专利名称：基因脉冲导入仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于生物工程技术中使用的装置，特别是一种基因脉冲导入仪。
细胞电穿孔是80年代发展起来的一种生物工程新技术，它可使细胞可逆穿孔，从而导入外源RNA、DNA蛋白分子和各种小分子，产生具有新的生物性状的转化细胞株。目前，随着细胞电穿孔应用技术的发展，因内外已有十多种相应功能的仪器出售，国外产品每台售价数千美元以至数万美元，国内虽有同类产品，但存在着两类问题(1)输出电压低，输出电流小(有的只有几百伏，有的虽然电压较高－－数千伏或上万伏，但输出脉冲电流很小，只有几个毫安)根本带不动含盐溶液的细胞电极系统，而不能产生电穿孔的应有效果；(2)适用性有限，许多产品往往是针对某一特定的细胞对象设计的脉冲电源，故对不适用的细胞行电穿孔操作，达不到应有的融合率和转化率。基于上述原因，解决目前细胞工程、基因工程等领域急需的实验仪器，是摆在科研工作者面前的一个课题。
本实用新型的目的在于提供一种基因脉冲导入仪，它能产生按指数规律变化的高压大电流尖脉冲，最大输出电压2500V，最大脉冲电流150A，无论在高阻或低阻(如含盐或蔗糖缓冲液)情况，都可以使其正常工作，是一种生物工程科研中理想的实验仪器。
本实用新型的详细技术方案一种基因脉冲导入仪，包括高压电源、脉冲形成电路、微机控制电路及电极反应小池，其中高压电源的输出接脉冲形成电路和微机控制电路的输入，微机控制电路的输出接脉冲形成电路的输入，脉冲形成电路接反应小池，其特征在于所说高压电源是由振荡器电路、电子开关、放大电路、变压器、整流电路及储能电容电路所组成，其中，振荡器电路的输出端接放大电路的输入端，放大电路的输出端接变压器的初级端一端，电子开关的输入端接电源，其输出端接变压器初级端的另一端，电子开关的开关控制端与微机输出位线P3·1相接，变压器的次级端接整流电路的输入端，整流电路的输出端及地面之间接储能电容电路，上述储能电容电路是由多个储能电容与开关构成，每一储能电容与一开关串联，多个储能电容与开关的组合并联，其并联后的输出端接电极反应小池一端；所说脉冲形成电路是由一级放大电路、二级放大电路、滤波电路及高压放电管所组成，其中一级放大电路的输入端接微机输出位线P3·0，输出端接二级放大电路的输入端，二级放大电路的输出端接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端口接高压放电管的栅极，高压放电管的板极接电极反应小池另一端，其阴极接地，灯丝电极接电源，所说微机控制电路包括分压器电路、RC时间常数测量电路、A、D转换电路、LED显示电路、键盘输入电路及CPU控制器、其连接关系为分压器的输入接RC时间常数测量电路中采样电路的输出，分压器的输出接RC时间常数测量电路中的比较器输入，RC时间常数测量电路的计时器输出接CPU控制器，A／D转换电路的输入接RC时间常数测量电路中采样电路的输出，A／D转换电路的输出接CPU控制器，键盘的输出接CPU控制器，LED与CPU控制器相接；其中RC时间常数测量电路由采样电路、比较器电路及计时电路所组成，RC时间常数测量电路的连接关系为采样电路的输出端接比较器电路的输入端，比较器电路的输出端接计时器电路的输入端，计时器电路的输出端接CPU控制器；上述电路中的采样电路是由缓冲器(Ⅰ)、滤波器电路、采样保持电路所组成，采样电路的连接关系为缓冲器(Ⅰ)的输出接滤波器的输入，滤波器的输出接采样保持电路的输入；上述电路中的比较器电路是由缓冲器(Ⅱ)、分压器电路、缓冲器(Ⅲ)、比较器所组成，比较器电路的连接关系为缓冲器(Ⅱ)的输出接分压器电路的输入，分压器的输出接缓冲器(Ⅲ)的输入，缓冲器(Ⅲ)的输出接比较器的输入；上述电路中的计时器电路是由计时控制电路及计时器所组成，计时器电路的连接关系为计时控制电路的输出接计时器的输入。
