KR20070020001A

KR20070020001A - 고 처리율 전기 생리학적 시스템

Info

Publication number: KR20070020001A
Application number: KR1020067020795A
Authority: KR
Inventors: 바레라 라파엘 에이치. 사아베드라; 마코토 다케타니
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2005-03-21
Publication date: 2007-02-16
Also published as: CA2560714A1; AU2005228095A1; WO2005094476A3; EP1740261A2; JP2007535345A; US20050231186A1; CN101421615A; WO2005094476A2

Abstract

조직 절편으로부터 전기생리학적 정보를 모니터링하기 위한 시스템과 방법은 복수의 전극을 갖는 적어도 하나의 프로브를 포함한다. 본 시스템은 또한 모니터링되고 전기적으로 자극될 조직 부위를 선택하도록 구성된 제어기를 포함한다. 본 발명의, 일 변형예에서, 복수의 다중 전극 프로브는 제어기에 의해 관리된다. 본 시스템은 복수의 증폭기 모듈을 더 포함할 수 있고, 하나의 증폭기 모듈은 각각의 프로브에 연관되어 있다. 증폭기 모듈은 전극에 의해 감지된 전기 신호를 증폭하고, 선택된 전극에 자극 신호를 분배하고, 및 조직 부위로부터 발생된 신호를 필터링하는 것을 포함하는 많은 기능을 수행할 수 있다. 본 시스템은 다중 조직 부위를 모니터링하고 자극하기 위한 전극의 자동 선택과 스위칭을 제공할 수 있다. 각각이 다중 조직 부위를 모니터링하도록 되어 있는 다중 프로브는 다중 조직 절편이 평행하게 신호를 받을 수 있도록 제어기에 연관될 수 있다.

고 처리율 전기 생리 시스템, 프로브, 제어기, 증폭기 모듈

Description

고 처리율 전기 생리학적 시스템{HIGH THROUGHPUT ELECTROPHYSIOLOGY SYSTEM}

본 발명은 상당수의 신경 조직과 절편으로 전기 활동을 탐지, 측정, 및 기록할 수 있는 고처리율 장치에 관한 것이다. 일 변형에에서, 본 장치는 특히 연구실에서 사용하기 적합한, 고처리율 전기 생리 기록 시스템으로 고려될 수 있다.

지난 수 십년 동안, 의료 연구원들은 조직상의 정신 활동 물질의 효과를 평가하는데 신경 세포와 신경 조직의 전기 활동의 사용을 활발히 추구해왔다. 신경 세포가 활성이면, 전위나 전압의 발생으로 활성화가 확인된다. 이러한 전위는 신경 세포내의 이온 투과성의 변화를 수반한 세포막내외의 이온 농도의 변화로 부터 일어난다. 전극을 갖는 신경세포부근의 이러한 전위의 변화와 이온 농도의 변화(즉, 이온 전류)를 측정함으로써 신경 세포나 조직의 활성화를 탐지할 수 있게 된다.

초기 이 분야의 작업자들은 세포밖의 전위를 측정하기 위해 세포를 포함하는 영역에 유리 전극을 삽입함으로써 이러한 셀의 활성 전위를 측정했다. 자극에 의해 발생된 전위가 측정되었을 때, 기록을 위한 유리 전극과 함께 자극을 위한 금속 전극이 삽입되었다. 그러나, 이러한 전극의 삽입에 의해 세포의 손상을 일으킬 가 능성이 생겼고 장기간의 측정을 곤란하게 되었다. 또한, 공간 제한과 동작의 정확성의 요구로 다 지점 동시측정을 하기가 곤란하게 하였다.

1996년 10월 8일 등록된 미국 특허 제 5,563,067호, 1998년 9월 22일 등록된 미국 특허 제 5,810,725호, 2000년 10월 17일 등록된 미국 특허 제 6,132,683호, 2000년 11월 21일 등록된 미국 특허 제 6,151,519호, 2001년 8월 28일 등록된 미국 특허 제 6,281,670호, 2001년 9월 2일 등록된 미국 특허 제 6,288,527호, 및 2001년 10월 2일 등록된 미국 특허 제 6,297,025호(상기 각 발명자: Sugihara등)에는 다수의 지점에서 전위의 변화를 최초로 다 지점 동시 측정가능하게 한 절연 기판상에 수많은 전극을 구비한 평면 전극을 채용한 장치에 대해 설명하고 있다. 이 장치는 전극 대 전극의 거리가 작고 신경의 전기 활동을 장기간 측정할 수 있게한다.

상기한 특허에 따라 제작된 하나의 시판중인 장치는 통합 세포 유지 기구인데, 이것은 유리 플레이트 표면상에 위치된 각각의 인입선과 복수의 마이크로전극을 갖는 평면 전극 어셈블리를 구비한 것이다. 전극 어셈블리는 일반적으로 정상과 바닥으로부터 유지함으로써 평면 전극을 고정하기 위한 하프 스플리트 홀더를 포함한다. 이러한 홀더는 대개 인쇄회로기판에 위치된다.

일반적인 평면 전극 어셈블리는 1.1mm의 두께와 50X50mm의 크기를 갖는 투명 Pyrex유리 시트로 제작된다. 이 기판의 중앙에는, 64개의 마이크로전극이 8X8매트릭스형태로 형성되어있다. 각각의 마이크로전극은 도전성 인입선에 연결되어있다. 예로든 전극은 각각 50X50㎛제곱(면적 25X10²㎛²)이고 인접한 전극간의 중심 대 중 심간 거리는 150㎛이다. 기판의 각 측은 1.27mm의 피치를 가진 16개의 컨택트 포인트를 가지고 있고, 따라서 전체 64개의 외부 컨택트를 가지고 있다. 이러한 전기 컨택트 포인트는 일대일 대응으로 기판의 중심에서 마이크로전극에 연결되어 있다.

이러한 평면 전극은 다음 방식으로 제조된다. 예컨대, ITO(인듐 틴 옥사이드)가 기판으로 사용된 유리 플레이트의 표면상에 150nm의 두께를 형성하도록 도포되어 있다. 이후 포토레지스트와 에칭을 사용하여 도전성 어레이가 형성된다. 이 층 정상에는, 부극성 광감성 폴리이미드가 도포되어 대략 1.4㎛ 두께의 층을 형성하고 이후 중첩 절연막으로 형성된다. 이후 ITO층은 (15 내지 500nm두께의) 니켈과 (16 내지 50nm 두께의) 금으로 마이크로전극 부위와 주변 전기 컨택트 포인트에 코팅된다. 이후 22mm의 내경, 26mm의 외경, 그리고 8mm의 높이를 갖는 실린더형 중합체(예컨대, 폴리스티렌) 프레임이 실리콘 접착제를 사용하여 유리 플레이트 중앙에 접착되어 64개의 마이크로전극의 중심부 주위에 셀 유지부를 형성한다. 이러한 폴리스티렌 프레임의 내부는 클로로플라티닉 산, 리드 아세테이트, 그리고 하이드로클로릭 산으로 채워질 것이다. 적당한 전류를 인가하여 마이크로전극의 플래티넘 블랙 금 도금을 증착한다.

