细胞电位测定装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种细胞电位测定装置，它具矩阵状地配置在基板上的多个微电极，设置在其上的用于放置细胞的细胞放置单元，以及具有从微电极引出的导电图形和与外部连接用的电连接点的一体化复合电极构成的一体化细胞放置器（１），用光学方式观察细胞的光学观察组件（２０），向细胞提供电刺激信号并与细胞放置器连接的刺激信号供给组件（３０），以及处理由细胞电生理活动产生的输出信号并与细胞放置器相连接的信号处理组件。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在所谓电神经生理研究领域中使用的那种测定伴随神经细胞活动所产生的电位变化的细胞电位测定装置。近年来，对神经细胞的医学研讨和适用电元件的可能性的研讨活动日益频繁。在神经细胞活动时会产生活动电位。该细胞活动电位是因神经细胞的离子渗透性变化而引起细胞膜内外的离子浓度变化、并随着上述的离子浓度的变化又引起的细胞膜电位的变化而产生的。这样，通过用电极测定由神经细胞附近的离子浓度变化(即离子电流)所产生的电位变化，便可检测神经细胞的活动情况。为了测定上述因细胞活动产生的电位，例如可以通过将玻璃制的细胞外电位测定用电极插入细胞中完成测定。在测定因刺激产生的感应电位时，需将记录用玻璃电极与刺激用金属电极同时插入然而，由于采用这种插入电极的方式进行测定时会损伤细胞，所以难以保持长时间的测定。而且，在对若干个位置同时进行测定时，还存在有空间限制和位置精度方面的问题为此，本专利技术人已专利技术了在绝缘基板上利用导电物质制作的若干个微电极和引出电极用导电图形、并在该导电图形上可进行细胞培养的一体化复合电极(参见特开平6-78889号公报和特开平6-296595号公报)。若采用该一体化复合电极，可以不受空间的制约而在狭小间隔的若干个位置上同时测定电位变化，并且可以长时间的测定。然而，目前人们渴望设计出一种能充分利用该一体化复合电极，在精确和高效率完成测定的同时还对测定结果进行整理的测定装置，或称测定系统。本专利技术的目的就是要提供这种迫切需要的细胞电位测定装置。本专利技术的细胞电位测定装置的特征在于，它装置有A一体化细胞放置器，该细胞放置器的基板上配置有若干个微电极，放置在这些电极上的用于放置细胞的细胞放置单元，以及用于向上述微电极供给电信号的同时由上述微电极传导出电信号的电连接组件，B刺激信号供给组件，它与上述一体化细胞放置器的电连接组件相连接并用于向上述细胞供给电刺激，C信号处理组件，它用于处理由上述细胞的电生理活动所产生的输出信号，并与上述细胞放置器的电连接组件相连接。最好是还配置有用于观察上述细胞光学特性的光学观察组件，以及用于将设置在上述一体化细胞放置器上的使细胞保持在培养气氛中的细胞培养器件，从而可以保持长时间的测定。有关其它的更可取的结构和作用，将在后面说明。下面举例概括说明具有上述结构的本专利技术装置的测定步骤。将样品即细胞放置在一体化细胞放置的细胞放置单元中，并使该细胞与若干个微电极相接触。边观察由光学观察组件获得的细胞的象，边通过电连接组件由刺激信号供给组件向若干个微电极中任一对电极间提供刺激信号。由其它各电极获得的感应电位随时间的变化经过电连接组件馈入信号处理组件，并将经过必要的信号处理后输出给显示装置等。当然，也可以同样进行不加刺激信号的自发电位的测定。由于上述的细胞电化学的测定必需在活着的细胞上进行，所以通常要在一体化细胞放置单元上配置培养细胞的培养基。一体化细胞放置器相对于测定装置是可自由拆装的，以便可以将一体化细胞放置器放入常规的细胞培养器中进行细胞培养，在测定时将一体化细胞放置器由细胞培养器中取出，再放置在测定装置中，如果装备有用于将一体化细胞放置器上的细胞保持在培养气氛中的细胞培养件，就可以保持长时间的测定。该细胞培养组件，是由使温度保持一定的温度调节组件，使培养液循环的组件，以及供给空气和二氧化碳的混合气体(例如含CO25％)用的组件构成的。上述一体化细胞放置器的结构最好包括在玻璃板上成矩阵状(格状)的若干微电极，引出这些微电极用的导电图形，与这些导电图形的端部相连接的电连接点，以及覆盖在上述导电图形表面上的绝缘掩膜，在包括有上述若干个微电极的区域上还配置上述细胞放置单元。利用透明玻璃板作基板，可以容易地对细胞进行光学观察。