專利名稱：基因脈沖導入儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于生物工程技術(shù)中使用的裝置，特別是一種基因脈沖導入儀。
細胞電穿孔是80年代發(fā)展起來的一種生物工程新技術(shù)，它可使細胞可逆穿孔，從而導入外源RNA、DNA蛋白分子和各種小分子，產(chǎn)生具有新的生物性狀的轉(zhuǎn)化細胞株。目前，隨著細胞電穿孔應用技術(shù)的發(fā)展，因內(nèi)外已有十多種相應功能的儀器出售，國外產(chǎn)品每臺售價數(shù)千美元以至數(shù)萬美元，國內(nèi)雖有同類產(chǎn)品，但存在著兩類問題(1)輸出電壓低，輸出電流小(有的只有幾百伏，有的雖然電壓較高－－數(shù)千伏或上萬伏，但輸出脈沖電流很小，只有幾個毫安)根本帶不動含鹽溶液的細胞電極系統(tǒng)，而不能產(chǎn)生電穿孔的應有效果；(2)適用性有限，許多產(chǎn)品往往是針對某一特定的細胞對象設(shè)計的脈沖電源，故對不適用的細胞行電穿孔操作，達不到應有的融合率和轉(zhuǎn)化率?；谏鲜鲈?，解決目前細胞工程、基因工程等領(lǐng)域急需的實驗儀器，是擺在科研工作者面前的一個課題。
本實用新型的目的在于提供一種基因脈沖導入儀，它能產(chǎn)生按指數(shù)規(guī)律變化的高壓大電流尖脈沖，最大輸出電壓2500V，最大脈沖電流150A，無論在高阻或低阻(如含鹽或蔗糖緩沖液)情況，都可以使其正常工作，是一種生物工程科研中理想的實驗儀器。
本實用新型的詳細技術(shù)方案一種基因脈沖導入儀，包括高壓電源、脈沖形成電路、微機控制電路及電極反應小池，其中高壓電源的輸出接脈沖形成電路和微機控制電路的輸入，微機控制電路的輸出接脈沖形成電路的輸入，脈沖形成電路接反應小池，其特征在于所說高壓電源是由振蕩器電路、電子開關(guān)、放大電路、變壓器、整流電路及儲能電容電路所組成，其中，振蕩器電路的輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端接變壓器的初級端一端，電子開關(guān)的輸入端接電源，其輸出端接變壓器初級端的另一端，電子開關(guān)的開關(guān)控制端與微機輸出位線P3·1相接，變壓器的次級端接整流電路的輸入端，整流電路的輸出端及地面之間接儲能電容電路，上述儲能電容電路是由多個儲能電容與開關(guān)構(gòu)成，每一儲能電容與一開關(guān)串聯(lián)，多個儲能電容與開關(guān)的組合并聯(lián)，其并聯(lián)后的輸出端接電極反應小池一端；所說脈沖形成電路是由一級放大電路、二級放大電路、濾波電路及高壓放電管所組成，其中一級放大電路的輸入端接微機輸出位線P3·0，輸出端接二級放大電路的輸入端，二級放大電路的輸出端接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端口接高壓放電管的柵極，高壓放電管的板極接電極反應小池另一端，其陰極接地，燈絲電極接電源，所說微機控制電路包括分壓器電路、RC時間常數(shù)測量電路、A、D轉(zhuǎn)換電路、LED顯示電路、鍵盤輸入電路及CPU控制器、其連接關(guān)系為分壓器的輸入接RC時間常數(shù)測量電路中采樣電路的輸出，分壓器的輸出接RC時間常數(shù)測量電路中的比較器輸入，RC時間常數(shù)測量電路的計時器輸出接CPU控制器，A／D轉(zhuǎn)換電路的輸入接RC時間常數(shù)測量電路中采樣電路的輸出，A／D轉(zhuǎn)換電路的輸出接CPU控制器，鍵盤的輸出接CPU控制器，LED與CPU控制器相接；其中RC時間常數(shù)測量電路由采樣電路、比較器電路及計時電路所組成，RC時間常數(shù)測量電路的連接關(guān)系為采樣電路的輸出端接比較器電路的輸入端，比較器電路的輸出端接計時器電路的輸入端，計時器電路的輸出端接CPU控制器；上述電路中的采樣電路是由緩沖器(Ⅰ)、濾波器電路、采樣保持電路所組成，采樣電路的連接關(guān)系為緩沖器(Ⅰ)的輸出接濾波器的輸入，濾波器的輸出接采樣保持電路的輸入；上述電路中的比較器電路是由緩沖器(Ⅱ)、分壓器電路、緩沖器(Ⅲ)、比較器所組成，比較器電路的連接關(guān)系為緩沖器(Ⅱ)的輸出接分壓器電路的輸入，分壓器的輸出接緩沖器(Ⅲ)的輸入，緩沖器(Ⅲ)的輸出接比較器的輸入；上述電路中的計時器電路是由計時控制電路及計時器所組成，計時器電路的連接關(guān)系為計時控制電路的輸出接計時器的輸入。
