[发明专利]一种具有按需分配功能的喷头装置

说明书

本发明涉及一种具有按需分配功能的喷头装置，是为了解决现有的3D打印技术中颗粒的分发精度低，细胞死亡率高等问题。所述的喷头装置包括音圈电机、固定板、第一快速接头、第二快速接头、固定螺母、针头、上腔、下腔、恒压供墨回路、气压控制回路等。音圈电机作为执行元器件控制上腔中的材料挤出和颗粒成型，恒压供墨回路与上腔相连，实现墨汁持续供给，气压控制回路与下腔相连实现气压的连续控制，协调作用实现颗粒的可控、有序分发。采用本发明，可大幅度提高颗粒分发精度，对药物筛选、组织器官再生等领域具有重要的作用。

技术领域

本发明专利涉及3D生物打印领域中的喷头制造技术，涉及到一种具有按需分配功能的喷头装置。

背景技术

自2004年以来，心血管疾病的年均增速远高于国内生产总值的增速，心血管疾病患者的家庭负担日趋加重。随着社会老龄化和城市化的进程加快，心脑血管疾病开始向低龄化群体扩散，心脑血管疾病的患病率呈现增加态势，2019年《中国心血管疾病报告2018》发布，报告显示，中国心血管病患者达2.9亿，因此，研制有效的方法和手段进行心血管疾病的防治刻不容缓。

3D生物打印技术的出现为器官再生提供了可能，目前，大量的科研工作者开始进行3D生物打印技术的研究，将活性生物材料（含细胞）打印应用于组织工程和器官再生领域当中，实现了组织和器官的再生制造，但由于细胞的分发可控性差、精度低等特点，严重影响了组织和器官再生的质量，可见确保打印过程中细胞分发精度成为解决组织和器官再生的核心问题，因此，急需一种能有效的实现细胞颗粒高精度按需分配的喷头装置。

发明内容

本发明专利的目的是针对现有的挤出式3D生物打印机喷头不能实现生物颗粒的按需分配而设计，该喷头装置可实现生物颗粒的按需分配，使生物颗粒均匀分布，通过该喷头装置可更好地保护生物材料活性且具有快速、便捷的特点。

为达到以上设计目的，本发明专利采取以下设计方案：

一种具有按需分配功能的喷头装置，其特征在于，喷头装置包括音圈电机、固定板、第一快速接头、第二快速接头、固定螺母、针头、第一密封圈、第二密封圈、上腔、下腔、毛细管、往复杆气源、三联件、第一单向阀、第二单向阀、第一比例阀、第二比例阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第一压力传感器、第二压力传感器、第一喷头、第二喷头、控制器、第一恒压供墨装置、第一压力控制装置、第二恒压供墨装置、第二压力控制装置。音圈电机与往复杆连接，通过螺钉安装在固定板上，固定板与上腔通过螺钉连接，上腔与下腔之间通过小间隙配合保持同轴度要求并通过螺钉进行固定、第二密封圈进行密封，第二快速接头安装在下腔上；固定板与上腔通过螺钉连接，第一密封圈置于固定板与上腔之间，实现上腔的密封，第一快速接头安装在上腔上；本发明还包括控制喷头装置工作的气压控制回路和恒压供墨回路，该气压控制回路和恒压供墨回路由气源、三联件、比例阀、电磁阀等组成，其中第一恒压供墨回路与喷头的第一快速接头相连，为喷头上腔提供稳定不变的压力，第一压力控制回路与喷头的第二快速接头相连，为喷头下腔提供可控压力，实现颗粒大小的控制和有序分发。

所述的按需分配功能的喷头装置，所述的喷头装置的颗粒形成的原理为：上腔中的材料处于平衡状态，音圈电机的运动将打破平衡产生微滴，在外腔连续性流体的作用下克服表面张力形成颗粒。

优选音圈电机作为喷头的执行机构，可控性好且频率范围为0-50HZ。

所述的按需分配功能的喷头装置，上腔与下腔之间通过锥定位方式定位，采用螺钉进行固定。

所述的按需分配功能的喷头装置，上腔采用恒压供墨装置进行墨汁的供给，压力控制为墨汁挤出压力的临界值。

所述的按需分配功能的喷头装置，上腔的恒压供墨回路在控制器、比例阀、电磁阀、压力传感器等共同作用下构成恒压供墨回路，使气压回路中的压力保持稳定。