器官芯片培养系统的多通道温度控制系统、方法及介质技术方案

本发明专利技术涉及器官芯片培养系统的多通道温度控制系统、方法及介质，涉及器官芯片培养技术领域，该系统包括电源模块、工控主板、第一开关、第二开关、第一温度控制器、第二温度控制器；电源模块与工控主板、第一开关、第二开关连接，第一开关与第一温度控制器连接，第二开关与第二温度控制器连接，工控主板与第一开关、第二开关连接，第一温度控制器、第二温度控制器与工控主板连接。本发明专利技术能够实现在温度控制系统中多个环节出现故障或异常时，如温度控制器异常、电源故障、加热器和传感器故障等，均能保证温度控制系统正常工作，持续提供稳定的温度控制功能，延长系统连续运行时间，为器官芯片培养系统提供可靠的培养环境。片培养系统提供可靠的培养环境。片培养系统提供可靠的培养环境。

【技术实现步骤摘要】
器官芯片培养系统的多通道温度控制系统、方法及介质


[0001]本专利技术涉及器官芯片培养
，特别涉及器官芯片培养系统的多通道温度控制系统、方法及介质。

技术介绍

[0002]微流控器官芯片简称为器官芯片。器官芯片是一种多通道，包含有可连续灌流腔室的三维细胞培养装置。器官芯片由两大部分组成，一是本体，由相应的细胞按实体器官中的比例和顺序搭建；二是微环境，包括器官芯片周边的其它细胞，分泌物和物理力。器官芯片是人工器官的一种类型。
[0003]器官芯片是芯片实验室技术的发展和细胞生物学紧密结合的结果，这种结合使人们有可能在特定器官的背景下研究人类生理学过程，并因此引入了一种新的体外多细胞人类有机体模型。
[0004]器官芯片培养对培养室内的温度要求很高，要长时间连续培养才能保持活性，温度控制不能中断，否则温度过高或过低，会导致细胞无法存活。
[0005]目前，器官芯片培养系统中采用单通道温度控制器，一个微控制器控制一路温度采集和加热通道，当需要进行多路温度控制时，需要多个控制接口或总线节点，也就是使用一个微控制器控制多路温度采集和加热通道，硬件接口复杂，同时成本较高。当微控制器出现异常时，每个温控通道均不能正常工作，对系统产生很大影响。因此，急需一种器官芯片培养系统的多通道温度控制系统及方法，在温度控制器异常、电源故障、加热器和传感器故障等情况下，能够持续提供温度控制功能，提高温度控制器的可靠性，保障系统正常运行。

