CN111004707A - 干细胞收集控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及干细胞收集控制系统及其控制方法，该系统包括控制器、执行装置、蠕动泵组件以及传感器组件，执行装置、蠕动泵组件以及传感器组件与控制器连接，控制器，用于输出控制信号；执行装置，用于根据控制信号进行工作，以带动蠕动泵组件至指定位置；蠕动泵组件，用于根据控制信号以进行细胞的吸取；传感器组件，用于检测执行装置是否到达指定位置以及蠕动泵组件是否吸取完细胞，并形成输入信号输入控制器；传感器组件还包括用于检测执行装置是否到达指定位置的光电传感器、位置传感器以及用于检测细胞所在的液面高度的超声波传感器。本发明实现自动控制执行装置以及蠕动泵组件，以完成细胞的自动收集，提高细胞收集效率，降低污染概率。

Description

干细胞收集控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及细胞收集控制系统，更具体地说是指干细胞收集控制系统及其控制方法。

背景技术

干细胞培养在T175培养皿中完成，细胞从培养瓶的内壁上剥离下时用移液枪把消化终止液加入培养皿，使细胞终止消化，最后把培养瓶中的细胞悬收集到离心瓶，进行离心提取。干细胞培养到收获的过程中将有两百多瓶的T175培养瓶细胞需要进行收集。传统的收集方式为人工收集，但是人工收集细胞容易出现差错，且耗时长，另外人工收集细胞容易产生污染，导致细胞制备成功率低。

因此，有必要设计一种新的系统，实现自动控制执行装置以及蠕动泵组件，以完成细胞的自动收集，提高细胞收集效率，降低污染概率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供干细胞收集控制系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：干细胞收集控制系统，包括控制器、执行装置、蠕动泵组件以及传感器组件，所述执行装置、蠕动泵组件以及传感器组件分别与所述控制器连接，所述控制器，用于输出控制信号；所述执行装置，用于根据所述控制信号进行工作，以带动蠕动泵组件至指定位置；所述蠕动泵组件，用于根据所述控制信号以进行细胞的吸取；所述传感器组件，用于检测所述执行装置是否到达指定位置以及蠕动泵组件是否吸取完细胞，并形成输入信号输入所述控制器；所述传感器组件还包括用于检测所述执行装置是否到达指定位置的光电传感器、位置传感器以及用于检测细胞所在的液面高度的超声波传感器。

其进一步技术方案为：所述控制器包括可编程控制器，所述可编程控制器的型号为R04EN。

其进一步技术方案为：所述控制器还连接有数字量输入模块以及数字量输出模块；所述数字量输入模块分别与所述光电传感器以及位置传感器连接，所述数字量输出模块连接有电磁阀、执行装置以及所述蠕动泵组件。

其进一步技术方案为：所述控制器通过T008端子台与所述数字量输入模块连接。

其进一步技术方案为：所述控制器通过Y449端子台与所述数字量输出模块连接。

其进一步技术方案为：所述控制器还连接有电流型模拟量输入模块，所述电流型模拟量输入模块连接有超声波传感器。

其进一步技术方案为：还包括触控屏，所述触控屏与所述可编程控制器连接。

其进一步技术方案为：还包括电源单元，所述电源单元通过滤波器分别与所述控制器、蠕动泵组件以及传感器组件连接。

其进一步技术方案为：所述数字量输入模块的型号为RX42C4。

本发明还提供了干细胞收集控制系统的控制方法，包括：

传感器组件检测执行装置是否到达指定位置以及蠕动泵组件是否吸取完细胞，并形成输入信号输入控制器；控制器输出控制信号；执行装置根据所述控制信号进行工作，以带动蠕动泵组件至指定位置；蠕动泵组件根据所述控制信号以进行细胞的吸取。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过设置传感器组件、蠕动泵组件、执行装置以及控制器，由控制器发出控制信号，以驱动执行装置90将蠕动泵组件移动至指定位置，由蠕动泵组件将细胞收集，传感器组件内的超声波传感器实时检测细胞所在的液体的液面高度，以供控制器调整控制信号，实现自动控制执行装置以及蠕动泵组件，以完成细胞的自动收集，提高细胞收集效率，降低污染概率。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例提供的干细胞收集控制系统的结构示意框图；

图2为本发明具体实施例提供的电源单元的具体电路原理图；

图3为本发明具体实施例提供的控制器的电路原理图；

图4为本发明具体实施例提供的控制器通讯的具体电路原理图；

图5为本发明具体实施例提供的数字量输入模块的具体接线电路原理图；

图6为本发明具体实施例提供的数字量输出模块的具体接线电路原理图；

图7为本发明具体实施例提供的数字量输出模块的内部电路原理图；

图8为本发明具体实施例提供的电流型模拟量输入模块的具体接线电路原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

