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基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统及其控制方法

阅读：657发布：2020-05-11

专利汇可以提供基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统及其控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统及其控制方法，该系统包括工业计算机、仓体控制器、伺服放大器、执行装置、蠕动泵组件、六轴机器人以及离心机，工业计算机下发作业指令；仓体控制器根据作业指令，输出移动信号以及控制信号；伺服放大器对移动信号进行处理，以得到放大信号；执行装置根据放大信号进行冻存管开关盖、离心管开关盖、冻存管移动以及离心管的移动；蠕动泵组件根据控制信号对干细胞进行转移；六轴机器人根据控制信号进行冻存管、离心管的转运；离心机根据控制信号对离心管进行离心。本发明实现自动控制离心仓内的相关装置，以完成细胞的转移和自动离心的操作，提高效率，避免人工参与导致污染所造成的细胞制备失败。，下面是基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统及其控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，其特征在于，包括工业计算机、仓体控制器、伺服放大器、执行装置、蠕动泵组件、六轴机器人以及离心机，所述工业计算机、伺服放大器、蠕动泵组件、六轴机器人以及离心机分别与所述仓体控制器连接，所述执行装置与所述伺服放大器连接；所述工业计算机，用于下发作业指令；所述仓体控制器，用于根据所述作业指令，输出移动信号以及控制信号；所述伺服放大器，用于对所述移动信号进行处理，以得到放大信号；所述执行装置，用于根据所述放大信号进行冻存管开关盖、离心管开关盖、冻存管移动以及离心管的移动；所述蠕动泵组件，用于根据所述控制信号对干细胞进行转移；所述六轴机器人，用于根据所述控制信号进行冻存管、离心管的转运；所述离心机，用于根据所述控制信号对离心管进行离心。
2.根据权利要求1所述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，其特征在于，所述执行装置包括冻存管开关盖机、离心管开关盖机以及移动模组。
3.根据权利要求2所述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，其特征在于，所述仓体控制器包括可编程控制器、输入模块、输出模块以及运动控制模块，所述输入模块、输出模块以及运动控制模块分别与所述可编程控制器连接，所述运动控制模块与所述伺服放大器连接，所述工业计算机、蠕动泵组件、离心机以及六轴机器人分别与所述可编程控制器连接，所述输入模块还连接有传感器组件，所述输出模块还分别连接有电磁阀、刹车装置以及温控装置。
4.根据权利要求3所述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，其特征在于，所述仓体控制器还包括串口模块，所述串口模块通过RS485模块连接有尘埃粒子传感器以及浮游菌传感器。
5.根据权利要求3所述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，其特征在于，所述离心机与所述六轴机器人分别通过MODBUS/TCP总线与所述可编程控制器连接。
6.根据权利要求3所述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，其特征在于，还包括CCD模组，所述CCD模组通过交换机与所述可编程控制器连接。
7.根据权利要求3所述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，其特征在于，所述可编程控制器连接有继电器，所述继电器与所述蠕动泵组件连接。
8.根据权利要求3所述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，其特征在于，所述输入模块包括数字量输入子模块以及电流型模拟量输入子模块，所述输出模块包括数字量输出子模块以及电流型模拟量输出子模块，所述数字量输出子模块分别与所述电磁阀以及刹车装置连接，所述电流型模拟量输出子模块与所述温控装置连接。
9.根据权利要求3所述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，其特征在于，所述可编程控制器还连接有T008端子台以及Y449端子台。
10.基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
工业计算机下发作业指令；仓体控制器根据所述作业指令，输出移动信号以及控制信号；伺服放大器对所述移动信号进行处理，以得到放大信号；执行装置根据所述放大信号进行冻存管开关盖、离心管开关盖、冻存管移动以及离心管的移动；蠕动泵组件根据所述控制信号对干细胞进行转移；六轴机器人根据所述控制信号进行冻存管、离心管的转运；离心机根据所述控制信号对离心管进行离心。

