CN116601420A - 数控低温液体的逐滴施加 - Google Patents

Abstract

本发明涉及低温液体(103)的用途。用途包括数控地将低温液体(103)点滴施加至表面(112、712)，用于有针对性地影响表面(112、712)和/或位于表面下方的区域的温度，特别是影响层或基板的温度。

Description

数控低温液体的逐滴施加

本发明涉及低温液体的用途、适用于低温液体的相应用途的装置，以及用于制造包括相应装置的部件的装置。

现有技术中，出于不同目的，已知将低温液体施加至不同目的的各种表面。然而，传统的方法通常只允许对施加过程进行粗略控制，这不能满足所有必要的要求。

相反，本发明基于改进低温液体用途的目的以及设计用于相应改进低温液体用途的装置。

本发明的根本问题在每种情况下都通过独立权利要求的特征来解决。本发明的实施例在从属权利要求中指出。本发明的实施例可以彼此组合，只要它们不是相互排斥的。

在一个方面，本发明涉及低温液体的用途，其特征在于低温液体以数控的方式点滴施加至表面，用于影响，特别是选择性地影响表面的温度。

根据实施例，用途进一步包括，例如，影响，特别是选择性地影响表面下区域的温度，特别是层或基板的温度。

实施例可以具有这样的优点，即它们能够以数控的方式对施加低温液体或点滴撞击的表面进行目标局部的热动力学影响。例如，低温液体的施加或撞击可以对所施加的表面(例如基板的表面)产生目标温度影响，例如专门的目标温度影响。通过这种目标温度影响，可以调节表面的温度。例如，可以有针对性地产生二维空间的温度梯度。此外，施加可以用于例如所施加的表面的下方的区域的目标温度影响，即其表面由低温液体撞击的物体的三维区域。通过这种目标温度影响，可以调节区域的温度。例如，可以有针对性地产生三维空间的温度梯度。术语“施加”或“撞击”在此处理解为指的是数控低温液体的点滴施加，使得所施加的低温液体的液滴影响“被撞击”表面的温度。

低温液体是否到达表面，是保留在表面上或是在施加过程中或施加过程之后立即变成气态聚集状态并再次离开表面是无关紧要的。换言之，“施加”或“撞击”可以包括液滴的施加，其中所施加的低温液体的液滴到达“被撞击”的表面。例如，液滴保留在表面上，或者变成气态聚集状态，由此低温液体再次离开表面。因此，例如，低温液体会对表面产生直接的温度影响。此外，“施加”或“撞击”可以包括液滴的施加，其中在施加过程中，所施加的低温液体的液滴变成气态聚集状态。作为过渡到气态聚集状态的结果，根据实施例的低温液体例如不会到达“被撞击”的表面。例如，向气态聚集状态的转变在“被撞击”表面上方产生温度下降，这会从“被撞击”表面吸取热量。例如，这种热量吸取是通过表面所在的大气进行的。因此，例如，可能发生低温液体对表面的间接温度影响。

例如，可以通过控制或调节一个或多个以下参数来确定液滴是否到达表面：液滴尺寸、出口速度、打印头离表面的距离、液滴相对于表面的输送角度、环境压力和/或环境温度。

因此，例如，可以具体控制液滴是否、何时到达表面和/或到达表面的何处。此对应于使用低温液体进行冷却的重点。如果低温液体到达表面，则可以实现表面的更强的局部冷却和/或实现延伸到表面下更深的区域的冷却。如果低温液体没有到达表面，则可以局部实现表面的较弱冷却和/或实现延伸到表面以下不太深的区域的冷却。此外，可以避免由于表面与低温液体的直接接触而在表面上产生的过大的应力。此外，可以避免不期望的化学相互作用(例如低温液体与表面和/或与施加至冷却的表面的物质的化学相互作用)。

根据一个实施例，在施加低温液体期间，使用合适的、优选非接触式的温度测量装置来测量表面的温度。例如，可以使用红外温度计。温度可以测量一次或优选几次，特别是在施加期间连续测量，例如，以确定温度是否在期望的范围内，如果不在，则调整一个或多个施加参数(例如，距离、液滴数量、液滴尺寸、液滴喷射速度、液滴喷射角度等)。

例如，用于在表面上和/或表面上方分配低温液体的分配方案可以限定在何处、何时、施加多少低温液体，以及所施加的低温液体是否应该到达表面。例如，分配方案限定了低温液体的空间分配和/或时间分配。例如，分配方案限定了低温液体在空间和/或时间上变化的输送量。例如，分配方案可限定分配，其中调节低温液体的输送，使得低温液体在一个或多个位置到达表面，而在一个或多个其它位置不到达表面。因此，例如，可以以局部目标方式实现包括对表面的直接和间接温度影响分布。

这种对表面的热动力学影响，可以例如起到为后续的表面处理操作准备受撞击的表面的作用，即温度设置的作用。例如，表面上的热动力学影响可以起到影响受撞击的表面的功能的作用。因此，温度设置会对表面的物理、化学和/或生物特性产生影响。例如，对表面的热动力学影响可以起到影响暴露的表面的结构的作用。

实施例可以具有以精确的点滴方式将低温液体施加至表面的优点。这使得能够在相应的表面上进行精细结构的温度控制或冷却控制。例如，液滴可以是小液滴尺寸的液滴。例如，液滴可以是液滴尺寸小于100皮升(pl)，优选小于10pl的液滴。例如，其可以是液滴尺寸为1pl至10pl，优选1pl至5pl的液滴。表面上相应的精细结构化的温度控制或温度调节使得精确地或极其精确地控制表面上的物理和/或化学过程或反应成为可能。此外，例如，通过调节低温液体的局部施加量，相应的冷却效果不仅可以二维控制，而且还可以三维控制。例如局部施加更多的低温液体，其冷却效果可以更深远。例如，冷却效果可以进一步延伸到具有处理过的表面的物体中。这可以例如通过热传导形式的冷却和/或由于低温液体的至少部分吸收而发生。相应的吸收取决于所用的低温液体的类型和/或表面的结构和化学性质。例如，如果局部施加更多的低温液体，则其冷却效果可以持续更长时间，因为这提供了更大的冷储备。此外，通过重复或连续不断地施加低温液体，可以结合适当的温度测量来控制或调节被撞击的物体(例如基板)的表面和内部随时间变化的温度分布。例如，基于温度测量，可以控制低温液体的输送量，例如液滴的数量和/或频率。例如，可以控制低温液体的输送以达到和/或保持预定的温度。非接触式温度测量是优选的。

在将低温液体施加至表面期间，用于施加的打印头可以与表面接触或与表面隔开。

根据实施例，数控低温液体以控制其点滴施加在2D或3D中的位置、点滴施加的体积和/或点滴施加相对于表面的角度。例如，体积和/或角度可以是位置相关的。

实施例可以具有这样的优点，即低温液体的施加可以以与位置相关的方式来控制。此处，可以检测和控制一个或多个打印头和/或打印头的一个或多个打印喷嘴相对于表面的位置。例如，点滴施加取决于2D中的位置，即取决于平行于表面的平面内的位置来执行。例如，点滴施加是作为位置3D的函数执行的，即作为表面上方三维位置的函数执行。例如，表面可以包括结构，并且除了在平行于表面的x和y方向上的移动之外，打印头还可以在垂直于表面的z方向上移动。例如，x、y和z方向是笛卡尔坐标系的坐标。

