CN106959391A - 一种细胞膜比电容的检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种细胞膜比电容的检测系统，包括一对交叉通道，所述交叉通道的第一通道位于第一方向，第二通道位于与第一方向交叉的第二方向。当细胞受到驱动器驱动，通过细胞流入通道从细胞穿行压缩通道穿行时，阻抗测量模块记录电极间的阻抗变化，结合细胞电学等效模型计算得到该细胞的细胞膜比电容。此外，本发明还提供了一种细胞膜比电容的检测方法。本发明有效提高了细胞膜比电容检测通量，同时无需光学检测和图像分析，有效降低成本，简化操作，并且可方便进行并行化扩展，在单通道基础上进一步提高通量。
Description
技术领域
本发明涉及单细胞的电学特性检测领域，尤其涉及一种细胞膜比电容的检测系统及方法。
背景技术
单细胞电学特性，作为一种重要的单细胞生物物理特性，已经被证明可以用于区分不同的肿瘤细胞和血细胞，同时对于理解细胞功能和状态有着非常重要的意义和潜在价值。
在单细胞电学特性的研究中，细胞被等效为一个电容电阻网络，其中双层磷脂结构的细胞膜被等效为电容，主要为电解质的细胞质被等效为电阻。考虑到细胞存在尺寸上的异质性，使用独立于细胞尺寸的单位面积细胞膜电容等参数才能进行细胞间的比较。
传统研究细胞电学特性的方法主要有：介电泳法，电致旋转法，膜片钳等。其中介电泳(DEP)只能得到细胞群体特性，无法研究单个细胞的电学特性。电致旋转法(Electrorotation)也是利用了介电泳力，且操作复杂，测量效率极低。膜片钳是一种被广泛应用于电生理学研究的方法，测量精确性依赖于操作中娴熟的封接技术以及测量位置的选择，而且测量单个细胞耗时很长，用于单细胞膜特性测量效率太低。因此，基于传统方法，虽然可以得到群体或者个别单个细胞的电学特性，但是无法得到具有统计学意义数量的单个细胞电学特性。
微流控技术，因为特征尺寸与细胞相比拟，可以更方便的操控细胞，天然适合用于单细胞生物物理特性方法的检测。基于微流控技术的单细胞电学特性高通量表征主要是基于阻抗频谱技术(micro electrical impedance spectroscopy)和微阻抗流式细胞仪。这类方法由于电极间的溶液导电导致电极间存在大量绕过细胞的漏电流，影响了测量能力，从而不能得到细胞固有电学特性参数。
目前存在的微流控检测方法中，还包括基于单入单出(“一”字形)压缩通道(即横截面积小于细胞横截面积)的单细胞电学特性测量方法，方法中包含的检测系统核心为包括单入单出(“一”字形)压缩通道结构的微流控芯片，当细胞在负压驱动下被拉过压缩通道时，阻抗测量模块测量压缩通道两端阻抗，图像采集模块采集细胞在压缩通道中运动的图像，再结合电学模型转换得到穿过压缩通道的细胞膜比电容等单细胞固有电学特性参数。这种方法虽然能够高通量(约1个/秒)得到单细胞电学特性，但是面对细胞量在106个级别的病人肿瘤样本等单细胞电学特性检测的需求，目前方法难以满足。而且该方法中需要使用显微镜通过光学方法得到细胞的长度，从而进一步得到细胞独立于尺寸的电学特性参数，因此需要用到显微镜和高速摄像头，且图像、数据处理的过程极为复杂。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明目的在于提供一种细胞膜比电容的检测系统及方法，以解决上述的至少一项技术问题。
(二)技术方案
本发明提供了一种细胞膜比电容的检测系统，包括：
一微流控芯片，包括一绝缘承载体，所述绝缘承载体包括一对交叉通道，所述交叉通道的第一通道位于第一方向，用于供细胞流动，第二通道位于与第一方向交叉的第二方向，用于进行电学测量；
一驱动器，与所述第一通道相连，用于驱使细胞定向流动；
两个电极，与所述第二通道的两端相连；
