EPC10膜片鉗放大器的使用

一、概述

德國(guó)HEKA公司生產(chǎn)的EPC(Extracellularpatchclamp)系列放大

器的早期型號(hào)為EPC5,這是世界上最早的膜片鉗放大器。此后陸續(xù)

升級(jí)為EPC7、EPC8、EPC9和EPC10,EPC9和EPC10為全電腦控

制的膜片鉗放大器。目前EPC放大器的最高版本為EPC10膜片鉗放大

器(截至到2011年7月)，有EPC10USB和EPC10Plus兩大類機(jī)型。

本文講解EPC10USB的使用。

EPC10USB膜片鉗放大器主要有如下應(yīng)用：

?單通道記錄：可記錄亞pA級(jí)的單離子通道電流。

?低噪聲全細(xì)胞膜片鉗記錄、電壓鉗/電流鉗/低頻電壓鉗(LFVC)

記錄：可記錄全細(xì)胞膜各種離子通道電流、細(xì)胞動(dòng)作電位等。

?傳統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)記錄：可記錄動(dòng)作電位、細(xì)胞放電等。

?使用金屬電極的場(chǎng)電位記錄：如整體動(dòng)物與腦片的誘發(fā)場(chǎng)電位

記錄。

?突觸長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)/長(zhǎng)時(shí)程抑制(LTD)記錄：整體動(dòng)物與腦片

的LTP/LTD記錄。

?松散封接記錄、人工脂膜離子通道、納米孔等的記錄：放大器

EPC10膜片鉗放大器的使用

探頭有足夠的大電流測(cè)量能力，最大可測(cè)量2piA的電流。

?離子選擇性測(cè)量：采用離子選擇性電極險(xiǎn)測(cè)溶液中某一離子濃

度。

?電化學(xué)檢測(cè)（伏安法/安培測(cè)量法）：如采用碳纖電極的細(xì)胞或

膜片安培測(cè)量法，檢測(cè)細(xì)胞某些物質(zhì)的釋放。

?細(xì)胞胞吞/胞吐或突觸遞質(zhì)釋放的研究：采用膜電容測(cè)定法，

可測(cè)量因細(xì)胞胞吞、胞吐或突觸遞質(zhì)釋放所引起的全細(xì)胞膜電

容的微小變化。

EPC10膜片鉗放大器具有如下顯著特點(diǎn)：

?儀器面板的各個(gè)功能鈕/鍵均為計(jì)算機(jī)控制，所有操作均在程

序面板中通過(guò)鼠標(biāo)與鍵盤進(jìn)行。

?面板程序可在PC機(jī)（Windows2000\XP\Vista操作系統(tǒng)）和蘋

果機(jī)（MacOS10.4及以上版本操作系統(tǒng)）上運(yùn)行。

?放大器本底噪聲小于90fA。

?探頭有三種反饋電阻，可測(cè)量的最大電流分別為200pA（50

GC）、20nA（500MQ）.2piA（5MQ）,測(cè)量范圍滿足絕大多數(shù)

電生理實(shí)驗(yàn)信號(hào)的要求。

?電極電容（快電容）和膜電容（慢電容）補(bǔ)償可自動(dòng)進(jìn)行。

?液接電位實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)校正，無(wú)需其他常見(jiàn)膜片鉗放大器的手工

計(jì)算與校正。

?具有Lock-in放大器功能,可對(duì)膜電容微小變化進(jìn)行精確檢測(cè),

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用于與膜面積有關(guān)的細(xì)胞分泌等的研究。

?通過(guò)軟件擴(kuò)展功能，可進(jìn)行離子濃度熒光檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)光電聯(lián)合

檢測(cè)。

EPC10USB主要具有如下四種機(jī)型：

1)EPC10USB：含有一個(gè)探頭，為一臺(tái)膜片鉗放大器。

2)EPC1()USBDouble：含有兩個(gè)探頭，為兩臺(tái)組合在一起的EPC

1()放大器。

3)EPC10USBTriple：含有三個(gè)探頭，為三臺(tái)組合在一起的EPC

10放大器。

4)EPC10USBQuadro：含有四個(gè)探頭，為四臺(tái)組合在一起的EPC

10放大器。

上述任何一種機(jī)型在機(jī)箱內(nèi)都包含一個(gè)LIH8+8AD/DA轉(zhuǎn)換器，

提供4個(gè)DA輸出通路，滿足每個(gè)放大器同時(shí)輸出刺激的需要；同時(shí)提

供8個(gè)獨(dú)立的AD通路，滿足獨(dú)立的放大器對(duì)電流、電壓信號(hào)的輸入。

對(duì)于含有多個(gè)放大器的EPC10USB機(jī)型，可通過(guò)放大器軟件面

板選擇某一放大器，使其激活。被激活的放大器可接受軟件設(shè)置的命

令，并在放大器面板上通過(guò)DigitalBus綠燈顯示，當(dāng)有軟件命令輸出

給放大器時(shí)，DigitalBus燈會(huì)閃爍。未被激活的放大器不能接受命令

信號(hào)，但只要選擇上，仍然可隨時(shí)被激活。

以下介紹的是EPC1()USBo

EPC10膜片鉗放大器的使用

二、探頭

(-)探頭特點(diǎn)

(1)EPC10的探頭呈狹窄長(zhǎng)條形，體積較小，這樣設(shè)計(jì)的目的

是為了在有限的顯微鏡工作距離下，便十記錄電極的操作。

(2)探頭表面有探頭的序列號(hào)，如果是Double機(jī)及以上機(jī)型，

探頭表面還有“Probe2”等字樣。

(3)底部有能固定在微操縱器上的塑料底座適配器，可與絕大多

數(shù)類型的微操縱器直接進(jìn)行匹配。在購(gòu)置某些微操縱器時(shí)，要注意選

擇與探頭匹配的適配器。

(4)探頭內(nèi)部有一個(gè)電流-電壓轉(zhuǎn)換器(Current-to-voltage

converter),即攝入電流，輸出電壓。這與一般的微電極放大器探頭

不同，后者攝入和輸出的均為電壓。

(5)探頭具有5MQ、5()()MQ和50GQ三種反饋電阻，分別用

于記錄雙分子層膜、松散封接模式、大細(xì)胞等的大電流(?2FLA),

一般的全細(xì)胞電流(?20nA)和單通道電流(?200pA)。

(二)探頭連餞

(1)信號(hào)輸入端口：用聚四氟乙烯(Teflon,白色)絕緣的BNC

插口，與電極夾持器(Holder)直接連接。

(2)地線連接口(GND)：為黑色插孔，承載高質(zhì)量接地信號(hào)，

用于將浴池(參比)電極接地，也可用于將探頭附近的物體(如顯微

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鏡）、屏蔽設(shè)施等接地。該接地口通過(guò)探頭電纜線與放大器前面板上

的信號(hào)地（SignalGND）相連通。

（三）探頭使用注意事項(xiàng)

?在放大器開(kāi)啟的情況下，應(yīng)盡量避免用手直接觸碰信號(hào)輸入端

口，否則可能由于手上帶有靜電而損傷探頭內(nèi)部電路！在更換

玻璃電極時(shí)，若一定要觸碰信號(hào)輸入端口，請(qǐng)一定先除去手上

的靜電（通過(guò)觸摸其他金屬物體，如屏蔽網(wǎng)等），再觸征信號(hào)輸

入端口。

?若由于探頭損壞而更換探頭，則需要在連接新探頭后對(duì)放大器

進(jìn)行校正，方法為：開(kāi)啟EPC10,預(yù)熱30min后，放大器與探

頭均處于正常工作的溫度。打開(kāi)Patchmaster軟件的EPC10_USB

菜單，選擇TestandCalibrate條目，即可對(duì)EPC10放大器進(jìn)行全

方位校正。校正的內(nèi)容包括放大器軟件面板上所有的數(shù)碼開(kāi)關(guān)

