[發明專利]微電極放大器回零電路及其實現快速回零的方法

有效

• 申請號: 201810630793.3
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN109060914B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 周志明
• 申請（專利權）人: 成都泰盟軟件有限公司
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

微電極放大器回零電路及其實現快速回零的方法，包括信號跟隨器，用于對輸入的微電極信號進行阻抗變換；加法器，將信號跟隨器的輸出信號與數模轉換器的輸出信號相加，并輸出回零的微電極電位信號；數模轉換器，將處理器輸出的數字回零補償值轉換成模擬量；處理器，根據加法器的輸出，計算回零補償值；模數轉換器，將加法器輸出的模擬信號轉換成數字信號至處理器。避免回零過程程序進入死循環，使電平信號的直流成分經過加法器消除，實現快速回零，提高測試結果的準確性。

技術領域

本發明屬于儀器儀表技術領域，尤其涉及微電極放大器回零電路及其實現快速回零的方法。

背景技術

隨著生命科學技術的發展，人們對腦細胞、心肌細胞等各類細胞組織的研究日益廣泛，這就需要能插入生物細胞內的微電極對細胞內的信號進行采樣。

微電極是指尖端很細的電極探針。它可以用于胞內測量，也可以用于胞外測量。對于細胞內測量，通常采用玻璃微電極，內部灌注鹽溶液（如飽和的KCL或NaCL），與電極夾持器的金屬接觸點之間構成鹽橋，從而構成電路的一部分。玻璃微電極尖端用特制儀器拉制得非常細（直徑一般不超過1μm），這樣細的針尖刺入植物細胞膜后，質膜很快就能夠在針尖刺入處愈合，從而避免細胞膜受到破壞，且容易獲得一個比較穩定的膜電勢差。

最簡單的玻璃微電極可用來測量細胞膜內外的電勢差。這時需要兩個電極，一個是測量電極（該測量電極的電阻簡稱“極阻”），尖端細小，插入細胞內，另一個是參比電極，尖端稍大，安放在細胞外。兩電極間的電勢差由靜電計測量，經放大器放大后由記錄儀記錄。

由于其功能上的復雜性，因此此類的品的系統結構復雜，操作復雜，且性能不穩定，生產工藝繁多且對電子器件的要求高價格高，存在較大由于電子器件的誤及溫漂引入的測量誤差。

由于外部干擾的存在，會造成二分法求解的過程會進入到死循環分支，造成程序假死的情況。極阻測試激勵高波與低波非對稱，未回零的極阻激勵測試波將會影響測試結果的準確性。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出微電極放大器回零電路及其實現快速回零的方法。

微電極放大器回零電路，包括：信號跟隨器，用于對輸入的微電極信號進行阻抗變換；加法器，將信號跟隨器的輸出信號與數模轉換器的輸出信號相加，并輸出回零的微電極電位信號；數模轉換器，將處理器輸出的數字回零補償值轉換成模擬量；處理器，根據加法器的輸出，計算回零補償值；模數轉換器，將加法器輸出的模擬信號轉換成數字信號至處理器。

進一步的，還包括信號調理器A，所述信號調理器A的輸入與數模轉換器的輸出連接，信號調理器A的輸出與加法器的一個輸入連接。

進一步的，還包括信號調理器B，所述信號調理器B的輸入與加法器的輸出連接，信號調理器B的輸出與處理器的一個輸入端口連接。

進一步的，所述處理器為微控制單元MCU或數字信號處理器DSP。

進一步的，還包括異常計數器，用于控制回零補償次數。

6.基于所述微電極放大器回零電路的實現快速回零的方法，包括以下步驟：

S1：初始化回零補償最大值、初始化回零補償最小值；

S2：初始化異常計數器值；

S3：計算回零補償最大值與回零補償最小值的均值，

S4：均值作為回零補償值與輸入信號在加法器中合成后回零輸出；

S5：處理器延時，通過數模轉換器采樣獲取回零補償后的回零輸出信號；

S6：判斷回零輸出信號是否低于零電平值，若是則更新回零補償最小值為當前回零補償值；若否則更新回零補償最大值為當前回零補償值；