CN106103690A - 用于电生理学的可更换的接地电极、电极再生设备以及相关方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种构造为用于诸如膜片钳技术等电生理学测定的增压组件，该增压组件包括一个或多个接地电极组件。接地电极组件能以非破坏性的方式从增压组件的增压部基底单独地被移除，并且能够以无需焊接或其它附加步骤地与接地线路重建电接触的方式被重新安装到增压部基底中。再生设备设置为用于再生从增压部基底移除的一个或多个接地电极组件。

Description

用于电生理学的可更换的接地电极、电极再生设备以及相关 方法和系统

相关申请

本发明要求2014年1月22日提交的美国专利申请61/930,330的优先权，该专利申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及用于实施电生理学测量和测定的电生理学设备和方法。更具体地说，本发明涉及用在这类设备和方法中的接地电极，以及用于再生接地电极的设备和方法。

背景技术

电生理学需要研究生物的细胞和细胞膜的电行为，诸如穿过膜相关离子通道的跨膜电位和跨膜电流等。膜片钳(patch clamp)技术被广泛应用于实施电生理学测量。本领域的技术人员已知多种膜片钳技术。在一种平面膜片钳技术中，将细胞悬液移液到微板的井中。将微板安置在容纳有离子溶液的增压部(plenum)上。每个井的底部具有与增压部内部连通的至少一个微尺度孔。将接地电极永久地安置在增压部内部的底部处，即，增压组件(plenum assembly)的基底处。将与测量电子器件连通的感应电极插入到各个井中。向增压部内部施加微真空以将细胞朝向井孔拉拽。真空使细胞与给定孔的边界形成高电阻电密封，从而完成了包括密封在孔处的细胞的电回路。然后，根据本领域的技术人员所了解的方法实施测定并且获得电生理学测量数据。

接地电极为略微多孔的，因此允许流体渗入接地电极。随着重复使用和时间的流逝，接地电极因与电流向溶液中的离子电流转换有关的电化学活动而发生劣化。具体地说，电化学活动的产物(污染物或毒素)在接地电极的本体中积累。这样积累最终损害到所实施的测定，从而不得不对接地电极进行更换或至少进行再生(再处理、清理等)。通常，电生理学测量设备全天运行以使测定达到最大的处理量。因此，这种频繁的使用使得接地电极可能每天都发生劣化。

在常规的增压部构造中，如上所述，接地电极被永久地安置于增压部基底。结果，再生或更换任何一个接地电极需要技术人员将整个增压组件(包括容纳全部接地电极的基底)从用于再生或处理的设备移除。然后，为能够继续运行设备，技术人员必须安装另一个增压组件。每天更换整个增压组件的要求既不实际也不方便，并且牵涉大量的技能和运行停机时间。此外，通常再生需要将增压部基底浸泡在诸如盐溶液等再生流体的浴中。在常规的增压部构造中，仅接地电极的顶表面暴露于周围环境。接地电极的侧表面和底表面被环氧树脂或其它类型的灌封材料密封，从而再生流体除了通过扩散外不能进入接地电极。结果，在常规的再生处理中再生流体仅从一侧(即，接地电极的顶表面)被动地扩散进接地电极。结果，常规的再生处理可能需要大量的时间，例如十二个小时。此外，在常规的增压部构造中，接地线永久地与每个接地电极的底表面连接并且被焊接于接地电极下方的线路。一旦将增压组件从相关的电生理学测量设备移除，(容纳接地电极的)增压部基底从增压组件的移除就需要断开焊接接头并拆散增压组件(例如，增压部基底、歧管、密封元件等)。因此，增压部基底的后续重新安装或用新的增压部基底进行更换需要将接地线(重新)焊接于线路并重新组装增压组件，从而增加了所牵涉的技能和停机时间。另外，增压部基底的搬运和运输必须非常地小心以避免损坏接地线以及避免断开或损害接地线与相应的接地电极的电连接。

考虑到上述情况，需要提供这样的接地电极和增压部构造：改善在更换时移除和更换接地电极以及重建电连接的能力。还需要为再生接地电极提供改进的设备和方法。

发明内容

为了整体或部分地解决前述问题和/或本领域的技术人员可能已经观察到的问题，本发明提供了在如下文列举的实施方式中通过举例来说明的方法、工艺、系统、设备、器具和/或装置。

根据一个实施例，用于电生理学的接地电极组件包括：壳体，其包括顶壳体表面、底壳体表面、内侧壳体表面、在顶壳体表面处敞开的第一腔室以及在底壳体表面处敞开的第二腔室，其中，内侧壳体表面包括限定内侧开口的内侧肩部并且第二腔室在内侧开口处与第一腔室连通；以及电极，其包括顶电极表面、底电极表面和外侧侧向电极表面，电极被置于第一腔室中使得外侧侧向电极表面在接口处面向内侧壳体表面，并且底电极表面的一部分在内侧开口处暴露于第二腔室。

根据另一实施例，壳体包括用于接纳工具的插口(receptacle)，插口从顶壳体表面延伸进壳体。

根据另一实施例，密封部件位于第一内侧侧向壳体表面与肩部邻接的拐角处。

根据另一实施例，肩部包括垂直于轴线的横向部以及横向部与第一内侧侧向壳体表面之间的通道，并且密封部件位于通道中。

根据另一实施例，密封部件具有适于将电极以永久方式粘接到壳体的成分。

根据另一实施例，接地电极组件包括与底电极表面信号连通的接地电路。

根据另一实施例，接地电路的至少一部分安置于增压部基底。

根据另一实施例，接地电路的至少一部分布置在第二腔室中。

根据另一实施例，接地电路包括弹簧，并且弹簧安置在安置插口中，使得当将接地电极组件安置在安置插口中时弹簧被压缩而与底电极表面接触。

根据另一实施例，壳体包括外螺纹，并且增压部基底包括构造为接合外螺纹的内螺纹，使得通过将接地电极组件拧进安置插口而将接地电极组件能移除地安置在安置插口中，其中，弹簧包括沿与内螺纹和外螺纹的旋向相反的旋向盘绕的螺旋。

