一种流式细胞仪层流控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种流式细胞仪层流控制方法，所述控制方法包括：a)在第一控制输入端输入设定参数，由所述设定参数控制第一气压比例阀对样品池加压；b)第一压力传感器采集样品液压力，由第一信号处理器转换为第一反馈参数；c)第一反馈参数分为调节参数和控制参数两路，所述调节参数与设定参数通过第一模糊PID控制器调整为第一精确控制量；d)控制参数输入由计算比例模块输入到第二控制输入端，由控制参数控制第二气压比例阀对鞘液池加压；e)第二压力传感器采集鞘液压力，由第二信号处理器转换为第二反馈参数；f)第二反馈参数与控制参数通过第二模糊PID控制器调整为第二精确控制量，本发明专利技术能够实现调节和压力稳定输出。

Laminar flow control system and control method of flow cytometer

The invention provides a flow cytometry flow control method, the control method includes: a) input parameter setting in the first control input by the first pneumatic proportional valve control parameters setting pressure on the sample pool; b) the first pressure sensor to collect the sample liquid pressure, by the first signal processor converts the first feedback parameters c); the first feedback parameters are divided into two control parameters and control parameters, the adjustment parameters and the parameters set by the first fuzzy PID controller is adjusted to the first accurate control; d) control input parameters by calculating the ratio of input to the control input module second, the control parameters of pneumatic proportional valve pressure of second sheath liquid pool; E) second pressure sensor sheath pressure, by the second signal processor is converted to second feedback parameters; F second) feedback parameters and control parameters by fuzzy PI second The D controller is adjusted to a second precise control quantity, and the present invention is capable of achieving steady output of regulation and pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种流式细胞仪层流控制系统及控制方法
本专利技术涉及医疗器械
，特别涉及一种流式细胞仪层流控制系统及控制方法。
技术介绍
流式细胞仪是一种基于流式细胞术原理对单细胞及微粒进行定量定性分析及分选的全自动医疗仪器。液流系统作为流式细胞仪的基础系统，将含有被荧光染色的细胞或微颗粒的样本液与作为缓冲液的鞘液按照一定压力比注入流动室，利用液流聚焦原理使细胞或微颗粒在层流状态下依次通过流动室检测区域。控制样本液与鞘液的入口压力稳定比是微型流动室内形成层流的前提和后续信号检测的保障，也是整个仪器核心技术之一。目前，流式细胞仪液流系统主要采用传统PID控制算法通过控制阀体对外置空气压力及真空供压等动力源进行控制，功能实现建立在有效的、相对精确的系统模型的基础，解决了供压的安全性和快速性问题。但是液流系统却是一个时变的、滞后的、非线性的系统，而且气压源高速供压对液流系统存在随机干扰，反馈调节参数获取滞后，需要长时间达到稳定，建立一个精确的、动态的数学模型困难。