基于网络分析器AD5933的细胞膜电容测量方法研究

基于网络分析器AD5933的细胞膜电容测量方法研究

论文摘要

细胞膜电容的监测具有重要的生理意义。当细胞发生胞吞和胞吐时,细胞膜的表面积会发生变化,由于细胞膜具有电容特性,其膜电容也会随着膜表面积的变化而变化,通过对膜电容的监测可以间接了解细胞的胞吞胞吐活动。膜片钳放大器是膜电容监测的重要工具。刺激信号通过膜片钳放大器加在细胞膜上,返回的电压信号中包含着细胞膜阻抗网络的阻抗信号,通过与原刺激信号的正交分析,可得到细胞膜阻抗值。由于膜阻抗系统仅包含三个主要参数:膜电容Cm,膜电阻Rm,串联电阻Rs,可采用正弦+直流法分析其阻抗,得到待定参数值,通过对Cm变化的监测就可达到对细胞分泌活动的监测。本文所给出的方案通过使用单芯片阻抗数字转换——AD5933经过调理电路后,与膜片钳放大器PC3连接测量细胞膜电容。下位机由SST89E516单片机作为主控芯片。上位机通过串口通讯实现控制命令的发送以及数据的接收。本文将从AD5933功能验证,AD5933低频段测量复阻抗的实现,AD5933测量复阻抗的时间分辨率三个部分进行论述。1)通过对AD5933进行测试,验证AD5933能够用来测量复阻抗系统。2)根据膜电容测量要求,找到刺激信号低频段复阻抗系统测量误差产生的原因,以及纠正的方法。3)介绍系统的软件程序实现,以及分析测量复阻抗系统时间分辨率。此方案和目前普遍使用的EPC-9与PULASE软件包的软件处理方式有所不同,它在前几级中直接使用硬件方法测得膜阻抗,之后再通过软件分析具体参数。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 膜电容测量技术发展状况
  • 1.3 国内外研究状况
  • 1.4 课题意义
  • 1.5 本文的主要内容
  • 2 AD5933 功能验证
  • 2.1 前言
  • 2.2 AD5933 复阻抗测量的原理
  • 2.3 AD5933 用于膜电容测量的论证
  • 2.4 AD5933 复阻抗测量实验
  • 2.5 小结
  • 3 复阻抗低频段的测量
  • 3.1 低频段的测量误差
  • 3.2 低频段测量误差的原因
  • 3.3 DFT 泄漏的纠正
  • 3.4 汉宁窗的纠正
  • 4 AD5933 测量阻抗的时间分辨率
  • 4.1 前言
  • 4.2 时间组成
  • 4.3 AD5933 测量阻抗时间分辨率分析
  • 5 细胞模型电路的测量及其实验结果
  • 5.1 调理电路的设计
  • FB和RV-I的确定'>5.2 RFB和RV-I的确定
  • 5.3 细胞模型相似电路测量实验
  • 6 总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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