微电极阵列检测细胞电生理仿真与设计  

Simulation and Design of Extracellular Recordings from Microelectrode Array

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作  者:张佳骏[1] 王庆康[1] 胡克想[1] 

机构地区:[1]上海交通大学电子信息与电气工程学院微纳电子学系微米/纳米加工技术国家级重点实验室薄膜与微细技术教育部重点实验室,上海200240

出  处:《电子器件》2015年第5期1031-1036,共6页Chinese Journal of Electron Devices

基  金:科技部国际科技合作项目(2012DFA11070)

摘  要:测量细胞电生理信号的方法-微电极阵列检测技术,是指在微电极表面首先培养可兴奋性细胞,然后进行电信号的实时监测,该方法具有检测通道数多、无损伤性、响应速度快、制备工艺简单、可长期检测等优点。借助Stern双电层模型阐述了微电极-电解液界面的电化学过程,采用电路仿真软件Multisim构建了完整的细胞-微电极等效电路来定量分析电化学过程;对于等效电路中的物理量取不同的数值进行仿真,研究它们对信号大小的影响程度并基于此给出了具体的微电极参数设计方案;设计检测电路并进行仿真,验证该电路满足检测需求。构建出完整的电生理等效电路,给出微电极阵列参数设计方案,设计出检测电路,为进一步电生理测试中的MEMS加工制造和电路研制提供了参考。A method of recording action potentials called extracellular recordings from microelectrode array in- volves culturing cells and real-time recording signal. Its advantage includes multi-channel recording, no harm to ceils, simple fabrication and long-term recording.The electrochemical process in the interface between microelec- trode and electrolyte is described by the Stern double ionization layer model.The complete equivalent electric-cir- cuit of the junction between cell and microelectrode is constructed by a circuit simulation program Muhisim to ana- lyze the whole process.The amplitude of the signal varies with inputting different value of some parameters. The rele- vant parameters of microelectrode can be decided according data process and analysis. The detecting circuit de- signed is simulated with Multisim to test if it can meet the need of extracellular recordings. These work provide ref- erence to MEMS fabrication of microelectrode and circuit card fabrication in further extracellular recordings.

关 键 词:微电极阵列 电生理测试 微电极参数设计 检测电路 

分 类 号:TP212.6[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]

 

参考文献:

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