鈣成像技術被廣泛應用于實時監測神經元、心肌以及多種細胞胞內鈣離子的變化，從而檢測神經元、心肌的活動情況。這些技術是人們觀測神經以及多種細胞活動為直接的手段，現已發展為生命科學研究的熱點，也是國家自然科學基金等鼓勵申報的重要領域。光遺傳學調控技術是近幾年正在迅速發展的一項整合了光學、基因操作技術、電生理等多學科交叉的生物技術。NatureMethods雜志將此技術評為"Methodoftheyear2010"[19]；美國麻省理工學院科技評述（MITTechnologyReview，2010）在其總結性文章"Theyearinbiomedicine"中指出：光遺傳學調控技術現已經迅速成為生命科學，特別是神經和心臟研究領域中熱門的研究方向之一。目前這一技術正在被全球幾百家從事心臟學、神經科學和神經工程研究的實驗室使用，幫助科學家們深入理解大腦的功能，進而為深刻認識神經、精神疾病、心血管疾病的發病機理并研發針對疾病干預和的新技術。微電極的制備膜片鉗電極是用外徑為1-2mm的毛細玻璃管拉制成的。美國全自動膜片鉗

全細胞膜片鉗記錄（whole-cellpatch-clamprecording）是應用*早，也是*廣的鉗位技術，它相當于連續的單電極電壓鉗位記錄，也就是說全細胞記錄類似于傳統的細胞內記錄，但它具有更大的優越性，如高分辨率、低噪聲、極好的穩定性以及能控制細胞內的成分等。全細胞記錄技采測定的是一個細胞內全部**通道的電流，記錄過程中電極的溶液取代了原細胞質的成分。雖然膜片鉗記錄技術與*初的單電極電壓鉗位相比進步了很多，尤其在單離子通道鉗位記錄方面，細胞或腦片的組織選擇及實驗溶液的制備仍然是很重要的步驟。芬蘭全自動膜片鉗膜片鉗具有雙探頭，相當于兩臺膜片鉗放大器。也具有單探頭膜片鉗放大器。

膜片鉗技術的創立取代了電壓鉗技術，是細胞電生理研究的一個飛躍，使得離子通道的研究，從宏觀深入到微觀，使昔日的“肉湯生理學(brothphysiology)”與“閃電生理學(lightningphysiology)”在分子水平上結合起來，使人們對膜通道的認識耳目一新。當前，生理學、生物物理學、生物化學、分子生物學和藥理學等多種學科正在把膜片鉗技術和膜通道蛋白重組技術、同位素示蹤技術和光譜技術等非電生理技術結合起來，協同對離子通道進行較全的研究。不少實驗室已經將基因工程與膜片鉗技術結合起來，把通道蛋白有目的地重組于人工膜中進行研究。設想將合成的通道蛋白分子接種入機體以替換有缺陷和異常的通道的功能而達到的目的。

在大多數膜片鉗實驗，要求所有實驗儀器及設備均具有良好的機械穩定性，以使微電極與細胞膜之間的相對運動盡可能小。防震工作臺放置倒置顯微鏡和與之固定連接的微操縱器，其他設備置于臺外。屏蔽罩由銅絲網制成，接地以防止周圍環境的雜散電場對膜片鉗放大器的探頭電路的干擾。儀器設備架要靠近工作臺，便于測量儀器與光學儀器配接。倒置顯微鏡是膜片鉗實驗系統的主要光學部件，它不僅具有較好的視覺效果，便于將玻璃電極與細胞的頂部接觸，而且是借助移動物鏡來實現聚焦，具有較好的機械穩定性。視頻監視器主要是用來監視實驗過程中的操作，特別是能將封接參數（如封接阻抗）與細胞的形態對應，以實現良好的封接。膜片鉗技術實現了小片膜的孤立和高阻封接的形成，增寬了記錄頻帶范圍，提高了分辨率。

電壓鉗的缺點:目前電壓鉗技術主要用于研究巨火細胞的全細胞電流，特別是在分子克隆卵母細胞表達電流的鑒定中，發揮著不可替代的作用。然而，它也有其致命的弱點:1。微電極需要刺穿細胞膜進入細胞，導致細胞質丟失，破壞細胞生理功能的完整性；2、不能確定單通道電流。由于電壓鉗位薄膜面積大，包含大量隨機開關的通道，背景噪聲大，往往會掩蓋單通道的電流。3.在小細胞(如直徑10-30μm的哺乳動物細胞)上進行電壓鉗實驗，技術難度更大。因為電極需要插入到細胞中，所以微電極的前端必須做得非常薄。如此薄的前端導致電極阻抗較大，往往為60~-80mω或120~150MΩ(視灌注液不同而定)。如此大的電極阻抗，不利于用細胞內電流鉗或電壓鉗記錄時，短時間(0.1μs)內將電流注入細胞，從而達到鉗制膜電壓或膜電流的目的。此外，插在小電池上的兩個電極會產生電容并降低電壓測量電極的反應能力。用膜片鉗技術，輕松捕捉離子通道的每一個細微動作！進口雙分子層膜片鉗產品介紹

電壓鉗技術的主要在于將膜電位固定在指令電壓的水平，這樣才能研究在給定膜電位下膜電流隨時間的變化關系。美國全自動膜片鉗

膜片鉗技術:從一小片膜(約幾平方微米)上獲取電子信息的技術，即保持跨膜電壓恒壓箝位的技術，從而測量通過膜的離子電流。通過研究離子通道中的離子流動，可以了解離子輸運、信號傳遞等信息?；驹?利用負反饋電子電路，將前排微電極吸附的細胞膜電位固定在一定水平，動態或靜態觀察通過通道的微小離子電流，從而研究其功能。一種研究離子通道的電生理技術是施加負壓，使玻璃微電極前沿(開口直徑約1μm)與細胞膜緊密接觸，形成高阻抗密封，可以準確記錄離子通道的微小電流?？芍苽涑扇N單通道記錄模式:細胞貼附、內面向外、外面向內，以及另一種多通道全細胞記錄模式。膜片鉗技術實現了小膜的隔離和高阻密封的形成。由于高阻密封，背景噪聲水平降低，記錄頻帶范圍相對變寬，分辨率提高。此外，它還具有良好的機械穩定性和化學絕緣性。小膜隔離使得研究單個離子通道成為可能。美國全自動膜片鉗