根据另一实施例，接地电路包括延伸进第二腔室的塞，并且当将接地电极组件安置在安置插口中时弹簧被压缩在底电极表面与塞之间。

根据另一实施例，塞包括凹部，弹簧置于该凹部中。

根据另一实施例，塞与第二内侧侧向壳体表面以间隙间隔开，并且还包括位于间隙中并构造为用于使底电极表面和塞之间的第二腔室的一部分与安置插口流体隔离的密封部件。

根据另一实施例，内侧插口表面包括插口肩部，壳体包括围绕电极的至少一部分的凸缘部，并且当将接地电极组件安置在安置插口中时凸缘部与插口肩部接触。

根据另一实施例，凸缘部包括在接口处面向内侧插口表面的外侧侧向凸缘表面，并且还包括位于接口和安置插口之间用于使接口与安置插口流体隔离的密封部件。

根据另一实施例，顶壳体表面与顶基面大致齐平。

根据另一实施例，接地电极组件包括向顶基面敞开的多个安置插口，并且多个接地电极组件能移除地安置在安置插口中。

根据另一个实施例，用于电生理学的接地电极组件包括：壳体，其具有沿轴线的长度，壳体包括：垂直于轴线的顶壳体表面、垂直于轴线的底壳体表面、围绕轴线并具有第一横向尺寸的第一内侧侧向壳体表面、围绕轴线并具有小于第一横向尺寸的第二横向尺寸的第二内侧侧向壳体表面以及围绕轴线并限定内侧开口的肩部，其中，第一内侧侧向壳体表面和肩部限定向顶壳体表面敞开的第一腔室，并且第二内侧侧向壳体表面限定向底壳体表面敞开的第二腔室，并且第二腔室在内侧开口处与第一腔室连通；电极，其包括顶电极表面、底电极表面以及外侧侧向电极表面，电极被置于第一腔室中使得外侧侧向电极表面在接口处面向第一内侧侧向壳体表面，并且底电极表面的一部分在内侧开口处暴露于第二腔室；以及密封部件，其围绕轴线并布置为用于使接口与第二腔室流体隔离。

根据另一实施例，用于电生理学的增压组件或增压部基底组件包括：接地电极组件；以及增压部基底，其包括顶基面、底基面以及限定了朝向顶基面敞开的安置插口的内侧插口表面，其中接地电极组件能移除地安置在安置插口中。

根据另一实施例，用于再生接地电极组件的方法包括：将接地电极组件从增压部基底中的安置位置移除，其中，接地电极组件包括壳体和置于壳体中的电极，并且在安置位置处接地电极组件处于增压部基底的安置插口中且电极与安置插口中的接地电路电接触，并且其中，将接地电极组件移除包括以非破坏性的方式使电极与接地电路脱离电接触；以及将接地电极组件浸没在再生流体中一段时间。

根据另一实施例，将接地电极组件移除包括将壳体的第一接合装置从增压部基底的第二接合装置脱开。

根据另一实施例，将接地电极组件移除包括将接地电极组件从安置插口拧出。

在审阅以下附图和详细说明时，本领域的技术人员将会或将变得更加容易地理解本发明的其它装置、设备、系统、方法、特征和优点。希望的全部这种附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、都在本发明的范围以内并受所附权利要求保护。

附图说明

通过参考以下附图可以更好地理解本发明。附图中的元件不一定按比例绘制，而是主要用于示出本发明的原理。在附图中，全部不同视图中相应的部分具有相同的附图标记。

图1是根据一些实施例的电生理学测量设备(或设备的一部分)的实例的剖视示意图。

图2A是根据一些实施例的处于组装形式的增压组件的透视图。

图2B是处于拆散形式的增压组件的分解透视图。

图3A是根据一些实施例的增压组件的增压部基底组件的俯视透视图。

图3B是增压部基底组件的仰视透视图。

图4A是根据一些实施例的接地电极组件的透视图。

图4B是接地电极组件的剖视透视图。

图5是根据一些实施例的增压部基底组件的透视图。

图6是根据一些实施例的增压部基底组件的侧剖视图，示出了安装在安置插口中的接地电极组件。

图7A是与图3A类似的增压部基底组件的透视图，示出了根据一些实施例的接合接地电极组件的工具。

图7B是图7A所示的增压部基底组件的一部分的剖视透视图。

图8A是根据一些实施例的已安置有接地电极组件的再生设备(或清理设备)的实例的透视图。

图8B是将接地电极组件安置到再生设备之前或将接地电极组件从再生设备移除之后，再生设备和接地电极组件的透视图。

图8C是处于拆散形式的再生设备以及接地电极组件的分解透视图。

图8D是附接有接地电极组件的再生设备的剖视图。

图9是根据其它实施例的已放置有接地电极组件的再生设备(或清理设备)的实例的示意图。

具体实施方式

图1是根据一些实施例的电生理学测量设备100(或该设备的一部分)的实例的剖视示意图。设备100通常构造为用于实施电生理学测量，例如如本领域的技术人员所了解的那样与膜片钳测定相结合。在图示的实施例中，设备100包括置于增压组件108与电极板112之间的膜片板104。

膜片板104可以包括用于容纳待分析的生物样本(例如，细胞120)的一个或多个井116(通常为井116的二维阵列)、外部缓冲溶液124以及生物筛选化合物。例如，膜片板104可以按诸如SBS-标准(分子生物科学协会)384-井微板格式等标准格式构造。图1以举例的方式示出两个相邻的井116。井116可以由共用底壁128界定并且通过竖直壁132彼此隔开。每个井116与一个或多个形成为穿过底壁128的孔136连通。可以将每个井具有一个孔136的膜片板104称为单孔板，而可以将每个井116具有多个孔136的膜片板称为群膜片钳(PPC)板。每个孔136可以具有例如约1μm至2μm的直径。