此外，可以控制所施加的低温液体的体积，特别是取决于位置来控制。通过相应的体积调节，例如，可以控制低温液体(特别是进入具有表面的物体)的冷却效果的程度、冷却效果的持续时间和/或空间延伸。可以控制所施加的低温液体的体积，例如，通过控制施加在相同位置的低温液体的液滴的数量和/或尺寸。

例如，在结构化表面的情况下，控制低温液体相对于表面的点滴施加的角度，使得用低温液体以极高的精度覆盖表面的相应结构元件成为可能。例如，在凸起和/或凹陷的情况下，表面中相应凸起和/或凹陷的侧壁也可以由低温液体点滴精确覆盖。例如，可以选择性地覆盖相应的侧表面。

将数控系统理解为使用控制命令的基于计算机的控制系统，例如，其以取决于位置的方式来控制低温液体的点滴施加。特别地，可以控制低温液体在2D或3D中的输送位置以及体积，即可以控制液滴的数量和/或液滴尺寸，以及液滴输送的角度。例如，也可以控制输送液滴的速率。

数控低温液体的点滴输送可以具有这样的优点，即可以在点滴的基础上，例如在皮升的范围上精确控制输送的低温液体的量。在数控的情况下，使用数控命令来完成控制。相应的控制命令例如将用于在表面上和/或表面上方分配低温液体的预定的分配方案转化成用于控制将低温液体施加至表面的打印机单元的指令。

根据实施例，低温液体存储在与数字打印头流体连接的容器中。数字打印头是数控的，用于将低温液体逐滴施加至表面。

例如，用于在表面上和/或表面上方分配低温液体的分配方案可以限定在何处、何时、施加多少低温液体，以及所施加的低温液体是否应该到达表面。例如，分配方案限定了低温液体的空间分配和/或时间分配。例如，分配方案限定了低温液体在空间和/或时间上变化的输送量。例如，分配方案可限定分配，其中调节低温液体的输送，使得低温液体在一个或多个位置到达表面，而在一个或多个其它位置不到达表面。因此，例如，可以以局部目标方式实现包括对表面的直接和间接温度影响分布。

实施例可以具有这样的优点，例如，可以提供具有数字打印头的打印单元，所述数字打印头是数控的，并且根据控制，在表面的上方点滴地分配和/或施加低温液滴。

根据实施例，数字打印头可相对于表面移动。

实施例的优点在于，通过在2D或3D中移动数字打印头，可以相对于表面采用不同的分配位置，并且可以根据相应的分配位置将低温液体分配、撞击或施加至表面。根据可替代的实施例，包括表面的物体可以相对于打印头在2D和/或3D中移动。例如，打印头和物体都可以是可移动的。例如，还提供检测单元，其检测表面和数字打印头相对于彼此的相对位置。为此目的，例如，物体和/或数字打印头可以具有位置标记，所述位置标记由相应的检测单元检测。例如，相应的感测单元可以包括用于捕获图像数据的图像传感器。例如，相应的检测单元可以配置用于通过干涉测量法，特别是通过激光干涉测量法进行距离测量。

例如，可以控制数字打印头的位置，以保持离表面的预定最小距离。例如，可以控制数字打印头的位置，以保持离表面的恒定距离和/或预定间隔内的距离。例如，可以控制数字打印头的位置，使得数字打印头离表面的距离基于位置的变化而变化。例如，这对于表面的复杂和/或锯齿状3D结构可能是有利的。

根据实施例，在施加液体之前，表面具有高于-50℃、高于-20℃、特别是高于0℃的温度。根据实施例，在施加液体之前，表面处于室温。根据实施例，在施加液体之前，表面具有动物或人的体温。

根据实施例，在施加液体之前，表面具有100℃或更低的温度。

实施例可以具有通过低温液体实现表面的强局部冷却的优点。例如，低温液体的温度可以是-275℃到-75℃。例如，在氦的情况下，低温液体可以是-272℃到-269℃，在氢的情况下则是-259℃到-252℃，在氮的情况下则是-210℃到-196℃，在氩的情况下则是189℃到-186℃，在氧的情况下是则-218℃到-183℃，在二氧化碳的情况下是-78.5℃。相应的温度范围可以通过调节压力来改变。例如，在较低的压力下，可以用低温液体获得较低的温度，而不会造成从液态到固态的相变。例如，在较高的压力下，可以用低温液体获得较高的温度，而不会造成从液态到气态的相变。

根据实施例，低温液体的施加在保护气氛下进行。根据实施例，低温液体的施加发生在相对于正常气氛具有增加或减少的氧含量的保护气氛下。例如，使用保护气氛的作用是防止暴露于低温液体的表面和大气(即保护气氛)之间的化学反应。

实施例可以具有使用保护气氛来防止低温液体和/或表面的化学成分的不期望的化学反应的优点。对于保护气氛，例如，可以使用保护性气体，例如氮气、二氧化碳、氧气、氩气、氦气、氢气和/或一氧化碳。相对于正常气氛，气氛中相应的保护性气体的含量可以增加。例如，可以使用仅包含一种或多种保护性气体的保护气氛。例如，保护气氛可以包括或仅由与所用的低温液体相同的保护性气体组成。例如，气氛中的氧含量可以改变，特别是可以使用无氧气氛，例如在使用氢作为低温液体的情况下。另一方面，例如，保护气氛中的氧含量相对于正常气氛可以增加。如果低温液体的使用与氧化过程有关，这可能是特别有利的。在这种情况下，例如，不会将氢用作低温液体。

根据实施例，低温液体的施加在正压下进行。根据实施例，低温液体的施加在负压下进行。

实施例的优点在于，通过控制施加低温液体的压力，可以控制所施加的低温液体的温度。这意味着液态的低温液体的物理状态取决于压力。通过改变压力，可以控制实际上处于液态的低温液体的温度。因此，低温液体在作为液体施加时表现出的温度也可以变化。例如，压力可以降低，从而使低温液体实现更低的温度，而低温液体不会变为固相。例如，压力可以增加，从而使低温液体实现更高的温度，而低温液体不会转变为气相。此外，通过控制低温液体施加至表面的大气压力，可以控制所施加的低温液体是保持液相还是变为气相或固相。因此，例如，可以控制低温液体和表面之间的接触时间。一方面，这使得可以控制填充效应的效果，并且另一方面，可以因此而控制和/或防止低温液体与执行冷却的进一步的物理和/或化学过程的相互作用。例如，可以降低压力，从而可以实现低温液体从液相到气相的转变。因此，低温液体可以在短时间内再次从表面分离，并且可以避免进一步的后续物理和/或化学过程的干扰。

根据实施例，低温液体是氦、氢、氮、氩、氧、二氧化碳或它们中的一种或多种的混合物。

根据实施例，用途进一步包括：

·捕获表面和/或包括表面的物体的2D和/或3D结构，

·根据所感测的2D和/或3D结构来确定将施加低温液体的表面的结构元件；以及

·产生适于控制低温液体向特定的结构元件施加的控制数据。

实施例可以具有检测表面或包括表面的物体的2D和/或3D结构的优点。例如，可以通过照相机在视觉上执行相应的检测。例如，可以通过显微镜进行检测。特别地，例如，可以使用扫描探针显微镜，例如扫描隧道显微镜、原子力显微镜、磁力显微镜、光学扫描近场显微镜或声学扫描近场显微镜。例如，使用捕获的数据创建表面的数字模型，例如3D模型。基于捕获的2D和/或3D表面结构，可以确定将施加低温液体的表面的结构元件。例如，可以通过用户的选择或自动使用图像识别方法来执行结构元件的相应确定。例如，确定表面的结构元件和/或产生控制数据是自动完成的。例如，控制数据是作为例如通过图像识别方法确定的表面的结构元件的函数自动产生的。

