專利名稱：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為和狀態(tài)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分析細(xì)胞生理的領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為和狀態(tài)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
生物電子學(xué)是正在快速發(fā)展的一個(gè)涉及生物材料和電子裝置的交叉研究領(lǐng)域。生物電子學(xué)已成功應(yīng)用于細(xì)胞和生物分子的分析和檢測(cè)。一種生物電子學(xué)的應(yīng)用是監(jiān)測(cè)培養(yǎng)在微電極上的細(xì)胞的行為和形態(tài)的改變。在題為“基于阻抗的檢測(cè)裝置和方法”的發(fā)明專利中，公開了一種檢測(cè)微電極表面的細(xì)胞或分子的裝置。通過(guò)測(cè)量由細(xì)胞或分子導(dǎo)致的電極間的阻抗的改變來(lái)檢測(cè)細(xì)胞或分子。然而，一方面，這種裝置以及類似的裝置依賴于微電極的優(yōu)化設(shè)計(jì)，如電極的尺寸和形狀，因此在它的或類似的其它的實(shí)施方式中，細(xì)胞數(shù)量的檢測(cè)下限達(dá)到該技術(shù)的極限，如不能檢測(cè)到幾十個(gè)細(xì)胞以下；另一方面，細(xì)胞在微電極表面的分布情況限制了使用該類裝置和方法檢測(cè)的一致性和重復(fù)性。細(xì)胞代謝水平，尤其是細(xì)胞代謝氫離子，可以反映樣品細(xì)胞的活性。一些調(diào)節(jié)物， 例如細(xì)胞毒素和藥物等的刺激引起細(xì)胞活性的改變，通過(guò)對(duì)細(xì)胞代謝氫離子的檢測(cè)，可以有效評(píng)價(jià)這種改變。已有可以檢測(cè)細(xì)胞氫離子代謝的裝置和方法包括膜片鉗法，安培計(jì)法， 膜電容法等，其中一些技術(shù)已經(jīng)商業(yè)化，另一些方法正在朝著商業(yè)化發(fā)展。然而，這些方法一方面，對(duì)細(xì)胞采取有損傷地測(cè)量；另一方面，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)和操作手法要求高，難以小型化和集成化。結(jié)合細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子的檢測(cè)能夠從多個(gè)方面反映細(xì)胞狀態(tài)以及調(diào)節(jié)物對(duì)細(xì)胞行為和狀態(tài)的改變。目前還沒有能在一個(gè)測(cè)量腔內(nèi)，利用單獨(dú)一種傳感器芯片可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為和狀態(tài)的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為和狀態(tài)的裝置和方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為和狀態(tài)的裝置，它包括第一微量注射泵、第二微量注射泵、第一注射器、第二注射器、塑料Y型接頭管、加熱片、傳感器檢測(cè)單元和檢測(cè)儀器等；其中，第一注射器固定在第一微量注射泵上；第二注射器固定在第二微量注射泵上；第一注射器、 第二注射器和傳感器檢測(cè)單元分別通過(guò)第一醫(yī)用軟管、第二醫(yī)用軟管和第三醫(yī)用軟管與塑料Y型接頭管相連；加熱片包覆在第三醫(yī)用軟管外；傳感器檢測(cè)單元通過(guò)第一信號(hào)連接線、 第二信號(hào)連接線、第三信號(hào)連接線和第四信號(hào)連接線與檢測(cè)儀器相連；檢測(cè)儀器通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線與第一微量注射泵相連，通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線與第二微量注射泵相連。進(jìn)一步地，所述傳感器檢測(cè)單元包括進(jìn)樣軟管、出樣軟管、鉬絲電極、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋、0型硅橡膠密封墊圈、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體、光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片、芯片電路板底座、LED固定腔體、LED、LED電路板底座和傳感器固定底座等；其中，所述進(jìn)樣軟管、出樣軟管和鉬絲電極的一端均插入細(xì)胞培養(yǎng)腔體上蓋并由無(wú)毒的環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑固定；進(jìn)樣軟管的另一端與第三醫(yī)用軟管相連，鉬絲電極的另一端通過(guò)第一信號(hào)連接線與檢測(cè)儀器相連； 細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體、光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片、芯片電路板底座、LED電路板底座和傳感器固定底座從上至下固定在一起；0型硅橡膠密封墊圈置于細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體的中心通孔內(nèi)，由細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋緊壓到光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片上表面；光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片由含銀導(dǎo)電膠固定在芯片電路板底座上；芯片電路板底座的傳感器響應(yīng)信號(hào)輸出插針通過(guò)第二信號(hào)連接線與檢測(cè)儀器相連；LED焊接在LED電路板底座上，并穿過(guò)LED固定腔體的中心通孔；LED電路板底座的第一 LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入接插針和第二 LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入接插針分別通過(guò)第三信號(hào)連接線和第四信號(hào)連接線與檢測(cè)儀器相連。一種應(yīng)用上述裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞-芯片阻抗的方法，包括以下步驟
(1)將本裝置的傳感器檢測(cè)單元置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；
(2)向第一注射器存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵上；
(3)檢測(cè)儀器通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第一微量注射泵以固定速度推動(dòng)第一注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；
(4)檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；
(5)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED 發(fā)光；
(6)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(7)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵上；
(8)檢測(cè)儀器通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第二微量注射泵以固定速度推動(dòng)第二注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
(9)循環(huán)重復(fù)上述步驟6，步驟7、步驟8，直到經(jīng)過(guò)了幾天后，結(jié)束測(cè)量。一種應(yīng)用上述裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞代謝氫離子的方法，包括以下步驟
(1)將本裝置的傳感器檢測(cè)單元置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；
(2)向第一注射器存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵上；
(3)檢測(cè)儀器通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第一微量注射泵以固定速度推動(dòng)第一注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；
(4)檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流電壓；