增压组件108包括增压部储池140和用作增压部储池140的下边界的增压部基底144。增压部基底144包括暴露于增压部储池140的一个或多个接地电极148。将膜片板104安置在增压组件108上，使得膜片板104的底壁128用作增压部储池140的上边界。增压组件108包括诸如O形环(未示出)等密封部件，该密封部件在膜片板104安装在增压组件108上时围绕增压组件108的周部设置以在膜片板104与增压部储池140之间产生气密密封。在测定进行期间，在增压部储池140内填充(诸如通过使用泵和流体回路等)缓冲溶液152，内部缓冲溶液152通常为模拟生物细胞的内部细胞质的盐溶液(例如，相对高浓度的氯化钾)。将携带有待分析的生物细胞的外部缓冲溶液124分配到膜片板104的井116中。外部缓冲溶液124通常为模拟细胞外流体的盐溶液(例如，相对高浓度的氯化钠)。向增压部储池140施加小的负压(真空)以将细胞拉拽至每个井116的一个或多个孔136处，从而在相应的孔136处在细胞膜与底壁128之间形成高电阻电密封(通常为50-100兆欧密封)。

电极板112包括支撑在框架160中的一个或多个感应电极156(通常为感应电极156的二维阵列)。感应电极156通常具有细长的几何形状(例如，针形)，并且通常为覆盖有氯化银的银线。通常，膜片板104的每个井116设置有一个感应电极156。例如，电极板112可以包括384个感应电极156。将电极板112安置在膜片板104上，使得感应电极156延伸进每个井116并且浸没于外部缓冲溶液124中。因此，感应电极156和接地电极148位于井孔136的相反两侧(从而位于密封的细胞120的相反两侧)。感应电极156和接地电极148均与测量电子器件162信号连通。随着将外部缓冲溶液124添加到井116以及将内部缓冲溶液152添加到增压部储池140，完成了跨越每个孔116中的密封的细胞120的回路，从而使得诸如离子通道164的电活动等电生理学测量能够在每个密封的细胞120上实施。整个电路的电通道的数量与所使用的感应电极156的数量相对应。

在一些实施例中，测量电子器件162可以包括用于向感应电极156施加电压的程控电压源(未示出)、用于将感应电极156上测量的电流转换为模拟电压信号的放大器168、以及用于将来自放大器168的模拟电压信号转换为数字电压信号的模数转换器(ADC)172。测量电子器件162可以与数据采集引擎176连通。数据采集引擎176可以构造为用于实施任何所需要的进一步信号处理、将来自感应电极通道的数字电压测量值储存在计算机存储器中、输出用于读出/显示的数据等。

在一些实施例中，如本领域技术人员应了解的，这种如上文所述的电生理学测量设备可以用在自动化的高处理量的电生理学测量系统中。该系统可以提供布置有多种不同功能的站点或模块的平台。这种站点可以包括例如：分析站点，电生理学测量设备100的各元件在其中运行；端架站点，其保持用于在给定测定期间的适当时刻分配和抽吸缓冲溶液、化合物和生物细胞的移液器端头；缓冲站点，其用于供应内部缓冲溶液和外部缓冲溶液；化合物站点，其用于供应生物筛选化合物、试剂等；清洗站点，其用于清洗/洗涤系统的各种元件；细胞站点，其用于供应用于分析的细胞；等等。该系统还可以包括自动移液器头(robotic pipettor head)，移液器端头可拆卸地安装于自动移液器头。自动移液器头可以与流体系统以及二维或三维台架联接。自动移液器头可移动到系统平台(诸如膜片板104等)上的各个站点，从而根据给定测定的规定来分配和/或抽吸流体。自动移液器头可以构造为用于握持电极板112、将电极板112输送至分析站点并使电极板112下降到膜片板104上。

电生理学测量系统还可以包括在测定期间对系统的各种运行进行控制的控制模块。控制模块可以包括例如外部微型计算机、显示装置和软件用户界面。控制模块还可以包括与外部微型计算机对接的微控制器，以用于对系统的实时功能方面(包括运动控制、流体控制和电子数据记录)进行控制。因此，在一些实施例中，上述测量电子器件162和数据采集引擎176可以被视为控制模块的一部分或者与控制模块可操作地相连。

图2A是根据一些实施例的处于组装形式的增压组件200的透视图。图2B是处于拆散形式的增压组件200的分解透视图。增压组件200可以包括增压部基底组件202，增压部基底组件202可以包括增压部基底204和一个或多个接地电极组件208。每个接地电极组件208包括至少一个电极壳体220和固定在电极壳体220中的接地电极222。在一些实施例中，接地电极组件208包括构造为用于帮助安装或拆卸接地电极组件208的工具接合元件，例如一个或多个工具插口224等。如图1所示，在将膜片板104安置到增压组件200时，接地电极222暴露于增压部储池140。如在下文中进一步描述的，接地电极组件208可单独地从增压部基底204移除并且可重新安装至增压部基底204。因此，在需要时接地电极组件208也可以单独地更换。增压组件200还可以包括顶圈组件226。顶圈组件226包括开口228，当处于组装形式时，容纳有接地电极组件208的增压部基底204的隆起部分配合到开口228内。顶圈组件226还包括围绕开口228的凹槽或通道232。当将膜片板104安置到增压组件200时，可以使流体密封元件(例如，O形环或密封垫，未示出)就位于凹槽或通道232中以形成围绕增压部储池140的真空密封。顶圈组件226还可以包括用于与真空管路连接的接头234。增压组件200还可以包括歧管组件240。歧管组件240可以构造为与增压部基底204联接，从而允许在增压填充期间形成横跨增压部宽度的均匀的流体流动模式。

图3A是根据一些实施例的增压部基底组件202的俯视透视图。图3B是增压部基底组件202的仰视透视图。增压部基底204为增压部储池140(未示出)提供下边界，增压部储池140在使用中容纳上文所述的内部缓冲溶液。增压部基底204基本可以包括顶基面312、相反的底基面314以及构造为用于能移除地安置一个或多个相应的接地电极组件208的一个或多个安置插口316。仅作为实例，图3A和图3B示出了四个安置插口316，并且为简化示意图，仅安装有一个电极组件208。然而，应当了解，可以设置更多或更少的安置插口316和相应的接地电极组件208。每个接地电极组件208构造为用于在所选择的安置插口316(图3A)中的安装位置与拆卸位置之间移动(操作)。

