KR102640106B1 - Syringe module for bio 3d printer - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오 재료를 수용하는 시린지가 장착되는 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈에 있어서, 일측면에 시린지의 외주면이 접촉하는 안착홈이 형성된 홀더 바디; 상기 안착홈에 대향하는 방향에, 상기 홀더 바디에 개폐 가능하게 설치된 홀더 커버; 상기 홀더 바디의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 홀더 바디의 상기 안착홈에 대향하는 타측면에 설치되는 히터; 상기 히터의 측면에 접합 설치되며, 펠티어 및 냉각수관과 연결된 냉각블럭을 구비하거나 또는 냉매관과 연결된 냉각블럭을 구비한 냉각부;를 포함한다.The present invention relates to a syringe module for a bio 3D printer equipped with a syringe accommodating a bio material, comprising: a holder body having a seating groove on one side in contact with the outer peripheral surface of the syringe; a holder cover installed on the holder body in a direction opposite to the seating groove to be openable and closed; A temperature sensor that measures the temperature of the holder body; a heater installed on the other side of the holder body opposite the seating groove; It is installed on the side of the heater and includes a cooling block connected to a peltier and a cooling water pipe, or a cooling unit including a cooling block connected to a coolant pipe.

Description

바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈{SYRINGE MODULE FOR BIO 3D PRINTER}Syringe module for bio 3D printer {SYRINGE MODULE FOR BIO 3D PRINTER}

본 발명은 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바이오 재료를 수용하고 토출하는 시린지가 장착되며, 바이오 3차원 프린터의 동작에 의해 구조물을 출력하는 데 사용되는 바이오 3차원 프린용 시린지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a syringe module for a bio 3D printer, and more specifically, a syringe module for receiving and discharging bio materials, and is used to print structures by the operation of the bio 3D printer. It's about the syringe module.

3D 프린팅(3D printing) 기술의 응용 및 발전 분야인 3D 바이오프린팅(bioprinting)은 3D 프린트 기술을 기반으로 하여, 콜라겐과 같은 세포외기질(Extracellular Matrix: 이하 ECM) 또는 이를 모방한 바이오 잉크(bio-ink)를 세포 및 다른 바이오 물질(biomaterials)와 결합하여 원하는 형태를 만드는 기술이다. 현재 3D 바이오프린팅은 원하는 목적과 생물학적 환경에 맞추어 다양한 방법이 개발되고 있으며, 이와 더불어 다양한 바이오 잉크 역시 연구되고 있다.3D bioprinting, a field of application and development of 3D printing technology, is based on 3D printing technology and uses extracellular matrix (ECM) such as collagen or bio-ink (bio-ink) that mimics it. It is a technology that combines ink with cells and other biomaterials to create the desired shape. Currently, various methods of 3D bioprinting are being developed to suit the desired purpose and biological environment, and various bioinks are also being studied.

이러한 3D 바이오프린팅은 ECM 또는 바이오 잉크를 원하는 형태로 구성하고, ECM 또는 바이오 잉크에 필요한 세포를 배양하여 실제와 같은 기능을 갖는 생체 기관 또는 조직을 제작한다. 3D 바이오프린팅에서 가장 중요한 이슈 중 하나는 세포가 죽지 않고 지속적으로 기능할 수 있도록, 재료가 되는 세포 및 바이오 물질을 최대한 안정하게 보관하고 사용 가능하도록 하는 것이다.This 3D bioprinting constructs ECM or bio-ink into a desired shape and cultivates the cells required for the ECM or bio-ink to produce biological organs or tissues with realistic functions. One of the most important issues in 3D bioprinting is to store and use cells and biomaterials as stably as possible so that they can continue to function without dying.

그러나 바이오 물질은 온도 및 압력과 같은 여러 환경 조건에 매우 민감하고, 일반적인 3D 프린터용 폴리머들과 달리 특정한 형태를 이루고 있지 않으므로, 기존의 3D 바이오 프린터를 이용할 경우, 필요로 하는 형태로 제조하기 어려울 뿐만 아니라 세포에 큰 스트레스를 유발하여 세포의 생존성과 안정성(cell viability and stability)이 크게 저하되는 문제가 있다.However, biomaterials are very sensitive to various environmental conditions such as temperature and pressure, and unlike general 3D printer polymers, they do not have a specific shape, so it is difficult to manufacture them in the required form when using existing 3D bio printers. In addition, there is a problem that it causes great stress to cells, greatly reducing cell viability and stability.

한국 공개특허 제10-2017-0001444호(2017.01.04 공개)Korean Patent Publication No. 10-2017-0001444 (published on January 4, 2017)

본 발명의 목적은 바이오 3차원 프린터에서 바이오 재료를 출력하는 시린지를 수납하는 바이오 3차원 프린터용 시린지를 제공함에 있다.The purpose of the present invention is to provide a syringe for a bio 3D printer that accommodates a syringe for printing bio materials in a bio 3D printer.

본 발명의 다른 목적은 시린지에 담긴 바이오 재료의 특성에 맞게 시린지의 온도를 조절할 수 있는 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a syringe module for a bio 3D printer that can adjust the temperature of the syringe according to the characteristics of the bio material contained in the syringe.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은 바이오 재료를 수용하는 시린지가 장착되는 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈를 제공한다. The present invention to solve the above problems provides a syringe module for a bio 3D printer equipped with a syringe that accommodates bio materials.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 시린지 모듈은, 일측면에 시린지의 외주면이 접촉하는 안착홈이 형성된 홀더 바디; 상기 안착홈에 대향하는 방향에, 상기 홀더 바디에 개폐 가능하게 설치된 홀더 커버; 상기 홀더 바디의 온도를 측정하는 온도센서; 상기 홀더 바디의 상기 안착홈에 대향하는 타측면에 설치되는 히터; 상기 히터의 측면에 접합 설치되며, 펠티어 및 냉각수관과 연결된 냉각블럭을 구비하거나 또는 냉매관과 연결된 냉각블럭을 구비한 냉각부;를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the syringe module includes a holder body having a seating groove formed on one side that contacts the outer peripheral surface of the syringe; a holder cover installed on the holder body in a direction opposite to the seating groove to be openable and closed; A temperature sensor that measures the temperature of the holder body; a heater installed on the other side of the holder body opposite the seating groove; It is installed on the side of the heater and includes a cooling block connected to a peltier and a cooling water pipe, or a cooling unit including a cooling block connected to a coolant pipe.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 홀더 커버는 하부로 시린지의 하단이 삽입되어 지지되는 지지부를 구비하여 시린지를 수납하게 형성되며, 힌지축에 의해 상기 홀더 바디에 힌지식으로 개폐 가능하게 결합된다. According to an embodiment of the present invention, the holder cover is formed to accommodate the syringe by having a support portion in which the lower end of the syringe is inserted and supported, and is hingedly coupled to the holder body by a hinge axis to be openable and closed.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 홀더 바디는 상기 히터의 상측에 상기 홀더의 바디의 측면과 이어지게 형성된 중공의 고정부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the holder body includes a hollow fixing portion formed on an upper side of the heater and connected to a side surface of the body of the holder.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 히터는 온도 센서가 부착된 필름식 히터일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the heater may be a film-type heater with a temperature sensor attached.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 홀더 바디의 일측면에는 시린지 어댑터에 형성된 락킹홀에 끼움결합되는 락킹부가 돌출 형성되어, 상기 홀더 커버가 상기 힌지축을 중심으로 회동하여 상기 홀더 바디에 닫혀질 때, 상기 홀더 커버에 수납된 시린지의 어댑터의 락킹홀에 상기 락킹부가 끼움 결합된다. According to an embodiment of the present invention, a locking portion that fits into a locking hole formed in the syringe adapter is protrudingly formed on one side of the holder body, so that when the holder cover rotates around the hinge axis and is closed to the holder body, The locking portion is fitted into the locking hole of the adapter of the syringe stored in the holder cover.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 홀더 바디의 일측면에는 시린지 어댑터의 어댑터 상단부의 외주면에 대응되는 형상의 원주홈부가 형성되고 상기 락킹부는 상기 원주홈부의 표면에 돌출 형성된다.According to an embodiment of the present invention, a circumferential groove is formed on one side of the holder body in a shape corresponding to the outer peripheral surface of the adapter upper part of the syringe adapter, and the locking portion is formed to protrude on the surface of the circumferential groove.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 냉각부는, 플레이트 형태의 상기 히터 측면에 접하게 설치되는 플레이트 형상의 펠티어와, 상기 펠티어에 접하게 설치되고 냉각수관과 연결된 상기 냉각블럭을 포함하고, 상기 냉각블럭은 유입구와 유출구를 구비한 내부 유로를 포함하여 상기 유입구와 상기 유출구를 통해 냉각수 공급부와 연결되되, 상기 냉각수 공급부는, 상기 유입구와 연결된 바이오 3차원 프린터의 프린터 챔버 하부 공간에 설치된 냉각수 펌프와, 상기 유출구와 연결된 라디에이터, 상기 라디에이터의 방열을 위한 팬, 및 상기 라디에이터를 경유한 물을 수용하며 상기 냉각수 펌프와 연결된 냉각수 탱크를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the cooling unit includes a plate-shaped peltier installed in contact with a side of the plate-shaped heater, and the cooling block installed in contact with the peltier and connected to a cooling water pipe, and the cooling block has an inlet port. It includes an internal flow path having an inlet and an outlet and is connected to a coolant supply unit through the inlet and outlet, wherein the coolant supply unit includes a coolant pump installed in the lower space of the printer chamber of the bio 3D printer connected to the inlet, and the outlet. It includes a connected radiator, a fan for dissipating heat from the radiator, and a coolant tank that accommodates water passing through the radiator and is connected to the coolant pump.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 시린지 모듈의 온도를 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 제어부는 상기 홀더 바디에 대한 기준 온도를 설정값으로 구비하고, 시린지의 장착 전 상태에서 상기 기준 온도와 상기 홀더 바디의 온도 비교하여, 상기 히터 가동에 의한 상기 홀더 바디의 가열 여부를 선택하며, 장착된 시린지의 설정 온도가 입력되면, 상기 기준 온도와 상기 시린지의 설정 온도를 비교하여 상기 히터 또는 상기 냉각부의 가동을 제어한다. According to an embodiment of the present invention, it includes a control unit that controls the temperature of the syringe module, wherein the control unit has a reference temperature for the holder body as a set value, and the reference temperature and the holder in a state before mounting the syringe. By comparing the temperature of the body, it is selected whether to heat the holder body by operating the heater, and when the set temperature of the mounted syringe is input, the heater or the cooling unit is operated by comparing the reference temperature and the set temperature of the syringe. control.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 시린지 모듈에 장착되는 시린지에는 바이오 재료의 특성에 맞는 설정 온도가 기록된 NFC 태그가 부착되며, 상기 제어부는 NFC 리더기가 상기 NFC 태그로부터 리딩한 정보를 수신하여 시린지의 설정 온도를 입력받는다.According to an embodiment of the present invention, an NFC tag on which a set temperature suitable for the characteristics of the bio material is recorded is attached to the syringe mounted on the syringe module, and the control unit receives information read from the NFC tag by an NFC reader and Enter the set temperature.

