[发明专利]一种细胞打印的自适应喷墨驱动控制方法

权利要求书

1.一种细胞打印的自适应喷墨驱动控制方法，其特征是：包括喷墨液箱、喷墨通道、喷孔及压电片，喷墨通道一端至喷孔，另一端与喷墨液箱相通，喷墨通道外侧有压电片，压电片在喷墨通道的上下分布；其步骤是：

101，初始阶段

102，根据喷墨液箱、喷墨通道、喷孔及压电片的参数计算墨水正常喷墨状态下的压力波宽度；

103，通过驱动电路产生一个大于墨水压力波宽度的方波信号作用在压电片上；

104，通过传感器检测喷墨液箱和喷墨通道至喷孔的喷射生物制剂压力波宽度；

105，如压力波宽度小于初次输入的方波信号宽度，则进行下一步，如相等，则转入调整驱动信号幅值阶段；

106，重新调整驱动电路产生的方波宽度；

107，新调整的方波宽度通过驱动电路再次作用在喷墨通道两侧的压电片上；

108，转步骤104，

109，根据非平衡态的Bernoulli方程，调整驱动信号幅值，使预估液滴出口速度为14m/s；

110，根据指令，以检测到的压力波宽度和等于输入的方波信号宽度的方波信号宽度，以产生预估液滴出口速度为14m/s的信号幅值作用在喷墨通道两侧的压电片上。

2.根据权利要求1所述的一种细胞打印的自适应喷墨驱动控制方法，其特征是：所述的压力波宽度或压力波周期是喷射液体的反馈电压U的两个峰值之间的时间差。

3.根据权利要求1所述的一种细胞打印的自适应喷墨驱动控制方法，其特征是：根据喷墨液箱、喷墨通道、喷孔及压电片的参数计算其正常喷墨状态下的压力波宽度波传导公式：t_opt＝L/v，

其中，L为腔体长度；v为压力波传导速度；t_opt为波传导时间，也称压力波周期，为一个压力波在腔体的一端传导至另一端所需要的时间。

4.根据权利要求1所述的一种细胞打印的自适应喷墨驱动控制方法，其特征是：所述的喷墨通道两侧的压电片即是驱动器又是传感器。

5.根据权利要求1所述的一种细胞打印的自适应喷墨驱动控制方法，其特征是：通过传感器检测喷墨液箱和喷墨通道至喷孔的压力波宽度是：

当驱动电压V作用于压力片时，压电片产生变形，当喷射液体对压电片反作用力F时，压电片产生电荷q，它可用压电方程组来表示：

uq=d1/kCdVF---(1)]]>

其中，u为压电片的变形；d为压电片电荷常数；C为压电片电容；V为加到压电片上的瞬时电压；F为液体作用于压电片的反作用力；q为压电片上的电荷量；q是由两部分q1和q2组成的，第一部分是由压电片作为作动器作用时产生，定义为q2，是由驱动电压V通过电容C通过直接路径产生；第二部分是由压电片作为传感器产生，定义为q1，是由喷射液体通对压电片作用力F通过电荷常数d间接作用产生，只有q1是我们所需要的传感器信号；

q＝q1+q2＝dF+CV    (2)

如果将压电片看成是一个电容，则反馈电压存在关系：

U＝q1/C    (3)

(3)式带入(2)式得到反馈电压：

U＝dF/C    (4)

因为压电片的长度相对于喷墨渠道来说，比较小。近似认为压电片的变形一致，则(4)式为

U＝dpA/C    (5)

由于模型中只在一个方向存在变形，则压电常数d＝d₃₃；

C＝S_p*ξ₃₃/h    (6)

ξ₃₃＝ξ₀ξ_r    (7)

式中，d₃₃为压电片的压电常数，S_p为喷射液体与压电片的作用面积，当认为变形一致的情况下，S_p近似认为是A，ξ₃₃为压电片的介电常数，ξ₀为真空情况下的介电常数，ξ_r为相对介电常数，h为压电片的厚度；

则(6)和(7)带入(5)式化简后，可得：

U＝(d₃₃hp)/(ξ₀ξ_r)    (8)

6.根据权利要求1所述的一种细胞打印的自适应喷墨驱动控制方法，

其特征是：所述的非平衡态的Bernoulli方程是：

dv0dt=1L0+4α0(pρ-12v02)---(11)]]>

dvidt=1Li+2Di(pρ-12vi2)---(12)]]>

式中，v₀是液滴出口速度；v_i是液滴入口速度；A₀是喷嘴面积；A_i是入口截面积；p是液体对压电片的压力；ρ是喷射液体密度；L_i、D_i分别为入口的长度和直径；L₀、α₀分别为喷嘴的长度和半径。