JPH0862209A - Cell potential measuring apparatus - Google Patents

Cell potential measuring apparatus

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JPH0862209A
JPH0862209A JP7144768A JP14476895A JPH0862209A JP H0862209 A JPH0862209 A JP H0862209A JP 7144768 A JP7144768 A JP 7144768A JP 14476895 A JP14476895 A JP 14476895A JP H0862209 A JPH0862209 A JP H0862209A
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cell
measuring device
potential measuring
cells
cell potential
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Hirokazu Sugihara
宏和 杉原
Akihito Kamei
明仁 亀井
Yasushi Kobayashi
康 小林
Makoto Takeya
誠 竹谷
Tadayasu Mitsumata
忠泰 光亦
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Abstract

PURPOSE: To acurately and efficiently measure potential by arranging an integrat ed cell setting device having an electric connection means to apply electrical signals to minute electrodes while fetching the electrical signals from the minute electrodes. CONSTITUTION: A cell as sample is set on a cell setting part of an integrated cell setting device 1 and a plurality of minute electrodes contact the cell. A stimulation signal from a computer 30 is applied to the cell via a D/A converter 32 and an isolator 33 referring to an image of the cell obtained by an optical observation means 20. In other words, the stimulation signal is applied between two points selected from among 64 minute electrodes of the integrated cell setting device 1. An induced potential between the minute electrodes and the potential of a culture liquid is inputted to the computer 30 via 64 channels of highly sensitive amplifiers 34 and A/D converters 31. Then, the potential is outputted to a display device 23 or the like through a necessary signal processing. Measurement of a spontaneous potential without application of the stimulation signal is performed in the same way.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、神経細胞の活動に伴う
電位変化などを測定するいわゆる電気神経生理の分野で
用いられる細胞電位測定装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cell potential measuring device used in the field of so-called electroneurophysiology for measuring potential changes associated with nerve cell activity.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、神経細胞の医学的検討や電気素子
としての適用の可能性の検討などが活発に行われてきて
いる。神経細胞が活動する際には活動電位が発生する。
この活動電位は、神経細胞のイオン透過性の変化に伴っ
て細胞膜内外のイオン濃度が変化し、これに伴って細胞
膜電位が変化することによって生じるものである。そこ
で、電極により神経細胞近傍のイオン濃度変化(すなわ
ちイオン電流)に伴う電位変化を測定することによっ
て、神経細胞の活動を検出することができる。
2. Description of the Related Art In recent years, medical examination of nerve cells and possibility of application as an electric element have been actively conducted. An action potential is generated when a nerve cell is activated.
This action potential is caused by a change in the ion concentration inside and outside the cell membrane accompanying a change in the ion permeability of the nerve cell, and a change in the cell membrane potential accordingly. Therefore, the activity of the nerve cell can be detected by measuring the potential change accompanying the change in the ion concentration near the nerve cell (that is, the ionic current) using the electrodes.

【0003】上記のような細胞活動による電位はの測定
は、例えば、ガラス製の細胞外電位測定用電極を細胞に
挿入して行うことができる。刺激による誘発電位を測定
する場合は、記録用のガラス電極と共に刺激用の金属電
極も挿入される。しかし、これらの電極挿入による測定
では細胞に損傷を与えるおそれがあり、長時間にわたっ
て測定することが難しい。また、複数箇所を同時に測定
することについても空間的な制限及び位置精度上の問題
がある。
The measurement of the potential due to the cell activity as described above can be performed, for example, by inserting a glass extracellular potential measuring electrode into the cell. When measuring the evoked potential due to stimulation, a metal electrode for stimulation is inserted together with a glass electrode for recording. However, the measurement by inserting these electrodes may damage the cells, and it is difficult to perform the measurement for a long time. Further, there are problems in space limitation and position accuracy in simultaneously measuring a plurality of points.

【0004】そこで、絶縁性基板上に導電性物質を用い
て複数の微小電極とその引出しパターンを形成し、この
上での細胞培養を可能にした一体化複合電極が本発明者
らによって発明された(特開平6−78889号公報、
特開平6−296595号公報参照)。この一体化複合
電極を用いれば、空間的な制約を受けることなく狭い間
隔の複数箇所において同時に電位変化を測定することが
でき、しかも長時間にわたって測定することができる。
Therefore, the inventors of the present invention invented an integrated composite electrode in which a plurality of microelectrodes and their extraction patterns are formed on an insulating substrate by using a conductive substance, and cell culture can be performed on the microelectrodes. (JP-A-6-78889,
See JP-A-6-296595). If this integrated composite electrode is used, it is possible to measure the potential change at a plurality of places at narrow intervals without being restricted by space, and it is possible to measure the potential change for a long time.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような一
体化複合電極を最大限に活用して、測定を正確かつ効率
的に行うことができるとともに測定結果の整理の便宜を
図ることができる測定装置つまり測定システムが強く望
まれていた。本発明は、かかる要望にかなう細胞電位測
定装置を提供することを目的とするものである。
However, by making maximum use of such an integrated composite electrode, the measurement can be accurately and efficiently performed and the measurement results can be conveniently arranged. A device or measurement system was strongly desired. It is an object of the present invention to provide a cell potential measuring device that meets such a demand.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による細胞電位測
定装置は、A.基板上に複数の微小電極を備え、その上
に細胞を置くための細胞設置部を備え、前記微小電極に
電気信号を付与するとともに前記微小電極からの電気信
号を導出するための電気接続手段を備えた一体化細胞設
置器と、B.前記細胞に電気的刺激を与えるために前記
細胞設置器の電気接続手段に接続される刺激信号付与手
段と、C.前記細胞の電気生理活動による出力信号を処
理するために前記細胞設置器の電気接続手段に接続され
る信号処理手段とを備えていることを特徴とする。
The cell potential measuring device according to the present invention comprises: A plurality of microelectrodes are provided on a substrate, a cell setting portion for placing cells on the microelectrode is provided, and an electric connection means for applying an electric signal to the microelectrode and deriving an electric signal from the microelectrode is provided. An integrated cell setting device provided, and B. C. a stimulus signal providing means connected to the electrical connection means of the cell placement device for providing an electrical stimulus to the cells; Signal processing means connected to the electrical connection means of the cell placement device for processing an output signal due to the electrophysiological activity of the cell.

【0007】好ましくは、前記細胞を光学的に観察する
ための光学観察手段を備え、さらに、前記一体化細胞設
置器の上に置かれた細胞の培養雰囲気を維持するための
細胞培養手段をさらに備えていることにより、長時間に
わたる測定が可能となる。
[0007] Preferably, an optical observation means for optically observing the cells is provided, and a cell culture means for maintaining a culture atmosphere of the cells placed on the integrated cell placement device is further provided. With the provision, measurement can be performed for a long time.

【0008】他の好ましい構成については作用とともに
後述する。
Other preferable configurations will be described later together with the operation.

【0009】[0009]

【作用】上記のような構成を備えた本発明の装置による
測定の概略は例えば以下のように行われる。一体化細胞
設置器の細胞設置部に試料である細胞がセットされ、複
数の微小電極がその細胞に接触する。光学観察手段によ
って得られる細胞の像を参照しながら、刺激信号付与手
段によって電気接続手段を介して複数の微小電極うちの
任意の一対の電極間に刺激信号を印加する。他の各電極
に得られる誘発電位の時間変化が電気接続手段を介して
信号処理手段に与えられ、必要な信号処理を経て例えば
表示装置等に出力される。なお、刺激信号を与えない自
発電位の測定も同様にして行われる。
The outline of the measurement by the apparatus of the present invention having the above-mentioned structure is performed as follows, for example. A sample cell is set in the cell setting part of the integrated cell setting device, and a plurality of microelectrodes contact the cell. While referring to the image of the cell obtained by the optical observation means, the stimulation signal applying means applies the stimulation signal between an arbitrary pair of electrodes among the plurality of microelectrodes through the electrical connection means. The time change of the evoked potential obtained in each of the other electrodes is given to the signal processing means via the electrical connection means, and is output to, for example, a display device or the like through necessary signal processing. In addition, the measurement of the self-power generation position without giving a stimulation signal is performed in the same manner.

【0010】上記のような細胞の電気化学的測定は、細
胞が生きている状態で行う必要があるので、通常、培養
細胞が用いられ、一体化細胞設置器の細胞設置部は培地
を備えている。一体化細胞設置器は測定装置に対して着
脱自在であり、一体化細胞設置器ごと通常のインキュベ
ータに入れて細胞培養を行い、測定する際に一体化細胞
設置器をインキュベータから取り出して測定装置にセッ
トするようにしてもよいが、一体化細胞設置器上の細胞
の培養雰囲気を維持するための細胞培養手段をさらに備
えている場合は、長時間にわたる測定が可能となる。こ
の細胞培養手段は、温度を一定に保つ温度調節手段と、
培養液を循環する手段と、空気と二酸化炭素の混合気体
(例えばCO25%)を供給する手段とから構成され
る。
Since the electrochemical measurement of cells as described above needs to be carried out in a living state, normally, cultured cells are used, and the cell setting part of the integrated cell setting device is provided with a medium. There is. The integrated cell placement device is detachable from the measuring device, and the integrated cell placement device is placed in an ordinary incubator for cell culture, and the integrated cell placement device is taken out of the incubator for measurement. Although it may be set, if a cell culture means for maintaining the culture atmosphere of the cells on the integrated cell placement device is further provided, the measurement can be performed for a long time. This cell culture means is a temperature control means for keeping the temperature constant,
It is composed of means for circulating the culture solution and means for supplying a mixed gas of air and carbon dioxide (for example, CO 2 5%).