本实用新型的工作原理该仪器中的高压电源及脉冲形成电路构成一高压脉冲产生器，高压电源对脉冲形成电路中储能元件充电至电极反应小池所需电压时，微机控制部分的触发脉冲打开电子开关，随即在输出端形成一按指数规律变化的尖脉冲(最高电压可达2500V，最大电流可达150A)，加到电极反应小池两端，以便对小池内的细胞实行电击穿，从而达到基因转移和细胞融合的目的。
本实用新型的优越性在于1、电路结构稳定可靠，能产生实验需要的高电压、大电流及输出大功率，即产生较理想的RC尖脉冲，不论负载是低阻(几欧姆)或高阻(几千欧姆)均能保证正常工作；2、具有优良的开关性能及计算机调制的智能化控制，使输出的电压信号在采集、显示、控制高压电源对脉冲形成电路的充放电、测量放电脉冲电压及时间常数等方面均能达到实验要求；3、操作简单，使用方便，成本价格大大低于国外同类产品。
以下结合附图及实施例进一步说明本技术。
图1为本实用新型所涉基因脉冲导入仪的原理框图。
图2为本实用新型所涉基因脉冲导入仪中高压电源与脉冲形成电路的电路结构图(虚线部分为脉冲形成电路)。
图3为本实用新型所涉基因脉冲导入仪中微机控制电路的硬件框图(其中虚线部分为微机控制电路中RC放电时间常数测量电路框图)。
图4为本实用新型所涉基因脉冲导入仪中微机控制电路的软件框图。
图5为图3所示RC放电时间常数测量电路结构图。
实施例一种基因脉冲导入仪(见
图1)，包括高压电源、脉冲形成电路、微机控制电路及电极反应小池，其特征在于所说高压电源是由振荡器电路、电子开关、放大电路、变压器、整流电路及储能电容电路所组成(见图2非虚线部分)，其中振荡器电路包括定时器集成电路片IC1、电容C117、C116、电阻R114、R115、外接直流电源(5－18V)；电子开关包括开关集成电路片IC2、Vcc为＋12V电源；放大电路包括电阻R116、三极管BG113；变压器包括T120；整流电路包括桥式整流电路，由D121、D123、D127、D126组成；储能电容电路包括电容C120－C125，开关K1－K6；所说脉冲形成电路是由一级放大电路、二级放大电路、滤波电路及高压放电管所组成(见图2的虚线部分)，其中一级放大电路包括电容C144、电阻R110、R111、放大管BG110、二极管D111；二级放大电路包括电容C111、二极管D112、放大三极管BG111、BG112、电阻R112、电容C112；滤波电路包括由L110、C113、C114组成的LCπ型滤波器及泄放电阻R113，其接法为R113与π型滤波器的输出端并联；高压放电管即V130，为一闸流管。
所说微机控制电路包括分压器电路、RC时间常数测量电路、A／D转换电路、LED显示电路、键盘输入电路及CPU控制器(见图3)，其中RC时间常数测量电路是由采样电路、比较器电路及计时电路所组成(见图5)，其中采样电路是由缓冲器(Ⅰ)、滤波器电路、采样保持电路所组成，其中缓冲器(Ⅰ)包括集成电路片IC3；滤波器电路包括电阻R2、R3、电容C2、C3及集成电路片IC4；采样保持电路包括集成电路片IC5、电容C4、电阻R4、W1；比较器电路是由缓冲器(Ⅱ)、分压器电路、缓冲器(Ⅲ)、比较器所组成；其中缓冲器(Ⅱ)包括集成电路片IC6；分压器电路包括电阻R1、W2；缓冲器(Ⅲ)包括集成电路片IC2；比较器包括集成电路片IC8、R7、C7、R8、C6、R10；计时电路是由计时控制电路及计时器所组成，其中计时控制电路包括或门G1与G2；计时器包括集成电路片IC9、IC10。
图4所示的软件框图表明如下的工作过程开机后，CPU首先初始化，设定工作状态，然后预热5分钟，在预热过程中，不接受任何外部指令，预热完成后，该装置即可使用，第一步，判断是否预置电压，若是则改变预置电压值直到满足要求为止，若没有预置电压，则第二步判断是否放电，若是自动充电至预置电压值后放电，完成后，回到第一步，若没有放电要求，则第三步，判断是否要测电压和时常数，若是，则测量放电电压和时常数，完成后，回到第一步，若没有则显示目前实际电压值回到第一步。
