成された最終製品を選ぶことを更に含む。
【０１０１】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、自動搬送モジュールを通じて、第１の初期材料を第１の供給モジュールに搬送することを更に含む。
【０１０２】
本発明のいくつかの実施形態では、第１の初期材料は、熱可塑性材料を含む。
【０１０３】
本発明の別の態様では、３Ｄ印刷デバイスで使用される印刷モジュールが提供される。印刷モジュールは、アレイ状に配置されたｎ×ｍ個のノズル（ｎ及びｍの両方が２以上の整数である）を含み、ノズルの位置（ｘ、ｙ）が、ｘ列目及びｙ行目（１≦ｘ≦ｎ及び１≦ｙ≦ｍ）である。
【０１０４】
本発明のいくつかの実施形態では、印刷モジュールは、Ｍ個の種類の溶融物を押し出すことができるように構築されており、ノズル（ｘ、ｙ）は、ｙ番目の種類の溶融物を押し出すことができるように構築されている。
【０１０５】
本発明のいくつかの実施形態では、ｎ×ｍ個のノズルはそれぞれ、ｎ×ｍ個の処理チャンバに接続されている。
【０１０６】
本発明のいくつかの実施形態では、ｎ×ｍ個のノズルの排出速度はそれぞれ、ｎ×ｍ個の溶融押出排出制御装置によって制御されている。
【０１０７】
本発明のいくつかの実施形態では、ｎ×ｍ個のノズルのｙ行目のノズルは、ほぼ同じ排出速度を有するように構成されている。本発明の別の態様では、３Ｄ印刷方法が提供される。３Ｄ印刷方法は、材料を溶融及び加圧することと、ノズルの押出ポートを通じて材料を流すことであって、ノズルがテーパ状内側表面を含む、流すことと、ノズル内の、又はノズルに近い材料の圧力を監視することと、封止針のテーパ状端部が、ノズルのテーパ状内側表面と係合して、押出ポートを封止し、溶融した材料の流れを阻止し、封止針のテーパ状端部を抜去して、押出ポートを通じて材料の流れを再開させることと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、製品を製造するための命令を受信することを含む。
【０１０８】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第１の材料を溶融及び加圧することと、第１の材料を、テーパ状の内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させて、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の材料の流れを阻止することと、第２の材料を溶融及び加圧することと、第２の材料が第２の押出ポートを通って流れるように、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去することと、を更に含む。本発明のいくつかの実施形態では、方法は、製品を製造するための命令を受信することを含む。
【０１０９】
別の態様では、３Ｄ印刷による医薬品剤形を製造する方法が提供される。方法は、第１の医薬品材料を溶融及び加圧することと、第１の医薬品材料を、テーパ状の内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させて、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の医薬品材料の流れを阻止することと、第２の医薬品材料を溶融及び加圧することと、第２の医薬品材料が第２の押出ポートを通って流れるように、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去することと、を含む。本発明のいくつかの実施形態では、第１の医薬品材料又は第２の医薬品材料は、浸食性材料である。本発明のいくつかの実施形態では、第１の医薬品材料又は第２の医薬品材料は、薬物を含む。いくつかの実施形態では、医薬品剤形は、特定の薬物放出プロファイルを有する。本発明のいくつかの実施形態では、方法は、医薬品剤形を製造するための制御命令を受信することを更に含む。
【０１１０】
本発明のいくつかの実施形態では、製品又は医薬品剤形は、バッチで製造される。前述の方法のいくつかの実施形態では、製品又は医薬品剤形は、連続モードで製造される。
【０１１１】
本発明は、前述の方法のいずれか１つに従って製造された、製品又は医薬品剤形を更に提供する。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
添付の図面及び添付の特許請求の範囲を参照して説明された以下の詳細は、本出願の前述及び他の特徴の明確な理解を容易にする。本出願の添付の図面は、単に本発明のいくつかの実施形態を示すものであり、したがって、本発明の範囲上の任意の限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。特に明記しない限り、添付の図面は必ずしも比例しておらず、同様のラベルは、一般に類似の部分を表す。
【図１】本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【図２】本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【図３】本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【図４】本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの斜視図を示す。
【図５】本発明の特定の実施形態による、印刷モジュール上の３Ｄ印刷デバイスのノズルの配置の概略図を示す。
【図６】本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【図７Ａ】それぞれ、本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷デバイスを使用することによって印刷され得る、医薬製品のモデルを示す。
【図７Ｂ】それぞれ、本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷デバイスを使用することによって印刷され得る、医薬製品のモデルを示す。
【図８】本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷方法のフローチャートを示す。
【図９Ａ】本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【図９Ｂ】本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの斜視図を示す。
【図９Ｃ】本発明の別の実施形態による印刷ヘッドの拡大図を示す。
【図９Ｄ】本発明の別の実施形態による封止針を制御するように構成された空気圧式アクチュエータの構成要素の分解図を示す。
【図１０】本発明の別の実施形態による封止針及び押出ポートの拡大図を示す。
【図１１】本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【図１２】本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【図１３】本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１１３】
以下の詳細な説明は、本明細書の一部分である添付の図面を参照して与えられる。添付の図面では、同様の記号は、特に明記しない限り、一般に同様の部分を表す。発明を実施するための形態、添付図面、及び特許請求の範囲に記載される例示的な実施形態は、限定を意図するものではない。他の実施形態を使用することができ、本出願の主題の趣旨又は範囲から逸脱することなく、他の変更を行うことができる。本明細書に概ね記載され、添付の図面に示される内容の様々な態様に関して、異なる組成を有する複数の構成、代替、組み合わせ、及び設計が作製されてもよく、これらすべてが本発明の内容の一部分を明示的に構成することが理解されよう。
【０１１４】
以下に、添付図面を参照して本発明の特定の実施形態を説明する。図１は、本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【０１１５】
図１に示すように、３Ｄ印刷デバイス１００は、溶融押出モジュール１０２、印刷モジュール１０３、及びプラットフォームモジュール１０４を含む。デバイスの印刷処理では、溶融押出モジュール１０２は、初期材料が溶融物に溶融するように、受容された初期材料を押し出し加熱し、溶融物を印刷モジュール１０３に搬送する。印刷モジュール１０３は、事前設定されたデータモデル又はプログラムに従って、溶融物をプラットフォームモジュール１０４の特定の位置に向かって押出し、溶融物は、プラットフォーム１０４上に積み重ねられ、かつ積み上げられて、最終的に印刷される必要のある３Ｄ製品を形成する。
【０１１６】
図１に示すように、いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイスは、供給モジュール１０１を更に含んでもよく、供給モジュール１０１は、初期材料を収容し、搬送するように構成されたホッパー１１１を有し、ホッパー１１１は供給入口１１２及び排出出口１１３を有する。３Ｄ印刷デバイス１００の印刷処理では、供給モジュール１０１は、ホッパー１１１の供給入口１１２を通じて初期材料を受容し、排出出口１１３を通じて溶融押出モジュール１０２に初期材料を排出する。３Ｄ印刷デバイス１００に使用される初期材料は、粉末状又は粒状の材料であってもよい。図１に示すように、ホッパー１１１は、ホーン状の開口部を有する漏斗形状のシェルである。いくつかの実施形態では、初期材料は、代替的に、繊維状、ブロック状、又は別の形状であってもよく、それに対応して、ホッパーは、初期材料の形状に適合する対応する形状を有してもよい。ホッパー１１１には、ホッパー排出制御装置１１４が更に配置されている。ホッパー排出制御装置１１４は、ホッパー１１１の排出出口１１３における初期材料の排出速度を制御する。図１に示すホッパー排出制御装置１１４は、単軸である。ホッパー排出制御装置１１４は、排出出口に近い位置に配置され、ホッパー排出制御装置１１４は、ホッパー排出制御装置１１４を駆動するモータ及び歯車装置（図１には示されていない）に接続されている。スクリュー１１４の回転速度は、排出出口１１３における初期材料の排出速度を制御するために、駆動機構を介して調節される。加えて、材料の混合及び搬送様式は、スクリュー１１４のスクリュー部分のピッチ及びねじ山を配置することによって制御され得る。図１に示すホッパー排出制御装置１１４は単軸であるが、いくつかの実施形態では、ホッパー排出制御装置は、代替的に、二軸、又は二軸と単軸との組み合わせであってもよい。いくつかの実施形態では、ホッパー排出制御装置１１４は、排出出口１１３における初期材料の排出速度を制御することができる共通の機構を更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、ホッパー排出制御装置は、排出出口１１３に配置されたバッフル板又は障壁を更に含み、排出出口１１３から材料を排出するかどうかを制御する。いくつかの実施形態では、ホッパー排出制御装置１１４は、代替的に、排出出口１１３に配置された、例えば、空気圧式流量制御弁、ソレノイド流量制御弁、又は油圧式流量制御弁などの流量制御弁であり、流量制御弁のサイズを介して、排出出口１１３での初期材料の排出速度を制御することができる。
【０１１７】
３Ｄ印刷デバイス１００は、第２の供給モジュール２０１を更に含んでもよい。図に示されるように、第２の供給モジュール２０１の構造は、第１の供給モジュール１０１と同じであるか、又は同様である。第２の供給モジュール２０１は、同様に、供給入口２１２及び排出出口２１３を有する第２のホッパー２１１を含み、かつ同様に、ホッパー２１１に配置されたホッパー排出制御装置２１４を含み、ホッパー排出制御装置２１４は、排出出口２１２における初期材料の排出速度を制御するように構成されている。デバイスの特定の印刷処理では、供給モジュール２０１は、ホッパー２１１の供給入口２１２を通じて、供給モジュール１０１によって受容された初期材料とは異なる第２の初期材料を受容し、排出出口２１３を通じて、溶融押出モジュール１０２に第２の初期材料を排出することができる。溶融押出モジュール１０２によって受容される初期材料の第２の初期材料に対する比率は、供給モジュール１０１のホッパー排出制御装置１１４及び第２の供給モジュール２０１のホッパー排出制御装置２１４を制御することによって制御されて、印刷される必要のある製品における初期材料の第２の初期材料に対する比率を最終的に制御し得ることが理解されよう。
【０１１８】
図１に示すように、溶融押出モジュール１０２は、処理チャンバ１２１と、押出装置１２２と、処理チャンバ加熱装置１２３とを含む。処理チャンバ１２１は、供給入口１２４及び排出出口１２５を有する中空シェルであり、排出出口１１３から排出された初期材料は、供給入口１２４を通って処理チャンバ１２１に入る。処理チャンバ加熱装置１２３は、処理チャンバ１２１の周壁上に配置され、処理チャンバ１２１内の材料を加熱する。押出装置１２２は、処理チャンバ加熱装置１２３と押出装置１２２との接合動作下で、初期材料が溶融物に溶融して、排出出口１２５を通って排出されるように、処理チャンバ１２１内で材料を押出及び／又は剪断する作業を行う。
【０１１９】
具体的には、図１に示すように、押出装置１２２は、処理チャンバ１２１内に配置された二軸１２２であってもよい。二軸１２２は、可変速歯車１２８を介して駆動モータ１２９に接続されている。駆動モータ１２９によって駆動されると、二軸１２２は、処理チャンバ１２１内で材料を回転させ、かつ押し出し、材料を排出出口１２５に向かって移動させる。一方、処理チャンバ１２１内の材料は、二軸１２２の回転押出作業により発生する、内部熱によって加熱される。図１に示される押出装置１２２は二軸であるが、いくつかの実施形態では、ホッパー排出制御装置は、代替的に単軸であってもよい。いくつかの実施形態では、押出装置１２２は、代替的に、例えば、ピストン装置などの任意のスクリューを有さない、一般的な押出機であってもよい。
【０１２０】
図１に示すように、処理チャンバ加熱装置１２３は、より正確な加熱温度制御を実施するために、セグメントごとに処理チャンバ１２１の外壁を囲むように配置されて、セグメントごとの加熱を実行してもよい。いくつかの実施形態では、処理チャンバ加熱装置１２３は、一般的な電気加熱装置、例えば、処理チャンバ１２１の外側に巻き付けられた熱電対である。いくつかの実施形態では、図に示される処理チャンバ加熱装置１２３は処理チャンバ１２１の外壁上に配置されているが、いくつかの実施形態では、処理チャンバ加熱装置１２３は、代替的に、処理チャンバ１２１、例えば、処理チャンバ１２１内に配置された加熱ロッドに配置されてもよいことが理解され得る。
【０１２１】
いくつかの実施形態では、溶融押出モジュール１０２は、処理チャンバ１２１の排出出口１２５における溶融物の排出速度を制御するように構成された溶融押出排出制御装置１２６（図１には示されていない）を更に有する。ホッパー排出制御装置１１４の構造と同様に、溶融押出排出制御装置１２６は、例えば、空気圧式流量制御弁、油圧式流量制御弁、又はソレノイド流量制御弁などの排出出口１２５に配置された流量制御弁であってもよく、排出出口１２５における溶融物の排出速度は、流量制御弁を介して制御される。いくつかの実施形態では、溶融押出排出制御装置１２６は、排出出口１２５に配置されたバッフル板又は障壁を更に有して、排出出口１２５から溶融物を排出するかどうかを制御することができる。溶融押出モジュール１０２の押出装置１２２は、初期材料及び処理チャンバ１２１内の溶融物を押し出すための押出力を制御することによって、排出出口１２５における溶融物の排出速度を制御することができることに留意されたい。具体的には、図１に示す二軸１２２では、二軸１２２の回転速度を制御することにより、排出出口１２５における溶融物の排出速度を制御することができる。いくつかの実施形態では、溶融押出モジュール１０２の排出出口１２５の排出速度は、供給入口１２４の供給速度を制御することによって調節され得る。具体的には、例えば、供給入口１２４の供給速度を向上させることにより、排出出口１２５の排出速度を向上させることができる。溶融押出モジュール１０２の供給入口１２４の供給速度は、供給モジュール１０１の排出出口１１３の排出速度を調節することによって実施され得る。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイス１００は、逆流チャネル１２７（図１には示されていない）を更に含む。逆流チャネル１２７の一端は、処理チャンバ１２１の排出出口１２５の後方の溶融チャネルに接続されており、逆流チャネル１２７の他端は、処理チャンバ１２１に接続されており、その結果、溶融物の一部分は、処理チャンバ１２１に逆流する。いくつかの実施形態では、逆流チャネル１２７は、逆流チャネル１２７を通って処理チャンバ１２１に逆流する溶融物の量及び速度が、流量制御弁を通じて調節されるように、流量制御弁を更に備える。
