[發(fā)明專利]電興奮型細胞高通量胞內(nèi)外電生理與機械搏動活性同步檢測裝置與方法

有效

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• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114292749B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 陳惠琄;肖鴻波;謝曦;劉錚杰
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C12M3/00
• 分類號: C12M3/00;C12M1/42;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/00
• 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)明公開了一種電興奮型細胞高通量胞內(nèi)外電生理與機械搏動活性同步檢測裝置與方法，該裝置包括電興奮型細胞傳感檢測多電極芯片、細胞阻抗測量模塊、細胞電信號放大模塊、并行采集模塊和上位機；本發(fā)明可以在一臺儀器上實現(xiàn)電興奮型細胞的電信號與機械搏動信號的同步活性檢測，避免了現(xiàn)有儀器不能整合，需要在兩種儀器上分別進行細胞電信號的檢測和細胞機械搏動信號的檢測，兩種信號的檢測不是同步進行，無法相互對應、對比分析，只能以單一參數(shù)表征電興奮細胞的活性和生理狀態(tài)。本發(fā)明裝置使電興奮型細胞活性檢測系統(tǒng)同時具備電信號檢測與機械搏動檢測一體化的檢測功能，同步獲得兩種體現(xiàn)細胞活性的信號信息，有利于獲取完整的細胞活性信息。

技術領域

本發(fā)明涉及一種電興奮型細胞活性檢測技術，具體涉及一種電興奮型細胞的胞內(nèi)電生理與機械搏動活性同步檢測的裝置與方法。

背景技術

目前，傳統(tǒng)的細胞活性檢測多采用化學染色法或熒光染色法，但這些侵入式方法，會在檢測細胞活性的同時破壞細胞的生理結構，只能得到單一時間點的細胞活性信息。相對于傳統(tǒng)的細胞檢測方法，細胞傳感檢測技術具有方便、快捷、高效等特點。其中主要的細胞檢測技術如細胞胞內(nèi)電生理檢測與細胞阻抗檢測都可實現(xiàn)長時、無損監(jiān)測細胞活性狀態(tài)，但兩者只能以單一參數(shù)反映細胞的活性狀態(tài)，不能全面地體現(xiàn)電興奮型細胞的活性與生理狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，開發(fā)一種基于細胞傳感檢測技術、LabVIEW的上位機軟件與基于放大器芯片實現(xiàn)的電興奮型細胞高通量胞內(nèi)電生理與機械搏動活性同步檢測的裝置，實現(xiàn)了電興奮型細胞的胞內(nèi)電生理與機械搏動活性的同步檢測，由電興奮型細胞傳感檢測多電極芯片同步檢測電興奮型細胞的電信號與阻抗值，有利于提高電興奮型細胞的活性檢測性能，有利于獲取更準確的電興奮型細胞的活性信息并進一步評價分析電興奮型細胞的生理狀態(tài)。

本發(fā)明所采用的技術方案是：

一種電興奮型細胞高通量胞內(nèi)外電生理與機械搏動活性同步檢測裝置，包括電興奮型細胞傳感檢測多電極芯片、細胞阻抗測量模塊、細胞電信號放大模塊、并行采集模塊和上位機；其中，所述電興奮型細胞傳感檢測多電極芯片由叉指電極與微電極陣列組成，細胞阻抗測量模塊包括激勵信號電路和阻抗檢測電路、細胞電信號放大模塊包括脈沖信號電路和電生理信號檢測電路。

所述激勵信號電路輸出端與叉指電極中的對電極連接，用于產(chǎn)生激勵信號并通過叉指電極中的對電極施加于細胞；

所述阻抗檢測電路的輸入端與叉指電極中的工作電極連接，用于檢測細胞在激勵信號下的響應電流，實現(xiàn)對電興奮型細胞的機械搏動活性檢測；

所述脈沖信號電路的輸出端與微電極陣列連接，用于產(chǎn)生脈沖信號并通過微電極陣列施加于細胞。

所述電生理信號檢測電路的輸入端與微電極陣列連接，用于檢測電興奮型細胞的胞內(nèi)和/或胞外的電信號。

所述阻抗檢測電路的輸出端、電生理信號檢測電路的輸出端與并行采集模塊的輸入端連接，并行采集模塊的輸出端與上位機的輸入端連接，激勵信號電路、脈沖信號電路的控制端與上位機的輸出端連接，上位機用于控制阻抗測量的激勵信號、脈沖信號的產(chǎn)生，顯示和存儲經(jīng)并行采集模塊處理后的電信號與響應電流。

進一步地，所述激勵信號電路包括依次連接的DDS芯片、電容、無源電阻衰減網(wǎng)絡和電壓跟隨器，其中DDS芯片產(chǎn)生原始信號后，經(jīng)過電容去直流，隨后通過無源電阻衰減網(wǎng)絡實現(xiàn)原始信號的衰減，最后經(jīng)電壓跟隨器產(chǎn)生激勵信號。

進一步地，所述阻抗檢測電路包括依次連接的跨阻放大電路和高通濾波電路，跨阻放大電路用于放大通過叉指電極中的工作電極獲取的細胞在激勵信號下的響應電流，高通濾波電路用于濾除放大后響應電流信號中跨阻放大電路所造成的基線漂移與低頻噪聲。