一種細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置和3d打印機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置和3D打印機(jī)，解決現(xiàn)有采用噴墨打印機(jī)打印輸出細(xì)胞時存在的噴嘴內(nèi)徑過小導(dǎo)致打印輸出細(xì)胞受損或噴嘴堵塞的技術(shù)問題。包括細(xì)胞液存儲倉、固定架和壓電噴頭；細(xì)胞液存儲倉和壓電噴頭固定在固定架上，且細(xì)胞液存儲倉的出口與壓電噴頭的輸入端連接；壓電噴頭包括腔體、內(nèi)電極、外電極和脈沖驅(qū)動電路；腔體為一玻璃管，玻璃管的末端縮口成為噴嘴；內(nèi)電極位于腔體中段的外壁；在內(nèi)電極的外層附有壓電陶瓷；外電極位于壓電陶瓷的外層；內(nèi)電極和外電極分別通過電極引線與脈沖驅(qū)動電路的輸出端連接；其中，噴嘴的直徑為80微米-140微米。
【專利說明】
一種細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置和3D打印機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于生物3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置和3D打印機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]生物3D打印是以計算機(jī)三維模型為基礎(chǔ)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型的方法，定位裝配生物材料或活細(xì)胞，制造人工植入支架、組織器官和醫(yī)療輔具等生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)品的3D打印技術(shù)。
[0003]生物3D打印的打印頭有兩種類型，一種是用于生物支架材料打印輸出，另一種是用于細(xì)胞打印輸出。在細(xì)胞打印輸出中，不同的生物體細(xì)胞大小不同，即使在同一生物體的相同組織中，細(xì)胞的大小也不一樣，同一個細(xì)胞，處在不同的發(fā)育階段，其大小也會發(fā)生改變。大多數(shù)細(xì)胞的直徑在IΟμπι-1 ΟΟμπι的范圍內(nèi)，而打印輸出的噴嘴直徑應(yīng)該為細(xì)胞直徑的2-3 倍。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，細(xì)胞打印輸出采用的是噴墨打印輸出方式，結(jié)合壓電噴頭，能精確控制細(xì)胞液的輸出精度;但為了獲得更小的墨滴體積，以達(dá)到更高的分辨率，噴墨打印機(jī)噴孔的內(nèi)徑已經(jīng)變得愈來愈小，例如，液滴為14pL的噴嘴內(nèi)徑對應(yīng)為30μηι，液滴為1pL的噴嘴內(nèi)徑對應(yīng)為20μπι，這使得噴墨打印機(jī)噴頭打印輸出細(xì)胞存在如下問題:噴嘴直徑過小，不能滿足大多數(shù)細(xì)胞打印輸出，造成細(xì)胞損傷或噴嘴堵塞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型提供了一種細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置和3D打印機(jī)，解決現(xiàn)有采用噴墨打印機(jī)打印輸出細(xì)胞時存在的噴嘴內(nèi)徑過小導(dǎo)致打印輸出細(xì)胞受損或噴嘴堵塞的技術(shù)問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0007]提出一種細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，包括細(xì)胞液存儲倉、固定架和壓電噴頭；所述細(xì)胞液存儲倉和所述壓電噴頭固定在所述固定架上，且所述細(xì)胞液存儲倉的出口與所述壓電噴頭的輸入端連接;所述壓電噴頭包括腔體、內(nèi)電極、外電極和脈沖驅(qū)動電路;所述腔體為一玻璃管，所述玻璃管的末端縮口成為噴嘴;所述內(nèi)電極位于所述腔體中段的外壁；在所述內(nèi)電極的外層附有壓電陶瓷;所述外電極位于所述壓電陶瓷的外層;所述內(nèi)電極和所述外電極分別通過電極引線與所述脈沖驅(qū)動電路的輸出端連接;其中，所述噴嘴的直徑為80微米-140微米。
[0008]進(jìn)一步的，在所述腔體的外圍的左段、中段和右段分別安裝有上端套、保護(hù)套和噴嘴套。