增压部基底组件202还包括接地电路组件328(接地线路或硬件)，接地电路组件328与每个安置插口316以及安置于每个安置插口316中的接地电极组件208相联。为简化示意图，图3A和图3B示出了仅三套接地电路组件328。每个接地电路组件328提供相应的接地电极222与附加线路(诸如上文中结合图1所描述的测量电子器件162等)之间的信号连通。在本实施例中，硬件328的至少一部分位于安置插口316中。当接地电极组件208处于安置位置时，接地电极222的底电极表面面向安置插口316的内部并且与相应的接地电路组件328电接触。当将接地电极组件208从安置位置移除时，底电极表面因此被移动从而与接地电路组件328脱离电接触。如从以下描述中将明了的那样，底电极表面与接地电路组件328之间的电接触的这种断开是以非破坏性的方式完成的。即，将接地电极组件208重新安装到安置插口316中仅需重新建立底电极表面与接地电路组件328之间的电接触。不需要诸如焊接或将元件联接在一起等额外步骤。

通常地，接地电路组件328可以具有适于以下方面的任何构造：在接地电极222与附加线路(例如，测量电子器件162，图1)之间提供信号连通；在拆卸接地电极组件208时能够使电接触非破坏性地断开；以及在(重新)安装接地电极组件208时帮助(重新)建立电接触。接地电路组件328的一个或多个元件可以从增压部基底204的底侧向上延伸进安置插口316，以有助于与接地电极222的底电极表面进行电连接。作为非限定性实例并且如图3A所示，每个接地电路组件328包括导电弹簧306和导电底塞310。弹簧306可以位于安置插口316中。当将接地电极组件208安装在安置插口316中时，底电极表面与弹簧306接触。底塞310可以从底侧(图3B)固定至增压部基底204并且可以至少部分地延伸进安置插口316并与弹簧306接触。

继续使用该实例并且如图3B所示，增压部基底组件202可以设置有由各个接地电路组件328共享(与各个接地电路组件328信号连通)的诸如导电接地片326等共用接地面。为了这个目的，接地片326可以包括用于提供接地电极222与附加线路(例如测量电子器件162，图1)之间的信号连通的导电元件的任何适当的构造。作为一个非限定性实例，接地片326可以是印刷电路板组件(PCBA)。同样在该实例中，为完成接地片326与各个接地电极组件208之间的回路，每个接地电路组件328还包括附接于底塞310的导电柱330以及使导电柱330与接地片326相互连接的导电线332。如图所示，接地片326的位置可以偏离于各个安置插口316，以有助于与安装在增压部基底204中的多个接地电极组件208进行电连接。

通常地，接地电路组件328的各种元件可以由任何适当的导电材料构成。在一些实施例中，弹簧306可以包括覆盖有不同导电材料的导电芯体。作为一个非限定性实例，弹簧306可以包括覆盖有银的磷青铜芯体。在一些实施例中，底塞310可以包括覆盖有不同导电材料的导电芯体。作为一个非限定性实例，底塞310可以包括覆盖有银的黄铜芯体。

图4A是根据一些实施例的接地电极组件208的透视图。图4B是接地电极组件208的剖视透视图。接地电极组件208包括电极壳体220、固定在电极壳体220中的接地电极222、以及密封部件432(图4B)。为了便于说明，可以认为电极壳体220具有沿组件轴线434的长度或高度，并且可以认为接地电极222具有沿组件轴线434的厚度。

接地电极222基本上可以包括顶电极表面438(或第一外侧横向电极表面)、与顶电极表面438相反的底电极表面440(或第二外侧横向电极表面)以及与顶电极表面438和底电极表面440邻接的外侧侧向电极表面442。顶电极表面438和底电极表面440可以基本上垂直于组件轴线434，并且外侧侧向电极表面442可以基本上平行于组件轴线434。在典型的实施例中，接地电极222是银和氯化银的烧结混合物。接地电极222基本上可以具有任何几何形状。在图示的实施例中，接地电极222为具有圆形截面(相对于组件轴线434)的柱状或盘状形状。在其它实施例中，接地电极222可以具有其它类型的圆状(例如，椭圆形)截面，或是可以为具有多边形截面的棱柱形。在典型的实施例中，接地电极222的横向尺寸大于其厚度。在这种情况下，“横向尺寸”是以接地电极222在垂直于组件轴线434的平面中的大小为特征的尺寸，并且“横向尺寸”取决于接地电极222的几何形状。因此，在圆形截面(如图所示)的情况下横向尺寸为外径，而在多边形截面的情况下横向尺寸为相反侧或拐角之间的距离。

电极壳体220可以由满足下述条件的任何电绝缘材料构成：大体上不能被液流渗透并且足够牢固以作为用于接地电极222的永久支撑件和容纳结构。用于电极壳体220的适当材料的实例包括但不限于：聚碳酸酯、聚酰胺、聚乙烯、聚甲醛、聚苯乙烯和聚烯烃。

电极壳体220基本上可以包括顶壳体表面448(或第一外侧横向表面)、与顶壳体表面448相反的底壳体表面450(或第二外侧横向表面)以及与顶壳体表面448和底壳体表面450邻接的外侧侧向壳体表面。顶壳体表面448和底壳体表面450可以基本上垂直于组件轴线434。外侧侧向壳体表面可以包括垂直于或平行于组件轴线434的部分。电极壳体220还基本上可以包括在顶壳体表面448处敞开的第一(或上)腔室454以及在底壳体表面450处敞开的第二(或下)腔室456。第一腔室454在内部开口处与第二腔室456敞开地连通。第一腔室454设置有用于接纳接地电极222的空间。第二腔室456可以设置有用于收容接地电路组件328(图3B)的一个或多个元件的空间，所述一个或多个元件在接地电极222安装在增压部基底204中时与接地电极222接触(如本文别处所述)。第一腔室454的几何形状可以与接地电极222的几何形状互补。在图示的实施例中，第一腔室454和接地电极222具有圆形截面，而在其它实施例中，第一腔室454和接地电极222可以具有多边形截面。第二腔室456可以具有圆形或多边形截面。在一些实施例中，第一腔室454和第二腔室456均以组件轴线434为中心。

第一腔室454的横向尺寸可以大于第二腔室456的横向尺寸。利用该构造，接地电极222的一部分(例如，中央部分)在内部开口处暴露于第二腔室456。可以将第一腔室454和接地电极222的大小设定为使得顶电极表面438与顶壳体表面448齐平或大致齐平。