一阻抗测量模块，其两端分别与所述两个电极相连，用于测量至少两个不同的频率下，电极间的阻抗变化。
优选地，所述第一通道包括细胞流入通道，细胞穿行压缩通道和细胞回收通道，所述第二通道包括导电通道和导电压缩通道；所述导电压缩通道与细胞穿行压缩通道交叉，并在两端通过导电通道与电极相连接。
优选地，所述细胞穿行压缩通道与导电压缩通道交叉形成交叉压缩通道，所述交叉压缩通道沿第一方向的横截面积小于所述交叉压缩通道中细胞的横截面积，沿第二方向的横截面积小于所述被压缩的细胞的横截面积。
优选地，所述细胞流入通道，细胞穿行压缩通道，导电通道，导电压缩通道和细胞回收通道均充满导电溶液，且所述两个电极均与所述导电通道的导电溶液接触。
优选地，所述驱动器包括气压驱动器，所述气压驱动器包括正压驱动器或负压驱动器。
优选地，所述阻抗变化包括交叉压缩通道的交叉部分无细胞时电极间的阻抗Z总体1和交叉部分有细胞时电极间的阻抗Z总体2。
优选地，所述系统还可以包括一计算模块，与所述阻抗测量模块相连，用于根据所述阻抗变化计算得到细胞膜比电容，计算公式包括：
Z总体1＝((R通道1+R通道2)+R通道3)||Z寄生电容
R通道3＝r阻*((R通道1+R通道2)+R通道3)
Z寄生电容＝1/(2*π*f*f*C寄生电容*j)
Z总体2＝Z寄生电容||((R通道1+R通道2)+(R漏||(R细胞质+Z细胞膜1+Z细胞膜2)))
C细胞膜＝0.5C细胞膜1＝0.5C细胞膜2
Z细胞膜电容＝1/(2*π*f*C细胞膜电容*j)
2*C细胞膜＝C细胞膜比*S导电压缩
其中，(R通道1+R通道2)为导电通道和导电压缩通道除交叉部分之外的导电溶液电阻总和，R通道3为交叉压缩通道交叉部分的导电溶液电阻，R通道3与通道总电阻(R通道1+R通道2+R通道3)的比例为r阻，R漏为在交叉部分细胞周围没有完全填充部分的漏电阻，C寄生电容为电极间的寄生电容，R细胞质为细胞质电阻，f为所述频率，C细胞膜比为细胞膜比电容，C细胞膜为细胞膜串联电容，细胞穿行到交叉部分时，填充在导电压缩通道中除交叉部分之外的两侧的细胞膜电容分别为C细胞膜1和C细胞膜2，S导电压缩为导电压缩通道横截面积；j为复数中虚数符号，*为乘法，/为除法，||为电路并联。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种细胞膜比电容的检测方法，采用上述的细胞膜比电容的检测系统，包括步骤：
S1、测量在至少两个不同频率下，电极间的阻抗变化；
S2、将细胞在交叉压缩通道中电极间的电路等效为细胞电学等效模型，得到计算公式；
S3、将步骤1中的阻抗变化代入所述计算公式，得到细胞膜比电容；
优选地，所述阻抗变化包括在至少两个不同频率下，交叉部分无细胞时电极间的阻抗Z总体1和交叉部分有细胞时电极间的阻抗Z总体2。
优选地，步骤S2中计算公式指：
Z总体1＝((R通道1+R通道2)+R通道3)||Z寄生电容
R通道3＝r阻*((R通道1+R通道2)+R通道3)
Z寄生电容＝1/(2*π*f*C寄生电容*j)
Z总体2＝Z寄生电容||((R通道1+R通道2)+(R漏||(R细胞质+Z细胞膜1+Z细胞膜2)))
C细胞膜＝0.5C细胞膜1＝0.5C细胞膜2
Z细胞膜电容＝1/(2*π*f*C细胞膜电容*j)
2*C细胞膜＝C细胞膜比*S导电压缩
其中，(R通道1+R通道2)为导电通道和导电压缩通道除交叉部分之外的导电溶液电阻总和，R通道3为交叉压缩通道交叉部分的导电溶液电阻，R通道3与通道总电阻(R通道1+R通道2+R通道3)的比例为r阻，R漏为在交叉部分细胞周围没有完全填充部分的漏电阻，C寄生电容为电极间的寄生电容，R细胞质为细胞质电阻，f为所述频率，C细胞膜比为细胞膜比电容，C细胞膜为细胞膜串联电容，细胞穿行到交叉部分时，填充在导电压缩通道中除交叉部分之外的两侧的细胞膜电容分别为C细胞膜1和C细胞膜2，S导电压缩为导电压缩通道横截面积；j为复数中虚数符号，*为乘法，/为除法，||为电路并联。