和控制按鈕，這些結(jié)果僅是針對(duì)正在被校正的放大器的，不適

用于其他EPC10放大器。校正的結(jié)果可存儲(chǔ)為Scale.epc文件。

該校正應(yīng)該每隔半年進(jìn)行一次，如果發(fā)現(xiàn)放大器的頻響不準(zhǔn)確

或者偏移比較明顯時(shí)，應(yīng)隨時(shí)進(jìn)行校正。校正過(guò)程耗時(shí)5-10min,

依計(jì)算機(jī)的速度而異。放大器校正后，再用Re-Initialize

EPC10_USB功能對(duì)放大器進(jìn)行初始化。

三、電極夾持器

EPC10膜片鉗放大器的使用

為了獲得低噪聲記錄，電極夾持器必須直接插入探頭中。不推薦

將電極夾持器屏蔽的做法，因這樣可引入更多的隨機(jī)噪聲（背景噪聲

可增加1-2倍），這些隨機(jī)噪聲來(lái)自?shī)A持器塑料材質(zhì)（聚碳酸酯）的

非理想化絕緣特性和液體水膜上的熱電壓波動(dòng)。金屬的屏蔽物質(zhì)可使

更多的噪聲通過(guò)電容耦合方式進(jìn)入放大器探頭，尤其是單通道記錄更

不能屏蔽夾持器。聚碳酸酯具有低介電損失性，若自己制作電極夾持

器，要考慮采用低介電損失的材料，表面要具有疏水性，以防液膜的

形成。聚碳酸酯是目前發(fā)現(xiàn)的符合上述特點(diǎn)的最佳材料。

使用電極夾持器時(shí)，將銀絲（長(zhǎng)度一般在4.5cm）焊接在銅針上,

后者插入探頭BNC插口內(nèi)。銀絲表面需要鍍上AgQ,可用含Cl離

子的溶液（如100mMK。溶液或生理鹽溶液）電鍍（與銅針焊接處

部位的銀絲不要電鍍）。

電極夾持器的噪聲測(cè)定：將含有銀絲電極的夾持器插入探頭，探

頭用錫箔紙包裹，采用放大器的NoiseTest功能測(cè)量噪聲。良好的夾

持器應(yīng)該只增加噪聲1（）%左右，例如從95至IJ105fAo

四、模型細(xì)胞

一般的膜片鉗放大器均配備模型細(xì)胞，它的用途有如下兩個(gè)：

（1）用于模擬真實(shí)細(xì)胞的膜反應(yīng)，幫助初始者演練放大器各項(xiàng)

功能的使用；

（2）用于檢測(cè)放大器的功能是否正常，如果用模型細(xì)胞檢測(cè)放

大器時(shí)沒(méi)有問(wèn)題，則表明放大器功能是正常的。

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與EPC10放大器配備的是MC10模型細(xì)胞，它通過(guò)BNC適配

器與探頭信號(hào)輸入接口連接，通過(guò)另一根細(xì)線與探頭GND接地口連

接。其上有三個(gè)位置，通過(guò)扳手來(lái)選擇：

?10M位置：模擬電極入浴液，電極電阻為10MQ。可模擬進(jìn)行

施加測(cè)試排沖和補(bǔ)償失調(diào)電位（如液接電位等）。

?中間的位置：模擬電極與細(xì)胞膜形成高阻封接，電極電容（及

其他漂浮電容）為6pF?？赡M進(jìn)行電極電容（Cfast）的補(bǔ)償

功能。

?0.5G位置：模擬形成了全細(xì)胞記錄模式，串聯(lián)電阻為5.1MQ,

膜阻抗為500MQ（0.5GQ）,膜電容為?22pF?？赡M進(jìn)行膜

電容（C-slow）的補(bǔ)償功能和電流鉗模式，還可用于檢測(cè)軟件

Patchmaster編輯輸出的刺激脈沖。

五、儀器面板

（一）前面板

1.PowerSwitch

電源開(kāi)關(guān)。為讓放大器能正確地初始化，一般是要先開(kāi)啟放大器

電源開(kāi)關(guān)，再打開(kāi)采樣軟件（Patchmaster或TIDA）。當(dāng)然，在忘記

先開(kāi)啟放大器時(shí)，也可通過(guò)采樣軟件重新對(duì)放大器進(jìn)行初始化。注意,

在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)前，放大器需要預(yù)熱至少15分鐘。

2.Probe

用于連接探頭。

EPC10膜片鉗放大器的使用

3.ChassisGnd（CHAS）

EPC10放大器的機(jī)殼地。與大多數(shù)儀器一樣，該機(jī)殼地與電源

地相連通。為避免形成地線環(huán)路，在放大器設(shè)計(jì)上，信號(hào)地與機(jī)殼地

之間不直接連通，而是中間連接了一個(gè)10Q的電阻。

4.ExternalStim.InputCC

外部來(lái)源的電壓刺激信號(hào)從這里輸入，放大器會(huì)根據(jù)需要設(shè)定的

比例轉(zhuǎn)化為刺激電流，

可與放大器內(nèi)部的電流刺激信號(hào)疊加，用于電流鉗模式。

5.ExternalStim.InputVC

外部來(lái)源的電壓刺激信號(hào)從這里輸入，它們可與放大器內(nèi)部的電

壓刺激信號(hào)疊加，用于電壓鉗模式。疊加的刺激信號(hào)通過(guò)2極濾波器

濾波，以去除電壓變化初始與結(jié)束時(shí)產(chǎn)生的躍遷，這避免了刺激命令

處理電路出現(xiàn)非線性特性，同時(shí)也降低了電極電容快速充電時(shí)產(chǎn)生的

電流瞬變值幅度。軟件提供兩個(gè)濾波等級(jí)（用10-90%瞬變值幅度上升

時(shí)間表示）：2四（是防止放大器內(nèi)部電路出現(xiàn)非線性化所需的最小上

升時(shí)間）和20即（最適合于那些除了最快速測(cè)量以外的所有測(cè)量，用

于降低電容瞬變值幅度）。

6.VoltageMonitor

將電極上的電壓輸出給監(jiān)視系統(tǒng)（如示波器），該電壓是將輸出

給電極的電壓放大了10倍。該輸出的阻抗為50Q。在Patchmaster的示

波窗口中可顯示原始的未被放大的信號(hào)。

7.CurrentMonitor

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輸出電極電流，該信號(hào)經(jīng)過(guò)了在放大器軟件面板中所設(shè)置的濾波

器濾波。正電區(qū)與從電極輸出的電流相對(duì)應(yīng)。通常，左手邊的輸出

（Filter1）是經(jīng)過(guò)放大器軟件面板中Filter1濾波后的輸出，可輸出給

數(shù)據(jù)記錄裝置（如磁帶記錄儀等），用于記錄寬頻信號(hào)，如可記錄單

通道活動(dòng)。右手邊的輸出（Filter2）是經(jīng)過(guò)放大器軟件面板中Filter2

額外濾波后的輸出，用于輸出給示波器，監(jiān)視整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程（如封接、

破膜等）。上述任何一種輸出都可在軟件Patchmaster的示波窗口中顯

zj\O

8.SignalGND

為香蕉插口，是高質(zhì)量的信號(hào)地，可用做膜片鉗系統(tǒng)中其他儀器

的公共地。

9.Clipping

這是一個(gè)二極管指示燈，當(dāng)放大器輸入電流飽和時(shí)該指示燈亮。

在電壓鉗實(shí)驗(yàn)中，電容充放電偽跡將被電腦去除，而去除過(guò)程只有在

不出現(xiàn)飽和的情況下完成，該指示燈起到這樣一個(gè)監(jiān)督的作用。特別

地，雖然通過(guò)濾波后輸出的電壓沒(méi)有達(dá)到飽和，但如果濾波前輸出的

電壓是飽和的，則該指示燈也會(huì)指示飽和！

10.DigitalBus

該指示燈顯示計(jì)算機(jī)正發(fā)送數(shù)碼信息到EPC10放大器。

11.A/DInputs

放大器內(nèi)設(shè)的轉(zhuǎn)換器（EPC10采用LIH1600,EPC10USB采用

LIH8+8）提供8個(gè)模擬/數(shù)碼（A/D）輸入通道，其中3個(gè)在儀器內(nèi)部

EPC10膜片鉗放大器的使用

與EPC10連接(若使用EPC10Double或EPC10Triple,貝ij分別有5或7

個(gè)與放大器在內(nèi)部連接)。剩余的輸入通道可提供給其他應(yīng)用程序軟

件，如Patchmaster可利用這些通道監(jiān)測(cè)從溫度傳感器、壓力傳感器或

其他傳感器的輸出。

12.TriggerIn

外部觸發(fā)信號(hào)輸入口。當(dāng)在采樣軟件Patchmaster中的Pulse

Generator選擇TriggerSeries或TriggerSweeps時(shí)，外部觸發(fā)信號(hào)通過(guò)該

輸入口觸發(fā)放大器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

13.TriggerOutput

TTL觸發(fā)輸出。有3個(gè)輸出，用于使其他設(shè)備與膜片鉗實(shí)驗(yàn)同步

化.

