杨志勇[1]2004年在《荧光显微镜单色光源系统的设计及应用》文中进行了进一步梳理钙离子作为细胞内重要的第二信使,调控着许多细胞生理活动。以荧光显微镜为基础的钙离子浓度检测系统是生物物理学研究中重要的实验设备,其中的单色光源系统,国内有关的技术研究和仪器制造尚属空白。本文通过对单色光源系统关键技术的理论模型分析,得到设计方案并最终研制出样机用于实验。设计的单色光源系统采用短弧氙灯作为发光源,利用椭球面反射镜聚焦后得到模拟的点光源,经过准直,闪耀光栅分光,汇聚后,耦合到光纤中形成单色光输出。单色光源的输出功率和光谱纯度是仪器的两个技术关键,本文通过建立数学模型的方法,对系统进行模拟分析,给出了优化的分析结果。在理论分析的基础上,进行了相关光学设计和机械设计,确定了最终的方案。研制的单色光源和荧光检测系统经过校准后,在荧光测钙实验中得到应用,效果良好。本文的主要研究内容分为以下叁个部分:第一部分介绍了单色光源系统的基本结构,以及相关光学元件的选择依据和设计方法。第二部分利用数学模型,分析了单色光源系统的能量输出和光谱纯度,给出了仿真模拟结果,以及闪耀光栅的工作原理,为系统方案设计提供了理论依据。第叁部分介绍了整个系统的调试原理和方法,并给出了在本系统下所做的高钾去极化刺激下PC12细胞(大鼠嗜铬细胞瘤细胞)内钙离子浓度测量实验的方法和结果,验证了单色光源系统的实用性。
秦泰然[2]2007年在《荧光显微检测系统单色激发光源的研制》文中进行了进一步梳理荧光显微技术因具有直观、快速和简单的优点,已逐渐成为生命科学研究领域的一种非常强有力的工具。其中的单色光源系统,国内有关的技术研究和仪器制造尚属空白。本文通过对单色光源系统的理论模型分析,得到设计方案并最终研制出样机。设计的单色光源系统采用短弧氙灯作为发光源,利用椭球面反射镜聚焦后得到模拟的点光源,经过准直,闪耀光栅分光,会聚后,耦合到光纤中形成单色光输出。单色光源的输出功率和光谱纯度是仪器的两个关键技术参数,本文通过优化算法和光学仿真模拟,在原设计基础上针对系统进一步进行模拟分析,给出了优化的分析结果。在理论分析的基础上,确定了最终的方案,并进行了相关光学设计和机械设计。研制的单色光源系统完成安装校准后,经测试,效果良好。本文的主要研究内容分为以下叁个部分:第一部分介绍了单色光源系统的基本结构,以及相关光学元件的选择依据和设计方法。第二部分利用优化算法和光学仿真模拟,分析和计算了单色光源系统的光能效率,设计了基于单色光源系统的椭球面反射镜。第叁部分介绍了整个系统机械设计的原理和方法,以及系统安装调试流程,并通过实验测定,验证了单色光源系统的实用性。
秦泰然, 瞿安连[3]2007年在《基于荧光显微镜单色光源系统的椭球反射镜的设计》文中研究指明为了实现胞内钙离子浓度的检测,设计了一种新型的荧光显微镜单色光源系统。系统采用短弧氙灯作为发光源,利用椭球面反射镜聚焦后得到模拟的点光源,经过准直及闪耀光栅分光、汇聚后,耦合到光纤中形成单色光输出。在荧光显微镜照明激发系统中,单色光源的输出功率和光谱纯度是仪器的2个技术关键,其中非球面反射镜是设计的重点。通过优化算法和光学仿真模拟,对系统的光能效率进行了分析和计算,设计了用于单色光源系统的椭球面反射镜,并研制成整套系统。经实验验证,效果良好。
秦泰然, 瞿安连[4]2007年在《荧光显微镜单色光源中的椭球反射镜设计》文中研究指明在荧光显微镜照明激发系统中,单色光源的输出功率和光谱纯度是仪器的两个技术关键,其中非球面反射镜是设计的重点。通过优化算法和光学仿真模拟,本文对系统的光能效率进行了分析和计算,设计了用于单色光源系统的椭球面反射镜,并研制成整套系统,在实验中得以验证。
陈付齐[5]2006年在《荧光显微测钙系统中单色激发光源的控制电路设计》文中指出钙离子作为细胞内重要的第二信使,调控着细胞的许多生理活动,因此研究细胞内外钙离子的活动规律具有重要意义。由于荧光显微技术具有响应时间短、对细胞低毒性等特点,而成为测量活细胞内游离钙浓度的主要方法。活细胞内钙离子浓度荧光显微检测系统的研制,将为细胞生物物理学、细胞生理学等研究提供一种有效的工具。本文的主要工作是研制全自动单细胞离子光电联合测量一体化系统中单色激发光源的控制电路系统,其包括单色光源箱内、外部控制电路。内部控制电路主要功能包括:光栅定位器控制、单色激发光源箱温度监测、单色光源系统工作状态显示、控制电源开启逻辑时序。