膜片钳技术
南通神经生物学膜片钳技术原理
南通神经生物学膜片钳技术原理
南通神经生物学膜片钳技术原理
南通神经生物学膜片钳技术是一种应用于神经生物学研究的技术，它可以准确、快速、实时地采集分析神经细胞膜片上的信号。它的基本原理是利用膜片上的电流信号来预测和判断信号变化，从而提供有效的研究工具。
膜片钳技术的基本原理是：通过在膜片上分别安装电极来测量膜片上的电位，通过不同的电位，可以观察不同的神经细胞功能变化。当神经元在不同时间段内启动或抑制时，膜片上的电位会发生变化，从而能够追踪神经元的活动状态，进而了解其功能。
膜片钳技术的实现需要一些特殊的设备，如分析室、计算机、实验设备等。膜片钳由电气设备和软件组成，电气设备用于采集膜片上的电流信号，软件则用于处理膜片信号，提取有效信号，确定神经细胞功能，最后分析得出结论。
膜片钳技术在神经生物学研究中有着重要作用，它可以实时反映神经元的激活情况，以及神经细胞之间的相互作用，为神经生物学研究奠定基础。
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膜片钳技术及其发展概况烟台绿叶
（3）可进行细胞内容物的抽吸，如抽取mRNA等； （4）可研究细胞胞吞、胞吐机制。
全细胞记录模式
〈缺点〉
（1）对工作台的机械稳定性要求较高，维持长时间记 录难度较大；
（2）破裂的细胞膜残片易堵塞电极口，导致记录的不 稳定；
（3）存在Rundown现象； （4）大细胞存在空间钳制问题； （5）存在液接电位的校正问题； （6）存在串联电阻补偿问题 。
（4）研究对象已经不局限于离子通道 从对离子通道（配体门控性、电压门控性、第二信使介导的
离子通道、机械敏感性离子通道以及缝隙连接通道等等）的研究 发展到对离子泵、交换体以及可兴奋细胞的胞吞、胞吐机制的研 究等。
（5）膜片钳电极已经不单单是传统意义上的电信号记录电极 它还作为其它研究方法的工具使用，如用于进行单细胞
二、膜片钳技术的发展历史
1976 年 德 国 马 普 生 物 物 理 化 学 研 究 所 Neher 和 Sakmann首次在青蛙肌细胞上记录到ACh激活的 单通道离子电流，从而产生了膜片钳技术。这是 人类首次记录到单通道的离子电流，这一创造性 结果发表在著名的Nature杂志上。
大鼠肌球细胞ACh受体单通道电流
释放和突触活动，这一技术称为膜片探针技术（Detector-patch technique）；
若将特异的膜片探针插入卵母细胞，可检测细胞内第二信使 含量，此为膜片填塞技术（Patch cramming technique）；
膜片钳技术
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膜片钳实验结果（示例）
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单个离子通道的离子流特征： 开关式交替出现---瞬间状态转移 pA 级电流，噪声样涨落 开放的门控现象
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（一）单通道电导： 不同跨膜片电压下，将电流与电压作图， 可以得到：
1. 通道的单位电导 2. 反转电位（反映通透的是什么离子）
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THE PATCH-CLAMP TECHNIQUE
Erwin Neher Bert Sakmann
Germany (1991 Nobel Laureates)
‘gigaseal’
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1983年10月第一版 《Single-Channel Recording》
封面
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（二）膜片钳记录的基本模式
六、膜片钳技术