본 발명에 의한 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈에 의하면, 바이오 재료를 출력하는 시린지를 바이오 프린터에 간편하고 편리하게 수납하는 것을 가능하게 한다. According to the syringe module for a bio 3D printer according to the present invention, it is possible to simply and conveniently store a syringe for printing bio materials in a bio printer.

또한, 본 발명에 의하면, 시린지 내부에 담긴 바이오 재료의 특성에 맞게 온도를 조절할 수 있다.Additionally, according to the present invention, the temperature can be adjusted to suit the characteristics of the biomaterial contained within the syringe.

또한, 본 발명에 의하면, 시린지를 밀봉하는 시린지 어댑터의 고정력을 증가시킬 수 있다. 이로 인해 시린지 내부 압력의 갑작스런 증가에 의한 시린지 어댑터의 이탈 등의 사고를 방지할 수 있다. Additionally, according to the present invention, the fixing force of the syringe adapter that seals the syringe can be increased. This can prevent accidents such as separation of the syringe adapter due to a sudden increase in pressure inside the syringe.

도 1은 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터의 전방에서 바라본 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터를 후방에서 바라본 사시도이다.
도 3는 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈을 나타낸 도면이다.
도 4은 도 3의 시린지 모듈이 개방된 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 3의 시린지 모듈의 단면도이다.
도 6는 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈의 온도조절부의 일 예를 도시한 도면으로, (a)는 부품도 (b)는 결합도이다.
도 7은 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈의 온도조절부의 다른 예를 도시한 도면으로, (a)는 부품도 (b)는 결합도이다.
도 8은 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈에서 시린지에 부착된 NFC 태크 및 NFC 리더기를 보여주는 도면이다.
Figure 1 is a perspective view from the front of the bio 3D printer according to the present invention.
Figure 2 is a perspective view of the bio 3D printer according to the present invention as seen from the rear.
Figure 3 is a diagram showing a syringe module for a bio 3D printer according to the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the syringe module of Figure 3 in an open state.
Figure 5 is a cross-sectional view of the syringe module of Figure 3.
Figure 6 is a diagram showing an example of a temperature control unit of a syringe module for a bio 3D printer according to the present invention, where (a) is a parts diagram and (b) is a combination diagram.
Figure 7 is a diagram showing another example of a temperature control unit of a syringe module for a bio 3D printer according to the present invention, where (a) is a parts diagram and (b) is a combination diagram.
Figure 8 is a diagram showing the NFC tag and NFC reader attached to the syringe in the syringe module for a bio 3D printer according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. The present invention may be implemented in many different forms and is therefore not limited to the embodiments described herein. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. It should be understood to include water, equivalents or substitutes. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted, and the size, shape, and shape of each component shown in the drawings may be modified in various ways.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하였다. The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions are omitted.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결(결합, 고정)되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결(결합, 고정)되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 간접적으로 연결(결합, 고정)되어 있는 경우도 포함한다. Throughout the specification, when a part is said to be connected (coupled, fixed) with another part, this means not only directly connected (coupled, fixed), but also indirectly connected (coupled) with another member in between. , fixed) is also included.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함하며, 분산되어 실시되는 구성요소들은 특별한 제한이 있지 않는 한 결합된 형태로 실시될 수도 있다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used herein are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Unless the context clearly indicates otherwise, a singular expression includes plural expressions, and components implemented separately may be implemented in a combined form unless there are special restrictions. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.Additionally, terms including ordinal numbers, such as first, second, etc., used in this specification may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component without departing from the scope of the present invention.

도 1 은 본 발명에 바이오 3차원 프린터를 전방에서 바라본 사시도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터를 후방에서 바라본 사시도이다.Figure 1 is a perspective view of the bio 3D printer according to the present invention viewed from the front, and Figure 2 is a perspective view of the bio 3D printer according to the present invention viewed from the rear.

본 발명에 따른 시린지 모듈은 바이오 재료가 담긴 시린지를 내부에 수납할 수 있게 형성된다. 시린지 모듈은 바이오 3차원 프린터에서 바이오 재료를 출력하는 출력모듈에 장착되어 사용된다. 도 1 및 도 2 에서 도시된 바이오 3차원 프린터는 본 발명에 따른 시린지 모듈이 적용될 수 있는 바이오 3차원 프린터의 구현예이다. The syringe module according to the present invention is configured to store a syringe containing biomaterials therein. The syringe module is used by being mounted on an output module that prints bio materials in a bio 3D printer. The bio 3D printer shown in FIGS. 1 and 2 is an implementation example of a bio 3D printer to which the syringe module according to the present invention can be applied.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터는 하우징을 포함하고, 하우징 내부에 프린팅 챔버(1), 출력용 플레이트(2), 제1 출력모듈(3)과 제2 출력모듈(4)을 포함할 수 있다. Referring to Figure 1, the bio 3D printer according to the present invention includes a housing, and inside the housing is a printing chamber (1), an output plate (2), a first output module (3), and a second output module (4). may include.