如图1～8所示的具体实施例，本实施例提供的干细胞收集控制系统，可以运用在对制备好的细胞进行收集操作的过程中。

请参阅图1，上述的干细胞收集控制系统，包括控制器、执行装置90、蠕动泵组件70以及传感器组件20，执行装置90、蠕动泵组件70以及传感器组件20分别与控制器连接，控制器，用于输出控制信号；执行装置90，用于根据控制信号进行工作，以带动蠕动泵组件70至指定位置；蠕动泵组件70，用于根据控制信号以进行细胞的吸取；传感器组件20，用于检测执行装置90是否到达指定位置以及蠕动泵组件70是否吸取完细胞，并形成输入信号输入控制器；传感器组件20还包括用于检测执行装置90是否到达指定位置的光电传感器21、位置传感器22以及用于检测细胞所在的液面高度的超声波传感器23。

通过控制器控制执行装置90进行移动，将蠕动泵组件70移动至指定位置，借由蠕动泵组件70的工作，将细胞泵出，以进行收集细胞，另外，在泵出细胞的过程中，超声波传感器23实时监测液面的高度，以作为输入信号输入至控制器，以控制器实时调整输出的控制信号，实现自动控制执行装置90以及蠕动泵组件70，以完成细胞的自动收集，提高细胞收集效率，降低污染概率。

干细胞收集控制系统处在一个密闭洁净空间内，利用可编程控制器10，通过驱动自动化装置，实现干细胞的收集。主要有带动注液管组件上下移动的气缸、超声波传感器23、离心瓶、蠕动泵组件70及其他的安装组件等构成。每次可以自动化处理四个T175培养瓶。包括四个收集蠕动泵分别对应4个T175培养瓶合4个离心管；移液管组件气缸对应个蠕动泵导向杠；4个超声波传感器23对应检测4个离心瓶。

在一实施例中，请参阅图1与图3、图4，上述的控制器包括可编程控制器10，可编程控制器10的型号为R04EN。可编程控制器10自带160K字节的程序存储器，指令最快处理时间为0.98ns，同时有三个RJ45接口，具有以太网、CC-Link IE、Modbus TCP等工业总线功能。

在一实施例中，请参阅图1与图5、图6、图7，上述的控制器还连接有数字量输入模块30以及数字量输出模块60；数字量输入模块30分别与光电传感器21以及位置传感器22连接，数字量输出模块60连接有电磁阀80、执行装置90以及蠕动泵组件70。

在一实施例中，请参阅图5，上述的控制器通过T008端子台与数字量输入模块30连接。

在一实施例中，请参阅图6，上述的控制器通过Y449端子台与数字量输出模块60连接。

控制器的数值量及模拟量端口外接T008端子台及Y449端子台。

上述的控制器连接有型号为RX42C4的数字量输入模块30以及型号为RY42NT2P数字量输出模块60，数字量输入模块30有64点，数字量输出模块60有64点；这些数字量输出模块60接感应物体的光电传感器21、位置传感器22，数字量输出模块60用来控制电磁阀80、蠕动泵组件70等

在一实施例中，请参阅图8，上述的控制器还连接有电流型模拟量输入模块40，电流型模拟量输入模块40连接有超声波传感器23。

电流型模拟量输入模块40是型号为R60ADI8的8通道电流型模拟量输入模块40。

在一实施例中，上述的收集控制系统的仓内环境要求要达到GMP A级，由专门的隔离器完成GMP要求。

干细胞的收集主要是用蠕动泵完成的；蠕动泵组件70具有无污染、精度高、密封性好等优点，控制器通过数字量I/O控制蠕动的正反转及启动停止，通过模拟量输出控制蠕动泵的转速，实现自动化收集干细胞。

在一实施例中，上述的系统还包括触控屏50，触控屏50与可编程控制器10连接。触摸屏是现场人与仓体交换的界面，其与可编程控制器10通信通过MC协议连接。触摸屏采用了型号为威纶通MT8121IE，界面上可以显示仓内环境参数、机械运动部件位置参数、仓内各种作业得进程等仓体信息参数，同时可以通过触摸屏对仓体进行手动模组操作和自动运行作业任务操作。