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膜片钳技术运用微玻管电极（膜片电极 或膜片吸管）接触细胞膜，以千兆欧姆[giga ohm seal,1010欧姆（GΩ ）]以上的阻抗使之 对接，使与电极尖开口处相接的细胞膜小片 区域（膜片）与其周围在电学上分隔，在此 基础上固定电位，对此膜片上的离子通道的 离子电流（pA级）进行检测记录。
微电极在显微镜下贴近细胞后，给微电 极施加一负压，形成高阻抗封接。此时可看 到背景噪音明显减少，通常选取电极下仅有 一个通道的膜片进行分析，即单通道记录， 以利于不失真的观察一个通道的活动状态。
膜片钳技术
单通道的到来：1969
人工膜上的短杆菌肽通道
单通道电流 有噪音叠加
Individual Channel Currents superimpose to Noise:
膜片钳技术发展的历史
1976 年 德 国 马 普 生 物 物 理 化 学 研 究 所 Neher 和 Sakmann首次在青蛙肌细胞上用双电极钳制膜电 位的同时，记录到ACh激活的单通道离子电流， 从而产生了膜片钳（patch clamp）技术
maintained in culture
patch-clamp technique
for recording electrical activity
Cell body
DEET
50µm
Patch pipette
Ejection pipette
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‘INSIDE-OUT’
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大鼠肌球细胞ACh受体单通道电流
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膜片钳技术
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Hodgkin 和 Huxley 1952: 动作电位是神经细胞膜通透性改变的结果
• An electrical wave, which propagates along the nerve fiber • Caused by the sequential opening of Na+ and K+ channels • Being generated at the axon hillock by the integration of excitatory and
膜片钳技术
第二部分
电压门控性离子通道 基本知识
•电流密度（ Current density）
单位细胞膜面积的电流大小。在进行 全细胞记录时，由于细胞直径大小的不同， 离子通道数目也不相同，因此为便于不同 细胞间的比较，采用电流密度这一概念。
由于膜电容的大小与细胞大小成正比，故 电流密度 = Im/Cm (pA/pF)
Electrode
指金属电极，即Ag/AgCl电极。
Pipette
指拉制出的玻璃电极，它不是真正意 义上的电极，而是真正电极的依托。
命令电压（Command
voltage, Vcmp）
通过放大器或计算机发出的指令电压， 用于钳制细胞膜电位。
钳制电位（Holding
potential, Vh）
人为地将细胞膜内外的电压差固定在某 一数值，这一数值即为钳制电压或称钳制 电位。实施这一行为的技术为电压钳技术 （Voltage clamp）。
内向电流（Inward current） 从细胞外进入细胞内的正离子（如Na+）电
流或从细胞内流向细胞外的负离子（如Cl-） 电流。
外向电流（Outward current）
从细胞内流向细胞外的正离子（如K+ ）电
流或从细胞外流向细胞内的负离子（如Cl-）
电流。
Electrode与pipette的区别
膜片钳技术原理
膜片钳技术原理
膜片钳技术是一种常见的实验技术，广泛应用于生物学、药理学、细胞生物学等领域。它是利用一种特殊的仪器，通过对细胞膜
的控制和操作，实现对细胞内外环境的调控和研究。膜片钳技术的
原理主要涉及到膜片形成、膜片钳的构造和工作原理等方面，下面
将对这些内容进行详细介绍。
首先，膜片的形成是膜片钳技术的基础。膜片是由玻璃或石英