说明书全文

基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及离心控制系统，更具体地说是指基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 干细胞培养在T175培养皿中完成，需要先将细胞终止消化，再通过机器人及离心仓需要将终止消化后的细胞进行提纯，目前采用的是有人工进行细胞的转移，使其存储于
离心管内，再将其放置在离心机上进行离心，整个过程均由人工进行，导致细胞制备效率低
下，且人工的参与，容易导致细胞受到污染而出现细胞制备失败。

[0003] 因此，有必要设计一种新的系统，实现自动控制离心仓内的相关装置，以完成细胞的转移和自动离心的操作，提高效率，避免人工参与导致污染所造成的细胞制备失败。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统及其控制方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，包括工业计算机、仓体控制器、伺服放大器、执行装置、蠕动泵组件、六轴机器人
以及离心机，所述工业计算机、伺服放大器、蠕动泵组件、六轴机器人以及离心机分别与所
述仓体控制器连接，所述执行装置与所述伺服放大器连接；所述工业计算机，用于下发作业
指令；所述仓体控制器，用于根据所述作业指令，输出移动信号以及控制信号；所述伺服放
大器，用于对所述移动信号进行处理，以得到放大信号；所述执行装置，用于根据所述放大
信号进行冻存管开关盖、离心管开关盖、冻存管移动以及离心管的移动；所述蠕动泵组件，
用于根据所述控制信号对干细胞进行转移；所述六轴机器人，用于根据所述控制信号进行
冻存管、离心管的转运；所述离心机，用于根据所述控制信号对离心管进行离心。

[0006] 其进一步技术方案为：所述执行装置包括冻存管开关盖机、离心管开关盖机以及移动模组。

[0007] 其进一步技术方案为：所述仓体控制器包括可编程控制器、输入模块、输出模块以及运动控制模块，所述输入模块、输出模块以及运动控制模块分别与所述可编程控制器连
接，所述运动控制模块与所述伺服放大器连接，所述工业计算机、蠕动泵组件、离心机以及
六轴机器人分别与所述可编程控制器连接，所述输入模块还连接有传感器组件，所述输出
模块还分别连接有电磁阀、刹车装置以及温控装置。

[0008] 其进一步技术方案为：所述仓体控制器还包括串口模块，所述串口模块通过RS485模块连接有尘埃粒子传感器以及浮游菌传感器。

[0009] 其进一步技术方案为：所述离心机与所述六轴机器人分别通过MODBUS/TCP总线与所述可编程控制器连接。

[0010] 其进一步技术方案为：还包括CCD模组，所述CCD模组通过交换机与所述可编程控制器连接。

[0011] 其进一步技术方案为：所述可编程控制器连接有继电器，所述继电器与所述蠕动泵组件连接。

[0012] 其进一步技术方案为：所述输入模块包括数字量输入子模块以及电流型模拟量输入子模块，所述输出模块包括数字量输出子模块以及电流型模拟量输出子模块，所述数字
量输出子模块分别与所述电磁阀以及刹车装置连接，所述电流型模拟量输出子模块与所述
温控装置连接。

[0013] 其进一步技术方案为：所述可编程控制器还连接有T008端子台以及Y449端子台。

[0014] 本发明还提供了基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统的控制方法，包括：

[0015] 工业计算机下发作业指令；仓体控制器根据所述作业指令，输出移动信号以及控制信号；伺服放大器对所述移动信号进行处理，以得到放大信号；执行装置根据所述放大信
号进行冻存管开关盖、离心管开关盖、冻存管移动以及离心管的移动；蠕动泵组件根据所述
控制信号对干细胞进行转移；六轴机器人根据所述控制信号进行冻存管、离心管的转运；离
心机根据所述控制信号对离心管进行离心。