14.D/AOutputs

提供3個(gè)數(shù)碼/模擬(D/A)信號(hào)輸出通道(0.2),它們攜帶如下

信號(hào):

DA-0-Free(C-slowduringCap.Track)

DA-1-Free(G-seriesduringCap.Track)

DA-2-Free

在Patchmaster采樣軟件的Capacitance-Tracking模式，DA-0和

DA-1接口可作為特殊用途的輸出口，這可在軟件中設(shè)定。如果在EPC

10放大器軟件面板中執(zhí)行CapTrack功能，則DA.0將輸出C-slow數(shù)值,

DA-1將輸出G-series(=l/R-series)的數(shù)值。上述數(shù)值是以電壓形式

輸出的,G-series的轉(zhuǎn)換因子為100nS/V,C-slow的分別是().5、5或50

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pF/V（對(duì)應(yīng)于30、100和lOOOpF范圍的電容值）。DA-2通常用于觸發(fā)

示波器或隔離器。

注意：（1）當(dāng)在軟件面板中使用Reset時(shí)，上述輸出的數(shù)值將都

變?yōu)?。（2）當(dāng)需要使用軟件面板CapTrack功能時(shí)，不能將DA-0和

DA-1用做觸發(fā)信號(hào)的輸出。（3）這3個(gè)接口是輸出口，千萬(wàn)不要將

刺激信號(hào)從這里輸入。

（二）后面板

EPC10USB后面板上有2個(gè)25針的連接口、1個(gè)40針的連接口和4

個(gè)通信輸入器口，用于放大器與其他設(shè)備的連接。

1.USB

接計(jì)算機(jī)USB2.0口，連接放大器軟件與EPC10USB主機(jī)。在連

接有多個(gè)EPC10USB放大器時(shí)，為使采集時(shí)鐘同步化，需要將一個(gè)

放大器的MASTERSYNC和另一個(gè)放大器的SLAVESYNC用標(biāo)準(zhǔn)

CAT5網(wǎng)線連接，而且該線要求越短越好。

2.DIGTALIN

從外部設(shè)備來(lái)的TTL邏輯電路的觸發(fā)信號(hào)輸入口，為25針的輸入

口。

3.DIGTALOUT

TTL邏輯電路的數(shù)字信號(hào)輸出口，為25針的輸入口。用于輸出觸

發(fā)信號(hào)給其他設(shè)備，如給藥灌流系統(tǒng)c第21-23針輸出的觸發(fā)信號(hào)也

可通過(guò)前面板的TRIGGERINPUT/OUTPUT中的OUT（）至OUT2輸

EPC10膜片鉗放大器的使用

出。

4.DigitalIN/OUT

只用于和HEKA公司的其他設(shè)備連接，如連接EPC8或TIB14到

EPC10USB放大器。為40針的輸入/輸出口。

5.TELEGRAPHINPUTS

4個(gè)通信輸入器插口，用于將EPC10USB放大器的濾波頻率

（Frequency）、所測(cè)膜電容（Cm）、增益（Gain）大小等信息輸出

給軟件。

6.AUXDAC

輔助數(shù)模通路。

7.SOUND

聲音輸出口。

8.Power

電源線插口，輸入電壓有90-210V和220-250V兩個(gè)交流電范圍段,

可自動(dòng)調(diào)節(jié)。保險(xiǎn)絲的規(guī)格是1mA。

六、軟件面板

（-）主要功能

1.單機(jī)與多機(jī)

無(wú)論單機(jī)還是多機(jī)，都共用一個(gè)LIH8+8型AD/DA轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)

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換器提供4個(gè)DA通道（可允許同時(shí)輸出4個(gè)刺激信號(hào)）、8個(gè)AD通道（可

同時(shí)攝取不同放大器的8個(gè)電壓或電流信號(hào)）。當(dāng)前正在激活的放大器

可通過(guò)儀器前面板上的DigitalBus綠燈在閃亮判斷出來(lái)。

當(dāng)使用EPC10Double、Triple或Quadro放大器時(shí)，軟件面板會(huì)顯

小“1.Amplifier、2.Amplifier,...”等。點(diǎn)擊其中任何一個(gè)放大器，則

將激活該放大器，顯示為紅色。各放大器的設(shè)置是互不影響、相互獨(dú)

立的。

2.Gain

電流輸出的增益。數(shù)值范圍為0.005-2000mV/pA,分為三檔：

0.005-0.002>0.5-20和50-2000mV/pA,分別對(duì)應(yīng)于探頭5MC、500MQ

和50GQ的反饋電阻，用于記錄不同范圍大小的電流（見(jiàn)下表）。當(dāng)選

擇不同Gain數(shù)值（通過(guò)鍵盤上的上下箭頭或拖動(dòng)鼠標(biāo)來(lái)選擇）時(shí)，軟

件會(huì)自動(dòng)選擇相對(duì)應(yīng)的探頭反饋電阻的大小來(lái)通過(guò)電流。

低范圍的Gain用于雙層膜、松散封接膜片和大細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)，在這

類實(shí)驗(yàn)中，記錄的電流比較大（可高達(dá)2RA左右），電容補(bǔ)償可達(dá)1nF,

可補(bǔ)償小至10C的串聯(lián)電阻。中范圍的Gain主要用于一般大小的細(xì)胞

的全細(xì)胞記錄，記錄的電流范圍可達(dá)20nA,電容補(bǔ)償可達(dá)1000pF,

可進(jìn)行串聯(lián)電阻補(bǔ)償和電流鉗記錄模式，背景噪聲比高范圍Gain的噪

聲大，但提供100kHz的頻帶寬。高范圍Gain用于單通道記錄，其噪

聲極低，但記錄的最大電流大約在200pA以內(nèi)，最大頻帶寬約為60

kHz,但是一些在中范圍Gain情況下的功能不能使用（如電容補(bǔ)償最

大為10（）pF、電流鉗模式不能使用等）o

EPC10膜片鉗放大器的使用

表.EPC10增益Gain的三個(gè)范圍

低范圍中范圍高范圍

Gain(mV/pA)0.005-0.0020.5-2050-2000

50()MQ

對(duì)應(yīng)的反饋電阻大小5MQ50GQ

電壓鉗模式能夠測(cè)量的

±2pA±20nA±200pA

最大電流

電流鉗模式能夠輸出的

±100nA±10nA—

最大電流

攝取信號(hào)的頻帶寬(kHz)10010060

C-slow慢電容補(bǔ)償范圍

30/100/100030/100/100030/100

(pF)

是否具有電流鉗模式是是否

能否進(jìn)行串聯(lián)電阻補(bǔ)償能能能

大電流記錄

(雙分子層單通道記

適用的記錄模式全細(xì)胞記錄

膜、松散封接錄

或大細(xì)胞)

3.ClippingIndicator

當(dāng)放大器的輸入發(fā)生飽和時(shí).，在Gain的標(biāo)框處出現(xiàn)一個(gè)閃爍的

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“Clip”，警示電流超載。這個(gè)Clip與放大器前面板上的Clipping燈的功

能相同，但它給人的感覺(jué)好像比后者更敏感，其實(shí)不然，它只是將處

于超載的時(shí)間顯示得長(zhǎng)些而己。

4.V-membrane

電壓鉗模式下，用于設(shè)定（雙擊鼠標(biāo)左鍵或單擊右鍵輸入）鉗制

電位（范圍為±1,000mV）。電流鉗模式下（顯示為I?membrane）,用

于設(shè)定（雙擊鼠標(biāo)左鍵或單擊右鍵輸入）鉗制電流（范圍為±1,00（）

pA）o如果零電位（該電位下通過(guò)電極的電流為零）已經(jīng)被正確設(shè)置,

則軟件會(huì)將液接電位和其他失調(diào)電位進(jìn)行校正，以保證鉗制電位的準(zhǔn)

確性。

5.1-mon

顯示實(shí)際測(cè)量的通過(guò)電極的直流電流（基線位置的電流）。在對(duì)