例如，对于特定的施加，可以指定待施加的低温液体的结构元件表现出何种特性。相应的属性可以例如是几何属性或物理属性，例如在表面结构的图像捕获的情况下的颜色。此处的颜色是指在可见光和/或不可见光波长范围内的一种或多种波长的光(即单色光或多色光)照射下的反射性能。取决于特定的结构元件，可以产生控制数据，所述控制数据控制低温液体向特定的结构元件的施加。例如，相应的控制数据可以限定在哪个位置以哪个角度分配或施加哪些体积的低温液体。例如，还可以控制何时以及以何种速率将低温液体点滴地施加在哪些位置。

根据实施例，用途进一步包括根据检测到的2D和/或3D结构，创建用于将低温液体施加至确定的结构元件的数字化的分配方案。控制数据配置成根据分配方案控制低温液体向确定的结构元件的施加。

例如，创建数字化的分配方案，其根据检测到的2D和/或3D结构来限定低温液体向特定的结构元件的施加。为此目的，例如，使用表面结构的3D模型。特别地，可以使用相应的分配方案来可视化应用低温液体的建议。例如，相应的建议是自动产生的和/或使用用户输入产生的。例如，基于捕获的2D和/或3D结构或使用捕获的数据而产生的表面的数字模型，有可能限定低温液体将被施加在哪个位置以及以哪个角度施加。此外，例如，3D结构可用于限定待施加的低温液体的体积。例如，如果要完全冷却立面，与在深度上不需要冷却效果的平面结构的情况相比，可能有必要在相应的立面局部施加更多的低温液体(即更大的体积)，所述深度即垂直于相应物体的表面。例如，控制数据适于根据分配方案来控制低温液体向特定的结构元件的施加。换言之，控制数据可以是分配方案到控制数据的转换，即，用于控制低温液体的施加的控制器的控制命令。

根据实施例，数字化的分配方案显示在显示装置上，并且根据分配方案使用控制数据来控制低温液体的施加需要经由输入装置接收所显示的分配方案的确认。

实施例可以具有将数字化的分配方案显示在显示装置并因此对用户可视化的优点。用户可以检查相应的分配方案。例如，相应的分配方案与检测到的表面结构的图像和/或数字模型一起显示。用户可以确认分配方案或指定修正。例如，用户可以点滴地改变要施加低温液体的位置；例如，用户可以改变液滴尺寸、液滴数量和/或液滴速率。此外，例如，可以设定低温液体的施加角度。例如，根据分配方案使用控制数据需要用户明确确认所显示的分配方案。这种确认可以响应于分配方案的显示而从用户直接接收，或者在接收校正数据并根据接收到的校正数据来修改分配方案之后接收。

根据实施例，表面是有生命的或无生命的生物材料。特别地，生物材料包括：微生物、细胞培养物和/或细胞敷料，特别是体内或体外的细胞敷料，特别是用于人造器官或器官部分生长的体外的细胞敷料，其中生物材料特别是人或动物皮肤或组织样品。

细胞的快速冷却会导致在细胞的内部和表面形成冰晶，穿透细胞膜。这导致水渗透到细胞中，破坏重要的调节过程，并导致细胞迅速死亡。冷冻的速度对因冷冻而死亡的细胞比例有很大的影响。实施例的优点在于，在将组织冷却到-25℃以下，优选冷却到-45℃到-25℃时，冷却速率(“冷冻速率”)超过每分钟100℃。这已经表明，这会导致以这种方式冷却的细胞死亡的比例非常高。此温度范围对于低温用于在空间上狭窄限定的区域内靶向杀死细胞的应用特别有用。

在其他实施例中，计量所施加的低温液体的量以将细胞的温度冷却至约0.5℃至15℃。这导致局部痛觉的抑制，并且可以例如除了局部外科手术(例如基于激光的手术)之外进行。例如，低温液体可以首先用压头施加至要进行手术或用激光治疗的特定组织上，使得组织局部显著冷却，但不会形成冰晶和细胞死亡。然而，冷却导致抑制此部位的疼感，因此，例如，疼痛在随后用手术刀或激光进行的外科治疗中减轻。例如，低温液体可以附加地或专门地施加至组织区域的外边缘，该组织区域稍后将通过手术刀或激光移除或者已经在先前的治疗步骤中移除。

例如，控制装置可以控制每单位时间通过打印头输送的低温液体的量和/或打印头相对于表面的位置，使得施加的液滴的量和频率确保组织表面和/或体内或体外组织内的细胞的温度在预定的温度范围内保持预定的时间段。温度范围和温度范围的深度分布取决于具体的施加(细胞的低温破坏或疼痛减轻、皮下结构(例如疣、癌性溃疡等)的深度和3D结构)。

根据实施例，多次重复过程以施加至同一表面，例如两次或三次，例如一小时内多次或一秒内多次。这可能进一步增加死亡和/或热失活细胞的比例。

根据实施例，控制装置配置成控制低温液体的液滴向表面的施加，使得施加是连续性的，并且将表面上和表面下的各个区域在限定的时间段内维持限定的温度。

根据一个实施例，装置具有用于多个低温液体容积的多个储存器。打印头具有多个喷嘴，每个喷嘴流体连接至其中一个容器。容器包括不同的低温液体和/或不同温度的低温液体。类似于喷墨打印，这使得通过对由各个打印喷嘴产生的印刷图案的复杂控制，将表面区域和/或组织区域非常精细地颗粒冷却到特定的温度成为可能。

例如，可以以这样的方式控制打印过程，使得来自具有特别低的温度的第一容器的第一低温液体以高液滴密度从第一喷嘴施加至表面的第一区域，待破坏的组织(例如，疣、癌性肿瘤等)的中心位于所述第一区域的下方。组织被冷却到细胞因冰晶穿透细胞壁而死亡的程度。此外，第二低温液体以不太低的温度和/或较低的液滴密度从第二容器施加至表面的周围“第二”区域。在此处冷却周围的皮肤和组织区域，但是温度要高于0℃，以避免结冰。

附加地或可选地，装置具有几个喷嘴，所述喷嘴可以单独地控制以输送不同尺寸和/或不同频率的低温液体的液滴。这也使得通过对由各个压力喷嘴产生的压力模式的复杂控制，以非常精细的颗粒方式将表面区域和/或组织区域冷却到特定的温度成为可能。

例如，可以控制打印过程，使得第一喷嘴以高液滴密度和/或大液滴体积将低温液体施加至表面的第一区域，待破坏组织的中心位于所述第一区域的下方。组织被冷却到细胞因冰晶穿透细胞壁而死亡的程度。此外，第二喷嘴以低液滴密度和/或小液滴体积将低温液体施加至表面的周围“第二”区域。在此处冷却周围的皮肤和组织区域，但是温度要高于0℃，以避免结冰。

“小”或“大/高”液滴密度或体积可以是相对指示，包括例如“小”液滴的体积比“大”液滴小至少20％，或者“小”液滴密度比“大”液滴密度小至少20％。

这可能是有利的，因为以减轻疼痛为目的的组织的基于冷冻的破坏和周围组织的基于冷冻的无损冷却可以在单个施加步骤中完成。在某些情况下，低温已经用于外科手术期间(例如，使用手术刀或激光)的疼痛缓解。然而，这些方法的缺点是需要高水平的设备(除了外科手术设备之外，还需要额外的低温设备)。相比之下，本发明的实施例可以具有这样的优点，即外科手术和用于缓解疼痛的冷却可以在单个步骤中用相同的装置进行。这还具有改善破坏细胞的冷冻外科手术和对周围组织进行纯粹的“细胞镇静”止痛治疗之间空间协调的优点。这是因为细胞破坏和镇静冷却都由同一装置和同一控制装置控制。