在另一实施例中，使顶电极表面438相对于顶壳体表面448稍稍凹进(例如，1mm至3mm)，从而允许将琼脂盐桥(导电胶)放置在接地电极222与内部缓冲溶液152之间。琼脂盐桥使污染物从接地电极222向内部缓冲液的释放推迟从而减少污染物的浓度。

通常地，第一腔室454和第二腔室456由电极壳体220的一个或多个内侧壳体表面限定。在图示的实施例中，电极壳体220包括与顶壳体表面448邻接的第一内侧侧向壳体表面460以及与底壳体表面450邻接的第二内侧侧向壳体表面462。第一内侧侧向壳体表面460和第二内侧侧向壳体表面462围绕组件轴线434(例如，在圆形截面的几何形状中关于轴线434同轴)。电极壳体220还包括在第一内侧侧向壳体表面460与第二内侧侧向壳体表面462之间的内侧肩部464。第一内侧侧向壳体表面460和第二内侧侧向壳体表面462可以基本上与组件轴线434平行，并且肩部464可以基本上与组件轴线434垂直。内侧肩部464可以与第一内侧侧向壳体表面460和第二内侧侧向壳体表面462邻接。第一内侧侧向壳体表面460和内侧肩部464限定第一腔室454，内侧肩部464限定内部开口，并且第二内侧侧向壳体表面462限定第二腔室456。

可以通过任何适当的手段将接地电极222固定于电极壳体220。可以以这种方式固定接地电极222：使从顶壳体表面448(如上文所述，在使用中，顶壳体表面是容纳有内部缓冲溶液的增压部腔室的一部分)通过第一腔室454进入第二腔室456的流体泄漏最少。为了这个目的，接地电极222的横向尺寸可以稍稍大于第一腔室454的横向尺寸，从而通过压力配合使接地电极222牢固地固定在第一腔室454中。

另外，可以构造并布置密封部件432以使接口与第二腔室456流体隔离。在图示的实施例中，密封部件432以诸如环或圈等连续的方式围绕组件轴线434。密封部件432可以布置在底电极表面440与肩部464之间而无需完全地密封整个底电极表面440，从而使底电极表面440能够与位于第二腔室456中的接地电路组件328(图3A和图3B)的一部分发生电接触。密封部件432可以位于第一内侧侧向壳体表面460与不可见的肩部464交汇的拐角处。在一些实施例中(如图所示)，内侧肩部464可以包括：在内部开口处与第二内侧侧向壳体表面462邻接的基本平坦的横向部468，以及位于第一内侧侧向壳体表面460与横向部468之间的通道或凹槽470。通道470可以以连续的方式围绕组件轴线434，并且可以具有延伸到横向部468下方的深度。密封部件432可以位于通道470中。

除提供流体密封外，密封部件432可以构造为用于通过粘附、粘合等将接地电极222固定于壳体220。密封部件432可以由适于该目的的任何材料构成。例如，密封部件432可以在接地电极组件208的组装期间这样形成：将初始的液态密封材料施加到通道470并按压接地电极222以使接地电极222与密封材料接触，在这之后通过固化、干燥等使密封材料硬化。可以容许一些过剩的密封材料从通道470溢出并且保留在底电极表面440和内侧肩部464的横向部468之间，同时底电极表面440的一部分保持暴露于第二腔室456从而能够如上文所述的那样与接地电路组件328(图3B)电连接。适当的密封材料的实例包括但不限于：环氧树脂、橡胶、硅树脂和毡。在一些实施例中，可选地，可以将结构性遮挡件(未示出)设置在通道470与内部开口之间以限制密封材料的溢出。结构性遮挡件可以以连续的方式围绕组件轴线434并且例如为环。

电极壳体220还包括构造为用于将电极壳体220与增压部基底204(图3A和图3B)能移除地接合的接合装置或元件478。在这种情况下，安装接地电极组件208可以包括将电极壳体220与增压部基底204接合，并且拆卸接地电极组件208可以包括将电极壳体220从增压部基底204脱开。在一些实施例中，接合装置478可以是构造为用于与增压部基底204的第二接合装置或元件678能移除地接合的第一接合装置(图6)。作为一个非限定性实例，第一接合装置478可以是或可以包括电极壳体220的第一螺纹部，并且第二接合装置678可以是或可以包括增压部基底204的第二螺纹部。即，第一接合装置478和第二接合装置678可以包括构造为彼此匹配的互补螺纹。在图示的实施例中，第一螺纹部可以位于电极壳体220的外表面上或与电极壳体220的外表面成一体(即，作为电极壳体220的外表面的一部分或与电极壳体220的外表面形成为一体)，并且第二螺纹部可以位于增压部基底204的各个安置插口316的内表面上或与增压部基底204的各个安置插口316的内表面成一体。从而，第一螺纹部可以包括阳螺纹并且第二螺纹部可以包括阴螺纹。在本实施例中，通过将接地电极组件208沿一个方向旋入(例如，拧入)安置插口316来安装接地电极组件208，并且通过将接地电极组件208沿相反方向旋出(例如，拧出)安置插口316来拆卸接地电极组件208。如上所述，电极壳体220可以包括工具接合元件224，工具接合元件224构造为用于与用户所操作的工具接合以帮助安装和拆卸接地电极组件208。

在一些实施例中，电极壳体220可以包括上部或凸缘部482以及下部484。上部482围绕第一腔室454，并且可以附加地围绕第二腔室456的一部分。下部484围绕第二腔室456的至少一部分。凸缘部482的外侧横向尺寸(例如，直径)可以大于下部484的外侧横向尺寸。凸缘部482可以由顶壳体表面448、底凸缘表面486以及与顶壳体表面448和底凸缘表面486邻接的第一外侧侧向壳体表面488界定。下部484可以由底凸缘表面486、底壳体表面450以及第二外侧侧向壳体表面490界定，第二外侧侧向壳体表面490可以与底壳体表面450邻接。如图所示，第一接合装置478可以位于第二外侧侧向壳体表面490上或与第二外侧侧向壳体表面490成一体。

