本發(fā)明涉及生物3D打印技術領域，具體地說，涉及一種生物3D打印噴頭。

背景技術：

生物3D打印是以計算機三維模型為基礎，通過軟件分層離散和數(shù)控成型的方法，定位裝配生物材料或活細胞，制造人工植入支架、組織器官和醫(yī)療輔具等生物醫(yī)學產(chǎn)品的3D打印技術。如同噴墨打印機的噴頭噴出墨水一樣，生物3D打印噴頭里面是處理調制過的復合生物3D打印要求的帶有生物細胞的載體。

現(xiàn)有技術中的生物3D打印噴頭噴頭，如圖1所示，包括玻璃噴嘴1，包括玻璃噴嘴1的外壁上套設有壓電陶瓷管2，以壓電陶瓷管2作為驅動，當對其施加變化的電壓時，壓電陶瓷管2產(chǎn)生的機械變形擠壓液體腔室，產(chǎn)生連續(xù)的壓力波將生物組織液從噴嘴中噴射出來，但是生物組織液的黏度大、流動性差，而壓電陶瓷管2的面積小，不能提供足夠的壓力迫使生物組織液從噴嘴中噴射出來，因此會有噴頭堵塞的現(xiàn)象發(fā)生。所以如何使大黏度、高密度的生物制劑液體噴射順暢、均勻，滿足生物醫(yī)學產(chǎn)品的要求成為業(yè)界的一大難題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種能夠滿足大黏度、高密度生物材料打印輸出要求的生物3D打印噴頭。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：一種生物3D打印噴頭，所述的打印噴頭包括進料管和噴嘴，進料管和噴嘴之間設置有壓電陶瓷管，進料管的下端和噴嘴的上端外壁上分別套設有上、下橡膠墊圈，夾持單元夾緊上、下橡膠墊圈使進料管、壓電陶瓷管和噴嘴固定連接，壓電陶瓷管與驅動電路相連，驅動電路驅動壓電陶瓷管產(chǎn)生徑向變形，驅使生物組織液從噴嘴中噴射出。

上、下橡膠墊圈內(nèi)與進料管、噴嘴接觸的部位均嵌設有剛性墊圈。

進料管的下端面與上橡膠墊圈的下端面齊平，噴嘴的上端面與下橡膠墊圈的上端面齊平。

壓電陶瓷管的內(nèi)腔與剛性墊圈、噴嘴的連接處設置有圓滑過渡部，圓滑過渡部引導生物組織液平滑地進入噴嘴。

噴嘴包括直管段和直管段下端的錐形引導段，錐形引導段的內(nèi)徑為100～200μm。

所述的壓電陶瓷管的管腔內(nèi)固定設置有的阻波體，阻波體整體呈子彈狀，圓錐狀的頭部向上設置，頭部向下圓滑延伸行成圓形底部，進料管、噴嘴、壓電陶瓷管和阻波體同軸布置。

阻波體底部端面上設置有鋸齒狀的凹凸部。

與現(xiàn)有技術相比，壓電陶瓷管作為打印噴頭的一部分，其內(nèi)腔直接與生物組織液接觸，這樣驅動電路驅動壓電陶瓷管產(chǎn)生的徑向變形，從而激發(fā)壓力波直接作用于其內(nèi)腔中的生物組織液，生物組織液受壓噴射出來，實現(xiàn)生物3D打印，這種結構的打印噴頭驅動效果明顯，能夠滿足大黏度、高密度生物材料打印輸出要求。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術中打印噴頭的結構示意圖；

