基于微电极的细胞电信号采集与处理

发布时间：2017-06-23 03:10

  本文关键词：基于微电极的细胞电信号采集与处理，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：20世纪以来,研究范围涉足到分子水平,细胞培养技术和半导体微细加工技术得到了相应的发展,这也促进了科学家们对细胞的各种生理特性,特别是电生理特性的研究。目前,以活体细胞为敏感元件的细胞传感器俨然成为一大研究热点。本文以微电子技术、细胞培养技术、信号检测技术为基础,设计了一种可用于心肌细胞电信号采集的多通道微弱信号检测系统。详细分析、研究了目前使用的细胞电生理特性检测方法,通过分析比较,确定使用微电极阵列进行心肌细胞动作电位信号的提取。完成了以下工作:1.针对课题需要设计了尺寸在微米级别的电极阵列,对电极圆盘进行电镀金处理,以降低电极阻抗,同时针对电极表面疏水性质,采用在氧气条件下对微电极阵列芯片表面进行等离子体处理,从而改善电极特性,促进细胞在电极表面良好生长。2.针对心肌细胞动作电位的幅频特性,设计了微弱电信号检测和采集系统。通过多通道前置放大滤波电路对采集的微弱信号进行初级放大,并滤除基线漂移和高频噪声。由基于LabVIEW的上位机采集程序进行数据采集,并完成对信号的显示与存储。3.经Matlab的信号降噪程序处理,提高了信噪比,完成了信号特征提取工作,在一定程度上反应了细胞的状态。
【关键词】：微电极阵列 心肌细胞 信号检测 信号处理
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274.2;TN911.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 研究目的及意义11-12
• 1.4 主要研究内容12-13
• 第2章 心肌细胞电生理特性及检测方法13-20
• 2.1 心肌细胞13-16
• 2.1.1 心肌细胞分类13
• 2.1.2 原代心肌细胞培养13-14
• 2.1.3 细胞与基底黏附过程14
• 2.1.4 心肌细胞电位产生机制14-16
• 2.2 细胞电信号检测方法16-17
• 2.2.1 膜片钳技术16
• 2.2.2 场效应管阵列16-17
• 2.2.3 微电极阵列17
• 2.3 细胞电信号测量原理17-19
• 2.3.1 细胞与电极间信号传导机制17-18
• 2.3.2 细胞-微电极阵列界面耦合模型18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第3章 微电极阵列设计与制备20-26
• 3.1 微电极阵列设计20-21
• 3.2 微电极阵列制备21-22
• 3.3 微电极阵列表面处理22-23
• 3.4 芯片封装23-24
• 3.5 传感器芯片接口24-25
• 3.6 本章小结25-26
• 第4章 信号采集系统设计与实现26-33
• 4.1 信号采集系统设计方案26-27
• 4.2 信号采集系统硬件设计27-29
• 4.2.1 放大滤波电路27-28
• 4.2.2 PCB版图设计28-29
• 4.3 基于LabVIEW的信号采集系统软件设计29-30
• 4.4 基于Matlab的后续信号处理30-32
• 4.4.1 快速傅里叶变换30-31
• 4.4.2 小波去噪31-32
• 4.5 本章小结32-33
• 第5章 实验结果及分析33-41
• 5.1 实验准备33
• 5.2 实验结果33-39
• 5.2.1 电极形貌33
• 5.2.2 电极电学特性33-34
• 5.2.3 电极表面亲水性验证34-35
• 5.2.4 心肌细胞形貌35-36
• 5.2.5 心肌细胞胞外电位特性36-39
• 5.3 结果分析39-40
• 5.4 本章小结40-41
• 第6章 总结与展望41-43
• 6.1 总结41
• 6.2 展望41-43
• 参考文献43-45
• 作者简介及科研成果45-46
• 致谢46

  本文关键词：基于微电极的细胞电信号采集与处理，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：473808