一种适用于生物材料的打印喷头

摘要

本发明公开了一种适用于生物材料的打印喷头，包括驱动机构、活塞驱动部件和管状料仓部件，所述驱动机构包括电机、模组架和连接件，所述电机设置在模组架上，能够驱动所述连接件往复运动。所述管状料仓部件包括管状料仓、活塞和喷嘴，所述活塞与所述管状料仓的内腔侧壁过盈配合；所述活塞驱动部件包括活塞杆，所述活塞杆与所述连接件连接；所述活塞杆的自由端能够从所述管状料仓的第一端插入到所述管状料仓的内腔中，并通过所述卡接结构与所述活塞固定。本发明的喷头能够有效降低染菌风险，同时操作简便，能够应用于个性化类器官构建、肝细胞治疗、肿瘤细胞研究等各个领域。

权利要求

1.一种适用于生物材料的打印喷头，其特征在于，所述喷头包括驱动机构(100)、活塞驱动部件(200)和管状料仓部件(300)，所述驱动机构(100)包括电机(101)、模组架(106)和连接件(107)；所述电机(101)设置在模组架(106)上，用于驱动所述连接件(107)往复运动；

所述管状料仓部件(300)包括管状料仓(301)、活塞(302)和喷嘴(304)，所述管状料仓(301)具有中空通孔，所述管状料仓(301)的第一端可拆卸的设置在所述模组架(106)上，所述管状料仓(301)的第二端连接有所述喷嘴(304)，所述管状料仓(301)的内腔中滑动设置有所述活塞(302)，所述活塞(302)与所述管状料仓(301)的内腔侧壁过盈配合；

所述活塞驱动部件(200)包括活塞杆(203)和脉冲驱动器，所述活塞杆(203)与所述连接件(107)连接，所述活塞杆(203)的自由端连接所述活塞(302)；所述脉冲驱动器用于产生控制所述活塞杆(203)发生微行程的脉冲信号；

所述电机(101)用于驱动所述连接件(107)带动所述活塞杆(203)沿杆轴方向向所述喷嘴(304)移动，从而所述活塞杆(203)的自由端能够从所述管状料仓(301)的第一端插入到所述管状料仓(301)的内腔中；

所述脉冲驱动器为电磁铁(201)，所述电磁铁(201)固定在所述连接件(107)上；所述电磁铁(201)为贯穿式直流推杆电磁铁，包括制动推杆(202)，所述制动推杆(202)的第一端从所述电磁铁(201)的通孔中穿出，所述制动推杆(202)的第一端与所述活塞杆(203)的后端轴向可驱动的连接；

所述制动推杆(202)的第二端套设有支撑弹簧(205)，所述支撑弹簧(205)的两端支撑在所述电磁铁(201)与所述制动推杆(202)的第二端之间；打印时，所述电机(101)驱动所述连接件(107)缓慢朝向所述喷嘴(304)方向移动预定距离，所述支撑弹簧(205)对所述活塞(302)的下压力小于所述活塞(302)与所述管状料仓(301)内腔侧壁之间的静摩擦力，所述活塞(302)保持原位不动，所述活塞杆(203)的后端凸缘与所述连接件(107)之间形成间隙；

所述电机(101)停止，对所述电磁铁(201)通电，使得所述制动推杆(202)加速运动，带动所述活塞(302)在管状料仓(301)的内腔中朝向所述喷嘴(304)方向推挤所述预定距离，生物墨水通过喷嘴(304)喷射进行打印。

2.如权利要求1所述的打印喷头，其特征在于，所述活塞杆(203)的自由端与所述活塞(302)固定后，所述电机(101)反向驱动活塞杆(203)带动活塞(302)在管状料仓(301)的内腔中朝向第一端滑动，从而在管状料仓(301)中吸入预定体积的生物墨水。

3.如权利要求1所述的打印喷头，其特征在于，所述驱动机构(100)还包括丝杆(102)、滑轨(104)和丝杆滑块(105)，所述滑轨(104)设置在所述模组架(106)上，所述电机(101)与所述丝杆(102)的第一端可驱动的连接，所述丝杆(102)的第二端与所述丝杆滑块(105)转动连接，所述连接件(107)固定到所述丝杆滑块(105)上，所述滑轨(104)与所述丝杆(102)平行设置，所述丝杆滑块(105)的侧部具有与所述滑轨(104)对应的凹槽或凸条，使得电机(101)能够驱动所述丝杆(102)带动所述丝杆滑块(105)沿滑轨(104)往复滑动。