프린팅 챔버(1)는 바닥면, 상면, 및 측벽들에 의해 둘러싸여 내부가 외부로부터 격리가능하게 형성된다. The printing chamber 1 is formed by being surrounded by a bottom surface, an upper surface, and side walls so that the inside can be isolated from the outside.

출력용 플레이트(2)는 프린팅 챔버(1)의 바닥면 상에 이동 가능하게 배치된다. 출력용 플레이트(2)의 상부에는 시료 용기가 배치되며, 출력모듈에 토출된 재료가 시료 용기 상에 적층되어 요구되는 3차원 형상으로 형성된다.The output plate 2 is movably disposed on the bottom of the printing chamber 1. A sample container is placed on the upper part of the output plate 2, and the material discharged from the output module is stacked on the sample container to form the required three-dimensional shape.

본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터는 복수의 출력모듈을 구비할 수 있다. The bio 3D printer according to the present invention may be equipped with a plurality of output modules.

제1 출력모듈(3)은 스캐폴드, 약제 구조물, 틀 구조물 등의 구조물을 형성하기 위한 고체 상태의 바이오 재료를 토출하기 위해 제공될 수 있다. 예컨대, 제1 출력모듈(3)로는 필라멘트를 출력하는 익스트루더 모듈, 약제 또는 과립 형태의 폴리머 소재를 내부에 담아놓고 고열로 멜팅하여 공압으로 출력하는 멜팅 고압 사출기인 핫멜팅 모듈 등이 채택될 수 있다. The first output module 3 may be provided to discharge solid biomaterials for forming structures such as scaffolds, pharmaceutical structures, and framework structures. For example, as the first output module (3), an extruder module that outputs filament, a hot melting module that is a melting high-pressure injection molding machine that puts a polymer material in the form of a drug or granule inside, melts it at high heat, and outputs it with pneumatic pressure, etc. can be used. You can.

제2 출력모듈(4)은 제1 출력모듈(3)의 일측으로 배치된다. 제2 출력모듈(4)은 시린지 모듈을 포함한다. 제2 출력모듈(4)은 복수의 시린지 모듈을 포함할 수 있다. 시린지 모듈에 장착되는 시린지들(6)은 각각 서로 다른 바이오 재료를 수납할 수 있으며, 선택적으로 설정된 순서대로 바이오 재료를 토출할 수 있다. The second output module (4) is disposed on one side of the first output module (3). The second output module 4 includes a syringe module. The second output module 4 may include a plurality of syringe modules. The syringes 6 mounted on the syringe module can each store different bio materials, and can selectively discharge the bio materials in a set order.

도 2를 참조하면, 바이오 3차원 프린터에는 시린지 모듈에 공급되는 냉각수 공급부와 공기 공급부가 일체화될 수 있다.Referring to FIG. 2, the bio 3D printer may have a coolant supply unit and an air supply unit supplied to the syringe module.

공기 공급부는, 프린터 챔버(1)의 바닥면 아래 공간에 설치되는 공기압축기(8)와, 프린터 챔버(1)의 후측으로 배치되는, 팽창탱크(150), 워터 세퍼레이터(120) 및 제1 내지 제3 공기필터(131, 132, 133)를 포함할 수 있다. The air supply unit includes an air compressor 8 installed in the space below the bottom of the printer chamber 1, an expansion tank 150, a water separator 120, and first to It may include a third air filter (131, 132, 133).

냉각수 공급부는, 프린터 챔버(1)의 바닥면 아래 공간에 공기압축기(8)와 함께 설치되는 냉각수 펌프(7)와, 프린터 챔버(1)의 후측으로 설치되는 냉각수의 열 방출을 위한 라디에이터(320) 및 팬(321)을 포함한다. The coolant supply unit includes a coolant pump 7 installed with an air compressor 8 in the space below the bottom of the printer chamber 1, and a radiator 320 installed at the rear of the printer chamber 1 to dissipate heat from the coolant. ) and a fan 321.

공기 공급부와 냉각수 공급부 대해서는, 각각 시린지 및 온도조절부의 냉각블럭과 함께 아래에서 보다 상세하게 설명한다. The air supply unit and the cooling water supply unit, along with the cooling block of the syringe and temperature control unit, respectively, are described in more detail below.

본 발명에 따른 시린지 모듈은 도면에 예시적 도시된 바이오 3차원 프린터에 제한되지 않고 바이오 재료를 출력하는 다양한 바이오 3차원 프린터에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 시린지 모듈은 도 1 및 도 2 에 도시된 실시예와 같이 복수개가 하나의 출력모듈에 장착될 수 있다. 그러나, 이에 제한되지 않는다. The syringe module according to the present invention is not limited to the bio 3D printer shown as an example in the drawing and can be applied to various bio 3D printers that print bio materials. Additionally, a plurality of syringe modules according to the present invention may be mounted on one output module, as shown in the embodiments shown in FIGS. 1 and 2. However, it is not limited to this.

도 3 은 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈을 나타낸 도면이다. 도 4 는 도 3의 시린지 모듈이 개방된 상태를 나타낸 도면이다. 도 5는 도 3의 시린지 모듈의 단면을 나타낸 도면이다.Figure 3 is a diagram showing a syringe module for a bio 3D printer according to the present invention. Figure 4 is a diagram showing the syringe module of Figure 3 in an open state. Figure 5 is a cross-sectional view of the syringe module of Figure 3.

도 3 내지 도 5 를 참조하면, 본 발명의 시린지 모듈에는 바이오 재료를 수용하는 시린지(6)가 장착된다.Referring to FIGS. 3 to 5, the syringe module of the present invention is equipped with a syringe 6 that accommodates biomaterials.

시린지 모듈은 홀더 바디(10), 홀더 커버(20), 및 온도 조절부를 포함할 수 있다. 온도 조절부는 실시예에 따라 히터(40)와 냉각부를 포함하며, 냉각부는 펠티어(70), 냉각블럭(30)을 포함하거나 또는 냉각블럭(30)으로 구성될 수 있다. The syringe module may include a holder body 10, a holder cover 20, and a temperature control unit. Depending on the embodiment, the temperature control unit includes a heater 40 and a cooling unit, and the cooling unit may include a peltier 70, a cooling block 30, or may be composed of a cooling block 30.

홀더 바디(10)와 홀더 커버(20)는 시린지를 내부에 수납하여 고정하는 홀더를 형성한다. The holder body 10 and the holder cover 20 form a holder that stores and secures the syringe inside.

홀더 바디(10)의 시린지(6)를 수납하기 위한 안착홈(11)이 형성된다. 안착홈(11)은 시린지(6)의 형상에 대응하는 반원형의 형상으로 홀더 바디(10)의 일측면에 형성될 수 있다. 안착홈(11)은 시린지의 외주면과 접촉한다. 홀더 바디(10)는 금속소재로 형성될 수 있으며, 예컨대, 열전도성이 우수한 알루미늄 재질 등으로 형성될 수 있다. A seating groove 11 is formed to accommodate the syringe 6 in the holder body 10. The seating groove 11 may be formed on one side of the holder body 10 in a semicircular shape corresponding to the shape of the syringe 6. The seating groove 11 is in contact with the outer peripheral surface of the syringe. The holder body 10 may be made of a metal material, for example, an aluminum material with excellent thermal conductivity.

홀더 커버(20)는 안착홈(11)에 대향된 위치에서 홀더 바디(10)에 개폐 가능하게 설치된다. 홀더 커버(20)는 하측으로 구비된 힌지축(21)에 의해 홀더 바디(10)에 힌지식으로 결합된다. The holder cover 20 is installed to be openable and closed on the holder body 10 at a position opposite the seating groove 11. The holder cover 20 is hingedly coupled to the holder body 10 by a hinge shaft 21 provided on the lower side.

