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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。