(三)有益效果
本发明相较于现有技术具有以下优点：
1、本发明采用交叉通道测量细胞的细胞膜比电容，不需要通过光学测量得到细胞长度，摆脱价格昂贵的显微镜和高速摄像头，同时简化测量步骤和操作难度。检测结果不需要进行图像处理等复杂的数据处理过程，可以实现自动化和实时处理。
2、本发明采用交叉通道测量细胞膜比电容，不再限制于高速光学拍照的速度限制，测量通量提升了一到两个数量级，实现了连续测量、高通量的效果。
3、本发明可以并行化结构扩展，不再限制于显微镜狭窄的观察区域，系统可复制，多个系统同时高效地测量细胞的细胞膜比电容。
附图说明
图1为本发明实施例的系统结构示意图；
图2为本发明实施例的步骤示意图；
图3为本发明实施例的检测细胞膜比电容的俯视示意图；
图4为本发明实施例的检测细胞膜比电容的等效电路图。
具体实施方式
基于现有技术存在的问题，本发明提供了一种细胞膜比电容的检测方法，通过本发明，有效提高了细胞膜比电容检测通量，同时无需光学检测和图像分析，有效降低成本，简化操作，并且可方便进行并行化扩展，在单通道基础上进一步提高通量。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明实施例的系统结构示意图，如图1所示，本发明实施例的一个方面提供了一种细胞膜比电容的检测系统，包括一微流控芯片、一气压驱动器、两个电极、一阻抗测量模块和一计算模块。
所述微流控芯片，包括一绝缘衬底；与所述绝缘衬底贴合的一绝缘承载体，所述绝缘承载体包括一对交叉通道，所述交叉通道的第一通道位于第一方向，用于供细胞流动，第二通道位于与第一方向交叉的第二方向，用于进行电学测量。其中，所述绝缘衬底可以为玻璃片、聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate，简称PMMA，英文Acrylic，又称做压克力、亚克力或有机玻璃)或聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，简称PDMS)片等绝缘片状材料。本实施例中，绝缘承载体的材料为PDMS。本领域技术人员应当清楚，除了PDMS之外，还可以采用有机玻璃，SU-8等透明可塑性材料来注塑形成上述承载体。承载体由PDMS材料注塑成型，上述通道在注塑成型的过程中形成。
所述第一通道包括细胞流入通道，细胞穿行压缩通道和细胞回收通道，所述第二通道包括导电通道和导电压缩通道；所述导电压缩通道与细胞穿行压缩通道交叉，并在两端通过导电通道与电极相连接。所述第一通道与第二通道交叉形成交叉压缩通道，所述交叉压缩通道沿第一方向的横截面积小于所述交叉压缩通道中细胞的横截面积，一般实施例中，沿第一方向的横截面积直径尺寸为15微米，截面为5至20微米对角线长度的矩形；且沿第二方向的横截面积小于所述被压缩的细胞的横截面积，一般实施例中，沿第二方向的横截面积的对角线尺寸选择为5至100微米。
所述细胞流入通道，细胞穿行压缩通道，导电通道，导电压缩通道和细胞回收通道均充满导电溶液，且所述两个电极均与所述导电通道的导电溶液接触，所述导电溶液包括与细胞等渗透压的细胞培养液、磷酸盐缓冲液和生理盐水。
所述驱动器，与所述第一通道相连，用于驱使细胞定向流动。所述驱动器可以为气压驱动器，所述气压驱动器包括正压驱动器或负压驱动器，所述正压驱动器的气压大于所述第一通道内的气压，与所述细胞流入通道相连，采用正压驱使细胞在第一通道内定向流动；所述负压驱动器的气压小于第一通道内的气压，与所述细胞回收通道相连，采用负压驱使细胞在第一通道内定向流动。本发明实施例中，选择的负压控制器包括：密闭软管和负压源，其中密闭软管一端插入细胞回收通道中，一端连接至负压源。
