細胞傳感器

本書介紹了作者近年來進行的有關細胞傳感器方面的研究成果及目前國際上在此領域的研究進展。全書共10章，分別論述了細胞的生理特性及其選擇與培養、細胞傳感器機理及模型分析，以及微電極陣列(MEA)細胞傳感器、場效應晶體管(FET)細胞傳感器、光尋址電位細胞傳感器(LAPCS)、膜片鉗細胞傳感器、免疫細胞傳感器、嗅覺與味覺細胞傳感器的工作原理及在生物醫學等領域中的應用，最後介紹了細胞傳感器的發展趨勢。

其中大部分內容屬於當今國際上的研究熱點和前沿。 本書適合於生物醫學傳感技術有關的生物醫學工程、生物化學傳感技術、神經生理學、電子信息科學，以及人工智能等科學工作者，也適合於對交叉學科感興趣的科技工作者閲讀參考。

本書首先介紹了細胞傳感器的研究目的、細胞傳感器在國際上的發展狀況。其次，介紹了各類典型的細胞傳感器，分析了細胞傳感器的特點和特殊要求。第2章介紹了細胞電生理及細胞的選擇與培養，包括細胞膜的化學組成和分子結構、生物電信號及細胞膜上的離子轉運、細胞的選擇與培養技術。第3～6章是本書的重點，主要介紹了細胞一硅器件界面特性，包括細胞一硅器件的界面模型、細胞一傳感器件界面的測量原理、細胞傳感器的設計與製備及實驗測試系統、測試分析平台和觀察平台等。第7～9章介紹了細胞傳感器中最新發展的技術及我們課題組目前正在進行的研究內容，具有較強的挑戰性。最後，在第10章中，展望了細胞傳感器未來的發展趨勢。 本著作吸收了目前國際上廣泛採用的微型化、集成化傳感器設計和微加工技術，結合相應的生物、電子、光學檢測技術，較全面地介紹了細胞傳感器的原理、結構及檢測方法。最後結合典型的傳感器介紹了細胞傳感器在生物醫學、環境科學、醫藥衞生和健康工程等方面的應用。本著作可供生物醫學工程學、生物醫學傳感技術、生物醫學電子學、檢測技術及儀器、應用電子技術，以及細胞生物學、神經生理等專業的師生和相關科技人員參考。

前言

第1章　緒論

1.1 　引言

1.2 　細胞傳感器研究的目的

1.3 　細胞在芯片上的培養技術

1.4 　細胞傳感器在國際上的發展現狀

1.5 　小結

第2章　細胞的生理特性及其選擇與培養

2.1 　細胞的基本結構

2.2 　細胞膜結構和跨膜轉運

2.3 　細胞膜離子轉運和Donnan平衡

2.4 　細胞的選擇與培養

2.5 　細胞固定和生長的影響因素

2.6 　小結

第3章　細胞傳感器機理及模型分析

3.1 　概述

3.2 　細胞代謝微環境檢測

3.3 　細胞電生理參數測量

3.4 　細胞黏附阻抗譜檢測

3.5 　細胞傳感器中的噪聲

3.6 　小結

第4章　微電極陣列（MEA）細胞傳感器

4.1 　基於微電子機械系統技術的細胞傳感器工藝概述

4.2 　MEA的歷史及發展

4.3 　MEA的工作原理概述

4.4 　MEA器件設計

4.5 　細胞-硅器件的界面特點及表面處理

4.6 　器件封裝、測試平台及特性測試

4.7 　MEA應用

第5章　場效應晶體管（FET）細胞傳感器

5.1 　FET細胞傳感器的發展歷史

5.2 　FET傳感器的原理與基本結構

5.3 　器件設計與製作

5.4 　細胞與FET等硅材料器件結合的生物相容性

5.5 　FET系統

5.6 　FET應用

第6章　光尋址電位傳感器（LAPS）

6.1 　概述

6.2 　光尋址電位傳感器（LAPS）的基本應用

6.3 　LAPS測量原理

6.4 　LAPS器件製備

6.5 　LAPS測量系統

6.6 　多光源LAPS測試系統

6.7 　光尋址電位細胞傳感器（LAPCS）

6.8 　小結

第7章　膜片鉗細胞傳感器

7.1 　傳統膜片鉗技術

7.2 　膜片鉗芯片技術的發展

7.3 　膜片鉗芯片測量原理

7.4 　膜片鉗芯片器件製備

7.5 　膜片鉗芯片測量系統

7.6 　全細胞電流記錄和數據分析

7.7 　單通道電流記錄和數據分析

7.8 　膜片鉗芯片的應用

7.9 　小結

第8章　免疫細胞傳感器

8.1 　概述

8.2 　免疫細胞傳感器的原理基礎

8.3 　免疫細胞傳感器的器件製備

8.4 　免疫細胞傳感器的測量系統

8.5 　免疫細胞傳感器的應用

第9章　嗅覺與味覺細胞傳感器

9.1 　概述

9.2 　嗅覺細胞傳感器

9.3 　味覺細胞傳感器

9.4 　嗅覺與味覺細胞傳感器的應用

9.5 　小結

第10章　細胞傳感器的發展趨勢

10.1 　概述

10.2 　微加工與集成技術的發展

10.3 　納米細胞分子傳感器的發展

10.4 　與微流控技術的結合

10.5 　康復工程的應用

10.6 　小結

主要參考文獻

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王平，1962年5月出生，浙江大學教授、博士生導師。1984，1987，1992年在哈爾濱工業大學電氣工程系獲學士、碩士和博士學位；1992～1994年為浙江大學生物醫學工程系博士後；2002和2005年分別獲國家留學基金委留學基金和包氏獎學金資助在美國作訪問學者。任中國高校傳感技術研究會副理事長，中國電子學會離子敏、生物敏專業委員會副主任委員；中國生物醫學工程學會生物醫學傳感技術分會副主任委員等；國際刊物Biosensors & Bioelectronics和Sensors & Actuators A、B等審稿人；《傳感技術學報》副主編，《中國生物醫學工程學報》、《浙江大學學報（工學版）》等雜誌編委。

主持了國家傑出青年科學基金、國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金國際合作以及國家863計劃等10餘項國家級項目。獲國務院政府特殊津貼，入選新世紀百千萬人才工程國家級人選、教育部骨幹青年教師培養人員、浙江省新世紀學術技術帶頭人重點培養人員和151人才第一層次等。獲浙江省科學技術一、二等獎，浙江省高校科研成果一等獎等。發表學術論文100餘篇，主要著作有《人工嗅覺與人工味覺》、《細胞傳感器》、《現代生物醫學傳感技術》，參編英文著作Advances跏Biosensors等。