4.如权利要求3所述的打印喷头，其特征在于，所述丝杆(102)的第二端与所述丝杆滑块(105)通过轴承转动连接。

5.如权利要求1所述的打印喷头，其特征在于，所述管状料仓(301)的第一端具有向外延伸的凸缘，能够穿过所述模组架(106)的孔而固定在所述模组架(106)上；和/或，所述管状料仓(301)的第一端具有向内延伸的凸缘，用于阻挡所述活塞(302)从所述管状料仓(301)中脱出。

6.如权利要求1所述的打印喷头，其特征在于，所述活塞杆(203)与所述连接件(107)活动连接，所述连接件(107)具有活塞杆通孔，所述活塞杆(203)的后端设有凸缘，所述活塞杆(203)的自由端能够从所述活塞杆通孔中穿过，所述活塞杆(203)的后端凸缘能够被所述活塞杆通孔的边沿阻挡限位。

7.如权利要求1所述的打印喷头，其特征在于，所述活塞驱动部件(200)还包括法兰直线轴承(204)，所述法兰直线轴承(204)设置在所述活塞杆通孔中，所述活塞杆(203)从所述法兰直线轴承(204)中穿过。

8.如权利要求1所述的打印喷头，其特征在于，所述活塞杆(203)的自由端的端部为球头，在所述活塞(302)的端面上具有凹坑，所述球头能够嵌入到所述凹坑中。

说明书

一种适用于生物材料的打印喷头

技术领域

[0001] 本发明属于生物3D打印技术领域，具体涉及一种适于打印微量高黏度生物材料的打印喷头。

背景技术

[0002] 生物3D打印技术是基于增材制造思想，以活细胞、细胞外基质、生物因子和生物材料为原料，制造例如医疗器械、组织工程支架和组织器官等有生命或无生命的生物学产品的技术。生物3D打印按基本成型单元可以分类为：基于零维的微滴式生物3D打印、基于一维的微丝式生物3D打印和基于二维的平面式生物3D打印。

[0003] 微滴式生物3D打印的特点是成型精度高、打印速度快和成型结构小巧精密，主要包括微阀式和压电式打印技术。

[0004] 如图1a所示，微阀式打印的打印原理是将高速电磁阀1001放置在料仓/注射泵1002和喷嘴口1003之间，一次开闭循环可以打印一个微滴。该技术通过调整高速电磁阀
1001打开时间和气压大小，可实现对微滴体积、打印速度的控制，打印微滴的体积最小可到纳升级别，打印精度高，并且由于采用非接触式的打印方式，所以打印操作相对简单。

[0005] 微阀式打印的缺陷在于，可适用的生物墨水粘度较低，最高仅为20mPa·s左右，使用高粘度墨水会造成阀体堵塞；当需要换打印材料时，要对微阀进行彻底的清洗，但微阀由于内部结构复杂难以彻底清洗干净，且适用于生物3D打印的微阀的造价往往很高，轻易不会更换；以及，由于微阀的清洗困难，所以当使用有细胞的生物墨水时，会有较大的染菌风险。

[0006] 如图1b所示，压电式打印的打印原理是压电管2001受到激励电压后产生收缩和扩张，带动喷嘴玻璃管2002一起振动，并且使得内部墨水产生压力声波。压力波在喷嘴玻璃管2002内部传播，当传播至喷嘴口2003时，将驱使墨水从喷嘴口2003喷出，形成打印操作。压电式打印相比微阀式成本更低，打印精度高，且压电陶瓷不与墨水直接接触，清洗难度降低。

[0007] 压电式打印的缺陷在于，与微阀式打印类似，可适用的生物墨水粘度较低，最高仅为20mPa·s左右，由于采用压电激励震荡形成微滴，所以在使用高粘度墨水时，激励所产生的能量不足以超过喷射临界值，导致墨水无法被打印出来；由于压电激励所带来的瞬间冲击力，在打印过程中会对细胞造成损伤，使得整体的细胞存活率低于微丝式打印技术；以及，压电式打印喷嘴往往采用毛细玻璃管，这种玻璃管加工工艺要求较高，成本较高，并且玻璃管内部较细，在清洗上也比较困难。

