CN109507004A - 一种自然沉降细胞制片染色工作站控制方法及系统 - Google Patents
一种自然沉降细胞制片染色工作站控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自然沉降细胞制片染色工作站控制方法，包括如下步骤：S1、所有电机和加液泵回归原点位置；S2、上位机传送制片程序给染色工作站；S3、染色工作站执行制片程序，完成全自动取样、清洗、染色和制片的过程；执行完一个制片程序后，转步骤S1继续工作。其系统包括微控制器、传感器、报警器、驱动电路、蓝牙模块、上位机，能够实现所述方法，实现染色工作站的全自动，提高细胞制片效率。
Description
技术领域
本发明涉及细胞制片技术领域，特别涉及一种自然沉降细胞制片染色工作 站控制方法及系统。
背景技术
病理学液基薄层细胞检测技术是一种筛查宫颈癌的有效手段，自然沉降式 细胞制片技术更是其前沿领域。自然沉降式细胞制片技术的基本原理是利用梯 度分离和液基技术，将有代表性的细胞自然沉降转移到载玻片上，再经过染色， 形成细胞形态自然、分布均匀、单层平铺、背景干净、颜色分明、结构清晰的 细胞片，以便研究人员能清晰地观察研究。
现有的自然沉降式细胞制片技术通常由人工完成取样、清洗、染色等诸多 步骤，导致效率低下。
申请公布号为CN105300773A、申请公布日为2016年02月03日的中国 专利公开了一种液基细胞自动染色制片机，包括安装底座，安装底座上端面设 有染色板，染色板上设有个制片染色舱；安装底座后侧垂直设有一个垂直设置 的垂直侧座，垂直侧座上方设有一个水平左右运动的左右移动臂，左右移动臂 的下方且位于制片染色舱正上方设有一个加液针，加液针与注射泵连通。制片 染色舱从左往右设有若干排试管安装孔组，每组试管安装孔组从前往后设有若 干个用于插入试管的试管安装孔，加液针包括一根与注射泵连通且垂直设置总 出液针，总出液针的下端分流沿前后方向设有与每组试管安装孔数量相同且位 置相对应的子出液针。
现有技术的不足之处在于，在制片之前需要将试管中的细胞液倒入到细胞 涂片器中，当细胞在清洗液中自然沉降后，使得细胞粘附于载玻片上，即制作 带有细胞的载玻片。然后利用清洗液对细胞进行清洗，并将清洗液抽离。再通 过上述液基细胞自动染色制片机，对载玻片上的细胞进行自动染色。也就是说， 需要人工制作多个带有细胞的载玻片，然后再统一将这些载玻片放置于上述液 基细胞自动染色制片机中，进行染色。操作过程仍然比较繁复，效率低下，因 此，对操作过程进行自动控制是亟待解决的问题。
发明内容
本发明就是为了解决自然沉降细胞制片染色工作站的控制方法和系统，通过 对取样、清洗、染色和制片过程的控制，实现染色工作站的全自动，提高细胞 制片效率。
为实现上述发明目的，本发明采取以下技术方案：
一种自然沉降细胞制片染色工作站控制方法，包括如下步骤：
S1、所有电机和加液泵回归原点位置；
S2、上位机传送制片程序给染色工作站；
S3、染色工作站执行制片程序，完成全自动取样、清洗、染色和制片的过 程；执行完一个制片程序后，转步骤S1继续工作。
优选地，步骤S2中，上位机传送制片程序给染色工作站过程中，进行进度 检查，直至传送完成，才开始进入步骤S3。
优选地，步骤S3中，所述染色工作站执行制片程序，包括以下过程：样本 转移过程、苏木素染色过程、缓冲液清洗过程、EAOG染色过程、酒精清洗过 程、错误信息判断过程。
优选地，所述样本转移过程，包括如下步骤：
S11、控制移动部件抓取加样枪头；
S12、将所述加样枪头移动到样品保存瓶位置，对样品进行混匀，并抽取样 品；
S13、将所述加样枪头移动到制片仓位置，将样品转移到制片仓；
S14、所述加样枪头移动到弃管位置，丢弃加样枪头。
优选地，所述苏木素染色过程，包括如下步骤：
S21、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的苏木素染液加到制片仓；
S22、根据设定时间等待苏木素染色完成；
S23、通过加液枪头将一定量的缓冲液加到制片仓进行清洗；
S24、开启真空泵，将制片仓内的缓冲液抽吸干净。
优选地，所述缓冲液清洗过程，包括如下步骤：
S31、设定清洗次数；
S32、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的缓冲液加到制片仓；
S33、开启真空泵，将制片仓内的缓冲液抽吸干净；
