生物打印机的制作方法

文档序号:10340280阅读:271来源:国知局
生物打印机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生物打印领域,尤其涉及一种生物打印机。
【背景技术】
[0002]生物3D打印是指通过3D打印的原理和方法,将生物材料(包括天然生物材料和合成生物材料或细胞溶液)打印成为设计的三维结构体,区别于普通的3D打印技术,生物3D打印技术生产的生物组织或器官还具有一定的生物学功能,需为细胞和组织的进一步生长提供条件,正是由于上述特性,生物3D打印技术在发展中,面临着很多特定的技术问题。
[0003]其中,在生物3D打印领域,将细胞作为打印材料的技术称为细胞三维打印技术,人们可以利用细胞和生物相容性材料制成生物墨汁,喷头移动并将生物墨汁喷出,通过程序控制喷头运动打印生物墨水,将生物墨汁按照预设的目标打印物体的三维构建数字模型打印成型。
[0004]现有技术中用于生物打印的喷头为类似于注射器针头的喷嘴,该喷嘴直接安装在生物打印机上面。此种生物打印机的喷头装置结构简单,主要用来将活性细胞填入支架材料中,但是无法在打印之前实现包裹。而且,在采用喷头直接将细胞喷出至打印平台的过程中,挤出压力和喷嘴侧壁对细胞的摩擦力会使生物墨汁中的细胞受到比较大的损伤,从而对细胞的存活率会产生不利影响,进而影响生物构建体的构建。
【实用新型内容】
[0005]为克服以上技术缺陷,本实用新型解决的技术问题是提供一种生物打印机,能够将多种打印材料同时打印,进一步地,也可以使得多种打印材料在打印前组合在一起,优选地用第二材料对作为生物墨汁的第一材料进行周向包裹,使其也具有保护喷出的生物墨汁中的细胞尽量不受损伤。
[0006]为解决上述技术问题,本实用新型第一方面提供了一种生物打印机,其包括喷头组件、第一材料供应源和第二材料供应源,所述喷头组件具有第二通道的外喷嘴和具有第一材料通道的内喷嘴,所述第一材料供应源用于向所述第一材料通道中供应第一材料,所述内喷嘴同轴设在所述第二通道内,所述外喷嘴和所述内喷嘴之间的环形空间形成第二材料通道,所述第二材料供应源用于向所述第二材料通道供应第二材料,所述第二材料通道在所述第一材料通道的出口处环绕着所述第一材料通道,用于使从所述第二材料通道出口喷出的第二材料朝向从所述第一材料通道出口喷出的第一材料汇聚而组合在一起,以形成流体打印单元。
[0007]在该基本的技术方案中,第二流道能够将第二材料朝着第一材料的方向引导并逐渐汇聚,从而将第二材料与第一材料汇聚在一起,例如第二材料在喷头组件的出口处能够均匀地包裹第一材料,以形成质量较高的流体打印单元,以对细胞进行保护,从而减少在打印过程中由于受到挤出压力和摩擦力而造成细胞损伤,进而提高细胞的存活率。
[0008]进一步地,生物打印机喷头组件还包括第一材料供应管和外喷嘴固定部,所述外喷嘴可拆卸地连接至所述第一外喷嘴固定部,所述内喷嘴可拆卸地连接至所述第一材料供应管。
[0009]在该改进的技术方案中,将外喷嘴和内喷嘴做成可拆卸并能单独更换的结构,在需要拆卸时只需要将喷头组件邻近出口的喷嘴部分拆下即可,仅涉及到局部零件的拆卸,使得更换较为快捷。
[0010]进一步地,生物打印机喷头组件包括由多个不同规格的喷嘴组成的喷嘴套件组,所述外喷嘴和所述内喷嘴从所述喷嘴套件组中选出。
[0011]在该改进的技术方案中,通过更换不同规格的内喷嘴和外喷嘴,就能够使喷头组件喷出不同尺寸的颗粒和不同厚度的包裹层,以实现可控包裹。
[0012]进一步地,在所述第二材料通道的出口处,所述外喷嘴的出口低于所述内喷嘴的出口。
[0013]在该改进的技术方案中,外喷嘴延长部分能够进一步沿着朝向第一材料通道出口的方向渐缩,从而引导第二材料继续向第一材料的方向汇聚,以便更加可靠和充分地包裹第一材料。
[0014]进一步地,所述外喷嘴包括第一引导部,所述内喷嘴包括第二引导部,所述第一引导部和所述第二引导部邻近于所述喷头组件的出口设置,所述第一引导部和所述第二引导部之间的第一环形空间沿着朝向所述第一材料通道出口的方向是渐缩的。
