温控型细胞打印喷头的制作方法
【专利摘要】一种温控型细胞打印喷头，包括：支架，设置于支架上的带温度传感器的加热装置和喷射器驱动装置，以及设置于加热装置内的喷射器，所述喷射器驱动装置包括电机、推进板以及设置在该推进板和电机之间的丝杠-丝母传动机构，所述推进板与喷射器的活塞杆端部配合，在电机的驱动下推动活塞杆运动，所述加热装置由固定部、活动部以及用于将活动部和固定部锁合在一起的锁紧机构组成，活动部从固定部分离后，加热装置内用于容纳喷射器的柱形容纳腔被沿该柱形容纳腔的轴线分割为两个凹槽。本喷头不但有利于整个设备的小型化；而且更换喷射器非常方便。
【专利说明】温控型细胞打印喷头
【技术领域】
[0001]本实用新型设计生物制造【技术领域】，更具体地说，是一种温控型细胞打印喷头。
【背景技术】
[0002]三维细胞打印技术是三维打印技术的一个分支，其采用细胞作为材料进行三维组装，目前的技术主要包括激光生物打印、喷墨打印以及细胞三维受控组装等。激光生物打印的成本较高，且需要激光器；喷墨打印使用改良的商用喷墨打印机打印粘度较低的细胞溶液；细胞三维受控组装利用喷头将细胞和外基质同时挤压到低温环境下的基底上，再进行层层堆积形成需要的三维结构体，利用物理交联或化学交联的方法进行固化。
[0003]申请号为201210042990.6的中国专利申请公开了一种基于分布凝胶化原理的三维细胞组装方法，其采用了分布凝胶化的方法，将物理与化学凝胶化分布执行，将一种或多种细胞分别于灭菌的温敏生物可降解材料的水溶液混合，置于无菌4°C -10°C环境下预凝胶化；在CAD模型的直接驱动下，将制备的共混物通过不同的喷头挤压/喷射，形成细胞-材料微流/微滴单元，在温控成型环境下堆积成具有一定结构的组织器官雏形。其中未提到如何进行细胞的挤压/喷射。细胞作为特殊的材料，需要对温度进行精确的控制以保持细胞具有合适的粘度，尽量减小细胞在打印过程中所承受的剪切力，而材料的粘度具有重要的影响。
[0004]申请号为200910093785.0的中国专利申请中公开了温控型细胞打印喷头，其包括支架44，设置于支架44上的带温度传感器(热电偶65)的加热装置(加热管5)和喷射器驱动装置，以及设置于加热装置5内的喷射器61，所述喷射器驱动装置包括电机41、推进板(压块43)以及设置在该推进板和电机之间的丝杠-丝母传动机构，所述推进板与喷射器的活塞杆端部配合，在电机的驱动下推动活塞杆运动。该细胞打印喷头在喷射器外周设置有加热装置和温度传感器，能够对喷射器内的温度进行精确控制使其内的含细胞的成形材料具有合适的粘度。但是该温控型细胞打印喷头的体积较大，不利于整个设备的小型化。此夕卜，这种喷头的喷射器更换操作复杂，不适于快速更换喷射器。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种温控型细胞打印喷头，该温控型细胞打印喷头不但在应用过程中能够使喷射器内的成形材料具有合适的粘度，而且体积较小，有利于整个设备的小型化，喷射器的更换操作简单方便。
[0006]本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]—种温控型细胞打印喷头，包括:支架，设置于支架上的带温度传感器的加热装置和喷射器驱动装置，以及设置于加热装置内的喷射器，所述喷射器驱动装置包括电机、推进板以及设置在该推进板和电机之间的丝杠-丝母传动机构，所述推进板与喷射器的活塞杆端部配合，在电机的驱动下推动活塞杆运动，所述加热装置由固定部、活动部以及用于将活动部和固定部锁合在一起的锁紧机构组成，活动部从固定部分离后，加热装置内用于容纳喷射器的柱形容纳腔被沿该柱形容纳腔的轴线分割为两个凹槽。
[0008]在上述的温控型细胞打印喷头中，优选地，由内到外，所述加热装置的固定部和活动部均由加热套、保温套和外套构成，加热套上设置加热棒安装孔和温度传感器安装孔。
[0009]在上述的温控型细胞打印喷头中，优选地，活动部的一个边缘通过合页连接固定部。
