一种培养装置智能远程监控系统的制作方法

本发明涉及生物医学领域，特别提供一种培养装置智能远程监控系统。

背景技术：

目前，细胞、细菌和种子等培养都采用培养装置进行培养，其培养方法是科学研究、生物制药领域和农业生产等诸多领域的基础技术和重要研究手段，然而，现有培养装置较为传统，培养参数的设定和编程，以及研究对象监测等均由人工完成。某些实验研究需要对实验参数进行阶梯设置，比如在生产或实验过程中温度设置为20度维持5小时后设置为25度维持6小时，最后设置为30度维持10小时，此过程利用传统培养装置的温度参数由人工设置完成；另外，利用培养皿培养细胞时是将培养皿放入传统培养箱中，通过培养箱控制培养细胞所需的环境条件，但是间隔一定时间需要将培养皿从培养环境中取出进行必要操作，比如更换培养液或放在显微镜下观察，这两种操作会对细胞有一定的影响。

现有技术中，专利文献1(公开号为cn104169413a)中公开了一种具有培养液更换功能的细胞培养装置，在少数培养皿中培养细胞的方式的小规模细胞培养装置中，能够在相同的腔内进行培养液的自动更换和细胞培养，这种装置不能提供细胞培养所需环境条件，培养细胞过程也不能实时观测和远程控制。

专利文献2(公开号为cn103667053a)中公开了一种自动连续换液细胞培养装置，既具备连续自动换液控制能力，又可提供细胞培养所需要的条件，实现培养过程中细胞培养液自动连续更换。这种装置结构复杂，不能够实现远程监控，需要把培养的细胞拿出培养环境，才能进行观察。

现有培养装置成本较高，并且功能单一，实验和生产过程中不能实时远程监控分析，进口培养装置价格昂贵，不利于推广使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种培养装置智能远程监控系统，可以在培养和实验过程中实现远程实时监控，减少人为因素对生产或实验过程的影响，同时也降低了生产和科研人员工作量，避免工作人员重复性劳动，节省下来的时间可以用来分析实验数据或分析实验过程。利用本发明培养装置智能远程监控系统，配合微流控芯片培养细胞可以连续灌注培养液，不需要人工更换，而且通过远程监控系统可以实时视频传输观察细胞的状态，以及获得细胞的电生理信息。

本发明的技术方案是：一种培养装置智能远程监控系统，包括：检测端1、前端通信模块2、远程服务器3、后端通信模块4、显示及输入模块5、控制器6和执行端7；

所述检测端1检测培养装置内部信息并转变为电信号，经前端通信模块2、远程服务器3、后端通信模块4传输到显示及输入模块5进行显示，并通过显示及输入模块5输入指令经后端通信模块4、远程服务器3、前端通信模块2传输到控制器6，所述控制器6根据指令发出控制信号控制执行端7运行。

优选的，所述检测端1包括传感器模块8、视频模块9、生物信息采集模块10、定位模块11、电生理信号采集模块12。

优选的，所述传感器模块8包括气体传感器、液位传感器、温湿度传感器。

优选的，所述生物信息采集模块10为生化传感器。

优选的，所述定位模块11为角度传感器或位置传感器。

优选的，所述电生理信号采集模块12为电生理传感器。

优选的，所述执行端7包括加热模块13、气体浓度控制模块14、位置移动模块15、电生理刺激模块16。

优选的，所述前端通信模块2和后端通信模块4均包括无线通信模块17和有线通信模块18两种；所述无线通信模块17包括红外线通信、蓝牙、zigbee、无线局域网、蜂窝网络。

优选的，所述远程服务器3包括数据库19、大数据分析和处理模块20、存储模块21。

优选的，所述显示及输入模块5包括显示模块22和输入模块23。

本发明具有以下有益的效果：

本发明能够集成在现有培养装置上，形成远程监控和智能化多种功能，工作人员可以远程监控实时观测实验生产对象，并且在显示端能得到有用数据分析结果，从而在实验中减轻了重复性工作量，也节省了工作时间。本发明结构简单、体积小、成本低和易于集成。

