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电压钳控制的电流钳电路设计
The Circuit Design of Voltage-Clamp-Controlled Current-Clamp
【作者】 樊枫;
【导师】 瞿安连;
【作者基本信息】 华中科技大学 , 生物物理学, 2005, 硕士
【摘要】 膜片钳技术的诞生使电生理实验技术跨上了一个新台阶,在生命科学研究领域迅速得到了广泛的应用。膜片钳技术本身也在随着电生理研究的发展而不断地进步。但是随着越来越多的人使用膜片钳放大器(PCA)以电流钳模式记录细胞快速变化的电压信号,研究人员发现记录到波形的幅值和相位会发生明显的畸变。为了能够从根本上提升电流钳的工作性能,首先要从电路原理和实验数据等多方面分析记录波形发生畸变的本质原因和具体发生过程,通过对电路传递函数的分析,从理论上对PCA电流钳模式的原理性缺陷作出系统完整的解释。从根本上改进电流钳工作性能的唯一方法是重新设计更加合理的电路结构,包括对PCA探头的大幅度改动。新的电流钳电路参考经典的电压跟随器结构,可以实现真正意义的电流钳位和电压记录,从而达到优化PCA电流钳模式工作性能的目的。实验测试表明,新电路不但成功提升电流钳工作性能,而且能够保持原有电压钳的功能和噪声性能。为了满足某些电生理实验需要在钳位电流的同时钳位稳态电压的实际需要,在新电流钳电路结构基础上设计一种新的PCA工作模式——电压钳控制的电流钳模式。电路测试结果证明设计实现了预期的设想,具备实用价值。
【Abstract】 The Patch-Clamp Technique is a pillar of modern experimental electrophysiology. Since it was invented, it has been widely used in the field of electrophysiology. A growing number of experimental studies have used patch-clamp amplifiers(PCAs) in the current-clamp(CC) mode to investigate classical excitability. In this paper we show that the measurements obtained in this way are affected by errors due to the electronic design of the PCA. In order to improve the performance of PCA, we propose a new design of the headstage. The new circuit is suitable for accurately recording physiological voltage signals and is perfectly compatible with the traditional voltage-clamp mode. Further more, a new technology of Voltage-clamp-controlled current-clamp (VCcCC) is introduced to meet the need of some kinds of research. The principle of this technology and the method of the circuit design is described. The test of the circuit show that VCcCC can provide all anticipative function and this system can meet the requirement of electrophysiology research.
【Key words】 patch-clamp; current-clamp; voltage-clamp-controlled current-clamp;
- 【网络出版投稿人】 华中科技大学 【网络出版年期】2006年 05期
- 【分类号】Q-337
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