홀더 커버(20)는 하측으로 시린지(6)의 하단이 삽입되어 지지되는 원추형 지지부(22)가 형성된다. 지지부(22)에 하단에는 시린지(6)의 노즐이 관통하는 관통홀이 형성되어 있다. 홀더 커버(20)가 오픈된 상태에서, 홀더 커버(20) 내로 시린지(6)가 수납되고, 힌지축(21)을 중심으로 회동하여 닫힌다. 시린지(6)은 안착홈(11)에 접하게 된다. 시린지 장착 과정에서 시린지 모듈의 상부로 위치하는 구조물들과의 간섭이 방지될 수 있다. The holder cover 20 has a conical support portion 22 formed on the lower side into which the lower end of the syringe 6 is inserted and supported. A through hole through which the nozzle of the syringe 6 penetrates is formed at the lower end of the support portion 22. With the holder cover 20 open, the syringe 6 is stored in the holder cover 20 and rotates around the hinge axis 21 to close. The syringe (6) comes into contact with the seating groove (11). During the syringe installation process, interference with structures located above the syringe module can be prevented.

본 발명의 실시예에 의하면 홀더 커버(20)는 홀더 바디(10)의 소재와 상이한 소재, 예컨대 플라스틱 소재로 형성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the holder cover 20 may be made of a material different from that of the holder body 10, for example, a plastic material.

홀더 바디(20)의 일측면에 대향하는 타측면에는 히터(40)를 포함하여 온도조절부를 설치될 수 있다. 온도 조절부는 내부에 장착된 시린지 보다 구체적으로는 시린지 내부에 수용된 바이오 재료의 온도를 제어하기 위해 제공된다. A temperature control unit including a heater 40 may be installed on the other side opposite to one side of the holder body 20. The temperature control unit is provided to control the temperature of the syringe mounted inside, or more specifically, the temperature of the biomaterial contained within the syringe.

홀더 바디(10)는, 홀더 바디(10)의 타측면과 이어진 상부에 중공의 고정부(50)를 구비할 수 있다. 고정부(50)는 시린지 모듈을 바이오 3차원 프린터의 장착부(예컨대, 출력모듈(4), 도 1 참조) 등에 고정하기 위해 사용될 수 있다. 고정부(50)의 중공을 통해 냉각수관, 냉매관이 관통하여 지날 수 있다. The holder body 10 may be provided with a hollow fixing part 50 at the top connected to the other side of the holder body 10. The fixing part 50 may be used to fix the syringe module to a mounting part (eg, output module 4, see FIG. 1) of a bio 3D printer. Cooling water pipes and refrigerant pipes can pass through the hollow of the fixing part 50.

고정부(50)는 홀더 바디(10)와 동일한 소재로 홀더 바디(10)와 일체를 이룬다. 유리하게는 일체로 성형된다. 고정부(50)는 홀더 바디(10)의 타측면(12)으로부터 연장되어 있으므로, 히터(40)로부터 발생한 열은 홀더 바디(10)의 타측면(12)을 따라 고정부(50)에 전달된다. 고정부(50)로 인해 홀더 바디(20)의 열을 수용할 수 있는 볼륨이 증대하면서 열 수용능력이 증대된다. The fixing part 50 is made of the same material as the holder body 10 and is integrated with the holder body 10. Advantageously, it is molded in one piece. Since the fixing part 50 extends from the other side 12 of the holder body 10, the heat generated from the heater 40 is transmitted to the fixing part 50 along the other side 12 of the holder body 10. do. Due to the fixing part 50, the volume capable of receiving heat of the holder body 20 increases, thereby increasing the heat receiving capacity.

홀더 커버(20)의 일측으로 안착홈(11)의 상부에는, 시린지 어댑터(60)를 결속할 있는 락킹부(51)가 형성된다. 락킹부(51)에 대해서는 후술한다. A locking portion 51 capable of fastening the syringe adapter 60 is formed at the top of the seating groove 11 on one side of the holder cover 20. The locking portion 51 will be described later.

본 발명의 실시예에 의한 홀더 바디(10)에는 시린지의 온도를 제어하기 위한 온도조절부가 구비된다. The holder body 10 according to an embodiment of the present invention is provided with a temperature controller for controlling the temperature of the syringe.

온도조절부는 히터(40)와 냉각부를 포함한다. The temperature control unit includes a heater 40 and a cooling unit.

히터(40)는 안착홈(11)을 대향하는 홀더 바디(10)의 타측면(12)에 설치된다. 본 발명의 실시예에 의하면 히터(40)는 필름식 히터가 사용될 수 있다. 히터(40)는 시린지(6)가 수납되는 안착홈(11) 측으로 열을 가하여 시린지(6)를 가열할 수 있다. 본 발명의 실시예에 의하면 히터(40)는 시린지를 간접가열 방식으로 가열한다. 시린지(6)가 접하는 안착홈(11)에 대향하는 타측면(12)을 가열함으로, 히터(40)의 열은 홀더 바디(10)를 통해 전도방식으로 전달된다. The heater 40 is installed on the other side 12 of the holder body 10 opposite the seating groove 11. According to an embodiment of the present invention, the heater 40 may be a film-type heater. The heater 40 can heat the syringe 6 by applying heat to the seating groove 11 where the syringe 6 is accommodated. According to an embodiment of the present invention, the heater 40 heats the syringe by indirect heating. By heating the other side 12 opposite the seating groove 11 where the syringe 6 is in contact, the heat of the heater 40 is transmitted through the holder body 10 in a conductive manner.

또한, 히터(40)의 가열 열은 홀더 바디(10)의 측면뿐만 아니라 측면에 연결된 고정부(50)에 전달되므로, 히터(40)의 열은 홀더 바디(10)에 저장될 수 있다. 이러한 간접가열 방식은 적은 히터 용량의 히터(40)에 의해서도 시린지를 효과적으로 가열하는 것을 가능하게 하고, 국부적 가열에 의한 시린지 내의 바이오 재료의 손상을 방지할 수 있다. In addition, since the heating heat of the heater 40 is transmitted not only to the side of the holder body 10 but also to the fixing part 50 connected to the side, the heat of the heater 40 can be stored in the holder body 10. This indirect heating method makes it possible to effectively heat the syringe even with a heater 40 with a small heater capacity, and can prevent damage to the biomaterial in the syringe due to local heating.

히터(40)는 별도의 전력 공급원으로부터 전력을 공급받아 열을 발생하며, 온도를 센싱하기 위한 온도 센서(41)가 부착된다. 온도 센서(41)는 히터 상면에 부착되고 홀더 바디(10)의 타측면(12) 내측 공간에 배치될 수 있다. 히터(40)는 필름식으로 형성될 수 있으므로, 온도 센서(41)를 히터(40)에 부착하는 것만으로도 히터(40)의 온도를 신속 정확하게 측정할 수 있다.The heater 40 generates heat by receiving power from a separate power source, and a temperature sensor 41 is attached to sense the temperature. The temperature sensor 41 may be attached to the upper surface of the heater and placed in the inner space of the other side 12 of the holder body 10. Since the heater 40 can be formed as a film, the temperature of the heater 40 can be quickly and accurately measured just by attaching the temperature sensor 41 to the heater 40.

히터(40)의 일측 즉, 홀더 바디(20)에 대향하는 방향으로 냉각부가 구비된다. 냉각부는 홀더 바디(10)를 냉각함으로써 시린지(6)를 냉각한다. A cooling unit is provided on one side of the heater 40, that is, in the direction opposite to the holder body 20. The cooling unit cools the syringe (6) by cooling the holder body (10).

본 발명의 실시예에 의하면, 온도조절부의 냉각부는 냉각수의 순환를 이용하는 제1 실시예와, 냉매의 순환을 이용한 제2 실시예로 구성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the cooling unit of the temperature control unit may be comprised of a first embodiment that uses circulation of coolant and a second embodiment that uses circulation of refrigerant.

도 6 은 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈의 온도조절부의 일 예를 도시한 도면으로 제1 실시예에 따른 냉각부가 적용된 예를 도시한 것이다. 도 6 의 (a)는 부품도 (b)는 결합도이다. Figure 6 is a diagram showing an example of a temperature control unit of a syringe module for a bio 3D printer according to the present invention, and shows an example in which the cooling unit according to the first embodiment is applied. In Figure 6, (a) is a parts diagram and (b) is a combination diagram.

도 6 를 참조하면, 냉각부는 펠티어(70)와 냉각수 관과 연결된 냉각블럭(30)을 포함한다. Referring to FIG. 6, the cooling unit includes a cooling block 30 connected to a peltier 70 and a cooling water pipe.

