专利名称：温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种视网膜光损伤定量研究装置，具体地说是一种温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置。
背景技术：
光损伤，即过强的光或长时间直视光源对视网膜造成的损害。将应用于定量或定性研究视网膜细胞光损伤研究的仪器称为光损伤研究装置。光损伤研究装置通常包括一个密闭空间，一个发光体和一个光强控制装置等，通过调节发光体的亮度，对密闭空间内的细胞或者实验动物进行短时、强烈的光照达到光损伤的目的。然而，目前在光损伤实验研究方面，国内外尚无统一稳定的实验设备来控制实验环境的温度与光照，而多采取自身搭载的简易仪器进行，其实验的效率、可重复性及可信性均较低。同时，随着光损伤实验由定性向定量的发展趋势。传统的点光源由于其固有局限难以达到均一的光强，并且存在难以实现数字化调控，实时监测等问题，在某些场合已经无法满足光所伤研究的实验需求。如FengM等在2012年出版的Int J Ophthalmol第151-157页与Ueki Y等在2012年出版PLoSOne的e38690页发表的相关光损伤研究中，采用在暗室内部放置一个或多个的一定波长的荧光灯的方式进行光损伤实验的研究，无法保证实验中细胞接受光照的均匀性，以及对实验的评价无法制定统一的、可信的标准。并且，在光损伤研究装置中，温度作为光损伤研究的重要变量，在相当一部分国内外学者的研究被忽略，其可能导致实验的稳定性与重复性大为降低。
发明内容
本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，以实现对某一平面内光强均一稳定调控的问题，同时适用于细胞损伤实验的定量温度调控要求。为实现上述目的，本发明公开了一种温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:包括暗箱、LED面光源、光源驱动单元、半导体制冷片、制冷片驱动单元、光传感器、温度传感器和控制单元，所述光源驱动单元驱动LED面光源，制冷片驱动单元驱动半导体制冷片，所述LED面光源设置在暗箱中并直射实验区域，所述半导体制冷片、光传感器及温度传感器设置在实验区域中，所述控制单元以单片微处理器为核心设有第一输入端和第二输入端,所述的光传感器和温度传感器的输出分别与控制单兀第一输入端和第二输入端连接，所述控制单元还设有第一输出端和第二输出端分别与制冷片驱动单元和光源驱动单元连接，所述控制单元设有实时亮度值存储器、亮度设定值存储器、实时温度值存储器、温度设定值存储器和比较器，所述比较器对实时亮度值存储器和亮度设定值存储器以及实时温度值存储器和温度设定值存储器中的数值进行比较，所述控制单元根据比较结果通过第一输出端和第二输出端控制LED面光源和半导体制冷片。与现有技术相比 较，本发明通过设置面光源、导体制冷片、光传感器、温度传感器和以单片微处理器为核心的控制单元，可以数字化调控密闭空间中的光强与温度装置，实现了对温度及光强的双重控制和定量监控，反应快、结果稳定、精度高，尤其适用于离体细胞水平上的光损伤实验研究。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明具体实施例的结构透视 图2是本发明具体实施例电原理框图。
具体实施例方式如I图所示，温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置包括暗箱1、LED面光源2、光源驱动单元、半导体制冷片3、制冷片驱动单元、光传感器4、温度传感器5和控制单元，所述光源驱动单元驱动LED面光源2，制冷片驱动单元驱动半导体制冷片3。暗箱I的形状可以按照需要，本具体实施例中暗箱I为矩形体，所述LED面光源2与暗箱I内腔底部形状相配并固设在底部，所述LED面光源2上方构成实验区域，所述LED面光源2上方设有培养皿搁架6，所述培养皿搁架6与LED面光源2平行设置，所述LED面光源2直射实验区域，这样可以使得实验区域光强比较均匀，培养皿搁架6采用高透明板材制成，为了及时检测光强和温度，所述光传感器4和温度传感器5设置在培养皿搁架6上，为了更加准确地检测，本装置中可以设置多个光传感器4和温度传感器5，本将其均匀分布在实验区域，为了方便进行动物实验，还可以在所述实验区域中设有动物固定器7。