單細胞離子光電聯(lián)合檢測系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、細胞內外離子的動態(tài)平衡是細胞賴以生存的基礎，其不平衡往往會導致疾病的發(fā)生。深入研究單個細胞內外離子活動不僅有助于了解細胞生命活動規(guī)律，也有助于揭示疾病的發(fā)病機理并促進新藥的開發(fā)與篩選。應用光、電信號聯(lián)合檢測單細胞離子活動和其濃度變化是近年來生命科學研究的重要方法和研究熱點。
　　 單細胞離子光電聯(lián)合檢測系統(tǒng)將膜片鉗技術、鈣離子熒光檢測技術及鈣離子紫外光釋放技術等聯(lián)合起來，并且還可以實現(xiàn)膜電容分泌信號和碳纖電極信號的同步測量。因而

2、適合于在單細胞水平研究高時間分辨率的鈣依賴的生理功能，為細胞生物學和膜生物物理學等領域的研究提供一種重要的工具。本文的工作主要是研究與開發(fā)一種新型的單細胞離子光電聯(lián)合檢測系統(tǒng)。主要內容如下：
　　 1.研究并實現(xiàn)了計算機控制膜片鉗放大器的自動校準算法。在詳細分析探頭動態(tài)特性基礎上提出了一種簡化的探頭傳遞函數(shù)，從而簡化了探頭放大器補償環(huán)節(jié)的自動校準算法。實驗結果表明，使用該算法能快速準確地完成探頭補償電路的校準，有效提高系統(tǒng)響應速

3、度和帶寬。所設計的自動校準程序模塊能快速準確地獲得系統(tǒng)相關參數(shù)，為提高膜片鉗放大器測量的精度奠定基礎。
　　 2.研究并實現(xiàn)了計算機控制膜片鉗放大器的自動測試算法。自動測試模塊能在4～5分鐘內完成對膜片鉗放大器各個功能模塊的測試，包括增益、噪聲和失調等性能參數(shù)，并根據(jù)測試協(xié)議判斷每個模塊是否工作正常，并在潛在的故障位置給出提示，幫助用戶和開發(fā)人員對儀器進行測試和故障診斷。
　　 3.完成和改進了膜片鉗實驗參數(shù)的自動補償算

4、法。實現(xiàn)膜片鉗實驗過程中電極失調電位、快慢電容等參數(shù)的自動補償，并根據(jù)實驗測試過程中發(fā)現(xiàn)的問題對電路和算法進行了改進。
　　 4.為了克服傳統(tǒng)膜片鉗在電流鉗模式下的固有缺陷，在傳統(tǒng)膜片鉗放大器中實現(xiàn)電壓鉗控制電流鉗模式。重新設計了探頭放大器電路，并對膜片鉗放大器系統(tǒng)電路進行一定的改進，從而實現(xiàn)了鉗位膜電位的同時記錄瞬態(tài)膜電位變化。
　　 5.設計了基于雙波長熒光顯微測量原理的單細胞內游離鈣離子濃度檢測軟件模塊，分別實現(xiàn)系