目前的解决方案主要集中于研究与开发高性能的电气比例阀，研究各物理参数对气动阀性能的影响，实现性能的最大化，但相关理论国内研究不足，处于研发阶段且费用高。传统流式细胞仪液流系统中，样品液与鞘液两条主液路独立进行控制，形成层流的宽度固定，但样品液入口压力和鞘液入口压力相关性及同步性低，无法在样品液中颗粒直径大小变化时改变入口压力得到合适的层流宽度。因此，需要一种在控制系统中引入反馈，建立压力闭环和主从结构，进行实时调节、实现压力稳定输出的流式细胞仪层流控制系统及控制方法。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于提供一种流式细胞仪层流控制系统，所述控制系统包括第一控制输入端、第二信号控制输入端和流动室，其中所述第一控制输入端包括第一模糊PID控制器、第一气压比例阀、第一压力传感器、第一信号处理器和样品液池；所述第二控制输入端包括第二模糊PID控制器、第二气压比例阀、第二压力传感器、第二信号处理器和鞘液池；所述样品液池与所述流动室连通，使所述第一气压比例阀控制样品液流入所述流动室的样品液压力，所述第一压力传感器将所述样品液压力反馈给所述第一模糊PID控制器；所述鞘液池与所述流动室连通，使所述第二气压比例阀控制鞘液流入所述流动室的鞘液压力，所述第二压力传感器将所述鞘液压力反馈给所述第二模糊PID控制器；在所述第一控制输入端与所述第二控制输入端之间设有计算比例模块，用于通过所述第一信号处理器将所述样品液压力传递至所述第二模糊PID控制器。优选地，所述第一模糊PID控制器与所述第一气压比例阀之间通过第一A/D转换器与第一放大器连接。优选地，所述第二模糊PID控制器与所述第二气压比例阀之间通过第二A/D转换器与第二放大器连接。优选地，所述第一气压比例阀连接第一气泵，所述第二气压比例阀连接第二气泵。本专利技术的另一个专利技术在于提供一种流式细胞仪层流控制方法，所述控制方法包括：a)在第一控制输入端输入设定参数，由所述设定参数控制第一气压比例阀对样品池加压；b)第一压力传感器采集样品液压力，由第一信号处理器转换为第一反馈参数；c)所述第一反馈参数分为调节参数和控制参数两路，所述调节参数与所述设定参数通过第一模糊PID控制器调整为第一精确控制量；d)所述控制参数由计算比例模块输入到第二控制输入端，由所述控制参数控制第二气压比例阀对鞘液池加压；e)第二压力传感器采集鞘液压力，由第二信号处理器转换为第二反馈参数；f)所述第二反馈参数与所述控制参数通过第二模糊PID控制器调整为第二精确控制量。优选地，所述步骤c)中第一模糊PID控制器的控制方法包括：c1)所述调节参数与所述设定参数通过离散比较得到偏差e和偏差变化率ec；c2)将所述偏差e和偏差变化率ec转化为模糊PID控制量ΔKp、ΔKd、ΔKi；c3)对所述模糊PID控制量ΔKp、ΔKd、ΔKi进行去模糊化，并整定为精确控制量Kp、Kd、Ki。优选地，所述步骤f)中第二模糊PID控制器的控制方法包括：f1)所述第二反馈参数与所述控制参数通过离散比较得到偏差e’和偏差变化率ec’；f2)将所述偏差e’和偏差变化率ec’转化为模糊PID控制量ΔKp’、ΔKd’、ΔKi’；f3)对所述模糊PID控制量ΔKp’、ΔKd’、ΔKi’进行去模糊化，并整定为精确控制量Kp’、Kd’、Ki’。优选地，所述偏差e和偏差变化率ec转化为模糊PID控制量ΔKp、ΔKd、ΔKi，选定模糊子集为[NB，NM，NS，Z0，PS，PM，PB]，对应的语言变量为{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}。优选地，所述偏差e’和偏差变化率ec’转化为模糊PID控制量ΔKp’、ΔKd’、ΔKi’，选定模糊子集为[NB，NM，NS，Z0，PS，PM，PB]，对应的语言变量为{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}。优选地，所述步骤a)中设定参数通过第一A/D转换成电压并由第一放大器将电压放大后控制所述第一气压比例阀对样品池加压；所述步骤d)中控制参数通过第二A/D转换成电压并由第二放大器将电压放大后控制所述第二气压比例阀对鞘液池加压。本专利技术提供的流式细胞仪层流控制系统及控制方法，模糊PID控制与样品液、鞘液的主从控制结构相结合进行参数自整定，弱化算法对控制系统精确数学模型的依赖性，增强液路输出的同步性，实现实时调节和压力稳定输出。应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本专利技术所要求保护内容的限制。