基于全细胞RC电路的细胞阻抗响应模型的建立与分析

发布时间：2024-04-18 01:52

　　通过建立基于全细胞RC电路的细胞阻抗响应模型来分析细胞内部各结构的电学特性变化导致系统总体阻抗变化的原因。重点分析了细胞膜电容、电阻、细胞间电阻以及细胞电极间电阻变化对于系统阻抗幅值和阻抗角频率响应的影响。结果表明,系统阻抗特性变化受到细胞内部电学参数变化的耦合影响。为基于细胞阻抗传感器测试的细胞功能表征提供了深入的理论基础,为阻抗测试选择合适的频率提供了有效指导。

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【部分图文】：

图1细胞生长在电极上的电流通路

当细胞生长在电极上时,电流穿过细胞下面与电极之间的间隙,然后分为穿过细胞膜的电流和穿过细胞间的电流,由于细胞电学特性的异质性,导致不同生理/病理状态下的细胞中两部分电流占总电流的比重不同。具体流程如图1所示。1.1电极等效电路模型

图2Randles模型

式中:Q是CPE阻抗大小;ω是角频率;n是常数(0<n<1).此外,电极等效电路图中Rs表示溶液电阻,Rct表示电荷转移电阻。图3电极等效电路模型

图3电极等效电路模型

图2Randles模型CPE是根据实际观测结果抽象出来的一种元件。由于其不是实际的电子元件,因此很难直接利用CPE的公式分析电极的电学特性影响。已有研究表明可以采用多个RC电路的组合模拟CPE元件的实际响应。本模型中,将3组RC并联电路串联用以实现CPE元件的特性的表征,如图4....

图4CPE等效电路图

Ζ=11/R+jωC.(2)1.2细胞-电极等效电路模型

本文编号：3957244