專利名稱：一種利用壓電效應穿刺生物細胞壁的電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種利用壓電效應穿刺生物細胞壁的電路，特別是涉及一種靈敏度高、抗干擾性強且?guī)э@示的利用壓電效應穿刺生物細胞壁的電路。
背景技術(shù)：
對生物細胞進行人工受精或其它性能改良實驗時，首先需要刺破厚度僅有幾納米 的細胞壁。實驗室通常采用以下方法刺破細胞壁1、采用分離機械法，即將葉肉細胞，愈傷組織和液體懸浮培養(yǎng)細胞置于高滲的糖 溶液中，使之質(zhì)壁分離，原生質(zhì)體收縮成球形；然后用剪刀剪碎組織，就可切開細胞壁獲得 少量完整的原生質(zhì)體。2、采用酶解法，考慮到1中的方法只能適于部分組織，Cocking發(fā)明了酶解法，此 方法適合于各個生物組織。3、考慮到2中的方法雖適合于各個生物組織但酶解時間過長對原生質(zhì)體有害且 粗制的商品酶含有核酸酶和蛋白酶等雜質(zhì)，它們對原生質(zhì)體的活力也是有害的。電子報 2008年第5期14版所述的“用89C52制作壓電穿刺細胞壁控制器”電路，這個電路實現(xiàn)了 用壓電法穿刺細胞壁、可以在數(shù)碼管上顯示出脈沖電壓的頻率并且選擇場效應管做無觸點 開關(guān)。其不足之處在于該電路靈敏度不高，顯示的脈沖電壓信息不夠詳細，場效應管輸入端 由于靜電感應容易產(chǎn)生擊穿，成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服上述方法的不足，提供一種靈敏度高、抗干擾性強且?guī)э@示功能的穿 刺生物細胞壁的電路。本發(fā)明主要由信號控制電路、脈沖電壓頻率顯示電路、脈沖電壓輸出控制電路、壓 電晶片(al)及細針(a2)組成。信號控制電路主要由單片機89C52(a4)、NE555觸發(fā)器、光電耦合器IC1、三極管Ql 以及開關(guān)Sl S4組成。其中，單片機89C52(a4)的引腳RST經(jīng)開關(guān)Sl接+5V電源Vcc，其 引腳P3. 0、Ρ3· 1分別接開關(guān)S4、S3，并通過上拉電阻R5、R4接+5V電源Vcc，其引腳P3. 2通 過上拉電阻R3接+5V電源Vcc。NE555觸發(fā)器的引腳3與單片機89C52(a4)的引腳P3.2相 連接，其引腳5接三極管Ql的基極，其引腳2、6與三極管Ql的集電極以及光電耦合器ICl 接收端的集電極相連接。光電耦合器ICl發(fā)射端的陽極經(jīng)電阻Rl與開關(guān)S2相連接，其發(fā) 射端的陰極接地，其接收端的發(fā)射極接地，并經(jīng)電阻R6接單片機89C52(a4)的引腳RST。脈沖電壓輸出控制電路主要由光電耦合器IC2、NE555觸發(fā)器、三極管Q2、Q3、Q4組 成。其中，光電耦合器IC2發(fā)射端的陰極經(jīng)電阻R8與單片機89C52(a4)的引腳P1.0相連 接，其接收端的集電極與NE555觸發(fā)器的引腳2、6相連接。NE555觸發(fā)器的引腳5接三極管 Q2的基極，其引腳3經(jīng)電阻R11、三極管Q3、Q4接壓電晶片(al)。脈沖電壓頻率顯示電路主要由液晶顯示模塊(a3)組成。其中，液晶顯示模塊(a3)的引腳PSB接+5V電源Vcc，其引腳DBO DB7、RS、R/W、E (SCLK)、\RST分別與單片機89C52 (a4)的引腳 P0. 0 P0. 7、P2. 7、P2. 6、P2. 5、P2. 0 相連接。脈沖電壓頻率顯示電路主要由液晶顯示模塊(a3)組成。其中，液晶顯示模塊(a3) 的引腳PSB接地，其引腳RS接+5V電源Vcc，其引腳R/W、E (SCLK)、\RST分別與單片機 89C52 (a4)的引腳 P0. 0、P0. 1、P0. 2 相連接。本發(fā)明的有益效果(1)信號控制電路、脈沖電壓輸出控制電路中采用了光電耦合三極管以及作為門 限開關(guān)的NE555，使電路抗干擾能力強、靈敏度高；(2)脈沖電壓輸出控制電路中三極管Q3選用半導體三極管作輸出脈沖電壓的無 觸點開關(guān)，穩(wěn)定性好，成本較低；(3)脈沖電壓頻率電路帶有液晶顯示，可以清楚的顯示出脈沖電壓信號的頻率、波
形信息。


圖1本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。圖2本發(fā)明采用并行通信時的電路原理圖。圖3本發(fā)明采用串行通信時的電路原理圖。