[0009]進(jìn)一步的，所述上端套和所述噴嘴套以螺紋連接所述保護(hù)套。
[0010]進(jìn)一步的，所述腔體與所述上端套、所述保護(hù)套和所述噴嘴套之間填充有硅膠。[0011 ]進(jìn)一步的，所述裝置還包括過濾器;所述過濾器一端通過軟管與氣栗連接，另一端連接所述細(xì)胞液存儲倉。
[0012]進(jìn)一步的，所述軟管為醫(yī)用級軟管。
[0013]進(jìn)一步的，所述過濾器為孔徑小于等于5微米的醫(yī)用過濾器。
[0014]進(jìn)一步的，所述細(xì)胞液存儲倉為醫(yī)用注射筒改裝制作。
[0015]進(jìn)一步的，所述內(nèi)電極為一層金屬膜。
[0016]提出一種3D打印機(jī)，包括細(xì)胞打印輸出的噴頭裝置;所述細(xì)胞打印輸出的噴頭裝置固定于所述3D打印機(jī)的噴頭支架上;所述細(xì)胞打印輸出的噴頭裝置包括細(xì)胞液存儲倉、固定架和壓電噴頭;所述細(xì)胞液存儲倉和所述壓電噴頭固定在所述固定架上，且所述細(xì)胞液存儲倉的出口與所述壓電噴頭的輸入端連接;所述壓電噴頭包括腔體、內(nèi)電極、外電極和脈沖驅(qū)動電路;所述腔體為一玻璃管，所述玻璃管的末端縮口成為噴嘴;所述內(nèi)電極位于所述腔體中段的外壁;在所述內(nèi)電極的外層附有壓電陶瓷;所述外電極位于所述壓電陶瓷的外層;所述內(nèi)電極和所述外電極分別通過電極引線與所述脈沖驅(qū)動電路的輸出端連接;其中，所述噴嘴的直徑為80微米-140微米。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本申請?zhí)岢龅募?xì)胞打印輸出的噴頭裝置和3D打印機(jī)中，壓電噴頭的噴嘴直徑為80微米-140微米，能夠滿足細(xì)胞打印輸出，不會因?yàn)檫^小而造成細(xì)胞損傷或噴嘴堵塞;整體結(jié)構(gòu)簡單，脈沖驅(qū)動電路施加脈沖電壓后，壓電陶瓷發(fā)生形變而擠壓玻璃管，從而從噴嘴噴射出細(xì)胞液微滴，通過改變脈沖寬度和/或幅度能夠控制微滴的大小，即實(shí)現(xiàn)精確定量控制細(xì)胞打印輸出的效果，又解決現(xiàn)有采用噴墨打印機(jī)打印輸出細(xì)胞時存在的噴嘴內(nèi)徑過小導(dǎo)致打印輸出細(xì)胞受損或噴嘴堵塞的技術(shù)問題。
[0018]結(jié)合附圖閱讀本實(shí)用新型實(shí)施方式的詳細(xì)描述后，本實(shí)用新型的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的細(xì)胞打印輸出的噴頭裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提出的壓電噴頭的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
[0022 ]如圖1所示，本申請?zhí)岢龅募?xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，包括細(xì)胞液存儲倉2、固定架3和壓電噴頭4;細(xì)胞液存儲倉2和壓電噴頭4通過存儲倉固定卡301和噴頭固定卡302固定在固定架3上，且細(xì)胞液存儲倉的出口與壓電噴頭的輸入端連接。
[0023]如圖2所示，壓電噴頭4包括腔體408、內(nèi)電極406、外電極407和脈沖驅(qū)動電路;腔體408為一玻璃管，玻璃管的末端縮口成為噴嘴409;內(nèi)電極406位于腔體中段的外壁;在內(nèi)電極406的外層附有壓電陶瓷405;外電極407位于壓電陶瓷405的外層；內(nèi)電極和外電極分別通過電極引線410與脈沖驅(qū)動電路的輸出端連接;其中，噴嘴的直徑為80微米-140微米。
[0024]細(xì)胞液存儲倉2內(nèi)存儲打印的細(xì)胞液，可由醫(yī)用注射筒改裝制作。內(nèi)電極406以金屬膜的形式附著在腔體外壁。
[0025]使用本申請?zhí)岢龅募?xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置時，脈沖驅(qū)動電路輸出脈沖電壓，脈沖電壓通過電極引線410發(fā)送至內(nèi)電極406和外電極407，使得處于內(nèi)電極和外電極之間的壓電陶瓷405發(fā)生形變而擠壓玻璃管的薄壁，從而噴射出細(xì)胞液微滴。壓電噴頭的噴嘴直徑為80微米-140微米，能夠滿足細(xì)胞打印輸出，不會因?yàn)檫^小而造成細(xì)胞損傷或噴嘴堵塞，同時，通過改變脈沖寬度和/或脈沖幅度的方式能夠控制微滴的大小，從而即實(shí)現(xiàn)精確定量控制細(xì)胞打印輸出的效果;又解決了現(xiàn)有采用噴墨打印機(jī)打印輸出細(xì)胞時存在的噴嘴內(nèi)徑過小導(dǎo)致打印輸出細(xì)胞受損或堵塞噴嘴的技術(shù)問題。
