CN112936861A - 一种能够提高成功率的挤压成型式3d生物打印头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，涉及3D生物打印技术领域。该能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，包括壳体，所述壳体的内部固定安装有安装板，所述安装板的中心滑动连接有伸缩杆，所述伸缩杆的底端固定安装有活塞，所述活塞的顶端与安装板之间固定连接有螺纹管。该能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，能够对细胞进入喷头内部时的挤压力进行缓冲，来避免细胞的挤压受损，减小了细胞被挤压时与壳体内壁之间的摩擦力，保证了细胞的存活率，能够实现在打印逐渐进行的过程中，对于生物打印材料的挤压力会逐渐减小，进而来避免对于少量细胞的压伤，进而提高了打印的成功率。

Description

一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头

技术领域

本发明涉及3D生物打印技术领域，具体为一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头。

背景技术

3D生物打印是指通过3D打印技术来获得生物组织和器官的一种方法，而挤压成型打印是目前在研究和工业领域最常用的生物3D打印技术，在3D生物打印时人们利用细胞和生物相容材料构成生物墨汁，在打印时将生物墨汁向下挤出，但传统的打印头在挤压时，生物墨汁内部的细胞容易贴附在打印头内壁上，加大了细胞与内壁之间的摩擦力，因此在挤压时就容易对细胞造成损坏，且传统打印头的底部孔径直接变小，没有很好的缓冲效果，生物细胞之间也容易挤压受损，进而降低了成功率，且传统打印时挤压力是一直不变的，而随着生物墨汁的不断减少，生物墨汁内部的生物相容材料对于细胞的支撑和保护作用就会降低，因此容易被挤压损坏，降低了打印的成功率。

为解决上述问题，发明者提供了一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，能够对细胞进入喷头内部时的挤压力进行缓冲，来避免细胞的挤压受损，避免了细胞与壳体内壁的接触，减小了细胞被挤压时与壳体内壁之间的摩擦力，保证了细胞的存活率，能够实现在打印逐渐进行的过程中，对于生物打印材料的挤压力会逐渐减小，进而来避免对于少量细胞的压伤，进而提高了打印的成功率。

发明内容

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，包括壳体、安装板、伸缩杆、活塞、螺纹管、吸盘、生物打印材料、旋流管、喷头、回流管、出水口、控制框、连接块、导向柱、圆盘、动棘齿、齿杆、套筒、电磁铁、定棘齿、传动杆、滑块、弹簧、触头、电阻带。

其中：

所述壳体的内部固定安装有安装板，所述安装板的中心滑动连接有伸缩杆，所述伸缩杆的底端固定安装有活塞，所述活塞的顶端与安装板之间固定连接有螺纹管，所述活塞的底端固定安装有吸盘，所述壳体内部活塞的下方填充有生物打印材料，所述壳体的底部开设有旋流管，所述旋流管的底端连通有喷头，所述壳体内部活塞的外围开设有回流管，所述回流管底部的内侧开设有出水口，所述壳体的顶端固定连接有控制框，所述伸缩杆的顶端固定连接有连接块，所述控制框内部的顶端固定安装有导向柱，所述导向柱的底端固定连接有圆盘，所述导向柱的左右两侧转动连接有动棘齿，所述导向柱的内部弹性连接有齿杆，所述导向柱的外围套设有套筒，所述套筒的内部固定安装有电磁铁，所述套筒内侧的左右两端固定连接有定棘齿，所述连接块与套筒之间传动连接有传动杆，所述传动杆的外围转动连接有滑块，所述滑块远离传动杆的一端固定连接有弹簧，所述滑块的前后两端固定安装有触头，所述控制框内部滑块的前后两侧固定安装有电阻带。

优选的，所述螺纹管的底端贯穿活塞与吸盘相连通，所述螺纹管的顶端贯穿安装板，并通过折弯管与回流管相连通，实现活塞底部与回流管之间相连通。

优选的，所述生物打印材料为天然生物或合成生物材料与生物细胞的混合溶液。

优选的，所述旋流管呈螺旋状，且从上至下内孔逐渐减小，给生物打印材料更多缓冲流动长度。

优选的，所述动棘齿靠近齿杆的一侧开设有齿牙，且均与齿杆相互啮合，因此，通过移动齿杆能够带动动棘齿同时转动。

优选的，所述圆盘内部的外围固定安装有磁块，且与电磁铁相对齐，所述电磁铁通电后与磁块相领面的磁极为同名磁极，使得电磁铁在通电后，能够与圆盘产生斥力。

优选的，所述触头与电阻带相贴附，且所述电阻带的外端和触头与电磁铁的供电线路电连接，因此，在触头向内侧移动的过程中，能够使接入电磁铁供电线路中的电阻逐渐增大。

本发明提供了一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头。具备以下有益效果：

1、该能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，通过壳体底部旋流管的设计，能够对细胞进入喷头内部时的挤压力进行缓冲，来避免细胞的挤压受损，同时利用壳体外围回流管的设计，能够将生物打印材料顶部的生物相容材料进行抽取并从底部向内侧流动，进而避免了细胞与壳体内壁的接触，减小了细胞被挤压时与壳体内壁之间的摩擦力，保证了细胞的存活率，进而提高了打印的成功率。