液接電位等失調(diào)電位進(jìn)行補(bǔ)償后，該電流應(yīng)接近0。

6.V-mon

顯示對(duì)液接電位等失調(diào)電位校正后實(shí)際測(cè)量的通過(guò)電極的電壓。

在施加鉗制電位（V-membrane）后，則顯示鉗制電位。但注意的是，

在某些情況下（如在長(zhǎng)刺激脈沖期間），V?mon可能會(huì)暫時(shí)與所設(shè)定

的鉗制電位有些不一致，因?yàn)樗@示的是鉗制電位V-membrane與所

設(shè)定的刺激脈沖電壓之和的平均值。

7.R-memb

在電極進(jìn)入浴液到形成封接前，R-memb（R-membrane）顯示串

聯(lián)電阻Rs（主要為電極電阻）的大小，封接形成后顯示封接電阻Rseal

EPC10膜片鉗放大器的使用

的大小，形成全細(xì)胞記錄模式后則顯示細(xì)胞膜電阻Rm的大小。其數(shù)

值是通過(guò)測(cè)量基線與測(cè)試脈沖后半部分的電流幅度來(lái)獲得的。可通過(guò)

本軟件面板下部的“Sound”功能（見(jiàn)后）對(duì)R-memb大小進(jìn)行聲音監(jiān)

控。

8.InputADC

在這里選擇Patchmaster采樣軟件示波窗口中可顯示的輸入信號(hào)，

包括如下幾種：

?F2-EXT：外部刺激命令，從放大器前面板上的“ExternalStim

gputVC”輸入，經(jīng)過(guò)濾波器（Filter2）濾波，顯示在示波窗口。

?Imon-1：電流輸出1

?Imon-2：電流輸出2

?Vmon：電壓輸出

?AD0-4：任何其他的AD通道

9.RecordingMode

用于選擇記錄模式，包括InOut（內(nèi)面向外記錄模式）、OnCell

（細(xì)胞貼附記錄模式）、OutOut（外面向外記錄模式）、WholeCell

（全細(xì)胞記錄模式）和C-Clamp（電流鉗模式）

10.TestPulse

可產(chǎn)生一定幅度（在Amplitude中設(shè)定）與頻率（在Length中設(shè)

定脈沖寬度，間接決定了脈沖頻率）的測(cè)試刺激脈沖施加給細(xì)胞，記

錄電流反應(yīng)，僅適用于電壓鉗模式，用于監(jiān)測(cè)封接過(guò)程或其他需要給

予刺激脈沖來(lái)監(jiān)測(cè)一些實(shí)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)的情形。要關(guān)閉測(cè)試脈沖，可選

-16-

擇其左側(cè)的off；要選擇單向脈沖，可選擇其左側(cè)的Singleo可通過(guò)

TestPulse右側(cè)的框選擇顯示輸出脈沖電壓還是電流反應(yīng)或都顯示。

11.Amplitude/Length

設(shè)定測(cè)試脈沖的幅度與持續(xù)時(shí)間。測(cè)試脈沖幅度的范圍為±100

mV,持續(xù)時(shí)間范圍為0.1-1000ms。當(dāng)脈沖持續(xù)時(shí)間為1ms時(shí)，每個(gè)

測(cè)試脈沖含有100個(gè)采樣點(diǎn)，即采樣間隔時(shí)間為10|xmo

12.Noise

該功能用于檢測(cè)放大器的內(nèi)部噪聲和環(huán)境噪聲，當(dāng)將探頭屏蔽

時(shí)，檢測(cè)的是放大器的內(nèi)部噪聲，當(dāng)將探頭裸露時(shí)，檢測(cè)的是環(huán)境噪

聲。執(zhí)行該功能時(shí)，rms噪聲電流被持續(xù)檢測(cè)與更新，此時(shí)將沒(méi)有測(cè)

試脈沖輸出。rms噪聲電流通過(guò)當(dāng)前激活的AD數(shù)模通道采集，通常

經(jīng)過(guò)Imon2輸出，頻帶寬由Filter2決定。電流的采樣間隔為100卬,

獲得一個(gè)噪聲數(shù)值需要持時(shí)256ms,噪聲數(shù)值顯示在Noise儀表中。

噪聲的詳細(xì)測(cè)量方法見(jiàn)“七、功能檢測(cè):

13.LJ(Liquidjunction)

液接電位(mV),該框內(nèi)需要手工輸入液接電位的數(shù)值，放大器

會(huì)根據(jù)這個(gè)數(shù)值對(duì)液接電位自動(dòng)進(jìn)行校正。在線校正需要在封接前操

作Auto-Vo、輸入LJ合適的數(shù)值。如果LJ輸入OmV,則放大器將不執(zhí)

行校正功能。雙擊鼠標(biāo)左鍵輸入LJ數(shù)值(范圍±200mV),可以拖動(dòng)

鼠標(biāo)改變LJ數(shù)值。LJ數(shù)值的計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)(Neher,E.(1992)

Correctionforliquidjunctionpotentialsinpatchclampexperiments.In:

MethodsinEnzymology207,123-131,AcademicPress,NewYork.),用

EPC10膜片鉗放大器的使用

于計(jì)算LJ的常見(jiàn)離子遷移率見(jiàn)文獻(xiàn)(Barry,P.H.&Lynch,J.W.(1991)

Liquidjunctionpotentialsandsmallcelleffectsinpatch-clampanalysis.J.

Memb.Biol.121,101-117)o

下表列出了常見(jiàn)溶液與生理鹽溶液(140mMNaQ)之間的LJ值。

SolutionLJ

145K-glutamate,8NaCI,1MgCl2,0.5ATP,10NaOH-HEPES10mV

145KCI,8NaCI,1MgCI2,3.5ATP,10NaOH-HEPES3mV

60Cs-citrate,10CsCI,8NaCI,1MgCI2,0.5ATP,20CsOH-HEPES12mV

32NaCI,108Tris-CI,2.8KOI,2MgCI2,1CaCI2,10NaOH-HEPES-3mV

70Na2so4,70sorbitol,2.8KCI,2MgCI2,1CaCI2,10NaOH-HEPES6mV

LJ的極性是生理鹽溶液相對(duì)于表中溶液的。

注意：LJ不受Reset按鈕功能的影響，也不能用宏命令（macros）

設(shè)定，這一限定是為了避免LJ的意外變化引起錯(cuò)誤的LJ校正。如

果我們用的電極內(nèi)液和細(xì)胞浴液是同一種溶液（且濃度也相同），則

LJ應(yīng)該為OmV。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的液接電位校正，LJ中輸入數(shù)值的正負(fù)極

性應(yīng)該是溶液相對(duì)于電極內(nèi)液的電位，例如，如果電極內(nèi)液含有谷氨

酸或天門冬氨酸，溶液中含有CI離子，LJ的極性應(yīng)該為正（如+10

mV）。點(diǎn)擊Auto-Vo,V-membrane將變?yōu)?10mV（WholeCell和Out

Out模式時(shí)）或+10mV（OnCell和InOut模式時(shí)）,此時(shí)LJ得到了準(zhǔn)

確校正。

在膜片鉗實(shí)驗(yàn)中，需要考慮的偏移電位主要有放大器偏移電位

（范圍±30mV）、電極電位（范圍±200mV）,依賴于玻璃電極內(nèi)與

參比電極附近的C1離子濃度）、液接電位以及與要研究的細(xì)胞膜串聯(lián)

-18-

的其他細(xì)胞膜的電位（如在細(xì)胞貼附式時(shí)）。實(shí)驗(yàn)中一些偏移電位是

固定不變的，如放大器偏移電位和電極電位，而液接電位卻是變化的。

實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，首先要做的就是將那些固定不變的偏移電位去除，

使通過(guò)玻璃電極的電流為0,這樣放大器的命令電壓V-membrane就是

施加給細(xì)胞膜的電壓。

液接電位在實(shí)驗(yàn)中是變化的。例如在全細(xì)胞記錄模式，當(dāng)記錄電

極進(jìn)入浴液時(shí)，因電極內(nèi)液與浴液的成分不同，液接電位得以產(chǎn)生。

而當(dāng)形成全細(xì)胞記錄模式后，因電極內(nèi)液與細(xì)胞內(nèi)液接近，液接電位

此時(shí)基本消失了。在電極剛?cè)朐∫簳r(shí)，為了去除液接電位，我們需要

將其去掉（這個(gè)過(guò)程叫補(bǔ)償），而當(dāng)形成全細(xì)胞記錄模式時(shí)，又需要

將已經(jīng)補(bǔ)償?shù)舻囊航与娢换謴?fù)回來(lái)（這個(gè)過(guò)程叫校正）。

14.Vo（Pipetteoffset）

Vo顯示總的失調(diào)電位（施加到電極上的實(shí)際電壓是V-membrane

與Vo之和），可通過(guò)點(diǎn)擊Auto-Vo來(lái)自動(dòng)顯示，也可拖動(dòng)鼠標(biāo)手工調(diào)