图5是根据一些实施例的增压部基底组件202的透视图。图5还包括根据一些实施例的，沿穿过增压部基底204的一个安置插口316的组件轴线434布置的一个接地电极组件208及相应的接地电路组件328的各元件的分解图。图6是根据一些实施例的增压部基底组件202的侧剖视图，示出了安装在安置插口316中的接地电极组件208。每个安置插口316基本上由内侧插口表面限定，内侧插口表面从顶基面312延伸到底基面314或朝向底基面314延伸并且围绕组件轴线434。安置插口316可以构造为使得在安置时接地电极组件208(顶电极表面438和/或顶壳体表面448)与顶基面312齐平或大致齐平，尽管在在一些实施例中顶电极表面438可以如上文所述是凹进的。图6示意性地示出了接地电极组件208与内侧插口表面之间由第一接合装置478与第二接合装置678接合而形成的接合接口602。如上文所述，在一些实施例中，接合接口602可以是螺纹接口，螺纹接口通过将位于电极壳体220的外表面上或作为电极壳体220的外表面的一部分的外螺纹与位于内侧插口表面上或作为内侧插口表面的一部分的内螺纹相匹配而形成。

如上文所述，接地线路的一个或多个元件可以向上延伸进电极壳体220的第二腔室456，以有助于与底电极表面440进行电连接。在图示的实施例中，接地线路的弹簧306位于第二腔室456中。当将接地电极组件208安装在安置插口316中时，底电极表面440与弹簧306接触。在安装期间，随着接地电极组件208进一步移入安置插口316(诸如通过如上文所述的旋转或拧入等方式)，弹簧306被压缩而向底电极表面440施以偏压力，从而在弹簧306与底电极表面440之间形成可靠的、低电阻的电接触。在底电极表面440由诸如银等相对柔软的材料构成的实施例中，在安装期间接地电极组件208的移动可能导致弹簧306的端部“咬入”银中，从而进一步改善电连接。在电极壳体220与内侧插口表面之间的接合接口602是由内螺纹和外螺纹的匹配形成的一些实施例中，弹簧306的螺旋盘绕的方向可以与螺纹的螺旋线的盘绕方向成相反的手性(相反的旋向)。例如，当螺纹沿逆时针盘绕时弹簧306可以沿顺时针盘绕。在该情况下，接地电极组件208沿与弹簧306的盘绕方向相反的方向被旋紧，这样可以改善弹簧306与底电极表面440之间的“咬入”接触。

可以通过任何适当的手段(例如通过诸如环氧树脂等灌封材料614)将接地线路的底塞310固定于增压部基底204。底塞310可以包括：基底部分518，其构造为提供安置插口316的下边界；以及中央部分520，从基底部分518向上延伸进电极壳体220的第二腔室456并与弹簧306接触。利用该构造，当将接地电极组件208安装在安置插口316中时，弹簧306被压缩在底电极表面440与底塞310之间，从而与底塞310和底电极表面440都形成良好的电接触。在一些实施例中，底塞310可以包括布置有弹簧306的一部分的凹部或座体522。

在一些实施例中，内侧插口表面包括与顶基面312邻接的第一内侧侧向插口表面636、以及第二内侧侧向插口表面638，第一内侧侧向插口表面636和第二内侧侧向插口表面638均围绕组件轴线434(例如，在圆形截面的几何形状中关于轴线434同轴)并基本上与组件轴线434平行。接地电极组件208与安置插口316之间的接合接口602(例如，螺纹接合)可以位于第二内侧侧向插口表面638处。内侧插口表面还可以包括第一内侧侧向插口表面636与第二内侧侧向插口表面638之间的基本横向取向的肩部640。在电极壳体220包括凸缘部分482的实施例中，肩部640可以用作限制接地电极组件208进一步移动进安置插口316的止挡件。即，在完全安装位置，底凸缘表面486可以与肩部640接触。

顶基面312、顶壳体表面448和顶电极表面438可以限定增压部储池的下边界，增压部储池在使用中容纳如上文所述的内部缓冲溶液。可以以这样的方式将接地电极组件208安置在安置插口316中：避免流体从增压部储池140泄漏到安置插口316的内部的敞开空间中，从而防止导电元件被弄湿。另外期望的是避免在接地电极组件208与安置插口316之间的间隙中聚集空气。为了这些目的，第一内侧侧向插口表面636的横向尺寸可以仅稍稍大于电极壳体220(即，第一外侧侧向壳体表面488)的横向尺寸，从而使电极壳体220与第一内侧侧向插口表面636之间的上部间隙最小化。

另外，可以构造并布置诸如O形环、密封垫等一个或多个密封部件以使增压部储池140与安置插口316流体隔离。在图示的实施例中，第一密封部件544位于第一外侧侧向壳体表面488与接合接口602之间，例如，在电极壳体220的凸缘部482与下部484之间的空间中。第二密封部件546位于底塞310与电极壳体220的限定第二腔室456的内侧面之间的间隙中。底塞310可以包括布置有第二密封部件546的凹槽或通道550。因此，对于图示的实施例，为到达安置插口316的内部，液体需要通过第一密封部件544、接合接口602以及第二密封部件546。

图7A是与图3A类似的增压部基底组件202的透视图，示出了与根据一些实施例的接地电极组件208接合的工具702。图7B是图7A所示的增压部基底组件202的一部分的剖视透视图。工具702构造为用于以有助于接地电极组件208的移除和重新安装的方式接合接地电极组件208，例如，通过将接地电极组件208旋转出(例如，拧出)增压部基底204，继而在再生(如本文其他地方的实例所描述)之后将接地电极组件208旋转回(例如，拧入)增压部基底204中。在图示的实施例中，为了这个目的，工具702包括诸如插入接地电极组件208的插座或插口224的尖端物(prong)704等一个或多个接合部件。工具702还可以包括构造为有助于用户对工具702进行搬运和操作的元件，诸如一个或多个手柄或翼部706等。工具702可以包括用于改善握持的其它特征，诸如滚花、肋等。

