CN106824561A - 全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法及装置，控制器对离心机内部的继电器进行控制，伺服电机实驱动推杆拉动盖板，盖板向左移动，从而将离心机的盖板打开，机械抓手抓取一只离心管，将抓取的离心管放入到初始点对应的初始载物框里，传感器发送检测信号检测初始点位置的载物框里是否已经放入了离心管，如果放入了离心管，那么旋转架旋转一个角度，直到所有的离心管被放入到旋转架上，当所有离心管放置完毕，结束角度旋转，推杆推动盖板，离心机的盖板关闭，旋转架慢慢加速旋转，进行离心工作，整个过程减少人力介入到细胞培养环境中，并且能提高离心机对细胞进行离心的工作效率。

Description

全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法及装置

技术领域

本发明涉及细胞培养技术领域，尤其是涉及全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法及装置。

背景技术

在细胞生物学研究领域和生命科学研究领域中，细胞培养是最基本的环节。细胞培养是把细胞在人工环境下，利用营养物质等，将其繁育增殖，并用于“各种目的”的培养过程。

在细胞培养过程中，离心分离装置是实现细胞培养物的固液分离的有效方法，将细胞溶液加入到离心管中，将离心管再转移到离心机中，经过若干分钟，细胞在离心机的牵引下，会聚集在离心管的底部，离心机结束运动后，只要将离心管中的上清液弃掉，此时，离心管中就能分离出细胞。现有技术中的全自动细胞培养系统，对细胞培养物进行分离时，通常是在离心机外壳上加入一个电动按键，通过按动电动按键来打开或者关闭离心机上盖，再通过工作人员逐一将离心管放入到离心机中，离心机在转动过程中，转盘根据设定的转速进行转动，在采用这种方式具备以下缺点：1、需要消耗人力按动按键来打开或者关闭上盖；2、在全自动细胞培养系统中，需要工作人员一直在装置旁进行等待培养液的配置，然后再逐一将装有培养液的离心管放入到离心机中，再按动电动按键来关闭离心机上盖，人为放置带有培养液的离心管会很容易介入一些不必要的杂质污染培养液，无法保证细胞的培养环境；3、如果工作人员没有及时按动电动按键，很容易导致整个培养系统的工作崩溃，工作效率极低；4、转盘根据转速转动过程中，当需要停止时，转盘还会由于惯性继续运动直到停止。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无需人力操作、工作效率高的全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法及装置。

全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法，所述离心机的旋转架上包括若干载物框，所述载物框的数量定为N，所需要放入离心机载物框里的离心管的数量为n，且n≤N，将其中一个载物框设定为初始载物框，所述初始载物框所处位置设定为初始点，所述控制方法包括以下步骤：

(1)、控制器对离心机内部的继电器进行控制，当继电器呈高电平状态时，此时伺服电机实现转动并驱动推杆，推杆拉动盖板，盖板侧面的丝杆在滑轨上向左移动，从而将离心机的盖板打开；

(2)、当离心机上的盖板向左移动到离心机处于完全打开状态时，此时伺服电机控制盖板停止运动，并发送信号到机械抓手；

(3)、机械抓手接收到信号，抓取一只离心管，将抓取的离心管放入到初始点对应的初始载物框里；

(4)、传感器发送检测信号检测初始点位置的载物框里是否已经放入了离心管，如果检测到已经放入了离心管，那么伺服伺服电机就控制旋转架旋转一个角度，所述旋转角度为360/N,旋转360/N度后，下一个载物框旋转到初始点的位置上，并返回步骤(3)继续执行动作，直到所有的离心管被放入到旋转架上；如果传感器检测到初始点位置的载物框里没有放入离心管，那么可能系统出现错误，传感器将检测结果返回给控制器，控制器显示错误代码；

(5)、当所有离心管放置完毕，机械抓手发送一个信号给伺服电机，伺服电机停止对旋转架的控制，结束角度旋转；

(6)、控制器对离心机内部的继电器进行控制，当继电器呈低电平状态时，伺服电机实现转动并驱动推杆，推杆推动盖板，盖板上的丝杆在滑轨上向右移动，离心机的盖板关闭，离心机开始进行离心工作；

(7)、伺服电机根据所设转速驱动旋转架慢慢加速旋转，经过时间t后，伺服电机进行匀减速运动，使旋转架减速旋转的速度与离心管中培养液减速运动的速度保持一致，直到第n支离心管所对应的载物框在初始点位置上停止，离心结束；

