[发明专利]一种微流控芯片喷嘴及生物3D打印机

说明书

一种微流控芯片喷嘴及生物3D打印机，该微流控芯片喷嘴包括微流控芯片基底层、薄膜层和微流控芯片上层，薄膜层设置在微流控芯片基底层和微流控芯片上层之间，微流控芯片基底层上形成有多条组分流道及其入口和连接多条组分流道的混流流道及其出口，微流控芯片上层上形成有对应于多条组分流道的微阀,所述微阀连接微阀控制管道，通过所述微阀控制管道控制所述微阀来控制各组分流道中组分流体进入混流流道，从而控制混流流道制备出的对象的组分。利用本发明的微流控芯片喷嘴可以实时、准确、灵活地制造不同成分的纤维，将多种组分材料构成的纤维直接打印到构建组织工程支架的基底上，实现了实时、准确地搭建包含多种可选材料的组织支架。

技术领域

本发明涉及生物3D打印成型技术以及微流控技术,尤其是一种微流控芯片喷嘴及生物3D打印机。

背景技术

生物3D打印技术，是一门利用3D打印的原理和方法，打印组织工程产品的技术。3D打印技术从最开始的立体光刻，发展到熔融沉积、激光烧结等，再到后来这些技术逐渐被应用到生物3D打印的领域上。无论是对无细胞的组织工程支架进行打印，还是直接打印带有细胞的类组织结构，3D打印技术都被广泛地应用。在生物3D打印的过程中，通过层与层之间的精确定位，可以将活细胞、生物材料及生物因子等精确定位到空间位置中。目前，利用生物3D打印技术制备出的相关产品，已经在临床上开始应用。目前，研究人员除了研究如何更加有效地提高生物3D的精度，还在研究如何使得3D打印方式制造出的三维结构，既能在力学方面满足要求，同时生物学功能方面也能满足修复组织和器官的需要。

微流控技术，通常是指在微米及以下尺度的结构中操控纳升至飞升体积流体的技术和科学，在微纳级别尺度下其独特的流体特征、界面效应及热传导性能，这使得其中发生的许多物理或化学过程与常规体系中的同类过程有显著的不同。微流控制备纤维的杰出性能展示了微尺度分离的巨大潜力,微流控芯片的出现进一步将微纳流控体系推到了一个全新的高度。微流控芯片可以实现各种功能的高度集成,微流控制纤维系统是一个典型的代表,通过适当的芯片设计可以将样品、样品预处理、反应、多组分装载及固化等完整的制备过程集成在一个芯片上,类似这样的集成芯片也被称为“芯片实验室(Lab on a chip)”。经过二十多年的发展,微流控技术已覆盖化学、物理、生物、医学、材料科学、光学和微机电系统等众多领域,成为一个重要的交叉学科。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种微流控芯片喷嘴及生物3D打印机。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种微流控芯片喷嘴，包括微流控芯片基底层、薄膜层和微流控芯片上层，所述薄膜层设置在所述微流控芯片基底层和所述微流控芯片上层之间，所述微流控芯片基底层上形成有多条组分流道及其入口和连接所述多条组分流道的混流流道及其出口，所述微流控芯片上层上形成有对应于所述多条组分流道的微阀，所述微阀连接微阀控制管道，可通入液体或者气体以使所述微阀对所述薄膜层施加或释放压力以关闭或开通相应的组分流道，通过控制所述微阀的开关来控制各组分流道中组分流体进入混流流道，从而控制所述混流流道制备出的对象的组分。

进一步地：

所述微流控芯片基底层上还形成有连续流体通道及其入口，所述连续流体通道的出口连接所述混流流道，所述微流控芯片上层上未设置对应于所述连续流体通道的微阀。

所述微流控芯片基底层和所述微流控芯片上层是由混有较高硬化剂比例的硬PDMS制备而成的，所述薄膜层是由混有较低硬化剂的软PDMS制备而成的。

软PDMS的主剂和固化剂的比例为1:25到1:10。

所述微流控芯片基底层和所述微流控芯片上层利用模具制作，通过软光刻方式或纳米压印制作流道，所述薄膜层利用旋涂机进行旋涂制作，制作的材料为PDMS、PET、PC或PMMA。

所述微流控芯片基底层、所述薄膜层和所述微流控芯片上层通过等离子技术处理键合在一起。