2、该能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，通过连接块与套筒之间传动连接的传动杆，以及传动杆外侧滑块前后两端触头与电阻带的配合，在电磁铁通电后与圆盘产生斥力来完成挤压打印的同时，能够实现在打印逐渐进行的过程中，对于生物打印材料的挤压力会逐渐减小，进而来避免对于少量细胞的压伤，来提高打印的成功率。

附图说明

图1为本发明结构的剖视图；

图2为本发明壳体结构的剖视图；

图3为本发明控制框结构的剖视图；

图4为本发明图2中A-A处结构的剖视图；

图5为本发明图3中B-B处结构的剖视图；

图6为本发明图3中A处结构的放大图；

图7为本发明图5中B处结构的放大图。

图中：1、壳体；2、安装板；3、伸缩杆；4、活塞；5、螺纹管；6、吸盘；7、生物打印材料；8、旋流管；9、喷头；10、回流管；11、出水口；12、控制框；13、连接块；14、导向柱；15、圆盘；16、动棘齿；17、齿杆；18、套筒；19、电磁铁；20、定棘齿；21、传动杆；22、滑块；23、弹簧；24、触头；25、电阻带。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

该能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头的实施例如下：

请参阅图1-7，一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，包括壳体1、安装板2、伸缩杆3、活塞4、螺纹管5、吸盘6、生物打印材料7、旋流管8、喷头9、回流管10、出水口11、控制框12、连接块13、导向柱14、圆盘15、动棘齿16、齿杆17、套筒18、电磁铁19、定棘齿20、传动杆21、滑块22、弹簧23、触头24、电阻带25。

其中：

壳体1的内部固定安装有安装板2，安装板2的中心滑动连接有伸缩杆3，伸缩杆3的底端固定安装有活塞4，活塞4的顶端与安装板2之间固定连接有螺纹管5，螺纹管5的底端贯穿活塞4与吸盘6相连通，螺纹管5的顶端贯穿安装板2，并通过折弯管与回流管10相连通，实现活塞4底部与回流管10之间相连通，活塞4的底端固定安装有吸盘6，壳体1内部活塞4的下方填充有生物打印材料7，生物打印材料7为天然生物或合成生物材料与生物细胞的混合溶液，壳体1的底部开设有旋流管8，旋流管8呈螺旋状，且从上至下内孔逐渐减小，给生物打印材料7更多缓冲流动长度，旋流管8的底端连通有喷头9，壳体1内部活塞4的外围开设有回流管10，回流管10底部的内侧开设有出水口11，通过壳体1底部旋流管8的设计，能够对细胞进入喷头9内部时的挤压力进行缓冲，来避免细胞的挤压受损，同时利用壳体1外围回流管10的设计，能够将生物打印材料7顶部的生物相容材料进行抽取并从底部向内侧流动，进而避免了细胞与壳体1内壁的接触，减小了细胞被挤压时与壳体1内壁之间的摩擦力，保证了细胞的存活率，进而提高了打印的成功率。

壳体1的顶端固定连接有控制框12，伸缩杆3的顶端固定连接有连接块13，控制框12内部的顶端固定安装有导向柱14，导向柱14的底端固定连接有圆盘15，导向柱14的左右两侧转动连接有动棘齿16，动棘齿16靠近齿杆17的一侧开设有齿牙，且均与齿杆17相互啮合，因此，通过移动齿杆17能够带动动棘齿16同时转动，导向柱14的内部弹性连接有齿杆17，导向柱14的外围套设有套筒18，套筒18的内部固定安装有电磁铁19，圆盘15内部的外围固定安装有磁块，且与电磁铁19相对齐，电磁铁19通电后与磁块相领面的磁极为同名磁极，使得电磁铁19在通电后，能够与圆盘15产生斥力，套筒18内侧的左右两端固定连接有定棘齿20，连接块13与套筒18之间传动连接有传动杆21，传动杆21的外围转动连接有滑块22，滑块22远离传动杆21的一端固定连接有弹簧23，滑块22的前后两端固定安装有触头24，触头24与电阻带25相贴附，且电阻带25的外端和触头24与电磁铁19的供电线路电连接，因此，在触头24向内侧移动的过程中，能够使接入电磁铁19供电线路中的电阻逐渐增大，控制框12内部滑块22的前后两侧固定安装有电阻带25，通过连接块13与套筒18之间传动连接的传动杆21，以及传动杆21外侧滑块22前后两端触头24与电阻带25的配合，在电磁铁19通电后与圆盘15产生斥力来完成挤压打印的同时，能够实现在打印逐渐进行的过程中，对于生物打印材料7的挤压力会逐渐减小，进而来避免对于少量细胞的压伤，来提高打印的成功率。