[0010]在上述的温控型细胞打印喷头中，优选地，所述丝杠-丝母传动机构设置在所述喷射器的活塞杆的侧面且二者相互平行。
[0011]在上述的温控型细胞打印喷头中，优选地，所述电机设置在丝杠的下端。
[0012]在上述的温控型细胞打印喷头中，优选地，所述打印喷头还包括导向装置，该导向装置包括通过滑块组合在一起且相互垂直的第一导轨和第二导轨，第一导轨沿所述丝杠安装在所述支架上，第二导轨固定在所述推进板上。
[0013]在上述的温控型细胞打印喷头中，优选地，所述锁紧机构包括转动螺栓基座、转动螺栓活动座、转动螺栓和锁紧螺母，转动螺栓基座固定在所述固定部，转动螺栓活动座固定在所述活动部，锁紧时，转动螺栓穿入转动螺栓基座和转动螺栓活动座的圆孔中，用锁紧螺母旋入转动螺栓。
[0014]本实用新型具有以下优点:
[0015]喷射器外周设置有带温度传感器的加热装置，能够精确控制注射时材料的温度，从而能够保证注射材料的粘度和性能。采用组合式加热装置，减小了喷头高度方向的尺寸，减小了喷头占用的空间，从而有利于整个设备的小型化；同时还使得更换喷射器非常方便。
[0016]将丝杠-丝母传动机构下置、与喷射器的活塞杆并排设置，和/或将电机下置后，进一步减小了喷头高度方向的尺寸，从而有利于整个设备的小型化，同时由于重心下移，使得运行更加稳定、精度更高。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是一实施例温控型细胞打印喷头的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对实用新型作进一步说明。
[0019]图1示出了本实施例温控型细胞打印喷头的结构，图中示出了两个温控型细胞打印嗔头A和B，两个温控型细胞打印嗔头A和B通过连接板C组合在一起。为展不内部结构，左侧的温控型细胞打印喷头A的加热装置呈打开状态，右侧的温控型细胞打印喷头B的加热装置2呈闭合状态。
[0020]如图1所示，本实施例中的温控型细胞打印喷头A和B包括:支架1、设置于支架I上的带温度传感器的加热装置2和喷射器驱动装置3、以及设置于加热装置2内的喷射器4。
[0021]加热装置2由固定部22、活动部21以及用于将活动部21和固定部22锁合在一起的锁紧机构24组成，活动部21的一个边缘通过合页23连接固定部22、另一个边缘设置锁紧机构24，活动部21和固定部22闭合后，加热装置2内部形成一个用于容纳喷射器4的柱形容纳腔，活动部21绕合页23转动从固定部22分离后，加热装置2内用于容纳喷射器4的柱形容纳腔被沿该柱形容纳腔的轴线分割为两个凹槽(截面呈半圆形)，这时能够方便地取出喷射器4实现喷射器的更换。反观200910093785.0中国专利申请中，在更换喷射器时，需要先手动旋转丝杆使压块上升，为安装空出足够的空间，更换完毕后，需要转动丝杆将压块下移和活塞杆端部接触，可以看出其喷射器的更换是从加热管中向上抽出/插入喷射器来实现的；这种结构使得丝杆的长度较长，约为喷射器活塞杆长度的两倍才能实现喷射器的更换，不利于整个设备的小型化，并且会影响喷头运行的稳定性。相较之200910093785.0中国专利申请中的结构，本申请的组合式结构的加热装置2，是从侧面取出喷射器4，丝杠32的长度设置的较短(约一倍喷射器活塞杆长度)即可实现喷射器的更换，从而有利于实现整个设备的小型化和有利于提高喷头运行的稳定性。
[0022]为了更好地保证注射材料的粘度和性能。加热装置2采用了以下设计:由内到外，加热装置2的固定部22由加热套221、保温套222和外套223构成，活动部21由加热套211、保温套212和外套213构成。加热套最好采用铜材制成，其上设置两个孔以放入加热棒和温度传感器进行实时加热控制。外套最好采用铝合金制成。保温套采用隔热性好的材料制成。加热套、保温套和外套可以用粘合剂进行连接固定，加热装置2应尽量密闭以达到更好的保温隔热效果。