S34、判断清洗次数是否满足，若不是，转步骤S32；若是，则结束。
优选地，所述EAOG染色过程，包括如下步骤：
S41、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的EAOG染液加到制片仓；
S42、根据设定时间等待EAOG染色完成；
S43、通过加液枪头将一定量的酒精加到制片仓进行清洗；
S44、开启真空泵，将制片仓内的液体抽吸干净。
优选地，所述酒精清洗过程，包括如下步骤：
S51、设定清洗次数；
S52、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的酒精加到制片仓；
S53、开启真空泵，将制片仓内的液体抽吸干净；
S54、判断清洗次数是否满足，若不是，转步骤S52；若是，则结束。
优选地，所述过程同时驱动N个枪头，或所述过程重复M次，其中，M、N 是大于等于1的正整数。
优选地，所述错误信息判断过程，包括如下步骤：
S61、检测传感器状态；
S62、判断是否出现严重故障，若是，转S65；若不是，进入下一步；
S63、判断是否出现警示故障，若不是，转S61；若是，进入下一步；
S64、声光报警，并将警示信息传送给上位机提示用户，转S61；
S65、退出制片程序，声光报警，并把错误信息传送给上位机提示用户。
为实现上述发明目的，本发明还采取以下技术方案：
一种自然沉降细胞制片染色工作站控制系统，包括微控制器、传感器、报 警器、驱动电路、蓝牙模块、上位机，所述系统能够实现权利要求1-10任一 一项所述方法，所述传感器包括电机与加液泵的原点位置传感器，所述驱动电 机包括加液泵驱动电路、垂直电机驱动电路、前后电机驱动电路、水平电机驱 动电路、翻转电机驱动电路，所述上位机通过蓝牙模块与所述微控制器进行信 息传输，所述微控制器用于对驱动电路发送驱动信号，控制报警器是否报警， 检测所述传感器的状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过控制染色工作站自动取样、清洗、染色和制片过程，实现染色 工作站工作过程自动控制，既减少了人工操作可能产生的污染，又提高制片效 率。
进一步地，通过设置清洗次数与染色时间，针对不同的需要实现相应地控 制。
进一步地，利用传感器随时检测工作站各电机状态，能够及时发现问题并 进行处理。
附图说明
图1是本发明实施例的主控制流程示意图；
图2是本发明实施例的样本转移过程流程示意图；
图3是本发明实施例的苏木素染色过程流程示意图；
图4是本发明实施例的缓冲液清洗过程流程示意图；
图5是本发明实施例的EAOG染色过程流程示意图；
图6是本发明实施例的酒精清洗过程流程示意图；
图7是本发明实施例的错误信息判断过程流程示意图；
图8是本发明实施例的自然沉降细胞制片染色工作站的控制系统示意图；
图9是本发明实施例的自然沉降细胞制片染色工作站的结构示意图。
具体实施方式
具体实施例一
本实施例针对一个自然沉降细胞制片染色制片控制方法进行说明。
一种自然沉降细胞制片染色工作站控制方法，包括如下步骤：
S1、所有电机和加液泵回归原点位置；
S2、上位机传送制片程序给染色工作站；
S3、染色工作站执行制片程序，完成全自动取样、清洗、染色和制片的 过程；执行完一个制片程序后，转步骤S1继续工作。
根据以上控制方法，染色工作站一直处理工作状态或工作准备状态。
具体地，步骤S2中，上位机传送制片程序给染色工作站过程中，进行 进度检查，如果传送未完成，则染色工作站一直检测，直至传送完成，才 开始进入步骤S3。
具体地，步骤S3中，制片程序包括样本转移程序、苏木素染色程序、 缓冲液清洗程序、EAOG染色程序、酒精清洗程序、错误信息判断程序，染 色工作站执行相应程序时，分别完成相应地执行过程。
样本转移过程，包括如下步骤：
S11、控制移动部件抓取加样枪头；
S12、将所述加样枪头移动到样品保存瓶位置，对样品进行混匀，并抽 取样品；
S13、将所述加样枪头移动到制片仓位置，将样品转移到制片仓；
S14、所述加样枪头移动到弃管位置，丢弃加样枪头。
苏木素染色过程，包括如下步骤：
S21、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的苏木素染液加到制 片仓；
S22、根据设定时间等待苏木素染色完成；
S23、通过加液枪头将一定量的缓冲液到制片仓进行清洗；
S24、开启真空泵，将制片仓内的缓冲液抽吸干净。
