[实用新型]一种半导体控温生物3D打印喷头

说明书

本实用新型提供一种半导体控温生物3D打印喷头。一种半导体控温生物3D打印喷头，其中，包括第一外壳、连接在第一外壳底部的第二外壳、料筒以及与料筒底端连接的喷头针尖，第一外壳和第二外壳内设有料筒导热块，料筒和喷头针尖穿过第一外壳插设在料筒导热块中，喷头针尖的前端穿出到第二外壳外部，料筒导热块的一侧设有第一级半导体制冷片和第二级半导体制冷片，第一级半导体制冷片的默认冷端与料筒导热块的侧壁紧贴，第二级半导体制冷片的默认冷端与第一级半导体制冷片的默认热端紧贴，第二级半导体制冷片的默认热端与第一外壳之间设有散热组件。本实用新型的喷头的控温范围更宽，温控装置更集成化，不存在温控盲区。

技术领域

本实用新型涉及3D打印设备技术领域，更具体地，涉及一种半导体控温生物3D打印喷头。

背景技术

生物3D打印是指利用具有良好生物相容性的生物材料或细胞并借助具有复杂成形运动的多维打印机等设备进行生物制造的技术。其中，生物材料或细胞直接与打印机的打印喷头接触，通过喷头挤出或者喷射的方式聚集到打印机的成型平台上从而获得需要的支架以及组织器官模型。在该过程中，打印机的喷头起到关键作用，打印喷头除了满足基本的生物学要求外还需要对生物材料或细胞进行打印温度预处理，即为最终成型提供恰当的前置温度环境。

目前，现有喷头对温度的控制往往局限于单一制冷或加热模式，这样对生物材料的温敏特性有了更高的限制。并且，现有喷头的温控系统较为复杂庞大，喷头仅仅是安装整个温控系统的末端执行器，大部分温控辅助装置需要额外的空间和环境供给，这会增加整个设备的复杂程度并影响系统的稳定性。在喷头温控中，喷头的某些位置往往被忽略从而失去温度控制或者获得相悖的温度值，从而导致喷头堵塞或者打印不易成型。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种半导体控温生物3D打印喷头。本实用新型采用半导体制冷片作为喷头温控系统的核心器件，利用其帕尔贴效应完成制冷与加热状态的互相切换，从而实现喷头更宽温度范围的控制；温控装置全部集成在喷头上，使得温控装置更集成化，不存在温控盲区。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种半导体控温生物3D打印喷头，其中，包括第一外壳、连接在所述第一外壳底部的第二外壳、料筒以及与所述料筒底端连接的喷头针尖，所述第一外壳和第二外壳内设有料筒导热块，所述料筒和喷头针尖穿过所述第一外壳插设在所述料筒导热块中，所述喷头针尖的前端穿出到所述第二外壳外部，所述料筒导热块的一侧设有第一级半导体制冷片和第二级半导体制冷片。所述第一级半导体制冷片的默认冷端与所述料筒导热块的侧壁紧贴，优选的，所述料筒导热块的侧壁上设有用于与所述第一级半导体制冷片的默认冷端紧贴的连接平面，这样可以增大接触面积，提高热量传递效率，所述料筒导热块的侧壁上还设有温度传感器，以便监测料筒导热块上的温度；所述第二级半导体制冷片的默认冷端与所述第一级半导体制冷片的默认热端紧贴，所述第一级半导体制冷片和第二级半导体制冷片的电源分别独立供电。这样，第一级半导体制冷片的默认冷端产生的温度通过料筒导热块传递给盛放生物材料的料筒以及喷头针尖，整个料筒导热块与料筒以及喷头针尖的外缘紧密贴合，确保高效导热，进而确保料筒和喷头针尖处的温度保持一致并达到所需要的目标温度。所述第二级半导体制冷片的默认热端与所述第一外壳之间设有散热组件，散热组件可以将第一级半导体制冷片和第二级半导体制冷片工作时在第二级半导体制冷片的默认热端产生的大量热量散掉，以保证第一级半导体制冷片默认冷端的目标温度。