펠티어(70)는 히터(40)의 측면에 히터(40)와 접하게 배치된다. 펠티어(70)는 서로 다른 종류의 두 금속을 접합하여, 전류가 통할 때 그 접합부가 냉각되는 현상을 이용하는 공지의 소자이다. The peltier 70 is disposed on a side of the heater 40 in contact with the heater 40. Peltier 70 is a known device that uses the phenomenon of joining two different types of metals and cooling the joint when an electric current passes through it.

히터(40) 및 펠티어(70)는 각각 플레이트 형상으로 형성되므로 서로 접촉하게 배치될 수 있다. Since the heater 40 and the peltier 70 are each formed in a plate shape, they can be placed in contact with each other.

본 발명의 실시예에 의하면, 펠티어(70)는 서로 이중으로 겹쳐 인접 배열되는 제1 펠티어(71)와 제2 펠티어(72)를 포함할 수 있다. 제1 펠티어(71)를 통해 일차적으로 냉각되고, 제1 펠티어(71)를 통해 냉각된 열이 인접한 제2 펠티어(72)를 통해 이차적으로 냉각되므로 신속한 냉각에 유리하다. According to an embodiment of the present invention, the Peltier 70 may include a first Peltier 71 and a second Peltier 72 that are double-overlapping and arranged adjacent to each other. It is primarily cooled through the first Peltier 71, and the heat cooled through the first Peltier 71 is secondarily cooled through the adjacent second Peltier 72, which is advantageous for rapid cooling.

펠티어(70)의 측면으로 냉각블럭(30)이 구비된다. 따라서 홀더 바디(10)와 냉각 블록(30) 사이에 히터(40)와 펠티어(70)가 순차적으로 배열된다. 히터(40)와 펠티어(70)가 각각 플레이트 형상으로 인접하여 배치되므로, 히터(40)로부터 발생되는 열의 방출이 용이하게 이루어질 수 있다. A cooling block 30 is provided on the side of the Peltier 70. Accordingly, the heater 40 and the peltier 70 are sequentially arranged between the holder body 10 and the cooling block 30. Since the heater 40 and the peltier 70 are arranged adjacent to each other in a plate shape, heat generated from the heater 40 can be easily dissipated.

냉각 블록(30)은 펠티어(70)의 측면으로 펠티어(70)와 접하여 배치된다. 냉각 블럭(30)은 내부에 유로(미도시)를 구비하며, 제1 실시예에서는 유로를 통해 냉각수가 유동한다. 유로는 연결구(31)를 통해 외부와 연결된다. 연결구(31)는 유입구(311)와 유출구(312)를 포함한다. 유입구(311) 및 유출구(312)에는 냉각수 관이 연결된다. 냉각 블록(30)에는 복수의 냉각핀이 형성될 수 있다. 냉각 블록(30)은 연결구(31)를 통해 내부로 냉각수가 유동함으로써 일차적인 냉각을 수행하고, 복수의 냉각핀을 통하여 프린터 챔버 내부로 열을 발산함으로써 이차적인 냉각을 수행할 수 있다.The cooling block 30 is disposed on the side of the Peltier 70 and in contact with the Peltier 70. The cooling block 30 has a flow path (not shown) inside, and in the first embodiment, coolant flows through the flow path. The flow path is connected to the outside through a connector (31). The connector 31 includes an inlet 311 and an outlet 312. Cooling water pipes are connected to the inlet 311 and outlet 312. A plurality of cooling fins may be formed in the cooling block 30. The cooling block 30 can perform primary cooling by flowing coolant inside through the connector 31, and can perform secondary cooling by dissipating heat into the printer chamber through a plurality of cooling fins.

도 2 및 도 6을 참조하여, 냉각부의 제1 실시예에서 냉각 블록(30)와 연결된 냉각수 순환경로를 설명한다. With reference to FIGS. 2 and 6 , the cooling water circulation path connected to the cooling block 30 in the first embodiment of the cooling unit will be described.

본 발명의 실시예에 의하면, 바이오 3차원 프린터 하우징에서 프린터 챔버(1)의 하부 공간에 냉각수 펌프(7)가 배치된다. 냉각수 펌프(7)는 댐퍼 등을 이용하여 진동 저감 구조로 배치될 수 있다. 이를 통해 냉각수 펌프(7) 구동에 의해 발생하는 진동이 프린터 챔버 내의 프린팅 공간으로 영향 미치는 것을 방지한다. 냉각수 펌프(7)는 관을 통해 냉각 블럭(30)의 유입구(311)에 연결된다. 냉각수는 냉각 블록(30)의 유입구(311)로 유입되어 냉각 기능을 수행한 후 유출구(312)로 배출되고, 라디에이터(320)로 유동한다. According to an embodiment of the present invention, a coolant pump 7 is disposed in the lower space of the printer chamber 1 in the bio 3D printer housing. The coolant pump 7 may be arranged in a vibration reduction structure using a damper or the like. This prevents vibration generated by driving the coolant pump 7 from affecting the printing space within the printer chamber. The coolant pump 7 is connected to the inlet 311 of the cooling block 30 through a pipe. The coolant flows into the inlet 311 of the cooling block 30, performs a cooling function, and then is discharged through the outlet 312 and flows to the radiator 320.

바이오 3차원 프린터의 후측으로 배치된 라디에이터(320)에는 예를 들어 3개의 복수의 팬(321)이 배치될 수 있으며, 복수의 팬(321)을 통하여 라디에이터를 순환하는 냉각수의 열을 외부로 방출할 수 있다. 라디에이터(320)를 거친 냉각수는 냉각수 탱크(310)에 유입되고, 다시 물펌프(7)로 유입된다.For example, three fans 321 may be placed on the radiator 320 located at the rear of the bio 3D printer, and the heat of the coolant circulating in the radiator is discharged to the outside through the plurality of fans 321. can do. Coolant that has passed through the radiator 320 flows into the coolant tank 310 and then flows back into the water pump 7.

도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 시린지 모듈의 냉각부에서 냉매의 순환을 이용한 제2 실시예를 설명한다. 도 7 은 본 발명에 따른 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈의 온도조절부의 다른 예를 도시한 도면으로 제2 실시예에 따른 냉각부가 적용된 예를 도시한 것이다. 도 7 의 (a)는 부품도 (b)는 결합도이다Referring to FIG. 7, a second embodiment using circulation of refrigerant in the cooling part of the syringe module according to the embodiment of the present invention will be described. Figure 7 is a diagram showing another example of the temperature control unit of the syringe module for a bio 3D printer according to the present invention, and shows an example in which the cooling unit according to the second embodiment is applied. Figure 7 (a) is a parts diagram and (b) is a combination diagram.

도 7을 참조하면, 제2 실시예에 따른 냉각부에서는 냉각 블럭(30)은 히터(40)의 측면에 결합된다. 그리고 냉각 블럭(30)에는 냉매 가스가 유동하게 연결된다. 제2 실시예는 제1 실시예와는 달리 냉매 가스만으로도 충분한 냉각 기능을 달성할 수 있으므로 별도의 펠티어를 포함하지 않는다. Referring to FIG. 7, in the cooling unit according to the second embodiment, the cooling block 30 is coupled to the side of the heater 40. And the refrigerant gas is connected to flow in the cooling block 30. Unlike the first embodiment, the second embodiment does not include a separate Peltier because sufficient cooling function can be achieved with only refrigerant gas.

도 7의 (b)를 참조하면, 냉각 블럭(30)의 유입구(311)와 유출구(330)는 냉매관(미도시)을 통해 냉각기(330)와 연결된다. 냉각기(330)는 바이오 3차원 프린터의 외부에 배치될 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않는다. 냉각 블럭(30)은 냉각기(330)와 연결되어 냉매 싸이클의 증발기와 같은 기능을 한다. 냉각 블럭(30)에는 냉매가 유동하면서 열교환이 수행되고, 홀더 바디(10) 및 시린지(6)가 냉각된다. Referring to (b) of FIG. 7, the inlet 311 and outlet 330 of the cooling block 30 are connected to the cooler 330 through a refrigerant pipe (not shown). The cooler 330 may be placed outside the bio 3D printer. However, it is not limited to this. The cooling block 30 is connected to the cooler 330 and functions like an evaporator in the refrigerant cycle. Heat exchange is performed while the refrigerant flows in the cooling block 30, and the holder body 10 and the syringe 6 are cooled.