【0011】好ましくは、前記一体化細胞設置器は、ガ
ラスプレート上にマトリックス状(格子状)に配置され
た複数の微小電極と、これらの微小電極の引き出し用導
電パターンと、これらの導電パターンの端部に接続され
た電気接点と、前記導電パターンの表面を覆う絶縁被膜
とを備え、前記複数の微小電極を含む領域に前記細胞設
置部が設けられている。透明ガラスプレートを基板とす
ることにより細胞の光学的観察が容易になる。したがっ
て、導電パターンや絶縁被膜も実質的に透明または半透
明であることが好ましい。また、複数の微小電極がマト
リックス状に配置されておれば、刺激信号を印加する電
極や細胞活動による電圧信号を検出する電極の位置指定
をしやすい。例えば、64個の微小電極を8列8行に配
置することが好ましい。また、各電極の表面積は、表面
抵抗をできるだけ小さくして検出感度を高める観点から
はできるだけ広いほうが良いが、電極間隔からの制約お
よび測定の分解能等を考慮して、4×102 〜4×10
4 μm2 の範囲内にあることが好ましい。
Preferably, the integrated cell placement device comprises a plurality of microelectrodes arranged in a matrix (lattice) on a glass plate, a conductive pattern for drawing out these microelectrodes, and a conductive pattern for these conductive electrodes. The cell mounting portion is provided in an area including the plurality of microelectrodes, the electrical contact being connected to the end portion, and the insulating coating covering the surface of the conductive pattern. Using a transparent glass plate as a substrate facilitates optical observation of cells. Therefore, it is preferable that the conductive pattern and the insulating coating are also substantially transparent or semi-transparent. Further, if a plurality of microelectrodes are arranged in a matrix, it is easy to specify the position of the electrode to which the stimulation signal is applied and the electrode to detect the voltage signal due to the cell activity. For example, it is preferable to arrange 64 micro electrodes in 8 columns and 8 rows. Further, the surface area of each electrode is preferably as wide as possible from the viewpoint of minimizing the surface resistance and increasing the detection sensitivity, but in consideration of the constraint from the electrode interval, the measurement resolution, etc., 4 × 10 2 to 4 × 10
It is preferably in the range of 4 μm 2 .

【0012】前記電気接続手段は、前記電気接点に接触
する接触金具を有し前記ガラスプレートを上下から挟ん
で固定する2分割ホルダを含んでいることが好ましく、
このような構造により前記ガラスプレートの固定及び微
小電極の外部への引出しが容易かつ確実に行われる。さ
らに、前記ホルダを固定するとともに、前記ホルダの接
触金具にコネクタを介して接続する外部接続パターンを
有するプリント配線板をさらに備えていることが好まし
く、これにより外部機器、つまり刺激信号付与手段及び
信号処理手段との接続が容易になる。刺激信号や検出信
号をできるだけ減衰及び歪みなく伝達するためには、前
記電気接点と前記接触金具との接触抵抗、及び前記接触
金具と前記コネクタとの接触抵抗がそれぞれ30ミリオ
ーム以下であることが好ましい。
[0012] It is preferable that the electric connecting means includes a two-divided holder that has a contact fitting for contacting the electric contact and that fixes the glass plate by sandwiching it from above and below,
With such a structure, the glass plate can be fixed and the microelectrodes can be drawn out easily and surely. Furthermore, it is preferable to further include a printed wiring board that fixes the holder and has an external connection pattern that is connected to the contact fittings of the holder via a connector, whereby an external device, that is, a stimulation signal providing unit and a signal. Connection with the processing means becomes easy. In order to transmit the stimulation signal and the detection signal without attenuation and distortion as much as possible, the contact resistance between the electrical contact and the contact fitting and the contact resistance between the contact fitting and the connector are preferably 30 milliohms or less. .

【0013】前記光学観察手段は、光学顕微鏡と、これ
に接続された撮像装置及び画像表示装置を備えているこ
とが好ましい。つまり、顕微鏡で拡大された細胞の像が
撮像装置(ビデオカメラ)で撮像されて画像表示装置
(高精細度ディスプレー)に表示されることにより、細
胞と電極位置を視覚的に把握しながら測定を行うことが
容易になる。さらに好ましくは、光学観察手段が画像記
憶装置を備えておれば、測定結果の記録等に便利であ
る。
It is preferable that the optical observation means includes an optical microscope and an image pickup device and an image display device connected to the optical microscope. In other words, the image of the cell magnified by the microscope is captured by the image capturing device (video camera) and displayed on the image display device (high definition display), so that the measurement can be performed while visually recognizing the cell and electrode positions. It will be easy to do. More preferably, if the optical observation means is equipped with an image storage device, it is convenient for recording measurement results and the like.

【0014】また、前記刺激信号付与手段にパルス信号
発生器を用いることにより、多くの種類の信号波形を刺
激信号として細胞に印加できることができる。前記信号
処理手段は、細胞活動による検出信号を増幅する多チャ
ンネル増幅器と、増幅された信号波形をリアルタイム表
示する多チャンネル表示装置とを備え、複数の電極から
得られた信号波形(細胞電位の時間変化)を同時に表示
できることが好ましい。
Further, by using a pulse signal generator for the stimulation signal applying means, many kinds of signal waveforms can be applied to cells as stimulation signals. The signal processing means includes a multi-channel amplifier that amplifies a detection signal due to cell activity, and a multi-channel display device that displays the amplified signal waveform in real time, and a signal waveform (cell potential time) obtained from a plurality of electrodes. (Change) can be displayed simultaneously.

【0015】一方、D/A変換器を介して前記刺激信号
を出力するとともに、A/D変換器を介して前記細胞の
電気生理活動による出力信号を入力して処理するコンピ
ュータをさらに備えていることが好ましく、これによっ
て、刺激信号を画面上で任意の波形に設定したり、検出
信号の波形を画面に表示させるのみならず種々の加工を
施して表示し、プロッタに出力し、または記憶するとい
ったことが容易になる。さらに、このコンピュータを用
いて前記光学観察手段や前記細胞培養手段の制御を行う
こともできる。
On the other hand, a computer is further provided which outputs the stimulus signal through the D / A converter and inputs and processes the output signal due to the electrophysiological activity of the cell through the A / D converter. It is preferable that the stimulus signal is set to an arbitrary waveform on the screen, the waveform of the detection signal is displayed on the screen as well as variously processed, displayed, output to a plotter, or stored. It becomes easy. Furthermore, the computer can be used to control the optical observation means and the cell culture means.

【0016】[0016]

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】まず、本測定装置に使用する一体化細胞設
置器について説明する。この一体化細胞設置器1は、図
1に斜視図を、図2に組立図をそれぞれ示すように、ガ
ラスプレートに複数の微小電極及びその引出しパターン
が設けられた一体化複合電極2、それを上下から挟んで
固定する2分割ホルダ3,4、及び、このホルダを固定
するプリント配線板5からなる。
First, the integrated cell setting device used in the present measuring apparatus will be described. As shown in a perspective view in FIG. 1 and an assembly view in FIG. 2, this integrated cell placement device 1 is an integrated composite electrode 2 in which a plurality of microelectrodes and their extraction patterns are provided on a glass plate. It is composed of two divided holders 3 and 4 which are sandwiched and fixed from above and below, and a printed wiring board 5 which fixes the holders.

【0018】一体化複合電極については、特開平6−7
8889号公報等に開示されているものとほぼ同様であ
る。厚さ1.1mm、大きさ50mm角の透明パイレック
スガラスからなる基板の中央部に64個の微小電極11
が8×8のマトリックス状に形成され、各微小電極には
引出し用導電パターン12が接続されている(図3参
照)。各電極11は50μm角(面積25×102μ
2)であり、隣接する電極の中心間距離は450μm
である。また基板の4辺には、各々16個、計64個の
電気接点7が形成され(図2参照)、これらの電気接点
と基板中央部の64個の微小電極とが1対1で対応する
ように引出し用導電パターン12で接続されている。各
辺の16個の電気接点はピッチ1.27mmで並んでい
る。この一体化複合電極2の製造方法を図4の断面図に
基づいて以下に説明する。なお、図4は見易さのために
各部の縮尺を変えて描いている。
The integrated composite electrode is described in JP-A-6-7.
This is almost the same as that disclosed in Japanese Patent No. 8889. 64 microelectrodes 11 in the center of a substrate made of transparent Pyrex glass with a thickness of 1.1 mm and a size of 50 mm
Are formed in an 8 × 8 matrix, and a conductive pattern 12 for extraction is connected to each microelectrode (see FIG. 3). Each electrode 11 is 50 μm square (area 25 × 10 2 μ
m 2 ), and the distance between the centers of adjacent electrodes is 450 μm
Is. Further, 16 electric contacts 7 are formed on each of the four sides of the substrate, 64 in total (see FIG. 2), and these electric contacts correspond to the 64 microelectrodes in the central portion of the substrate in a one-to-one correspondence. Thus, the conductive patterns for extraction 12 are connected. The 16 electrical contacts on each side are arranged at a pitch of 1.27 mm. A method of manufacturing the integrated composite electrode 2 will be described below with reference to the sectional view of FIG. Note that FIG. 4 is drawn by changing the scale of each part for ease of viewing.

【0019】ガラスプレート13の表面に150nm厚
のITO(酸化インジウム錫)膜を塗布し、フォトレジ
スト及びエッチングにより導電パターン12を形成す
る。この上に1.4μm厚のネガティブフォトセンシテ
ィブポリイミド膜を塗布し、同様に絶縁被膜14を形成
する。微小電極及び電気接点の部分はITO膜が露出し
ており、この部分に500nm厚のニッケルメッキ15
及び50nm厚の金メッキ16を施す。内径22mm、
外径26mm、高さ8mmの円筒状ポリスチレン枠6
(図2参照)をガラスプレートに(導電パターン8及び
絶縁被膜9を介して)シリコーン系接着剤を用いて接着
する。この円筒状ポリスチレン枠はガラスプレートの中
心、すなわち64個の微小電極の中心部と中心合わせし
た状態で固定され、このポリスチレン枠の内側が細胞設
置部に相当する。このポリスチレン枠内に1重量%クロ
ロ白金酸、0.01重量%酢酸鉛、0.0025重量%
塩酸の水溶液を満たし、20mA/cm2の電流を1分
間通電することによって微小電極部の金メッキの表面に
白金黒11aを析出させる。
An ITO (indium tin oxide) film having a thickness of 150 nm is applied on the surface of the glass plate 13, and a conductive pattern 12 is formed by photoresist and etching. A 1.4 .mu.m thick negative photosensitive polyimide film is applied thereon, and an insulating film 14 is formed in the same manner. The ITO film is exposed at the portions of the microelectrodes and the electrical contacts, and nickel plating with a thickness of 500 nm is formed on this portion.
And gold plating 16 with a thickness of 50 nm is applied. Inner diameter 22 mm,
Cylindrical polystyrene frame 6 with an outer diameter of 26 mm and a height of 8 mm
(See FIG. 2) is bonded to a glass plate (via the conductive pattern 8 and the insulating coating 9) using a silicone-based adhesive. This cylindrical polystyrene frame is fixed in a state where it is aligned with the center of the glass plate, that is, the central parts of the 64 microelectrodes, and the inside of this polystyrene frame corresponds to the cell setting part. 1 wt% chloroplatinic acid, 0.01 wt% lead acetate, 0.0025 wt% in this polystyrene frame
Platinum black 11a is deposited on the surface of the gold plating of the microelectrode portion by filling the aqueous solution of hydrochloric acid and applying a current of 20 mA / cm 2 for 1 minute.

