一种细胞打印输出的压电喷头装置和3d打印机的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的细胞打印输出的压电喷头装置和3D打印机，解决现有采用喷墨打印机打印输出细胞时存在的喷嘴内径过小导致打印输出细胞受损或喷嘴堵塞的技术问题。包括细胞液存储仓、固定架和压电喷头；细胞液存储仓和压电喷头固定在固定架上，且细胞液存储仓的出口与压电喷头的输入端连接；压电喷头包括腔体、内电极、外电极和脉冲驱动电路；腔体为一玻璃管，玻璃管的末端缩口成为喷嘴；内电极位于腔体中段的外壁；在内电极的外层附有压电陶瓷；外电极位于压电陶瓷的外层；内电极和外电极分别通过电极引线与脉冲驱动电路的输出端连接；其中，喷嘴的直径为80微米-140微米。
【专利说明】
一种细胞打印输出的压电喷头装置和3D打印机
技术领域
[0001 ]本实用新型属于生物3D打印技术领域，具体地说，涉及一种细胞打印输出的压电喷头装置和3D打印机。
【背景技术】
[0002]生物3D打印是以计算机三维模型为基础，通过软件分层离散和数控成型的方法，定位装配生物材料或活细胞，制造人工植入支架、组织器官和医疗辅具等生物医学产品的3D打印技术。
[0003]生物3D打印的打印头有两种类型，一种是用于生物支架材料打印输出，另一种是用于细胞打印输出。在细胞打印输出中，不同的生物体细胞大小不同，即使在同一生物体的相同组织中，细胞的大小也不一样，同一个细胞，处在不同的发育阶段，其大小也会发生改变。大多数细胞的直径在IΟμπι-1 ΟΟμπι的范围内，而打印输出的喷嘴直径应该为细胞直径的2-3 倍。
[0004]现有技术中，细胞打印输出采用的是喷墨打印输出方式，结合压电喷头，能精确控制细胞液的输出精度;但为了获得更小的墨滴体积，以达到更高的分辨率，喷墨打印机喷孔的内径已经变得愈来愈小，例如，液滴为14pL的喷嘴内径对应为30μηι，液滴为1pL的喷嘴内径对应为20μπι，这使得喷墨打印机喷头打印输出细胞存在如下问题:喷嘴直径过小，不能满足大多数细胞打印输出，造成细胞损伤或喷嘴堵塞。
【发明内容】
[0005]本实用新型提供了一种细胞打印输出的压电喷头装置和3D打印机，解决现有采用喷墨打印机打印输出细胞时存在的喷嘴内径过小导致打印输出细胞受损或喷嘴堵塞的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0007]提出一种细胞打印输出的压电喷头装置，包括细胞液存储仓、固定架和压电喷头；所述细胞液存储仓和所述压电喷头固定在所述固定架上，且所述细胞液存储仓的出口与所述压电喷头的输入端连接;所述压电喷头包括腔体、内电极、外电极和脉冲驱动电路;所述腔体为一玻璃管，所述玻璃管的末端缩口成为喷嘴;所述内电极位于所述腔体中段的外壁；在所述内电极的外层附有压电陶瓷;所述外电极位于所述压电陶瓷的外层;所述内电极和所述外电极分别通过电极引线与所述脉冲驱动电路的输出端连接;其中，所述喷嘴的直径为80微米-140微米。
[0008]进一步的，在所述腔体的外围的左段、中段和右段分别安装有上端套、保护套和喷嘴套。
[0009]进一步的，所述上端套和所述喷嘴套以螺纹连接所述保护套。
[0010]进一步的，所述腔体与所述上端套、所述保护套和所述喷嘴套之间填充有硅胶。[0011 ]进一步的，所述装置还包括过滤器;所述过滤器一端通过软管与气栗连接，另一端连接所述细胞液存储仓。
[0012]进一步的，所述软管为医用级软管。
[0013]进一步的，所述过滤器为孔径小于等于5微米的医用过滤器。
[0014]进一步的，所述细胞液存储仓为医用注射筒改装制作。
[0015]进一步的，所述内电极为一层金属膜。
[0016]提出一种3D打印机，包括细胞打印输出的喷头装置;所述细胞打印输出的喷头装置固定于所述3D打印机的喷头支架上;所述细胞打印输出的喷头装置包括细胞液存储仓、固定架和压电喷头;所述细胞液存储仓和所述压电喷头固定在所述固定架上，且所述细胞液存储仓的出口与所述压电喷头的输入端连接;所述压电喷头包括腔体、内电极、外电极和脉冲驱动电路;所述腔体为一玻璃管，所述玻璃管的末端缩口成为喷嘴;所述内电极位于所述腔体中段的外壁;在所述内电极的外层附有压电陶瓷;所述外电极位于所述压电陶瓷的外层;所述内电极和所述外电极分别通过电极引线与所述脉冲驱动电路的输出端连接;其中，所述喷嘴的直径为80微米-140微米。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本申请提出的细胞打印输出的喷头装置和3D打印机中，压电喷头的喷嘴直径为80微米-140微米，能够满足细胞打印输出，不会因为过小而造成细胞损伤或喷嘴堵塞;整体结构简单，脉冲驱动电路施加脉冲电压后，压电陶瓷发生形变而挤压玻璃管，从而从喷嘴喷射出细胞液微滴，通过改变脉冲宽度和/或幅度能够控制微滴的大小，即实现精确定量控制细胞打印输出的效果，又解决现有采用喷墨打印机打印输出细胞时存在的喷嘴内径过小导致打印输出细胞受损或喷嘴堵塞的技术问题。
[0018]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施例提出的细胞打印输出的喷头装置的结构图；
