适用于膜片钳实验的微压力控制系统

摘要

随着电生理技术的发展，膜片钳技术的应用越来越广泛。不仅用于离子通道的研究，还用于分子生物学、免疫学、药理学等学科的研究，成为生物学研究中的一种重要技术手段。
　　众所周知，膜片钳实验中的关键是高阻封接，只有形成了高阻封接才能完成后续的实验操作。传统的方法是用嘴向导气管内吹吸空气来实现，实验中大多数实验者凭借以往的经验估计所需气压大小，这样将产生两个问题：由于用嘴吹吸提供的气压不精确，并且有可能超过封接所需要的压力值，导致重复抽吸影响实验成功率；由于提供的气压不稳定，导致了细胞封接质量不高。本文提出了一种适用于膜片钳封接实验的微压力控制系统，解决了这两个问题。
　　本文先对气压信号的特性进行分析，给出气压采集设备的性能要求和技术指标。然后根据指标要求确定系统的整体设计方案，这其中包括对关键元器件的选型及理论上的可行性分析。
　　本文设计部分分为气路控制和电路控制来介绍。其中气路部分硬件关键元件为：电磁阀、气泵电机和气压传感器。电路控制部分包括气压信号采集模块、单片机外围电路模块、光耦隔离模块、电机驱动模块、电源管理模块、液晶显示模块和串口通讯模块。微压力控制系统是基于C8051F020单片机的闭环控制系统，该系统的基本工作原理为：由压力传感器实时采集气压值反馈给单片机，与预定值进行比较，根据对比结果，单片机通过脉冲宽度调制控制气泵电机的转速，从而调整电极内气压使其达到预测值；单片机能与上位机进行串行通信，实时将数据同步到电脑，并通过Labview平台控制下位机系统的运行，同时上位机软件还兼有波形显示和数据存储的功能。

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第一章 绪论

1.1 膜片钳技术简介

1.2 膜片钳技术的发展现状

1.3 主要研究内容及创新点

第二章 气路部分设计

2.1引言

2.2功能需求和技术指标

2.3气路系统整体方案设计

第三章 电路部分设计

3.1 总体电路设计

第四章 下位机软件设计

4.1下位机程序流程图

4.2 下位机软件各功能模块开发

第五章 上位机软件设计

5.1 Labview软件平台

5.2 上位机软件开发

第六章 实验数据

第七章 总结与展望

参考文献

致谢

附录A 微压力控制系统原理图

附录B 微压力控制系统实物图

附录C 膜片钳实验系统