[发明专利]一种离子流速和细胞膜电位同步获取装置与方法

权利要求书

1.一种离子流速和细胞膜电位同步获取装置，其特征在于，所述装置包括：

第一玻璃微电极、第二玻璃微电极、参比电极以及信号处理模块；

所述信号处理模块的输入端包括正极输入端和负极输入端，所述正极输入端包括第一连接端和第二连接端，所述第一连接端与所述第一玻璃微电极相连，所述第二连接端与所述第二玻璃微电极相连，所述负极输入端连接参比电极；

所述第一玻璃微电极的尖端插入样本的细胞膜内，所述样本和所述参比电极浸泡在基液中；

所述第二玻璃微电极的尖端浸泡在所述基液中，所述第二玻璃微电极内部灌充的电极液离子包括所述基液的待测离子，所述第二玻璃微电极的尖端灌注有离子选择生物传感器液态膜，在进行离子流速和细胞膜电位同步采集时，在所述基液中朝任一方向移动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

电极支架，所述第二玻璃微电极固定于所述电极支架上。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

显微镜以及与所述显微镜连接的图像呈现模块，所述显微镜用于观测所述第一玻璃微电极尖端在所述样本细胞膜内的位置，还用于观测所述第二玻璃微电极尖端与所述样品的相对位置，所述图像呈现模块用于将显微镜的观测结果进行显示。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：

离子流速信号放大单元和膜电位信号放大单元；

所述离子流速信号放大单元用于将所述第二玻璃微电极移动前采集的电位信号以及所述第二玻璃微电极移动后采集的电位信号进行差分放大；

所述膜电位信号放大单元用于对所述第一玻璃微电极采集到的信号进行阻抗转换和差分低倍数放大。

5.根据权利要求1-4任一所述装置，其特征在于，所述第一玻璃微电极的尖端直径小于等于1μm，所述第二玻璃微电极的尖端直径为2-10μm。

6.一种根据权利要求1-4任一所述装置的离子流速和细胞膜电位同步获取方法，其特征在于，包括：

S1、实时同步获取所述第一玻璃微电极采集的细胞膜内电位、所述第二玻璃微电极移动前基液电位值、所述第二玻璃微电极移动后基液电位值以及所述参比电极采集的细胞膜外电位值；

S2、根据所述参比电极采集的细胞膜外电位值与所述第一玻璃微电极采集的细胞膜内电位的差，计算每一时刻的细胞膜电位，并

根据Nernst–Planck公式的扩展项、所述第二玻璃微电极移动前基液电位值和所述第二玻璃微电极移动后基液电位值，计算每一时刻的离子流速。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据Nernst–Planck公式的扩展项、所述第二玻璃微电极移动前基液电位值和所述第二玻璃微电极移动后基液电位值，计算每一时刻的离子流速，具体包括：

根据所述第二玻璃微电极移动前基液电位值和所述第二玻璃微电极移动后基液电位值，确定所述第二玻璃微电极移动前基液浓度与所述第二玻璃微电极移动后基液浓度的差；

获取所述第二玻璃微电极的移动距离，并根据所述Nernst–Planck公式的扩展项、所述第二玻璃微电极的移动距离以及所述第二玻璃微电极移动前基液浓度与所述第二玻璃微电极移动后基液浓度的差，计算每一时刻的离子流速；

其中，所述Nernst–Planck公式的扩展项为J＝-D·△C/△x，J为离子流速、D是扩散常数、△C为所述第二玻璃微电极移动前基液浓度与所述第二玻璃微电极移动后基液浓度的差、△x为所述第二玻璃微电极的移动距离。