具有电流和阻抗检测功能的活体单细胞电穿孔装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种具有电流和阻抗检测功能的活体单细胞电穿孔装置，包括：单片机；按键，与所述单片机的第一I/O端相连；数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述单片机的第二I/O端相连；脉冲发生模块，输入端与所述数模转换器的输出端相连；选择开关，两个输入端分别与所述数模转换器和脉冲发生模块的输出端相连，其选择切换由所述单片机控制；电流检测器，其输入端与所述选择开关的输出端相连；输出电极，与所述电流检测器的刺激输出端相连；模数转换器，输入端与所述电流检测器的信号出端相连，输出端与所述单片机的第三I/O端相连。本实用新型专利技术能够在单细胞水平上活体电穿孔转染细胞，有效提高了活体单细胞电穿孔的效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种活体单细胞电穿孔装置，尤其涉及一种具有电流和阻抗检测功能的活体单细胞电穿孔装置。
技术介绍
活体电穿孔利用脉冲电场作用于细胞膜表面，产生疏水或亲水的微小通道，这种通道能维持很短时间，生物大分子可通过这种微小的通道进入细胞。由于活体电穿孔的转染效率高、外源基因大小没有限制、操作简单快速等优点，目前国内外活体电穿孔法介导外源基因转染的应用越来越多。一般商业化的活体电穿孔仪会在局部组织大量转染细胞，当需要转染极少数几个细胞，甚至是特定靶向转染单细胞时，这种方法就遇到了困难，并且无法在空间上精确定位到单个细胞水平。近年来出现了为数不多的方法试图克服这种局限。Cline H.T.研究组(具体请参见以下文献:Haas, K., Sin, ff.C., Javaherian, A., Li, Z., and Cline, Η.T.(2001).Single-cell electroporation for gene transfer in viv0.Neuron 29，583-591.)首次使用结合微电极、脉冲发生器和示波器实现活体单细胞电穿孔标记。通常，电极接近细胞膜表面阻抗会升高，此时电脉冲可以有效地在细胞膜表面穿孔，而远离细胞膜表面时电穿孔的效率会急剧下降，由于该方法不能检测电极接近细胞膜的程度，也就不能可靠地转染活体细胞。此外，该方法需要多台仪器发配合使用，造成功能冗余、操作复杂、工作效率低，而且复杂的系统组成也会降低系统工作的稳定性。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种活体单细胞电穿孔装置，能够实时获取电极阻抗和电流强度信息，有利于提高转染效率，简化系统组成和操作。为解决上述技术问题，本技术提供了一种具有电流和阻抗检测功能的活体单细胞电穿孔装置，包括:单片机；按键，与所述单片机的第一 1/0端相连；数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述单片机的第二 1/0端相连；脉冲发生模块，所述脉冲发生模块的输入端与所述数模转换器的输出端相连；选择开关，所述选择开关的两个输入端分别与所述数模转换器和脉冲发生模块的输出端相连，所述选择开关的选择切换由所述单片机控制；电流检测器，其输入端与所述选择开关的输出端相连；输出电极，与所述电流检测器的刺激输出端相连；模数转换器，所述模数转换器的输入端与所述电流检测器的信号出端相连，所述模数转换器的输出端与所述单片机的第三I/o端相连。根据本技术的一个实施例，所述活体单细胞电穿孔装置还包括:显示屏，与所述单片机的第四I/o端相连。根据本技术的一个实施例，所述活体单细胞电穿孔装置还包括:触发开关，与所述单片机的第五I/o端相连，用于控制所述单片机对所述选择开关进行选择切换。根据本技术的一个实施例，所述活体单细胞电穿孔装置还包括:玻璃微电极，其内设置有与所述输出电极相连的金属丝电极，所述玻璃微电极内还容置有需要转染的极性分子，所述玻璃电极的尖端与实验组织接触，所述实验组织接地。根据本技术的一个实施例，所述玻璃微电极的尖端直径为0.5 μ πΓ μ m。根据本技术的一个实施例，所述玻璃微电极安装在微操作手上。根据本技术的一个实施例，所述模数转换器的输入端经由运算放大器与所述电流检测器的信号 输出端相连。根据本技术的一个实施例，所述活体单细胞电穿孔装置还包括:电源，为所述单片机、选择开关、数模转换器、模数转换器、脉冲发生模块供电。与现有技术相比，本技术具有以下优点:本技术实施例的活体单细胞电穿孔装置能实时获取电极阻抗和电流强度信息，有利于提高转染效率，简化系统组成和操作。而且克服了现有技术中单一的脉冲发生器仅能产生脉冲、不能测量微电流和阻抗、依赖于其他专业仪器配合，从而造成功能冗余、成本昂贵和操作复杂等缺陷。附图说明图1是本技术实施例的活体单细胞电穿孔装置的结构框图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明，但不应以此限制本技术的保护范围。