節(jié)。當(dāng)改動(dòng)LJ時(shí)，Vo會(huì)隨之自動(dòng)變化。注意：不推薦手工調(diào)節(jié)Vo,

因?yàn)檫@會(huì)干擾放大器對(duì)液接電位的校正。

15.Auto-Vo

Auto-Vo按鈕用于自動(dòng)消除失調(diào)電位，使電極電流為0。失調(diào)電

位的大小顯示在Vo,其范圍為±200mV。.Auto-Vo用于電極入浴液

后至開(kāi)始封接前的時(shí)間段，其與LJ的合用可對(duì)液接電位進(jìn)行在線校

正。點(diǎn)擊Auto-Vo后，V-membrane將變?yōu)長(zhǎng)J的數(shù)值（OnCell和InOut

模式時(shí)與LJ的極性相同，WholeCell和OutOut模式時(shí)與LJ的極性

EPC10膜片鉗放大器的使用

相反）。注意：Vo的數(shù)道不受Reset鈕的影響c

16.Track

它實(shí)質(zhì)上是在鉗制電位為0mV時(shí)，Auto-Vo功能的反復(fù)多次的

執(zhí)行，執(zhí)行的頻率取決于EPC10菜單中SearchModeDelay的設(shè)定。

17.C-fast

用于補(bǔ)償電極電容和其他漂浮電容（范圍為0-15pF）。如果探頭

輸入端不接任何東西，放大器仍會(huì)有殘存的1-1.5pF的輸入電容，可

被C-fast補(bǔ)償。補(bǔ)償功能有兩個(gè)框，上面的框顯示電容值，下面的框

顯示電容充放電的時(shí)間常數(shù)［（?8.）。補(bǔ)償可通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)手工進(jìn)

行，也可輸入電容數(shù)值和T值，還可點(diǎn)擊右面的Aut。進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。

如果將鼠標(biāo)放在“v>”上，則上下拖動(dòng)鼠標(biāo)可改變補(bǔ)償?shù)碾娙葜?，左?/p>

拖動(dòng)鼠標(biāo)可改變時(shí)間常數(shù)T值。

Aut。自動(dòng)補(bǔ)償?shù)脑硎牵菏┘咏o電極一些5mV的脈沖，對(duì)產(chǎn)

生的電容電流進(jìn)行平均，然后用指數(shù)方程擬合出電容補(bǔ)償數(shù)值。如果

Auto不能擬合出一個(gè)理想的補(bǔ)償數(shù)值，Auto右側(cè)標(biāo)有E的小框?qū)⒆?/p>

灰暗。在采用細(xì)胞貼附式記錄模式時(shí)，若對(duì)玻璃電極涂抹Sylgard樹(shù)

脂（電極電容變?。┎⑶覍-slow關(guān)閉，此時(shí)Aut。補(bǔ)償功能的效果

最好。放大器軟件提供了兩種補(bǔ)償方法，快速補(bǔ)償方法采用查表法

（look-uptable）,即將放大器內(nèi)儲(chǔ)存的數(shù)值表查找一遍直至找到某個(gè)

值的過(guò)程。該方法首先需要在。。。。。。中選擇MakeC.fast,在默認(rèn)路

徑中創(chuàng)建出文件CFast.epco如果程序找不到該文件，則在打開(kāi)

Patchmaster時(shí)將出現(xiàn)信息，提示找不到文件，此時(shí)，程序?qū)⒉捎寐a(bǔ)

-20-

償方法(反復(fù)補(bǔ)償法)。

18.C-slovv

用于膜電容補(bǔ)償。有3個(gè)電容補(bǔ)償范圍，在Range中：30pF

(0.12-30pF)、100pF(0.4-100pF)和1000pF(4-1000pF)o該范

圍還受到程序的限制，即必須保證時(shí)間常數(shù)T=R-seriesxC-slow大十

5以防止振蕩的出現(xiàn)。C-slow補(bǔ)償可通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)手工進(jìn)行，也可

輸入電容數(shù)值，還可點(diǎn)擊右面的Aut。進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償(包括C-slow和

R-series)。

C-slowRange

選擇膜電容補(bǔ)償?shù)姆秶?。Off-關(guān)閉補(bǔ)償功能，30pF用于小細(xì)胞,

100pF用于中小尺寸的細(xì)胞，1000pF用于大細(xì)胞。注意：(1)當(dāng)選

擇1000pF范圍時(shí),Gain只能選擇低和中范圍，如果Gain選擇高于

20mV/pA的數(shù)值，程序會(huì)自動(dòng)將補(bǔ)償范圍降到100pF。(2)若使用

CapTrack功能測(cè)量電容的微小變化，應(yīng)該盡可能選擇大范圍的

C-slow,這與直覺(jué)恰好相反，選擇大范圍的C-slow將使補(bǔ)償更加精

確，分辨率更高。

R-series

顯示串聯(lián)電阻的數(shù)值。范圍為0.1-10GQ。通過(guò)該數(shù)值可決定膜

充放電反應(yīng)的時(shí)間常數(shù)和對(duì)串聯(lián)電阻進(jìn)行補(bǔ)償。該數(shù)值的調(diào)節(jié)受限于

膜電容數(shù)值以及補(bǔ)償范圍Rangeo該數(shù)值可通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)手工進(jìn)行更

改，也可直接輸入數(shù)值，還可點(diǎn)擊右面的Aut。自動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。如果

將鼠標(biāo)放在上，則上下拖動(dòng)鼠標(biāo)可改變補(bǔ)償?shù)碾娙葜礐-slow,左

EPC10膜片鉗放大器的使用

右拖動(dòng)鼠標(biāo)可改變串聯(lián)電阻R-series值。

AutoC-slow

該功能可自動(dòng)執(zhí)行C-slow補(bǔ)償功能和測(cè)量串聯(lián)電阻R-series數(shù)

