一种细胞传感器制造技术

一种细胞传感器，其特征在于，该传感器包括：　　　　一细胞膜，该细胞膜的内表面限定了一第一腔体；　　　　多个设于第一腔体内用于支撑所述细胞膜的支架；　　　　包围所述细胞膜设置的外壳，该外壳与细胞膜之间限定一第二腔体；　　　　用于检测物理量的探测元件，布置在所述第一腔体和／或第二腔体内；　　　　一空心管路，该空心管路将第一腔体与外壳的外部相连通。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传感器，更具体地说，本技术涉及利用生物功能的仿生传感器中的细胞传感器。
技术介绍
在当今社会，几乎没有任何一种科学技术的发展和应用能够离得开传感器和信号探测技术的支持。作用原理不同，功能各异的探测器作为信息感知、捕获和探测的窗口，在信号探测与信息处理系统中起着极为重要的作用。在应对越来越多且复杂的现实需求时，传感器在形式和内涵上也正发生着新的变化。迄今，像光纤传感器、电荷耦合传感器(charge couple devices CCD)、红外传感器、遥控传感器、微波传感器、超导体传感器、液晶传感器以及仿生传感器等许多新型传感器已应运而生，而它们的出现反过来又极大地推动着信息技术的更快速发展。特别是，对生物功能的模拟近年来已引起人们的广泛重视。其中仿生传感器就是其中的体现之一。目前的仿生传感器，主要采用固定化的细胞、酶或者其他生物活性物质与换能器相配合而组成传感器。该类传感器是近年来生物医学和电子学、工程学相互渗透而发展起来的一种新型的信息技术。其特点是性能好、寿命长。在仿生传感器中，比较常用的是生体模拟的传感器。按照使用的介质可以分为酶传感器、微生物传感器、细胞传感器、组织传感器等。通常情况下一个仿生传感器只能用来探测一种物理量，但在许多应用领域中，为了能够完美而准确地反映客观事物和环境，往往需要同时测量大量的物理量，多功能传感器无疑是当前传感器技术发展中一个全新的研究方向。然而迄今为止多功能细胞传感器还没有得到广泛的重视和应用，事实上生物细胞的细胞膜具有复杂的细微结构和各种独特的功能。除作为生物细胞的机械性和化学性屏障外，还具有一系列重要的功能诸如生物细胞内外的物质交换、细胞运动、细胞识别以及细胞的生长调控、免疫决定和各种表面受体形成等。细胞膜一个很重要的特征就是充当接受外界信号的传感器，使细胞能对环境变化产生适当的反应(宋今丹主编，医学细胞生物学，北京人民卫生出版社，1997)。外界的信号可以是热、力、电、磁、光、声、射线等，细胞膜对这些信号都异常敏感。因此，需要有一种细胞传感器，能够利用细胞膜对多种外界信号的敏感性，实现对多种物理量的检测。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的细胞传感器只能进行单一物理量测量的缺点和不足，提供一种细胞传感器，该细胞传感器可方便地设置多个或多种电极，以便利用细胞膜对多种外界信号的敏感性实现多种物理量的检测。为了实现上述目的，本技术的细胞传感器包括一细胞膜，该细胞膜的内表面限定了一第一腔体；多个设于第一腔体内用于支撑所述细胞膜的支架；包围所述细胞膜设置的外壳，该外壳与细胞膜之间限定一第二腔体；用于检测物理量的探测元件，布置在所述第一腔体和/或第二腔体内；一空心管路，该空心管路将第一腔体与外壳的外部相连通。所述探测元件包括布置在第一腔体内的一个或多个膜内测量电极，所述膜内测量电极的电极引线通过所述空心管路引出至外壳的外部；布置在第二腔体内和膜内测量电极配合使用的一个或多个膜外测量电极，所述膜外测量电极的电极引线通过所述空心管路引出至外壳的外部。每个膜内测量电极分别包埋在一个支架内，其一端暴露于支架的端部并紧贴所述细胞膜。所述探测元件包括布置在用于检测溶液中氧浓度的铂阴极和银阳极，所述铂阴极和银阳极的电极引线通过所述空心管路引出至外壳的外部。所述铂阴极包埋在支架内，其一端暴露于支架的端部并紧贴所述细胞膜，所述银阳极缠绕在该支架外表面。