一种基于气流传送的生物打印新方法技术

本发明专利技术涉及一种基于气流传送技术的打印新方法，属于微流体及生物打印技术领域。所发明专利技术的基于气流传送技术的打印新方法是将墨水从微流道连续挤出，微流道出口所在的表面为超疏水表面；在挤出墨水的同时，施加一束方向吹向承印面的气流，使之吹过位于微流道出口处的液滴。随着液滴体积的增大，气流对其作用力也随之增大，最终将液滴从出口处吹落，并将其传送至承印面上。除了采用开放式的超疏水表面之外，该方法还可以采用内壁超疏水的封闭气流通道作为液滴产生和传送的通道。封闭气流通道对气流的约束作用更有利于对液滴轨迹和落点的控制。液滴的大小可以通过出液孔大小、墨水注入流量、气流大小，以及出液孔所在表面的亲疏水性进行调控。

A New Bioprinting Method Based on Airflow Transfer

The invention relates to a new printing method based on airflow transmission technology, which belongs to the field of microfluidics and bioprinting technology. The new printing method based on airflow transfer technology is to continuously extrude ink from the micro-channel, and the surface at the outlet of the micro-channel is superhydrophobic. At the same time, a stream of airflow is applied to the printing surface to blow through the droplets located at the outlet of the micro-channel. With the increase of the volume of droplets, the force of air flow on them also increases. Finally, droplets are blown off the outlet and transmitted to the printing surface. In addition to the open superhydrophobic surface, the method can also use the inner superhydrophobic closed airflow channel as the channel for droplet generation and transmission. The confinement effect of closed airflow passage on airflow is more conducive to the control of droplet trajectory and landing point. The size of droplets can be controlled by the size of the outlet hole, the flow rate of ink injection, the size of air flow, and the hydrophobicity of the surface of the outlet hole.

【技术实现步骤摘要】
一种基于气流传送的生物打印新方法
本专利技术属于微流体及生物打印
，涉及一种基于气流传送技术的液滴产生、传送和打印新方法。技术背景根据生物墨水喷出模式的不同，目前的生物3D打印技术所采用的喷头主要有两种类型。一种是采用压力，将生物墨水连续地从喷头上的微细喷孔挤出。此工作模式需要对生物墨水施加一定的压力，而且打印过程中，喷头与被打印生物体必须保持非常小的距离。另一种是采用传统的喷墨打印头，将生物墨水离散为单个液滴，从喷孔喷出。根据驱动方式的不同，传统的喷墨打印头又可以主要分为压电式喷头和热发泡式喷头两种类型。压电式喷头的工作原理为：微压电驱动器件在电信号的作用下，迅速变形，快速挤压储墨腔，从而使墨水从喷头快速喷出，形成具有一定初速度的离散的液滴，飞向承印面。对于热发泡式喷头，储液腔内部有一个可以将电信号快速转化为热信号的发热器件，可以将与其接触的墨水迅速汽化，形成快速膨胀的气泡，该气泡使得储液腔内的压力迅速升高，从而将墨水从喷孔喷出。无论是压电式还是热发泡式喷头，每喷出一个液滴，储液腔内的墨水都会经历一次压力冲击。该压力通常可以达到几个大气压的大小，所以往往会对被打印的生物活性物质，比如细胞，造成一定的机械损伤。对于热发泡喷头，墨水还要承受热冲击，对生物墨水内的活性物质容易造成危害。另外，由于传统的喷墨打印喷头内部的微流道和喷孔尺寸都比较小，所以经常会发生喷头堵塞现象，尤其是在打印包含细胞的生物墨水时。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于生物打印的，基于气流传送技术的打印新方法，尤其适用于对细胞溶液打印。也适用于普通墨水的打印。本专利技术的原理是：所专利技术的基于气流传送技术的打印新方法是将墨水从一个超疏水表面上的小孔连续挤出；小孔上方设置一束吹向承印面的气流。随着液滴体积的不断增大，其迎风面积也不断增大，在气流中所受的平行于其所在表面的剪切力也不断增大。当剪切力大于液滴在表面上的粘附力时，液滴将从表面脱落，并被气流传送至承印面，完成打印。本专利技术的优点如下：1液滴产生过程中没有压力冲击，热冲击以及强电/磁场等有害于生物活性物质的，非常适合于包含细胞等其他生物活性物质的打印。2.液滴大小和打印频率可以通过出液孔的大小，墨水注入流量和气流速度进行调节控制。3.操作简单方便，对设备的要求低。附图说明图1为开放表面情况下基于气流传送技术的打印原理示意图。图2为微通道内基于气流传送技术的打印原理示意图。图3液滴产生过程示意图。图4微通道内基于气流传送技术的多种墨水同时打印原理示意图。具体实施方式参见图1。本专利技术为基于气流传送技术的打印新方法，具体为将墨水从微流道出口挤出，形成附着于出口所在的表面上的液滴。微流道出口尺寸一般为十微米至几百微米，其所在的表面为超疏水表面。在挤出墨水的同时，施加一方向吹向承印面的气流，使之吹过液滴，随着液滴体积的增大，气流对其作用力也随之增大，最终将其从出口处吹落，并将其传送至承印面上。除了采用开放的超疏水表面之外，液滴的产生和传送还可以发生在封闭的气流通道内部，参加图2。采用封闭的气流通道，更有利于对液滴飞行轨迹和落点的控制。液滴的体积增大过程和吹落过程参见图3。当连续注入墨水时，即可以一定频率进行打印作业。停止墨水注入，即可以停止打印。也可以注入定量体积的墨水，实现单个或者指定液滴数量的打印作业。当采用封闭的气流通道时，还可以同时采用两个或者多个墨水通道，实现不同墨水的同时打印，参加图4。该方法还支持同时采用多个并行的气流通道，以提高打印效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气流传送的生物打印新方法，其特征在于：将墨水从超疏水表面上的小孔挤出，同时在挤出液滴的上方施加一束吹向承印面的气流；气流对液滴的作用力随着液滴体积的增大而增大；当液滴体积增大到一定值时，气流对液滴的作用力使其与出液孔以及出液孔所在的超疏水表面分离，并最终被气流传送至承印面上，完成打印。

【技术特征摘要】
1.一种基于气流传送的生物打印新方法，其特征在于：将墨水从超疏水表面上的小孔挤出，同时在挤出液滴的上方施加一束吹向承印面的气流；气流对液滴的作用力随着液滴体积的增大而增大；当液滴体积增大到一定值时，气流对液滴的作用力使其与出液孔以及出液孔所在的超疏水表面分离，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦振，李德格，刘永红，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37