Hardware/software design and implementation of a laser scanning confocal microscope controller using open design approach

Laser Taramalı Konfokal Mikroskobu (LTKM) biyolojik görüntüleme, malzeme bilimlerinde geniş açılı mikroskobu metodlarının yanı sıra kullanılan güçlü bir elektrooptik alettir. Konfokal mikroskobinin tercih edilme sebebi sağladığı daha iyi çözünürlükten kaynaklanmaktadır. Ticari olarak halihazırda bulunan konfokal sistemler karmaşık ve yüksek maliyetlidir. Ayrıca kullanım alanlarının genişletilmesi sınırlandırılmıştır. Bu tezde yeni bir LTKM donanımı/yazılımı üzerinde çalışılmış ve açık tasarım ilkesi güdülerek geliştirilmiştir. Düşük maliyetli tasarım teknikleri, geniş kitleler tarafından kullanılan malzemeler ve kullanıcılar tarafından desteklenen yazılımlar sayesinde aletin kullanılabilirliği arttırılmıştır. Bu sebeple elektriksel girdi çıktı (I/O) işlemlerini gerçekleştirecek bir kontrol ünitesi (CDAQ) geliştirilmiştir. Bu ünite galvanometrik taramalı aynalarının sürmek için 2-kanallı 16-bit düşük gürültülü DAClerden, karışma (interference) engelleyici devreden ve motor/PMT bilgisini örneklemek için 3-kanallı 12- bit ADClerden oluşmaktadır. Bu girdi çıktı çevre aygıtları üzerinde çoklu kullanımlı bir bellenim koşan ARM Cortex-M tabanlı bir mikrodenetleyici tarafından kontrol edilmektedir. CDAQ'nun bileşenleri takılıp çıkartılabilir ve böylece istenilen uygulama için uyarlanmaya müsaittir. Bunların yanı sıra CDAQ güç kaynağı ve kazanç kontrol ünitelerine sahiptir. CDAQ ünitesi Python programlama dili ve PyQt kütüphanesi kullanılarak geliştirilmiş bir kullanıcı arayüzü olan Konfokal programından kontrol edilebilmektedir. Konfokal açık kaynak kodlu bir yazılımdır. Konfokal, araştırmacıların LTKM görüntü aktarımını ve görüntü dönüşümlerini aynı yerde gerçekleştirmesine olanak sunarak üretkenliklerini arttırmayı amaçlamaktadır. Programın ihtiyaç duyulan yerlerinde değişiklikler yapılarak, diğer uygulamalara adapte edilebilir. Bu aletlerin yapabilecekleri, elde edilmiş olan görüntüleme sonuçlarıyla birlikte bu tezde belirtilmiş ve araştırmacılara daha kullanışlı bir platform olarak önerilmiştir. Konfokal programı aynı zamanda Sayısal Mikroayna Aygıtı (DMD) ile birlikte kullanılabilecek şekilde genişletilmiştir.