生物墨盒、生物墨盒组件、微球制备设备、壳层组装设备、生物砖制备仪、生物墨汁制备仪和生物墨汁制备系统
阅读：545发布：2022-03-08
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1.一种生物墨盒(131)，其特征在于，包括：
墨盒壳体(1311)，具有空腔；
隔离壁(1312)，设置于所述空腔内，将所述空腔分隔为彼此隔离的第一容纳腔(1313)和第二容纳腔(1314)；
第一墨盒进口(13151)和第一墨盒出口(13153)，设置于所述墨盒壳体(1311)上，与所述第一容纳腔(1313)连通；
第二墨盒进口(13152)和第二墨盒出口(13154)，设置于所述墨盒壳体(1311)上，与所述第二容纳腔(1314)连通；
内部流道(1316)，位于所述第二容纳腔(1314)内并与所述第二容纳腔(1314)流体隔离，连通所述第一容纳腔(1313)与所述第一墨盒出口(13153)。
2.根据权利要求1所述的生物墨盒(131)，其特征在于，所述第一容纳腔(1313)与所述第二容纳腔(1314)相配合设置，所述第一墨盒进口(13151)和所述第二墨盒进口(13152)相邻、所述第一墨盒出口(13153)和所述第二墨盒出口(13154)相邻地设置于所述墨盒壳体(1311)的顶面或侧面。
3.根据权利要求1所述的生物墨盒(131)，其特征在于，所述隔离壁(1312)包括成角度设置的多个壁段，所述内部流道(1316)连接于所述第一墨盒出口(13153)与所述多个壁段中使所述内部流道(1316)最短的壁段之间。
4.根据权利要求1所述的生物墨盒(131)，其特征在于，所述墨盒壳体(1311)的内侧底表面包括位于所述第一容纳腔(1313)内的第一底表面和位于所述第二容纳腔(1314)内的第二底表面；其中，
所述第一底表面包括第一低区或第一低点，所述第一底表面从远离所述第一低区或第一低点的位置向所述第一低区或第一低点的位置逐渐降低；和/或
所述第二底表面包括第二低区或第二低点，所述第二底表面从远离所述第二低区或第二低点的位置向所述第二低区或第二低点的位置逐渐降低。
5.根据权利要求1所述的生物墨盒(131)，其特征在于，
所述墨盒壳体(1311)包括分别设于相对的两侧外部的墨盒定位结构(13112)和弹性卡接结构(13113)；和/或，
所述墨盒壳体(1311)包括用于连接多个生物墨盒(131)以形成生物墨盒组件(130)的连接结构(13114)。
6.根据权利要求1所述的生物墨盒(131)，其特征在于，所述生物墨盒(131)包括具有中心通孔的第一密封结构(135)，所述第一墨盒进口(13151)、所述第一墨盒出口(13153)、所述第二墨盒进口(13152)和所述第二墨盒出口(13154)内分别设置有所述第一密封结构(135)。
7.根据权利要求1所述的生物墨盒(131)，其特征在于，所述生物墨盒(131)还包括：
第一导引壁(1317)，所述第一导引壁(1317)设置于所述第一容纳腔(1313)内，从所述第一墨盒出口(13153)的径向外侧向下延伸；和/或
第二导引壁(1318)，所述第二导引壁(1318)设置于所述第二容纳腔(1314)内，从所述第二墨盒出口(13154)的径向外侧向下延伸；和/或
所述生物墨盒(131)还包括加强结构(1319)，所述加强结构(1319)设置于所述空腔内并位于所述第一墨盒进口(13151)、所述第一墨盒出口(13153)、所述第二墨盒进口(13152)和/或所述第二墨盒出口(13154)处；和/或
所述第一容纳腔的腔壁表面为疏水性表面；和/或
所述第二容纳腔的腔壁表面为疏水性表面。
8.根据权利要求1所述的生物墨盒(131)，其特征在于，所述第一容纳腔(1313)与所述第二容纳腔(1314)的容积比为10：1～25：1。
9.一种生物墨盒组件(130)，其特征在于，包括根据权利要求1至8中任一项所述的生物墨盒(131)。
10.根据权利要求9所述的生物墨盒组件(130)，其特征在于，所述生物墨盒组件(130)还包括集成接头(133)，所述集成接头(133)包括：
接头本体(1331)，具有至少一个第一接头流道(13311)和/或至少一个第二接头流道(13312)，所述第一接头流道(13311)的出口端与所述生物墨盒(131)的第一墨盒进口(13151)连通，所述第二接头流道(13312)的出口端与所述生物墨盒(131)的第二墨盒进口(13152)连通；
流体接头(1332)，连接于所述接头本体(1331)上，所述第一接头流道(13311)的进口端和所述第二接头流道(13312)的进口端分别连接有所述流体接头(1332)。
11.根据权利要求9所述的生物墨盒组件(130)，其特征在于，所述生物墨盒组件(130)还包括出口集装头(134)，所述出口集装头(134)包括集装头本体(1341)，所述集装头本体(1341)具有：
至少一个第一穿孔(13413)，用于穿过与所述生物墨盒(131)的第一墨盒出口(13153)连接的管路；和/或
至少一个第二穿孔(13415)，用于穿过与所述生物墨盒(131)的第二墨盒出口(13154)连通的管路。
12.根据权利要求11所述的生物墨盒组件(130)，其特征在于，所述集装头本体(1341)具有：
至少一个第三穿孔(13414)，用于穿过与所述生物墨盒(131)的第一墨盒出口(13153)和微流控芯片的第二芯片进口(1421)连接的管路；和/或
至少一个第四穿孔(13416)，用于穿过与所述生物墨盒(131)的第二墨盒出口(13154)和微流控芯片的第一芯片进口(1411)连接的管路。
13.根据权利要求11所述的生物墨盒组件(130)，其特征在于，所述出口集装头(134)包括导引结构，所述导引结构引导穿过所述第一穿孔(13413)的管路穿过所述生物墨盒(131)的所述第一墨盒出口(13153)进入所述第一容纳腔(1313)，和/或引导穿过所述第二穿孔(13415)的管路穿过所述生物墨盒(131)的所述第二墨盒出口(13154)进入所述第二容纳腔(1314)。
14.一种微球制备设备，其特征在于，包括权利要求1至8中任一所述的生物墨盒(131)，或者包括权利要求9至13中任一所述的生物墨盒组件(130)。
15.一种生物砖制备仪，其特征在于，包括权利要求1至8中任一所述的生物墨盒(131)，或者包括权利要求9至13中任一所述的生物墨盒组件(130)。
16.一种微球制备设备，其特征在于，包括：
微球制备材料存储装置，包括剪切液存储空间和微球原液存储空间，所述剪切液存储空间用于存储剪切液，所述微球原液存储空间用于存储制备所述微球的微球原液；
微流控芯片，包括与所述微球原液存储空间连通的第一芯片进口和与所述剪切液存储空间连通的第二芯片进口，所述微球原液在所述微流控芯片内被所述剪切液剪切成微滴，并从所述微流控芯片的芯片出口输出微滴和剪切液混合物；
固化装置，包括固化装置进口，所述固化装置进口与所述微流控芯片的芯片出口连接以接收所述微滴和剪切液混合物，在所述固化装置内所述微滴固化形成所述微球。
17.根据权利要求16所述的微球制备设备，其特征在于，所述微球制备设备包括微球制备材料泵送装置，与所述微球制备材料存储装置连接，驱动所述微球原液和所述剪切液进入所述微流控芯片、驱动所述剪切液在所述微流控芯片内剪切所述微球原液形成所述微滴以及驱动所述微滴和剪切液混合物流出所述微流控芯片；所述微球制备材料泵送装置向所述微球制备材料存储装置的所述剪切液存储空间和所述微球原液存储空间分别泵送气体，通过所述剪切液存储空间的内的气压变化驱动所述剪切液流动，通过所述微球原液存储空间内的气压变化驱动所述微球原液流动；所述微球制备材料泵送装置与所述剪切液存储空间之间以及所述微球制备材料泵送装置与所述微球原液存储空间之间分别设置有控制气体通断的开关。
18.根据权利要求16所述的微球制备设备，其特征在于，
所述微球制备材料存储装置包括权利要求1至8中任一所述的生物墨盒(131)，或者包括权利要求9至13中任一所述的生物墨盒组件(130)，所述生物墨盒(131)的第一容纳腔(1313)形成所述剪切液存储空间，所述生物墨盒(131)的第二容纳腔(1314)形成所述微球原液存储空间；或者
所述微球制备材料存储装置包括至少两个存储容器，每个存储容器内部形成一个存储空间，所述存储空间用作所述微球原液存储空间或所述剪切液存储空间。
19.根据权利要求16所述的微球制备设备，其特征在于，所述微球制备设备包括缓冲装置(150)，所述缓冲装置(150)设置于所述微流控芯片和所述固化装置之间并包括与所述微流控芯片的芯片出口(1412)和所述固化装置的固化装置进口分别连通的缓冲流道，所述缓冲流道用于缓冲或导引所述微滴和剪切液混合物的流动过程。
20.根据权利要求19所述的微球制备设备，其特征在于，所述缓冲装置(150)包括缓冲本体(151)，所述缓冲本体(151)包括：
混合物接收口(15111)，与所述微流控芯片的芯片出口(1412)连通以接收所述微滴和剪切液混合物；
混合物输出口(15121)，与所述固化装置进口连通，用于从所述缓冲装置(150)输出所述微滴和剪切液混合物；
所述缓冲流道，设置于所述混合物接收口(15111)与所述混合物输出口(15121)之间，所述缓冲流道包括截面积从所述混合物接收口(15111)至所述混合物输出口(15121)逐渐减小的渐缩段。
21.根据权利要求20所述的微球制备设备，其特征在于，
所述渐缩段包括从所述混合物接收口(15111)至所述混合物输出口(15121)截面积渐缩的弧形流道；或者所述缓冲流道还包括沿流动方向位于所述渐缩段下游的等截面段。
22.根据权利要求20所述的微球制备设备，其特征在于，所述微流控芯片包括多个芯片出口(1412)，所述混合物接收口(15111)与所述多个芯片出口(1412)同时连通，所述缓冲装置(150)包括第三密封结构(153)，所述混合物接收口(15111)与所述微流控芯片的芯片出口(1412)通过所述第三密封结构(153)直接密封连接。
23.根据权利要求20所述的微球制备设备，其特征在于，所述缓冲装置(150)还包括剪切液接收口(1521)，所述剪切液接收口(1521)用于接收向所述缓冲流道内补充的剪切液，以使所述缓冲流道内的液面高度不低于所述混合物接收口(15111)接收所述微滴和剪切液混合物的高度。
24.根据权利要求16所述的微球制备设备，其特征在于，所述固化装置包括固化装置出口和连接于所述固化装置进口与所述固化装置出口之间的固化流道，所述固化装置进口与所述微流控芯片的芯片出口(1412)连通以接收所述微滴和剪切液混合物，所述微滴和剪切液混合物在所述固化流道内流动过程中所述微滴固化形成微球，所述微球在所述剪切液混合形成所述微球和剪切液混合物从所述固化装置出口输出。
25.根据权利要求24所述的微球制备设备，其特征在于，
所述固化流道为从内向外或从外向内盘旋的螺旋状流道；或者
所述固化流道包括从固化流道进口至固化流道出口截面积逐渐减小的渐缩段；或者所述固化装置包括盘管(162)，所述固化流道形成于所述盘管(162)内。
26.根据权利要求25所述的微球制备设备，其特征在于，所述固化装置还包括盘体(161)，所述盘体(161)上设置有从内向外或从外向内盘旋的螺旋状槽道，所述盘管(162)设置于所述螺旋状槽道内。
27.根据权利要求16所述的微球制备设备，其特征在于，所述固化装置包括：
承接容器(21)，所述承接容器(21)用于容置与所述微滴不相溶的承接液体并承接所述微流控芯片的芯片出口输出的微滴至所述承接液体内部，所述微滴在所述承接液体内固化形成微球；和，
隔离控制单元，所述隔离控制单元用于使各微滴固化形成微球之前与其它微滴被所述承接液体隔离。
28.根据权利要求27所述的微球制备设备，其特征在于，所述隔离控制单元通过操控所述承接容器(21)和/或所述承接液体和/或所述微流控芯片的芯片出口和/或与所述微流控芯片的芯片出口相连的输出管路(18)的出口(18A)以使各微滴形成微球之前与其它微滴被所述承接液体隔离。
29.根据权利要求27所述的微球制备设备，其特征在于，所述隔离控制单元包括：
容器移位装置，所述容器移位装置与所述承接容器(21)驱动连接，用于在所述承接液体承接所述微滴时驱动所述承接容器(21)变换位置；和/或，
流体循环驱动装置，所述流体循环驱动装置用于在所述承接液体承接所述微滴时驱动所述承接液体产生循环流动；和/或，
鼓泡装置，所述鼓泡装置用于在所述承接液体承接所述微滴时在所述承接液体内部产生气泡；和/或，
搅拌装置，所述搅拌装置用于在所述承接液体承接所述微滴时搅拌所述承接液体。
30.根据权利要求27所述的微球制备设备，其特征在于，所述微球制备设备包括连接于所述微流控芯片的芯片出口的输出管路(18)，所述固化装置还包括用于调节所述输出管路(18)的出口(18A)的位置的出口位置调节单元(22)。
31.根据权利要求16所述的微球制备设备，其特征在于，所述微球制备设备包括收集装置(170)，所述收集装置(170)位于所述固化装置下游，用于收集从所述固化装置输出的所述微球和剪切液混合物，所述微球制备设备包括控制所述收集装置(170)处于预定温度或预定温度范围的收集装置温控单元。
32.根据权利要求16所述的微球制备设备，其特征在于，所述微球制备设备包括收集装置(170)，所述收集装置(170)位于所述固化装置下游，用于收集从所述固化装置输出的所述微球和剪切液混合物，所述收集装置(170)包括：
混合物收集容器(171)，包括混合物接收口和剪切液输出口，所述固化装置具有固化装置出口，所述混合物收集容器(171)的混合物接收口与所述固化装置出口连通以接收所述微球和剪切液混合物；和
剪切液收集容器(172)，包括剪切液接收口(1521)，与所述混合物收集容器(171)的剪切液输出口连通，以从所述混合物收集容器(171)接收剪切液。
33.根据权利要求32所述的微球制备设备，其特征在于，
所述微球制备设备包括缓冲装置(150)，所述缓冲装置(150)设置于所述微流控芯片和所述固化装置之间并包括与所述微流控芯片的芯片出口(1412)和所述固化装置的固化装置进口分别连通的缓冲流道，所述缓冲流道用于缓冲或导引所述微滴和剪切液混合物流动；
所述收集装置(170)包括剪切液循环泵(173)，所述剪切液循环泵(173)的进口与所述剪切液收集容器(172)连通，所述剪切液循环泵(173)的出口与所述缓冲流道连通，所述剪切液循环泵(173)将所述剪切液收集容器(172)内的剪切液回注到所述缓冲装置(150)的所述缓冲流道内。
34.根据权利要求16所述的微球制备设备，其特征在于，
所述微球制备设备还包括用于监测所述微球的生产过程的监测装置(180)，所述监测装置(180)包括设置位置可调的摄像头(183)；和/或
所述微球制备设备还包括用于控制微球产生过程的控制装置；和/或
所述微球制备设备包括用于控制所述微球制备材料存储装置和/ 或所述微流控芯片处于预定温度或预定温度范围的微球制备材料温控单元；和/或所述微球制备设备包括用于控制所述固化装置处于预定温度或预定温度范围的固化装置温控单元。
35.一种生物砖制备仪，其特征在于，包括权利要求16至34中任一项所述的微球制备设备。
36.一种壳层组装设备，用于在微球或微球与至少一层壳层的组合结构外包覆壳层，其特征在于，包括：
壳层制备材料存储装置，包括多个存储空间，所述多个存储空间包括存储清洗液的清洗液存储空间和存储壳液的壳液存储空间；
合成装置，在所述合成装置内，所述清洗液清洗所述微球或所述组合结构，所述壳液包覆清洗后的所述微球或所述组合结构以在所述微球或所述组合结构外形成壳层。
37.根据权利要求36所述的壳层组装设备，其特征在于，所述壳层组装设备包括壳层制备材料泵送装置，所述壳层制备材料泵送装置驱动所述清洗液和/或所述壳液流动。
38.根据权利要求36所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置包括单一地或分区的合成空间，所述清洗液在所述合成空间内清洗所述微球或所述组合结构，所述壳液在所述合成空间内包覆清洗后的所述微球或所述组合结构以在所述微球或所述组合结构外形成壳层。
39.根据权利要求38所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置(250)包括与所述清洗液存储空间和所述壳液存储空间具有连通状态的所述合成空间，所述壳层组装设备包括流体切换管(230)，所述流体切换管(230)包括管体(231)和设置于所述管体(231)上并与所述管体(231)连通的多个进口接头和一个出口接头(233)，所述多个进口接头包括与所述清洗液存储空间连接的清洗液进口接头和与所述壳液存储空间连接的壳液进口接头，所述出口接头(233)与所述合成装置(250)的合成空间连通。
40.根据权利要求38所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置(250)包括与所述清洗液存储空间和所述壳液存储空间具有连通状态的所述合成空间，所述壳层组装设备还包括切换控制装置(240)，所述切换控制装置(240)可选择地控制所述合成空间与一个存储空间连通而与其余的存储空间断开，所述切换控制装置(240)包括转动轴(242)和止转地设置于所述转动轴(242)上的多个控制凸轮，所述多个控制凸轮与所述多个进口接头一一对应设置，所述转动轴(242)转动改变所述多个控制凸轮的转动角度控制合成空间与各存储空间的管路通断。
41.根据权利要求40所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成空间通过软管与对应的存储空间连接，所述切换控制装置(240)还包括与所述多个进口接头一一对应地设置的多个传动单元(244)，所述传动单元(244)包括止挡件(2443)和移动件(2441)，所述移动件(2441)位于所述止挡件(2443)和对应的所述控制凸轮之间，所述软管位于对应的传动单元(244)的所述止挡件(2443)和所述移动件(2441)之间，通过改变所述控制凸轮角度调节所述移动件(2441)与所述止挡件(2443)的间隙以控制所述软管打开或闭合。
42.根据权利要求38所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置(250)包括合成容器和过滤元件(252)，所述微球在所述合成容器及所述过滤元件(252)限定的所述合成空间内完成清洗和壳层组装，所述合成容器包括合成管(251)，所述合成管(251)的内部空间形成合成空间，所述合成管(251)上端具有液体接收口(2511)，下端具有敞口(2512)，所述过滤元件(252)设置于所述敞口(2512)的底部。
43.根据权利要求42所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置(250)还包括承接座(254)，所述承接座(254)包括液体接收空间，所述合成管(251)和所述过滤元件(252)设置于所述承接座(254)上并位于所述液体接收空间上方，所述承接座(254)还包括与所述液体接收空间连通的引出流道(2542)；所述壳层组装设备还包括抽吸装置和废液存储容器(271)，所述抽吸装置连接于所述引出流道(2542)和所述废液存储容器(271)之间，用于将所述液体接收空间内的液体抽吸至所述废液存储容器(271)。
44.根据权利要求36所述的壳层组装设备，其特征在于，所述壳层组装设备还包括振荡装置，在清洗所述微球或所述组合结构时以及组装所述壳层时所述振荡装置使所述清洗液和/或壳液产生晃动。
45.根据权利要求38所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置包括与所述清洗液存储空间连通的喷头(36)，所述喷头(36)用于喷出清洗液以冲洗所述合成空间内的微球或所述组合结构。
46.根据权利要求45所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置包括滤液容器(33)和第一容置筛(35)，所述第一容置筛(35)位于所述滤液容器(33)上，用于容置所述微球或所述组合结构，所述合成空间包括所述第一容置筛(35)的容置空间，所述喷头(36)朝向所述第一容置筛(35)上的筛口以冲洗所述第一容置筛(35)的容置空间内的所述微球或所述组合结构，所述滤液容器(33)用于承接从所述第一容置筛(35)流下的清洗液。
47.根据权利要求46所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置包括密封罩(37)和抽吸装置，所述密封罩(37)位于所述喷头(36)和所述第一容置筛(35)的筛口之间并罩设于所述喷头(36)和所述第一容置筛(35)的筛口外周，所述抽吸装置与所述滤液容器(33)连通以抽吸所述滤液容器(33)内的流体。
48.根据权利要求38所述的壳层组装设备，其特征在于，所述壳层组装材料存储装置包括具有所述壳液存储空间的壳液容器(92)，所述合成装置包括第二容置筛，所述第二容置筛设置于所述壳液容器(92)内，所述合成空间包括所述第二容置筛的容置空间，在形成所述壳层时放置于所述第二容置筛的所述容置空间内的所述微球或所述组合结构位于所述壳液容器(92)的液面以下以将所述壳液包覆于所述微球或所述组合结构外周。
49.根据权利要求36所述的壳层组装设备，其特征在于，所述壳层组装设备还包括用于控制壳层组装过程的控制装置。
50.根据权利要求36所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置(250’)包括：
合成管(251)，具有合成空间；
合成管操纵单元(300)，包括合成管固持部和合成管驱动部，所述合成管固持部用于固持所述合成管(251)，所述合成管驱动部与所述合成管固持部驱动连接以驱动所述合成管固持部及其固持的所述合成管(251)转动；
第一加液/吸液单元(400)，包括加样针(413)和加样针移动机构，所述加样针移动机构与所述加样针(413)驱动连接，用于驱动所述加样针(413)相对于所述合成管固持部移动以改变所述加样针(413)与所述合成管(251)之间的相对位置。
51.根据权利要求50所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成管操纵单元(300)包括安装座(310)，所述合成管驱动部和所述合成管固持部设置于所述安装座(310)上，所述合成管固持部与所述合成管驱动部的输出端固定连接。
52.根据权利要求50所述的壳层组装设备，其特征在于，所述加样针移动机构包括用于驱动所述加样针(413)沿竖直方向运动的加样针竖向驱动机构，所述加样针竖向驱动机构包括：
纵向导轨组件，包括导轨和沿所述导轨竖直移动的平移部；
驱动装置，与所述平移部驱动连接，用于驱动所述平移部沿所述导轨竖直移动；
移动臂(412)，与所述纵向导轨组件的平移部固定连接，所述加样针(413)设置于所述移动臂(412)上。
53.根据权利要求52所述的壳层组装设备，其特征在于，所述加样针移动机构还包括用于调节所述加样针(413)的水平位置的水平位置调节机构(418)，所述加样针(413)通过所述水平位置调节机构(418)连接于所述移动臂(412)上。
54.根据权利要求50所述的壳层组装设备，其特征在于，
所述第一加液/吸液单元(400)还包括第一液位传感器(417)，所述第一液位传感器(417)用于获取表征所述合成管(251)内的物质的分层界面位置的检测信号；
所述壳层组装设备包括控制装置，所述控制装置与所述第一液位传感器(417)和所述加样针移动机构信号连接，用于根据所述第一液位传感器(417)的检测信号操控所述加样针移动机构以调节所述加样针(413)的位置。
55.根据权利要求36所述的壳层组装设备，其特征在于，所述壳层制备材料存储装置(55)包括：
存储盒安装座(5502)；
存储盒(5501)，设置于所述存储盒安装座(5502)上，具有所述清洗液存储空间(5503)和所述壳液存储空间。
56.根据权利要求55所述的壳层组装设备，其特征在于，所述壳层制备材料存储装置(55)包括：
存储盒安装轨(5506)，两根所述存储盒安装轨(5506)并排地安装于所述存储盒安装座(5502)两侧，所述存储盒(5501)安装于所述两根所述存储盒安装轨(5506)上；
存储盒盖(5507)，相对于所述存储盒(5501)可移动地设置，所述存储盒盖(5507)具有盖在所述存储盒(5501)上方的扣合状态和离开所述存储盒(5501)上方的打开状态；
盖移动机构，与所述存储盒盖(5507)驱动连接，用于驱动所述存储盒盖(5507)相对于所述存储盒(5501)移动，以使所述存储盒盖(5507)在所述扣合状态和打开状态之间切换。
57.根据权利要求36所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置包括：
离心管，具有合成空间；
离心单元(51)，用于离心分离所述合成空间内的物质。
58.根据权利要求57所述的壳层组装设备，其特征在于，所述离心单元(51)包括：
离心架安装部(5103)；
离心架(5101)，绕离心轴线可转动地安装于所述离心架安装部(5103)，包括用于安装所述离心管的离心管承载部，所述离心管承载部与所述离心轴线间隔设置；
离心电机(5104)，安装于所述离心架安装部(5103)，并与所述离心架(5101)驱动连接，用于驱动所述离心架(5101)转动。
59.根据权利要求57所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置还包括离心管存储单元(510)，所述离心管存储单元(510)包括离心管安装架(51003)，所述离心管安装架(51003)具有用于存储所述离心管的离心管存储部。
60.根据权利要求59所述的壳层组装设备，其特征在于，
所述离心管安装架(51003)还具有与所述离心管存储部连通的定位件安装孔，所述离心管存储单元(510)包括离心管定位件，所述离心管定位件安装于所述定位件安装孔内，所述离心管定位件用于与所述离心管存储部共同固定所述离心管；和/或
所述离心管存储单元(510)包括第二液位传感器(51006)，所述第二液位传感器(51006)用于检测所述离心管内介质的分层界面。
61.根据权利要求57所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置还包括配平管存储单元(511)，所述配平管存储单元(511)包括配平管(5111)并具有用于存储所述配平管(5111)的配平管存储空间(5112)，所述配平管(5111)用于在所述离心单元(51)离心分离所述离心管内的物质时配平所述离心管。
62.根据权利要求57所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置包括第二加液/吸液单元(515)，所述第二加液/吸液单元(515)用于向所述合成空间加液或从所述合成空间吸液，所述合成装置包括三维运动单元(513)，所述第二加液/吸液单元(515)安装于所述三维运动单元(513)上。
63.根据权利要求57所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置包括抓取单元(514)，所述抓取单元(514)用于操作所述离心管，所述合成装置包括三维运动单元(513)，所述抓取单元(514) 安装于所述三维运动单元(513)上。
64.根据权利要求57所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置包括：
三维运动单元(513)；
第二加液/吸液单元(515)，所述第二加液/吸液单元(515)用于向所述合成空间加液或从所述合成空间吸液，所述第二加液/吸液单元(515)安装于所述三维运动单元(513)上；和抓取单元(514)，所述抓取单元(514)用于操作所述离心管，所述抓取单元(514)安装于所述三维运动单元(513)上；
其中，所述三维运动单元(513)包括：
第一驱动组件(5131)，所述抓取单元(514)设置于所述第一驱动组件(5131)，所述第一驱动组件(5131)用于驱动所述抓取单元(514)沿竖直方向移动；
第二驱动组件(5132)，所述第一驱动组件(5131)设置于所述第二驱动组件(5132)上，所述第二驱动组件(5132)用于驱动所述第一驱动组件(5131)沿着第二水平方向移动；
第三驱动组件(5133)，所述第二驱动组件(5132)设置于所述第三驱动组件(5133)上，所述第三驱动组件(5133)用于驱动所述第二驱动组件(5132)沿着与所述第二水平方向垂直的第一水平方向移动；
第四驱动组件(5134)，所述第二加液/吸液单元(515)设置于所述第四驱动组件(5134)上，所述第四驱动组件(5134)用于驱动所述第二加液/吸液单元(515)沿着竖直方向移动；
和
第五驱动组件(5135)，所述第五驱动组件(5135)设置于所述第三驱动组件(5133)上，所述第三驱动组件(5133)还用于驱动所述第五驱动组件(5135)沿着所述第一水平方向移动，所述第四驱动组件(5134)设置于所述第五驱动组件(5135)上，所述第五驱动组件(5135)用于驱动所述第四驱动组件(5134)沿着所述第二水平方向移动。
65.根据权利要求57所述的壳层组装设备，其特征在于，所述合成装置包括残液吸收单元(53)，所述残液吸收单元(53)包括残液吸收安装架(5301)和设置于所述残液吸收安装架(5301)上的吸油海绵(5302)。
66.一种生物砖制备仪，其特征在于，包括权利要求36至65中任一项所述的壳层组装设备。
67.一种生物砖制备仪，其特征在于，包括权利要求16至34中任一项所述的微球制备设备和根据权利要求36至65中任一项所述的壳层组装设备，所述微球制备设备和所述壳层组装设备整体设置或分体设置。
68.一种生物墨汁制备仪，其特征在于，包括：
壳层组装设备，所述壳层组装设备为根据权利要求57至65中任一项所述的壳层组装设备；和
生物墨汁生成设备，所述生物墨汁生成设备用于混合所述壳层组装设备形成的生物砖和载体材料形成生物墨汁。
69.根据权利要求68所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述生物墨汁生成设备包括：
料筒，具有用于混合所述生物砖和所述载体材料的混合空间；
载体材料加装单元，用于向所述混合空间注入所述载体材料。
70.根据权利要求69所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述壳层组装设备的合成装置包括用于向合成空间加液或从合成空间吸液的第二加液/吸液单元(515)，所述载体材料加装单元安装于所述第二加液/吸液单元(515)上。
71.根据权利要求69所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述载体材料加装单元包括注射器(5153)和与所述注射器驱动连接的注射器推送部，所述注射器推送部用于推动所述注射器的活塞移动，所述注射器推送部包括：
滑块(5152)，沿所述注射器(5153)的轴线可移动地设置，用于推动所述注射器(5153)的活塞；
注射器驱动电机(5151)，与所述滑块(5152)驱动连接，用于驱动所述滑块(5152)移动以推动所述注射器(5153)的活塞。