[0008] 微丝式生物3D打印类似于经典的熔融挤出（FDM）工艺，通过合适的驱动力将材料挤出成丝并进而层层堆积。微丝式打印的优点在于采用固体体积置换原理，从而适合更高粘度的生物墨水，且料仓往往采用一次性注射器，大大降低染菌风险。其最常用的挤出驱动力有气动和活塞两种。气动方式通过控制气压，通过气体推动活塞进行体积置换的形式进行打印。气动式的优点是所提供的推挤力范围较宽，起停节点处控制精准，能有效避免材料流涎。活塞推挤式是通过电机直接带动活塞的运动来推挤生物墨水，通过推杆推动活塞进行体积置换的形式进行打印，活塞推挤式结构简单，操作容易，适合较高粘度的生物墨水打印。

[0009] 微丝式生物3D打印的缺陷在于，其打印精度较低，最小仅为100微米，难以构建精密的小型结构，相比之下，微滴式打印技术可以实现1‑10微米左右的精度；微丝式生物3D打印往往采用与打印平台接触式的打印方式，对于孔径小、高孔深的96或384孔板打印很困难，且平台校准操作难度较大。

发明内容

[0010] 为了解决上述喷头难以清洗、打印精度低以及操作难度大的技术问题，本发明提出了一种适于微量3D打印高黏度生物材料的打印喷头，打印所述喷头包括驱动机构、活塞驱动部件和管状料仓部件。所述驱动机构包括电机、模组架和连接件，所述电机设置在模组架上，能够驱动所述连接件往复运动；所述管状料仓部件包括管状料仓、活塞和喷嘴，所述管状料仓具有中空通孔，所述管状料仓的第一端可拆卸的设置在所述模组架上，所述管状料仓的第二端连接有所述喷嘴，所述管状料仓的内腔中滑动设置有所述活塞，所述活塞与所述管状料仓的内腔侧壁过盈配合；所述活塞驱动部件包括活塞杆，所述活塞杆与所述连接件连接，所述活塞杆的自由端与所述活塞之间具有卡接结构；所述电机能够驱动所述连接件带动所述活塞杆沿杆轴方向向所述喷嘴移动，从而所述活塞杆的自由端能够从所述管状料仓的第一端插入到所述管状料仓的内腔中，并通过所述卡接结构与所述活塞固定。

[0011] 在一个实施例中，所述活塞杆的自由端与所述活塞固定后，所述电机反向驱动活塞杆带动活塞在管状料仓的内腔中朝向第一端滑动，从而在管状料仓中吸入预定体积的生物墨水。

[0012] 在一个实施例中，所述驱动机构还包括丝杆、滑轨和丝杆滑块，

[0013] 所述滑轨设置在所述模组架上，所述电机与所述丝杆的第一端可驱动的连接，所述丝杆的第二端与所述丝杆滑块转动连接，

[0014] 所述连接件固定到所述丝杆滑块上，

[0015] 所述滑轨与所述丝杆平行设置，所述滑块的侧部具有与所述滑轨对应的凹槽或凸条，使得电机能够驱动所述丝杆带动滑块沿滑轨往复滑动。

[0016] 在一个实施例中，所述丝杆的第二端与所述丝杆滑块通过轴承转动连接。

[0017] 在一个实施例中，所述管状料仓的第一端具有向外延伸的凸缘，能够穿过所述模组架的孔而固定在所述模组架上；和/或，

[0018] 所述管状料仓的第一端具有向内延伸的凸缘，用于阻挡所述活塞从所述管状料仓中脱出。

[0019] 在一个实施例中，所述活塞杆与所述连接件活动连接，所述连接件具有活塞杆通孔，所述活塞杆的后端设有凸缘，所述活塞杆的自由端能够从所述活塞杆通孔中穿过，所述活塞杆的后端凸缘能够被所述活塞杆通孔的边沿阻挡限位；

[0020] 所述活塞驱动部件还包括电磁铁，所述电磁铁固定在所述连接件上；所述电磁铁为贯穿式直流推杆电磁铁，包括制动推杆，所述制动推杆的第一端从所述电磁铁的通孔中穿出，所述制动推杆的第一端与所述活塞杆的后端轴向可驱动的连接。

[0021] 在一个实施例中，所述活塞驱动部件还包括支撑弹簧，所述制动推杆的第二端从所述电磁铁的通孔中穿出，所述制动推杆的第二端套设有支撑弹簧，所述支撑弹簧的两端支撑在所述电磁铁与所述制动推杆的第二端之间，