本實用新型的工作原理該儀器中的高壓電源及脈沖形成電路構(gòu)成一高壓脈沖產(chǎn)生器，高壓電源對脈沖形成電路中儲能元件充電至電極反應小池所需電壓時，微機控制部分的觸發(fā)脈沖打開電子開關(guān)，隨即在輸出端形成一按指數(shù)規(guī)律變化的尖脈沖(最高電壓可達2500V，最大電流可達150A)，加到電極反應小池兩端，以便對小池內(nèi)的細胞實行電擊穿，從而達到基因轉(zhuǎn)移和細胞融合的目的。
本實用新型的優(yōu)越性在于1、電路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，能產(chǎn)生實驗需要的高電壓、大電流及輸出大功率，即產(chǎn)生較理想的RC尖脈沖，不論負載是低阻(幾歐姆)或高阻(幾千歐姆)均能保證正常工作；2、具有優(yōu)良的開關(guān)性能及計算機調(diào)制的智能化控制，使輸出的電壓信號在采集、顯示、控制高壓電源對脈沖形成電路的充放電、測量放電脈沖電壓及時間常數(shù)等方面均能達到實驗要求；3、操作簡單，使用方便，成本價格大大低于國外同類產(chǎn)品。
以下結(jié)合附圖及實施例進一步說明本技術(shù)。


圖1為本實用新型所涉基因脈沖導入儀的原理框圖。
圖2為本實用新型所涉基因脈沖導入儀中高壓電源與脈沖形成電路的電路結(jié)構(gòu)圖(虛線部分為脈沖形成電路)。
圖3為本實用新型所涉基因脈沖導入儀中微機控制電路的硬件框圖(其中虛線部分為微機控制電路中RC放電時間常數(shù)測量電路框圖)。
圖4為本實用新型所涉基因脈沖導入儀中微機控制電路的軟件框圖。
圖5為圖3所示RC放電時間常數(shù)測量電路結(jié)構(gòu)圖。
實施例一種基因脈沖導入儀(見
圖1)，包括高壓電源、脈沖形成電路、微機控制電路及電極反應小池，其特征在于所說高壓電源是由振蕩器電路、電子開關(guān)、放大電路、變壓器、整流電路及儲能電容電路所組成(見圖2非虛線部分)，其中振蕩器電路包括定時器集成電路片IC1、電容C117、C116、電阻R114、R115、外接直流電源(5－18V)；電子開關(guān)包括開關(guān)集成電路片IC2、Vcc為＋12V電源；放大電路包括電阻R116、三極管BG113；變壓器包括T120；整流電路包括橋式整流電路，由D121、D123、D127、D126組成；儲能電容電路包括電容C120－C125，開關(guān)K1－K6；所說脈沖形成電路是由一級放大電路、二級放大電路、濾波電路及高壓放電管所組成(見圖2的虛線部分)，其中一級放大電路包括電容C144、電阻R110、R111、放大管BG110、二極管D111；二級放大電路包括電容C111、二極管D112、放大三極管BG111、BG112、電阻R112、電容C112；濾波電路包括由L110、C113、C114組成的LCπ型濾波器及泄放電阻R113，其接法為R113與π型濾波器的輸出端并聯(lián)；高壓放電管即V130，為一閘流管。
所說微機控制電路包括分壓器電路、RC時間常數(shù)測量電路、A／D轉(zhuǎn)換電路、LED顯示電路、鍵盤輸入電路及CPU控制器(見圖3)，其中RC時間常數(shù)測量電路是由采樣電路、比較器電路及計時電路所組成(見圖5)，其中采樣電路是由緩沖器(Ⅰ)、濾波器電路、采樣保持電路所組成，其中緩沖器(Ⅰ)包括集成電路片IC3；濾波器電路包括電阻R2、R3、電容C2、C3及集成電路片IC4；采樣保持電路包括集成電路片IC5、電容C4、電阻R4、W1；比較器電路是由緩沖器(Ⅱ)、分壓器電路、緩沖器(Ⅲ)、比較器所組成；其中緩沖器(Ⅱ)包括集成電路片IC6；分壓器電路包括電阻R1、W2；緩沖器(Ⅲ)包括集成電路片IC2；比較器包括集成電路片IC8、R7、C7、R8、C6、R10；計時電路是由計時控制電路及計時器所組成，其中計時控制電路包括或門G1與G2；計時器包括集成電路片IC9、IC10。
圖4所示的軟件框圖表明如下的工作過程開機后，CPU首先初始化，設(shè)定工作狀態(tài)，然后預熱5分鐘，在預熱過程中，不接受任何外部指令，預熱完成后，該裝置即可使用，第一步，判斷是否預置電壓，若是則改變預置電壓值直到滿足要求為止，若沒有預置電壓，則第二步判斷是否放電，若是自動充電至預置電壓值后放電，完成后，回到第一步，若沒有放電要求，則第三步，判斷是否要測電壓和時常數(shù)，若是，則測量放電電壓和時常數(shù)，完成后，回到第一步，若沒有則顯示目前實際電壓值回到第一步。