72.根据权利要求69所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述载体材料加装单元包括注射器(5153)和设置于所述注射器(5153)表面的用于为所述注射器(5153)保温的注射器保温装置(5154)。
73.根据权利要求69所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述生物墨汁生成设备包括称重单元(54)，所述称重单元(54)包括电子秤(5402)和设置于所述电子秤(5402)上的称重托盘(5401)，所述称重托盘(5401)包括用于存放注射器的中空圆柱体结构。
74.根据权利要求69所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述生物墨汁生成设备包括刮料单元(58)，所述刮料单元(58)包括校正安装架(5803)和设置于所述校正安装架(5803)上的刮料盘(5801)、刮料线(5802)和测距传感器(5804)。
75.根据权利要求69所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述生物墨汁生成设备包括用于所述料筒保温的料筒保温单元(59)，所述料筒保温单元(59)包括保温盒和用于加热所述保温盒的加热装置。
76.根据权利要求69所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述生物墨汁生成设备包括混合单元(512)，所述混合单元(512)用于混合所述料筒内的所述生物砖和所述载体材料，所述混合单元(512)包括：
混合单元安装架(5129)；
混合电机(5121)，安装于所述混合单元安装架(5129)上；
摆动臂(5127)，安装于所述混合电机(5121)的输出轴上，具有用于安装所述料筒的料筒承载部(5124)。
77.根据权利要求76所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述混合单元(512)包括角度传感器(5128)，所述角度传感器(5128)安装于所述混合电机(5121)的输出轴上，用于检测所述混合电机(5121)的转动位置。
78.根据权利要求76所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，所述混合单元(512)包括缓冲组件，所述缓冲组件安装于所述混合单元安装架(5129)上，用于缓冲限位所述摆动臂(5127)。
79.根据权利要求78所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，两个所述缓冲组件分别位于摆动臂(5127)的摆动路径的两端，所述缓冲组件包括：
缓冲柱(5126)，安装于所述混合单元安装架(5129)上；
缓冲垫(5125)，设置于所述缓冲柱(5126)上并位于所述缓冲柱(5126)和所述摆动臂(5127)的摆动路径的相应端部之间。
80.根据权利要求76所述的生物墨汁制备仪，其特征在于，
所述料筒承载部(5124)包括料筒安装孔和固定片安装部；
所述混合单元(512)包括固定片(5122)、扭簧和气缸(5123)，所述气缸(5123)安装于所述混合单元安装架(5129)上，所述固定片(5122)包括压靠端、驱动端和位于所述压靠端与所述驱动端之间的铰接部，所述铰接部通过所述扭簧铰接于所述固定片安装部，所述驱动端与所述气缸(5123)配合，所述气缸(5123)驱动所述固定片(5122)绕所述固定片安装部转动，以使所述压靠端在位于所述料筒安装孔的入口处的压靠状态和离开所述料筒安装孔的入口处的避让状态之间切换。
81.一种生物墨汁制备系统，其特征在于，包括权利要求68至80中任一项所述的生物墨汁制备仪。
82.根据权利要求81所述的生物墨汁制备系统，其特征在于，包括权利要求16至34中任一项所述的微球制备设备。
生物墨盒、生物墨盒组件、微球制备设备、壳层组装设备、生物
砖制备仪、生物墨汁制备仪和生物墨汁制备系统
技术领域
[0001] 本公开涉及生物打印技术领域，特别涉及一种生物墨盒、生物墨盒组件、微球制备设备、壳层组装设备、生物砖制备仪、生物墨汁制备仪和生物墨汁制备系统。
背景技术
[0002] 3D生物打印技术是近年来兴起的一项生物制品制备技术，其已被用于构建复杂的组织和器官。3D生物打印技术的一个重要方向是打印用的生物墨汁能够满足打印需求。在已知的生物打印技术中，所使用的生物墨汁中细胞均缺乏力学保护，当将细胞用于3D生物打印时，细胞易于因外界压力或剪切力的伤害而受损或死亡，较大地限制了生物打印技术的应用。
[0003] 在本公开的申请人已经提交的申请号为CN201610211570.4、发明名称为“一种生物砖及其用途”的中国专利申请中，提出一种用于打印组织或器官的基础单元—生物砖。生物砖包括细胞，包覆细胞的核层和封装核层的壳层。其中核层和壳层各自独立地由生物可降解材料制成。生物砖所包覆的细胞类型和细胞数目是可控的，并且生物砖本身的尺寸也是可控的，从而其可用于制备标准化、可控化的生物墨汁。并且由此所制备的生物墨汁可在生物打印过程中实现细胞的精确排布，实现组织或器官的精确生物打印。此外，生物砖还给细胞提供了有效的力学保护，从而确保了细胞在打印过程中的存活率。因此，使用生物砖能够配置成3D生物打印所需的生物墨汁。从细胞提取—生物砖制备—打印墨汁制备—打印组织构建体—临床应用—产业化的一系列过程中，生物砖已经经过验证，能够满足3D生物打印的需求。
[0004] 在利用生物砖作为打印墨汁的主要构成部分以3D生物打印技术构建微型组织块时，需要使用大量的生物砖，例如用于打印替代患者病变血管至少需要打印血管长度2cm以上，需求生物砖0.3g，有的患者需求血管长度10cm以上，则需要更多的生物砖。因此生物砖的制备速率限制了3D生物打印技术的应用。
[0005] 另外，生物砖能够用于3D生物打印生成微组织，甚至构建三维器官。利用生物砖进行生物打印的重要前提是需要生物砖里细胞活性保持60％以上，而且细胞活性越高越好。活性过低会导致打印出的组织或者三维器官无法存活。
[0006] 因此，保证生物砖细胞活性，同时提高生物砖产率是需要解决的问题。
[0007] 在发明人已知的技术中，虽有一些用于制备相似结构的仪器或设备，如制备微胶囊的设备，但并未发现较为成熟的用于制备生物砖的设备。现有设备主要是制备不具有生物活性的物质，而生物砖是具有活性的，且能够再次应用于后续产业链的生产和再加工，例如用于 3D生物打印，打印出的组织构建体能够在体内进行生长、增殖、分化或迁移，最终并发挥相应的作用。因此，现有设备不能用于进行生物砖或其中间结构的制备。
[0008] 申请号为CN201610212883.1的中国专利申请涉及核壳结构制备技术领域，特别涉及一种核壳结构制备方法和核壳结构制备设备。该申请的核壳结构制备方法包括：核材液体滴定步骤：将核材液体滴入具有作用表面的生成单元中，作用表面为疏水性表面以使核材液体在作用表面的作用下单独成型为球状体或在作用表面的作用下与生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体；和壳材液体滴定步骤：将壳材液体滴入生成单元中，以使壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体上形成壳层以在生成单元中进一步形成球状体。该申请利用作用表面的疏水性特点对滴入生成单元中的核材液体进行成型处理，能够实现对核壳结构成型形状的有效控制，保证核壳结构具有更好的球形度。
[0009] 在实现本公开的过程中，发明人发现，采用以上申请的技术制备生物砖存在生物砖的制备效率和生物砖活性较低的问题。实用新型内容
[0010] 本公开的目的在于提供一种生物墨盒、生物墨盒组件、微球制备设备、壳层组装设备、生物砖制备仪、生物墨汁制备仪和生物墨汁制备系统，旨在提高微球制备、壳层组装及生物砖至少之一的制备效率。进一步地，旨在提高制备的生物砖中间产品及生物砖的活性。
[0011] 本公开第一方面提供一种生物墨盒包括：
[0012] 墨盒壳体，具有空腔；
[0013] 隔离壁，设置于所述空腔内，将所述空腔分隔为彼此隔离的第一容纳腔和第二容纳腔；
[0014] 第一墨盒进口和第一墨盒出口，设置于所述墨盒壳体上，与所述第一容纳腔连通；
[0015] 第二墨盒进口和第二墨盒出口，设置于所述墨盒壳体上，与所述第二容纳腔连通；
[0016] 内部流道，位于所述第二容纳腔内并与所述第二容纳腔流体隔离，连通所述第一容纳腔与所述第一墨盒出口。
[0017] 在一些实施例中，所述第一容纳腔与所述第二容纳腔相配合设置，所述第一墨盒进口和所述第二墨盒进口相邻、所述第一墨盒出口和所述第二墨盒出口相邻地设置于所述墨盒壳体的顶面或侧面。
[0018] 在一些实施例中，所述隔离壁包括成角度设置的多个壁段，所述内部流道连接于所述第一墨盒出口与所述多个壁段中使所述内部流道最短的壁段之间。
[0019] 在一些实施例中，所述内部流道为直线型流道、折线型流道、曲线型流道或直线型流道与曲线型流道的组合。
[0020] 在一些实施例中，所述墨盒壳体的内侧底表面包括位于所述第一容纳腔内的第一底表面和位于所述第二容纳腔内的第二底表面；其中，
[0021] 所述第一底表面包括第一低区或第一低点，所述第一底表面从远离所述第一低区或第一低点的位置向所述第一低区或第一低点的位置逐渐降低；和/或
[0022] 所述第二底表面包括第二低区或第二低点，所述第二底表面从远离所述第二低区或第二低点的位置向所述第二低区或第二低点的位置逐渐降低。
[0023] 在一些实施例中，
[0024] 所述墨盒壳体包括分别设于相对的两侧外部的墨盒定位结构和弹性卡接结构；和/或，
[0025] 所述墨盒壳体包括用于连接多个生物墨盒以形成生物墨盒组件的连接结构。
[0026] 在一些实施例中，所述生物墨盒包括具有中心通孔的第一密封结构，所述第一墨盒进口、所述第一墨盒出口、所述第二墨盒进口和所述第二墨盒出口内分别设置有所述第一密封结构。
[0027] 在一些实施例中，所述第一密封结构包括中空柱和位于所述中空柱顶部的凸缘，所述中空柱位于对应的墨盒进口或墨盒出口内，所述凸缘位于对应的墨盒进口或墨盒出口的端面上。
[0028] 在一些实施例中，所述生物墨盒还包括：
[0029] 第一导引壁，所述第一导引壁设置于所述第一容纳腔内，从所述第一墨盒出口的径向外侧向下延伸；和/或
[0030] 第二导引壁，所述第二导引壁设置于所述第二容纳腔内，从所述第二墨盒出口的径向外侧向下延伸。
[0031] 在一些实施例中，
[0032] 所述第一墨盒出口位于所述第一导引壁与所述墨盒壳体的壳壁和/或至少部分所述隔离壁之间；和/或
[0033] 所述第二墨盒出口位于所述第二导引壁与所述墨盒壳体的壳壁和/或至少部分所述隔离壁之间。
[0034] 在一些实施例中，所述生物墨盒还包括加强结构，所述加强结构设置于所述空腔内并位于所述第一墨盒进口、所述第一墨盒出口、所述第二墨盒进口和/或所述第二墨盒出口处。
[0035] 在一些实施例中，所述加强结构包括加强肋，所述加强肋连接于所述墨盒壳体的内表面和/或所述隔离壁上。
[0036] 在一些实施例中，所述第一容纳腔的腔壁表面为疏水性表面；和 /或所述第二容纳腔的腔壁表面为疏水性表面。
[0037] 在一些实施例中，所述第一容纳腔与所述第二容纳腔的容积比为 10：1～25：1。
[0038] 本公开第二方面提供一种生物墨盒组件，包括本公开第一方面中任一项所述的生物墨盒。在一些实施例中，所述生物墨盒组件还包括集成接头，所述集成接头包括：
[0039] 接头本体，具有至少一个第一接头流道和/或至少一个第二接头流道，所述第一接头流道的出口端与所述生物墨盒的第一墨盒进口连通，所述第二接头流道的出口端与所述生物墨盒的第二墨盒进口连通；
[0040] 流体接头，连接于所述接头本体上，所述第一接头流道的进口端和所述第二接头流道的进口端分别连接有所述流体接头。
[0041] 在一些实施例中，
[0042] 所述第一接头流道的进口端和所述第二接头流道的进口端位于所述接头本体的同一侧面；和/或，
[0043] 所述第一接头流道的出口端和所述第二接头流道的出口端位于所述接头本体的同一侧面；和/或，
[0044] 所述第一接头流道的进口端和出口端位于所述接头本体的不同侧面；和/或，[0045] 所述第二接头流道的进口端和出口端位于所述接头本体的不同侧面。
[0046] 在一些实施例中，所述生物墨盒组件还包括出口集装头，所述出口集装头包括集装头本体，所述集装头本体具有：
[0047] 至少一个第一穿孔，用于穿过与所述生物墨盒的第一墨盒出口连接的管路；和/或[0048] 至少一个第二穿孔，用于穿过与所述生物墨盒的第二墨盒出口连通的管路。
[0049] 在一些实施例中，所述集装头本体具有：
[0050] 至少一个第三穿孔，用于穿过与所述生物墨盒的第一墨盒出口和微流控芯片的第二芯片进口连接的管路；和/或
[0051] 至少一个第四穿孔，用于穿过与所述生物墨盒的第二墨盒出口和微流控芯片的第一芯片进口连接的管路。
[0052] 在一些实施例中，所述出口集装头包括导引结构，所述导引结构引导穿过所述第一穿孔的管路穿过所述生物墨盒的所述第一墨盒出口进入所述第一容纳腔，和/或引导穿过所述第二穿孔的管路穿过所述生物墨盒的所述第二墨盒出口进入所述第二容纳腔。
[0053] 在一些实施例中，所述导引结构包括导引板，所述导引板相对于所述集装头本体可移动地设置，并位于所述生物墨盒的第一墨盒出口和/或所述第二墨盒出口与所述集装头本体之间，所述导引板包括与所述第一穿孔对应的第一导引孔和/或与所述第二穿孔对应的第二导引孔。
[0054] 本公开第三方面提供一种微球制备设备，包括本公开第一方面中任一所述的生物墨盒，或者包括本公开第二方面中任一所述的生物墨盒组件。
[0055] 本公开第四方面一种生物砖制备仪，其特征在于，包括本公开第一方面中任一所述的生物墨盒，或者包括本公开第二方面中任一所述的生物墨盒组件。
[0056] 本公开第五方面一种微球制备设备，包括：
[0057] 微球制备材料存储装置，包括剪切液存储空间和微球原液存储空间，所述剪切液存储空间用于存储剪切液，所述微球原液存储空间用于存储制备所述微球的微球原液；
[0058] 微流控芯片，包括与所述微球原液存储空间连通的第一芯片进口和与所述剪切液存储空间连通的第二芯片进口，所述微球原液在所述微流控芯片内被所述剪切液剪切成微滴，并从所述微流控芯片的芯片出口输出微滴和剪切液混合物；
[0059] 固化装置，包括固化装置进口，所述固化装置进口与所述微流控芯片的芯片出口连接以接收所述微滴和剪切液混合物，在所述固化装置内所述微滴固化形成所述微球。
[0060] 在一些实施例中，所述微球制备设备包括微球制备材料泵送装置，与所述微球制备材料存储装置连接，驱动所述微球原液和所述剪切液进入所述微流控芯片、驱动所述剪切液在所述微流控芯片内剪切所述微球原液形成所述微滴以及驱动所述微滴和剪切液混合物流出所述微流控芯片；所述微球制备材料泵送装置向所述微球制备材料存储装置的所述剪切液存储空间和所述微球原液存储空间分别泵送气体，通过所述剪切液存储空间的内的气压变化驱动所述剪切液流动，通过所述微球原液存储空间内的气压变化驱动所述微球原液流动；所述微球制备材料泵送装置与所述剪切液存储空间之间以及所述微球制备材料泵送装置与所述微球原液存储空间之间分别设置有控制气体通断的开关。
[0061] 在一些实施例中，所述微球制备材料存储装置包括本公开第一方面中任一所述的生物墨盒，或者包括本公开第二方面中任一所述的生物墨盒组件，所述生物墨盒的第一容纳腔形成所述剪切液存储空间，所述生物墨盒的第二容纳腔形成所述微球原液存储空间。
[0062] 在一些实施例中，所述微球制备材料存储装置包括至少两个存储容器，每个存储容器内部形成一个存储空间，所述存储空间用作所述微球原液存储空间或所述剪切液存储空间。
[0063] 在一些实施例中，所述微球制备设备包括缓冲装置，所述缓冲装置设置于所述微流控芯片和所述固化装置之间并包括与所述微流控芯片的芯片出口和所述固化装置的固化装置进口分别连通的缓冲流道，所述缓冲流道用于缓冲或导引所述微滴和剪切液混合物的流动过程。
[0064] 在一些实施例中，所述缓冲装置包括缓冲本体，所述缓冲本体包括：
[0065] 混合物接收口，与所述微流控芯片的芯片出口连通以接收所述微滴和剪切液混合物；
[0066] 混合物输出口，与所述固化装置进口连通，用于从所述缓冲装置输出所述微滴和剪切液混合物；
[0067] 所述缓冲流道，设置于所述混合物接收口与所述混合物输出口之间，所述缓冲流道包括截面积从所述混合物接收口至所述混合物输出口逐渐减小的渐缩段。
[0068] 在一些实施例中，所述渐缩段包括从所述混合物接收口至所述混合物输出口截面积渐缩的弧形流道。
[0069] 在一些实施例中，所述缓冲流道还包括沿流动方向位于所述渐缩段下游的等截面段。
[0070] 在一些实施例中，所述微流控芯片包括多个芯片出口，所述混合物接收口与所述多个芯片出口同时连通。
[0071] 在一些实施例中，所述缓冲装置包括第三密封结构，所述混合物接收口与所述微流控芯片的芯片出口通过所述第三密封结构直接密封连接。
[0072] 在一些实施例中，所述缓冲装置还包括剪切液接收口，所述剪切液接收口用于接收向所述缓冲流道内补充的剪切液，以使所述缓冲流道内的液面高度不低于所述混合物接收口接收所述微滴和剪切液混合物的高度。
[0073] 在一些实施例中，所述缓冲本体的顶部包括与所述缓冲流道连通的顶部开口，所述缓冲装置包括盖于所述顶部开口上的缓冲盖体，所述剪切液接收口设置于所述缓冲盖体上。
[0074] 在一些实施例中，所述固化装置包括固化装置出口和连接于所述固化装置进口与所述固化装置出口之间的固化流道，所述固化装置进口与所述微流控芯片的芯片出口连通以接收所述微滴和剪切液混合物，所述微滴和剪切液混合物在所述固化流道内流动过程中所述微滴固化形成微球，所述微球在所述剪切液混合形成所述微球和剪切液混合物从所述固化装置出口输出。
[0075] 在一些实施例中，所述固化流道为从内向外或从外向内盘旋的螺旋状流道。
[0076] 在一些实施例中，所述固化流道包括从固化流道进口至固化流道出口截面积逐渐减小的渐缩段。
[0077] 在一些实施例中，所述固化装置包括盘管，所述固化流道形成于所述盘管内。
[0078] 在一些实施例中，所述固化装置还包括盘体，所述盘体上设置有从内向外或从外向内盘旋的螺旋状槽道，所述盘管设置于所述螺旋状槽道内。
[0079] 在一些实施例中，所述固化装置包括：
[0080] 承接容器，所述承接容器用于容置与所述微滴不相溶的承接液体并承接所述微流控芯片的芯片出口输出的微滴至所述承接液体内部，所述微滴在所述承接液体内固化形成微球；和，
[0081] 隔离控制单元，所述隔离控制单元用于使各微滴固化形成微球之前与其它微滴被所述承接液体隔离。
[0082] 在一些实施例中，所述隔离控制单元通过操控所述承接容器和/ 或所述承接液体和/或所述微流控芯片的芯片出口和/或与所述微流控芯片的芯片出口相连的输出管路的出口以使各微滴形成微球之前与其它微滴被所述承接液体隔离。
[0083] 在一些实施例中，所述隔离控制单元包括：
[0084] 容器移位装置，所述容器移位装置与所述承接容器驱动连接，用于在所述承接液体承接所述微滴时驱动所述承接容器变换位置；和/ 或，
[0085] 流体循环驱动装置，所述流体循环驱动装置用于在所述承接液体承接所述微滴时驱动所述承接液体产生循环流动；和/或，
[0086] 鼓泡装置，所述鼓泡装置用于在所述承接液体承接所述微滴时在所述承接液体内部产生气泡；和/或，
[0087] 搅拌装置，所述搅拌装置用于在所述承接液体承接所述微滴时搅拌所述承接液体。
[0088] 在一些实施例中，所述微球制备设备包括连接于所述微流控芯片的芯片出口的输出管路，所述固化装置还包括用于调节所述输出管路的出口的位置的出口位置调节单元。
[0089] 在一些实施例中，所述出口位置调节单元包括用于夹持所述输出管路的末端的夹持装置，所述出口位置调节单元还包括：
[0090] 第一调节装置，所述第一调节装置用于调节所述夹持装置在第一位置和高于所述第一位置的第二位置之间切换；和/或，
[0091] 第二调节装置，所述第二调节装置用于调节所述输出管路的出口相对于所述夹持装置的高度。
[0092] 在一些实施例中，在所述承接液体承接所述微滴时，所述微流控芯片的芯片出口和/或与所述微流控芯片的芯片出口相连的输出管路的出口位于所述承接液体的液面以下。
[0093] 在一些实施例中，所述微球制备设备包括收集装置，所述收集装置位于所述固化装置下游，用于收集从所述固化装置输出的所述微球和剪切液混合物。
[0094] 在一些实施例中，所述微球制备设备包括控制所述收集装置处于预定温度或预定温度范围的收集装置温控单元。
[0095] 在一些实施例中，所述收集装置包括：
[0096] 混合物收集容器，包括混合物接收口和剪切液输出口，所述固化装置具有固化装置出口，所述混合物收集容器的混合物接收口与所述固化装置出口连通以接收所述微球和剪切液混合物；和
[0097] 剪切液收集容器，包括剪切液接收口，与所述混合物收集容器的剪切液输出口连通，以从所述混合物收集容器接收剪切液。
[0098] 在一些实施例中，
[0099] 所述微球制备设备包括缓冲装置，所述缓冲装置设置于所述微流控芯片和所述固化装置之间并包括与所述微流控芯片的芯片出口和所述固化装置的固化装置进口分别连通的缓冲流道，所述缓冲流道用于缓冲或导引所述微滴和剪切液混合物流动；
[0100] 所述收集装置包括剪切液循环泵，所述剪切液循环泵的进口与所述剪切液收集容器连通，所述剪切液循环泵的出口与所述缓冲流道连通，所述剪切液循环泵将所述剪切液收集容器内的剪切液回注到所述缓冲装置的所述缓冲流道内。
[0101] 在一些实施例中，所述微球制备设备还包括用于监测所述微球的生产过程的监测装置，所述监测装置包括设置位置可调的摄像头。
[0102] 在一些实施例中，所述微球制备设备还包括用于控制微球产生过程的控制装置。
[0103] 在一些实施例中，所述微球制备设备包括夹持所述微流控芯片的芯片夹具；所述芯片夹具包括夹持所述微流控芯片的底板和夹板，所述夹板包括与所述微流控芯片连通的连通口和与所述连通口对应设置的密封圈，所述密封圈包括顺次连接的管形段和环形段，所述管形段设置在对应的连通口内部，所述环形段设置于所述连通口的朝向所述底板的一侧。
[0104] 在一些实施例中，所述微球制备设备包括用于控制所述微球制备材料存储装置和/或所述微流控芯片处于预定温度或预定温度范围的微球制备材料温控单元；和/或所述微球制备设备包括用于控制所述固化装置处于预定温度或预定温度范围的固化装置温控单元。
[0105] 在一些实施例中，所述微球制备设备包括彼此隔离设置的制备一室和制备二室，所述微球制备材料存储装置和/或所述微流控芯片设置于所述制备一室内，所述固化装置设置于所述制备二室内。
[0106] 在一些实施例中，所述微球制备设备包括微球制备材料温控单元，所述微球制备材料温控单元通过控制所述制备一室的温度控制所述微球制备材料存储装置和/或所述微流控芯片处于预定温度或预定温度范围；和/或，所述微球制备设备包括固化装置温控单元，所述固化装置温控单元通过控制所述制备二室的温度控制所述固化装置处于预定温度或预定温度范围。
[0107] 在一些实施例中，所述微球制备材料温控单元包括用于冷却所述制备一室的冷却装置。
[0108] 本公开第六方面提供一种生物砖制备仪，包括本公开第五方面中任一项所述的微球制备设备。
[0109] 本公开第七方面提供一种壳层组装设备，用于在微球或微球与至少一层壳层的组合结构外包覆壳层，包括：
[0110] 壳层制备材料存储装置，包括多个存储空间，所述多个存储空间包括存储清洗液的清洗液存储空间和存储壳液的壳液存储空间；
[0111] 合成装置，在所述合成装置内，所述清洗液清洗所述微球或所述组合结构，所述壳液包覆清洗后的所述微球或所述组合结构以在所述微球或所述组合结构外形成壳层。
[0112] 在一些实施例中，所述壳层组装设备包括壳层制备材料泵送装置，所述壳层制备材料泵送装置驱动所述清洗液和/或所述壳液流动。
[0113] 在一些实施例中，所述合成装置包括单一地或分区的合成空间，所述清洗液在所述合成空间内清洗所述微球或所述组合结构，所述壳液在所述合成空间内包覆清洗后的所述微球或所述组合结构以在所述微球或所述组合结构外形成壳层。
[0114] 在一些实施例中，所述合成装置包括与所述清洗液存储空间和所述壳液存储空间具有连通状态的所述合成空间，所述壳层组装设备包括流体切换管，所述流体切换管包括管体和设置于所述管体上并与所述管体连通的多个进口接头和一个出口接头，所述多个进口接头包括与所述清洗液存储空间连接的清洗液进口接头和与所述壳液存储空间连接的壳液进口接头，所述出口接头与所述合成装置的合成空间连通。
[0115] 在一些实施例中，所述多个进口接头并排设置于所述管体上并位于所述壳层制备材料存储装置一侧，所述出口接头与所述多个进口接头成夹角设置并从所述管体朝向远离所述进口接头的一侧偏离竖直方向设置。
[0116] 在一些实施例中，所述合成装置包括与所述清洗液存储空间和所述壳液存储空间具有连通状态的所述合成空间，所述壳层组装设备还包括切换控制装置，所述切换控制装置可选择地控制所述合成空间与一个存储空间连通而与其余的存储空间断开。
[0117] 在一些实施例中，所述切换控制装置包括转动轴和止转地设置于所述转动轴上的多个控制凸轮，所述多个控制凸轮与所述多个进口接头一一对应设置，所述转动轴转动改变所述多个控制凸轮的转动角度控制合成空间与各存储空间的管路通断。
[0118] 在一些实施例中，所述多个控制凸轮包括凸轮面轮廓相同但安装角度不同的至少两个控制凸轮或者包括凸轮面轮廓不同的至少两个控制凸轮。
[0119] 在一些实施例中，所述合成空间通过软管与对应的存储空间连接，所述切换控制装置还包括与所述多个进口接头一一对应地设置的多个传动单元，所述传动单元包括止挡件和移动件，所述移动件位于所述止挡件和对应的所述控制凸轮之间，所述软管位于对应的传动单元的所述止挡件和所述移动件之间，通过改变所述控制凸轮角度调节所述移动件与所述止挡件的间隙以控制所述软管打开或闭合。
[0120] 在一些实施例中，所述切换控制装置还包括限制所述转动轴的转动角度的限位传感装置，所述限位传感装置限制所述转动轴的转动角度。
[0121] 在一些实施例中，所述合成装置包括合成容器和过滤元件，所述微球在所述合成容器及所述过滤元件限定的所述合成空间内完成清洗和壳层组装。
[0122] 在一些实施例中，所述合成容器包括合成管，所述合成管的内部空间形成合成空间，所述合成管上端具有液体接收口，下端具有敞口，所述过滤元件设置于所述敞口的底部。
[0123] 在一些实施例中，所述合成装置还包括承接座，所述承接座包括液体接收空间，所述合成管和所述过滤元件设置于所述承接座上并位于所述液体接收空间上方。
[0124] 在一些实施例中，所述承接座还包括与所述液体接收空间连通的引出流道；所述壳层组装设备还包括抽吸装置和废液存储容器，所述抽吸装置连接于所述引出流道和所述废液存储容器之间，用于将所述液体接收空间内的液体抽吸至所述废液存储容器。
[0125] 在一些实施例中，所述过滤元件包括管座和滤网，所述管座安装于所述承接座上并具有中心通孔，所述滤网安装于所述管座并位于所述管座的中心通孔内，所述合成管安装于所述管座内并位于所述滤网的上方，所述合成管的敞口与所述滤网和所述管座的中心通孔相对。
[0126] 在一些实施例中，所述合成装置还包括压盖，所述压盖包括中心通孔，所述合成管与所述压盖的中心通孔配合，所述压盖盖于所述管座的上方，并将所述合成管和所述过滤元件固定于所述承接座内。
[0127] 在一些实施例中，所述壳层组装设备还包括振荡装置，在清洗所述微球或所述组合结构时以及组装所述壳层时所述振荡装置使所述清洗液和/或壳液产生晃动。
[0128] 在一些实施例中，所述合成装置包括与所述清洗液存储空间连通的喷头，所述喷头用于喷出清洗液以冲洗所述合成空间内的微球或所述组合结构。
[0129] 在一些实施例中，所述合成装置包括滤液容器和第一容置筛，所述第一容置筛位于所述滤液容器上，用于容置所述微球或所述组合结构，所述合成空间包括所述第一容置筛的容置空间，所述喷头朝向所述第一容置筛上的筛口以冲洗所述第一容置筛的容置空间内的所述微球或所述组合结构，所述滤液容器用于承接从所述第一容置筛流下的清洗液。
[0130] 在一些实施例中，所述合成装置包括第一容置筛夹套，所述第一容置筛夹套设置于所述滤液容器的开口处，所述第一容置筛设置于所述第一容置筛夹套上。
[0131] 在一些实施例中，所述合成装置包括密封罩和抽吸装置，所述密封罩位于所述喷头和所述第一容置筛的筛口之间并罩设于所述喷头和所述第一容置筛的筛口外周，所述抽吸装置与所述滤液容器连通以抽吸所述滤液容器内的流体。
[0132] 在一些实施例中，所述壳层组装材料存储装置包括具有所述壳液存储空间的壳液容器，所述合成装置包括第二容置筛，所述第二容置筛设置于所述壳液容器内，所述合成空间包括所述第二容置筛的容置空间，在形成所述壳层时放置于所述第二容置筛的所述容置空间内的所述微球或所述组合结构位于所述壳液容器的液面以下以将所述壳液包覆于所述微球或所述组合结构外周。
[0133] 在一些实施例中，所述合成装置包括第二容置筛夹套，在形成所述壳层时所述第二容置筛夹套至少部分设置于所述壳液容器内，所述第二容置筛设置于所述第二容置筛夹套上。
[0134] 在一些实施例中，所述壳层组装设备包括分离装置，所述分离装置用于分离所述微球或所述组合结构和与所述微球或所述组合结构混合的液体。
[0135] 在一些实施例中，所述壳层组装设备还包括用于控制壳层组装过程的控制装置。
[0136] 在一些实施例中，所述合成装置包括：
[0137] 合成管，具有合成空间；
[0138] 合成管操纵单元，包括合成管固持部和合成管驱动部，所述合成管固持部用于固持所述合成管，所述合成管驱动部与所述合成管固持部驱动连接以驱动所述合成管固持部及其固持的所述合成管转动；
[0139] 第一加液/吸液单元，包括加样针和加样针移动机构，所述加样针移动机构与所述加样针驱动连接，用于驱动所述加样针相对于所述合成管固持部移动以改变所述加样针与所述合成管之间的相对位置。
[0140] 在一些实施例中，所述合成管操纵单元包括安装座，所述合成管驱动部和所述合成管固持部设置于所述安装座上，所述合成管固持部与所述合成管驱动部的输出端固定连接。
[0141] 在一些实施例中，所述合成管固持部包括：
[0142] 合成管安置座，与所述合成管驱动部的输出端固定连接，具有容纳所述合成管的合成管安置空间；
[0144] 限位块，设置于所述限位块安装座内，具有朝向所述合成管安置空间的限位面；
[0146] 在一些实施例中，所述加样针移动机构包括用于驱动所述加样针沿竖直方向运动的加样针竖向驱动机构，所述加样针竖向驱动机构包括：
[0147] 纵向导轨组件，包括导轨和沿所述导轨竖直移动的平移部；
[0148] 驱动装置，与所述平移部驱动连接，用于驱动所述平移部沿所述导轨竖直移动；
[0149] 移动臂，与所述纵向导轨组件的平移部固定连接，所述加样针设置于所述移动臂上。
[0150] 在一些实施例中，所述第一加液/吸液单元还包括限位机构，所述限位机构用于限定所述加样针在竖直方向的极限移动位置。
