一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的制作方法

本实用新型主要涉及医疗领域，更具体地说，涉及一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统。

背景技术：

近年来，随着胰岛分离、培养方法以及免疫抑制剂应用的改进，大大提高了胰岛细胞移植的存活率，胰岛细胞移植已成为治疗胰岛素依赖性糖尿病的理想方法。但该方法每例需2～4个供体胰腺，而供体短缺问题突出，胰岛干细胞有可能解决这一难题。如果在成年个体中分离获得胰岛干细胞，将为胰岛移植提供充足的胰岛细胞来源。目前体外培养条件下还不能分离出满意的成体胰岛干细胞，同时也缺乏体外胰岛细胞进一步成熟的理想方法。从供体的胰腺中获得纯度高、数量多、活力强的胰岛细胞是进行细胞移植的先决条件，用于胰岛细胞分离的复合胶原酶的活性和温度是密切相关的，因此胰岛细胞分离过程需要精确的温度控制。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统，采用半导体制冷片实现胰岛细胞分离过程中的温度控制，并带有语音和指示灯提示对外界操作人员进行实时提示。

为解决上述技术问题，本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统包括主控制器、温度传感器、信号处理模块、实时时钟模块、按键模块、存储模块、音频输出模块、温控元件、驱动模块、12V电源、显示模块、指示灯、电源模块、通信接口、上位机，采用半导体制冷片实现胰岛细胞分离过程中的温度控制，并带有语音和指示灯提示对外界操作人员进行实时提示。

其中，所述存储模块连接着主控制器；所述按键模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述实时时钟模块连接着主控制器；所述温度传感器的输出端连接着信号处理模块的输入端；所述信号处理模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述主控制器的输出端连接着音频输出模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着温控元件的输入端；所述12V电源的输出端连接着驱动模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着显示模块的输入端；所述主控制器的输出端连接着指示灯的输入端；所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端；所述上位机通过通信接口连接着主控制器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统所述主控制器采用ATmega1280单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统所述温度传感器采用10K热敏电阻温度传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统所述实时时钟模块采用DS1302时钟芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统所述温控元件采用半导体制冷片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统所述音频输出模块采用ISD2500语音芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统所述存储模块采用AT24C64存储芯片。

控制效果：本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统，采用半导体制冷片实现胰岛细胞分离过程中的温度控制，并带有语音和指示灯提示对外界操作人员进行实时提示。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的主控制器电路图。

图3为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的实时时钟模块电路图。

图4为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的信号处理模块电路图。

图5为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的存储模块电路图。

图6为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的指示灯电路电路图。

图7为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的音频输出模块电路图。

图8为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的通信接口电路电路图。

图9为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的显示模块电路图。

图10为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的按键模块电路图。

图11为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的电源模块电路图。

图12为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的驱动模块电路图。

图13为本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的+12V电源模块电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，本实施方式所述一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统包括主控制器、温度传感器、信号处理模块、实时时钟模块、按键模块、存储模块、音频输出模块、温控元件、驱动模块、12V电源、显示模块、指示灯、电源模块、通信接口、上位机，采用半导体制冷片实现胰岛细胞分离过程中的温度控制，并带有语音和指示灯提示对外界操作人员进行实时提示。

其中，所述存储模块连接着主控制器，存储模块通过I²C协议与主控制器连接通信，存储模块的SDA引脚与主控制器的PD1引脚相连接；存储模块的SCL引脚与主控制器的PD0引脚相连接，主控制器将检测的温度数据存储在存储模块中，掉电不丢失。

所述按键模块的输出端连接着主控制器的输入端，通过按键模块设定温度值，在有按键按下时，向主控制器申请中断，从而决定上下限温度值。按键模块的SW1、SW2、SW3、SW4、SW5、SW6、SW7、SW8端与主控制器的PH0、PH1、PH2、PH3、PH4、PH5、PH6、PH7引脚相连接；PH0、PH1、PH2、PH3构成按键的行线，PH4、PH5、PH6、PH7构成按键的列线；行线作为按键的控制输出端，按键的列线作为按键的输入端；在没有按键按下的情况下，PH4、PH5、PH6、PH7四个管脚的电平为高电平，如果有按键按下时，则相应的列线管脚为低电平，这时通过设置PH4、PH5、PH6、PH7为低电平触发中断方式，低电平就触发中断而进入中断服务程序，从而获得输入数据。

所述实时时钟模块连接着主控制器，实时时钟模块用于产生时钟信号给系统提供实时时间，实时时钟模块的SCLK引脚与单片机的PD7引脚相连接；实时时钟模块的RST引脚与单片机的PC0引脚相连接，RST引脚为输入信号，在读、写数据期间，必须为高；实时时钟模块的I/O引脚与单片机的PC1引脚相连接。

