一种用于胰岛干细胞分离全程温度控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种用于胰岛干细胞分离全程温度控制系统，由左右罐盖锁扣、循环液体出入口、不锈钢消化罐、温度传感器、温度传感器连接线、半导体变温元件、散热风机连接线、功率输出电路板、散热风机、控制箱电源开关、液晶显示屏、输入键盘、控制箱、不锈钢消化罐罐盖、循环液体出口、链接插座、散热片、功率输出电路板链接电缆和固定螺丝组成。该系统利用热电冷却器的快速调温功能，通过控制变温元件两端的电压极性实现制冷和制热，并利用单片机调节ＰＩＤ参数，从而实现对目标温度的调控。实验结果表明，该系统能够达到升降温温度过冲小于０．４℃，恒温精度±０．３℃，胰岛干细胞分离的数量和活性均有显著的提高。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属医疗仪器，主要涉及一种用于胰岛干细胞分离全程温度控制系统。
技术介绍
糖尿病(Diabetes mellitus, DM)是一种严重威胁人类健康的常见病和多发病。 目前全球糖尿病患者人数2. 23亿，预计到2025将增至3. 33亿，增长率高达73%，其中亚洲 的增长率为91 %。我国糖尿病患者约2000万，由于糖尿病是一种终身疾病，并发症较多，因 此成为致死率仅次于癌症及心血管疾病的第3号杀手。糖尿病正严重威胁人类的健康。糖尿病的防治措施主要包括糖尿病的系统教育、糖尿病的饮食疗法、正确而适当 的运动疗法、血糖的监测、药物治疗包括口服药物与注射胰岛素以及外科治疗。饮食疗法、 运动疗法只能有限程度的控制II型糖尿病患者的血糖，不是糖尿病患者控制血糖的主要治 疗方法。口服降糖药物和胰岛素注射治疗不能实时有效的控制糖尿病患者的血糖，因此都 无法避免糖尿病并发症的发生。胰腺器官移植虽然可以有效地控制血糖代谢提高生活质 量。但胰腺移植手术创伤大、并发症多，还受到供体短缺，术后大剂量免疫抑制剂应用等限 制。因此这些治疗方法都不是理想的根治糖尿病的方法。胰腺及胰岛干细胞移植作为一种 全新的糖尿病的根治方法，它具有移植手术风险小，成功率高，并发症少，可重复移植，免疫 抑制剂用量小，可达到胰腺移植相似的治疗效果。通过胰岛干细胞移植可以动态控制患者 的血糖代谢，从而实现根治糖尿病，胰岛移植是目前最理想的糖尿病治疗方法，因此引起了 全球医学研究人员的极大兴趣。2000年，加拿大EDMONTON报告了使用2 4个胰腺进行分离，多次移植，使1型糖 尿病患者完全摆脱胰岛素的方法。目前成人胰岛细胞移植作为治疗糖尿病的一种新方法， 已经展现出极其广阔的临床应用前景及巨大的社会与经济效益。目前胰岛移植细胞分离温度控制的主要方法一种方法是通过冰袋的冷却，在酶 灌注时将温度维持在4°C，当进行酶消化时再用电热丝加热至37°C ；另外一种方法是在水浴 箱上实现4°C和37°C的控制。用这两种方法来进行胰岛分离的温度控制效果都不很理想。 用第一种方法进行温控时，由于电热丝的热惯性很大，经常发生温度过冲，温控精度不够， 严重影响了胰岛细胞的分离数量和存活质量。第二种方法虽然可以比较好地实现温度控制 的要求，但是水浴加热升温缓慢，升温速率不高。酶的消化有时间性，过长的加热过程会降 低酶对胰腺的催化效果，而且水浴方法需要管路连接，在管路上会有热量散发，不能保证酶 进入消化罐时的温度为37°C。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种用于胰岛干细胞分离全程温度控制系统，由左右罐 盖锁扣、循环液体入口、不锈钢消化罐、温度传感器、温度传感器连接线、半导体变温元件、 散热风机连接线、功率输出电路板、散热风机、控制箱电源开关、液晶显示屏、输入键盘、控 制箱、不锈钢消化罐罐盖、循环液体出口、链接插座、散热片、功率输出电路板链接电缆、固定螺丝组成，不锈钢消化罐罐盖通过左罐盖锁扣和右罐盖锁扣紧密盖在不锈钢消化罐上， 循环液体入口和循环液体出口连接外接循环泵，温度传感器通过温度传感器连接线连接功 率输出电路板和功率输出电路板链接电缆，半导体变温元件安装在功率输出电路板上，散 热片、功率输出电路板、半导体变温元件和不锈钢消化罐的底部通过固定螺丝紧密接触，散 热风机通过散热风机连接线与功率输出电路板相连，功率输出电路板通过链接插座和功率 输出电路板链接电缆连接到控制箱，控制箱上设置控制箱电源开关、液晶显示屏输入键盘。 控制箱电源开关用于开启系统的电源，液晶显示屏用于显示系统工作状态，输入键盘用于 系统的各种信息输入。系统的控制电路主要由温度传感器、线性校正与放大电路、CPU、光耦隔离、PWM脉 宽调制电路、功率输出电路、不锈钢消化罐体、显示器、键盘等组成。