【0020】次に、一体化複合電極2を上下から挟んで
固定する2分割ホルダ3,4について説明する。ホルダ
3,4は樹脂で形成され、図2に示すように、一体化複
合電極2の縁部を保持するための段部と矩形開口とが中
央部に備えられている。上部ホルダ3には一対の固定具
8と16個×4対の接触金具9が備えられている。一体
化複合電極2を挟んで固定したホルダ3,4の上面図を
図5(A)に、その側面図(B−B断面図)を図5
(B)に、そして裏側からみた斜視図を図6にそれぞれ
示す。これらの図からもわかるように、固定具8は上部
ホルダ3の対向する2辺に軸ピン8aによって枢支され
ている。また、下部ホルダ4の裏面の対向する2辺には
溝4aが形成されており、ここに固定具8の凸条8bが
嵌まることによって上下のホルダ3,4は一体化複合電
極2を挟んだ状態でしっかり固定される。
Next, the two-piece holders 3 and 4 for sandwiching and fixing the integrated composite electrode 2 from above and below will be described. The holders 3 and 4 are made of resin, and as shown in FIG. 2, a step portion for holding the edge portion of the integrated composite electrode 2 and a rectangular opening are provided in the central portion. The upper holder 3 is provided with a pair of fixtures 8 and 16 × 4 pairs of contact fittings 9. FIG. 5 (A) is a top view of the holders 3 and 4 fixed with the integrated composite electrode 2 sandwiched therebetween, and FIG. 5 is a side view thereof (cross-sectional view taken along line BB).
FIG. 6 shows a perspective view seen from (B) and from the back side, respectively. As can be seen from these figures, the fixture 8 is pivotally supported by the shaft pins 8a on the two opposite sides of the upper holder 3. Grooves 4a are formed on the opposite two sides of the back surface of the lower holder 4, and the protrusions 8b of the fixture 8 are fitted therein so that the upper and lower holders 3 and 4 sandwich the integrated composite electrode 2 therebetween. It is firmly fixed in the state.

【0021】一体化複合電極2の電気接点7に対応する
ように上部ホルダ3設けられた64個の接触金具9は、
BeCuにNi及びAuメッキを施したもののような弾
力性に富む良導体金属板を加工して形成され、図7に示
すような形状をしている。つまり、ピン部9aとその基
部9b、そして、この基部9bから湾曲部9cを介して
延びる可動接触部9dからなる。このような構造によ
り、可動接触部9dは基部9bに対して弾性変位可能で
ある。上部ホルダ3には接触金具9のピン部9aが挿通
される孔と基部9bが嵌まる溝とが64(16×4)箇
所に形成されている。
The 64 contact fittings 9 provided on the upper holder 3 corresponding to the electric contacts 7 of the integrated composite electrode 2 are
It is formed by processing a metal plate with good elasticity such as BeCu plated with Ni and Au, and has a shape as shown in FIG. That is, it is composed of the pin portion 9a and its base portion 9b, and the movable contact portion 9d extending from this base portion 9b via the curved portion 9c. With such a structure, the movable contact portion 9d can be elastically displaced with respect to the base portion 9b. The upper holder 3 is formed with holes (64 × 16) where the pin 9a of the contact fitting 9 is inserted and the groove into which the base 9b is fitted.

【0022】図2及び図5(B)に示すように、接触金
具9が上記孔及び溝に挿入され固定された状態で、ピン
部9aが上部ホルダ3から突出している。基部9bの長
さが異なる2種類の接触金具9が交互に配置されること
により、上部ホルダ3から突出した16個のピン部9a
は千鳥状の2列に並んでいる。後述するように、これら
のピン部9aは外部との接続用のプリント配線板5に実
装されたコネクタに接続される。
As shown in FIGS. 2 and 5B, the pin 9a projects from the upper holder 3 with the contact fitting 9 inserted and fixed in the hole and groove. By alternately arranging two types of contact fittings 9 having different lengths of the base portion 9b, 16 pin portions 9a protruding from the upper holder 3 are formed.
Are arranged in two staggered rows. As will be described later, these pin portions 9a are connected to a connector mounted on the printed wiring board 5 for external connection.

【0023】一方、接触金具9の可動接触部9dは、接
触金具9が上部ホルダ3の孔及び溝に挿入され固定され
た状態で、上部ホルダ3の下面から突出している。この
状態は、図2の組立図に対して反対側から見た組立図で
ある図8に良く示されている。一体化複合電極2を挟ん
でホルダ3,4が固定された状態で、各接触金具9の可
動接触部9dが一体化複合電極2の電気接点7に接触
し、湾曲部9cの弾性変形によって所定の接触圧が接触
部に与えられている。このようにして一体化複合電極2
の微小電極11に導電パターン12を介して接続する電
気接点7は、接触金具9に対して小さい接触抵抗(30
ミリオーム以下)で電気的に接続される。
On the other hand, the movable contact portion 9d of the contact fitting 9 projects from the lower surface of the upper holder 3 with the contact fitting 9 inserted and fixed in the hole and groove of the upper holder 3. This state is well shown in FIG. 8 which is an assembly view seen from the opposite side to the assembly view of FIG. With the holders 3 and 4 fixed with the integrated composite electrode 2 sandwiched therebetween, the movable contact portion 9d of each contact fitting 9 comes into contact with the electrical contact 7 of the integrated composite electrode 2, and the curved portion 9c is elastically deformed to a predetermined extent. The contact pressure of is applied to the contact part. In this way, the integrated composite electrode 2
The electrical contact 7 that is connected to the microelectrode 11 of 11 through the conductive pattern 12 has a small contact resistance (30
Below the million)) electrically connected.

【0024】次に、プリント配線板5について説明す
る。このプリント配線板5は、一体化複合電極2とホル
ダ3,4との組立品を固定するとともに、一体化複合電
極2の微小電極11から導電パターン12、電気接点
7、そして接触金具9に至る電気接続をさらにコネクタ
を介して外部に引き出す役目を担っている。また、測定
装置へのセット等の取り扱いを容易にする働きをもして
いる。
Next, the printed wiring board 5 will be described. This printed wiring board 5 fixes the assembly of the integrated composite electrode 2 and the holders 3 and 4, and extends from the microelectrode 11 of the integrated composite electrode 2 to the conductive pattern 12, the electrical contact 7, and the contact fitting 9. It is also responsible for drawing electrical connections out through the connector. In addition, it also has the function of facilitating the handling such as setting on the measuring device.

【0025】このプリント配線板5は両面パターンのガ
ラスエポキシ基板を用いて構成されており、図8に示さ
れた裏面において、中央部に形成された円形開口の周囲
4箇所にコネクタ5aが設けられている。上部ホルダ3
の表面4箇所から2列千鳥状に突出した16個のピン部
9aがそれぞれ対応するコネクタ5aに挿入されること
により、一体化複合電極2とホルダ3,4との組立品が
プリント配線板5に固定されるとともに電気的に接続さ
れる。
This printed wiring board 5 is constructed by using a glass epoxy substrate having a double-sided pattern, and on the back surface shown in FIG. 8, connectors 5a are provided at four locations around a circular opening formed in the central portion. ing. Upper holder 3
By inserting the 16 pin portions 9a protruding in a zigzag in two rows from the four surfaces of the connector into the corresponding connectors 5a, the assembly of the integrated composite electrode 2 and the holders 3 and 4 forms a printed wiring board 5. It is fixed to and electrically connected.

【0026】プリント配線板5の両側エッジ部5bには
両面エッジコネクタ用の2.54mmピッチの電気接点
が形成され、これらの電気接点と中央部のコネクタ5a
とが引出しパターン5cで接続されている。両側コネク
タ5aの内側列は表面パターンで、外側列は裏面パター
ンでそれぞれ引き出され、それぞれのエッジ部5bに表
裏両面で32個、したがって合計64個の電気接点が形
成されている。機械的な固定を確実なものとするため
に、ビス止めによって上部ホルダ3をプリント配線板5
に固定することもできる。
Electrical contacts of 2.54 mm pitch for double-sided edge connectors are formed on both side edge portions 5b of the printed wiring board 5, and these electrical contacts and the central connector 5a are formed.
And are connected by a drawing pattern 5c. The inner row of the double-sided connector 5a is drawn out as a front surface pattern and the outer row is drawn out as a back surface pattern, and 32 electric contacts are formed on each of the edge portions 5b on both front and back surfaces, so that a total of 64 electric contacts are formed. In order to secure the mechanical fixation, the upper holder 3 is fixed to the printed wiring board 5 with screws.
It can also be fixed to.