所述两个电极，与所述第二通道的两端相连，用于为所述检测系统供电。
所述阻抗测量模块，其两端分别与所述两个电极相连，用于测量至少两个不同的频率下，电极间的阻抗变化。本实施例中，所述阻抗测量模块一端与一电极相连，另一端与另一电极相连，且接地，阻抗测量模块选择100KHz和250kHz两个频率下，阻抗幅值为1MΩ至20MΩ的交流阻抗，输出频率至少为1000点/秒。与电源连接的电极可以为Ag(银)/AgCl(氯化银)电极，甘汞电极，石墨电极等电极。
通过所述阻抗测量模块，测得的阻抗变化包括100KHz和250kHz下，交叉压缩通道的交叉部分无细胞时电极间的阻抗Z总体1和交叉部分有细胞时电极间的阻抗Z总体2。
本实施例中还采用一计算模块，与所述阻抗测量模块相连，用于根据所述阻抗变化计算得到所述细胞的细胞膜比电容，所述计算模块的计算公式包括：
Z总体1＝((R通道1+R通道2)+R通道3)||Z寄生电容
R通道3＝r阻*((R通道1+R通道2)+R通道3)
Z寄生电容＝1/(2*π*f*C寄生电容*j)
Z总体2＝Z寄生电容||((R通道1+R通道2)+(R漏||(R细胞质+Z细胞膜1+Z细胞膜2)))
C细胞膜＝0.5C细胞膜1＝0.5C细胞膜2
Z细胞膜电容＝1/(2*π*f*C细胞膜电容*j)
2*C细胞膜＝C细胞膜比*S导电压缩
其中，(R通道1+R通道2)为导电通道和导电压缩通道除交叉部分之外的导电溶液电阻总和，R通道3为交叉压缩通道交叉部分的导电溶液电阻，R 通道3与通道总电阻(R通道1+R通道2+R通道3)的比例为r阻，r阻是一个与通道结构有关的已知量，R漏为在交叉部分细胞周围没有完全填充部分的漏电阻，C寄生电容为电极间的寄生电容，R细胞质为细胞质电阻，f为所述频率，C 细胞膜比为细胞膜比电容，C细胞膜为细胞膜串联电容，细胞穿行到交叉部分时，填充在导电压缩通道中除交叉部分之外的两侧的细胞膜电容分别为C细胞膜1和C细胞膜2，S导电压缩为导电压缩通道横截面积；j为复数中虚数符号，*为乘法，/为除法，||为电路并联。
本发明实施例的另一发明，还提供了一种细胞膜比电容的检测方法，采用所述细胞膜比电容的检测系统，图2为本发明实施例的步骤示意图，如图2所示，包括步骤：
S1、测量在至少两个不同频率下，电极间的阻抗变化；
首先，先将微流控器件中的通道中气泡排出，充入导电液体(一般情况下，采用与细胞等渗透压的细胞培养液，磷酸盐缓冲液(phosphate buffered solution，简称PBS)或生理盐水效果更佳)。然后，在导电通道中注入导电液体(其成分与用于排出气泡使用的导电液体以及细胞悬浮使用的导电液体保持相同效果更佳)，在导电通道中插入电极，连接阻抗测量模块。并且将负压控制器连接到微流控器件的细胞回收通道。电穿孔实施阶段的操作过程主要为：首先将细胞悬浮液注入细胞流入通道中，调节负压，使细胞穿过细胞穿行压缩通道，同时开始阻抗测量测量模块的实时连续阻抗测量，得到细胞穿行过程中电极两端的双频阻抗变化。至所需细胞都进行检测完后，停止实验。
通过所述阻抗测量模块，测得的阻抗变化包括100KHz和250kHz下，交叉部分无细胞时电极间的阻抗Z总体1和交叉部分有细胞时电极间的阻抗Z总体2。
S2、将细胞在交叉压缩通道中电极间的电路等效为细胞电学等效模型，得到计算公式；