技术实现思路

[0006]为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，本专利技术的第一目的是提供器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，包括电源模块、工控主板、第一开关、第二开关、第一温度控制器、第二温度控制器；所述电源模块与所述工控主板、所述第一开关、所述第二开关连接，所述第一开关与所述第一温度控制器连接，所述第二开关与所述第二温度控制器连接，所述工控主板与所述第一开关、所述第二开关连接，所述第一温度控制器、所述第二温度控制器与所述工控主板连接；所述电源模块用于为所述工控主板、所述第一温度控制器、所述第二温度控制器供电；所述工控主板用于控制所述第一温度控制器、所述第二温度控制器的切换；所述第一温度控制器、所述第二温度控制器均用于为器官芯片培养系统提供多通道温度采集和加热功能。
[0007]进一步地，所述第一温度控制器、所述第二温度控制器均包括降压稳压器、微控制器、多个温度采集电路、多个加热电路，所述电源模块与所述降压稳压器连接，所述降压稳压器与所述微控制器连接，所述微控制器与所述温度采集电路、所述加热电路连接。
[0008]进一步地，所述第一温度控制器、所述第二温度控制器均还包括多个可调温度开关、电源开关，所述电源模块与可调温度开关连接，所述可调温度开关经所述电源开关与所述加热电路连接。
[0009]进一步地，所述温度采集电路包括温度传感器，所述温度传感器与所述微控制器连接。
[0010]进一步地，所述温度采集电路还包括共模/差模滤波器，所述温度传感器经所述共模/差模滤波器与所述微控制器连接。
[0011]进一步地，所述加热电路包括功率放大器、发热元件，所述微控制器经所述功率放大器与所述发热元件连接。
[0012]进一步地，所述加热电路还包括数字隔离器，所述微控制器经所述数字隔离器与所述功率放大器连接。
[0013]进一步地，所述电源模块包括第一开关电源模块和第二开关电源模块，所述第一开关电源模块的交流接线端、所述第二开关电源模块的交流接线端均与交流电源输入接口连接，所述第一开关电源模块的信号回路引脚与所述第二开关电源模块的信号回路引脚，所述第一开关电源模块的工作状态引脚与所述第二开关电源模块的控制开关引脚连接，所述第一开关电源模块的负输出引脚与所述第一开关电源模块的负输出引脚连接，所述第一开关电源模块的正输出引脚与第一肖特基二极管的正极连接，所述第二开关电源模块的正输出引脚与第二肖特基二极管的正极连接，所述第一肖特基二极管的负极、所述第二肖特基二极管的负极与输出端连接。
[0014]进一步地，所述可调温度开关包括桥式电路、滤波电路、放大电路和比较电路，所述桥式电路、所述滤波电路、所述放大电路和所述比较电路依次连接；所述桥式电路包括第一电阻、第二电阻、温度传感器、第三电阻、第四电阻、第五电阻，所述桥式电路的上臂分别为所述第一电阻和所述第二电阻，所述桥式电路的下臂分别为所述温度传感器和所述第三电阻与所述第四电阻并联后与所述第五电阻串联的等效电阻，所述第一电阻与所述温度传感器串联，所述第二电阻与所述等效电阻串联；所述滤波电路包括第六电阻、第一电容、第二电容、第七电阻和第三电容，所述第六电阻、所述第一电容、所述第二电容、所述第七电阻依次串联，所述第三电容并联在所述第一电容与所述第二电容串联支路的两端，所述第六电阻接在所述第一电阻与所述温度传感器的连接处，所述第七电阻接在所述第二电阻与所述等效电阻的连接处；所述放大电路包括仪表放大器，所述第六电阻与所述仪表放大器的正输入端连接，所述第七电阻与所述仪表放大器的负输入端连接；所述比较电路包括漏极开路输出比较器，所述仪表放大器的输出端与所述漏极开路输出比较器的反相输入端连接，所述漏极开路输出比较器的同相输入端连接参考电压，所述漏极开路输出比较器的输出端与所述电源开关连接。
[0015]进一步地，所述电源开关包括电源保护控制器、场效应晶体管、光电耦合器，所述电源保护控制器的输入端、所述光电耦合器的集电极、所述场效应晶体管的漏极与所述电源模块的输出端连接，所述电源保护控制器的驱动引脚与所述场效应晶体管的栅极连接，所述场效应晶体管的源极、所述电源保护控制器的输出端与所述加热电路连接，所述电源保护控制器的关断控制信号引脚与所述光电耦合器的发射极连接，所述光电耦合器的阳极
与所述漏极开路输出比较器的输出端连接。
