［編輯簡介］：本案例使用NI的LabVIEW軟件和CompactRIO 硬ying件jian，基ji於yu一yi個ge統tong一yi的de平ping台tai創chuang建jian自zi動dong生sheng物wu流liu體ti灌guan注zhu係xi統tong。它ta能neng自zi動dong收shou集ji分fen泌mi物wu，進jin行xing細xi胞bao分fen泌mi分fen析xi，該gai設she計ji克ke服fu了le原yuan有you自zi動dong化hua裝zhuang置zhi需xu使shi用yong不bu同tong的de平ping台tai與yu可ke編bian程cheng語yu言yan來lai完wan成cheng的de弊bi端duan。

［關鍵詞］：NI LabVIEW CompactRIO 細胞分泌分析

行業:
生命科學, 醫學/ 醫療器械

產品:
LabVIEW, CompactRIO, 報告生成工具包, 實時模塊, Touch Panel Module, FPGA模塊, NI SoftMotion開發模塊, PID控製工具包

挑戰:
    增進細胞分泌分析的處理能力和可重複性，這種分析常被用於第一型糖尿病研究中的胰島細胞的分析。

解決方案:
    使用NI的LabVIEW軟件和CompactRIO 硬件，創建一個自動生物流體灌注(Perifusion) 係統。它能實現全麵的環境控製,刺激不同細胞類型,並在符合可編程協議的情況下能夠自動收集分泌物。 

    Biorep技術股份有限公司（Biorep Technologies Inc.）需要設計一種設備用來隔離胰髒中特定細胞（胰島細胞）。隔離過程非常複雜

，需要超過20 種不同的裝置，其中5種需高度自動化。在目前，這些自動化裝置是使用不同的平台與可編程語言來完成的，比如，一種語言用於控製器、另一種用於觸摸屏、第三種語言用於電機驅動、第四種語言用於步進器驅動。隨著公司的發展
，這樣的設計方式造成了很多問題。由於采用了多種語言環境，所以需要不同的學習曲線,冗長的程序說明文件，而且不同平台間需要不同的通訊協議，非常沒有效率。

    考慮到NI的產品在近年來有著非常巨大的發展，能夠滿足我們的功能需求，我們決定采用功能強大的LabVIEW圖(tu)形(xing)化(hua)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)軟(ruan)件(jian)來(lai)實(shi)現(xian)所(suo)有(you)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)裝(zhuang)置(zhi)。這(zhe)樣(yang)
，絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)裝(zhuang)置(zhi)都(dou)能(neng)夠(gou)在(zai)一(yi)個(ge)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)上(shang)完(wan)成(cheng)，所(suo)以(yi)工(gong)程(cheng)師(shi)隻(zhi)需(xu)要(yao)學(xue)習(xi)一(yi)種(zhong)語(yu)言(yan)，並(bing)且(qie)也(ye)能(neng)簡(jian)化(hua)設(she)備(bei)的(de)工(gong)作(zuo)流(liu)程(cheng)。此(ci)外(wai)，LabVIEW還提供了先進的軟件調試工具，並使設備具備了遠程調試功能
，幫助我們縮短調試時間，並避免長途旅行，換算下來相當於節省了超過10,000美金的成本。LabVIEW平台的使用，對我們的效率和開發能力造成了很大的影響。

    隻用了3個月，我們VI設計組的克裏斯・弗朗達（Chris Fronda）就能使用 LabVIEW和CompactRIO 來控製一個複雜的自動化醫療儀器
，其中包括多軸運動控製 (步進電機)、精準的培養箱溫度控製和複雜的液體處理功能(電子閥數組控製)。VI設計組使用LabVIEW Real-Time模塊與LabVIEW FPGA模塊開發了軟件架構。公司還使用LabVIEW NI SoftMotion模塊(圖1)實shi現xian了le係xi統tong的de仿fang真zhen，在zai虛xu擬ni原yuan型xing上shang模mo擬ni真zhen實shi的de運yun動dong軌gui跡ji
，這zhe使shi我wo們men在zai花hua費fei成cheng本ben製zhi造zao實shi體ti原yuan型xing之zhi前qian，就jiu先xian將jiang設she計ji進jin行xing可ke視shi化hua和he最zui優you化hua
，並bing幫bang助zhu我wo們men評ping估gu不bu同tong的de設she計ji理li念nian。依yi靠kaoLabVIEW 和 CompactRIO，VI設計組將開發時間從預計的12個月縮短至3個月
，並且不用開發定製的控製軟件與驅動程序。

圖 1. SolidWorks下的 XY 機械結構

    起初
，我們開發Biorep生物流體灌注係統（圖2）是為了測試試管內胰島能力的。之後，係統功能得以不斷擴充，還可以可測定來自胰腺源祖幹細胞 ( pancreatic progenitor stem cells) 的分化細胞的分泌物。 

圖 2. Biorep生物流體灌注係統

    在研究細胞對刺激物的反應時(例如在糖尿病研究中細胞對藥物或葡萄糖的反應)
，灌注對批次培養（batch incubation）有you非fei常chang大da的de好hao處chu。在zai生sheng物wu流liu體ti灌guan注zhu係xi統tong中zhong
，會hui有you刺ci激ji物wu不bu斷duan注zhu入ru
，研yan究jiu中zhong的de細xi胞bao或huo細xi胞bao群qun所suo分fen泌mi的de代dai謝xie物wu衝chong走zou。而er在zai過guo去qu的de批pi次ci培pei養yang中zhong，這zhe些xie代dai謝xie物wu會hui累lei積ji從cong而er影ying響xiang研yan究jiu結jie果guo。

    也有一些其它更先進的方法，例如動態量測，但它們並不實用
，所以實驗室仍然使用批次培養的方法。Biorep技術股份有限公司（Biorep Technologies Inc.）與邁阿密大學糖尿病研究機構（Diabetes Research Institute at the University of Miami）開發的自動的生物流體灌注係統，可以簡化實驗流程。它能實現全麵的環境控製,刺激不同細胞類型,並在符合可編程協議的情況下能夠自動收集分泌物（圖3及圖4）。經過測試，我們的生物流體灌注係統被證明是非常有價值的
，可以在器官移植前，在試管內測試人類胰島的生存能力。

圖 3. 協議監測界麵

 

圖 4. 容器定位界麵

 

    目前，已有數個實驗室定期采用該係統來研究胰島細胞的激素分泌。然而，Biorep shengwuliutiguanzhuxitongbingbujinxianyuyongzaiyidaofenmideyanjiu。tahaikeyonglaicedingqitaleixingxibaodefenmi，baokuozhuruganxibaozheleidedanxibao。ciwai，tagengchengweileyiyaochanyeyaowuyanfaguochengzhongbukehuoquedeyibufen。

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