内部控制电路采用内部集成有USB协议处理电路和8051内核的单片机EZ-USB FX2作为核心处理器,设计了基于USB2.0传输协议的光栅定位器控制电路。在分析温度传感器Pt100比率法温度测量的原理基础上,我们设计了单色光源系统温度监测电路。此外,内部控制电路还采用新型的有机自发光显示器用作系统工作状态的显示。智能化是现代电子仪器发展的必然趋势,为提高控制系统的智能化程度,我们还设计了单色激发光源系统外部控制电路即手控板电路,手控电路板电路以具有IAP功能的8051单片机(SST89E564)为核心处理器,使用手控板可以方便的脱离PC机控制单色激发光源箱。手控板电路提供给用户良好的人机界面,在这个界面下用户可对实验中所使用的单色激发光的波长参数进行编辑。手控板电路与FX2以RS232的通讯标准进行通信,再由FX2实现对单色激发光源箱中光栅定位器的控制。在本文最后讨论了如何利用Keil uVision2开发环境中的Keil monitor-51协议进行系统软件代码的调试以及部分调试结果。
程祥[6]2011年在《钙离子浓度荧光显微检测系统中控制模块的设计》文中提出Ca~(2+)作为细胞内的第二信使,在细胞的生理调控中起着重要的作用,实时、定量、准确地检测出细胞内钙离子浓度([Ca~(2+)]_i)对细胞生理调控机制的研究具有重要的意义。检测[Ca~(2+)]_i的手段有非光测量技术和光测量技术两种,其中非光测量技术主要是利用Ca~(2+)的离子特性进行测量,常用电生理学的方法进行测量,而光测量技术是将荧光指示剂对Ca~(2+)进行标记,形成结合物,然后测量结合物的荧光强度值间接地计算出[Ca~(2+)]_i。利用荧光显微技术研制出的[Ca~(2+)]_i荧光显微检测系统由于具有其高灵敏度、生物毒性低和易操作等等优点,已成为活细胞中[Ca~(2+)]_i的重要检测手段。国外已经有公司开发出成熟的荧光显微检测系统,而在国内,华中科技大学生物物理与化学研究所早在几年前也致力于钙离子浓度荧光显微检测系统的研究,本课题的内容就是为该系统的控制模块开发应用程序,为系统提供良好的人机交互。本文首先以Fura-2双波长比率法为例,介绍钙离子浓度荧光显微检测系统的工作原理,简单概述了荧光显微检测系统的总体架构之后,再分别介绍了连续可调单色光源、数据采集系统以及钙离子荧光显微检测软件等控制模块在系统中的主要功能。接着详细描述了连续可调单色光源计算机控制模式、数据采集系统应用程序接口函数的设计,并利用这些接口函数从面向对象结构设计的角度,重点论述了钙离子浓度荧光显微检测系统软件的设计过程。然后结合课题设计过程中出现的通讯故障,分析了计算机与USB外设之间通讯故障发生的原因,并给出了相应的解决方案,为开发出稳定、安全、可靠的USB接口应用软件提供了一定的保障。最后对全文进行了总结,并对课题的研究工作提出展望。
周云燕[7]2004年在《胞内钙离子荧光显微检测系统的研制》文中研究表明为了实现胞内钙离子浓度的检测,本文设计了一种新型的胞内钙离子浓度荧光显微检测系统。论文的工作主要有两部分:单色激发光源系统的设计和微弱荧光检测系统的设计。单色激发光源系统中,短弧氙灯发射的光经椭球反射镜聚焦后采用离轴抛物面反射镜准直成平行光,通过光栅的衍射分光后采用叁片型会聚物镜把光能量聚焦到光纤端面,光纤的另一端面输出单色光。设计时,采用光路偏折的方法,有效地克服了灯源的噪声,另外,本系统采用易于加工的椭球反射镜代替目前国际上应用比较广泛的超环面镜。微弱荧光检测系统中,用光电倍增管采集荧光探针发出的弱荧光,并转化为电信号,通过增益调节电路和贝塞尔滤波电路对光电倍增管输出的电信号进行放大和滤波。全文的研究内容主要可分为叁个部分。第一部分介绍了单色激发光源系统的结构与设计过程,重点讨论分光系统的设计,并得出波长控制关系。第二部分论述了微弱荧光检测系统的设计,采用光电倍增管检测荧光信号。第叁部分详细描述了实验过程的安装、校准及验证过程,首先介绍仪器的安装与调试以及波长校准的过程,然后利用该系统进行胞内钙离子浓度的检测,得到满意的实验结果。
