獨立切換型多細胞/材料組裝噴頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于快速成型設備領域，涉及生物制造技術及生物三維打印技術，具體涉及一種獨立切換型多細胞/材料組裝噴頭。
【背景技術】
[0002]細胞三維受控組裝是在組織器官的解剖學數字模型直接驅動下，定位裝配活細胞/材料單元，制造組織或器官前體的新技術，為體外構建復雜組織器官提供了全新的可能。器官是由不同細胞組成并具有復雜微觀結構的三維結構體，因此多細胞組裝技術成為發展細胞組裝技術的關鍵。由于細胞打印工藝的限制，目前的細胞三維打印技術大多為操作單種成分的細胞和材料來構建較為簡單的結構體，僅局限于某些組織，如骨、皮膚和肌腱等。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的是實現多細胞/材料三維空間的精確定位組裝，提出一種獨立切換型多細胞/材料組裝噴頭，具有微動力，高柔性，易于實現多噴頭的擴展和控制，清潔易用，適用材料范圍廣等特點，有助于提高細胞的成型質量和存活率。
[0004]本實用新型的技術問題通過以下的技術方案予以解決:
[0005]一種獨立切換型多細胞/材料組裝噴頭包括噴頭架、噴頭絕熱塊、多個能實現不同功能的噴頭單元；
[0006]所述的噴頭架朝向噴頭單元一側設有兩個或兩個以上的第一圓柱形失電型電磁鐵；同時噴頭架上還設有氣缸、壓縮氣瓶、輸氣管、比例閥、第一氣管接頭，壓縮氣瓶中的壓縮空氣通過連接在壓縮氣瓶上的輸氣管與比例閥的進氣口相連接，比例閥用于控制輸出氣體的壓強；比例閥的出氣口通過輸氣管與帶有截止閥的第一氣管接頭相連接；
[0007]所述的噴頭絕熱塊穿過噴頭架的第一圓柱形失電型電磁鐵，且朝向噴頭單元一側設有若干彈簧觸頭；
[0008]所述的噴頭單元主要包括噴頭外殼、控溫模塊、儲存架絕熱塊、噴頭儲存架；
[0009]所述的噴頭儲存架位于噴頭外殼的另一側，用于儲存各種具有不同功能或裝有不同細胞/材料的噴頭；所述的噴頭儲存架朝向噴頭外殼面設有與相接觸磁鐵定位孔相配合的兩個或兩個以上第二圓柱形失電型電磁鐵；
[0010]所述的儲存架絕熱塊穿過噴頭儲存架的第二圓柱形失電型電磁鐵，且朝向噴頭外殼一側設有若干彈簧觸頭，實現電與信號的連接與斷開；
[0011]所述的噴頭外殼為中空結構，分別朝向噴頭絕熱塊和儲存架絕熱塊的兩外側面均設有與圓柱形失電型電磁鐵相配合的磁鐵定位孔，且同時設有分別與噴頭絕熱塊和儲存架絕熱塊上彈簧觸頭相配合的彈簧觸點，當彈簧觸頭與彈簧觸點相接觸時不僅起到供電的作用，也實現信號的傳輸與反饋；噴頭外殼上設有第二氣管接頭與第三氣管接頭，第二氣管接頭與噴頭架的第一氣管接頭相適應，使得第二氣管接頭穿過噴頭絕熱塊可插入第一氣管接頭內；第二氣管接頭與第三氣管接頭通過噴頭外殼內的通道相互連通；第三氣管接頭通過輸氣管與設于噴頭外殼內的專用料筒連接；由氣缸、第一氣管接頭、第二氣管接頭與第三氣管接頭構成電氣自動切換模塊，在更換噴頭時啟動，電氣自動切換模塊能快速準確地實現噴頭的電氣分離/連接。
[0012]所述的控溫模塊包括半導體制冷片、外置流體冷卻循環系統、設于噴頭外殼內的導冷套；所述的外置流體冷卻循環系統采用外置液冷冷卻循環系統，包括液冷頭、泵、加熱箱、膨脹箱、蒸發器、冷凝器、閥、壓縮機和冷凝器等；半導體制冷片的熱端面與設于噴頭外殼內的液冷頭緊密貼合，冷端面裸露；由于專用料筒設于導冷套內，且專用料筒容器壁外壁與導冷套內壁緊密貼合，通過導冷套傳遞熱量對專用料筒進行降溫；半導體制冷片的熱端面與液冷頭緊密貼合，通過循環的制冷液進行降溫；外置液冷冷卻循環系統通過制冷劑循環和導熱液循環為液冷頭循環提供恒定溫度的制冷液，進而帶走半導體制冷片熱端的熱量。
[0013]所述的第一、第二圓柱形失電型電磁鐵斷電時具有磁性，通電時失去磁性，用于支撐和定位噴頭。