(5)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光；
(6)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(7)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵上；
(8)檢測(cè)儀器通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第二微量注射泵以固定速度推動(dòng)第二注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
(9)循環(huán)重復(fù)上述步驟6，步驟7、步驟8，直到經(jīng)過(guò)了幾天后，進(jìn)入下一步驟；
(10)向第二注射器存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵上；
(11)檢測(cè)儀器通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第二微量注射泵以固定速度推動(dòng)第二注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
(12)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(13)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，檢測(cè)儀器通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第二微量注射泵以固定速度推動(dòng)第二注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)注射入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液， 之后重復(fù)步驟12 ；
(14)重復(fù)上述步驟13—定次數(shù)后，結(jié)束測(cè)量。 一種應(yīng)用上述裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子的方法，包括以下步驟
(1)將本裝置的傳感器檢測(cè)單元置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；
(2)向第一注射器存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵上；
(3)檢測(cè)儀器通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第一微量注射泵以固定速度推動(dòng)第一注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；
(4)檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；
(5)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED 發(fā)光；
(6)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(7)在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流電壓；
(8)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光；
(9)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(10)循環(huán)重復(fù)上述步驟4-9，直到下一步驟；
(11)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵上；
(12)檢測(cè)儀器通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第二微量注射泵以固定速度推動(dòng)第二注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
(13)循環(huán)重復(fù)上述步驟10，步驟11，步驟12，直到經(jīng)過(guò)了幾天后，進(jìn)入下一步驟；
(14)檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；
(15)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng) LED發(fā)光；
(16)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(17)在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流電壓；
(18)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光；
(19)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(20)循環(huán)重復(fù)上述步驟14-19，直到下一步驟；
(21)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)上述步驟12、步驟14-20；
(22)重復(fù)步驟21一定次數(shù)后，結(jié)束測(cè)量。 一種上述裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合溶液作用下的細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子的方法， 包括以下步驟
(1)將本裝置的傳感器檢測(cè)單元置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；
(2)向第一注射器存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵上；
(3)檢測(cè)儀器通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第一微量注射泵以固定速度推動(dòng)第一注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；
(4)檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；
(5)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED 發(fā)光；
(6)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(7)在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流電壓；
(8)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光；
(9)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(10)循環(huán)重復(fù)上述步驟4-9，直到下一步驟；
(11)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵上；
(12)檢測(cè)儀器通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線控制第二微量注射泵以固定速度推動(dòng)第二注射器向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
(13)循環(huán)重復(fù)上述步驟10，步驟11，步驟12，直到下一步驟；
(14)經(jīng)過(guò)幾天后，向第二注射器存放入調(diào)節(jié)物溶液，并置于第二微量注射泵上；
(15)檢測(cè)儀器通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線、第二微量注射泵控制信號(hào)連接線分別控制第一微量注射泵、第二微量注射泵以各自固定速度分別推動(dòng)第一注射器、第二注射器向塑料Y型接頭管中輸入溶液，經(jīng)過(guò)塑料Y型接頭管混合后，混合液輸入細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體內(nèi)；
(16)檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；
(17)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng) LED發(fā)光；
(18)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(19)在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器通過(guò)第一信號(hào)連接線在鉬絲電極上加一個(gè)直流電壓；
