本文關(guān)鍵詞：空間細(xì)胞培養(yǎng)及實時動態(tài)顯微成像系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：不斷完善空間細(xì)胞培養(yǎng)相關(guān)驗證試驗以及地面模擬試驗，進(jìn)而從分子細(xì)胞水平探究空間特殊環(huán)境給人體的各系統(tǒng)、器官乃至每個細(xì)胞帶來廣泛而復(fù)雜的不利影響的根本原因，已經(jīng)成為空間生命科學(xué)研究的重要手段之一。為了保證空間細(xì)胞培養(yǎng)過程的穩(wěn)態(tài)進(jìn)行，具備空間環(huán)境適應(yīng)性的高集成化細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)已成為探索空間生命科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備。 在進(jìn)行空間細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計時，除滿足細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)的基本要求以外，還應(yīng)克服在真實空間環(huán)境中實驗研究耗費巨大、搭載時間有限、負(fù)載體積有限、操作空間有限、微重力、強(qiáng)輻射等難題，需綜合考慮系統(tǒng)的傳質(zhì)特性、傳熱特性、力學(xué)特性、集成性、可操作性等。同時為滿足細(xì)胞生長狀態(tài)以及運動情況等物理變化的全過程實時動態(tài)監(jiān)測的要求，具備空間搭載條件的可見光顯微成像系統(tǒng)也是必備工具，從而能更好地為某些特殊現(xiàn)象的解釋提供重要的參考依據(jù)。 針對上述問題，在詳細(xì)調(diào)研分析國內(nèi)外空間細(xì)胞培養(yǎng)裝置發(fā)展的基礎(chǔ)之上，課題自行研制了具備空間環(huán)境適應(yīng)性的自動化、集成化的細(xì)胞灌流培養(yǎng)及實時動態(tài)可見光顯微成像系統(tǒng)。 細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)以微流控芯片作為細(xì)胞培養(yǎng)平臺，采用MSP430單片機(jī)作為控制芯片，結(jié)合PID控制算法將細(xì)胞周圍溫度穩(wěn)定在37℃±0.5℃，壓電隔膜泵作為流體驅(qū)動源，實現(xiàn)了對SH-SY5Y神經(jīng)細(xì)胞的間歇式動態(tài)灌流培養(yǎng)。同時利用3D打印技術(shù)制作了具有保溫特性的光敏樹脂芯片盒，將微流控芯片、LED光源、加熱制冷片一體化組裝，并留出了管路連接窗口以及顯微觀測窗口。 可見光顯微成像系統(tǒng)以Spartan-6系列FPGA作為成像系統(tǒng)核心控制處理器，以SONY公司的CCD芯片ICX209AK作為感光元器件，以ADI公司的AD9923A作為CCD驅(qū)動信號發(fā)生器及AD轉(zhuǎn)換芯片，通過PCI-e總線將視頻數(shù)據(jù)上傳到顯控平臺進(jìn)行實時顯示監(jiān)測，并設(shè)計了完整硬件結(jié)構(gòu)將所有功能模塊集成組裝，最終完成了具備空間環(huán)境適應(yīng)性的細(xì)胞培養(yǎng)及實時動態(tài)顯微成像系統(tǒng)。
【關(guān)鍵詞】：空間環(huán)境 細(xì)胞培養(yǎng) 顯微成像 微流控芯片
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O439;R329.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 第1章 . 緒論11-29
• 1.1. 課題研究背景以及意義11-13
• 1.1.1. 研究背景11-12
• 1.1.2. 研究意義12-13
• 1.2. 空間生物培養(yǎng)系統(tǒng)的國內(nèi)外研究進(jìn)展13-26
• 1.2.1. 國外發(fā)展情況14-22
• 1.2.2. 國內(nèi)發(fā)展情況22-25
• 1.2.3. 空間細(xì)胞培養(yǎng)裝置發(fā)展趨勢25-26
• 1.3. 本論文研究的關(guān)鍵技術(shù)和主要章節(jié)安排26-29
• 1.3.1. 空間細(xì)胞培養(yǎng)面臨的問題26
• 1.3.2. 論文研究關(guān)鍵技術(shù)點26-27
• 1.3.3. 論文主要章節(jié)安排27-29
• 第2章 . 可見光顯微成像系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)29-47
• 引言29
• 2.1. 可見光顯微成像系統(tǒng)組成以及成像要求29-30
• 2.2. 顯微成像系統(tǒng)硬件設(shè)計30-41
• 2.2.1. 顯微成像單元設(shè)計31-37
• 2.2.2. 數(shù)字圖像采集板卡設(shè)計37-40
• 2.2.3. 電源管理方案設(shè)計40-41
• 2.3. 顯微成像物鏡選擇及光路設(shè)計41-43
• 2.3.1. 物鏡的選擇41-43
• 2.3.2. 光路設(shè)計43
• 2.4. 顯微成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計43-46
• 2.4.1. 芯片盒設(shè)計43-44
• 2.4.2. 成像系統(tǒng)設(shè)計44-46
• 2.5. 本章小結(jié)46-47
• 第3章 . 微流控芯片設(shè)計與實現(xiàn)47-57
• 引言47
• 3.1. 微流控芯片流體驅(qū)動技術(shù)47-49
• 3.1.1. 機(jī)械力驅(qū)動方式48
• 3.1.2. 非機(jī)械力驅(qū)動方式48-49
• 3.2. 微流控芯片材料的選擇49-50
• 3.3. 微流控芯片整體結(jié)構(gòu)設(shè)計50-56
• 3.3.1. 芯片進(jìn)出口設(shè)計51-52
• 3.3.2. 細(xì)胞培養(yǎng)腔室設(shè)計52-53
• 3.3.3. 芯片流場和溫度場的仿真分析53-56
• 3.4. 本章小結(jié)56-57
• 第4章 . 細(xì)胞培養(yǎng)裝置的集成與優(yōu)化57-68
• 引言57
• 4.1. 細(xì)胞培養(yǎng)溫度控制以及流體驅(qū)動裝置設(shè)計57-64
• 4.1.1. 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)58-62
• 4.1.2. 流體驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)62-64
• 4.2. 細(xì)胞培養(yǎng)裝置的搭建64-67
• 4.3. 本章小結(jié)67-68
• 第5章 . 實驗以及結(jié)果分析68-76
• 引言68
• 5.1. 可見光顯微成像系統(tǒng)性能評估68-72
• 5.1.1. CCD 成像板卡調(diào)試68-69
• 5.1.2. 顯微成像效果測試69-72
• 5.2. 溫控以及灌流系統(tǒng)性能評估72-74
• 5.3. 細(xì)胞培養(yǎng)實驗與結(jié)果分析74-75
• 5.4. 本章小結(jié)75-76
• 總結(jié)76-79
• 本論文主要完成的工作76-77
• 后續(xù)工作及展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-84
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單84-85
• 致謝85-86

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：空間細(xì)胞培養(yǎng)及實時動態(tài)顯微成像系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：337160