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摘要：近年来随着生命科学技术的不断进展，膜片钳技术(patch clamp)已经成为细胞电生理学探讨的重要手段之一，其探讨工作在我国一些高校和生物探讨所实验室陆续开展起来。膜片钳实验需要二步拉制的玻璃电极，实验成败的关键在于膜片钳系统探头通过玻璃微电极与细胞膜的封接(seal)，除了实验细胞的培养要合理以外，玻璃微电极的外形、端口直径、阻抗大小及其尖端的光滑度也是非常重要的。而微电极拉制仪是制作玻璃电极的仪器，对电极性能的影响起着决定性作用。一台功能强大、性能可靠、操作简单的拉制仪对于膜片钳实验工作的开展有着很好的推动作用。目前国内的拉制仪生产厂商很少，起步较晚，产品需求几乎全部依赖于国外进口。为了制作出符合膜片钳实验要求的玻璃电极，我们参照美国Sutter公司的P-97水平程控微电极拉制仪(P-97Flaming/Brown Micropipette Puller)，成功研制出一款二步式微电极拉制仪，我们对其制作的玻璃电极经过大量的性能测试实验，总结出制作膜片钳实验电极所需的最优参数。新拉制仪系统操作简单，拉制参数设置和保存容易，一次拉制出两根对称电极，已投入武汉大学医学院膜片钳实验利用。本论文首先简单介绍了水平拉制仪的机械结构和拉制原理，详细说明了整个系统的电气制约硬件电路设计和软件设计：采取带有模拟PID调节器的恒功率加热方式；利用位移测量电路配合电磁铁制约电路既实现了拉制仪二步加热方式，又达到了对玻璃管第一步加热拉制长度的精确制约；还有一些环境温度测量模块和显示模块电路使拉制仪系统的工作环境和工作情况清晰地显示在实验操作员面前。本系统利用PC作为拉制仪上位机数据收发终端，单片机制约板作为下位机终端，两者之间采取蓝牙实现无线通信。所以本论文接着对蓝牙的原理、通信协议做了简单介绍，并详细阐述了拉制仪的蓝牙无线通信系统的设计策略：采取一款BlueCore4-External模块(简称B模块)作为蓝牙以设备，利用单片机UART0向B模块发送特定的AT指令完成蓝牙模块工作参数的初始化以实现与PC终端之间的数据无线交换。接着本论文简要叙述了LabVIEW设计运用软件的策略，说明了虚拟仪器VI图形化编程(G语言)和传统的文本编程策略的区别及各自的优点；简单介绍了拉制仪系统PC软件界面实现的功能、其前面板设计和部分程序框图等。然后详细讲述了对拉制仪系统制作的玻璃电极进行的性能测试实验，得到了大量实验数据。找出了玻璃电极外形、端口外径和阻抗大小与设定的拉制参数之间的联系，列举出在三个不同的拉制长度下的电极测试结果表，绘制出相应的联系曲线。得出了拉制仪系统制作膜片钳实验电极的最优参数：第一步加热功率50%，拉制长度2.45mm，冷却延时时间10秒，第二步加热功率36%。最后总结了当前拉制仪的不足和后期改善的策略。关键词：微电极论文拉制仪论文膜片钳论文虚拟仪器论文蓝牙通信论文
摘要5-6
Abstract6-10
第1章 绪论10-13
1.1 课题探讨作用10
1.2 拉制仪国内外探讨近况10-11
1.3 蓝牙技术11
1.4 本论文所做工作和结构安排11-13
第2章 拉制仪机械结构和硬件制约系统设计13-21
2.1 水平拉制仪机械结构设计13
2.2 拉制仪硬件制约系统设计13-18
2.2.1 硬件制约系统框架13-14
2.2.2 制约系统电源设计14
2.2.3 单片机系统14
2.2.4 加热制约电路14-17
2.2.5 功能模块电路17-18
2.3 拉制仪单片机软件制约流程18-19
2.4 本章小结19-21
第3章 蓝牙无线通信技术的运用21-28
3.1 蓝牙技术介绍21-22
3.1.1 蓝牙技术的诞生与进展21
3.1.2 蓝牙技术介绍21-22
3.2 拉制仪蓝牙无线通信系统的设计22-27
3.2.1 通信模块的选择22-23
3.2.2 蓝牙以设备设计23-24
3.2.3 蓝牙初始化软件设计24-27
3.3 本章小结27-28
第4章 LabVIEW 人机界面的设计28-32
4.1 LabVIEW 概述28-29
4.1.1 LabVIEW 介绍28
4.1.2 G 语言与虚拟仪器28
4.1.3 VI 与 C 语言28-29
4.2 拉制仪运用软件设计29-31
4.2.1 前面板设计29-30
4.2.2 程序框图设计30-31
4.3 本章小结31-32
第5章 电极的制作及其性能浅析32-39
5.1 拉制仪系统的电极制作32-33
5.2 拉制电极外形和阻抗浅析33-38
5.2.1 电极性能测试实验33-37
5.2.2 最优拉制参数的确定37-38
5.3 本章小结38-39
第6章 总结与展望39-41