具體實施方案下面結(jié)合附圖與具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述由圖1可知，本發(fā)明主要包括信號控制電路、脈沖電壓頻率顯示電路、脈沖電壓 輸出控制電路、壓電晶片(al)以及細針(a2)。其工作原理是信號控制電路輸出不同頻 率的脈沖電壓信號，該信號的頻率、波形信息可以在脈沖電壓頻率顯示電路中的液晶顯示 模塊(a3)上顯示出來，并且該脈沖電壓信號通過脈沖電壓輸出控制電路作用在壓電晶片 (al)上，壓電晶片(al)帶動細針(a2)的針尖產(chǎn)生微小的進退位移，針尖利用微小的進退位 移刺破細胞壁。由圖2可知，本實施例的液晶顯示模塊(a3)采用并行通信。本實施例主要由信號 控制電路、脈沖電壓頻率顯示電路、脈沖電壓輸出控制電路、壓電晶片(al)及細針(a2)組 成。其中，信號控制電路主要由單片機89C52(a4)、NE555觸發(fā)器、光電耦合器IC1、三極管 Ql以及開關(guān)Sl S4組成；脈沖電壓頻率顯示電路主要由液晶顯示模塊(a3)組成；脈沖電 壓輸出控制電路主要由光電耦合器IC2、NE555觸發(fā)器、三極管Q3、三極管Q4組成。信號控制電路主要由單片機89C52(a4)、NE555觸發(fā)器、光電耦合器IC1、三極管Ql 以及開關(guān)Sl S4組成。單片機89C52(a4)的引腳RST經(jīng)開關(guān)Sl接+5V電源Vcc，其引腳 P3. 0、Ρ3· 1分別接開關(guān)S4、S3，并通過上拉電阻R5、R4接+5V電源Vcc，其引腳P3. 2通過上 拉電阻R3接+5V電源Vcc。NE555觸發(fā)器的引腳3與單片機89C52(a4)的引腳P3. 2相連 接，其引腳4、8接+5V電源Vcc，其引腳5接三極管Ql的基極，其引腳2、6接三極管Ql的 集電極以及光電耦合器ICl接收端的集電極，其引腳1、7接地。三極管Ql的發(fā)射極經(jīng)電阻 R2接+5V電源Vcc。光電耦合器ICl發(fā)射端的陽極經(jīng)電阻R1、開關(guān)S2與+5V電源Vcc相連 接，其接收端的發(fā)射極經(jīng)電阻R6接單片機89C52(a4)的引腳RST，其發(fā)射端的陰極及其接收端的發(fā)射極均接地。脈沖電壓頻率顯示電路主要由液晶顯示模塊(a3)組成。液晶顯示模塊(a3)的引 腳 PSB 接 +5V 電源 Vcc，其引腳 DBO DB7、RS、R/W、E (SCLK)、\RST 分別與單片機 89C52 (a4) 的引腳P0. 0 P0. 7、P2. 7、P2. 6、P2. 5、P2. 0相連接，其引腳LEDA接+5V電源Vcc，其引腳 VSS、LEDB接地，其引腳VR經(jīng)電位器R7接+5V電源Vcc。脈沖電壓輸出控制電路主要由光電耦合器IC2、NE555觸發(fā)器、三極管Q2、Q3、Q4組 成。光電耦合器IC2發(fā)射端的陰極經(jīng)電阻R8與單片機89C52(a4)的引腳Pl. 0相連接，其發(fā) 射端的陽極經(jīng)電阻R9接+5V電源Vcc，其接收端的發(fā)射極接地，其接收端的集電極與NE555 觸發(fā)器的引腳2、6相連接。NE555觸發(fā)器的引腳1、7接地，其4、8接+5V電源Vcc,其引腳 5接三極管Q2的基極，其引腳3經(jīng)電阻Rll接三極管Q3的基極。三極管的Q2的發(fā)射極經(jīng) 電阻RlO接+5V電源Vcc，其集電極接NE555觸發(fā)器的引腳2、6。三極管Q3的發(fā)射極接地， 其集電極接三極管Q4的基極。三極管Q4的發(fā)射極接壓電晶片(al)的1端，其集電極經(jīng)電 阻R15接地。壓電晶片(al)與電阻R16及發(fā)光二極管D并聯(lián)，其1端接+150V電源，其2 端接地。細針(a2)與壓電晶片(al)相連接。上電后，信號控制電路輸出不同頻率的脈沖電壓信號，其中，開關(guān)S4、S3為脈沖電 壓頻率的大小的選擇開關(guān)。開關(guān)S4閉合一次，顯示的脈沖電壓就步進式增大一次；開關(guān)S3 閉合一次，顯示的脈沖電壓頻率就步退式減小一次。開關(guān)S2閉合一次，單片機89C52(a4) 的引腳Pl. 