参考图1，本实施例的活体单细胞电穿孔装置包括:按键101、触发开关102、单片机103、显示屏104、数模转换器(DAC)105、脉冲发生模块106、电源107、选择开关108、电流检测器109、运算放大器110、模数转换器(ADC) 111、输出电极112、玻璃微电极113。其中，按键101与单片机103的第一 I/O端相连，操作者可以通过按键101进行操作参数的设置，例如可以设置脉冲次数、脉冲宽度以及数模转换器105输出的电压值。显示屏104与单片机103的第四I/O端相连，其上可以显示单片机103输出的各种计算结果，例如电极的阻抗、检测到的电流值等。按键101和显示屏104共同形成了该电穿孔装置的人机交互界面。电源模块107可以采用220V、110V等交流电来为其他模块供电，例如可以为单片机103、显示屏104、数模转换器105、选择开关108、模数转换器111、运算放大器110提供±5V的电源电压,另外还可以为脉冲发生模块106提供O ±80V的直流电压。数模转换器105的输入端与单片机103的第二 I/O端相连，数模转换器105受单片机103的第二 I/O端输出的控制信号控制，从而实现数模转换。数模转换器105输出的电压信号能够控制脉冲发生模块106产生不同的脉冲信号。脉冲发生模块106的输入端与数模转换器105的输出端相连,在数模转换器105输出端输出的不同电压信号控制下，脉冲发生模块106的输出端产生不同的脉冲信号。选择开关108的两个输入端分别与数模转换器105和脉冲发生模块106的输出端相连，选择开关108的选择切换由单片机103控制。换言之，单片机103可以控制选择开关108将数模转换器105输出的信号传输至电流检测器109,也可以切换为将脉冲发生模块106输出的信号传输至电流检测器109。也就是说，选择开关108受单片机103的控制，在数模转换器105输出的模拟电压和脉冲发生模块106输出的电压之间选择接入电流检测器109的回路。触发开关102与单片机103的第五I/O端相连，用于控制单片机103对选择开关108进行选择切换。例如，触发开关102可以是一个手动或者脚踩的开关，用于触发选择开关108输出脉冲发生模块106产生的脉冲序列，或者输出数模转换器105输出的模拟电压。电流检测器109的输入端与选择开关108的输出端相连，用于检测流经该电流检测器109的电流信号的电流值 。输出电极112与电流检测器109的刺激输出端相连，将流经电流检测器109的电流信号传输出。模数转换器111的输入端经由运算放大器110与电流检测器109的信号输出端相连。其中运算放大器110对电流检测器109输出的检测信号进行放大，模数转换器111将该检测信号转换为数字信号并传输至单片机103的第三I/O端。玻璃微电极113可以安装在微操作手上，玻璃微电极113内装载有极性分子，例如需要转染的DNA、RNA、吗啉寡聚核苷酸(Morpholinooligonucleotides)或染料等极性分子。玻璃微电极113内设置有金属丝电极，该金属丝电极与输出电极112相连。优选地，该玻璃微电极113的尖端直径为0.5 μ m^l μ m,玻璃微电极11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有电流和阻抗检测功能的活体单细胞电穿孔装置，其特征在于，包括：单片机；按键，与所述单片机的第一I/O端相连；数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述单片机的第二I/O端相连；脉冲发生模块，所述脉冲发生模块的输入端与所述数模转换器的输出端相连；选择开关，所述选择开关的两个输入端分别与所述数模转换器和脉冲发生模块的输出端相连，所述选择开关的选择切换由所述单片机控制；电流检测器，所述电流检测器的输入端与所述选择开关的输出端相连；输出电极，与所述电流检测器的刺激输出端相连；模数转换器，所述模数转换器的输入端与所述电流检测器的信号输出端相连，所述模数转换器的输出端与所述单片机的第三I/O端相连。

【技术特征摘要】
1.一种具有电流和阻抗检测功能的活体单细胞电穿孔装置，其特征在于，包括: 单片机； 按键，与所述单片机的第一 I/o端相连； 数模转换器，所述数模转换器的输入端与所述单片机的第二 I/o端相连； 脉冲发生模块，所述脉冲发生模块的输入端与所述数模转换器的输出端相连； 选择开关，所述选择开关的两个输入端分别与所述数模转换器和脉冲发生模块的输出端相连，所述选择开关的选择切换由所述单片机控制； 电流检测器，所述电流检测器的输入端与所述选择开关的输出端相连； 输出电极，与所述电流检测器的刺激输出端相连； 模数转换器，所述模数转换器的输入端与所述电流检测器的信号输出端相连，所述模数转换器的输出端与所述单片机的第三I/o端相连。2.根据权利要求1所述的活体单细胞电穿孔装置，其特征在于，还包括: 显示屏，与所述单片机的第四I/o端相连。3.根据权利要求1所述的活体单细胞电穿孔装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉斌，胡兵，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34