細胞電刺激系統(tǒng)是為各種生理電刺激需求而設計的,?？梢灾苯邮褂贸Ｒ?guī)六孔板進行細胞電刺激實驗。六個同步輸出通道,，可以在恒定電流和恒壓模式之間切換,。可以對多個樣品孔進行不同參數設置,。

直流電刺激具有促進細胞生長和引導細胞趨向的能力,。通過對組織細胞的電刺激，可以改變可興奮細胞對鈉離子或者鈣離子的通透性,，從而產生動作電位，引起內部環(huán)境的改變,，最終改變細胞的狀態(tài),。在對組織細胞進行直流電刺激時,，會發(fā)生各種物理和化學的變化，導致組織細胞內部的環(huán)境發(fā)生改變,。

細胞電刺激設備簡介（電壓款）

細胞電刺激設備分為兩部分（如圖1-1 所示）：控制盒以及培養(yǎng)腔室,。培養(yǎng)

腔室中可以放置六孔培養(yǎng)皿進行細胞培養(yǎng)。

圖1-1 電刺激設備

設備控制器可以對兩個電壓通道進行控制（CHANNEL-A 和CHANNEL-B）,，設

備培養(yǎng)腔室右側共有六個開關,，可以用于控制電壓通道是否作用于腔室上。其中

CHANNEL-A 控制1-3 的腔室（CH1,、CH2,、CH3），CHANNEL-B 控制4-6 的

腔室（CH4,、CH5,、CH6）。設備控制邏輯圖及實物圖如圖1-2 和圖1-3 所示：

圖1-2 電刺激設備控制邏輯圖

圖1-3 電刺激設備實物對應圖

注意：用戶進行通道設置輸出后,，一定要打開對應培養(yǎng)腔室的開關,，否則將

沒有電壓輸出。

1.2 細胞電刺激設備主界面

電刺激設備接通電源后將直接進入主界面,，主界面如圖1-4 所示,。

圖1-4 電刺激設備主界

主界面左側主要負責程序運行信息顯示，包含電壓可視化曲線（VOLTAGE

VISUALIZATION）以及程序信息（PROGRAM INFORMATION）,。右側負責進

行程序參數設置,。圖1-4 中右側顯示的是輸出通道的運行時間設置。點擊右下角

的“<<Setting”按鈕則會彈出電壓控制參數設置選項卡（如圖1-5）,，點擊選項

卡右下角的“>>”按鈕可以將選項卡收起,。里面可以進行靜態(tài)電壓（Static）以

及震蕩電壓（Oscillation）參數設置。選項卡可以通過點擊底部按鈕進行通道切

換,。

圖1-5 電刺激設備電壓參數設置界面示意圖

主界面中通道A 的信息均使用紅色進行標注,，通道B 的信息則使用藍色進

行標注。因此使用設備進行參數設置的時候,，可以利用顏色確認當前設置的參數

是否為需要的通道,。

1.3 靜態(tài)電壓輸出

靜態(tài)電壓輸出分為三步：

1、設置輸出電壓,。

2,、設置輸出時間。

3,、啟動通道輸出,。

以通道A 為例，假設用戶需要輸出10V 靜態(tài)電壓，持續(xù)時間為一小時,。首

先需要點擊“<<Setting”按鈕打開設備參數設置界面,，在“CHANNEL-A”選項

卡中的“STATIC”一欄進行輸出電壓設置。需要注意的是,，輸入欄參數是以“mV”

