單細(xì)胞離子光電聯(lián)合檢測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、細(xì)胞內(nèi)外離子的動(dòng)態(tài)平衡是細(xì)胞賴以生存的基礎(chǔ)，其不平衡往往會(huì)導(dǎo)致疾病的發(fā)生。深入研究單個(gè)細(xì)胞內(nèi)外離子活動(dòng)不僅有助于了解細(xì)胞生命活動(dòng)規(guī)律，也有助于揭示疾病的發(fā)病機(jī)理并促進(jìn)新藥的開發(fā)與篩選。應(yīng)用光、電信號(hào)聯(lián)合檢測(cè)單細(xì)胞離子活動(dòng)和其濃度變化是近年來生命科學(xué)研究的重要方法和研究熱點(diǎn)。
　　 單細(xì)胞離子光電聯(lián)合檢測(cè)系統(tǒng)將膜片鉗技術(shù)、鈣離子熒光檢測(cè)技術(shù)及鈣離子紫外光釋放技術(shù)等聯(lián)合起來，并且還可以實(shí)現(xiàn)膜電容分泌信號(hào)和碳纖電極信號(hào)的同步測(cè)量。因而

2、適合于在單細(xì)胞水平研究高時(shí)間分辨率的鈣依賴的生理功能，為細(xì)胞生物學(xué)和膜生物物理學(xué)等領(lǐng)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(xì)胞離子光電聯(lián)合檢測(cè)系統(tǒng)。主要內(nèi)容如下：
　　 1.研究并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制膜片鉗放大器的自動(dòng)校準(zhǔn)算法。在詳細(xì)分析探頭動(dòng)態(tài)特性基礎(chǔ)上提出了一種簡(jiǎn)化的探頭傳遞函數(shù)，從而簡(jiǎn)化了探頭放大器補(bǔ)償環(huán)節(jié)的自動(dòng)校準(zhǔn)算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用該算法能快速準(zhǔn)確地完成探頭補(bǔ)償電路的校準(zhǔn)，有效提高系統(tǒng)響應(yīng)速

3、度和帶寬。所設(shè)計(jì)的自動(dòng)校準(zhǔn)程序模塊能快速準(zhǔn)確地獲得系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，為提高膜片鉗放大器測(cè)量的精度奠定基礎(chǔ)。
　　 2.研究并實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制膜片鉗放大器的自動(dòng)測(cè)試算法。自動(dòng)測(cè)試模塊能在4～5分鐘內(nèi)完成對(duì)膜片鉗放大器各個(gè)功能模塊的測(cè)試，包括增益、噪聲和失調(diào)等性能參數(shù)，并根據(jù)測(cè)試協(xié)議判斷每個(gè)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(duì)儀器進(jìn)行測(cè)試和故障診斷。
　　 3.完成和改進(jìn)了膜片鉗實(shí)驗(yàn)參數(shù)的自動(dòng)補(bǔ)償算

4、法。實(shí)現(xiàn)膜片鉗實(shí)驗(yàn)過程中電極失調(diào)電位、快慢電容等參數(shù)的自動(dòng)補(bǔ)償，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題對(duì)電路和算法進(jìn)行了改進(jìn)。
　　 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(shí)現(xiàn)電壓鉗控制電流鉗模式。重新設(shè)計(jì)了探頭放大器電路，并對(duì)膜片鉗放大器系統(tǒng)電路進(jìn)行一定的改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)了鉗位膜電位的同時(shí)記錄瞬態(tài)膜電位變化。
　　 5.設(shè)計(jì)了基于雙波長(zhǎng)熒光顯微測(cè)量原理的單細(xì)胞內(nèi)游離鈣離子濃度檢測(cè)軟件模塊，分別實(shí)現(xiàn)系