하프 스플리트 홀더는 대개 평면 전극의 에지를 유지하기 위한 암부를 구비한 수지로 몰딩된다. 또한, 홀더의 상부는 축 핀에 의해 피봇회전가능하다. 홀더의 상부는 일반적으로 16X4쌍의 컨택트를 갖는 제어 고정구가 장착된다. 상부 홀더의 컨택트는 평면 전극의 전기 컨택트 포인트와 대응하고 Ni와 Au로 코팅된 BeCu 와 같은 금속 스프링으로 형성된다.

상부 홀더로부터 돌출한 핀부는 상부 홀더로부터 돌출한 핀부의 16편이 두개의 스태거링된 행으로 일렬로 정열되도록 교대로 배치된다. 이러한 핀부는 외부와의 접속을 위해 사용된 인쇄회로기판상에 장착된 커넥터에 연결된다.

또한, 스프링 컨택트는 상부 홀더의 바닥면으로부터 돌출한다. 모두는 단지 작은 접촉 저항만을 가지는 전기 접속을 일으키는 소정의 접촉압력으로 평면 전극에 접촉한다.

인쇄회로기판은 평면 전극과 홀더의 어셈블리를 고정하는 기능을 제공함은 물론 평면 전극의 마이크로전극으로부터 시작하여, 도전성 패턴을 거치고, 전기 컨택트 포인트를 거쳐 컨택트까지의, (커넥터를 거쳐) 외부로 전기적 접속을 제공한다. 더욱이, 인쇄회로기판은 예컨대, 측정 장치에 설치함에 있어서, 처리 프로시져를 용이하게 한다.

인쇄회로기판은 이중면 패턴을 갖는 유리 에폭시 기판과 중앙에 형성된 원형 개구주위의 네 부분에 커넥터를 포함한다.

인쇄회로기판은 보통 이중면 커넥터 에지에/에지상에 전기적 컨택트 포인트를 갖는 각 측상에 에지부를 갖는다. 기계적 고정을 확실하게 하기 위해, 상부 홀더는 클램프등을 사용하여 인쇄회로기판에 고정될 수 있다.

상기 구성의 통합 세포 유지 기구를 사용하는 셀 전위 측정 장치의 구성은 통합 세포 유지 기구에 위치된 세포나 조직의 광학적 관찰을 위한 도립 현미경등의 광학 관찰 장치를 포함한다. 본 시스템은 세포에 자극 신호를 제공하기 위한 장치 와 세포로부터 출력 신호를 프로세싱하기 위한 장치를 포함하는 하나 이상의 컴퓨터를 포함할 수 있다. 결국, 본 장치는 세포의 적당한 배지를 유지하기 위한 세포 배양 수단을 구비할 수 있다.

도립 현미경에 더하여 카메라가 현미경 대신 포함되거나 사용될 수도 있다. 본 시스템은 이미지 파일링 장치를 포함할 수 있다. 카메라는 SIT카메라일 수 있다. SIT카메라는 이미지 픽업 튜브에 정전 유도 트랜지스터를 적용하는 카메라에 대하여 사용되는 일반적인 용어이고, SIT카메라는 매우 민감한 카메라의 대표적인 예이다.

일반적인 컴퓨터는 A/D변환 보드 및 측정 소프트웨어를 구비한 (예컨대, 윈도우 호환의) 퍼스널 컴퓨터이다. A/D변환 보드는 A/D변환기와 D/A변환기를 포함한다. A/D변환기는 16비트와 64채널을 갖고 D/A변환기는 16비트와 8채널을 갖는다.

초기의 측정 소프트웨어는 자극 신호를 제공하고 획득된 탐지 신호의 조건을 기록하기 위해 필요한 조건을 결정하기 위한 소프트웨어를 포함했다. 이러한 타입의 소프트웨어로, 컴퓨터는 세포에 자극 신호를 구성할 수 있고 조직이나 세포로부터 탐지된 신호를 프로세싱할 수 있었고, 또한 광학 관찰 장치(SIT카메라 및 이미지 파일링 장치)와 세포 배양 수단을 제어할 수도 있었다.

초기 소프트웨어는 (컴퓨터를 사용하여 자극 파형을 유도함으로써) 복잡한 시뮬레이션 조건이 가능했다는 점에서 적당하게 융통성이 있었다. 기록 조건은 64개의 입력 채널, 10kHz의 샘플링율, 그리고 몇시간에 걸친 연속적인 기록을 포함했 다. 자극 신호를 제공하는 전극이나 탐지 신호를 위한 전극의 선택은 수동적으로 또는 컴퓨터 마우스나 펜을 사용하여 명기되었다. 또한, 세포 배양액의 온도, pH등의 다양한 조건이 디스플레이가능했다.

소프트웨어는 자발적인 활성 전위가나 최대 64채널의 실시간으로 탐지된 발생 전위를 디스플레이하는 기록 스크린을 제공했다. 기록되거나 발생된 전위는 조직이나 세포의 현미경의 상의 최정상에 디스플레이되었다. 발생된 전위가 측정되었을때 전체 기록 파형이 디스플레이되었다. 자발적 활성 전위가 측정되었을때, 기록 파형은 자발적 활성의 발생이 윈도우 분리기 또는 파형 분리기를 사용한 스파이크 탐지 기능에 의해 탐지되었을때만 디스플레이되었다. 기록 파형이 디스플레이되었을때, 기록 시간에서 측정 파라메터(예컨대, 자극 조건, 기록 조건, 온도, pH)가 실시간으로 동시에 디스플레이되었다.

소프트웨어는 데이터 분석, 예컨대 FFT분석, 간섭성 분석, 또는 기타 분석 소프트웨어를 포함한다. 또한, 소프트웨어는 파형 분리기를 사용한 단일 스파이크 분리, 일시 프로파일 디스플레이 기능, 토포그래피 디스플레이 기능, 및 전류원 밀도 분석 기능과 같은 기타 기능을 구비하고 있다. 이러한 분석의 결과가 이미지 파일링 장치에 저장된 현미경 이미지의 최상부상에 디스플레이될 수 있었다.