术语“低温液体”在此处用于描述一种液体，通过施加这种液体来冷却物体，例如在技术应用或科学实验中。典型地，低温液体具有低于0℃的温度。例如，低温液体可以是例如由中央设施或商业供应商通过液化相应的气体(对于空气/氮气，例如通过Linde工艺)生产的液态气体，并且通过特殊的运输容器运到相应的应用中。液态气体可以是例如液氮和/或液氦、氢气、氮气、氩气、氧气或两种或多种上述气体的混合物。

特别地，以生物、医学和/或美容为目的的低温液体可以是液氮或其他无毒、生物相容的低温液体。

例如，低温液体的使用使得有可能获得非常高的冷冻速率，并且处理起来的危险性(爆炸和火灾的风险)比液氧小。

根据实施例，将打印头设计为矩阵打印头，其中通过小液滴的目标喷射或偏转来产生应用图案或打印图像。例如，打印头可以设计成按需滴式打印头，即，单液滴喷射打印头。

根据实施例，打印头配置成产生液滴尺寸小于100皮升(pl)、优选小于10皮升的液滴。这种细小液滴的产生可能具有产生特别精细的纹理图案的优点。顶级装置在1pl到5pl范围内。例如，液滴可以以超过10，000滴/秒的频率喷射。根据实施例，打印头包括多个打印喷嘴，所述打印喷嘴能够以喷嘴特有的频率输送液滴，其中喷嘴能够单独控制，并且能够以不同的频率产生液滴。以较高的、最好是可变化调整的频率产生非常小的液滴。

根据实施例，用途是用于皮肤病变的医学和/或美容治疗的方法。皮肤损伤可以是下列皮肤病变的一种或多种：

-色素斑，

-疤痕组织，特别是过度的疤痕组织(瘢痕瘤)，

-疣，特别是样式疣(style wart)和戴尔疣(dell wart)(传染性软疣)，

-纤维瘤软骨瘤，

-日光性雀斑样痣病变，

-血管瘤，

-火痕，

-角化病，特别是脂溢性角化病；

-皮肤癌相关的皮肤病变。

例如，去除色素斑、疤痕组织、葡萄酒色斑、疣和/或角化病可以达到美观的目的。

根据实施例，用途为：

-冷冻外科手术，特别是局部皮肤科手术；和/或

-肿瘤的介入治疗手术，例如肝转移瘤、肺或前列腺肿瘤的治疗；

-暂时或永久灭活或破坏神经细胞的过程，例如对幻肢疼痛的疼痛治疗或减轻外科手术引起的疼痛。

例如，可以在手术前、手术中或手术后进行神经元的暂时失活，以减少与手术相关的疼痛。优选地，外科手术是由执行低温液体疼痛管理程序的同一装置执行的冷冻外科手术。优选地，冷冻外科手术和疼痛管理程序在单个步骤中一起控制和执行。

至少5毫秒的液氮低温喷射已经可以提供显著的疼痛缓解。

根据实施例，表面是体内或体外的人或动物皮肤。

术语“体内”在此用于描述发生在活生物体中的过程。相比之下，将在人工环境(如试管)中或通常在活生物体之外发生的过程称为“体外”。

“体外”皮肤是指由皮肤细胞组成或含有皮肤细胞的二维或三维细胞集群，其使用各种方法在营养培养基或营养基质上培养。更一般而言，“体外”组织，例如体外器官或器官部分，是指在人或动物机体外的人工环境中培养的组织。

通过用低温液体有规律地“打印”这种细胞敷料的表面区域，可以以限定的方式局部控制细胞的生长。定期冷却的细胞敷料的区域生长更慢，而在强烈冷却的情况下会发生细胞死亡。因此，皮肤细胞在2D和/或3D中的生长可以以针对性的方式受到局部影响，从而给予生长的组织(例如，用于移植目的)某种形状。

对于“体外”皮肤和其他“体外”细胞集群的生长控制可能是有益的，原因如下：

一方面，这可以实现非常精细的局部增长控制。生长抑制剂很难局部施加，因为它们会在培养基中扩散。由于低温液体可以随时终止或延长对细胞抑制的时间控制，因此也可能通过低温液体实现对细胞抑制的时间控制。另一方面，生长抑制物质不能再从细胞培养基中去除。

此外，这是数控的全自动打印过程，其可以完全自动、定期且在无菌条件下进行。例如，打印装置可以完全集成到用于细胞培养的无菌培养箱中，从而不需要打开培养箱就能执行操纵细胞生长的手动步骤。

皮肤和其他器官的“体外”合成是一个具有巨大医学潜力的领域。对于一些细胞类型，可以证明它们生长在基质上(例如，水母胶原基质上的软骨细胞)。基质使得确定细胞的3D结构成为可能。然而，这并不是对所有细胞类型都是可行的。然而，通过降低温度来选择性抑制细胞生长似乎普遍适用于所有细胞类型，因为生长抑制至少部分归因于温度诱导的细胞中生化过程和化学反应的减慢。

根据实施例，表面是基板。执行一个或多个图案化步骤以图案化表面和/或将二维或三维图案施加至表面。例如，低温液体的施加至少发生在其中一个图案化步骤之前，以影响随后的图案化步骤。例如，低温液体的施加导致结构化步骤。

该实施例的优点在于，通过使用低温液体，可以局部控制基板的结构化过程。例如，通过施加低温液体，可以精确地局部改变表面温度。影响表面的物理和/或化学过程取决于相应的表面温度。例如，可以控制化学反应速率。例如，沉积速率可以依赖于温度，因此可以控制表面上的结构形成。例如，诸如蚀刻工艺的化学烧蚀工艺可能依赖于温度，因此可以通过控制局部温度来实现对烧蚀速率的控制。例如，聚合过程中的合成反应，即，将相似或不同单体转化成聚合物的合成反应可能与温度有关。相应的聚合过程可以通过局部温度变化来局部控制。

根据实施例，图案化步骤是化学反应、物理沉积步骤和/或聚合步骤。

根据实施例，低温液体的施加局部控制化学反应的反应速率。

根据实施例，低温液体的施加局部改变化学反应、物理沉积步骤和/或聚合中所涉及的物质的聚集状态。

聚集状态可以通过局部温度变化而局部变化。例如，所涉及的物质可以通过冷却从气相转化为液相或固相。聚集状态的相应变化可以影响化学反应、物理沉积步骤和/或聚合。例如，可以建立、增加相应的物质与表面的接触和/或可以通过相变来控制接触时间或接触速率。

根据实施例，表面是印刷电路的基板。

该实施例可以具有这样的优点，即低温液体可以用于例如结构化要在其上打印电路的基板。结构化可以为电路的打印或几何设计创造必要的结构条件。

根据实施例，低温液体用于制造部件。部件例如是电子部件。电子部件例如是硅基和/或锗基或聚合物电子集成电路。

例如，装置可以是电子装置、机械装置和/或提供特定表面结构的装置。例如，这种表面结构可以用于支持、抑制和/或控制机械、电磁或化学过程。例如，在机械上，表面结构可以支持、抑制和/或控制表面上的机械运动，例如原子、分子或运动元素的机械运动。例如，在电磁上，表面结构可以以电磁方式支持、抑制和/或控制表面上或跨越表面的相互作用。例如，在化学上，表面结构可以支持、阻止和/或控制化学过程，例如作为催化剂或抑制剂。

