生物醫(yī)學(xué)傳感器基礎(chǔ)-資料下載頁
2025-01-04 14:07本頁面
【正文】 細(xì)胞內(nèi)阻液電阻 玻璃微電極 ?玻璃微電極又稱 微量吸管電極 , 用玻璃毛細(xì)管制作，加熱拉長毛細(xì)管，使縮頸處截斷成為直徑 1μm的微量吸管結(jié)構(gòu) ?微量吸管中充滿電解液，通常為 3mol/l的 KCl,再插入 Ag/AgCl電極絲，然后加蓋密封，配上參考電極。 ?Rt：電極阻抗 ? ?集總電容 C=ΣCd ?E(t)細(xì)胞膜電位， Ea：電極金屬與電解液間電位， Eb:參考電極和電介質(zhì)間電位， Ej:尖端電位， Et:電極腔玻璃半透膜的膜電位 ?特性：高阻電阻和并聯(lián)電容存在，使電極對快速變化的細(xì)胞動作電位頻響特性變壞。動作電位高頻部分被電容旁路。造成波形失真。 ?常采用 正反饋產(chǎn)生負(fù)電容補(bǔ)償?shù)姆椒p小 C 的有效值。 ?用一個實(shí)際例子說明一般玻璃微電極的頻響特性 ?玻璃微電極電極頭直徑 d1 =； 電極頭腔內(nèi)直徑 d2 =；頸長 L= 3mm ； 電解液電阻率 ρ = cm ；玻璃的相對介電常數(shù) ε= ； ε0 = 1012 F/m，則電極的阻抗 ?電極的頸部用同軸圓筒電容來近似，則電容： ?得到頻率響應(yīng)的最高限 ? ?而有的細(xì)胞內(nèi)電位的頻率成分可高達(dá)10KHz，所以須設(shè)法減少 C的值。 ?玻璃微電極的負(fù)電容補(bǔ)償電路 : ?正反饋方法，負(fù)電容補(bǔ)償。 左邊虛線部分：玻璃微電極等效電路， 微電極阻抗 Rt為高阻(大于 50MΩ)使得輸入回路時間常數(shù)很大。 ?負(fù)電容補(bǔ)償電路 : ?目的是引入負(fù)電容減少電容 C，使輸入電路時間常數(shù)減小，高頻特性改善。 ?放大器為同相運(yùn)算放大器，調(diào)節(jié)增益，從電位器 W抽頭引入 Cf到輸入端，形成正反饋電路。 ?同相運(yùn)算放大器增益為 K, ?反饋增益 K39?？梢杂呻娢黄?W任意調(diào)節(jié)。 ?如果引入電容 Cf以前，電容 C的充電電流為 ?反饋電容 Cf的電流為 ?調(diào)節(jié)反饋增益 K‘使?jié)M足 dtdVKCdtVVKdCdtVVdCI ifiifioff )139。()39。()( ??????)139。( ?????KCCIIffi?流過電容 C的電流為零， C完全被電容 Cf等效負(fù)電容抵消。 ?理論上微電極等效電路沒有電容，時間常數(shù)變?yōu)榱悖菰S高頻信號通過。 ? ?實(shí)際補(bǔ)償效果：從輸出波形觀測。 ?補(bǔ)償不足：波形上升沿平緩（ a)， ?補(bǔ)償過頭：波形上升沿過沖振蕩（ b)， ?最佳補(bǔ)償 :(c)無失真矩形波。 ?a)欠補(bǔ)償 (b)過補(bǔ)償 (c)最佳補(bǔ)償 小結(jié) ?1)電極組成：金屬材料 +電解質(zhì)溶液形成的換能界面 ?2）原理：利用電極電位（電流）隨 電解質(zhì)離子濃度而變化。 ?3）電極電位確定的 Nernst 方程 ?4）極化現(xiàn)象 ?5) 極化電極和非極化電極的定義和使用 ?6) Ag/AgCl電極工作原理和特點(diǎn) ?思考題： ? 電極的定義是什么？為什么電極可以測量生物電信號？ ? 什么是位移電流？如何解釋電極回路的工作電流？ ? 何為電極的極化現(xiàn)象 ?極化電極使用時應(yīng)注意什么？ ? Ag/AgCl電極屬于什么電極，為什么說 Ag/AgCl電極非常適合生物電測量？
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