在一实施例中，请参阅图2，上述的系统还包括电源单元，电源单元通过滤波器分别与控制器、蠕动泵组件70以及传感器组件20连接，电源单元为220V交流电，通过滤波器进行空开及滤波器滤波，供给控制器、开关电源及蠕动泵组件70等设备，控制器网络端口连接人机界面。该电源单元还连接有G系列漏电断路器，其过压脱扣值电压为280V。

干细胞收集主要功能将T175培养瓶中已消化的细胞转移到离心瓶中。前期人工操作阶段，将4个蠕动泵的泵管分别安装在蠕动泵导向管上。

配液仓中自动装转运机构将已经消化的T175培养瓶转运到1组4个蠕动泵的吸液管口，4个离心瓶到蠕动泵的出液管口；干细胞收集控制系统的蠕动泵导向管伸入培养瓶口内，蠕动泵工作，把T175培养瓶中的种子细胞全部泵入离心瓶内；移走已经收集完的T175培养瓶，重复以上两个动作；超声波检测离心瓶液面高度，在达到高度限制的时候移出离心瓶，并重新转入新的离心瓶；重复以上作业，收集完所有的T175培养瓶中的细胞。

上述的干细胞收集控制系统，通过设置传感器组件20、蠕动泵组件70、执行装置90以及控制器，由控制器发出控制信号，以驱动执行装置90将蠕动泵组件70移动至指定位置，由蠕动泵组件70将细胞收集，传感器组件20内的超声波传感器23实时检测细胞所在的液体的液面高度，以供控制器调整控制信号，实现自动控制执行装置90以及蠕动泵组件70，以完成细胞的自动收集，提高细胞收集效率，降低污染概率。

在一实施例中，还提供了干细胞收集控制系统的控制方法，包括：

传感器组件20检测执行装置90是否到达指定位置以及蠕动泵组件70是否吸取完细胞，并形成输入信号至控制器；控制器输出控制信号；执行装置90根据控制信号进行工作，以带动蠕动泵组件70至指定位置；蠕动泵组件70根据控制信号以进行细胞的吸取。

需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述干细胞收集控制系统的控制方法的具体实现过程，可以参考前干细胞收集控制系统的实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.干细胞收集控制系统，其特征在于，包括控制器、执行装置、蠕动泵组件以及传感器组件，所述执行装置、蠕动泵组件以及传感器组件分别与所述控制器连接，所述控制器，用于输出控制信号；所述执行装置，用于根据所述控制信号进行工作，以带动蠕动泵组件至指定位置；所述蠕动泵组件，用于根据所述控制信号以进行细胞的吸取；所述传感器组件，用于检测所述执行装置是否到达指定位置以及蠕动泵组件是否吸取完细胞，并形成输入信号输入所述控制器；所述传感器组件还包括用于检测所述执行装置是否到达指定位置的光电传感器、位置传感器以及用于检测细胞所在的液面高度的超声波传感器。

2.根据权利要求1所述的干细胞收集控制系统，其特征在于，所述控制器包括可编程控制器，所述可编程控制器的型号为R04EN。

3.根据权利要求2所述的干细胞收集控制系统，其特征在于，所述控制器还连接有数字量输入模块以及数字量输出模块；所述数字量输入模块分别与所述光电传感器以及位置传感器连接，所述数字量输出模块连接有电磁阀、执行装置以及所述蠕动泵组件。

4.根据权利要求3所述的干细胞收集控制系统，其特征在于，所述控制器通过T008端子台与所述数字量输入模块连接。

5.根据权利要求3所述的干细胞收集控制系统，其特征在于，所述控制器通过Y449端子台与所述数字量输出模块连接。

6.根据权利要求3所述的干细胞收集控制系统，其特征在于，所述控制器还连接有电流型模拟量输入模块，所述电流型模拟量输入模块连接有超声波传感器。

7.根据权利要求2所述的干细胞收集控制系统，其特征在于，还包括触控屏，所述触控屏与所述可编程控制器连接。

8.根据权利要求1所述的干细胞收集控制系统，其特征在于，还包括电源单元，所述电源单元通过滤波器分别与所述控制器、蠕动泵组件以及传感器组件连接。

9.根据权利要求3所述的干细胞收集控制系统，其特征在于，所述数字量输入模块的型号为RX42C4。

10.干细胞收集控制系统的控制方法，其特征在于，包括：

传感器组件检测执行装置是否到达指定位置以及蠕动泵组件是否吸取完细胞，并形成输入信号输入控制器；控制器输出控制信号；执行装置根据所述控制信号进行工作，以带动蠕动泵组件至指定位置；蠕动泵组件根据所述控制信号以进行细胞的吸取。

Images