多功能細(xì)胞生理自動分析儀電路設(shè)計.pdf

1、本論文主要論述了基于實驗室自主研究的胞外電生理監(jiān)測集成芯片的多功能細(xì)胞生理自動分析儀的硬件設(shè)計與固件編寫。 儀器需要對微電極陣列傳感器(MEA)，光尋址電位傳感器(LAPS)和叉指型細(xì)胞-阻抗傳感器(IDA)三種傳感器的輸出信號進(jìn)行檢測。由于細(xì)胞輸出的生理電信號十分微弱，在檢測中采用了鎖相放大技術(shù)來完成微弱電流的檢測，儀器中分別采用了模擬鎖相和ASIC+MCU的數(shù)字鎖相放大技術(shù)。 LAPS傳感器電路檢測主要采用了模擬鎖相

2、放大。在模擬鎖相放大器中，采用了DDS技術(shù)來完成了頻率可調(diào)高精度雙路正交信號源。采用低偏置電流運(yùn)放構(gòu)成微電流采樣系統(tǒng)，并分析了微弱電流采樣技術(shù)。對于鎖相放大器的核心部分--相敏檢測電路使用高精度調(diào)制解調(diào)器完成乘法解調(diào)后利用低通濾波器濾出所需的直流信號。然后使用以高精度的∑-△ADC來完成信號由模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。最后通過單片機(jī)將采集到的數(shù)據(jù)通過串口或者USB接口發(fā)送給上位機(jī)分析和顯示，上位機(jī)也可通過串口或USB接口對單片機(jī)發(fā)送控制命令，設(shè)

3、置刺激頻率范圍，頻率步進(jìn)等。對于LAPS傳感器的輸出檢測我們還設(shè)計了專門的由高性能DAC和高速大電流緩沖放大器組成偏壓稍描電路。在叉指型細(xì)胞一阻抗傳感器信號檢測中采用了ASIC+MCU的數(shù)字鎖相放大技術(shù)。以ADI公司的AD5933集成阻抗轉(zhuǎn)換芯片為核心，結(jié)合細(xì)胞-阻抗傳感器需要微弱電壓刺激的特點設(shè)計了專門的電壓衰減電路。對于信號的放大則采用了與LAPS電路相似的微弱電流采樣技術(shù)。MCU采用了TI公司生產(chǎn)的MSP430單片機(jī)來完成整個系統(tǒng)