【0027】以上のように構成された一体化細胞設置器
1を用いて構成した細胞電位測定装置の好適な実施例を
図9に示す。本実施例の測定装置は、上述した一体化細
胞設置器1と、この一体化細胞設置器1にセットされた
細胞を光学的に観察するための倒立顕微鏡21を含む光
学観察手段20と、細胞への刺激信号を付与する手段及
び細胞からの出力信号を処理する手段を含むコンピュー
タ30と、細胞の培養雰囲気を維持するための細胞培養
手段40とを備えている。
FIG. 9 shows a preferred embodiment of a cell potential measuring device constructed by using the integrated cell placement device 1 constructed as described above. The measuring apparatus of the present embodiment includes the above-mentioned integrated cell placement device 1, an optical observation means 20 including an inverted microscope 21 for optically observing the cells set in the integrated cell placement device 1, and a cell. A computer 30 including a means for applying a stimulus signal to the cell and a means for processing an output signal from the cell, and a cell culture means 40 for maintaining a cell culture atmosphere.

【0028】光学観察手段20には、一体化細胞設置器
1がセットされる倒立顕微鏡21(オリンパス製IMT
−2−F又はIX70相当品)の他に、顕微鏡用のSI
Tカメラ(浜松ホトニクス製C2400−08相当品)
22、高精細度ディスプレー23、及び画像ファイル装
置(松下電器製TQ−2600又はFTQ−3100F
相当品)24が含まれている。但し、高精細度ディスプ
レーはコンピュータ30のディスプレーを兼用してもよ
い。尚、上記の括弧内に示した具体的な装置は一例であ
り、これらに限られるものではない。以下同様である。
The optical observation means 20 has an inverted microscope 21 (IMT manufactured by Olympus) in which the integrated cell setting device 1 is set.
-2-F or IX70 equivalent), SI for microscope
T camera (equivalent to C2400-08 manufactured by Hamamatsu Photonics)
22, high-definition display 23, and image file device (TQ-2600 or FTQ-3100F manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.)
Equivalent) 24 is included. However, the high definition display may also serve as the display of the computer 30. Note that the specific devices shown in the above parentheses are examples, and the present invention is not limited to these. The same applies hereinafter.

【0029】コンピュータ30には、WINDOWS対
応のパーソナルコンピュータにA/D変換ボード及び測
定用ソフトウエアを搭載したものが使用される。A/D
変換ボードは図9のA/D変換器31とD/A変換器3
2を含んでいる。A/D変換器31は16ビット64チ
ャンネルであり、D/A変換器32は16ビット8チャ
ンネルである。
As the computer 30, a WINDOWS compatible personal computer equipped with an A / D conversion board and measurement software is used. A / D
The conversion board is the A / D converter 31 and the D / A converter 3 shown in FIG.
Includes 2. The A / D converter 31 has 16 bits and 64 channels, and the D / A converter 32 has 16 bits and 8 channels.

【0030】測定用ソフトウエアは刺激信号付与の条件
や得られた検出信号の記録条件を設定するためのソフト
ウエアを含んでいる。この測定用ソフトウエアによっ
て、コンピュータ30は細胞に刺激信号を付与する手段
と、細胞から検出された信号を処理する手段とを構成す
るだけでなく、光学観察手段(SITカメラ及び画像フ
ァイル装置)や細胞培養手段の制御をも司る。以下に、
測定用ソフトウエアの主な仕様を画面ごとに説明する。
The measurement software includes software for setting conditions for applying a stimulus signal and recording conditions for the obtained detection signal. With this measurement software, the computer 30 not only constitutes a means for giving a stimulus signal to cells and a means for processing signals detected from cells, but also an optical observation means (SIT camera and image file device), It also controls cell culture means. less than,
The main specifications of the measurement software are explained for each screen.

【0031】パラメータ設定画面では、キーボード又は
マウスを用いて画面上で刺激波形を描くことにより、複
雑な刺激条件の設定が可能である。また、記録条件の設
定は、入力チャンネル数64、サンプリングレート10
kHzで数時間の連続記録に対応できるようにしてい
る。さらに、刺激信号を付与する電極や細胞からの検出
信号を取り出す電極の指定に関しては、画面上に表示さ
れた顕微鏡像をマウスやペンで指示することにより指定
できるようにしている。その他、細胞培養手段40の温
度やpH等の諸条件の設定をキーボードを用いて行うこ
とができる。
On the parameter setting screen, complicated stimulation conditions can be set by drawing a stimulation waveform on the screen using a keyboard or a mouse. The recording conditions are set with 64 input channels and 10 sampling rates.
It is designed to support continuous recording for several hours at kHz. Further, regarding the designation of the electrode that gives the stimulation signal and the electrode that takes out the detection signal from the cell, the microscope image displayed on the screen can be designated by using a mouse or a pen. In addition, various conditions such as temperature and pH of the cell culture means 40 can be set using a keyboard.

【0032】記録画面では、細胞から検出された自発活
動電位又は誘導電位をリアルタイムで最大64チャンネ
ル表示する。また、記録された自発活動電位又は誘導電
位を細胞の顕微鏡像に重ねて表示することもできる。誘
発電位測定の場合は記録波形全体を表示する。自発活動
電位測定の場合は、ウインドーディスクリミネータ又は
波形ディスクリミネータを用いたスパイク検出機能によ
って自発活動の発生が検出されたときのみ記録波形が表
示される。記録波形の表示と共に、記録時の測定パラメ
ータ(刺激条件、記録条件、温度、pH等)もリアルタ
イムで表示される。温度又はpHが許容範囲を外れたと
きの警報機能も備えられている。
On the recording screen, spontaneous action potentials or induced potentials detected from cells are displayed in real time on a maximum of 64 channels. In addition, the recorded spontaneous action potential or induction potential can be displayed by being superimposed on the microscopic image of the cell. When measuring evoked potentials, the entire recorded waveform is displayed. In the case of spontaneous action potential measurement, the recorded waveform is displayed only when the occurrence of spontaneous action is detected by the spike detection function using the window discriminator or the waveform discriminator. Along with the display of the recording waveform, the measurement parameters (stimulation condition, recording condition, temperature, pH, etc.) at the time of recording are also displayed in real time. An alarm function is also provided when the temperature or pH is out of the allowable range.

【0033】データ解析画面では、FFT解析、コヒー
レンス解析、コリレーション解析が可能である。波形デ
ィスクリミネータを用いたシングルスパイク分離機能、
テンポラルプロファイル表示機能、トポグラフィー表示
機能、電流源密度解析機能等も備えている。これらの解
析結果は、画像ファイル装置に保存されている顕微鏡像
に重ねて表示することができる。
On the data analysis screen, FFT analysis, coherence analysis and correlation analysis are possible. Single spike separation function using waveform discriminator,
It also has a temporal profile display function, a topography display function, and a current source density analysis function. These analysis results can be displayed by being superimposed on the microscope image stored in the image file device.

【0034】以上のようなコンピュータ30から刺激信
号が出力される場合、この刺激信号はD/A変換器32
及びアイソレータ(BAK ELECTRONICS社製BSI−2相
当品)33を経て細胞に与えられる。つまり、一体化細
胞設置器1の64個の微小電極11のうちの選択された
2点間に刺激信号が印加される。そして、各微小電極1
1とGNDレベル(培養液の電位)との間に生ずる誘発
電位は、64チャンネル分の高感度増幅器(日本光電A
B−610J相当品)34及びA/D変換器31を経て
コンピュータ30に入力される。なお、増幅器34の増
幅率は100dB、周波数帯域は0〜10kHzであ
る。但し、刺激信号による誘導電位の測定の場合はロー
カットフィルタにより100Hz〜10kHzの周波数
帯域としている。
When the stimulus signal is output from the computer 30 as described above, the stimulus signal is output to the D / A converter 32.
And an isolator (equivalent to BSI-2 manufactured by BAK ELECTRONICS) 33 to the cells. That is, the stimulation signal is applied between the selected two points of the 64 microelectrodes 11 of the integrated cell placement device 1. And each microelectrode 1
The evoked potential generated between 1 and the GND level (potential of the culture solution) is a high-sensitivity amplifier for 64 channels (Nihon Kohden A.
B-610J equivalent) 34 and A / D converter 31 and input to the computer 30. The amplification factor of the amplifier 34 is 100 dB, and the frequency band is 0 to 10 kHz. However, in the case of measuring the induced potential by the stimulation signal, the frequency band of 100 Hz to 10 kHz is set by the low cut filter.

【0035】次に、細胞培養手段40には、温度調節器
41と、培養液の循環手段42と、空気及び二酸化炭素
の混合ガスを供給する手段43とが備えられている。実
際には、Medical Systems社製のマイクロインキュベー
タPDMI−2相当品と温度コントローラTC−202
相当品、そして、CO2ボンベ等を用いて細胞培養手段
40が構成される。このマイクロインキュベータはペル
チェ素子によって0〜50℃の温度範囲に制御すること
ができ、液送速度3.0ml/min以下、給気速度
1.0l/min以下に対応しうる。あるいは、温度コ
ントローラを内蔵しているマイクロインキュベータ(オ
リンパス社製IMT2−IBSV)を用いてもよい。
Next, the cell culture means 40 is provided with a temperature controller 41, a culture fluid circulation means 42, and a means 43 for supplying a mixed gas of air and carbon dioxide. Actually, Medical Systems Micro Incubator PDMI-2 equivalent and temperature controller TC-202
The cell culturing means 40 is configured by using an equivalent product and a CO 2 cylinder or the like. This microincubator can be controlled in a temperature range of 0 to 50 ° C. by a Peltier device, and can correspond to a liquid feed rate of 3.0 ml / min or less and an air supply rate of 1.0 l / min or less. Alternatively, a microincubator (IMT2-IBSV manufactured by Olympus Corporation) having a built-in temperature controller may be used.

【0036】以上、本発明による細胞電位測定装置の好
適な実施例を説明したが、本発明による細胞電位測定装
置は上記実施例に限定されるものではなく、例えば以下
に述べるような種々の変更実施が可能である。
The preferred embodiment of the cell potential measuring device according to the present invention has been described above. However, the cell potential measuring device according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications such as those described below are possible. It can be implemented.