缓冲液清洗过程，包括如下步骤：
S31、设定清洗次数；
S32、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的缓冲液加到制片仓；
S33、开启真空泵，将制片仓内的缓冲液抽吸干净；
S34、判断清洗次数是否满足，若不是，转步骤S32；若是，则结束。
EAOG染色过程，包括如下步骤：
S41、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的EAOG染液加到制片 仓；
S42、根据设定时间等待EAOG染色完成；
S43、通过加液枪头将一定量的酒精加到制片仓进行清洗；
S44、开启真空泵，将制片仓内的液体抽吸干净。
酒精清洗过程，包括如下步骤：
S51、设定清洗次数；
S52、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的酒精加到制片仓；
S53、开启真空泵，将制片仓内的液体抽吸干净；
S54、判断清洗次数是否满足，若不是，转步骤S52；若是，则结束。
错误信息判断过程，包括如下步骤：
S61、检测传感器状态；
S62、判断是否出现严重故障，若是，转S65；若不是，进入下一步；
S63、判断是否出现警示故障，若不是，转S61；若是，进入下一步；
S64、声光报警，并将警示信息传送给上位机提示用户，转S61；
S65、退出制片程序，声光报警，并把错误信息传送给上位机提示用户。
错误信息的判断，在整个制片过程中一直进行，当有严重故障出现时， 停机进行处理，但对于不严重的故障，只是在上位机中出现提示，操作人 员根据具体情况进行处理。
以上过程执行中，操作人员可以随时根据染色工作站工作情况，进行人 工控制。
实际工作中，为了提高效率，在每个过程中同时驱动N个枪头，执行相 同的工作，实现同时对N个载玻片的制片。
对于制片过程，反复M次操作，实现M个载玻片的制片。
如同时驱动N个枪头，反复M次操作，就可以实现N*M个载玻片的制片， 极大地提高制片效率。其中N、M是大于1的正整数。
相应地，染色工作站设置有N*M个加样枪头，N*M个保存瓶，N*M个制 片仓，N个弃管位，
具体实施例二
本实施例针对同时驱动4个枪头，重复6制片次操作，一次实现24个 自然沉降细胞制片染色制片控制进行说明。以此类推。
一种自然沉降细胞制片染色工作站控制方法，包括如下步骤：
S1、所有电机和加液泵回归原点位置；
S2、上位机传送制片程序给染色工作站；
S3、染色工作站执行制片程序，所述制片程序包括6次执行全自动取样、 清洗、染色和制片的过程；执行完一个制片程序后，转步骤S1继续工作。
具体地，步骤S3中，制片程序包括6次执行样本转移程序、苏木素染 色程序、缓冲液清洗程序、EAOG染色程序、酒精清洗程序的过程。相应地， 工作站设置有
样本转移过程，包括如下步骤：
A11、设样本转移次数i＝1；
A12、控制移动部件到第i排枪头位置抓取同一排的四个加样枪头；
A13、将所述四个加样枪头同时移动到样品第i排的四个保存瓶位置，分 别对样品进行混匀，并分别抽取一定量的样品；
A14、将所述四个加样枪头移动到第i排制片仓位置，将样品分别转移到 四个制片仓；
A15、所述四个加样枪头移动到四个弃管位置，丢弃全部加样枪头；
A16、对样本转移次数i加1；
A17、判断样本转移次数i是否大于6，如否，转A12；如是，进入下一步；
A18、结束。
苏木素染色过程，包括如下步骤：
A21、设苏木素染色次数i＝1；
A22、将四个加液枪头移动到制片仓第i排位置，分别将一定量的苏木素 染液加到四个制片仓；
A23、根据设定时间等待苏木素染色完成；
A24、通过四个加液枪头，将一定量的缓冲液分别加到四个制片仓进行 清洗；
A25、开启真空泵，将四个制片仓内的缓冲液抽吸干净；
A26、对苏木素染色次数i加1；
A27、判断苏木素染色次数i是否大于6，如否，转A22；如是，进入下一 步；
A28、结束。
缓冲液清洗过程，包括如下步骤：
A31、设缓冲液清洗过程次数i＝1；
A32、设每个清洗过程中的清洗次数j＝1；
A33、将四个加液枪头移动到制片仓第i排位置，并将一定量的缓冲液分 别加到四个制片仓；
A34、开启真空泵，将四个制片仓内的缓冲液抽吸干净；
A35、对清洗次数j加1；
A36、判断清洗次数是否等于程序设定的次数，若否，转步骤A32；若是， 则结束；
A37、对缓冲液清洗过程次数i加1；
