[实用新型]一种新型柔性3D生物打印同轴喷头

说明书

技术领域

本实用新型属于3D生物打印技术领域，尤其涉及一种新型柔性3D生物打印同轴喷头。

背景技术

随着3D打印技术的兴起，利用海藻酸钠、壳聚糖等可快速反应交联固化的水凝胶作为药物与细胞的载体材料，以直写的方式直接成形一定的几何形状，在组织工程、制药及临床医学等领域具有很好的应用前景。利用此方法制备人工血管和血管网络结构已成为组织工程和生物制造领域的研究和应用热点。

磁性薄膜材料是指厚度在1微米以下的强磁性（铁磁性和亚铁磁性）材料。基于柔性衬底的磁性薄膜与器件是柔性电子器件的一个重要分支，由于其可弯曲，可应用在非平面表面上，相对于传统刚性衬底的磁性薄膜与器件，具有柔韧性、高效、低成本以及很多其它不同的性质，研究基于柔性衬底的磁电薄膜与器件的磁性及输运性质得到越来越多的关注。更为关键的是其具备磁致收缩效应，所谓磁致伸缩效应是铁磁材料在外磁场中被磁化时，其长度和体积发生变化的现象，公元1859年，Wiedemann 发现铁磁性材料同时受到轴向磁场和周向磁场作用时，会引起材料沿轴向产生一个扭转，这种现象称为威德曼效应。威德曼效应广泛应用于位移传感器，这也为内芯为柔性磁性材料的同轴喷头的扭曲闭合创造了条件。

通常情况下交联式水凝胶中空纤维的制备是利用同轴射流模式保障内外流体的连续性，使得交联剂由内而外地对交联基液进行交联，并最终形成中空纤维基本原理，传统同轴挤出喷头采用内外针头模式，存在易堵塞、同轴度不高、较难清洗等问题，其中最主要问题为同轴度不高及易堵塞，这在试验过程中影响了中空纤维的形成，大大增加了试验时间及浪费材料。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种新型柔性3D生物打印同轴喷头，该喷头添加可产生轴向电磁场的环形电磁铁及可产生周向的条状电磁铁；其利用流体的自定心性能达到同轴度要求，且由于内芯为材料停止通液时，电磁铁通电内柔性的芯磁性材料由于同时受周向及轴向电磁场产生威德曼效应，发生轴向扭转变形封闭内芯，防止芯液交联预防阻塞。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种新型柔性3D生物打印同轴喷头，包括三通管、医用不锈钢内针头、医用塑料外针头、柔性铁磁性薄膜管、条形电磁铁和筒形电磁铁；三通管包括沿垂直方向设置的主管和沿水平方向设置的支管，支管的左端与主管右侧连接，主管内部沿垂直方向开设有上下通透的竖向通道，支管内部设置有水平通道，水平通道左端口与竖向通道中部连通；

主管下端同轴向连接有外径小于主管的连接管，医用塑料外针头上部内壁过渡配合套在连接管上，筒形电磁铁上部内壁过渡配合套在主管下部，医用不锈钢内针头插设在竖向通道内，医用不锈钢内针头外壁与竖向通道内壁之间形成环形通道，医用不锈钢内针头的下端伸入到医用塑料外针头内部，柔性铁磁性薄膜管上部套在医用不锈钢内针头下端并与医用不锈钢内针头胶粘连接，柔性铁磁性薄膜管下端高于医用塑料外针头下端，筒形电磁铁下端低于医用塑料外针头下端，筒形电磁铁、竖向通道、医用塑料外针头、医用不锈钢内针头和柔性铁磁性薄膜管具有同一条中心线；

主管上部左侧设置有连接块，条形电磁铁上部通过螺栓螺母连接件固定设置在连接块左侧，条形电磁铁与所述的中心线平行。

主管内壁设置有位于水平通道上方的限位环，医用不锈钢内针头插设在限位环内，限位环的内径与，医用不锈钢内针头的下部外径相等。

条形电磁铁上设置有两个第一接线柱，筒形电磁铁上设置有两个第二接线柱。

本实用新型的制作使用方法，包括以下步骤，

（1）、制备外径为0.7mm、长度为38mm的圆柱形模具；

（2）、在模具外圆表面卷曲吸附直接购买的150μm厚的热收缩聚对苯二甲酸乙二醇酯衬底，利用直流磁控溅射法沉积 100 nm厚的 Fe₈₁Ga₁₉薄膜，对模具稍加降温后小心去除模具，得到内径为0.7mm的柔性铁磁薄膜管；

（3）、将医用不锈钢内针头自上而下插入到竖向通道内并伸出连接管下端，医用不锈钢内针头由限位环轴向及中心定位，医用不锈钢内针头的上部与竖向通道上端内壁胶粘连接；

（4）、将柔性铁磁性薄膜管胶粘到至内针头医用不锈钢内针头下端；

（5）、安装医用17G 1/2英寸医用塑料外针头至连接管外部，在安装过程中需注意避免触碰到柔性铁磁性薄膜管；

（6）、将筒形电磁铁安装到主管下部，将条形电磁铁安装到连接块左侧；

（7）、制备交联剂和交联基液并分别用针筒盛装；