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低温生物介电谱测试系统的研制

刘海洋  
【摘要】:本课题来源于国家自然科学基金资助项目“电磁场对低温下生物生态影响的机理研究”。在细胞/组织/溶液低温保存中,“胞内冰”和“胞外冰”是导致其低温损伤的直接原因。该项目思路是应用电磁场来抑制细胞/组织/溶液冷冻过程中产生的冰晶,最终寻求一种新的生物体低温保存方法。在该项目的研究中,需要一套能实时监测并记录生物电介质在冷冻过程中由极化和相变引起的宏观量的变化的装置,以用来研究电磁场和温度变化对其的影响。由于介电谱方法能够对目标体系进行非破坏连续监测,了解体系有关动力学、结构特征和电的性质,在物理、化学、生物学等研究中均发挥着很大的作用。低温生物介电谱测试系统就是记录生物电介质介电(温)谱的一种装置。 论文介绍了低温生物介电谱测试系统的设计与研制过程,该系统应用了频域法中的等效原理。在本系统的硬件设计过程中,针对高频(1MHz)正弦信号峰值的测量,提出了以有效值测量代替峰值测量的方法,因为它们之间有着固定的2~(1/2)倍关系,并使用真有效值—直流转换芯片AD536A将之实现;针对频率高达1MHz的周期方波的占空比难以测量这一难题,提出并实现了以方波的直流分量与方波的高电平峰值之比代替占空比的方法,并用低通滤波器将之实现。本测试系统基于数据采集卡,软件编程使用的是VB6.0语言,并在其中调用一个能利用MATLAB的功能函数来进行矩阵计算、绘图显示的COM组件MatrixVB。最后,在程序的配合下,系统可以实时的显示电介质的介电(温)谱变化曲线。 本系统的成功研制,为低温生物介电谱的研究以及外界电场、磁场对生物电介质的影响等研究提供了有力的工具。


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