[發明專利]一種具有按需分配功能的噴頭裝置

在審

• 申請號: 201911337086.6
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111013848A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 劉煥寶;程祥;楊先海;鄭光明;趙光喜;凌四營;李陽
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: B05B7/14
• 分類號: B05B7/14;B29C64/209;B33Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種具有按需分配功能的噴頭裝置，是為了解決現有的3D打印技術中顆粒的分發精度低，細胞死亡率高等問題。所述的噴頭裝置包括音圈電機、固定板、第一快速接頭、第二快速接頭、固定螺母、針頭、上腔、下腔、恒壓供墨回路、氣壓控制回路等。音圈電機作為執行元器件控制上腔中的材料擠出和顆粒成型，恒壓供墨回路與上腔相連，實現墨汁持續供給，氣壓控制回路與下腔相連實現氣壓的連續控制，協調作用實現顆粒的可控、有序分發。采用本發明，可大幅度提高顆粒分發精度，對藥物篩選、組織器官再生等領域具有重要的作用。

技術領域

本發明專利涉及3D生物打印領域中的噴頭制造技術，涉及到一種具有按需分配功能的噴頭裝置。

背景技術

自2004年以來，心血管疾病的年均增速遠高于國內生產總值的增速，心血管疾病患者的家庭負擔日趨加重。隨著社會老齡化和城市化的進程加快，心腦血管疾病開始向低齡化群體擴散，心腦血管疾病的患病率呈現增加態勢，2019年《中國心血管疾病報告2018》發布，報告顯示，中國心血管病患者達2.9億，因此，研制有效的方法和手段進行心血管疾病的防治刻不容緩。

3D生物打印技術的出現為器官再生提供了可能，目前，大量的科研工作者開始進行3D生物打印技術的研究，將活性生物材料（含細胞）打印應用于組織工程和器官再生領域當中，實現了組織和器官的再生制造，但由于細胞的分發可控性差、精度低等特點，嚴重影響了組織和器官再生的質量，可見確保打印過程中細胞分發精度成為解決組織和器官再生的核心問題，因此，急需一種能有效的實現細胞顆粒高精度按需分配的噴頭裝置。

發明內容

本發明專利的目的是針對現有的擠出式3D生物打印機噴頭不能實現生物顆粒的按需分配而設計，該噴頭裝置可實現生物顆粒的按需分配，使生物顆粒均勻分布，通過該噴頭裝置可更好地保護生物材料活性且具有快速、便捷的特點。

為達到以上設計目的，本發明專利采取以下設計方案：

一種具有按需分配功能的噴頭裝置，其特征在于，噴頭裝置包括音圈電機、固定板、第一快速接頭、第二快速接頭、固定螺母、針頭、第一密封圈、第二密封圈、上腔、下腔、毛細管、往復桿氣源、三聯件、第一單向閥、第二單向閥、第一比例閥、第二比例閥、第一電磁閥、第二電磁閥、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第一噴頭、第二噴頭、控制器、第一恒壓供墨裝置、第一壓力控制裝置、第二恒壓供墨裝置、第二壓力控制裝置。音圈電機與往復桿連接，通過螺釘安裝在固定板上，固定板與上腔通過螺釘連接，上腔與下腔之間通過小間隙配合保持同軸度要求并通過螺釘進行固定、第二密封圈進行密封，第二快速接頭安裝在下腔上；固定板與上腔通過螺釘連接，第一密封圈置于固定板與上腔之間，實現上腔的密封，第一快速接頭安裝在上腔上；本發明還包括控制噴頭裝置工作的氣壓控制回路和恒壓供墨回路，該氣壓控制回路和恒壓供墨回路由氣源、三聯件、比例閥、電磁閥等組成，其中第一恒壓供墨回路與噴頭的第一快速接頭相連，為噴頭上腔提供穩定不變的壓力，第一壓力控制回路與噴頭的第二快速接頭相連，為噴頭下腔提供可控壓力，實現顆粒大小的控制和有序分發。

所述的按需分配功能的噴頭裝置，所述的噴頭裝置的顆粒形成的原理為：上腔中的材料處于平衡狀態，音圈電機的運動將打破平衡產生微滴，在外腔連續性流體的作用下克服表面張力形成顆粒。

優選音圈電機作為噴頭的執行機構，可控性好且頻率范圍為0-50HZ。

所述的按需分配功能的噴頭裝置，上腔與下腔之間通過錐定位方式定位，采用螺釘進行固定。

所述的按需分配功能的噴頭裝置，上腔采用恒壓供墨裝置進行墨汁的供給，壓力控制為墨汁擠出壓力的臨界值。

所述的按需分配功能的噴頭裝置，上腔的恒壓供墨回路在控制器、比例閥、電磁閥、壓力傳感器等共同作用下構成恒壓供墨回路，使氣壓回路中的壓力保持穩定。