0便可以輸出脈沖電壓的控制信號，該信號的信息如波形、頻率可以在脈沖電壓 頻率顯示電路中的液晶顯示模塊(a3)上顯示出來，同時該信號通過脈沖電壓輸出控制電 路中三極管Q3、Q4的工作狀態(tài)來控制壓電晶片(al)。其中，當三極管Q3截止，而三極管Q4 導通時，輸出脈沖電壓；當Q3導通時Q4截止，關(guān)閉輸出脈沖電壓。輸出的脈沖電壓傳到壓 電晶片(al)，壓電晶片(al)隨著脈沖電壓的強弱帶動細針(a2)的針尖產(chǎn)生不同微小的進 退位移，使針尖刺破細胞壁。 由圖3可知，本實施例的液晶顯示模塊(a3)采用串行通信。本實施例與圖2的 基本組成以及各模塊的作用、原理是一樣的，唯一的不同是液晶顯示模塊(a3)與單片機 89C52(a4)的連接方式。在本實施例中液晶顯示模塊(a3)的引腳PSB接地，使液晶顯示模 塊(a3)進入串行模式，其引腳RS接+5V電源Vcc使其引腳E(SCLK)輸入的信號可以被接 收，其引腳R/W、E (SCLK)、RES分別與單片機89C52 (a4)的引腳P0. 0、Ρ0· U Ρ0. 2相連接。
權(quán)利要求
一種利用壓電效應穿刺生物細胞壁的電路，其組成包括信號控制電路、脈沖電壓頻率顯示電路、脈沖電壓輸出控制電路、壓電晶片(a1)及細針(a2)；其特征在于所述信號控制電路主要由單片機89C52(a4)、NE555觸發(fā)器、光電耦合器IC1、三極管Q1以及開關(guān)S1～S4組成；其中，所述單片機89C52(a4)的引腳RST經(jīng)開關(guān)S1接+5V電源Vcc，其引腳P3.0、P3.1分別接開關(guān)S4、S3，并通過上拉電阻R5、R4接+5V電源Vcc，其引腳P3.2通過上拉電阻R3接+5V電源Vcc；所述NE555觸發(fā)器的引腳3與單片機89C52(a4)的引腳P3.2相連接，其引腳5接三極管Q1的基極，其引腳2、6與三極管Q1的集電極以及光電耦合器IC1接收端的集電極相連接；所述光電耦合器IC1發(fā)射端的陽極經(jīng)電阻R1、開關(guān)S2與+5V電源Vcc相連接，其接收端的發(fā)射極經(jīng)電阻R6接單片機89C52(a4)的引腳RST，其發(fā)射端的陰極及其接收端的發(fā)射極均接地；所述脈沖電壓輸出控制電路主要由光電耦合器IC2、NE555觸發(fā)器、三極管Q2、Q3、Q4組成；其中，所述光電耦合器IC2發(fā)射端的陰極經(jīng)電阻R8與單片機89C52(a4)的引腳P1.0相連接，其接收端的集電極與NE555觸發(fā)器的引腳2、6相連接；所述NE555觸發(fā)器的引腳5接三極管Q2的基極，其引腳3經(jīng)電阻R11、三極管Q3、Q4接壓電晶片(a1)；所述脈沖電壓頻率顯示電路主要由液晶顯示模塊(a3)組成；其中，所述液晶顯示模塊(a3)的引腳PSB接+5V電源Vcc，其引腳DB0～DB7、RS、R/W、E(SCLK)、\RST分別與單片機89C52(a4)的引腳P0.0～P0.7、P2.7、P2.6、P2.5、P2.0相連接；所述脈沖電壓頻率顯示電路主要由液晶顯示模塊(a3)組成；其中，所述液晶顯示模塊(a3)的引腳PSB接地，其引腳RS接+5V電源Vcc，其引腳R/W、E(SCLK)、\RST分別與單片機89C52(a4)的引腳P0.0、P0.1、P0.2相連接。
2.如權(quán)利1所述的一種利用壓電效應穿刺生物細胞壁的電路，其特征在于，所述三極 管Q3采用半導體三極管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用壓電效應穿刺生物細胞壁的電路，包括信號控制電路、脈沖電壓頻率顯示電路、脈沖電壓輸出控制電路、壓電晶片及細針。信號控制電路產(chǎn)生不同頻率的脈沖電壓信號，該信號的信息可以通過脈沖電壓頻率顯示電路中的液晶顯示模塊顯示，同時該信號通過脈沖電壓輸出控制電路作用在壓電晶片上，壓電晶片隨著信號的強弱帶動細針的針尖產(chǎn)生微小的進退位移，使針尖刺破細胞壁。本發(fā)明采用了光電耦合三極管以及作為門限開關(guān)的NE555，具有抗干擾能力強、靈敏度高、穩(wěn)定性好，成本低的特點。
文檔編號C12M1/36GK101812403SQ20101014272
公開日2010年8月25日 申請日期2010年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者朱學斌, 李宏光, 高中杰 申請人:魯東大學