附图说明

图1为本发明实施例培养装置智能远程监控系统的结构示意图；

图2为本发明实施例培养装置智能远程监控系统的检测端的结构示意图；

图3为本发明实施例培养装置智能远程监控系统的执行端的结构示意图；

图4为本发明实施例培养装置智能远程监控系统的前端通信模块的结构示意图；

图5为本发明实施例培养装置智能远程监控系统的后端通信模块的结构示意图；

图6为本发明实施例培养装置智能远程监控系统的远程服务器的结构示意图；

图7为本发明实施例培养装置智能远程监控系统的显示及输入模块的结构示意图；

图中：1、检测端；2、前端通信模块；3、远程服务器；4、后端通信模块；5、显示及输入模块；6、控制器；7、执行端；8、传感器模块；9、视频模块；10、生物信息采集模块；11、定位模块；12、电生理信号采集模块；13、加热模块；14、气体浓度控制模块；15、位置移动模块；16、电生理刺激模块；17、无线通信模块；18、有线通信模块；19、数据库；20、大数据分析和处理模块；21、存储模块；22、显示模块；23、输入模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，一种培养装置智能远程监控系统，包括：检测端1、前端通信模块2、远程服务器3、后端通信模块4、显示及输入模块5、控制器6和执行端7。

检测端1检测培养装置内部信息并转变为电信号，经前端通信模块2、远程服务器3、后端通信模块4传输到显示及输入模块5进行显示，并通过显示及输入模块5输入指令经后端通信模块4、远程服务器3、前端通信模块2传输到控制器6，控制器6根据指令发出控制信号控制执行端7运行。

如图2所示，检测端1包括传感器模块8、视频模块9、生物信息采集模块10、定位模块11、电生理信号采集模块12。

其中，传感器模块8是根据培养装置需要安装一个或多个各种类型传感器，可以是气体传感器用于测量培养装置内气体浓度，也可以是液位传感器用于测量所使用液体液面高度，也可以是温湿度传感器用于测量培养装置内温度和湿度值；视频模块9用于实时观测实验对象；生物信息采集模块10可以是生化传感器用于采集生物信息；定位模块11可以是角度传感器或位置传感器用于测量实时观测时显微镜头的位置；电生理信号采集模块12可以是电生理传感器用于采集电生理信息；检测端1将所测量转变为电信号，传送给前端通信模块2。

如图3所示，执行端7包括加热模块13、气体浓度控制模块14、位置移动模块15、电生理刺激模块16。

执行端7接收前端通信模块2传送来的信息，对其内部模块进行操作。其中，加热模块13用于对培养装置内部空间进行加热，气体浓度控制模块14用于接受指令调整培养装置内部气体浓度，位置移动模块15用于接受指令调整显微镜头位置和角度，电生理刺激模块16用于接受指令对实验对象电生理刺激。

如图4、5所示，前端通信模块2和后端通信模块4均包括无线通信模块17和有线通信模块18两种。其中，无线通信模块17可以是红外线通信(irda)、蓝牙、zigbee、无线局域网(wlan)、蜂窝网络(cellularnetwork)，用于系统中各种模块之间通信；有线通信模块18利用电线或者光缆作为通讯传导通信，也用于系统中各种模块之间通信；

如图6所示，远程服务器3包括数据库19、大数据分析和处理模块20、存储模块21，主要是通过软件来实现数据的记录、分析和存储，并通过大数据分析和学习的方法来处理积累下来系统数据。

如图7所示，显示及输入模块5包括显示模块22和输入模块23，显示模块22主要用于显示检测端采集到的信息，输入模块23主要用来输入指令通过控制器6控制执行端7运行。显示及输入模块5可以采用电脑、手机、显示屏、信号灯与键盘配合的形式采用数值、图表或布尔方式显示出来，并输入指令控制执行端7(电机、电磁阀、继电器、加湿器、报警器、紫外线灯和加热器)的运行。

下面来说明本发明实施例的培养装置智能远程监控系统的工作原理和使用方法。

当培养装置使用培养装置智能远程监控系统时，检测端1各个功能模块检测培养装置内部的温度、湿度、气体浓度和实验对象的生物信息，然后把信息传送给前端通信模块2，前端通信模块2信利用其功能模块，把获得的数据信息上传到远程服务器3，远程服务器3利用内部功能模块对数据进行存储和大数据分析，然后通过后端通信模块4中各个功能模块，将信息传送给显示及输入模块5，其中显示及输入模块5可以是电脑、手机、pad、显示屏、信号灯与键盘配合的形式，采用数值、图表或布尔方式显示，但需要改变培养装置内部培养条件时，通过电脑、手机、pad、显示屏或按键把指令传送给后端通信模块4，后端通信模块4利用其自身通信模块把指令送给远程服务器3，远程服务器3记录存储并把指令传送给前端通信模块2，前端通信模块2利用功能模块把指令传给控制器6，控制器6根据指令发出控制信号控制执行端7(电机、电磁阀、继电器、加湿器、报警器、紫外线灯和加热器)运行，从而改变培养装置内部环境参数。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。