[0151] 在一些实施例中，所述加样针移动机构还包括用于调节所述加样针的水平位置的水平位置调节机构，所述加样针通过所述水平位置调节机构连接于所述移动臂上。
[0152] 在一些实施例中，
[0154] 所述壳层组装设备包括控制装置，所述控制装置与所述第一液位传感器和所述加样针移动机构信号连接，用于根据所述第一液位传感器的检测信号操控所述加样针移动机构以调节所述加样针的位置。
[0155] 在一些实施例中，所述壳层制备材料存储装置包括：
[0156] 存储盒安装座；
[0157] 存储盒，设置于所述存储盒安装座上，具有所述清洗液存储空间和所述壳液存储空间。
[0158] 在一些实施例中，所述壳层制备材料存储装置包括：
[0159] 存储盒安装轨，两根所述存储盒安装轨并排地安装于所述存储盒安装座两侧，所述存储盒安装于所述两根所述存储盒安装轨上；
[0160] 存储盒盖，相对于所述存储盒可移动地设置，所述存储盒盖具有盖在所述存储盒上方的扣合状态和离开所述存储盒上方的打开状态；
[0161] 盖移动机构，与所述存储盒盖驱动连接，用于驱动所述存储盒盖相对于所述存储盒移动，以使所述存储盒盖在所述扣合状态和打开状态之间切换。
[0162] 在一些实施例中，所述合成装置包括：
[0163] 离心管，具有合成空间，所述清洗液在所述合成空间内清洗所述微球或所述组合结构；
[0164] 离心单元，用于离心分离所述离心管内的物质。
[0165] 在一些实施例中，所述离心单元包括：
[0166] 离心架安装部；
[0167] 离心架，绕离心轴线可转动地安装于所述离心架安装部，包括用于安装所述离心管的离心管承载部，所述离心管承载部与所述离心轴线间隔设置；
[0168] 离心电机，安装于所述离心架安装部，并与所述离心架驱动连接，用于驱动所述离心架转动。
[0169] 在一些实施例中，所述离心架包括绕所述离心轴线均匀分布的多个规格不同的所述离心管承载部。
[0170] 在一些实施例中，所述离心管承载部相对于所述离心架绕垂直于所述离心轴线的转动轴线可转动的设置。
[0171] 在一些实施例中，所述合成装置还包括离心管存储单元，所述离心管存储单元包括离心管安装架，所述离心管安装架具有用于存储所述离心管的离心管存储部。
[0172] 在一些实施例中，
[0173] 所述离心管安装架还具有与所述离心管存储部连通的定位件安装孔；
[0174] 所述离心管存储单元包括离心管定位件，所述离心管定位件安装于所述定位件安装孔内，所述离心管定位件用于与所述离心管存储部共同固定所述离心管。
[0175] 在一些实施例中，所述离心管存储单元包括第二液位传感器，所述第二液位传感器用于检测所述离心管内介质的分层界面。
[0176] 在一些实施例中，所述离心管存储单元包括传感器安装架，所述传感器安装架具有离心管检测区域，所述第二液位传感器设置于所述传感器安装架上且第二液位传感器的检测端位于所述离心管检测区域内，所述离心管存储部的下端位于所述离心管检测区域内且所述离心管存储部的至少面对所述第二液位传感器的检测端的一侧与所述离心管检测区域连通。
[0177] 在一些实施例中，所述离心管存储单元包括传感器移动机构，所述传感器移动机构与所述传感器安装架驱动连接，用于驱动所述第二液位传感器改变位置。
[0178] 在一些实施例中，所述合成装置还包括配平管存储单元，所述配平管存储单元包括配平管并具有用于存储所述配平管的配平管存储空间，所述配平管用于在所述离心单元离心分离所述离心管内的物质时配平所述离心管。
[0179] 在一些实施例中，所述配平管存储单元包括两种以上规格不同的配平管和与所述两种以上规格不同的配平管匹配的两种以上规格不同的配平管存储空间。
[0180] 在一些实施例中，所述合成装置包括第二加液/吸液单元，所述第二加液/吸液单元用于向所述合成空间加液或从所述合成空间吸液。
[0181] 在一些实施例中，所述第二加液/吸液单元包括移液枪。
[0182] 在一些实施例中，所述合成装置包括三维运动单元，所述第二加液/吸液单元安装于所述三维运动单元上。
[0183] 在一些实施例中，所述合成装置包括抓取单元，所述抓取单元用于操作所述离心管。
[0184] 在一些实施例中，所述抓取单元包括：
[0185] 机械手安装架；
[0186] 机械手，设置于所述机械手安装架上。
[0187] 在一些实施例中，所述合成装置包括三维运动单元，所述抓取单元安装于所述三维运动单元上。
[0188] 在一些实施例中，所述合成装置包括：
[0189] 三维运动单元；
[0190] 第二加液/吸液单元，所述第二加液/吸液单元用于向所述合成空间加液或从所述合成空间吸液，所述第二加液/吸液单元安装于所述三维运动单元上；和
[0191] 抓取单元，所述抓取单元用于操作所述离心管，所述抓取单元安装于所述三维运动单元上。
[0192] 在一些实施例中，所述三维运动单元包括：
[0193] 第一驱动组件，所述抓取单元设置于所述第一驱动组件，所述第一驱动组件用于驱动所述抓取单元沿竖直方向移动；
[0194] 第二驱动组件，所述第一驱动组件设置于所述第二驱动组件 5131上，所述第二驱动组件用于驱动所述第一驱动组件沿着第二水平方向移动；
[0195] 第三驱动组件，所述第二驱动组件设置于所述第三驱动组件上，所述第三驱动组件用于驱动所述第二驱动组件沿着与第二水平方向垂直的第一水平方向移动；
[0196] 第四驱动组件，所述第二加液/吸液单元设置于所述第四驱动组件上，所述第四驱动组件用于驱动所述第二加液/吸液单元沿着竖直方向移动；和
[0197] 第五驱动组件，所述第五驱动组件设置于所述第三驱动组件上，所述第三驱动组件还用于驱动所述第五驱动组件沿着第一水平方向移动，所述第四驱动组件设置于所述第五驱动组件上，所述第五驱动组件用于驱动所述第四驱动组件沿着第二水平方向移动。
[0198] 在一些实施例中，所述合成装置包括残液吸收单元。
[0199] 在一些实施例中，所述残液吸收单元包括残液吸收安装架和设置于所述残液吸收安装架上的吸油海绵。
[0200] 在一些实施例中，所述壳层组装设备包括废液收集单元。
[0201] 在一些实施例中，所述合成装置包括针头存储单元。本公开第八方面提供一种生物砖制备仪，包括本公开第七方面中任一项所述的壳层组装设备。
[0202] 本公开第九方面提供一种生物砖制备仪，包括本公开第五方面中任一项所述的微球制备设备和本公开第七方面中任一项所述的壳层组装设备，所述微球制备设备和所述壳层组装设备整体设置或分体设置。
[0203] 本公开第十方面提供一种生物墨汁制备仪，包括：
[0204] 壳层组装设备，所述壳层组装设备为本公开第七方面中任一项所述的壳层组装设备；和
[0205] 生物墨汁生成设备，所述生物墨汁生成设备用于混合所述壳层组装设备形成的生物砖和载体材料形成生物墨汁。
[0206] 在一些实施例中，所述生物墨汁生成设备包括：
[0207] 料筒，具有用于混合所述生物砖和所述载体材料的混合空间；
[0208] 载体材料加装单元，用于向所述混合空间注入所述载体材料。
[0209] 在一些实施例中，所述壳层组装设备的合成装置包括用于向合成空间加液或从合成空间吸液的第二加液/吸液单元，所述载体材料加装单元安装于所述第二加液/吸液单元上。
[0210] 在一些实施例中，所述载体材料加装单元包括注射器。
[0211] 在一些实施例中，所述载体材料加装单元包括与所述注射器驱动连接的注射器推送部，所述注射器推送部用于推动所述注射器的活塞移动。
[0212] 在一些实施例中，所述注射器推送部包括：
[0213] 滑块，沿所述注射器的轴线可移动地设置，用于推动所述注射器的活塞；
[0214] 注射器驱动电机，与所述滑块驱动连接，用于驱动所述滑块移动以推动所述注射器的活塞。
[0215] 在一些实施例中，所述载体材料加装单元包括设置于所述注射器表面的用于为所述注射器保温的注射器保温装置。
[0216] 在一些实施例中，所述生物墨汁生成设备包括称重单元。
[0217] 在一些实施例中，所述称重单元包括电子秤和设置于所述电子秤上的称重托盘，所述称重托盘包括用于存放注射器的中空圆柱体结构。
[0218] 在一些实施例中，所述生物墨汁生成设备包括刮料单元，所述刮料单元包括校正安装架和设置于所述校正安装架上的刮料盘、刮料线和测距传感器。
[0219] 在一些实施例中，所述刮料单元包括两个所述测距传感器，所述两个测距传感器相对设置。
[0220] 在一些实施例中，所述生物墨汁生成设备包括用于所述料筒保温的料筒保温单元。
[0221] 在一些实施例中，所述料筒保温单元包括保温盒和用于加热所述保温盒的加热装置。
[0222] 在一些实施例中，所述生物墨汁生成设备包括混合单元，所述混合单元用于混合所述料筒内的所述生物砖和所述载体材料。
[0223] 在一些实施例中，所述混合单元包括：
[0224] 混合单元安装架；
[0225] 旋转电机，安装于所述混合单元安装架上；
[0227] 在一些实施例中，所述混合单元包括角度传感器，所述角度传感器安装于所述旋转电机的输出轴上，用于检测所述旋转电机的转动位置。
[0228] 在一些实施例中，所述混合单元包括缓冲组件，所述缓冲组件安装于所述混合单元安装架上，用于缓冲限位所述摆动臂。
[0229] 在一些实施例中，两个所述缓冲组件分别位于摆动臂的摆动路径的两端，所述缓冲组件包括：
[0230] 缓冲柱，安装于所述混合单元安装架上；
[0231] 缓冲垫，设置于所述缓冲柱上并位于所述缓冲柱和所述摆动臂的摆动路径的相应端部之间。
[0232] 在一些实施例中，所述料筒承载部包括料筒安装孔和固定片安装部；
[0233] 所述混合单元包括固定片、扭簧和气缸，所述气缸安装于所述混合单元安装架上，所述固定片包括压靠端、驱动端和位于所述压靠端与所述驱动端之间的铰接部，所述铰接部通过所述扭簧铰接于所述固定片安装部，所述驱动端与所述气缸配合，所述气缸驱动所述固定片绕所述固定片安装部转动，以使所述压靠端在所述料筒安装孔的入口处的压靠状态和离开所述料筒安装孔的入口处的避让状态之间切换。
[0234] 本公开第十一方面提供一种生物墨汁制备系统，包括本公开第十方面中任一项所述的生物墨汁制备仪。
[0235] 在一些实施例中，所述生物墨汁制备系统包括本公开第五方面中任一项所述的微球制备设备。
[0236] 基于本公开提供的生物墨盒和生物墨盒组件，由于内部流道的设置，可以防止外部进气管路和出液管路出现交叉，利于生物墨盒与相连接的部件快速准确连接。采用该生物墨盒作为微球制备设备的微球制备材料存储装置时，利于提高微球生产效率。
[0237] 基于本公开提供的微球制备设备，通过微流控芯片产生液滴，通过固化装置实现液滴固化形成微球，从微球制备原料制成微球制品，利于提高微球制备效率。
[0238] 基于本公开提供的壳层组装设备，基于已形成的微球，通过合成装置直接在微球外组装至少一层壳层，产生满足生物活性、生物打印要求的生物砖制品，利于提高壳层组装以及生物砖制备效率。
[0239] 基于本公开提供的生物砖制备仪，通过微流控芯片产生液滴，通过固化装置实现液滴固化形成微球，从微球制备原料制成微球制品，并且基于已形成的微球，通过合成装置直接在微球外组装至少一层壳层，产生满足生物活性、生物打印要求的生物砖制品，利于提高生物砖制备效率。基于本公开提供的生物墨汁制备仪和生物墨汁制备系统，能够形成满足生物活性和生物打印要求的生物墨汁。
附图说明
[0241] 此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本公开的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
[0242] 图1为本公开一实施例的生物砖制备仪中微球制备设备的立体结构示意图。
[0243] 图2为图1所示的微球制备设备的部分结构的俯视结构示意图。
[0244] 图3为图1所示的微球制备设备的局部剖视结构示意图。
[0245] 图4为本公开一实施例的生物墨盒组件的结构示意图。
[0246] 图5为图4所示的生物墨盒组件中生物墨盒的剖视结构示意图。
[0247] 图6为图5所示的生物墨盒的原理示意图。
[0248] 图7为一对比例的生物墨盒的原理示意图。
[0249] 图8为本公开一实施例的生物墨盒组件的集成接头的立体结构示意图。
[0250] 图9为图8所示的集成接头的剖视结构示意图。
[0251] 图10为本公开一实施例的生物墨盒组件的出口集装头的结构示意图。
[0252] 图11为图10所示的出口集装头的剖视结构示意图。
[0253] 图12为本公开一实施例的微球制备设备的微流控芯片的原理示意图。
[0254] 图13为本公开一实施例的微球制备设备的缓冲装置中缓冲本体的一个角度的立体结构示意图。
[0255] 图14为图13所示的缓冲装置中缓冲本体的另一个角度的立体结构示意图。
[0256] 图15为本公开一实施例的微球制备设备中缓冲装置与固化装置的组合结构的立体结构示意图。
[0257] 图16为图15所示的缓冲装置与固化装置的组合结构的剖视结构示意图。
[0258] 图17为本公开一实施例的微球制备设备的收集装置的结构示意图。
[0259] 图18为本公开一实施例的微球制备设备的监测装置的部分结构的剖视结构示意图。
[0260] 图19为图18所示的监测装置的部分结构的一个角度的立体结构示意图。
[0261] 图20为图18所示的监测装置的部分结构的另一个角度的立体结构示意图。
[0262] 图21为图1所示实施例的微球制备设备制备微球的原理示意图。
[0263] 图22为本公开实施例一种生物砖制备仪中壳层组装设备的立体结构示意图。
[0264] 图23为本公开实施例另一种生物砖制备仪中壳层组装设备的立体结构示意图。
[0265] 图24为图23所示的壳层组装设备的部分结构的剖视结构示意图。
[0266] 图25为图22所示的壳层组装设备中流体切换管的立体结构示意图。
[0267] 图26为图22所示的壳层组装设备中切换控制装置的立体结构示意图。
[0268] 图27为图26所示的切换控制装置的部分结构的立体结构示意图。
[0269] 图28为图22所示的壳层组装设备的部分结构的立体剖视结构示意图。
[0270] 图29为图22所示的壳层组装设备的部分结构的前视剖视结构示意图。
[0271] 图30为为图22所示的壳层组装设备中合成装置的剖视结构示意图。
[0272] 图31为图30所示的合成装置的安装座的立体结构示意图。
[0273] 图32为图22所示实施例的壳层组装设备壳层组装的原理示意图。
[0274] 图33为本公开另一实施例的生物砖制备仪的立体结构示意图。
[0275] 图34为图33所示实施例的生物砖制备仪的包括微球制备材料存储装置和微流控芯片的部分结构的结构示意图。
[0276] 图35为图33所示实施例的生物砖制备仪的包括微流控芯片和固化装置的部分结构的结构示意图。
[0277] 图36为图33所示的生物砖制备仪的芯片夹具及微流控芯片的结构示意图。
[0278] 图37为图36所示的芯片夹具及微流控芯片的俯视结构示意图。
[0279] 图38为图36所示的芯片夹具的局部剖视的立体结构示意图。
[0280] 图39为图33所示的生物砖制备仪的制备箱的结构示意图。
[0281] 图40为图39所示的制备箱的第一盖体关闭而第二盖体打开时的结构示意图。
[0282] 图41为图33所示的生物砖制备仪的输出管路和固化装置的连接结构示意图。
[0283] 图42为图33所示的生物砖制备仪的输出管路和固化装置的部分结构的主视结构示意图。
[0284] 图43为图33所示的生物砖制备仪的输出管路和固化装置的部分结构的立体结构示意图。
[0285] 图44为图33所示的生物砖制备仪的壳层组装设备的结构示意图。
[0286] 图45为图33所示的生物砖制备仪的冲洗模块的第一容置筛和第一容置筛夹套的装配示意图。
[0287] 图46为本公开实施例另一种生物砖制备仪中壳层组装设备的立体结构示意图。
[0288] 图47为图46所示的壳层组装设备的主视结构示意图。
[0289] 图48为图46所示的壳层组装设备中合成管操纵单元的立体结构示意图。
[0290] 图49为图46所示的壳层组装设备中第一加液/吸液单元的立体结构示意图。
[0291] 图50为图46所示的壳层组装设备中第一加液/吸液单元的加样针、夹持针头部、连接件和水平位置调节机构的组合结构的立体结构示意图。
[0292] 图51为本公开一实施例的生物墨汁制备仪的结构示意图。
[0293] 图52为图51所示实施例的生物墨汁制备仪去除外壳后结构的示意图。
[0294] 图53为图52所示的结构的另一角度的结构示意图。
[0295] 图54为图52所示的结构的又一角度的结构示意图。
[0296] 图55为图51所示的生物墨汁制备仪中壳层制备材料存储装置去除存储盒盖后的结构的示意图。
[0297] 图56为图51所示的生物墨汁制备仪中壳层制备材料存储装置的结构示意图。
[0298] 图57为图51所示的生物墨汁制备仪中离心单元的结构示意图。
[0299] 图58为图51所示的生物墨汁制备仪中一种离心管存储单元的结构示意图。
[0300] 图59为图51所示的生物墨汁制备仪中一种离心管存储单元的结构示意图。
[0301] 图60为图51所示的生物墨汁制备仪中配平管存储单元的结构示意图。
[0302] 图61为图51所示的生物墨汁制备仪中第二加液/吸液单元和载体材料加装单元的组合结构的结构示意图。
[0303] 图62为图51所示的生物墨汁制备仪中抓取单元的结构示意图。
[0304] 图63为图51所示的生物墨汁制备仪中三维运动单元的结构示意图。
[0305] 图64为图51所示的生物墨汁制备仪中称重单元的结构示意图。
[0306] 图65为图51所示的生物墨汁制备仪中刮料单元的结构示意图。
[0307] 图66为图51所示的生物墨汁制备仪中混合单元的结构示意图。
[0308] 图67为本公开一实施例的生物墨汁制备系统的结构示意图。
具体实施方式
[0309] 下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0310] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0311] 在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
[0312] 在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0313] 如图1至图45所示，本公开实施例提供一种生物墨盒、生物墨盒组件、微球制备设备、壳层组装设备、生物砖制备仪、生物墨汁制备仪和生物墨汁制备系统。另外，本公开实施例还提供了一种控制多个管路或管件是否通断的切换控制装置。
[0314] 其中，如图1至图21所示，本公开实施例提供一种生物墨盒131。生物墨盒131包括：墨盒壳体1311，具有空腔；隔离壁1312，设置于空腔内，将空腔分隔为彼此隔离的第一容纳腔1313和第二容纳腔1314；第一墨盒进口13151和第一墨盒出口13153，设置于墨盒壳体
1311上，与第一容纳腔1313连通；第二墨盒进口13152和第二墨盒出口13154，设置于墨盒壳体1311上，与第二容纳腔1314连通；内部流道1316，位于第二容纳腔1314内并与第二容纳腔
1314流体隔离，连通第一容纳腔1313与第一墨盒出口13153。
1311上，与第一容纳腔1313连通；第二墨盒进口13152和第二墨盒出口13154，设置于墨盒壳体1311上，与第二容纳腔1314连通；内部流道1316，位于第二容纳腔1314内并与第二容纳腔
1314流体隔离，连通第一容纳腔1313与第一墨盒出口13153。
[0315] 如图1至图21所示，本公开实施例还提供一种包括本公开实施例的生物墨盒的生物墨盒组件。
[0316] 基于本公开提供的生物墨盒和生物墨盒组件，由于内部流道的设置，可以防止外部进气管路和出液管路出现交叉，利于生物墨盒与相连接的部件快速准确连接。采用该生物墨盒作为微球制备设备的微球制备材料存储装置时，利于提高微球生产效率。
[0317] 如图1至图21所示，本公开实施例提供一种微球制备设备以及一种生物砖制备仪，包括本公开实施例的生物墨盒或生物墨盒组件。该微球制备设备及生物砖制备仪具有本公开实施例的生物墨盒或生物墨盒组件具有的优点。
[0318] 如图1至图45所示，本公开实施例的微球制备设备包括：微球制备材料存储装置，包括剪切液存储空间和微球原液存储空间，剪切液存储空间用于存储剪切液，微球原液存储空间用于存储制备微球的微球原液；微流控芯片，包括与微球原液存储空间连通的第一芯片进口和与剪切液存储空间连通的第二芯片进口，微球原液在微流控芯片内被剪切液剪切成微滴，并从微流控芯片的芯片出口输出微滴和剪切液混合物；固化装置，包括固化装置进口，固化装置进口与微流控芯片的芯片出口连接以接收微滴和剪切液混合物，在固化装置内微滴固化形成微球。
[0319] 基于本公开提供的微球制备设备，通过微流控芯片产生液滴，通过固化装置实现液滴固化形成微球，从微球制备原料制成微球制品，利于提高微球制备效率。
[0320] 如图1至图45所示，本公开实施例提供一种生物砖制备仪，包括本公开实施例的微球制备设备。该生物砖制备仪具有本公开实施例的微球制备设备具有的优点。
[0321] 如图1至图45所示，本公开实施例的壳层组装设备用于在微球或微球与至少一层壳层的组合结构外包覆壳层，包括：壳层制备材料存储装置，包括多个存储空间，多个存储空间包括存储清洗液的清洗液存储空间和存储壳液的壳液存储空间；合成装置，清洗液清洗合成装置内的微球或微球与至少一层壳层的组合结构，壳液包覆清洗后的微球或组合结构以在微球或组合结构外形成壳层。
[0322] 基于本公开提供的壳层组装设备，基于已形成的微球，通过合成装置直接在微球外组装至少一层壳层，产生满足生物活性、生物打印要求的生物砖制品，利于提高壳层组装以及生物砖制备效率。
[0323] 如图1至图45所示，本公开实施例还提供一种生物砖制备仪，包括本公开实施例的壳层组装设备。该生物砖制备仪具有本公开实施例的壳层组装设备具有的优点。
[0324] 如图1至图45所示，本公开实施例还提供一种生物砖制备仪，包括本公开实施例的微球制备设备和壳层组装设备，其中，微球制制备设备和壳层组装设备可以设置为整体结构，也可以分体设置。
[0325] 基于本公开提供的生物砖制备仪，通过微流控芯片产生液滴，通过固化装置实现液滴固化形成微球，从微球制备原料制成微球制品，并且基于已形成的微球，通过合成装置直接在微球外组装至少一层壳层，产生满足生物活性、生物打印要求的生物砖制品，利于提高生物砖制备效率。
[0326] 以下将结合图1至图45对本公开各实施例进行具体说明。
[0327] 如图1至图33所示，在本公开一个实施例中，生物砖制备仪包括微球制备设备100和壳层组装设备200。微球制备设备100和壳层组装设备200各自独立地设置。
[0328] 如图1至图21所示，微球制备设备100包括微球制备机架110、微球制备材料泵送装置120、微球制备材料存储装置、微流控芯片140、缓冲装置150、固化装置160、收集装置170和监控装置180等。
[0329] 微球制备机架110为微球制备设备100的各组成部分提供支撑，并将这些组成部分整合成一体，使各组成部分的功能区相对确定，易于进行温度控制等相关操作。如图1至图3所示，微球制备材料泵送装置120、微球制备材料存储装置、微流控芯片140、缓冲装置150、固化装置160、收集装置170和监控装置180均安装于微球制备机架 110上。
[0330] 微球制备材料存储装置包括剪切液存储空间和微球原液存储空间。剪切液存储空间用于存储剪切液。微球原液存储空间用于存储制备微球的微球原液。
[0331] 微球制备材料泵送装置120与微球制备材料存储装置连接，驱动微球原液和剪切液进入微流控芯片140、驱动剪切液在微流控芯片 140内剪切微球原液形成微滴以及驱动微滴和剪切液混合物流出微流控芯片140。
[0332] 在一些实施例中，微球制备材料泵送装置120向微球制备材料存储装置的剪切液存储空间和微球原液存储空间分别泵送气体，通过剪切液存储空间的内的气压变化驱动剪切液流动，通过微球原液存储空间内的气压变化驱动微球原液流动。
[0333] 微球制备材料泵送装置120包括若干个压力控制部，各压力控制部与微球制备材料存储装置的对应的存储空间通过连接管连接。
[0334] 本实施例中，微球制备材料泵送装置是整个微球制备设备的气压动力装置。微球制备材料泵送装置120具有16个压力控制部，每个压力控制部与一个存储空间通过连接管连接，并通过改变存储空间的气压为微球原液和剪切液提供流动动力并控制微球原液和剪切液的流速。
[0335] 在一些实施例中，各压力控制部相互独立，能够根据不同的需求选择压力控制部工作，也可以独立控制各压力控制部的工作参数，从而独立地控制所连接的存储空间的压力值大小，进而控制对应的存储空间存储的材料的流动速率。通过控制微球原液和剪切液的流速，则可以控制微滴的尺寸、生成速度等参数。
[0336] 本实施例中，微球制备材料泵送装置120包括可以精确控制泵压的压力泵。压力泵例如可以为规格2bar，16通道的压力驱动式进样的微流体压力泵。压力泵的各通道与微球制备材料存储装置的各存储空间对应连接，向对应的存储空间输送气体，以通过气体压送微球原液或剪切液。
[0337] 压力泵采用压力驱动式进样，在存储有微球原液或剪切液的存储空间开设进气口和出液口，进气口连接压力泵的泵出口，出液口通过连接管与微流控芯片连接，属于被动式进样，无脉冲冲击产生，也不接触微球原液，从而减少对微球原液中细胞的伤害。采用可以精确控制泵压的压力泵能够更好控制微球制备材料的液体流速，能够比较精准控制微流控芯片的连续相流体和离散相流体，从而控制剪切力，也可降低对细胞的损伤。另外，也利于保障生成的微滴以及微球的质量、活性及尺寸等。
[0338] 其中，形成微滴的微球原液在微流控芯片140中作为分散相流体，微球原液构成微滴的组成成分。制备微滴的剪切液在微流控芯片140 中作为连续相流体，其不构成微滴的组成成分。本实施例中，微球原液是具有生物活性的物质如含有细胞的胶原溶液；剪切液为与胶原溶液不相溶的油相液体。
[0339] 在一些实施例中，微球制备材料泵送装置120与剪切液存储空间之间以及微球制备材料泵送装置120与微球原液存储空间之间分别设置控制气体通断的开关。例如，本实施例中，结合图1和图6所示，微球制备材料泵送装置120与作为剪切液存储空间的生物墨盒131 的第一容纳腔1313之间通过第一管路191连接，可以在第一管路191 上设置控制通往第一容纳腔1313的气体通断的开关；微球制备材料泵送装置120与作为微球原液存储空间的生物墨盒131的第二容纳腔 1314之间通过第二管路192连接，可以在第二管路192上设置控制通往第二容纳腔1314的气体通断的开关。
[0340] 本实施例中，微球制备材料存储装置包括生物墨盒131或者包括生物墨盒组件130。
[0341] 如图1至图11所示，生物墨盒131主要包括墨盒壳体1311、隔离壁1312、第一墨盒进口13151、第一墨盒出口13153、第二墨盒进口13152和第二墨盒出口13154。
[0342] 隔离壁1312设置于墨盒壳体1311内部的空腔内，将空腔分隔为彼此隔离的第一容纳腔1313和第二容纳腔1314。第一墨盒进口13151 和第一墨盒出口13153设置于墨盒壳体1311上，与第一容纳腔1313 连通。第二墨盒进口13152和第二墨盒出口13154，设置于墨盒壳体 1311上，与第二容纳腔1314连通。
[0343] 本实施例中，生物墨盒131的第一容纳腔1313形成一个剪切液存储空间，生物墨盒131的第二容纳腔1314形成一个微球原液存储空间。
[0344] 微球制备材料泵送装置的压力控制部分别与生物墨盒131的第一墨盒进口13151和第二墨盒进口13152连通。微流控芯片140的第二芯片进口1421与第一墨盒出口13153连通。微流控芯片140的第一芯片进口1411与第二墨盒出口13154连通。从而，微球制备材料泵送装置可以将生物墨盒131的第一容纳腔1313内的剪切液及第二容纳腔1314内的微球原液分别泵送至微流控芯片140内用于产生微滴。
[0345] 如图1至图7所示，本实施例的生物墨盒131还包括内部流道 1316。内部流道1316位于第二容纳腔1314内，连通第一容纳腔1313 与第一墨盒出口13153。
[0346] 如图6所示，内部流道1316位于第二容纳腔1314内，而不与第二容纳腔1314连通，在生物墨盒131的空腔内形成了类似隧道的结构设计。第一管路191与生物墨盒131的第一墨盒进口13151连接，第二管路192与生物墨盒131的第二墨盒进口13152连接，第三管路 193与生物墨盒131的第一墨盒出口13153连接，第二管路194与生物墨盒131的第二墨盒出口13154连接。
[0347] 如图6所示，由于设置了内部流道1316，第一墨盒进口13151、第二墨盒进口13152、第一墨盒出口13153和第二墨盒出口13154可以沿纵向(图5中所示的左右方向)依次排列。此时，第一管路191 和第二管路192均设于生物墨盒131的左侧，第三管路193和第四管路
194均设于生物墨盒131的右侧。在生物墨盒131外部，供应气体的管路和输出液体的管路无交叉，从而本实施例的生物墨盒131利于其各墨盒进口和墨盒出口与对应的微球制备材料泵送装置及微流控芯片140进行快速准确连接。
194均设于生物墨盒131的右侧。在生物墨盒131外部，供应气体的管路和输出液体的管路无交叉，从而本实施例的生物墨盒131利于其各墨盒进口和墨盒出口与对应的微球制备材料泵送装置及微流控芯片140进行快速准确连接。
[0348] 如图7所示，如果不设置内部流道1316，在生物墨盒131的尺寸横向(对应于图5的前后方向)尺寸较小时，生物墨盒131的两个墨盒进口不能相邻设置，其中需夹设一墨盒出口，同时两个墨盒出口不能相邻设置，其中需夹设一墨盒进口，从而造成第二管路192和第三管路193在外部交叉设置。这会对各管路与相应部件的连接造成麻烦，不利于生物墨盒131的各墨盒进口和墨盒出口与对应的微球制备材料泵送装置及墨盒控芯片140快速准确连接。
[0349] 在生物墨盒131内设置内部流道1316，使生物墨盒131的各墨盒进口和各墨盒出口的布置易于符合管路连接便捷的需求。在一些实施例中，第一容纳腔1313与第二容纳腔1314相配合设置，第一墨盒进口13151和所述第二墨盒进口13152相邻、所述第一墨盒出口
13153和所述第二墨盒出口13154相邻地设置于所述墨盒壳体1311 的顶面或侧面。其中相配合设置可以是指第一容纳和第二容纳腔可以并排、并列或包含设置。而两个墨盒进口相邻，则在两个墨盒进口之间不会插入墨盒出口，两个墨盒出口相邻，则在两个墨盒出口之间不会插入墨盒进口，从而与生物墨盒131相连的气体管路和液体管路不会交叉，更易实现生物墨盒131与外界快速准确连接。
13153和所述第二墨盒出口13154相邻地设置于所述墨盒壳体1311 的顶面或侧面。其中相配合设置可以是指第一容纳和第二容纳腔可以并排、并列或包含设置。而两个墨盒进口相邻，则在两个墨盒进口之间不会插入墨盒出口，两个墨盒出口相邻，则在两个墨盒出口之间不会插入墨盒进口，从而与生物墨盒131相连的气体管路和液体管路不会交叉，更易实现生物墨盒131与外界快速准确连接。
