一种用于细胞加载的气动系统和控制方法技术方案

一种用于细胞加载的气动系统，用以给细胞加载装置提供压强，包括气动装置、压强传感器和控制器；细胞加载装置并列设置有出气口和进气口；气动装置包括顺序连接的负压泵、负压过滤器、负压稳压瓶、负压流量阀和负压电磁阀，负压电磁阀连接出气口；气动装置还包括顺序连接的正压泵、正压过滤器、正压稳压瓶、正压流量阀和正压电磁阀，正压电磁阀连接进气口；压强传感器用以监测细胞加载装置内的压强数值，并将压强数值转化为电信号传送到控制器；控制器分别与负压流量阀、负压电磁阀、正压流量阀和正压电磁阀电连接。本发明专利技术能够向细胞加载装置提供各类波形的压强；监测并反馈压强，控制精度高；对细胞加载装置进行卸压操作，保证了实验安全性。安全性。安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于细胞加载的气动系统和控制方法


[0001]本专利技术涉及气动系统控制领域，特别涉及一种用于细胞加载的气动系统和控制方法。

技术介绍

[0002]目前，体外细胞培养变得越来越常见，为理清各种因素对人体组织的影响提供了一种理想的研究方式。
[0003]在上述过程中，出现了一种细胞加载装置，用以模拟细胞受到单一加载力或处于单一受力环境的情形。为了模拟躲在细胞加载情况，对细胞加载装置的气动系统提出了更高的要求，比如其需要提供多种波形来模拟不同环境下受到的单一加载力，例如静态、正旋、E心型、P心型、三角、矩形以及各种自定义波形。
[0004]针对上述装置，提出了一种用于细胞加载的气动系统，使得装置可以提供不同的波形，并提出了其控制方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述问题，提供一种用于细胞加载的气动系统和控制方法。
[0006]为实现细胞加载装置能产生多种不同波形压强的功能，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]一种用于细胞加载的气动系统，用以给细胞加载装置提供压强，包括气动装置、压强传感器和控制器；
[0008]细胞加载装置上并列设置有出气口和进气口；
[0009]气动装置包括顺序连接的负压泵、负压过滤器、负压稳压瓶、负压流量阀和负压电磁阀，负压电磁阀连接出气口；
[0010]气动装置还包括顺序连接的正压泵、正压过滤器、正压稳压瓶、正压流量阀和正压电磁阀，正压电磁阀连接进气口；
[0011]压强传感器用以监测细胞加载装置内的压强数值，并将压强数值转化为电信号传送到控制器；
[0012]控制器分别与负压流量阀、负压电磁阀、正压流量阀和正压电磁阀电连接。
[0013]本专利技术能够取得以下技术效果：
[0014]用于细胞加载的气动系统和控制方法能够向细胞加载装置提供各类波形的压强以模拟细胞在不同环境下的单一受力情况；此控制方法时刻监测细胞加载装置内的压强并反馈回控制器，相对于开环控制多了误差补偿，使得控制精度更高；系统结束工作前会对细胞加载装置进行卸压操作，使得装置不会带压操作，保证了在使用系统进行实验时的安全性、可靠性。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例公开的气动系统的结构示意图；
[0016]图2是本专利技术实施例公开的细胞加载装置；
[0017]图3是本专利技术实施例公开的气动系统的控制方法的流程示意图；
[0018]图4是本专利技术实施例公开的一种压强波形示意图。
[0019]其中的附图标记包括：
[0020]11、气动装置；12、压强传感器；13、控制器；14、细胞加载装置；111、负压电磁阀；112、负压流量阀；113、负压稳压瓶；114、负压过滤器；115、负压泵；116、正压泵；117、正压过滤器；118、正压稳压瓶；119、正压流量阀；120、正压电磁阀；
[0021]141、进气口；142、传感器连接口；143、出气口。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0023]参阅图1
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2，如图所示，用于细胞加载的气动系统包括：用于调节细胞加载装置内压强的气动装置11，实时监测细胞加载装置内压强大小的压强传感器12，接收、处理、发送信号的控制器13。
[0024]气动装置11与细胞加载装置14相连接，包括用管接头和气管实现顺序连接的负压泵115、负压过滤器114、负压稳压瓶113、负压流量阀112和负压电磁阀111，负压电磁阀111连接出气口143。
[0025]气动装置11还包括用管接头和气管实现顺序连接的正压泵116、正压过滤器117、正压稳压瓶118、正压流量阀119和正压电磁阀120，正压电磁阀120连接进气口141。
[0026]细胞加载装置的进气口141、出气口143分别与正压电磁阀、负压电磁阀通过管接头和气管相连接。
