生物打印機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生物打印領域，尤其涉及一種生物打印機。
【背景技術】
[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胞溶液)打印成為設計的三維結構體，區(qū)別于普通的3D打印技術，生物3D打印技術生產(chǎn)的生物組織或器官還具有一定的生物學功能，需為細胞和組織的進一步生長提供條件，正是由于上述特性，生物3D打印技術在發(fā)展中，面臨著很多特定的技術問題。
[0003]其中，在生物3D打印領域，將細胞作為打印材料的技術稱為細胞三維打印技術，人們可以利用細胞和生物相容性材料制成生物墨汁，噴頭移動并將生物墨汁噴出，通過程序控制噴頭運動打印生物墨水，將生物墨汁按照預設的目標打印物體的三維構建數(shù)字模型打印成型。
[0004]現(xiàn)有技術的不足之處在于:現(xiàn)有的生物打印材料噴頭的流通面積是恒定的，若需對生物打印材料流體的流量進行調(diào)節(jié)，只能依賴于前端的擠出裝置進行調(diào)節(jié)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為克服以上技術缺陷，本實用新型解決的技術問題是提供一種生物打印機，其中在噴頭組件中的流通面積為可調(diào)節(jié)的，從而使得生物打印機噴出的生物打印材料流量可調(diào)。
[0006]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種生物打印機，包括打印材料供應源和噴頭組件，該噴頭組件包括具有通道的安裝塊和安裝在所述通道中的噴頭，所述安裝塊內(nèi)設有第一流道，所述第一流道的一端設有與所述通道相通的端口，所述打印材料供應源用于向第一流道供應打印材料;所述噴頭包括分別遠離和靠近所述通道的出口的等徑部和縮徑部，所述縮徑部與所述通道之間形成第二流道，所述縮徑部能夠與所述端口之間形成開口，所述開口用于連通所述第一流道和第二流道，所述等徑部能夠封堵所述端口。
[0007]在這個技術方案中，通過在第一流道的一端設置與通道相通的端口，并將噴頭設計成由等徑部和縮徑部組成的結構形式，噴頭組件中的流通面積可通過改變縮徑部與端口的相對位置來調(diào)節(jié)，進而調(diào)節(jié)生物打印材料流體的流量，這樣調(diào)整方便且易于使用。
[0008]優(yōu)選地，還具有包括多個備選噴頭的噴頭套件，所述多個備選噴頭彼此具有不同長度的所述等徑部和所述縮徑部，所述噴頭從所述多個備選噴頭中選出，以便實現(xiàn)以下狀態(tài)中的一個:
[0009]全封堵狀態(tài):在所述全封堵狀態(tài)下，所述等徑部完全封堵所述端口；
[0010]部分封堵狀態(tài):在所述部分封堵狀態(tài)下，所述等徑部部分封堵所述端口；
[0011 ]全開狀態(tài):在所述全開狀態(tài)下，所述端口全部地與所述縮徑部相對。
[0012]在該優(yōu)選的技術方案中，通過更換具有不同長度的等徑部和縮徑部的噴頭，不同的噴頭的縮徑部與端口之間的位置關系不同，即可實現(xiàn)全封堵狀態(tài)、部分封堵狀態(tài)以及全開狀態(tài)中的一個，繼而實現(xiàn)噴頭組件的流通面積的調(diào)節(jié)。
[0013]優(yōu)選地，所述噴頭能夠在所述通道中可動，用于調(diào)節(jié)所述縮徑部與所述第一流道的端口之間的相對位置，以實現(xiàn)在以下狀態(tài)之間的切換:
[0014]全封堵狀態(tài):在所述全封堵狀態(tài)下，所述等徑部完全封堵所述端口；
[0015]部分封堵狀態(tài):在所述部分封堵狀態(tài)下，所述等徑部部分封堵所述端口；
[0016]全開狀態(tài):在所述全開狀態(tài)下，所述端口全部地與所述縮徑部相對。