【０１２３】
図１に再び示すように、印刷モジュール１０３は、供給入口及び排出出口を有するバレル１３３を含んでもよい。バレル１３３は中空シェルで構成され、ノズル１３１は、バレル１３３の下部に配置される。印刷モジュール１０３のバレル１３３の供給入口は、処理チャンバ１２１の排出出口１２５に接続されている。初期材料が加熱されて、溶融物に溶融された後、溶融物は、バレル１３３に運ばれ、最終的にノズル１３１を通って押し出される。図１に示される印刷モジュール１０３は、１つのノズル１３１のみを有するが、いくつかの実施形態では、印刷モジュール１０３は、バッチ生産を実施するために複数のノズルを含んでもよく、それによって、熱溶解積層法の先行技術の３Ｄ印刷デバイスの一般的な欠陥、すなわち、大量生産の失敗を解決する。複数のノズルは、アレイ状に配設されてもよく、又は大量生産に適用可能な別の規則に従って配設されてもよい。ノズルの配置の具体的な方法は、添付図面を参照して後で詳細に説明される。印刷モジュール１０３は、印刷モジュール駆動機構１３２（図１には示されていない）を更に含む。駆動機構１３２は、油圧式シリンダ、ステッパモータ、又は別の一般的な駆動機構であってもよい。印刷モジュール１０３は、印刷モジュール１０３のノズル１３１がプラットフォームモジュール１０４に対して移動するように駆動されるように、駆動機構１３２上に配置される。図１に示すように、印刷モジュール１０３のバレル１３３は、代替的に、温度調節装置１３４を備えてもよい。温度調節装置１３４の構造及び配置は、処理チャンバ加熱装置１２３の構造及び配置と同じであるか、又は同様であり、バレル１３３の周りにセグメントごとに配置された電気加熱装置であってもよい。いくつかの実施形態では、温度調節装置１３４は、代替的に、バレル１３３内に配置された加熱ロッドであってもよい。温度調節装置は、例えば、半導体加熱及び冷却シートなどの冷却機能を更に有してもよく、その結果、印刷モジュール１０３内の溶融物の温度は、高すぎる場合に低減され得ることに留意されたい。温度調節装置１３４は、ノズル１３１を通って押し出される溶融物の温度を迅速かつ正確に制御するように、ノズル１３１に近い位置に配置されることが好ましい。バレル１３３は、印刷モジュール１０３内の溶融物の圧力を調節するように構成された圧力調節装置（図１には示されていない）を更に含む。いくつかの実施形態では、圧力調節装置は、前述のようなスクリュー押出装置であってもよく、具体的には、単軸押出機、二軸押出機、又は単軸押出機と二軸押出機との組み合わせであってもよい。スクリュー押出装置がバレル１３３内に配置され、スクリュー回転制御による溶融物の押出力を制御し、それによって、特にノズル１３１内の印刷モジュール１０３内の溶融物の圧力を制御する。いくつかの他の実施形態では、圧力調節装置は、代替的に、ピストン押出機構であってもよく、ピストン押出機構は、バレル１３３内に配置され、ピストンを空気圧的に駆動するか、又は油圧的に駆動して、ピストンを移動させ、それによって、特にノズル１３１内の印刷モジュール１０３内の溶融物の圧力を制御する。
【０１２４】
図１に示すように、プラットフォームモジュール１０４は、堆積プラットフォーム１４１と、堆積プラットフォーム１４１を駆動して移動させるプラットフォーム駆動機構１４２とを含む。堆積プラットフォーム１４１は、プレート構造であってもよく、溶融物が堆積プラットフォーム上に積層されるように、ノズル１３１を通って押し出される溶融物を受容するように構成されている。１つの堆積プラットフォーム１４１のみが図１に示されているが、いくつかの実施形態では、プラットフォームモジュール１０４は、同時大量印刷中の大量生産要件を満たすために、複数の堆積プラットフォームを更に含んでもよい。複数の堆積プラットフォーム間の構造は、他の添付の図面を参照して後で詳細に説明される。
【０１２５】
堆積プラットフォーム１４１は、プラットフォーム駆動機構１４２上に配置される。プラットフォーム駆動機構１４２は、堆積プラットフォーム１４１を駆動してノズル１３１に対して移動させることができる。いくつかの実施形態では、プラットフォーム駆動機構１４２は、デカルト座標系に基づいて配置されたステッパモータであってもよく、その結果、プラットフォーム駆動機構１４２は、堆積プラットフォーム１４１を駆動して、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸のうちの１つ以上に沿って移動させることができる。いくつかの他の実施形態では、３Ｄ印刷デバイス１００は、印刷モジュール１０３のノズル１３１を駆動して、プラットフォームモジュール１０４に対して移動させるように構成された印刷モジュール駆動機構を更に含む。更にいくつかの実施形態では、プラットフォーム駆動機構１４２は、コンベヤベルトであってもよい。堆積プラットフォーム１４１とノズル１３１との間の相対運動により、溶融物は堆積プラットフォーム１４１上に堆積されて、必要に応じて複雑な構造及び組成の最終製品を形成する。
【０１２６】
再び図１に示すように、３Ｄ印刷デバイス１００は、一時的貯蔵モジュール１０７を更に含む。一時的貯蔵モジュール１０７は、溶融物を貯蔵するように構成された貯蔵チャンバ１７１を有する。貯蔵チャンバ１７１は、供給入口１７２及び排出出口１７３を有する。供給入口１７２は、処理チャンバ１２１の排出出口に接続されている。排出出口１７３は、供給チャネル１３５を介して印刷モジュール１０３に接続されている。処理チャンバ１２１の排出出口から押し出された溶融物は、一時的な貯蔵のために供給入口１７２を通って貯蔵チャンバ１７１内へと流れ、印刷のために排出出口１７３を通って印刷モジュール１０３に流れ込む。図に示すように、一時的貯蔵モジュール１０７は、貯蔵チャンバ１７１内の溶融物を加熱するように構成された加熱装置１７４を更に有し、加熱装置１７４は、貯蔵チャンバ１７１の外壁上に配置されている。いくつかの実施形態では、加熱装置１７４は、貯蔵チャンバ１７１を取り囲む熱電対である。いくつかの実施形態では、加熱装置１７４は、代替的に貯蔵チャンバ１７１内に、例えば、貯蔵チャンバ１７１内に配置された加熱ロッドに配置されていてもよい。いくつかの実施形態では、貯蔵チャンバ内の溶融物のための熱を保存するために、絶縁ライナーが、貯蔵チャンバ１７１の外壁上に更に配置される。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、一時的貯蔵モジュール１０７は、貯蔵チャンバ１７１の排出出口１７３における溶融物の排出速度を制御するように構成された貯蔵チャンバ排出制御装置１７５（図１には示されていない）を更に含む。ホッパー排出制御装置１１４と同様に、貯蔵チャンバ排出制御装置１７５は、排出出口１７３に近い位置に配置された単軸若しくは二軸、又は単軸若しくは二軸の組み合わせであってもよく、又は排出出口１７３に配置された、例えば、空気圧式流量制御弁、ソレノイド流量制御弁、若しくは油圧式流量制御弁などの流量制御弁であってもよい。いくつかの実施形態では、バッフル板又は障壁は、排出出口１７３から溶融物を排出するかどうかを制御するために、貯蔵チャンバ１７１の排出出口１７３に更に配置される。
【０１２８】
図２は、本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【０１２９】
図２に示すように、３Ｄ印刷デバイス２００は、互いに平行に配置された第１の供給モジュール３０１及び第２の供給モジュール４０１と、互いに平行に配置された第１の溶融押出モジュール３０２及び第２の溶融押出モジュール４０２を更に含む。前述のモジュールの構造は、前述のように、第１の供給モジュール１０１及び第１の溶融押出モジュール１０２の構造と同じである。第１の供給モジュール３０１及び第２の供給モジュール４０１は、初期材料を受容する。初期材料は、それぞれ加熱され、第１の溶融押出モジュール３０２及び第２の溶融押出モジュール４０２を通って押し出され、かつ溶融物に変換される。溶融物は排出され、混合モジュール３０８に入る。
【０１３０】
再び図２に示すように、３Ｄ印刷デバイス２００は、混合モジュール３０８を更に含む。混合モジュール３０８は、供給入口３８２及び排出出口３８３を有する混合チャンバ３８１を含む。混合チャンバ３８１の供給入口３８２は、第１の溶融押出モジュール３０２及び第２の溶融押出モジュール４０２に接続されている。混合機構３８６（図２には示されていない）が混合チャンバ３０８内に配置され、かつ第１の溶融押出モジュール３０２及び第２の溶融押出モジュール４０２から来る、異なる溶融物を混合するように構成されている。いくつかの実施形態では、混合機構３８６は、機械的撹拌装置である。しかしながら、いくつかの他の実施形態では、混合機構３８６は、代替的に、空気圧式撹拌機構であってもよい。
【０１３１】
いくつかの実施形態では、混合モジュール３０８は、混合チャンバ３８１内の溶融物の熱を加熱及び保存するように構成された加熱装置３８４を更に有する。加熱装置３８４は、混合チャンバ３８１の外壁上に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、加熱装置３８４は、混合チャンバ３８１を取り囲む熱電対である。いくつかの実施形態では、加熱装置３８４は、代替的に、混合チャンバ３８１、例えば、混合チャンバ３８１内に配置された加熱ロッドに配置されてもよい。
【０１３２】
いくつかの実施形態では、混合モジュール３０８は、混合チャンバ３８１の排出出口３８３における溶融物の排出速度を制御するように構成された混合チャンバ排出制御装置３８５（図２には示されていない）を更に含む。ホッパー排出制御装置１１４と同様に、混合チャンバ排出制御装置３８５は、排出出口３８３に近い位置に配置された単軸若しくは二軸、又は単軸若しくは二軸の組み合わせであってもよく、又は排出出口３８３に配置された、例えば、空気圧式流量制御弁、ソレノイド流量制御弁、若しくは油圧式流量制御弁などの流量制御弁であってもよい。いくつかの実施形態では、バッフル板又は障壁は、排出出口３８３から溶融物を排出するかどうかを制御するために、混合チャンバの排出出口３８３に更に配置される。混合モジュール３０８は、十分に混合することができないか、又は混合されにくいいくつかの固体状態の初期材料の十分な混合を可能にして、均一な混合溶融物を形成することができる。その結果、排出出口３８３から排出された混合溶融物が印刷モジュール３０３に入り、ノズル３３１を通って押し出された後にプラットフォームモジュール３０４上に積層され、それによって、混合された構成要素を有する最終製品が形成される。
【０１３３】
図９Ａは、本発明の特定の実施形態による印刷モジュール及びノズルの概略図を示す。デバイスは、材料を溶融及び加圧するように構成されたバレル１３３を含む。溶融及び加圧された材料は、供給チャネルを通って流れ、供給チャネルはノズル１３１に接続されている。圧力センサ１０６は、ノズル及び供給チャネルの終端の近位に位置付けられ、供給チャネル内の材料の圧力を測定することができる。任意選択的に、圧力センサ１０６は、ノズル１３１内の材料の圧力を直接測定するように設計され得る。制御スイッチ１０８は、リニアアクチュエータ及び封止針を含み、封止針を制御して、開位置と閉位置との間で切り替えることができる。リニアアクチュエータは、機械的アクチュエータ（スクリューを含んでもよい）、油圧式アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ（空気圧弁を含んでもよい）、又はソレノイドアクチュエータ（ソレノイド弁を含んでもよい）であってもよい。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、ピンシリンダ、例えば、空気圧式ピンシリンダを含む。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、バネ式空気圧シリンダを含む。いくつかの実施形態では、バネ式空気圧シリンダは、封止針が作用するのを支援する（すなわち、封止針を引いて、開位置から閉位置へと移動させる）バネを含む。いくつかの実施形態では、バネ式空気圧シリンダは、封止針を引き抜くこと（すなわち、封止針を引いて、閉位置から開位置へと移動させること）を補助するバネを含む。封止針が開位置にあるとき、加圧された溶融した材料は、供給チャネルを通って流れ、かつノズル１３１の押出ポートを通って流れることができる。制御スイッチ１０８に信号が送られると、制御スイッチ１０８は封止針を閉位置に下げ、封止針の先端がノズル１３１の内側表面と係合する。
【０１３４】
本発明のいくつかの実施形態では、材料は、粉末、顆粒、ゲル、又はペーストなどの非繊維状材料である。非繊維状材料は、ノズルの押出ポートを通して押し出され得るように溶融及び加圧される。本明細書で更に説明されるように、材料の精密かつ正確な堆積を確実にするために、特に粘稠な材料の圧力が正確に制御される。材料は、印刷モジュール内（例えば、バレル、供給チャネル、及び／又は印刷ヘッドの内側又は周囲）に配置された１つ以上のヒータを使用することによって、印刷モジュール内で加熱及び溶融され得る。いくつかの実施形態では、材料の融解温度は、約５０℃以上、例えば、約６０℃以上、約７０℃以上、約８０℃以上、約１００℃以上、約１２０℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、又は約２５０℃以上である。いくつかの実施形態では、材料の融解温度は、約４００℃以下、例えば、約３５０℃以下、約３００℃以下、約２６０℃以下、約２００℃以下、約１５０℃以下、約１００℃以下、又は約８０℃以下である。ノズルから押し出される材料は、材料の溶融温度以上の温度で押し出され得る。いくつかの実施形態では、材料は、約５０℃以上、例えば、約６０℃以上、約７０℃以上、約８０℃以上、約１００℃以上、約１２０℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、又は約２５０℃以上である。いくつかの実施形態では、材料は、約４００℃以下、例えば、約３５０℃以下、約３００℃以下、約２６０℃以下、約２００℃以下、約１５０℃以下、約１００℃以下、又は約８０℃以下である。
【０１３５】
本発明によるデバイスは、粘性材料を正確かつ精密に押し出すために有用である。いくつかの実施形態では、デバイスから押し出されるとき、材料は、約１００Ｐａ・ｓ以上、例えば、約２００Ｐａ・ｓ以上、約３００Ｐａ・ｓ以上、約４００Ｐａ・ｓ以上、約５００Ｐａ・ｓ以上、約７５０Ｐａ・ｓ以上、又は約１０００Ｐａ・ｓ以上の粘度を有する。いくつかの実施形態では、材料は、約２０００Ｐａ・ｓ以下、例えば、約１０００Ｐａ・ｓ以下、約７５０Ｐａ・ｓ以下、約５００Ｐａ・ｓ以下、約４００Ｐａ・ｓ以下、約３００Ｐａ・ｓ以下、又は約２００Ｐａ・ｓ以下の粘度を有する。
【０１３６】
いくつかの実施形態では、材料は、医薬品材料である。いくつかの実施形態では、材料は不活性であるか、又は生物学的に不活性である。いくつかの実施形態では、材料は、浸食性材料又は生体浸食性材料である。いくつかの実施形態では、材料は、非浸食性材料又は非生体浸食性材料である。いくつかの実施形態では、材料は、医薬品材料である。いくつかの実施形態では、材料は、１つ以上の熱可塑性材料、１つ以上の非熱可塑性材料、又は１つ以上の熱可塑性材料と１つ以上の非熱可塑性材料との組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、材料はポリマー又はコポリマーである。
【０１３７】