[0350] 如图3至图5所示，本实施例中，第一容纳腔1313与第二容纳腔1314沿纵向并排设置。第一墨盒进口13151、第二墨盒进口13152、第一墨盒出口13153和第二墨盒出口13154从第一容纳腔1313一侧至第二容纳腔1314一侧(沿纵向)顺次排列地设置于墨盒壳体1311 的顶部。
[0351] 可见，由于内部流道1316的设置，可以使各墨盒进口和各墨盒出口的设置位置更加合理。
[0352] 如图5所示，隔离壁1312包括成角度设置的多个壁段，内部流道1316连接于第一墨盒出口13153与多个壁段中使内部流道1316 最短的壁段之间。
[0353] 本实施例中，隔离壁1312的多个壁段包括第一竖直壁段13121、水平壁段13122和第二竖直壁段13123。水平壁段13122与墨盒壳体 13111的顶壁间隔设置。第二墨盒进口13152和第一墨盒出口13153 均位于水平壁段13122上方。一竖直的内部流道1316连接于第一墨盒出口13153和水平壁段之间，并连通第一容纳腔1313和第一墨盒出口13153。该设置可以尽量减少内部流道1316的长度，从而减少流经内部流道1316的流体阻力。
[0354] 如图5所示，在一些实施例中，内部流道1316为直线型流道。直线型流道最短，因此流体阻力最小。
[0355] 在一些实施例中，如果配置需要，内部流道也可以为折线型流道或曲线型流道或直线型流道与曲线型流道的组合等其它方式。例如，隔离壁可以设为单一的竖直壁，而内部流道采用曲线型流道或多段设置的折线型流道等形式，也可以实现连通第一容纳腔和第一墨盒出口的目的。
[0356] 在一些实施例中，墨盒壳体1311的内侧底表面包括位于第一容纳腔1313内的第一底表面和位于第二容纳腔1314内的第二底表面。其中，第一底表面包括第一低区或第一低点，第一底表面从远离第一低区或第一低点的位置向第一低区或第一低点的位置逐渐降低；和/ 或第二底表面包括第二低区或第二低点，第二底表面从远离第二低区或第二低点的位置向第二低区或第二低点的位置逐渐降低。
[0357] 以上设置利于第一容纳腔1313内的液体和第二容纳腔1314内的液体全部输送出去，从而减少原料浪费。
[0358] 如图3和图5所示，为了实现生物墨盒131在微球制备设备内的定位和固定，在一些实施例中，墨盒壳体1311包括分别设于相对的两侧外部的墨盒定位结构13112和弹性卡接结构13113。
[0359] 如图3和图5所示，本实施例中，墨盒定位结构13112包括设置于墨盒壳体1311右侧的沿上下方向延伸的条形定位凸起。弹性卡接结构13113包括设置于墨盒壳体1311左侧的沿上下方向延伸的条形弹性卡片。条形弹性卡片的下端与墨盒壳体1311的壳壁连接，条形弹性卡片的上端远离墨盒壳体1311的壳壁的一侧设有卡接凸台。
[0360] 如图3所示，在微球制备机架110上设有墨盒安装位及分别与墨盒定位结构13112和弹性卡接结构13113配合的定位配合结构和卡接配合结构。生物墨盒安装时，只需向下压送生物墨盒131至对应的墨盒安装位，墨盒定位结构13112与墨盒安装位的定位配合结构配合，弹性卡接结构13113与墨盒安装位的卡接配合结构配合，生物墨盒 131即安装就位。取出生物墨盒131时，向墨盒壳体1311的壳壁一侧按压弹性卡接结构13113，再向上拉动生物墨盒131，即可将生物墨盒131顺利取出。
[0361] 如图4和图5所示，墨盒壳体1311包括用于连接多个生物墨盒 131以形成生物墨盒组件130的连接结构13114。其中，连接结构 13114可以包括设置在墨盒壳体1311上的连接凸起和/或连接凹口。本实施例中，连接结构包括两个连接凸起。
[0362] 如图5所示，生物墨盒131包括具有中心通孔的第一密封结构 135，第一墨盒进口13151、第一墨盒出口13153、第二墨盒进口13152 和第二墨盒出口13154内分别设置有第一密封结构135。
[0363] 如图5所示，第一密封结构135包括中空柱和位于中空柱顶部的凸缘，中空柱位于对应的墨盒进口或墨盒出口内，凸缘位于对应的墨盒进口或墨盒出口的端面上。该设置利于生物墨盒131与后述的集成接头133之间的密封连接。第一密封结构135优选地可以采用橡胶材料制备，第一密封结构135发生变形后对对应的墨盒进口或墨盒出口可以进行良好地密封。
[0364] 如图5所示，生物墨盒131还包括：第一导引壁1317，第一导引壁1317设置于第一容纳腔1313内，从第一墨盒出口13153的径向外侧向下延伸；和/或第二导引壁1318，第二导引壁1318设置于第二容纳腔1314内，从第二墨盒出口13154的径向外侧向下延伸。
[0365] 实际使用中，连接生物墨盒131与微流控芯片140的第三管路 193和第四管路194一般为毛细胶管。毛细胶管是柔性的，易出现蜷曲。设置了第一导引壁1317和第二导引壁1318后，第一导引壁对第三管路193伸入第一容纳腔1313的部分有导引、限位作用，第二导引壁1318对第四管路194伸入第二容纳腔1314的部分有导引、限位作用，从而不会由于伸入生物墨盒131内部的管路出现蜷曲而不能完全压出原料的问题，可以减少原料浪费。
[0366] 如图5所示，第一墨盒出口13153位于第一导引壁1317与墨盒壳体1311的壳壁和/或至少部分隔离壁1312之间；和/或第二墨盒出口13154位于第二导引壁1318与墨盒壳体1311的壳壁和/或至少部分隔离壁1312之间。恰当地设置第一墨盒出口13153和/或第二墨盒出口13154的位置，可以减少第一导引壁1317或第二导引壁1318 的设置面积。
[0367] 如图5所示，生物墨盒131还包括加强结构1319，加强结构1319 设置于墨盒壳体1311的空腔内并位于第一墨盒进口13151、第一墨盒出口13153、第二墨盒进口13152和/或第二墨盒出口13154处。
[0368] 在一些实施例中，加强结构1319包括加强肋，加强肋连接于墨盒壳体1311的内表面和/或隔离壁1312上。
[0369] 如图5所示，本实施例中，加强结构1319包括第一加强肋13191、第二加强肋13192和第三加强肋13193。第一加强肋13191为连接于墨盒壳体1311的顶壁并位于第一墨盒进口13151的远离隔离壁1312 的一侧的竖直肋，第一加强肋13191的前后两端与墨盒壳体1311的前后壳壁分别连接。第二加强肋13192为连接于墨盒壳体1311的顶壁并位于第一墨盒进口13151的靠近隔离壁1312的一侧的竖直肋，第二加强肋13192的前后两端与墨盒壳体1311的前后壳壁分别连接。第三加强肋13193为连接于隔离壁1312的第一竖直壁段13121的下端并位于第二墨盒进口13152的靠近第一墨盒进口13151的一侧的竖直肋，第三加强肋13193的前后两端与墨盒壳体1311的前后壳壁分别连接。
[0370] 各加强肋的设置有效提高了生物墨盒131的承压能力，利于提高生物墨盒131与相应部件连接时的密封性能，也利于提高生物墨盒 131的可靠性和使用寿命。
[0371] 在一些实施例中，第一容纳腔的腔壁表面为疏水性表面；和/或第二容纳腔的腔壁表面为疏水性表面。对于存储含有细胞的液体的容纳腔来说，疏水性表面有利于细胞的生物活性保持。另外，疏水性表面也有利于液体顺利导出。
[0372] 在一些实施例中，生物墨盒131的第一容纳腔1313与第二容纳腔1314的容积比为10：1～25：1。例如该容积比可以为10：1、12： 1、13.5：1、15：1、16.5：1、17：1、19：1、20：1、
21.5：1、23： 1、25：1等等。微流控芯片在通过剪切液剪切微球原液以形成生物砖所需的核球时，剪切液与微球原液的流量比与该容积比较为接近，因此，将剪切液置于第一容纳腔
1313内，将微球原液置于第二容纳腔1314内，两个容纳腔都装满时，生物墨盒131更加适于与微流控芯片配合使用，两种微球制备材料可以同时加注，并大约同时消耗完毕，再同时补充，避免两种液体消耗完毕时间有差异而导致频繁加注微球制备材料，从而利于提高微球制备效率。
21.5：1、23： 1、25：1等等。微流控芯片在通过剪切液剪切微球原液以形成生物砖所需的核球时，剪切液与微球原液的流量比与该容积比较为接近，因此，将剪切液置于第一容纳腔
1313内，将微球原液置于第二容纳腔1314内，两个容纳腔都装满时，生物墨盒131更加适于与微流控芯片配合使用，两种微球制备材料可以同时加注，并大约同时消耗完毕，再同时补充，避免两种液体消耗完毕时间有差异而导致频繁加注微球制备材料，从而利于提高微球制备效率。
[0373] 如图3至图11所示，本实施例的生物墨盒组件130包括前述的的生物墨盒131。
[0374] 如图4所示，生物墨盒组件130包括多个生物墨盒131和连接多个生物墨盒131的墨盒连接件132。
[0375] 其中，墨盒连接件132包括条形连接件，条形连接件包括与生物墨盒131上的连接结构13114配合的连接配合结构。如图4所示，条形连接件设置于各生物墨盒131的顶端。
[0376] 其中，生物墨盒131上的连接结构13114包括连接凸起，连接配合结构包括与连接凸起配合的配合凹口；和/或生物墨盒131上的连接结构13114包括连接凹口，连接配合结构包括与连接凹口配合的配合凸起。本实施例中，包括两个条形连接件，每个条形连接件包括多个与生物墨盒131的连接凸起配合的配合凹口。本实施例中，8个生物墨盒131并列设置。该设置使得各生物墨盒131的组装和拆卸十分便捷，且彼此之间定位准确。
[0377] 如图3、图8和图9所示，在一些实施例中，生物墨盒组件130 还包括集成接头133。其中，集成接头133包括接头本体1331和流体接头1332。
[0378] 接头本体1331具有至少一个第一接头流道13311和/或至少一个第二接头流道13312，第一接头流道13311的出口端与生物墨盒131 的第一墨盒进口13151连通，第二接头流道13312的出口端与生物墨盒131的第二墨盒进口13152连通。
[0379] 流体接头1332连接于接头本体1331上。第一接头流道13311 的进口端和第二接头流道13312的进口端分别连接有流体接头1332。
[0380] 该集成接头利于微球制备材料泵送装置120的各通道与生物墨盒131的各墨盒进口的快速、准确连接。
[0381] 如图8所示，集成接头133包括并排设置的多个第一接头流道 13311和并排设置的多个第二接头流道13312。该设置可以使包括多个生物墨盒131的生物墨盒组件130的各墨盒进口形成统一的接口组件，易于实现微球制备材料泵送装置120的各通道与生物墨盒组件 130的各生物墨盒131的各墨盒进口的快速、准确连接。
[0382] 如图3、图8和图9所示，第一接头流道13311的进口端和第二接头流道13312的进口端位于接头本体1331的同一侧面。第一接头流道13311的出口端和第二接头流道13312的出口端位于接头本体 1331的同一侧面。第一接头流道13311的进口端和出口端位于接头本体1331的不同侧面。第二接头流道13312的进口端和出口端位于接头本体1331的不同侧面。以上设置均有利于微球制备材料泵送装置的各通道与生物墨盒组件130的各生物墨盒131的各墨盒进口的快速、准确连接。
[0383] 如图3、图8和图9所示，集成接头133还包括接头定位结构1334，接头定位结构1334设置于接头本体1331上，用于确定集成接头133 与生物墨盒131之间的相对位置。
[0384] 本实施例中，接头定位结构1334包括设置于集成接头133的前后两侧的两个定位柱。在集成接头133与各生物墨盒131组装时，将定位柱插入微球制备机架110上的相应的定位孔内即可实现集成接头133与各生物墨盒131之间的准确定位。
[0385] 如图3、图8和图9所示，集成接头133还包括接头连接件1333，用于使集成接头133与生物墨盒131相对固定。
[0387] 在集成接头133定位后，将该螺纹连接件旋转至与微球制备机架 110上对应设置的螺孔内即可以固定集成接头133。该螺纹连接件可以带有自旋头，从而无需旋拧工具即可以实现集成接头133与生物墨盒131之间的相对固定。
[0388] 垫块1335可以通过螺钉等固定于接头本体1331上。垫块1335 可以采用比接头本体1331强度更高的材质制作，以防止螺纹连接件对接头本体1331造成局部损伤。
[0389] 将集成接头133压装于多个生物墨盒131顶部后，集成接头133 的各接头流道即与对应的墨盒进口连通。当集成接头133压装于各生物墨盒131顶部后，第一密封结构135的凸缘位于对应的墨盒进口端面与集成接头133的接头流道的出口端面之间并发生变形，即能实现集成接头133的接头流道与对应的生物墨盒131的墨盒进口的密封连接。
[0390] 如图3、图10和图11所示，在一些实施例中，生物墨盒组件130 还包括出口集装头134。出口集装头134包括集装头本体1341，集装头本体1341具有：至少一个第一穿孔13413，用于穿过与生物墨盒 131的第一墨盒出口13153连接的第三管路193；和/或至少一个第二穿孔13415，用于穿过与生物墨盒131的第二墨盒出口13154连通的第四管路194。该设置易于实现生物墨盒131的各墨盒出口与微流控芯片140的各芯片进口在生物墨盒131一端的快速、准确连接。
[0391] 如图3、图10和图11所示，在一些实施例中，多个第一穿孔13413 排列形成第一穿孔排，多个第二穿孔13415排列形成第二穿孔排，第一穿孔排和第二穿孔排并排设置。该设置利于实现生物墨盒组件130 的多个生物墨盒131的各墨盒出口与微流控芯片140的各芯片进口在生物墨盒131一端的快速、准确连接。
[0392] 如图11所示，集装头本体1341包括具有中心通孔的第二密封结构1345，第一穿孔13413和/或第二穿孔13415内设置有第二密封结构1345，各管路从对应的穿孔内的第二密封结构1345的中心通孔穿过。
[0393] 如图3、图10和图11所示，在一些实施例中，集装头本体1341 具有：至少一个第三穿孔13414，用于穿过与生物墨盒131的第一墨盒出口13153和微流控芯片140的第二芯片进口1421连接的第三管路193；和/或至少一个第四穿孔13416，用于穿过与生物墨盒131的第二墨盒出口13154和微流控芯片140的第一芯片进口1411连接的第四管路194。该设置利于实现生物墨盒131的各墨盒出口与微流控芯片140的对应芯片进口在微流控芯片140一端的快速、准确连接。
[0394] 如图3、图10和图11所示，多个第一穿孔13413排列形成第一穿孔排，多个第二穿孔13415排列形成第二穿孔排，多个第三穿孔 13414排列形成第三穿孔排，多个第四穿孔
13416排列形成第四穿孔排。第一穿孔排、第二穿孔排、第四穿孔排和第三穿孔排依次并排设置。该设置利于实现生物墨盒组件130的多个生物墨盒131的各墨盒出口与微流控芯片
140的各芯片进口在生物墨盒131一端以及在微流控芯片140一端的快速、准确连接。
13416排列形成第四穿孔排。第一穿孔排、第二穿孔排、第四穿孔排和第三穿孔排依次并排设置。该设置利于实现生物墨盒组件130的多个生物墨盒131的各墨盒出口与微流控芯片
140的各芯片进口在生物墨盒131一端以及在微流控芯片140一端的快速、准确连接。
[0395] 如图3和图11所示，在一些实施例中，集装头本体1341包括具有中心通孔的第二密封结构1345，第一穿孔13413、第二穿孔13415、第三穿孔13414和/或第四穿孔13416内设置有第二密封结构1345，各管路从对应的穿孔内的第二密封结构1345的中心通孔穿过。
[0396] 如图3、图10和图11所示，本实施例中，集装头本体1341包括第一板体13411和第二板体13412，各第二密封结构1345夹持于第一板体13411与第二板体13412之间。
[0397] 如图11所示，第二密封结构1345整体为管状结构，管状结构的中部设置有径向凸台。在第一板体13411的底部设有台阶孔，台阶孔的上部小径段与第二密封结构1345的管状结构的上部管段配合。台阶孔的下部大径段与径向凸台配合。第二板体13412位于第一板体 13411的下部，第二板体13412上设有通孔，当第二板体13412向第一板体13411靠近时，第二密封结构1345的管状结构的下部管段与通孔配合，且径向凸台夹设于第一板体13411与第二板体13412之间，从而实现第二密封结构1345与集装头本体1341的组装配合。其中，台阶孔的大径段和小径段的形状以及通孔的形状与对应的第二密封结构1345的相应部分匹配。
例如，本实施例中，第二密封结构1345 的上部管段外侧为从上到下直径渐增的锥台形，台阶孔的小径段亦为从上到下直径渐增的锥台形。
例如，本实施例中，第二密封结构1345 的上部管段外侧为从上到下直径渐增的锥台形，台阶孔的小径段亦为从上到下直径渐增的锥台形。
[0398] 第二密封结构1345优选地可以采用橡胶等材料制备，第二密封结构1345发生变形后易对对应的墨盒出口或芯片进口1412进行良好地密封。
[0399] 如图3、图10和图11所示，在一些实施例中，出口集装头134 包括导引结构。导引结构用于引导穿过第一穿孔13413的第三管路 193穿过生物墨盒131的第一墨盒出口13153进入第一容纳腔1313；和/或用于引导穿过第二穿孔13415的第四管路194穿过生物墨盒131 的第二墨盒出口13154进入第二容纳腔1314。
[0400] 在一些实施例中，导引结构包括导引板1343，导引板1343相对于集装头本体1341可移动地设置，并位于生物墨盒131的第一墨盒出口13153和/或第二墨盒出口13154与集装头本体1341之间，导引板1343包括与第一穿孔13413对应的第一导引孔和/或与第二穿孔 13415对应的第二导引孔。在穿管时，随着第三管路193和第四管路 194不断深入对应的容纳腔，导引板1343不断地向集装头本体1341 靠近，直至与集装头本体1341贴合。
[0401] 如图10至图11所示，导引结构还包括导引柱1342。导引柱1342 与集装头本体1341连接，导引板1343可滑动地连接于导引柱1342 上。导引柱1342也可以与微球制备机架110上的导引孔配合，同时起到限定集装头本体1341与生物墨盒131的相对位置的作用。
[0402] 如图10和图11所示，本实施例中，出口集装头134还包括集装头定位结构1344，集装头定位结构1344设置于集装头本体1341上，用于确定出口集装头134与生物墨盒131的位置。
[0403] 本实施例中，集装头定位结构1344包括前后两侧相对设置的两个定位板，集装头本体1341的顶端相应位置有定位板安装槽，出口集装头134安装于微球制备机架110时，各定位板位于微球制备机架 110与集装头本体134之间，从而限定出口集装头134与微球制备机架110的相对位置，进而限定生物墨盒131和出口集装头134的相对位置。
[0404] 可以通过螺纹连接件实现出口集装头134与微球制备机架110 的连接固定。此时，集装头本体134压装于对应的生物墨盒的墨盒出口上方，第一密封结构135的凸缘位于对应的墨盒出口与集装头本体 1341之间产生变形，从而实现出口集装头134与生物墨盒131的密封连接。
[0405] 本实施例中，第三管路193连接于生物墨盒131的第一墨盒出口 13153与微流控芯片140的第二芯片进口1421之间，第四管路194 连接于生物墨盒131的第二墨盒出口13154与微流控芯片140的第一芯片进口1411之间。
[0406] 本实施例提供了一种小型化，集成化的生物墨盒131及生物墨盒组件130。该生物墨盒131或生物墨盒组件特别适用于盛装包括细胞的微球原液及相应的剪切液。该生物墨盒131利于保持细胞等活性物质的生物性，如干细胞干性、细胞活性等。由于生物墨盒131的小型化和集成化，利于实现整台微球制备设备以及生物砖制备仪的小型化，利于实现微球以及生物砖的较高的制备速率。
[0407] 该生物墨盒131通过设置内部通道1316，形成了类似“隧道”的结构设计，解决了采用压力方式驱动生物墨盒131内的液体时外部管路交叉问题。
[0408] 该生物墨盒131及生物墨盒组件130通过在各墨盒进口和墨盒出口处设置第一密封结构135，以及在出口集装头134的穿孔内设置第二密封结构1345，可以实现集装接头133与生物墨盒131的各墨盒进口，以及出口集装头134与生物墨盒131的各墨盒出口及与微流控芯片140的各芯片进口之间的密封连接，使得采用气压驱动生物墨盒 131内的液体时，生物墨盒131能承受一定的气体压力。
[0409] 生物墨盒131内的加强结构1319保证了生物墨盒131的承压能力，不会因压力导致生物墨盒131变形或密封不严的问题。
[0410] 微球制备材料较为昂贵，尤其是微球原液。生物墨盒131的两个容纳腔设置低区或低点，在微球制备材料使用到较少时，原料能够自动汇聚到低区或低点，从低区或低点引出微球制备材料，从而可以最大限度地利用微球制备材料。
[0411] 第一导引壁1317和第二导引壁1318的设置利于防止因伸入生物墨盒131内部的管路弯曲产生不能完全压出原料的现象，减少原料浪费。
[0412] 本实施例的生物墨盒131即可以单独1个使用，也可以根据需求将多个生物墨盒131编组成一套生物墨盒组件130使用。
[0413] 生物墨盒组件130的集装接头133利于生物墨盒131的各墨盒进口与微球制备材料泵送装置120的快速准确连接，同时实现与生物墨盒131的各墨盒进口的密封连接。
[0414] 生物墨盒组件130的出口集装头134利于生物墨盒131的各墨盒出口与微流控芯片140的各芯片进口的快速准确连接，同时实现与生物墨盒131的各墨盒出口与微流控芯片
140的芯片进口的密封连接。
140的芯片进口的密封连接。
[0415] 在一些实施例中，微球制备设备包括用于控制微球制备材料存储装置120和/或微流控芯片140处于预定温度或预定温度范围的微球制备材料温控单元。
[0416] 优选地，微球制备材料温控单元控制微球原液和剪切液在进入缓冲装置之前处于4℃度左右。该温度设置有利于微球原液和微滴中细胞的干性表达，保持细胞的干性。
[0417] 本实施例中，微球制备设置具有第一温区，生物墨盒组件130 及其生物墨盒131和微流控芯片140均安装于第一温区，微球制备材料温控单元通过调节第一温区的温度同时调节微球制备材料存储装置和微流控芯片140及它们内部的微球制备材料的温度。
[0418] 为了实现对微球制备材料存储装置和微流控芯片140的精确温度控制，微球制备材料温控单元包括监测微球制备材料存储装置和/ 或微流控芯片的温度的微球制备材料测温元件。例如，微球制备材料测温元件可以通过监测第一温区的温度实现监测微球制备材料存储装置和/或微流控芯片的温度。
[0419] 图12为本公开一实施例的微球制备设备的微流控芯片的结构示意图。图12中，为了说明微流控芯片140的工作原理，仅显示一组第一芯片通道141和对应的第二芯片通道142，在微流控芯片140与多个生物墨盒131进行配合时，微流控芯片140可以包括更多组第一芯片通道141和对应的第二芯片通道142。当然，也可以通过多片独立的微流控芯片片体并联形成所需数目的多组第一芯片通道141和对应的第二芯片通道142。例如，本实施例中，与生物墨盒组件130 的数目对应地设置8组第一芯片通道141和对应的第二芯片通道142。
[0420] 如图12所示，微流控芯片140包括与微球原液存储空间连通的第一芯片进口1411和与剪切液存储空间连通的第二芯片进口1421。在微流控芯片140内，经第一芯片进口1411进入第一芯片通道141 内的微球原液被经第二芯片进口1421进入第二芯片通道142的剪切液剪切成微滴，微滴与剪切液混合物流经第一芯片通道141位于剪切部位下游的部分后从微流控芯片的芯片出口1412输出。
[0421] 如图1至图3所示，微流控芯片140安置于微球制备机架110 上的基座上，左边通过出口集装头134及第三管路193和第四管路 194与生物墨盒131的对应墨盒出口连接，右边通过第三密封结构153 与缓冲装置150连接。
[0422] 以下结合图12对微流控芯片140进行说明。本实施例中描述的微流控芯片140是示例性的，本领域技术人员可以在其基础上作出相应变化。
[0423] 在微流控芯片生成微滴的原理是，将两种互不相溶的流体通入微流控芯片的不同的芯片通道内，其中一种流体为分散相流体，另一种流体为连续相，作为剪切流体，在不同的芯片通道交汇处，两种流体交汇，通过连续相流体将离散相流体分隔为离散的微滴。
[0424] 具体地，连续相流体和分散相流体分别进入微流控芯片中对应的芯片通道后，会在不同芯片通道的交汇处形成连续相流体和分散相流体的界面。分散相流体在外力的推动以及连续相流体剪切力的作用下与连续相流体同步向前运动。当界面处的界面张力不足以维持连续相流体施加给分散相流体的剪切力时，分散相流体断裂生成独立的被连续相流体包围的微小体积单元即微滴。
[0425] 微流控芯片140是整个微球制备设备及生物砖制备仪的核心部件。在微流控芯片140内将微球原液剪切成一滴一滴的微滴。微流控芯片140也是整个系统中对细胞损伤最大的部件。通过改进微流控芯片140的各通道的通道尺寸、通道深宽比，控制两相流速比等可以提高产率的同时最大降低对细胞的剪切力，保持细胞的活性。
[0426] 在一些实施例中，微流控芯片140包括基体和设在基体内的第一芯片通道141和第二芯片通道142，第一芯片通道141和第二芯片通道142相互连通，并且第一芯片通道141和第二芯片通道142相交而形成交汇区域。微球原液从第一芯片通道141流入，剪切液从第二芯片通道142流入，以便在交汇区域将微球原液分离成离散的微滴，第一芯片通道141和第二芯片通道142的截面积范围为0.1mm2～1mm2。优选地，截面积可以选择0.1mm2、0.2mm2、0.3mm2、0.4mm2、0.5mm2、 0.6mm2、0.7mm2、0.8mm2、0.9mm2、1mm2等。
[0427] 通过将第一芯片通道141和第二芯片通道142的截面积范围均设置为0.1mm2～1mm2，可增加流体的通过率，流量增大，使形成微滴的效率提高。而且该范围的芯片通道尺寸还可降低流体的流速，使细胞在芯片通道内流动的过程中与芯片通道壁之间由于摩擦而造成的剪切力相应降低，从而减小对细胞的损害，保证细胞的活性，而且在控制过程中通过微调流量仍具备足够的剪切力将细胞原液分离成离散的微滴。因此该实施例的微流控芯片
140能够在保证细胞活性的基础上增加产生微滴的效率，以满足3D生物打印的需求。
140能够在保证细胞活性的基础上增加产生微滴的效率，以满足3D生物打印的需求。
[0428] 在通过微流控技术形成微滴时，芯片通道的尺寸会对微滴的产率和细胞活性产生直接的影响，因而为了满足3D生物打印的需求，需要根据微滴的产率和细胞活性要求选择合适的芯片通道尺寸，并结合流体的粘度选取合适的流速，以使各个相互耦合的参数相互匹配，最终满足微滴的产率和细胞活性要求。这与通过微流控技术实现分液的芯片在原理上存在本质的不同，在分液芯片中设有一系列分叉的芯片通道对液体进行分流，各个芯片通道的截面积可直接根据分配的流量进行设计。可见，由于微流控的目标不同，通过微流控技术形成微滴时芯片通道尺寸的选取无法借鉴分液芯片通道的尺寸。
[0429] 当增大芯片通道尺寸之后，在同一截面内可允许更多的流体通过，可增加流体在单位时间内通过的流量。其中，微球原液通过流量的提高可增加原材料例如细胞溶液的消耗量，剪切液通过流量的提高可增加对细胞溶液提供的剪切力，这两方面的因素均能够影响微流控芯片 140产生微滴的效率。
[0430] 而且，如果芯片通道尺寸增加，有利于调节剪切液和细胞原液的流速，具体体现在有利于降低两相流速，其中，细胞原液的流速降低后，在芯片通道内流动的过程中细胞与芯片通道内壁之间由于摩擦造成的剪切力也相应地降低，有利于保证细胞在交叉区域处被剪切之前的活性；剪切液流速的降低后，能够适当减小剪切液在不同芯片通道交汇区域施加于细胞原液流速的剪切力，尽量降低微球原液分离呈预定尺寸微滴时对包含细胞的原材料带来的损害。
[0431] 虽然剪切液的流速有所降低，对微球原液提供的剪切力也相应降低，但是由于剪切液在单位时间内通过交叉区域的流量增大，仍然可以有足够的剪切力将微球原液分离开来。如果细胞原液的粘度较大，需要更大的剪切力时，也可以通过微调两相流速，使剪切液仍具备足够大的剪切力将细胞溶液分散成微滴。通过分析，增大微流控芯片 140通道尺寸的思路能够在保证细胞活性的基础上，提高生成微滴的效率。
[0432] 其中，与特定第一芯片通道141连通的第二芯片通道142可以是一个或者多个，第一芯片通道141侧面每一段独立的用于流入剪切液的部分都可定义为一个第二芯片通道142。
[0433] 在一些实施例中，第一芯片通道141和第二芯片通道142的横截面为矩形。
[0434] 矩形截面的芯片通道具备如下优点：
[0435] 1、方便芯片通道在基体内加工，尺寸容易保证，可降低微流控芯片140的制造难度；
[0436] 2、芯片通道尺寸容易保证，能够更精确地保证微流控的各项参数，例如精确地控制流体在交叉区域处的流速；
[0437] 3、流体在芯片通道内流动的过程中受到的阻力较小，有利于进行压力保持，以在交叉区域处保持所需的流速；
[0438] 4、为了减弱芯片通道内表面对微滴的黏附作用，减小流动阻力，优选地在芯片通道内表面涂覆疏水性材料，使微滴更容易流出芯片通道，矩形截面的芯片通道在涂覆疏水性材料时更加方便，也容易保证材料涂覆后厚度均匀；
[0439] 5、有利于制作芯片通道在高度方向上层叠设置的微流控芯片。
[0440] 可选地，根据使用需求，第一芯片通道141和第二芯片通道142 的横截面也可以设计为圆形或者梯形，以及其它有利于流体流动，但是不会对微球原液中的细胞造成损伤的形状。
[0441] 在一些实施例中，第一芯片通道141位于交叉区域上游用于输送流体的部分尺寸保持一致。可替代的，第一芯片通道141位于交叉区域上游处沿着微球原液的流动方向尺寸呈增大趋势。该实施例的优点在于，能够减小微球原液在第一芯片通道141内流动时对细胞造成的伤害，以便在提高微滴产率的前提下保证细胞的活性。如果细胞原液的粘度较大，需要更大的剪切力时，可以通过微调两相流速，使剪切液仍具备足够大的剪切力将细胞溶液分散成微滴。
[0442] 可选地，微流控芯片140可采用夹流聚焦型芯片通道或T型芯片通道。夹流聚焦型芯片通道或T型芯片通道有利于调节微滴的大小、生成速率，还有利于减少生成微滴过程中对微滴内的活性物质的损伤。
[0443] 在一种类型的实施例中，第一芯片通道141的两侧分别设有一个第二芯片通道142，这两个第二芯片通道142中可分别通入剪切液，以在交汇区域形成夹流聚焦型芯片通道。微球原液能够从第一芯片通道141的一端通入，剪切液分别从两个第二芯片通道142通入，利用剪切液的流动速度，可以向微球原液提供一定的剪切力，同时利用流体的不稳定性，微球原液被分离成离散的微滴。夹流聚焦型芯片通道不仅能产生单分散更好的微滴，可较好地控制微滴尺寸，且剪切力相对比T型芯片通道的剪切力小，有利于保持细胞活性。
[0444] 在一些实施例中，第一芯片通道141和两个第二芯片通道142 在交汇区域形成十字交叉结构，即第一芯片通道141和两个第二芯片通道142之间的夹角为90°。
