TW201536915A - 平面膜片箝制裝置及平面膜片箝制系統 - Google Patents

平面膜片箝制裝置及平面膜片箝制系統 Download PDF

Info

Publication number
TW201536915A
TW201536915A TW103129925A TW103129925A TW201536915A TW 201536915 A TW201536915 A TW 201536915A TW 103129925 A TW103129925 A TW 103129925A TW 103129925 A TW103129925 A TW 103129925A TW 201536915 A TW201536915 A TW 201536915A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
liquid
flow path
patch clamp
planar patch
cell
Prior art date
Application number
TW103129925A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsuneo Urisu
Zhi-Hong Wang
Hidetaka Uno
Yasutaka Nagaoka
Kei Kobayashi
Original Assignee
Japan Science & Tech Agency
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Science & Tech Agency filed Critical Japan Science & Tech Agency
Publication of TW201536915A publication Critical patent/TW201536915A/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48707—Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means
    • G01N33/48728—Investigating individual cells, e.g. by patch clamp, voltage clamp
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/327—Biochemical electrodes, e.g. electrical or mechanical details for in vitro measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/333—Ion-selective electrodes or membranes
    • G01N27/3335—Ion-selective electrodes or membranes the membrane containing at least one organic component
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2500/00—Screening for compounds of potential therapeutic value
    • G01N2500/10—Screening for compounds of potential therapeutic value involving cells

Abstract

本發明謀求平面膜片箝制裝置之小型化及保養作業之簡略化/短縮。本發明具有下述之結構：電絕緣性基板(2)，其具有在細胞配置區域(4)內不令細胞通過但可令液體通過之貫通孔(3)；第一貯液部(6)，在基板(2)之第一表面(2S)側以可與貫通孔(3)連通的方式設置，並保持第一導電性液體；第一電極部(7)，其以可與第一貯液部(6)電導通的方式配置；第二貯液部(6’)，在基板(2)之第二表面(2S’)側以可與貫通孔(3)連通的方式設置，並保持第二導電性液體；第二電極部(7’)，以可與第二貯液部(6’)電導通的方式配置；送液流路(8)，其將第二導電性液體送液給第二貯液部(6’)；排液流路(9)，其自第二貯液部(6’)將第二導電性液體排液；與閥(10)，其設於送液流路(8)及/或排液流路(9)，可容許或停止第二導電性液體之流通，且可容許或停止第二貯液部(6’)與第二電極部(7’)之電導通。