いくつかの実施形態では、材料は、熱可塑性材料を含む。いくつかの実施形態では、材料は、熱可塑性材料である。いくつかの実施形態では、材料は、浸食性熱可塑性材料を含む。いくつかの実施形態では、熱可塑性材料は可食性である（すなわち、個体による消費に適している）。いくつかの実施形態では、熱可塑性材料は、親水性ポリマー、疎水性ポリマー、膨潤性ポリマー、非膨潤性ポリマー、多孔質ポリマー、非多孔質ポリマー、浸食性ポリマー（溶解性ポリマーなど）、ｐＨ感受性ポリマー、天然ポリマー、ワックス様材料、及びこれらの組み合わせから選択される。いくつかの実施形態では、熱可塑性材料は、セルロースエーテル、セルロースエステル、アクリル樹脂、エチルセルロース、ヒドロキシルプロピルメチルセルロース、ヒドロキシルプロピルセルロース、ヒドロキシルメチルセルロース、Ｃ１２〜Ｃ３０脂肪酸のモノ又はジグリセリド、Ｃ１２〜Ｃ３０脂肪族アルコール、ワックス、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリビニルカプロラクタム−ポリビニルアセテート−ポリエチレングリコールグラフトコポリマー５７／３０／１３、ポリビニルピロリドン−ビニルアセテートコポリマー（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ−ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ、ＰＶＰ−ＶＡ）、ポリビニルピロリドン−酢酸ビニルコポリマー（ＰＶＰ−ＶＡ）６０／４０、ポリビニルピロリドン（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ、ＰＶＰ）、ポリ酢酸ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ、ＰＶＡｃ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）８０／２０、ビニルピロリドン−ビニルアセテートコポリマー（ｖｉｎｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ−ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ、ＶＡ６４）、ポリエチレングリコール−ポリビニルアルコールグラフトコポリマー２５／７５、ｋｏｌｌｉｃｏａｔ  ＩＲ−ポリビングアルコール６０／４０、ポリビニルアルコール（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ、ＰＶＡ）又はＰＶ−ＯＨ）、ポリ（酢酸ビニル）（ｐｏｌｙ  ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ、ＰＶＡｃ）、ブチルメタクリレート−（２−ジメチルアミノエチル）メタクリレート−メチルメタクリレートコポリマー１：２：１、ジメチルアミノエチルメタクリレート−コ−メタクリル酸エステル、エチルアクリレート−メチルメタクリレート−トリメチルアンモニウムエチルメタクリレート塩化コポリマー、メチルアクリレート−メチルメタクリレート−メタクリル酸コポリマー７：３：１、メタクリル酸−メチルメタクリレートコポリマー１：２、メタクリル酸−エチルアクリレートコポリマー１：１、ポリエチレンオキシド（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｏｘｉｄｅ、ＰＥＯ）、ポリエチレングリコール（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ、ＰＥＧ）、過分枝状ポリエステルアミド、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、ハイプロメロースフタレート、ヒドロキシプロピルメチルセルロース又はヒプロメロース（ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＨＭＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートサクシネート又はヒプロメロースアセテートサクシネート（ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ  ｍｅｔｈｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ａｃｅｔａｔｅ  ｓ��ｃｃｉｎａｔｅ、ＨＰＭＣＡＳ）、ポリ（ラクチド−コ−グリコリド）（ｐｏｌｙ  ｌａｃｔｉｄｅ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｄｅ、ＰＬＧＡ）、カルボマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＥ）及びポリカプロラクトン（ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ、ＰＣＬ）、ヒドロキシルプロピルセルロース（ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｐｒｏｐｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＨＰＣ）、ポリオキシエチレン４０硬化ヒマシ油、メチルセルロース（ｍｅｔｈｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＭＣ）、エチルセルロース（ｅｔｈｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＥＣ）、ポロキサマー、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ｈｙｄｒｏｘｙｐｒｏｐｙｌ  ｍｅｔｈｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＨＰＭＣＰ）、ポロキサマー、硬化ヒマシ油、水素添加大豆油、グリセリルパルミトステアレート、ブラジルパームワックス、ポリ乳酸（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ｐｏｌｙｇｌｙｃｏｌｉｃ  ａｃｉｄ、ＰＧＡ）、セルロースアセテートブチレート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ａｃｅｔａｔｅ  ｂｕｔｙｒａｔｅ、ＣＡＢ）、ポリビニルアセテートフタレート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ  ｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＰＶＡＰ）、ワックス、蜜蝋、ヒドロゲル、ゼラチン、水素添加植物油、ポリビニルアセタールジエチルアミノラクテート（ａｃｅｔａｌ  ｄｉｅｔｈｙｌ  ａｍｉｎｏｌａｃｔａｔｅ、ＡＥＡ）、パラフィン、セラック、アルギン酸ナトリウム、セルロースアセテートフタレート（ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ａｃｅｔａｔｅ  ｐｈｔｈａｌａｔｅ、ＣＡＰ）、アラビアガム、キサンタンガム、モノステアリン酸グリセロール、オクタデカン酸、熱可塑性デンプン、並びにこれらの誘導体（例えば、それらの塩、アミド、又はエステル）のうちの１つ又は組み合わせである。
【０１３８】
いくつかの実施形態では、浸食性材料は、非熱可塑性材料を含む。いくつかの実施形態では、浸食性材料は、非熱可塑性材料である。いくつかの実施形態では、非熱可塑性材料は、非熱可塑性デンプン、ナトリウムデンプングリコアセテート（ＣＭＳ−Ｎａ）、スクロース、デキストリン、ラクトース、微結晶セルロース（ｍｉｃｒｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＭＣＣ）、マンニトール、ステアリン酸マグネシウム（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ  ｓｔｅａｒａｔｅ、ＭＳ）、粉末シリカゲル、グリセロール、シロップ、レシチン、大豆油、紅茶油、エタノール、プロピレングリコール、グリセロール、Ｔｗｅｅｎ、動物脂肪、シリコーン油、カカオバター、脂肪酸グリセライド、ワセリン、キトサン、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ポリメタクリレート、非毒性ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、シリコーンゴム、又はこれらの組み合わせである。
【０１３９】
本明細書に記載されるデバイス又は本明細書に記載される方法と共に使用され得る例示的な材料としては、限定するものではないが、ポリ（メチル）アクリレートコポリマー（例えば、アミノアルキルメタクリル酸、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、及び／又はアンモニウムアルキルメタクリレートのうちの１つ以上を含むコポリマーなど、例えば、商標名Ｅｕｄｒａｇｉｔ（登録商標）ＲＳＰＯとして販売されているコポリマーなど）、及びヒドロキシルプロピルセルロース（ｈｙｄｒｏｘｙｌ  ｐｒｏｐｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ、ＨＰＣ）が含まれる。
【０１４０】
いくつかの実施形態では、材料は薬物を含む。いくつかの実施形態では、材料は、薬物と混合される。
【０１４１】
材料は、圧力調節装置を使用することによって、印刷モジュール内で加圧され得る。材料は、バレル内に予め装填され、圧力調節装置（図１には示されていない）は、バレル１３３内に予め装填された材料に圧力を印加することができる。圧力調節装置は、バレル内に収容された材料に圧力を印加するための、モータ（例えば、ステッパモータ）、弁、又は機構（例えば、ピストン、圧力スクリュー、又は圧縮空気（すなわち、空気圧式コントローラ））を駆動する任意の他の適切な制御デバイスであってもよい。バレルは、材料を溶融させることができる１つ以上のヒータを含む。いくつかの実施形態では、ヒータは、バレル内に配置される。いくつかの実施形態では、ヒータは、バレルの側面上に、又はバレルを取り囲むように配置される。いくつかの実施形態では、ヒータは、電気放射ヒータ、例えば、電気加熱管又はコイルである。バレルのヒータは、高電圧及び高出力電力を有する高効率のヒータであることが好ましい。いくつかの実施形態では、バレルのヒータは、１１０Ｖ〜６００Ｖの定格電圧を有する。いくつかの実施形態では、バレルのヒータは、２１０Ｖ〜２４０Ｖの定格電圧を有する。いくつかの実施形態では、バレルのヒータは、２２０Ｖのヒータである。いくつかの実施形態では、バレルのヒータは、約３０Ｗ〜約１００Ｗ、例えば、４０Ｗ〜８０Ｗ、又は約６０Ｗの出力電力を有する。いくつかの実施形態では、ヒータは、バレルの外側を取り囲む電気加熱コイルである。好ましくは、バレルは、ステンレス鋼（例えば、３１６Ｌのステンレス鋼）などの耐熱材料で作製される。いくつかの実施形態では、デバイスは、１つ以上の温度センサを含む。１つ以上の温度センサは、供給チャネルの近位に、又は供給チャネルの内側に位置付けられる。温度センサは、供給チャネル内の材料の温度を測定するように構成されている。供給チャネルは、ノズルの押出ポートと比較して、相対的に広い。いくつかの実施形態では、供給チャネルは、約１ｍｍ〜約１５ｍｍ、例えば、約１ｍｍ〜約５ｍｍ、約５ｍｍ〜約１０ｍｍ、又は約１０ｍｍ〜約１５ｍｍの直径を有する。例示的な実施形態では、供給チャネルは、約８ｍｍの直径を有する。
【０１４２】
デバイスの印刷ヘッドは、ノズル１３１を含む。ノズルは、溶融した材料が押し出される押出ポートを含む。押出ポートは、供給チャネルに対してノズルの遠位端に位置する。封止針が開位置にあるとき、溶融した材料は、ノズルを通って供給チャネルから押出ポートの外へ流出する。ノズルは、テーパ状の内側表面を含み、押出ポートは、テーパ状の内側表面の頂点に近接している。いくつかの実施形態では、ノズルの内側表面は、パッド又はライナーを含む。パッド又はライナーは、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）又は任意の他の適切な材料で作製され得る。いくつかの実施形態では、印刷ヘッドは、印刷ヘッドのノズルの内側、周囲、又は近位に位置し得る、１つ以上のヒータを含む。１つ以上のヒータは、ノズル内の材料を加熱するように構成されている。材料は、バレル内又は供給チャネル内の材料の温度と同じであるか、又は異なる温度を有していてもよい。いくつかの実施形態では、ノズルのヒータは、電気放射ヒータ、例えば、電気加熱管又はコイルである。ヒータは、バレルのヒータ又は供給チャネルのヒータよりも低い電圧及び／又は低電力ヒータであってもよい。いくつかの実施形態では、ノズルのヒータは、６Ｖ〜６０Ｖの定格電圧を有する。いくつかの実施形態では、ノズルのヒータは、１２Ｖのヒータである。いくつかの実施形態では、ノズルのヒータは、約１０Ｗ〜約６０Ｗ、例えば、２０Ｗ〜４５Ｗ、又は約３０Ｗの出力電力を有する。
【０１４３】
いくつかの実施形態では、デバイスは、１つ以上の温度センサを含む。いくつかの実施形態では、印刷ヘッドは、ノズル内の材料の温度を測定するために、ノズルの近位又は内部に位置付けられた１つ以上の温度センサを含む。いくつかの実施形態では、デバイスは、材料パイプの内側若しくは近位に位置する温度センサ、又は材料パイプ内の温度を測定するように構成された温度センサを含む。いくつかの実施形態では、デバイスは、供給チャネルの内側若しくは近位に位置する温度センサ、又は供給チャネル内の温度を測定するように構成された温度センサを含む。いくつかの実施形態では、デバイスは、印刷ヘッドの内側若しくは近位に位置する温度センサ、又はノズル内の温度を測定するように構成された温度センサを含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の温度センサは、１つ以上の温度センサによって報告される温度に応じて、１つ以上のヒータを動作させるコンピュータシステムに接続されている。例えば、コンピュータシステムは、バレル、供給チャネル、及び／又はノズル内の材料の温度を調節するために、１つ以上のヒータを動作させてもよい。いくつかの実施形態では、システムは、閉ループフィードバックシステムとして動作して、デバイス内、又はデバイスの構成要素（すなわち、バレル、ノズル、又は供給チャネル）の内の温度をほぼ一定に維持する。デバイスの異なる構成要素内の材料の温度は、同じであってもよく、又は異なっていてもよい。いくつかの実施形態では、フィードバックシステムは、比例積分微分（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｉｎｔｅｇｒａｌ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ、ＰＩＤ）コントローラ、バングバングコントローラ、予測コントローラ、ファジー制御システム、エキスパートシステムコントローラ、又は任意の他の適切なアルゴリズムを使用することによって動作する。
【０１４４】
デバイスは、デバイス内の材料の圧力を測定することができる、１つ以上の圧力センサ１０６を含む。いくつかの実施形態では、圧力センサは、印刷ヘッド内又は印刷ヘッドの近くの供給チャネル内の材料の圧力を測定するように構成されている。いくつかの実施形態では、圧力センサは、印刷ヘッド内に配置されるか、又は供給チャネルに隣接し、かつ印刷ヘッドの近くの位置に配置される。いくつかの実施形態では、圧力センサは、閉ループフィードバックシステムの圧力調節装置と一緒に働いて、ほぼ一定の圧力でデバイス内の材料を提供してもよい。例えば、圧力センサが圧力降下を測定するとき、フィードバックシステムは、（例えば、ピストンを下げること、バレル内の空気圧を増加させること、又は圧力スクリューを回転させることによって）材料の圧力を増加させるように、圧力調節装置に信号を送信することができる。同様に、圧力センサが圧力上昇を測定するとき、フィードバックシステムは、（例えば、ピストンを上げること、バレル内の空気圧を減少させること、又は圧力スクリューを回転させることによって）材料の圧力を減少させるように、圧力調節装置に信号を送信することができる。一定の圧力により、デバイス内の溶融した材料が、封止針が開位置にあるときに一定速度でノズルの押出ポートを通過することを確実にする。しかしながら、封止針が閉位置にあるとき、一定温度の上昇（例えば、ピストンを上げること、バレル内の空気圧を減少させること、又は圧力スクリューを回転させることによって）によって、溶融した材料がノズルを通って漏出することを引き起こす可能性がある。加えて、封止針が開位置から閉位置に切り替わったり、又は閉位置から開位置に切り替わると、圧力センサ及び圧力調節装置を含むフィードバックシステムは、システム内のほぼ一定の圧力を維持する。封止針が閉位置から開位置に切り替わるとき、システム内の材料の圧力が増加する必要がないため、押出速度の上昇は最小化される。いくつかの実施形態では、圧力センサ１０６は、圧力センサ１０６によって報告された圧力に応じて、バレルを動作させて、材料を所望の圧力に加圧する、コンピュータシステムに接続される。例えば、コンピュータシステムは、圧力調節装置を動作させて、バレル内の材料に加えられる圧力の量を調節することができる。いくつかの実施形態では、システムは、デバイス内のほぼ一定の圧力を維持するために、閉ループフィードバックシステムとして動作する。いくつかの実施形態では、フィードバックシステムは、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ、バングバングコントローラ、予測コントローラ、ファジー制御システム、エキスパートシステムコントローラ、又は任意の他の適切なアルゴリズムを使用することによって動作する。いくつかの実施形態では、圧力センサは、０．００５ＭＰａ以内、０．００８ＭＰａ以内、０．０５ＭＰａ以内、０．１ＭＰａ以内、０．２ＭＰａ以内、０．５ＭＰａ以内、又は１ＭＰａ以内で正確である。いくつかの実施形態では、圧力センサのサンプリング時間は、約２０ｍｓ以下（例えば、約１０ｍｓ以下、約５ｍｓ以下、又は約２ｍｓ以下）である。いくつかの実施形態では、材料の圧力は、所望の圧力の約０．００５ＭＰａ、約０．００８ＭＰａ、約０．０５ＭＰａ、約０．１ＭＰａ、約０．２ＭＰａ、約０．５ＭＰａ、又は約１ＭＰａ以内である。