【0037】上記実施例では細胞に刺激信号を与える手
段をコンピュータ及びD/A変換器で構成したが、汎用
または専用のパルス信号発生器で構成してもよい。尚、
刺激信号は、アーチファクトの影響を除くため、即ち、
直流成分が流れないようにするために、正負一対のパル
スで構成された双極性定電圧パルスとすることが好まし
い。また、過電流を流さないように定電流パルスに変換
することが好ましい。例えば、パルス幅100μsec
の正パルス、100μsecの間隔、100μsecの
負パルスで刺激信号が構成され、正負パルスのピーク電
流は30〜200μAの範囲内にあることが好ましい。
In the above-mentioned embodiment, the means for giving the stimulus signal to the cell is constituted by the computer and the D / A converter, but it may be constituted by a general-purpose or dedicated pulse signal generator. still,
The stimulus signal is to remove the effects of artifacts:
In order to prevent the DC component from flowing, it is preferable to use a bipolar constant voltage pulse composed of a pair of positive and negative pulses. Further, it is preferable to convert to a constant current pulse so that an overcurrent does not flow. For example, pulse width 100 μsec
It is preferable that the stimulus signal is composed of the positive pulse of, the interval of 100 μsec, and the negative pulse of 100 μsec, and the peak current of the positive and negative pulses is in the range of 30 to 200 μA.

【0038】また、細胞培養手段40が測定装置に備え
られていることにより、長期にわたる連続測定が可能で
あるが、測定装置とは別に設置されたインキュベータ内
で、試料細胞を一体化細胞設置器にセットしたままで培
養し、比較的短時間の測定の際だけ一体化細胞設置器を
インキュベータから取り出して測定装置にセットするよ
うにしてもよい。この場合は細胞培養手段40が測定装
置に備えられている必要はない。
Further, since the measuring device is equipped with the cell culture means 40, continuous measurement can be performed for a long period of time. However, the sample cells are integrated into an integrated cell setting device in an incubator installed separately from the measuring device. Alternatively, the integrated cell placement device may be taken out of the incubator and set in the measurement device only when the measurement is performed for a relatively short time. In this case, the cell culture means 40 need not be provided in the measuring device.

【0039】以上のような細胞電位測定装置を用いて、
実際に一体化細胞設置器上で培養された神経細胞又は組
織の活動に伴う電位変化を測定した例について以下に説
明する。神経組織としてラット大脳皮質の切片を用い、
後述する培養法実施例に示す方法で培養した。
Using the above-described cell potential measuring device,
An example of actually measuring the potential change associated with the activity of nerve cells or tissues cultured on the integrated cell placement device will be described below. Using a section of rat cerebral cortex as neural tissue,
Culture was carried out by the method shown in the culture method example described later.

【0040】先ず、本装置の一体化細胞設置器を用いて
測定された電圧波形と従来の汎用ガラス電極(細胞外電
位測定用電極)を用いて測定された電圧波形とを比較し
た結果について説明しておく。測定は、培養開始後14
日を経過した神経組織を試料として行った。一体化細胞
設置器を構成する一体化複合電極の隣接する2つの電極
間に刺激信号を印加し、その近くの8個の電極に誘起さ
れる誘発電位の時間変化の波形を測定した。そして比較
するために、ガラス電極を3次元マイクロマニュピュレ
ータを用いて上記8個の電極の近傍に順次移動させて同
様の電圧波形を測定した。
First, the result of comparison between the voltage waveform measured using the integrated cell placement device of this device and the voltage waveform measured using the conventional general-purpose glass electrode (extracellular potential measurement electrode) will be described. I'll do it. Measurement is 14 after the start of culture
The nerve tissue that had passed the day was used as a sample. A stimulus signal was applied between two adjacent electrodes of the integrated composite electrode constituting the integrated cell placement device, and the waveform of the time-dependent change in the evoked potential evoked at the eight electrodes near the electrode was measured. Then, for comparison, a glass electrode was sequentially moved to the vicinity of the above eight electrodes using a three-dimensional micromanipulator and the same voltage waveform was measured.

【0041】上記のように、8箇所について一体化複合
電極(一体化細胞設置器)を用いて測定した電圧波形と
ガラス電極を用いて測定した波形とを比較した結果、両
者の波形はいずれの箇所においてもよく近似していた。
その代表例を図10(A)及び(B)に示す。図10
(A)は一体化複合電極による測定波形を示し、図10
(B)はガラス電極による測定波形を示す。両波形を比
べると、周波数特性にやや差があることがわかる。ガラ
ス電極を用いた測定は、一体化複合電極(プラナー電
極)を用いた測定に比べ、速い電位変化に対する追従性
が若干損なわれている。この差は、ガラス電極とプラナ
ー電極の持つ電気容量の差に起因すると考えられる。
As described above, as a result of comparing the voltage waveform measured using the integrated composite electrode (integrated cell placement device) at eight locations with the waveform measured using the glass electrode, both waveforms were The location was also very similar.
Typical examples thereof are shown in FIGS. 10 (A) and 10 (B). Figure 10
FIG. 10A shows a waveform measured by the integrated composite electrode.
(B) shows a waveform measured by a glass electrode. Comparing the two waveforms, it can be seen that there is a slight difference in the frequency characteristics. The measurement using the glass electrode is slightly impaired in the ability to follow a rapid potential change, as compared with the measurement using the integrated composite electrode (planar electrode). It is considered that this difference is due to the difference in electric capacity between the glass electrode and the planar electrode.

【0042】次に、一体化細胞設置器上で培養された神
経細胞の培養日数と細胞の活動による電位の分布との関
係を調べた実験結果を説明する。なお、細胞の培養に先
立って、一体化複合電極の各電極と細胞との接着性を高
める目的で、一体化複合電極の表面をコラーゲンゲルで
覆った。つまり、前述のように白金黒で被覆された各電
極表面と、その周辺の絶縁被膜表面に厚さ50μm以下
のコラーゲンゲルを形成した。そして、コラーゲンゲル
上に、かつ、微小電極上に位置するようにラット大脳皮
質の切片(厚さ500μm以下)を置いて培養した。図
11に自発電位の測定結果を、図12に刺激信号を与え
たときの誘発電位の測定結果を示す。
Next, the experimental results of investigating the relationship between the number of days of culturing nerve cells cultured on the integrated cell placement device and the distribution of potential due to cell activity will be described. Prior to culturing the cells, the surface of the integrated composite electrode was covered with collagen gel for the purpose of enhancing the adhesiveness between each electrode of the integrated composite electrode and the cells. That is, as described above, a collagen gel having a thickness of 50 μm or less was formed on the surface of each electrode coated with platinum black and the surface of the insulating coating around it. Then, a section of rat cerebral cortex (thickness of 500 μm or less) was placed on the collagen gel and positioned on the microelectrode and cultured. FIG. 11 shows the measurement result of the self-power generation position, and FIG. 12 shows the measurement result of the evoked potential when the stimulation signal is given.

【0043】図11(A)に試料細胞及び微小電極の顕
微鏡像が示されており、この像に1〜7で指示されてい
る7箇所の電極で測定された自発電位の波形がそれぞれ
図11(B)及び(C)に示されている。図11(B)
は培養後6日目の波形であり、図11(C)は培養後1
0日目の波形である。顕微鏡像のスケール、測定波形の
時間及び電圧のスケールは図中に示している通りであ
る。この測定結果から例えば、培養後6日目では各電極
で測定される細胞の自発活動が弱く電極相互の同期性が
ほとんど見られないのに対し、培養後10日目になると
多数の神経細胞が同時に活動するようになり電極相互の
同期性が高まっていることがわかる。
FIG. 11 (A) shows a microscope image of the sample cells and microelectrodes, and the waveforms of the self-power generation positions measured at the seven electrodes indicated by 1 to 7 are respectively shown in this image. 11 (B) and (C). FIG. 11 (B)
Is a waveform on the 6th day after culturing, and FIG.
This is the waveform on day 0. The scale of the microscope image, the time and voltage scale of the measurement waveform are as shown in the figure. From the measurement results, for example, on the 6th day after the culture, the spontaneous activity of the cells measured at each electrode is weak and the synchrony between the electrodes is hardly seen, whereas on the 10th day after the culture, a large number of nerve cells are detected. It can be seen that the electrodes are activated at the same time and the synchronism between the electrodes is increased.

【0044】図12(A)にも試料細胞及び微小電極の
顕微鏡像が示されている。そして、前述のコンピュータ
の測定用ソフトウエアに含まれる画像処理によって、こ
の顕微鏡像から細胞の輪郭及び各電極の位置を画面上に
描き、さらに、各電極で測定された電圧波形を重ねて表
示したものが図12(B)及び(C)に表示されてい
る。図12(B)は培養後5日目、図12(C)は培養
後10日目の誘発電位の分布をそれぞれ示している。右
上にある+,−で指示された一対の電極が刺激信号を印
加された電極である。各電極の位置を示す小四角記号の
すぐ上にその電極で測定された波形が表示されている。
これらの波形において、左端の大きく縦に振れている部
分は刺激信号に直接対応するアーチファクトであって、
その後にある電位変化が実際の細胞活動を示している。
この測定結果から例えば、培養後5日目では細胞の活動
が刺激信号を印加した電極位置の比較的近傍に限られて
いるが、培養後10日目になると細胞の活動は広い範囲
にわたって観測され、その大きさ(振幅)が大きくなる
ことがわかる。 [大脳皮質培養法実施例] (1)培地 ダルベッコ改変イーグル培地とハムF12培地の1:1
混合培地(GIBCO Co.,LTD. 430-2500EB)に、以下の添加
物を加えて用いた。 *グルコース(glucose,GIBCO 820-5023IN) 2.85mg/L (上記培地にもともと含まれているものと合わせて、ト
ータル6mg/Lになる) *プトレシン(putrescine,SIGMA Co.,LTD. P5780) 10
0μM *プロジェステロン(progesterone,SIGMA P8783) 20nM *ハイドロコルチゾン(hydrocortisone,SIGMA H0888)
20nM *亜セレン酸ナトリウム(sodium selenite,WAKO Co.,L
TD. 198-0319) 20nM *インシュリン(insulin,SIGMA 16634) 5mg/L *トランスフェリン(transferrin,SIGMA T1147) 100mg/
L *重炭酸ナトリウム 2.438mg/L *1N HCl又は1N NaOHを適量加え、pH7.4に調整する。
FIG. 12A also shows microscopic images of sample cells and microelectrodes. Then, by the image processing included in the measurement software of the computer described above, the contour of the cell and the position of each electrode were drawn from this microscope image on the screen, and the voltage waveform measured at each electrode was displayed in an overlapping manner. Things are displayed in FIGS. 12 (B) and 12 (C). FIG. 12 (B) shows the evoked potential distribution on the 5th day after culturing, and FIG. 12 (C) shows the evoked potential distribution on the 10th day after culturing. The pair of electrodes indicated by + and-in the upper right is the electrode to which the stimulation signal is applied. Immediately above the small square symbol indicating the position of each electrode, the waveform measured at that electrode is displayed.
In these waveforms, the portion of the left end that largely shakes vertically is an artifact that directly corresponds to the stimulation signal,
Subsequent changes in potential indicate actual cell activity.
From the measurement results, for example, on the 5th day after the culturing, the cell activity was limited to the relatively close position of the electrode to which the stimulation signal was applied, but on the 10th day after the culturing, the cell activity was observed over a wide range. It can be seen that the size (amplitude) becomes large. [Example of cerebral cortex culture method] (1) Medium 1: 1 of Dulbecco's modified Eagle medium and Ham's F12 medium
The following additives were added to a mixed medium (GIBCO Co., LTD. 430-2500EB) and used. * Glucose (GIBCO 820-5023IN) 2.85mg / L (total 6mg / L including the one originally contained in the above medium) * Putrescine (putrescine, SIGMA Co., LTD. P5780) 10
0 μM * Progesterone (progesterone, SIGMA P8783) 20nM * Hydrocortisone (hydrocortisone, SIGMA H0888)
20nM * Sodium selenite (sodium selenite, WAKO Co., L
TD. 198-0319) 20nM * Insulin (insulin, SIGMA 16634) 5mg / L * Transferrin (transferrin, SIGMA T1147) 100mg /
L * Sodium bicarbonate 2.438mg / L * Adjust the pH to 7.4 by adding an appropriate amount of 1N HCl or 1N NaOH.