所述探测元件包括布置在第一腔体内的光纤束，该光纤束的受光面正对所述细胞膜；所述光纤束包括混合在一起的发射光纤束和接受光纤束；所述光纤束的一端通过所述空心管路引出至外壳的外部。所述光纤束包埋在一个支架内，该光纤束的受光面暴露于该支架的端部。本技术的细胞传感器还包括一个用于向所述第一腔体内注入和排出溶液的进/排液管，该进/排液管位于所述空心管路内部；还包括一个用于向所述第二腔体内注入和排出溶液的进出口，第二腔体通过该进出口与所述外壳的外部相连通。所述细胞膜为人工细胞膜或天然细胞膜。所述细胞膜带有多个褶皱结构的延伸表面。本技术的细胞传感器只使用一个细胞膜，其结构适于设置多个或多种探测元件，利用细胞膜对多种外界信号的敏感性实现多种物理量的测量，从而实现传感器的多种功能。例如在本技术的一个实施例中，它可同时实现对温度、压力、电场强度、氧及各种离子浓度的测量。本技术的细胞传感器能达到高效、快速的测量，而且可靠性高、寿命长、结构简单、成本低。附图说明图1是本技术提供的细胞传感器带部分剖面的结构示意图；图2是图1所示细胞传感器的A-A剖面图；图3是图1所示细胞传感器的B-B剖面图；图4是本技术的细胞传感器的另一个实施例的带部分剖面的结构示意图。图面说明空心管路1 细胞膜2 测电场电极3 测温电极4银阳极5 铂阴极6 光纤束7 膜外测量电极8支架10 备用电极11 测离子浓度电极12电极引线14接收光纤束15发射光纤束16延伸表面17 第一腔体18进/排液管19 外壳20 第二腔体21 进出口2具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细描述。图1是本技术提供的细胞传感器的结构示意图。用作传感器敏感元件的细胞膜2呈球壳状，该细胞膜2包围了一个第一腔体18，细胞膜2可以选用由乙基乙烯和环氧乙烷制得的人工细胞膜，也可以选择其他类型的人工薄膜如聚四氟乙烯透气膜，还可以是真实的细胞膜，例如鸡蛋膜等。外壳20为比细胞膜直径稍大的球状壳体，是由塑料或橡胶等弹性材料制成的空腔壳体或多孔壳体。细胞膜2和外壳20之间限定了一个第二腔体21。图1所示的传感器的直径可以从几个微米到几个厘米，其中的细胞膜2的厚度可在1μm～1cm之间。细胞膜2和外壳20之间的位置关系在本具体实施方式中是通过细胞膜2和外壳20分别连接到空心管路1来确定的，这将在后文中详细说明，但是应该理解，细胞膜2和外壳20之间的位置可以通过其它任何适合的方式来确定。虽然在图1中细胞膜2和外壳20都采用的球状空腔体，但是其他例如空腔长方体、空腔圆柱体或者其他规则和不规则形状的空腔体也是适用于本技术的。在图1中，多个对称分布的支架10设于细胞膜2内部，用于支撑细胞膜2并将细胞膜2的形状固定为球形。但是在实际应用中，多个支架10的个数和分布均可根据需要灵活设置，也可根据需要将细胞膜2固定为圆柱、长方体或其他所需要的形状。支架10由绝缘材料例如塑料、橡胶和合成材料等制作。本技术的细胞传感器利用细胞膜2对外界信号的敏感性来实现对物理量的探测，用于探测物理量的探测元件根据需要布置在第一腔体18或第二腔体21内，或者同时在第一腔体18和第二腔体21布置所需要的探测元件。在图1和图2中，本技术的传感器包括多种探测元件，这些探测元件包括布置在细胞膜2内的第一腔体18内的膜内测量电极用于检测温度测温电极4、用于检测电场强度的测电场电极3、用于检测溶液中离子浓度的测离子浓度电极12。为了和前述的膜内测量电极3、4和12配合使用，在细胞膜2外还相应设有膜外测量电极8。膜外测量电极8可只有一个，也可设多个以便同时和多个膜内测量电极配合使用。如图1和图2所示，膜内测量电极3、4和12可以分别包埋在不同的支架10内，电极的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘静，吕永钢，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：