發展多通道微電極陣列晶片系統同步進行電生理信號記錄與細胞影像擷取

Abstract

本論文描述了一套多通道微電極陣列晶片之電生理信號量測平台之研發，從晶片製作、信號記錄系統到細胞影像擷取系統作一個深入的探討，並加入刺激假像消除的演算法以減低刺激假像對記錄信號的影響。 在本研究中利用半導體製程技術製作一個60通道的多通通微電極陣列，單一電極直徑為30μm、電極間距為150μm並利用Polyimide作為晶片的絕緣層，適合進行長時間細胞培養和信號紀錄。另外自行設計並製作60通道、放大倍率為79dB和頻寬為100 Hz到5 kHz的放大濾波器，其中濾波器是由二階Butterworth低通濾波器和二階Bessel高通濾波器共同組合而成，處理後的信號和細胞影像透過信號擷取系統傳到電腦裡並由LabVIEW介面同步顯示出來，最後透過可調整階數的多項式擬合刺激假像的方法進行消除刺激假像的問題以避免信號受到干擾。 在實驗的結果上，電極與電極外部接點在頻率為1k時的阻抗為0.43 ± 0.024 MΩ，並利用初代細胞培養驗證了晶片的可重覆使用性至少為五次以上且能真正記錄到電生理信號，刺激假像也能達到良好的擬合消除效果，這自行設計的平台擁有良好的特性並為神經科學研究提供了一個高擴充性且低價的選擇。