[0023]锁紧机构24包括转动螺栓基座241、转动螺栓活动座242、转动螺栓243和锁紧螺母244，转动螺栓基座241固定在固定部22，转动螺栓活动座242固定在活动部21，将转动螺栓243穿入转动螺栓基座241和转动螺栓活动座242的圆孔中，用锁紧螺母244旋入转动螺栓243达到固定加热装置2的活动部21和固定部22。在一些实施例中，锁紧机构24也可以采用搭扣等。
[0024]喷射器驱动装置3包括步进电机31、推进板33以及设置在该推进板33和电机31之间的丝杠-丝母传动机构，丝杠-丝母传动机构包括丝杠32和丝母34，丝杠32上端通过支撑板35安装在支架I上，下端与电机31的轴联接。推进板33与喷射器4的活塞杆41端部配合，在电机31的驱动下推动活塞杆41运动。为了进一步缩小体积和提高喷头运行的稳定性，将丝杠-丝母传动机构设置在喷射器4的活塞杆41的侧面，二者(B卩，丝杠-丝母传动机构和活塞杆41)相互平行。这样能够进一步降低温控型细胞打印喷头的高度，以实现小型化，还能够使重心下移提高喷头运行的稳定性。进一步地，本实施例中还将电机31设置在丝杠32的下端，进一步降低了重心，提高了喷头运行的稳定性。此外，电机31和喷射器4之间通过螺纹传动，能够实现对材料流量的精确控制。
[0025]本实施例温控型细胞打印喷头还包括导向装置5，该导向装置5包括通过滑块52组合在一起且相互垂直的第一导轨51和第二导轨52，第一导轨51沿所述丝杠52安装在所述支架I上，第二导轨52固定在所述推进板33上。通过导向装置5的作用，推进板33能够在电机31驱动下，竖直地向下运动，能够进一步提高喷头运行的稳定性。
[0026]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种温控型细胞打印喷头，包括:支架(1)，设置于支架上的带温度传感器的加热装置(2)和喷射器驱动装置(3)，以及设置于加热装置内的喷射器(4)，所述喷射器驱动装置包括电机(31)、推进板(33)以及设置在该推进板和电机之间的丝杠-丝母传动机构(32、34)，所述推进板与喷射器的活塞杆(41)端部配合，在电机的驱动下推动活塞杆运动，其特征在于:所述加热装置(2)由固定部(22)、活动部(21)以及用于将活动部和固定部锁合在一起的锁紧机构(24)组成，活动部从固定部分离后，加热装置内用于容纳喷射器的柱形容纳腔被沿该柱形容纳腔的轴线分割为两个凹槽。
2.根据权利要求1所述的温控型细胞打印喷头，其特征在于:由内到外，所述加热装置的固定部和活动部均由加热套(213、223)、保温套(212、222)和外套(211、221)构成，加热套上设置加热棒安装孔和温度传感器安装孔。
3.根据权利要求1所述的温控型细胞打印喷头，其特征在于:活动部(21)的一个边缘通过合页(23)连接固定部(22)。
4.根据权利要求1所述的温控型细胞打印喷头，其特征在于:所述丝杠-丝母传动机构设置在所述喷射器的活塞杆(41)的侧面且二者相互平行。
5.根据权利要求4所述的温控型细胞打印喷头，其特征在于:所述电机(31)设置在丝杠(32)的下端。
6.根据权利要求1所述的温控型细胞打印喷头，其特征在于:所述打印喷头还包括导向装置(5)，该导向装置包括通过滑块(52)组合在一起且相互垂直的第一导轨(51)和第二导轨(53)，第一导轨沿所述丝杠安装在所述支架(I)上，第二导轨固定在所述推进板(33)上。
7.根据权利要求1所述的温控型细胞打印喷头，其特征在于:所述锁紧机构(24)包括转动螺栓基座(241)、转动螺栓活动座(242)、转动螺栓(243)和锁紧螺母(244)，转动螺栓基座(241)固定在所述固定部(22)，转动螺栓活动座(242)固定在所述活动部(21)，锁紧时，转动螺栓穿入转动螺栓基座和转动螺栓活动座的圆孔中，用锁紧螺母旋入转动螺栓。
【文档编号】C12M1/38GK203569103SQ201320668491
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】刘长勇, 弥胜利, 刘多静, 孙伟, 林峰, 张磊, 张婷 申请人:清华大学深圳研究生院