膜片钳技术10年发展:基于CiteSpace和VOSviewer的可视化分析

背景:膜片钳技术作为研究离子通道的“金标准”,已有40多年的发展历史。然而,科研机构的研究内容相对独立,没有对现有研究成果进行系统总结,导致现有研究存在重复性高、创新性弱的现象。因此,急需对膜片钳技术做一个全面的回顾,以明晰现今的研究现状、热点和未来发展方向。目的:总结近10年膜片钳技术领域的研究现状和发展趋势。方法:使用Web of Science核心合集数据库收集了2013-2023年关于膜片钳技术的出版物。采用CiteSpace和VOSviewer软件对出版物数量进行量化分析,并分析文献条目网络,包括国家、机构、期刊、作者、关键词、高被引文献和共被引参考文献。结果与结论:①近10年间,膜片钳技术领域研究已逐步进入稳定发展阶段。②中国和美国是这方面的领先国家,中国科学院是具有核心影响力的机构,《Journal of Neuroscience》是主要出版刊物,PARK,WON SUN团队(韩国全北国立大学)和CHU,LI团队(中国河北省心脑血管病中医药防治研究重点实验室)在该领域作出了杰出的贡献,但团队之间的协作与交流较少,尚未形成网络合作模式。③膜片钳技术主要应用在神经系统的电生理特性及其疾病的病理机制方面,是研究人员持续关注的焦点。④在心血管系统电生理特性及其疾病病理机制的研究方面,对原代心肌细胞、诱导多能干细胞衍生的心肌细胞的电生理特性和心房颤动、心脏毒性、心源性猝死和高血压等心血管疾病的病理机制方面的研究,是近几年来研究的热点。⑤在膜片钳技术与其他生物技术的结合应用方面,关注的是与光遗传学、双光子钙成像等技术的交叉融合,将是一个重要的研究方向。⑥在药物筛选及治疗靶点的识别研究方面,尤其对于膜片钳技术和中药复方的研究,将成为未来组分中药研究中的一大助力。

不同载荷作用下膜片厚度对风电联轴器性能的影响

为研究膜片厚度对风电联轴器传递转矩及不对中补偿性能的影响,建立了联轴器整体有限元模型,得到了转矩、轴向位移及角位移载荷共同作用下的膜片应力云图,结合膜片实际破坏位置,验证了有限元仿真分析的可行性;给出了不同载荷作用下各膜片厚度的应力响应,分析了不同载荷对各厚度膜片应力的影响程度,探讨了不同厚度下膜片组螺栓预紧力及接触摩擦因数对联轴器性能的影响。结果表明,膜片厚度的增加能够提高联轴器传递转矩能力,但会削弱其不对中补偿能力;各载荷对不同厚度膜片应力影响的主导程度不同,膜片厚度为3 mm时的联轴器综合性能最强;螺栓预紧力对联轴器性能的影响很大,而膜片间的接触摩擦因数对联轴器性能的影响较小。

船用膜片联轴器的膜片组件简化建模方法及模态试验

针对船用膜片联轴器的膜片组件螺栓连接的复杂性问题,基于薄层单元法对膜片组件的有限元模型进行简化,提出一种新型简化建模方法——结构分割法。对模型静刚度进行计算,确定结构分割法中结合面单元的弹性模量和泊松比。该方法相较于传统的薄层单元法计算效率更高。将结构分割法模型的模态仿真结果与试验结果进行对比,结果表明,结构分割法模态分析得到的振型与试验测得的前三阶振型吻合较好,固有频率误差均在10%之内,验证简化模型仿真的正确性,可为船用膜片组件结合部动力学快速有效建模提供思路。

正畸矫治器及其膜片中总锑含量的测定

本文建立了微波消解-ICP-MS检测膜片式无托槽正畸矫治器及其膜片的总锑含量方法,通过比较4个消解体系、4种称样量对消解效果的影响来优化检测方法。结果显示,称取0.2g膜片式无托槽正畸矫治器及其膜片,在9mL纯硝酸体系中消解后,在ICP-MS上检测其总锑含量。在该条件下,方法标准曲线为y=0.294x+0.000,相关系数为0.999946,仪器检出限为0.002245ng/mL,回收率为96.2%,精密度为0.38%。结果表明,该方法灵敏、准确、安全且可重复。

性能优良的新型E面金属膜片波导滤波器

针对目前一般的E面金属双膜片波导滤波器虽阻带性能优良却存在带宽较窄的缺点 ,对E面金属双膜片结构进行了分析。提出了一种在保持金属双膜片结构优良性能的基础上实现较宽带宽的E面结构。据此设计了一个阻带性能优良的Ka波段波导滤波器。