而且，导电图形和绝缘掩膜也最好基本上是透明的或半透明的。把若干微电极配置成矩阵状可以易于指定供给刺激信号的电极和检测由细胞活动产生的电压信号的电极的位置。例如，最好按8行8列配置64个微电极。若从使表面电阻尽可能的小，进而提高检测灵敏度这点考虑，各电极的表面积应作得大一些，但从电极间隔的制约和测定分辨率等角度考虑，使其在4×102-4×104平方微米的范围内较合适。上述电连接组件最好包含有具有与上述电连接点相接触的接触组件并可以上下侧夹持固定位上述玻璃板的两个开槽的夹具，利用这种结构，可方便而可靠地固定住上述玻璃板和向微电极外侧引出容易和可靠。此外，在固定上述夹具的同时，最好还把具有通过接线端子连接的外部连接导电图形的印刷电路配线板安装在上述的夹具接触件上，借此，可更容易地与外部设备，例如刺激信号供给单元和信号处理单元等相连接。为了不使刺激信号和检测信号产生过大的衰减和畸变，最好使上述连接点与上述接触组件间的接触电阻，和上述接触组件与上述接线端子间的接触电阻均在30毫欧以下。上述光学观察组件最好由光学显微镜与其相连接的摄象装置和图象显示装置组成。这样，通过把经显微镜放大后的细胞的象，由摄象装置(视频摄象机)摄象后显示在图象显示装置(高精细度显示器)上，便可以很容易地进行通过目视观察测定细胞和电极位置，如果在光学观察组件中还安装图象存储单元，以便方便地对测定数据进行记录操作，则更是可取的。通过用脉冲信号发生器作为上述刺激信号供给组件，便可以对细胞供给作为刺激信号的多种类型的信号波形。如果使上述信号处理单元中还安装有用于放大由上述细胞活动产生的检测信号的多通道放大器和用于实时显示放大了的信号波形的多通道显示装置，以便能同时显示由若干电极获得的信号波形(细胞电位随时间的变化)，则更为可取。另一方面，如果再安装一个通过D/A转换器输出刺激信号的同时能处理通过A/D转换器输入的由上述细胞电生理活动产生的输出信号的计算机则更加可取，利用该计算机还可以在画面上设定任意波形的刺激信号，不仅可以在画面上显示检测信号的波形，而且可以进行各种处理显示，且还可以方便地将信号输出给绘图仪或存储起来。另外，还可以用该计算机对上述光学观察组件和上述细胞培养组件进行控制。图1为使用在本专利技术一实施例所涉及的细胞电位测定装置中的一体化细胞放置器的斜视图。图2为一体化细胞放置器的组装图。图3为表示设置在构成一体化细胞放置器的一体化复合电极中央部位的64个微电极及引出电极用导电图形的平面图。图4为一体化复合电极剖面模式的示意图。图5为上部和下部夹具呈夹持固定一体化复合电极状态的示意性平面图和侧剖视图。图6为图5中一体化复合电极和上下夹具的斜视图。图7为配置在上夹具上的接触组件的侧视图。图8为沿与图2相反方向观察的一体化细胞放置器的组装图。图9为本专利技术一实施例所涉及的细胞电位测定装置结构的方框图。图10为对采用在本专利技术装置中使用的一体化细胞放置器测定的由培养的细胞活动所产生的电压波形，与采用原有的通用玻璃电极(细胞外电位测定用电极)测定的电压波形进行比较的一个实例的示意性说明图。图11为采用本专利技术装置测定培养细胞自发电位测定结果的示意性说明图。图12为采用本专利技术的装置测定的培养细胞的感应电位测定结果的示意性说明图。在各图中的标号为1.一体化细胞放置器2.一体化复合电极3.上夹具4.下夹具5.印刷电路配线板11.微电极12.导电图形20.光学观察组件21.倒立显微镜22.SIT摄象机24.图象存储单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测定细胞电子生理学特性的细胞电位测定装置，其特征在于它装备有，Ａ．一体化细胞放置器，它具有设置在基板上的若干个微电极，设置在这些微电极上的用于放置细胞的细胞放置单元，以及用于向上述微电极供给电信号并由上述微电极导出电信号的电连接组件 ；Ｂ．刺激信号供给组件，它与上述一体化细胞放置器的电连接组件相连接，以便用于向上述细胞供给电刺激信号；Ｃ．信号处理组件，它用于处理由上述细胞的电生理活动所产生的输出信号，并与上述一体化细胞放置器的电连接组件相连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉原宏和，龟井明仁，小林康，竹谷诚，光亦忠泰，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]