[0016]本专利技术的第二目的是提供器官芯片培养系统的多通道温度控制系统的控制方法，包括以下步骤：判断工控主板接收到第一温度控制器上传数据是否超时；若超时，则判断重试次数是否达到设定值；若重试次数未达到设定值，则将重试次数加1，并且重启第一温度控制器；若重试次数达到设定值，则关闭第一温度控制器的电源，打开第二温度控制器的电源，启动第二温度控制器；若未超时，则判断工控主板是否接收到第一温度控制器上传的数据；若未收到第一温度控制器上传的数据，则跳转至所述判断工控主板接收到第一温度控制器上传数据是否超时步骤；若收到第一温度控制器上传的数据，则对第一计时器清零，开始解析数据若接收到的数据为故障码，则跳转至所述判断重试次数是否达到设定值步骤；若接收到的数据为温度值，则判断温度值是否超过设定温度值上限；若温度值超过设定温度值上限，则跳转至所述判断重试次数是否达到设定值步骤；若温度值未超过设定温度值上限，则判断温度值是否低于设定温度值下限；若温度值不低于设定温度值下限，则跳转至所述判断工控主板接收到第一温度控制器上传数据是否超时步骤；若温度值低于设定温度值下限，则跳转至所述判断重试次数是否达到设定值步骤。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，其特征在于：包括电源模块、工控主板、第一开关、第二开关、第一温度控制器、第二温度控制器；所述电源模块与所述工控主板、所述第一开关、所述第二开关连接，所述第一开关与所述第一温度控制器连接，所述第二开关与所述第二温度控制器连接，所述工控主板与所述第一开关、所述第二开关连接，所述第一温度控制器、所述第二温度控制器与所述工控主板连接；所述电源模块用于为所述工控主板、所述第一温度控制器、所述第二温度控制器供电；所述工控主板用于控制所述第一温度控制器、所述第二温度控制器的切换；所述第一温度控制器、所述第二温度控制器均用于为器官芯片培养系统提供多通道温度采集和加热功能。2.如权利要求1所述的器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，其特征在于：所述第一温度控制器、所述第二温度控制器均包括降压稳压器、微控制器、多个温度采集电路、多个加热电路，所述电源模块与所述降压稳压器连接，所述降压稳压器与所述微控制器连接，所述微控制器与所述温度采集电路、所述加热电路连接。3.如权利要求2所述的器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，其特征在于：所述第一温度控制器、所述第二温度控制器均还包括多个可调温度开关、电源开关，所述电源模块与可调温度开关连接，所述可调温度开关经所述电源开关与所述加热电路连接。4.如权利要求2所述的器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，其特征在于：所述温度采集电路包括温度传感器，所述温度传感器与所述微控制器连接。5.如权利要求4所述的器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，其特征在于：所述温度采集电路还包括共模/差模滤波器，所述温度传感器经所述共模/差模滤波器与所述微控制器连接。6.如权利要求2所述的器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，其特征在于：所述加热电路包括功率放大器、发热元件，所述微控制器经所述功率放大器与所述发热元件连接。7.如权利要求6所述的器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，其特征在于：所述加热电路还包括数字隔离器，所述微控制器经所述数字隔离器与所述功率放大器连接。8.如权利要求1所述的器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，其特征在于：所述电源模块包括第一开关电源模块和第二开关电源模块，所述第一开关电源模块的交流接线端、所述第二开关电源模块的交流接线端均与交流电源输入接口连接，所述第一开关电源模块的信号回路引脚与所述第二开关电源模块的信号回路引脚，所述第一开关电源模块的工作状态引脚与所述第二开关电源模块的控制开关引脚连接，所述第一开关电源模块的负输出引脚与所述第一开关电源模块的负输出引脚连接，所述第一开关电源模块的正输出引脚与第一肖特基二极管的正极连接，所述第二开关电源模块的正输出引脚与第二肖特基二极管的正极连接，所述第一肖特基二极管的负极、所述第二肖特基二极管的负极与输出端连接。9.如权利要求3所述的器官芯片培养系统的多通道温度控制系统，其特征在于：所述可调温度开关包括桥式电路、滤波电路、放大电路和比较电路，所述桥式电路、所述滤波电路、所述放大电路和所述比较电路依次连接；所述桥式电路包括第一电阻、第二电阻、温度传感器、第三电阻、第四电阻、第五电阻，所述桥式电路的上臂分别为所述第一电阻和所述第二电阻，所述桥式电路的下臂分别为所
述温度传感器和所述第三电阻与所述第四电阻并联后与所述第五电阻串联的等效电阻，所述第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫雪松，钱俊，孙海旋，宋宇，曾维俊，肖冬根，朱浩然，曹旭刚，赵振英，
申请(专利权)人：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，
类型：发明
国别省市：