神经元集群电信号探测用微电极阵列 - 东南大学学报.PDFVIP

第３９卷第３期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ３９ Ｎｏ３ 　 ２００９年５月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｍａｙ２００９ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２００９．０３．０１０　　　　　　 神经元集群电信号探测用微电极阵列 １ １ ２ ２ １ ３ 潘海仙　吕晓迎 　王志功　王余峰　 陆慧琴　沈洪妹 １ （东南大学生物电子学国家重点实验室，南京２１００９６） ２ （东南大学射频与光电集成电路研究所，南京２１００９６） ３ （南通大学江苏省神经再生重点实验室，南通２２６００１） 摘要：介绍了一种用于神经元集群电信号探测的２×２微电极阵列芯片．该芯片集成了４个直径为 ２０ ｍ、中心间距为１００ ｍ的圆形微电极．４个电极点周围都布满地线作为参考电极，４个电极点与 μ μ 参考电极的间距分别为５，１０，１５和２０ ｍ．芯片版图设计及验证采用华大九天系统设计软件Ｚｅｎｉ μ 完成，并通过无锡ＣＳＭＣ公司的０６ ｍＤＭＤＰＣＭＯＳ标准工艺实现，芯片面积为０２８ｍｍ×０４０ μ ｍｍ．对芯片进行了在晶圆电学测试，采用频率为１０Ｈｚ～１ＭＨｚ，幅度为５０ｍＶ的正弦信号作为输 入信号，分别测试４个电极点的阻抗特性．测试结果表明，在１０ｋＨｚ处４个电极点的等效阻抗模值 在０７～２１Ｍ 之间，达到了细胞外电信号测量的要求．在芯片表面进行了Ｌ９２９细胞和胎鼠海马 Ω 神经元培养实验，结果表明芯片经过表面生物相容性修饰后可用于细胞外电信号测量． 关键词：ＣＭＯＳ；微电极阵列；神经元集群；细胞外测量 中图分类号：ＴＮ４３　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２００９）０３０４６８０５ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｒｒａｙｆｏｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｅｌｅｃｔｒｉｃａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆｎｅｕｒｏｎａｓｓｅｍｂｌｅ １ １ ２ ２ １ ３ ＰａｎＨａｉｘｉａｎ　ＬüＸｉａｏｙｉｎｇ　ＷａｎｇＺｈｉｇｏｎｇ　ＷａｎｇＹｕｆｅｎｇ　ＬｕＨｕｉｑｉｎ　ＳｈｅｎＨｏｎｇｍｅｉ １ （ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＢｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） ２ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲＦａｎｄＯＥＩＣｓ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ） ３ （ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｅｕｒａｌＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＮａｎｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｔｏｎｇ２２６００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ２×２ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｒｒａｙ（ＭＥＡ）ｆｏｒｉｎｖｉｔｒｏｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｆｎｅｕｒｏｎａｓｓｅｍｂｌｅｉｓｒｅｐｏｒｔｅｄ．Ｉｔｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｆｏｕｒｒｏｕｎｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