[0022] 打印时，所述电机驱动所述连接件缓慢朝向所述喷嘴方向移动预定距离，所述支撑弹簧对所述活塞的下压力小于所述活塞与所述管状料仓内腔侧壁之间的静摩擦力，所述活塞保持原位不动，所述活塞杆的后端凸缘与所述连接件之间形成间隙；所述电机停止，对所述电磁铁通电，使得所述制动推杆加速运动，带动所述活塞在管状料仓的内腔中朝向所述喷嘴方向推挤所述预定距离，生物墨水通过喷嘴喷射进行打印。

[0023] 在一个实施例中，所述活塞驱动部件还包括法兰直线轴承，所述法兰直线轴承设置在所述活塞杆通孔中，所述活塞杆从所述法兰直线轴承中穿过。

[0024] 在一个实施例中，所述活塞杆的自由端的端部为球头，在所述活塞的端面上具有凹坑，所述球头能够嵌入到所述凹坑中。

[0025] 在一个实施例中，所述电机优选的为步进电机。

[0026] 本发明的有益效果：

[0027] 本专利主要创新点与实现方式如下：

[0028] 1.本发明使用电磁铁激励配合固体体积置换式（活塞推杆）的打印喷头结构设计，固体体积置换式打印可类比微挤出式打印技术，用于挤出高粘度材料；电磁铁可以形成一种脉冲激励，传导至推杆对其施加微量且短促的正向位移，用于喷射打印极小单位体积的液滴状生物材料。本发明两种技术通过机构配合，可以对高粘度生物墨水进行微量打印，解决了采用微阀或压电式打印技术进行微量打印时，无法喷射高粘度材料的问题；也解决了采用微挤出式打印技术进行高粘度材料打印时，难以构建高精度微量打印结构的问题。

[0029] 2.本发明通过电磁铁激励的固体体积置换式的喷头设计，材料以液滴的形式喷射分离，使得打印喷嘴可以在不接触打印平台的前提下进行打印。打印喷嘴在打印过程中与打印平台处于非接触状态，解决了微挤出式打印技术在进行打印时容易出现的交叉污染、流涎以及平台校准所带来的操作繁复的问题。

[0030] 3.本发明的料仓采用一次性可更换料仓，对于操作者而言，没有清洗的问题。对于含细胞等对于洁净度敏感的材料而言，大幅度降低交叉污染的可能性，有效降低染菌风险，同时操作简便，能够应用于个性化类器官构建、肝细胞治疗、肿瘤细胞研究等各个领域。对于更换材料的操作也十分便利友好。

附图说明

[0031] 图1a和图1b是现有技术的适于微量3D打印高黏度生物材料的喷头；

[0032] 图2是本发明实施例的适于微量3D打印高黏度生物材料的喷头的立体图；

[0033] 图3是本发明实施例的适于微量3D打印高黏度生物材料的喷头的组装结构图；

[0034] 图4是本发明实施例的适于微量3D打印高黏度生物材料的喷头的正视图；

[0035] 图5是图4中A‑A方向的截面图；

[0036] 图6是本发明实施例的适于微量3D打印高黏度生物材料的喷头的驱动机构的立体图；

[0037] 图7a和图7b是本发明实施例的适于微量3D打印高黏度生物材料的喷头的活塞驱动部件的动作示意图。

具体实施方式

[0038] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。

[0039] 如本文中所述，术语“包括”及其各种变体可以被理解为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”及其类似表述可以被理解为“至少基于”。术语“第一”、“第二”、“第三”等表述仅用于区分不同的特征，并无实质含义。术语“左”、“右”、“中间”及其类似表述仅用于表示相对物体之间的位置关系。

[0040] 本发明实施例提出了一种适于微量3D打印高黏度生物材料的喷头，如图2‑7所示，包括驱动机构100、活塞驱动部件200和管状料仓部件300，所述驱动机构100包括电机101、模组架106和连接件107，所述电机101设置在模组架106上，能够驱动所述连接件107往复运动。所述管状料仓部件300包括管状料仓301、活塞302和喷嘴304，所述管状料仓301具有中空通孔，所述管状料仓301的第一端可拆卸的设置在所述模组架106上，所述管状料仓301的第二端连接有所述喷嘴304，所述管状料仓301的内腔中滑动设置有所述活塞302，所述活塞302与所述管状料仓301的内腔侧壁过盈配合。所述活塞驱动部件200包括活塞杆203，所述活塞杆203与所述连接件107连接，所述活塞杆203的自由端与所述活塞302之间具有卡接结构。所述电机101能够驱动所述连接件107带动所述活塞杆203沿杆轴方向向所述喷嘴304移动，从而所述活塞杆203的自由端能够从所述管状料仓301的第一端插入到所述管状料仓
301的内腔中，并通过所述卡接结构与所述活塞302固定。

