[发明专利]三维超声阵列无支架细胞打印装置及其打印工艺

权利要求书

1.三维超声阵列无支架细胞打印装置，其特征在于，包括细胞输送机构(A)、打印平台(B)、平台驱动机构(C)、输送驱动机构(D)和三维超声阵列微势阱发生系统(E)，打印平台(B)安装在平台驱动机构(C)上，细胞输送机构(A)安装在输送驱动机构(D)上，三维超声阵列微势阱发生系统(E)与打印平台(B)连接，在打印平台(B)内形成平面声压微势阱阵列；

三维超声阵列微势阱发生系统(E)包括信号发生器(1)、功率放大器(2)和压电换能器阵列(13)，压电换能器阵列(13)固定安装在打印平台(B)上，功率放大器(2)与压电换能器阵列(13)连接，信号发生器(1)与功率放大器(2)连接；信号发生器的前端连接有上位机，所述信号发生器在上位机的控制下产生特定频率、特定波形的信号，波信号经由功率放大器按需放大为特定电压的电信号，再传输到压电换能器阵列某一层的阵列；所述压电换能器阵列在所述电信号的驱动下产生特定能量、特定频率的声波，形成多边形平面声场，构建平面声压微势阱阵列；压电换能器阵列通过激发不同层的阵列形成不同的平面阵列声压微势阱，所述平面阵列声压微势阱的层层构建叠加形成三维阵列声压微势阱。

2.根据权利要求1所述的三维超声阵列无支架细胞打印装置，其特征在于，打印平台(B)包括底盘(8)和多边形谐振腔(14)，底盘(8)与平台驱动机构(C)连接，多边形谐振腔(14)固定安装在底盘(8)上，压电换能器阵列(13)固定安装在多边形谐振腔(14)的内壁上，在多边形谐振腔(14)内形成平面声压微势阱阵列。

3.根据权利要求2所述的三维超声阵列无支架细胞打印装置，其特征在于，压电换能器阵列(13)在高度方向上等距排列，形成多个不同高度的声压微势阱阵列。

4.根据权利要求1所述的三维超声阵列无支架细胞打印装置，其特征在于，细胞输送机构(A)包括微输送喷嘴(4)、脉冲致动装置(5)、喷嘴夹(6)、架板(7)，微输送喷嘴(4)通过喷嘴夹(6)固定安装在架板(7)上，脉冲致动装置(5)固定安装在架板(7)上，并与微输送喷嘴(4)上部连接。

5.根据权利要求4所述的三维超声阵列无支架细胞打印装置，其特征在于，微输送喷嘴(4)的下端安装有喷头(16)，微输送喷嘴(4)与喷头(16)之间固定安装有细胞计数器(12)。

6.根据权利要求5所述的三维超声阵列无支架细胞打印装置，其特征在于，架板(7)上固定安装有显微镜(3)，显微镜(3)朝向喷头(16)设置。

7.根据权利要求1所述的三维超声阵列无支架细胞打印装置，其特征在于，平台驱动机构(C)包括底座板、升降支架、升降丝杆滑块组件和升降电机，升降支架固定安装在底座板上，升降丝杆滑块组件转动安装在升降支架上，升降电机与升降丝杆滑块组件连接。

8.根据权利要求1所述的三维超声阵列无支架细胞打印装置，其特征在于，输送驱动机构(D)包括X轴驱动件、Y轴驱动件和支撑柱，支撑柱固定安装在底座板上，Y轴驱动件固定安装在支撑柱上，X轴驱动件固定安装在Y轴驱动件上，细胞输送机构(A)安装在X轴驱动件上。

9.基于权利要求1-8任一项所述三维超声阵列无支架细胞打印装置的打印工艺，其特征在于，包括以下步骤，

S1：对打印装置进行灭菌处理，并保持温度恒定适宜，往多边形谐振腔中注入培养液，在微喷嘴中注入细胞悬浮液；

S2：根据预先设计的模型，压电换能器阵列工作，在多边形谐振腔最下层按需激发平面阵列声压微势阱；

S3：根据预先设计的模型，控制平台驱动机构移动，使喷头到达多边形谐振腔模型打印所需的特定高度，再控制输送驱动机构运动，使微喷嘴运动到指定声压微势阱位置；

S4：根据模型需要，细胞输送机构向对应的平面阵列声压微势阱内输送特定数量的细胞，输送出的细胞在声压势阱内声回复力的作用被俘获在该声压势阱内，完成单个势阱内细胞的打印，以次类推，直到完成一层平面所有声势阱内细胞的打印；

S5：待第一层全部打印完成后，所述的三维超声阵列微势阱发生系统激发第二层阵列声压微势阱阵列，向下移动多边形培养平台继续打印，重复S2-S4步骤，以此类推实现细胞三维体系的打印；

S6：打印完成后将细胞三维体系在适宜温度下进行细胞培养，细胞分裂生长最终形成细胞组织。