膜片钳系统的电学噪声、机械震动、机械漂移的分...（一）
摘 要：
膜片钳单通道记录系统是电生理研究的重要工具，目前已经发展成为复杂的光机电联合应用系统。在应用过程中普遍存在着电学噪声干扰(膜片钳系统各个环节的噪声)、机械干扰(记录电极尖端的震颤或缓慢漂移)。本文详细讨论并分析了这些问题，并给出有效的解决方案，对整个系统进行了优化。
关键词: 膜片钳，电学噪声，机械震动，电极漂移
膜片钳单通道记录系统是研究细胞膜(或人造膜)等双分子层上嵌合通道通透性的重要工具[1]。越来越多的实验室引进了膜片钳记录设备，广泛用于细胞膜离子通道电流的测量、细胞分泌、药理学、病理生理学、神经科学、脑科学、细胞生物学、分子生物学等各个方面[5]。
膜片钳系统已经从传统的膜片钳电学检测系统发展成为复杂的联合检测系统，包括膜片钳单细胞记录系统、膜电容记录系统、光解释放系统、荧光测钙系统，加药灌流系统，显微操作系统等多个子系统[4]。各种噪声和干扰的处理也变得更复杂了。我们曾经在国内的许多膜片钳实验室进行过安装和噪声处理。本文就膜片钳系统中普遍存在的电学噪声干扰(膜片钳系统各个环节的噪声分布)、机械干扰(记录电极尖端的震颤或缓慢漂移)等问题进行了详细分析，并给出了有效的处理方案，希望能对广大从事膜片钳技术的科研人员有所帮助.
1. 电学噪声干扰分析及处理
电学噪声可分为放大器内部的内源噪声和来自放大器以外的外源噪声。内源噪声一般都是非常低的，例如德国HEKA公司的EPC-9,EPC-10的噪声指标：探头输入端悬空，放大器Bessel滤波器，带宽选择DC-3
kHz，噪声< 0.08 pA
rms[8]。而美国Axon公司的AxoPatch200B使用探头制冷技术，在相同条件下，噪声更可低达< 0.06 pA rms[6]。
我们把其他的电学噪声都可归类为外源噪声，这是膜片钳系统中主要面临的噪声。我们从放大器探头输入端开始记录观察，可发现随着插上电极夹持器、插上玻璃微电极、再放置到样本上方、入水进行封接等步骤的进行，外源噪声在逐级增加。我们可把外源噪声归类为：辐射噪声，地环路噪声，磁感应噪声[2]。
1.1 辐射噪声及其处理措施
这是一类主要的噪声。主要包括：实验室各种照明灯源和电源插座的工频噪声(50Hz)；计算机的高频噪声；各种发射设备例如手机的射频噪声等。辐射噪声可以通过接地的导电屏蔽层来隔断辐射路径进行削减。使用屏蔽笼可有效地屏蔽实验系统外部大部分空间辐射噪声。更详细的处理措施见本文后面的讨论。
1.2 地环路噪声及其处理措施
屏蔽层阻挡隔离噪声保护了探测设备，而屏蔽层本身却因为承受了辐射噪声而积累了电荷，这些电荷需要通过“接大地”来释放。在屏蔽层的形成过程中，我们有时也借用了“接地”这个术语，其实际的含义是将所有屏蔽部分用金属导线连接起来，形成等电位的屏蔽层以降低电荷流动形成的噪声，然后将所有连接在一起的屏蔽层与放大器的信号地相连，最后将放大器的信号地连接在墙上交流插座的电源地(安全地)或单独的自埋接地线[3]。要避免出现多点接地，多点接地会在不同的接地点出现细微的电位差，从而在屏蔽层中产生电流形成地环路噪声。一旦出现环路，磁场就可能进一步增强这个环路的噪声。
