基于藍(lán)牙的水平程控微電極拉制儀的研制.pdf

1、近年來隨著生命科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,膜片鉗技術(shù)(patch clamp)已經(jīng)成為細(xì)胞電生理學(xué)研究的重要手段之一,其研究工作在我國一些高校和生物研究所實(shí)驗(yàn)室陸續(xù)開展起來。膜片鉗實(shí)驗(yàn)需要二步拉制的玻璃電極,實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵在于膜片鉗系統(tǒng)探頭通過玻璃微電極與細(xì)胞膜的封接(seal),除了實(shí)驗(yàn)細(xì)胞的培養(yǎng)要合理以外,玻璃微電極的外形、端口直徑、阻抗大小及其尖端的光滑度也是非常重要的。而微電極拉制儀是制作玻璃電極的儀器,對電極性能的影響起著決定性作用。

2、一臺(tái)功能強(qiáng)大、性能可靠、操作簡單的拉制儀對于膜片鉗實(shí)驗(yàn)工作的開展有著很好的促進(jìn)作用。
　　目前國內(nèi)的拉制儀生產(chǎn)廠商很少,起步較晚,產(chǎn)品需求幾乎全部依賴于國外進(jìn)口。為了制作出符合膜片鉗實(shí)驗(yàn)要求的玻璃電極,我們參照美國Sutter公司的P-97水平程控微電極拉制儀(P-97 Flaming/Brown Micropipette Puller),成功研制出一款二步式微電極拉制儀,我們對其制作的玻璃電極經(jīng)過大量的性能測試實(shí)驗(yàn),總結(jié)出制作膜

3、片鉗實(shí)驗(yàn)電極所需的最優(yōu)參數(shù)。新拉制儀系統(tǒng)操作簡單,拉制參數(shù)設(shè)置和保存容易,一次拉制出兩根對稱電極,已投入武漢大學(xué)醫(yī)學(xué)院膜片鉗實(shí)驗(yàn)使用。
　　本文首先簡單介紹了水平拉制儀的機(jī)械結(jié)構(gòu)和拉制原理,詳細(xì)說明了整個(gè)系統(tǒng)的電氣控制硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì):采用帶有模擬 PID調(diào)節(jié)器的恒功率加熱模式;利用位移測量電路配合電磁鐵控制電路既實(shí)現(xiàn)了拉制儀二步加熱模式,又達(dá)到了對玻璃管第一步加熱拉制長度的精確控制;還有一些環(huán)境溫度測量模塊和顯示模塊電路使

4、拉制儀系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作狀況清晰地顯示在實(shí)驗(yàn)操作員面前。
　　本系統(tǒng)使用PC作為拉制儀上位機(jī)數(shù)據(jù)收發(fā)終端,單片機(jī)控制板作為下位機(jī)終端,兩者之間采用藍(lán)牙實(shí)現(xiàn)無線通信。所以本文接著對藍(lán)牙的原理、通信協(xié)議做了簡單介紹,并詳細(xì)闡述了拉制儀的藍(lán)牙無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法:采用一款BlueCore4-External模塊(簡稱BC4模塊)作為藍(lán)牙從設(shè)備,利用單片機(jī)UART0向BC4模塊發(fā)送特定的AT指令完成藍(lán)牙模塊工作參數(shù)的初始化以實(shí)現(xiàn)與PC

5、終端之間的數(shù)據(jù)無線交換。
　　接著本文簡要敘述了 LabVIEW設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件的方法,說明了虛擬儀器 VI圖形化編程(G語言)和傳統(tǒng)的文本編程方法的區(qū)別及各自的優(yōu)點(diǎn);簡單介紹了拉制儀系統(tǒng)PC軟件界面實(shí)現(xiàn)的功能、其前面板設(shè)計(jì)和部分程序框圖等。
　　然后詳細(xì)講述了對拉制儀系統(tǒng)制作的玻璃電極進(jìn)行的性能測試實(shí)驗(yàn),得到了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。找出了玻璃電極外形、端口外徑和阻抗大小與設(shè)定的拉制參數(shù)之間的關(guān)系,列舉出在三個(gè)不同的拉制長度下的電極測試