[0041] 本实施例的适于微量3D打印高黏度生物材料的喷头具有可更换的管状料仓，解决了现有技术中反复多次使用的喷头难以清洗的技术问题，同时操作简便。在使用时，首先将管状料仓301的第一端固定在模组架106上，将活塞杆203的自由端在管状料仓301的第一端外侧对准管状料仓301的内腔。启动电机101，驱动活塞杆203沿杆轴方向移动并逐步插入管状料仓301的内腔，在管状料仓301的内腔中，活塞杆203的自由端与活塞302的一端抵接，推动活塞302向喷嘴304方向滑动，由于喷嘴304附近的开口尺寸远小于活塞302的尺寸，因此当活塞302在管状料仓301中不能再向喷嘴304方向滑动时，所述活塞杆203的自由端通过所述卡接结构与所述活塞302固定。将喷嘴304浸入到生物墨水中，启动电机101反向驱动活塞杆203带动活塞302在管状料仓301的内腔中朝向第一端滑动，从而在管状料仓301中吸入预定体积的生物墨水，电机101停止。移除生物墨水，启动电机101驱动活塞杆203带动活塞302能够将生物墨水通过喷嘴进行喷射打印。如此反复进行吸墨和打印。当一个批次的打印完成后需更换生物墨水或者管状料仓301脏污时，驱动电机101将活塞杆203从管状料仓301的第一端退出，即可直接更换新的载有生物墨水的管状料仓301，无污染的进行下一批次的实验。

[0042] 具体的，如图3、图6所示，所述驱动机构100包括电机101、丝杆102、外壳103、滑轨104、丝杆滑块105、模组架106和连接件107，所述电机101、滑轨104和外壳103设置在所述模组架106上。所述电机101优选的为步进电机，所述电机101与所述丝杆102的第一端可驱动的连接，所述丝杆102的第二端与所述丝杆滑块105可转动的连接，例如通过轴承转动连接。
所述连接件107固定到所述丝杆滑块105上。所述滑轨104与所述丝杆102平行设置，所述滑块105的侧部具有与所述滑轨104对应的凹槽或凸条，使得电机101能够驱动所述丝杆102带动滑块105沿滑轨104往复滑动。

[0043] 如图2‑5所示，所述管状料仓部件300包括管状料仓301、活塞302、温控模块303和喷嘴304，所述管状料仓301具有中空通孔，所述通孔优选的具有圆形截面。所述管状料仓301的第一端能够可拆卸的设置在所述模组架106上，在本实施例中，所述管状料仓301的第一端具有向外延伸的凸缘，能够穿过所述模组架106的孔而固定在所述模组架106上。所述管状料仓301的第二端连接有所述喷嘴304，所述喷嘴304优选的通过鲁尔螺纹与管状料仓
301连接，所述管状料仓301的内腔中滑动设置有所述活塞302，所述活塞302与所述管状料仓301的内腔侧壁过盈配合。所述温控模块303包覆在所述管状料仓301外侧，用于在打印过程中监测温度。

[0044] 优选的，所述管状料仓301的第一端具有向内延伸的凸缘，用于阻挡所述活塞302从所述管状料仓301中脱出。当然，也可以不设置向内延伸的凸缘，所述活塞302可以人工放置在所述管状料仓301的内腔中，或者从活塞杆203上取下。

[0045] 如图2‑5所示，在本实施例中，所述活塞驱动部件200包括电磁铁201、活塞杆203、法兰直线轴承204和支撑弹簧205。

[0046] 在本实施例中，所述活塞杆203与所述连接件107活动连接。所述连接件107具有活塞杆通孔，所述活塞杆203的后端设有凸缘，所述活塞杆203的自由端能够从所述活塞杆通孔中穿过，所述活塞杆203的后端凸缘能够被所述活塞杆通孔的边沿阻挡限位。

