一种面向自由组合化可快速插装的生物3D打印喷头及其方法技术

本发明专利技术公开了一种面向自由组合化可快速插装的生物3D打印喷头及其方法,可以通过燕尾连接块连接实现多个主/副电磁阀快喷头单元的自由组合与快速组装，且多个喷头单元只需一个供气口供气，解决了传统打印喷头每个喷头单元都需要一个供气口的技术难题，同时组装在一起的多个喷头单元可以在垂直方向上用一个电机或其他传动装置来控制沉积高度，喷头单元可利用挤出的气动压力使喷头单元内部料筒向下运动从而将工作的喷头从其他喷头中筛选出来，这样可实现多个喷头单元的快速组装，而且避免其他喷头对工作成形面的干扰，也可简化系统结构，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种面向自由组合化可快速插装的生物3D打印喷头及其方法,可以通过燕尾连接块连接实现多个主/副电磁阀快喷头单元的自由组合与快速组装，且多个喷头单元只需一个供气口供气，解决了传统打印喷头每个喷头单元都需要一个供气口的技术难题，同时组装在一起的多个喷头单元可以在垂直方向上用一个电机或其他传动装置来控制沉积高度，喷头单元可利用挤出的气动压力使喷头单元内部料筒向下运动从而将工作的喷头从其他喷头中筛选出来，这样可实现多个喷头单元的快速组装，而且避免其他喷头对工作成形面的干扰，也可简化系统结构，降低成本。【专利说明】一种面向自由组合化可快速插装的生物3D打印喷头及其方法
本专利技术涉及一种面向自由组合化可快速插装的生物3D打印喷头及其方法，用于细胞和生物材料打印，属于组织工程技术和生物3D打印领域。
技术介绍
对于受损大块软组织及内脏器官的治疗，人体组织器官移植是一种极为有效的治疗方法。但是由于器官供体来源短缺、免疫排斥等问题存在，器官移植治疗在实际运用中存在难以克服的困难。而组织工程的提出为解决上述问题开辟了新的途径。组织工程是将活细胞通过某种方法附合在生物材料基质或者制备的支架上，来构建功能组织替代物。然后将构建的组织替代物进行培养以后植入患者体内，替换原有病变组织器官来恢复原有的身体机能实现对疾病治疗。目前组织工程皮肤的研究和运用就组织工程良好发展前景的有效例证。传统组织工程研究一直受限于细胞植入技术，即“将细胞植入到支架上”这一组织工程固有技术环节中，无法将不同种类的细胞和生物材料精确定位到支架内部不同空间位置。实际上，随着组织工程研究的推进，研究工作逐步向大块软组织及内脏器官方面延生，由于这些组织和器官往往含有多种细胞和生物材料，而不同细胞或材料又具有特定的空间排布，因此上述技术局限性更加凸显。近几年来，3D打印技术的迅猛发展，为工业制造开辟了新的制造生产模式。在生物领域内，生物打印、细胞三维受控组织等技术也应用而生。这些技术具有操作单个细胞或单成分微小尺寸液滴的能力，可以精确控制操作对象的空间位置和分布，对于实现大块组织和器官构建过程中不同种细胞和生物材料的空间位置沉积有着巨大的意义。因此，开发生物打印技术是未来组织工程研究的必然趋势。而在一个典型的生物打印机中，关键结构之一就是成形喷头装置。为了满足大块软组织和内脏器官的多种细胞和材料的构建要求，需要开发一种多材料可快速插装的成形喷头。多材料可快速插装的成形喷头一般采用多个喷头并行安装在同一高度，每个喷头可以处理一种材料或细胞。打印过程中一般只有一个喷头在工作，同一高度处在待命状的其他喷头就可能存在对构建组织成形面的干扰。为解决这种问题，韩国浦项大学Dong-Woo Cho教授团队开发的多喷头组织/器官制造系，其喷头部分集成6组喷头，其中4组为气动挤出成形喷头，4组位活塞挤出成形喷头。为了喷头工作和待命两种状态，每组喷头配备一个驱动电机，通过传动机构将即参与工作的整个喷头组件下放到适合高度，利用高度差与其他待命状态喷头区分开，可以有效避免待命喷头在打印过程中对成形面干扰的情况。但由于施加驱动装置过多，其系统相对复杂，成本较高，并且不具有可扩展性。为了在保证对待命和工作两种喷头状态区分，避免干扰情况出现，同时简化其系统结构，提高可扩展性，本专利技术提供一种面向自由组合化可快速插装的生物3D打印喷头。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决多材料和多喷头并行打印机构复杂、体积较大、打印喷头相互干扰和控制不灵活的问题，提供一种面向自由组合化可快速插装的生物3D打印喷头。