根据实施例，低温液体的施加发生在掺杂步骤之前，以局部调节掺杂。

该实施例可以具有的优点是，可以通过使用低温液体的局部温度控制来局部调节掺杂。例如，掺杂可以通过扩散来完成。扩散是浓度差的热激活均衡过程，例如在固体中。在存在浓度差的情况下，外来原子可以在足够高的温度下渗透到另一个固体中并移动到那里。外来原子的相应运动基于例如布朗分子运动(Brownian molecular motion)。通过局部温度变化，特别是通过施加低温液体来降低温度，可以局部限制温度，从而局部限制分子或原子的运动。因此，例如，可以局部降低掺杂率。

在另一方面，本发明涉及一种装置，装置配置成根据本文所描述的任何实施例来执行低温液体的使用。例如，装置配置为用于执行低温液体的一个或多个或任何前述实施例。

在另一方面，本发明涉及一种用于将低温液体施加至表面以影响表面的温度的装置，包括用于容纳低温液体的容器、与容器流体连接的数字打印头、以及用于控制打印头以液滴形式将低温液体施加至表面的控制装置。

该实施例的优点是，可以提供相应的装置，例如以打印单元的形式，其通过数字印刷头将低温液体点滴地打印到表面上。因此由控制装置控制点滴施加。为了进行控制，相应的控制装置例如使用控制数据。相应的控制数据可以例如由为低温液体的施加提供的分配方案产生。换言之，控制数据可以将相应的分配方案转换成控制命令，控制装置利用所述控制命令来控制打印机单元。控制装置可以是集成到打印机单元中的装置，或者例如可以是打印机单元所连接的计算机系统。

根据实施例，打印头包括多个可单独控制的喷嘴。每个喷嘴配置成响应于来自控制装置的控制数据，以控制从相应的喷嘴喷射的液滴的尺寸和/或频率。

根据实施例，装置是医疗装置，特别是用于选择性地将低温液体施加至器官或器官部分的医疗装置。器官或器官部分可以是体内或体外器官或器官部分。特别地，器官可以是人或动物皮肤。医疗装置也可以是用于选择性地将低温液体施加至单个细胞的装置(特别是神经细胞)。

人类皮肤主要分为三层：表皮层(表皮)、真皮层(皮肤、真皮)和皮下层(皮下组织)。表皮是多层角质化鳞状上皮，通常厚度在0.03和0.05毫米之间。在手掌和脚底，角质层厚达数毫米(“茧”)。真皮主要由结缔组织纤维组成，用于滋养和固定表皮，其包含血管、神经、平滑肌和对温度调节很重要的血管。皮下组织包含皮肤上层的较大血管和神经，以及皮下脂肪和松散的结缔组织。强压力刺激的感觉细胞，例如环层小体，位于皮下层中。

通过适当控制打印头，所有皮肤层可以在预定的持续时间内冷却至低于10℃、或低于0℃、或低于-20℃、或低于-40℃的温度。这可以破坏组织和/或降低其中神经的活性，特别是为了缓解疼痛。

根据实施例，装置可以形成为具有能够用一只手引导和定位打印头的形状的工具。特别地，形状可以是以笔、绘画或绘图工具的形式。

例如，装置可以具有细长的形状，并且打印头可以位于装置的前端。优选地，装置具有保持区域，所述保持区域配置成允许装置由人手接收和引导。例如，保持部分可以具有凹槽或锥形和/或由弹性材料制成。

附加地或替代地，装置可以是内窥镜。例如，装置可以包括第一单元和第二单元，所述第一单元包括容器和控制装置，所述第二单元用于插入体内，以破坏例如转移瘤或其他不需要的组织结构和/或暂时或永久地使单个神经失活。第二单元包括压头和可选的其他元件(照相机、温度传感器、可能的手术钳、激光器等)，并优选通过柔性连接耦合到第一单元。

例如，装置可以是带有照相机的内窥镜。照相机安装在装置的与打印头相同的端部，并且定向成使得照相机适于捕捉打印头以及和打印头接触的表面的图像。这可能是有利的，因为其为诸如医生的治疗用户提供了关于使用低温液体的打印过程的视觉检查和反馈信号。

根据另一个实施例，装置是打印装置，其是用于自动培养一种或多种细胞培养物的装置的组成部分。

根据另一个实施例，装置是设计成可在二维或三维中移动的装置，用于将低温液体施加至单个细胞和/或施加至器官或器官部分，特别是施加至体外培养的器官或器官部分。根据本发明的实施例，装置包括温度传感器，并配置成在应用温度传感器期间感测器官或器官部分的表面温度，并使用温度传感器来控制施加。例如，可以调节低温液滴的数量、尺寸和/或出口速度和/或打印头相对于表面的距离或角度，使得表面的温度在预定的温度范围内。由于温度太低可能导致单个细胞或整个组织的破坏，因此，当影响生物材料时，表面温度的这种非常精细的控制可能特别有利。在仅以局部靶向方式减缓细胞生长或减轻疼痛为目的的施加场景中，应该避免细胞死亡。而且在需要破坏特定组织区域的施加中，施加区域的窄焦点是有利的，因为其可以防止对周围组织的损伤。

例如，在一些实施例中，装置可以配置成将表面温度设置在减缓细胞生长但不导致细胞死亡的范围内。特别地，装置可以配置成确保当低温液体施加至组织或施加至器官或器官部分时，表面温度在设定点温度内，选择设定点温度以避免组织损伤和细胞死亡。例如，通过这种设定温度，并通过(优选为非接触式的)温度传感器连续地检查温度的达到情况，可以控制施加过程，使得低温液滴在到达细胞或组织的表面之前蒸发，从而不与细胞直接接触，而是通过空气间接进行冷却。因此，这可以避免与低温液滴直接接触导致的细胞死亡。

此处描述的用于施加多种生物和非生物材料的装置的其他实施例也可以配备(优选为非接触式的)温度传感器和/或可以配置成以这样的方式执行施加，即施加的表面的温度位于排除对材料的损坏的目标温度范围内。例如，在所述温度范围下，由于液滴在到达表面之前已经蒸发，因此仅通过环境空气来产生冷却效果。

在另一方面，本发明涉及一种用于制造装置，特别是电子装置的系统，包括根据上述任一实施例的装置。表面是基板。在制造装置的过程中，装置执行一个或多个图案化步骤以图案化表面和/或将二维或三维图案施加至表面。例如，装置对低温液体的施加至少发生在其中一个图案化步骤之前，以影响随后的图案化步骤。例如，低温液体的施加导致图案化步骤的发生。例如，装置可以是电子装置、机械装置和/或提供特定表面结构的装置。例如，这种表面结构可以用于支持、抑制和/或控制机械、电磁或化学过程。例如，在机械上，表面结构可以支持、抑制和/或控制表面上的机械运动，例如原子、分子或运动元素的机械运动。例如，在电磁上，表面结构可以以电磁方式支持、抑制和/或控制表面上或跨越表面的相互作用。例如，在化学上，表面结构可以支持、阻止和/或控制化学过程，例如作为催化剂或抑制剂。