자극 신호가 상기 구성된 컴퓨터에서 방출되었을때, 자극 신호는 D/A컨버터와 아이솔레이터에 의해 세포나 조직으로 전송되었다. 마이크로전극과 그라운드레벨(배양용액의 전위)사이에서 일어나는 발생 전위는 64개 채널의 센서타이즈드 증폭기(예컨대, NIHON KODEN CO., LTD.사가 제조하는 "AB-610J")와 A/D컨버터를 거쳐 컴퓨터로 라우팅된다. 증폭기의 증폭도는 100dB이고, 주파수 대역은 0 내지 10kHz이다. 그러나, 자극 신호에 의해 발생된 전위가 측정되었을 때, 주파수 대역은 컷오프 필터를 사용하여 100Hz 내지 10kHz에 있도록 선택되었다.

조직이나 세포의 배양 컴포넌트는 온도 조절기, 배양액을 위한 회전기, 그리고 공기와 이산화탄소의 혼합 가스의 공급을 갖는다.

자극 신호의 또 다른 형태는 인공물을 제거하기 위해, 즉 DC성분이 흐르는 것을 방지하기 위해 정극성 및 부극성 펄스 쌍을 갖는 양극성의 일정한 전압 펄스이다. 바람직한 자극 신호는 100㎲의 펄스폭과 100㎲의 간격을 갖는 정극성 펄스와 100㎲의 부극성 펄스이다. 정극성-부극성 펄스의 피크 전류는 30 내지 200㎂사이에 있다.

세포 배양 수단은, 측정 장치에 위치될 때, 장기간의 시간에 걸쳐 연속적인 측정을 가능하게 하였다. 대안으로, 통합 세포 유지 기구는 측정 장치와 별개로 배양을 가능하게 하였다.

상기한 세포 전위 측정 장치를 사용함으로써, 신경 세포와 기관이 통합 세포 유지 기구상에서 배양되었고 신경 세포 또는 신경 기관의 활성을 동반한 전위의 변화가 측정되었다. 쥐의 대뇌 피질부가 대체로 신경 조직으로 사용되었다.

본 장치와 연계 소프트웨어의 융통성에 불구하고, 적응성 테스트 체제의 고처리율 샘플링 및 선택을 제공하는 초기 장치의 전체 기능은 존재하지 않았다.

세포로부터 전기 생리적 기록을 위한 보다 높은 처리율의 방법과 장치를 개발하기 위해 상당한 노력이 있었다. 이것은 특히 세포와 조직에 대해 수백 또는 수천개의 화합물이 전기 생리적으로 테스트되는 의약 개발에 특히 중요하다. 이 분야에서의 최근의 개발은 평면 전극을 사용한 고처리율 전체 셀 클램핑, 로보틱스를 사용한 자동 패치 클램핑, 및 로보틱스를 사용한 고처리율 난모세포 전압 클램핑을 포함한다. 이러한 소위 세포 기반 전기 생리적 분석은 분명 의약 개발의 파이프라인의 초기 단계를 가속화할 것이지만, 조직 기반(또는 절편) 생리학은 여전히 손상되지 않은 조직에서 정신 활동의 효과를 결정하고 화합물의 동작 메커니즘을 이해하는 것이 필요하다. 분산 세포는 용액으로 다룰 수 있어, 취급하기가 상당히 용이하다. 세포를 전달하는데 많은 타입의 디스펜서를 이용할 수 있다. 반대로, 신경 조직과 절편은 다루기가 힘들고 균질이 아니다. 조직과 절편의 특성은 전문 생리학자가 심지어 단순하더라도 실험을 운영할 필요가 있고 또한 보다높은 처리율 시스템 개발을 금지할 필요가 있다.

최근의 평면 전극 어레이 시스템의 개발로 절편 생리학 실험을 전극 준비와 시뮬레이팅 및 기록 부위를 위한 탐색과 같은 단계를 제거함으로써 초심 연구원에게 다소 많이 이용가능하게 하고 있다. 그러나, 그렇더라도 여전히 한 사람의 생리학자가 시스템을 동작시킬 필요가 있다.

여기에 설명된 장치와 절차는 전극 자극 부위의 컴퓨터 제어 스위칭을 가능하게 한다. 초기 시스템에서, 서로 다른 부위로부터 자극할 수 있는 곳에서 조차, 일 부위에서 다른 부위로 (케이블이나 유사한 하드웨어를 사용하여) 물리적 접속을 이동시키기 위해 사람인 운영자가 필요했다. 이러한 프로세스가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 조직 절편 생리학 실험은 세개의 주요 단계를 포함한다. (1) 운영자가 선택된 뇌 절편을 멀티 전극 프로브에 위치시킨다(1-2분). (2) 운영자와 컴퓨터가 자극 부위를 선택하고 자극 파라메터를 구성한다(10분). 본 단계를 다음 두 단계를 반복하는 것으로 구성된다. (a) 소프트웨어가 뇌 절편을 자극하고, 데이터를 캡쳐 및 분석하고, 결과를 운영자에게 디스플레이한다. (b) 운영자는 절편상의 자극 부위를 변경하고 자극 파라메터를 조절한다. 마지막으로, 단계(3)에서, 실험이 수행되고 이는 예컨대, 60 내지 120분이 소요될 수 있다.

절편상의 적당한 자극 부위와 자극 파라메터가 일단 발견되었으면, 특별한 소프트웨어와 전문 시스템 기술을 사용하여 실험을 자동적으로 운영하게할 수 있다. 그러나, 자극 부위의 임의적 선택을 가능하게 하는 컴퓨터 제어 하드웨어가 없다면, 상기한 단계(2)는 자동화될 수 없다.

실제로, 단일 운영자에 의해 동작될 수 있는 실험의 수는 단계(1)과 (2)를 수행하는데 필요한 시간의 길이에 의해 제한된다. 이것은 도 2에서 설명되는데, 여기서 'O'는 실험 셋업상에 뇌 절편을 물리적으로 위치시키기위한 시간을 나타내고, 'C'는 자극 부위와 자극 파라메터를 선택하거나 구성하는데 소요되는 시간을 나타내고, 'E'는 실험을 수행하기 위한 시간을 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 자극 부위와 파라메터의 선택은 운영자에 의해 수동으로 수행된다. 이것이 실험의 처리율에 상당히 방해한다.

