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溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置的制作方法

文檔序號:1022600閱讀:245來源:國知局
專利名稱:溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,具體地說是一種溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置。
背景技術(shù)
光損傷,即過強(qiáng)的光或長時間直視光源對視網(wǎng)膜造成的損害。將應(yīng)用于定量或定性研究視網(wǎng)膜細(xì)胞光損傷研究的儀器稱為光損傷研究裝置。光損傷研究裝置通常包括一個密閉空間,一個發(fā)光體和一個光強(qiáng)控制裝置等,通過調(diào)節(jié)發(fā)光體的亮度,對密閉空間內(nèi)的細(xì)胞或者實(shí)驗(yàn)動物進(jìn)行短時、強(qiáng)烈的光照達(dá)到光損傷的目的。然而,目前在光損傷實(shí)驗(yàn)研究方面,國內(nèi)外尚無統(tǒng)一穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)設(shè)備來控制實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度與光照,而多采取自身搭載的簡易儀器進(jìn)行,其實(shí)驗(yàn)的效率、可重復(fù)性及可信性均較低。同時,隨著光損傷實(shí)驗(yàn)由定性向定量的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的點(diǎn)光源由于其固有局限難以達(dá)到均一的光強(qiáng),并且存在難以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化調(diào)控,實(shí)時監(jiān)測等問題,在某些場合已經(jīng)無法滿足光所傷研究的實(shí)驗(yàn)需求。如FengM等在2012年出版的Int J Ophthalmol第151-157頁與Ueki Y等在2012年出版PLoSOne的e38690頁發(fā)表的相關(guān)光損傷研究中,采用在暗室內(nèi)部放置一個或多個的一定波長的熒光燈的方式進(jìn)行光損傷實(shí)驗(yàn)的研究,無法保證實(shí)驗(yàn)中細(xì)胞接受光照的均勻性,以及對實(shí)驗(yàn)的評價(jià)無法制定統(tǒng)一的、可信的標(biāo)準(zhǔn)。并且,在光損傷研究裝置中,溫度作為光損傷研究的重要變量,在相當(dāng)一部分國內(nèi)外學(xué)者的研究被忽略,其可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性與重復(fù)性大為降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,以實(shí)現(xiàn)對某一平面內(nèi)光強(qiáng)均一穩(wěn)定調(diào)控的問題,同時適用于細(xì)胞損傷實(shí)驗(yàn)的定量溫度調(diào)控要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明公開了一種溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:包括暗箱、LED面光源、光源驅(qū)動單元、半導(dǎo)體制冷片、制冷片驅(qū)動單元、光傳感器、溫度傳感器和控制單元,所述光源驅(qū)動單元驅(qū)動LED面光源,制冷片驅(qū)動單元驅(qū)動半導(dǎo)體制冷片,所述LED面光源設(shè)置在暗箱中并直射實(shí)驗(yàn)區(qū)域,所述半導(dǎo)體制冷片、光傳感器及溫度傳感器設(shè)置在實(shí)驗(yàn)區(qū)域中,所述控制單元以單片微處理器為核心設(shè)有第一輸入端和第二輸入端,所述的光傳感器和溫度傳感器的輸出分別與控制單兀第一輸入端和第二輸入端連接,所述控制單元還設(shè)有第一輸出端和第二輸出端分別與制冷片驅(qū)動單元和光源驅(qū)動單元連接,所述控制單元設(shè)有實(shí)時亮度值存儲器、亮度設(shè)定值存儲器、實(shí)時溫度值存儲器、溫度設(shè)定值存儲器和比較器,所述比較器對實(shí)時亮度值存儲器和亮度設(shè)定值存儲器以及實(shí)時溫度值存儲器和溫度設(shè)定值存儲器中的數(shù)值進(jìn)行比較,所述控制單元根據(jù)比較結(jié)果通過第一輸出端和第二輸出端控制LED面光源和半導(dǎo)體制冷片。