生物打印機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及生物打印領(lǐng)域，尤其涉及一種生物打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]生物3D打印是指通過3D打印的原理和方法，將生物材料(包括天然生物材料和合成生物材料或細(xì)胞溶液)打印成為設(shè)計(jì)的三維結(jié)構(gòu)體，區(qū)別于普通的3D打印技術(shù)，生物3D打印技術(shù)生產(chǎn)的生物組織或器官還具有一定的生物學(xué)功能，需為細(xì)胞和組織的進(jìn)一步生長(zhǎng)提供條件，正是由于上述特性，生物3D打印技術(shù)在發(fā)展中，面臨著很多特定的技術(shù)問題。
[0003]其中，在生物3D打印領(lǐng)域，將細(xì)胞作為打印材料的技術(shù)稱為細(xì)胞三維打印技術(shù)，人們可以利用細(xì)胞和生物相容性材料制成生物墨汁，噴頭移動(dòng)并將生物墨汁噴出，通過程序控制噴頭運(yùn)動(dòng)打印生物墨水，將生物墨汁按照預(yù)設(shè)的目標(biāo)打印物體的三維構(gòu)建數(shù)字模型打印成型。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中用于生物打印的噴頭為類似于注射器針頭的噴嘴，該噴嘴直接安裝在生物打印機(jī)上面。此種生物打印機(jī)的噴頭裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要用來將活性細(xì)胞填入支架材料中，但是無法在打印之前實(shí)現(xiàn)包裹。而且，在采用噴頭直接將細(xì)胞噴出至打印平臺(tái)的過程中，擠出壓力和噴嘴側(cè)壁對(duì)細(xì)胞的摩擦力會(huì)使生物墨汁中的細(xì)胞受到比較大的損傷，從而對(duì)細(xì)胞的存活率會(huì)產(chǎn)生不利影響，進(jìn)而影響生物構(gòu)建體的構(gòu)建。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為克服以上技術(shù)缺陷，本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是提供一種生物打印機(jī)，能夠?qū)⒍喾N打印材料同時(shí)打印，進(jìn)一步地，也可以使得多種打印材料在打印前組合在一起，優(yōu)選地用第二材料對(duì)作為生物墨汁的第一材料進(jìn)行周向包裹，使其也具有保護(hù)噴出的生物墨汁中的細(xì)胞盡量不受損傷。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型第一方面提供了一種生物打印機(jī)，其包括噴頭組件、第一材料供應(yīng)源和第二材料供應(yīng)源，所述噴頭組件具有第二通道的外噴嘴和具有第一材料通道的內(nèi)噴嘴，所述第一材料供應(yīng)源用于向所述第一材料通道中供應(yīng)第一材料，所述內(nèi)噴嘴同軸設(shè)在所述第二通道內(nèi)，所述外噴嘴和所述內(nèi)噴嘴之間的環(huán)形空間形成第二材料通道，所述第二材料供應(yīng)源用于向所述第二材料通道供應(yīng)第二材料，所述第二材料通道在所述第一材料通道的出口處環(huán)繞著所述第一材料通道，用于使從所述第二材料通道出口噴出的第二材料朝向從所述第一材料通道出口噴出的第一材料匯聚而組合在一起，以形成流體打印單元。
[0007]在該基本的技術(shù)方案中，第二流道能夠?qū)⒌诙牧铣谝徊牧系姆较蛞龑?dǎo)并逐漸匯聚，從而將第二材料與第一材料匯聚在一起，例如第二材料在噴頭組件的出口處能夠均勻地包裹第一材料，以形成質(zhì)量較高的流體打印單元，以對(duì)細(xì)胞進(jìn)行保護(hù)，從而減少在打印過程中由于受到擠出壓力和摩擦力而造成細(xì)胞損傷，進(jìn)而提高細(xì)胞的存活率。
[0008]進(jìn)一步地，生物打印機(jī)噴頭組件還包括第一材料供應(yīng)管和外噴嘴固定部，所述外噴嘴可拆卸地連接至所述第一外噴嘴固定部，所述內(nèi)噴嘴可拆卸地連接至所述第一材料供應(yīng)管。
[0009]在該改進(jìn)的技術(shù)方案中，將外噴嘴和內(nèi)噴嘴做成可拆卸并能單獨(dú)更換的結(jié)構(gòu)，在需要拆卸時(shí)只需要將噴頭組件鄰近出口的噴嘴部分拆下即可，僅涉及到局部零件的拆卸，使得更換較為快捷。
[0010]進(jìn)一步地，生物打印機(jī)噴頭組件包括由多個(gè)不同規(guī)格的噴嘴組成的噴嘴套件組，所述外噴嘴和所述內(nèi)噴嘴從所述噴嘴套件組中選出。
[0011]在該改進(jìn)的技術(shù)方案中，通過更換不同規(guī)格的內(nèi)噴嘴和外噴嘴，就能夠使噴頭組件噴出不同尺寸的顆粒和不同厚度的包裹層，以實(shí)現(xiàn)可控包裹。
[0012]進(jìn)一步地，在所述第二材料通道的出口處，所述外噴嘴的出口低于所述內(nèi)噴嘴的出口。
[0013]在該改進(jìn)的技術(shù)方案中，外噴嘴延長(zhǎng)部分能夠進(jìn)一步沿著朝向第一材料通道出口的方向漸縮，從而引導(dǎo)第二材料繼續(xù)向第一材料的方向匯聚，以便更加可靠和充分地包裹第一材料。
[0014]進(jìn)一步地，所述外噴嘴包括第一引導(dǎo)部，所述內(nèi)噴嘴包括第二引導(dǎo)部，所述第一引導(dǎo)部和所述第二引導(dǎo)部鄰近于所述噴頭組件的出口設(shè)置，所述第一引導(dǎo)部和所述第二引導(dǎo)部之間的第一環(huán)形空間沿著朝向所述第一材料通道出口的方向是漸縮的。
