[發(fā)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(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010109074.4
• 申請日: 2020-04-09
• 公開（公告）號: CN111289819B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了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(tǒng)，包括上位機、PCB基底、固定在PCB基底上的空心鉑納米管陣列傳感器、傳感器電信號調理電路、電穿孔信號輸出線和信號采集卡。所述空心鉑納米管陣列傳感器包括PCB板、工作電極和參考電極，工作電極與傳感器電信號調理電路的輸入端相連；參考電極接地。工作電極和參考電極上固定一筒體作為細胞培養(yǎng)腔。微電極由PET膜和生長在PET膜上的直徑0.4?1μm、長度0.5?2μm的空心鉑納米管陣列組成。本發(fā)明系統(tǒng)采用微創(chuàng)式電穿孔方法在記錄心肌細胞胞內電信號的同時，確保心肌細胞基本活性不受影響，采用非標記信號記錄的方法，實現(xiàn)自動化地對心肌細胞的胞內電信號進行長時記錄。

技術領域

本發(fā)明涉及一種自動化的心肌細胞胞內電信號記錄裝置，尤其涉及一種能開展心肌電穿孔與胞內電信號一體化記錄調控系統(tǒng)。

背景技術

心肌細胞是心臟的基本單元，能節(jié)律性地產(chǎn)生動作電位，進而產(chǎn)生機械收縮，這些都是心臟泵血的基本生物學機能，因此，心肌細胞電生理研究在心臟病學領域起到至關重要的作用。目前，膜片鉗技術是常用的心肌細胞胞內動作電位信號的記錄方法，雖然這種技術能有效的記錄到標準的動作電位信號，然而它的侵入式檢測原理對心肌細胞有較大的損傷，不能開展長時的心肌細胞胞內電生理研究。而基于微電極陣列的心肌細胞胞外電信號記錄，可以非侵入式地長時記錄到胞外電信號，這些信號可以一定程度反映心肌細胞的電生理狀態(tài)，然而，基于微電極陣列記錄的胞外電信號是一種變形的動作電位，這成為深入研究心肌細胞胞內電生理的阻礙。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術無法長時穩(wěn)定記錄心肌細胞胞內電信號的問題，開發(fā)了基于導電納米針管陣列的心肌電穿孔與胞內電信號一體化記錄調控系統(tǒng)，采用微創(chuàng)式電穿孔方法與非標記信號記錄的方法，自動化地對心肌細胞的胞內電信號進行長時記錄。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

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(tǒng)，包括上位機、PCB基底、固定在PCB基底上的空心鉑納米管陣列傳感器、傳感器電信號調理電路、電穿孔信號輸出線和信號采集卡。

所述空心鉑納米管陣列傳感器包括PCB板、工作電極和參考電極，工作電極的電極端長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。工作電極與傳感器電信號調理電路的輸入端相連；參考電極接地。工作電極和參考電極通過連接端固定在PCB板上。工作電極和參考電極上固定一筒體作為細胞培養(yǎng)腔。

所述工作電極和參考電極均由PET膜和生長在PET膜上的直徑0.4-1μm、長度0.5-2μm的空心鉑納米管陣列組成。

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測試得到的數(shù)據(jù)。

傳感器電信號調理電路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(lián)后與電容C7并聯(lián)；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。電穿孔信號輸出線與信號采集卡的模擬輸出模塊相連。

進一步地，所述工作電極、參考電極為多個，所述多個工作電極、參考電極呈中心對稱分布，所有工作電極與參考電極的距離均不大于1mm。

進一步地，所述空心鉑納米管陣列傳感器上設置有排針，PCB基底上設置有相對應的插孔，排針與對應的工作電極、參考電極相連，插孔與傳感器電信號調理電路相連。

進一步地，所述工作電極、參考電極由以下步驟制得：