A38、判断缓冲液清洗过程i是否大于6，如否，转A31；如是，进入下一 步；
A39、结束。
EAOG染色过程，包括如下步骤：
A41、设EAOG染色次数i＝1；
A42、将四个加液枪头移动到制片仓第i排位置，分别将一定量的EAOG 染液加到四个制片仓；
A43、根据设定时间等待EAOG染色完成；
A44、通过四个加液枪头，将一定量的酒精分别加到四个制片仓进行清 洗；
A45、开启真空泵，将四个制片仓内的液体抽吸干净；
A46、对EAOG染色次数i加1；
A47、判断EAOG染色次数i是否大于6，如否，转A22；如是，进入下一步；
A48、结束。
酒精清洗过程，包括如下步骤：
A51、设酒精清洗过程次数i＝1；
A32、设每个清洗过程中的清洗次数j＝1；
A33、将四个加液枪头移动到制片仓第i排位置，并将一定量的酒精分别 加到四个制片仓；
A34、开启真空泵，将四个制片仓内的酒精抽吸干净；
A35、对清洗次数j加1；
A36、判断清洗次数是否等于程序设定的次数，若否，转步骤A32；若是， 则结束；
A37、对酒精清洗过程次数i加1；
A38、判断酒精清洗过程i是否大于6，如否，转A31；如是，进入下一步；
A39、结束。
具体实施例三
一种自然沉降细胞制片染色工作站控制系统，包括微控制器、传感器、 报警器、驱动电路、蓝牙模块、上位机，所述传感器包括电机与加液泵的 原点位置传感器，采用光电传感器或霍尔器件，用于反映四个柱塞泵和四 路步进电机的原点位置；所述驱动电路包括加液泵驱动电路、垂直电机驱动 电路、前后电机驱动电路、水平电机驱动电路、翻转电机驱动电路，优选 地采用A3979SLPTR芯片，用于控制四个柱塞泵和四路步进电机的运行。
所述上位机通过蓝牙模块与所述微控制器进行信息传输，所述微控制器 包括32位微控制器，用于对驱动电路发送驱动信号，控制报警器是否报警， 检测所述传感器的状态。
优选地，选用性价比高、I/O口资源丰富的STM32F103VBT6微控制器。
报警器包括LED灯、蜂鸣器，用于反应整个系统的运行和报警状态。 微控制器采用其内部的定时器资源来完成对电机的控制，对不同种类或不 同速度的电机可以采用不同的加减速方案。
具体实施例四
一种自然沉降细胞制片染色工作站，包括机体和控制系统；机体1上 沿水平方向依次设置有试样放置模块7、制片模块10、废液收集模块9、 去管模块16、旋转驱动组件；所述试样放置模块7和制片模块10上方设 置有机械手操作模块2，所述机械手操作模块2上连接有输液针、废液针 以及用于套接取样管的接头；所述机械手操作模块2上连接有平移驱动组 件和升降驱动组件；且所述平移驱动组件带动机械手操作模块2沿着试样 放置模块7和制片模块10的连线方向往复运动，所述升降驱动组件带动机 械手操作模块2沿着竖直方向往复运动；试样放置模块7包括搁置板和多 个开设于搁置板上的插入槽；所述机械手操作模块移动后，其上接头与所 述插入槽对应。
试样放置模块7上设有用于放置取样管的存管筒；机械手操作模块2 对应存管筒向下运动，存管筒内的取样管套接于接头外部。
制片模块10包括底板和设置于底板上的细胞涂片器；所述细胞涂片器 包括基座、插设于基座上的载玻片、固定于基座上且端部与载玻片抵触的 制片仓以及设置于制片仓内的过滤杯，所述过滤杯搁置于所述制片仓的顶 部，制片模块10底部设置有收集盘1011。
废液收集模块9包括多个对应机械手操作模块2设置的废液槽91，所 述废液槽91通过连接管连接有废液收集箱92。
制片模块10位于试样放置模块7和去管模块16之间；去管模块16 包括竖板和固定于竖板顶部的限位卡接板，所述限位卡接板自一侧边向内 凹陷形成有卡口，所述接头移动后进入卡口。
机械手操作模块2包括壳体21和一端插设于壳体21内的升降部22； 壳体21连接于平移驱动组件上，升降部22连接于升降驱动组件上。
旋转驱动组件用于驱动制片模块10中的底板同步转动。
控制系统控制机械手、平移驱动组件、升降驱动组件、旋转驱动组件 完成染色工作站的全自动取样、清洗、染色和制片的全过程。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述 的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明 的保护范围。
Claims (11)
1.一种自然沉降细胞制片染色工作站控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、所有电机和加液泵回归原点位置；