(8)、传感器发送信号到控制器，此时控制器对离心机内部的继电器进行控制并离心机的盖板打开，机械抓手取出初始点位置上的离心管，伺服电机制旋转架按照旋转角度为360/N度旋转，每旋转一个角度，机械抓手取出一支离心管。本发明的有益效果是：在全自动细胞培养系统中，不需要按动电动按键来打开或者关闭离心机的盖板，直接通过控制器智能控制使盖板根据需要进行打开或者关闭，减少人力；通过伺服电机控制旋转架，机械抓手抓取离心管，并逐一将离心管放入到离心机中，可以实现无论有多少支离心管，只要离心管的数量少于或者等于载物框的数量，这些离心管都能依次有序的放入到离心机里，减少人力介入到细胞培养环境中，不会污染离心管中的培养液，并且能提高离心机对细胞进行离心的工作效率；通过加速运动对离心管中的培养液进行离心后，伺服电机控制旋转架进行匀减速运动，并使旋转架速度和培养液运动速度保持一致，这样可以避免旋转架一旦停止运动，培养液由于惯性运动从离心管中洒出，弄脏细胞培养系统；将伺服电机的启动和停止都固定在一个初始点上，这样离心结束，最后一支离心管仍然停在初始点上，便于机械抓手将离心管取出，不会出现漏取。

用于执行全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法的装置，包括离心机本体、控制器、若干离心管以及机械抓手，所述离心机本体包括离心机壳体、盖在离心机壳体上的盖板、用于定位盖板运动情况的定位装置以及设置在离心机壳体内的离心机构，所述定位装置包括分别安装在离心机壳体朝上开口两侧的滑轨、分别设置在盖板两侧并使盖板在滑轨上滑动的丝杆、设置在盖板尾端用于推动盖板滑动的推杆、与控制器电连接的继电器以及与继电器电连接的驱动模块。

作为优先，所述离心机构包括旋转架、设置在旋转架上并用于放置离心管的若干载物框、与旋转架转动连接的传动轴以及通过传动轴带动旋转架旋转的伺服电机，机械抓手将离心管放入到载物框中，伺服电机带动旋转架旋转，从而对培养液进行离心。

作为优先，在离心机的壳体内表面并靠近初始载物框所在位置设置有传感器，所述传感器为光电传感器，通过光电传感器发送光信号来检测初始点上的载物框是否装有离心管，并通过光电传感器来定位离心管旋转的初始点。

作为优先，步骤(7)中的时间t是根据伺服电机的加速的转速所设。

附图说明

图1为本发明全自动细胞培养系统中的智能离心机装置的结构示意图；

如图所示：1、推杆；2、盖板；3、滑轨；4、壳体；5、传动轴；6、旋转架；7、载物框；8、伺服电机；9、离心管。

具体实施方式

以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述发明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本发明保护范围并不受限于该具体实施方式。

全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法，所述离心机的旋转架6上包括若干载物框7，所述载物框7的数量定为N，所需要放入离心机载物框7里的离心管9的数量为n，且n≤N，将其中一个载物框设定为初始载物框，所述初始载物框所处位置设定为初始点，所述控制方法包括以下步骤：

(1)、控制器对离心机内部的继电器进行控制，当继电器呈高电平状态时，此时伺服伺服电机8实现转动并驱动推杆1，推杆1拉动盖板2，盖板2侧面的丝杆在滑轨3上向左移动，从而将离心机的盖板2打开；

(2)、当离心机上的盖板2向左移动到离心机处于完全打开状态时，此时伺服电机8控制盖板2停止运动，并发送信号到机械抓手；

(3)、机械抓手接收到信号，抓取一只离心管9，将抓取的离心管9放入到初始点对应的初始载物框里；

(4)、传感器发送检测信号检测初始点位置的载物框里是否已经放入了离心管9，如果检测到已经放入了离心管9，那么伺服电机8就控制旋转架6旋转一个角度，所述旋转角度为360/N,旋转360/N度后，下一个载物框7旋转到初始点的位置上，并返回步骤(3)继续执行动作，直到所有的离心管9被放入到旋转架6上；如果传感器检测到初始点位置的载物框里没有放入离心管9，那么可能系统出现错误，传感器将检测结果返回给控制器，控制器显示错误代码；

(5)、当所有离心管9放置完毕，机械抓手发送一个信号给伺服电机8，伺服电机8停止对旋转架6的控制，结束角度旋转；

(6)、控制器对离心机内部的继电器进行控制，当继电器呈低电平状态时，伺服电机8实现转动并驱动推杆1，推杆1推动盖板2，盖板2上的丝杆在滑轨3上向右移动，离心机的盖板2关闭，离心机开始进行离心工作；

(7)、伺服电机8根据所设转速驱动旋转架6慢慢加速旋转，经过时间t后，伺服电机8进行匀减速运动，离心管9中的液体流速传感器持续检测离心管9中培养液的转动速度，并将培养液旋转的速度值传递给伺服电机8，伺服电机根据培养液旋转速度值来调节旋转架6的速度，使旋转架减速旋转的速度与离心管9中培养液减速运动的速度保持一致，直到第n支离心管9所对应的载物框7在初始点位置上停止，离心结束；

(8)、传感器发送信号到控制器，此时控制器对离心机内部的继电器进行控制并离心机的盖板2打开，机械抓手取出初始点位置上的离心管9，伺服电机8控制旋转架6按照旋转角度为360/N度旋转，每旋转一个角度，机械抓手取出一支离心管9。