시판중인 어떠한 시스템도 상기한 구성 단계의 자동화를 제공하지 않는다.

전기생리학적 정보를 모니터링하기 위한 시스템은 프로브에 위치된 조직 샘플의 조직 부위를 모니터링하고 자극하기 위한 적어도 하나의 다중 전극 프로브를 포함한다. 본 시스템은 또한 모니터링되고 자극될 조직 부위를 선택하도록 구성된 제어기를 포함한다. 본 발명의 일 변형예에서, 제어기는 모니터링되고 자극될 조직 부위를 자동적으로 선택하도록 구성된다.

본 시스템은 각각의 프로브와 연관되는 증폭기 모듈을 포함할 수도 있다. 일 변형예에서 증폭기 모듈은 조직 부위로부터 발생된 전기적 신호를 증폭하도록 구성된다. 또 다른 변형예에서, 증폭기 모듈은 연관된 프로브의 전극에 자극 신호를 분배하도록 구성된다. 따라서 증폭기는 프로브와 전극을 관리하는 제어기와 결합하여 동작할 수 있다.

제어기는 다양한 자극 신호와 조직 부위를 선택하도록 구성될 수 있다. 일 변형예에서, 조직 부위에 서로 다른 전위이 인가된다. 또 다른 변형예에서, 서로 다른 세트의 전극에 일정한 전위이 인가된다. 자극 신호는 예컨대, 0.5 내지 2.5ms의 소정의 시한내에서 제 1 조직 부위로부터 제 2 조직 부위까지 스위칭될 수 있다. 자극 신호는 각각의 자극 신호에 대응하여 발생된 전기적 신호가 별개로 모니터링되거나 기록될 수 있도록 시변조될 수 있다.

본 시스템은 제어기에 연결된 컴퓨터를 더 포함할 수 있다. 이 컴퓨터는 일반적으로 다양한 기능을 제공할 수 있고 모니터링될 부위를 자동적으로 선택하고 미리선택된 자극 신호를 전극 세트로 전달하기 위해 제어기를 프로그래밍하도록 되어 있다. 본 컴퓨터는 또한 모니터링될 조직 부위로부터 발생하는 전기적 신호를 수신하고 기록할 수도 있다. 이러한 신호는 아주 미미한(또는 없는) 전기 자극을 수신하는 조직 부위로부터 발생하는 일시적인 활성 신호는 물론 자극되는 조직 부위로부터 발생된 전기 신호를 포함한다. 실제로, 전기 활동을 나타내지 않는 조직 부위는 모니터링될 수 있다.

프로브는 크기와 구조가 변할 수 있다. 일 변형예에서, 프로브는 평면 베이스부를 갖는 웰(well)을 포함한다. 이러한 웰은 쥐의 뇌 조직 절편과 같은 조직 절편을 포함하도록 되어 있다. 베이스부는 복수의 전극을 지원한다. 각각의 프로브에 연관된 16개 이상 또는 64개 이상의 전극이 있을 수 있다. 또한, 다중 실험이 병행하여 수행될 수 있도록 다중 프로브가 제어기에 연결될 수 있다.

조직 샘플로부터 전기생리학적 정보를 모니터링하는 방법은 (a) 다중 전극 프로브상에 조직의 샘플을 위치시키는 단계; (b) 조직의 전기적 신호를 모니터링하기 위해 제 1 세트의 전극을 선택하는 단계; (c) 조직의 전기 활동을 모니터링하기 위해 제 2 세트의 전극을 자동적으로 선택하는 단계; 및 (d) 전기 활동을 모니터링하는 단계를 포함한다. 조직은 포유류의 뇌 절편과 같은 조직 절편일 수 있다.

본 발명의 변형예에서, 본 방법은 자극 신호로 자극될 조직 부위를 선택하는 단계를 더 포함한다. 자극 신호는 변하거나 일치할 수 있다. 또한, 자극 신호를 수신하기 위한 조직 부위나 위치가 변할 수 있다. 제 1 자극 신호는 제 2 자극 신호의 인가전, 인가와 동시, 또는 인가 이후에 인가될 수 있다. 일 변형예에서, 조직 샘플의 서로 다른 부위에 적어도 64개의 자극 신호가 순차적으로 인가된다.

모니터하기 위한 전극을 선택하는 단계는 제어기를 사용하여 수행될 수 있다. 제어기는 또한 자극 신호를 선택하고 자극될 조직 부위를 선택하도록 구성될 수도 있다.

본 방법은 모니터링된 각각의 신호를 증폭하는 단계를 더 포함할 수 있다. 프로브의 선택된 전극으로 선택된 자극 신호를 분배함은 물론 발생된 신호를 증폭하기 위해 증폭기 모듈이 제공될 수 있다.

일 방법에서, 조직 샘플은 제어기로 집합적으로 관리되는 복수의, 다중 엘리먼트 프로브에 위치된다. 상기한 바와 같은 증폭기 모듈은 각각의 프로브를 관리하기 위해 제공될 수 있다. 증폭기 모듈은 제어기로 선택된 자극 신호를 각각의 프로브와 그 프로브의, 각각의 전극에 분배한다. 이런식으로, 복수의 조직 샘플은 병행하여 자동적으로 신호를 받을 수 있다.

또 다른 전기생리학적 정보 모니터링 시스템은 조직 샘플의 하나 이상의 조직 부위의 전기 활동을 모니터링하기 위한 적어도 하나의 프로브 수단과 프로브 수단에 연결된 제어 수단을 포함한다. 프로브 수단은 일반적으로 복수의 다중전극을 포함한다. 제어 수단은 조직 부위를 모니터링하기 위한 전극을 자동적으로 선택하도록 구성된다. 제어 수단은 또한 프로브 수단에 전송할 전기적 자극 신호를 선택하도록 구성된다. 또한 각각의 마이크로전극으로부터 감지된 전기적 신호가 증폭될 수 있도록 증폭기 수단이 각각의 프로브 수단을 위해 제공될 수 있다. 증폭기 수단은 또한 제어기로부터 프로브 수단의 마이크로전극에 자극 신호를 분배하도록 구성될 수도 있다. 본 시스템은 또한 조직 부위를 모니터링하고 자극하기 위한 제어 수단에 커맨드를 공급하기 위하여 제어 수단에 연결된 컴퓨터를 포함할 수도 있다. 컴퓨터는 또한 모니터링되는 조직 부위로부터 전기적 신호를 모니터링 및/또는 기록하도록 구성될 수도 있다.