(20)檢測(cè)儀器通過(guò)第三信號(hào)連接線、第四信號(hào)連接線在LED上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光；(21)檢測(cè)儀器通過(guò)第二信號(hào)連接線測(cè)量傳感器檢測(cè)單元的響應(yīng)電流信號(hào)；
(22)循環(huán)重復(fù)上述步驟16-21，直到下一步驟；
(23)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)上述步驟15-22；
(24)重復(fù)上述步驟23—定次數(shù)后，結(jié)束測(cè)量。本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明的裝置和方法可以確定細(xì)胞和離子在樣品溶液中的存在、行為、數(shù)量和變化情況。2、本發(fā)明的裝置和方法可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞貼附、增殖和伸展形成致密連接的行為過(guò)程。亦可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)此過(guò)程中氫離子的代謝情況。3、本發(fā)明的裝置和方法還可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)物作用下的細(xì)胞行為和狀態(tài)，從而鑒別分析調(diào)節(jié)物。


圖1是本發(fā)明的裝置的整體結(jié)構(gòu)和連接圖； 圖2是本發(fā)明傳感器檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)裝配圖； 圖3是本發(fā)明光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞-芯片阻抗的方法示意圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞代謝氫離子的方法示意圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子的方法示意圖； 圖7是本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合溶液作用下細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子的方法示意圖。圖中，第一微量注射泵1、第二微量注射泵2、第一注射器3、第二注射器4、第一醫(yī)用軟管5、第二醫(yī)用軟管6、塑料Y型接頭管7、第三醫(yī)用軟管8、加熱片9、傳感器檢測(cè)單元 10、第一信號(hào)連接線11、第二信號(hào)連接線12、第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14、檢測(cè)儀器15、第一微量注射泵控制信號(hào)連接線16、第二微量注射泵控制信號(hào)連接線17、進(jìn)樣軟管18、出樣軟管19、鉬絲電極20、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋21、0型硅橡膠密封墊圈22、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23、光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片24、芯片電路板底座25、芯片響應(yīng)信號(hào)輸出接插針沈、 LED固定腔體27、LED 28、LED電路板底座四、第一 LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入接插針30、第二 LED 驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入接插針31、傳感器固定底座32、第一傳感器固定螺絲33、第二傳感器固定螺絲34、第三傳感器固定螺絲35、第四傳感器固定螺絲36。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為和狀態(tài)的裝置包括第一微量注射泵1、第二微量注射泵2、第一注射器3、第二注射器4、塑料Y型接頭管7、加熱片9、傳感器檢測(cè)單元 10和檢測(cè)儀器15。其中，第一注射器3固定在第一微量注射泵1上，用于存放細(xì)胞培養(yǎng)液； 第二注射器4固定在第二微量注射泵2上，用于存放包含調(diào)節(jié)物的樣品溶液；第一注射器 3、第二注射器4和傳感器檢測(cè)單元10分別通過(guò)第一醫(yī)用軟管5、第二醫(yī)用軟管6和第三醫(yī)用軟管8與塑料Y型接頭管7相連，細(xì)胞培養(yǎng)液和包含調(diào)節(jié)物的樣品溶液通過(guò)塑料Y型接頭管7后混合，混合溶液輸入傳感器檢測(cè)單元10 ；加熱片9包覆在第三醫(yī)用軟管8外，用于混合溶液輸入傳感器檢測(cè)單元10前的預(yù)加熱；傳感器檢測(cè)單元10用于對(duì)被檢測(cè)細(xì)胞-芯片阻抗和細(xì)胞代謝氫離子濃度敏感并產(chǎn)生響應(yīng)信號(hào)；傳感器檢測(cè)單元10通過(guò)第一信號(hào)連接線11、第二信號(hào)連接線12、第三信號(hào)連接線13和第四信號(hào)連接線14與檢測(cè)儀器15相連； 檢測(cè)儀器15通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線16與第一微量注射泵1相連，通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線17與第二微量注射泵2相連，用于給傳感器檢測(cè)單元10施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)和檢測(cè)傳感器響應(yīng)信號(hào)，控制第一微量注射泵1和第二微量注射泵2工作。如圖2所示，傳感器檢測(cè)單元10包括進(jìn)樣軟管18、出樣軟管19、鉬絲電極20、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋21、0型硅橡膠密封墊圈22、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23、光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片 M、芯片電路板底座25、LED固定腔體27、LED 28、LED電路板底座四、傳感器固定底座32。 其中，進(jìn)樣軟管18 —端與第三醫(yī)用軟管8相連，另一端插入細(xì)胞培養(yǎng)腔體上蓋21并由無(wú)毒的環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑固定，用于引導(dǎo)第三醫(yī)用軟管8內(nèi)的溶液進(jìn)入細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)； 出樣軟管19插入細(xì)胞培養(yǎng)腔體上蓋21，并由無(wú)毒的環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑固定，用于引導(dǎo)細(xì)胞培養(yǎng)腔體23內(nèi)的溶液排出到腔體外；鉬絲電極20 —端插入細(xì)胞培養(yǎng)腔體上蓋21，并由無(wú)毒的環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑固定，另一端通過(guò)第一信號(hào)連接線11與檢測(cè)儀器15相連，用作傳感器測(cè)量時(shí)的對(duì)電極；細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋21、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23、光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片24、芯片電路板底座25、LED電路板底座四和傳感器固定底座32從上至下由第一傳感器固定螺絲33、第二傳感器固定螺絲34、第三傳感器固定螺絲35和第四傳感器固定螺絲36固定在一起。