[0445] 微球原液从第一芯片进口1411进入第一芯片通道141，剪切液从第二芯片进口1421进入第二芯片通道142，在第一芯片通道141 和两个第二芯片通道142交汇的区域，剪切液对微球原液产生夹流聚焦的效果，微球原液受到两侧剪切液的对称剪切力的作用而分隔成离散的微滴。
[0446] 两个第二芯片通道142在交汇区域可以均呈L形结构，L形结构的横部与第一芯片通道141连通且垂直于第一芯片通道141，L形结构的竖部平行于第一芯片通道141，且竖部的延伸方向可以与第一芯片通道141通入微球原液的方向一致。
[0447] 通过将第二芯片通道142设置为L形结构，能够减小微流控芯片140中单个微流控单元的宽度，有利于在基体面积一定的情况下，沿着微流控单元的宽度方向间隔设置更多的微流控单元，以提高微滴的产率。另外，在需要制备不同种类的微滴时，也更容易保证每种微滴需求的产率。
[0448] 优选地，L形结构的竖部与第一芯片通道141之间的距离范围为 0.1mm～20mm，该距离以两个芯片通道的中心线为基准计算。例如， L形结构的竖部与第一芯片通道141之间的距离可以是0.1mm、 0.5mm、1mm、3mm、5mm、8mm、10mm、12mm、15mm、18mm、 20mm等。
[0449] 从L形竖部流入的剪切液通过弯折处时，流体单元的流动方向和流速差异性较大，如果L形结构的竖部与第一芯片通道141之间的距离过小，从弯折处进入L形结构横部的剪切液还来不及形成稳定的流速和流向，就已经开始对微球原液进行剪切，不稳定的剪切力容易造成细胞损伤，也无法保证最终形成微滴的尺寸。如果L形结构的竖部与第一芯片通道141之间的距离过大，微球原液在进入L 形结构的横部之后，由于受到第二芯片通道142内壁阻力的作用，容易造成流速衰减，最终影响对微球原液提供的剪切力。
[0450] 因此，该实施例通过将L形结构的竖部与第一芯片通道141之间的距离选取在上述范围内，既能够使剪切液在L形结构横部中流动时形成稳定的流动状态，以在交汇区域为微球原液提供稳定的剪切力，有利于保证细胞活性，也有利于提高微滴尺寸的均匀性和可控性。而且，还能够减小剪切液在L形结构横部中流动时流速的衰减，以对微球原液提供足够的剪切力。
[0451] 除了采用十字交叉芯片通道，在其它实施例中，两个第二芯片通道142与第一芯片通道141也可呈角度设置，且第二芯片通道142 与第一芯片通道141的夹角小于90°。优选地，两个第二芯片通道142 的倾斜方向相同。
[0452] 在一些实施例中，两个第二芯片通道142相对于第一芯片通道 141对称设置。对称设置包括两个第二芯片通道142相对于第一芯片通道141的倾斜角度相同。较优地，两个第二芯片通道142的长度也相同。倾斜角度对称设置能够使两侧剪切液提供的剪切力一致，有利于保证微滴尺寸的均匀性和活性；长度对称设置能够在两侧剪切液通入速度一致的情况下，在到达交汇区域时仍然保持速度一致，以使两侧剪切液提供的剪切力一致。
[0453] 在一些替代实施例中，微流控芯片140采用T型芯片通道。T 型芯片通道包括第三芯片通道和与第三芯片通道相交于第三芯片通道的第四芯片通道。第三芯片通道用于通入剪切液，第四芯片通道用于通入微球原液，剪切液将微球原液在第三芯片通道和第四芯片通道的相交处分隔为微滴。
[0454] 在一些实施例中，在上述微流控芯片140的基础上，第一芯片通道141和第二芯片通道142的内表面为疏水性表面，具有疏水性，可通过涂覆疏水材料来实现。优选地，第一芯片通道141和第二芯片通道142的内表面为超疏水表面。该设置在生成含水微滴时，可以减弱芯片通道内表面对微滴的黏附作用，减小流动阻力。
[0455] 优选地，此种微流控芯片140可以采用采用聚二甲基硅氧烷 (PDMS，polydimethylsiloxane)制作，并对微流控芯片140的芯片通道的内表面进行疏水处理使微流控芯片140的芯片通道的内表面呈现疏水性。还可以采用玻璃(Glass)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA， polymethyl methacrylate)制作微流控芯片140，并对芯片通道内表面进行疏水处理使微流控芯片140的芯片通道的内表面呈现疏水性。对芯片通道内表面进行疏水处理的方式例如为通过十八烷基三氯硅烷(OTS，octadecyltrichlorosilane)进行表面处理。
[0456] 由于第一芯片通道141和第二芯片通道142的截面尺寸对于微滴的产率和活性有重要影响，因此下面以矩形截面的微流控芯片140 通道为例，来说明芯片通道尺寸的选取对于微滴中细胞活性和产率的影响。
[0457] 优选地，第一芯片通道141和第二芯片通道142的横截面为矩形，矩形横截面的长度范围为0.7mm～2mm，和/或其宽度范围为 0.2mm～0.6mm。矩形横截面的长度和宽度范围可满足其中的一项或两项都满足。
[0458] 优选地，矩形横截面的长度取值为：0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、 1.8mm、1.9mm、2mm等；矩形截面的宽度取值为：0.2mm、
0.25mm、 0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm等。
0.25mm、 0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm等。
[0459] 对于相关技术的十字交叉型被动式微流控芯片140，虽然提高流速可以提高微滴生成产率，但流速是限定微滴尺寸的重要因素，而且提高流速会导致剪切力增加，虽然提高了产率，但不能满足细胞活性要求。为此，本公开的微流控芯片140相对于相关技术增大了芯片通道尺寸，包括单独增大矩形横截面的长度、单独增大宽度或者同时增加长度和宽度。
[0460] 如果单独将芯片通道横截面的长度增大，形成很扁的芯片通道，由于芯片通道截面积的增大，能够增加微流控芯片140的产率。但是在流速不变的情况下，由于芯片通道截面很扁，会使细胞原液流速在流动过程中受到的剪切力较大，可能会使细胞受到损伤，要降低剪切力就意味着降低流速，从而带来产率的降低。可见，微滴的产率和细胞活性存在着相互制约的关系。
[0461] 在微流控芯片140工作的过程中，可以适当降低两相流速，将剪切力降低至能够满足基本生物活性的基础上，通过芯片通道截面积的增大弥补流速的降低，来保证微滴的产率增加，这就需要芯片通道截面积增加所带来的产率增增长量大于流速降低对产率的负面影响。
[0462] 如果单独将芯片通道横截面的宽度增大，也形成很扁的芯片通道，与单独将芯片通道横截面宽度增大的情况类似。
[0463] 如果同时将芯片通道横截面的长度和宽度增大，例如将十字芯片通道的长度增加至1mm，宽度增加至0.2mm，由于芯片通道截面尺寸整体增大，在单位时间内通过芯片通道截面的流量增大，可明显地提高微滴的产率。经过实验发现在产率提高预定值的情况下，细胞活性比相关技术有所提高。例如，矩形芯片通道的尺寸可以设计为： 1.5mm×0.2mm、1mm×0.2mm、1mm×0.3mm、0.75mm×0.3mm、 0.75mm×0.5mm等。
[0464] 优选地，通过本公开微流控芯片140生成微滴的直径尺寸范围为200～400μm。在实际操作中，可以依靠剪切液和微球原液的进样流速比例的变化控制微滴尺寸。微球原液的流速越大，产生的微滴尺寸越大。剪切液的流速越大，产生微滴尺寸越小。由此，该微流控芯片 140在控制微滴尺寸时具有操作简单、可重复性高的特点。
[0465] 在一个具体的实施例中，采用芯片通道尺寸为0.75mm×0.3mm 的微流控芯片140，在分散相粘度1200cp，分散相流量15μL/min，连续相流量150μL/min的条件下，可以得到平均大小为300μm的微滴。微滴直径分布在280μm～290μm的微滴占总数的40％，微滴直径分布在290μm～300μm的微滴占总数的50％，微滴的直径平均值为 291μm。
[0466] 本公开实施例的微流控芯片140可适用于如下情况，微球原液与剪切液的粘度之比的范围为10:1～30:1，例如：10:1、12:1、14：1、 15:1、17:1、18:1、20:1、22:1、24:1、26:1、28:1、30:1。
[0467] 优选地，微球原液的粘度的范围为500cp～3000cp，例如，500cp、 700cp、1000cp、1200cp、1500cp、1800cp、2000cp、2200cp、2400cp、 2600cp、2800cp、3000cp。更加适用于微球原液的粘度≥2000cp的情况，剪切液的粘度较小，一般为不超过100cp。
[0468] 在一些实施例中，在第一芯片通道141和第二芯片通道142交汇区域形成微滴时的剪切力小于100Pa。剪切力与剪切速率和粘度这两个影响因素相关，剪切液的流速越大，能够提供的剪切力越大，微球原液的粘度越大，需要的剪切力也就越大。
[0469] 形成微滴的微球原液可以是载有细胞的微凝胶，也可以是包含细胞的任何溶液。如可以是天然存在的，人工合成的，充足产生的，经过改性的，或者其任意组合。其中，天然存在的原材料可以是来源于动植物的天然存在的生物可降解材料，例如胶原蛋白、纤维蛋白、壳聚糖、海藻酸盐、淀粉、透明质酸、层粘连蛋白、琼脂糖、明胶、葡聚糖、以及其任意组合。
[0470] 在一些实施例中，微球原液为包含细胞的胶原溶液，例如，胶原蛋白混合物溶液。在一个具体的实施例中，可以将将牛I型胶原和脂肪来源的间充质干细胞ADSCs混合作为载有细胞的微凝胶的核心材料。
[0472] 在未图示的实施例中，基体中同时设有多个微流控单元，例如8 个独立的微流控单元，每个微流控单元中均具有夹流聚焦型芯片通道，例如十字交叉结构，各个微流控单元能够同时或交替工作。优选地，多个微流控单元可按照相同的方向排布，或者还可以使各个微流控单元等间隔设置。
[0473] 通过微流控芯片140获得的微滴，其在产率和细胞活性方面都是多种参数共同作用的结果，例如芯片通道形状、芯片通道尺寸、流体粘度、剪切液与微球原液的流速控制。在通过特定的微流控芯片140 使某种原材料形成微滴时，产率和细胞活性方面的性能主要取决于分散相流体(本实施例中为微球原液)和连续相流体(本实施例中为剪切液)两相的流速控制。
[0474] 在一些优选的实施例中，微球原液与单路剪切液在交汇区域处流量之比的范围为1:10～1:20。例如，1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、 1:15、1:16、1:17、1:18、1:19、1:20。
[0475] 更优地，单路剪切液在交汇区域处的流量范围为 100μL/min～400μL/min，例如，100μL/min、150μL/min、200μL/min、 250μL/min、300μL/min、350μL/min、400μL/min。微球原液在交汇区域处的流量范围为10μL/min～40μL/min，例如，10μL/min、 15μL/min、20μL/min、25μL/min、30μL/min、35μL/min、40μL/min。
[0476] 例如，对于十字交叉结构的芯片通道，第一芯片通道141两侧的第二芯片通道142通入剪切液的流量范围均可以是 100μL/min～400μL/min，优选地，两侧第二芯片通道142中的细胞原液在交汇区域的流速一致，以保证形成微滴时受力均匀。
[0477] 在一些实施例中，第一芯片通道141和第二芯片通道142的横截面为矩形，矩形横截面的长度范围为0.7mm～2mm，且宽度范围为0.2mm～0.6mm。例如，第一芯片通道141和第二芯片通道142形成十字交叉结构。微球原液从第一芯片通道141流入，剪切液从第一芯片通道141两侧的两个第一芯片通道1412分别流入。优选地，微球原液与剪切液的粘度之比的范围为10:1～30:1。
[0478] 在一些实施例中，微球原液的粘度的范围为500cp～3000cp。在制备微滴时，可对两相流体的流量进行控制。例如，微球原液与单路剪切液在交汇区域处流量之比的范围为1:10～1:20。更优地，第一通道1中微球原液在交汇区域处的流量范围为10μL/min～40μL/min，每个第二芯片通道142中剪切液在交汇区域处的流量范围均可以为 100μL/min～400μL/min。通过对该具体实施例的微流控芯片140进行流量控制，可获得微滴的直径尺寸范围为200μm～400μm。
[0479] 经过模拟分析显示，微滴产生过程中，在十字交汇区域，连续相流体逐渐地包覆离散相流体，使交汇区域内的分散相流体变成倒锥形部分，在分散相流体的压力作用下，交汇区域内的部分继续向前流动，使倒锥形部分在连续相流体的剪切作用下逐渐脱离主流束，最终形成微滴相交叉区域的下游流动。此时微滴的外部仍包覆有一定量的连续相流体，同时在第一芯片通道141位于交叉区域下游的芯片通道内充满连续相流体，带动离散的微滴向外流动。
[0480] 通过对本公开的微流控芯片140进行实验，并与相关技术进行对比可知：
[0481] 本实施例的微流控芯片140对于高粘度的微球原液流体，在保证细胞活性的同时，也能够提高微滴的产率。
[0482] 产生的微滴的平均尺寸为200μm、220μm、300μm和350μm，符合前述给出的微滴尺寸范围为200μm～400μm，能够更好地满足生物3D打印的需求。而且，微球原液流量越大，产生的微滴尺寸越大，剪切液流量越大产生的微滴尺寸越小，通过两相流量的综合控制，可以稳定地获得所需要的微滴尺寸。
[0483] 本实施例中，微球制备材料泵送装置120通过生物墨盒131与第一芯片通道141和第二芯片通道142连通，控制微球原液进入第一芯片通道141的速度及流量，以及控制剪切液进入第二芯片通道142 内的速度及流量。微球制备材料泵送装置120能够通过控制第一容纳腔和第二容纳腔的压力来控制剪切液和微球原液的流量，便于精确地控制两相流量。
[0484] 缓冲装置150设置于微流控芯片140和固化装置160之间并包括与微流控芯片140的芯片出口1412和固化装置160的固化装置进口分别连通的缓冲流道，缓冲流道用于缓冲或导引微滴和剪切液混合物的流动过程。
[0485] 如图1、图2、图15和图16所示，缓冲装置150包括缓冲本体 151，缓冲本体151包括混合物接收口15111、混合物输出口15121 和前述缓冲流道。混合物接收口15111与微液控芯片140的芯片出口 1412连通以接收微滴和剪切液混合物。混合物输出口15121与固化装置进口连通，用于从缓冲装置150输出微滴和剪切液混合物。缓冲流道设置于混合物接收口15111与混合物输出口15121之间，缓冲流道包括截面积从混合物接收口15111至混合物输出口15121逐渐减小的渐缩段。
[0486] 如图1、图2、图13至图16所示，渐缩段包括从混合物接收口 15111至混合物输出口15121截面积渐缩的弧形流道。
[0487] 如图15所示，缓冲流道还包括沿流动方向位于渐缩段下游的等截面段。
[0488] 参考图13和图14，缓冲本体151包括渐缩段主体1511和等截面段主体1512。渐缩段主体1511的大径端端面为方形截面，小径端端面为圆形截面，渐缩段流道从方形截面逐渐变化为圆形截面。等截面段主体1512为圆形截面。渐缩段主体1511的小径端端面与等截面段主体1512连接。优选地，渐缩段主体1511的小径端端面与等截面段主体1512的内径相等，且缓冲流道的渐缩段与等截面段平滑连接。该设置可以更好地缓冲微滴与剪切液混合物的流动。混合物输出口 15121为等截面段主体1512的出口。
[0489] 参考图13和图14，为了固定缓冲装置150，缓冲本体151还包括固定部1513。固定部1513为设置于等截面段主体1512两侧的两块翼板，每块翼板上设有安装孔，将螺钉穿过安装孔再旋入微球制备机架110上相应位置的螺纹孔即可固定缓冲装置150。
[0490] 另外，为了加强缓冲本体151的强度，在缓冲本体151的弧形部的底部还设置有加强筋1514。
[0491] 本实施例中，微流控芯片140包括多个微流控单元，因此包括多个芯片出口1412，其中，混合物接收口15111与多个芯片出口1412 同时连通。该设置可以将各微流控单元产生的微滴送入同一个缓冲装置150，在后续生产过程中无差异地进行固化、收集等处理。
[0492] 如图15和16所示，缓冲装置150还包括第三密封结构153，混合物接收口15111与微流控芯片140的芯片出口1412通过第三密封结构153直接密封连接。
[0493] 其中，第三密封结构153的两端分别与微流控芯片140的芯片出口1412一端以及混合物接收口15111连通。第三密封结构153优选地由橡胶材料制成，第三密封结构153通过自身受压后的弹性形变与微流控芯片140的芯片出口1412以及与缓冲本体151的混合物接收口15111形成良好地密封。
[0494] 如图13所示，为了实现缓冲本体151与第三密封结构153的良好连接，在混合物接收口15111的外缘还设置了安装凸缘，适应于渐缩段主体1511的弧形表面，安装凸缘相对于弧形表面而言，底部相对于顶部凸出更多，从而可以使缓冲装置150固定后，安装凸缘与第三密封结构153连接的表面垂直，从而，利于与第三密封结构153 实现良好的密封连接。
[0495] 在一些实施例中，缓冲装置150还包括剪切液接收口1521，剪切液接收口1521用于接收向缓冲流道内补充的剪切液，以使缓冲流道内的液面高度不低于混合物接收口15111接收微滴和剪切液混合物的高度。
[0496] 如图16所示，本实施例中，缓冲本体151的顶部包括与缓冲流道连通的顶部开口15112。缓冲装置150包括盖于顶部开口15112上的缓冲盖体152，剪切液接收口1521设置于缓冲盖体152上。
[0497] 通过设置缓冲装置150可以实现以下技术效果：
[0498] 微流控芯片140制成的包含细胞的微滴在固化并与壳层组装后形成生物砖的核球。缓冲装置150中，缓冲流道用于接收微流控芯片 140制成的微滴和剪切液混合物，对还未固化的生物砖核球起到一个保护和缓冲作用。
[0499] 微滴和剪切液混合物排入缓冲流道，由于二者比重不一，因此微滴会在油中沉降，将缓冲流道设计为截面渐缩的弧形流道，即弧形漏斗形状，可以防止在混合物输出口15121处发生堵塞，能够更顺畅地导引流路。
[0500] 缓冲流道整体呈弧形流道，混合物接收口15111设置于缓冲本体的侧壁上，与微流控芯片140通过第三密封结构153直接密封连接，可以避免在微流控芯片140的芯片出口1412设置导出毛细管来引流，可以降低毛细管的阻力对细胞带来的影响，利于保障细胞活性。
[0501] 微球制备设备的剪切液通过设置于缓冲主体151顶部的缓冲盖体152上的剪切液接收口1521循环注入缓冲流道。控制缓冲流道内保持剪切液液面高于芯片出口1412，这样剪切形成的微滴直接排入剪切液中，亦形成缓冲作用。
[0502] 缓冲流道的出口连接固化装置160的固化装置进口，能够将缓冲后的微滴通过沉降导入固化装置160。
[0503] 固化装置160的固化装置进口与微流控芯片140的芯片出口 1412连接以接收微滴和剪切液混合物，在固化装置内微滴固化形成微球。本实施例的固化装置160还包括固化装置出口。
[0504] 如图1、图2、图15和图16所示，固化装置160包括连接于固化装置进口和固化装置出口之间的固化流道，固化装置进口与微流控芯片140的芯片出口1412连通，在本实施例中，通过缓冲装置150 连通以接收微滴和剪切液混合物。微滴和剪切液混合物在固化流道流动过程中微滴在剪切液内固化形成微球，并形成微球和剪切液混合物，微球和剪切液混合物从固化装置出口输出。
[0505] 在一些实施例中，微球制备设备包括用于控制固化装置160处于预定温度或预定温度范围的固化装置温控单元。通过控制固化装置 160的温度可以控制微滴和剪切液混合物的温度，从而控制固化温度，使微滴在合适的固化温度下固化形成微球。例如，控制固化装置160 处于37℃左右，以利于微滴及微球内的细胞活性保持，且能够加快微滴固化形成微球，该微球在组装至少一层壳层后，形成生物砖，被包覆于壳层下的微球即为生物砖的核球。
[0506] 本实施例中，在微球制备设备中设置第二温区，固化装置160 设置于第二温区，固化装置温控单元通过调节第二温区的温度调节固化装置160及其内的混合物的温度。
[0507] 为了实现对固化装置160的精确温度控制，固化装置温控单元包括用于监测固化装置160的温度的固化装置测温元件。例如，固化装置测温元件可以通过监测第二温区的温度实现监测固化装置160的温度。
[0508] 如图15和16所示，在一些实施例中，固化流道为从内向外或从外向内盘旋的螺旋状流道。螺旋状流道可以使有效占用空间内固化流道较长，以充分实现微滴固化。
[0509] 如图16所示，在一些实施例中，固化流道包括从固化流道进口至固化流道出口截面积逐渐减小的渐缩段。该设置使固化流道内的混合物温度易于逐渐稳定在一定的固化温度下，从而利于实现微滴的固化。
[0510] 本实施例中，固化装置160包括盘管162，固化流道形成于盘管 162内。固化装置进口为盘管162的盘管进口，固化装置出口为盘管 162的盘管出口。
[0511] 如图15和图16所示，本实施例中，固化装置160还包括盘体 161，盘体161上设置有从内向外或从外向内盘旋的螺旋状槽道，盘管162设置于螺旋状槽道内。该设置易于通过控制盘体161及其螺旋状槽道的槽壁温度实现固化流道的温度控制，从而利于实现微滴的固化控制。
[0512] 本公开实施例中，微滴从生成到固化形成微珠，始终处于剪切液内，可以提高收集的效率，还有利于提高后续操作的效率从而提高微球的制备效率。本公开实施例中，微滴在油相的剪切液中固化，微滴是处于液液界面上，剪切液形成微滴形状的维持体系，从而能够得到较为完美的球形，从而生成的微球更为接近球形，利于提高微球的形状的一致性，从而利于提高生物打印的质量。
[0513] 本实施例中，在固化的过程中，由于微滴完全浸泡在剪切液中，剪切液的导热系数相同，微滴周围的剪切液温度相同，使得整个微滴在剪切液中表面均匀受热，整体的固化速率相同，对于具有生物活性物质的微球而言，利于保证微球的生物活性。
[0514] 收集装置170位于固化装置160下游，用于收集固化装置出口排出的微球和剪切液混合物。如图1、图2和图17所示，收集装置170 包括混合物收集容器171和剪切液收集容器172。
[0515] 在一些实施例中，微球制备设备包括用于控制收集装置170处于预定温度或预定温度范围的收集装置温控单元。例如，可以控制收集装置处于37℃-40℃的温度范围内，以利于微球及利用该微球作为核球组装而成的生物砖保持高的活性。
[0516] 本实施例中，在微球制备设备中设置了第三温区，收集装置170 的各收集容器设置于第三温区内，收集装置温控单元通过调节第三温区的温度调节收集装置170及其内的混合物或剪切液的温度。
[0517] 为了实现对收集装置170的精确温度控制，收集装置温控单元包括用于监测收集装置170的温度的收集装置测温元件。例如，收集装置测温元件可以通过监测第三温区的温度实现监测收集装置170的温度。
[0518] 混合物收集容器171包括混合物接收口和剪切液输出口。混合物收集容器171的混合物接收口与固化装置出口连通以接收微球和剪切液混合物。剪切液收集容器172包括剪切液接收口1521。剪切液接收口1521与混合物收集容器171的剪切液输出口连通，以从混合物收集容器171接收剪切液。
[0519] 另外，如图1所示，收集装置170还包括剪切液循环泵173，剪切液循环泵173的进口与剪切液收集容器172连通，剪切液循环泵 173的出口与缓冲流道连通。剪切液循环泵173将剪切液收集容器172 内的剪切液回注到缓冲装置150的缓冲流道内，用于保证缓冲流道内剪切液的液面高度。剪切液循环泵173例如可以为蠕动泵。
[0520] 剪切液循环泵173是微球制备设备中剪切液从混合物收集容器 171循环导入缓冲流道的动力部件。由于微球和剪切液密度不同，混合物收集容器171中的微球在剪切液中自然沉降，混合物收集容器 171的上层形成剪切液层。剪切液收集容器172在蠕动泵的负压的作用下，将混合物收集容器171上层的剪切液导入缓冲流道，形成剪切液循环利用。
[0521] 为了防止剪切液回流对缓冲流道的冲击，剪切液循环泵173的速率不能太快，但又优选地需保证缓冲流道内的液面高于其混合物接收口15111接收微滴和剪切液混合物的接收高度。在微流控芯片140 与混合物接收口15111通过第三密封结构153直接连接时，缓冲流道内的液面优选地高于微流控芯片140的芯片出口1412。
[0522] 如图1和图2所示，剪切液循环泵173安装于微球制备机架110 上，在横向(图1和图2中为前后方向上)位于收集装置170和生物墨盒组件130及微流控芯片140之间。
[0523] 本实施例中，混合物收集容器171的混合物接收口和剪切液输出口均位于混合物收集容器171的顶部。混合物收集容器171通过插入其混合物接收口且插入深度接近瓶底的管子接收固化装置出口输出的微球和剪切液混合物；混合物收集容器171通过插入其剪切液输出口且插入深度至混合物收集容器171中上部的管子输出剪切液，待剪切液液面在混合物收集容器171内逐渐上升，固化的微球会受重力作用沉入底部，上层剪切液会在蠕动泵的作用下吸入剪切液收集容器 172内。
[0524] 为了更好地控制收集装置170的温度，收集装置170还包括设置在混合物收集容器171和剪切液收集容器172外侧的保温结构174。
[0525] 监测装置180用于监测微球的生产过程。如图1、图18至图20 所示，在一些实施例中，监测装置180包括设置位置可调的摄像头 183。
[0526] 摄像头183用于观测制备微球过程中的情况。通过摄像头183 成像可实时观测到微流控芯片140处产生微滴的大小、尺寸、均一性、产生速率等，根据观测结果可调节相关部件压力、温度等参数，制备不同类型细胞种类、不同尺寸的微球。
[0527] 摄像头183的位置调节通过位置调节支架进行。如图1所示，摄像头183安装于位置调节支架上。
[0528] 位置调节支架包括第一支架体181和连接于第一支架体181上的第二支架体182。第一支架体181可回转地安装于微球制备机架110 上。第一支架体181的与第二支架体182连接的部位设置竖向长槽，第一调节螺钉184穿过竖向长槽连接于第二支架体182上，从而通过第一调节螺钉184与竖向长槽的相对位置可以调节第二支架体182 及其上的摄像头
183的竖直位置。第二支架体182上设置有周向长槽，第二调节螺钉185穿过周向长槽与摄像头183固定连接，通过调节第二调节螺钉185与周向长槽的相对位置可以调节摄像头183的周向位置。从而，摄像头183可以通过第一支架体181相对于微球制备机架 110的转动实现大方位旋转，通过第一调节螺钉184可以实现上下微调，通过第二调节螺钉185可以实现左右微调，以利于保障成像精准。
183的竖直位置。第二支架体182上设置有周向长槽，第二调节螺钉185穿过周向长槽与摄像头183固定连接，通过调节第二调节螺钉185与周向长槽的相对位置可以调节摄像头183的周向位置。从而，摄像头183可以通过第一支架体181相对于微球制备机架 110的转动实现大方位旋转，通过第一调节螺钉184可以实现上下微调，通过第二调节螺钉185可以实现左右微调，以利于保障成像精准。
[0529] 在一些实施例中，微球制备设备还包括用于控制微球产生过程的控制装置。控制装置可以与微球制备材料泵送装置120、微球制备材料温控单元、固化装置温控单元、收集装置温控单元、剪切液循环泵 173、监测装置180耦合以控制微球产生过程，实现微球的自动化生产。
[0530] 以下将结合图21说明利用本实施例的微球制备设备制备微球的过程。
[0531] 利用本实施例的微球制备设备可以针对不同来源的细胞制作微球，该微球可作为生物砖的核球。例如可以针对人来源、猪来源、猴来源或自定义来源的细胞制作微球。对不同来源的细胞，制备微球时采用的压力等控制参数不一，因为不同来源的细胞大小不一，细胞可承受的剪切力不一。以下仅以制备猴来源细胞的微球为例说明制备生物砖核球的方法。其它来源细胞的生物砖制备方法与猴来源细胞的类似，因细胞的大小、类型、承受的剪切力不一和微球尺寸不同等，在压力参数控制方面有不同，但参数范围大体无差异。制备过程包括：
[0532] 1、准备工作。将猴来源的细胞培养成细胞溶液后作为微球原液移装入生物墨盒131的一个腔室例如第二容纳腔1314，而生物墨盒 131的另一个腔室例如第一容纳腔1313填充足够的油作为剪切液。
[0533] 2、微球制备设备开机运行进行预热，检测各温区达到预定温度或预定温度范围后，将生物墨盒131装入墨盒安装位中。
[0534] 3、开启微球制备材料泵送装置120(图21中具体为气泵)以及其与剪切液所在的第一容纳腔1313之间的第一管路191上的管路开关，以一定速率使得剪切液在微球制备设备进行流动，并确保缓冲流道内的剪切液液面淹没芯片出口1412。
[0535] 4、检测微球制备设备的各温区达到适宜温度时，开始制备一定尺寸的微球。制备微球时，开启微球制备材料泵送装置120以及其与剪切液所在的第一容纳腔1313之间的第一管路191上的管路开关，同时，开启微球制备材料泵送装置120与微球原液所在的第二容纳腔 1314之间的第一管路192上的管路开关，控制微球原液的速率在 2ml/h以内，控制剪切液的速率在40ml/h以内，微流控芯片140的8 个微流控单元同时制备微滴，根据位于微流控芯片140顶端的摄像头 183观测微滴制备情况，对微球制备材料泵送装置120的泵送压力进行微调。在利用摄像头183进行观测的过程中，可根据需求对摄像头 183的位置及光源进行调节。
[0536] 5、根据微球制备设备运行情况，例如缓冲流道的液位、微球制备材料泵送装置120的泵送压力等设置剪切液循环泵173(图21中具体为油泵)的压力值，剪切液循环泵173的压力值范围例如为 0-2048mbar，其中在需要时剪切液循环泵173的压力值可以为0。剪切液循环泵173可以在低速、中速、高速的不同速率下进行调节。
[0537] 6、在收集装置170中收集制得的微球。
[0538] 图22至图31示出了本公开实施例的壳层组装设备200及其组成部分的结构。
[0539] 壳层组装设备200用于在微球或微球与至少一层壳层的组合结构外包覆壳层。如图22至图31所示，本实施例的壳层组装设备200 包括壳层组装机架210、壳层制备材料泵送装置、壳层制备材料存储装置220、流体切换管230、切换控制装置240、合成装置250和振荡装置260等。在图22所示的实施例中壳层组装设备200还包括切换控制装置240。而在图23和图24所示的实施例中，未设置切换控制装置240，而是以管夹的方式替代切换控制装置240执行流体切换功能。
[0540] 壳层制备材料存储装置220包括多个存储空间，多个存储空间包括存储清洗液的清洗液存储空间和存储壳液的壳液存储空间。
[0541] 如图22所示，本实施例中，壳层制备材料存储装置220包括清洗液容器221和壳液存储容器组222。本实施例中，清洗液容器221 包括一个清洗液瓶，该清洗液瓶内的空间形成清洗液存储空间。壳液存储容器组222则包括三个壳液存储瓶，分别为第一壳液存储瓶2221、第二壳液存储瓶2222和第三壳液存储瓶2223。三个壳液存储瓶可以分别存储在微球外周分层包覆的不同壳层所需的壳液。每个壳液存储瓶的空间形成一个壳液存储空间。三个壳液存储瓶内存储的壳液材料可以相同，也可以不同。