图3为本发明实施例的检测细胞膜比电容的俯视示意图，图4为本发明实施例的检测细胞膜比电容的等效电路图，如图3和图4所示，在细胞穿过交叉压缩通道的交叉部分时，微流控通道中的两个电极之间的电阻可以等效为与图3中上面电极连接的导电通道和导电压缩通道除交叉部分之外的导电溶液电阻总和R通道1，R通道2为下面电极连接的导电通道和导电压缩通道除交叉部分之外的导电溶液电阻总和，R通道3为交叉压缩通道交叉部分的导电溶液电阻。其中细胞子电路等效为与上部分填充在导电压缩通道中除交叉部分之外的细胞膜电容C细胞膜1，细胞质电阻R细胞质以及与下部分填充在导电压缩通道中除交叉部分之外的细胞膜电容C细胞膜2。当交叉部分没有细胞时，细胞部分子电路和细胞周围没有填充的漏电阻，被细胞填充部分(即交叉压缩通道的交叉部分)的导电溶液电阻R通道3代替，得到公式：
R通道3＝r阻*((R通道1+R通道2)+R通道3)，
其中R通道3与通道总电阻(R通道1+R通道2+R通道3)的比例为r阻，r阻是一个与通道结构有关的已知量。
为了简化模型，认为细胞膜是均一质，C细胞膜1与C细胞膜2相同，形成的串联电容为：
C细胞膜＝0.5C细胞膜1＝0.5C细胞膜2
通过有限元仿真，没有细胞时等效电路的频域表达式为：
Z总体1＝((R通道1+R通道2)+R通道3)||Z寄生电容
其中，*为乘法，/为除法，||为电路并联。
Z总体1为交叉部分没有细胞时，电极间的阻抗值。
Z寄生电容为电极间的寄生电容C寄生电容的频域形式：
Z寄生电容＝1/(2*π*f*C寄生电容*j)
其中，f为所述频率，此处为100kHz和250KHz，j为复数中虚数符号。
当有细胞在交叉压缩通道交叉部分时，等效电路的频域表达式为：
Z总体2＝Z寄生电容||(R通道1+R通道2+(R漏||(R细胞质+Z细胞膜1+Z细胞膜2)))
其中Z总体2为交叉部分有细胞时电极间的阻抗值，R漏为在交叉部分细胞周围没有完全填充部分的漏电阻。
其中，细胞膜电容阻抗Z细胞膜与细胞膜电容C细胞膜之间关系为：
Z细胞膜＝1/(2*π*f*C细胞膜*j)
结合结构关系，可以得到，细胞膜比电容C细胞膜比与导电压缩通道横截面积S导电压缩关系为：
2*C细胞膜＝C细胞膜1＝C细胞膜2＝C细胞膜比*S导电压缩
S3、将步骤1中的阻抗变化代入所述计算公式，得到细胞膜比电容；
计算模块结合以上公式，代入测得的在100KHz和250KHz下，交叉部分有细胞时电极间的阻抗值Z总体1和交叉部分无细胞时电极间的阻抗值Z总体2，求得待测细胞的细胞膜比电容C细胞膜比。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种细胞膜比电容的检测系统，其特征在于，包括：
一微流控芯片，包括一绝缘承载体，所述绝缘承载体包括一对交叉通道，所述交叉通道的第一通道位于第一方向，用于供细胞流动，第二通道位于与第一方向交叉的第二方向，用于进行电学测量；
一驱动器，与所述第一通道相连，用于驱使细胞定向流动；
两个电极，与所述第二通道的两端相连；
一阻抗测量模块，其两端分别与所述两个电极相连，用于测量至少两个不同的频率下，电极间的阻抗变化。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一通道包括细胞流入通道，细胞穿行压缩通道和细胞回收通道，所述第二通道包括导电通道和导电压缩通道；所述导电压缩通道与细胞穿行压缩通道交叉，并在两端通过导电通道与电极相连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述细胞穿行压缩通道与导电压缩通道交叉形成交叉压缩通道，所述交叉压缩通道沿第一方向的横截面积小于所述交叉压缩通道中细胞的横截面积，沿第二方向的横截面积小于所述被压缩的细胞的横截面积。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述细胞流入通道，细胞穿行压缩通道，导电通道，导电压缩通道和细胞回收通道均充满导电溶液，且所述两个电极均与所述导电通道的导电溶液接触。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动器包括气压驱动器，所述气压驱动器包括正压驱动器或负压驱动器。
