一种新型膜片钳放大器系统的设计

摘要：    为降低成本和解决现有膜片钳放大器系统中PC机的干扰问题，研究了一种新型的膜片钳放大器系统。该系统既可以单独作为小系统实现采集和显示，也可以通过红外方式和PC机进行通讯。

关键词：    离子通道电流；电阻电容补偿；膜片钳

引言

膜片钳是细胞膜离子通道电流检测的重要工具。1976年Neher和Sakmann发明了膜片钳技术。1980年以来此项技术已可用于很多细胞系的研究。目前，细胞膜离子通道的研究已经应用到了各种疾病的诊断治疗、药物作用、环境对细胞膜离子通道的影响以及经络研究等多个领域。因此，作为其测量工具的膜片钳技术也就得到了越来越多的重视。已有的产品基本上都是由前部的模拟电路完成电流信号的采集、转换和放大，在计算机上安装数据采集卡实现信号的采集，并在PC机安装专用的软件实现快慢电容和串联电阻补偿的调节以及采集到的电流信号的显示。不过这些产品的膜片钳放大器部分的体积都比较大，价格也比较昂贵，一般在几万到几十万之间，更重要的是，由于模拟采集系统和PC机直接相连，所以PC机带来的干扰非常大。

为了解决上述问题，我们研究了一种新型的膜片钳放大器。本系统分为上位机和下位机两个部分，下位机是一个单片机为控制核心的采集系统，可以单独工作完成微电流信号的采集、放大、电容和电阻的补偿以及波形的显示和数据的存储。另外下位机还可以和上位机进行通讯，通讯是采用红外传输的方式实现的，用串口驱动红外发射器实现上位机和下位机的通讯。上位机主要完成把下位机传输的信号进行处理和分析。

系统结构

为了实现信号的采集、显示以及传输，系统具有以下的几个基本功能：