该实施例可以具有的优点是，使得低温液体可以用于在装置(例如电子装置)的制造过程中控制物理和/或化学过程。例如，用于制造相应的装置的系统包括相应的打印单元，利用所述打印单元可以将低温液体点滴施加至基板的表面或施加至基底。例如，施加可以与进一步的结构化步骤同时进行。在这种情况下，例如，打印单元和相应的结构化单元集成到一个单元中，所述结构化单元通过化学和/或物理过程来对表面进行结构化。可选地，例如，低温液体的施加可以发生在结构化步骤之前。在这种情况下，例如，可以提供打印机单元，所述打印机单元通过施加低温液体对表面进行相应的准备。然后在相邻的结构化单元中进行结构化，将处理过的表面转移到所述结构化单元中。

在下文中，参照附图更详细地解释本发明的实施例。如下所示：

图1用于施加低温液体的示例性装置的示意图；

图2用于施加低温液体的示例性打印机单元的示意图；

图3用于施加低温液体的示例性打印机单元的示意图；

图4用于制造部件的示例性系统的示意图；

图5用于施加低温液体的示例性过程的流程图；

图6用于施加低温液体的示例性过程的流程图；

图7用于施加低温液体的示例性过程的流程图；

图8用于冷冻外科的低温液体施加的示例性装置的示意图；

图9用于在体外手动施加低温液体的示例性装置的示意图；和

图10用于在体外自动施加低温液体的示例性装置的示意图。

以下实施例中彼此对应或相同的元件各自用相同的附图标记。

图1示出了用于将低温液体103点滴施加至物体113的表面112的示例性装置100。例如，提供了打印机单元104，其包括配置成将低温液体103的液滴111施加至表面112的打印头106。为了施加低温液体103，将相应的物体113放置在例如打印机单元104中。例如，打印机单元104通过流体管路110流体连接到容器108，待施加的低温液体103位于所述容器108中。例如，可以提供一个或多个打印头106，其可以通过运动单元107在两个或三个空间方向上移动。例如，打印头106可以各自包括一个或多个可单独控制的喷嘴。例如，每个喷嘴可以配置成响应于来自控制单元102的控制命令，以控制从相应的喷嘴喷射的液滴的尺寸和/或频率。例如，打印机单元104内可以存在保护气氛。此外，打印机单元104内的压力可以相对于环境的正常压力增加或减少。

例如，控制单元102可以是计算机系统或计算装置。相应的计算装置可以包括硬件部件114，所述硬件部件114具有一个或多个处理器和存储器，在所述存储器中存储了用于对控制单元102和打印机单元104进行控制的程序指令。为了接收输入，控制单元102可以包括输入装置，例如键盘116和/或鼠标118。此外，控制装置可以包括显示装置，例如屏幕120，其上显示图形用户界面或GUI(“图形用户界面”)。例如，相应的图形用户界面122可显示表面112的图像127，以及指示低温液体在表面112上和/或表面112上方的建议分配的分配方案126。例如，为了确认建议的分配方案126和/或修正相应的建议，图形用户界面122可以包括控制元件124。通过相应的控制元件124，用户可以使用输入设备116、118来确认建议的分配方案126和/或对建议的分配方案126进行修正。例如，为了捕捉表面112的图像127，装置100可以进一步包括捕捉装置。例如，相应的捕捉装置可以是视觉捕捉装置，如照相机。特别地，捕捉装置可以是显微镜。表面112的图像127可用于确定将施加低温液体103的结构元件。例如，可以使用图像127来确定分配方案126，所述分配方案126是基于表面112的预先存在的结构的图像识别的。可选地，可以预先确定用于图案化表面112的图案化方案，其被转移到图像127，并且可以基于指定的图案化方案产生低温液体的分配方案126。

图2示出了图1的示例性打印机单元104的详细视图。相应的打印机单元104包括打印头106。相应的打印头可以包括一个或多个打印喷嘴。相应的打印头相对于表面112的位置可以例如由运动单元107控制。相应的运动单元107允许例如打印头106相对于表面112在2D中(即在平行于表面112的平面内)移动和/或在3D中移动。因此，例如，在3D横向移动的情况下，可以调整打印头106与表面112的距离D。例如，相应的距离D可以变化，特别是作为相对于表面112的2D位置的函数。此外，距离D可以保持恒定和/或在预定间隔内保持恒定。此外，例如，打印头106和表面112之间的最小距离可以通过调节距离D来保持。此外，打印头106将低温液体点滴施加至表面112的角度α可以变化。例如，通过围绕一个、两个或三个垂直堆叠的枢轴转动打印头106，可以实现角度α的相应变化。

例如，可以在打印机单元104内产生保护气氛和/或可以调节主要压力。通过使用保护气氛和/或调节将低温液体施加至表面112的压力，低温液体的效果(特别是对表面和/或参与物理和/或化学反应的物质的效果)可以以针对性的方式进行局部控制。此外，参与物理和/或化学反应的物质的效果可以通过使用保护气氛和/或调节压力来控制。

图3示出了包括多个打印头106的打印机单元104的另一个示例性实施例。例如，可以将运动单元107设计成允许各个打印头106在2D和/或3D中彼此独立地移动。此外，相应的打印头可以独立地围绕例如一个、两个和/或三个彼此垂直的枢轴转动。

图4示出了用于制造部件特别是电子部件的设备105。为此目的，例如，提供物体113，所述物体113的表面112是待结构化以用于制造部件的基板。低温液体通过打印头106施加至表面112，用于图案化过程或图案化过程中涉及的物理和/或化学过程的局部控制。例如，低温液体的施加可以与表面112的图案化同时发生。在这种情况下，打印机单元104将集成到结构化单元109中。可选地，如图4所示，低温液体的施加可以在相应的图案化步骤之前进行。在这种情况下，例如，通过打印头106将低温液体施加至物体113的表面112，所述打印头106可以使用运动单元107来定位。例如，可以根据预先限定的分配方案来执行施加。随后，将相应的物体113传送到结构化单元109。例如，在结构化单元109的打印机单元104中存在相同的气氛(特别是保护气氛)。此外，在两个单元104、109中的每一个中可以存在相同的压力。或者，单元104、109中的主要压力可以不同。

例如，结构化单元109可以是配置成执行化学反应、物理沉积步骤和/或聚合步骤的单元。为此，结构化单元109提供例如在相应的结构化步骤中涉及的物质，并控制物理框架条件。然后，例如通过低温液体的局部分配，执行影响结构化步骤的局部温度变化。

图5示出了用于将低温液体施加至表面的示例性过程的流程图。在框204中，产生分配方案。例如，用户可以指定或设置相应的分配方案。可选地，分配方案可以基于待施加的低温液体的待生产的表面的预定结构。例如，提供相应的图案化模板，其限定待制造的预定的结构。例如，分配方案可以是根据预定的结构形状的低温液体的分配。例如，用于在表面上和/或表面上方分配低温液体的分配方案可以限定在何处、何时、施加多少低温液体，以及所施加的低温液体是否应该到达表面。例如，分配方案限定了低温液体的空间分配和/或时间分配。例如，分配方案限定了低温液体在空间和/或时间上变化的输送量。例如，分配方案可限定分配，其中调节低温液体的输送，使得低温液体在一个或多个位置到达表面，而在一个或多个其它位置不到达表面。因此，例如，可以以局部目标方式实现包括对表面的直接和间接温度影响分布。

在框210，使用分配方案来产生控制数据。例如，相应的控制数据是用于控制一个或多个打印头将低温液体施加至表面的控制命令。例如，控制数据可以限定打印头相对于表面的位置、要施加多少低温液体以及以什么角度施加。在框212，使用控制数据控制相应的装置，例如打印单元，以将低温液体施加至表面。换言之，低温液体在表面上方的分配和/或低温液体在表面上的施加是根据在框204中产生的分配方案来执行的。例如，在施加低温液体之后或同时，可以以受控的方式进行进一步的物理和/或化学过程，所述物理和/或化学过程受到由低温液体引起的局部温度变化的影响。

