[发明专利]一种高密度培养细胞阻抗测量装置

说明书

一种高密度培养细胞阻抗测量装置，包括细胞腔体(1)、一对激励电极(2a、2b)、激励源(4)、一对测量电极(3a、3b)、信号处理器(5)、控制器(6)以及计算单元(7)。在控制器(6)的控制下，激励源(4)经由激励电极(2a、2b)向细胞腔体(1)内注入激励信号，并经由测量电极(3a、3b)采集细胞腔体(1)内的电压信号，信号处理器(5)对采集到的电压信号进行放大解调处理后送至计算单元(7)，计算单元(7)根据处理信号和激励信号计算出细胞腔体(1)内的阻抗值。本发明的装置能够实时在线地测量高密度培养下的细胞阻抗，可应用于细胞高密度培养过程的细胞状态监控。

技术领域

本发明涉及一种细胞阻抗测量装置，特别涉及一种高密度培养细胞阻抗测量装置。

背景技术

肝脏是人体的“化工厂”。生物人工肝治疗可通过体外培养肝细胞向患有严重肝衰竭的病人提供持续的体外肝脏支持(如合成、代谢、解毒、分泌等功能)，其每次治疗需要不少于1～2×10¹⁰个功能良好的肝实质细胞。另外，目前在新药创制的药物代谢及毒性评价中肝脏体外模型越来越受到关注，其具有不直接将人体作为研究对象、且尽可能减少实验动物的使用等优点。由此可知，足够数量且功能表达良好的肝细胞是应用基础和前提，然而动物源性肝细胞、人源肝细胞、永生化肝细胞株或者干细胞等的细胞来源稀少，无法直接用于研究或治疗，并且由于生物反应器大小受限，需要将种子细胞在体外高密度、大规模地培养以达到足够数量，且在长时间的培养过程中需要实时监控细胞状态。

众所周知，细胞外液和细胞内液均为含电解质的液体，可视为具有一定电阻的两个导体。细胞膜脂质双层类似于一个平板电容器，细胞膜具有显著的电容特性。根据细胞的这种特性，有望通过利用以在线无损检测为特点的阻抗分析技术，在线测量高密度培养细胞总体阻抗随细胞数量、功能等状态而变化的趋势，进而动态地监测细胞状态，为实时调控细胞环境参数提供依据。

国内外已有一些关于利用生物电阻抗技术来评价细胞行为研究的描述，例如公开号为CN1681938、CN101712925的中国专利描述了利用电极阵列来检测电极表面的细胞的装置。另外，如中国专利CN200910052895、CN200810041988、CN201210007058等描述了微量细胞的阻抗检测方法和装置。另外，美国专利3971365描述了生物阻抗的测量方法，美国专利533566766、43543B2、2011/0237926A1、6256532B1、5720296和中国专利201080056731.8、200610014163.0描述了基于生物阻抗测量的人体成分分析技术及装置。但是以上文献都无法实时测量高密度培养时的细胞总体阻抗。

发明内容

本发明的目的是克服不能实时测量体外高密度培养细胞阻抗的问题，提出一种能够无损、在线、实时、方便地检测体外高密度培养的细胞阻抗的装置。

为实现本发明的目的，本发明高密度培养细胞阻抗测量装置包括：

细胞腔体，用于容纳细胞以及培养液等物质；

一对激励电极，位于细胞腔体内且被培养液所浸泡，与激励源电连接,将激励源产生的激励信号注入细胞腔体内；

激励源，其输入端与控制器电连接，其输出端与一对激励电极电连接。受控制器控制，经由一对激励电极向细胞腔体内注入激励信号；

一对测量电极，位于细胞腔体内且被培养液所浸泡；此测量电机与信号处理器相连接，采集受激励源的激励在细胞腔体内产生的电压信号；

信号处理器，与测量电极电连接，将经测量电极采集的电压信号进行放大解调处理后送至计算单元；

控制器，用以控制激励源使得经由激励电极向细胞腔体注入信号，控制信号处理器使得经由测量电极采集树细胞腔体内的电压信号；

以及：