[0016] 本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过设置工业计算机、仓体控制器、伺服放大器、执行装置、蠕动泵组件、六轴机器人以及离心机，由工业计算机下发作业指令
后，由仓体控制器根据作业指令驱动执行装置、蠕动泵组件、六轴机器人以及离心机配合完
成细胞的离心操作，实现自动控制离心仓内的相关装置，以完成细胞的转移和自动离心的
操作，提高效率，避免人工参与导致污染所造成的细胞制备失败。

[0017] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普
通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0019] 图1为本发明具体实施例提供的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统的结构示意框图；

[0020] 图2为本发明具体实施例提供的电源单元的具体电路原理图；

[0021] 图3为本发明具体实施例提供的可编程控制器通讯的具体电路原理图；

[0022] 图4为本发明具体实施例提供的运动控制模块的具体电路原理图；

[0023] 图5为本发明具体实施例提供的串口模块的具体电路原理图；

[0024] 图6为本发明具体实施例提供的可编程控制器控制蠕动泵组件的具体电路原理图；

[0025] 图7为本发明具体实施例提供的数字量输入子模块的具体电路原理图；

[0026] 图8为本发明具体实施例提供的数字量输入子模块的接线原理图；

[0027] 图9为本发明具体实施例提供的数字量输出子模块的接线原理图；

[0028] 图10为本发明具体实施例提供的数字量输出子模块的具体电路原理图；

[0029] 图11为本发明具体实施例提供的模拟量输入子模块的接线原理图。

具体实施方式

[0030] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施
例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0033] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，
除非另有明确具体的限定。

[0034] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的
连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理
解上述术语在本发明中的具体含义。

[0035] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。

[0036] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点
可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可
以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

[0037] 如图1～11所示的具体实施例，本实施例提供的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，可以运用在对细胞进行自动离心处理的过程中。

[0038] 请参阅图1，上述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，包括工业计算机10、仓体控制器20、伺服放大器30、执行装置40、蠕动泵组件80、六轴机器人52以及离心机
51，工业计算机10、伺服放大器30、蠕动泵组件80、六轴机器人52以及离心机51分别与仓体
控制器20连接，执行装置40与伺服放大器30连接；工业计算机10，用于下发作业指令；仓体
控制器20，用于根据作业指令，输出移动信号以及控制信号；伺服放大器30，用于对移动信
号进行处理，以得到放大信号；执行装置40，用于根据放大信号进行冻存管开关盖、离心管
开关盖、冻存管移动以及离心管的移动；蠕动泵组件80，用于根据控制信号对干细胞进行转
移；六轴机器人52，用于根据控制信号进行冻存管、离心管的转运；离心机51，用于根据控制
信号对离心管进行离心。

[0039] 利用工业计算机10下发作业指令，并由仓体控制器20根据该作业指令输出信号，对于执行装置40而言，也就是需要进行干细胞的移动，比如存储在冻存管或者离心管内的
干细胞的移动，或者是对冻存管和离心管进行开关盖操作，则需要将信号经过伺服放大器
30处理后，在根据处理后的信号进行对应的操作；在离心仓内还需要进行六轴机器人52的
控制以及离心机51的控制，以实现细胞的转运以及离心处理。实现自动控制离心仓内的相
关装置，以完成细胞的转移和自动离心的操作，提高效率，避免人工参与导致污染所造成的
细胞制备失败。

[0040] 工业计算机10是离心仓对外连接的对象，工业计算机10使用了研华IP-610L工业计算机10，提高稳定性，与仓体控制器20之间使用CC-Link Field总线通讯，该CC-Link
Field总线基于千兆以太网技术，传输速率为1000Mbit/S，同时有4.5K字节的数据在两者之
间实时刷新。工业计算机10可以对仓体控制器20下发作业指令，仓体控制器20依据指令做
相应的装置控制动作。