0型硅橡膠密封墊圈22置于細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23的中心通孔內(nèi)，由細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋21緊壓到光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M上表面，用于細(xì)胞培養(yǎng)腔體23內(nèi)溶液的密封；細(xì)胞培養(yǎng)腔體23配合細(xì)胞培養(yǎng)腔體上蓋21、0型硅橡膠密封墊圈22、光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M，用于在細(xì)胞培養(yǎng)腔體23內(nèi)形成一個(gè)微小體積的細(xì)胞培養(yǎng)空間；光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M由含銀導(dǎo)電膠固定在芯片電路板底座25上，用于對(duì)阻抗和氫離子敏感；芯片電路板底座25與光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M下表面形成導(dǎo)電接觸，芯片電路板底座25的傳感器響應(yīng)信號(hào)輸出插針沈通過(guò)第二信號(hào)連接線12與檢測(cè)儀器15相連，將光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M的響應(yīng)信號(hào)傳輸?shù)綑z測(cè)儀器15 ；LED 28焊接在LED電路板底座四上，并穿過(guò)LED固定腔體27的中心通孔，LED 28發(fā)出的光穿過(guò)芯片電路板底座25的中心通孔，照射光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M的下表面；LED 電路板底座四的第一 LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入接插針30和第二 LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入接插針31分別通過(guò)第三信號(hào)連接線13和第四信號(hào)連接線14與檢測(cè)儀器15相連。如圖3所示，傳感器檢測(cè)單元10中的光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M采用的是電解液-絕緣層-半導(dǎo)體(EIS)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括絕緣層37、摻雜雜質(zhì)的硅片層38、歐姆接觸層39。 該結(jié)構(gòu)采用微機(jī)電加工工藝制造而成，具體地說(shuō)，絕緣層37通過(guò)熱氧化生長(zhǎng)在摻雜雜質(zhì)的硅片層38的上表面；摻雜雜質(zhì)的硅片層38通過(guò)雜質(zhì)摻雜成為P型或N型半導(dǎo)體；歐姆接觸層39為強(qiáng)導(dǎo)電性的金屬材料，通過(guò)濺射沉積在摻雜雜質(zhì)的硅片層38的下表面。光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M利用了半導(dǎo)體的內(nèi)光電效應(yīng)，即當(dāng)半導(dǎo)體受到一定波長(zhǎng)的光照射時(shí)，半導(dǎo)體吸收光子，發(fā)生禁帶到導(dǎo)帶的躍遷，產(chǎn)生了電子空穴對(duì)。在光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M的上下表面施加偏置電壓時(shí)，摻雜雜質(zhì)的硅片層38中產(chǎn)生耗盡層，電子和空穴被耗盡層的內(nèi)電場(chǎng)分離，同時(shí)耗盡層外的電子空穴對(duì)中的一部分總能在未重新復(fù)合前擴(kuò)散進(jìn)入耗盡層，此過(guò)程中電子空穴對(duì)的移動(dòng)形成光生電流。本發(fā)明利用此原理，采用強(qiáng)度調(diào)制的LED觀照射光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M下表面，產(chǎn)生光生電流，進(jìn)而能被檢測(cè)儀器15檢測(cè)。光生電流的大小與芯片上下表面間的電勢(shì)差的大小相關(guān)，細(xì)胞代謝氫離子的行為改變這個(gè)電勢(shì)差，因而通過(guò)檢測(cè)光生電流表征細(xì)胞代謝氫離子的行為。本發(fā)明采用的光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M也可作為阻抗測(cè)量器件。具體說(shuō)在鉬絲電極20上施加直流和交流疊加的電壓信號(hào)時(shí)，可從檢測(cè)儀器 15檢測(cè)到的傳感器響應(yīng)的電流信號(hào)換算得到芯片阻抗。當(dāng)細(xì)胞在光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M上表面貼附、增殖和伸展形成致密連接時(shí)，會(huì)阻礙檢測(cè)回路的電流信號(hào)，進(jìn)而換算得到的阻抗值將變大。而一些調(diào)節(jié)物，例如細(xì)胞毒素和藥物等，能破壞細(xì)胞的貼附或增殖或伸展形成致密連接的生理過(guò)程，進(jìn)而導(dǎo)致阻抗值變小。上述變大或變小的阻抗即為細(xì)胞-芯片阻抗，它表征了細(xì)胞在芯片表面貼附生長(zhǎng)的行為和狀態(tài)。另外，本發(fā)明利用強(qiáng)度調(diào)制的LED觀照射光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片24，使摻雜雜質(zhì)的硅片層38內(nèi)產(chǎn)生新的電子空穴對(duì)，降低了芯片阻抗， 因而提高了細(xì)胞-芯片阻抗檢測(cè)靈敏度。此外，由于細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子濃度是在不同的偏置電壓下測(cè)量，并且細(xì)胞-芯片阻抗是在芯片特性飽和區(qū)偏置電壓下測(cè)量，因此克服了氫離子濃度改變對(duì)細(xì)胞-芯片阻抗測(cè)量的影響。使用本發(fā)明的裝置和方法實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子濃度在單獨(dú)一塊光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片上互不干擾地測(cè)量。如圖4所示，本發(fā)明提供利用本裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞-芯片阻抗的方法。該方法包括提供本發(fā)明的裝置；將細(xì)胞培養(yǎng)在裝置中的光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M的上表面；并監(jiān)控傳感器檢測(cè)單元10的細(xì)胞-芯片阻抗。具體的實(shí)施步驟包括
1、將本裝置的傳感器檢測(cè)單元10置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；
2、向第一注射器3存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵1上；
3、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線16控制第一微量注射泵1以固定速度推動(dòng)第一注射器3向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；
4、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流和交流疊加的電
壓；
5、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED觀上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
6、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
7、經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器4存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵2上；
8、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線17控制第二微量注射泵2以固定速度推動(dòng)第二注射器4向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
9、循環(huán)重復(fù)上述步驟6，步驟7、步驟8，直到經(jīng)過(guò)了幾天后，結(jié)束測(cè)量。在上述步驟中，一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是在步驟6中，固定的時(shí)間間隔為1分鐘； 在步驟7中，固定的時(shí)間間隔為12小時(shí)；在步驟9中對(duì)于不同的樣品細(xì)胞，經(jīng)過(guò)2-4天后， 結(jié)束測(cè)量。如圖5所示，本發(fā)明提供利用本裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞代謝氫離子的方法。該方法包括提供本發(fā)明的裝置；將細(xì)胞培養(yǎng)在裝置中的光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M的上表面；并監(jiān)控細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔23內(nèi)的氫離子濃度。具體的實(shí)施步驟包括
1、將本裝置的傳感器檢測(cè)單元10置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；
2、向第一注射器3存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵1上；3、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線16控制第一微量注射泵1以固定速度推動(dòng)第一注射器3向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；