如上所述，在结合电生理学测定的情况下，随着接地电极222的连续使用，污染物和/或毒素积累在接地电极222的本体中从而导致性能的削弱。在本文所披露的实施例中，接地电极组件208能够非常容易地并以非破坏性的方式单独地移除和重新安装，而无需为重新建立电连接而进行耗时的步骤。结果，在使运行有接地电极222的电生理学设备的停机时间最小的情况下，可以容易地再生(或清理)接地电极222。仅需以上述方式拆卸受污染的接地电极组件208(即，容纳受污染的接地电极222的接地电极组件208)并且对其进行再生(或清理)，同时将新的接地电极组件安装在增压部基底204中以替代受污染的接地电极组件208，就能够以最小的停机时间使增压组件200继续运行。在受污染的接地电极组件208已被再生之后，可以将已再生的接地电极组件208重新安装在增压部基底204中以替代现有的接地电极组件。被替代的现有的接地电极组件此时可能被污染，因此可以接受再生处理。

在一些实施例中，通过如上文所述将接地电极组件208拆卸并将其浸没在容纳有再生(或清理)介质或流体的浴中，可以使接地电极组件208再生。再生介质的实例包括但不限于：氯化钾溶液、乙二胺四乙酸溶液和柠檬酸溶液。一旦将接地电极组件208浸没于浴中，再生介质可以扩散进接地电极222的本体中。由于接地电极222以顶电极表面438和底电极表面440的大部分均不被密封的方式安置在可被单独移除的电极壳体220中，因此顶电极表面438和底电极表面440在浸没之后均暴露于再生介质。结果，再生介质能够从顶电极表面438和底电极表面440扩散进接地电极222的本体。这导致接地电极222更有效的再生(从接地电极222清除污染物和/或毒素)，并且与常规的接地电极相比在短得多的时间内完成再生。如上所述，常规的接地电极不能被单独地从增压部基底移除，并且常规的接地电极仅顶电极表面暴露于再生介质。

在其它实施例中，通过如上文所述将接地电极组件208拆卸、将其放置在再生容器(或清理容器)中并隔着接地电极222的厚度施加压差，可以使接地电极组件208再生。所施加的压差有效地使再生介质主动地浸穿接地电极222的厚度，这样可以提高(增强)再生处理的效果，甚至可以进一步缩短完成再生处理所需的时间。所需施加的压差可以相对较小，例如，5至10psi。可以通过向接地电极222施加正压或负压(真空)来实现所施加的压差。

图8A是根据一些实施例的已安置有接地电极组件208的再生设备(或清理设备)800的实例的透视图。图8B是将接地电极组件208安置到再生设备800之前或将接地电极组件208从再生设备800移除之后，再生设备800和接地电极组件208的透视图。图8C是拆散形式的再生设备800以及接地电极组件208的分解透视图。图8D是附接有接地电极组件208的再生设备800的剖视图。

再生设备800可以包括与正压施加装置808(图8A)连通的容器804。容器804可以包括限定内部腔室814的容器主体812。接地电极组件208可附接于容器主体812从而以流体密封方式封闭内部腔室814。容器804可以包括与容器主体812联接的流体端口或接头818以与内部腔室814连通，从而用作输入端口。流体端口818可以构造为与正压施加装置808直接联接或者与流体端口818和正压施加装置808之间的管822(图8A)直接联接。正压施加装置808可以具有用于向内部腔室814施加正压的任何适当的构造。作为一个非限定性实例，正压施加装置808可以是诸如注射器等正位移装置。作为选择，正压施加装置808可以是其它类型的泵。

接地电极组件208可附接于容器主体812从而以流体密封方式封闭内部腔室814。为了这个目的，再生设备800可以包括诸如O形环(图8A)等一个或多个密封部件824和826。可以利用上述工具702以与上述方式相似的方式来帮助安装和移除接地电极组件208。在一些实施例中，内部腔室可以构造为与增压部基底204的安置插口316的内侧表面类似(例如见图5和图6)。在这种情况下，例如通过使接地电极组件208的螺纹828与容器主体812的螺纹830匹配，可以以与在安置插口316中实施的安装类似的方式将接地电极组件208安装在容器804中(图8D)。接地电极组件208可以安装为使得底电极表面440朝向内部腔室814而顶电极表面438背向内部腔室814。在安装接地电极组件208之后，运行正压施加装置808以便隔着接地电极222产生压差，从而引起再生流体浸穿接地电极222。可以将压力计822与再生设备800联接以使得在再生运行期间施加的压力能够被监测到。

图8A至图8D描绘了包括由紧固件联接的两个部分的容器主体812。然而，这仅是一个可能的实施例。在其它实施例中，容器主体812可以具有一体化(单个)构造，在这种情况下不需要紧固件并且可以免除对于图8C和图8D所示的下密封部件826的需要。

在一些实施例中，再生设备800可以附加地包括与收集用过的再生流体的废物接收器联接的输出端口或接头(未示出)。利用该构造，泵可被操作为在整个再生处理的一部分期间使新鲜的再生流体从供应储池通过容器804连续地流动。

图9是根据其它实施例的已放置有接地电极组件208的再生设备(或清理设备)900的实例的示意图。再生设备900可以包括与诸如真空泵908等负压施加装置连通的容器904。容器904可以包括限定内部腔室914的容器主体912。容器904可以包括流体端口或接头918，流体端口或接头918用作经由输出管线与真空泵908连通的输出端口。在一些实施例中，内部腔室914可以构造为与增压部基底204的安置插口316的内侧表面类似(如同上文中结合图8所描述的那样)。再生设备900可以附加地包括流体端口918与真空泵908之间的集液器942以防止液体进入真空泵908。在这种情况下，输出管线可以包括流体端口918与集液器942之间的管944，以及集液器942与真空泵908之间的管946。再生设备900还可以包括容纳再生流体952的供应储池950。

在运行中，将接地电极组件208放置或安置于容器904，并且将带有接地电极组件208的容器904浸没于储池950中，使得顶电极表面438直接暴露于再生流体952。然后运行真空泵908以隔着接地电极222产生压差，从而引起再生流体932沿从顶电极表面438向底电极表面440的方向浸穿接地电极222。

在一些实施例中，可以将容器804或904的大小设定为同时容纳多个接地电极组件208。作为选择，再生设备800或900可以包括用于分别容纳各个接地电极组件208的多个容器804或904。在这些实施例中，可以设置一个或多个输入端口和/或输出端口。