[0015]在該改進(jìn)的技術(shù)方案中，第二材料通道在鄰近于出口處沿著朝向第一材料通道出口的方向是漸縮的，可以引導(dǎo)第二材料在噴出的過程中進(jìn)一步向第一材料匯聚，從而在第一材料通道的出口處對(duì)第一材料進(jìn)行包裹，從而盡量避免第一材料噴出時(shí)由于機(jī)械摩擦力的作用而受到損傷。
[0016]進(jìn)一步地，所述外噴嘴還包括與所述第一引導(dǎo)部連接的第一主體部，所述內(nèi)噴嘴還包括與所述第二引導(dǎo)部連接的第二主體部，所述第一主體部和所述第二主體部之間的第二環(huán)形空間至少部分朝向所述第二材料通道出口的方向是漸縮的。
[0017]在該改進(jìn)的技術(shù)方案中，將第一主體部和第二主體部之間的環(huán)形空間設(shè)計(jì)為至少部分漸縮的形式，可以進(jìn)一步增加第二材料的壓力以增大流速，從而使第二材料在第二材料通道內(nèi)流動(dòng)更順暢，不容易堵塞，而且在第一材料通道出口處對(duì)第一材料的包裹更加充分、均勾。
[0018]進(jìn)一步地，所述第一材料通道在所述第一環(huán)形空間中的部分為細(xì)長(zhǎng)的，所述第一材料通道在所述第二環(huán)形空間中的部分至少局部朝向所述第一材料通道出口的方向是漸縮的。
[0019]在該改進(jìn)的技術(shù)方案中，將第一材料通道鄰近于出口處設(shè)計(jì)為細(xì)長(zhǎng)通道，能夠引導(dǎo)第一材料更順暢地噴出以被第二材料包裹。
[0020]在本實(shí)用新型中，生物打印機(jī)能夠通過獲得優(yōu)質(zhì)的生物打印材料，從而使制作的各種生物構(gòu)建體保持較高的活性和較長(zhǎng)的壽命。
[0021]進(jìn)一步地，生物打印機(jī)還包括壓力調(diào)節(jié)裝置，用于控制所述第一材料供應(yīng)源和所述第二材料供應(yīng)源內(nèi)的壓力。
[0022]在該改進(jìn)的技術(shù)方案中，通過設(shè)置壓力調(diào)節(jié)裝置，能夠控制第一材料和第二材料以不同的速度從出口噴出。
[0023]進(jìn)一步地，生物打印機(jī)還包括用于控制所述第一材料供應(yīng)源和所述第二材料供應(yīng)源的溫度的溫控裝置。
[0024]在該改進(jìn)的技術(shù)方案中，通過設(shè)置溫控裝置，有利于在打印過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時(shí)，能夠提高流動(dòng)性，盡量避免由于溫度較低而導(dǎo)致噴嘴堵塞的現(xiàn)象，從而提高打印效率。
[0025]進(jìn)一步地，生物打印機(jī)還包括用于對(duì)所述噴頭組件的初始打印位置進(jìn)行判斷的位置檢測(cè)裝置。
[0026]在該改進(jìn)的技術(shù)方案中，通過設(shè)置位置檢測(cè)裝置，能夠在打印前對(duì)打印平臺(tái)的高度進(jìn)行判斷，以確定噴頭組件的初始打印位置，從而獲得較高的打印精度。
[0027]由此，基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的生物打印機(jī)的噴頭組件采用內(nèi)外噴嘴雙層同軸設(shè)置的結(jié)構(gòu)形式，且內(nèi)噴嘴的第一通道形成第一材料通道，外噴嘴和內(nèi)噴嘴之間的環(huán)形空間形成第二材料通道，能夠使從第二材料通道出口噴出的第二材料包裹從第一材料通道出口噴出的第一材料，以形成生物打印材料的流體打印單元對(duì)細(xì)胞進(jìn)行保護(hù)，從而減少在打印過程中由于受到擠出壓力和摩擦力而造成細(xì)胞損傷，進(jìn)而提高細(xì)胞的存活率，具有較高的可靠性;而且第二材料通道在鄰近于第一材料通道的出口同軸環(huán)繞第一材料通道的形式，有利于使第二材料更加均勻地包裹在第一材料之外，盡量避免薄厚不均的現(xiàn)象，以形成質(zhì)量較高的流體打印單元。
【附圖說明】
[0028]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明僅用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0029]圖1為本實(shí)用新型生物打印機(jī)的噴頭組件的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為圖1所示生物打印機(jī)的噴頭組件的噴嘴部分的放大圖；
[0031]圖3為圖1所示生物打印機(jī)的噴頭組件中流體打印單元流出的狀態(tài)示意圖；
[0032]圖4為本實(shí)用新型生物打印機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖5為圖4所示生物打印機(jī)的溫控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]附圖標(biāo)記說明
[0035]I—外噴嘴；11 一第一引導(dǎo)部；12 —第一主體部;2—內(nèi)噴嘴;21 —第二引導(dǎo)部;22 —第二主體部；3 —連接管;4一第一材料供應(yīng)管；5 —外噴嘴固定部;6 —連接件;7 —固定板；8—安裝支座;9 一溫控裝置;91 一制冷片；92 —散熱器;93—散熱風(fēng)扇；31 —第一材料供應(yīng)源;32—第二材料供應(yīng)源;33 —滑槽；13—