徐彪[8]2008年在《荧光显微检测系统中单色光源控制电路设计》文中提出钙离子作为细胞内重要的第二信使,调控着细胞的许多生理活动。以荧光显微镜为基础的钙离子浓度检测系统是生物物理学研究中重要的实验设备,单色激发光源作为荧光显微检测系统中的重要组成部分,为检测实验提供所需的激发光。本课题的主要工作是设计一套单色激发光源控制系统,可以实现对单色激发光源的多种控制及实时监测系统的工作状态,并提供良好的人机界面,从而保证单色光源系统安全稳定地运行。其中包括基于EZ-USB FX2为核心处理器的单色光源箱内部控制电路和手控板控制电路。内部控制电路的主要功能包括:电源控制逻辑、基于比率法的光源箱温度监测、光栅定位器控制、单色光源系统工作状态显示和系统参数自动校准。为提高控制系统的智能化程度,设计了以具有IAP功能的8051单片机(SST89E516)为核心处理器的手控板控制电路,与FX2以RS232通讯协议进行通信,以便用户可以脱离PC机而通过手控板控制单色激发光源系统。本文的研究内容主要分为叁个部分:第一部分从系统总体结构入手,分别介绍了各个模块的原理和功能。第二部分硬件和软件两个部分介绍了手控板电路的设计。最后讨论了混合信号的电路设计以及PCB布线时应注意的一些问题。
宋述燕[9]2005年在《胞内钙离子荧光显微检测软件的研制》文中提出在不同生理条件下测定活体细胞的钙离子浓度是细胞生理学研究的一个重要内容。以荧光标记法为基础的胞内钙离子浓度检测系统以其快速、损伤小等诸多优点在生物领域得到了广泛应用。目前国外已有基于光电倍增管的光度测定和荧光检测软件,如HEKA公司开发的PULSE+FURA-Extension,但是全套实验配置价格昂贵,非常规实验室可接受,而目前在国内相关的研究和开发尚属空白。基于以上情况,本文设计了应用在Windows 操作系统上的荧光显微检测软件。根据生理实验的要求,软件设计了四个主要的功能模块,可以完成单色光源的校准、测钙实验的参数设置、实验数据的采集和保存,并能动态显示光源的校准过程和测钙的实验波形,依据公式计算出胞内钙离子浓度。整套软件实现了对活体细胞胞内钙离子浓度的定量检测的自动化程控操作。本文详细介绍了单色光源校准模块的实现过程、基于USB 接口的数据采集器在程序中的使用、面向对象的程序设计思想在程序中如何体现、微软基础类库MFC 的文档/视图体系在界面设计中的应用。开发此荧光显微检测软件时面向对象思想和MFC 的应用大大提高了软件的开发效率,并使其具有代码可重用和软件易维护等特点。目前的实验结果表明:该软件具有功能清晰、使用方便、检测准确、人机界面友好等特点,若能配合硬件装置不断完善,最终在性能上达到国外同类产品的标准,将大大降低国内生理学研究所需的仪器和软件成本,势必有广阔的应用前景。
陈付齐, 董俊, 瞿安连[10]2006年在《基于USB2.0的单色光源外围电路设计》文中指出单色激发光源是单细胞荧光显微系统中的重要组成部分。本文简要介绍了单细胞荧光显微系统中单色激发光源外围电路的组成,并详细介绍了单色激发光源中光栅定位器控制电路和温度检测电路以及用于显示单色光源系统工作状态的有机发光显示器电路设计。这种基于USB2.0传输协议的光栅定位器控制电路和基于比率法的温度检测电路具有较好的通用性。
参考文献：
[1]. 荧光显微镜单色光源系统的设计及应用[D]. 杨志勇. 华中科技大学. 2004
[2]. 荧光显微检测系统单色激发光源的研制[D]. 秦泰然. 华中科技大学. 2007
[3]. 基于荧光显微镜单色光源系统的椭球反射镜的设计[J]. 秦泰然, 瞿安连. 应用光学. 2007
[4]. 荧光显微镜单色光源中的椭球反射镜设计[C]. 秦泰然, 瞿安连. 中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（下册）. 2007
[5]. 荧光显微测钙系统中单色激发光源的控制电路设计[D]. 陈付齐. 华中科技大学. 2006
[6]. 钙离子浓度荧光显微检测系统中控制模块的设计[D]. 程祥. 华中科技大学. 2011
[7]. 胞内钙离子荧光显微检测系统的研制[D]. 周云燕. 华中科技大学. 2004
[8]. 荧光显微检测系统中单色光源控制电路设计[D]. 徐彪. 华中科技大学. 2008
[9]. 胞内钙离子荧光显微检测软件的研制[D]. 宋述燕. 华中科技大学. 2005
[10]. 基于USB2.0的单色光源外围电路设计[J]. 陈付齐, 董俊, 瞿安连. 微计算机信息. 2006