[0041] 在本实施例中，请参阅图1，上述的执行装置40包括冻存管开关盖机41、离心管开关盖机42以及移动模组43。

[0042] 上述的移动模组43包括入料模组、分装模组、分瓶模组、注液机构、上清液吸取机构、离心管暂存机构、过滤机构、转料模组以及各种移动动力源。

[0043] 冻存管开关盖机41、离心管开关盖机42以及移动模组43内均是设有伺服驱动器以及伺服驱动器对应连接的伺服马达，通过可编程控制器21对伺服驱动器的控制，实现对伺
服马达的控制，进而完成冻存管的开关盖操作、离心管的开关盖操作以及冻存管、离心管的
移动。

[0044] 离心仓的提纯操作在隔离器的A级环境中，控制系统采用可编程控制器21，通过驱动自动化机构和装置，实现离心管自动开关盖，细胞悬液离心，冻存管开关盖，冻存液及细
胞分装，离心配重，细胞定容，悬液混匀，细胞过滤，种瓶，实现干细胞制备过程中提纯的自
动化操作。离心仓主要有六轴机器人52、离心机51、蠕动泵组件80以及执行装置40，该执行
装置40包括：入料综合盘进出手臂、注液机构、冻存管开关盖机41、离心管开关盖机42、混匀
机构、冻存分装机构、过滤机构、吸上清机构、冻存液冻存机构、离心管暂存机构以及物料转
运机构；还包括液位视觉相机等。六轴机器人52手臂上有三种夹爪，第一种可抓取离心管瓶
身，用于离心管在各个操作工位间转运，第二种可抓取离心管瓶盖，用于取放离心管到离心
机51中进行离心操作。第三种可抓取综合入料盘底座，用于整个仓体内耗材及试剂的入料
转运。

[0045] 主要器件包括：洁净型六轴机器人52；冻存管开关盖机41，离心管开关盖机42各一组；离心机51一组；生理盐水蠕动泵一组，去上清蠕动泵一组，培养基蠕动泵一组，混合蠕动
泵一组，种子细胞蠕动泵一组，细胞悬液蠕动泵一组。

[0046] 在一实施例中，请参阅图1，上述的仓体控制器20包括可编程控制器21、输入模块22、输出模块23以及运动控制模块24，输入模块22、输出模块23以及运动控制模块24分别与
可编程控制器21连接，上述的伺服放大器30与运动控制模块24连接，工业计算机10、蠕动泵
组件80、离心机51以及六轴机器人52分别与可编程控制器21连接，输入模块22还连接有传
感器组件60，输出模块23还分别连接有电磁阀62、刹车装置61以及温控装置63。

[0047] 仓体控制器20是机器人及离心仓的控制核心，使用了三菱最新一代R系列的中大型可编程序控制器，型号R04EN，具有以太网、CC-Link IE、Modbus/TCP等工业总线功能。

[0048] 请参阅图4，执行装置40的工作是靠伺服马达带动完成的，伺服马达由驱动器驱动工作，可编程控制器21连接有型号为RD77MS16及RD77MS8的运动控制模块24，该运动控制模
块24通过SSCNETⅢ网络，使用光纤串行连接伺服放大器30，同时可以控制21个伺服马达，带
有到4轴直线插补、2轴圆弧插补、3轴螺旋插补等高级运动控制功能，配合离心机51和六轴
机器人52，实现自动控制离心仓内的相关装置，以完成细胞的转移和自动离心的操作，提高
效率，避免人工参与导致污染所造成的细胞制备失败。

[0049] 在一实施例中，请参阅图5，上述的仓体控制器20还包括串口模块25，串口模块25通过RS485模块连接有尘埃粒子传感器90以及浮游菌传感器91。

[0050] 上述的串口模块25还连接有RS232模块。GMP A级环境检测有尘埃粒子传感器90和浮游菌传感器91。尘埃粒子传感器90和浮游菌传感器91是智能型传感器，与可编程控制器
21的串口模块25通过RS485模块连接，通信协议为Modubs RTU；串口模块25的型号为
RJ71C24，该串口模块25带有一个RS232 接口和一个RS485接口。