精密导向膜片设计与优化

针对微振动模拟器中精密导向机构行程小、精度高的要求,提出了一种具有精密导向作用的柔性膜片。首先,基于柔度矩阵法对柔性膜片的轴向与径向柔度进行建模;其次,基于柔性膜片的结构参数对其轴向和径向柔度进行参数化分析;接着,以高轴向柔度、高轴向/径向柔度比和低应力为目标,建立了优化设计模型,并对其进行优化,优化结果表明轴向柔度优化率为233%,轴向/径向柔度比优化率为172%,最大应力优化率为32%。优化后柔性膜片的各目标性能都得到较大提升;最后,通过有限元分析与实验进行验证。有限元分析与实验结果相对于理论分析的相对误差分别为6.7%和7.8%。理论分析与优化方法为柔性膜片提供了一个简单有效的设计思路。

超高压隔膜压缩机工作过程瞬态仿真及膜片应力分析

为提高超高压隔膜压缩机膜片寿命,结合压缩机热力过程、固支圆板变形以及曲柄连杆运动等基本方程,建立了隔膜压缩机气体-膜片-液压油耦合瞬态仿真模型,并基于仿真瞬态油压和气压,采用数值模拟方法,研究了排气压力达到200 MPa级和45 MPa时膜片的应力分布,分析了膜腔型线对膜片应力与寿命的影响。研究结果表明:膜片变形减小,其沿厚度方向的应力梯度随之降低;当排气压力达200 MPa级时,即使膜片接近水平位置,仍然处于受压状态,压应力达100 MPa,且膜片紧贴膜腔壁面时的最大径向应力低于基于自由变形理论的计算结果;当膜腔型线、膜片半径与厚度不变时,排气压力200 MPa级工况下的膜片径向应力相比45 MPa工况减小97 MPa;超高压下油压和气压对膜片挤压产生的压应力不可忽略,且排气压力越高,压应力越大;超高压下膜片气侧边缘位置应力幅最大,可通过增大型线挠度降低边缘径向应力及应力幅,提高膜片寿命。研究结果可为超高压隔膜压缩机膜腔型线设计提供参考。

束腰型膜片联轴器刚度阻尼仿真与试验分析

膜片联轴器的刚度、阻尼特性是分析含膜片联轴器传动系统振动特性的基础。基于An⁃sys有限元仿真软件,考虑接触非线性及大变形效应,仿真分析了膜片联轴器扭转、轴向、角向和径向静刚度特性以及扭转和轴向动力学特性;分析了膜片螺栓孔分布圆直径、螺栓孔径、膜片最小宽度和膜片厚度等膜片结构参数对静刚度的影响;进行静态、动态扭转和轴向拉伸试验,验证了仿真结果的正确性。结果表明,膜片螺栓孔分布圆直径与膜片厚度对膜片各向刚度影响较大,可通过类椭圆函数建立膜片联轴器动力学模型,求解获得膜片振动1周期内非线性刚度及等效阻尼系数变化。

穿孔膜片钳记录猪冠状动脉平滑肌细胞K^+电流技术初探

常规全细胞膜片钳模式形成的同时,细胞内液与电极液交换造成细胞内物质丢失,此现象对小细胞的影响更为明显。穿孔膜片钳技术使电极与细胞胞质之间保持电学连续性,它使细胞内环境保持稳定,利于研究胞内信息传导机制,并可改善常规全细胞膜片钳时破膜所造成的封接稳定性的破坏,有望提高实验的成功率。本研究报道应用此技术在猪冠状动脉平滑肌细胞上记录的全细胞K+电流和由大电导钙激活钾通道BKCa所介导的自发瞬时外向电流ISTOCs。

管道泄漏检测的主动式压力波激发膜片特性研究

设计了主动式压力波发生器,利用压缩空气冲击膜片可以在管道中激发幅值和波形稳定的压力波,从而用于主动式压力波泄漏检测。文章通过实验探究了膜片种类、厚度及预变形对压力波激发特性的影响。实验结果表明,线弹性材料膜片在回弹时会产生很强的负压波,且当进气时间为80 ms及100 ms时,其压力波幅值远低于非线弹性的橡胶膜片;当进气时间为100 ms时,用不同种类橡胶膜片激发的压力波幅值仅相差20 kPa。橡胶膜片厚度对压力波幅值的影响较小,但增加膜片厚度可以避免水侧和气侧压力曲线发生分离。膜片施加预变形可以略微提高压力波幅值,同时使水侧和气侧压力曲线不会分离。因此,压力波激发应当选用橡胶作为膜片材料,适当提高膜片厚度且施加预变形。