本技术的温度控制 对象是胰岛及胰腺干细胞分离的消化罐，通过键盘输入消化罐工作温度设定值，高灵敏度 的热敏电阻温度传感器所测量的温度信号，经CPU(STC12C5A60AD/S》的A/D 口进行A/D转 换，CPU把所测的温度值送LCD液晶屏显示，同时将其与键盘设定的温度值进行比较，将差 值进行PID处理后通过PWM脉宽调制控制功率输出电路，实现对半导体制冷器的精确控制， 从而构成了实时闭环温度控制系统。本技术的有益之处是胰岛干细胞分离的数量和活性是胰岛干细胞移植成功 的关键，用于胰岛干细胞分离的复合胶原酶的催化效率和温度是密切相关的，胰岛干细胞 分离过程需要精确的温度控制。本技术对传统的胰岛分离温度控制方式进行了全面的 改进，提出了一种简便且精度高、控制速度快的温度控制系统。本技术系统利用热电冷 却器的快速调温功能，通过控制变温元件两端的电压极性实现制冷和制热，并利用单片机 调节PID参数，从而实现对目标温度的调控。实验结果表明，该系统能够达到升降温温度过 冲小于0. 4°C，恒温精度士0. 3°C，对实验小鼠胰岛干细胞分离的数量和活性均有显著的提 高。本技术设计合理，所述系统主要用于医院胰岛干细胞移植手术的胰岛干细胞分离 过程的温度精确控制，提高胰岛干细胞的分离数量和质量，为胰岛干细胞移植手术提供安 全保障。附图说明图1为本技术系统的结构示意图。图2为温度控制系统工作框图。图3为STC12C5A60AD/S2单片机应用电路图。图4为温度检测与放大电路图。图5为开关电源总电路图。图6为功率输出控制总图。图7为串口通讯电路图。图8为键盘接口电路图。图9为串行EEI3ROM电路图。图10为IXD显示电路图。图11为开关电源电路与控制电路的PCB板设计图图12为CPU及外围电路的PCB板设计图。图13为PID控制系统框图。图14为PID参数自整定流程图。图15为降温过程温度与时间的二维图。图16为升温过程温度与时间的二维图。图17为系统应用前后胰岛分离效果对照图。具体实施方案本技术结合附图和实施例作进一步的说明。实施例1参见图1，一种用于胰岛干细胞分离全程温度控制系统，主要由左罐盖锁扣1和右 罐盖锁扣15、循环液体入口 2、不锈钢消化罐3、温度传感器4、温度传感器连接线5、8块半 导体变温元件6 (marlowlOO)、散热风机连接线7、功率输出电路板8、散热风机9、控制箱电 源开关10、液晶显示屏11、输入键盘12、控制箱13、不锈钢消化罐罐盖14、循环液体出口 16、链接插座17、散热片18、功率输出电路板链接电缆19、固定螺丝20组成。不锈钢消化罐罐盖14通过左罐盖锁扣1和右罐盖锁扣15紧密盖在不锈钢消化罐 3上，循环液体入口 2和循环液体出口 16连接外接循环泵，温度传感器4通过温度传感器连 接线5连接功率输出电路板8和功率输出电路板链接电缆19，温度传感器4把不锈钢消化 罐3内的温度信号通过温度传感器连接线5、功率输出电路板8、功率输出电路板链接电缆 19输入到控制箱13内，半导体变温元件6安装在功率输出电路板8上，散热片18、功率输 出电路板8、半导体变温元件6和不锈钢消化罐3的底部通过固定螺丝20紧密接触，半导体 变温元件6在制冷时其热端产生热量通过散热片18散发热量，散热风机9通过散热风机连 接线7与功率输出电路板8相连，主要是对散热片18吹风降温，功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于胰岛干细胞分离全程温度控制系统，其特征在于，由左罐盖锁扣（１）、右罐盖锁扣（１５）、循环液体入口（２）、不锈钢消化罐（３）、温度传感器（４）、温度传感器连接线（５）、半导体变温元件（６）、散热风机连接线（７）、功率输出电路板（８）、散热风机（９）、控制箱电源开关（１０）、液晶显示屏（１１）、输入键盘（１２）、控制箱（１３）、不锈钢消化罐罐盖（１４）、循环液体出口（１６）、链接插座（１７）、散热片（１８）、功率输出电路板链接电缆（１９）、固定螺丝（２０）组成，不锈钢消化罐罐盖（１４）通过左右罐盖锁扣（１）和右罐盖锁扣（１５）紧密盖在不锈钢消化罐（３）上，循环液体入口（２）和循环液体出口１（１６）连接外接循环泵，温度传感器（４）通过温度传感器连接线（５）连接功率输出电路板（８）和功率输出电路板链接电缆（１９），半导体变温元件（６）安装在功率输出电路板（８）上，散热片（１８）、功率输出电路板（８）、半导体变温元件（６）和不锈钢消化罐（３）的底部通过固定螺丝（２０）紧密接触，散热风机（９）通过散热风机连接线（７）与功率输出电路板（８）相连，功率输出电路板（８）通过链接插座（１７）和功率输出电路板链接电缆（１９）连接到控制箱（１３），控制箱（１３）上设置控制箱电源开关（１０）、液晶显示屏（１１）和输入键盘（１２）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亮，冯靖祎，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]