[0027]正压泵116和负压泵115为气源，气动装置11由气源提供所需动力源，气源中的气流经过滤器、稳压瓶得到纯净、干燥、稳定的气流，再经流量阀、电磁阀的调节，得到所需流量大小的气流，气流最后进入细胞加载装置14。其中，来自正压泵或负压泵的气体先经过对应的过滤器再进入对应的稳压瓶，是为了防止该稳压瓶中积留空气中的水分和杂质；依次连接的电磁阀比流量阀更靠近细胞加载装置14是因为：电磁阀的作用是打开或切断气路，流量阀的作用是调节气路开口大小，当电磁阀关闭时，流量阀的任何动作对细胞加载装置14内的压强不会有任何影响。
[0028]压强传感器12与细胞加载装置14的传感器连接口142相连接，其可实时监测细胞加载装置内的压强大小，并将其转化为电信号传送到控制器13。
[0029]控制器13与两个流量阀、两个电磁阀相连接，同时还连接压强传感器12。控制器13接收来自压强传感器12的电信号，处理目标压强的波形并转化为相应电信号，并将控制信号传送给气动装置部分11中的流量阀与电磁阀。
[0030]优选的，气动装置11中应还包括用于连接的气管及各类管接头，并在各连接处缠上生胶带用于更好得密封。
[0031]优选的，将气动装置11中的两个电磁阀和两个流量阀、压强传感器12、控制器13集成在一个箱体中，使得气动系统整洁有序，便于运输、安装。
[0032]更为具体的，为了使得压强传感器12能够集成在箱体中，压强传感器12不直接与传感器连接口142相连，应使用管接头、气管与传感器连接口142相连，引出气路至箱体后再与压强传感器12相连接。
[0033]气动装置可调节细胞加载装置内的压强，对装置进行加压、减压、保压。此控制方法时刻监测细胞加载装置内的压强并反馈回控制器，相对于开环控制多了误差补偿，使得控制精度更高，并且在系统结束工作前对细胞加载装置进行卸压操作，使得装置不会带压操作，保证了在使用系统进行实验时的安全性、可靠性。
[0034]一种用于细胞加载的气动系统的控制方法，如图3所示，包括以下步骤：
[0035]A1、
[0036]S10、启动气动系统；
[0037]S20、输入初始时间至终止时间内的所需的压强的波形，并将初始时间至终止时间按预设宽度值按顺序均匀划分为多个时间段，控制器13为每个时间段设定一个目标压强，目标压强用以拟合时间段对应的压强；例如所需的压强波形为正弦曲线，对波形依次按时间等分，可以选取每个时间段的压强的平均值作为目标压强。对应的目标压强转换为电信号，预设宽度值优选为10ms；
[0038]A2、S30、控制器13判断当前时间段的目标压强相比上一个时间段的目标压强是增压或减压；如当前时间段为第一个时间段，则当前时间段的目标压强相比0值压强是增压或减压,容易想到此处的目标压强与细胞加载装置14中的压强值无关；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于细胞加载的气动系统，用以给细胞加载装置(14)提供压强，其特征在于，包括气动装置(11)、压强传感器(12)和控制器(13)；所述细胞加载装置(14)上并列设置有出气口(143)和进气口(141)；所述气动装置(11)包括顺序连接的负压泵(115)、负压过滤器(114)、负压稳压瓶(113)、负压流量阀(112)和负压电磁阀(111)，所述负压电磁阀(111)连接所述出气口(143)；所述气动装置(11)还包括顺序连接的正压泵(116)、正压过滤器(117)、正压稳压瓶(118)、正压流量阀(119)和正压电磁阀(120)，所述正压电磁阀(120)连接所述进气口(141)；所述压强传感器(12)用以监测所述细胞加载装置(14)内的压强数值，并将所述压强数值转化为电信号传送到所述控制器(13)；所述控制器(13)分别与所述负压流量阀(112)、所述负压电磁阀(111)、所述正压流量阀(119)和所述正压电磁阀(120)电连接。2.根据权利要求1所述的一种用于细胞加载的气动系统，其特征在于，所述负压流量阀(112)、负压电磁阀(111)、正压流量阀(119)、正压电磁阀(120)、所述压强传感器(12)和所述控制器(13)集成在一个箱体中。3.根据权利要求2所述的一种用于细胞加载的气动系统，其特征在于，所述细胞加载装置(14)上设置有传感器连接口(142)，所述传感器连接口(142)通过气管与所述压强传感器(12)连接。4.一种通过权利要求1
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3任一项所述的气动系统进行气动系统控制的方法，其特征在于，包括以下步骤：A1、启动所述气动系统，输入初始时间至终止时间内的所需的压强的波形，将所述初始时间至所述终止时间按预设宽度值平均划分为多个时间段，为每个所述时间段设定一个目标压强，所述目标压强用以拟合所述时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏明一，周成波，徐振邦，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：