[0014]本實用新型噴頭電氣自動切換的中間過程如下:當放置噴頭時，第一圓柱形失電型電磁鐵與磁鐵定位孔分離；當取出噴頭時，第一圓柱形失電型電磁鐵與磁鐵定位孔連接，與此同時，完成彈簧觸頭與彈簧觸點的連接，實現供電與信號的傳輸與反饋。氣路切換則是通過氣缸來完成。本實用新型采用磁力來實現電自動切換，氣缸來實現氣路切換。
[0015]本實用新型裝置氣體驅動的實現過程是:壓縮氣瓶中裝有潔凈的壓縮氣體，壓縮氣體通過輸氣管輸送；比例閥能穩定地控制輸入到專用料筒中的氣體壓強，穩定壓強的氣體通過第一氣管接頭進入第二氣管接頭、第三氣管接頭，最終輸入專用料筒中，進而穩定地控制多細胞/材料的擠出速度；所述的專用料筒中裝有細胞或生物材料，通過一定壓力的氣體將其擠出進而實現多細胞/材料組裝。
[0016]本實用新型的有益效果為:
[0017]本實用新型包括噴頭架、噴頭絕熱塊、多個能實現不同功能的噴頭單元，能實現多細胞/材料三維空間的精確定位組裝。本實用新型氣體驅動過程較傳統的推桿擠出的打印方式，不僅具有更高的精度且更為清潔穩定；控溫模塊不僅能擴大打印溫度控制范圍，進行精確地溫控，而且較傳統的制冷方式具有占用空間小、無需制冷劑和對設備成型空間無擾動等優點；噴頭電氣自動切換過程能快速可靠地實現噴頭的電氣分離/連接，進而實現打印噴頭的快速更換；噴頭儲存架能夠存儲具有不同功能的噴頭或裝有不同細胞/材料的噴頭，具有很好的擴展性，能針對不同的用戶提供不同的擴展模塊。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的部分裝配體爆炸視圖；
[0019]圖2為本實用新型氣體驅動模塊的原理圖；
[0020]圖3為本實用新型中多級制冷循環系統的原理圖；
[0021]圖4為本實用新型噴頭更換過程圖；
[0022]圖5為本實用新型的總裝配圖及部分零件的等軸測視圖。
[0023]其中噴頭架1、氣缸1-1、第一氣管接頭1-2、第一圓柱形失電型電磁鐵1-3、噴頭絕熱塊2、噴頭外殼3、第二氣管接頭3-1、第三氣管接頭3-2、磁鐵定位孔3-3、儲存架絕熱塊4、噴頭儲存架5、第二圓柱形失電型電磁鐵5-1、半導體制冷片6、第一磁鐵孔6-1、端蓋7、第二磁鐵孔7-1、彈簧觸頭8、彈簧觸點9。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0025]本實用新型一種獨立切換型多細胞/材料組裝噴頭包括噴頭架、絕熱架、多個能實現不同功能的噴頭單元；
[0026]如圖1、4、5所示，所述的噴頭架I朝向噴頭單元一側設有兩個或兩個以上的第一圓柱形失電型電磁鐵1-3 ;同時噴頭架I上還設有氣缸、壓縮氣瓶、輸氣管、比例閥、第一氣管接頭1-2，壓縮氣瓶中的壓縮空氣通過連接在壓縮氣瓶上的輸氣管與比例閥的進氣口相連接，比例閥用于控制輸出氣體的壓強；比例閥的出氣口通過輸氣管與帶有截止閥的第一氣管接頭1-2相連接；
[0027]所述的噴頭絕熱塊2穿過噴頭架I的第一圓柱形失電型電磁鐵1-3，且朝向噴頭單元一側設有若干彈簧觸頭8 ;
[0028]所述的噴頭單元主要包括噴頭外殼3、控溫模塊、儲存架絕熱塊4、噴頭儲存架5 ；
[0029]所述的噴頭儲存架5位于噴頭外殼3帶有磁鐵定位孔的另一側，用于儲存各種具有不同功能或裝有不同細胞/材料的噴頭；所述的噴頭儲存架5朝向噴頭外殼3面設有與相接觸磁鐵定位孔相配合的兩個或兩個以上第二圓柱形失電型電磁鐵5-1 ;
[0030]所述的儲存架絕熱塊4穿過噴頭儲存架5的第二圓柱形失電型電磁鐵5-1，且朝向噴頭外殼3 —側設有若干彈簧觸頭8，實現電與信號的連接與斷開；
[0031]所述的噴頭外殼3為中空結構，分別朝向噴頭絕熱塊2和儲存架絕熱塊4的兩外側面均設有與圓柱形失電型電磁鐵相配合的磁鐵定位孔3-3，且同時設有分別與噴頭絕熱塊2和儲存架