與現(xiàn)有技術(shù)相比 較,本發(fā)明通過設(shè)置面光源、導(dǎo)體制冷片、光傳感器、溫度傳感器和以單片微處理器為核心的控制單元,可以數(shù)字化調(diào)控密閉空間中的光強(qiáng)與溫度裝置,實(shí)現(xiàn)了對溫度及光強(qiáng)的雙重控制和定量監(jiān)控,反應(yīng)快、結(jié)果穩(wěn)定、精度高,尤其適用于離體細(xì)胞水平上的光損傷實(shí)驗(yàn)研究。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)透視 圖2是本發(fā)明具體實(shí)施例電原理框圖。
具體實(shí)施例方式如I圖所示,溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置包括暗箱1、LED面光源2、光源驅(qū)動單元、半導(dǎo)體制冷片3、制冷片驅(qū)動單元、光傳感器4、溫度傳感器5和控制單元,所述光源驅(qū)動單元驅(qū)動LED面光源2,制冷片驅(qū)動單元驅(qū)動半導(dǎo)體制冷片3。暗箱I的形狀可以按照需要,本具體實(shí)施例中暗箱I為矩形體,所述LED面光源2與暗箱I內(nèi)腔底部形狀相配并固設(shè)在底部,所述LED面光源2上方構(gòu)成實(shí)驗(yàn)區(qū)域,所述LED面光源2上方設(shè)有培養(yǎng)皿擱架6,所述培養(yǎng)皿擱架6與LED面光源2平行設(shè)置,所述LED面光源2直射實(shí)驗(yàn)區(qū)域,這樣可以使得實(shí)驗(yàn)區(qū)域光強(qiáng)比較均勻,培養(yǎng)皿擱架6采用高透明板材制成,為了及時檢測光強(qiáng)和溫度,所述光傳感器4和溫度傳感器5設(shè)置在培養(yǎng)皿擱架6上,為了更加準(zhǔn)確地檢測,本裝置中可以設(shè)置多個光傳感器4和溫度傳感器5,本將其均勻分布在實(shí)驗(yàn)區(qū)域,為了方便進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn),還可以在所述實(shí)驗(yàn)區(qū)域中設(shè)有動物固定器7。本具體實(shí)施例中,光強(qiáng)傳感器選用為TSL2561,該光強(qiáng)傳感器內(nèi)部連接一個光敏二極管(通道O)和一個紅外響應(yīng)光敏二極管(通道I)和兩個集成的積分式A/D轉(zhuǎn)換器,可將光敏電流轉(zhuǎn)換成一個數(shù)字輸出,具有提供20位動態(tài)范圍內(nèi)近適光響應(yīng)的 能力。溫度傳感器5選用LM35,該溫度傳感器5輸出電壓與攝氏溫度成正比,線性度好,靈敏度高,精度適中,其輸出靈敏度為10.0MV / V,精度達(dá)0.5°C,其測量范圍為-55——150°C。在靜止溫度中自熱效應(yīng)低(0.08°C),工作電
壓較寬,可在4-20V的供電電壓范圍內(nèi)正常工作,且耗電極省,工作電流一般小于60uA,
輸出阻抗低,在IMA負(fù)載時為0.1 Ω。根據(jù)LM35的輸出特性可知,當(dāng)溫度在O——150°C之間變換時,其輸出端對應(yīng)的電壓為O—150V,此電壓經(jīng)電位器W3分壓后送到3位半數(shù)字顯示表頭(由ICL7107及有關(guān)電路組成)的檢測信號輸入端,在輸入端輸入的電壓為150V時,通過調(diào)節(jié)電位器使顯示的數(shù)值為150.0,經(jīng)調(diào)整后數(shù)顯表頭顯示的數(shù)值就是實(shí)測的溫度值。所述半導(dǎo)體制冷片3設(shè)置在培養(yǎng)皿擱架6上方的側(cè)壁上,半導(dǎo)體制冷片3與傳統(tǒng)制熱制冷體系相比,具有體積小便于攜帶、點(diǎn)溫度控制、溫控準(zhǔn)確迅速、與環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。