【０１４５】
デバイスは、制御スイッチ１０８を含む。制御スイッチ１０８は、溶融した材料がデバイスの押出ポートから流れることを防止又は可能にするように操作することができる。制御スイッチ１０８は、開位置と閉位置との間で動作可能な封止針を含み、封止針が閉位置にあるときに、材料がノズル１３１を通って流れることが阻止される。封止針は、供給チャネルの少なくとも一部分を通って延在し、テーパ状端部を含む。封止針が閉位置にあるとき、封止針のテーパ状端部は、ノズル１３１のテーパ状内側表面（例えば、ノズルの押出ポートにおいて）と係合する。
【０１４６】
いくつかの実施形態では、材料に接触する封止針の任意の部分は、突出部を含まない。突出部は、封止針のシャフトよりも大きい直径を有する封止針の任意の部分、又は封止針のシャフトよりも更に外側に延在する封止針の任意の部分であってもよい。封止針上の突出部は、封止針が閉位置にあるときに、溶融した材料を押して、押出ポートを通過させることができ、好ましくは回避される。いくつかの実施形態では、封止針全体（封止針が材料に接触するか否かにかかわらず）は、突出部を含まない。いくつかの実施形態では、材料に接触しない封止針の一部分は、１つ以上の突出部を含み、これは、例えば、アクチュエータの構成要素と係合するか、又は封止針が供給チャンバ内で過度に駆動されることを防止するための深さ破断として機能することができる。
【０１４７】
材料に接触する封止針の部分（すなわち、封止針が開位置又は閉位置にあるときに供給チャネル内に位置する部分）は、供給チャネルと比較して相対的に薄く、溶融した材料が、押出ポートから押し出されるのではなく、封止針の周囲を流れることを可能にする。いくつかの実施形態では、材料に接触する封止針の部分は、約０．２ｍｍ〜３．０ｍｍ、例えば、約０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、約０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ、約１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ、約１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、約２．０ｍｍ〜２．５ｍｍ、又は約２．５ｍｍ〜３．０ｍｍの最大直径を有する。いくつかの実施形態において、封止針（材料に接触する封止針の部分、及び材料と接触しない封止針の部分を含む）は、約０．２ｍｍ〜３．０ｍｍ、例えば、約０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ、約０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ、約１．０ｍｍ〜１．５ｍｍ、約１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ、約２．０ｍｍ〜２．５ｍｍ、又は約２．５ｍｍ〜３．０ｍｍの最大直径を有する。
【０１４８】
いくつかの実施形態では、封止針は、図１０Ａに示すように、テーパ状端部に尖った先端部を含む。いくつかの実施形態では、先端部のテーパ状端部は、図１０Ｂに示すように円錐台形である。ノズル及び封止針の両方は、封止針のテーパ状端部がノズルのテーパ状内側表面に面するようにテーパ状面を含む。本明細書における「テーパ角」は、接合面の頂点の角度を指す。円錐台形のテーパ状先端部の場合、「テーパ角」は、外挿された接合面の頂点を指す。封止針のテーパ状端部のテーパ角は、図１０Ａ及び図１０Ｂのαによって示されている。図１０Ｃに示すように、ノズルのテーパ角はβで示されている。いくつかの実施形態において、封止針のテーパ状端部のテーパ角は、約６０°以下、例えば、約５０°以下、約４５°以下、約４０°以下、約３５°以下、約３０°以下、約２５°以下、約２０°以下、又は約１５°以下である。いくつかの実施形態では、封止針のテーパ角（α）は、ノズルの内側表面のテーパ角（β）以下である。いくつかの実施形態では、ノズルの内側表面のテーパ角（β）と封止針のテーパ角（α）との比は、約１：１〜約４：１、又は約１：１〜約３：１、又は約１：１〜約２：１である。
【０１４９】
封止針は、封止針を押出ポートに向かって下げることによって閉位置に位置付けられ、この場合、封止針は押出ポートと整列される。封止針が開位置にあるとき、加圧され溶融した材料は、押出ポートを通って流れることができる。しかしながら、封止針が閉位置にあるとき、加圧され溶融した材料が流れることが防止され、封止針はノズルの内側表面と係合する。ノズルの内側表面のテーパ角（β）が封止針のテーパ角（α）よりも大きい場合、封止針のテーパ状端部は、押出ポートにおいてノズルの内側表面と係合する。いくつかの実施形態では、押出ポートは、約０．１ｍｍ以上、例えば、約０．１５ｍｍ以上、約０．２５ｍｍ以上、約０．５ｍｍ以上、又は約０．７５ｍｍ以上の直径を有する。いくつかの実施形態では、押出ポートは、約１ｍｍ以下、例えば、約０．７５ｍｍ以下、約０．５ｍｍ以下、約０．２５ｍｍ以下、又は約０．１５ｍｍ以下の直径を有する。封止針のテーパ状端部の基部は、封止針が閉位置にあるときに溶融した材料が押出ポートを通過するのを阻止するために薄いことが好ましい。いくつかの実施形態では、封止針のテーパ状端部の最大直径（すなわち、テーパの基部）の押出ポートの直径に対する比は、約１：０．８〜約１：０．１、例えば、約１：０．８〜約１：０．７、約１：０．７〜約１：０．６、約１：０．６〜約１：０．５、約１：０．５〜約１：０．４、約１：０．４〜約１：０．３、約１：０．３〜約１：０．２、又は約１：０．２〜約１：０．１である。
【０１５０】
封止針は、好ましくは、強力であり、更に可撓性の材料を含む。例示的な材料としては、ステンレス鋼、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及び炭素繊維が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、ノズルの内側表面は、可撓性パッド又はライナーを含み、これは、開位置又は閉位置に封止針が繰り返し再配置される際に、針又はノズルへの損傷を抑制することができる。いくつかの実施形態では、パッド又はライナーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で作製される。
【０１５１】
制御スイッチの封止針は、開位置（すなわち、封止針のテーパ状端部がノズルの内側表面と係合しなくなるように、封止針を上げることによる）又は閉位置（すなわち、封止針のテーパ状端部がノズルの内側表面と係合するように、封止針を下げることによる）に封止針を位置付けることができるアクチュエータを使用することによって制御される。いくつかの実施形態では、アクチュエータは空気圧式アクチュエータであり、アクチュエータ内の空気圧を使用することによって、制御され得る。いくつかの実施形態では、アクチュエータは機械的アクチュエータであり、これは、１つ以上の歯車及びモータを使用することにより、封止針を上昇又は下降させることができる。いくつかの実施形態では、アクチュエータは、ソレノイド弁又は電歪ポリマーを含む。
【０１５２】
図９Ｂは、本発明による、付加製造によって材料を堆積させるための例示的なデバイスの断面図を示す。材料をバレル９０２に装填し、ピストン９０４をバレル９０２に押し込むことによって、材料に圧力を加えることができる。ピストン９０４は、ガイドアーム９０６を介して圧力調節装置に接続されている。ピストン９０４は、バレル９０２内の材料の圧力を増加させるために、ステッパモータなどのモータによって下げられ、又は材料の圧力を低下させるために上げられる。バレル９０２内の材料は、バレル９０２の内部又は周囲のヒータを使用することによって、材料の溶融温度以上に加熱され得る。バレル９０２からの溶融した材料は、供給チャネル９０８を通じて流れ、供給チャネル９０８は、ノズル９１２を含む印刷ヘッド９１０に接続されている。圧力センサ９１４は、供給チャネル９０８の端部に位置し、印刷ヘッド９１０の近くにあり、印刷ヘッドに近い材料の圧力を測定するように構成されている。いくつかの実施形態では、圧力センサ９１４は、印刷ヘッド９１０内の材料の圧力を測定するように位置付けられる。圧力センサ９１４は、測定された圧力をコンピュータシステムに伝達することができ、コンピュータシステムは、圧力調節装置（又は圧力調節装置のモータ）を動作して、ピストン９０４を再配置し、バレル９０２内の材料の圧力を制御することができる。これは、圧力センサ９１４によって圧力の変化が測定され、コンピュータシステムが圧力調節装置を更に動作させるフィードバックシステムで動作させることができる。
【０１５３】
デバイスは、制御スイッチ９１６を含み、制御スイッチ９１６は、封止針９１８及びリニアアクチュエータ９２０を含む。封止針９１８は、アクチュエータ９２０と係合する上端部９２２と、テーパ状の下端部９２４とを含む。封止針９１８は、印刷ヘッド９１０内へ供給チャネル９０８を通じて延在する。アクチュエータ９２０は、開位置（上昇）と閉位置（下降）との間で封止針９１８を動作させる。封止針９１８が閉位置にあるとき、封止針９１８のテーパ状端部９２４は、ノズル９１２のテーパ状内側表面と係合して、ノズルを通る溶融した材料の流れを阻止する。ノズル９１２を開放し、溶融した材料が押出ポートを通って流れることを可能にするために、アクチュエータ９２０は、封止針９１８を上昇させることによって封止針９１８を開位置に位置付けるように、封止針９１８を動作させ、その結果、テーパ状下端部９２４は、ノズル９１２の内側表面から係合解除される。
【０１５４】
図９Ｃは、封止針９１８が閉位置にあり、ノズル９１２と係合しているときの印刷ヘッド９１０の拡大図を示す。閉位置において、封止針９１８のテーパ状端部９２４は、ノズル９１２のテーパ状内側表面と係合することによって、押出ポート９２６に挿入される。したがって、供給チャネル９０８内の溶融した材料は、押出ポート９２６を通って流れることが防止される。印刷ヘッド９１０内又は印刷ヘッド９１０の近位の材料の圧力は、圧力センサ９１４によって測定され、圧力調節装置は、封止針９１８が閉位置にあるときにデバイス内の過剰な圧力上昇を防止するように動作することができる。
【０１５５】
封止針９１８は、印刷ヘッド９１０内へ供給チャネル９０８を通じて延在する。封止針９１８が開位置から閉位置に切り替わるとき、注意深い設計は、供給チャネル９０８内の溶融した材料が押出ポート９２６から押し出されることを防止する。封止針９１８のテーパ状端部９２４は、封止針９１８が溶融した材料を穿孔することを可能にし、溶融した材料が、押し下げられる代わりに、密閉された封止針９１８の上方及び周囲に流れることを可能にする。
【０１５６】
空気圧式アクチュエータ９２０は、空気チャンバ９２６内へのガスの流れを制御するように構成されたソレノイド弁を含む。空気チャンバは、封止針９１８の上端部９２２に取り付けられた中央ロッド９２８を上下に駆動することができる。高圧ガスは、ダイヤフラム９３０の下方の位置から空気チャンバ９２６内に流入するか、又はガスがダイヤフラム９３０の上方の位置から除去され、その結果、ダイヤフラム９３０が上方に移動し、封止針９１８を開位置に位置決めする。ダイヤフラム９３０の下方の位置からガスが除去されるか、又は高圧ガスがダイヤフラム９３０の上方に加えられ、その結果、ダイヤフラム９３０が下方に移動し、それによって封止針９１８を閉位置に位置決めする。
【０１５７】
図９Ｄは、封止針を制御するために封止針に接続された空気圧式アクチュエータの構成要素の分解図を示す。ダイヤフラム９４２は、空気圧式アクチュエータの空気チャンバ内に位置し、例えば、ねじ付き嵌合を介して中央ロッド９７４に接続される。中央ロッド９７４は、例えば、ねじ付き嵌合を介してアダプタ９７６に接続される。アダプタ９７６は、例えば、ねじ付き嵌合又は圧力嵌合を介して封止針９７８に取り付けられる。例えば、アダプタ９７６の下部は開口部を含んでもよく、封止針９７８の上部は、封止針９７８をアダプタ９７６の開口部に詰まらせることによって、開口部にぴったりと嵌合することができる。封止針９７８は、ガスケット９８０を通過し、ガスケット９８０は、固定ナット９８２によって定位置に保持される。固定ナット９８２は、固定ナット９８２及びガスケットを定位置に保持するマニホルドブロックを介して、デバイスの残りの部分に取り付けられる。図９Ｂに示すように、マニホルドブロック９３２は、供給チャネル９０８の上方に位置付けられ、印刷ヘッド９１０のノズル９１２と整列されている。マニホルドブロックチャネル９３４は、マニホルドブロック９３２を通過して、供給チャネルに入る。ガスケット９３６は、開口部がチャネル９３４よりも広いマニホルドブロック９３２の上部の開口部に嵌合し、それによって、ガスケット９３６が印刷ヘッド９１０に向かって移動することを防止する。ガスケット９３６は、プラスチック又は合成ゴムなどの不活性の柔軟な材料で作製されてもよく、溶融した材料の漏れを防止するために、供給チャネル９０８を封止する。いくつかの実施形態では、ガスケットは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で作製される。固定ナット９３８は、例えば、ねじ付き嵌合によってマニホルドブロック９３２に固定され、ガスケット９３６を固定する。したがって、ガスケット９３６は、印刷ヘッド９１０及びノズル９１２に対して固定位置にある。封止針９１８は、固定ナット９３８の穴及びガスケット９３６を通過して、供給チャネル９０８に到達する。穴は、針がアクチュエータ９１６によって制御されるように通過し、移動することを可能にするような大きさであるが、溶融した材料の漏れを可能にするほど大きくはない。
【０１５８】
印刷モジュールは、材料を溶融するように構成された１つ以上のヒータを含む。ヒータは、材料、供給チャネル及び／又は印刷ヘッドを収容するバレルの周囲又は内部に配置され得る。図１３Ａは、デバイスの一部分の縦断面図を示し、図１３Ｂは、平面「Ａ−Ａ」における装置の断面図を示し、図１３Ｃは、デバイスの非断面図を示す。いくつかの実施形態では、デバイスは、デバイスのバレル１３０４を取り囲むヒータ１３０２を含む。ヒータ１３０２は、バレル１３０４内に収容された材料を加熱し溶融することができる。ヒータ１３０２は、例えば、バレル１３０４の外側を取り囲むコイルヒータであってもよい。いくつかの実施形態では、ヒータは、バレル内に配置される。バレル内に配置された材料は、最初にヒータによってバレル内で溶融され、ピストン１３０６によって、材料に圧力が印加される。次いで、溶融した材料は、バレル１３０４から供給チャネル１３０８に流れる。いくつかの実施形態では、供給チャネル１３０８内の材料が所望の温度のままであることを確実にするために、１つ以上のヒータを、供給チャネル１３０８の近位又は内部に配置することができる。図１３Ｂ及び図１３Ｃは、供給チャネル１３０８の２つの側面上に位置し、供給チャネル１３０８に隣接する、２つのヒータ１３１０ａ及び１３１０ｂを示す。いくつかの実施形態では、ヒータ１３１０ａ又はヒータ１３１０ｂ又は両方は、供給チャネル１３０８の長さにわたって及び、又は供給チャネル１３０８のフランクの長さにわたって及ぶ。いくつかの実施形態では、供給チャネル１３０８に隣接する、又はその内部にある１つ以上のヒータは、加熱ロッドである。いくつかの実施形態では、供給チャネル１３０８に隣接する、又はその内部にある１つ以上のヒータは、供給チャネル１３０８を取り囲むコイルである。供給チャネル１３０８内で加熱するための１つ以上のヒータは、材料が溶融したままであり、所定の印加圧力下で適切な粘度を有することを確実にし、予測可能な流動を実現する。いくつかの実施形態では、デバイスの印刷ヘッド１３１２は、材料が溶融したままであり、ノズル１３１６内部に適切な粘度を有することを確実にする１つ以上のヒータ１３１４を含む。
【０１５９】
