[发明专利]一种多通道的汇流式生物打印喷头

说明书

本发明公开了一种多通道的汇流式生物打印喷头。该汇流式生物打印喷头包括两部分：供料部分和汇流部分。通过多通道汇流方式实现生物凝胶液体材料的挤出打印，首先将多种生物液体材料通过多个管道汇流在一点从而实现液体的混合，多种液体各自由多个微压力泵从供料部抽出经由管道汇集在汇流区，经由内部管道流向电磁搅拌器，最后由电磁搅拌器流向喷头。供料部分在喷头底部通过温控装置，能够保持汇流挤出生物墨水的液态工作状态，并实现生物墨水的分层打印输出。以阀门控制微压力泵挤压动作的作为打印喷头驱动部分，然后在坐标式挤出式3D打印机中完成生物3D分层打印动作。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种挤出式的打印喷头，具体涉及一种多通道的汇流式生物打印喷头。

背景技术

生物三维打印技术是在快速打印的基础上进一步发展实现的，它结合了细胞学、计算机辅助学和生物材料学，是一种新型的工程应用技术。使用生物三维打印技术可以实现组织器官的再造，例如骨骼细胞、皮肤组织和人造耳朵等组织器官的制造，但这些还远远不能满足人类的需求。所以，生物三维打印技术是当今乃至未来的热门研究课题，是解决世界医学难题的方法之一。

在生物打印技术中，打印喷头直接影响到成品的质量。传统的3D喷头在混合多种材料后，大部分采用了挤压混合的办法，通过压力使不同的材料或者试剂相互混合，该方式容易出现材料混合不均匀，可能会导致挤压出的材料中某一特定材料的浓度过大的问题，造成成品质量不合格；少部分采用了搅拌器混合，但是传统的搅拌器因为传动轴的存在，制造复杂，安装不方便，混合效率也比较低下。因此需要对多通道汇流式喷头的搅拌器进行改进，提高输出效率与可靠性，提高成品质量。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种多通道的汇流式生物打印喷头，由微压力泵将原料从供料箱中抽取到汇流混合区，在汇流混合区域增加电磁搅拌器，解决多种材料混合不均的问题，在碰头底部设置温控装置保持挤出材料的液体状态，实现分层打印输出。

一种多通道的汇流式生物打印喷头，包括供料部分和汇流部分。

供料部分包括供料箱、抽取管道、微压力泵和汇流管道。汇流部分包括混合箱、电磁搅拌器和喷头。

混合箱固定在供料箱的底部，侧面设置有多个液体入口。抽取管道、微压力泵、汇流管道以及液体入口四者的数量一致；供料箱的多个物料区分别通过对应的抽取管道、微压力泵、汇流管道连接到混合箱上的多个液体入口；混合箱的底部设置有液体出口，电磁搅拌器设置在混合箱的液体出口与喷头之间；

所述电磁搅拌器包括通电磁体、滚子、磁石、搅拌转子和外壳；外壳的内径大于搅拌转子的外径；通电磁体固定在外壳上，4个通电磁体相互间隔90度角放置；搅拌转子同轴设置在外壳内。四个磁石分别固定在搅拌转子两条不互相垂直的直径的4个端点上；滚子设置在外壳与搅拌转子之间；通电磁体在电流的作用下产生磁场，控制磁石带动搅拌转子转动；

作为优选，所述汇流管道由软管与L型鲁尔接头连接组成。

作为优选，汇流部分还包括设置在喷头管道上的温控装置。所述温控装置包括加热部分和测温部分，测温部分用于测量喷头管道内的液体是否处于设定的温度范围内，加热部分用于将喷头管道内的液体加热到设定的温度范围内。

作为优选，温控装置的加热部分为电阻丝加热贴。

作为优选，温控装置设定的温度范围为35℃～45℃。

本发明具有以下有益效果：

1、基于传统的熔融沉积技术，设计了多通道的打印喷头，实现了对生物材料的融合，并通过混流方式挤出，完成多材料混合的生物组织打印。

2、在喷头混合箱中设置了电磁搅拌器，使用电磁力作为动力，基于偏置磁场的原理，没有传动轴，与传统的搅拌器相比，降低了工作过程中产生的热量，传动效率与可靠性更高，不会对生物材料的活性造成影响。