所述控制單元設(shè)置在暗箱I內(nèi)腔LED面光源2的下方,如圖2所示,所述控制單元以ARM處理器STM32F103為核心,設(shè)有第一輸入端和第二輸入端,所述的光傳感器4和溫度傳感器5的輸出分別與控制單元第一輸入端和第二輸入端連接,所述控制單元設(shè)有還第一輸出端和第二輸出端分別與制冷片驅(qū)動單元和光源驅(qū)動單元連接,所述控制單元設(shè)有實(shí)時亮度值存儲器、亮度設(shè)定值存儲器、實(shí)時溫度值存儲器、溫度設(shè)定值存儲器和比較器,所述比較器對實(shí)時亮度值存儲器和亮度設(shè)定值存儲器以及實(shí)時溫度值存儲器和溫度設(shè)定值存儲器中的數(shù)值進(jìn)行比較,所述控制單元根據(jù)比較結(jié)果通過第一輸出端和第二輸出端控制LED面光源2和半導(dǎo)體制冷片3,其中實(shí)時亮度值存儲器、亮度設(shè)定值存儲器、實(shí)時溫度值存儲器和溫度設(shè)定值存儲器有內(nèi)部存儲器擔(dān)任,比較器通過內(nèi)部程序?qū)崿F(xiàn)。光源驅(qū)動單元控制LED面光源2采用脈寬調(diào)制方式,并且LED與電感串聯(lián),與續(xù)流二極管并聯(lián),這樣當(dāng)開關(guān)器導(dǎo)通時,電源經(jīng)電感向LED光源供電,電感線圈儲能;當(dāng)開關(guān)器截止時,電源脫離電路,由電感線圈向LED光源供電,釋放儲存的能量,從而使得經(jīng)過LED光源的電流在開關(guān)器斷流是仍能維持,亮度穩(wěn)定。為了能夠更加方便地了解實(shí)驗(yàn)情況,本裝置最好還設(shè)有顯示屏8,所述顯示屏8與控制單元連接,用于顯示實(shí)驗(yàn)區(qū)域中的實(shí)時亮度值和溫度值。顯示屏8優(yōu)選采用觸摸屏,可同時用于人機(jī)交互進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和設(shè)定。比較器、光源驅(qū)動單元控制及制冷片驅(qū)動單元控制的程序編制為現(xiàn)有技術(shù),此處不再贅述。在對視網(wǎng)膜細(xì)胞光損傷的研究中,需要明確同等條件下光照對視網(wǎng)膜細(xì)胞損傷的嚴(yán)重程度是否與光照的輻射波段有關(guān),因此所述LED面光源2中的LED光源根據(jù)需要選用不同顏色的LED燈??紤]到要保持設(shè)備的完整性,如果使用單一波段的LED燈則更換非常不便。為了能夠方便地適應(yīng)不同輻射波段對視網(wǎng)膜細(xì)胞損傷的研究,由于白光發(fā)光二極管(白光LED)發(fā)出的光包含了可見光、近紅外線波段及近紫外線波段,亮度極高,本裝置所述LED面光源2選用白色LED燈,并在所述暗箱I側(cè)壁上靠近LED面光源2的位置設(shè)有長槽縫9,所述暗箱I內(nèi)壁與長槽縫9相對的位置設(shè)有導(dǎo)槽,所述長槽縫9和導(dǎo)槽中間隙配合插設(shè)有濾光片10,濾光片10與LED面光源2平行,這樣可以利用濾光片10這一光學(xué)器件來選取所需輻射波段。比如插入藍(lán)色濾光片10,白光LED發(fā)出的光通過藍(lán)色濾光片10,射出的是一束藍(lán)光,而綠光、紅光極少,大多數(shù)被濾光片10吸收了。通過這一結(jié)構(gòu)設(shè)置,達(dá)到在不更換LED的情況下,實(shí)現(xiàn) 對相同光強(qiáng)下不同波段的光照對視網(wǎng)膜細(xì)胞的損傷的定量研究。
權(quán)利要求
1.一種溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:包括暗箱、LED面光源、光源驅(qū)動單元、半導(dǎo)體制冷片、制冷片驅(qū)動單元、光傳感器、溫度傳感器和控制單元,所述光源驅(qū)動單元驅(qū)動LED面光源,制冷片驅(qū)動單元驅(qū)動半導(dǎo)體制冷片,所述LED面光源設(shè)置在暗箱中并直射實(shí)驗(yàn)區(qū)域,所述半導(dǎo)體制冷片、光傳感器及溫度傳感器設(shè)置在實(shí)驗(yàn)區(qū)域中,所述控制單元以單片微處理器為核心設(shè)有第一輸入端和第二輸入端,所述的光傳感器和溫度傳感器的輸出分別與控制單元第一輸入端和第二輸入端連接,所述控制單元設(shè)有還第一輸出端和第二輸出端分別與制冷片驅(qū)動單元和光源驅(qū)動單