利用Biorep生物流體灌注系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)細(xì)胞分泌分析

產(chǎn)品:

LabVIEW, CompactRIO, 報(bào)告生成工具包, 實(shí)時(shí)模塊, Touch Panel Module, FPGA模塊, NI SoftMotion開發(fā)模塊, PID控制工具包

挑戰(zhàn):

增進(jìn)細(xì)胞分泌分析的處理能力和可重復(fù)性，這種分析常被用于第一型糖尿病研究中的胰島細(xì)胞的分析。

解決方案:

使用NI的LabVIEW軟件和CompactRIO硬件，創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)生物流體灌注(Perifusion)系統(tǒng)。它能實(shí)現(xiàn)全面的環(huán)境控制，刺激不同細(xì)胞類型，并在符合可編程協(xié)議的情況下能夠自動(dòng)收集分泌物。

Biorep技術(shù)股份有限公司(Biorep Technologies Inc.)需要設(shè)計(jì)一種設(shè)備用來隔離胰臟中特定細(xì)胞(胰島細(xì)胞)。隔離過程非常復(fù)雜，需要超過20種不同的裝置，其中5種需高度自動(dòng)化。在目前，這些自動(dòng)化裝置是使用不同的平臺(tái)與可編程語言來完成的，比如，一種語言用于控制器、另一種用于觸摸屏、第三種語言用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)、第四種語言用于步進(jìn)器驅(qū)動(dòng)。隨著公司的發(fā)展，這樣的設(shè)計(jì)方式造成了很多問題。由于采用了多種語言環(huán)境，所以需要不同的學(xué)習(xí)曲線，冗長的程序說明文件，而且不同平臺(tái)間需要不同的通訊協(xié)議，非常沒有效率。

考慮到NI的產(chǎn)品在近年來有著非常巨大的發(fā)展，能夠滿足我們的功能需求，我們決定采用功能強(qiáng)大的LabVIEW圖形化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件來實(shí)現(xiàn)所有的自動(dòng)化裝置。這樣，絕大部分的自動(dòng)化裝置都能夠在一個(gè)軟件平臺(tái)上完成，所以工程師只需要學(xué)習(xí)一種語言，并且也能簡(jiǎn)化設(shè)備的工作流程。此外，LabVIEW還提供了先進(jìn)的軟件調(diào)試工具，并使設(shè)備具備了遠(yuǎn)程調(diào)試功能，幫助我們縮短調(diào)試時(shí)間，并避免長途旅行，換算下來相當(dāng)于節(jié)省了超過10,000美金的成本。LabVIEW平臺(tái)的使用，對(duì)我們的效率和開發(fā)能力造成了很大的影響。

只用了3個(gè)月，我們VI設(shè)計(jì)組的克里斯·弗朗達(dá)(Chris Fronda)就能使用LabVIEW和CompactRIO來控制一個(gè)復(fù)雜的自動(dòng)化醫(yī)療儀器，其中包括多軸運(yùn)動(dòng)控制(步進(jìn)電機(jī))、精準(zhǔn)的培養(yǎng)箱溫度控制和復(fù)雜的液體處理功能(電子閥數(shù)組控制)。VI設(shè)計(jì)組使用LabVIEW Real-Time模塊與LabVIEW FPGA模塊開發(fā)了軟件架構(gòu)。公司還使用LabVIEW NI SoftMotion模塊(圖1)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的仿真，在虛擬原型上模擬真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，這使我們?cè)诨ㄙM(fèi)成本制造實(shí)體原型之前，就先將設(shè)計(jì)進(jìn)行可視化和最優(yōu)化，并幫助我們?cè)u(píng)估不同的設(shè)計(jì)理念。依靠LabVIEW和CompactRIO，VI設(shè)計(jì)組將開發(fā)時(shí)間從預(yù)計(jì)的12個(gè)月縮短至3個(gè)月，并且不用開發(fā)定制的控制軟件與驅(qū)動(dòng)程序。

圖1：SolidWorks下的XY機(jī)械結(jié)構(gòu)。