[0051] 在一实施例中，请参阅图1与图3，上述的离心机51与六轴机器人52分别通过MODBUS/TCP总线与可编程控制器21连接。具体地，上述的离心机51与六轴机器人52通过
MODBUS/TCP总线与交换机连接，交换机与可编程控制器21连接。六轴机器人52的灵活的六
轴手臂可以进行快速复杂的生产转运操作，为集成大量的生产操作工位带来巨大优势，使
整机小型化及集成化提供了可能。

[0052] 在一实施例中，请参阅图1与图3，上述的系统还包括CCD模组53，CCD模组53通过交换机与可编程控制器21连接。

[0053] 在一实施例中，请参阅图6，上述的可编程控制器21连接有继电器70，继电器70与蠕动泵组件80连接。移液主要是用蠕动泵组件80完成的；蠕动泵组件80具有无污染、精度
高、密封性好等优点。可编程控制器21通过数字量I/O控制蠕动泵组件80的正反转及启动停
止，通过模拟量输出控制蠕动泵组件80的转速，实现自动化移液。

[0054] 在一实施例中，请参阅图7至图11，输入模块22包括数字量输入子模块以及电流型模拟量输入子模块，输出模块23包括数字量输出子模块以及电流型模拟量输出子模块，数
字量输出子模块分别与电磁阀62以及刹车装置61连接，电流型模拟量输出子模块分别与温
控装置63连接。

[0055] 上述的系统还包括与输入模块22连接的传感器组件60，所述传感器组件6060包括用于感应物体的光电传感器、气缸行程位置传感器、夹爪位置传感器以及用于测量仓体环
境参数的层流风速、仓内外压差以及仓内温湿度的第一传感器。

[0056] 在本实施例中，上述的第一传感器包括温度传感器、湿度传感器、风速传感器、压差传感器以及过氧化氢传感器。数字量输入子模块分别与光电传感器、气缸行程位置传感
器以及夹爪位置传感器连接，电流型模拟量输入子模块与第一传感器连接。

[0057] 在一实施例中，上述的可编程控制器21还连接有T008端子台以及Y449端子台。

[0058] 请参阅图7，上述的数字量输入子模块的型号为RX42C4，另外，该数字量输入子模块连接有各种按钮、行程开关、感应开关。该数字量输入子模块通过T008端子与可编程控制
器21连接。上述的模拟量输入子模块内部的型号为R60ADI8，其通过端子Q68ADI与第一传感
器连接，其为8通道电流型模拟量输入子模块。模拟量输入子模块测量仓体环境参数的层流
风速、仓内外压差以及仓内温湿度等。

[0059] 在本实施例中，上述的数字量输出子模块的型号为RY42NT2P，用来控制电磁阀62和伺服马达的刹车等。数字量输出子模块连接有各种继电器70、信号灯，该数字量输出子模
块通过Y449端子与可编程控制器21连接。数字量输入子模块有128点，数字量输出子模块有
64点。

[0060] 在本实施例中，上述的电流型模拟量输出子模块的型号为R60DAI8，其为8通道电流型模拟量输出子模块，用于控制层流风机风速、风管的风阀等执行元件。

[0061] 在本实施例中，上述的温控装置63包括风机。

[0062] 在一实施例中，请参阅图1，上述的系统还包括触控屏50，该触控屏50通过交换机11与可编程控制器21连接。触摸屏是现场人与离心仓交换的界面，其与可编程控制器21通
信通过MC协议连接。触摸屏采用了型号为威纶通MT8121IE，界面上可以显示离心仓各种作
业得进程等仓体信息参数，同时可以通过触摸屏对离心仓进行手动模组操作和自动运行作
业任务操作。

