一种心肌细胞兴奋收缩耦联的传感检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及传感检测技术，旨在提供一种心肌细胞兴奋收缩耦联的传感检测方法及系统。该系统包括多模态微电极阵列器件、机械搏动调理模块、电生理信号调理模块、高速并行数据采集模块；机械搏动调理模块包括电阻抗驱动模块和电阻抗放大模块，前者与多模态微电极阵列器件的参考电极之间电连接，后者分别与高速并行数据采集模块和多模态微电极阵列器件基底上的电极之间电连接；电生理信号调理模块与高速并行数据采集模块之间电连接，高速并行数据采集模块通过信号线连接计算机终端。本发明专利技术利用多模态微电极阵列通过检测一体化电

【技术实现步骤摘要】
一种心肌细胞兴奋收缩耦联的传感检测方法及系统


[0001]本专利技术涉及传感检测技术，特别涉及一种心肌细胞兴奋收缩耦联的传感检测方法及系统。

技术介绍

[0002]新药的开发是一个低效率和耗时的过程，整个过程一般需要12
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15年，成本超过10亿美元。在美国，约30％的候选药物由于心血管安全原因未能通过临床前和早期临床阶段的评估。药物的心脏毒性会引起心功能障碍，严重者可引起心脏骤停。此外，低效率和低效的药物筛选工具增加了药物研发的时间和成本。因此，研究人员开发了更多的临床前心脏安全模型和技术来改善药物筛选。其中，基于心肌细胞的模型越来越多地通过测量心肌细胞的电学和力学特性来研究药物的潜在机制或毒性。
[0003]在细胞水平上电活动的探测是了解细胞过程的关键。膜片钳技术是数十年来研究细胞电生理学的金标准技术，它通过形成高密封并打破细胞膜来测量心肌细胞高质量的动作电位。然而，有创的膜片钳技术一般记录时间只有几个小时，且复杂的操作使得同时记录多个细胞变得困难。另一方面，心肌细胞力学特性的研究被用来评估动作电位后的收缩状态。C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态微电极阵列器件，其特征在于，包括由上至下依次布置的参考电极、塑料盖、玻璃环、多模态微电极阵列芯片和PCB适配器，多模态微电极阵列芯片固定在PCB适配器表面的中心位置；玻璃环固定在多模态微电极阵列芯片上，其径向尺寸与多模态微电极阵列芯片适配能够覆盖后者；塑料盖覆于玻璃环上，参考电极固定于塑料盖上且其末端伸入玻璃环中；所述多模态微电极阵列芯片是以玻璃板为基底，在基底上沿周向均匀地布置若干根由四周向中心延伸的电极，各电极彼此之间绝缘；在PCB适配器的表面由四周向中心延伸布置了若干根微带线，其数量与芯片电极的数量相同，各微带线的一端与芯片电极一一对应相连，另一端与PCB适配器的插脚一一对应电连接；所述参考电极通过排针与PCB适配器的插脚电连接。2.根据权利要求1所述的多模态微电极阵列器件，其特征在于，所述多模态微电极阵列芯片的基底是正方形或圆形的玻璃板。3.根据权利要求1所述的多模态微电极阵列器件，其特征在于，所述多模态微电极阵列芯片的面积在324～576mm2之间，电极直径为5～15μm，数量为24～60根；电极有效区域的直径为5～15μm，相邻电极间距为200～500μm。4.根据权利要求1所述的多模态微电极阵列器件，其特征在于，所述多模态微电极阵列芯片通过聚二甲基硅氧烷固定在PCB适配器表面，所述玻璃环通过聚二甲基硅氧烷固定在多模态微电极阵列芯片上。5.一种心肌细胞兴奋收缩耦联的传感检测系统，其特征在于，包括权利要求1中所述的多模态微电极阵列器件，以及机械搏动调理模块、电生理信号调理模块、高速并行数据采集模块和信号处理软件功能模块；其中，高速并行数据采集模块包括模数转换器ADC和基于现场可编程逻辑门阵列FPGA的微控制器；机械搏动调理模块包括电阻抗驱动模块和电阻抗放大模块，前者与多模态微电极阵列器件的参考电极之间电连接，后者分别与高速并行数据采集模块和多模态微电极阵列器件基底上的电极之间电连接；用于测量心肌细胞在设定检测频率下的阻抗变化，获得心肌细胞的机械搏动信号；电生理信号调理模块与高速并行数据采集模块之间电连接，用于对心肌细胞出现自发搏动后产生的电生理信号进行信号放大、滤波处理，并通过高...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宁，魏鑫伟，邹瞿超，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：