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显微物镜Z轴微位移控制仪的研制

郑昱  
【摘要】: 荧光显微成像法是细胞生物学和生物物理学的重要研究方法之一。深入研究囊泡胞内转运和胞吐过程不仅有助于了解细胞生命活动的机理,也有助于为疾病治疗提供新的思路和途径。随着荧光显微技术和荧光探针技术的发展,直观观察和研究囊泡的胞内转运和胞吐过程已经成为新的研究手段。近年来,华中科技大学生物物理与生物化学研究所提出用反卷积算法得到细胞内部囊泡的运动轨迹。然而,该方法也存在局限性,由于只能离线跟踪,所以只能得到囊泡在细胞内某个特定区域的运动轨迹。研究活体细胞内部单微粒跟踪方法,将大大弥补这个缺陷。 Z轴控制仪是荧光显微检测系统中的重要部分,使用压电晶体式微操纵仪能够提供最稳定的性能。根据实验控制和系统安全需要,设计了一套压电晶体Z轴控制仪,系统分为电源、驱动、单片机控制及控制软件几部分。 高压直流稳压电源由分立器件和集成电路组成,使用LM317构成悬浮式稳压电路,并附加过流保护电路。驱动电路采用运放后接MOSFET功率输出电路,可以输出0-115V的电压驱动压电晶体。为提高物镜位移精度和线性度,采用比例积分原理的闭环控制。使用线性可变差分变压器(LVDT)作为位移传感器,将位移转化为电压信号。 在开发单片机控制部分时,首先使用SST89E516单片机和编码器完成对于输入编码信号和输出电压的转换,然后把整体程序移植到具有USB通信协议的单片机EZ-USB FX2中,同时实现了PC与控制仪的通信。


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