可复用面向对象的膜片钳系统软件设计

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要*膜片钳技术发展至今，已成为现代电生理研究领域的常规方法。华中科技大学生物物理与生物化学研究所已成功研制出PC2C型膜片钳发大器、UDA-1型数据采集与控制器以及膜片钳系统控制软件PClamp4.0。然而，PClamp4.0版本的软件存在许多缺点，比如反应速度慢、内存消耗大、不易维护和移植。为了解决上述问题，需要研发、设计新一代膜片钳系统控制软件。本文主要论述了新版本膜片钳系统软件的设计思路和实现方法。设计过程中始终贯彻可复用面向对象的方法。可复用设计不仅应该对当前的

2、问题有针对性，同时对将来的问题和需求也要有足够的通用性。面向对象要求找到相关的对象，以适当的粒度将它们归类，再定义类的接口和继承层次，建立对象之间的基本关系。除此之外，多线程事件同步和内存共享是提升新版本软件性能的重要技术。操作系统把CPU时间均分为多份，好像为每个线程创建了一个虚拟机，这样所有线程都同步运行。事件内核对象是一种同步多线程的内核对象。可复用面向对象的方法、多线程事件同步和内存共享技术，使新一代膜片钳系统软件具有响应速度快内存消耗少、易维护、易移植等特点。最后，新软件测试版顺利通过

3、了实验的实践检验。结果表明，电压门控模式系统的反映速度明显提高，配体门控模式记录时间大幅增长，且无信息丢失。较PClamp4.0版本软件，可以更好地满足电生理实验要求。关键字：膜片钳，可复用面向对象，事件内核对象，多线程*本论文由国家自然科学基金资助（单细胞离子光电联合测量系统，批准号：30327001）I华中科技大学硕士学位论文Abstract*Nowadays,PatchClampTechniquehasalreadybecomeageneralmethodinthefieldofmoder

4、nelectrophysiologicalresearch.PatchclampamplifiernamedPC2C,dataacquisitionandcontroldevicenamedUDA-1andpatchclampcontrolsystemsoftwarenamedPClamp4.0havebeendesignedandmanufacturedbyInstituteofBiophysicsandBiochemistryofHUST.Buttheoriginalsoftwarehasm

5、anyshortcomingincludinglow-speed,highmemoryconsumed,hardtoupdateandmigrate.Inordertosolvetheseproblems,newpatchclampcontrolsystemsoftwarewasresearchedanddesigned.Thisthesisdiscussedhowtodesignandhowtoimplementnewsoftwareofpatchclampcontrolanddataacqu

6、isitionsystem.Reusableobject-orientedmethodisthemostimportantintheprocessofdesign.Reusabledesignshouldbespecifictotheproblemathandbutalsogeneralenoughtoaddressfutureproblemsandrequirement.Object-orientedshouldfindpertinentobjects,factorthemintoclasse

7、sattherightgranularity,defineclassinterfacesandinheritancehierarchies,andestablishkeyrelationshipsamongthem.Inaddition,threadsynchronizationwitheventkernelobjectsandsharememorytechnologyisanotheremphases.Theoperatingsystemcreatestheillusionthatallthe

8、threadsrunconcurrentlybyofferingtimeslicestothethreadsinaround-robinfashion.Eventkernelobjectisakindofkernelobjectstosynchronizethreads.UsingReusableobject-orientedmethodandtechnologyofEventkernelobjectwhichsynchronizemulti-thread,newpatchclampcontro