本发明一种用于生物3d打印机的细胞液存放管，属于细胞液存放管技术领域。
背景技术：
3d生物打印机是一种能够在数字三维模型驱动下，按照增材制造原理定位装配生物材料或细胞单元，制造医疗器械、组织工程支架和组织器官等制品的的装备，与普通3d打印机区别在于所用打印材料，包括细胞、水凝胶、胶原蛋白等多种构筑模拟器官所必须的材料。
生物3d打印其中用到的主要原料之一的细胞以细胞液的形式存放，在生物3d打印机中打印喷头需要与存放细胞液的存放装置相连接，并通过机械挤压方式将细胞送至打印喷头。现有生物3d打印机所用的细胞存放装置较为简单，例如：美国哈佛大学医学院研制的3d打印机所用的细胞存放装置为简单的塑料针筒管，在复杂的生物3d打印环境中，无法排除细胞管内部原因所造成的细胞打印存活率低等原因；并且，当细胞液使用完毕时只可通过人工关闭进行结束打印。
技术实现要素：
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种用于生物3d打印机的细胞液存放管，能有效解决细胞打印存活率低的问题，能随时停止打印过程。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于生物3d打印机的细胞液存放管，包括顶部通气管、步进电机盒、固定扣、内部通气管、细胞管胶塞、细胞管、连接器、固定旋钮、底部通液管、气阀盒、气阀旋转阀、气阀直通管和气阀鹅颈管，所述细胞管为顶部开口的筒状结构，所述细胞管胶塞匹配的盖装在细胞管的顶部，与细胞管配合形成封闭的腔体结构，该腔体结构用于储存细胞液，所述细胞管的底部设置有出液小口，所述连接器设置在出液小口端部，所述固定旋钮的一端固定在连接器上，所述固定旋钮的另一端通过底部通液管与打印机喷头连通，所述细胞管的上部设置有固定扣，所述固定扣的下端固定在细胞管的侧壁上，所述固定扣的上端呈水平板状结构，且位于细胞管胶塞上方，所述步进电机盒设置在固定扣的上端，所述步进电机盒的上侧设置有气阀盒，所述气阀盒内设置气阀旋转阀，所述气阀旋转阀的下端口通过内部通气管与细胞管内腔连通，所述气阀旋转阀的上端口与气阀直通管或气阀鹅颈管连通，其中，所述气阀直通管的一端能与气阀旋转阀的上端口连通，所述气阀直通管的另一端通过顶部通气管与气泵连通，所述气阀鹅颈管的一端能与气阀旋转阀的上端口连通，所述气阀鹅颈管的另一端与外部大气连通，所述气阀旋转阀的旋转部与位于步进电机盒内的步进电机输出端连接，通过步进电机驱动气阀旋转阀在气阀直通管和气阀鹅颈管之间进行连接端口切换。
所述细胞管的外侧设置有半导体制冷片和电加热片，所述细胞管的内腔设置有液位计和温度计，所述步进电机盒内设置有控制器，所述控制器与液位计和温度计之间分别通过液位计信号线和温度计信号管连接在一起，且所述控制器与半导体制冷片、和电加热片和步进电机盒内的步进电机之间均电连接。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：本发明中步进电机作为执行气阀开关操作的执行器，而且采用气阀鹅颈管19结构，不仅可防止细胞管里的细胞液被来自外部的细菌及杂质污染，还可通过旋转控制细胞管内部气压来决定是否打印。本发明中的液位计、温度传感作为感知细胞液的液面高度与温度的工具，并加入了电加热片与半导体制冷片作为调节细胞液温度的执行器。本发明有效解决了细胞打印存活率低的问题，且能随时停止打印过程。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的剖视图。
图3为本发明中气阀旋转阀的外形示意图。
图4为本发明中气阀旋转阀的正视剖面图。
图5为本发明中气阀旋转阀的左视剖面图。
图中：1为顶部通气管、2为步进电机盒、3为固定扣、4为液位计信号线、5为温度计信号管、6为内部通气管、7为细胞管胶塞、8为细胞管、9为半导体制冷片、10为连接器、11为固定旋钮、12为底部通液管、13为气阀盒、14为液位计、15为温度计、16为通气管卡扣、17为气阀旋转阀、18为气阀直通管、19为气阀鹅颈管、20为电加热片。
具体实施方式