いくつかの実施形態では、デバイスは、１つ以上の温度センサを含み、この温度センサは、デバイス内部の１つ以上の位置に位置してもよく、デバイス内（例えば、バレル内、供給チャネル内、又は印刷ヘッド内）の材料の温度を測定することができる。図１３Ａ〜図１３Ｃに示す実施形態は、供給チャネル１３０８に隣接する第１の温度センサ１３１８と、印刷ヘッド１３１２に隣接する第２温度センサ１３２０と、を含む。図では、供給チャネル１３０８に隣接する温度センサ１３１８は、供給チャネル１３０８の一方の側にあるが、温度センサ１３１８は、任意選択的に、供給チャネル１３０８の長さに沿った任意の場所に位置してもよい。温度センサ１３１８及び１つ以上のヒータ（例えば、１３１０ａ及び１３１０ｂ）は、供給チャネル１３０８内で溶融した材料の閉ループフィードバックシステムとして機能してもよく、フィードバックシステムは、供給チャネル内の材料がほぼ一定の温度のままであることを確実にすることができる。例えば、温度センサ１３１８は、測定された温度をコンピュータシステムに送信することができ、コンピュータシステムは、１つ以上のヒータ１３１０ａ及び１３１０ｂを動作させて、ほぼ一定の温度を確実にすることができる。デバイスの印刷ヘッド１３１２内の温度センサ１３２０は、印刷ヘッド内の材料のほぼ一定温度を確実にするために、閉ループフィードバックシステムの印刷ヘッド内の１つ以上のヒータ１３１４と共に動作することができる。フィードバックシステムは、比例積分微分（ＰＩＤ）コントローラ、バングバングコントローラ、予測コントローラ、ファジー制御システム、エキスパートシステムコントローラ、又は任意の他の適切なアルゴリズムを使用することによって動作することができる。いくつかの実施形態では、デバイス内の１つ以上のヒータは、システム内の材料を、材料の溶融温度以上の温度に加熱する。いくつかの実施形態では、１つ以上のヒータは、材料を、約６０℃以上、例えば、約７０℃以上、約８０℃以上、約１００℃以上、約１２０℃以上、約１５０℃以上、約２００℃以上、又は約２５０℃以上の温度に加熱する。いくつかの実施形態では、１つ以上のヒータは、材料を、約３００℃以下、例えば、約２６０℃以下、約２００℃以下、約１５０℃以下、約１００℃以下、又は約８０℃以下の温度に加熱する。いくつかの実施形態では、１つ以上のヒータは、デバイスの異なる位置で材料を異なる温度に加熱する。例えば、いくつかの実施形態では、材料は、バレル内部の第１の温度、供給チャネル内部の第２の温度、及び印刷ヘッド内部の第３の温度まで加熱され、それらの温度は、同じ温度又は異なる温度であってもよい。実施例として、材料は、バレル及び供給チャネルの内部で１４０℃まで加熱されてもよいが、印刷ヘッドの内部で１６０℃まで加熱されてもよい。フィードバック制御システムは、高精度の温度制御を可能にする。いくつかの実施形態では、温度は、標的温度の０．１℃以内、標的温度の０．２℃以内、標的温度の０．５℃以内、又は標的温度の１℃以内に制御される。
【０１６０】
図１１は、本発明によるデバイスの別の実施例を示す。材料は、印刷モジュールのバレル１１０２内に装填され、圧力スクリュー（又はピストン）１１０４は、バレル１１０２内の材料に圧力を加えることができる。材料上の圧力を増加させるために、圧力コントローラ１１０６（例えば、ステッパモータ）は、第１の歯車１１０８を回転させ、第１の歯車１１０８は、圧力スクリュー１１０４に接続された第２の歯車１１１０を回転させる。バレル１１０２内の材料は、バレル１１０２を取り囲むヒータ１１１４によって加熱され得る。バレル１１０２の内部からの溶融した材料は、供給チャネル１１１６を通って、ノズル１１２０を含む印刷ヘッド１１１８に流れる。デバイスは、圧力センサ１１３０を含んでもよく、圧力センサ１１３０は、バレル１１０２、供給チャネル１１１６及び／又は印刷ヘッド１１１８内の材料の圧力を測定するように構成されている。圧力センサ１１３０は、測定された圧力をコンピュータシステムに伝達することができ、コンピュータシステムは、圧力コントローラ１１０８を動作して、圧力スクリュー１１０４を再配置し、バレル１１０２内の材料の圧力を制御することができる。これは、圧力センサ１１３０によって圧力の変化が測定され、コンピュータシステムが圧力コントローラを更に動作させるフィードバックシステムで動作させることができる。図１１に示すデバイスは、制御スイッチを含む。制御スイッチは、バレル１１０２及びアクチュエータ１１２４と同じ軸に沿った、封止針１１２２を含む。封止針１１２２は、アクチュエータ１１２４に接続された上端部と、下部テーパ状端部（示されていない）と、を含む。アクチュエータ１１２４は、開位置（上昇）と閉位置（下降）との間で封止針１１２２を動作させる。封止針１１２２が閉位置にあるとき、封止針１１２２のテーパ状端部１１２２は、ノズル１１２０のテーパ状内側表面と係合して、ノズルを通る溶融した材料の流れを阻止する。印刷ヘッド１１１８は、フィードバックシステムで動作することができる、１つ以上のヒータ１１２６及び温度センサ１１２８を更に含んでもよい。
【０１６１】
いくつかの実施形態では、複数（例えば、２つ以上、３つ以上、４つ以上、５つ以上、又は６つ以上）の本発明によるデバイスを含む、付加製造システムが存在する。デバイスは各々、制御スイッチ（開位置及び閉位置で動作可能なテーパ状端部を有する封止針、及びノズルを含む）を備えた印刷モジュールを含む。独立したデバイス内の材料は、同じであってもよく、又は異なっていてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、システムは、２つのデバイス及び２つの異なる材料（すなわち、第１の材料及び第２の材料）を含む。いくつかの実施形態では、システムは、３つのデバイス及び３つの異なる材料（すなわち、第１の材料、第２の材料、及び第３の材料）を含む。いくつかの実施形態では、システムは、４つのデバイス及び４つの異なる材料（すなわち、第１の材料、第２の材料、第３の材料、及び第４の材料）を含む。いくつかの実施形態では、システムは、５つのデバイス及び５つの異なる材料（すなわち、第１の材料、第２の材料、第３の材料、第４の材料、及び第５の材料）を含む。いくつかの実施形態では、システムは、６つのデバイス及び６つの異なる材料（すなわち、第１の材料、第２の材料、第３の材料、第４の材料、第５の材料、及び第６の材料）を含む。いくつかの実施形態では、付加製造システムは、第１の材料で充填された第１のデバイスと、第２の材料で充填された第２のデバイスとを含み、第１の材料は第２の材料とは異なる。３Ｄ印刷システム内の異なる印刷モジュールは、異なる材料を押し出して、多成分印刷製品、例えば、多成分医薬品剤形（医薬錠剤など）を形成することができる。印刷モジュールのうちの１つが活性である（すなわち、封止針が開位置にある）とき、デバイス内の他の印刷モジュールは、不活性である（すなわち、封止針は閉位置にある）。デバイスは、開位置又は閉位置のいずれかにおいて封止針の位置を調整することによって、活性印刷モジュール間で迅速に切り替えることができる。図１２は、各々が別個の印刷ヘッド１２０２、１２０４又は１２０６を有する３つの印刷モジュールを含む、例示的なシステムの一部分を示す。印刷テーブル１２０８は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸上で移動可能である。材料は、製品１２１０（医薬錠剤など）を製造するために、正しい印刷ヘッドから押し出され得る。
【０１６２】
図３は、本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【０１６３】
図３に示すように、３Ｄ印刷デバイス３００は、制御モジュール５０５を更に含む。制御モジュール５０５は、１つ以上のＰＬＣコントローラ、シングルチップマイクロコンピュータ、又は電子コンピュータから構成されてもよく、コンピュータ化されたユーザインターフェースを有する。制御モジュール５０５は、３Ｄ印刷デバイス３００の供給モジュール５０１、溶融押出モジュール５０２、印刷モジュール５０３、プラットフォームモジュール５０４、一時的貯蔵モジュール５０７、及び混合モジュール５０８に通信可能に接続されており、ステータスパラメータに従って各モジュールの特定の動作を制御する。ステータスパラメータとしては、限定するものではないが、製品の数値モデル、初期材料の融点、ノズルにおける圧力、必要とされる製品の量、実際に得られた製品の量、製品の必要な組成、製品の必要な重量、製品の必要な水分、及び製品のコロニーの必要量が含まれる。これらのパラメータは、制御モジュール５０５の電子コンピュータのデジタル記憶装置に記憶されてもよく、又はコンピュータ化されたユーザインターフェース上のユーザによって、入力若しくは選択されてもよい。
【０１６４】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイス３００は、前述のモジュール内に配置された複数の測定装置を更に含み、この測定装置は、リアルタイムで、前述のモジュールで監視されるいくつかの特定のステータスパラメータを取得するように構成されている。特定のステータスパラメータは、溶融物の温度、組成、圧力、重量、水分、及び形状を含み得る。いくつかの実施形態では、特定のステータスパラメータは、初期材料の重量、形状、水分、及び加熱温度などであってもよい。いくつかの実施形態では、特定のステータスパラメータは、印刷される必要がある製品の組成、圧力、重量、水分、及び形状などであってもよい。また、３Ｄ印刷デバイス３００に含まれる測定装置は、温度センサ、組成センサ、圧力センサ、重量センサ、湿度センサなどであってもよい。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、組成センサは、近赤外スペクトル分析器であってもよい。近赤外スペクトル分析器は、測定対象物に挿入することができるプローブを有する。近赤外スペクトル分析器は、プローブを通して物質の特定量の様々な成分を得ることができる。近赤外スペクトル分析器は、主に、溶融物などの流体の組成を測定するように構成されている。いくつかの実施形態では、近赤外スペクトル分析器は、粉末物質の組成を測定するためのプローブを更に有してもよく、プローブは、粉末材料の量及び水分などを測定するために初期材料に挿入されてもよい。したがって、いくつかの実施形態では、配置された水分センサは、代替的に、近赤外スペクトル分析器であってもよい。
【０１６６】
いくつかの実施形態では、図１に示す３Ｄ印刷デバイス１００の測定装置は、カメラ及び別の撮像装置を更に含んでもよい。カメラ又は撮像装置は、供給モジュールによって溶融押出モジュール１０２に供給される初期材料の形状及びサイズ、並びに排出出口１１３における初期材料の排出速度などのパラメータをリアルタイムで測定するように、供給モジュール１０１を測定するように構成され得る。カメラ又は撮像装置は、供給モジュール１０１の下、又は排出出口１１３に配置されてもよい。いくつかの実施形態では、カメラ又は撮像装置は、印刷モジュール１０３又はプラットフォームモジュール１０４を測定するように更に構成されてもよく、具体的には、放電速度及び放電の連続性などのノズル１３１の排出ステータスに関するステータスパラメータ、並びにプラットフォームモジュール１０４の堆積プラットフォーム１４１上に堆積された製品のステータスパラメータ（形状、サイズ、及び硬化速度など）のリアルタイム画像検知を実行するように構成されている。カメラ又は撮像装置は、印刷モジュール１０３又はプラットフォームモジュール１０４上に配置されてもよく、又は印刷モジュール１０３とプラットフォームモジュール１０４との間に配置されてもよい。具体的には、いくつかの実施形態では、カメラ又は撮像装置は、ノズル１３１と整列された位置に配置され、ノズル１３１に更に平面ミラーが配置されてもよい。平面ミラーが位置する平面と堆積プラットフォーム１４１が位置する平面との間にある特定の角度が存在する場合、これによって、堆積プラットフォーム１４１によって反射される光線を、カメラ又は撮像装置に反射する。カメラ又は撮像装置のこのような配設は、ノズル１３１及び堆積プラットフォーム１４１の両方における前述の特定のステータスパラメータを測定するための要件を満たすことができる。
【０１６７】
いくつかの実施形態では、制御モジュール５０５に通信可能に接続された第１の温度センサ（図３には示されていない）は、溶融押出モジュールの処理チャンバ内に配置され、溶融押出モジュール５０２の処理チャンバ内の溶融物の温度を測定し、かつ第１の温度測定信号を制御モジュール５０５に送信するように構成されている。制御モジュール５０５は、第１の温度測定信号に従って溶融押出モジュール５０２の処理チャンバ内の溶融物の温度を決定し、温度が第１の所望の温度範囲内にあるかどうかを判断する。溶融押出モジュール５０２の処理チャンバ内の溶融物の温度は、処理チャンバ内の初期材料が十分に溶融されることを確実にするために、初期材料の融点よりもわずかに高くなければならない。実際的な動作中、第１の所望の温度範囲と、印刷される必要がある製品の構造及び組成との間、並びに第１の所望の温度範囲と、初期材料の種類との間に特定の関係がある。溶融押出モジュール５０２内の溶融物の温度が所望の範囲内にあるかどうかは、印刷処理中に溶融物の粘性流動性、接着性等を直接決定し、それにより、３Ｄ印刷の連続性及び精度に影響を及ぼす。制御モジュール５０５は、印刷される必要がある製品に従って、又はユーザインターフェース上でユーザが入力したステータスパラメータに従って、第１の所望の温度範囲を決定してもよい。
【０１６８】
いくつかの実施形態において、第１の温度測定信号が、溶融押出モジュール５０２の処理チャンバ内の溶融物の温度が第１の所望の温度範囲よりも低いことを示す場合、制御モジュール５０５は、溶融物の溶融押出モジュール５０２内に配置された１つ以上の処理チャンバ加熱装置の加熱力を上げることができる。溶融押出モジュール５０２は、初期材料を押し出し、及び剪断する処理中に内部熱を生成するため、いくつかの実施形態では、制御モジュール５０５は、代替的に、第１の温度測定信号に従って溶融押出モジュール５０２の押出力を制御することによって、溶融押出モジュール５０２の処理チャンバ内の溶融物の温度を調節してもよい。逆に、第１の温度測定信号が、処理チャンバ内の溶融物の温度が第１の所望の温度範囲よりも高いことを示す場合、制御モジュール５０５は、逆の動作を実行して、溶融押出モジュール５０２内に配置された１つ以上の処理チャンバ加熱装置の加熱を停止するか、又はそれらの加熱力を低減する。
【０１６９】
いくつかの実施形態では、第２温度センサ（図３には示されていない）は、印刷モジュール５０３内に更に配置され、印刷モジュール内の溶融物の温度を測定し、かつ第２の温度測定信号を制御モジュール５０５に送信するように構成される。制御モジュール５０５は、第２の温度測定信号に従って、第２の所望の温度範囲内で印刷モジュール５０３内の溶融物の温度を制御する。印刷モジュール５０３内の溶融物の温度は、最終的な印刷製品の形成の正確性及び連続性にとって非常に重要であり、一般に、溶融物の融点よりも高い値に設定される。第１の所望の温度範囲と同じく、第２の所望の温度範囲は、印刷される必要がある製品の構造及び組成、初期材料の種類などに関連する。制御モジュール５０５は、印刷される必要がある製品に従って、又はユーザインターフェース上でユーザが入力したステータスパラメータに従って、第２の所望の温度範囲を決定してもよい。
【０１７０】
いくつかの実施形態では、第２の温度測定信号が、印刷モジュール５０３内の溶融物の温度が第２の所望の温度範囲より低いことを示す場合、制御モジュール５０５は、溶融のために、印刷モジュール５０３の温度調節装置（図３には示されていない）の加熱力を上げることができる。温度調節装置の配設及び構造に関する詳細については、前述の３Ｄ印刷デバイスの印刷モジュールの温度調節装置１３４を参照する。第２の温度測定信号が、印刷モジュール５０３内の溶融物の温度が第２の所望の温度範囲よりも高いことを示す場合、制御モジュール５０５は、逆の動作を実行して、溶融物を加熱するための印刷モジュール５０３の温度調節装置を停止するか、又は温度調節装置の加熱力を低減する。いくつかの実施形態では、印刷モジュール５０３内の溶融物の温度は、温度調節装置を通じて低下させることができ、その結果、印刷モジュール５０３内の溶融物の温度は、初期材料の融点よりもわずかに高いままであり、より良好な製品印刷効果を得ることができる。
【０１７１】
いくつかの実施形態では、第３の温度センサ（図３には示されていない）は、一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバ内に更に配置され、一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバ内の溶融物の温度を測定し、かつ第３の温度測定信号を制御モジュール５０５に送信するように構成される。制御モジュール５０５は、第３の温度測定信号に従って、第３の所望の温度範囲内で、一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバ内の溶融物の温度を制御する。一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバ内の溶融物の温度は、貯蔵チャンバ内の初期材料の溶融ステータスを維持するために、溶融物の融点よりもわずかに高くなければならない。第１の所望の温度範囲と同じく、第３の所望の温度範囲は、印刷される必要がある製品の構造及び組成、初期材料の種類などに関連する。制御モジュール５０５は、印刷される必要がある製品に従って、又はユーザインターフェース上でユーザが入力したステータスパラメータに従って、第３の所望の温度範囲を決定してもよい。