权利要求1.一种基因脉冲导入仪，包括高压电源、脉冲形成电路、微机控制电路及电极反应小池，其中高压电源的输出接脉冲形成电路和微机控制电路的输入，微机控制电路的输出接脉冲形成电路的输入，脉冲形成电路接反应小池，其特征在于所说高压电源是由振荡器电路、电子开关、放大电路、变压器、整流电路及储能电容电路所组成，其中，振荡器电路的输出端接放大电路的输入端，放大电路的输出端接变压器的初级端一端，电子开关的输入端接电源，其输出端接变压器初级端的另一端，电子开关的开关控制端与微机输出位线P3·1相接，变压器的次级端接整流电路的输入端，整流电路的输出端及地面之间接储能电容电路，上述储能电容电路是由多个储能电容与开关构成，每一储能电容与一开关串联，多个储能电容与开关的组合并联，其并联后的输出端接电极反应小池一端；所说脉冲形成电路是由一级放大电路、二级放大电路、滤波电路及高压放电管所组成，其中一级放大电路的输入端接微机输出位线P3·0，输出端接二级放大电路的输入端，二级放大电路的输出端接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端口接高压放电管的栅极，高压放电管的板极接电极反应小池另一端，其阴极接地，灯丝电极接电源；所说微机控制电路包括分压器电路、RC时间常数测量电路、A/D转换电路、LED显示电路、键盘输入电路及CPU控制器，其连接关系为分压器的输入接RC时间常数测量电路中采样电路的输出，分压器的输出接RC时间常数测量电路中的比较器输入，RC时间常数测量电路的计时器输出接CPU控制器，A/D转换电路的输入接RC时间常数测量电路中采样电路的输出，A/D转换电路的输出接CPU控制器，键盘的输出接CPU控制器，LED与CPU控制器相接；其中RC时间常数测量电路由采样电路、比较器电路及计时电路所组成，RC时间常数测量电路的连接关系为采样电路的输出端接比较器电路的输入端，比较器电路的输出端接计时器电路的输入端，计时器电路的输出端接CPU控制器；上述电路中的采样电路是由缓冲器(Ⅰ)、滤波器电路、采样保持电路所组成，采样电路的连接关系为缓冲器(Ⅰ)的输出接滤波器的输入，滤波器的输出接采样保持电路的输入；上述电路中的比较器电路是由缓冲器(Ⅱ)、分压器电路、缓冲器(Ⅲ)、比较器所组成，比较器电路的连接关系为缓冲器(Ⅱ)的输出接分压器电路的输入，分压器的输出接缓冲器(Ⅲ)的输入，缓冲器(Ⅲ)的输出接比较器的输入；上述电路中的计时器电路是由计时控制电路及计时器所组成，计时器电路的连接关系为计时控制电路的输出接计时器的输入。
2.由权利要求1所说的基因脉冲导入仪，其特征在于所说的脉冲形成电路中的高压放电管为闸流管。
3.由权利要求1所说的基因脉冲导入仪，其特征在于所说的脉冲形成电路中的滤波电路是由L110、C113、C114组成的LCπ型滤波器及泄放电阻R113构成，其接法为R113与π型滤波器的输出端并联。
专利摘要一种用于生物工程实验的基因脉冲导入仪，它是由高压电源，脉冲形成电路、微机控制电路及电极反应小池所构成，其中高压电源是由振荡器电路、电子开关、放大电路、变压器、整流电路及储能电容电路所组成；脉冲形成电路是由一级放大电路、二级放大电路、滤波电路及高压放电管组成；微机控制电路包括分压器电路、RC时间常数测量电路、A/D转换电路、LED显示电路、键盘输入电路及CPU控制器。本仪器能产生按指数规律变化的高压大电流尖脉冲，且有优良的开关性能及智能化控制，操作简单，使用方便，成本低于国外同类产品。
文档编号C12M1/42GK2160664SQ932004
公开日1994年4月6日 申请日期1993年1月16日 优先权日1993年1月16日
发明者徐宝强, 刘建民, 袁其平, 吕联荣, 汪和睦 申请人:天津理工学院