본 발명의 또 다른 변형예에서, 전기생리학적 정보를 모니터링하기 위한 시스템은 각각이 조직 절편을 유지하도록된 복수의 프로브를 포함한다. 프로브는 조직 절편이 프로브상에 위치될때 조직 절편의 조직 부위의 전기 활동을 모니터링할 수 있는 복수의 전극을 포함한다. 본 시스템은 각각의 프로브에 대한 도터 증폭기 모듈을 더 포함한다. 도터 증폭기 모듈은 조직 부위로부터 일어나거나 발생하는 신호를 증폭하도록 되어있다. 본 시스템은 도터 증폭기 장치를 관리하기 위한 복수의, 도터 제어기를 더 포함한다. 주 제어기는 모든 도터 제어기를 관리하도록 구성된다.

본 발명의 태양은 변할 수 있다. 프로브는 적어도 16개의 전극을 포함할 수 있다. 또 다른 변형예에서, 프로브는 적어도 64개의 전극을 포함한다. 본 시스템은 각각의 도터 제어기에 대하여 4-10개의 프로브를 포함할 수도 있다.

통합 하우징은 제어기와 증폭기를 포함할 수 있다. 그러나, 프로브는 일반적으로 하우징으로부터 분리된다. 또한, 컴퓨터는 주 제어기에 연결될 수 있다. 컴퓨터는 어떤 조직 부위가 모니터링될지를 결정함은 물론 전기적 자극 신호를 선택하기 위해 주 제어기에 제시를 제공하도록 구성된다. 제어기는 자극 신호를 시다중화하도록 구성된다. 이런식으로, 많은 조직 샘플 실험이 병행하여 수행되고 동시에 분석된다.

도 1은 실제 실험이 개시될 수 있기 전에 운영자가 시스템의 설정을 변경하는 것을 보여주는 초기 멀티 전극 시스템의 단계를 도시한 블록도.

도 2는 실제 실험을 개시하기 전에 운영자가 자극 부위와 자극 파라메터를 구성하고 재구성해야하는 프로시져를 도시한 도면.

도 3은 자극 부위를 자동적으로 선택하고 자극 파라메터를 자동적으로 구성하기 위한 제어기를 구비한 멀티 전극 시스템의 단계를 도시한 블록도.

도 4는 실제 실험을 개시하기 전에 자극 부위와 자극 파라메터가 자동적으로 구성되는 프로시져를 도시한 도면.

도 5A는 멀티 전극 장치 구조의 블록도.

도 5B는 두 레벨의 제어기를 구비한 멀티 전극 장치 구조의 블록도.

도 6은 제어기의 블록도.

도 7은 제어기 디지털 마더보드를 위한 전형적인 회로도.

도 8A 및 8B는 제어기의 도터 보드를 위한 전형적인 회로도.

도 9는 증폭기 모듈의 블록도.

도 10은 증폭기 디지털 마더보드를 위한 전형적인 회로도.

도 11-12는 증폭기 도터 보드를 위한 전형적인 회로도.

프로브상에 위치된 조직 절편의 전기생리학적 활성을 모니터링하기 위한 컴퓨터와 다중극 프로브간의 제어기의 위치가 여기에 설명된 시스템과 이를 사용하는 프로세스의 핵심이다. 특히, 제어기는 조직 절편의 다양한 조직 부위에서 전기 활동을 감지하기 위하여 전극을 스위칭(또는 선택)한다. 제어기는 자극 신호로써 하나 이상의 전극을 활성화하여 해당 조직 부위를 자극하도록 구성될 수도 있다. 선택 및 스위칭 프로세스를 수행하기 위한 제어기를 지시하거나 프로그래밍하기 위하여 일반적으로 컴퓨터가 사용된다. 또한, 신경 조직내에 발견되는 저 레벨의 신호때문에, 조직에서 일어나는 신호를 증폭하거나 조절하기 위하여 각각의 프로브와 제어기사이에 증폭기를 두는 것이 바람직하다.

도 3은 블록도를 도시하고 있는데, 여기서 제어기는 원하는 특정 분석에 따라 적당한 절편 위치와 파라메터를 선택하도록 컴퓨터가 분석자와 오퍼레이터를 도울 수 있도록 하고 있다. 제어기는 오퍼레이터로부터의 입력이 없이 모니터하고 자극할 조직의 부위를 선택한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 측정될 특정 프로브와 측정할 소프트웨어를 선택, 비교, 및 특정 프로브를 선택하는(또는 선택하지 않는), 그리고 필요하다면, 특정 부위에 대한 자극 파라메터를 적합하게 하기 위한 제어기의 사용으로써 도 2에 도시된 수동 검사와 선택 단계를 생략할 수 있다. 특히, 도 4는 일련의 실험이 수행될 상황에서, 오퍼레이터나 기술자가 초기 설정만을 수행하는 것을 도시하고 있다. 이러한 타입의 실험에서, 실험을 설정하는데 필요한 오퍼에이터의 일손은 상당히 줄어들게 된다.

예컨대, 평균적으로 실험 플랫폼상에 뇌 절편을 물리적으로 두는데 1분 그리고 자극 부위를 선택하고 자극 파라메터를 구성하는데 10분이 걸린다고 하면, 구성 단계동안 사람의 개입을 요하는 도 1에 제공된 디바이스를 사용하는 경우, 단일 기술자가 개시할 수 있는 최대 실험수는 시간당 여섯개에 불과하다. 반면, 도 3-4에 나타난 시스템을 사용하는 경우 이론적으로 시간당 육십개에 이르는 실험을 개시할 수 있는데 이는 기술자를 위한 시간 제한 단계가 뇌 절편을 도 4에서 'O'로 표시된 다중 엘리먼트 프로브의 우측위치에 두는 단계이기 때문이다.

상기한 프로시져과 디바이스를 사용함으로써 또한 매우 복잡하고 정교한 프로토콜을 구현가능하다. 예컨대, 프로토콜의 설계, 이를테면, 몇몇 독립 부위의 자극이 필요한 복잡한 자극 패턴을 요하는 프로토콜의 설계를 자극간의 미세한 시간 지연만으로 이룰 수 있다. 초기의 다중 전극 생리학적 조직 모니터링 시스템에서는, 자극 부위를 설정하는데 사람인 오퍼레이터가 필요하다는 사실때문에, 자극간 최단 시간은 일 부위에서 다른 부위로 실제 스위칭을 수행하는 사람의 속도에 의해 제한된다. 한편 상기한 장치와 프로시져를 사용함으로써, 스위칭은 수밀리초내에서 이루어지고, 따라서 짧은 시한내에 뉴런이 서로 다른 부위로부터 자극될때 자극된 뉴런망의 응답을 관찰할 수 있다. 이러한 뇌의 자연적 현상은 뇌에서의 자연적 현상의 제한내로 일어나기 때문에, 실제 행동을 조사하는데는 동일한 복잡한 자극 패턴을 모방할 수 있는 것이 중요하다.

