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专利号: 2021108250876
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种测量生物细胞电特性的光诱导电极扫描显微方法,其特征在于,使用的显微镜结构如下,所述显微镜包括:位移平台(1),投影装置(2),第一正透镜(3),第二正透镜(4),物镜(5),光敏芯片(6),光学显微镜(7),CCD(8),计算机(9);光敏芯片(6)安装于所述位移平台(1)上;

位移平台(1),包括:微米位移台和纳米位移台,用于对光敏芯片(6)进行三维调节,X和Y方向用于水平调节光敏芯片位置,实现光诱导电极扫描模式,Z方向用于竖直调节光敏芯片位置以调节成像焦距,使细胞成像于计算机(9)的显示器上;

投影装置(2)、第一正透镜(3)、第二正透镜(4)和物镜(5),用于将设计好的光图案投影到光敏芯片(6)上,通过调节投影装置(2)、第一正透镜(3)和第二正透镜(4)之间的距离改变光图案尺寸;

光敏芯片(6),光敏层的被照射区域产生光生载流子使电导率增加,从而在芯片上产生由光图案定义的光诱导电极;

光学显微镜(7)和CCD(8),用于获取光图案和细胞图像;

计算机(9)带有信号放大器和数据采集卡,用于实时观测光图案和细胞图像,同时作为外部采集设备进行细胞电信号的采集与处理;

所述方法包括如下步骤:提取1‑3天新生大鼠的心肌细胞,培养在光敏芯片(6)培养皿中;投影装置(2)将设计好的光图案进行投影,光图案经过第一正透镜(3)、第二正透镜(4)的汇聚和物镜(5)的缩放后照射到光敏芯片(6)上;通过光学显微镜(7)、CCD(8)和计算机(9)观察贴壁心肌细胞和光图案并将光图案移动至待测心肌细胞下方;计算机(9)同时也作为外部采集设备,实时采集心肌细胞的电特性;

利用投影装置(2)进行图案移动从而直接调整光图案的投影位置,对芯片进行X和Y方向扫描,或者利用位移平台(1)精细调节光敏芯片(6)在X和Y方向的位置以间接实现光图案的移动,从而实现光诱导电极扫描模式;实时观察计算机(9)采集软件的示数,当出现最强的周期性电压信号时,分别记录X和Y方向的坐标,此坐标即为心肌细胞位置,进而实现在二维平面上的贴壁心肌细胞定位。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:所述光敏芯片(6)从上到下依次由本征氢化非晶硅光敏层(11)、n型掺杂氢化非晶硅层(12),氧化铟锡导电层(13)和玻璃基底(14)组成;其中,本征氢化非晶硅光敏层(11)的厚度为100nm‑1000nm,n型掺杂氢化非晶硅层(12)的厚度为20nm–100nm,氧化铟锡导电层(13)的厚度为20nm–200nm;本征氢化非晶硅光敏层(11)是光生载流子的产生区,具有光电转化作用,n型掺杂氢化非晶硅层(12)能够降低本征氢化非晶硅光敏层(11)和氧化铟锡导电层(13)之间的接触电阻。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:投影装置(2)将设计好的光图案投影,依次经过第一正透镜(3)、第二正透镜(4)的汇聚、物镜(5)的缩放照射到光敏芯片(6)上。

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的投影装置(2),也可以用以下方法实现:1)两光束激光干涉产生的微米或纳米条纹扫描,2)激光振镜控制光点扫描,或3)空间光调制器结合光敏芯片成像扫描。

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将导线一端连接光敏芯片(6)的氧化铟锡导电层(13)作为测量电极,另一端接外部采集设备计算机(9),参考电极置于细胞上方。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,对于贴壁细胞上表面和悬浮细胞产生的电信号,可以通过扫描过程中的信号序列分析计算获得其空间位置,进而实现在三维空间上的心肌细胞定位。