毛细管制成的，其内外涂有一层导电性金属。在形成膜片的过程中，需要将毛细管和细胞膜接触，利用毛细管的吸附作用将细胞膜抽附
到毛细管上，形成一个微小的膜片。这一步骤的关键是要保持膜片
的完整性和稳定性，以确保后续实验的准确性和可靠性。
其次，膜片钳的构造是实现膜片钳技术的重要工具。膜片钳通
常由微操作系统、压力控制系统、电压控制系统等组成。微操作系
统用于控制膜片的形成和定位，压力控制系统用于控制膜片与细胞
膜的接触压力，电压控制系统用于记录和调节膜片与细胞膜之间的
电压变化。这些系统的协同工作，使得膜片钳能够对细胞膜进行高
度精准的操作和控制。
最后，膜片钳技术的工作原理是通过对膜片与细胞膜之间的接触和电学特性的测量，实现对细胞内外环境的调控和研究。在实验中，可以通过改变膜片与细胞膜的接触压力和电压，观察细胞膜的电学特性和通透性的变化，从而研究细胞的离子通道、受体通道等功能。同时，也可以利用膜片钳技术对细胞内外环境的离子浓度、pH值等进行精准调控，以研究细胞的生理和病理过程。
总之，膜片钳技术是一种重要的细胞生物学实验技术，其原理涉及膜片的形成、膜片钳的构造和工作原理等方面。通过对这些原理的深入理解和掌握，可以更好地应用膜片钳技术进行细胞内外环境的调控和研究，为生物学、药理学等领域的研究工作提供重要的技术支持。
膜片钳技术
膜片钳技术
1、膜片钳技术原理
膜片钳技术是用玻璃微电极吸管把只含1-3个离子通道、面积为几个平方微米的细胞膜通过负压吸引封接起来，由于电极尖端与细胞膜的高阻封接，在电极尖端笼罩下的那片膜事实上与膜的其他部分从电学上隔离，因此，此片膜内开放所产生的电流流进玻璃吸管，用一个极为敏感的电流监视器（膜片钳放大器）测量此电流强度，就代表单一离子通道电流。
膜片钳的基本原理则是利用负反馈电子线路，将微电极尖端所吸附的一个至几个平方微米的细胞膜的电位固定在一定水平上，对通过通道的微小离子电流作动态或静态观察，从而研究其功能。膜片钳技术实现膜电流固定的关键步骤是在玻璃微电极尖端边缘与细胞膜之间形成高阻密封，其阻抗数值可达10～100 GΩ(此密封电阻是指微电极内与细胞外液之间的电阻)。由于此阻值如此之高，故基本上可看成绝缘，其上之电流可看成零，形成高阻密封的力主要有氢健、范德华力、盐键等。此密封不仅电学上近乎绝缘，在机械上也是较牢固的。又由于玻璃微电极尖端管径很小，其下膜面积仅约1 μm2，在这么小的面积上离子通道数量很少，一般只有一个或几个通道，经这一个或几个通道流出的离子数量相对于整个细胞来讲很少，可以忽略，也就是说电极下的离子电流对整个细胞的静息电位的影响可以忽略，那么，只要保持电极内电位不变，则电极下的一小片细胞膜两侧的电位差就不变，从而实现电位固定。
膜片钳技术的原理图[51]
Rs是与膜片抗阻串联的局部串联电阻（或称入路阻抗），Rseal是封接阻抗。RS通常为1~5MΩ，如果Rseal高达10GΩ以上是成为Ip/I=Rseal/(Rs+Rseal)-1。此Ip可作为I~V转换器（点线）内的高阻抗负反馈电阻（Rf）的电压下降而被检测出。实际上这是场效应管运算放大器（A1）的输出中包括着膜电阻成分，这部分将在通过第二级场效应管运算放大器（A2）时被减掉。
膜片钳记录法
膜片钳记录法（Patch Clamp Recording）是一种生理学实验技术，用于测量细胞膜离子通道或受体的电生理特性和活动。
该技术的基本原理是使用微型玻璃电极将一个非常小的玻璃管（称为膜片）贴附到单个细胞的表面上，从而形成一个微小的、高阻抗的突触点。然后在膜片和细胞膜之间形成一个密封，并使用微电极或电极芯片记录跨越这个突触点的电位变化。
这种技术可以测量非常小的电流变化（尤其是亚毫安级别），因此非常适合研究离子通道和受体的活动。通过控制细胞环境的情况，例如改变温度、pH值或添加化学物质，可以进一步调节离子通道和受体的电生理属性及其响应模式。这种方法还可以用于研究各种细胞类型的电生理特性，包括神经元和心肌细胞等。
膜片钳记录法是一种十分精密的技术，在操作过程中需要非常小心谨慎，以避免损坏细胞或膜片。同时，该技术需要一定的专业知识和设备支持，因此通常由有经验的生理学家和技术人员来执行。