상기한 프로시져과 하드웨어는 하드웨어 엘리먼트 수를 줄임으로써 다중 전극 실험에서 고처리율을 얻는 비용을 상당히 줄이는데 사용될 수 있다. 도 1에 도시된 프로시져를 사용함에 있어서는, 몇몇 기술자는 물론, 각각 컴퓨터, 증폭기, 그리고 부가 디바이스를 요하는 NXX독립 시스템의 인자에 의해 처리율을 증가시키 는 종래의 구조가 필요하다. 한편 도 3 및 4에 대응하는 프로시져과 설계를 사용하면 단일 기술자에 의해 모두가 잠재적으로 관리되는 단일 컴퓨터와 간단한 모듈만을 요함으로써 복잡성과 비용을 줄인다.

다중 실험 연구, 예컨대 투약 응답 연구는 상기한 프로시져과 디바이스를 사용하고 단일 시스템을 동작하는 몇몇 실험의 결과를 결합하고 실험 결과의 함수로서 각각의 실험을 재구성함으로써 최적화될 수 있다.

일회성 디바이스와 프로시져를 사용하여 개선되지 않은 기초 시스템은 다중 전극 어레이("MED-프로브"), 아날로그 증폭기("MED-증폭기"), 및 아날로그-디지털 커넥터("A/D컨버터")와 적당한 소프트웨어를 포함하는 컴퓨터를 포함한다.

여기 설명된 시스템은 두개의 기초 하드웨어 구성요소를 포함하는데, 그것은 각각의 프로브를 위한 DS-MED제어기와 전용 DS-MED증폭기 모듈이다. DS-MED증폭기 모듈은, 하기하는 바와 같이, 신호를 수신, 분배, 및/또는 조절하기 위한 다중 회로 및 보드를 포함하는 증폭기 디바이스일 수 있다.

DS-MED제어기는 시스템 증폭기에 연결되어 시스템 증폭기에 직접 연결된 MED프로브의 행동을 에뮬레이팅한다. 제어기는 또한 두개의 버스, 즉 제어 버스와 아날로그 신호 버스에 연결된다. 제어기가 예컨대 여덟개의 채널사이에서 스위칭하면, 각각의 스위칭된 채널은 각각의 프로브에 대한 DS-MED증폭기 모듈을 포함할 것이다. 제어 버스는 DS-MED제어기에 의해 접속된 것들 중에서 프로브나 채널을 선택한다. 그렇게 선택되면, 프로브에서 방출된 신호는 DS-MED증폭기 모듈에 의해 증폭되고, 이렇게 증폭된 신호는 아날로그 신호 버스, DS-MED제어기, MED 또는 시 스템 증폭기를 통과하여 컴퓨터에 이른다. 제어 버스와 아날로그 버스는 접속된 DS-MED증폭기 모듈의 각각에 의해 공유된다. 제어 및 신호 버스에 접속됨과 함께, 증폭기 모듈은 MED프로브에 직접 연결된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 각각의 증폭기 모듈은 단일 프로브를 관리한다.

더욱이, 각각의 프로브는 복수의 전극을 포함한다. 전극은 프로브상/프로브내에 위치된 조직 절편내의 전기 활동을 감지한다. 전극이나 조직 부위는 예컨대, 자극 신호를 전극에 보냄으로써 활성화/자극될 수 있다. 예컨대, 두개 이상의 전극간에 전위이 인가될 수 있다. DS-MED제어기는 모니터링과 활성화를 위한 전극을 자동적으로 선택하도록 구성될 수 있다. 이런식으로, 전극 모니터링 및 자극 파라메터는 비교적 신속하게 실험을 위해 구성될 수 있다. 또한, 단일 제어기 및 컴퓨터에 다중 프로브를 연결함으로써, 다중 조직 절편 실험은, 예컨대 시 다중화 소프트웨어를 사용하여 병렬적으로 구성되어 동작될 수 있다.

보다 복잡한 구성에서, 하나 이상의 도터 제어기를 관리하기 위해 주 증폭기가 사용될 수 있는데, 여기서 도터 제어기는 다시 증폭기 그룹등에 연결될 수 있다. 이런식으로 많은 제어기와 프로브의 계층 구조가 구축될 수 있다. 도 5b는 다중레벨 DS-MED구조의 예를 나타내고 있다.

DS-MED제어기와 증폭기 모듈의 보다 상세한 설명은 이하 설명된다.

DS - MED 제어기

도 6에 도시된 DS-MED제어기는 열개의 회로를 포함하는데, 하나는 디지털 마더보드이고, 다른 하나는 아날로그 마더보드이며, 나머지 여덟개는 같은 8전극 필 터링 뱅크 도터 보드이다. 도 6에 하드웨어의 블록도가 나타나있다.

디지털 마더보드는 컴퓨터상에서 동작하는 DS-MED소프트웨어와의 통신은 물론 제어 및 아날로그 신호 버스에 연결되는 DS-MED증폭기 모듈을 제어하기 위한 저레벨 프로그램을 동작시키는 마이크로프로세서를 포함한다. 마이크로프로세서는 제어 버스를 통해 DS-MED증폭기 모듈로 커맨드, 어드레스 및 오퍼런드를 전송한다. 이것은 또한 컴퓨터와의 통신을 관리하고 후자에 의해 전송된 커맨드를 구현한다. 이러한 커맨드는 1) 개개의 DS-MED증폭기 모듈을 구성하고, 2) 이용가능한 자극 소스(예컨대 네개 이상의 소스가 있을 수 있다)중 하나를 선택하고, 그리고 3) 여덟개의 8전극 도터 보드상에서 특정 고주파수 필터를 선택하는데 사용된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 시리얼 포트, 클록 및 자극 선택 회로 또한 DS-MED제어기에 포함될 수 있다.

결국, 마이크로프로세서내에서 동작하는 저레벨 프로그램의 새로운 버전을 다운로드할 수 있고 이런식으로 일반적으로 DS-MED구조 특히 DS-MED제어기의 기능을 재프로그래밍하고 확장할 수 있는 인터페이스가 제어기내에 포함될 수 있다. 도 7에 회로도의 일 예가 도시되어 있다.