圖2為打印噴頭的剖視圖；

圖3為阻波體的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明內(nèi)腔中壓力波的傳導示意圖。

具體實施方式

如圖2所示，一種生物3D打印噴頭，所述的打印噴頭包括進料管10和噴嘴20，進料管10和噴嘴20之間設置有壓電陶瓷管30，進料管10的下端和噴嘴20的上端外壁上分別套設有上、下橡膠墊圈51、52，夾持單元60夾緊上、下橡膠墊圈51、52使進料管10、壓電陶瓷管30和噴嘴20固定連接，壓電陶瓷管30與驅動電路相連，驅動電路驅動壓電陶瓷管30產(chǎn)生徑向變形，驅使生物組織液從噴嘴20中噴射出。壓電陶瓷管30作為打印噴頭的一部分，其內(nèi)腔直接與生物組織液接觸，這樣驅動電路驅動壓電陶瓷管30產(chǎn)生的徑向變形，從而激發(fā)壓力波直接作用于其內(nèi)腔中的生物組織液，生物組織液受壓噴射出來，實現(xiàn)生物3D打印，這種結構的打印噴頭驅動效果明顯，能夠滿足大黏度、高密度生物材料打印輸出要求。

上、下橡膠墊圈51、52內(nèi)與進料管10、噴嘴20接觸的部位均嵌設有剛性墊圈53。通過剛性墊圈53結合上、下橡膠墊圈51、52的方式實現(xiàn)了可靠連接，避免漏液，同時壓電陶瓷管30的收縮和擴張作用盡量作用于剛性墊圈53的表面，而不作用于上、下橡膠墊圈51、52的柔性體表面，避免了對壓力波的吸收。

為了保證進料管10、壓電陶瓷管30和噴嘴20的可靠連接，進料管10的下端面與上橡膠墊圈51的下端面齊平，噴嘴20的上端面與下橡膠墊圈52的上端面齊平。

生物組織液在壓電陶瓷管30的內(nèi)腔內(nèi)可能會產(chǎn)生堆積，壓電陶瓷管30的內(nèi)腔與剛性墊圈53、噴嘴20的連接處設置有圓滑過渡部31，圓滑過渡部31引導生物組織液平滑地進入噴嘴20。圓滑過渡部31使生物組織液可以依靠壓力和自身的重力順暢地通過噴嘴20噴出。

噴嘴20包括直管段21和直管段21下端的錐形引導段22，錐形引導段22的內(nèi)徑為100～200μm。一般動物細胞的直徑為30～50μm，為了保證打印噴頭在不受驅動時，生物組織液在粘滯力的作用下不會流出，而受到驅動時，生物組織液的流出不受阻礙，將錐形引導段22的內(nèi)徑設計在100～200μm。

進一步，參閱圖4所示，所述的壓電陶瓷管30的管腔內(nèi)固定設置有的阻波體40，阻波體40整體呈子彈狀，圓錐狀的頭部向上設置，頭部向下圓滑延伸行成圓形底部，進料管10、噴嘴20、壓電陶瓷管30和阻波體40同軸布置。在壓電陶瓷管30受到的電壓增大時，會發(fā)生向外的變形，其內(nèi)腔中的生物組織液體積增大，即產(chǎn)生了負壓，負的壓力會以波的形式從壓電陶瓷管30的中間向上下兩側傳播，并在末端出現(xiàn)反射現(xiàn)象；諸多研究表明，經(jīng)進料管10反射得到正壓力波，經(jīng)噴嘴20反射得到負壓力波。而阻波體40的下端起到阻擋負壓力波向上傳輸?shù)淖饔谩？刂戚斎腚妷海瑝弘娞沾晒?0受到的電壓變小，則會產(chǎn)生收縮，內(nèi)部的生物組織液體積變小，產(chǎn)生的正壓和經(jīng)進料管10反射的正壓力波疊加，一同向噴嘴端傳播，達到末端后，生物組織液從噴嘴20噴出。需要說明的是，與阻波體40圓形底部不同，阻波體40圓錐狀的頭部向上設置，對正壓力波向下方傳遞的影響作用小。

為了更好地吸收經(jīng)噴嘴20反射的負壓力波，如圖3所示，阻波體40底部端面上設置有鋸齒狀的凹凸部41。