值。若C-slowRange處于Off狀態(tài)，點(diǎn)擊Auto時(shí)將自動(dòng)把范圍設(shè)成

1000pF（低和中范圍Gain時(shí)）、100pF（高范圍Gain時(shí)）。該功能在

Cfast執(zhí)行后進(jìn)行時(shí)效果好，且為了獲得更好的補(bǔ)償效果，反復(fù)交互

執(zhí)行AutoC-fast和AutoC-slow效果更佳。

如果Auto功能不能給出一個(gè)理想的補(bǔ)償數(shù)值，Auto右側(cè)標(biāo)有E

的小框?qū)⒆兓野?。連續(xù)重復(fù)執(zhí)行Auto可采用CapTrack功能（見(jiàn)下）。

注意：在執(zhí)行Auto前，提供合理的C-slow和R-series估計(jì)值是必須

的，否則Aut。的自動(dòng)補(bǔ)償功能可能會(huì)失敗。

CapTrack

點(diǎn)擊該按鈕可連續(xù)重復(fù)執(zhí)行AutoC-slow補(bǔ)償功能，跟蹤補(bǔ)償膜

電容可能發(fā)生的微小變化，測(cè)量出電容值與串聯(lián)電阻R?series值，再

次點(diǎn)擊可關(guān)閉該功能。注意：在Patchmaster采樣軟件EPC10菜單中，

選擇OutputCap.Track選項(xiàng)，則可將測(cè)量的電容值和串聯(lián)電導(dǎo)G-series

（1/R-series）值分別輸出到DA0和DA1。換算系數(shù)G-series是100

nS/V,C-slow是0.5、5或50pF/V（分別對(duì)應(yīng)于電容范圍30、100和

1000pF）。點(diǎn)擊Reset鈕，DA輸出的數(shù)值將被調(diào)為0。如果要激活

OutputCap.Track功能，則一定要確保觸發(fā)DA不能是DA0或DA1

通道。

Delay

-22-

該功能設(shè)置下一次Cap.Track執(zhí)行前的等待時(shí)間。當(dāng)Delay特別

短時(shí)（如1ms）,膜電容測(cè)量的更新頻率大于10Hz（還取決于計(jì)算

機(jī)類型）。當(dāng)關(guān)閉采樣軟件示波窗口時(shí)，CapTrack的更新速度可增加

約2倍。

19.RsComp

全細(xì)胞記錄電壓鉗模式下，細(xì)胞膜電位由施加在記錄電極上的鉗

制電位所決定。但是這種鉗制電位鉗制的效果并不完全，因?yàn)樗€依

賴于來(lái)自電極至細(xì)胞內(nèi)部的串聯(lián)電阻（Rs）和所記錄電流幅度的大小。

Rs因與電極電阻串聯(lián)而得名，一部分Rs來(lái)自電極電阻本身，但通常

大部分Rs來(lái)自殘留的破裂膜電阻，實(shí)驗(yàn)中，通常Rs至多降低到電極

電阻的2倍。

Rs對(duì)電流記錄帶來(lái)兩方面的負(fù)面影響：（1）首先，當(dāng)通過(guò)電極

輸出步階電壓給細(xì)胞時(shí)，Rs延遲了膜電容充電反應(yīng)。膜充電反應(yīng)的

時(shí)間常數(shù)T=RSKCm（Cm是膜電容），例如，若Rs=5MQ,Cm=20

pF,則時(shí)間常數(shù)100即。該時(shí)間常數(shù)對(duì)于研究快速的電壓門控性

離子通道電流（如Na通道電流）來(lái)說(shuō)是太長(zhǎng)了。（2）其次，當(dāng)膜上

有大電流通過(guò)時(shí)，Rs產(chǎn)生的膜電位誤差增大。例如，若Rs=5MQ,

則2nA的通道電流將產(chǎn)生10mV的膜電位誤差，這對(duì)于研究電壓門

控性離子通道電流來(lái)說(shuō)已經(jīng)相當(dāng)大了［一般要保持在2mV以下的誤

差）。

執(zhí)行Rs補(bǔ)償功能時(shí)需要選擇補(bǔ)償速度與設(shè)定補(bǔ)償?shù)某潭龋ò俜?/p>

比）。補(bǔ)償速度有如下選擇:

EPC10膜片鉗放大器的使用

Off-關(guān)閉補(bǔ)償功能

100聯(lián)-慢補(bǔ)償1O|1S-快速補(bǔ)償211s-極快速補(bǔ)償

如何選擇補(bǔ)償速度取決于時(shí)間常數(shù)3值的大小。如果T值小于500

gs,應(yīng)選擇2回，提供補(bǔ)償必需的速度。極快速補(bǔ)償可加快電壓鉗制

速度，但需要苛刻的調(diào)節(jié)，以防止產(chǎn)生高頻振蕩。極快速補(bǔ)償時(shí)，F(xiàn)ilter

1將自動(dòng)切換為HQ-30kHz設(shè)置。電流鉗模式下，Rs-Comp將成為橋

補(bǔ)償。

理論上講，Rs補(bǔ)償?shù)陌俜直仍酱笤胶?，但?shí)際上補(bǔ)償超過(guò)90%

將產(chǎn)生電極振蕩。如何設(shè)定補(bǔ)償?shù)某潭纫踩Q于時(shí)間常數(shù)工值的大小。

如果T值大于100四，可以最大補(bǔ)償?shù)?0%而不產(chǎn)生嚴(yán)重的振蕩。對(duì)

于較小的T值，補(bǔ)償?shù)某潭葢?yīng)該為僅低于產(chǎn)生振蕩的百分比數(shù)值。

Auto按鈕可以自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置，使膜電位的躍遷速度達(dá)到

最大，并使超射最小，防止振蕩產(chǎn)生。

20.Filter1和Filter2

Filter1：設(shè)置放大器3極濾波器的濾波頻率，有如下4個(gè)選項(xiàng)：

Bessel100kHz^Bessel30kHz、Bessel10kHz和HQ30kHz。一般情

況下選擇10kHz就已經(jīng)足夠了，可有效地降低高頻噪聲的干擾。當(dāng)進(jìn)

行快速RsComp時(shí)（如選擇2四），此處會(huì)自動(dòng)選擇HQ30kHz,其他

場(chǎng)合基本不用HQ30kHzo

Filter2：設(shè)置放大器4極濾波器的濾波頻率，只用于I?mon2電流

信號(hào)。Filter2與Filter1是串聯(lián)的。濾波頻率可通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)手工進(jìn)行，

也可輸入數(shù)值,范圍為0.1-16kHz,步階為0.1kHz,保證精確在0.5-15

-24-

kHz范圍。有兩種濾波器類型供選擇，一是Bessel,這是我們最常采

用的濾波器，另一個(gè)是Butterworth,具有大的衰減斜率，主要用于功

率譜分析。注意：

(1)當(dāng)Filter1和Filter2聯(lián)合使用說(shuō),實(shí)際上Filter2的濾波頻率

是起真止濾波作用的，即為I-mon2信號(hào)的濾波頻率。

(2)如果不適用Filter2濾波，而是采用外部濾波器濾波，則可

將I?mon1輸出到外部濾波器的輸入端，將濾波器的輸出返回給放大

器的AD通道(AD0...AD5),將選擇的AD通道作為信號(hào)輸入通道。

(3)當(dāng)放大器的輸出選擇I-mon1時(shí)，所用的濾波器為Filter1,

此時(shí)Filter2失效。如要使用Filter2,則必須先將放大器輸出更改為

I-mon2O

21.LeakComp

漏電流補(bǔ)償功能。補(bǔ)償程度用電導(dǎo)表示，該電導(dǎo)稱為漏電導(dǎo)(Leak

conductance),補(bǔ)償范圍為2nS、20()nS和20p_S,分別對(duì)應(yīng)于高、中、

低范圍的增益Gain。漏電流補(bǔ)償可通過(guò)拖動(dòng)鼠標(biāo)手工進(jìn)行，也可輸入

數(shù)值，還可點(diǎn)擊右面的Auto進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。通過(guò)Track鈕可連續(xù)對(duì)漏

電流補(bǔ)償進(jìn)行更新，跟蹤漏電流的變化。

22.Stim

當(dāng)對(duì)電位變化的速度要求不高時(shí)，外部輸入放大器的刺激信號(hào)可

被一個(gè)2極Bessel濾波，以降低快速的電容瞬變值幅度。放大器提供了

兩個(gè)濾波等級(jí)(用10-90%瞬變值幅度上升時(shí)間表示)：2gs(是防止

放大器內(nèi)部電路出現(xiàn)非線性化所需的最小上升時(shí)間)和20回(最適合

EPC10膜片鉗放大器的使用

于那些除了最快速測(cè)量以外的所有測(cè)量，用于降低電容瞬變值幅度）。

通常選擇20回就足夠了，除非要研究諸如Na通道電流這種激活非常

快的電流。

External處可輸入外部電壓刺激輸入的轉(zhuǎn)換系數(shù)，范圍是±0-10x,

便于使用不同的外部刺激器。注意：（1）如果沒(méi)有外部刺激器輸入到

放大器前面板EXTSTIM.INPUTVC,強(qiáng)烈推薦將External設(shè)為Off（即

為（）），這么做可有效地防止外部噪聲的攝入。（2）放大器內(nèi)部的鉗制

電位V-membraneis不受該轉(zhuǎn)換系數(shù)變化的影響，但是，如果鉗制電位

是通過(guò)外部的刺激器或另外的計(jì)算機(jī)設(shè)置的，則該轉(zhuǎn)換系數(shù)將對(duì)鉗制

電位V-membrane產(chǎn)生影響。

23.Zap

用于打破細(xì)胞膜形成全細(xì)胞記錄模式。點(diǎn)擊Zap,放大器將通過(guò)