Description

平面膜片箝制裝置及平面膜片箝制系統 發明領域
本發明是有關於一種計測伴隨細胞膜電活動之電流等的平面膜片箝制裝置及平面膜片箝制系統。又，亦關於一種藥劑的篩選方法，其使用平面膜片箝制裝置或平面膜片箝制系統。
發明背景
屬埋在細胞膜中的膜蛋白質之離子通道，是關係到生物系統之信號傳達之重要的蛋白質。該離子通道之機能的計測，在利用此機能之藥品開發中，要求計測流過離子通道的電流。因應該要求所開發出之計測離子通道電流的技術，就是箝制法。
就箝制法而言，最初所開發出來的是吸量管箝制法，但其只能單點紀錄細胞的離子通道電流，而有無法應用於多點計測之高通量篩選之課題。為了解決該課題之技術，開發出了平面膜片箝制法。平面膜片箝制法，例如於日本專利特表2003-511668號公報(專利文獻1)、特表2005-536751號公報(專利文獻2)等所揭示，在矽晶片等的固 體基板上設置複數個細微的貫通孔，並將細胞配置於各貫通孔上，用電極來計測各細胞的離子通道電流，藉此而能進行離子通道電流之多點計測者。具體而言，分別於基板上之細胞的周圍配置電解液，於基板貫通孔的下部配置吸量管溶液，並配置分別電導通於電解液及吸量管溶液之電極(上部電極及下部電極)，再於電極間施加膜電位，藉以測定離子通道電流。
本發明者等至今，陸續對平面膜片箝制法提出了種種的改良。例如，在日本專利特開2009-204407號公報(專利文獻3)及Urisu et al., Analytical and Bioanalytical Chemistry, (2008), 391：2703-2709(非專利文獻1)，揭示有一種培養型平面膜片箝制裝置，其在基板貫通孔的周緣設置細胞外基質形成物質，藉以延長貫通孔之開口部所配置之細胞的壽命，而可一邊培養細胞一邊測定離子通道電流。國際專利公開第2013/094418號手冊(專利文獻4)中，揭示有一種平面膜片箝制裝置，是以無機多孔質材料構成電極容器末端，並藉由使用將飽和電極溶流體密封閉而成之電極部(鹽橋型電極部)，來防止膜電位變動而減低雜訊，而使電流測定精度提高。在國際專利申請案第PCT/JP2013/57976號(WO2014/045618：專利文獻5)中，藉由在含有細胞培養基板之貫通孔的細胞配置區域，形成以突起部包圍之細胞固定位置，可制約神經細胞移動並使神經網絡構成，而使電流測定精度提高。
習知技術文獻 專利文獻
【專利文獻1】日本專利特表2003-511668號公報
【專利文獻2】日本專利特表2005-536751號公報
【專利文獻3】日本專利特開2009-204407號公報
【專利文獻4】國際公開第2013/094418號
【專利文獻5】國際公開第2014/045618號
非專利文獻
【非專利文獻1】Urisu ct al., Analytical and Bioanalytical Chemistry, (2008), 391：2703-2709
發明概要
順帶一提，在平面膜片箝制裝置中，在基板貫通孔下配置有保持吸量管溶液等之導電性液體的貯液部，且為了該液體之導入及交換，有連結於貯液部之送排液用的流路。下部電極通常設於該流路。然而，，導電性液體容易透過該送排液流路漏液，且即便在非測定時，電流也容易透過該送排液用流路對下部電極漏電，而有電極易劣化化之課題。
又，在將平面膜片箝制裝置應用於各種篩選時，其高通量化至為重要。就原理而言，藉由多數配置單一通道的箝制裝置，可達成高通量化。然而，其有下述課題：在如此構成的箝制裝置中，不僅裝置整體將大型化而變得笨重，且必須在每個裝置都配置電極，其保養及交換的作 業成為必要。
特別是，在培養型平面膜片箝制法中，如前述日本專利特開2009-204407號公報(專利文獻3)記載，是使用在貫通孔的周緣附著有細胞外基質形成物質之基板。因此，如前述國際公開第2013/094418號手冊(專利文獻4)所揭示，在被捕獲之細胞的細胞膜與基板表面之間產生微小的縫隙，因此緊密電阻降低，且由於流過該縫隙之漏電流，對施加膜電位之變動會有雜訊電流變大等課題。因此，為了減低施加膜電位的變動，使用精密且纖細的電極部(鹽橋型電極部)，是將銀線表面經氯化AgCl/Ag線收納於容器，以在KCl及AgCl各自飽和狀態下使其溶解而得之飽和電解液來充填容器，並以無機多孔質材料來構成電極容器末端，將飽和電極溶流體密封閉而得。電極部在每次短期間(例如一日等)使用時，都必須進行電極部的解體及洗浄、飽和電解液之交換、甚至電極部本身的交換等作業。在鹽橋型電極部內之飽和電解液的交換時，必須要細心注意不要讓氣泡進入，其結果，在保養上所耗費的作業及時間就變得浩大。在多通道的情形，保養就變得更加辛苦。
