干細胞一體化培養(yǎng)系統(tǒng)中關鍵控制技術的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著生命科學的發(fā)展，已發(fā)展成治療腫瘤、心肌損傷等疾病的極具發(fā)展前途的治療方法。細胞培養(yǎng)作為細胞治療技術中的核心技術，因其培養(yǎng)操作復雜、細胞體外培養(yǎng)環(huán)境營造困難以及易受到污染等問題，已成為制約細胞治療發(fā)展的最大阻力因素之一?；谝陨洗嬖诘膯栴}，作者所在項目組提出了一種新型干細胞一體化培養(yǎng)系統(tǒng)，并申請了寧波市重大專項。
　　本文依據(jù)項目的設計需求，負責完成項目中關鍵控制技術，即溫度控制系統(tǒng)、氣體濃度控制系統(tǒng)和消毒潔凈控制系統(tǒng)的設計與實

2、現(xiàn)。本文通過對被控參數(shù)需求的分析，結合國外儀器領域的發(fā)展現(xiàn)狀，設計完成關鍵控制技術的系統(tǒng)方案。
　　溫度均勻性是目前溫度控制系統(tǒng)中較為薄弱的部分，本文通過調(diào)查研究溫度均勻性的影響因素，仿真搭建一套氣體流動系統(tǒng)，并通過改變仿真系統(tǒng)中氣體流動速度這一因素得出最優(yōu)的溫度均勻性方案。除此之外，本文根據(jù)溫度精度的需求，設計搭建了電路信號采集系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和嵌入式算法系統(tǒng)，并在樣機中完成調(diào)試工作。針對氣體濃度控制系統(tǒng)的精度需求，本文提出了基于

3、比例閥流量控制的氣體濃度控制方案和改進型 PID算法控制方案。通過搭建系統(tǒng)仿真模型，本文對比分析了傳統(tǒng)設計方案和本文所設計方案之間的差距。在實驗樣機中，本文搭建了氣體濃度控制系統(tǒng)，以驗證本文所設計方案的優(yōu)越性。消毒系統(tǒng)作為細胞培養(yǎng)操作過程中防止細胞死亡最重要的步驟之一，本文結合儀器空間分布和細胞培養(yǎng)操作不同階段需求的基礎上，完成消毒管路、嵌入式程序和空氣潔凈系統(tǒng)的設計。
　　在完成儀器樣機搭建的基礎上，各個控制系統(tǒng)將在細胞培養(yǎng)箱內(nèi)