【０１７２】
いくつかの実施形態では、第３の温度測定信号が、貯蔵チャンバ内の溶融物の温度が第３の所望の温度範囲より低いことを示す場合、制御モジュール５０５は、溶融のために一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバ内に配置された、貯蔵チャンバ加熱装置（図３には示されていない）の加熱力を上げることができる。一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバ内に配置された貯蔵チャンバ加熱装置は、図１又は図２に示す３Ｄ印刷デバイスの対応する構成要素と同じ構造を有する。第３の温度測定信号が、貯蔵チャンバ内の溶融物の温度が第３の所望の温度範囲よりも高いことを示す場合、制御モジュール５０５は、逆の動作を実行して、溶融物を加熱するための一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバ内の加熱装置を停止するか、又は加熱装置の加熱力を低減する。
【０１７３】
いくつかの実施形態では、第４の温度センサ（図３には示されていない）は、混合モジュール５０８の混合チャンバ内に更に配置され、混合モジュール５０８の混合チャンバ内の溶融物の温度を測定し、かつ第４の温度測定信号を制御モジュール５０５に送信するように構成される。制御モジュール５０５は、第４の温度測定信号に従って、第４の所望の温度範囲内で、混合モジュール５０８の混合チャンバ内の溶融物の温度を制御する。混合モジュール５０８の混合チャンバ内の溶融物の温度は、混合チャンバ内の溶融物の溶融ステータスを維持するために、溶融物の融点よりもわずかに高くなければならない。第１の所望の温度範囲と同じく、第４の所望の温度範囲は、印刷される必要がある製品の構造及び組成、初期材料の種類などに関連する。制御モジュール５０５は、印刷される必要がある製品に従って、又はユーザインターフェース上でユーザが入力したステータスパラメータに従って、第４の所望の温度範囲を決定してもよい。
【０１７４】
いくつかの実施形態では、第４の温度測定信号が、混合チャンバ内の溶融物の温度が第４の所望の温度範囲より低いことを示す場合、制御モジュール５０５は、溶融のために、混合モジュール５０８の混合チャンバ内に配置された混合チャンバ加熱装置（図３には示されていない）の加熱力を上げることができる。混合モジュール５０８の混合チャンバ内に配置された混合チャンバ加熱装置は、図１又は図２に示す３Ｄ印刷デバイスの対応する構成要素と同じ構造を有する。第４の温度測定信号が、混合チャンバ内の溶融物の温度が第４の所望の温度範囲よりも高いことを示す場合、制御モジュール５０５は、逆の動作を実行して、溶融物を加熱するための混合モジュール５０８の混合チャンバ内の加熱装置を停止するか、又は加熱装置の加熱力を低減する。
【０１７５】
再び図３に示すように、いくつかの実施形態では、制御モジュール５０５に通信可能に接続された第１の圧力センサ（図３には示されていない）は、印刷モジュール５０３内に配置され、印刷モジュール５０３内の溶融物の圧力を測定し、かつ第１の圧力測定信号を制御モジュール５０５に送信するように構成されている。制御モジュール５０５は、第１の圧力測定信号に従って、第１の所望の圧力範囲内で、印刷モジュール５０３内の溶融物の圧力を制御する。３Ｄ印刷デバイスの印刷モジュールから押し出される溶融物の圧力の大きさ及び圧力の安定性は、３Ｄ印刷の連続性及び精度に直接影響を及ぼす。第１の所望の温度範囲と同じく、第１の所望の圧力範囲は、印刷される必要がある製品の構造及び組成、初期材料の種類などに関連する。制御モジュール５０５は、印刷される必要がある製品に従って、又はユーザインターフェース上でユーザが入力したステータスパラメータに従って、第１の所望の圧力範囲を決定してもよい。いくつかの実施形態では、印刷モジュール５０３は、バレルと、バレルの下方に配置されるノズルとを有し、第１の圧力センサは、印刷モジュール５０３のバレル内に配置され、バレル内の溶融物の圧力を試験するように構成されている。いくつかの他の実施形態では、第１の圧力センサは、印刷モジュール５０３のノズル内に配置されて、印刷モジュールのノズルから押し出された溶融物の圧力を正確に測定する。いくつかの実施形態では、第１の圧力センサは、圧電圧力センサ、拡散シリコン圧力センサ、フォイルゲージ圧力センサなどである。いくつかの実施形態では、第１の圧力センサは、バレル内に配置されたフロート型レベルゲージであり、バレル内の溶融物の液体レベルは、バレル内の現在の溶融物の圧力を決定するために判断される。
【０１７６】
いくつかの実施形態では、第１の圧力測定信号によって示される印刷モジュール５０３のノズル又はバレル内の溶融物の圧力が、第１の所望の圧力範囲よりも低いとき、制御モジュール５０５は、３Ｄ印刷デバイス１００内に配置された前述の圧力調節装置を使用することによって、印刷モジュール５０３のノズル又はバレル内の溶融物の圧力を上昇させることができる。第１の圧力測定信号が、ノズルにおける第１の圧力測定信号が第１の所望の圧力範囲よりも高いことを示すとき、制御モジュール５０５は、逆の動作を実行して、３Ｄ印刷デバイス１００内に配置された圧力調節装置を使用することによって、印刷モジュール５０３のノズル又はバレル内の溶融物の圧力を低減することができる。
【０１７７】
再び図３に示すように、３Ｄ印刷デバイス３００は、初期材料を受容し、かつ初期材料を溶融押出モジュール５０２に送信するように構成された供給モジュール７０１を更に含む。供給モジュール７０１によって受容される初期材料は、供給モジュール５０１によって受信された初期材料とは異なっていてもよい。例えば、供給モジュール５０１は、第１の初期材料を受容するが、供給モジュール７０１は、第２の初期材料を受容する。溶融押出モジュール５０２は、第１の初期材料及び第２の初期材料を押し出し加熱するように構成される。制御モジュール５０５に通信可能に接続された第１の組成検出器（図３には示されていない）は、３Ｄ印刷デバイス３００の任意の位置に配置され（例えば、一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバ、混合モジュール５０８の混合チャンバ、又は印刷モジュール５０３内に配置され）、又はこれらのモジュール間の接続チャネル内に配置される。第１の組成検出器は、３Ｄ印刷デバイス３００の任意の位置で、溶融物中の第１の初期材料及び第２の初期材料の組成比を測定し、かつ第１の組成測定信号を制御モジュール５０５に送信するように構成されている。第１の組成測定信号は、前述の近赤外スペクトル分析器であってもよい。制御モジュール５０５は、第１の組成測定信号に従って、３Ｄ印刷デバイス３００の任意の位置で溶融物の組成を決定し、組成が第１の所望の組成範囲内にあるかどうかを判断する。３Ｄ印刷デバイスの溶融物の組成は、構造強度及び崩壊速度などの最終製品の物理的及び化学的特性に影響を及ぼす。一実施例として、医薬品の３Ｄ印刷を使用すると、溶融物の組成は、最終製品の活性成分の放出速度に影響を及ぼす可能性がある。前述の所望の温度範囲と同様に、第１の所望の組成範囲は、印刷される必要がある製品の物理的及び化学的特性、印刷される必要のある製品の強度に対する要件、印刷される必要がある製品の構造及び組成、初期材料の種類などに関連する。制御モジュール５０５は、印刷される必要がある製品に従って、又はユーザインターフェース上でユーザが入力したステータスパラメータに従って、第１の所望の組成範囲を決定してもよい。
【０１７８】
いくつかの実施形態では、第１の組成測定信号によって示される組成比が、第１の初期材料の比率がわずかに高いことを示す場合、制御モジュール５０５は、供給モジュール５０１及び供給モジュール７０１内に配置されたホッパー排出制御装置を制御することによって、第１の初期材料の排出速度を低減するか、又は第２の初期材料の排出速度を増加することができる。ホッパー排出制御装置の特定の構造は、図１又は図２に示される３Ｄ印刷デバイスの対応する構成要素の構造と同じである。第１の組成測定信号によって示される組成比が、第１の初期材料の比率がわずかに低いことを示す場合、制御モジュール５０５は、逆の動作を実行し、供給モジュール５０１及び供給モジュール７０１内に配置されたホッパー排出制御装置を制御することにより、第１の初期材料の排出速度を増加するか、又は第２の初期材料の排出速度を低減することができる。
【０１７９】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイス３００は、供給モジュール６０１及び溶融押出モジュール６０２を更に含み、供給モジュール６０１は、初期材料を受容し、かつ初期材料を溶融押出モジュール６０２に送信するように構成されている。供給モジュール６０１によって受容される初期材料は、供給モジュール５０１及び供給モジュール７０１によって受容されるものとは異なっていてもよい。このようにして、溶融押出モジュール５０２によって最終的に押し出される溶融物、及び溶融押出モジュール６０２によって押し出される溶融物は、例えば、それぞれ第１の溶融物及び第２の溶融物と異なっていてもよい。図３に示すように、第１の溶融物及び第２の溶融物は、混合のために混合モジュール５０８内にガイドされる。制御モジュール５０５に通信可能に接続された第２の組成検出器（図３には示されていない）は、混合モジュール５０８の混合チャンバの排出出口の後ろの３Ｄ印刷デバイス３００の任意の位置に配置される。組成検出器は、混合チャンバの排出出口から押し出された混合溶融物中の第１の溶融物及び第２の溶融物を測定するだけでなく、その中に含まれる成分の比率を測定し、かつ第２の組成測定信号を制御モジュール５０５に送信するように構成される。制御モジュール５０５は、第２の組成測定信号に従って、溶融押出モジュール５０２の処理チャンバの排出出口からの溶融物の組成を決定し、組成が第２の所望の組成範囲内にあるかどうかを決定する。第１の所望の組成範囲と同じく、第２の所望の組成範囲は、印刷される必要がある製品の物理的及び化学的特性、印刷される必要のある製品の強度に対する要件、印刷される必要がある製品の構造及び組成、初期材料の種類などに関連する。制御モジュール５０５は、印刷される必要がある製品に従って、又はユーザインターフェース上でユーザが入力したステータスパラメータに従って、第２の所望の組成範囲を決定してもよい。
【０１８０】
いくつかの実施形態では、第２の組成測定信号によって示される組成比が、第１の溶融物の比率又は第１の溶融物に含まれる特定の成分の比がわずかに高いことを示す場合、制御モジュール５０５は、溶融押出モジュール５０２及び溶融押出モジュール６０２内に配置される溶融押出排出制御装置を制御することによって、第１の溶融物の排出速度を低減するか、又は第２の溶融物の排出速度を増加することができる。溶融排出制御装置の特定の構造は、図１又は図２に示される３Ｄ印刷デバイスの対応する構成要素の構造と同じである。第２の組成測定信号によって示される組成比が、第１の溶融物の比率又は第１の溶融物に含まれる特定の成分の比がわずかに低いことを示す場合、制御モジュール５０５は、逆の動作を実行して、溶融押出モジュール５０２及び溶融押出モジュール６０２に配置される溶融押出排出制御装置を制御することにより、第１の溶融物の排出速度を増加するか、又は第２の初期材料の排出速度を低減する。
【０１８１】
図３に示されるように、３Ｄ印刷デバイス３００は、一時的貯蔵モジュール５０７を有し、一時的貯蔵モジュール５０７は、溶融押出モジュール５０２の排出出口から押し出された溶融物を貯蔵するように構成された貯蔵チャンバを有する。第１の体積センサ（図３には示されていない）が一時的貯蔵モジュール５０７の記憶チャンバ内に配置される場合、第１の体積センサは、一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバの残りの体積を測定し、かつ第１の体積測定信号を制御モジュール５０５に送信するように構成される。制御モジュール５０５は、貯蔵チャンバ内に貯蔵された材料が第１の体積測定信号に従って大きすぎる、又は少なすぎると決定し、それによって、例えば、過剰量の材料が貯蔵チャンバ内に貯蔵される場合に、３Ｄ印刷デバイス３００内の溶融物の圧力に影響を及ぼし得る場合を回避する。いくつかの実施形態では、第１の体積センサは、一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバの供給入口に配置された流量計、及び一時的貯蔵モジュール５０７の貯蔵チャンバの排出出口に配置された流量計であってもよく、その結果、貯蔵チャンバの残りの体積は、インバウンド流量及びアウトバウンド流量をそれぞれ計算することによって決定される。流量計は各々、差圧式、ロータータイプ、又は体積流量計であってもよい。
【０１８２】
制御モジュール５０５は、第１の体積測定信号で示される貯蔵チャンバの残りの体積が小さすぎるとき、３Ｄ印刷デバイス３００に配置された１つ以上の排出制御装置を制御することにより、対応する排出出口の排出速度を低減し、それによって、過剰な量の材料が貯蔵チャンバ内に貯蔵される場合を回避することができる。３Ｄ印刷デバイス３００に配置された１つ以上の排出制御装置には、供給モジュール５０１のホッパー排出制御装置及び溶融押出モジュール５０２の溶融押出排出制御装置が含まれるが、これらに限定されない。排出制御装置の特定の構造は、図１又は図２に示される３Ｄ印刷デバイスの対応する構成要素の構造と同じである。制御モジュール５０５は、第１の体積測定信号で示される貯蔵チャンバの残りの体積が大きすぎるとき、３Ｄ印刷デバイス３００に配置された１つ以上の排出制御装置を制御することにより、対応する排出出口の排出速度を増加し、それによって、デバイスの利用率を向上することができる。図４は、本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの斜視図を示す。図４に示すように、３Ｄ印刷デバイス４００の印刷モジュール７０３は、複数のノズル７３１を含む。複数のノズル７３１は、アレイ状に分配され、各ノズル７３１から、処理チャンバの排出出口、混合チャンバの排出出口又は貯蔵チャンバの排出出口までの接続経路の長さは、同じであり、それによって、各ノズルが印刷処理中に等しい圧力を有することを確実にして、バッチ生産の要件が満たされる。あるいは、複数のノズルは、各ノズルから、処理チャンバ、混合チャンバ又は貯蔵チャンバの排出出口までの接続経路の長さが同じである別のレイアウト様式、例えば、円形配置又は扇形配置で配設されてもよい。３Ｄ印刷デバイス４００の複数のノズル７３１は、約０．０５ｍｍ〜２ｍｍの同じ内径を有し、ノズルは、鋼、真鍮、又はアルミニウム合金などの材料で作製されてもよい。いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイス４００の各ノズルの内径は、０．３ｍｍ、０．４ｍｍ、又は０．５ｍｍであることが好ましい。
【０１８３】
いくつかの実施形態では、印刷モジュール７０３は、ホース（図４には示されていない）を介して、処理チャンバ、混合チャンバ、又は貯蔵チャンバに接続される。いくつかの実施形態では、互いに接続された３Ｄ印刷デバイスのすべてのモジュールは、ホースを介して接続され、前述の溶融物は、ホースを通って、溶融押出モジュールの処理チャンバから、一時的貯蔵モジュールの貯蔵チャンバ、混合モジュールの混合チャンバ、又は印刷モジュールのノズル内へと流れる。いくつかの実施形態では、モジュールが互いに接続されるホースの内径は、１ｍｍ〜１００ｍｍである。いくつかの実施形態では、モジュールが互いに接続されたホースの内径は、好ましくは、４ｍｍである。
【０１８４】
図５は、本発明の特定の実施形態による、印刷モジュール上の３Ｄ印刷デバイスのノズルの配置の概略図を示す。図５に示されるように、印刷モジュール７０３に接続された後、ホースは４つのノズル７１４に入り、４つのノズル７１４は、同じ円周上に位置し、かつ均等に分配される。このような設計により、プラットフォームモジュール上にノズルを噴霧することによって最終的に形成される製品は、水平方向及び垂直方向の両方できれいに配設されて、後続の包装及び切断処理を容易にすることができる。
【０１８５】
