[發明專利]一種細胞電位非接觸檢測裝置

有效

• 申請號: 202210894479.2
• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115166007B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 張麗敏;李卓航;熊朗;沈天花;王君;余時滄;閆鋒
• 申請（專利權）人: 南京大學;中國人民解放軍陸軍軍醫大學第一附屬醫院
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416;G01N27/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種細胞電位非接觸檢測裝置。該裝置包括非接觸層、PCB基底電極、信號轉接口、細胞培養皿、多通道信號處理電路系統板和上位機。在現有胞外電位傳感器的基礎上增加非接觸層，通過合理選擇非接觸層的材質及厚度，可以實現細胞外電位的非接觸式檢測。本裝置改善了細胞與電極間的耦合情況，增加了對電極尺寸、材質選擇的靈活性，簡化了電極制作，且容易替換，檢測方便。

技術領域

本發明涉及一種細胞外電位檢測裝置，尤其涉及一種細胞電位非接觸檢測裝置。

技術背景

細胞是生物體結構和功能的基本單位，對細胞電信號的測量，可以使我們了解細胞的存活情況、生存環境，是研究細胞生理特性的重要手段，也是臨床上藥物開發的重要指引。細胞外檢測通常使用微電極陣列(MEA)進行測量，這種方法具有對細胞損傷小，且可以并行輸出多個細胞電位的檢測結果等諸多優勢?；贛EA的細胞電位測量裝置一直在追求著更高的信噪比以及更高的集成度。一方面，需要在電極上粘附生物兼容性介質，增加細胞與電極之間的附著力；另一方面，MEA、信號放大及信號處理電路都更傾向于在同一塊芯片上實現其功能?，F有的MEA通常是將細胞直接培養在電極陣列表面，細胞在電極表面貼壁生長，信號通過細胞膜與金屬電極之間的耦合進入檢測系統中。但是，這種細胞和電極之間直接接觸式的檢測通常需要對電極陣列的材質、大小、間距等條件進行較為細致的考慮，對細胞和電極之間的耦合要求較高?？偟膩碚f，微電極陣列檢測方式，細胞與電極直接接觸，對電極要求很高，需要復雜地工藝保持電極地生物兼容性、細胞和電極之間附著力，且因與后端芯片集成而不易替換。為此，迫切需要一種技術，克服上述問題。

發明內容

本發明的目的在于針對現有細胞電位微電極陣列檢測裝置中，電極制作工藝復雜和不易替換的問題，提出一種細胞電位非接觸檢測裝置，其技術方案如下：

一種細胞電位非接觸檢測裝置，其特征在于，包括非接觸層、PCB基底電極、信號轉接口、細胞培養皿、多通道信號處理電路系統板和上位機；所述的非接觸層為厚度小于10μm的PDMS，通過旋涂的方式加工到PCB基底電極上；所述的PCB基底電極通過倒扣的方式與所述的細胞培養皿相連；所述的PCB基底電極為八個直徑50-200μm，中心間距100-400μm，材質為金的圓形電極，通過信號轉接口與多通道信號處理電路系統板相連；所述多通道信號處理電路系統板由高輸入阻抗傳感器、AD模塊和MCU組成，并通過MCU的串口將數據傳輸至上位機；所述上位機負責數據的顯示、處理和存儲。

進一步地，非接觸層為厚度小于10μm的PDMS，無生物毒性，通過勻膠機均勻地涂覆在PCB基底電極上，其制作步驟如下：

(1)以PCB基底電極板作為旋涂基底，采用標準清洗工藝清洗表面；

(2)將PDMS與PDMS凝固劑按10∶1的比例配置混合溶液；

(3)將混合溶液經過真空抽氣除去氣泡；

(4)將胞外電位傳感器放在勻膠機上，并將混合溶液以2000r/s的轉速旋涂至基底表面；

(5)將旋涂好的PCB基底電極放入80℃烘箱中加熱固化2h。

進一步地，PCB基底電極的八個電極可以以正方形、長方形、圓形結構排列。

進一步地，PCB八個基底電極中的一個可作為參考電極。

進一步地，所述高輸入阻抗傳感器輸入阻抗不小于100GΩ，輸入電容不超過20pF，在1Hz-1kHz帶寬內噪聲不超過1μV。

進一步地，上位機采用Qt程序進行編寫，通過串口接收來自多通道信號處理電路系統板的信號，并采用高通、低通、陷波濾波算法對信號進行實時數字降噪和濾波處理，并且進行實時顯示和存儲。