[0017]在該改進的技術方案中，將噴頭在通道中設計成可動結構，噴頭與通道之間的位置關系發(fā)生改變，從而改變噴頭的縮徑部與端口之間的位置關系，即可實現(xiàn)全封堵狀態(tài)、部分封堵狀態(tài)以及全開狀態(tài)之間的切換，繼而實現(xiàn)噴頭組件的流通面積的動態(tài)可調(diào)，進而實現(xiàn)生物打印材料流體的流量動態(tài)可調(diào)。
[0018]進一步地，噴頭在通道中是可伸縮的。
[0019]在該改進的技術方案中，將噴頭在通道中進一步地設計成可伸縮的結構，通過改變噴頭在通道中的伸縮長度，從而改變噴頭的縮徑部與端口之間的位置關系，即可實現(xiàn)全封堵狀態(tài)、部分封堵狀態(tài)以及全開狀態(tài)之間的切換，繼而實現(xiàn)噴頭組件的流通面積的動態(tài)可調(diào)，進而實現(xiàn)生物打印材料流體的流量動態(tài)可調(diào)。
[0020]進一步地，所述噴頭是可平動的。
[0021]在該改進的技術方案中，將噴頭在通道中進一步地設計成可平動的結構，通過改變噴頭在通道中平動，從而改變噴頭的縮徑部與端口之間的位置關系，即可實現(xiàn)全封堵狀態(tài)、部分封堵狀態(tài)以及全開狀態(tài)之間的切換，繼而實現(xiàn)噴頭組件的流通面積的動態(tài)可調(diào)，進而實現(xiàn)生物打印材料流體的流量動態(tài)可調(diào)。
[0022]進一步地，所述縮徑部朝向所述噴頭的出口是漸縮的。
[0023]在該改進的技術方案中，將縮徑部設計成朝向出口是漸縮的結構形式，有利于對進入第二流道后的第二材料進行導向，使得第二材料更易于包裹在從第三流道流出的第一材料上。
[0024]進一步地，所述縮徑部的沿著朝向所述噴頭的出口方向截得的剖面為錐形。
[0025]在該改進的技術方案中，將縮徑部進一步地設計成錐形的結構形式，使得進入第二流道后的第二材料分布更加均勻，繼而使得第二材料更均勻地包裹在從第三流道流出的第一材料上，而且錐形易于加工。
[0026]進一步地，所述噴頭內(nèi)設有第三流道，用于與所述噴頭的出口連通。
[0027]在該改進的技術方案中，在噴頭中設置第三流道，這樣在噴頭出口處與第二流道一起形成了兩條流道，可以向噴頭供給兩種類型的生物打印材料流體，進而形成混合的生物打印單元。
[0028]進一步地，所述通道包括等徑段和過渡段，所述等徑段通過所述過渡段與所述通道的出口相通，所述等徑部設置在所述等徑段內(nèi)，所述過渡段朝向所述通道的出口是漸縮的，在所述噴頭的出口與所述通道的出口之間形成一腔室，通過第二流道的第二材料在腔室中包裹通過所述第三流道從所述噴頭的出口噴出的第一材料以形成流體打印單元。
[0029]在該改進的技術方案中，第二材料通過第二流道進入該腔室并包裹噴頭中噴出的第一材料，從而形成流體打印單元，流體打印單元在該漸縮的過渡段內(nèi)流動，有利于匯聚流體，保證腔室內(nèi)由第二材料包裹第一材料形成的流體打印單元的流向更加穩(wěn)定，避免其擴散于第二流道。
[0030]進一步地，第二流道從過渡段至噴頭的出口位置是漸縮的。
[0031]在該改進的技術方案中，第二流道從過渡段至噴頭的出口是漸縮的結構形式，有利于在第二流道中將第二材料匯聚到噴頭出口，且避免第二材料過厚地包裹第一材料。
[0032]進一步地，打印材料供應源用于向第一流道和所述第三流道供應打印材料。
[0033]在該改進的技術方案中，打印材料供應源可以為第一流道和第三流道供應的打印材料，可以實現(xiàn)多流道的打印效果。
[0034]進一步地，材料供應源包括第一材料供應源和第二材料供應源，所述第一材料供應源用于向所述第三流道供應第一材料，所述第二材料供應源用于向所述第一流道供應第二材料，所述第一和第二材料可以相同也可以不同。
[0035]在該改進的技術方案中，可以為第一和第三流道分別設置獨立的打印材料供應源，使得可以實現(xiàn)對這兩個流道的獨立供給。