本具体实施例中，光强传感器选用为TSL2561,该光强传感器内部连接一个光敏二极管(通道O)和一个红外响应光敏二极管(通道I)和两个集成的积分式A/D转换器，可将光敏电流转换成一个数字输出，具有提供20位动态范围内近适光响应的 能力。温度传感器5选用LM35，该温度传感器5输出电压与摄氏温度成正比，线性度好，灵敏度高，精度适中，其输出灵敏度为10.0MV / V,精度达0.5°C，其测量范围为-55——150°C。在静止温度中自热效应低(0.08°C)，工作电
压较宽，可在4-20V的供电电压范围内正常工作,且耗电极省，工作电流一般小于60uA,
输出阻抗低，在IMA负载时为0.1 Ω。根据LM35的输出特性可知，当温度在O——150°C之间变换时，其输出端对应的电压为O—150V，此电压经电位器W3分压后送到3位半数字显示表头(由ICL7107及有关电路组成)的检测信号输入端，在输入端输入的电压为150V时，通过调节电位器使显示的数值为150.0，经调整后数显表头显示的数值就是实测的温度值。所述半导体制冷片3设置在培养皿搁架6上方的侧壁上，半导体制冷片3与传统制热制冷体系相比，具有体积小便于携带、点温度控制、温控准确迅速、与环境友好等优点。所述控制单元设置在暗箱I内腔LED面光源2的下方，如图2所示，所述控制单元以ARM处理器STM32F103为核心,设有第一输入端和第二输入端，所述的光传感器4和温度传感器5的输出分别与控制单元第一输入端和第二输入端连接，所述控制单元设有还第一输出端和第二输出端分别与制冷片驱动单元和光源驱动单元连接，所述控制单元设有实时亮度值存储器、亮度设定值存储器、实时温度值存储器、温度设定值存储器和比较器，所述比较器对实时亮度值存储器和亮度设定值存储器以及实时温度值存储器和温度设定值存储器中的数值进行比较，所述控制单元根据比较结果通过第一输出端和第二输出端控制LED面光源2和半导体制冷片3，其中实时亮度值存储器、亮度设定值存储器、实时温度值存储器和温度设定值存储器有内部存储器担任，比较器通过内部程序实现。光源驱动单元控制LED面光源2采用脉宽调制方式，并且LED与电感串联，与续流二极管并联，这样当开关器导通时，电源经电感向LED光源供电，电感线圈储能；当开关器截止时，电源脱离电路，由电感线圈向LED光源供电，释放储存的能量，从而使得经过LED光源的电流在开关器断流是仍能维持，亮度稳定。为了能够更加方便地了解实验情况，本装置最好还设有显示屏8，所述显示屏8与控制单元连接，用于显示实验区域中的实时亮度值和温度值。显示屏8优选采用触摸屏，可同时用于人机交互进行数据查询和设定。比较器、光源驱动单元控制及制冷片驱动单元控制的程序编制为现有技术，此处不再赘述。在对视网膜细胞光损伤的研究中，需要明确同等条件下光照对视网膜细胞损伤的严重程度是否与光照的辐射波段有关，因此所述LED面光源2中的LED光源根据需要选用不同颜色的LED灯。考虑到要保持设备的完整性，如果使用单一波段的LED灯则更换非常不便。为了能够方便地适应不同辐射波段对视网膜细胞损伤的研究，由于白光发光二极管(白光LED)发出的光包含了可见光、近红外线波段及近紫外线波段，亮度极高，本装置所述LED面光源2选用白色LED灯，并在所述暗箱I侧壁上靠近LED面光源2的位置设有长槽缝9，所述暗箱I内壁与长槽缝9相对的位置设有导槽，所述长槽缝9和导槽中间隙配合插设有滤光片10，滤光片10与LED面光源2平行，这样可以利用滤光片10这一光学器件来选取所需辐射波段。比如插入蓝色滤光片10，白光LED发出的光通过蓝色滤光片10，射出的是一束蓝光，而绿光、红光极少，大多数被滤光片10吸收了。通过这一结构设置，达到在不更换LED的情况下，实现 对相同光强下不同波段的光照对视网膜细胞的损伤的定量研究。
权利要求