[0542] 当然，在一些实施例，出于清洗需要，也可以设两个以上的清洗液存储空间，不同的清洗液存储空间可以存储相同的清洗液，也可以存储不同的清洗液。出于生物砖的壳层的层数的需要等原因，也可以设置一个或两个壳液存储空间或四个以上壳液存储空间，不同的壳液存储空间可以存储相同的壳液，也可以存储不同的壳液。
[0543] 壳层制备材料泵送装置驱动清洗液和壳液流动。壳层制备材料泵送装置可以采用压力泵、蠕动泵、注射泵等各种主动泵送形式或被动泵送形式的泵送装置。
[0544] 如图22至图25所示，流体切换管230包括管体231和设置于管体231上并与管体231连通的多个进口接头和一个出口接头233，多个进口接头包括与清洗液存储空间连接的清洗液进口接头和与壳液存储空间连接的壳液进口接头，出口接头233与合成装置250的合成空间连通。
[0545] 如图25所示，本实施例中，多个进口接头形成进口接头组232。与清洗液存储空间和三个壳液存储空间对应的，进口接头组232包括与清洗液存储空间连接的一个清洗液进口接头2321和与壳液存储空间连接的三个壳液进口接头。三个壳液进口接头分别为与第一壳液存储瓶2221连接的第一壳液进口接头2322，与第二壳液存储瓶2222 连接的第二壳液进口接头2323和与第三壳液存储瓶2223连接的第三壳液进口接头2324。
[0546] 流体切换管230的设置目的是使各清洗液存储空间和壳液存储空间与合成装置250的合成空间可切换地连通以向合成空间内可选择地通入所需的清洗液或所需的壳液，而不必每完成一次清洗或壳层包覆就重新连接一次管路，可以提高壳层组装效率。
[0547] 如图25所示，流体切换管230还包括设置于管体外侧的用于固定流体切换管230的插接结构234。对应地，壳层组装机架210上设置有与插接结构234配合的插孔。插接结构234的设置可以使流体切换管230迅速定位并固定于壳层组装机架210上。
[0548] 在一些实施例中，多个进口接头并排设置于管体231上并位于壳层制备材料存储装置220一侧，出口接头233与多个进口接头成夹角设置并从管体231朝向远离进口接头的一侧偏离竖直方向设置。该设置使得出口接头233减少或避免对合成装置250的合成管251的取放等操作形成干涉。
[0549] 如图22所示，切换控制装置240可选择地控制流体切换管230 的多个进口接头之一与对应的存储空间连通而其余进口接头与对应的存储空间断开。
[0550] 如图22、图26和图27所示，切换控制装置240包括转动轴242 和止转地设置于转动轴242上的多个控制凸轮，多个控制凸轮与多个进口接头一一对应设置，转动轴242转动改变多个控制凸轮的转动角度控制与对应的进口接头连接的管路通断。
[0551] 如图26和图27所示，多个控制凸轮包括凸轮面轮廓相同但安装角度不同的至少两个控制凸轮，或者包括凸轮面轮廓不同的至少两个控制凸轮。
[0552] 本实施例中，多个控制凸轮组成的控制凸轮组243包括四个控制凸轮，分别为第一控制凸轮2431、第二控制凸轮2432、第三控制凸轮2433和第四控制凸轮2434。四个控制凸轮中，第一控制凸轮2431 和第三控制凸轮2433的凸轮面轮廓相同但相位相差144度，第二控制凸轮2432和第四控制凸轮2434的凸轮面轮廓相同但相位相差144 度，而第一控制凸轮2431和第三控制凸轮2433的凸轮面轮廓与第二控制凸轮2432和第四控制凸轮2434的凸轮面轮廓不同。
[0553] 本实施例的切换控制装置240的控制原理说明如下：
[0554] 当转动轴的相位处于0度时，四个控制凸轮均处于使对应的被控管路或管件关闭的位置。此时，各存储空间与对合成空间均不连通。
[0555] 当转动轴的相位处于72度时，第一控制凸轮2431转动至使对应的被控管路或管件打开的位置，而其余控制凸轮处于使对应的被控管路或管件关闭的位置。此时，清洗液存储瓶221内的清洗液存储空间与清洗液进口接头2321连通，而各壳液存储空间与对应的壳液进口接头均断开。
[0556] 当转动轴的相位处于144度时，第二控制凸轮2432转动至使对应的被控管路或管件打开的位置，而其余控制凸轮处于使对应的被控管路或管件关闭的位置。此时，第一壳液存储瓶2221的壳液存储空间与第一壳液进口接头2322连通，而清洗液存储瓶221内的清洗液存储空间与清洗液进口接头2321、以及其余壳液存储空间与对应的壳液进口接头均断开。
[0557] 当转动轴的相位处于216度时，第三控制凸轮2433转动至使对应的被控管路或管件打开的位置，而其余控制凸轮处于使对应的被控管路或管件关闭的位置。此时，第二壳液存储瓶2222的壳液存储空间与第二壳液进口接头2323连通，而清洗液存储瓶221内的清洗液存储空间与清洗液进口接头2321、以及其余壳液存储空间与对应的壳液进口接头均断开。
[0558] 当转动轴的相位处于288度时，第四控制凸轮2434转动至使对应的被控管路或管件打开的位置，而其余控制凸轮处于使对应的被控管路或管件关闭的位置。此时，第三壳液存储瓶2223的壳液存储空间与第三壳液进口接头2324连通，而清洗液存储瓶221内的清洗液存储空间与清洗液进口接头2321、以及其余壳液存储空间与对应的壳液进口接头均断开。
[0559] 当转动轴的相位处于360度，即重回0度时，四个控制凸轮再次均处于使对应的被控管件如管路关闭的位置。各存储空间与对合成空间均不连通。
[0560] 因此，只要控制转动轴242处于合适的角度，即可以选择打开的管路或管件，从而打开与管路或管件对应的流路。
[0561] 如图22所示，本实施例中，进口接头通过软管与对应的存储空间连接。切换控制装置240还包括与多个进口接头一一对应地设置的多个传动单元244。传动单元244包括止挡件2443和移动件2441。移动件2441位于止挡件2443和对应的控制凸轮之间。软管位于对应的传动单元244的止挡件2443和移动件2441之间。通过改变控制凸轮角度调节移动件2441与止挡件2443的间隙以控制软管打开或闭合。
[0562] 如图26所示，传动单元244还包括对移动件2441施加朝向凸轮表面的作用力的弹性元件2442。弹性元件2442的设置可以增加切换控制装置240的控制稳定性。
[0563] 本实施例中，切换控制装置240包括安装座247，转动轴242及控制凸轮组243安装于安装座247上并相对于安装座247可转动。止挡件2443为L形构件，L形构件包括彼此成角度的连接的第一段和第二段，第一段远离第二段的端部固定于固定座247上，第二段与固定座247之间具有间隔，对应的软管即设置于该间隔内。
[0564] 移动件2441部分设置于固定座247的通孔内并位于止挡件2443 的第二段的下方。移动件2441远离止挡件2443的一端抵靠于对应的控制凸轮的凸轮表面。
[0565] 本实施例中，弹性元件2442为螺旋弹簧，移动件2441包括位于止挡件2443一端的止挡配合部、位于控制凸轮一端的凸轮配合部和连接于止挡配合部与凸轮配合部之间的弹簧安装部，弹性元件2442 套装于弹簧安装部上，弹性元件2442的一端抵压于固定座247上，另一端抵压于凸轮配合部上。
[0566] 如图26所示，切换控制装置240还包括用于限定软管位置的限位结构246。本实施例中，限位结构246包括分别设置于止挡件2443 前后两侧的钩状结构。
[0567] 如图26所示，切换控制装置240还包括限制转动轴242的转动角度的限位传感装置245，根据限位传感装置245限制转动轴242的转动角度。
[0568] 限位传感装置245包括固定连接于转动轴242上的角度指示元件 2451和限位元件2452，通过限制角度指示元件2451的转动角度可以限制转动轴242的转动角度。
[0569] 切换控制装置240还包括驱动电机241，转动轴242连接于驱动电机241的驱动轴242上并受驱动电机241驱动。
[0570] 通过切换控制装置240可以任意切换与合成装置150的合成空间连通的存储空间，能避免更换与合成空间连接的存储空间的步骤，可以提高壳层组装效率。
[0571] 需要说明的是，本公开的壳层组装设备及具有壳层组装设备的生物砖制备仪的切换控制装置不限于前述切换控制装置240一种形式，例如，流体切换管220与各存储空间的通断也可以通过电磁阀或管夹(如图23和图24所示的实施例)等开关控制装置进行控制。
[0572] 另外，本公开的切换控制装置240也不是必须与流体切换管230 配合使用。在一些实施例中，也可以设置多根连接管直接与合成装置150的合成空间分别连接，再通过切换控制装置240控制各连接管的通断，也可实现类似的切换效果。
[0573] 合成装置250用于在微球或微球与至少一层壳层的组合结构外组装壳层。
[0574] 本实施例中，清洗液清洗合成装置250内的微球或组合结构，壳液包覆合成装置250内的清洗后的微球或组合结构以在微球或组合结构外形成壳层。
[0575] 如图22至图24、图28至图31所示，合成装置250包括合成容器和过滤元件252，微球在合成容器及过滤元件252限定的合成空间内完成清洗和壳层组装。
[0576] 本实施例中，合成装置150包括单一的合成空间，所述清洗液在所述合成空间内清洗所述微球或所述组合结构，所述壳液在所述合成空间内包覆清洗后的所述微球或所述组合结构以在所述微球或所述组合结构外形成壳层。
[0577] 在一些实施例中，合成装置也可以包括分区的合成空间，在合成空间不同的分区内完成壳层组装的不同步骤，例如，利用清洗液清洗微球或微球与至少一层壳层的组合结构的清洗步骤可以在一个或一些分区内完成；在微球或所述组合结构外形成壳层的壳层组装步骤可以在另一个或另一些分区内完成。不同阶段的清洗步骤可以在一个分区内完成，也可以在不同的分区内完成；不同阶段的壳层组装步骤可以在一个分区内完成，也可以在不同的分区内完成。
[0578] 本实施例中，合成容器包括合成管251，合成管251的内部空间形成前述合成空间，合成管251上端具有液体接收口2511，下端具有敞口2512，过滤元件252设置于敞口2512的底部。
[0579] 为确保过滤效果，过滤元件252与合成管251密封连接。
[0580] 通过在合成管251底部设置过滤元件252，可以将生物砖或生物砖的中间结构与废液分离。
[0581] 本实施例中，合成管251与过滤元件252限定的合成空间即可作为清洗微球或组合结构的清洗空间，又可作为组装壳层的组装空间，可以减少因转移微球或组合结构可能导致的活性损伤和原料损失。
[0582] 合成管251是上端具有液体接收口2511，下端具有敞口2512的两端开口容器。在壳层组装完毕形成生物砖后，可在液体接收口2511 处盖上密封塞，倒置合成管251，拆开合成管251和过滤元件252，在敞口2512处加上活塞，便可将生物砖成品封闭于合成管251内。需要取出生物砖时，还可以利用活塞将生物砖从液体接收口2511推出。因此，合成管251方便生物砖成品暂存及导出。
[0583] 如图30所示，合成装置250还包括承接座254，承接座254包括液体接收空间，合成管251和过滤元件252设置于承接座254上并位于液体接收空间上方。液体接收空间可以接收从过滤元件252分离出的清洗液或壳液。
[0584] 如图30所示，本实施例中，液体接收空间包括漏斗形空间2541。漏斗形空间2541的设置一方面利于在清洗和组装壳层时节省清洗液和壳液，而且利于废液导出。
[0585] 在一些实施例中，承接座254还包括与液体接收空间连通的引出流道2542。通过引出流道2542可以将废液从液体接收空间导出。
[0586] 壳层组装设备200还包括抽吸装置和废液存储容器271，抽吸装置连接于引出流道2542和废液存储容器271之间，用于将液体接收空间内的液体抽吸至废液存储容器271。设置抽吸装置利于加速壳层组装过程。
[0587] 如图31所示，本实施例的过滤元件252包括管座2521和滤网 2522，管座2521安装于承接座254上并具有中心通孔，滤网2522 安装于管座2521上并位于管座2521的中心通孔内，合成管251安装于管座2521内并位于滤网2522的上方，合成管251的敞口2512与管座2521的中心通孔相对，从而合成管251的合成空间内的液体可以通过滤网2522流至滤网
2522下方的液体接收空间。过滤元件252 的结构使合成管251和过滤元件252组装后结构稳定、定位准确。
2522下方的液体接收空间。过滤元件252 的结构使合成管251和过滤元件252组装后结构稳定、定位准确。
[0588] 合成装置250还包括压盖255，压盖255包括中心通孔，合成管 251与压盖255的中心通孔配合，压盖255盖于管座2521的上方，并将合成管251、过滤元件252和管座2521固定于承接座254内。
[0589] 在一些实施例中，管座2521的材料具有一定的弹性，例如可以由橡胶制成，当压盖255安装好后，管座2521受压变形，可以实现与合成管251的良好的密封连接。
[0590] 另外，合成装置250还包括过渡连接座256，承接座254安装于过渡连接座256上。本实施例中，过渡连接座256与承接座254分体设置，在一些实施例中，承接座254与过渡连接座256可以设置为一体结构。
[0591] 振荡装置260用于在清洗微球或组合结构时或组装壳层时使清洗液和/或壳液产生晃动。通过设计振荡结构利于实现微球或组合结构快速清洗，以及利于实现壳层均匀、快速组装。
[0592] 如图28和图29所示，本实施例中，振荡装置260安装于合成装置250底部并与过渡连接座256连接。振荡装置260通过对过渡连接座256施加交变力使合成空间内的清洗液或壳液产生晃动。
[0593] 本实施例的壳层组装设备，能够对微球或微球与组合结构进行壳层组装。以下结合图32，对微球依次组装三层壳层为例说明本实施例的壳层组装设备组装壳层的过程。
[0594] 1、将微球与剪切液分离后装入合成管251内，合成管251与过滤元件252组装，并将合成管251及过滤元件252一起安装到壳层组装设备200上。其中，微球与剪切液的分离方式例如可以为离心分离。为此，壳层组装设备200还可以包括对微球与剪切液进行分离的分离装置。
[0595] 2、根据合成管251内微球的多少加入适量清洗液，开启振荡模块260，振荡速度例如为1000rpm以下，振荡时间例如为1000s以内，清洗完毕后开启抽吸装置排除废液。
[0596] 3、在合成管251的合成空间内加入第一壳液存储瓶2221内的壳液，开启振荡模块260，振荡速度例如为1000rpm以下，时间例如可以为1000s以内，组装完成第一层壳层后排出合成空间内剩余的壳液。在合成空间内再次加入清洗液，开启振荡模块260，振荡速度例如为1000rpm以下，振荡时间例如1000s以内，清洗完毕后开启抽吸装置排除清洗液。
[0597] 4、在合成管251的合成空间内加入第二壳液存储瓶2222内的壳液，开启振荡模块260，振荡速度例如为1000rpm以下，时间例如可以为1000s以内，组装完成第一层壳层后排出合成空间内剩余的壳液。在合成空间内再次加入清洗液，开启振荡模块260，振荡速度例如为1000rpm以下，振荡时间例如1000s以内，清洗完毕后开启抽吸装置排除清洗液。
[0598] 5、在合成管251的合成空间内加入第三壳液存储瓶2223内的壳液，开启振荡模块260，振荡速度例如为1000rpm以下，时间例如可以为1000s以内，组装完成第三层壳层后排出合成空间内剩余的壳液。在合成空间内再次加入清洗液，开启振荡模块260，振荡速度例如为1000rpm以下，振荡时间例如1000s以内，清洗完毕后开启抽吸装置，排除清洗液。
[0599] 6、在合成管251的液体接收口2511上盖上密封盖，拆下合成管251及过滤元件252，从合成管251上拆下过滤元件252，再从敞口2512处为合成管251加上活塞封堵合成管251，便可得到封闭于合成管251内的生物砖产品。
[0600] 其中，组装不同壳层以及对不同壳层进行清洗时，振荡模块260 的振荡速度和振荡时间可以根据需要进行调节，例如，在微球或组合结构易于清洗或易于组装时，振荡模块260的振荡速度可以相对低一些，或振荡时间可以相对短一些；反之，在微球或组合结构不易清洗或不易组装时，振荡模块260的振荡速度可以相对高一些，振荡时间可以相对长一些。
[0601] 在一些实施例中，壳层组装设备还包括用于控制壳层组装过程的控制装置。控制装置可以与壳层制备材料泵送装置、抽吸装置、切换控制装置、振荡装置260耦合以控制壳层组装过程，实现壳层组装的自动化生产。
[0602] 本公开实施例还提供一种控制多个流道是否通断的切换控制装置240。切换控制装置240包括转动轴242和止转地设置于转动轴242 上的多个控制凸轮，多个控制凸轮与多个管路或管件对应设置，转动轴242转动改变控制凸轮的转动角度控制与各控制凸轮对应的管路或管件的通断。管路例如可以是软管，管件例如可以是带有操纵元件的开关阀，控制凸轮通过控制操纵元件实现相应的开关阀的开关控制。
[0603] 本公开实施例的切换控制装置240的具体结构可以参考前面的相关描述。
[0604] 生物砖包括多层壳层时，不同的壳层往往由不同的壳液形成，需要经过多次组装程序，并在多次组装程序间进行清洗等。相关技术在微球上组装壳层时大多数是针对单层壳层进行组装，如海藻酸钠壳层，即使可用来组装多种壳液的外壳，也会存在交叉污染、每层壳液残留导致组装效果不好，甚至组装不上的问题。
[0605] 本实施例的壳层组装设备能满足由多种壳液形成的多层壳层的组装，且能避免频繁操作，可以避免因频繁的转移、操作而导致生物砖的核还需活性降低和原料损失。同时还可以避免交叉污染，即能对一种壳液进行单层或多层的壳层组装，也能对多种壳液的多层壳层进行组装。
[0606] 根据以上描述可知，本公开实施例的壳层组装装置具有如下技术效果至少之一：
[0607] 1、能够兼容单种壳液和多种壳液的壳层组装；能够针对多种壳液进行多层组装，解决了壳层组装不完全，壳层组装不上的问题，同时避免了与之前工序的交叉污染，制得产品更易满足生物医疗等要求。
[0608] 2、实现壳液与核球均匀混合，保障壳层组装的粒径均一性。
[0609] 3、将壳液加入装微球或组合结构的合成管内进行组装，相对减少壳液量，减少壳液浪费。
[0610] 4、无需人为频繁操作，频繁转移，避免由此导致生物砖核球活性降低和原料损失。
[0611] 5、实现了壳层组装的自动化，能够快速组装壳层，提高生产效率，适于产业应用。
[0612] 本公开实施例的生物砖制备仪包括制备生物砖核球的微球制备设备和组装生物砖壳层的壳成组装设备两台设备，两台设备互不干涉。该生物砖制备仪能够加快生物砖的生产速率，同时能够最大限度的保证生物砖内的细胞活性，使得制备的生物砖能够满足3D生物打印的活性需求和产业化需要，同时能够应用于临床。
[0613] 根据以上描述可知，本实施例的生物砖制备仪可以实现以下技术效果至少之一：
[0614] 1、提供一种生物砖制备的专用设备，能够制备满足需要的生物砖，例如可用于3D生物打印产生组织构建体，组织构建体可植入体内发挥作用。
[0615] 2、实现高产率生物砖制备以用于产业化。
[0616] 3、能实现利用高粘度细胞原料的制备高活性生物砖并能为生物砖内的细胞提供增殖分化环境。
[0617] 4、在生物砖具有多层组成成分不同的壳层时，多种壳液体系中交叉组装效果更好，可防止交叉污染。
[0618] 5、制备的生物砖能够用于3D生物打印组织构建体，能够应用于临床应用并产生作用。
[0619] 6、实现自动化生产，减少人工操作带来生物砖核球活性损伤或原料损失。
[0620] 7、实现生物砖核层和壳层均一性制备。
[0621] 如图33至图45所示，在本公开又一个实施例中，生物砖制备仪包括微球制备设备和壳层组装设备。微球制备设备和壳层组装设备整体设置。
[0622] 如图33所示，本实施例的生物砖制备仪还包括生物砖制备机架和控制装置。生物砖制备机架用于承载生物砖制备仪各部分结构。控制装置用于控制微球制备过程。
[0623] 如图33所示，微球制备设备包括微球制备材料泵送装置11、微球制备材料存储装置12、微流控芯片15和固化装置，还包括制备箱 7、微球制备材料温控单元、固化装置温控单元、芯片夹具14、连接管16、连接管路17和输出管路18等。
[0624] 如图33所示，壳层组装设备主要包括壳层制备材料存储装置和合成装置。合成装置主要包括冲洗模块3和壳层形成模块4。
[0625] 如图33至图35所示，微球制备设备中，微球制备材料存储装置 12、微流控芯片15和固化装置2设置于制备箱7内。制备箱7、壳层制备材料存储装置和合成装置均设置于生物砖制备机架上。
[0626] 微球制备材料存储装置12包括剪切液存储空间和微球原液存储空间，剪切液存储空间用于存储剪切液，微球原液存储空间用于存储制备微球的微球原液。
[0627] 微流控芯片15包括与微球原液存储空间连通的第一芯片进口和与剪切液存储空间连通的第二芯片进口。微球原液在微流控芯片15 内被剪切液剪切成微滴，并从微流控芯片15的芯片出口输出微滴和剪切液混合物。
[0628] 如图33所示，固化装置2包括固化装置进口。固化装置进口与微流控芯片15的芯片出口连接以接收微滴和剪切液混合物，在固化装置2内微滴固化形成微球。
[0629] 如图35所示，本实施例中，固化装置2包括承接容器21和隔离控制单元。
[0630] 承接容器21用于容置与微滴不相溶的承接液体并承接芯片出口输出的微滴和剪切液混合物至承接液体内部，微滴在承接液体内固化形成微球。承接液体优选为与剪切液相同的油相液体。
[0631] 隔离控制单元用于使各微滴形成微球之前与其它微滴被承接液体隔离。
[0632] 本公开实施例的生物砖制备仪及其微球制备设备利用承接液体收集和固化微滴，可以提高收集的效率，还有利于提高后续操作的效率从而提高微球的制备效率。制得的微球可以具备更接近球形，从而生成的微球更为接近球形，利于提高微球的形状的一致性，从而利于提高生物打印的质量。另外，对于具有生物活性物质的微球而言，还利于维持生物活性。
[0633] 由于黏度的作用，在承接液体中两新制的微滴之间具有一定的距离即可实现通过承接液体隔离，不需要物理隔断，收集微滴时不受物理隔断的限制，可以更快地收集微滴，而且，微滴在承接液体内固化形成微球，可以统一实现清洗、组装，有效地提高了微滴收集及在后续制备过程中的工作效率，从而提高微球的制备效率。
[0634] 该微球制备设备的承接容器21无需设置物理隔断，可集收集和固化功能为一体，能够缩小微球制备设备的体积。
[0635] 本公开实施例中，微滴在承接液体中固化，微滴是处于液液界面上，承接液体形成微滴形状的维持体系，从而能够得到较为完美的球形。
[0636] 另外，在固化的过程中，由于微滴完全浸泡在承接液体中，每个微滴周围的承接液体的温度相同，导热系数相同，使得整个微滴在承接液体中表面均匀受热，整体的固化速率相同，对于具有生物活性物质的微球而言，利于保证微球的生物活性。
[0637] 如图33、图39和图40所示，制备箱7包括箱体71和与箱体71 配合的箱盖72。制备箱7内具有彼此隔离设置的制备一室78和制备二室79。微流控芯片15设置于制备一室78内以在制备一室78内生成微滴。固化装置2设置于制备二室79内，以在制备二室79内维持新制的微滴的球形，并最终使微滴固化形成微球。
[0638] 微流控芯片15用于制造微滴。本实施例中，微流控芯片15利用连续相流体(剪切液)剪切分散相流体(微球原液)使分散相流体分隔成相应尺寸的微滴。
[0639] 微流控芯片15包括第一芯片入口、第二芯片入口两个芯片入口和用于输出微滴与剪切液混合物的芯片出口，以及包括与第一芯片入口和第二芯片入口和芯片出口分别连通的第一芯片通道和第二芯片通道。在第一芯片通道和第二芯片通道的交叉部连续相流体对分散相流体进行剪切形成微滴。
[0640] 其中，作为分散相流体的是形成微滴的微球原液，微球原液构成微滴的组成成分。作为连续相流体的是制备微滴的剪切液，其不构成微滴的组成成分。本实施例中，微球原液是具有生物活性物质如细胞的胶原溶液；剪切液为与胶原溶液不相溶的油相液体。
[0641] 微球制备材料存储装置12用于储存制造微滴的液体。本实施例中，微球制备材料存储装置12包括储存微球原液的微球原液存储空间和储存剪切液的剪切液存储空间。微球原液存储空间的出口通过连接管路17与微流控芯片15的第一芯片入口连通，剪切液存储空间的出口通过另外的连接管路17与微流控芯片15的第二芯片入口连通。
[0642] 如图33所示，本实施例中微球制备材料存储装置12具有并列设置的16个存储容器，每个存储容器内部形成一个存储空间。其中8 个存储空间为微球原液存储空间；8个存储空间为剪切液存储空间。 8个微球原液存储空间和8个剪切液存储空间交替设置。
[0643] 本实施例中，通过微球制备材料泵送装置11控制各存储空间的气压变化将存储空间的液体输送到微流控芯片15内部。
[0644] 微球制备材料泵送装置11包括若干个压力控制部，各压力控制部与微球制备材料存储装置12的对应的存储空间通过连接管16连接。
[0645] 本实施例中，微球制备材料泵送装置11具有16个压力控制部，每个压力控制部与一个存储空间通过连接管16连接，并通过改变存储空间的气压为微球原液和剪切液提供流动动力并控制微球原液和剪切液的流速。
[0646] 各压力控制部相互独立，能够根据不同的需求选择压力控制部工作，也可以独立控制各压力控制部的工作参数，从而独立地控制所连接的存储空间的压力值大小，进而控制对应的存储空间存储的材料的流动速率。而通过控制微球原液和剪切液的流速，则可以控制微滴的尺寸、生成速度等参数。
[0647] 微球制备材料泵送装置11例如为压力泵。压力泵通过泵送气体对微球原液和剪切液施加一定的压力，驱动微球原液和剪切液泵送至微流控芯片15的相应的芯片入口，微球原液和剪切液进入微流控芯片15的相应芯片通道内并在芯片通道内生成微滴。
[0648] 另外，制备尺寸均一的微球的关键因素之一是流体驱动的稳定性。微球制备材料泵送装置11采用压力控制部驱动微球制备材料，能够具有高的稳定性和瞬时相应速度，可以精确控制微球原液和剪切液的流量和流速，并可以实现不同反应材料的快速切换，一旦系统的流速参数设置完成，微滴的生产过程仅有很小的变化。微球制备材料泵送装置11用于改变存储空间的压力时采用的气体例如可以为氮气、压缩空气，也可采用其他惰性气体。
[0649] 本实施例通过采用微球制备材料泵送装置11和微流控芯片15 进行精确分液，可以依据微球的预定参数提前预估并实现精确定量滴加液体，使得所制备的微球的粒径更加精确。
[0650] 本实施例中，输出管路18为输出毛细管。微流控芯片15的芯片出口连接输出管路18，通过输出管路将制备的微滴输送至制备二室 79中。在箱体71内部的用于分隔制备一室
78和制备二室79的隔板上设有供输出管路18通过的开口。
78和制备二室79的隔板上设有供输出管路18通过的开口。
[0651] 为了解决高粘度材料输出不畅的问题，优选地，输出管路18的出口的内表面为超疏水表面。超疏水表面可以使微滴输出顺畅，避免微滴的材料在输出管路18的出口处残留，并且利于输出的微滴形状更接近球形。
[0652] 微球制备设备还包括用于控制微球制备材料存储装置11和/或微流控芯片15处于预定温度或预定温度范围的微球制备材料温控单元。微球制备材料温控单元通过控制制备一室78的温度处于预定温度或预定温度范围实现其控制目的。本实施例中，微球制备材料温控单元位于制备一室78内。微球制备材料温控单元能够独立的对制备一室78的环境温度进行控制，从而微球制备材料存储装置11和微流控芯片15的温度可以得到统一控制。
[0653] 本实施例中，用生物砖制备仪制造的生物砖用于制备生物墨汁，生物砖的核球即微球制备设备制造的微球。微球原液作为形成微球的组成部分的原料为内含生物活性物质的胶原溶液。胶原是一种温敏材料，其在一定温度下可固化或液化。胶原在4℃以下具有较好的流动性，当温度大于4℃则具有趋于凝固的特性。如果温度大于4℃，会影响胶原溶液的流动性，从而对微滴的生成过程产生不利影响，因此，优选地对微球制备材料存储装置12和/或微流控芯片15进行温度控制。
[0654] 本实施例中，微球原液的温度和剪切液的温度均通过控制制备一室78的温度得以控制，控制温度在4℃左右为宜。如果仅控制微球原液温度而剪切液的温度过高，则在微流控芯片15的芯片通道内剪切液的温度会影响微球原液的温度，易在剪切口处发生凝固堵塞，影响微滴形成过程的顺利进行。
[0655] 另外，为防止在微流控芯片15的芯片通道内发生堵塞，需要对微流控芯片15进行温控。
[0656] 本实施例中，微球制备材料存储装置12和微流控芯片15均位于制备一室78内，通过微球制备材料温控单元控制制备一室78的温度即同时控制了微球制备材料存储装置12和微流控芯片15的温度，并且使微滴生成过程中温度变化幅度较小，利于保持生物活性。
[0659] 本实施例中，微球制备材料温控单元包括用于冷却制备一室78 的底壁的冷却装置，还包括设置在制备一室78中的风扇组81。风扇组81包括多个风扇，可以带动投制备一室78内的低温气体循环流动，使制备一室78内的温度差异尽可能小。这样，连接压力控制部和微球制备材料存储装置12的连接管16、连接微球制备材料存储装置12 和微流控芯片15的连接管路17和与微流控芯片15的出口相连的输出管路18的温度也得到了较好的控制。
[0660] 冷却装置还可包括直接冷却微流控芯片15的制冷片，芯片夹具 14由金属材料制成，制冷片可以设置于芯片夹具14上，芯片夹具14 能够快速传热来控制微流控芯片15的温度。
[0661] 本实施例中，在制备一室78内生成微滴，并在微滴的整个生成过中对微球原液、剪切液和与微球原液、剪切液相关的部件进行温控，保证微球原液的流动性，从而稳定的生成微滴。
[0662] 芯片夹具14用于固定微流控芯片15。微流控芯片15可拆卸地设置于芯片夹具14上。该设置利于配置不同功能、不同规模的微流控芯片15，满足不同的微滴制备需求；同时利于微流控芯片15的快速拆装。
[0663] 本实施例中，芯片夹具14将微流控芯片15通过芯片夹具14安装于相应的安装底座上。芯片夹具14还用于对连接管路17和输出管路18进行限位，用于防止连接管路17或输出管路18与微流控芯片 15断开，避免分散相流体或连续相流体或微滴泄漏。此外，芯片夹具14还能使微流控芯片15与连接管路17或输出管路18实现密封连接。
[0664] 如图33至图38所示，本实施例中，每个芯片夹具14具有两个芯片夹持位，可以同时夹持两个微流控芯片15。
[0665] 芯片夹具14包括底板14D和夹板14E。每个芯片夹持位对应设置两个夹板14E，每个夹板14E通过夹具螺钉14A安装在底板14D 上，将微流控芯片15置于夹板14E和底板14D之间并旋紧夹具螺钉 14A，即可将微流控芯片15夹持于底板14D上。
[0666] 夹板14E包括用于与微流控芯片15的芯片入口或芯片出口连通的连通口14B。夹持同一微流控芯片15的两个夹板14E及其上的连通口14B对称设置。底板14D与相应的安装底座固定连接，从而可以将微流控芯片15可拆卸地安装于安装底座上。
[0667] 夹板14E还包括用于与微流控芯片15的芯片入口或芯片出口连通的连通口14B和与连通口14B对应设置的密封圈14C。密封圈14C 包括顺次连接的管形段和环形段。管形段设置在对应的连通口14B 内部，环形段设置于连通口14B处朝向底板14D的一侧。夹持微流控芯片15时，将微流控芯片15置于底板14D和夹板14E之间，并将连接管路17和输出管路18分别插入对应的连通口14B内并插入对应的密封圈14C的管形段内，旋紧夹具螺钉14A，即可将微流控芯片15夹持于夹板14E和底板14D之间，同时实现连接管路17与输出管路18的密封连接。