電極給予細(xì)胞膜一個(gè)高電壓脈沖（幅度范圍為±1V,持續(xù)時(shí)間為

0.005-1000ms）o在采樣軟件Patchmaster中，打開(kāi)Windows下拉菜單，

開(kāi)啟Configuration窗口，如果在Hardware中選擇ZapOnCellonly,則

Zap功能只用于形成封接后，而不能用于形成全細(xì)胞記錄模式后。

24.Sound

選擇此項(xiàng)后，R-membrane數(shù)值的變化將有聲音的伴隨。該功能

需要計(jì)算機(jī)具有聲卡。

25.Reset

該功能可使EPC10軟件面板上的一些設(shè)定恢復(fù)到最初的默認(rèn)值。

它將使DA通道變?yōu)?,取消使用CapTrack時(shí)C-slow和R-series的輸出。

-26-

另外，當(dāng)記錄宏命令時(shí)，也需要使用Reset功能使EPC10恢復(fù)到初始

狀態(tài)。

(二)一些較少使用的隱藏功能

一些較為少用的功能隱藏在EPC10USB軟件面板的右側(cè)，通過(guò)

點(diǎn)擊EPC10USB軟件最上端的“ShowAll"，可以顯示出來(lái)。

l.LFVCV-memb

用于設(shè)置低頻電壓鉗(Lowfrequencyvoltageclamp,LFVC)模式

的鉗制電位。點(diǎn)擊右側(cè)的“<-V-memb”或“<-V-mon”，可將V-memb或

V-mon的數(shù)值拷貝過(guò)來(lái)。

2.LowFreq.VC

低頻電壓鉗(LFVC)模式實(shí)際上是一種改進(jìn)的電流鉗模式。該

模式下，可以測(cè)量膜電位的快速偏移，如動(dòng)作電位、突觸電位，同時(shí)

維持平均膜電位在設(shè)定的LFVCV-memb水平。因此，該模式的工作

方式在記錄快速信號(hào)時(shí)類似電流鉗，而在記錄低頻信號(hào)時(shí)類似電壓

鉗。其工作原理是，測(cè)量的膜電位經(jīng)過(guò)低通濾波，并與設(shè)定的LFVC

V-memb進(jìn)行比較，如果兩者不同，則向細(xì)胞內(nèi)注射一個(gè)電流，使膜

電位維持在設(shè)定的LFVCV-memb水平。由于細(xì)胞不能區(qū)分從電極注

射到細(xì)胞內(nèi)的電流和跨越細(xì)胞膜的電流，LFVC電路可被看做是額外

的膜電導(dǎo)。這里選擇LFVC的反饋速度，有1,3,10,30,100等選項(xiàng)。數(shù)

字越小，反饋速度越快。若選。ff,則不執(zhí)行該功能。注意，該功能只

被Patchmaster采樣軟件支持。

EPC10膜片鉗放大器的使用

3.R-memb->R-pip

點(diǎn)擊該鈕可將R-memb的數(shù)值拷貝過(guò)來(lái)到R-pip,用于在封接前

將電極電阻值儲(chǔ)存在所采集的數(shù)據(jù)文件中。

4.CC-Gain

該功能可選擇電流鉗的轉(zhuǎn)換系數(shù)(0.1pA/mV、1pA/mV和10

pA/mV),分別對(duì)應(yīng)于最大命令電流1nA、10nA和10()nA。當(dāng)通過(guò)放

大器前面板ExternalStim.InputCC輸入外部刺激命令時(shí),需要在此選

擇轉(zhuǎn)換系數(shù)。當(dāng)CC-Gain選擇1pA/mV,ExternalStim.InputCC輸入1

mV的命令時(shí)，將產(chǎn)生IpA的命令電流。注意：gain的選擇受該轉(zhuǎn)換

系數(shù)的限制，如CC-Gain選擇1pA/mV,電流鉗模式下gain的范圍只能

是0.5-20mV/pAo

5.GentleCC-Svvitch

該功能用在電壓鉗與電流鉗之間進(jìn)行反復(fù)切換時(shí)。

GentleCCSwitch選擇On：為維持膜電位穩(wěn)定，在切換為電流鉗

時(shí)，Lhokl不為OpA,而為某一數(shù)值，需要向細(xì)胞注入電流。為此，

電壓鉗卜V-mon應(yīng)該與初始的V-membrane一致。同樣，在返回到電壓

鉗時(shí)，V-membrane將會(huì)在電流鉗時(shí)的膜電位附近。

GentleCC-Switch選擇Off：在切換為電流鉗時(shí)，Lhold將設(shè)為0pA。

6.V-monGain

所測(cè)量的V-mon可以在輸出到模數(shù)轉(zhuǎn)換器前，被放大10或100倍。

放大*100倍時(shí)，電壓范圍為±100mV,分辨率為1.5pV,特別適用于

電壓幅度較小的場(chǎng)電位記錄。

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7.LastV-membrane

電流鉗模式下，膜電位非常容易改變，當(dāng)切換到電壓鉗時(shí)，

V-membrane常常不同于切換為電流鉗模式之前的數(shù)值。Last

V-membrane用于儲(chǔ)存并恢復(fù)初始的V-membrane值。

8.Bell

點(diǎn)擊該鈕啟動(dòng)系統(tǒng)聲音，用于在實(shí)施宏命令時(shí)提供反饋信息。

9.Relativevalue

點(diǎn)擊該鈕，則在記錄宏命令時(shí)，任何值的變化都以相對(duì)變化值被

記錄下來(lái)，例如，如果使鉗制電位從-60mV超極化到-70mV,則宏命

令中將記錄-10mVo

10.Overla.v

點(diǎn)擊該鈕，測(cè)試脈沖波形線將以疊加的方式顯示在采樣軟件示波

窗口中。

11.ListState

點(diǎn)擊該鈕，將放大器設(shè)置狀態(tài)的一些信息發(fā)送到Notebook窗口

中，包括放大器類型(Amplifier)、記錄模式(RecordingMode)、鉗

制電位(V-membrane增益(Gain)、濾波頻率(Filter2)、快電容

補(bǔ)償(C-fast)和慢電容補(bǔ)償(C-slow)o

12.OnePulse

點(diǎn)擊該鈕一次，就輸出一個(gè)測(cè)試脈沖。當(dāng)TestPulse選擇off時(shí)，

若僅僅需要一次測(cè)試脈沖，可選此功能。

13.1-ScaleandV-Scale

EPC10膜片鉗放大器的使用

用于設(shè)定測(cè)試脈沖TestPulse在采樣軟件示波窗口中的顯示比例

（左側(cè)框）和偏移（右測(cè)框）。數(shù)值1將使Y軸達(dá)到AD/DA轉(zhuǎn)換器的最

大量程（±10.24V）,此時(shí)，如果輸入信號(hào)飽和了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，便很

容易發(fā)現(xiàn)。但是，如果要對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，則需要在采樣軟件

Patchmaster的Configuration窗口Mise.中選上ScaleTestPulseo

14.Sound

編碼R-membrane的聲音靈敏度（Hz/MQ）和音量（％）在這里設(shè)

定。點(diǎn)擊Sound鈕可執(zhí)行該功能。

15.Wait

用于設(shè)定在記錄宏命令時(shí)暫停的時(shí)間。點(diǎn)擊該輸入框，可將

Record變?yōu)镾top,此時(shí)宏命令的記錄暫停，直到經(jīng)過(guò)所設(shè)定的時(shí)間或

點(diǎn)擊Stop,才可繼續(xù)記錄宏命令。

七、功能檢測(cè)

（-）施加測(cè)試脈沖

1.將模型細(xì)胞與探頭連接好：將模型細(xì)胞與探頭的BNC口連接,

將探頭后端的接地口與模型細(xì)胞接地線口連接。

2.將模型細(xì)胞電路設(shè)置為10MQ位置，此時(shí)模擬電極入浴液（電

極電阻10MQ）o

3.打開(kāi)Patchmaster,點(diǎn)擊放大器軟件面板的Reset（圖中①所示）,

設(shè)置記錄模式為OnCell模式（圖中②所示），將TestPulse的幅度

（圖中③所示）設(shè)為5mV,時(shí)間長(zhǎng)度（圖中④所示）設(shè)為5ms,此

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時(shí)在波形顯示窗口將出現(xiàn)電流方波。如果增益Gain大小合適（即為