[0036]基于上述技術方案，本實用新型提供了一種生物打印機，該生物打印機的噴頭組件通過在第一流道的一端設置與通道相通的端口，并將噴頭設計成由等徑部和縮徑部組成的結構形式，噴頭組件的流通面積可通過縮徑部與端口的相對位置變化來調(diào)節(jié)，進而調(diào)節(jié)噴頭的流通面積，進而調(diào)節(jié)噴頭噴出的生物打印材料流體的流量，這樣調(diào)整方便且易于實現(xiàn)，具有較好的可實施性。
【附圖說明】
[0037]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明僅用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0038]圖1為本實用新型生物打印機噴頭組件在全封堵狀態(tài)下的結構示意圖；
[0039]圖2為本實用新型生物打印機噴頭組件在部分封堵狀態(tài)下的結構示意圖；
[0040]圖3為本實用新型生物打印機噴頭組件在全開狀態(tài)下的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041]下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
[0042]本實用新型的具體實施例是為了便于對本實用新型的構思、所解決的技術問題、構成技術方案的技術特征和帶來的技術效果有更進一步的說明。需要說明的是，對于這些實施例的說明并不構成對本實用新型的限定。此外，下面所述的本實用新型的實施例中涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0043]考慮到現(xiàn)有的生物打印機噴頭組件的生物打印材料供料管的流通面積固定，若需對流量進行調(diào)節(jié)，只能依賴于前端的擠出裝置進行調(diào)節(jié)。本實用新型設計了一種生物打印機，該生物打印機的噴頭組件通過在第一流道的一端設置與通道相通的端口，并將噴頭設計成由等徑部和縮徑部組成的結構形式，噴頭組件的流通面積的調(diào)節(jié)可通過改變縮徑部與端口的相對位置來實現(xiàn)，進而實現(xiàn)打印機出口端的生物打印材料流體的流量調(diào)節(jié)，這樣調(diào)整方便，易于實現(xiàn)，具有較好的可實施性。
[0044]在本實用新型的生物打印機一個示意性實施例中，如圖1?圖3所示，生物打印機包括打印材料供應源和噴頭組件，打印材料供應源用于向噴頭組件供應打印材料。噴頭組件包括具有通道5的安裝塊3和安裝在通道5中的噴頭I，安裝塊3內(nèi)設有第一流道4，第一流道4的一端設有與通道5相通的端口 41，噴頭I包括分別遠離和靠近通道5的出口 6的等徑部12和縮徑部13。打印材料供應源用于向第一流道4供應生物打印材料流體。
[0045]可選地，噴頭I內(nèi)設有第三流道11，用于向噴頭I的出口供應生物打印材料流體。第一流道4和第三流道11既可供應單一種類的生物打印材料流體，也可以用于分別供應不同種類的生物打印材料流體，例如第一材料和第二材料，例如第三流道11用于供應第一材料，第一流道4用于供應包裹第一材料的第二材料。打印材料供應源可以包括第一材料供應源和第二材料供應源，第一材料供應源用于向第三流道11供應第一材料，第二材料供應源用于第一流道4供應第二材料。
[0046]其中，關于第一材料和第二材料，一種優(yōu)選的實施方式是第一材料為含有細胞的打印材料(例如生物墨汁)，第二材料是未包含有細胞的打印材料，在此實施方式中，更優(yōu)選地，第二材料是具有溫敏特性的材料，尤其是具有溫敏特性和一定黏度的生物相容性材料(例如水凝膠)。當然，作為另一種實施方式，第一材料是未包含有細胞的打印材料，而第二材料為包含有細胞的打印材料，在其余實施方式中，