再び図４に示すように、３Ｄ印刷デバイス４００は、プラットフォームモジュール７０４を更に含む。プラットフォームモジュール７０４は、複数の堆積プラットフォーム７４１、７４２及び７４３を含む。複数の堆積プラットフォームは、プラットフォーム駆動機構７４５上に配置される。図に示されるように、複数の堆積プラットフォーム７４１、７４２及び７４３は、ベルト接続様式でクローラ式駆動機構７４６上に配置されている。クローラ式駆動機構７４６は、水平駆動機構７４７上に配置され、水平駆動機構７４７と共に水平方向に移動することができる。クローラ式駆動機構７４６及び水平駆動機構７４７は、プラットフォーム駆動機構７４５を一緒に形成する。モータによって駆動されると、クローラ式駆動機構７４６は、堆積プラットフォーム７４１、７４２及び７４３を駆動して、図４に示すデカルト座標系のＹ軸に沿って移動させることができる。水平駆動機構７４７は、ステッパモータであり、堆積プラットフォーム７４１、７４２及び７４３を駆動して、図４に示すデカルト座標系のＸ軸に沿って移動させることができる。３Ｄ印刷デバイス４００は、印刷モジュール駆動機構７３５を更に含む。図４に示すように、印刷モジュール駆動機構７３５は、ステッパモータであり、図４に示す印刷モジュール７０３のノズル７３１を駆動して、図４に示すデカルト座標系のＺ軸を移動させることができる。印刷モジュール駆動機構及びプラットフォーム駆動機構の構造は、ノズル７３１が、堆積プラットフォームに対してデカルト座標系のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿って移動することを可能にする任意の組み合わせ形態であってもよいことに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、印刷モジュール駆動機構は、印刷モジュールのノズルを駆動して、デカルト座標系のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿って移動させる一方で、プラットフォームモジュール７０４は、製品印刷処理中に依然として維持される。図４に示す印刷モジュール駆動機構７３５及び水平駆動機構７４７はステッパモータであるが、別の方法としては、それらは他の送達機構、例えば、油圧式ピストンシリンダであってもよいことが理解され得る。
【０１８６】
３Ｄ印刷デバイス４００は、製品収集モジュール（図４には示されていない）を更に含んでもよい。製品収集モジュールは、堆積プラットフォーム７４１、７４２及び７４３上に形成された最終製品を収集するように構成される。いくつかの実施形態では、製品収集モジュールは、堆積プラットフォーム７４１、７４２及び７４３上に形成された最終製品を、包装用に設計されたプラットフォーム又はコンベヤベルトに搬送するように構成された、スクレーパ又はマニピュレータであってもよい。いくつかの実施形態では、製品収集モジュールは、包装、敷設、及びヒートシール機能を有し、包装の下部層は、プラットフォームモジュール上に予め置かれ、製品は、包装上に直接印刷され、製品が最終的に印刷された後、製品収集モジュールは、包装の上部層を有する最終製品を直接被覆し、次いで、加圧及び熱可塑性シーリングを実行して、包装を仕上げる。包装は、アルミニウム箔、プラスチック膜などであってもよい。
【０１８７】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイス４００は、自動搬送機構（図４には示されていない）を更に有し、自動搬送機構は、供給モジュールの供給入口に直接接続され、初期材料を供給入口に搬送する。いくつかの実施形態では、自動搬送機構は、ベルトコンベヤ、埋込み型スクレーパコンベヤ、振動コンベア、スクリューコンベヤなどであってもよい。いくつかの実施形態では、自動搬送機構は、代替的に、搬送された初期材料の重量を測定し、測定結果に従って初期材料の定量的搬送を制御するように構成された圧電センサを備えてもよい。３Ｄ印刷デバイス４００の制御モジュールは、デバイスのステータスパラメータ又はユーザインターフェース上のユーザによる指示入力に従って、様々な初期材料の伝送速度を制御し、それによって生産効率を向上することができる。
【０１８８】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイス４００は、検査モジュール（図４には示されていない）を更に含み、検査モジュールは、プラットフォームモジュール上に形成された最終製品の製品パラメータを測定するように構成されている。前述のように、最終製品の製品パラメータとしては、製品の量、製品の必要な組成、製品の必要な重量、製品の必要な水分、及び製品のバクテリアコロニーの必要な量が含まれるが、これらに限定されない。検査モジュールは、制御モジュールに通信可能に接続され、測定された製品パラメータを制御モジュールに送信する。制御モジュールは、製品パラメータが、既定の製品要件に従って、又はユーザによってユーザインターフェース上で入力された命令に従って、製品パラメータが最終製品要件を満たすかどうかを決定し、決定結果に従って、製品が適格であるかどうかを決定し、適格でないデバイスの動作を補正するための対応する測度を取る。
【０１８９】
いくつかの実施形態では、検査モジュールは、最終製品の組成が適格であるかどうかを測定するために、前述したような近赤外スペクトル分析器を含んでもよい。検査モジュールは、最終製品を撮影したり、又は最終製品上で光学検査を実行するためにカメラを更に含んでもよく、制御モジュールを介して標準的な要件と比較することにより、堆積プラットフォーム７４１、７４２及び７４３上に形成された最終製品のサイズ及び形状が標準に適合するかどうかを測定することができる。前述のように、近赤外スペクトル分析器は、代替的に、水分センサとして使用されてもよい。検査モジュールは、最終製品の重量を測定するために、圧電センサを更に含んでもよい。測定された製品パラメータは、制御モジュールに搬送され得、制御モジュールは、パラメータに基づいて、３Ｄ印刷デバイス４００の動作を自動的に調節することができる。具体的な調節方法についての詳細については、制御モジュールのステータスパラメータを測定するための装置に対応する前述の調節装置、並びに加熱装置及び排出制御装置を含むがこれらに限定されない、３Ｄ印刷デバイス４００内に配置される様々なモジュールを参照する。
【０１９０】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイス４００は、自動スクリーニングモジュールを更に含み、自動スクリーニングモジュールは、堆積プラットフォーム７４１、７４２及び７４３上に形成された最終製品を選ぶように構成されている。いくつかの実施形態では、自動スクリーニングモジュールは、自動スクリーニングモジュール上に最終的に形成される製品の重量に基づいて、製品を異なる位置に搬送する、例えば、重量要件を満たしていない製品を、廃棄された製品が置かれる位置に搬送する圧電センサなどの高精度重量センサを有する。
【０１９１】
本発明の別の態様では、３Ｄ印刷方法が提供される。３Ｄ印刷方法は、材料を溶融及び加圧することと、ノズルの押出ポートを通じて材料を流すことであって、ノズルがテーパ状内側表面を含む、流すことと、ノズル内の、又はノズルに近い材料の圧力を監視することと、封止針のテーパ状端部が、ノズルのテーパ状内側表面と係合して、押出ポートを封止し、溶融した材料の流れを阻止し、封止針のテーパ状端部を抜去して、押出ポートを通じて材料の流れを再開させることと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、本発明によるデバイスを使用することによって実行される。いくつかの実施形態では、デバイスは複数のバレルを含み、各バレルは制御スイッチを備えている。方法は、第１のバレルから第１の材料を分配し、第２のバレルから第２の材料を分配することであって、第２の材料が第２のバレルから分配されるときに、第１のバレルの封止針が閉位置にあり、第１の材料が第１のバレルから分配されるときに、第２の材料供給システムの封止針が閉位置にある、分配することを含み得る。いくつかの実施形態では、方法は、処理のためにバッチで実行される。いくつかの実施形態では、デバイス又はシステムは、バッチで動作するように制御される。「バッチで」という用語は、所定量の製品（医薬品剤形など）が製造される動作のモードを指す。いくつかの実施形態では、方法は、連続モードの動作で実行される。いくつかの実施形態では、デバイス又はシステムは、連続モードで動作する。「連続モード」という用語は、デバイス又はシステムが所定の期間で、又は所定量の単一の種類若しくは複数の種類の材料が使用されるまで動作する動作のモードを指す。
【０１９２】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第１の材料を溶融及び加圧することと、第１の材料を、テーパ状の内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させて、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の材料の流れを阻止することと、第２の材料を溶融及び加圧することと、第２の材料が第２の押出ポートを通って流れるように、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去することと、を含む。いくつかの実施形態では、方法は、例えば、コンピュータシステムから製品を製造するための命令を受信することを含む。
【０１９３】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷法を使用することによって医薬品剤形（錠剤など）を製造する方法は、医薬品材料を溶融及び加圧する工程と、ノズル内又はノズルの近くの材料の圧力を監視する工程と、材料を、テーパ状の内側表面を含むノズルの押出ポートを通じて流す工程と、封止針のテーパ状端部が、ノズルのテーパ状内側表面と係合して、押出ポートを封止し、溶融した材料の流れを阻止し、封止針のテーパ状端部を抜去して、押出ポートを通じて材料の流れを再開させる工程と、を含む。いくつかの実施形態では、医薬品材料は薬物を含む。いくつかの実施形態では、方法は、本発明によるデバイスを使用することによって実行される。いくつかの実施形態では、デバイスは複数のバレルを含み、各バレルは制御スイッチを備えている。方法は、第１のバレルから第１の材料を分配し、第２のバレルから第２の材料を分配することを含んでもよく、第２の材料が第２のバレルから分配されるときに、第１のバレルの封止針が閉位置にあり、第１の材料が第１のバレルから分配されるときに、第２の供給モジュールの封止針が閉位置にある。いくつかの実施形態では、方法は、第１のノズル内又は第１のノズルの近くの第１の材料の圧力を監視すること、又は第２のノズル内若しくは第２のノズルの近くの第２の材料の圧力を監視することを更に含む。
【０１９４】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法を使用することによって医薬品剤形を製造する方法は、第１の医薬品材料を溶融及び加圧することと、第１の医薬品材料を、テーパ状の内側表面を含む第１のノズルの第１の押出ポートを通じて流すことと、第１の封止針のテーパ状端部を第１のノズルのテーパ状内側表面と係合させて、第１の押出ポートを封止し、溶融した第１の材料の流れを阻止することと、第２の医薬品材料を溶融及び加圧することと、第２の医薬品材料が第２の押出ポートを通って流れるように、第２の封止針のテーパ状端部を第２のノズルのテーパ状内側表面から抜去することと、を含む。いくつかの実施形態では、第１の医薬品材料又は第２の医薬品材料は、浸食性材料である。いくつかの実施形態では、第１の医薬品材料又は第２の医薬品材料は、薬物を含む。いくつかの実施形態では、方法は、例えば、コンピュータシステムから、医薬品剤形を製造するための命令を受信することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、第１のノズル内又は第１のノズルの近くの第１の材料の圧力を監視すること、又は第２のノズル内若しくは第２のノズルの近くの第２の材料の圧力を監視することを更に含む。
【０１９５】
図６は、本発明の別の実施形態による３Ｄ印刷デバイスの概略図を示す。
【０１９６】
図７Ａ及び図７Ｂは各々、本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷デバイスを使用することによって印刷され得る、医薬製品のモデルを示す。
【０１９７】
以下に、図６、図７Ａ、及び図７Ｂを参照して、医薬品の３Ｄ印刷の分野における本発明による３Ｄ印刷デバイスの適用について説明する。以下の説明は単なる一実施例であり、特に前述の説明における３Ｄ印刷デバイスは、３Ｄ印刷デバイス、例えば、人工骨格、成形型、食品、及び工業設計を介して得られ得る任意の他の物品の印刷に適用可能であることを理解されたい。
【０１９８】
図６に示すように、３Ｄ印刷デバイス６００は、複数の溶融押出モジュール９６１、９６２、９６３、９６４、９６５及び９６６、並びに複数のノズル９５１、９５２、９５３、９５４、９５５及び９５６を含む。複数の溶融押出モジュール及び複数のノズルの構造及び機能配設についての詳細については、図１及び図２に示される溶融押出モジュール及びノズルを参照する。３Ｄ印刷デバイス６００は、複数の堆積プラットフォーム９４１、９４２、９４３、９４４、９４５及び９４６を更に含む。複数の堆積プラットフォームの構造及び機能配設についての詳細については、図１及び図２に示す堆積プラットフォームを参照する。３Ｄ印刷デバイス６００の複数の溶融押出モジュールを通して押し出された溶融物は、複数の堆積プラットフォーム上に堆積される。堆積プラットフォーム９４１、９４２、９４３、９４４、９４５及び９４６は、複数のノズル９５１、９５２、９５３、９５４、９５５及び９５６を通過させて溶融物を受容し、全体で複数のノズルに対して周期的に動作するように駆動され得る。いくつかの実施形態では、複数の堆積プラットフォームは、複数のノズルのうちの１つ以上の間で往復運動を実行してもよく、その詳細な説明は、図７Ａ及び図７Ｂを参照して後に与えられる。
【０１９９】
図６に示す３Ｄ印刷デバイス６００は、複数のノズル９５１、９５２、９５３、９５４、９５５及び９５６を含み、ノズル９５１、９５２、９５３、９５４、９５５及び９５６は、代わりに単一のノズルであってもよく、又は特定の様式で配設された複数のノズルの組み合わせであってもよいことに留意されたい。いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷デバイス６００は、複数のノズル９５１、９５２、９５３、９５４、９５５及び９５６にそれぞれ対応する複数の印刷モジュールを有し得る。加えて、図６には示されていないが、１つ以上の混合モジュール又は一時的貯蔵モジュールは、図６に示される３Ｄ印刷デバイス６００の溶融押出モジュール９６１、９６２、９６３、９６４、９６５及び９６６と複数のノズル９５１、９５２、９５３、９５４、９５５及び９５６との間に更に配置されてもよい。混合モジュール（複数可）又は一時的貯蔵モジュール（複数可）の構造及び配設についての詳細については、図１及び図２を参照する。
【０２００】
図７Ａは、本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷デバイスを使用することによって印刷され得る、薬物９９０のモデルを示す。薬物９９０は、薬物シェル９９２及び薬物カーネル９９３を含む。シェル９９２は、腸溶性又は胃可溶性材料で作製されたカプセルであってもよい。カーネル９９３は、薬物の活性成分である。図７Ｂは、本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷デバイスを使用することによって印刷され得る、薬物９９１のモデルを示す。薬物９９１は、薬物シェル９９４及び９９５、並びに薬物カーネル９９６及び９９７を含む。シェル９９４及び９９５は、異なる溶解及び放出特性を有する腸溶性又は胃可溶性材料で作製されたカプセルであってもよい。カーネル９９６及び９９７は、薬物の異なる活性成分であってもよい。
【０２０１】
