基于氣動控制的多細胞三維打印技術研究.pdf

1、生物制造是生命科學、材料科學、制造科學交叉融合的新興產(chǎn)物。生物制造的研究前沿是細胞三維打印，它是在組織器官的解剖學數(shù)字模型直接驅動下，定位裝配活細胞/材料單元，制造組織或器官前體的新技術。細胞三維打印為組織工程、再生醫(yī)學和藥物開發(fā)等領域提供了全新的技術可能。由于器官是由不同細胞組成并具有復雜微觀結構的三維結構體，因而體外構建具有生物活性的組織器官，必然需要細胞三維打印技術能夠在空間上實現(xiàn)多種細胞材料的精確定位打印，因此，多細胞高精度打印

2、是三維細胞打印技術成熟應用的關鍵。
　　本文首先系統(tǒng)介紹了細胞三維打印技術的原理和發(fā)展，分析了細胞打印對細胞噴射的技術要求，深入探討了現(xiàn)有三維細胞打印噴頭的噴射方式、動力供給和控制。在此基礎上，研究和設計適用于多細胞三維打印的噴頭結構和使能技術，在實驗分析基于活塞擠出的混流多細胞噴頭優(yōu)缺點基礎上，確定了基于氣動控制的多細胞打印噴頭技術設計方案。
　　然后，面向多細胞打印，設計并構建了非水平排列的氣動多噴頭，完成了空氣動力提供

3、裝置和氣密性空氣通路設計，并對氣動噴頭的啟停響應進行了分析。在此基礎上基于PMAC2-104運動控制平臺、聯(lián)合DMC1380運動控制卡，搭建氣閥驅動電路和系統(tǒng)硬件，采用VC++開發(fā)噴頭控制系統(tǒng)上層應用程序控制軟件，實現(xiàn)多噴頭的噴射、切換以及運動的精確控制。最后，基于該系統(tǒng)進行了3種顏色基質(zhì)材料的打印和2種活細胞的打印實驗。
　　研究結果證明，本系統(tǒng)可實現(xiàn)3個噴頭的準確切換和打印，打印過程中噴頭噴射的啟停響應迅速，啟停響應延遲小于5