S2、上位机传送制片程序给染色工作站；
S3、染色工作站执行制片程序，完成全自动取样、清洗、染色和制片的过程；执行完一个制片程序后，转步骤S1继续工作。
2.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于：步骤S2中，上位机传送制片程序给染色工作站过程中，进行进度检查，直至传送完成，才开始进入步骤S3。
3.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于：步骤S3中，所述染色工作站执行制片程序，包括以下过程：样本转移过程、苏木素染色过程、缓冲液清洗过程、EAOG染色过程、酒精清洗过程、错误信息判断过程。
4.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于：所述样本转移过程，包括如下步骤：
S11、控制移动部件抓取加样枪头；
S12、将所述加样枪头移动到样品保存瓶位置，对样品进行混匀，并抽取样品；
S13、将所述加样枪头移动到制片仓位置，将样品转移到制片仓；
S14、所述加样枪头移动到弃管位置，丢弃加样枪头。
5.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于：所述苏木素染色过程，包括如下步骤：
S21、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的苏木素染液加到制片仓；
S22、根据设定时间等待苏木素染色完成；
S23、通过加液枪头将一定量的缓冲液加到制片仓进行清洗；
S24、开启真空泵，将制片仓内的缓冲液抽吸干净。
6.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于：所述缓冲液清洗过程，包括如下步骤：
S31、设定清洗次数；
S32、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的缓冲液加到制片仓；
S33、开启真空泵，将制片仓内的缓冲液抽吸干净；
S34、判断清洗次数是否满足，若不是，转步骤S32；若是，则结束。
7.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于：所述EAOG染色过程，包括如下步骤：
S41、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的EAOG染液加到制片仓；
S42、根据设定时间等待EAOG染色完成；
S43、通过加液枪头将一定量的酒精加到制片仓进行清洗；
S44、开启真空泵，将制片仓内的液体抽吸干净。
8.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于：所述酒精清洗过程，包括如下步骤：
S51、设定清洗次数；
S52、将加液枪头移动到制片仓位置，并将一定量的酒精加到制片仓；
S53、开启真空泵，将制片仓内的液体抽吸干净；
S54、判断清洗次数是否满足，若不是，转步骤S52；若是，则结束。
9.根据权利要求4-8任一一项所述控制方法，其特征在于：所述过程同时驱动N个枪头，或所述过程重复M次，其中，M、N是大于等于1的正整数。
10.根据权利要求3所述控制方法，其特征在于：所述错误信息判断过程，包括如下步骤：
S61、检测传感器状态；
S62、判断是否出现严重故障，若是，转S65；若不是，进入下一步；
S63、判断是否出现警示故障，若不是，转S61；若是，进入下一步；
S64、声光报警，并将警示信息传送给上位机提示用户，转S61；
S65、退出制片程序，声光报警，并把错误信息传送给上位机提示用户。
11.一种自然沉降细胞制片染色工作站控制系统，包括微控制器、传感器、报警器、驱动电路、蓝牙模块、上位机，所述系统能够实现权利要求1-10任一一项所述方法，所述传感器包括电机与加液泵的原点位置传感器，所述驱动电机包括加液泵驱动电路、垂直电机驱动电路、前后电机驱动电路、水平电机驱动电路、翻转电机驱动电路，所述上位机通过蓝牙模块与所述微控制器进行信息传输，所述微控制器用于对驱动电路发送驱动信号，控制报警器是否报警，检测所述传感器的状态。
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