[0047] 所述电磁铁201固定在所述连接件107上，所述电磁铁201为贯穿式直流推杆电磁铁，包括制动推杆202，所述制动推杆202的第一端从所述电磁铁201的通孔中穿出，所述制动推杆202的第一端与所述活塞杆203的后端优选的通过螺纹轴向可驱动的连接；所述制动推杆202的第二端从所述电磁铁201的通孔中穿出，所述制动推杆202的第二端套设有支撑弹簧205，所述支撑弹簧205的两端支撑在所述电磁铁201与所述制动推杆202的第二端之间。

[0048] 优选的，在所述活塞杆通孔中设置有所述法兰直线轴承204，所述活塞杆203从所述法兰直线轴承204的中间穿过，可以确保所述活塞杆203沿轴向滑动时不发生偏心。

[0049] 所述活塞杆203的自由端（前端）与所述活塞302之间具有卡接结构，例如，所述活塞杆203的自由端的端部为球头，在所述活塞302的端面上具有凹坑，所述球头能够嵌入到所述凹坑中。由此，在所述电机101驱动所述连接件107带动所述活塞杆203沿杆轴方向向所述喷嘴304移动过程中，所述活塞杆203的自由端能够从所述管状料仓301的第一端插入到所述管状料仓301的内腔中滑动，并通过所述卡接结构与所述活塞302固定。

[0050] 以下对上述具体实施例的适于微量3D打印高黏度生物材料的喷头的工作原理进行说明。

[0051] 打印准备阶段：

[0052] 打印开始前，喷头尚未安装管状料仓301，电磁铁201处于断电状态。启动电机101驱动活塞杆203朝向电机方向移动，直至触发安装在模组架106上的位移开关后停止运动，系统处于初始状态。

[0053] 将管状料仓301的第一端固定在模组架106上，将活塞杆203的自由端在管状料仓301的第一端外侧对准管状料仓301的内腔。启动电机101，驱动活塞杆203沿杆轴方向移动并逐步插入管状料仓301的内腔，在管状料仓301的内腔中，活塞杆203的自由端与活塞302的一端面抵接，推动活塞302向喷嘴304方向滑动，由于喷嘴304附近的开口尺寸远小于活塞
302的尺寸，因此当活塞302在管状料仓301中不能再向喷嘴304方向滑动时，所述活塞杆203的自由端通过所述卡接结构与所述活塞302固定。将喷嘴304浸入到生物墨水中，启动电机
101反向驱动活塞杆203带动活塞302在管状料仓301的内腔中朝向第一端滑动，从而在管状料仓301中吸入预定体积的生物墨水，电机101停止，如图7a所示。

[0054] 打印阶段：

[0055] 当开始打印时，启动电机101，控制丝杆102低速旋转并带动连接件107缓慢朝向所述喷嘴304方向移动预定距离，所下降的预定距离决定打印体积，打印体积较小，预定距离一般仅为0.1‑1mm。在这种情况下，由于所述活塞杆203与所述连接件107之间具有如上所述的活动连接结构，且活塞302与管状料仓301内腔侧壁属于过盈配合，二者产生的静摩擦力无法被克服，即所述支撑弹簧205对所述活塞302的下压力小于所述活塞302与所述管状料仓301内腔侧壁之间的静摩擦力，所以连接件107的下降将无法使得活塞杆203移动，即活塞302保持原位不动，如图7b所示。从而，由于连接件107下降预定距离，活塞杆203相对静止，所以活塞杆203的后端凸缘与连接件107之间形成一个间隙，打印精度和生物墨水体积由这个间隙的距离决定。当产生上述预定间隙后，电机101停止，对电磁铁201通电，使得制动推杆202加速向下运动，带动活塞杆203及活塞302在管状料仓301的内腔中朝向所述喷嘴304方向推挤所述预定距离，直至活塞杆203的后端凸缘与连接件107抵接后停止运动。由此，通过上述的打印机制，传输生物墨水的动量并从喷嘴304喷射出来，进行一个打印单元的打印。如此反复进行多个打印单元的打印。

[0056] 打印后阶段：

[0057] 当一个批次的打印完成后需更换生物墨水或者管状料仓301脏污时，驱动电机101将活塞杆203从管状料仓301的第一端退出，即可直接更换新的载有生物墨水的管状料仓301，无污染的进行下一批次的实验。

[0058] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0059] 以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。