아날로그 마더보드는 아날로그 신호 버스와 8전극 도터 보드와의 입력간과 이들의 출력과 MED 또는 시스템 증폭기로의 커넥터간의 인터페이스를 포함한다.

여덟개의 8전극 도터 보드는 각각, 각 전극에 대하여 한 세트인, 한 세트의 고주파수 필터 및 조절 증폭기를 포함할 수 있다., 필터는 A/D데이터 획득 카드로 하여금 전기생리학적 신호를 서브샘플링할 수 있도록 하는데 사용되고 이런식으로 실험당 저장되어야하는 데이터량을 줄인다. 조절 증폭기는 MED증폭기의 요구조건에 아날로그 신호의 전기적 특성을 매칭시킬 수 있게 한다. 도 8A와 8B에 회로도의 일 예가 도시된다.

DS - MED 증폭기

도 9에 도시된 DS-MED증폭기 모듈은 열개의 회로를 구비할 수 있는데, 한개으 디지털 마더보드, 한개의 아날로그 마더보드, 그리고 여덟개의 도터 보드가 그것이다. DS-MED증폭기의 블록도가 도 9이 도시되어 있다.

DS-MED증폭기 모듈에 대한 디지털 마더 보드는 일반적으로 1) 각각의 증폭기를 고유하게 식별하고, 2) 제어기로부터 전송된 어드레스를 디코딩하고, 3) 제어기로부터 판독 및 기록 커맨드에 응답하고, 4) 프로브의 상태를 유지하고, 그리고 5) 각각의 도터 보드를 통해 자극 신호를 전극(예컨대 64개의 전극)으로 분배하는 회로를 포함한다. 도 10에 이에 대응하는 회로도가 도시되어 있다.

DS-MED증폭기 모듈에 대한 아날로그 마더보드는 일반적으로 MED프로브와 8전극 도터 보드로의 입력간, 및 이들의 출력과 아날로그 신호 버스간의 인터페이스를 포함한다. 회로도의 일 예가 도 11에 도시되어 있다.

여덟개의 8전극 도터 보드는 아날로그 신호 버스로의 큰 왜곡없이 전송하기 위한 MED프로브로부터오는 아날로그 신호를 조절하는 헤드 증폭기의 뱅크를 포함한다. 각각의 전극이 기록 또는 자극 전극으로 기능하게 하고 자극 신호를 프로브에 전송하기 위한 회로도 있다. 도 11-12에 회로도가 도시되어 있다.

상기한 DS-MED구조는 많은 이점과 장점을 제공한다. 예컨대 상기 프로시져 는 융통성있는 구조 스케일을 제공할 수 있다. 즉 상기한 디바이스와 프로시져를 사용하여 다양한 시스템이 가능하다. 예컨대, 상기한 디바이스는 간단한 단일 프로브나, N개의 프로브를 갖는 1차원 시스템, 또는 보다 복잡한 시스템, 예컨대 각각이 몇개의 프로브를 가진 몇몇 1차원 시스템을 제어기가 관리하는 2차원 시스템을 구축하는데 사용될 수 있다. 상기한 시스템은 또한 모듈방식을 제공한다. 상기 구성요소를 결합함으로써, 단일 컴퓨터 또는 각각이 단일 컴퓨터에 연결되어 있고 각각이 보다 작은 수의 프로브를 갖는 몇몇 시스템의 제어하에서 임의의 수의 프로브를 갖는 시스템을 구축할 수 있다. 이러한 시스템은 자극을 위한 목표 부위로서 복수의 MED프로브 전극(예컨대, 64개)중 하나 및 복수의 MED증폭기 자극기(예컨대 4개)중 하나의 자동 선택을 제공할 수도 있다. 또한, 모든 실험은 소프트웨어의 제어하에서 수행될 수 있는 이용가능한 MED프로브의 사용을 시다중화함으로써 동시에 수행될 수 있다.

적당한 소프트웨어는 상기한 프로시져과 시스템을 수행하기 위해 알려져 있거나 당업자가 용이하게 구현할 수 있는것일 수 있다. 바람직하게는, 본 소프트웨어는 모니터링되고 활성화될 전극과 조직 부위의 선택을 제어하기 위해 편리한 사용자 인터페이스를 제공한다. 예컨대, 이러한 소프트웨어는 다양한 자극 신호로 각각 및 모든 부위를 자극함은 물론 각각 및 모든 부위를 임의적으로 모니터링하는 프로시져를 수행할 수 있다. 또한, 바람직하게는 본 소프트웨어에 의해 정보의 기록과 분석을 용이하게한다. 예컨대, 이 소프트웨어로 측정된 신호와 문턱값을 비교하는 알고리즘을 수행할 수 있다. 상기한 하드웨어에 기타 적당한 소프트웨어가 사용될 수 있다.

본 발명의 시스템과 프로시져는 기타 이점과 장점을 제공한다. 본 발명이 발명의 사상 또는 필수 특징을 벗어나지 않고 기타 형태로 구현될 수 있다. 상기한 실시예는 설명을 위한 것이고 제한으로 간주될 수 없다. 본 발명의 범위는 첨부한 명세서에 의하며 청구항의 균등의 의미와 범위내에 있는 모든 변경이 가능하다.