6.根据权利要求3的系统，其特征在于，所述阻抗变化包括交叉压缩通道的交叉部分无细胞时电极间的阻抗Z总体1和交叉部分有细胞时电极间的阻抗Z总体2。
7.根据权利要求6的系统，其特征在于，所述系统还包括一计算模块，与所述阻抗测量模块相连，用于根据所述阻抗变化计算得到细胞膜比电容，计算公式包括：
Z总体1＝((R通道1+R通道2)+R通道3)||Z寄生电容
R通道3＝r阻*((R通道1+R通道2)+R通道3)
Z寄生电容＝1/(2*π*f*C寄生电容*j)
Z总体2＝Z寄生电容||((R通道1+R通道2)+(R漏||(R细胞质+Z细胞膜1+Z细胞膜2)))
C细胞膜＝0.5C细胞膜1＝0.5C细胞膜2
Z细胞膜电容＝1/(2*π*f*C细胞膜电容*j)
2*C细胞膜＝C细胞膜比*S导电压缩
其中，(R通道1+R通道2)为导电通道和导电压缩通道除交叉部分之外的导电溶液电阻总和，R通道3为交叉压缩通道交叉部分的导电溶液电阻，R通道3与通道总电阻(R通道1+R通道2+R通道3)的比例为r阻，R漏为在交叉部分细胞周围没有完全填充部分的漏电阻，C寄生电容为电极间的寄生电容，R细胞质为细胞质电阻，f为所述频率，C细胞膜比为细胞膜比电容，C细胞膜为细胞膜串联电容，细胞穿行到交叉部分时，填充在导电压缩通道中除交叉部分之外的两侧的细胞膜电容分别为C细胞膜1和C细胞膜2，S导电压缩为导电压缩通道横截面积；j为复数中虚数符号，*为乘法，/为除法，||为电路并联。
8.一种细胞膜比电容的检测方法，采用如权利要求1至7中任一项所述的细胞膜比电容的检测系统，其特征在于，包括步骤：
S1、测量在至少两个不同频率下，电极间的阻抗变化；
S2、将细胞在交叉压缩通道中电极间的电路等效为细胞电学等效模型，得到计算公式；
S3、将步骤1中的阻抗变化代入所述计算公式，得到细胞膜比电容。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述阻抗变化包括在至少两个不同频率下，交叉部分无细胞时电极间的阻抗Z总体1和交叉部分有细胞时电极间的阻抗Z总体2。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤S2中计算公式指：
Z总体1＝((R通道1+R通道2)+R通道3)||Z寄生电容
R通道3＝r阻*((R通道1+R通道2)+R通道3)
Z寄生电容＝1/(2*π*f*C寄生电容*j)
Z总体2＝Z寄生电容||((R通道1+R通道2)+(R漏||(R细胞质+Z细胞膜1+Z细胞膜2)))
C细胞膜＝0.5C细胞膜1＝0.5C细胞膜2
Z细胞膜电容＝1/(2*π*f*C细胞膜电容*j)
2*C细胞膜＝C细胞膜比*S导电压缩
其中，(R通道1+R通道2)为导电通道和导电压缩通道除交叉部分之外的导电溶液电阻总和，R通道3为交叉压缩通道交叉部分的导电溶液电阻，R通道3与通道总电阻(R通道1+R通道2+R通道3)的比例为r阻，R漏为在交叉部分细胞周围没有完全填充部分的漏电阻，C寄生电容为电极间的寄生电容，R细胞质为细胞质电阻，f为所述频率，C细胞膜比为细胞膜比电容，C细胞膜为细胞膜串联电容，细胞穿行到交叉部分时，填充在导电压缩通道中除交叉部分之外的两侧的细胞膜电容分别为C细胞膜1和C细胞膜2，S导电压缩为导电压缩通道横截面积；j为复数中虚数符号，*为乘法，/为除法，||为电路并联。
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