[发明专利]用于离体小鼠心脏监测的光寻址电位传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种离体心脏电生理检测以及用于药物作用分析的生物传感器，特别涉及一种检测离体小鼠心脏的光寻址电位传感器。

背景技术

在药物监测筛选中，动物活体试验由于生物信号复杂、影响因素多、成本高，因此很难进行大批量药物的筛选。细胞传感器作为一种新型的传感器，具有高通量，成本低，试验周期短等优点，因此被大量使用在药物的初步筛选中。但是在细胞层面的药物作用效果跟实际的在人体和动物体内的药物作用效果往往会有很大的不同，相比之下，在组织器官水平下的药物筛选和动物体具有更高的相似性。目前，微电极阵列(MEA)用于离体心脏电位检测时能够有效地测量心脏的起搏特点以及电兴奋传导特性，但是会受到测量位点的限制，心脏必须与特定测量位点紧密接触才能被检测到。光寻址电位传感器作为一种新型的半导体器件，具有高灵敏度，响应快，良好的生物兼容性，最重要的是光寻址的功能，有效地克服了MEA等传统电生理检测器件的测量位点的限制，因此在细胞生理测量中得到了广泛的应用。但是，用于细胞电位监测的光寻址电位传感器必须采用正面照射，当此类传感器用于心脏监测时，则由于心脏不透光而导致无法实现。背光照射的光寻址电位传感器一般用于细胞代谢监测，用于电位信号的检测较少，而且传感器的硅基底厚度一般在100μm以下，机械强度差，容易碎裂，加工和封装难度较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种易于加工和封装的用于离体小鼠心脏监测的光寻址电位传感器。

光寻址电位传感器是基于硅基底的半导体器件，其加工过程与传统微电子加工完全兼容。背光照射的光寻址电位传感器需要对硅片进行减薄来提高响应，但是传统的光寻址电位传感器在加工过程中，硅片厚度过薄会降低芯片的机械强度，带来很大的加工难度。为解决这个问题，本发明使用局部减薄的方法。

光寻址电位传感器具有光寻址的功能，即测量点由光照区域决定，局部减薄后，控制光照区域仅在减薄区域使其成为测量区域，因此，局部减薄的光寻址电位传感器芯片具有与整体减薄光寻址电位传感器同样的响应幅度。未减薄的部分作为支撑，使得局部减薄芯片的整体机械强度远大于整体减薄的基底，因此，在加工过程中不易碎裂，具有更好的工艺兼容性。

具体地说，本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该用于离体小鼠心脏监测的光寻址电位传感器主要包括参考电极、封装在腔体中的光源和传感器芯片，所述腔体的上腔体内设有贮液槽，该贮液槽的底部为传感器芯片的绝缘层，参考电极置于贮液槽内的测试液中，所述腔体的下腔体内设有放置光源的第一凹槽，其特征是：在所述传感器芯片的工作电极和基底的中心位置设有第二凹槽，该第二凹槽贯穿工作电极且设于基底内，第二凹槽的正上方为基底的测量区，第二凹槽与第一凹槽连通；所述贮液槽、基底的测量区、第二凹槽和第一凹槽的中心轴线相同。

进一步地，本发明所述贮液槽、基底的测量区、第二凹槽和第一凹槽的内径相等。

进一步地，本发明所述传感器芯片的基底的测量区的厚度为50～100μm。

本发明的光寻址电位传感器作为监测心脏电生理状态的应用是将该光寻址电位传感器用于监测离体小鼠心脏的表面电位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)由于设有第二凹槽，使得基底的测量区的厚度可以做得较薄以保证传感器有较高灵敏度，而测量区以外的部分可以做得较厚以用于支持基底，从而在保证传感器的机械强度的前提下，有效地提高其灵敏度，并减小加工和封装时的难度。

(2)采用组合式腔体，可快速封装，并易于更换传感器芯片.

(3)本发明的贮液槽、传感器芯片的基底的测量区、第二凹槽和第一凹槽的中心轴线相同，保证了贮液槽所在区域都可做为测量点，当离体小鼠心脏放置在贮液槽内并与传感器芯片表面任意一点形成有效接触，则传感器能够响应此测量点的小鼠心脏电位变化，达到有效监测离体小鼠心脏的目的。向贮液槽内通入含有药物的溶液，观察传感器检测到的小鼠心脏生理状态变化，则能够有效地进行药物作用的分析。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的光寻址电位传感器检测心脏电位的原理示意图；

图2为本发明的光寻址电位传感器的整体结构示意图；

图3为本发明的光寻址电位传感器记录的离体小鼠心脏的电位信号图：(a)整体电位信号图，(b)峰型提取结果图；

图4为本发明的光寻址电位传感器在贮液槽中加入盐酸胺碘酮后记录的离体小鼠心脏的电位信号图：(a)整体电位信号图，(b)峰型提取结果图；