在使用时，将细胞和生物相容材料构成的生物打印材料7填充在壳体1的内部，而随着生物打印材料7的静置和活塞4的挤压，内部的细胞会集中在底部，生物相容材料会集中在顶部，在打印时，对电磁铁19进行通电，利用电磁铁19通电后与圆盘15内部磁块相领面磁极为同名磁极的设计，能够对装有电磁铁19的套筒18产生向上的斥力，使其向上移动，而通过传动杆21的作用，能够使底部的连接块13向下移动，进而带动伸缩杆3和活塞4向下移动，来实现对于壳体1内部生物打印材料7的挤压，使其向下流动，完成打印，而在生物打印材料7从喷头9向下流出之前，会经过套筒18进行缓冲，来减小生物打印材料7挤压流出时内部细胞之间的挤压力；

且在打印的过程中，活塞4底部的吸盘6会对生物打印材料7顶部的生物相容材料进行吸取，并通过螺纹管5到达回流管10的内部，并最终从回流管10底部的出水口11向内侧流出，使得生物相容材料能够包裹在细胞的外围，避免了细胞与壳体1内壁的接触，减小了细胞被挤压时与壳体1内壁之间的摩擦力；

而在套筒18上移，带动连接块13逐渐下移的过程中，通过传动杆21的作用，也能够带动滑块22拉伸弹簧23向内侧移动，进而带动触头24向内侧移动，使得接入电磁铁19供电线路中的电阻增大，进而减小了套筒18与圆盘15之间的斥力，实现了在打印逐渐进行的过程中，对于生物打印材料7的挤压力会逐渐减小，进而来避免对于少量细胞的压伤，而通过套筒18内侧定棘齿20与导向柱14左右两侧动棘齿16的配合，能够使套筒18稳定停留，进而更好地实现间歇打印，而在打印完成后，向外按动齿杆17，使得动棘齿16发生转动，解除与定棘齿20之间的限位，滑块22会在弹簧23回复力的作用下向外侧进行移动，进而来使连接块13重新上移，带动伸缩杆3和活塞4上移，便于下一次生物打印材料7的添加。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，包括壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)的内部固定安装有安装板(2)，所述安装板(2)的中心滑动连接有伸缩杆(3)，所述伸缩杆(3)的底端固定安装有活塞(4)，所述活塞(4)的顶端与安装板(2)之间固定连接有螺纹管(5)，所述活塞(4)的底端固定安装有吸盘(6)，所述壳体(1)内部活塞(4)的下方填充有生物打印材料(7)，所述壳体(1)的底部开设有旋流管(8)，所述旋流管(8)的底端连通有喷头(9)，所述壳体(1)内部活塞(4)的外围开设有回流管(10)，所述回流管(10)底部的内侧开设有出水口(11)，所述壳体(1)的顶端固定连接有控制框(12)，所述伸缩杆(3)的顶端固定连接有连接块(13)，所述控制框(12)内部的顶端固定安装有导向柱(14)，所述导向柱(14)的底端固定连接有圆盘(15)，所述导向柱(14)的左右两侧转动连接有动棘齿(16)，所述导向柱(14)的内部弹性连接有齿杆(17)，所述导向柱(14)的外围套设有套筒(18)，所述套筒(18)的内部固定安装有电磁铁(19)，所述套筒(18)内侧的左右两端固定连接有定棘齿(20)，所述连接块(13)与套筒(18)之间传动连接有传动杆(21)，所述传动杆(21)的外围转动连接有滑块(22)，所述滑块(22)远离传动杆(21)的一端固定连接有弹簧(23)，所述滑块(22)的前后两端固定安装有触头(24)，所述控制框(12)内部滑块(22)的前后两侧固定安装有电阻带(25)。

2.根据权利要求1所述的一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，其特征在于：所述螺纹管(5)的底端贯穿活塞(4)与吸盘(6)相连通，所述螺纹管(5)的顶端贯穿安装板(2)，并通过折弯管与回流管(10)相连通。

3.根据权利要求1所述的一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，其特征在于：所述生物打印材料(7)为天然生物或合成生物材料与生物细胞的混合溶液。

4.根据权利要求1所述的一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，其特征在于：所述旋流管(8)呈螺旋状，且从上至下内孔逐渐减小。

5.根据权利要求1所述的一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，其特征在于：所述动棘齿(16)靠近齿杆(17)的一侧开设有齿牙，且均与齿杆(17)相互啮合。

6.根据权利要求1所述的一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，其特征在于：所述圆盘(15)内部的外围固定安装有磁块，且与电磁铁(19)相对齐，所述电磁铁(19)通电后与磁块相领面的磁极为同名磁极。

7.根据权利要求1所述的一种能够提高成功率的挤压成型式3D生物打印头，其特征在于：所述触头(24)与电阻带(25)相贴附，且所述电阻带(25)的外端和触头(24)与电磁铁(19)的供电线路电连接。

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