【0045】以上の添加物を加え濾過殺菌した後、4℃
で保存し使用に備えた。以下、本培地を、単に「培地」
と呼ぶ。 (2)一体化複合電極上のウエルの構成 一体化複合電極上での神経細胞または神経組織の培養の
便を図るため、内径22mm、外径26mm、高さ8mmのポリス
チレン製円筒を、以下に記載する方法で接着した。 (イ)ポリスチレン製円筒(内径22mm、外径26mm、高さ
8mm)の下面に、1液性シリコン系接着剤(ダウコーニ
ング891または信越化学KE-42RTV)を必要十分量塗布す
る。 (ロ)一体化複合電極のガラス基板中心とポリスチレン
製円筒の中心が一致するよう注意しながら、両者を接着
する。 (ハ)埃の入りにくい環境で24時間放置することによ
り、接着剤を固化させる。 (ニ)70%エタノ−ルに5分漬けた後クリーンベンチ内
で風乾することによって滅菌を行い、電極表面の処理に
備える。 (3)電極表面の処理 一体化複合電極表面の細胞接着性を高めるため、以下の
方法で電極表面にコラーゲンゲルを構成した。以下の操
作は、全て無菌的雰囲気下で行った。 (イ)以下のA,B,Cの溶液を用意し、氷冷しておく。 A.0.3vol.%希塩酸コラーゲン溶液(pH3.0,新田ゼラチ
ン Cellmatrix TypeI-A) B.ダブルベッコ改変イーグル溶液とハムF12培地の
1:1混合培地(GIBCO 430-2500EB)に重炭酸ナトリウム
を加えないで、通常用いる際の10倍濃度の液を作り、
濾過滅菌したもの C.0.05N 水酸化ナトリウム溶液100mLに対し、重炭酸
ナトリウム2.2g,HEPES(GIBCO 845-1344IM)4.77gを溶か
し、濾過滅菌したもの (ロ)冷却しながら、A,B,C液を8:1:1の割合で
混合する。この際、AとBをよく混合した後にCを加
え、さらに混合する。 (ハ)あらかじめ4℃程度に冷却しておいた一体化複合
電極のウエル内に、ロ)の混合溶液1mLを分注し、電
極表面をまんべんなく覆わせた後、ガラスパスツールピ
ペットで混合溶液をできる限り取り除く。この操作によ
り、電極表面上に厚さ50μm以下の混合用液の被膜が
構成される。 (ニ)混合用液被膜を構成した一体化複合電極を37℃
で30分間暖めることにより、混合用液をゲル化させ、
コラーゲンマトリクスを構成する。 (ホ)一体化複合電極のウエル内に滅菌水1mLを加
え、約5分間放置した後取り除くことにより洗浄を行
う。 (ヘ)(ホ)の操作を、あと2回(計3回)繰り返す。 (ト)一体化複合電極のウエル内に、ダルベッコ改変イ
ーグル培地とハムFH12培地の1:1混合培地(GIBC
O 430-2500EB)に上記の添加物を加えたもの(ただしイ
ンシュリンとトランスフェリンを除く)1mLを分注
し、温度37℃、相対湿度97%以上、CO2 濃度5
%、空気濃度95%に保ったCO2 インキュベーター内
に保存し、使用に備える。 (4)神経細胞または神経組織の培養 培養形態は大まかに2種類に分けられる。すなわち、神
経細胞の分散培養と神経組織の器官培養である。以下、
各々について述べる。 (4−1)ラット大脳皮質視覚野神経細胞の分散培養法 以下の操作は、全て菌的雰囲気下で行った。 (イ)妊娠後16〜18日を経過したSDラットの胎児
の脳を摘出し、氷冷したハンクス平衡塩液(GIBCO 450-1
250EB)に浸す。 (ロ)氷冷ハンクス平衡塩液中の脳から視覚皮質を切り
出し、トル最小必須培地(GIBCO 410-1100EB)液中に移
す。 (ハ)イーグル最小必須培地液中で、視覚皮質をできる
だけ細かく、最大でも0.2mm角となるように切断す
る。 (ニ)細かく切断した視覚皮質を遠心分離用試験管に入
れ、カルシウムおよびマグネシウムを含まないハンクス
平衡塩液で3回洗浄した後、適量の同液中に分散する。 (ホ)上記(ニ)の遠心分離用試験管中に、0.25%
のトリプシンを溶解したカルシウム及びマグネシウムを
含まないハンクス平衡塩液を加え、全量を倍にする。緩
やかに攪拌しながら、37℃で15分間恒温状態に保
ち、酵素反応を行わせる。 (ヘ)前記(1−1)で示した培地(添加物含む。以
下、「培地」と略す)に、さらに10vol.%の牛胎児血
清を加えたものを、上記ホ)を経た遠心分離用試験管に
中に加え、全量をさらに倍にする。先端をバーナーであ
ぶり口径を小さくしたガラスパスツールピペットで、緩
やかにピペッティングを繰り返し(最大20回程度)、
個々の細胞を単離する。 (ト)9806.65m/sec2 (すなわち1000
g)で5分間遠心分離を行った。遠心分離終了後、上清
を捨て、沈殿を5%の牛胎児血清を含む培地に懸濁す
る。 (チ)前記(ト)をあと2回(計3回)繰り返す。 (リ)最終的の得られた沈殿を、5vol.%の牛胎児血清
を含む培地に懸濁し、懸濁液中の細胞濃度を赤血球計数
板を用いて計測する。計測後、同様の培地を用いて細胞
濃度が2〜4×106個/mlになるように調整する。 (ヌ)前記(1−3)の処理を経た後CO2 インキュベ
ータ内に保存しておいた一体化複合電極を取り出し、ウ
エル内の培地(ただしインシュリンおよびトランスフェ
リンを含まない)を取り去り、新たに5vol.%の牛胎児
血清を含む培地500μLを分注する。さらに、リ)の
細胞濃度調整後の細胞懸濁液100μLを静かに加え、
再びCO2 インキュベータ内に静置する。 (ル)前記(ヌ)の操作より3日後に、培地の半量を新
しいものと交換する。交換する培地は牛胎児血清を含ま
ない培地を用いた。牛胎児血清の濃度を低くすることに
よって、神経細胞以外の細胞(例えばクリア細胞)の増
殖を抑える。 (ヲ)以後1〜2日毎に上記と同様の培地交換を行う。 (4−2)ラット大脳皮質切片培養法 (イ) 生後2日目のSDラットから、脳を取り出し、氷
冷した0.25vol.%D−グルコース入りハンクス平衡
塩液に浸す。 (ロ)氷冷した0.25vol.%D−グルコース入りHB
SS中で、脳に付着している脳膜を、大脳皮質を傷つけ
ないように注意しながら、先の鋭利なピンセットを用い
て除く。 (ハ)脳膜を除いた大脳皮質の片側の脳梁から500μ
m程度のところを、眼科手術用の微小ハサミを用いて、
脳梁にそって後頭葉側から前頭葉側に向かって切断す
る。 (ニ)続いて、眼科手術用の微小ハサミを用いて、
(ハ)の切断面に垂直に200〜300μmの厚さで大
脳皮質を切断し、切片を作る。 (ホ)さらに、眼科手術用の微小ハサミを用いて、切片
の大きさを1×1程度に調整する。 (ヘ)前述の「(3)電極表面の処理」で用意しておい
た一体化複合電極をCO 2 インキュベータから取り出
し、大きさを調整した大脳皮質切片を口径2mm以上の
ピペットで傷つけないように静かに吸い取り、一体化複
合電極の培養用ウエル中に移す。 (ト)バーナーであぶり先端を滑らかにしたパスツール
ピペットを用い、大脳皮質切片を傷つけないように注意
しながら、皮質の層構造が上面を向きかつ電極上に位置
するように調整する。 (チ)大脳皮質切片を一体化複合電極上にのせた後、培
地の量を調整し、切片の底面が培地に触れ、上面が外気
に触れる状態にする。 (リ)培地量の調整後、一体化複合電極を滅菌ペトリ皿
に入れ、培地の乾燥を防ぐために37℃の滅菌水約5m
lをペトリ皿に分注し、再びCO2 インキュベータ内に
静置する。 (ヌ)以降、培地の量に注意し、毎日1回の培地交換を
行った。培地の量については、上記(チ)と同様とす
る。
After the above additives were added and sterilized by filtration, 4 ° C
Saved in and ready for use. Hereinafter, this medium is simply referred to as "medium"
Call. (2) Construction of wells on integrated composite electrode For culturing nerve cells or nerve tissue on integrated composite electrode
For inner diameter, 22mm inner diameter, 26mm outer diameter, 8mm height police
The cylinder made of Tiren was adhered by the method described below. (A) Polystyrene cylinder (inner diameter 22 mm, outer diameter 26 mm, height
8mm) on the bottom surface of 1-component silicone adhesive (Dow Corn
891 or Shin-Etsu Chemical KE-42RTV)
It (B) Glass substrate center of integrated composite electrode and polystyrene
Bond the two, making sure that the centers of the cylinders are aligned.
To do. (C) By leaving it for 24 hours in an environment where dust cannot enter
Solidify the adhesive. (D) Inside a clean bench after soaking in 70% ethanol for 5 minutes
For sterilization by air-drying with
Prepare (3) Treatment of electrode surface In order to enhance cell adhesion of the integrated composite electrode surface,
A collagen gel was constructed on the electrode surface by the method. The following operations
All the works were performed under a sterile atmosphere. (A) Prepare the following solutions A, B, and C, and cool them with ice. A. 0.3 vol.% Dilute hydrochloric acid collagen solution (pH 3.0, Nitta gelatin
Cellmatrix Type I-A) B. Double Becco's modified Eagle's solution and Ham's F12 medium
Sodium bicarbonate in 1: 1 mixed medium (GIBCO 430-2500EB)
Without adding, make a 10 times more concentrated solution than normal use,
Filter sterilized C.I. Bicarbonic acid is added to 100 mL of 0.05N sodium hydroxide solution.
Dissolve 2.2g of sodium and 4.77g of HEPES (GIBCO 845-1344IM)
And sterilized by filtration (b) Cooling solution A, B, C at a ratio of 8: 1: 1
Mix. At this time, add C well after mixing A and B well.
Well, mix further. (C) Integrated composite that has been cooled to approximately 4 ° C in advance
Dispense 1 mL of the mixed solution of b) into the well of the electrode and
After covering the pole surface thoroughly,
Remove as much mixed solution as possible with your pet. This operation
A coating of a mixing liquid with a thickness of 50 μm or less on the electrode surface.
Be composed. (D) The integrated composite electrode with the mixed liquid coating is placed at 37 ° C.
Warm for 30 minutes to gel the mixing solution,
It constitutes the collagen matrix. (E) Add 1 mL of sterilized water to the well of the integrated composite electrode.
Yes, leave it for about 5 minutes and then remove it for cleaning.
U The operations of (f) and (e) are repeated two more times (three times in total). (G) In the well of the integrated composite electrode, the modified Dulbecco's
Eagle's medium and Ham's FH12 medium 1: 1 mixed medium (GIBC
O 430-2500EB) with the above additives added (however,
Dispense 1 mL (excluding insulin and transferrin)
Temperature 37 ° C, relative humidity 97% or more, CO2Concentration 5
%, CO kept at 95% air concentration2In the incubator
Save it and prepare for use. (4) Culturing of nerve cells or nerve tissues Culture forms are roughly classified into two types. That is, God
It is a dispersion culture of transcells and an organ culture of neural tissue. Less than,
Each will be described. (4-1) Dispersion Culture Method of Rat Cerebral Cortex Visual Cortex Neurons The following operations were all performed in a fungal atmosphere. (B) SD rat fetus 16-18 days after pregnancy
Brains were removed and ice-cold Hanks balanced salt solution (GIBCO 450-1
250 EB). (B) Cutting the visual cortex from the brain in ice-cold Hanks balanced salt solution
And transfer to the minimum essential medium of torr (GIBCO 410-1100EB).
You (C) The visual cortex can be formed in Eagle's minimum essential medium solution
Only cut finely to a maximum of 0.2 mm square
It (D) Insert the finely cut visual cortex into a centrifuge test tube.
And calcium- and magnesium-free Hanks
After washing three times with a balanced salt solution, the solution is dispersed in an appropriate amount of the same solution. (E) 0.25% in the test tube for centrifugation in (d) above.
Calcium and magnesium with dissolved trypsin
Double the total volume by adding Hanks Balanced Salt Solution without it. Loose
Keep constant temperature at 37 ℃ for 15 minutes with gentle stirring.
Then, the enzyme reaction is performed. (F) The medium described in (1-1) above (including additives.
Below, "abbreviated as" medium "), 10 vol.% Fetal bovine blood
Add the liquid to a test tube for centrifugation through the above e).
Add in the medium and double the total volume. Burner the tip
Use a glass Pasteur pipette with a small diameter to loosen
Repeat pipetting gently (up to 20 times),
Individual cells are isolated. (G) 9806.65 m / sec2(Ie 1000
g) was centrifuged for 5 minutes. Supernatant after centrifugation
And discard the pellet and suspend the pellet in a medium containing 5% fetal calf serum.
It (H) The above (g) is repeated two more times (three times in total). (I) The final obtained precipitate was treated with 5 vol.% Fetal bovine serum.
Suspend in a medium containing and count the cell concentration in the suspension with red blood cells
Measure using a plate. After measurement, use the same medium to
Concentration is 2-4 × 106Adjust so that the number becomes 1 / ml. (E) CO after the treatment of (1-3) above2Incube
Remove the integrated composite electrode stored in the
Medium in Ell (but insulin and transfer
(Phosphorus-free) was removed, and a new 5 vol.% Fetal calf
Dispense 500 μL of medium containing serum. In addition,
Gently add 100 μL of the cell suspension after adjusting the cell concentration,
CO again2Place in incubator. (L) After 3 days from the operation in (u) above, add half of the culture medium
Replace with a new one. Medium to be replaced contains fetal bovine serum
No medium was used. To reduce the concentration of fetal calf serum
Therefore, the number of cells other than nerve cells (for example, clear cells) increases.
Suppress breeding. (W) After that, the medium is replaced in the same manner as above every 1 to 2 days. (4-2) Rat cerebral cortex slice culture method (a) The brain was taken out from the SD rat on the 2nd day after birth and was frozen on ice.
Hanks equilibrium with cold 0.25 vol.% D-glucose
Soak in salt solution. (B) Ice-cooled HB containing 0.25 vol.% D-glucose
In SS, the brain membrane attached to the brain is damaged in the cerebral cortex.
Use sharp tweezers, being careful not to
Excluded. (C) 500μ from the corpus callosum on one side of the cerebral cortex excluding the cerebral membrane
Using micro scissors for eye surgery at about m,
Cut along the corpus callosum from the occipital side toward the frontal side
It (D) Then, using micro scissors for eye surgery,
Large with a thickness of 200-300 μm perpendicular to the cut surface of (C)
Brain cortex is cut and sectioned. (E) Furthermore, using micro scissors for ophthalmic surgery, section
Adjust the size to about 1 × 1. (F) Prepare in the above “(3) Treatment of electrode surface”
Integrated composite electrode with CO 2Remove from incubator
And adjust the size of the cerebral cortex slice with a diameter of 2 mm or more.
Gently suck it up without damaging it with a pipette, and
Transfer to the culture well of the combined electrode. (G) Pasteur with a smooth burner tip
Be careful not to damage the cerebral cortex section with a pipette
While the cortical layer structure faces the upper surface and is located on the electrode
Adjust to (H) After placing the cerebral cortex section on the integrated composite electrode,
Adjust the amount of ground, the bottom of the section touches the culture medium, the top is outside air
To touch. (I) After adjusting the amount of medium, attach the integrated composite electrode to a sterile petri dish.
Approximately 5m of sterile water at 37 ℃ to prevent the medium from drying
Dispense 1 into a Petri dish and add CO again2In the incubator
Let stand. After that, pay attention to the amount of medium and change the medium once a day.
went. The amount of medium is the same as in (h) above.
It