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1示意性示出了本专利技术流式细胞仪控制系统的结构图；图2示出了本专利技术第一模糊PID控制器的控制模型示意图；图3a示出了传统PID控制方法压力输出示意图；图3b示出了本专利技术控制方法压力输出示意图；图4a示出了传统PID控制方法响应速度示意图；图4b示出了本专利技术控制方法响应速度示意图；图5示出了本专利技术与传统PID控制方法相比同步误差对比图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤，除非另有说明。下面结合具体的实施例对本专利技术的内容进行详细的阐释，在实施例中涉及到的相关术语应当是本领域技术人员所能理解的，除非在实施例中给出了具体的定义。为了是本专利技术的内容能够得以清晰的说明，首先对本专利技术所提供的一种流式细胞仪层流控制系统进行说明。如图1所示本专利技术流式细胞仪控制系统的结构图，一种流式细胞仪层流控制系统，包括第一控制输入端、第二信号控制输入端和流动室118，其中第一控制输入端包括第一模糊PID控制器101、第一气压比例阀104、第一压力传感器108、第一信号处理器107和样品液池105。第二控制输入端包括第二模糊PID控制器110、第二气压比例阀113、第二压力传感器117、第二信号处理器116和鞘液池114。样品液池105与流动室118连通，使第一气压比例阀104本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流式细胞仪层流控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：a)在第一控制输入端输入设定参数，由所述设定参数控制第一气压比例阀对样品池加压；b)第一压力传感器采集样品液压力，由第一信号处理器转换为第一反馈参数；c)所述第一反馈参数分为调节参数和控制参数两路，所述调节参数与所述设定参数通过第一模糊PID控制器调整为第一精确控制量；d)所述控制参数由计算比例模块输入到第二控制输入端，由所述控制参数控制第二气压比例阀对鞘液池加压；e)第二压力传感器采集鞘液压力，由第二信号处理器转换为第二反馈参数；f)所述第二反馈参数与所述控制参数通过第二模糊PID控制器调整为第二精确控制量。

【技术特征摘要】
2016.11.02 CN 20161094431991.一种流式细胞仪层流控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：a)在第一控制输入端输入设定参数，由所述设定参数控制第一气压比例阀对样品池加压；b)第一压力传感器采集样品液压力，由第一信号处理器转换为第一反馈参数；c)所述第一反馈参数分为调节参数和控制参数两路，所述调节参数与所述设定参数通过第一模糊PID控制器调整为第一精确控制量；d)所述控制参数由计算比例模块输入到第二控制输入端，由所述控制参数控制第二气压比例阀对鞘液池加压；e)第二压力传感器采集鞘液压力，由第二信号处理器转换为第二反馈参数；f)所述第二反馈参数与所述控制参数通过第二模糊PID控制器调整为第二精确控制量。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤c)中第一模糊PID控制器的控制方法包括：c1)所述调节参数与所述设定参数通过离散比较得到偏差e和偏差变化率ec；c2)将所述偏差e和偏差变化率ec转化为模糊PID控制量ΔKp、ΔKd、ΔKi；c3)对所述模糊PID控制量ΔKp、ΔKd、ΔKi进行去模糊化，并整定为精确控制量Kp、Kd、Ki。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤f)中第二模糊PID控制器的控制方法包括：f1)所述第二反馈参数与所述控制参数通过离散比较得到偏差e’和偏差变化率ec’；f2)将所述偏差e’和偏差变化率ec’转化为模糊PID控制量ΔKp’、ΔKd’、ΔKi’；f3)对所述模糊PID控制量ΔKp’、ΔKd’、ΔKi’进行去模糊化，并整定为精确控制量Kp’、Kd’、Ki’。4.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述偏差e和偏差变化率ec转化为模糊PID控制量ΔKp、ΔKd、ΔKi，选定模糊子集为[NB，NM，NS，Z0，PS，PM，PB]，对应的语言变量为{负大，负中，负小，零，正小，正中...

【专利技术属性】
技术研发人员：董明利，王志超，张文昌，娄小平，刘超，孟晓辰，祝连庆，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11