4、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流電壓；
5、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED觀上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
6、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
7、經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器4存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵2上；
8、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線17控制第二微量注射泵2以固定速度推動(dòng)第二注射器4向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
9、循環(huán)重復(fù)上述步驟6，步驟7、步驟8，直到經(jīng)過(guò)了幾天后，進(jìn)入下一步驟；
10、向第二注射器4存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵2上；
11、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線17控制第二微量注射泵2以固定速度推動(dòng)第二注射器4向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
12、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
13、經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，檢測(cè)儀器15通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線17控制第二微量注射泵2以固定速度推動(dòng)第二注射器4向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)注射入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，之后重復(fù)步驟12 ；
14、重復(fù)上述步驟13—定次數(shù)后，結(jié)束測(cè)量。在上述步驟中，一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是在步驟6中，固定的時(shí)間間隔為1分鐘； 在步驟7中，固定的時(shí)間間隔為12小時(shí)；在步驟12中，固定的時(shí)間間隔為1秒鐘；在步驟 13中，固定的時(shí)間間隔為20分鐘；在步驟14中經(jīng)過(guò)8次后結(jié)束測(cè)量。如圖6所示，本發(fā)明提供利用本裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子的方法。該方法包括提供本發(fā)明的裝置；將細(xì)胞培養(yǎng)在裝置中的光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M的上表面；并監(jiān)控傳感器檢測(cè)單元10的細(xì)胞-芯片阻抗和細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔內(nèi)的氫離子濃度。具體的實(shí)施步驟包括
1、將本裝置的傳感器檢測(cè)單元10置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；
2、向第一注射器3存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵1上；
3、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線16控制第一微量注射泵1以固定速度推動(dòng)第一注射器3向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；
4、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流和交流疊加的電
壓；
5、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED觀上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
6、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
7、在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流電壓；8、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED觀上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
9、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
10、循環(huán)重復(fù)上述步驟4-9，直到下一步驟；
11、經(jīng)過(guò)一個(gè)固定時(shí)間間隔，向第二注射器4存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵2上；
12、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線17控制第二微量注射泵2以固定速度推動(dòng)第二注射器4向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
13、循環(huán)重復(fù)上述步驟10，步驟11，步驟12，直到經(jīng)過(guò)了幾天后，進(jìn)入下一步驟；
14、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流和交流疊加的電
壓；
15、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED28上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
16、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
17、在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流電壓；
18、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED28上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
19、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
20、循環(huán)重復(fù)上述步驟14-19，直到下一步驟；
21、經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)上述步驟12、步驟14-20；
22、重復(fù)步驟21—定次數(shù)后，結(jié)束測(cè)量。在上述步驟中，一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是在步驟7中，固定的時(shí)間間隔為1分鐘； 在步驟11中，固定的時(shí)間間隔為12小時(shí)；在步驟13中，對(duì)于不同的樣品細(xì)胞，經(jīng)過(guò)2-4天后實(shí)施其后步驟；在步驟17中，固定的時(shí)間間隔為1秒鐘；在步驟21中，固定的時(shí)間間隔為 20分鐘；在步驟22中，重復(fù)8次后，結(jié)束測(cè)量。如圖7所示，本發(fā)明還提供利用本裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合溶液作用下的細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子的方法。該方法包括提供本發(fā)明的裝置；將細(xì)胞培養(yǎng)在裝置中的光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片M的上表面；并監(jiān)控傳感器檢測(cè)單元10的細(xì)胞-芯片阻抗和細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔內(nèi)的氫離子濃度。具體的實(shí)施步驟包括
1、將本裝置的傳感器檢測(cè)單元10置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；
2、向第一注射器3存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵1上；
3、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線16控制第一微量注射泵1以固定速度推動(dòng)第一注射器3向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；
