[发明专利]一种基于阻抗谱法的细胞活性检测方法与装置

权利要求书

1.一种基于阻抗谱法的细胞活性检测装置，包括注有细胞培养液的培养皿（1），其特征是：培养皿（1）的内部底部是与培养皿（1）底面相平行的叉指电极（3），叉指电极（3）的两极分别通过导线（6）连接控制器（2），所述叉指电极（3）具有两个相互平行且垂直于培养皿（1）底面的电极本体（7、8）， 两个电极本体（7、8）之间是多个连接两个电极本体（7、8）、均与培养皿（1）底面平行且上下布置的矩形叉指（11），上下相邻两个叉指（11）有间距，连接两个电极本体上的叉指（11）数量相同，相互成对上下交叉；所述控制器（2）包括单片机、DDS数字频率合成器、压控电流源、差分放大电路和A/D转换器，单片机的输出端依次连接DDS数字频率合成器、压控电流源和叉指电极（3），叉指电极（3）的输出端依次连接差分放大电路、A/D转换器和单片机。

2.根据权利要求1所述基于阻抗谱法的细胞活性检测装置，其特征是：叉指电极（3）由生物亲合类材料制成，控制器（2）的外表面装有开关（4）和液晶显示屏（5），单片机通过显示接口电路连接液晶显示屏（5）。

3.一种如权利要求1所述基于阻抗谱法的细胞活性检测装置的检测方法，其特征是包括以下步骤：

A、由细胞内液电阻R_c和细胞膜电容C_c串接后与溶液电阻R_s并接、并接后的两端再分别串接一个双电层电容C_d构成与细胞溶液相似电学特性的等效电路模型；

B、单片机控制DDS频率发生器分别发出从高频到低频n个频率的正弦波，经过压控电流源转换为电流激励信号被输出到叉指电极（3）中；叉指电极（3）的n个响应电压信号通过差分放大器，模数转换后被输入到单片机中；单片机根据激励电流和响应电压计算出不同的频率f_n下的复阻抗值Z_n，即等于所述等效电路模型的复阻抗值Z_n，根据等效电路模型和复阻抗值Z_n计算出双电层电容C_d值；

等效电路模型的复阻抗值，

R_s、R_c的单位为欧姆，R_s是溶液电阻值，R_c是细胞内液电阻值，C_d和C_c单位为法拉第，C_d是双电层电容，C_c是细胞膜电容， ，j为虚数单位；Z_n为复阻抗，a为实部，b为虚部；

双电层电容，，，；ρ为溶液电阻率；k是根据不同细胞选定的固定比值，l为两个叉指（11）之间的间距，S为叉指（11）与培养皿（1）底面平行的截面积；I为激励电流值；U为激励电流I下测量得到的响应电压值；

C、由细胞增殖及细胞活性测定方法测量不同细胞活性的活细胞数和细胞总数的比例关系，以所计算出的双电层电容C_d值为横坐标，所测量的活细胞数和细胞总数的比例为纵坐标获得曲线，用最小二乘法拟合曲线，将双电层电容C_d值代入曲线方程，求得活细胞占总细胞的百分比。