5mV/pA）（圖中⑤所示），則窗口中將顯示一個(gè)幅度約為500pA

的電流方波（根據(jù)歐姆定律，I=U/R=5mV/10MQ=500pA）（圖中

⑩所示）。

4.PULSE或Patchmaster會(huì)自動(dòng)計(jì)算出且隨時(shí)更新電極電阻的大

小，并顯示在R?memb上（圖中⑥所示，10MC左右）。

5.可能存在的失調(diào)電位可通過(guò)點(diǎn)擊Vo右邊的Auto（圖中⑦所示）

來(lái)自動(dòng)完成（也可通過(guò)雙擊Vo,然后通過(guò)上下拖動(dòng)鼠標(biāo)使電流方波

的基線為（）和使I-mon顯示為0）,此時(shí)，命令電壓V-membrane（圖中

⑧所示）應(yīng)該顯示為0mV,同時(shí)Vo（圖中⑨所示）顯示出失調(diào)電位

的大小。此外，電流方波的基線（圖中⑩所示）、電壓監(jiān)視器V-mon

（圖中（ID所示）和電流監(jiān)視器I-mon（圖中?所示）都應(yīng)該為0或接近

0o

6.在Patchmaster中,上述3-5步驟可通過(guò)點(diǎn)擊面板左上的黃色

SETUP鈕自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，或通過(guò)點(diǎn)擊鍵盤數(shù)字“1”自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，執(zhí)行下列內(nèi)

設(shè)的宏命令：

1.SET-UP

EReset：；（重設(shè)放大器）

EMode：1；（選擇OnCell記錄模式）

EGain：10；（設(shè)定Gain為5.0mV/pA）

EPulseAmp：5.0mV；（設(shè)定測(cè)試脈沖幅度為5.（）mV）

EPulseDur：5.0ms（設(shè)定測(cè)試脈沖時(shí)間寬度為5.（）ms）

EPC10膜片鉗放大器的使用

EPulseOn：TRUE；（施力口測(cè)試脈沖）

EAutoZero：（補(bǔ)償失調(diào)電壓）

注：PULSE軟件有一個(gè)內(nèi)置的宏命令注釋文件，一些預(yù)設(shè)的宏

命令以純文本格式存儲(chǔ)在“EpclO.mac”文件中，可用任何文本編輯器

編輯。例如：命令"EGain：10"，是將放大器增益Gain設(shè)定為Gain下

拉選項(xiàng)中的第10個(gè)值（即5mV/pA）o至于如何對(duì)這些宏命令注釋進(jìn)行

編輯與修改，可參考PULSE軟件使用說(shuō)明手冊(cè)。

（二）高阻封接電壓鉗記錄

1.切換模型細(xì)胞到中間位置，此時(shí)顯示的電容為電極電容（約

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為6pF）,該位置模擬電極與細(xì)胞膜形成高阻封接，可模擬進(jìn)行C-fasi

補(bǔ)償功能。為從模型細(xì)胞的高電阻電路中能分辨出比較小的電流，將

Gain（圖中①所示）設(shè)為50mV/pA。

2.在圖形顯示窗口中將看到兩個(gè)快速的電容瞬變值（圖窗口中

藍(lán)線顯示）o調(diào)節(jié)C?fast補(bǔ)償功能的數(shù)值幅度（圖中②所不），此時(shí)

電容瞬變值變小了；同樣對(duì)時(shí)間常數(shù)（/fast）（圖中③所示）進(jìn)行調(diào)

節(jié)，使瞬變值變窄。持續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償幅度與時(shí)間常數(shù)，直到在圖形顯示

窗口中出現(xiàn)直線為止（圖窗口中紅線顯示），此時(shí)電容值得在6pF左

右。

3.當(dāng)過(guò)度補(bǔ)償時(shí)，瞬變值將發(fā)生反方向變化，此時(shí)應(yīng)該降低電

容補(bǔ)償?shù)臄?shù)值。

4.C-fast也可通過(guò)點(diǎn)擊AUTO（圖中④所示）讓放大器自動(dòng)補(bǔ)償。

如果補(bǔ)償失敗，則AUTO按鈕中的E區(qū)（圖中⑤所示）將變?yōu)楹谏?/p>

發(fā)生這種情況時(shí)，應(yīng)該反復(fù)點(diǎn)擊AUTO,直到E區(qū)恢復(fù)正常為止。

5.在Patchmaster中，上述步驟可通過(guò)點(diǎn)擊面板上部SETUP按鈕

右側(cè)的SEAL鈕自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，或通過(guò)點(diǎn)擊鍵盤數(shù)字“2”自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，執(zhí)行下

列內(nèi)設(shè)的宏命令：

2：SEAL

EGain：14;（設(shè)定Gain為50mV/pA）

EAutoCFast：;（自動(dòng)進(jìn)行C-fast補(bǔ)償）

EAutoCFast：;（再次進(jìn)行C-fast補(bǔ)償）

EBell：；（出現(xiàn)be叩音）

EPC10膜片鉗放大器的使用

（三）全細(xì)胞電壓鉗記錄

1.Cfast補(bǔ)償完成后，切換模型細(xì)胞到“0.5Gohm”位置，此時(shí)模

擬形成了全細(xì)胞記錄，膜電容約為22pF,膜電阻為500MQ,輸入阻

抗為5.1MQ?？蓹z測(cè)C-slow功能、串聯(lián)電阻補(bǔ)償功能以及電流鉗模式。

2.降低Gain至20mV/pA（圖中①所示），R-MEMB會(huì)顯示膜電

阻接近500MC（圖中②所示）。在圖形顯示窗口中可看到兩個(gè)明顯

的大的電容瞬變值（藍(lán)線）。慢時(shí)間常數(shù)產(chǎn)RsxCm=5.1MQx22pF

=112電容電流瞬變峰值Imax=CmxU/T=22pFx5mV/112ps

=982pAo當(dāng)Gain為20mV/pA時(shí)，將產(chǎn)生19.6V的電壓，這個(gè)幅度超

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出了放大器測(cè)量的范圍，Clipping指示燈將提示放大器超載，同時(shí)EPC

10軟件面板Gain位置上也會(huì)出現(xiàn)“Clip”提示（圖中③所示）。

3.將C-Slow的Range（圖中④所示）選為100pF,在C-slow中拖

動(dòng)鼠標(biāo)增大補(bǔ)償電容的數(shù)值（圖中⑤所示）以及R-series數(shù)值（圖中

⑥所不）。因有2個(gè)變量需要調(diào)節(jié)，故慢電容補(bǔ)償比快電容C?fast補(bǔ)償

要難些，但通過(guò)反復(fù)練習(xí)，可以看到補(bǔ)償是如何影響記錄電流的，可

找到合適的補(bǔ)償數(shù)值和R-series值。隨著補(bǔ)償數(shù)值的增大，可逐漸達(dá)

到模型細(xì)胞真實(shí)的膜電容數(shù)值，可看到電容瞬變值逐漸變小并最終消

失（紅線）。此外，點(diǎn)擊Auto按鈕（圖中⑦所示）可自動(dòng)進(jìn)行膜電容

補(bǔ)償和計(jì)算R-series數(shù)值。如果補(bǔ)償失敗，則Auto按鈕右面的E框（圖

中⑧所示）將變成黑色。重復(fù)電點(diǎn)擊Auto,可成功補(bǔ)償，E框就會(huì)變

回為正常狀態(tài)。

注意:膜電容補(bǔ)償?shù)乃俣群统晒εc否取決于C?slow和R-series實(shí)際

數(shù)值的大小。在進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償前，這兩個(gè)數(shù)值應(yīng)該與實(shí)際數(shù)值接近，

最好比估計(jì)的數(shù)值高些，以便于補(bǔ)償。

4.點(diǎn)擊CapTrack按鈕（圖中⑨所示），自動(dòng)膜電容補(bǔ)償功能將

以一定間隔重復(fù)進(jìn)行，間隔時(shí)間在Delay（圖中⑩所示）中設(shè)定。若

設(shè)定Delay=」ms,計(jì)算機(jī)CPU頻率為L(zhǎng)2GHz（如奔IV）,則補(bǔ)償?shù)?/p>

頻率為15Hz。如果激活EPC10菜單中的LogTracking功能，CapTrack

的數(shù)據(jù)結(jié)果可連續(xù)輸出到Notebook窗口中。

EPC10膜片鉗放大器的使用

注意：對(duì)于膜片鉗技術(shù)的初學(xué)者，最好先用手動(dòng)重復(fù)補(bǔ)償C-fast

利Pulse?PulseFit?回留

File_^ditPulseTreeBuffer_MarksDisplayNotebookEPC10Help

和C-slow,練習(xí)一