元連接,所述控制單元設(shè)有實(shí)時亮度值存儲器、亮度設(shè)定值存儲器、實(shí)時溫度值存儲器、溫度設(shè)定值存儲器和比較器,所述比較器對實(shí)時亮度值存儲器和亮度設(shè)定值存儲器以及實(shí)時溫度值存儲器和溫度設(shè)定值存儲器中的數(shù)值進(jìn)行比較,所述控制單元根據(jù)比較結(jié)果通過第一輸出端和第二輸出端控制LED面光源和半導(dǎo)體制冷片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:所述暗箱為矩形體,所述LED面光源與暗箱內(nèi)腔底部形狀相配并固設(shè)在底部,所述LED面光源上方設(shè)有培養(yǎng)皿擱架,所述培養(yǎng)皿擱架與LED面光源平行設(shè)置,所述光傳感器和溫度傳感器設(shè)置在培養(yǎng)皿擱架上,所述半導(dǎo)體制冷片設(shè)置在培養(yǎng)皿擱架上方的側(cè)壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:所述暗箱為矩形體,所述LED面光源與暗箱內(nèi)腔底部形狀相配并固設(shè)在底部,所述LED面光源上方設(shè)有培養(yǎng)皿擱架,所述培養(yǎng)皿擱架與LED面光源平行設(shè)置,所述半導(dǎo)體制冷片設(shè)置在培養(yǎng)皿擱架上方的側(cè)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:設(shè)有多個光傳感器和溫度傳感器,所述光傳感器和溫度傳感器均勻分布在實(shí)驗(yàn)區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:所述光源驅(qū)動單元脈采用寬調(diào)制方式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)區(qū)域中設(shè)有動物固定器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:還設(shè)有顯示屏,所述顯示屏與控制單元連接,用于顯示實(shí)驗(yàn)區(qū)域中的實(shí)時亮度值和溫度值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:所述顯示屏采用觸摸屏,同時用于人機(jī)交互。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,其特征在于:所述LED面光源選用白色LED燈,所述暗箱側(cè)壁上靠近LED面光源的位置設(shè)有長槽縫,所述暗箱內(nèi)壁與長槽縫相對的位置設(shè)有導(dǎo)槽,所述長槽縫和導(dǎo)槽中間隙配合插設(shè)有濾光片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置,具體地說是一種溫度與光照可控型視網(wǎng)膜光損傷定量研究裝置。本研究裝置包括暗箱、LED面光源、光源驅(qū)動單元、半導(dǎo)體制冷片、制冷片驅(qū)動單元、光傳感器、溫度傳感器和控制單元,所述光源驅(qū)動單元驅(qū)動LED面光源,制冷片驅(qū)動單元驅(qū)動半導(dǎo)體制冷片,所述LED面光源設(shè)置在暗箱中并直射實(shí)驗(yàn)區(qū)域,所述半導(dǎo)體制冷片、光傳感器及溫度傳感器設(shè)置在實(shí)驗(yàn)區(qū)域中。本發(fā)明通過設(shè)置面光源、導(dǎo)體制冷片、光傳感器、溫度傳感器和以單片微處理器為核心的控制單元,可以數(shù)字化調(diào)控密閉空間中的光強(qiáng)與溫度裝置,實(shí)現(xiàn)了對溫度及光強(qiáng)的雙重控制和定量監(jiān)控,反應(yīng)快、結(jié)果穩(wěn)定、精度高,尤其適用于離體細(xì)胞水平上的光損傷實(shí)驗(yàn)研究。
文檔編號A61B5/00GK103211581SQ20131013836
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者許志強(qiáng), 金子兵, 許小鋒, 王鵬飛 申請人:溫州醫(yī)學(xué)院
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