본 발명의 냉각부의 제2 실시예는 시린지에 담긴 바이오 재료가 상대적으로 매우 낮은 저온 냉각이 필요한 경우, 즉, 냉각수의 유동에 의해 요구되는 온도로 저하시키는 것이 어려운 경우에 채용될 때 유리하다. The second embodiment of the cooling unit of the present invention is advantageous when the biomaterial contained in the syringe requires cooling at a relatively very low temperature, that is, when it is difficult to lower the temperature to the required temperature by the flow of cooling water.

다시 도 3 내지 도 5 를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 홀더 바디(10)는 안착홈(11)의 상부에, 시린지 어댑터(60)를 결속할 있는 락킹부(51)를 구비한다. Referring again to FIGS. 3 to 5, the holder body 10 according to an embodiment of the present invention is provided with a locking portion 51 for fastening the syringe adapter 60 at the upper part of the seating groove 11.

시린지(6)의 상단에는 시린지 어댑터(60)가 결합된다. 시린지 어댑터(60)는 시린지 내외부를 격리하여 시린지 내부의 바이오 재료를 보호한다. 시린지 어댑터(60)는 시린지(6) 내부에 공기를 공급하기 위한 공기유입관이 연결된다. 시린지 어댑터(60)는 마개와 같은 형태로 시린지(6)의 상단 개구에 끼워질 수 있다.A syringe adapter 60 is coupled to the top of the syringe 6. The syringe adapter 60 protects the biomaterial inside the syringe by isolating the inside and outside of the syringe. The syringe adapter 60 is connected to an air inlet pipe for supplying air into the syringe 6. The syringe adapter 60 can be fitted into the top opening of the syringe 6 in the form of a stopper.

시린지 어댑터(60)에서, 시린지(6) 외부로 배치되는 어댑터 상단부(611)는 원통 형상으로 형성되며, 원주방향으로 형성된 락킹홀(61)이 형성될 수 있다. 락킹홀(61)은 홀더 바디(10)의 락킹부(51)에 대응된다. 락킹부(51)는 호형의 돌출부로 형성된다. In the syringe adapter 60, the adapter upper part 611 disposed outside the syringe 6 is formed in a cylindrical shape, and a locking hole 61 formed in the circumferential direction may be formed. The locking hole 61 corresponds to the locking portion 51 of the holder body 10. The locking portion 51 is formed as an arc-shaped protrusion.

홀더 바디(10)의 상측에는 어댑터 상단부(611)의 외주면에 대응되는 형상의 원주홈부(511)가 형성되고, 원주홈부(511)에 락킹부(51)가 형성된다. A circumferential groove 511 of a shape corresponding to the outer peripheral surface of the adapter upper part 611 is formed on the upper side of the holder body 10, and a locking portion 51 is formed in the circumferential groove 511.

홀더 커버(20)가 홀더 바디(10)에 힌지식으로 결합되므로, 홀더 커버(20)를 홀더 바디(10)를 향하여 닫으면, 어댑터 상단부(611)가 원주홈부(511)에 수용되고, 어댑터 상단부(611)의 락킹홀(61)에 홀더 바디(10)의 락킹부(51)가 끼움결합된다. Since the holder cover 20 is hingedly coupled to the holder body 10, when the holder cover 20 is closed toward the holder body 10, the upper part of the adapter 611 is received in the circumferential groove 511, and the upper part of the adapter The locking portion 51 of the holder body 10 is fitted into the locking hole 61 of (611).

시린지(6)에서 바이오 재료를 토출할 때, 공기유입관을 통해 시린지 내부로 공압이 제공된다. 따라서 시린지 내부에는 외부의 압력 보다 높은 압력이 형성된다. 시린지(6) 내부의 압력은 시린지 어댑터(60)를 향해 작용할 수 있다. 따라서 시린지 어댑터(60)가 시린지(6)로부터 폭발적으로 이탈할 수 있고, 이 경우 장치, 출력물의 손상을 일으킨다. 그러나, 본 발명에 의하면, 홀더 커버(20)를 닫을 때, 시린지 어댑터(60)의 락킹홀(61)에 락킹부(51)가 결합되어 시린지 어댑터(60)를 고정하므로, 시린지 어댑터(60)의 길이방향으로 작용하는 압력에 의해 시린지 어댑터(60)가 시린지(6)로부터 이탈하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 락킹홀(61)과 락킹부(51)가 결합은, 홀더 커버(20)를 닫는 동작에 의해 수행되므로, 간편하게 시린지 어댑터(60)를 고정할 수 있다. When discharging biomaterial from the syringe 6, pneumatic pressure is provided into the syringe through the air inlet pipe. Therefore, a pressure higher than the external pressure is formed inside the syringe. The pressure inside the syringe 6 may act toward the syringe adapter 60. Therefore, the syringe adapter 60 may explosively separate from the syringe 6, in which case damage to the device and output may occur. However, according to the present invention, when the holder cover 20 is closed, the locking portion 51 is coupled to the locking hole 61 of the syringe adapter 60 to fix the syringe adapter 60, so that the syringe adapter 60 It is possible to effectively prevent the syringe adapter 60 from being separated from the syringe 6 due to pressure applied in the longitudinal direction. In addition, since the locking hole 61 and the locking portion 51 are coupled by closing the holder cover 20, the syringe adapter 60 can be easily fixed.

본 발명에 의하면 시린지(6) 내부로 공기가 제공되어 바이오 재료의 토출이 이루어진다. 도 2 를 참조하며, 시린지(6)에 공기를 공급하기 위한 구성을 설명한다. According to the present invention, air is provided into the syringe 6 to discharge the biomaterial. Referring to FIG. 2, a configuration for supplying air to the syringe 6 will be described.

바이오 3차원 프린터에서 프린터 챔버(1)의 하부 공간에 공기압축기(8)가 배치될 수 있다(도 1 참조). 공기압축기(8)는 냉각수 펌프(7)와 함께 댐퍼 등을 이용하여 진동 저감 구조로 배치될 수 있다. In a bio 3D printer, an air compressor 8 may be placed in the lower space of the printer chamber 1 (see FIG. 1). The air compressor 8 may be arranged in a vibration reduction structure using a damper, etc. together with the coolant pump 7.

공기압축기(8)에서 압축된 공기는 바이오 3차우너 프린터의 후측으로 배치된 팽창탱크(150)로 공급된다. 팽창탱크(150)에는 워터 세퍼레이터(120)가 연결되어, 공기 중에 포함된 수분을 제거되도록 구성된다. 워터 세퍼레이터(120)를 통과한 공기는 먼지의 크기별로 공기를 정화하도록 구성된 제1 내지 제3 공기필터(131, 132, 133)를 순차적으로 통과한다. 제1 내지 제3 공기필터(131, 132, 133)는 예를 들어 헤파필터로 형성될 수 있다.The air compressed by the air compressor (8) is supplied to the expansion tank (150) located at the rear of the bio 3-filler printer. A water separator 120 is connected to the expansion tank 150 to remove moisture contained in the air. The air passing through the water separator 120 sequentially passes through first to third air filters 131, 132, and 133 configured to purify the air according to the size of dust. The first to third air filters 131, 132, and 133 may be formed of, for example, HEPA filters.

제1 내지 제3 공기필터(131, 132, 133)를 통과한 정화된 공기는 분배기(200)에 유입된다. 분배기(200)에 유입된 공기는 제어부에 의해 각각의 시린지(6)에 미리 설정된 유량의 공기가 공급된다. 분배기(200)에는 레귤레이터 및 밸브가 설치되며, 시린지와 연결된 공기공급관에는 압력센서가 설치된다. The purified air that has passed through the first to third air filters 131, 132, and 133 flows into the distributor 200. The air flowing into the distributor 200 is supplied to each syringe 6 at a preset flow rate by the control unit. A regulator and valve are installed in the distributor 200, and a pressure sensor is installed in the air supply pipe connected to the syringe.