1.一种温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:包括暗箱、LED面光源、光源驱动单元、半导体制冷片、制冷片驱动单元、光传感器、温度传感器和控制单元，所述光源驱动单元驱动LED面光源，制冷片驱动单元驱动半导体制冷片，所述LED面光源设置在暗箱中并直射实验区域，所述半导体制冷片、光传感器及温度传感器设置在实验区域中，所述控制单元以单片微处理器为核心设有第一输入端和第二输入端，所述的光传感器和温度传感器的输出分别与控制单元第一输入端和第二输入端连接，所述控制单元设有还第一输出端和第二输出端分别与制冷片驱动单元和光源驱动单元连接，所述控制单元设有实时亮度值存储器、亮度设定值存储器、实时温度值存储器、温度设定值存储器和比较器，所述比较器对实时亮度值存储器和亮度设定值存储器以及实时温度值存储器和温度设定值存储器中的数值进行比较，所述控制单元根据比较结果通过第一输出端和第二输出端控制LED面光源和半导体制冷片。
2.根据权利要求1所述的温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:所述暗箱为矩形体，所述LED面光源与暗箱内腔底部形状相配并固设在底部，所述LED面光源上方设有培养皿搁架，所述培养皿搁架与LED面光源平行设置，所述光传感器和温度传感器设置在培养皿搁架上，所述半导体制冷片设置在培养皿搁架上方的侧壁上。
3.根据权利要求2所述的温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:所述暗箱为矩形体，所述LED面光源与暗箱内腔底部形状相配并固设在底部，所述LED面光源上方设有培养皿搁架，所述培养皿搁架与LED面光源平行设置，所述半导体制冷片设置在培养皿搁架上方的侧壁上。
4.根据权利要求1所述的温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:设有多个光传感器和温度传感器，所述光传感器和温度传感器均匀分布在实验区域。
5.根据权利要求1所述的温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:所述光源驱动单元脉采用宽调制方式。
6.根据权利要求1所述的温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:所述实验区域中设有动物固定器。
7.根据权利要求1所述的温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:还设有显示屏，所述显示屏与控制单元连接，用于显示实验区域中的实时亮度值和温度值。
8.根据权利要求7所述的温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:所述显示屏采用触摸屏，同时用于人机交互。
9.根据权利要求1所述的温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置，其特征在于:所述LED面光源选用白色LED灯，所述暗箱侧壁上靠近LED面光源的位置设有长槽缝，所述暗箱内壁与长槽缝相对的位置设有导槽，所述长槽缝和导槽中间隙配合插设有滤光片。
全文摘要
本发明涉及一种视网膜光损伤定量研究装置，具体地说是一种温度与光照可控型视网膜光损伤定量研究装置。本研究装置包括暗箱、LED面光源、光源驱动单元、半导体制冷片、制冷片驱动单元、光传感器、温度传感器和控制单元，所述光源驱动单元驱动LED面光源，制冷片驱动单元驱动半导体制冷片，所述LED面光源设置在暗箱中并直射实验区域，所述半导体制冷片、光传感器及温度传感器设置在实验区域中。本发明通过设置面光源、导体制冷片、光传感器、温度传感器和以单片微处理器为核心的控制单元，可以数字化调控密闭空间中的光强与温度装置，实现了对温度及光强的双重控制和定量监控，反应快、结果稳定、精度高，尤其适用于离体细胞水平上的光损伤实验研究。
文档编号A61B5/00GK103211581SQ20131013836
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者许志强, 金子兵, 许小锋, 王鹏飞 申请人:温州医学院