基于氣動(dòng)控制的多細(xì)胞三維打印技術(shù)研究.pdf

1、生物制造是生命科學(xué)、材料科學(xué)、制造科學(xué)交叉融合的新興產(chǎn)物。生物制造的研究前沿是細(xì)胞三維打印，它是在組織器官的解剖學(xué)數(shù)字模型直接驅(qū)動(dòng)下，定位裝配活細(xì)胞/材料單元，制造組織或器官前體的新技術(shù)。細(xì)胞三維打印為組織工程、再生醫(yī)學(xué)和藥物開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域提供了全新的技術(shù)可能。由于器官是由不同細(xì)胞組成并具有復(fù)雜微觀結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)體，因而體外構(gòu)建具有生物活性的組織器官，必然需要細(xì)胞三維打印技術(shù)能夠在空間上實(shí)現(xiàn)多種細(xì)胞材料的精確定位打印，因此，多細(xì)胞高精度打印

2、是三維細(xì)胞打印技術(shù)成熟應(yīng)用的關(guān)鍵。
　　本文首先系統(tǒng)介紹了細(xì)胞三維打印技術(shù)的原理和發(fā)展，分析了細(xì)胞打印對(duì)細(xì)胞噴射的技術(shù)要求，深入探討了現(xiàn)有三維細(xì)胞打印噴頭的噴射方式、動(dòng)力供給和控制。在此基礎(chǔ)上，研究和設(shè)計(jì)適用于多細(xì)胞三維打印的噴頭結(jié)構(gòu)和使能技術(shù)，在實(shí)驗(yàn)分析基于活塞擠出的混流多細(xì)胞噴頭優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，確定了基于氣動(dòng)控制的多細(xì)胞打印噴頭技術(shù)設(shè)計(jì)方案。
　　然后，面向多細(xì)胞打印，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了非水平排列的氣動(dòng)多噴頭，完成了空氣動(dòng)力提供

3、裝置和氣密性空氣通路設(shè)計(jì)，并對(duì)氣動(dòng)噴頭的啟停響應(yīng)進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上基于PMAC2-104運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)、聯(lián)合DMC1380運(yùn)動(dòng)控制卡，搭建氣閥驅(qū)動(dòng)電路和系統(tǒng)硬件，采用VC++開(kāi)發(fā)噴頭控制系統(tǒng)上層應(yīng)用程序控制軟件，實(shí)現(xiàn)多噴頭的噴射、切換以及運(yùn)動(dòng)的精確控制。最后，基于該系統(tǒng)進(jìn)行了3種顏色基質(zhì)材料的打印和2種活細(xì)胞的打印實(shí)驗(yàn)。
　　研究結(jié)果證明，本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)3個(gè)噴頭的準(zhǔn)確切換和打印，打印過(guò)程中噴頭噴射的啟停響應(yīng)迅速，啟停響應(yīng)延遲小于5