【0046】[0046]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の細胞電
位測定装置によれば、一体化細胞設置器にセットされた
生きている細胞に損傷を与えることなく、同時に複数の
箇所でその活動電位を測定することができる。そして、
任意の複数の電極から自発電位を測定できるだけでな
く、任意の電極間に刺激を与えて得られる誘発電位の測
定についても、複数の電極で同時に行うことができる。
また、コンピュータ等を用いた処理により、例えば光学
観察手段によって得られた顕微鏡像から試料細胞と電極
位置との関係を確認しながら刺激信号を与える電極を決
めたり、各電極から得られた電圧波形を細胞や電極位置
を示す像に重ねて表示するといったことも可能であり、
電気神経生理学の分野等における実験を効率的かつ正確
なものとするのに大きく寄与することができる。
As described above, according to the cell potential measuring apparatus of the present invention, the activity of living cells set in the integrated cell placement device can be simultaneously measured at a plurality of locations without being damaged. The electric potential can be measured. And
Not only can the self-power generation position be measured from any of a plurality of electrodes, but the evoked potential obtained by applying a stimulus between any of the electrodes can also be measured simultaneously from a plurality of electrodes.
Further, by processing using a computer or the like, for example, an electrode to which a stimulation signal is given while confirming the relationship between the sample cell and the electrode position from the microscope image obtained by the optical observation means, or the voltage waveform obtained from each electrode It is also possible to display the cells on the image showing the cell and electrode positions,
It can greatly contribute to making experiments in the field of electroneurophysiology efficient and accurate.

【0047】さらに、一体化細胞設置器にセットされた
細胞の培養雰囲気を維持する細胞培養手段を備えること
により、試料細胞を測定装置にセットしたままで長期間
にわたる連続測定を安定した状態で行うことができる。
Further, by providing the cell culture means for maintaining the culture atmosphere of the cells set in the integrated cell placement device, the continuous measurement for a long period can be stably performed while the sample cells are set in the measuring device. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例に係る細胞電位測定装置に
使用される一体化細胞設置器の斜視図
FIG. 1 is a perspective view of an integrated cell placement device used in a cell potential measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 一体化細胞設置器の組立図[Fig. 2] Assembly drawing of integrated cell placement device

【図3】 一体化細胞設置器を構成する一体化複合電極
の中央部に設けられた64個の微小電極及び引出しパタ
ーンを示す平面図
FIG. 3 is a plan view showing 64 microelectrodes and extraction patterns provided in the central portion of an integrated composite electrode which constitutes an integrated cell placement device.

