生物超微弱发光测量的暗室环境控制系统设计

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生物超微弱发光是指生物活体持续自发的向外界发射超低强度光子流的现象。生命体经白光或单色光照射以后引发的长程余晖现象称为延迟发光,它广泛存在于一切生命活动之中。延迟发光携带有大量的生命相关信息,是反映生物体内部机能的一个窗口,人们通过对生物超微弱发光的测量来研究生物组织在接受外界刺激时延迟发光的变化规律,解读这些信息是一条研究细胞分化、信号传递、增殖调控等基本生命现象重要途径,对于生物学中许多基本问题的解决具有重要意义。目前对于生物超微弱发光的研究已经成为生命科学的一个研究热点。生物超微弱发光受环境因素的影响很大。在生物超微弱发光的测量中,被测样品在外界环境的影响下发光受到不同程度的影响,从而造成在普通环境下测量超微弱发光时得到的数据往往会是含有其他因素的影响在内。这就给生物超微弱发光的研究带来了一个致命的问题:即在不同地方不同环境下做相同的试验时得到的结果有很大的差异。因此要想在超微弱发光研究中获得相对稳定的数据,以及在做不可或缺的对比实验得到接近真实的结果,必须对测量环境进行严格的控制。这样才可以使生物超微弱发光的研究建立在更加科学、可靠的基础上。本文从影响生物超微弱发光的环境因素出发,在深入分析各种环境因素对生物超微弱发光影响的基础之上,归纳总结了最主要的两个影响因素:温度和激发光,以此作为控制的核心目标,设计了本暗室控制系统。采用MSP430F149作为核心控制器;半导体制冷器作为加热制冷元件,并选择了半导体制冷器的专用控制芯片MAX1978有效的降低了温度控制部分得复杂性;利用步进电机和滤光片组完成激发光的控制;设计了光源控制电路,用来控制激发光照射时间,输入、输出设备完成环境参数的设定等。本系统实现了生物超微弱发光测量中的环境参数控制,使得整个测量过程在完全封闭的可控环境下完成,有效的降低了环境因素对生物超微弱发光的影响,弥补了目前生物超微弱发光测量中缺乏对环境参数控制的空白,为生物超微弱发光的研究提供了一个很好的测量平台。同时实现了对测量过程的监控、显示,达到了测量过程的自动控制,使得测量过程也更加简单方便。
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