所述温度传感器的输出端连接着信号处理模块的输入端，温度传感器采用高灵敏度的热敏电阻，信号处理模块中的R15为10K热敏电阻温度传感器，用于检测胰岛细胞分离环境中的温度信号，并将检测的温度信号传送给信号处理模块。

所述信号处理模块的输出端连接着主控制器的输入端，信号处理模块中的R15为10K热敏电阻温度传感器，通过后面的放大电路和消除干扰电路的整理放大后通过OUT端传送给主控制器的PK1引脚，主控制器的PK1引脚将接收到的模拟温度信号转换为数字温度信号进行处理分析。

所述主控制器的输出端连接着音频输出模块的输入端，主控制器用于向音频输出模块发送控制信号，音频输出模块根据接收到的控制信号进行音频的播放或停止，音频输出模块的A0引脚与单片机的PK2引脚相连接；音频输出模块的A6、A8、A9相连接并连接至单片机的PK3；音频输出模块的CE引脚与单片机的PB1引脚相连接；音频输出模块的PD引脚与单片机的PB3引脚相连接；音频输出模块的P/R引脚与单片机的PB2引脚相连接；音频输出模块的EOM引脚与单片机的PB0引脚相连接。

所述主控制器的输出端连接着驱动模块的输入端，主控制器通过PL7、PC2、PC3引脚与驱动模块相连接，PC2引脚用于向驱动模块发送加热控制信号，PC3引脚用于向驱动模块发送制冷控制信号，PL7引脚为加热驱动和制冷驱动的公共端；驱动模块采用IR2110芯片驱动场效应管的换向电路，通过控制四个大功率场效应管来实现电源的换向；当无加热与制冷输出时，光耦U1、U2不导通，使三极管Q9、Q10导通，U3、U4的10引脚HIN端和12脚LIN端均为低电平，U3、U4的1、7脚无输出，四个场效应管均截止，温控元件不工作；当主控制器的PC2引脚输出加热信号时，光耦U1导通，使三极管Q9截止，12V电压经R19加到U3的10脚HIN端和U4的1脚LIN端，使U3的7脚和U4的1脚输出高电平，使场效应管Q5、Q8导通，大功率开关电源的争端经导通的Q3漏极、源极，温控元件的两端和Q8的漏极、源极到地，使温控元件工作在加热状态；当主控制器的PC3引脚输出制冷信号时，场效应管Q6、Q7导通，温控元件两端电源换向，工作在制冷状态。

所述驱动模块的输出端连接着温控元件的输入端，当驱动模块的HOT端接收到主控制器的信号后，驱动温控元件进行加热处理，当驱动模块的COLD端接收到主控制器的信号后，驱动温控元件进行制冷处理，温控元件采用的是半导体制冷片。

所述12V电源的输出端连接着驱动模块的输入端，驱动模块的工作电压为12V，采用独立电源供电。

所述主控制器的输出端连接着显示模块的输入端，主控制器用于向显示模块发送控制信号，显示模块根据控制信号进行显示当前检测温度，显示模块的DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7端与主控制器的PF0、PF1、PF2、PF3、PF4、PF5、PF6、PF7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端与主控制器的PC6引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W端与主控制器的PC5引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E与主控制器的PC4引脚相连接；主控制器的PC6、PC5、PC4引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态。

所述主控制器的输出端连接着指示灯的输入端，主控制器用于向指示灯发送控制信号，指示灯根据控制信号进行发光指示，主控制器通过PA4、PA5、PA6引脚控制指示灯LED1、LED2、LED3的亮灭，当系统工作的时候指示灯LED1绿灯亮起；当系统加热时，主控制器通过PA5引脚控制LED2红灯亮起，通过PA6引脚控制LED3黄灯灭；当系统制冷时，主控制器通过PA6引脚控制LED3黄灯亮起，通过PA5引脚控制LED2红灯灭。