[0015]在该改进的技术方案中,第二材料通道在邻近于出口处沿着朝向第一材料通道出口的方向是渐缩的,可以引导第二材料在喷出的过程中进一步向第一材料汇聚,从而在第一材料通道的出口处对第一材料进行包裹,从而尽量避免第一材料喷出时由于机械摩擦力的作用而受到损伤。
[0016]进一步地,所述外喷嘴还包括与所述第一引导部连接的第一主体部,所述内喷嘴还包括与所述第二引导部连接的第二主体部,所述第一主体部和所述第二主体部之间的第二环形空间至少部分朝向所述第二材料通道出口的方向是渐缩的。
[0017]在该改进的技术方案中,将第一主体部和第二主体部之间的环形空间设计为至少部分渐缩的形式,可以进一步增加第二材料的压力以增大流速,从而使第二材料在第二材料通道内流动更顺畅,不容易堵塞,而且在第一材料通道出口处对第一材料的包裹更加充分、均勾。
[0018]进一步地,所述第一材料通道在所述第一环形空间中的部分为细长的,所述第一材料通道在所述第二环形空间中的部分至少局部朝向所述第一材料通道出口的方向是渐缩的。
[0019]在该改进的技术方案中,将第一材料通道邻近于出口处设计为细长通道,能够引导第一材料更顺畅地喷出以被第二材料包裹。
[0020]在本实用新型中,生物打印机能够通过获得优质的生物打印材料,从而使制作的各种生物构建体保持较高的活性和较长的寿命。
[0021]进一步地,生物打印机还包括压力调节装置,用于控制所述第一材料供应源和所述第二材料供应源内的压力。
[0022]在该改进的技术方案中,通过设置压力调节装置,能够控制第一材料和第二材料以不同的速度从出口喷出。
[0023]进一步地,生物打印机还包括用于控制所述第一材料供应源和所述第二材料供应源的温度的温控装置。
[0024]在该改进的技术方案中,通过设置温控装置,有利于在打印过程中保持生物材料的活性,尤其是在采用高黏度的生物打印材料时,能够提高流动性,尽量避免由于温度较低而导致喷嘴堵塞的现象,从而提高打印效率。
[0025]进一步地,生物打印机还包括用于对所述喷头组件的初始打印位置进行判断的位置检测装置。
[0026]在该改进的技术方案中,通过设置位置检测装置,能够在打印前对打印平台的高度进行判断,以确定喷头组件的初始打印位置,从而获得较高的打印精度。
[0027]由此,基于上述技术方案,本实用新型的生物打印机的喷头组件采用内外喷嘴双层同轴设置的结构形式,且内喷嘴的第一通道形成第一材料通道,外喷嘴和内喷嘴之间的环形空间形成第二材料通道,能够使从第二材料通道出口喷出的第二材料包裹从第一材料通道出口喷出的第一材料,以形成生物打印材料的流体打印单元对细胞进行保护,从而减少在打印过程中由于受到挤出压力和摩擦力而造成细胞损伤,进而提高细胞的存活率,具有较高的可靠性;而且第二材料通道在邻近于第一材料通道的出口同轴环绕第一材料通道的形式,有利于使第二材料更加均匀地包裹在第一材料之外,尽量避免薄厚不均的现象,以形成质量较高的流体打印单元。
【附图说明】
[0028]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明仅用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0029]图1为本实用新型生物打印机的喷头组件的一个实施例的结构示意图;
[0030]图2为图1所示生物打印机的喷头组件的喷嘴部分的放大图;
[0031]图3为图1所示生物打印机的喷头组件中流体打印单元流出的状态示意图;
[0032]图4为本实用新型生物打印机的一个实施例的结构示意图;
[0033]图5为图4所示生物打印机的温控装置的结构示意图。
[0034]附图标记说明
[0035]I—外喷嘴;11 一第一引导部;12 —第一主体部;2—内喷嘴;21 —第二引导部;22 —第二主体部;3 —连接管;4一第一材料供应管;5 —外喷嘴固定部;6 —连接件;7 —固定板;8—安装支座;9 一温控装置;91 一制冷片;92 —散热器;93—散热风扇;31 —第一材料供应源;32—第二材料供应源;33 —滑槽;13—
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