[0668] 本实施例中，控制装置与微球制备材料泵送装置11及微球制备材料温控单元耦合以控制微滴的形成过程。
[0669] 本实施例中，控制装置与各压力控制部耦合，以通过各压力控制部控制微球原液和剪切液的流量、流速等参数，从而控制微滴尺寸和生成速率等参数。另外，控制装置还通过温控器与微球制备材料温控单元耦合，以控制制备一室78的环境温度。
[0670] 例如，控制装置可以根据微球原液的黏度等性质，相应的控制驱动剪切液流动的气压大小，从而控制剪切液的流动速率，进而控制剪切液对微球原液的剪切速率，最终保证微球原液的性质即使在一定的范围内进行变化，依然能够得到形状、大小完全一致的微滴。微球原液的性质参数可以通过外界输入给控制装置，也可以在制备微滴的过程中采集相关信息，例如可以在微球制备材料存储装置12中设立相应的传感器采集黏度、温度等信息。
[0671] 固化装置2用于固化微流控芯片15生成的微滴。固化装置2包括承接容器21、隔离控制单元和出口位置调节单元22。
[0672] 承接容器21用于容置与微滴不相溶的承接液体。承接容器21 承接芯片出口输出的微滴至承接液体内部，微滴在承接液体内固化形成微球。承接容器21收集产生的微滴，并在微滴固化前维持微滴的形状。
[0673] 本实施例中，新制的微滴依然是流体，具有流动性，如果将新制的微滴直接放在一般容器中，微滴无法维持球形。而承接容器21内的承接液体与微滴不相溶，能够在微滴的固化过程中持续保持其球形，直至完全固化形成微球。
[0674] 由于本实施例中用于形成微滴的微球原液是具有生物活性物质的胶原溶液，胶原溶液为水相液体，因此承接液体采用油相液体，优选地与剪切液采用相同的油相液体。
[0675] 在一些实施例中，隔离控制单元用于操控承接容器21和/或承接液体和/或芯片出口和/或与芯片出口相连的输出管路18的出口18A 使各微滴形成微球之前与其它微滴被承接液体隔离。
[0676] 本实施例中，隔离控制单元包括容器移位装置，容器移位装置与承接容器21驱动连接，用于在承接液体承接微滴时驱动承接容器21 变换位置。
[0677] 本实施例中，容器移位装置包括运动平台23。承接容器21可拆卸地连接于运动平台23上。承接容器21能够随着运动平台23运动，从而相对于输出管路18的出口18A移动，使输出管路18输出的微滴在承接液体内部按序依次排开，并在固化前互不接触，从而不会发生团聚现象。
[0678] 容器移位装置使得微流控芯片15的芯片出口或输出管路18的出口18A与固化装置2的承接容器21之间产生相对运动，从而保证每次新制的微滴在输出至承接容器21内的承接液体后，都与承接液体中已有的微滴不相接触，从而防止两个未固化的微滴相接触后发生团聚而凝聚成一个微滴。
[0679] 本实施例的运动平台23包括能够使承接容器21在水平的x方向上和水平且垂直于x方向的y方向上进行移动的运动机构，运动机构由电机带动。
[0680] 容器移位装置也可以为其它形式，例如，容器移位装置还可以是使承接容器21转动的驱动装置。
[0681] 在一些未图示的实施例中，隔离控制单元还可以包括流体循环驱动装置，流体循环驱动装置用于在承接液体承接微滴时使承接液体产生流动。在设置流体循环驱动装置的情况下，即使芯片出口与承接容器23之间相对固定，但由于承接液体处于流动状态，各微滴在固化之前也不会相接触。
[0682] 例如，可以承接容器21可以包括循环入口和循环出口和分别连接循环入口和循环出口的连接软管。流体循环驱动装置例如包括与连接软管驱动连接的蠕动泵，通过蠕动泵使承接容器21内的承接液体不断流动，则可以使承接液体内的微滴之间不相接触，不会发生团聚现象。
[0683] 在另一些未图示的实施例中，隔离控制单元还可以包括鼓泡装置，鼓泡装置用于在承接液体承接微滴时在承接液体内部产生气泡。由于气泡的产生，可以推动承接液体不断产生小范围的流动，先后进入承接液体的微滴之间不会落入同一承接液体的区域，从而不会发生团聚现象。
[0684] 在又一些未图示的实施例中，隔离控制单元还可以包括搅拌装置，搅拌装置用于在承接液体承接微滴时搅拌承接液体。搅拌装置同样可以使承接流体在承接容器21内发生位置变化，从而先后进入承接液体内部的微滴之间不会落入同一承接液体的区域，从而不会发生团聚现象。
[0685] 另外，在又一些未图示的实施例中，隔离控制单元还可以包括用于驱动芯片出口以改变芯片出口位置的出口位置驱动装置以实现芯片出口相对于承接容器21的位置变化，实现各微滴形成微球之前的隔离。
[0686] 在通过控制芯片出口与承接容器23之间的相对运动实现各微滴形成微球之前的隔离时，相对运动的方向可以沿水平方向，也可以沿竖直方向，还可以是相对于水平方向或竖直方向倾斜的方向，以及各种方向的组合。
[0687] 其中，承接容器23可以具有一个较矮的深度，但较大的长度或宽度，使新制的微滴沿水平方向间隔排列；承接容器23也可以具有较大的深度，使新制的微滴沿竖直方向间隔排列。
[0688] 本实施例中，形成微滴的微球原液为胶原溶液，在固化过程中，较高的温度有助于加快微滴固化的速率，例如，将固化温度控制为 37℃时，固化的时间大约需要15～30min。当然，也可以把温度控制在一预定范围内，例如35℃至37℃等。
[0689] 可以通过控制固化装置2所在的空间的温度控制承接液体的温度。本实施例中，固化装置2设置于制备二室79中。微球制备设备包括固化装置温控单元，用于控制制备二室79的温度处于预定温度或预定温度范围。固化装置温控单元通过控制制备二室79的温度，可以控制固化装置2及其内的承接液体的温度。
[0690] 在一些未示出的实施例中，固化装置温控单元用于控制承接液体的温度处于预定温度或预定温度范围。固化装置温控单元可以是直接控制承接容器21的温控装置，例如可以是设置在承接容器21底部的加热装置。
[0691] 如图39和图40所示，本实施例中，箱盖包括用于封闭制备一室 78的第一盖体72A和用于封闭制备二室79的第二盖体72B，其中，第一盖体72A和第二盖体72B设置为第二盖体72B能够单独打开，第一盖体72A在第二盖体72B打开时能够打开。
[0692] 由于制备二室79的温度更接近于室温，且需要取出微球，操作较为频繁，因此，使第二盖体72B能够单独打开，可以更好地适应操作需求。而制备一室78的温度较低，且制备微球过程中需要打开的次数有限，因此，将第一盖体72A设置为在第二盖体72B打开后才能打开，可以减少第一盖体72A的打或次数，从而利于维持制备一室78的温度，节约能源。
[0693] 优选地，在第一盖体72A和箱体71之间设置有密封结构，以增加制备一室78的保温效果。
[0694] 本实施例中优选地，在承接液体承接微滴时，输出管路18的出口18A位于承接液体的液面以下。该设置可以使微滴直接通入承接液体内部，从而防止微滴在空气中滴入承接液体时发生变形，更有利于微滴及生成的微球以及微球保持球形。
[0695] 另外优选地，固化装置2还包括用于控制输出管路18的出口18A 位置的出口位置调节单元22。
[0696] 本实施例中，出口位置调节单元22包括用于夹持输出管路18 的末端的夹持装置22H、第一调节装置和第二调节装置。第一调节装置用于控制夹持装置22H在第一位置和高于第一位置的第二位置之间切换。第二调节装置用于控制输出管路18的末端相对于夹持装置22H的高度从而控制芯片出口相对于承接容器21的高度。
[0697] 如图41至图43所示，本实施例中，第一调节装置包括设置于制备二室79内部的转臂22C、第一磁铁22D、第二磁铁22E、转轴22F 和支撑架22G。支撑架22G固定设置于制备二室79内。第一磁铁22D 和第二磁铁22E上下间隔地安装于支撑架22G上。转轴22F连接于支撑架
22G上。转臂22C相对于支撑架22G可转动地连接于转轴22F 上。转臂22C的第一端与夹持装置22H连接且夹持装置22H位于承接容器21的上方。转臂22C的第二端位于第一磁铁22D和第二磁铁 22E之间。输出管路18的末端夹持于夹持装置22H上，使出口18A 位于承接容器23上方。
22G上。转臂22C相对于支撑架22G可转动地连接于转轴22F 上。转臂22C的第一端与夹持装置22H连接且夹持装置22H位于承接容器21的上方。转臂22C的第二端位于第一磁铁22D和第二磁铁 22E之间。输出管路18的末端夹持于夹持装置22H上，使出口18A 位于承接容器23上方。
[0698] 在上抬转臂22C的靠近第一端的部分或下压转臂22C的靠近第二端的部分时，转臂22C脱离第一磁铁22D的吸引而受第二磁铁22E 的吸引，而使夹持装置22H处于第二位置，从而使输出管路18的出口18A处于相对高位而处于准备位置。反之，在下压转臂22C的靠近第一端的部分或上抬转臂22C的靠近第二端的部分时，转臂22C脱离第二磁铁22E的吸引而受第一磁铁22D的吸引，则使夹持装置22H 处于第一位置，从而输出管路18的出口18A处于相对低位而处于适合向承接液体内释放微滴的位置。
[0699] 如图41至图43所示，本实施例中，第二调节装置包括设置于夹持装置22H上的位置调节旋钮22A。旋紧或放松位置调节旋钮可以对输出管路18的末端的高度进行调节，从而调节输出管路18的出口18A 高度。
[0700] 另外，如图41至图43所示，本实施例中，还包括开度调节旋钮 22B。放松开度调节旋钮22B可以打开输出管路18的出口18A，而旋紧开度调节旋钮22B可以关闭输出管路18的出口18A。
[0701] 本实施例利用第一调节装置和第二调节装置调节输出管路18的出口18A的位置，可以控制输出管路18向承接容器21输出微滴时，使微滴直接输出到承接液体的液面以下。
[0702] 其中，控制装置还与固化装置2的运动平台23和固化装置温控单元耦合以控制运动平台23的运动和制备二室79的室温，从而控制微滴的固化过程。
[0704] 控制装置还通过温控器控制固化装置温控单元，从而控制制备二室79的温度。
[0705] 本公开实施例的生物砖制备仪的壳层组装设备用于在微球或微球与至少一层壳层的组合结构外包覆壳层。壳层组装设备包括壳层制备材料存储装置和合成装置。
[0706] 壳层制备材料存储装置包括多个存储空间，多个存储空间包括存储清洗液的清洗液存储空间和存储壳液的壳液存储空间。
[0707] 清洗液清洗合成装置内的微球或组合结构，壳液包覆清洗后的微球或组合结构以在微球或组合结构外形成壳层。
[0708] 合成装置主要包括冲洗模块3和壳层形成模块4。如图33所示，冲洗模块3和壳层形成模块4设置于生物砖制备机架上。
[0709] 冲洗模块3用于清洗微球或组合结构上残留的剪切液或承接液体或壳液等，方便进入下一步操作。
[0710] 本实施例中，壳层制备材料存储装置包括清洗液容器91和壳液容器92。清洗液容器91包括用于盛放清洗液的清洗液存储空间。壳液容器92包括用于存放壳液的壳液存储空间。本实施例中，包括两个壳液容器92，从而包括两个壳液存储空间。
[0711] 如图44和图45所示，冲洗模块3包括喷头36、第一容置筛夹套34、第一容置筛35、气压阀32、滤液容器33、密封罩37、抽吸装置、气体连接管和清洗液连接管。
[0712] 清洗液容器91分别与气体连接管的一端和清洗液连接管的一端连接。气体连接管的另一端与气压阀32连接。清洗液连接管的另一端与喷头36连接，从而通过气压阀32控制清洗液容器91内的气体压力可以控制清洗液是否从喷头36喷出，并可以控制喷头36的出液速度。喷头36喷出的清洗液用于冲洗在固化装置2中形成的微球。
[0713] 本实施例中在冲洗微球或组合结构前，将微球或组合结构放置于第一容置筛35内。本实施例中，合成装置包括分区的合成空间。其中合成空间包括第一容置筛35的容置空间。将第一容置筛夹套34 设置于滤液容器33的开口处，并将第一容置筛35设置于第一容置筛夹套34上。喷头36朝向第一容置筛35的上部的筛口以冲洗第一容置筛35的容置空间内的微球或组合结构。滤液容器33用于承接从容置筛35流下的清洗液。
[0714] 密封罩37位于喷头36和第一容置筛35的筛口之间并罩设于喷头36和第一容置筛35的筛口外周。密封罩37用于在喷头36和第一容置筛35之间形成局部密封，以利于将清洗液抽入滤液容器33内。抽吸装置与滤液容器33连通以抽吸滤液容器33内的流体，从而可以利用压力差抽吸第一容置筛35内的清洗液。利用抽吸装置可以加快微球与清洗液的分离速度并提高分离效果。
[0715] 本实施例中，控制装置还与气压阀32耦合，以控制清洗液容器 91内是否进气及进气量，从而控制清洗液是否喷出以及清洗液的流量及流速。
[0716] 在一些未示出的实施例中，壳层组装设备还可以包括分离装置，分离装置用于分离微球及承接液体。分离装置例如可以包括过滤元件或离心装置。
[0717] 壳层形成模块4用于在微球或微球与至少一层壳层的组合结构外包覆至少一层壳层。形成壳层的材料为壳液。
[0718] 壳层形成模块4包括第二容置筛、第二容置筛夹套和控制装置振荡装置。
[0719] 壳液容器92用于容置壳液。形成壳层时第二容置筛夹套34设置于壳液容器92上，第二容置筛35设置于第二容置筛夹套34上以将第二容置筛35设置于壳液容器92上。本实施例中，合成装置的合成空间包括第二容置筛35的容置空间。第二容置筛35的容置空间用于放置微球或组合结构，在形成壳层时第二容置筛35内的微球或组合结构位于壳液液面以下以将壳液包覆于微球或组合结构外周。
[0720] 控制装置振荡装置用于在形成壳层时使壳液容器92内的壳液相对于微球产生晃动，实现微球或组合结构与壳液的充分混合，以利于形成厚度均匀的壳层。
[0721] 本实施例中，控制装置振荡装置包括磁振动产生装置61。可选用转速0-2500rpm数显可调的磁振动产生装置61，以依据实际需求调节壳液容器92的晃动程度。
[0722] 其中，第二容置筛夹套可以使第二容置筛在壳液容器92内正向悬浮。
[0723] 需要说明的是，如果滤液容器33和壳液容器92上可以安装同样的容置筛夹套34，则冲洗模块3的第一容置筛35与第一容置筛夹套 34和壳层形成模块4的第二容置筛和第二容置筛夹套可以共用一套，在冲洗步骤完成后，可以直接取下滤液容器33上的第一容置筛夹套 34及其上的第一容置筛35和第一容置筛35内的微球或组合结构，放置于壳液容器92上作为壳层形成模块4的第二容置筛和第二容置筛夹套使用。
[0724] 当然，也可以是冲洗模块3与壳层形成模块4共用一个容置筛夹套，而分别使用不同的容置筛。
[0725] 控制装置还与磁振动产生装置61耦合，以控制磁振动产生装置 61的各项参数。
[0726] 本公开实施例还提供一种生物砖制备方法。本实施例的生物砖制备方法利用前述的各实施例的生物砖制备仪制备具有生物活性物质的生物砖。生物砖具有核球和包覆于核球外的壳层。核球具有生物活性物质。壳层用于为核球提供防护。
[0727] 本实施例的生物砖制备方法包括：形成微滴步骤、形成微球步骤、微球清洗步骤和壳层形成步骤。
[0728] 在形成微滴步骤，优选地，控制微滴和/或制造微滴的材料处于预定温度或预定温度范围。更优选地，控制微滴和/或制造微滴的材料为4℃。
[0729] 在形成微球步骤，使用与微滴不相溶的承接液体收集微滴，并使微滴在承接液体内固化形成微球。优选地，使各微滴在形成微球之前与其它微滴被承接液体隔离。优选地，可以通过操控承接容器21和/ 或承接液体和/或芯片出口和/或与芯片出口连接的输出管路18的出口18A使各微滴形成微球之前与其它微滴被承接液体隔离。
[0730] 使各微滴在形成微球之前与其它微滴被承接液体隔离包括：在承接液体承接微滴时使容纳承接液体的承接容器21变换位置；或者，在承接液体承接微滴时使承接液体产生流动；或者，在承接液体承接微滴时在承接液体内部产生气泡；或者，在承接液体承接微滴时搅拌承接液体。
[0731] 优选地，在形成微球步骤，控制承接液体的温度处于预定温度或预定温度范围。更优选地，控制承接液体的温度为35℃至37℃。
[0732] 优选地，在形成微球步骤，承接液体承接微滴时使微滴直接通入承接液体内部。优选地，在承接液体承接微滴前，包括调节用于输出微滴至承接液体的芯片出口的高度以使芯片出口位于承接液体的液面以下。
[0733] 微球清洗步骤包括在形成微球步骤后清洗微球。优选地，微球清洗步骤包括用于冲洗微球的冲洗步骤。冲洗步骤优选地包括：将容置有微球的第一容置筛35置于滤液容器33上；使喷头36与第一容置筛35的筛口之间形成密封，用喷头36喷出的清洗液冲洗微球；抽吸滤液容器33内的流体。
[0734] 另外，微球清洗步骤还可以包括分离步骤，在分离步骤分离微球和承接液体。
[0735] 壳层形成步骤包括将微球或微球与至少一层壳层的组合结构置于壳液内以在微球或组合结构外周形成壳层。优选地，壳层形成步骤包括将微球或组合结构置于位于壳液内的第二容置筛内。另外优选地，壳层形成步骤包括晃动容置有微球或组合结构的壳液。
[0736] 以下对本实施例的生物砖制备仪一具体的生物砖制备方法进行详细说明。
[0737] 接通生物砖制备仪的电源，待制备一室78的温度和制备二室79 的温度分别恒定在4℃和37℃时，开始进行生物砖制备。
[0738] 装载微球原液和剪切液。其中微球原液为具有细胞的胶原溶液，剪切液为油相液体。打开第一盖体72A和第二盖体72B，取出微球制备材料存储装置12，在生物砖制备仪的外部加样。加样完成后，将微球制备材料存储装置12安装至制备一室78内的固定位置。将微球制备材料存储装置12分别与连接管16和连接管路17连接在一起。将微流控芯片15安装入芯片夹具14中。包括插入连接管路17和输出管路18至芯片夹具14的连通口14B及连通口14B对应的密封圈 14C内，拧紧夹具螺钉14A。微流控芯片15安装完成后，关闭第一盖体72A使制备一室78与外界隔离。
[0739] 在承接容器21内加注承接液体，承接液体为油相液体。将输出管路18的末端安装在夹持装置22H上。通过第一调节装置和第二调节装置调节输出管路18的出口18A的位置，使出口18A位于承接液体的液面以下。关闭第二盖体72B，使制备二室79与外界隔离。
[0740] 将清洗液容器91置于预设位置。将装有壳液的壳液容器92放置在预设位置。
[0741] 安装冲洗模块3。连接清洗液容器91与气压阀32和喷头36。使密封罩37罩于喷头36外周。将无菌的滤液容器33置于预设位置。安装第一容置筛35及第一容置筛夹套34至预设位置。连接抽吸装置及滤液容器33。
[0742] 安装壳层形成模块4。将第二容置筛和第二容置筛夹套安装于壳液容器92上。
[0743] 启动微球制备材料泵送装置11和隔离控制单元。控制装置按照既定的气压控制各压力控制部驱动微球原液和剪切液流动。剪切液在微流控芯片15中对微球原液进行剪切，得到微滴。制得的微滴沿输出管路18流至承接容器21的承接液体中收集固化。
[0744] 微滴在承接液体中恒温固化15min后形成微球。取出并转移微球至冲洗模块3的第一容置筛35内利用喷头36对微球进行冲洗。开启抽吸装置抽吸滤液容器33内的流体促使微球与清洗液分离。
[0745] 可选地，在冲洗之前还可以通过过滤或离心等方式对微球和承载液体进行初步分离。
[0746] 将洗净的微球从冲洗模块3的第一容置筛35转移入壳层形成模块4的第二容置筛中，使得核球完全浸入壳液中，开启磁振动产生装置61，使壳液与作为核球的微球充分接触后，即在核球外形成壳层，完成组装过程，得到所需制备的组合结构或生物砖。
[0747] 如果需要制备具有多层壳层的生物砖，重复壳层形成步骤且在相应的壳层形成步骤使用适合的壳液即可。
[0748] 控制装置例如可以为PLC控制系统、或计算机等可以实现相应控制功能的现有控制装置。
[0749] 如图46至图50所示，本公开还提供另一个实施例的壳层组装设备。
[0750] 如图46所示，该壳层组装设备包括壳层组装机架210、壳层制备材料泵送装置、壳层制备材料存储装置220、流体切换管230、切换控制装置和合成装置250’。该实施例的壳层组装设备中，壳层组装机架 210、壳层制备材料泵送装置、壳层制备材料存储装置220、流体切换管230、切换控制装置均与图22至图27所示实施例的壳层组装设备中的对应结构相同，在此不再赘述。其中合成装置250’的结构和原理则有所不同。
[0751] 如图46至图50所示，合成装置250’包括合成管251、合成管操纵单元300和第一加液/吸液单元400。
[0752] 合成管251的内部空间形成合成空间。该合成空间的作用与前述合成管251的合成空间的作用相同。
[0753] 合成管操纵单元300包括合成管固持部和合成管驱动部。合成管固持部用于固持合成管251。合成管驱动部与合成管固持部驱动连接以驱动合成管固持部及其固持的合成管251转动。该设置有利于通过驱动合成管251转动或摆动实现合成管251内物质的混合。
[0754] 合成管操纵单元300包括安装座310，合成管驱动部和合成管固持部设置于安装座310上，合成管固持部与合成管驱动部的输出端固定连接。
[0755] 合成管固持部包括合成管安置座312、限位块安装座315、限位块 313和限位丝杆314。合成管安置座312与合成管驱动部的输出端固定连接，具有容纳合成管251的合成管安置空间。限位块安装座315设置于合成管安置座312上，具有与合成管安置空间连通的安装座螺纹孔。限位块313设置于限位块安装座315内，限位块313具有朝向合成管安置空间的限位面。限位丝杆314与安装座螺纹孔螺纹配合，限位丝杆314的靠近合成管安置空间的一端与限位块313固定连接。
[0756] 如图47和图48所示，在一些实施例中，安装座310安装在壳层组装机架210上。安装座310上部安装有作为合成管驱动部的合成管驱动电机311。合成管安置座312与合成管驱动电机311的输出端固定连接。合成管安置座312在合成管驱动电机311的驱动下可以小幅度地旋转。合成管251安装于合成管安置座312内设置的合成管安置空间内。合成管安置座312的中部安装限位块安装座315。限位块安装座315内安装限位块313。限位块安装座315侧壁上开设有螺纹孔。螺纹孔内设置有限位丝杆314。限位丝杆314的端部与限位块313连接。
通过旋转限位丝杆314使限位丝杆314相对于限位块安装座315 移动，可以推动限位块313移动，完成对合成管351的固定。
通过旋转限位丝杆314使限位丝杆314相对于限位块安装座315 移动，可以推动限位块313移动，完成对合成管351的固定。
[0757] 第一加液/吸液单元400包括加样针413和加样针移动机构。加样针移动机构与加样针413驱动连接，用于驱动加样针413相对于合成管固持部移动以改变加样针413与合成管251之间的相对位置。
[0758] 如图47、图49和图50所示，第一加液/吸液单元400包括安装在壳层组装机架210上的底座、加样针移动机构安装在底座上，加样针 413和限位机构安装在加样针移动机构上。
[0759] 加样针移动机构包括用于驱动加样针413沿竖直方向(Z轴方向) 运动的加样针竖向驱动机构。加样针竖向驱动机构包括纵向导轨组件、平移驱动部和移动臂412。纵向导轨组件包括导轨和沿导轨竖直移动的平移部。平移驱动部与平移部驱动连接，用于驱动平移部沿导轨竖直移动。移动臂412与纵向导轨组件的平移部固定连接，加样针413 设置于移动臂412上。
[0760] 第一加液/吸液单元400还包括限位机构，限位机构用于限定加样针413在竖直方向的极限移动位置。限位机构包括连接于移动臂412 上的限位链条。
[0761] 加样针移动机构还包括用于调节加样针413的水平位置的水平位置调节机构418，加样针413通过水平位置调节机构418连接于移动臂412上。
[0762] 加样针移动机构的竖向驱动机构的纵向导轨组件包括在底座上竖直安装的丝杠导轨411。平移驱动部包括电机410。丝杠导轨411的丝杠通过电机410驱动实现旋转。移动部与丝杠螺纹配合，随着丝杠转动而实现平移。移动臂412与移动部连接，从而通过丝杠动转动来实现移动臂412竖直移动。丝杠导轨411的导轨用于防止移动部转动及引导移动臂412的移动方向。导轨中部安装有安装板416，在安装板 416与移动臂412之间安装有作为限位结构的限位链条415。
[0763] 移动臂412一端安装有夹持针头部414。夹持针头部414上安装有用于加液和吸液的加样针413。夹持针头部414上设置连接件4181 和水平位置调节机构418。夹持针头部414通过连接件4181与连接，加样针413安装于水平位置调节机构418上。水平位置调节机构418 用于对加样针413在第一水平方向(X轴方向)和第二水平方向(Y 轴方向)的位置进行微调。X轴方向、Y轴方向和Z轴方向参考图46 标示。通过水平位置调节机构418微调加样针413在合成管251内的位置，例如将加样针413靠近合成管251的管壁位置，这样便于将合成管251内的液体抽吸干净。水平位置调节机构418可以选用交叉滚子型滑台或燕尾槽型滑台。
[0764] 加样针413下端位于合成管251的正上方，加样针413的上端与流体切换管230的出口接头233连通。
[0765] 第一加液/吸液单元400还包括第一液位传感器417，壳层组装设备包括控制装置。第一液位传感器417用于获取表征合成管251内的物质的分层界面位置的检测信号，例如用于检测合成管251内液体与微球沉淀物界面位置。第一液位传感器417安装于移动臂412的下部。控制装置与第一液位传感器417和加样针移动机构信号连接，用于根据第一液位传感器417的检测信号操控加样针移动机构以调节加样针 413的位置。
[0766] 利用本实施例的壳层组装设备在微球外组装单层壳层时的工作步骤如下：
[0767] 1、将微球与剪切液分离后装入合成管251内，然后将合成管251 安装到合成管安置座312上，并通过旋转限位丝杆314，将限位块313 推动至合成管251处，将合成管251固定于合成管安置座312。其中，微球与剪切液的分离方式例如可以为离心分离。可以通过离心机等装置实现微球和剪切液的离心分离。
[0768] 2、根据合成管251内微球的多少通过加样针413加入适量清洗液，然后盖上合成管251的上盖。开启合成管操纵单元300，合成管操纵单元300带动合成管251左右摇晃，实现对合成管251内的微球的清洗。清洗完成后可以采用离心的方式将清洗完毕的微球和清洗后的废液分层。然后控制电机410，带动移动臂412移动，带动设置于移动壁412上的第一液位传感器417移动至微球与废液之间分层界面附近位置，再启动第一液位传感器417检测微球与废液之间分层的界面。当检测到该分层界面位置时，开启合成管251上盖。第一液位传感器 417将检测信号传输至控制装置，控制装置控制电机410工作，带动移动臂412在丝杠导轨411上移动，从而将加样针413移动至上述分层液面。移动过程中加样针413开始一边移动一边抽吸废液，直到加样针413末端到达分层界面处，从而将废液排除。为了使抽吸废液效果更佳，可以在抽吸过程中调整加样针413位于合成管251内的位置。
[0769] 3、在合成管251内通过加样针413加入壳液，然后盖上合成管 251上盖。开启合成管操纵单元300，合成管操纵单元300带动合成管 251左右摇晃，完成对微球组装壳层。
[0770] 4、完成微球组装壳层后可以采用离心的方式将组装形成的生物砖和剩余的壳液进行分层。然后控制电机410带动移动臂412移动，移动臂412带动第一液位传感器417移动至生物砖和剩余的壳液分层界面附近位置。再启动第一液位传感器417检测生物砖与剩余壳液之间分层的界面，当检测到该分层界面位置时，开启合成管251上盖。第一液位传感器417将检测信号传输至控制装置，控制装置控制电机410 工作，带动移动臂412在丝杠导轨
411上移动，从而将加样针413移动至上述分层液面。移动过程中加样针413开始一边移动一边抽吸剩余壳液，直到加样针413末端到达分层界面处，从而将剩余壳液排除。
411上移动，从而将加样针413移动至上述分层液面。移动过程中加样针413开始一边移动一边抽吸剩余壳液，直到加样针413末端到达分层界面处，从而将剩余壳液排除。
[0771] 5、再通过加样针413向合成管251内加入适量清洗液，然后盖上合成管251上盖。开启合成管操纵单元300，合成管操纵单元300带动合成管251左右摇晃，实现对合成管251内的生物砖的清洗。清洗完成后可以采用离心的方式将清洗完毕的生物砖和清洗后的废液分层。然后控制电机410带动移动臂412移动，移动臂412带动第一液位传感器417移动至生物砖和废液分层界面附近位置。再启动第一液位传感器417检测生物砖与废液之间分层的液面。当检测到该分层液面位置时，开启合成管251上盖。第一液位传感器417将检测信号传输至控制装置，控制装置控制电机410工作，带动移动臂412在丝杠导轨 411上移动，从而将加样针413移动至上述分层液面，加样针413开始抽吸废液，将废液排除。
[0772] 6、最后，盖上合成管251上盖，从合成管操纵单元300上取下合成管251，便可得到封闭于合成管251内的生物砖产品。本实施例的壳层组装设备也能够对微球进行多层壳层组装，例如两层壳层或三层壳层。每多组装一层壳层，重复前述步骤3至步骤5一次即可。
[0773] 通过本公开的生物砖制备仪构建的生物砖是一种含有细胞的基本单元，其可用于多个领域，例如生物打印如3D生物打印、组织工程、再生医学等领域。
[0774] 本实施例的生物砖制备仪和生物砖制备方法仅需要人工进行简单的转移操作，降低了人工操作在关键制备环节的参与程度，能够有效降低人工操作的失误率，提高微球制备过程的可控性。通过机械化、自动化的控制能够保证制备的微球产品均一化，提高了微球制备的稳定性，利于保证不同制备批次间得到相同的产品，改善微球应用于3D生物打印时的使用效果。
[0775] 以上各实施例中，具有相应功能的组成部分的描述可以相互参考，具有相应功能的组成部分之间也可以互换、重组，例如，图1至图 32的实施例涉及的生物墨盒或生物墨盒组件可以应用于图33至图45 涉及的生物砖制备仪或其微球制备设备中，反之亦然。
[0776] 另外，尽管本公开适于制备具有生物活性的壳核结构，但是本公开并不排除制备不具有生物活性的壳核结构中使用本公开的生物墨盒、微球制备设备、壳层组装设备及生物制备仪。
[0777] 图51至66示出了本公开一实施例的生物墨汁制备仪，该生物墨汁制备仪包括了本公开一实施例的壳层组装设备。图67示出了本公开一实施例的生物墨汁制备系统。
[0778] 如图51至图54所示，该生物墨汁制备仪的壳层组装设备用于在微球或微球与至少一层壳层的组合结构外包覆壳层。壳层组装设备包括壳层制备材料存储装置55和合成装置。壳层制备材料存储装置55 包括多个存储空间，多个存储空间包括存储清洗液的清洗液存储空间 5503和存储壳液的壳液存储空间。在合成装置内，清洗液清洗微球或组合结构，壳液包覆清洗后的微球或组合结构以在微球或组合结构外形成壳层。该壳层组装设备能生产用于生成生物墨汁的生物砖。
[0779] 如图52至图56所示，壳层制备材料存储装置55包括存储盒安装座5502和存储盒5501。存储盒5501设置于存储盒安装座5502上，具有清洗液存储空间5503和壳液存储空间。