图6示出了用于施加低温液体的示例性过程的流程图，除了图5所示的过程之外，所述过程包括在框200中检测表面的结构。例如，如果要受到低温液体施加影响的物理和/或化学过程取决于表面的预定结构，则表面的结构的相应的检测可能是有利的。在这种情况下，例如，在框200中检测表面的结构。在框202中，确定要施加低温液体的结构元件。例如，结构元件的相应确定可以通过来自用户的输入来执行和/或可以自动执行。例如，在自动确定结构元件的情况下，可以使用图像识别方法。例如，相应的结构元件可以基于它们的几何形状和/或它们的视觉外观(例如它们的颜色)来确定。例如，框204中的分配方案是基于确定的结构元件产生的，使得低温液体施加至表面的位置对应于结构元件的位置。此外，例如，施加的低温液体的量可以根据结构元件来确定，例如根据确定的结构元件的几何尺寸来确定。此外，例如，待施加低温液体的角度可以作为结构元件的几何形状的函数而变化。在框210中，使用分配方案产生控制数据，该控制数据在框212中对用于施加低温液体的相应装置进行控制。例如，在施加低温液体之后或同时，可以以受控的方式进行进一步的物理和/或化学过程，所述物理和/或化学过程受到由低温液体引起的局部温度变化的影响。

图7示出了用于将低温液体施加至表面的另一个示例性过程的流程图。如在根据图6的过程中，首先在框200中确定待施加低温液体的表面的结构。在框202中，确定至少部分由低温液体覆盖的结构元件。在框204中，使用确定的结构元件产生用于施加低温液体的分配方案。在框206中，产生的分配方案例如在显示装置中显示。在框208，接收用户对分配方案的确认。可选地，可以接收对分配方案的修正，并相应地对显示的分配方案进行修正。例如，在完成修正之后，确认适当修正的分配方案。例如，在框210中，其先决条件是分配方案的确认，产生用于控制数据，所述控制数据根据分配方案控制用于施加低温液体的装置。最后，在框212中，使用在框210中产生的控制数据来执行对相应的装置的控制。在施加低温液体的同时和/或之后，一个或多个进一步的物理和/或化学过程可以以受控的方式发生，所述物理和/或化学过程借助于低温液体通过局部温度控制来进行局部控制。

图8示出了用于将低温液体708施加至表面712，以用于医疗或美容环境的示例性装置700。例如，装置可用于破坏或去除皮肤病变。装置包括用于容纳低温液体的容器702、与容器流体连接的数字打印头706、以及用于控制打印头将低温液体以液滴形式施加至表面的控制单元704。

因此，装置700可以是医疗装置，特别是用于选择性地将低温液体施加至器官或器官部分的医疗装置。例如，装置可用于冷冻外科医疗或美容应用。

例如，表面712可以是人或动物皮肤710的表皮或单个细胞或细胞集群的任何其他表面。

人类皮肤主要分为三层：表皮层(表皮)、真皮层(皮肤、真皮)和皮下层(皮下组织)。表皮是多层角质化鳞状上皮，通常厚度在0.03和0.05毫米之间。在手掌和脚底，角质层厚达数毫米(“茧”)。真皮主要由结缔组织纤维组成，用于滋养和固定表皮，其包含血管、神经、平滑肌和对温度调节很重要的血管。皮下组织包含皮肤上层的较大血管和神经，以及皮下脂肪和松散的结缔组织。强压力刺激的感觉细胞，例如环层小体，位于皮下层中。

通过适当控制打印头，所有皮肤层可以在预定的持续时间内冷却至低于10℃、或低于0℃、或低于-20℃、或低于-40℃的温度。这可以破坏组织和/或降低其中神经的活性，特别是为了在局部手术之前、期间或之后减轻疼痛。

优选地，低温液体不是根据“全有或全无”原则来施加，而是通过多个喷嘴来施加，所述多个喷嘴可以单独控制，并且喷射低温液体的液滴，使得各个喷嘴的液滴喷射在尺寸和/或频率方面都不相同。这可以产生分别适合于待治疗的皮肤和皮下结构的复杂图案。例如，甚至有可能产生冷却非常强的环形压力模式，使得环形压力模式内的细胞死亡，而中心的细胞不死亡。这种结构在各种皮肤病变中反复出现。传统的装置是按照“全有或全无”(开-关)的原则工作的，不可能以尽可能温和的方式治疗这种结构，因为所有施加低温液体的组织都会死亡，尽管通常只需要切除一部分区域。相比之下，使用具有几个可单独控制的喷嘴的压头使得甚至可以治疗复杂的皮肤病变，包括那些近似环形并且包围中心健康组织的皮肤病变，以这种方式，即冷却中心的健康细胞的程度比冷却环形周围患病组织的细胞的程度更小。因此，对患者更温和的靶向治疗是可能实现的。

由于空气是极好的绝热体，因此人体皮肤与空气接触的热量损失是微不足道的。低温液体的施加导致液滴所施加至的表面剧烈冷却，并且这种冷却也扩散到下面的组织，特别是如果低温液体液滴继续由打印头施加至此表面位置。

横向热扩散和血液灌注冷却有利于冷却扩散到组织内部，尽管这可能需要几秒钟。施加至皮肤的低温剂在皮肤表面下产生热沉，所述热沉形成温度梯度。梯度越陡，提取给定热量的速度就越快。因此，为了取得成功，低温介质应该尽可能快地使表面温度大幅下降。

图9示出了用于在体外施加低温液体的手动操作的装置800。例如，平面2D或3D细胞敷料，例如细菌细胞敷料(“生物膜”)、人造皮肤、人造软骨、肝细胞敷料、肌肉细胞等，可以在体外不断生长，在这种情况下，例如在培养皿802中。通过手动且优选重复地将低温液体施加至细胞敷料的特定位置，可以控制细胞的生长，包括三维生长。在此方面，打印头706手动定位在细胞集群的待破坏的区域或生长减缓的区域上。可以使用各种尺寸和形式的细胞培养皿来代替培养皿。除了医疗和美容目的之外，低温液体的高度局部化施加还可以用于科学问题，例如，减缓特定区域中细胞的代谢和生长，或者通过迅速冷却到0℃以下来选择性地保存选定区域中的细胞代谢，以供进一步分析。

图10示出了用于在体外通过打印头706自动施加低温液体的装置900。装置900刚性地或可移动地(例如，可旋转地和/或枢转地)附接至用于移动装置902的单元。例如，用于对装置902进行移动的单元可以是机械臂或其他自动操作单元，其用于在平面x，y内对装置900进行机械移动，所述平面x，y基本平行于细胞培养容器的下侧所跨越的平面，并且可选地另外用于沿着基本上正交于平面x，y的维度y对装置900进行机械移动。通过打印头706将装置的自动定位与低温液体的自动液滴施加相结合，可以具有增加对低温液体施加位置的精确控制的优点。因此，相应的实施例特别适用于高精度施加。优选地，打印头706具有多个可单独控制的打印喷嘴。

在一个实施例中，装置和用于对装置902进行移动的单元是培养箱或其他装置的组成部分，所述组成部分用于温度控制，并且可选地，对一个或多个原核细胞或真核细胞培养物进行搅拌。这可能具有的优点是，允许装置周期性地定位在细胞集群的特定表面区域上，以用于低温液体的施加和细胞生长的控制。由于装置900和用于对装置902进行移动的单元都是培养箱或装置的一部分，低温处理可以重复进行而不会增加感染的风险。