4、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流和交流疊加的電
壓；
5、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED觀上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
6、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；7、在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流電壓；
8、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED觀上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
9、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)線12測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
10、循環(huán)重復(fù)上述步驟4-9，直到下一步驟；
11、經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器4存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵2上；
12、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線17控制第二微量注射泵2以固定速度推動(dòng)第二注射器4向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；
13、循環(huán)重復(fù)上述步驟10，步驟11，步驟12，直到下一步驟；
14、經(jīng)過(guò)幾天后，向第二注射器4存放入調(diào)節(jié)物溶液，并置于第二微量注射泵2上；
15、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線16、第二微量注射泵控制信號(hào)連接線17分別控制第一微量注射泵1、第二微量注射泵2以各自固定速度分別推動(dòng)第一注射器3、第二注射器4向塑料Y型接頭管7中輸入溶液，經(jīng)過(guò)塑料Y型接頭管7混合后，混合液輸入細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23內(nèi)；
16、檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流和交流疊加的電
壓；
17、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED28上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
18、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
19、在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器15通過(guò)第一信號(hào)連接線11在鉬絲電極20上加一個(gè)直流電壓；
20、檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線13、第四信號(hào)連接線14在LED28上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED 28發(fā)光；
21、檢測(cè)儀器15通過(guò)第二信號(hào)連接線12測(cè)量傳感器檢測(cè)單元10的響應(yīng)電流信號(hào)；
22、循環(huán)重復(fù)上述步驟16-21，直到下一步驟；
23、經(jīng)過(guò)一個(gè)固定時(shí)間間隔，重復(fù)上述步驟15-22；
24、重復(fù)上述步驟23—定次數(shù)后，結(jié)束測(cè)量。在上述步驟中，一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是在步驟7中固定的時(shí)間間隔為1分鐘；在步驟11中固定的時(shí)間間隔為12小時(shí)；在步驟14中，對(duì)于不同的樣品細(xì)胞，經(jīng)過(guò)2-4天后實(shí)施其后步驟；在步驟19中，固定的時(shí)間間隔為1秒鐘；在步驟23中，固定的時(shí)間間隔為20 分鐘；在步驟M中，重復(fù)8次后，結(jié)束測(cè)量。在上述具體實(shí)施方式
中，塑料Y型接頭管7采用的是對(duì)細(xì)胞無(wú)毒、防腐蝕的塑料材質(zhì)，也可采用其它的對(duì)細(xì)胞無(wú)毒和防腐蝕的材料。在上述具體實(shí)施方式
中，細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋21、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體23采用的是對(duì)細(xì)胞無(wú)毒和防腐蝕的有機(jī)玻璃材料，也可采用其它的對(duì)細(xì)胞無(wú)毒和防腐蝕的材料。在上述具體實(shí)施方式
中，0型硅橡膠密封墊圈22采用的是對(duì)細(xì)胞無(wú)毒、防腐蝕、具有良好彈性和密封性能的硅橡膠材料，也可采用其它的對(duì)細(xì)胞無(wú)毒、防腐蝕、具有良好彈性和密封性能材料。在上述具體實(shí)施方式
中，LED固定腔體27、傳感器固定底座32采用的是有機(jī)玻璃材料，也可采用其它的防腐蝕、硬質(zhì)的材料。在上述具體實(shí)施方式
中，傳感器固定螺絲33、34、35、36采用的是防腐蝕的合金材料，也可采用其它防腐蝕的材料。本發(fā)明所述的裝置和方法并不限于具體實(shí)施方式
中的實(shí)施方案，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得到的其它實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明的技術(shù)創(chuàng)新范圍。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為和狀態(tài)的裝置，其特征在于，它包括第一微量注射泵(1 )、 第二微量注射泵(2)、第一注射器(3)、第二注射器(4)、塑料Y型接頭管(7)、加熱片(9)、傳感器檢測(cè)單元(10)和檢測(cè)儀器(15)等；其中，第一注射器(3)固定在第一微量注射泵(1) 上；第二注射器(4)固定在第二微量注射泵(2)上；第一注射器(3)、第二注射器(4)和傳感器檢測(cè)單元(10)分別通過(guò)第一醫(yī)用軟管(5)、第二醫(yī)用軟管(6)和第三醫(yī)用軟管(8)與塑料 Y型接頭管(7)相連；加熱片(9)包覆在第三醫(yī)用軟管(8)外；傳感器檢測(cè)單元(10)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11 )、第二信號(hào)連接線(12)、第三信號(hào)連接線(13)和第四信號(hào)連接線(14)與檢測(cè)儀器(15)相連；檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線(16)與第一微量注射泵(1)相連，通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線(17)與第二微量注射泵(2)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為和狀態(tài)的裝置，其特征在于，所述傳感器檢測(cè)單元(10)包括進(jìn)樣軟管(18)、出樣軟管(19)、鉬絲電極(20)、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋(21)、0型硅橡膠密封墊圈(22)、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)、光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片(24)、芯片電路板底座(25)、LED固定腔體(27)、LED (28), LED電路板底座(29)和傳感器固定底座 (32)等；其中，所述進(jìn)樣軟管(18)、出樣軟管(19)和鉬絲電極(20)的一端均插入細(xì)胞培養(yǎng)腔體上蓋(21)并由無(wú)毒的環(huán)氧樹脂膠結(jié)劑固定；進(jìn)樣軟管(18)的另一端與第三醫(yī)用軟管 (8)相連，鉬絲電極(20)的另一端通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)與檢測(cè)儀器(15)相連；細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋(21)、細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)、光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片(24)、芯片電路板底座 (25)、LED電路板底座(29)和傳感器固定底座(32)從上至下固定在一起；0型硅橡膠密封墊圈(22)置于細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)的中心通孔內(nèi)，由細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體上蓋(21)緊壓到光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片(24)上表面；光激勵(lì)半導(dǎo)體芯片(24)由含銀導(dǎo)電膠固定在芯片電路板底座(25 )上；芯片電路板底座(25 )的傳感器響應(yīng)信號(hào)輸出插針(26 )通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)與檢測(cè)儀器(15)相連；LED (28)焊接在LED電路板底座(29)上，并穿過(guò)LED固定腔體(27)的中心通孔；LED電路板底座(29)的第一 LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入接插針(30)和第二 LED驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入接插針(31)分別通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)和第四信號(hào)連接線(14)與檢測(cè)儀器(15)相連。
3.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞-芯片阻抗的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將本裝置的傳感器檢測(cè)單元(10)置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；(2)向第一注射器(3)存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵(1)上；(3 )檢測(cè)儀器(15 )通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線(16 )控制第一微量注射泵(1) 以固定速度推動(dòng)第一注射器(3)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；(4)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極(20 )上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；(5)檢測(cè)儀器15通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED(觀上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(6)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(7)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器(4)存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵(2)上；(8)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線(17)控制第二微量注射泵(2) 以固定速度推動(dòng)第二注射器(4)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；(9)循環(huán)重復(fù)上述步驟6，步驟7、步驟8，直到經(jīng)過(guò)了幾天后，結(jié)束測(cè)量。
4.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞代謝氫離子的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將本裝置的傳感器檢測(cè)單元(10)置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；(2)向第一注射器(3)存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵(1)上；(3 )檢測(cè)儀器(15 )通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線(16 )控制第一微量注射泵(1) 以固定速度推動(dòng)第一注射器(3)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；(4)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極(20)上加一個(gè)直流電壓；(5)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED(28)上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(6)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(7)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器(4)存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵(2)上；(8)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線(17)控制第二微量注射泵(2) 以固定速度推動(dòng)第二注射器(4)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；(9)循環(huán)重復(fù)上述步驟6，步驟7、步驟8，直到經(jīng)過(guò)了幾天后，進(jìn)入下一步驟；(10)向第二注射器(4)存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵(2)上；(11)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線(17)控制第二微量注射泵 (2)以固定速度推動(dòng)第二注射器(4)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；(12)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)以一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(13)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線 (17)控制第二微量注射泵(2)以固定速度推動(dòng)第二注射器(4)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)注射入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，之后重復(fù)步驟12 ；(14)重復(fù)上述步驟13—定次數(shù)后，結(jié)束測(cè)量。
5.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將本裝置的傳感器檢測(cè)單元(10)置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；(2)向第一注射器(3)存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵(1)上；(3 )檢測(cè)儀器(15 )通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線(16 )控制第一微量注射泵(1) 以固定速度推動(dòng)第一注射器(3)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；(4)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極(20 )上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；(5)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED(28)上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(6)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(7)在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極 (20)上加一個(gè)直流電壓；(8)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED(28)上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(9)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(10)循環(huán)重復(fù)上述步驟4-9，直到下一步驟；(11)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定時(shí)間間隔，向第二注射器(4)存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵(2)上；(12)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線(17)控制第二微量注射泵 (2)以固定速度推動(dòng)第二注射器(4)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；(13)循環(huán)重復(fù)上述步驟10，步驟11，步驟12，直到經(jīng)過(guò)了幾天后，進(jìn)入下一步驟；(14)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極(20)上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；(15)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED(28上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(16)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(17)在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極 (20)上加一個(gè)直流電壓；(18)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED(28)上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(19)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(20)循環(huán)重復(fù)上述步驟14-19，直到下一步驟；(21)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)上述步驟12、步驟14-20；(22)重復(fù)步驟21—定次數(shù)后，結(jié)束測(cè)量。
6. 一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合溶液作用下的細(xì)胞-芯片阻抗和代謝氫離子的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)將本裝置的傳感器檢測(cè)單元(10)置于(X)2細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)；(2)向第一注射器(3)存放入新鮮細(xì)胞懸液，并置于第一微量注射泵(1)上；(3 )檢測(cè)儀器(15 )通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線(16 )控制第一微量注射泵(1) 以固定速度推動(dòng)第一注射器(3)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)輸入細(xì)胞懸液；(4)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極(20 )上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；(5)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED(28)上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(6)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(7)在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極 (20)上加一個(gè)直流電壓；(8)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED(28)上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(9)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(10)循環(huán)重復(fù)上述步驟4-9，直到下一步驟；(11)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，向第二注射器(4)存放入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液，并置于第二微量注射泵(2)上；(12)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二微量注射泵控制信號(hào)連接線(17)控制第二微量注射泵 (2)以固定速度推動(dòng)第二注射器(4)向細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)輸入新鮮細(xì)胞培養(yǎng)液；(13)循環(huán)重復(fù)上述步驟10，步驟11，步驟12，直到下一步驟；(14)經(jīng)過(guò)幾天后，向第二注射器(4)存放入調(diào)節(jié)物溶液，并置于第二微量注射泵(2)上；(15)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一微量注射泵控制信號(hào)連接線(16)、第二微量注射泵控制信號(hào)連接線(17)分別控制第一微量注射泵(1 )、第二微量注射泵(2)以各自固定速度分別推動(dòng)第一注射器(3)、第二注射器(4)向塑料Y型接頭管(7)中輸入溶液，經(jīng)過(guò)塑料Y型接頭管(7)混合后，混合液輸入細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)量腔體(23)內(nèi)；(16)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極(20)上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓；(17)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED(28)上加一個(gè)直流電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(18)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(19)在一個(gè)固定的時(shí)間間隔后，檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第一信號(hào)連接線(11)在鉬絲電極 (20)上加一個(gè)直流電壓；(20)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第三信號(hào)連接線(13)、第四信號(hào)連接線(14)在LED( 28)上加一個(gè)直流和交流疊加的電壓驅(qū)動(dòng)LED (28)發(fā)光；(21)檢測(cè)儀器(15)通過(guò)第二信號(hào)連接線(12)測(cè)量傳感器檢測(cè)單元(10)的響應(yīng)電流信號(hào)；(22)循環(huán)重復(fù)上述步驟16-21，直到下一步驟；(23)經(jīng)過(guò)一個(gè)固定的時(shí)間間隔，重復(fù)上述步驟15-22；(24)重復(fù)上述步驟23—定次數(shù)后，結(jié)束測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞行為和狀態(tài)的裝置和方法，該裝置包括第一微量注射泵、第二微量注射泵、第一注射器、第二注射器、塑料Y型接頭管、加熱片、傳感器檢測(cè)單元和檢測(cè)儀器；本發(fā)明的裝置和方法可以確定細(xì)胞和離子在樣品溶液中的存在、行為、數(shù)量和變化情況；可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞貼附、增殖和伸展形成致密連接的行為過(guò)程。亦可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)此過(guò)程中氫離子的代謝情況；還可用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)物作用下的細(xì)胞行為和狀態(tài)，從而鑒別分析調(diào)節(jié)物。
文檔編號(hào)G01N27/02GK102559483SQ201210007058
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者吳成雄, 周潔, 哈達(dá), 王平, 胡寧 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)