总之，膜片钳记录法是一种重要的电生理技术，已经成为研究离子通道和受体的电生理学特性的关键工具之一，对于揭示神经、心血管等多种疾病的发病机制和治疗方法也具有重要意义。
膜片钳技术及应用
基本原理
膜片钳能获得膜上钙离子通道的离子电 流，但不能对离子的移动进行实时定位， 不 能定量分析离子浓度。激光扫描共聚焦显微 镜可以对钙离子的移动进行实时定位, 但无法 对单个离子通道的离子移动信号( 如单通道电 流)进行分析。
大鼠心室肌细胞 L2型钙通道电流(ICa,L )
采用膜片钳- 激光扫描共聚焦显微镜同步 实时控制系统可同时记录心肌细胞 L2型钙离 子电流信号及胞浆内 Ca2+浓度变化，这样才 能解决显微形态与功能分析同步实时分析的
膜片钳技术
膜片钳技术与电流钳、电压钳技术在 命名上并不完全一致，后两者是从电学概 念的角度命名的，而“膜片钳”主要是从 机械物理学的角度命名的。
膜片钳技术
从字面上理解，膜片钳技术钳制的是“膜 片”，是指采用尖端经处理的微电极与细胞 膜发生紧密接触，使尖端下的这片细胞膜在 电学上与其他细胞膜分离，这大大降低了背 景噪声，使单通道微弱的电流得以分辨出来。
膜片钳技术
向细胞内注射恒定或变化的电流刺激， 纪录由此引起的膜电位的变化，这叫做电流 钳技术。在具体实验中，可通过给予细胞一 系列电流脉冲刺激，诱发细胞产生动作电位。
电压钳技术是通过向细胞内注射一定的
电流，抵消离Leabharlann Baidu通道开放时所产生的离子流， 从而将细胞膜电位固定在某一数值。由于注 射电流的大小与离子流的大小相等、方向相 反。因此它可以反映离子流的大小和方向。
膜片钳技术及其在神经科学研究中的应用
膜片钳技术及其在神经科学研究中的应用
膜片钳技术是一种在神经科学研究中广泛应用的技术，它可以用来记录和操纵神经元的电活动，为研究神经系统的功能和疾病提供重要的工具。本文将介绍膜片钳技术的原理和应用，并探讨其在神经科学研究中的重要性。
膜片钳技术是一种通过在神经元的细胞膜上形成一个微小的孔洞，并利用微电极记录神经元内外的电位差的方法。这种技术可以精确地记录神经元的动作电位，从而了解神经元的兴奋性和抑制性。膜片钳技术的原理基于电生理学的基本原理，即神经元的电活动是由离子通道的开关控制的。通过在神经元膜上形成一个微小的孔洞，可以通过微电极记录到神经元内外的电位差，从而了解离子通道的开关状态和神经元的电活动。
膜片钳技术在神经科学研究中有广泛的应用。首先，它可以用来研究神经元的膜电位和动作电位。研究人员可以通过在神经元膜上形成一个微小的孔洞，并利用膜片钳记录到神经元内外的电位差，从而了解神经元的电活动。这对于研究神经元的兴奋性和抑制性非常重要，有助于理解神经元的工作原理和信息传递过程。
膜片钳技术还可以用来研究离子通道的功能。离子通道是神经元膜上的蛋白质通道，它们控制着离子在神经元膜上的通透性，从而调节神经元的电活动。通过利用膜片钳技术，研究人员可以记录到离
子通道的电流，并分析离子通道的开关状态和功能特性。这对于研究离子通道的结构和功能非常重要，有助于揭示离子通道与神经系统功能和疾病之间的关系。
膜片钳技术还可以用来研究突触传递和突触可塑性。突触是神经元之间的连接点，通过突触传递神经信号。膜片钳技术可以用来记录到突触传递的电位变化，并研究突触的功能特性和可塑性。这对于理解神经系统的信息传递和学习记忆等高级功能非常重要。
合肥细胞生物学电生理膜片钳原理及步骤
合肥细胞生物学电生理膜片钳原理及步骤
合肥细胞生物学电生理膜片钳是一种实验技术，用于研究细胞膜的离子转运和通道功能。具体原理及步骤如下：
原理：
膜片钳分为两种：内破式和外破式。内破式膜片钳是使用吸管吸引细胞，通过内破细胞膜来接触细胞内部，外破式膜片钳则是通过压力控制膜片和细胞膜的接触。
步骤：
1. 实验者需要制备一些玻璃膜片，并涂上一层细胞贴壁剂，使其变得亲水。
2. 首先，需要生长细胞并将其放入培养皿中，保证其在适当的环境下生长。
3. 实验者使用一个钳子将一块膜片夹在微调杆上，并将其移动以接近细胞膜。
4. 然后，使用一个微小的吸孔将膜片吸附在细胞上，使其吸附在膜片上。
5. 实验者会给膜片和细胞提供一些膜平衡液，帮助膜片更容易地接触到细胞膜。