附图标记

100 装置

102 控制单元

103 低温液体

104 打印机单元

105 用于制造部件的设备106打印头

107 运动单元

108 容器

109 结构化单元

110 流体管路

111 低温液体的液滴

112 表面

113 物体

114 硬件部件

116 输入装置

118 输入装置

120 屏幕

122 图形用户界面

124 控制元件

126 分配方案

127 表面图像

700 用于医疗或美容冷冻治疗的装置

702 装有低温液体的容器

704 控制单元

706 打印头

708 低温液体的液滴

710 皮肤

712 表面

800 用于体外低温治疗的装置

802 培养皿/细胞培养容器

900 低温处理装置

902 用于移动装置的单元

Claims (28)

1.低温液体(103)的用途，其特征在于，低温液体(103)以数控的方式点滴至表面(112、712)，以用于影响表面的温度。

2.根据权利要求1所述的用途，其中，数控低温液体(103)的施加以控制其点滴施加在2D或3D中的位置、点滴施加的体积和/或点滴施加相对于表面(112、712)的角度，其中体积和/或角度能够与位置相关。

3.根据权利要求1或2所述的用途，其中低温液体(103)储存在与数字打印头(106、706)流体耦合的容器(108、702)中，其中数控数字打印头(106、706)，以用于将低温液体(103)点滴施加至表面(112、712)。

4.根据权利要求3所述的用途，其中，数字打印头(106、706)能够相对于表面(112、712)移动。

5.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中，在施加低温液体(103)之前，表面(112、712)的温度高于-50℃，高于-20℃，特别是高于0℃，或为室温或动物或人的体温。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中，在施加低温液体(103)之前，表面(112、712)的温度为100℃或更低。

7.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中，低温液体(103)的施加在保护气氛下进行，特别是在相对于正常气氛具有增加或减少的氧含量的保护气氛下进行。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中，低温液体(103)的施加在正压或负压下进行。

9.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中，低温液体(103)为氦气、氢气、氮气、氩气、氧气、二氧化碳或其一种或多种的混合物。

10.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中用途进一步包括：

·检测表面(112、712)和/或包括表面(112、712)的物体(113)的2D和/或3D结构，

·根据检测到的2D和/或3D结构，确定待施加低温液体(103)的表面(112、712)的结构元件；以及

·产生适于控制低温液体(103)施加至特定的结构元件的控制数据。

11.根据权利要求10所述的用途，其中，用途进一步包括根据检测到的2D和/或3D结构，创建用于将低温液体(103)施加至确定的结构元件的数字的分配方案(126)，其中，控制数据适于根据分配方案(126)来控制低温液体(103)施加至确定的结构元件。

12.根据权利要求11所述的用途，其中数字的分配方案(126)显示在屏幕(120)上，并且根据分配方案(126)使用控制数据来控制低温液体(103)的施加，其需要经由输入装置(116、118)接收对显示的分配方案(126)的确认。

13.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中表面(112、712)是有生命的或无生命的生物材料，其中生物材料特别包括：微生物、细胞培养物和/或细胞敷料，特别是体内或体外的细胞敷料，特别是用于人造器官或器官部分生长的体外的细胞敷料，其中生物材料特别是人或动物皮肤(710)或组织样品。

14.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中表面(112、712)是体内或体外的人或动物皮肤(710)。

15.根据权利要求14所述的用途，其中所述用途是用于皮肤病变的医学和/或美容治疗的方法，其中所述皮肤病变特别选自包括以下各项的组：

·色素斑

·疤痕组织过多(瘢痕疙瘩)；

·疣，特别是样式疣和戴尔疣(传染性软疣)，

·纤维瘤软骨瘤，

·日光性雀斑样痣病变，

·血管瘤，

·火痕，

·角化病，特别是脂溢性角化病；

·皮肤癌相关的皮肤病变。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的用途，其中表面(112)是基板，其中执行一个或多个结构化步骤以对表面(112)进行结构化和/或向表面(112)施加二维或三维结构，其中至少在其中一个结构化步骤之前，执行低温液体(103)的施加以影响随后的结构化步骤，或者其中通过施加低温液体(103)来执行结构化步骤。

17.根据权利要求16所述的用途，其中图案化步骤是化学反应、物理沉积步骤和/或聚合步骤。

18.根据权利要求17所述的用途，其中通过施加低温液体(103)来局部控制化学反应的反应速率，和/或其中通过施加低温液体(103)来局部改变化学反应、物理沉积步骤和/或聚合中涉及的物质的聚集状态。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的用途，其中，表面(112)是印刷电路基板。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的用途，用于制造部件，特别是电子部件，其中电子部件特别是硅基和/或锗基或聚合物电子集成的电路。

21.根据权利要求20所述的用途，其中，在掺杂步骤之前，施加低温液体(103)以局部调节掺杂。

22.装置(100、700、800、900)，其配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的低温液体(103)的用途。

23.用于将低温液体(103)施加至表面(112、712)以影响表面(112，712)的温度的装置(100、700、800、900)，其包括用于容纳低温液体(103)的容器(108、702)、与容器(108、702)流体耦合的数字打印头(106、706)以及用于控制打印头(106、706)以将低温液体(103)点滴施加至表面(112、712)的控制单元(102、704)。

24.根据权利要求22至23中任一项所述的装置(700)，其中装置(700)是用于选择性地将低温液体(103)施加至器官或器官部分，特别是施加至体内或体外培养的器官或器官部分，特别是人或动物皮肤(710)的医疗装置，或者其中装置是用于选择性地将低温液体(103)施加至单个细胞，特别是施加至神经细胞的装置。

25.根据权利要求22至24中任一项所述的装置(700、800)，其中，装置(700、800)配置为：

·能够在二维或三维移动的装置，用于将低温液体施加至单个细胞和/或施加至器官或器官部分，特别是体外培养的器官或器官部分，装置优选包括温度传感器，并设计成在应用温度传感器期间检测器官或器官部分的表面温度，并使用它来控制施加；和/或

·具有能够用一只手引导和定位打印头(106、706)的形状的工具，形状特别是以笔、绘画或绘图工具的形式；和/或

·内窥镜；和/或

·具有照相机的内窥镜，照相机安装在装置的与打印头(106、706)相同的端部，并且定向成使得照相机适于捕获打印头(106、706)和由此接触的表面(112、712)的图像(127)。

26.根据权利要求22至25中任一项所述的装置(100、700、800、900)，其中，打印头(106、706)包括多个单独可控的喷嘴，每个喷嘴都配置成响应于来自控制单元(102、704)的控制数据来控制从相应喷嘴喷射出的液滴的尺寸和/或频率。

27.根据权利要求22至26中任一项所述的装置(100、700、800、900)，进一步包括温度传感器，所述温度传感器配置成检测，优选无接触地检测将由低温液体作用的基板的表面温度，其中装置配置成在应用温度传感器期间检测器官或器官部分的表面温度，并控制施加，使得检测的表面温度在期望的温度范围内。

28.一种用于制造部件特别是电子部件的设备(105)，包括根据权利要求22至27中任一项所述的装置(100)，其中表面(112)是基板，其中设备(105)在制造部件的过程中执行一个或多个结构化步骤以对表面(112)进行结构化和/或向表面(112)施加二维或三维结构，其中至少在其中一个结构化步骤之前，通过装置(100)施加低温液体(103)以便影响随后的结构化步骤，或者其中由于施加低温液体(103)而发生结构化步骤。