[0780] 如图56所示，壳层制备材料存储装置55还包括存储盒安装轨 5506、存储盒盖5507和盖移动机构。两根存储盒安装轨5506并排地安装于存储盒安装座5502两侧，存储盒5501安装于两根存储盒安装轨5506上。存储盒盖5507相对于存储盒5501可移动地设置，存储盒盖5507具有盖在存储盒5501上方的扣合状态和离开存储盒5501 上方的打开状态。盖移动机构与存储盒盖5507驱动连接，用于驱动存储盒盖5507相对于存储盒5501移动，以使存储盒盖5507在扣合状态和打开状态之间切换。盖移动机构及相关设置可以实现存储合盖 5507的自动打开和关闭，提高壳层组装设备的自动化程度。
[0781] 如图52至图54、图57所示，合成装置包括离心管和离心单元 51。离心管具有合成空间，清洗液在合成空间内清洗微球或组合结构。离心单元51用于离心分离离心管内的物质。设置离心单元51利于清洗液或壳液与中间产品或产成品的快速分离，利于提高制备效率。
[0782] 如图57所示，离心单元51包括离心架安装部5103、离心架5101 和离心电机5104。离心架5101绕离心轴线可转动地安装于离心架安装部5103。离心架5101包括用于安装离心管的离心管承载部。离心管承载部与离心轴线间隔设置。离心电机5104安装于离心架安装部 5103，并与离心架5101驱动连接，用于驱动离心架5101转动。
[0783] 如图57所示，离心架5101包括绕离心轴线均匀分布的多个规格不同的离心管承载部。该设置利于同时分离多个离心管内的物质；或可以设置配平管与离心管配平，从而利于离心过程平稳进行。
[0784] 如图57所示，离心管承载部相对于离心架5101绕垂直于离心轴线的转动轴线可转动的设置。离心管承载部例如为第一离心管安装筒 5102。该设置利于离心管内物质分离。
[0785] 如图52至图54、图58和图59所示，合成装置还包括离心管存储单元510，离心管存储单元510包括离心管安装架51003，离心管安装架51003具有用于存储离心管的离心管存储部。离心管存储部例如为第二离心管安装筒51001。
[0786] 如图58和图59所示，离心管安装架51003还具有与离心管存储部连通的定位件安装孔。离心管存储单元510包括离心管定位件，离心管定位件安装于定位件安装孔内，离心管定位件用于与离心管存储部共同固定离心管。离心管定位件例如为拇指气缸51002。
[0787] 如图58所示，离心管存储单元510包括第二液位传感器51006，第二液位传感器51006用于检测离心管内介质的分层界面。
[0788] 如图58所示，离心管存储单元510包括传感器安装架51007。传感器安装架51007具有离心管检测区域51004。第二液位传感器 51006设置于传感器安装架51007上且第二液位传感器51006的检测端位于离心管检测区域51004内，离心管存储部的下端位于离心管检测区域51004内且离心管存储部的至少面对第二液位传感器51006 的检测端的一侧与离心管检测区域51004连通。
[0789] 如图58所示，离心管存储单元510包括传感器移动机构51008。传感器移动机构51008与传感器安装架51007驱动连接，用于驱动第二液位传感器51006改变位置。
[0790] 如图52至图54、图60所示，合成装置还包括配平管存储单元 511。配平管存储单元511包括配平管5111并具有用于存储配平管 5111的配平管存储空间5112。配平管5111用于在离心单元51离心分离离心管内的物质时配平离心管。配平离心管时，配平管5111安装于与待配平的离心管的在的离心管承载部同处一组的另一离心管承载部上。
[0791] 配平管存储单元511包括两种以上规格不同的配平管和与两种以上规格不同的配平管匹配的两种以上规格不同的配平管存储空间 5112。各配平管用于配平与配平管相同规格和离心管。
[0792] 如图52至图54、图61所示，合成装置包括第二加液/吸液单元 515，第二加液/吸液单元515用于向合成空间加液或从合成空间吸液。第二加液/吸液单元515包括移液枪5156。
[0793] 如图52至图54所示，合成装置包括三维运动单元513，第二加液/吸液单元515安装于三维运动单元513上。通过三维运动单元513 可以实现第二加液/吸液单元515的自动控制，控制取液、加液、吸液时位置准确。
[0794] 如图52至图54、图62所示，合成装置包括抓取单元514。抓取单元514用于操作离心管。抓取单元514包括机械手安装架5141和机械手5142，机械手5142设置于机械手安装架5141上。抓取单元 514安装于三维运动单元513上。抓取单元514设置可以实现对离心管、配平管及后述的料筒的自动移动，提高自动化水平。
[0795] 如图52至图54、图63所示，三维运动单元513包括第一驱动组件5131、第二驱动组件5132、第三驱动组件5133、第四驱动组件 5134和共处第五驱动组件5135。
[0796] 如图52至图54、图63所示，抓取单元514设置于第一驱动组件5131，第一驱动组件5131用于驱动抓取单元514沿竖直方向移动。第一驱动组件5131设置于第二驱动组件5132上，第二驱动组件5132 用于驱动第一驱动组件5131沿着第二水平方向移动。第二驱动组件
5132设置于第三驱动组件5133上，第三驱动组件5133用于驱动第二驱动组件5132沿着第一水平方向移动。第二加液/吸液单元515设置于第四驱动组件5134上，第四驱动组件5134用于驱动第二加液/ 吸液单元515沿着竖直方向移动。第五驱动组件5135设置于第三驱动组件5133上，第三驱动组件5133还用于驱动第五驱动组件5135 沿着第一水平方向移动，第四驱动组件5134设置于第五驱动组件 5135上，第五驱动组件5135用于驱动第四驱动组件
5134沿着第二水平方向移动。
5132设置于第三驱动组件5133上，第三驱动组件5133用于驱动第二驱动组件5132沿着第一水平方向移动。第二加液/吸液单元515设置于第四驱动组件5134上，第四驱动组件5134用于驱动第二加液/ 吸液单元515沿着竖直方向移动。第五驱动组件5135设置于第三驱动组件5133上，第三驱动组件5133还用于驱动第五驱动组件5135 沿着第一水平方向移动，第四驱动组件5134设置于第五驱动组件 5135上，第五驱动组件5135用于驱动第四驱动组件
5134沿着第二水平方向移动。
[0797] 如图52至图54、图63所示，第一驱动组件5131、第二驱动组件5132、第三驱动组件5133、第四驱动组件5134和第五驱动组件各自包括丝杠导轨、电机和移动块。丝杠导轨包括导轨和设置于导轨上的丝杠。电机与丝杠驱动连接，以驱动丝杠转动。移动块与丝杠导轨螺纹配合以随着丝杠转动沿导轨移动。
[0798] 如图52至图54所示，合成装置包括残液吸收单元53。残液吸收单元53包括残液吸收安装架5301和设置于残液吸收安装架5301 上的吸油海绵5302。
[0799] 如图52至图54所示，壳层组装设备包括废液收集单元56。废液收集单元56包括废液收集瓶。
[0800] 如图52至图54所示，合成装置包括针头存储单元57。针头存储单元57用于存储移液枪5156所需的针头。
[0801] 如图51至图54所示，本实施例的生物墨汁制备仪包括该实施例的壳层组装设备。生物墨汁制备仪还包括生物墨汁生成设备，生物墨汁生成设备用于混合壳层组装设备形成的生物砖和载体材料形成生物墨汁。
[0802] 如图51至图54和图61所示，生物墨汁生成设备包括料筒和载体材料加装单元。料筒具有用于混合生物砖和载体材料的混合空间。载体材料加装单元用于向混合空间注入载体材料。其中，载体材料加装单元安装于壳层组装设备的第二加液/吸液单元515上，从而，载体材料加装单元可以在三维运动单元513的驱动下移动位置。
[0803] 如图66所示，载体材料加装单元包括注射器5153。载体材料加装单元还包括与注射器驱动连接的注射器推送部，注射器推送部用于推动注射器的活塞移动。设置注射器推送部可以提高生物墨汁生成设备的自动化水平。
[0804] 注射器推送部例如可以包括滑块5152和注射器驱动电机5151。滑块5152沿注射器5153的轴线可移动地设置，用于推动注射器5153。注射器驱动电机5151与滑块5152驱动连接，用于驱动滑块5152移动以推动注射器5153。
[0805] 如图61所示，载体材料加装单元包括设置于注射器5153表面的用于为注射器5153保温的注射器保温装置5154。设置注射器保温装置5154利于保持生物墨汁中的生物砖的活性。
[0806] 如图52至图54、图64所示，生物墨汁生成设备包括称重单元 54。称重单元54包括电子秤5402和设置于电子秤5402上的称重托盘5401，称重托盘5401包括用于存放注射器的中空圆柱体结构。设置称重单元54可以在生物砖中加入适量载体材料，防止载体材料不足或过量。
[0807] 如图52至图54、图65所示，生物墨汁生成设备包括刮料单元 58。刮料单元58包括校正安装架5803和设置于校正安装架5803上的刮料盘5801、刮料线5802和测距传感器5804。刮料单元58包括两个测距传感器5804，两个测距传感器5804相对设置。设置刮料单元
58可以刮除移液枪5156和注射器5153底端的残留液体，利于防止移液枪5156和注射器5153堵塞。设置测距传感器5804利于完全、准确地刮除移液枪5156和注射器5153底端的残留液体。
58可以刮除移液枪5156和注射器5153底端的残留液体，利于防止移液枪5156和注射器5153堵塞。设置测距传感器5804利于完全、准确地刮除移液枪5156和注射器5153底端的残留液体。
[0808] 如图52至图54所示，生物墨汁生成设备包括用于料筒保温的料筒保温单元59。料筒保温单元59包括保温盒和用于加热保温盒的加热装置。设置料筒保温单元59利于保持生物墨汁内的生物砖的活性。
[0809] 如图52至图54、图66所示，生物墨汁生成设备包括混合单元 512，混合单元512用于混合料筒内的生物砖和载体材料。混合单元 512利于提高生物墨汁的制备效率。
[0810] 如图66所示，混合单元512包括混合单元安装架5129、混合电机5121和摆动臂5127。混合电机5121安装于混合单元安装架5129 上。摆动臂5127安装于混合电机5121的输出轴上，具有用于安装料筒的料筒承载部5124。
[0811] 如图66所示，混合单元512包括角度传感器5128。角度传感器 5128安装于混合电机5121的输出轴上，用于检测混合电机5121的转动位置。
[0812] 如图66所示，混合单元512包括缓冲组件。缓冲组件安装于混合单元安装架5129，用于缓冲限位摆动臂5127。两个缓冲组件分别位于摆动臂5127的摆动路径的两端。缓冲组件包括缓冲柱5126和缓冲垫5125。缓冲柱5126安装于混合单元安装架5129上。缓冲垫5125 设置于缓冲柱5126上，并位于缓冲柱5126和摆动臂5127的摆动路径的相应端部之间。
[0813] 如图66所示，料筒承载部5124包括料筒安装孔和固定片安装部。混合单元512包括固定片5122、扭簧和气缸5123。气缸5123安装于混合单元安装架5129上。固定片5122包括压靠端、驱动端和位于压靠端与驱动端之间的铰接部。铰接部通过扭簧铰接于固定片安装部。驱动端与气缸5123配合。气缸5123驱动固定片5122绕固定片安装部转动，以使压靠端在料筒安装孔的入口处的压靠状态和离开料筒安装孔的入口处的避让状态之间切换。
[0814] 本公开实施例还提供一种生物墨汁制备系统，其包括前述的生物墨汁制备仪。
[0815] 如图67所示，在一些实施例中，生物墨汁制备系统包括前述的微球制备设备和前述的生物墨汁制备仪。
[0816] 以下结合图51至图67对本公开实施例的生物墨汁制备仪及其壳层组装设备、生物墨汁生成设备和具有该生物墨汁制备仪的生物墨汁制备系统进行进一步说明。
[0817] 如图67所示，生物墨汁制备系统包括微球制备设备100和生物墨汁制备仪500。微球制备设备100用于制备微球。生物墨汁制备仪 500用于微球清洗，将微球包壳形成生物砖，再对生物砖与载体材料混合形成生物墨汁。微球制备设备100参见前文描述，以下仅对包括壳层组装设备的生物墨汁制备仪500进行描述。
[0818] 如图51至图54所示，生物墨汁制备仪500包括底座52，壳层组装设备和生物墨汁生成设备。
[0819] 如图52至图54所示，壳层组装设备包括制备材料存储装置55 和合成装置。其中，合成装置包括离心管、离心单元51、离心管存储单元510、配平管存储单元511、第二加液/吸液单元515、三维运动单元513、抓取单元514、残液吸收单元53、废液收集单元56和针头存储单元57等。
[0820] 如图54所示，残液吸收单元53包括残液吸收安装架5301，残液吸收安装架5301上安装有若干个吸油海绵5302。
[0821] 如图55和图56所示，壳层制备材料存储装置55具有多个存储空间，多个存储空间包括存储清洗液的清洗液存储空间和存储壳液的壳液存储空间。壳层制备材料存储装置55包括存储盒安装座5502，存储盒安装座5502上方设置有存储盒5501。存储盒5501中部设置有清洗液存储空间5503。存储盒5501四周设置有壳液存储空间。壳液存储空间为四个，四个壳液存储空间分布在存储盒5501的四个角上。存储盒安装座5502两侧分别设置有存储盒安装轨5506。盖移动机构包括设置于两根存储盒安装轨5506之间的有丝杠导轨5505。丝杠导轨5505一端连接有电机，另一端连接有滑块5504，滑块5504 上方设置有存储盒盖5507。存储盒盖5507通过滑块5504在存储盒安装轨5506上的移动实现相对存储盒5501的移动，从而在扣合状态和打开状态之间切换。
[0822] 如图57所示，离心单元51包括离心架安装部5103，离心架安装部5103上方安装有离心架5101，离心架安装部5103下方安装有离心电机5104。离心电机5104与离心架5101连接，并驱动离心架 5101旋转。离心架5101上设置有第一离心管安装筒5102。第一离心管安装筒5102为六个。六个第一离心管安装筒5102均匀分布在离心架5101边缘。每个第一离心管安装筒5102构成一个离心管承载部。其中，六个第一离心管安装筒5102按规格分为三组，每组内包括规格相同且间隔180度设置的两个第一离心管安装筒5102。每组内的两个第一离心管安装筒5102中，一个用于放置离心管，另一个用于放置与离心管对应的配平管。
[0823] 本实施例提供两种结构的离心管存储单元510。
[0824] 如图58所示，第一种结构的离心管存储单元510用于盛放15ml 离心管和5ml注射器。第一种结构的离心管存储单元510包括离心管安装座51005，离心管安装座51005上分别设置有离心管安装架 51003和传感器移动机构51008。离心管安装架51003上设有作为离心管存储部的第二离心管安装筒51001。离心管安装架51003的下部设置有传感器安装架51007。离心管安装架51003的侧壁上设置有拇指气缸51002。传感器安装架51007在位于第二离心管安装筒5100 的端部形成离心管检测区域51004。离心管检测区域51004由四块板围合形成。传感器安装架51007另一端的一侧与传感器移动机构 51008连接。传感器移动机构51008驱动传感器安装架51007上下移动。传感器安装架51007另一端的另一侧安装有第二液位传感器 51006。第二液位传感器51006的检测端位于离心管检测区域510007 内。检测端例如为出射光线的发射端。发射端射出的光线射入离心管检测区域51004并照射于离心管。第一种结构的离心管存储单元510 用于存放需要检测分层界面位置的离心管。
[0825] 如图59所示，第二种结构的离心管存储单元510用于盛放50ml 离心管。第二种结构的离心管存储单元510包括离心管安装座51005。离心管安装座51005上设置有离心管安装架51003。离心管安装架 51003上端设有作为离心管存储部的第二离心管安装筒5100。离心管安装架51003的侧壁上设置有拇指气缸51002。第二种结构的离心管存储单元510用于存放不需要检测分层界面位置的离心管。
[0826] 如图60所示，配平管存储单元511包括配平管存储盒5113。配平管存储盒5113上设置有配平管存储存空间5112。配平管存储空间 5112为四个且规格不同。四个配平管存储空间5112均匀分布在配平管存储盒5113的四个角上。配平存储空间5112内安装有对应规格的配平管5111。
[0827] 如图61所示，第二加液/吸液单元515包括与第四驱动组件5134 连接的固定板5155。固定板5155上设置有移液枪5156。
[0828] 如图62所示，抓取单元514包括机械手安装架5141，机械手安装架5141与第一驱动组件5131连接，机械手安装架5141上设置有机械手5142。
[0829] 如图63所示，三维运动单元513中，第三驱动组件5133两端分别设置有第二驱动组件5132和第五驱动组件5135，第三驱动组件 5133用于驱动第二驱动组件5132和第五驱动组件5135沿着第一水平方向(X轴方向)移动。第二驱动组件5132上设置有第一驱动组件5131，第二驱动组件5132用于驱动第一驱动组件5131沿着第二水平方向(Y轴方向)移动。第一驱动组件5131上设置有抓取单元 514，第一驱动组件5131用于驱动抓取单元514沿着竖直方向(Z轴方向)移动。第五驱动组件5135上设置有第四驱动组件5134，第五驱动组件5135用于驱动第四驱动组件5134沿着第二水平方向移动。第四驱动组件5134上设置有第二加液/吸液单元515，第四驱动组件 5134用于驱动第二加液/吸液单元515沿着竖直方向移动。
其中，第一驱动组件至第五驱动组件各自包括丝杠导轨，电机和移动块。
其中，第一驱动组件至第五驱动组件各自包括丝杠导轨，电机和移动块。
[0830] X轴方向、Y轴方向和Z轴方向参见图51中标示。
[0831] 如图52至图54所示，废液收集单元56包括废液收集瓶。针头存储单元57包括针头存储盒。
[0832] 如图52至图54所示，生物墨汁生成设备包括载体材料加装单元、刮料单元58、称重单元54、料筒保温单元59和混合单元512等。
[0833] 如图61所示，载体材料加装单元也设置于第二加液/吸液单元 515的固定板5155上。载体材料加装单元包括注射器驱动电机5151、滑块5152、注射器5153和注射器保温装置5154。注射器驱动电机 5151的输出端与滑块5152连接，用于驱动滑块5152移动。滑块5152 移动过程中与注射器5153的活塞接触，从而推动注射器5153的活塞。注射器保温装置5154设置于注射器5153表面。
[0834] 如图65所示，刮料单元58包括刮料盘5801、刮料线5802、校正安装架5803和测距传感器5804。刮料盘5801、刮料线5802和测距传感器5804设置在校正安装架5803上。刮料线5802位于刮料盘 5801上方。测距传感器5804为两个，两个测距传感器5804相对设置。如图
65所示，测距传感器5804设置于刮料线5802和刮料盘5801 旁边。测距传感器5804与刮料线
5802位于同一水平面内。测距传感器5804主要是用来测量移液枪5156下端和注射器5153下端的高度，使5156下端和注射器5153下端的高度与刮料线5802位于同一水平面上，由于移液枪5156和注射器5153在使用过程中，他们的下端会残留有悬挂的液体(例如粘度较大的液滴，可能会发生堵塞)，所以需要刮除移液枪5156和注射器5153下端残留的液体。刮除前需要先对移液枪5156和注射器5153定位，才能在移液枪5156和注射器5153 移动至刮料线
5802位置时，通过刮料线5802将移液枪5156和注射器5153下端残留的液体刮除。
65所示，测距传感器5804设置于刮料线5802和刮料盘5801 旁边。测距传感器5804与刮料线
5802位于同一水平面内。测距传感器5804主要是用来测量移液枪5156下端和注射器5153下端的高度，使5156下端和注射器5153下端的高度与刮料线5802位于同一水平面上，由于移液枪5156和注射器5153在使用过程中，他们的下端会残留有悬挂的液体(例如粘度较大的液滴，可能会发生堵塞)，所以需要刮除移液枪5156和注射器5153下端残留的液体。刮除前需要先对移液枪5156和注射器5153定位，才能在移液枪5156和注射器5153 移动至刮料线
5802位置时，通过刮料线5802将移液枪5156和注射器5153下端残留的液体刮除。
[0835] 如图64所示，称重单元54包括电子秤5402，电子秤5402上方设置有称重托盘5401，称重托盘5401为中空圆柱体结构。中空圆柱体结构便于存放5ml注射器。
[0836] 料筒保温单元59包括保温盒，保温盒底部设置有加热装置。
[0837] 如图66所示，混合单元512包括混合单元安装架5129，混合单元安装架5129上分别设置有混合电机5121和气缸5123。混合电机 5121的输出轴上设置有摆动臂5127。混合电机5121的输出轴上还设置有用于检测混合电机5121转动位置的角度传感器5128。混合单元安装架5129上还设置有用于缓冲和限位摆动臂5127的缓冲组件。缓冲组件为两个。两个缓冲组件分别位于角度传感器5128的两侧。缓冲组件包括缓冲柱5126，缓冲柱5126上设置有缓冲垫5125。摆动臂 5127一端设置有料筒承载部5124。料筒承载部5124中部设置有固定片安装部。固定片5122为L形，L形的拐角部分所在的一端为压靠端，与拐角部分相对的一端为驱动端，铰接部位于压靠端和驱动端之间。固定片安装部通过扭簧与固定片5122的铰接部连接。驱动端与气缸5123的缸杆抵靠。缸杆伸出时，推动驱动端动作带动压靠端处于是避让状态，缸杆缩回时，压靠端处于压靠状态，从而可以将料筒固定于料筒安装孔内。
[0838] 本公开实施例的生物墨汁制备仪500及生物墨汁制备系统在壳层组装及生成生物墨汁的工作过程和工作原理说明如下：
[0839] 1、吸取剪切液步骤
[0840] 1.1、将微球制备设备100中作为混合物收集容器的含有微球与剪切液的混合溶液的50ml离心管摆放至离心管存储单元510；通过机械手5142将50ml离心管盖上塞子。
[0841] 1.2、通过机械手5142抓取配平管存储单元511上的与50ml离心管对应的配平管5111至离心单元51上的相应配平位置；再通过机械手5142将盖好塞子的50ml离心管抓取至离心单元51上，完成离心单元51的配平；然后启动离心单元51，对50ml离心管进行离心；离心结束后，使用机械手5142分别将配平管5111和50ml离心管摆放至相应的位置。
[0842] 1.3、通过机械手5142将50ml离心管的塞子取下，然后将移液枪5156移动至针头存储单元57，进行针头的安装；安装完成后，移动移液枪5156至50ml离心管位置，将剪切液吸取至废液收集单元 56的废液收集瓶内；然后再进行针头的更换，重复上述吸取剪切液和排放剪切液的过程至少三次，完成对剪切液的吸取；最后通过机械手5142从残液吸收安装架5301上抓取吸油海绵5302，机械手5142 将吸油海绵5302伸入50ml离心管中，进一步吸取残留在微球表面的剪切液(如矿物油)。
[0843] 2、清洗微球步骤
[0844] 2.1、更换移液枪5156的针头，将50ml离心管内的混合物转移至15ml离心管内，并通过机械手5142将15ml离心管摆放至离心管存储单元510。
[0845] 2.2、更换移液枪5156的针头，移动移液枪5156至清洗液存储空间5503，吸取一定量的清洗液后，移动移液枪5156至15ml离心管的位置，将清洗液加入15ml离心管中；然后移动移液枪5156至 15ml离心管内，进行抽吸动作，从而使清洗液在15ml离心管内流动，完成对微滴的清洗；通过机械手5142将15ml离心管盖上塞子；通过机械手5142抓取配平管存储单元511上的与15ml离心管对应的配平管至离心单元51的对应位置上；再通过机械手5142将盖好塞子的15ml离心管抓取至离心单元51上，完成离心单元51的配平；然后启动离心单元51，对15ml离心管进行离心；离心结束后，使用机械手5142分别将配平管和15ml离心管摆放至相应的位置；离心完成后15ml离心管内的剪切液、清洗液和微滴进行分层。
[0846] 2.3、通过机械手5142将15ml离心管的塞子取下；更换移液枪 5156的针头，移动移液枪5156至15ml离心管位置，将剪切液吸取至废液收集单元56内排放；更换针头，重复步骤2.3中的吸取剪切液和排放剪切液的过程，完成对剪切液的吸取；最后通过机械手5142 从残液吸收安装架5301上抓取吸油海绵5302，机械手5142将吸油海绵5302伸入15ml离心管中，进一步吸取残留在微球表面的剪切液。
[0847] 2.4、吸取剪切液完成后，移动传感器安装架51007，并启动液面传感器51006对微球和清洗液的分层界面的位置进行检测；当检测到分层界面位置时，更换移液枪5156的针头，并移动移液枪5156至上述分层液面；移动过程中移液枪5156开始一边移动一边抽吸清洗液废液，直到移液枪5156末端到达分层界面处，从而将清洗液废液吸取后排出至废液收集单元56的废液收集瓶。
[0848] 为了使清洗的效果更佳，可以重复步骤2.2至2.4。
[0849] 3、包壳步骤
[0850] 3.1、更换移液枪5156的针头，移动移液枪5156至壳液存储空间，吸取一定量的壳液后，移动移液枪5156至15ml离心管的位置，将壳液加入15ml离心管中；可以静置15ml离心管一段时间(如8 分钟)完成包壳；或者可以采用吹打的方式完成包壳，具体为移动移液枪5156至15ml离心管内，进行抽吸动作，从而使壳液在15ml离心管内流动，完成包壳。
[0851] 3.2、通过机械手5142将15ml离心管盖上塞子；通过机械手5142 抓取配平管存储单元511上的与15ml离心管对应的配平管5111至离心单元51的适当位置上；再通过机械手5142将盖好塞子的15ml 离心管抓取至离心单元51的相应位置上，完成离心单元51的配平；
然后启动离心单元51，对15ml离心管进行离心；离心结束后，使用机械手5142分别将配平管和15ml离心管摆放至相应的位置；移动传感器安装架51007，并启动液面传感器51006对生物砖和残留壳液的分层界面的位置进行检测；当检测到分层界面位置时，更换移液枪 5156的针头，并移动移液枪5156至上述分层液面；移动过程中移液枪5156开始一边移动一边残留壳液，直到移液枪5156末端到达分层界面处，从而将残留壳液吸取后排出至废液收集单元56的废液收集瓶。
然后启动离心单元51，对15ml离心管进行离心；离心结束后，使用机械手5142分别将配平管和15ml离心管摆放至相应的位置；移动传感器安装架51007，并启动液面传感器51006对生物砖和残留壳液的分层界面的位置进行检测；当检测到分层界面位置时，更换移液枪 5156的针头，并移动移液枪5156至上述分层液面；移动过程中移液枪5156开始一边移动一边残留壳液，直到移液枪5156末端到达分层界面处，从而将残留壳液吸取后排出至废液收集单元56的废液收集瓶。
[0852] 3.3、更换移液枪5156的针头，移动移液枪5156至清洗液存储空间5503的位置，吸取一定量的清洗液后，移动移液枪5156至15ml 离心管，将清洗液加入15ml离心管中；然后移动移液枪5156至15ml 离心管内，进行抽吸动作，从而使清洗液在15ml离心管内流动，完成对生物砖的清洗；通过机械手5142将15ml离心管盖上塞子；通过机械手5142抓取配平管存储单元511上的对应的配平管至离心单元51的相应位置上；再通过机械手5142将盖好塞子的15ml离心管抓取至离心单元51上，完成离心单元51的配平；然后启动离心单元 51，对15ml离心管进行离心；离心结束后，使用机械手5142分别将配平管和15ml离心管摆放至相应的位置。
[0853] 3.4、通过机械手5142将15ml离心管的塞子取下；更换移液枪 5156的针头；移动传感器安装架51007，并启动液面传感器51006 对生物砖和清洗液的分层界面的位置进行检测；当检测到分层界面位置时，更换移液枪5156的针头，并移动移液枪5156至上述分层液面；移动过程中移液枪5156开始一边移动一边抽吸清洗液废液，直到移液枪5156末端到达分层界面处，从而将清洗液废液吸取后排出至废液收集瓶。
[0854] 为了保证包壳效果或为了实现多层包壳，可以重复上述步骤3.1 至3.4。
[0855] 4、混合载体材料，形成生物墨汁步骤
[0856] 4.1、通过机械手5142将料筒移动至电子秤5402上的称重托盘 5401，对料筒称重。
[0857] 4.2、更换移液枪5156的针头，移动移液枪5156将15ml离心管中的生物砖转移到料筒中。
[0858] 4.3、通过机械手5142将料筒盖上塞子；通过机械手5142抓取配平管存储单元511上的与料筒对应的配平管至离心单元51的相应位置；再通过机械手5142将盖好塞子的料筒抓取至离心单元51的相应位置上，完成离心单元51的配平；然后启动离心单元51，对料筒进行离心。
[0859] 4.4、通过机械手5142将料筒的塞子取下；更换移液枪5156的针头，移动传感器安装架51007，并启动液面传感器51006对生物砖和清洗液的分层界面的位置进行检测；当检测到分层界面位置时，更换移液枪5156的针头，并移动移液枪5156至上述分层液面；移动过程中移液枪5156开始一边移动一边抽吸清洗液废液，直到移液枪 5156末端到达分层界面处，从而将清洗液废液吸取后排出至废液收集瓶。
[0860] 4.4、通过电子秤5402称取需要添加到注射器5153内载体材料的重量；然后将载体材料添加至注射器5153内；通过注射器保温装置5154对载体材料进行保温，保温温度宜为37℃左右。
[0861] 4.3、通过机械手5142将料筒移动至料筒保温单元59，对料筒内的生物砖进行保温，保温温度宜为37℃左右。
[0862] 4.4、保温结束后，再移动注射器5153至装有生物砖的料筒的位置；通过启动注射器驱动电机5151，注射器驱动电机5151带动滑块 5152移动，滑块5152实现对注射器5153的活塞的移动，从而将注射器5153内的载体材料推入料筒中；更换移液枪5156的针头，移动移液枪5156至料筒内，进行抽吸动作，从而使载体材料在料筒内流动，完成载体材料和生物砖的混合；或者可以采用混合单元512摇动料筒的方式实现载体材料和生物砖的混合。
[0863] 4.5、通过机械手5142将料筒盖上塞子；通过机械手5142抓取配平管存储单元511上的配平管至离心单元51的适当位置；再通过机械手5142将盖好塞子的料筒抓取至离心单元51的适当位置，完成离心单元51的配平；然后启动离心单元51，对料筒进行离心。
[0864] 4.6、通过机械手5142将料筒的塞子取下；更换移液枪5156的针头，移动传感器安装架51007，并启动液面传感器51006对生物墨汁和残留载体材料的分层界面的位置进行检测；当检测到分层界面位置时，更换移液枪5156的针头，并移动移液枪5156至分层液面；移动过程中移液枪5156开始一边移动一边抽取残留载体材料，直到移液枪5156末端到达分层界面处，从而将残留载体材料吸取后排出至废液收集瓶，完成生物墨汁的制备。
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