[0020]图2为本实用新型实施例提出的压电喷头的结构图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
[0022 ]如图1所示，本申请提出的细胞打印输出的压电喷头装置，包括细胞液存储仓2、固定架3和压电喷头4;细胞液存储仓2和压电喷头4通过存储仓固定卡301和喷头固定卡302固定在固定架3上，且细胞液存储仓的出口与压电喷头的输入端连接。
[0023]如图2所示，压电喷头4包括腔体408、内电极406、外电极407和脉冲驱动电路;腔体408为一玻璃管，玻璃管的末端缩口成为喷嘴409;内电极406位于腔体中段的外壁;在内电极406的外层附有压电陶瓷405;外电极407位于压电陶瓷405的外层；内电极和外电极分别通过电极引线410与脉冲驱动电路的输出端连接;其中，喷嘴的直径为80微米-140微米。
[0024]细胞液存储仓2内存储打印的细胞液，可由医用注射筒改装制作。内电极406以金属膜的形式附着在腔体外壁。
[0025]使用本申请提出的细胞打印输出的压电喷头装置时，脉冲驱动电路输出脉冲电压，脉冲电压通过电极引线410发送至内电极406和外电极407，使得处于内电极和外电极之间的压电陶瓷405发生形变而挤压玻璃管的薄壁，从而喷射出细胞液微滴。压电喷头的喷嘴直径为80微米-140微米，能够满足细胞打印输出，不会因为过小而造成细胞损伤或喷嘴堵塞，同时，通过改变脉冲宽度和/或脉冲幅度的方式能够控制微滴的大小，从而即实现精确定量控制细胞打印输出的效果;又解决了现有采用喷墨打印机打印输出细胞时存在的喷嘴内径过小导致打印输出细胞受损或堵塞喷嘴的技术问题。
[0026]具体的，如图2所示，压电喷头4中，在腔体408的外围的左段、中段和右段分别安装有金属材质的上端套401、保护套402和喷嘴套403。上端套401和喷嘴套403以螺纹连接保护套402。
[0027]在腔体408与上端套、保护套和喷嘴套之间填充有硅胶404。
[0028]如图1所示，该装置还包括过滤器I;过滤器I的一端通过软管与气栗连接，另一端连接细胞液存储仓2。在正常打印或待机过程中，气栗抽气提供一定的负压，以保持细胞液不会因为自身液柱压力而自行流出。在需要清洗压电喷头4或细胞液存储仓2时，气栗注气至正压。
[0029]软管采用医用级软管。过滤器为孔径小于等于5微米的医用过滤器。
[0030]基于上述的细胞打印输出的压电喷头装置，本申请还提出一种3D打印机，该3D打印机的喷头支架上固定上述的细胞打印输出的压电喷头装置。该3D打印机用于细胞打印输出时，能精确定量控制细胞打印输出，又避免使用喷墨打印机用于细胞打印输出时存在的喷嘴内径过小导致的细胞受损或喷嘴堵塞等技术问题。
[0031]应该指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种细胞打印输出的压电喷头装置，其特征在于，包括细胞液存储仓、固定架和压电嗔头； 所述细胞液存储仓和所述压电喷头固定在所述固定架上，且所述细胞液存储仓的出口与所述压电喷头的输入端连接； 所述压电喷头包括腔体、内电极、外电极和脉冲驱动电路;所述腔体为一玻璃管，所述玻璃管的末端缩口成为喷嘴;所述内电极位于所述腔体中段的外壁;在所述内电极的外层附有压电陶瓷;所述外电极位于所述压电陶瓷的外层;所述内电极和所述外电极分别通过电极引线与所述脉冲驱动电路的输出端连接； 其中，所述喷嘴的直径为80微米-140微米。2.根据权利要求1所述的细胞打印输出的压电喷头装置，其特征在于，在所述腔体的外围的左段、中段和右段分别安装有上端套、保护套和喷嘴套。3.根据权利要求2所述的细胞打印输出的压电喷头装置，其特征在于，所述上端套和所述喷嘴套以螺纹连接所述保护套。4.根据权利要求2所述的细胞打印输出的压电喷头装置，其特征在于，所述腔体与所述上端套、所述保护套和所述喷嘴套之间填充有硅胶。5.根据权利要求1所述的细胞打印输出的压电喷头装置，其特征在于，所述装置还包括过滤器;所述过滤器一端通过软管与气栗连接，另一端连接所述细胞液存储仓。6.根据权利要求5所述的细胞打印输出的压电喷头装置，其特征在于，所述软管为医用级软管。7.根据权利要求5所述的细胞打印输出的压电喷头装置，其特征在于，所述过滤器为孔径小于等于5微米的医用过滤器。8.根据权利要求1所述的细胞打印输出的压电喷头装置，其特征在于，所述细胞液存储仓为医用注射筒改装制作。9.根据权利要求1所述的细胞打印输出的压电喷头装置，其特征在于，所述内电极为一层金属膜。10.—种3D打印机，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的细胞打印输出的压电喷头装置;所述细胞打印输出的喷头装置固定于所述3D打印机的喷头支架上。
【文档编号】C12M1/00GK205443250SQ201521067100
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年12月21日
【发明人】王红, 薛斌, 胡海龙
【申请人】青岛尤尼科技有限公司