[0063] 上述的交换机11为以太网交换机11。

[0064] 在一实施例中，请参阅图2，上述的系统还包括电源单元，电源单元与执行装置40、温控装置63、传感器组件60以及仓体控制器20、蠕动泵组件80、蠕动泵组件80、六轴机器人
52、离心机51、尘埃粒子传感器90、浮游菌传感器91连接。离心仓采用交流220V电源，需要供
电的电气元件或设备有可编程控制器21、开关电源、执行装置40、温控装置63、传感器组件
60以及仓体控制器20、蠕动泵组件80、蠕动泵组件80、六轴机器人52、离心机51、尘埃粒子传
感器90、浮游菌传感器91。

[0065] 电源单元外接单项交流电，通过空开及滤波器滤波，供给执行装置40、温控装置63、传感器组件60以及仓体控制器20、蠕动泵组件80、蠕动泵组件80、六轴机器人52、离心机
51、尘埃粒子传感器90、浮游菌传感器91，另外，电源单元与G系列漏电断路器连接，其过电
压脱扣值为280V。

[0066] 离心仓主要功能是细胞提纯，其主要作业流程有细胞悬液定容及种瓶，收获及细胞离心提纯，取样，洗涤过滤，细胞分装冻存。

[0067] 细胞经过水浴复苏后，需要将复苏的细胞提纯，并配制种子细胞悬液：六轴机器人52及离心仓接收到从进出料仓的综合入料盘，六轴机器人52将装有复苏细胞的冻存管转移
到冻存管开盖机；冻存管开盖机开盖，并将冻存管内的细胞泵送到空的离心管中，细胞混匀
装置加入生理盐水进行混匀；六轴机器人52将混匀后的细胞转移到加生理盐水工位进行配
平操作；六轴机器人52将配平后的两个离心管转移到离心管开关盖机42进行关盖，关盖后
的离心管经过六轴机器人52转移到离心机51进行离心操作；离心完成后，六轴机器人52取
出到开盖机开盖，并转移到吸上清工位，吸出上清；转移到加生理盐水工位重悬；重复步骤
三到六一次，定容取样，配制好浓度后转移到开盖工位进行种瓶。

[0068] 细胞培养完成后，六轴机器人52及离心仓在接收到收获指令后，即开始进行收获操作：六轴机器人52将从进出料仓传递过来的4个空离心管转移到开盖机进行开盖；将配液
仓中消化后的细胞泵入到空离心管中；将泵入细胞的离心管转移到生理盐水工位进行泵入
生理盐水，并由底部的称重传感器称重配平；配平后的离心管由六轴机器人52转入离心管
关盖机关盖并导入到离心机51中进行离心；离心后的离心管转入到开盖机开盖，转移到去
上清工位，去上清；六轴机器人52将第一瓶放置于混匀工位，其他三瓶依次放在生理盐水工
位，同时从生理盐水工位泵入至混匀工位，重复步骤三到五，在进行第二次离心前进行定容
后，到取样工位取样检测；去上清的细胞转移到培养基工位加入培养基，再次种瓶；

[0069] 细胞培养完成后，六轴机器人52及离心仓在接收到收获指令后，即开始进行收获操作：六轴机器人52将从进出料仓传递过来的4个空离心管转移到离心管开盖机进行开盖；
将配液仓中消化后的细胞泵入到空离心管中；将泵入细胞的离心管转移到生理盐水工位进
行泵入生理盐水，并由底部的称重传感器称重配平；配平后的离心管由机器人转入离心管
开关盖机42关盖并导入到离心机51中进行离心；离心后的离心管转入到开盖机开盖，转移
到去上清工位，去上清；六轴机器人52将第一瓶放置于混匀工位，其他三瓶依次放在生理盐
水工位，同时从生理盐水工位泵入至混匀工位，重复步骤三到步骤五；六轴机器人52将离心
管放入开关盖机进行关盖，并转入暂存位；重复步骤三到步骤七进行第二轮收获；六轴机器
人52将第一轮及第二轮收获细胞的离心管转运到离心管开盖盖机进行开盖，第一瓶和第二
瓶依次转入到生理盐水工位泵入生理盐水，并将两瓶泵入到同一瓶中；六轴机器人52将混
合后的离心管转入到离心管开关盖机42关盖，然后转入到离心机51离心，到去上清工位去
上清，最后转入到封装机构进行细胞冻存分装操作。并通过出入料仓转出存储。

