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，可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，包括生物打印机喷头组件和打印材料供应源，所述喷头组件内设有第一流道和第二流道，所述打印材料供应源用于向第一流道和第二流道供应打印材料，所述第一流道的出口与所述第二流道的出口相邻，所述第二流道的出口被构造成使从其喷出的第二材料朝向从所述第一流道的出口出来的第一材料运动，使得从所述第二流道出口喷出的第二材料与从所述第一流道出口喷出的第一材料组合在一起而形成流体打印单元。
[0007]在这个技术方案中，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组合在一起。优选地可以使第二材料包裹着第一材料，以形成生物打印材料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。
[0008]进一步地，所述第二流道沿着朝向其出口方向至少部分是渐缩的。
[0009]在该改进的技术方案中，第二流道至少部分是渐缩的，能够增加第二材料的压力以提高其流速，使得第二材料在第二流道内的流动更顺畅，进而在第一流道的出口处更好地包裹第一材料。
[0010]进一步地，所述第二流道在邻近于所述第一流道出口处是渐缩的[0011 ]在该改进的技术方案中，第二流道邻近于所述第一流道出口处是渐缩的，能够在邻近于出口的位置给第二材料沿着朝向第一材料的方向施加压力，以引导第二材料向着第一材料的方向喷出，从而更好地包裹第一材料。
[0012]进一步地，所述第二流道在邻近于所述第一流道出口处沿着朝向其出口方向截得的剖面为锥形。
[0013]在该改进的技术方案中，将第二流道邻近第一流道出口的剖面设计为锥形的，对第二材料具有较好的引导作用，而且能使第二材料在同一高度上的流速相同，从而使到达第二流道出口处的流速也基本相同，进而实现第二材料均匀地包裹第一材料。
[0014]进一步地，生物打印机喷头组件包括喷头主体和延长杆，所述第一流道与所述喷头主体的出口连通，所述延长杆邻近所述喷头主体的出口设置，所述延长杆与所述喷头主体相邻近的端面上设有敞口凹部，所述喷头主体的出口伸入到所述敞口凹部中，在所述喷头主体的外壁与所述敞口凹部的内壁之间的环形空间用作所述第二流道。
[0015]在该第一实施例的技术方案中，通过在延长杆与喷头主体相邻近的端面上设置渐缩的敞口凹部，喷头主体的出口与敞口凹部的出口之间形成包裹腔，第二材料能够通过喷头主体外壁与敞口凹部之间形成第二流道进入包裹腔，并包裹从喷头主体中喷出的第一材料，从而形成流体打印单元，流体打印单元在该敞口凹部内流动，敞口凹部有利于汇聚混合流体，保证包裹腔内混合流体的流向更加稳定。
[0016]进一步地，所述敞口凹部的内壁斜度大于所述喷头主体的外壁斜度。
[0017]在该第一实施例的改进技术方案中，敞口凹部的内壁斜度大于所述喷头主体的外壁斜度，能够在喷头主体邻近第一流道出口的外壁与敞口凹部的内壁之间形成渐缩的第二流道，从而实现更好的包裹效果。
[0018]进一步地，在所述第二流道的出口处，所述敞口凹部的内壁低于所述喷头主体的外壁。
[0019]在该第一实施例的改进技术方案中，敞口凹部的内壁低于喷头主体的外壁，这样敞口凹部形成的延长部分能够进一步沿着朝向第一流道出口的方向渐缩，从而引导第二材料进一步向第一材料汇聚，以便更加充分地包裹第一材料。
[0020]进一步地，生物打印机喷头组件包括具有第一通道的外喷嘴和具有第二通道的内喷嘴，所述内喷嘴设在所述第一通道内，且所述第二通道形成所述第一流道，在所述外喷嘴的内壁和所述内喷嘴的外壁之间的环形空间用作所述第二流道。
[0021]在该第二实施例的技术方案中，通过采用内外两层喷嘴结构，可以引导第二材料在喷出的过程中不断向第一材料汇聚，从而在喷嘴的出口处对第一材料进行包裹，从而尽量避免第一材料从喷嘴出口喷出时由于机械摩擦力的作用而受到损伤。
[0022]进一步地，在所述第二流道的出口处，所述外喷嘴的内壁低于所述内喷嘴的外壁。
[0023]在该第二实施例的改进技术方案中，外喷嘴的内壁低于内喷嘴的外壁，这样外喷嘴延长部分能够进一步沿着朝向第一流道出口的方向渐缩，从而引导第二材料进一步向第一材料汇聚，以便更加可靠和充分地包裹第一材料。
[0024]进一步地，所述外喷嘴的内壁斜度大于所述内喷嘴的外壁斜度。
[0025]在该第二实施例的改进技术方案中，外喷嘴的内壁斜度大于内喷嘴的外壁斜度，能够使第二流道邻近于第一流道出口处沿着朝向第一流道出口的方向是渐缩的，以引导第二材料在喷出的过程中进一步向中心汇聚，从而更好地实现包裹。
[0026]进一步地，打印材料供应源包括第一材料供应源和第二材料供应源，所述第一材料供应源用于向第一流道供应第一材料，所述第二材料供应源用于向第二流道供应第二材料，第一材料和第二材料可以相同也可以不同。
[0027]在该技术方案中，通过为第一和第二流道分别设置独立的材料供应源，可以实现同种材料或者多种材料的打印选择。
[0028]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