本专利技术的技术方案如下:—种面向自由组合化可快速插装的生物3D打印喷头由螺堵、燕尾连接块、主电磁阀块喷头单元和副电磁阀块喷头单元组成;所述主电磁阀块喷头单元由主电磁阀块和喷头体组成，主电磁阀块下部与喷头体上部连接，接触面嵌入密封材料进行密封;所述副电磁阀块喷头单元由副电磁阀块和喷头体组成，副电磁阀块下部与喷头体上部连接，接触面嵌入密封材料进行密封;所述的主电磁阀块喷头单元之间通过燕尾连接块连接，所述的螺堵安装在主电磁阀块喷头单元和副电磁阀块喷头单元上，用于防止打印喷头内气体泄漏；所述的主电磁阀块喷头单元和副电磁阀块喷头单元相互组合使得阀块内部的气路相互连通。进一步，所述主电磁阀块由主阀块、电磁换向阀、长连接螺栓、气管接头、短连接螺栓、大螺塞、小螺塞组成;所述主阀块内部开有第一孔道、第二孔道、第三孔道和第四孔道，主阀块外部开设有两个燕尾槽，所述的两个燕尾槽分别开设在两个相对设置的面上，且所述的燕尾槽与第二孔道平行，所述的第一孔道和第二孔道互相垂直连通，用于阀块之间气路的连通，所述的第三孔道用于安装电磁换向阀，所述的第四孔道用于连接第二孔道和第三孔道，使得气体可以从第三孔道进入喷头体;长连接螺栓上部为内螺纹，中上部是内六角孔，中设有至少I个圆通孔，下部内部为通孔、下部外部为外螺纹;所述短连接螺栓安装在主阀块的第二孔道的内部，同轴安装;所述螺塞也安装在主阀块的第二孔道的孔口，拧紧密封;所述长连接螺栓安装在主阀块第一孔道内部，同轴安装;所述气管接头通过螺纹连接方式安装在长连接螺栓前部，拧紧密封;所述小螺塞安装在主阀块的第四孔道的孔口，拧紧密封。进一步，所述副电磁阀块由副阀块、电磁换向阀、长连接螺栓、小螺塞组成;所述副阀块内部开有第五孔道、第六孔道和第七孔道，副阀块外部开设有两个燕尾槽，所述的两个燕尾槽分别开设在两个相对设置的面上，且所述的燕尾槽与第五孔道平行，所述的电磁换向阀安装在第六孔道内，所述的第五孔道用于阀块之间气路的连通，所述的第七孔道用于连通第五孔道和第六孔道，使得气体可以从第六孔道进入喷头体;所述小螺塞安装在第七孔道的孔口，拧紧密封;所述长连接螺栓安装在副阀块的第五孔道内，同轴安装，长连接螺栓内螺纹端与前面的主电磁阀块长连接螺栓外螺纹端或副电磁阀块的短连接螺栓的外螺纹端首尾旋紧连接在一起。进一步，所述的所有主电磁阀块喷头单元之间通过燕尾连接块连接构成主电磁阀块喷头单元组，连接后的主电磁阀块喷头单元组内的第一孔道相互连通;所述的若干副电磁阀块喷头单元通过燕尾连接块相互连接构成副电磁阀块喷头单元组，连接后的副电磁阀块喷头单元组内的第五孔道相互连通;所述的副电磁阀块喷头单元组的第五孔道通过螺纹与主电磁阀块喷头单元组的第二孔道连接紧固，所述的副电磁阀块喷头单元组之间的第五孔道相互连通，所述的副电磁阀块喷头单元组内的副电磁阀块喷头单元个数与主电磁阀块喷头单元组内的主电磁阀块喷头单元个数相同。进一步，所述喷头体由外壳、内壳、料筒、挤压针头、弹簧、活塞组成;所述挤压针头上部与料筒下部紧固连接;所述内壳、料筒、弹簧和活塞同轴依次从外壳的上端装入到壳体内部;所述内壳内壁与料筒外壁固接在一起，外壁与外壳中部内壁接触且能相对滑动;所述活塞圆周面与外壳上部内壁接触并通过填充密封材料进行密封且能相对滑动，活塞下端面与弹簧上端面、内壳上端面接触，弹簧下端与外壳内部凸台接触限位;所述外壳上部与主电磁阀块或副电磁阀块下面的外螺纹突出端旋紧连接，同时主电磁阀块或副电磁阀块下表面可以限制活塞被压缩弹簧弹出。进一步，所述挤出针头可以是医用注射针头，也可以是点胶针头。所述生物3D打印喷头的打印方法包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向自由组合化可快速插装的生物3D打印喷头，其特征在于：由螺堵(4)、燕尾连接块(5)、主电磁阀块喷头单元和副电磁阀块喷头单元组成；所述主电磁阀块喷头单元由主电磁阀块(1)和喷头体(3)组成，主电磁阀块(1)下部与喷头体(3)上部连接，接触面嵌入密封材料进行密封；所述副电磁阀块喷头单元由副电磁阀块(2)和喷头体(3)组成，副电磁阀块(2)下部与喷头体(3)上部连接，接触面嵌入密封材料进行密封；所述的主电磁阀块喷头单元之间通过燕尾连接块(5)连接，所述的螺堵(4)安装在主电磁阀块喷头单元和副电磁阀块喷头单元上，用于防止打印喷头内气体泄漏；所述的主电磁阀块喷头单元和副电磁阀块喷头单元相互组合使得阀块内部的气路相互连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张斌，谷龙，罗熠晨，马梁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33