為單位,，因此需要輸入的數值為“10000”。輸入結果如圖1-6 所示,。

圖1-6 靜態(tài)電壓輸入示意圖

完成輸入后,，點擊右下角的“>>”按鈕關閉參數輸入界面，回到主界面,。

設置完成電壓參數后,，在主界面的“CHANNEL A”一欄輸入時間參數，并

點擊“Start”按鈕,，程序便會開始執(zhí)行,。程序開始運行后，會在界面上進行相關

提示,，其含義如下所示：

圖1-7 通道A 靜態(tài)電壓輸出程序運行狀態(tài)示意圖

①：運行狀態(tài)顯示,，程序運行時背景為紅色，并顯示“RUN”字樣,。

②：運行程序指示標簽,。靜態(tài)電壓輸出時會顯示“Static Voltage”。

③：當前運行時間顯示,，用于顯示當前通道程序已經運行的時間,。

④：程序開始按鈕。

⑤：程序停止按鈕,。

程序運行期間,，左側會同時進行曲線以及輸出電壓顯示，顯示結果如下圖所示：

圖1-8 曲線及程序信息顯示效果

^{1.4 震蕩電壓輸出}

震蕩電壓輸出與靜態(tài)電壓輸出步驟基本相同,，也分為三步：

1,、設置輸出電壓。

2,、設置輸出時間,。

3、啟動通道輸出,。

以通道B 為例,，假設用戶需要輸出5V 的震蕩電壓，頻率為5Hz,，持續(xù)時間

為一小時,。首先需要點擊“ <<Setting ” 按鈕打開設備參數設置界面,， 在

“CHANNEL-B”選項卡中點擊“Oscillation”欄右側的“Enable”勾選框，使能

通道B 的震蕩模式,，使能后程序會自動解鎖相關參數輸入框的權限（如圖1-9）,。

圖1-9 震蕩電壓使能結果示意圖

震蕩模式參數分為三部分內容：

1,、Voltage(mV)：輸出電壓,，單位為。

2,、Frequency(Hz)：震蕩頻率,。

3、Duty(%)：輸出占空比,。

針對輸出電壓5V,，頻率為5Hz 的需求，在Voltage 一欄填上5000,，并在Frequency

一欄填上5 即可（如圖1-10）,。占空比一般無需修改，默認為50%,，這個參數

在下文1.4.1 小節(jié)會進行解釋,。

圖1-10 通道B 震蕩參數輸入完成示意圖

完成參數設置后，點擊“>>”按鈕回到主界面,，在“CHANNEL B”一欄輸

入時間參數,，并點擊“Start”按鈕，程序便會開始執(zhí)行,。程序運行期間顯示如圖

1-11 所示：

圖1-11 通道B 震蕩電壓輸出程序運行狀態(tài)示意圖

顯示信息和前文靜態(tài)輸出基本一致,，存在不同的地方是頂部中央的運行程序

指示標簽顯示的是“Oscillation”，表示當前為震蕩模式輸出,。

同時程序運行期間,，左側的程序信息欄也會進行相關信息的顯示，并且會在

電壓曲線上顯示震蕩波形,，如圖1-12 所示：

圖1-12 通道B 震蕩模式程序信息欄顯示

1.4.1 占空比參數解釋及使用

前文提到震蕩模式下,，存在一個占空比參數需要進行設置。占空比指的是在

一個震蕩周期內,，通電時間占總時間的比例,，如下圖1-13：

圖1-13 占空比參數示意圖

假設震蕩周期為T ，一個周期內通電時間為t ,，則占空比duty 的計算方式為：

占空比為一個比例參數,，不同占空比表示的一個周期內的通電時間的長短不同，

其中20%,、50%,、80%占空比的波形對比圖如圖1-14 所示：

圖1-14 不同占空比輸出波形示意圖

占空比為50%，因此設備上默認數值為50%。

1.5 設備使用注意事項

1.5.1 文中圖片曲線與實際設備曲線存在差異

實際曲線顯示可能會與文中圖片存在些許差異,，這是上下位機程序設計的差

異,，不影響正常使用，只要有震蕩波形或是靜態(tài)波形顯示即可,。

1.5.2 程序運行期間參數修改注意事項

程序運行過程中,，如果需要進行參數修改，需要先點擊對應通道的“Stop”

按鈕,，停止通道輸出,，再點擊“Start”按鈕，重新打開通道輸出,。

因為程序運行過程中是不會對界面上的參數進行讀取的,，只有在程序啟動的

時候才會導入界面參數。所以在程序運行過程中如果直接對參數進行修改,，是不

會直接生效的,，一定要先暫停通道輸出，再重新啟動對應通道的輸出,。