[0070] 上述的冻存管开关盖机41主要有带动开盖模组上下移动的伺服马达、冻存管管身夹持气缸、冻存管盖夹持气缸、冻存管管盖旋转伺服，底座转运平台伺服模块及其他的安装
传动组件构成。是在细胞进入冷冻的过程中，实现批量自动化开启和关闭冻存管；冻存管开
关盖设置有两种模式：人工参数设置和自动参数设置，人工参数设置：操作人员在人机交互
界面上直接设置启动；自动参数设置：设备在自动运行时，设备自动检测所需的参数数据，
并自动启动运行；人工/自动设置冻存管开盖的坐标列数及行数(X，Y)或者整行数(X，0)；如
(3，0)表示开盖第三行整行的冻存管盖；人工/自动设置启动类型：开盖、等待细胞注入、关
盖。

[0071] 开盖时，六轴机器人52将冻存管盒放置在底座转运伺服平台上；底座转运伺服平台，通过设置的开盖参数进行相应坐标定位；开盖上下移动的伺服组件包含上下移动伺服
模组、夹管身模组、夹管盖模组、旋转开盖模组下降直到夹管盖机构顶住管盖；夹管身模组
夹住管身，夹管盖机构夹主管盖；旋转开盖模组旋转管盖/开盖上下移动伺服组件上升，旋
转伺服与上下移动伺服形成插补运动，确保管盖在旋开的同时，管盖缓慢脱离管身；夹管身
模组松开冻存管管身，开盖上下移动伺服组件上升到安全初始位置，完成开盖。

[0072] 底座转运伺服平台将冻存管盒转移到注入操作工位等待注入完成；注入完成，定位到开关盖的位置。

[0073] 关盖时，开盖上下移动的伺服组件包含上下移动伺服模组、夹管身模组、夹管盖模组、旋转开盖模组下降直到管盖接触到管身；夹管身模组夹住管身；旋转开盖模组旋转管
盖/开盖上下移动伺服组件下降；旋转伺服与上下移动伺服形成插补运动，确保管盖在旋关
的同时，管盖缓慢旋入管身；夹管身模组及夹管盖模组同时松开管身及管盖，开盖上下移动
伺服组件上升到安全初始位置，完成关盖操作。

[0074] 上述的基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统，通过设置工业计算机10、仓体控制器20、伺服放大器30、执行装置40、蠕动泵组件80、六轴机器人52以及离心机51，由工
业计算机10下发作业指令后，由仓体控制器20根据作业指令驱动执行装置40、蠕动泵组件
80、六轴机器人52以及离心机51配合完成细胞的离心操作，实现自动控制离心仓内的相关
装置，以完成细胞的转移和自动离心的操作，提高效率，避免人工参与导致污染所造成的细
胞制备失败。

[0075] 在一实施例中，还提供了基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统的控制方法，包括：

[0076] 上述的工业计算机10下发作业指令；仓体控制器20根据作业指令，输出移动信号以及控制信号；伺服放大器30对移动信号进行处理，以得到放大信号；执行装置40根据放大
信号进行冻存管开关盖、离心管开关盖、冻存管移动以及离心管的移动；蠕动泵组件80根据
控制信号对干细胞进行转移；六轴机器人52根据控制信号进行冻存管、离心管的转运；离心
机51根据控制信号对离心管进行离心。

[0077] 需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统的控制方法的具体实现过程，可以参考前基于可编程控制器的干
细胞离心仓控制系统实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。

[0078] 上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的
保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

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基于可编程控制器的干细胞离心仓控制系统及其控制方法

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