如图1所示，用于执行全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法的装置，包括离心机本体、控制器、若干离心管9以及机械抓手，所述离心机本体包括离心机壳体4、盖在离心机壳体4上的盖板2、用于定位盖板2运动情况的定位装置以及设置在离心机壳体4内的离心机构，所述定位装置包括分别安装在离心机壳体4朝上开口两侧的滑轨3、分别设置在盖板2两侧并使盖板2在滑轨3上滑动的丝杆、设置在盖板2尾端用于推动盖板2滑动的推杆1、与控制器电连接的继电器以及与继电器电连接的驱动模块。

作为优先，所述离心机构包括旋转架6、设置在旋转架6上并用于放置离心管9的若干载物框7、与旋转架6转动连接的传动轴5以及通过传动轴5带动旋转架6旋转的伺服电机8。

作为优先，在离心机的壳体4内表面并靠近初始载物框所在位置设置有传感器，所述传感器为光电传感器。

作为优先，步骤(7)中的时间t是根据伺服电机8的加速的转速所设。

Claims (5)

1.全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法，其特征在于：所述离心机的旋转架(6)上包括若干载物框(7)，所述载物框(7)的数量定为N，所需要放入离心机载物框(7)里的离心管(9)的数量为n，且n≤N，将其中一个载物框(7)设定为初始载物框，所述初始载物框所处位置设定为初始点，所述控制方法包括以下步骤：

(1)、控制器对离心机内部的继电器进行控制，当继电器呈高电平状态时，此时伺服电机(8)实现转动并驱动推杆(1)，推杆(1)拉动盖板(2)，盖板(2)侧面的丝杆在滑轨(3)上向左移动，从而将离心机的盖板(2)打开；

(2)、当离心机上的盖板(2)向左移动到离心机处于完全打开状态时，此时伺服电机(8)控制盖板(2)停止运动，并发送信号到机械抓手；

(3)、机械抓手接收到信号，抓取一只离心管(9)，将抓取的离心管(9)放入到初始点对应的初始载物框里；

(4)、传感器发送检测信号检测初始点位置的载物框里是否已经放入了离心管(9)，如果检测到已经放入了离心管(9)，那么伺服电机(8)就控制旋转架(6)旋转一个角度，所述旋转角度为360/N,旋转360/N度后，下一个载物框(7)旋转到初始点的位置上，并返回步骤(3)继续执行动作，直到所有的离心管(9)被放入到旋转架(6)上的载物框(7)里；如果传感器检测到初始点位置的载物框里没有放入离心管(9)，那么可能系统出现错误，传感器将检测结果返回给控制器，控制器显示错误代码；

(5)、当所有离心管(9)放置完毕，机械抓手发送一个信号给伺服电机(8)，伺服电机(8)停止对旋转架(6)的控制，结束角度旋转；

(6)、控制器对离心机内部的继电器进行控制，当继电器呈低电平状态时，伺服电机(8)实现转动并驱动推杆(1)，推杆(1)推动盖板(2)，盖板(2)上的丝杆在滑轨(3)上向右移动，离心机的盖板(2)关闭，离心机开始进行离心工作；

(7)、伺服电机(8)根据所设转速驱动旋转架(6)慢慢加速旋转，经过时间t后，伺服电机(8)进行匀减速运动，使旋转架(6)减速旋转的速度与离心管(9)中培养液减速运动的速度保持一致，直到第n支离心管(9)所对应的载物框(7)在初始点位置上停止，离心结束；

(8)、传感器发送信号到控制器，此时控制器对离心机内部的继电器进行控制并离心机的盖板(2)打开，机械抓手取出初始点位置上的离心管(9)，伺服电机(8)控制旋转架(6)按照旋转角度为360/N度旋转，每旋转一个角度，机械抓手取出一支离心管(9)。

2.根据权利要求1所述的全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法，其特征在于：步骤(7)中的时间t是根据伺服电机(8)的加速时的转速所设。

3.用于执行权利要求1所述的全自动细胞培养系统中的智能离心机控制方法的装置，其特征在于：包括离心机本体、控制器、若干离心管(9)以及机械抓手，所述离心机本体包括离心机壳体(4)、盖在离心机壳体(4)上的盖板(2)、用于定位盖板(2)运动情况的定位装置以及设置在离心机壳体(4)内的离心机构，所述定位装置包括分别安装在离心机壳体(4)朝上开口两侧的滑轨(3)、分别设置在盖板(2)两侧并使盖板(2)在滑轨(3)上滑动的丝杆、设置在盖板(2)尾端用于推动盖板(2)滑动的推杆(1)、与控制器电连接的继电器以及与继电器电连接的驱动模块。

4.根据权利要求3所述的全自动细胞培养系统中的智能离心机装置，其特征在于：所述离心机构包括旋转架(6)、设置在旋转架(6)上并用于放置离心管(9)的若干载物框(7)、与旋转架(6)转动连接的传动轴(5)以及通过传动轴(5)带动旋转架(6)旋转的伺服电机(8)。

5.根据权利要求3所述的全自动细胞培养系统中的智能离心机装置，其特征在于：在离心机的壳体(4)内表面并靠近初始载物框所在位置设置有传感器，所述传感器为光电传感器。