6. 接下来，实验者会通过调节电路并施加微小电压来观察膜片和细胞膜的交互
作用。
7. 在观察的过程中，实验者可以通过一个耳机来听到来自膜片上的信号。
8. 最后，实验者便可以分析信号并弄清楚细胞膜中的离子转运和通道功能。
膜片钳技术及应用
膜片钳技术及应用
膜片钳技术及应用是一种常见的力学装置，由薄膜片、夹持手柄和支撑结构组成。膜片钳可用于夹持和固定物体，并且在广泛的领域中有着重要的应用。下面将对膜片钳的技术原理和应用领域进行详细介绍。
膜片钳的技术原理主要基于材料的力学性质。一般情况下，膜片钳采用弹性薄膜片作为夹持物体的夹持部分。当施加外力使薄膜片发生形变时，薄膜片会产生力与形变量成正比的特性，这种力被称为弹性力。通过调整薄膜片的形变程度和位置，可以达到对不同物体的夹持和固定的目的。
膜片钳的应用领域非常广泛。以下是一些常见的应用领域：
1. 医疗行业：膜片钳被广泛用于医疗器械的设计和制造。例如，在手术中，膜片钳可以用于夹持和固定组织、血管和器官，以便医生进行手术操作。膜片钳的特点是夹持力均匀，不会损伤组织和血管。
2. 实验室研究：膜片钳在实验室研究中也有广泛的应用。例如，在细胞学研究中，膜片钳可以用于夹持、拉伸和操纵细胞，以研究细胞的力学特性和细胞间的相互作用。此外，膜片钳还可以用于微流体实验中的液滴操纵和胶体粒子的固定。
3. 微机电系统（MEMS）：膜片钳是制作微机电系统中常用的工具。在MEMS 器件制造过程中，需要对微米级物体进行精确操纵和固定。膜片钳结构简单，加
工工艺成熟，可以实现对微米级物体的夹持和固定。
4. 机械制造：膜片钳在机械制造过程中也有重要的应用。例如，在精密加工中，膜片钳可以用于夹持和固定零件，以确保加工精度。另外，膜片钳还可以用于装配过程中的夹持和定位。
总的来说，膜片钳技术及其应用在医疗、实验室研究、微机电系统和机械制造等领域起到了重要的作用。膜片钳具有结构简单、操作方便、夹持力均匀等特点，使其成为一种广泛使用的力学装置。随着科技的不断发展，膜片钳的应用领域还将不断扩大，为各个领域的科研和应用带来更多的便利和可能性。
膜片钳技术原理及相关基本知识
时域分析
对数据进行时域分析，以了解信号的时间变化特性。
数据解读与报告撰写
数据解读
根据数据分析结果，解释细胞膜电位变化的意义和机 制。
报告撰写
撰写详细的数据分析报告，包括数据采集、处理、分 析和结论等。
结果汇报
向研究团队或资助方汇报数据分析结果，确保准确性 和透明性。
04
膜片钳技术的优缺点分析
优点分析
提高检测灵敏度和分辨率
研发更先进的膜片钳设备和技术，提高检测 的灵敏度和分辨率。
加强数据分析与处理
研究更有效的数据处理和分析方法，简化数 据分析流程，提高实验结果的可靠性。
05
膜片钳技术的应用案例
神经科学领域的应用
神经元电活动的记录
膜片钳技术可以用于记录单个神经元电活动，研究神经元之间的 信息传递和交流。
膜片钳技术可以用于药物筛选， 快速筛选出具有潜在治疗作用的 药物。
膜片钳技术可以用于研究药物对 离子通道的影响，了解药物的副 作用和不良反应。
生理学领域的应用
心血管系统研究
膜片钳技术可以用于研究心血管系统的电生理特性，了解心脏和血 管的电活动和功能。
呼吸系统研究
膜片钳技术可以用于研究呼吸系统的电生理特性，了解呼吸肌的电 活动和功能。
神经突触传递研究
通过膜片钳技术，可以研究神经突触的电生理特性，了解突触传递 的机制和过程。
细胞电生理学基本原理与膜片钳技术
细胞电生理学基本原理与膜片钳技术
细胞电生理学是研究细胞内外电流、电压变化以及与生物学功能的关系的学科。而膜片钳技术则是细胞电生理学中最重要的实验技术之一，用于测量细胞膜上离子通道的电流。
细胞电生理学的基本原理是通过测量细胞膜上的电位变化来研究细胞内外离子的分布和运动。细胞膜是由脂质双层组成的，其中包含了各种离子通道和离子泵，这些离子通道和泵的开闭状态会导致细胞内外离子浓度的变化，从而产生电位的变化。
膜片钳技术是一种高精度的电生理记录技术，通过将玻璃微电极与细胞膜紧密接触，形成一个微小的隔离空间，从而可以测量细胞膜上的电位变化。膜片钳技术主要包括两种形式：全细胞膜片钳和单通道膜片钳。