前述の薬物を印刷する処理では、制御モジュールはまず、図７Ａ又は図７Ｂに示されるデジタル薬物モデル、組成、水分、及び重量などの薬物のステータスパラメータ、並びに最終製品のパラメータに対する要件を読み取る。次いで、制御モジュールは、供給モジュールを通して溶融押出モジュールを供給するために、前述したような自動搬送機構を制御する。図７Ａに示される薬物モデルを一実施例として使用すると、溶融押出モジュール９６１は、腸溶性材料である初期材料を受容し、初期材料を押し出し加熱し、その結果、初期材料は、溶融物に変換され、溶融物は、ノズル９５１を通じて押し出される。溶融押出モジュール９６２は、薬物の活性成分の初期材料を受容し、初期材料を押し出し加熱するように構成され、その結果、初期材料は溶融物に変換され、溶融物は、ノズル９５２を通じて押し出される。プラットフォーム駆動機構は、堆積プラットフォーム９４１を駆動して、最初にノズル９５１の下の位置に移動させ、その結果、ノズル９５１と堆積プラットフォーム９４１との間の相対運動によって、薬剤シェル９９２の下半分の凹部が、堆積プラットフォーム９４１上に層別堆積されることによって最終的に形成される。次いで、プラットフォーム駆動機構は、堆積プラットフォーム９４１を駆動して、ノズル９５２の下の位置に移動させ、薬物カーネル９９３は、ノズル９５２と堆積プラットフォーム９４１との間の相対運動を通じて堆積プラットフォーム９４１上に層別堆積されることによって、薬物シェル９９２の下半分の凹部内に最終的に形成される。次いで、堆積プラットフォーム９４１は、ノズル９５１の下の位置に戻るように駆動され、その結果、薬物シェル９９２の上半分部分が、ノズル９５１と堆積プラットフォーム９４１との間の相対運動によって堆積プラットフォーム９４１上に層別堆積されることによって最終的に形成され、それによって、堆積プラットフォーム９４１は、最終的に図７Ａに示される薬物モデルを形成する。いくつかの実施形態では、図６に示される溶融押出モジュール９６３は、溶融押出モジュール９６１と同じ初期材料を有してもよく、初期材料が溶融物に変換され、溶融物がノズル９５３を通って押し出されるように、初期材料を押し出し加熱する。したがって、薬物カーネル９９３を印刷した後、堆積プラットフォーム９４１は、ノズル９５３の下の位置に移動して、図７Ａに示される薬物モデルの印刷を終了することができる。複数の堆積プラットフォーム９４１、９４２、９４３、９４４、９４５及び９４６は、ノズル９５１、９５２及び９５３の下方を通過して、図７Ａに示される薬物モデルのパイプライン方式での印刷を終了し、それによって薬物印刷効率を効果的に改善し、大量生産要件を満たし得ることが理解されよう。特に、いくつかの実施形態では、堆積プラットフォーム９４１は、代替的に、ノズル９５１とノズル９５２との間で往復運動を実行して、図７Ａに示される薬物モデルの印刷を完了してもよい。同様に、堆積プラットフォーム９４２は、ノズル９５２とノズル９５３との間で往復運動を実行して、図７Ａに示される薬物モデルの印刷を完了してもよい。
【０２０２】
いくつかの実施形態では、層別印刷は、図７Ａに示される薬物モデルに対して厳密に実行され得ることに留意されたい。３Ｄ印刷デバイス６００は、図７Ａに示される薬剤モデルを上部から下部に層別化し、プラットフォーム駆動機構を介して堆積プラットフォーム９４１を駆動して、最初にノズル９５１の下の位置に移動させてもよく、その結果、薬物シェル９９２のみを含む単一の層別部分が、ノズル９５１と堆積プラットフォーム９４１との間の相対運動によって、堆積プラットフォーム９４１上に層別堆積されることによって最終的に形成される。薬物シェル９９２及び薬物カーネル９９３の両方を含む単一の層を印刷するとき、３Ｄ印刷デバイス６００は、プラットフォーム駆動機構を通じて、堆積プラットフォーム９４１にノズル９５１の下方の位置とノズル９５２の下方の位置との間で往復運動を実行させ、その結果、薬物シェル９９２及び薬物カーネル９９３の両方を含む単一の層は、ノズルと堆積プラットフォーム９４１との間の相対運動によって、堆積プラットフォーム９４１上に層別堆積されることによって最終的に形成される。
【０２０３】
図７Ｂに示される薬物モデルの印刷方法は、図７Ａに示されるものと同様である。まず、薬物シェル９９４及び９９５の下半分の凹部が分配されてもよく、次いで、カーネル９９６及び９９７の薬物カーネル部分が分配され、最後に薬物シェル９９４及び９９５の上半分が分配される。いくつかの実施形態では、代替的に、図７Ｂに示される薬物モデルは、層別印刷を厳密に実行するために最初に層別化されてもよい。いくつかの実施形態では、複数の異なる構成要素を含む薬物モデルは、複数の異なる溶融押出モジュール及び／又は印刷モジュールを使用することによって印刷され得る。図７Ｂに示すように、薬剤モデル９９４は、腸可溶性材料で作製されてもよく、カーネル９９７は、腸内で放出される必要がある活性成分であり、薬剤モデル９９５は、胃可溶性材料で作製され、カーネル９９６は、胃内に放出される必要がある活性成分である。したがって、図７Ｂに示される薬物モデルは、異なる臓器において異なる効率を有する放出を可能にし、図７Ｂに示す様々な特別な構造及び要件を有する医薬製品は、本明細書に開示される３Ｄ印刷デバイスを使用することによって、バッチで効率的かつ迅速に印刷され得る。
【０２０４】
本明細書に開示される３Ｄ印刷デバイスはまた、医薬品の連続製造（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｏｆ  ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ、ＣＭＰ）要件を満たす。前述の制御モジュール、検査モジュール、及びステータスパラメータ測定装置を用いて、３Ｄ印刷デバイスは、リアルタイムで、組成、水分、重量及び形状などの印刷される必要がある薬物の最終製品又は中間製品の製品パラメータ又はステータスパラメータを監視することができ、前述の排出制御装置及び加熱装置などの構成要素を通じて、製品パラメータ又はステータスパラメータを調節し、それにより、医薬品のバッチ生産によってもたらされる多数の問題を回避し、生産効率を向上することができる。
【０２０５】
図８は、本発明の特定の実施形態による３Ｄ印刷方法のフローチャートを示す。
【０２０６】
本発明は、本明細書に開示される３Ｄ印刷デバイスを使用することによって、製品印刷のための３Ｄ印刷方法を更に開示する。以下に、図１、図２及び図３を参照した３Ｄ印刷方法について詳細に説明する。本方法の特定の工程における特定の機能の実装に関する詳細については、本発明の前述の３Ｄ印刷デバイスの実施形態における特定の構成要素及び機能の配設を参照する。３Ｄ印刷方法は、３Ｄ印刷デバイス１００の溶融押出モジュール１０２の処理チャンバ１２１に第１の初期材料を供給することと、第１の初期材料が第１の溶融物に変換され、第１の溶融物が処理チャンバ１２１の排出出口１２５から押し出されるように、処理チャンバ１２１内の第１の初期材料を加熱し押し出すことと、印刷モジュール１０３のノズル１３１を通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール１０４上に堆積されるように、処理チャンバ１２１の排出出口１２５において第１の溶融物をガイドすることと、を含む。
【０２０７】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、供給モジュール１０１のホッパーを通して第１の初期材料を溶融押出モジュール１０２に供給することを更に含む。
【０２０８】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、印刷モジュール１０３内の第１の溶融物の圧力を測定することと、測定された圧力に従って印刷モジュール１０３内の第１の溶融物の圧力を制御することと、を更に含む。
【０２０９】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、印刷モジュール１０３内の第１のハイブリッド溶融物の温度を測定することと、測定された温度に従って印刷モジュール１０３内の第１の溶融物の温度を調節することと、を更に含む。
【０２１０】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、処理チャンバ１２１内の第１の溶融物の温度を測定することと、測定された温度に従って処理チャンバ１２１内の第１の溶融物の加熱力及び／又は押出力を制御することと、を更に含む。
【０２１１】
いくつかの実施形態では、印刷モジュール１０３のノズル１３１を通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール１０４上に堆積されるように、処理チャンバ１２１の排出出口において第１の溶融物をガイドする工程は、具体的には、一時的貯蔵モジュール１０７の貯蔵チャンバ１７１に入るように、処理チャンバ１２１の排出出口１２５において第１の溶融物をガイドすることと、印刷モジュール１０３のノズル１３１を通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール１０４上に堆積されるように、貯蔵チャンバ１７１の排出出口において第１の溶融物をガイドすることと、を含む。
【０２１２】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、貯蔵チャンバ１７１内の第１の溶融物の温度を測定することと、測定された温度に従って貯蔵チャンバ１７１内の第１の溶融物の加熱力を制御することと、を更に含む。
【０２１３】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、貯蔵チャンバ１７１の残りの体積を測定することと、貯蔵チャンバ１７１の残りの体積に従って処理チャンバ１２１の排出出口１２５における第１の溶融物の排出速度を制御することと、を更に含む。
【０２１４】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、処理チャンバ１２１の排出出口１２５から押し出された第１の溶融物の少なくとも一部をガイドして、処理チャンバ１２１に戻るように流れさせることを更に含む。
【０２１５】
図２に示すように、いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第２の供給モジュール４０１のホッパーを通して第２の溶融押出モジュール４０２の処理チャンバに第２の初期材料を供給することと、第２の初期材料が、第２の溶融物に変換され、第２の溶融物が、第２の溶融押出モジュールの処理チャンバの排出出口から押し出されるように、第２の溶融押出モジュール４０２の処理チャンバ内の第２の初期材料を加熱し押し出すことと、第１の溶融物及び第２の溶融物を、混合チャンバ３０８内で混合して、第１の混合溶融物を形成することと、印刷モジュール３０３のノズル３３１を通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール３０４上に堆積されるように、混合チャンバ３０８の排出出口において第１の混合溶融物をガイドすることと、を更に含む。
【０２１６】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、混合チャンバ３０８の排出出口から押し出された第１の混合溶融物の組成を測定することと、第１の溶融押出モジュール３０２の処理チャンバの排出出口における第１の溶融物の排出速度、及び第２の溶融押出モジュール４０２の処理チャンバの排出出口における第２の溶融物の排出速度を、第１の混合溶融物の測定された組成に従ってそれぞれ制御することと、を更に含む。
【０２１７】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、混合チャンバ３０８内の第１の混合溶融物の温度を測定することと、測定された温度に従って混合チャンバ３０８内の第１の混合溶融物の加熱力を制御することと、を更に含む。
【０２１８】
図１に示すように、いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第２の供給モジュール２０１のホッパー２１１を通じて、第２の初期材料を第１の溶融押出モジュール１０２の処理チャンバ１２１に供給することと、処理チャンバ１２１内の第１の初期材料及び第２の初期材料を加熱し押し出して、その結果、それらが第１の溶融物に変換されることと、を更に含む。
【０２１９】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、３Ｄ印刷デバイス１００の任意の位置で第１の溶融物の組成を測定することと、第１の溶融物の測定された組成に従って、第１の供給モジュール１０１の排出出口における第１の初期材料の放出速度、及び第２の供給モジュール１０２の排出出口における第２の初期材料の放出速度をそれぞれ制御することと、を更に含む。
【０２２０】
図６に示すように、いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、第２の供給モジュール（図６には示されていない）のホッパーを通じて、第２の初期材料を第２の溶融押出モジュール９６２の処理チャンバに供給することと、第２の初期材料が、第２の溶融物に変換され、第２の溶融物が、第２の溶融押出モジュール９６２の処理チャンバの排出出口から押し出されるように、第２の溶融押出モジュール９６２の処理チャンバ内の第２の初期材料を加熱し押し出すことと、印刷モジュールの第２のノズル９５２を通じて押し出され、かつプラットフォームモジュール９４１上に堆積されるように、第２の溶融押出モジュール９６２の処理チャンバの排出出口において第２の溶融物をガイドすることと、第１のノズル９５１の下方の位置と第２のノズル９５２の下方の位置との間で移動するように、堆積プラットフォーム９４１を駆動することと、を更に含む。
【０２２１】
図４に示すように、いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、プラットフォームモジュールに対して移動するように、印刷モジュールのノズル７３１を駆動することを更に含む。
【０２２２】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、プラットフォームモジュールに対して、図４に示すＺ軸に沿って移動するように、印刷モジュールのノズル７３１を駆動することを更に含む。
【０２２３】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、印刷モジュールのノズル７３１に対して移動するように、プラットフォームモジュールの第１の堆積プラットフォーム７４１を駆動することを更に含み、第１の堆積プラットフォーム７４１は、ノズル７３１を通じて押し出された第１の溶融物を受容するように構成されている。
【０２２４】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、ノズル７３１に対して、図４に示すＸ軸及び／又はＹ軸に沿って移動するように、堆積プラットフォーム７４１を駆動することを更に含む。
【０２２５】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、プラットフォームモジュール１０４上に形成された最終製品を収集することを更に含む。
【０２２６】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、プラットフォームモジュール１０４上に形成された最終製品の製品パラメータを測定することを更に含む。
【０２２７】
本発明のいくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、プラットフォームモジュール１０４上に形成された最終製品を選ぶことを更に含む。
【０２２８】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、自動搬送モジュールを通じて、第１の初期材料を供給モジュール１０１に搬送することを更に含む。
【０２２９】
いくつかの実施形態では、３Ｄ印刷方法は、特に、医薬品の連続生産、個別生産、及びバッチ製造などのシナリオで、熱可塑性材料の分配に使用され得る。
【０２３０】
３Ｄ印刷デバイスのいくつかのモジュール又はサブモジュールは、前述の詳細な説明において詳細に言及されているが、このような分割は単なる実施例であるが、必須ではないことに留意されたい。実際に、本出願の実施形態による前述のモジュールのうちの２つ以上の特徴及び機能は、特定の実装中に１つのモジュールに統合されてもよい。逆に、前述のモジュール内の１つのモジュールの特徴及び機能は、特定の実装中に複数のモジュールに更に分割されてもよい。
【０２３１】
当業者は、本明細書、開示される内容、添付図面、及び添付の特許請求の範囲を検討することによって、開示される実施形態に対する他の変形例を理解し、実施することができる。特許請求の範囲において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、他の要素及び工程を除外せず、「１つの（ｏｎｅ）」及び「１つの（ａ）」という用語は、複数を除外しない。本出願の実用的な適用中、１つの予備部品は、特許請求の範囲に引用された複数の技術的特徴を統合する機能を実行してもよい。添付図面の参照符号は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【０２３２】
上述は、添付図面を参照した本出願の様々な実施形態の例示的な説明である。当業者であれば、本明細書に開示される内容と組み合わせて、様々な実施形態に開示される３Ｄ印刷デバイスの様々な構成要素は、本発明の趣旨から逸脱することなく、実際の必要性に従って適切に調節又は再組み合わされ得ることを容易に認識することができる。本出願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に供されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【国際調査報告】
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