【図4】 一体化複合電極の断面を模式的に示す図FIG. 4 is a diagram schematically showing a cross section of an integrated composite electrode.

【図5】 一体化複合電極を上部及び下部ホルダが挟ん
で固定した状態を示す平面図及び側面断面図
FIG. 5 is a plan view and a side sectional view showing a state in which the integrated composite electrode is sandwiched and fixed by the upper and lower holders.

【図6】 図5の一体化複合電極及び上下ホルダの斜視
6 is a perspective view of the integrated composite electrode and the upper and lower holders of FIG.

【図7】 上部ホルダに備えられた接触金具の側面図FIG. 7 is a side view of a contact fitting provided on the upper holder

【図8】 図2と逆の方向から見た一体化細胞設置器の
組立図
FIG. 8 is an assembly view of the integrated cell placement device viewed from the opposite direction to FIG.

【図9】 本発明の一実施例に係る細胞電位測定装置の
ブロック構成図
FIG. 9 is a block configuration diagram of a cell potential measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の装置に使用される一体化細胞設置
器を用いて測定された培養細胞の活動による電圧波形と
従来の汎用ガラス電極(細胞外電位測定用電極)を用い
て測定された電圧波形との比較の一例を示す図
FIG. 10 is a voltage waveform based on the activity of cultured cells measured using the integrated cell placement device used in the device of the present invention and a conventional general-purpose glass electrode (extracellular potential measurement electrode). Diagram showing an example of comparison with voltage waveforms

【図11】 本発明の装置を用いて測定された培養細胞
の自発電位の測定結果を示す図
FIG. 11 is a diagram showing the measurement result of the self-power generation position of cultured cells measured using the device of the present invention.

【図12】 本発明の装置を用いて測定された培養細胞
の誘発電位の測定結果を示す図
FIG. 12 is a diagram showing the measurement results of evoked potentials of cultured cells measured using the device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 一体化細胞設置器 2 一体化複合電極 3 上部ホルダ 4 下部ホルダ 5 プリント配線板 11 微小電極 12 導電パターン 20 光学観察手段 21 倒立顕微鏡 22 SITカメラ 24 画像記憶装置 30 コンピュータ 31 A/D変換器 32 D/A変換器 33 アイソレータ 34 多チャンネル増幅器 40 細胞培養手段 1 Integrated Cell Installation Device 2 Integrated Composite Electrode 3 Upper Holder 4 Lower Holder 5 Printed Wiring Board 11 Microelectrode 12 Conductive Pattern 20 Optical Observation Means 21 Inverted Microscope 22 SIT Camera 24 Image Storage Device 30 Computer 31 A / D Converter 32 D / A converter 33 Isolator 34 Multi-channel amplifier 40 Cell culture means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 27/28 341 Z 27/416 33/483 E (72)発明者 竹谷 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 光亦 忠泰 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical display location G01N 27/28 341 Z 27/416 33/483 E (72) Inventor Makoto Takeya Osaka Kadoma City, Osaka 1006 Kadoma Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Tadayasu Kouji 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 細胞の電気生理学的特性を測定するため
の細胞電位測定装置であって、 A.基板上に複数の微小電極を備え、その上に細胞を置
くための細胞設置部を備え、前記微小電極に電気信号を
付与するとともに前記微小電極からの電気信号を導出す
るための電気接続手段を備えた一体化細胞設置器と、 B.前記細胞に電気的刺激を与えるために前記一体化細
胞設置器の電気接続手段に接続される刺激信号付与手段
と、 C.前記細胞の電気生理活動による出力信号を処理する
ために前記細胞設置器の電気接続手段に接続される信号
処理手段 とを備えていることを特徴とする細胞電位測定装置。
1. A cell potential measuring device for measuring electrophysiological properties of cells, comprising: A plurality of microelectrodes are provided on a substrate, a cell setting portion for placing cells on the microelectrode is provided, and an electric connection means for applying an electric signal to the microelectrode and deriving an electric signal from the microelectrode is provided. An integrated cell setting device provided, and B. C. a stimulation signal providing means connected to an electrical connection means of the integrated cell placement device for providing an electrical stimulation to the cells; A signal processing unit connected to an electric connection unit of the cell placement device for processing an output signal due to the electrophysiological activity of the cell.
【請求項2】 さらに、前記細胞を光学的に観察するた
めの光学観察手段を備えている請求項1記載の細胞電位
測定装置。
2. The cell potential measuring device according to claim 1, further comprising an optical observation means for optically observing the cells.
【請求項3】 さらに、前記一体化細胞設置器の上に置
かれた細胞の培養雰囲気を維持するための細胞培養手段
を備えている請求項1記載の細胞電位測定装置。
3. The cell potential measuring device according to claim 1, further comprising cell culture means for maintaining a culture atmosphere of cells placed on the integrated cell placement device.
【請求項4】 細胞培養手段が、温度を一定に保つ温度
調節手段と、培養液を循環する手段と、空気と二酸化炭
素の混合気体を供給する手段とからなる請求項3記載の
細胞電位測定装置。
4. The cell potential measurement according to claim 3, wherein the cell culture means comprises a temperature control means for keeping the temperature constant, a means for circulating the culture solution, and a means for supplying a mixed gas of air and carbon dioxide. apparatus.
【請求項5】 前記一体化細胞設置器は、ガラスプレー
ト上にマトリックス状に配置された複数の微小電極と、
これらの微小電極の引き出し用導電パターンと、これら
の導電パターンの端部に接続された電気接点と、前記導
電パターンの表面を覆う絶縁被膜とを備え、前記複数の
微小電極を含む領域に前記細胞設置部が設けられている
請求項1記載の細胞電位測定装置。
5. The integrated cell placement device comprises a plurality of microelectrodes arranged in a matrix on a glass plate,
A conductive pattern for drawing out these microelectrodes, an electrical contact connected to an end of these conductive patterns, and an insulating film covering the surface of the conductive pattern are provided, and the cells are provided in an area including the plurality of microelectrodes. The cell potential measuring device according to claim 1, further comprising an installation portion.
【請求項6】 前記複数の微小電極として64個の電極
が8列8行に配置されている請求項1記載の細胞電位測
定装置。
6. The cell potential measuring device according to claim 1, wherein 64 electrodes are arranged in 8 columns and 8 rows as the plurality of micro electrodes.
【請求項7】 前記微小電極のそれぞれの電極面積が4
×102 〜4×104μm2 の範囲内にある請求項1記
載の細胞電位測定装置。
7. The electrode area of each of the microelectrodes is 4
The cell potential measuring device according to claim 1, which is in the range of × 10 2 to 4 × 10 4 µm 2 .
【請求項8】 前記電気接続手段は、前記電気接点に接
触する接触金具を有し前記ガラスプレートを上下から挟
んで固定する2分割ホルダを含んでいる請求項5記載の
細胞電位測定装置。
8. The cell potential measuring device according to claim 5, wherein the electrical connecting means includes a two-divided holder which has a contact fitting for contacting the electrical contact and which holds the glass plate by sandwiching the glass plate from above and below.
【請求項9】 前記電気接続手段は、前記ホルダを固定
すると共にコネクタを介して前記ホルダの接触金具に接
続している外部接続パターンを有するプリント配線板を
さらに備えている請求項5記載の細胞電位測定装置。
9. The cell according to claim 5, wherein the electrical connection means further comprises a printed wiring board having an external connection pattern for fixing the holder and connecting to a contact fitting of the holder via a connector. Potential measuring device.
【請求項10】 前記電気接点と前記接触金具との接触
抵抗、及び前記接触金具と前記コネクタとの接触抵抗が
それぞれ30ミリオーム以下である請求項8記載の細胞
電位測定装置。
10. The cell potential measuring device according to claim 8, wherein a contact resistance between the electrical contact and the contact fitting and a contact resistance between the contact fitting and the connector are 30 milliohms or less, respectively.
【請求項11】 前記光学観察手段が、光学顕微鏡と、
これに接続された撮像装置及び画像表示装置を備えてい
る請求項1記載の細胞電位測定装置。
11. The optical observation means comprises an optical microscope,
The cell potential measuring device according to claim 1, further comprising an imaging device and an image display device connected to the device.
【請求項12】 前記光学観察手段が、さらに画像記憶
装置を備えている請求項10記載の細胞電位測定装置。
12. The cell potential measuring device according to claim 10, wherein the optical observation means further includes an image storage device.
【請求項13】 前記刺激信号付与手段がパルス信号発
生器である請求項1記載の細胞電位測定装置。
13. The cell potential measuring device according to claim 1, wherein the stimulation signal applying means is a pulse signal generator.
【請求項14】 前記信号処理手段が、前記細胞の電気
生理活動による出力信号を増幅する多チャンネル増幅器
と、増幅された信号波形をリアルタイム表示する多チャ
ンネル表示装置とを備えている請求項1記載の細胞電位
測定装置。
14. The signal processing means comprises a multi-channel amplifier for amplifying an output signal due to electrophysiological activity of the cell, and a multi-channel display device for displaying the amplified signal waveform in real time. Cell potential measuring device.
【請求項15】 D/A変換器を介して前記刺激信号を
出力するとともに、A/D変換器を介して前記細胞の電
気生理活動による出力信号を入力して処理し、かつ、前
記光学観察手段及び前記細胞培養手段の制御を行うコン
ピュータを備えている請求項1記載の細胞電位測定装
置。
15. The stimulus signal is output via a D / A converter, and the output signal by the electrophysiological activity of the cells is input and processed via the A / D converter, and the optical observation is performed. The cell potential measuring device according to claim 1, further comprising a computer that controls the device and the cell culture device.
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