技术文章

当前页面: 首页 >技术文章 >Biorep 公司使用生物流体灌注(Perifusion) 系统自动进行细胞分泌分析

Biorep 公司使用生物流体灌注(Perifusion) 系统自动进行细胞分泌分析

--Biorep 公司使用生物流体灌注(Perifusion) 系统自动进行细胞分泌分析

供稿:NI-美国国家仪器有限公司 2011/1/18 16:00:00

0 人气:727

行业:
生命科学, 医学/ 医疗器械

产品:
LabVIEW, CompactRIO, 报告生成工具包, 实时模块, Touch Panel Module, FPGA模块, NI SoftMotion开发模块, PID控制工具包

挑战:
增进细胞分泌分析的处理能力和可重复性,这种分析常被用于第一型糖尿病研究中的胰岛细胞的分析。

解决方案:
使用NI的LabVIEW软件和CompactRIO 硬件,创建一个自动生物流体灌注(Perifusion) 系统。它能实现全面的环境控制,刺激不同细胞类型,并在符合可编程协议的情况下能够自动收集分泌物。 

"只用了3个月,我们VI设计组的克里斯•佛朗达(Chris Fronda)就能使用 LabVIEW和CompactRIO 来控制一个复杂的自动化医疗仪器。"

 

Biorep技术股份有限公司(Biorep Technologies Inc.)需要设计一种设备用来隔离胰脏中特定细胞(胰岛细胞)。隔离过程非常复杂,需要超过20 种不同的装置,其中5种需高度自动化。在目前,这些自动化装置是使用不同的平台与可编程语言来完成的,比如,一种语言用于控制器、另一种用于触摸屏、第三种语言用于电机驱动、第四种语言用于步进器驱动。随着公司的发展,这样的设计方式造成了很多问题。由于采用了多种语言环境,所以需要不同的学习曲线,冗长的程序说明文件,而且不同平台间需要不同的通讯协议,非常没有效率。

考虑到NI的产品在近年来有着非常巨大的发展,能够满足我们的功能需求,我们决定采用功能强大的LabVIEW图形化系统设计软件来实现所有的自动化装置。这样,绝大部分的自动化装置都能够在一个软件平台上完成,所以工程师只需要学习一种语言,并且也能简化设备的工作流程。此外,LabVIEW还提供了先进的软件调试工具,并使设备具备了远程调试功能,帮助我们缩短调试时间,并避免长途旅行,换算下来相当于节省了超过10,000美金的成本。LabVIEW平台的使用,对我们的效率和开发能力造成了很大的影响。

只用了3个月,我们VI设计组的克里斯•弗朗达(Chris Fronda)就能使用 LabVIEW和CompactRIO 来控制一个复杂的自动化医疗仪器,其中包括多轴运动控制 (步进电机)、精准的培养箱温度控制和复杂的液体处理功能(电子阀数组控制)。VI设计组使用LabVIEW Real-Time模块与LabVIEW FPGA模块开发了软件架构。公司还使用LabVIEW NI SoftMotion模块(图1)实现了系统的仿真,在虚拟原型上模拟真实的运动轨迹,这使我们在花费成本制造实体原型之前,就先将设计进行可视化和最优化,并帮助我们评估不同的设计理念。依靠LabVIEW 和 CompactRIO,VI设计组将开发时间从预计的12个月缩短至3个月,并且不用开发定制的控制软件与驱动程序。

http:/sine.ni.com/cms/images/casestudies/biorepimageone.png

图 1. SolidWorks下的 XY 机械结构

起初,我们开发Biorep生物流体灌注系统(图2)是为了测试试管内胰岛能力的。之后,系统功能得以不断扩充,还可以可测定来自胰腺源祖干细胞 ( pancreatic progenitor stem cells) 的分化细胞的分泌物。 

http:/sine.ni.com/cms/images/casestudies/biorepimagetwo.png

图 2. Biorep生物流体灌注系统

在研究细胞对刺激物的反应时(例如在糖尿病研究中细胞对药物或葡萄糖的反应),灌注对批次培养(batch incubation)有非常大的好处。在生物流体灌注系统中,会有刺激物不断注入,研究中的细胞或细胞群所分泌的代谢物冲走。而在过去的批次培养中,这些代谢物会累积从而影响研究结果。

也有一些其它更先进的方法,例如动态量测,但它们并不实用,所以实验室仍然使用批次培养的方法。Biorep技术股份有限公司(Biorep Technologies Inc.)与迈阿密大学糖尿病研究机构(Diabetes Research Institute at the University of Miami)开发的自动的生物流体灌注系统,可以简化实验流程。它能实现全面的环境控制,刺激不同细胞类型,并在符合可编程协议的情况下能够自动收集分泌物(图3及图4)。经过测试,我们的生物流体灌注系统被证明是非常有价值的,可以在器官移植前,在试管内测试人类胰岛的生存能力。

http:/sine.ni.com/cms/images/casestudies/biorepimagethree.png

图 3. 协议监测界面

 

http:/sine.ni.com/cms/images/casestudies/biorepimagefour.png

图 4. 容器定位界面

 

目前,已有数个实验室定期采用该系统来研究胰岛细胞的激素分泌。然而,Biorep 生物流体灌注系统并不仅限于用在胰岛分泌的研究。它还可用来测定其他类型细胞的分泌,包括诸如干细胞这类的单细胞。此外,它更成为了医药产业药物研发过程中不可或缺的一部分。

了解更多关于NI硬件和软件用于医疗设备开发的应用

 登陆ni官网,访问更多应用案例www.ni.com/china

更多内容请访问 NI-美国国家仪器有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=49325)

手机扫描二维码分享本页

工控网APP下载安装

工控速派APP下载安装

 

我来评价

评价:
一般