应理解的是，本文使用的术语“信号连通”是指两个或多个系统、装置、元件、模块或子模块能够经由沿某些类型的信号路径行进的信号而彼此连通(通信)。信号可以是沿第一和第二系统、装置、元件、模块或子模块之间的信号路径从第一系统、装置、元件、模块或子模块向第二系统、装置、元件、模块或子模块传达信息、电力或能量的通信信号、电力信号、数据信号或能量信号。信号路径可以包括物质的、电的、磁的、电磁的、电化学的、光的、有线的或无线的连接。信号路径还可以包括第一和第二系统、装置、元件、模块或子模块之间的附加的系统、装置、元件、模块或子模块。

更一般地，本文使用的诸如“连通”和“进行连通”(例如，第一元件与第二元件“连通”或“与……进行连通”)等术语表示两个或多个元件或部件之间的结构的、功能的、机械的、电的、信号的、光的、磁的、电磁的、离子的或流体的关系。因此，实际上一个元件被描述为与第二元件连通并不意味着排除了附加元件出现在第一与第二元件之间和/或附加元件与第一和第二元件可操作地相联或接合的可能性。

应理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以对本发明的各个方面和细节作出改变。此外，前述描述仅意在说明的目的，而并非意在限制——本发明由权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种用于电生理学的接地电极组件，所述接地电极组件包括：

壳体，其包括顶壳体表面、底壳体表面、内侧壳体表面、在所述顶壳体表面处敞开的第一腔室以及在所述底壳体表面处敞开的第二腔室，其中，所述内侧壳体表面包括限定内侧开口的内侧肩部，并且所述第二腔室在所述内侧开口处与所述第一腔室连通；以及

电极，其包括顶电极表面、底电极表面和外侧侧向电极表面，所述电极被置于所述第一腔室中使得所述外侧侧向电极表面在接口处面向所述内侧壳体表面，并且所述底电极表面的一部分在所述内侧开口处暴露于所述第二腔室。

2.根据权利要求1所述的接地电极组件，其中，所述壳体包括用于使所述壳体能移除地与安置插口接合的接合装置。

3.根据权利要求2所述的接地电极组件，其中，所述壳体包括外侧侧向壳体表面，并且所述接合装置置于所述外侧侧向壳体表面上或与所述外侧侧向壳体表面成一体。

4.根据权利要求2所述的接地电极组件，其中，所述接合装置包括螺纹部。

5.根据权利要求1所述的接地电极组件，包括密封部件，所述密封部件布置为用于使所述接口与所述第二腔室流体隔离。

6.根据权利要求1所述的接地电极组件，具有以下特征中的至少一个：

所述密封部件位于所述底电极表面与所述内侧肩部之间；以及

所述内侧肩部包括通道并且所述密封部件位于所述通道中。

7.根据权利要求1所述的接地电极组件，其中，所述顶电极表面大致与所述顶壳体表面齐平，或者所述顶电极表面从所述顶壳体表面凹进以允许琼脂盐桥的插入。

8.一种用于电生理学的增压组件，所述增压组件包括：

根据权利要求1所述的接地电极组件；以及

增压部基底，其包括顶基面、底基面以及内侧插口表面，所述内侧插口表面限定了朝向所述顶基面敞开的安置插口，其中，所述接地电极组件能移除地安置在所述安置插口中。

9.根据权利要求8所述的增压组件，其中，所述壳体包括第一接合装置，并且所述增压部基底包括构造为能移除地与所述第一接合装置接合的第二接合装置。

10.根据权利要求9所述的增压组件，其中，所述壳体包括外侧侧向壳体表面，所述第一接合装置置于所述外侧侧向壳体表面上或与所述外侧侧向壳体表面成一体，并且所述第二接合装置置于所述内侧插口表面上或与所述内侧插口表面成一体。

11.根据权利要求9所述的增压组件，其中，所述第一接合装置包括外螺纹并且所述第二接合装置包括内螺纹。

12.根据权利要求8所述的增压组件，包括与所述底电极表面信号连通的接地电路。

13.根据权利要求12所述的增压组件，其中，所述接地电路的至少一部分位于所述第二腔室中。

14.根据权利要求13所述的增压组件，其中，所述接地电路包括弹簧，并且所述弹簧安置在所述安置插口中，使得当将所述接地电极组件安置在所述安置插口中时所述弹簧被压缩而与所述底电极表面接触。

15.根据权利要求14所述的增压组件，其中，所述接地电路包括延伸进所述第二腔室的塞，并且当将所述接地电极组件安置在所述安置插口中时所述弹簧被压缩在所述底电极表面与所述塞之间。

16.一种用于再生接地电极组件的方法，所述方法包括：

将所述接地电极组件从增压部基底中的安置位置移除，其中，所述接地电极组件包括壳体和置于所述壳体中的电极，并且在所述安置位置所述接地电极组件处于所述增压部基底的安置插口中且所述电极与所述安置插口中的接地电路电接触，并且其中将所述接地电极组件移除包括以非破坏性的方式使所述电极与所述接地电路脱离电接触；以及

将所述接地电极组件浸没在再生流体中一段时间。

17.根据权利要求16所述的方法，包括：在浸没之后，将所述接地电极组件安置在所述安置插口中，使得所述电极与所述接地电路电接触。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电极包括顶电极表面、底电极表面以及所述顶电极表面与所述底电极表面之间的电极厚度，并且浸没所述接地电极组件包括将所述接地电极组件放置在所述再生流体的浴中足够长的时间段，以便使所述再生流体从所述顶电极表面和从所述底电极表面被动地扩散进所述电极厚度中。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电极包括顶电极表面、底电极表面以及所述顶电极表面与所述底电极表面之间的电极厚度，并且浸没所述接地电极组件包括：将所述接地电极组件放置在容纳有所述再生流体的容器中；以及隔着所述电极厚度施加压力差以使所述再生流体浸穿所述电极厚度。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电极如此置于所述壳体：浸没所述接地电极组件将使得所述顶电极表面的至少一部分和所述底电极表面的至少一部分暴露于所述再生流体。