[0026]具體的，如圖2所示，壓電噴頭4中，在腔體408的外圍的左段、中段和右段分別安裝有金屬材質(zhì)的上端套401、保護(hù)套402和噴嘴套403。上端套401和噴嘴套403以螺紋連接保護(hù)套402。
[0027]在腔體408與上端套、保護(hù)套和噴嘴套之間填充有硅膠404。
[0028]如圖1所示，該裝置還包括過濾器I;過濾器I的一端通過軟管與氣栗連接，另一端連接細(xì)胞液存儲倉2。在正常打印或待機(jī)過程中，氣栗抽氣提供一定的負(fù)壓，以保持細(xì)胞液不會因?yàn)樽陨硪褐鶋毫Χ孕辛鞒?。在需要清洗壓電噴頭4或細(xì)胞液存儲倉2時，氣栗注氣至正壓。
[0029]軟管采用醫(yī)用級軟管。過濾器為孔徑小于等于5微米的醫(yī)用過濾器。
[0030]基于上述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，本申請還提出一種3D打印機(jī)，該3D打印機(jī)的噴頭支架上固定上述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置。該3D打印機(jī)用于細(xì)胞打印輸出時，能精確定量控制細(xì)胞打印輸出，又避免使用噴墨打印機(jī)用于細(xì)胞打印輸出時存在的噴嘴內(nèi)徑過小導(dǎo)致的細(xì)胞受損或噴嘴堵塞等技術(shù)問題。
[0031]應(yīng)該指出的是，上述說明并非是對本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，其特征在于，包括細(xì)胞液存儲倉、固定架和壓電嗔頭； 所述細(xì)胞液存儲倉和所述壓電噴頭固定在所述固定架上，且所述細(xì)胞液存儲倉的出口與所述壓電噴頭的輸入端連接； 所述壓電噴頭包括腔體、內(nèi)電極、外電極和脈沖驅(qū)動電路;所述腔體為一玻璃管，所述玻璃管的末端縮口成為噴嘴;所述內(nèi)電極位于所述腔體中段的外壁;在所述內(nèi)電極的外層附有壓電陶瓷;所述外電極位于所述壓電陶瓷的外層;所述內(nèi)電極和所述外電極分別通過電極引線與所述脈沖驅(qū)動電路的輸出端連接； 其中，所述噴嘴的直徑為80微米-140微米。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，其特征在于，在所述腔體的外圍的左段、中段和右段分別安裝有上端套、保護(hù)套和噴嘴套。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，其特征在于，所述上端套和所述噴嘴套以螺紋連接所述保護(hù)套。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，其特征在于，所述腔體與所述上端套、所述保護(hù)套和所述噴嘴套之間填充有硅膠。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，其特征在于，所述裝置還包括過濾器;所述過濾器一端通過軟管與氣栗連接，另一端連接所述細(xì)胞液存儲倉。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，其特征在于，所述軟管為醫(yī)用級軟管。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，其特征在于，所述過濾器為孔徑小于等于5微米的醫(yī)用過濾器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，其特征在于，所述細(xì)胞液存儲倉為醫(yī)用注射筒改裝制作。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置，其特征在于，所述內(nèi)電極為一層金屬膜。10.—種3D打印機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9任一項所述的細(xì)胞打印輸出的壓電噴頭裝置;所述細(xì)胞打印輸出的噴頭裝置固定于所述3D打印機(jī)的噴頭支架上。
【文檔編號】C12M1/00GK205443250SQ201521067100
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月21日
【發(fā)明人】王紅, 薛斌, 胡海龍
【申請人】青島尤尼科技有限公司