科研公共平台膜片钳室建设和仪器管理

中医药是中华文明的瑰宝,是世界人民的宝贵财富,传承和发扬中医药文化是每位中医药人的光荣使命。近年来中医药基础研究越来越得到重视,膜片钳技术作为新兴工具出现了。1976年,德国马普生物物理化学研究所Erwin Neher和Bert Sakmann合作发明了膜片钳技术,推动了神经科学、生理学、细胞生物学等学科的发展。膜片钳技术是利用玻璃微电极与细胞膜表面形成紧密接触,经过放大器等系统记录电压或者电流信号的实验方法[1],其本质是研究细胞膜上离子通道的工具。

基于EFPI膜片纳米级振幅识别的电晕放电检测

为检测微弱局部放电,评估局部放电严重程度,提出了基于声敏感膜片纳米级振幅解调的光纤非本征型法布里-珀罗(extrinsic Fabry-Perot interferometric,EFPI)超声传感器电晕放电检测的新方法。首先,结合理论分析,设计制作了共振频率为55.5 kHz的EFPI探头。然后,研究了可解调纳米级膜片振幅的相位生成载波-反正切算法。基于EFPI探头和相位生成载波-反正切算法搭建EFPI超声传感器,并采用单点声源与点火脉冲发生器对传感器进行标定。EFPI超声传感器对膜片振幅的分辨率不低于0.43 nm,具有良好的响应线性度与超声信号检测能力。最后,将EFPI探头内置于电晕放电试验装置,实现13.86 pC局放量的检测。同时,结合Bootstrap小样本分析法建立膜片振幅与电晕放电发展情况的联系。试验结果表明:膜片振幅大小随放电电压呈指数增长,与局放量随电压变化的趋势相似,即膜片振幅大小与电晕放电严重程度相关。

聚乙烯醇缩丁醛改性膜片研究

聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作为安全玻璃中间膜的主要用材,在实际生产中得到了广泛的关注,但是对于安全玻璃而言,提高安全玻璃的整体安全性是推动相关行业发展的重要目标,这就对PVB膜片的综合性能提出了更高的要求。文章介绍了聚乙烯醇缩丁醛膜片的四种改性研究方式,主要有共混改性、原位聚合改性、交联改性和增塑改性,旨在为PVB膜片的改性研究提供更多参考。

膜片电极支撑自组装双层脂膜中短杆菌肽离子通道的形成

通过一个两步程序在膜片电极尖端形成自组装双层脂膜:(1)膜片电极尖端沾取成膜液;(2)将吸附成膜液的尖端浸入电解液中,排除尖端多余的成膜液,通过电学方法监测双层脂膜的形成。将短杆菌肽通道蛋白分散在成膜液和电解质溶液中,在制备膜片电极支撑双层脂膜过程中,短杆菌肽重组到双层脂膜中形成离子通道,对通道的一般特性进行了研究,并观察到通道开放和关闭的现象。

膜片定位牙龈测量CBCT影像法的精准性探究

目的研究膜片定位牙龈测量锥形束计算机断层扫描(CBCT)影像法与口内扫描结合CBCT数字化叠加法(DIS-CBCT)在牙龈厚度测量中的一致性及精准性。方法选取福建省级机关医院口腔医学中心患者20例共计600个位点,在区分唇及唇侧软组织的情况下,测量上前牙唇侧牙槽嵴顶冠方1 mm、牙槽嵴顶及牙槽嵴顶根方1 mm、2 mm、3 mm处的牙龈厚度。运用配对秩和检验分析两种方法测量牙龈厚度的差异,Pearson相关分析评价两种方法的相关性,两种方法测量的一致性则采用组内相关系数(ICC)进行分析。结果膜片定位牙龈测量CBCT影像法与口内扫描结合CBCT数字化叠加法测得的牙龈厚度,中切牙区:口扫组牙龈厚度(1.241±0.310)mm,导板组牙龈厚度(1.241±0.310)mm;侧切牙区:口扫组牙龈厚度(1.229±0.297)mm,导板组牙龈厚度(1.224±0.294)mm;尖牙区:口扫组牙龈厚度(1.200±0.286)mm,导板组牙龈厚度(1.200±0.288)mm。口扫组牙龈厚度95%CI值分别为中切牙区(1.206,1.295)mm、侧切牙区(1.188,1.271)mm、尖牙区(1.160,1.240)mm;膜片组中切牙区(1.197,1.284)mm、侧切牙区(1.183,1.265)mm、尖牙区(1.160,1.240)mm。两种测量方法在各牙位之间的差异均无统计学意义(P>0.05),两种方法表明唇侧牙龈厚度中切牙>侧切牙>尖牙。配对秩和检验中,两种测量方法中的中切区、侧切牙区、尖牙区Z值分别为-1.682、-1.236和-0.892,差异无统计学意义(P>0.005)。Pearson相关分析显示两种方法测量唇侧牙龈厚度呈高度正相关(0.959、0.963、0.955,P<0.001)。两种方法的中切牙组、侧切牙组、尖牙组的组内相关系数ICC分别为0.982、0.982和0.967,P<0.001。结论膜片定位牙龈测量CBCT影像法与口内扫描结合CBCT数字化叠加法相关性极强,测量牙龈厚度的可重复性、一致性均较高,是一种可靠的牙龈厚度测量方法。