본 발명의 실시예에 의한 바이오 3차원 프린터는 상기한 구성에 의해 외부의 공기 공급 시스템과 연결함이 없이 바이오 3차운 프린터의 구동이 가능한 장점이 있다. The bio 3D printer according to an embodiment of the present invention has the advantage of being able to operate the bio 3D printer without being connected to an external air supply system due to the above-described configuration.

본 발명의 실시예에 의하면, 각 시린지는 NFC태그(80)를 포함하고, 시린지 모듈이 적용된 바이오 3차원 프린터는 NFC 리더기(81)를 구비할 수 있다. NFC 리더기(81)는 바이오 3차원 프린터의 제어부에 연결된다. According to an embodiment of the present invention, each syringe includes an NFC tag 80, and a bio 3D printer to which the syringe module is applied may be provided with an NFC reader 81. The NFC reader 81 is connected to the control unit of the bio 3D printer.

도 8 에서 보이는 바와 같이, 각각의 시린지(6)에는 시린지(6) 내에 담긴 바이오 재료의 온도 조건, 토출 압력 등이 기재된 NFC 태그(80)가 부착될 수 있다. As shown in FIG. 8, an NFC tag 80 that describes the temperature conditions and discharge pressure of the biomaterial contained in the syringe 6 may be attached to each syringe 6.

프린터 챔버 내부에는 NFC 태그(80)에 기재된 정보를 리딩하는 NFC 리더기(81)가 구비될 수 있다. An NFC reader 81 that reads information written on the NFC tag 80 may be installed inside the printer chamber.

제어부는 NFC 리더기(81)에 의해 리딩되는 NFC 태그(80)에 기록된 정보로부터 시린지의 온도를 제어할 수 있다. 다만, 제어부는 NFC 태그(80)에 기록된 정보에 제한되지 않고, NFC 태그(80)과 관계없이 사용 환경에 따라 적절하게 시린지의 온도를 제어할 수도 있다.The control unit can control the temperature of the syringe from information recorded on the NFC tag 80 read by the NFC reader 81. However, the control unit is not limited to the information recorded in the NFC tag 80 and may appropriately control the temperature of the syringe according to the usage environment regardless of the NFC tag 80.

제어부는 프로세서를 포함할 수 있고, 프로세서는 산출 및 다양한 제어 로직을 실행하기 위해 본 발명이 속한 기술분야에 알려진 마이크로프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로, 레지스터, 통신 모뎀, 데이터 처리 장치 등을 포함할 수 있다. 또한, 상술한 제어 로직이 소프트웨어로 구현될 때, 상기 프로세서는 프로그램 모듈의 집합으로 구현될 수 있다. 이 때, 프로그램 모듈은 메모리 장치에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. The control unit may include a processor, and the processor may include a microprocessor, an application-specific integrated circuit (ASIC), other chipsets, logic circuits, registers, and communication modems known in the art to perform calculations and various control logic. , data processing devices, etc. Additionally, when the above-described control logic is implemented as software, the processor may be implemented as a set of program modules. At this time, the program module may be stored in the memory device and executed by the processor.

상기 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C/C++, C#, JAVA, Python, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.The program includes C/C++, C#, JAVA, Python, It may include code encoded in a computer language such as machine language. These codes may include functional codes related to functions that define the necessary functions for executing the methods, and include control codes related to execution procedures necessary for the computer's processor to execute the functions according to predetermined procedures. can do. In addition, these codes may further include memory reference-related codes that indicate at which location (address address) in the computer's internal or external memory additional information or media required for the computer's processor to execute the above functions should be referenced. there is. In addition, if the computer's processor needs to communicate with any other remote computer or server to execute the above functions, the code uses the computer's communication module to determine how to communicate with any other remote computer or server. It may further include communication-related codes regarding whether communication should be performed and what information or media should be transmitted and received during communication.

본 발명의 실시예에 의하면, 제어부는 각 시린지 모듈에 대하여 미리 기준 온도를 설정하고 기준 온도와 NFC 태그(80)로부터 리딩되는 각 시린지의 설정 온도 조건을 대비하여 시린지(6)의 온도를 제어할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the control unit sets a reference temperature in advance for each syringe module and controls the temperature of the syringe 6 by comparing the reference temperature with the set temperature condition of each syringe read from the NFC tag 80. You can.

이때, 제어부는 시린지 모듈에 시린지가 장착되기 전 상태에서 홀더 바디(10)를 기준 온도로 예열하도록 히터(40)를 제어할 수 있다. 온도센서는 히터(40)에 구비되고 홀더 바디(10)에 접촉하여 홀더 바디(10)의 온도를 측정할 수 있게 배치된다. At this time, the control unit may control the heater 40 to preheat the holder body 10 to the reference temperature before the syringe is mounted on the syringe module. The temperature sensor is provided in the heater 40 and is placed in contact with the holder body 10 to measure the temperature of the holder body 10.

제어부는 전원이 인가되면 시린지 모듈에 시린지가 장착되기 전 상태에서 현재 홀더 바디(10)의 온도가 기준 온도 미만으로 판단되면, 히터(40)를 구동하여 홀더 바디(10)를 예열한다. 히터(40)에 의해 인가되는 열은 홀더 바디(10)를 가열하고 홀더 바디(10)는 기준 온도에 도달한다. 이후 시린지가 장착되고 시린지의 NFC 태그(80)에 기록된 온도 조건이 NFC 리더기(81)를 리딩되면, 제어부는 홀더 바디(10)의 온도와 NFC 태그(80)에 기록된 정보를 비교하여 NFC 태그(80)에 기재된 시린지 설정 온도로 온도 조절부를 제어한다. NFC 태그(80)의해 시린지의 설정 온도값, PID 값이 정해지면, 제어부는 기준 온도와 설정 온도값을 비교하여 펠티어(70)에 냉각을 수행하거나 히터(40)에 의해 가열을 수행한다. 이때 온도 제어는 PID 제어로 수행된다. When power is applied and the control unit determines that the current temperature of the holder body 10 is below the reference temperature before the syringe is mounted on the syringe module, it drives the heater 40 to preheat the holder body 10. The heat applied by the heater 40 heats the holder body 10 and the holder body 10 reaches the reference temperature. Afterwards, when the syringe is mounted and the temperature condition recorded on the NFC tag 80 of the syringe is read by the NFC reader 81, the control unit compares the temperature of the holder body 10 with the information recorded on the NFC tag 80 and The temperature controller is controlled by the syringe set temperature written on the tag 80. When the set temperature value and PID value of the syringe are determined by the NFC tag 80, the control unit compares the reference temperature and the set temperature value and performs cooling on the peltier 70 or heating by the heater 40. At this time, temperature control is performed by PID control.

시린지의 온도를 조절함에 있어서 냉각부는 외부로부터 도입된 냉각수 또는 냉매 가스를 이용하여 냉각을 수행한다. 따라서 냉각 성능이 시린지 모듈의 설계에 미치는 영향이 상대적으로 작다. 그러나 승온의 경우에는 시린지 모듈에 부착된 히터(40) 만으로 이루어지므로, 히터(40) 크기 등이 시린지 모듈에 상대적으로 큰 영향을 미치게 된다. 그러나, 본 발명에 의하면, 홀더 바디(10)를 열 저장부로 이용하여 승온이 이루어지므로 필름식 히터와 같이 상대적으로 적은 열 용량의 히터가 사용될 수 있다. In controlling the temperature of the syringe, the cooling unit performs cooling using coolant or refrigerant gas introduced from the outside. Therefore, the impact of cooling performance on the design of the syringe module is relatively small. However, in the case of temperature increase, since it is achieved only with the heater 40 attached to the syringe module, the size of the heater 40 has a relatively large influence on the syringe module. However, according to the present invention, since the temperature is increased by using the holder body 10 as a heat storage unit, a heater with a relatively small heat capacity, such as a film heater, can be used.