權(quán)利要求1.一種基因脈沖導入儀，包括高壓電源、脈沖形成電路、微機控制電路及電極反應小池，其中高壓電源的輸出接脈沖形成電路和微機控制電路的輸入，微機控制電路的輸出接脈沖形成電路的輸入，脈沖形成電路接反應小池，其特征在于所說高壓電源是由振蕩器電路、電子開關(guān)、放大電路、變壓器、整流電路及儲能電容電路所組成，其中，振蕩器電路的輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端接變壓器的初級端一端，電子開關(guān)的輸入端接電源，其輸出端接變壓器初級端的另一端，電子開關(guān)的開關(guān)控制端與微機輸出位線P3·1相接，變壓器的次級端接整流電路的輸入端，整流電路的輸出端及地面之間接儲能電容電路，上述儲能電容電路是由多個儲能電容與開關(guān)構(gòu)成，每一儲能電容與一開關(guān)串聯(lián)，多個儲能電容與開關(guān)的組合并聯(lián)，其并聯(lián)后的輸出端接電極反應小池一端；所說脈沖形成電路是由一級放大電路、二級放大電路、濾波電路及高壓放電管所組成，其中一級放大電路的輸入端接微機輸出位線P3·0，輸出端接二級放大電路的輸入端，二級放大電路的輸出端接濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端口接高壓放電管的柵極，高壓放電管的板極接電極反應小池另一端，其陰極接地，燈絲電極接電源；所說微機控制電路包括分壓器電路、RC時間常數(shù)測量電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、LED顯示電路、鍵盤輸入電路及CPU控制器，其連接關(guān)系為分壓器的輸入接RC時間常數(shù)測量電路中采樣電路的輸出，分壓器的輸出接RC時間常數(shù)測量電路中的比較器輸入，RC時間常數(shù)測量電路的計時器輸出接CPU控制器，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入接RC時間常數(shù)測量電路中采樣電路的輸出，A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出接CPU控制器，鍵盤的輸出接CPU控制器，LED與CPU控制器相接；其中RC時間常數(shù)測量電路由采樣電路、比較器電路及計時電路所組成，RC時間常數(shù)測量電路的連接關(guān)系為采樣電路的輸出端接比較器電路的輸入端，比較器電路的輸出端接計時器電路的輸入端，計時器電路的輸出端接CPU控制器；上述電路中的采樣電路是由緩沖器(Ⅰ)、濾波器電路、采樣保持電路所組成，采樣電路的連接關(guān)系為緩沖器(Ⅰ)的輸出接濾波器的輸入，濾波器的輸出接采樣保持電路的輸入；上述電路中的比較器電路是由緩沖器(Ⅱ)、分壓器電路、緩沖器(Ⅲ)、比較器所組成，比較器電路的連接關(guān)系為緩沖器(Ⅱ)的輸出接分壓器電路的輸入，分壓器的輸出接緩沖器(Ⅲ)的輸入，緩沖器(Ⅲ)的輸出接比較器的輸入；上述電路中的計時器電路是由計時控制電路及計時器所組成，計時器電路的連接關(guān)系為計時控制電路的輸出接計時器的輸入。
2.由權(quán)利要求1所說的基因脈沖導入儀，其特征在于所說的脈沖形成電路中的高壓放電管為閘流管。
3.由權(quán)利要求1所說的基因脈沖導入儀，其特征在于所說的脈沖形成電路中的濾波電路是由L110、C113、C114組成的LCπ型濾波器及泄放電阻R113構(gòu)成，其接法為R113與π型濾波器的輸出端并聯(lián)。
專利摘要一種用于生物工程實驗的基因脈沖導入儀，它是由高壓電源，脈沖形成電路、微機控制電路及電極反應小池所構(gòu)成，其中高壓電源是由振蕩器電路、電子開關(guān)、放大電路、變壓器、整流電路及儲能電容電路所組成；脈沖形成電路是由一級放大電路、二級放大電路、濾波電路及高壓放電管組成；微機控制電路包括分壓器電路、RC時間常數(shù)測量電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、LED顯示電路、鍵盤輸入電路及CPU控制器。本儀器能產(chǎn)生按指數(shù)規(guī)律變化的高壓大電流尖脈沖，且有優(yōu)良的開關(guān)性能及智能化控制，操作簡單，使用方便，成本低于國外同類產(chǎn)品。
文檔編號C12M1/42GK2160664SQ932004
公開日1994年4月6日 申請日期1993年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月16日
發(fā)明者徐寶強, 劉建民, 袁其平, 呂聯(lián)榮, 汪和睦 申請人:天津理工學院