如图1～图5所示，本发明一种用于生物3d打印机的细胞液存放管，包括顶部通气管1、步进电机盒2、固定扣3、内部通气管6、细胞管胶塞7、细胞管8、连接器10、固定旋钮11、底部通液管12、气阀盒13、气阀旋转阀17、气阀直通管18和气阀鹅颈管19，所述细胞管8为顶部开口的筒状结构，所述细胞管胶塞7匹配的盖装在细胞管8的顶部，与细胞管8配合形成封闭的腔体结构，该腔体结构用于储存细胞液，所述细胞管8的底部设置有出液小口，所述连接器10设置在出液小口端部，所述固定旋钮11的一端固定在连接器10上，所述固定旋钮11的另一端通过底部通液管12与打印机喷头连通，所述细胞管8的上部设置有固定扣3，所述固定扣3的下端固定在细胞管8的侧壁上，所述固定扣3的上端呈水平板状结构，且位于细胞管胶塞7上方，所述步进电机盒2设置在固定扣3的上端，所述步进电机盒2的上侧设置有气阀盒13，所述气阀盒13内设置气阀旋转阀17，所述气阀旋转阀17的下端口通过内部通气管6与细胞管8内腔连通，所述气阀旋转阀17的上端口与气阀直通管18或气阀鹅颈管19连通，其中，所述气阀直通管18的一端能与气阀旋转阀17的上端口连通，所述气阀直通管18的另一端通过顶部通气管1与气泵连通，所述气阀鹅颈管19的一端能与气阀旋转阀17的上端口连通，所述气阀鹅颈管19的另一端与外部大气连通，所述气阀旋转阀17的旋转部与位于步进电机盒2内的步进电机输出端连接，通过步进电机驱动气阀旋转阀17在气阀直通管18和气阀鹅颈管19之间进行连接端口切换。
所述细胞管8的外侧设置有半导体制冷片9和电加热片20，所述细胞管8的内腔设置有液位计14和温度计15，所述步进电机盒2内设置有控制器，所述控制器与液位计14和温度计15之间分别通过液位计信号线4和温度计信号管5连接在一起，且所述控制器与半导体制冷片、和电加热片20和步进电机盒2内的步进电机之间均电连接。
本发明中步进电机作为执行气阀开关操作的执行器，而且采用气阀鹅颈管19结构，不仅可防止细胞管里的细胞液被来自外部的细菌及杂质污染，还可通过旋转控制细胞管内部气压来决定是否打印。
本发明中的液位计、温度传感作为感知细胞液的液面高度与温度的工具，并加入了电加热片与半导体制冷片作为调节细胞液温度的执行器。
具体实施方式：
下面结合实施例，对本发明进行进一步的说明，以便更为直观的了解该细胞液存放管的原理。
本发明中气阀盒13位于整个细胞管8的顶端，内部设计了简易气阀装置，气阀中有气阀旋转阀17、气阀直通管18及气阀鹅颈管19。其中气阀旋转阀17与步进电机直接相连接，步进电机的旋转可以直接带动气阀旋转阀17的旋转，可以使内部通气管6与顶部通气管1相通或者与外部空气相通，当与顶部通气管1相通时即处于打印工作状态，逆时针旋转90°后与外部空气相连接即处于停止打印状态。
本发明中气阀直通管18为直线型，可连接内部通气管6与顶部通气管1，气阀鹅颈管19采用了鹅颈瓶形状的设计理念，利用弯曲的三维细长空间，使得外部细菌及杂质无法落入细胞管8内部，可隔绝污染。在细胞管8上方的步进电机盒2加入了步进电机与控制电路，步进电机可旋转的一端朝上，与设计的气阀连接，主要由内部的stm32f103单片机控制，当底部液位计14测量的液面过低或者细胞液温度异常时，步进电机旋转至气阀开口，降低细胞管8内部的气压，停止打印；液位计14输出信号通过液位计信号线4传输至步进电机盒2内的控制电路。步进电机位于步进电机盒2内的上方，控制电路位于步进电机盒2内的最底端，步进电机及stm32f103单片机供电线由外部引入。
本发明中从细胞管胶塞7中心插入温度计15，温度计15用于实时测量细胞液的温度，并将温度信息传输至stm32f103单片机，以便驱动外部电加热片20与半导体制冷片9调节温度。其中设计电加热片20与半导体制冷片9配合可调节细胞管内细胞的需求温度，以适应不同种类的打印细胞。
本发明中细胞管8主要是用玻璃管制成，便于与外部电加热片20与半导体制冷片9执行温度调节需求。
本发明中细胞管胶塞7用于隔绝细胞液与外部环境，同时中间可通过液位计14、温度计15与内部通气管6。内部通气管6穿过细胞管胶塞7，下方与细胞管8相通，上方与气阀相连接。
本发明中固定扣3将步进电机盒2与气阀盒13固定在细胞管8上方，连接器10固定于细胞管8下，用于连接底部通液管12与细胞管8，底部通液管12上方固定了通气管卡扣16，并通过固定旋钮11固定在连接器10内，上方细胞液可通过连接器10到达底部通液管12，直至外部连接的打印喷头。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。