钙离子是生命活动最重要的离子之一，通过测定细胞内游离钙离子浓度，科研工作者可以得知肌肉收缩、神经信号传导、细胞间通讯、激素反应等生命活动的重要信息。目前世界上胞内钙离子的主流测量方法分为电测量法和光测量法。电测量法利用细胞膜片钳技术测定钙电流引起的细胞膜电位的变化。光测量法利用能与钙离子特异性结合的荧光探针来测定细胞荧光强度的变化。而更为准确和先进的方法则是光电联合测量法，这两者相互印证、相互辅助，可以得出离子浓度变化的准确信息。光电联合测量法利用标准溶液来制作标准曲线，甚至可以测量出胞内钙离子的绝对浓度，是目前世界上测量胞内游离钙离子浓度最为权威的方法之一！ 单细胞膜片钳测定系统和离子荧光比例测量系统是两套既互相独立又协同工作的系统。细胞膜片钳系统用于测定特定生物反应和生命活动时膜电位的变化，离子荧光比例测量系统用于测量细胞钙离子浓度的变化及其绝对值。
实验原理
目前最常用的Fura-2是一种钙离子荧光指示剂，可与胞内游离钙离子特异结合，其游离（未结合）形式的Fura-2比与钙结合形式的Fura-2在更长的波长上被激发，即：结合形式的Fura-2激发波长为340nm，游离形式的Fura-2激发波长为380nm。因此通过检测两个激发波长上荧光强度的比率，就可以确定结合钙的Fura-2与未结合的Fura-2的比例，进而利用Grynkiewicz公式求出游离钙离子的浓度。 Grynkiewicz公式：[Ca2+]i＝Kd×β（R-Rmin）×（Rmax-R）。其中，Kd为Fura-2和钙离子结合的平衡解离常数，β是胞内零钙和饱和钙时在380nm的荧光强度比值，R是Ratio比值，Rmin是零钙时Ratio值，Rmax是饱和钙时的Ratio值。 Fura-2法可用于测定组织块、器官、人工培养的单层贴壁细胞、血小板等多种细胞的胞内游离钙，此检测方法定量，具有快速、灵敏等优点。
系统扩展
利用不同的荧光指示剂对不同离子进行染色以后,再利用专业的荧光光源进行激发。该系统可以扩展到测量K、Na、Mg、Cl、H等多种离子的浓度变化。
如果在该系统中增加一套Dual-View多波长分光器，并配合相应的滤色片，即可将两种不同的发射光一分为二，从而可同时得到同一样本的双波长图象。这样一来就扩展成为一套FRET荧光共振能量转移研究系统。可以方便、精确地进行CFP/YFP、GFP/RFP等的FRET测量，也能完成Fluo3、FluoRed同时装载测定。更是Ind-1测量的最佳选择。
完整的钙离子比例成像系统的构成
1. 科研级高灵敏致冷CCD：为离子成像系统的最主要部件。它的灵敏度高低、信噪比大小直接影响到实验的结果。目前主要可采用的CCD为美国Roper公司生产的CoolSNAP系列、Cascade系列等。
2. 超快波长切换装置：为荧光指示剂提供激发光源，并能使激发光在不同波长之间快速切换。目前主要采用美国Sutter公司的Lambda 10-2系列、Lambda DG-4系列以及德国TILL公司的Polychrome IV。
3. 分析软件：带有CCD、光源等周边设备软件控制模块，2、8、16、24、48位图像显示与处理功能模块，2D反卷集、3D构建、多种形态学参数及距离测量模块。同时还具有荧光强度比例成像的数据采集与处理功能。目前常用的软件有美国UIC公司的MetaMorph/Fluor 、美国 Intelligent Imaging Innovations公司的的SLIDEBOOK软件等。
4. 滤光片组：根据所需测量的不同离子选择相应的荧光染剂，然后根据所选染剂的特性选择相应的滤光片组，以获得我们所需的激发光源。目前普遍采用美国Chroma公司产品。
5. 研究级倒置荧光显微镜：可选用各大著名公司的荧光倒置显微镜。
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