全细胞膜片钳技术是将玻璃微电极与细胞膜上的一个小区域接触，通过控制微电极与细胞膜的紧密接触程度，形成一个微小的隔离空间，从而可以记录到整个细胞膜上的电位变化。全细胞膜片钳技术可以用来研究细胞内外离子浓度的变化、离子通道的活性以及细胞内外离子的转运等。
单通道膜片钳技术是将玻璃微电极与细胞膜上的某一个离子通道接触，通过控制微电极与细胞膜的紧密接触程度，形成一个微小的隔离空间，从而可以记录到单个离子通道的电流变化。单通道膜片钳
技术可以用来研究离子通道的电导率、选择性以及开闭状态等。
膜片钳技术的关键是保持微电极与细胞膜的紧密接触，这需要一定的技术和经验。在进行膜片钳实验时，需要注意控制微电极与细胞膜的距离、微电极的阻抗以及细胞膜的稳定性等因素，以确保记录到准确的电位变化或电流变化。
膜片钳技术的应用非常广泛。它可以用来研究离子通道的结构和功能，揭示离子通道与各种生物学功能的关系。比如，通过记录钠通道的电流变化，可以研究神经细胞的兴奋性和抑制性传递过程；通过记录钾通道的电流变化，可以研究细胞的稳定性和兴奋性调节等。膜片钳技术还可以用于药物筛选和药理学研究。通过记录离子通道的电流变化，可以评估不同药物对离子通道的影响，从而筛选出具有特定药理作用的药物。
膜片钳技术及应用
通过研究离子通道在能量转换中的作 用机制，可以为新能源的开发和利用 提供新的思路和方法。
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新药开发
膜片钳技术可以用于评估新药对靶点的作用效果和安全性，为新 药的研发提供实验依据。
生理学研究中的应用
心血管系统研究
膜片钳技术可以用于研 究心肌细胞和血管平滑 肌细胞的电生理特性， 了解心脏和血管的生理 功能。
呼吸系统研究
通过膜片钳技术，可以 研究气道平滑肌细胞的 离子通道和受体功能， 探讨呼吸系统的调控机 制。
膜片钳技术及应用
contents
目录
• 膜片钳技术简介 • 膜片钳技术的实验操作 • 膜片钳技术的应用实例 • 膜片钳技术的挑战与展望 • 膜片钳技术的未来应用前景
01 膜片钳技术简介
膜片钳技术的起源与发展
膜片钳技术起源于20世纪60年代，最初用于研究 细胞膜离子通道的电生理特性。
随着技术的不断发展和完善，膜片钳技术已成为 研究细胞膜离子通道功能和药理的重要手段。
微电极封接
使用微电极在细胞膜上形成封 接，这是膜片钳技术中的关键 步骤。
数据记录和处理
使用膜片钳放大器记录电流或 电压信号，并通过适当的软件 进行分析和处理。
细胞培养
在实验前，需要将细胞培养在 适当的条件下，以便在实验中 使用。
膜片钳技术原理与基本操作
膜片钳技术原理与基本操作
1976 年Neher 和Sakmann 建立了膜片钳技术（Patch clamp technique），这是一种以记录通过离子通道的离子电流来反映细胞膜上单一的或多数的离子通道分子活动的技术。1981 年Hamill, Neher 等人又对膜片钳实验方法和电子线路进行了改进，形成了当今广泛应用的膜片钳实验技术。该技术可应用于许多细胞系的研究，也是目前唯一可记录一个蛋白分子电活动的方法，膜片钳技术和克隆技术并驾齐驱给生命科学研究带来了巨大的前进动力，这一伟大的贡献，使Neher 和Sakmann 获得1991 年诺贝尔医学与生理学奖。
一、膜片钳技术的基本原理
用一个尖端直径在1.5~3.0μm 的玻璃微电极接触细胞膜表面，通过负压吸引使电极尖端与细胞膜之间形成千兆欧姆以上的阻抗封接，此时电极尖端下的细胞膜小区域（膜片，patch）与其周围在电学上分隔，在此基础上固定（钳制，Clamp）电位，对此膜片上的离子通道的离子电流进行监测及记录。
基本的仪器设备有膜片钳放大器、计算机、倒置显微镜、示波器、双步电极拉制器、三轴液压显微操纵器、屏蔽防震实验台、恒温标本灌流槽、玻璃微电极研磨器。膜片钳放大器是离子单通道测定和全细胞记录的关键设备，具有高灵敏度、高增益、低噪音及高输入阻抗。膜片钳放大器是通过单根电极对细胞或膜片进行钳制的同时记录离子流经通道所产生的电流。膜片钳放大器的核心部分是以运算放大器和反馈电阻构成的电流-电压（I-V）转换器，运算放大器作为电压控制器自动控制，使钳制电位稳定在一定的水平上。