Claims

전기생리학적 정보를 모니터링하기 위한 시스템으로서,

프로브상에 위치된 조직 샘플의 복수의 조직 부위의 전기 활동을 모니터링하기 위한 복수의 전극을 포함하는 적어도 하나의 프로브; 및

상기 조직 부위의 하나 이상에서 전기 활동을 모니터링하기 위한 상기 전극 중 적어도 하나를 선택하도록 구성된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 상기 조직 부위 중 적어도 하나를 자극하기 위한 상기 전극 중 적어도 하나에 자극 신호를 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 2 항에 있어서, 각각의 프로브에 연관된 증폭기 모듈을 더 포함하고, 상기 증폭기 모듈은 상기 조직 부위로부터 발생된 전기 신호를 증폭하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 증폭기 모듈은 적어도 하나의 프로브의 전극에 상기 자극 신호를 분배하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 제어기에 연결된 컴퓨터를 더 포함하고, 상기 컴퓨터는 모니터할 조직 부위를 자동적으로 선택하고 상기 조직 부위에 선택된 자극 신호를 전달하기 위해 상기 제어기를 프로그래밍하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 제어기는 제 1 세트의 전극간에 인가될 제 1 전위를 선택하고, 소정의 시한내에서 상기 제 1 세트의 전극간에 인가될 상기 제 1 전위와 상이한 제 2 전위를 선택하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 제 1 세트의 전극은 한 쌍의 전극인 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 소정의 시한은 1ms인 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제어기는 제 1 세트의 전극간에 인가될 제 1 전위를 선택하고 이어서 제 2 세트의 전극간에 인가될 상기 제 1 전위를 선택하고, 상기 제 1 세트의 전극은 상기 제 2 세트의 전극과 일치하지 않는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 프로브는 적어도 64개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 복수의 상기 프로브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 자극 신호는 각각의 조직 부위에 대응하는 발생 전기적 신호가 별개로 모니터링될 수 있도록 시변조되는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 프로브는 평면 베이스부를 구비한 웰(well)을 포함하고, 상기 베이스 부는 상기 복수의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
조직 샘플로부터 전기생리학적 정보를 모니터링하는 방법으로서,

(a) 복수의 전극을 포함하는 프로브상에 조직의 샘플을 위치시키는 단계;

(b) 조직의 전기적 신호를 모니터링하기 위해 제 1 세트의 전극을 선택하는 단계;

(c) 조직의 전기 신호를 모니터링하기 위해 제 2 세트의 전극을 자동적으로 선택하는 단계; 및

(d) 전기적 신호를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 14 항에 있어서, 자극 신호가 조직에 제공되도록 전기적으로 활성화하는 제 1 세트의 전극을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 15 항에 있어서, 전기적으로 활성화하는 제 2 세트의 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 16 항에 있어서, 활성화될 상기 제 1 세트 및 제 2 세트의 전극은 일치하는 자극 신호로써 활성화되는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 17 항에 있어서, 활성화될 상기 제 1 세트 및 제 2 세트의 전극은 서로 다른 자극 신호로써 활성화되는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 17 항에 있어서, 활성화될 상기 제 1 세트 및 제 2 세트의 전극은 순차적으로 활성화되는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 19 항에 있어서, 상기 프로브의 서로 다른 세트의 전극으로 적어도 64개의 자극 신호를 순차적으로 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 14 항에 있어서, 모니터링될 전극에 의해 감지된 전기적 신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 프로브는 16개 이상의 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 21 항에 있어서, 증폭기 모듈은 증폭을 수행하고 상기 증폭기 모듈은 또한 전극으로 자극 신호를 분배하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 23 항에 있어서, 제어기는 증폭기 모듈을 구성하고 증폭기 모듈에 공급되는 자극 신호를 제어하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 24 항에 있어서, 컴퓨터는 제어기로 조직 샘플의 복수의 조직 부위를 자동적으로 모니터링하고 자극하기 위해 상기 제어기가 구현하는 커맨드를 제공하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 24 항에 있어서, 각각이 조직 샘플을 포함하도록 된 복수의 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 26 항에 있어서, 상기 조직 샘플은 조직 절편인 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
제 15 항에 있어서, 활성화할 상기 제 1 세트의 전극은 적어도 두 전극간에 전위를 인가함으로써 활성화되는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 방법.
조직 절편을 유지하고 조직 절편의 하나 이상의 조직 부위의 전기 활동을 모니터링하기 위한 적어도 하나의 프로브 수단; 및

상기 적어도 하나의 프로브 수단에 연결되고, 모니터링할 조직 부위를 선택하기 위한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 29 항에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 적어도 하나의 프로브 수단에 전송하기 위한 전기적 자극 신호를 자동적으로 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 30 항에 있어서, 각각의 프로브 수단을 위한 증폭기 수단을 더 포함하고, 상기 증폭기 수단은 상기 제어 수단과 프로브 수단 사이에 연결되고, 상기 증폭기 수단은 각각의 조직 부위로부터 발생된 전기적 신호를 증폭하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 31 항에 있어서, 상기 증폭기 수단은 프로브 수단의 적어도 하나의 전극으로 상기 자극 신호를 자동적으로 분배하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 32 항에 있어서, 상기 프로브 수단은 적어도 64개의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 32 항에 있어서, 상기 조직으로부터 전기적 신호를 발생하기 위해 자극 신호가 상기 전극으로 순차적으로 전달되는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 32 항에 있어서, 상기 자극 신호를 선택하기 위한 상기 제어 수단에 커맨드를 공급하기 위하여 상기 제어 수단에 연결된 컴퓨터를 더 포함하고, 상기 컴퓨터는 각각의 조직 부위로부터 발생된 상기 전기적 신호를 기록하도록 구성된 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 32 항에 있어서, 복수의 프로브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기생리학적 정보 모니터링 시스템.
전기생리학적 정보를 모니터링하기 위한 시스템으로서,

각각이 조직 절편을 유지하고 조직 절편의 전기 활동을 모니터링하기 위한 복수의 전극을 포함하는 복수의 프로브;

각각이 상기 전극에서 감지된 신호를 증폭하도록 구성된, 각각의 프로브를 위한 도터 증폭기 모듈;

각각이 하나 이상의 도터 증폭기를 제어하도록 구성된 복수의 도터 제어기;

상기 도터 제어기를 제어하고 모니터링 및 활성화할 전극을 선택하도록 구성된 주 제어기; 및

복수의 조직 절편의 전기 활동이 모니터링될 수 있도록 상기 주 제어기에 지시를 전달하고 컴퓨터에 전달된 정보를 기록하기 위한 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 정기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 37 항에 있어서, 상기 도터 제어기의 각각을 위한 주 증폭기 모듈을 더 포함하고, 상기 주 증폭기 모듈은 상기 주 제어기에 의해 구성되고 연관된 도터 제어기를 관리하기 위한 것을 특징으로 하는 정기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 37 항에 있어서, 상기 프로브는 적어도 16개의 마이크로전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 정기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 37 항에 있어서, 4 내지 10개의 도터 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 39 항에 있어서, 각각의 도터 제어기에 대해 4-10개의 프로브를 포함하는 것을 특징으로 하는 정기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 38 항에 있어서, 상기 주 제어기, 상기 주 증폭기 모듈, 상기 도터 제어기, 및 상기 도터 증폭기 모듈을 포함하는 통합 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 정기생리학적 정보 모니터링 시스템.
제 37 항에 있어서, 주 제어기는 시다중화에 의해 조직 절편을 전기적으로 자극하고 모니터링하도록 구성된 것을 특징으로 하는 정기생리학적 정보 모니터링 시스템.