[發明專利]心肌細胞電穿孔測量胞內電信號的一體化記錄調控系統

有效

• 申請號: 202010109074.4
• 申請日: 2020-04-09
• 公開（公告）號: CN111289819B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 胡寧;夏其堅;方佳如;謝曦;陳惠娟;黎洪波;楊成端;楊成
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01N27/00;B82Y15/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

1.一種心肌細胞電穿孔測量胞內電信號的一體化記錄調控系統，其特征在于，包括上位機、PCB基底(15)、固定在PCB基底(15)上的空心鉑納米管陣列傳感器(10)、傳感器電信號調理電路(11)、電穿孔信號輸出線(18)和信號采集卡；

所述空心鉑納米管陣列傳感器(10)包括PCB板(3)、工作電極(1)和參考電極(2)，工作電極(1)的電極端長6.5mm，寬度為20-100μm，連接端長度為5mm，寬度為2mm；參考電極(2)的電極端長4.5mm，寬度為20-100μm，連接端長度為8mm，寬度為2mm；工作電極(1)與傳感器電信號調理電路(11)的輸入端相連；參考電極(2)接地；工作電極(1)和參考電極(2)通過連接端固定在PCB板(3)上；工作電極(1)和參考電極(2)上固定一筒體作為細胞培養腔(5)；

所述工作電極(1)和參考電極(2)均由PET膜(6)和生長在PET膜(6)上的直徑0.4-1μm、長度0.5-2μm的空心鉑納米管陣列(7)組成；

所述上位機用于控制電穿孔信號輸出、顯示和記錄空心鉑納米管陣列傳感器(10)測試得到的數據；

傳感器電信號調理電路(11)由依次連接的第一級放大電路、低通濾波器、RC隔直流電路和第二級放大電路組成，所述第一級放大電路和第二級放大電路均為同相比例放大器；RC隔直流電路由10μF電容C7和阻值均為30kΩ的電阻R16、電阻R17構成，電阻R16、電阻R17串聯后與電容C7并聯；電容C7的兩端分別與低通濾波器的輸出端、第二級放大電路的輸入端相連；第二級放大電路的輸出端與信號采集卡相連，信號采集卡的信號輸出端與上位機的輸入端相連；電穿孔信號輸出線(18)與信號采集卡的模擬輸出模塊相連。

2.根據權利要求1所述心肌細胞電穿孔測量胞內電信號的一體化記錄調控系統，其特征在于，所述工作電極(1)、參考電極(2)為多個，所述多個工作電極(1)、參考電極(2)呈中心對稱分布，所有工作電極(1)與參考電極(2)的距離均不大于1mm。

3.根據權利要求1所述心肌細胞電穿孔測量胞內電信號的一體化記錄調控系統，其特征在于，所述空心鉑納米管陣列傳感器(10)上設置有排針(4)，PCB基底(15)上設置有相對應的插孔(9)，排針(4)與對應的工作電極(1)、參考電極(2)相連，插孔(9)與傳感器電信號調理電路(11)相連。

4.根據權利要求1所述心肌細胞電穿孔測量胞內電信號的一體化記錄調控系統，其特征在于，所述工作電極(1)、參考電極(2)由以下步驟制得：

(1)光刻獲得工作電極(1)、參考電極(2)的圖案：以孔徑為450nm的PET膜作為絕緣基底，采用光刻制備工作電極(1)的電極端長6.5mm，寬度為20-100μm，連接端長度為5mm，寬度為2mm；參考電極(2)的電極端長4.5mm，寬度為20-100μm，連接端長度為8mm，寬度為2mm的電極排布圖案，獲得圖案化的PET膜；

(2)鍍電極：在步驟(1)中獲得的圖案化的PET膜上磁控濺射30nm金或鉑，去除電極排布圖案外的金或鉑得到導電的PET膜；

(3)制備空心鉑納米管陣列：以PET膜鍍金屬面接觸銅片為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極，鉑絲為對電極，以含有1wt％氯鉑酸、0.5M鹽酸的電解液在恒電流工作模式下電沉積200s，在導電的PET膜的孔壁形成空心鉑納米管狀結構；再利用O₂等離子體刻蝕掉PET膜上未濺射金屬面上部分PET，露出直徑0.4-1μm、長度0.5-2μm的電極排布空心鉑納米管陣列。

5.根據權利要求1所述心肌細胞電穿孔測量胞內電信號的一體化記錄調控系統，其特征在于，第一級放大電路還包括一電容，電容設于同相比例放大器中的運放的反向輸入端與輸出端之間；低通濾波器是由低噪聲運放U2A、1nF～100nF的電容C5、電容C6和阻值為1k～50k的電阻R12、電阻R13、電阻R15、電阻R20和電阻R21組成的Sallen-Key低通濾波器。