所述电源模块的输出端连接着主控制器的输入端，电源模块用于给系统供电，保证系统的正常工作，主控制器的工作电压为5V。

所述上位机通过通信接口连接着主控制器，通信接口进行用于数据传输，通信接口采用RS232接口，主控制器的RXD引脚与MAX232的R1OUT引脚相连接，主控制器的TXD引脚与MAX232的T1IN引脚相连接；上位机采用电脑，用于接收检测数据，同时对胰岛细胞分离全程的温度进行监控。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述主控制器采用ATmega1280单片机。ATmega1280单片机是高性能、低功耗的AVR8位微处理器，具有先进的RISC结构；具有高耐久度非易失性的程序和数据存储器；具有JTAG接口；两个具有独立的频分器和比较器功能的8位定时器/计数器；四个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器；具有四路8位PWM频道；具有12路分辨率可编程(2到16位)的PWM频道；输出比较调制器；具有6路10位ADC；面向字节的2-wire串口；具有四个可编程的串行USART；具有可工作于主机/从机模式的SPI串行接口；具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器；具有片内模拟比较器；引脚电平变化可引发中断及唤醒单片机。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述温度传感器采用10K热敏电阻温度传感器。在说明书附图4中，JP1的1、2引脚接10K热敏电阻温度传感器，用于采集胰岛细胞分离过程中的环境的温度信号，并将检测的温度信号传送给信号处理模块中的放大电路和消除干扰电路的整理放大后传送给主控制器的PK1引脚，主控制器的PK1引脚将接收到的模拟温度信号转换为数字温度信号进行处理分析。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述实时时钟模块采用DS1302时钟芯片。所述DS1302时钟芯片具有一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能。主要特点是采用串行数据传输，可以为掉电保护电源提供可编程的充电功能，并且可以关闭充电功能。采用普通32.768Hz晶振。DS1302还可以用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，用于记录用户使用系统的时间点。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述温控元件采用半导体制冷片。主控制器通过PL7、PC2、PC3引脚与驱动模块相连接，PC2引脚用于向驱动模块发送加热控制信号，PC3引脚用于向驱动模块发送制冷控制信号，PL7引脚为加热驱动和制冷驱动的公共端；驱动模块采用IR2110芯片驱动场效应管的换向电路，通过控制四个大功率场效应管来实现电源的换向；当无加热与制冷输出时，光耦U1、U2不导通，使三极管Q9、Q10导通，U3、U4的10引脚HIN端和12脚LIN端均为低电平，U3、U4的1、7脚无输出，四个场效应管均截止，半导体制冷片不工作；当主控制器的PC2引脚输出加热信号时，光耦U1导通，使三极管Q9截止，12V电压经R19加到U3的10脚HIN端和U4的1脚LIN端，使U3的7脚和U4的1脚输出高电平，使场效应管Q5、Q8导通，大功率开关电源的争端经导通的Q3漏极、源极，半导体制冷片的两端和Q8的漏极、源极到地，使半导体制冷片工作在加热状态；当主控制器的PC3引脚输出制冷信号时，场效应管Q6、Q7导通，半导体制冷片两端电源换向，工作在制冷状态。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述音频输出模块采用ISD2500语音芯片。ISD2500系列语音芯片结构简单、使用方便，可以构成简单的单芯片应用系统。本用于胰岛细胞分离全程温度控制系统中，采用AVR系列的ATmega1280与ISD2500构成一个基本电路，实现语音录放功能。器件上电后，PD端置低电平，主控制器通过A8、A9输入放音起始地址，等待上电延迟(T_PUD)后，使CE端由高变低，下降沿执行放音操作，在遇到EOM标志时，器件继续输出声音，当EOM脉冲(T_EOM)结束时，放音停止，放音时可以用查询或外部中断的方式来检测EOM端的上升沿，因为只有当EOM端变为高电平后，CE信号才能开始下一个操作。

具体实施方式七：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13说明本实施方式，所述存储模块采用AT24C64存储芯片。AT24C64存储芯片通过I²C协议与主控制器连接通信，AT24C64存储芯片的SDA引脚与主控制器的PD1引脚相连接；AT24C64存储芯片的SCL引脚与主控制器的PD0引脚相连接，主控制器将检测的温度数据存储在AT24C64存储芯片中，掉电不丢失。

本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统的工作原理为：本实用新型一种用于胰岛细胞分离全程温度控制系统，电源模块用于给系统提供电能，保证系统的正常工作；系统开启时，主控制器驱动音频输出模块进行语音提示，语音内容为“准备开始工作”，通过按键给系统设定温度值，温度传感器用于检测胰岛细胞分离过程中环境的温度，并将检测的温度信号传送给信号处理模块，信号处理模块将温度信号经过放大，消除干扰后传送给主控制器，主控制器将模拟温度信号转换为数字温度信号后再进行处理分析，并存储在存储模块中，供主控制器调用，主控制器将检测到的温度信号与设定温度相比较，若检测温度值低于设定值，主控制器则向驱动模块发送加热信号，驱动模块驱动温控元件进行加热处理，指示灯LED2红灯亮起，LED3黄灯灭；若检测温度值高于设定值，主控制器则向驱动模块发送制冷信号，驱动模块电源换向驱动温控元件进行制冷，指示灯LED3黄灯亮起，LED2红灯灭，通过闭环调节，使胰岛细胞分离过程中的温度保持相对恒定状态；同时，主控制器将检测的温度信号传送给显示模块进行显示；通过通信接口将实时温度信号传送给上位机进行记录显示；系统正常工作使指示灯LED1绿灯亮起；当系统关闭时，主控制器驱动音频输出模块进行语音提示，语音内容为“是否关闭系统”，再按下确认按键后关闭系统，实时时钟模块用于记录系统的实用时间，便于用户对后期的信息查询和总结提供时间依据。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。