基于聚合物膜片和光纤复合结构的局部放电声传感器

本文提出了一种基于聚合物膜片和单模—多模—单模光纤复合结构的用于局部放电探测的声传感器。将长度为5cm的多模光纤植入单模光纤之间作为声敏感单元。当光从单模光纤进入多模光纤时,会激发光纤内的高阶模式形成干涉,以实现声传感,并将该光纤串入聚合物膜片中,用于改善其灵敏度。实验结果表明:该传感器在空气中的声传感灵敏度可达-30.8 dBm(0 dBm定义为1 V/μBar)。根据IEC 60270标准分别在空气和油介质中对传感器进行了局部放电声传感测试证明了该方案的可行性。由于其结构简单、成本低廉和不受电磁干扰等优点,该传感器有望在电力设备局部放电检测等领域得到应用。

潜水清淤机器人滚动膜片式压差补偿器设计

传统压差补偿器只适用于体积不变的容腔,技术通用性不强、使用寿命短、可靠性差且存在变形阻力和驱动力非线性的问题。为此,设计了一款滚动膜片式的压差补偿器,适用于水下液压系统体积变化的容腔。对该压差补偿器进行了理论计算,并使用ANSYS对滚动膜片进行了非线性有限元仿真。模拟结果显示:该压差补偿器可以实现较大范围的位移,同时变形阻力较小,可以更灵活地实现较大范围的压力补偿。最后将该滚动膜片式压差补偿器应用于潜水清淤机器人并投入疏浚工程中,验证了其实际使用的可行性。研究成果可为此类压差补偿器的优化升级及系列化提供参考。

压力传感器膜片焊接工艺优选及应用

压力传感器是将压力按照一定规律转换为电信号输出的传感器,其使用需求主要集中于稳定性、可靠性和环境适应性三个方面。膜片焊接是压力传感器封装的关键和基础工艺,也是压力传感器制造的重要过程,改善膜片的焊接质量可提高压力传感器的性能,满足用户更高的产品性能指标需求,从而增加压力传感器的市场应用。合理的焊接工艺有利于膜片焊接,能够提高压力传感器的封装合格率,鉴于此,通过对不同焊接工艺、焊接材料、焊接参数等的对比试验,制定膜片焊接工艺合理的焊接方法,进一步提高压力传感器膜片的焊接质量和焊接能力,从而提升压力传感器的合格率,达到优选压力传感器焊接工艺的目的。

基于COSMOSMotion的反光膜片运动机构的设计与仿真

激光法校准是校准水声换能器灵敏度的一个重要手段,使用激光法进行水听器灵敏度的校准时,需要调节透声反光膜片的旋转角度和俯仰角度。该文根据需要设计了一套反光膜片运动机构,并运用SolidWorks软件的运动仿真模块COSMOSMotion对该机构进行运动学仿真,通过比对理论计算结果与仿真结果,验证了反光膜片运动机构理论设计的正确性,为后续该机构的加工提供仿真依据,也为该领域的工程设计人员在进行相关设计工作提供借鉴。

催化烟机主风机联轴器膜片断裂失效原因分析

主风机联轴器中的膜片在使用过程中出现断裂,会影响到设备的正常运转。该文主要通过对催化烟机联轴器膜片的已开裂部位进行宏观形貌分析、微观形貌观察、化学成分判定、金相组织、硬度等材料性能分析,对该装置未来的安全运行提出合理的解决方案与建议。