또한, 홀더 바디(10)가 먼저 승온된 후, 홀더 바디(10)의 열이 그 후에 장착된 시린지에 전달되므로 시린지는 보다 신속하게 승온될 수 있다. 이를 통해 본 발명에 따른 시린지 모듈이 저용량 히터를 구비하더라도 충분한 가열 성능을 낼 수 있다. Additionally, since the holder body 10 is first heated up, the heat of the holder body 10 is then transferred to the mounted syringe, so the syringe can be heated up more quickly. Through this, even if the syringe module according to the present invention is equipped with a low capacity heater, sufficient heating performance can be achieved.

복수의 시린지 모듈이 출력 모듈에서 사용되는 경우 각 시린지 모듈 별로 기준 온도가 각각 설정될 수 있다. When multiple syringe modules are used in the output module, a reference temperature may be set for each syringe module.

이 분야의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없다.The scope of protection in this field is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, the scope of protection of the present invention may not be limited due to changes or substitutions that are obvious in the technical field to which the present invention pertains.

10: 홀더 바디 11: 안착홈
20: 홀더 커버 21: 힌지축
30: 냉각 블록
311: 관통홀의 유입구 312: 관통홀의 유출구
40: 히터 50: 고정부
51: 락킹부
60: 시린지 어댑터 61: 락킹홀
70: 펠티어 80: NFC 태그
10: Holder body 11: Seating groove
20: Holder cover 21: Hinge axis
30: cooling block
311: Inlet of through hole 312: Outlet of through hole
40: Heater 50: Fixing part
51: Locking part
60: Syringe adapter 61: Locking hole
70: Peltier 80: NFC tag

Claims (9)

바이오 재료를 수용하는 시린지가 장착되는 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈에 있어서,
일측면에 시린지의 외주면이 접촉하는 안착홈이 형성된 홀더 바디;
상기 안착홈에 대향하는 방향에, 상기 홀더 바디에 개폐 가능하게 설치된 홀더 커버;
상기 홀더 바디의 온도를 측정하는 온도센서;
상기 홀더 바디의 상기 안착홈에 대향하는 타측면에 설치되는 히터;
상기 히터의 측면에 접합 설치되며, 펠티어 및 냉각수관과 연결된 냉각블럭을 구비하거나 또는 냉매관과 연결된 냉각블럭을 구비한 냉각부; 및
상기 시린지 모듈의 온도를 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 홀더 바디에 대한 기준 온도를 설정값으로 구비하고, 시린지의 장착 전 상태에서 상기 기준 온도와 상기 홀더 바디의 온도를 비교하여, 상기 히터 가동에 의한 상기 홀더 바디의 가열 여부를 선택하며,
장착된 시린지의 설정 온도가 입력되면, 상기 기준 온도와 상기 시린지의 설정 온도를 비교하여 상기 히터 또는 상기 냉각부의 가동을 제어하는 것을 특징으로 하는, 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈.
In the syringe module for a bio 3D printer equipped with a syringe that accommodates bio materials,
A holder body formed on one side with a seating groove that contacts the outer peripheral surface of the syringe;
a holder cover installed on the holder body in a direction opposite to the seating groove to be openable and closed;
A temperature sensor that measures the temperature of the holder body;
a heater installed on the other side of the holder body opposite the seating groove;
A cooling unit installed on a side of the heater and having a cooling block connected to a peltier and a coolant pipe or a cooling block connected to a coolant pipe; and
It includes a control unit that controls the temperature of the syringe module,
The control unit has a reference temperature for the holder body as a set value, compares the reference temperature with the temperature of the holder body in a state before mounting the syringe, and selects whether to heat the holder body by operating the heater. ,
A syringe module for a bio 3D printer, characterized in that when the set temperature of the mounted syringe is input, the operation of the heater or the cooling unit is controlled by comparing the reference temperature with the set temperature of the syringe.
제1항에 있어서,
상기 홀더 커버는, 상기 홀더 커버의 상부로부터 시린지의 하단이 삽입되어 지지되는 지지부를 구비하여 시린지를 수납하게 형성되며, 힌지축에 의해 상기 홀더 바디에 힌지식으로 개폐 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는, 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈.
According to paragraph 1,
The holder cover is formed to accommodate the syringe by having a support portion in which the lower end of the syringe is inserted and supported from the upper part of the holder cover, and is hinged and open/closeable coupled to the holder body by a hinge axis. , Syringe module for bio 3D printer.
제1항에 있어서,
상기 홀더 바디는 상기 히터의 상부에 상기 홀더 바디의 측면과 이어지게 형성된 중공의 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈.
According to paragraph 1,
The holder body is a syringe module for a bio 3D printer, characterized in that it includes a hollow fixing part formed on an upper part of the heater and connected to a side of the holder body.
제1항에 있어서,
상기 히터는 온도 센서가 부착된 필름식 히터인 것을 특징으로 하는 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈.
According to paragraph 1,
A syringe module for a bio 3D printer, wherein the heater is a film-type heater with a temperature sensor attached.
제2항에 있어서,
상기 홀더 바디의 일측면에는 시린지의 장착된 시린지 어댑터의 락킹홀에 끼움결합되는 락킹부가 돌출 형성되어, 상기 홀더 커버가 힌지축을 중심으로 회동하여 상기 홀더 바디에 닫혀질 때, 상기 홀더 커버에 수납된 시린지의 어댑터의 락킹홀에 상기 락킹부가 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는, 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈.
According to paragraph 2,
On one side of the holder body, a locking portion that fits into the locking hole of the syringe adapter mounted on the syringe is formed to protrude, so that when the holder cover is rotated around the hinge axis and closed to the holder body, the holder cover is stored in the holder cover. A syringe module for a bio 3D printer, characterized in that the locking part is fitted into the locking hole of the syringe adapter.
제5항에 있어서,
상기 홀더 바디의 일측면에는 상기 시린지 어댑터의 어댑터 상단부의 외주면에 대응되는 형상의 원주홈부가 형성되고 상기 락킹부는 상기 원주홈부에 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈.
According to clause 5,
A syringe module for a bio 3D printer, wherein a circumferential groove is formed on one side of the holder body and has a shape corresponding to the outer circumferential surface of the adapter upper part of the syringe adapter, and the locking portion protrudes from the circumferential groove.
제1항에 있어서,
상기 냉각부는,
플레이트 형태의 상기 히터 측면에 접하게 설치되는 플레이트 형상의 펠티어와, 상기 펠티어에 접하게 설치되는 냉각수관과 연결된 상기 냉각블럭을 포함하고,
상기 냉각블럭은 유입구와 유출구를 구비한 내부 유로를 포함하여 냉각수 공급부와 연결되며,
상기 냉각수 공급부는, 상기 유입구와 연결된 바이오 3차원 프린터의 프린터 챔버 하부 공간에 설치된 냉각수 펌프와, 상기 유출구와 연결된 라디에이터, 상기 라디에이터의 방열을 위한 팬, 및 상기 라디에이터를 경유한 물을 수용하며 상기 냉각수 펌프와 연결된 냉각수 탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈.
According to paragraph 1,
The cooling unit,
It includes a plate-shaped peltier installed in contact with a side of the plate-shaped heater, and the cooling block connected to a cooling water pipe installed in contact with the peltier,
The cooling block includes an internal flow path having an inlet and an outlet and is connected to a coolant supply unit,
The coolant supply unit includes a coolant pump installed in the lower space of the printer chamber of the bio 3D printer connected to the inlet, a radiator connected to the outlet, a fan for heat dissipation of the radiator, and water passing through the radiator, and the coolant A syringe module for a bio 3D printer, comprising a coolant tank connected to a pump.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 시린지 모듈에 장착되는 시린지에는 바이오 재료의 특성에 맞는 설정 온도가 기록된 NFC 태그가 부착되며,
상기 제어부는 NFC 리더기가 상기 NFC 태그로부터 리딩한 정보를 수신하여 시린지의 설정 온도를 입력받는 것을 특징으로 하는 바이오 3차원 프린터용 시린지 모듈.
According to paragraph 1,
The syringe mounted on the syringe module is attached with an NFC tag recording a set temperature appropriate for the characteristics of the biomaterial.
The syringe module for a bio 3D printer, wherein the control unit receives information read by an NFC reader from the NFC tag and inputs the set temperature of the syringe.
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