本發明者等有鑑於該課題而致力檢討的結果，創造出下述結構的平面膜片箝制裝置：在與基板細胞配置面相反側之貯液部與電極部之間的送排液流路配置閥(宜為微閥)，藉此閥來控制電解液的流通及電導通之容許/停止的結構；並發現可藉此解決上述課題。
亦即，本發明之主旨如下。
[1]一種平面膜片箝制裝置，其具有電絕緣性基板，具有具細胞配置區域之第一表面，及其相反面之第二表面；且在細胞配置區域內有不令細胞通過但可令液體通過之貫通孔；第一貯液部，在電絕緣性基板之第一表面側以可與貫通孔連通的方式設置，且用於保持第一導電性液體；第一電極部，以可透過第一導電性液體與第一貯液部電導通的方式來配置；第二貯液部，在電絕緣性基板之第二表面側以可與貫通孔連通的方式設置，且用於保持第二導電性液體；第二電極部，以可透過第二導電性液體與第二貯液部電導通的方式配置；送液流路，連結於第二貯液部，將第二導電性液體送液給第二貯液部；排液流路，連結於第二貯液部，從第二貯液部將第二導電性液體排液；與閥，設置於送液流路及/或排液流路，可容許或停止第二導電性液體之流通，且可容許或停止第二貯液部與第二電極部之電導通。
[2][1]所記載之平面膜片箝制裝置，其中電絕緣性基板分別具有複數個細胞配置區域及其所對 應之複數個貫通孔，且對應於複數個細胞配置區域設有複數個第二貯液部；送液流路具有送液主流路，與從送液主流路分支，分別連結於複數個第二貯液部之複數個送液支流路；排液流路具有分別連結分別連結於複數個第二貯液部之複數個排液支流路，與複數個排液支流路合流之排液主流路；第二電極部設於送液主流路及/或排液主流路；且閥設於各送液支流路及/或各排液支流路。
[3][1]或[2]所記載之平面膜片箝制裝置，其中閥關閉時之閥前後的電阻值為1兆歐姆以上。
[4]一種平面膜片箝制系統，其具備[1]至[3]中任一項所記載之平面膜片箝制裝置；控制部，控制前述平面膜片箝制裝置之各閥的開閉；與電檢測部，檢測前述平面膜片箝制裝置之各電極部的電信號。
[5][4]所記載之平面膜片箝制系統，其具備複數個前述平面膜片箝制裝置。
[6][4]或[5]所記載之平面膜片箝制系統，進一步具備光檢測部，檢測來自配置於前述平面膜片箝制裝置之細胞的光信號。
[7]一種篩選藥劑的方法，是使用項目[1]至[3]中任一項所記載之平面膜片箝制裝置，或項目[4]至[7]中任一項所記載之平面膜片箝制系統，來篩選會對神經網絡造成影響的藥劑。
依據本發明之平面膜片箝制裝置，因可藉由閥來共同控制基板(2)下部之貯液部所連結之送排液流路的液體(電解液等)之流通及電導通，故可確實地防止透過送排液流路之漏液及漏電。藉此，可防止因非測定時之漏電而導致之電極劣化。又，基板下部之貯液部的液體交換也變得更容易。
又，即便是配置了複數個箝制裝置之多通道型箝制，也可將電極部共通化，而能將電極部的保養作業簡略化/短縮。特別是，在電極部之保養作業繁雜的培養型平面膜片箝制裝置中，該電極部之保養作業的簡略化/短縮之長處極為有利，大大地提高了對裝置之高通量化的貢獻。進一步而言，因為電極部的共通化，裝置之小型化亦可實現。
進一步，依據本發明之設置了複數平面膜片箝制裝置之複合型平面膜片箝制系統，即便在平面膜片箝制裝置間，亦能將電極部共通化。藉此，可達成更進一步的高通量化。
1‧‧‧單一通道裝置
1a‧‧‧多通道裝置
1b‧‧‧複合多通道型箝制裝置
2‧‧‧電絕緣性基板
2S‧‧‧第一表面
2S’‧‧‧第二表面
3‧‧‧貫通孔
4‧‧‧細胞配置區域
5‧‧‧細胞
6‧‧‧第一貯液部
6a‧‧‧主貯液部
6b‧‧‧副貯液部
6c‧‧‧導入用通液路
6’‧‧‧第二貯液部
7‧‧‧第一電極部
7’‧‧‧第二電極部
8‧‧‧送液流路
9‧‧‧排液流路
8a‧‧‧送液主流路
9a‧‧‧排液主流路
8b‧‧‧送液支流路
9b‧‧‧排液支流路
10‧‧‧閥
11‧‧‧第一分隔構件
11’‧‧‧第二分隔構件
12‧‧‧第一平板構件
12’‧‧‧第二平板構件
13‧‧‧蓋構件
14‧‧‧電極容器
15‧‧‧電極溶液
16‧‧‧Ag/AgCl電極
17‧‧‧無機多孔質材料
18‧‧‧電極接腳
D、D1至D4‧‧‧多通道型基板
P1至P4‧‧‧前置增幅器
M1至M4‧‧‧微流路分岐板
19a‧‧‧送液主流路端子
20a‧‧‧排液主流路端子
19b‧‧‧送液支流路端子
20b‧‧‧排液支流路端子
21‧‧‧壓空線
22‧‧‧儲液室
23‧‧‧分劃構件
24‧‧‧細胞固定位置
25‧‧‧突起部
26‧‧‧定序器
27‧‧‧控制電腦
28‧‧‧連接線
29‧‧‧電磁閥
30‧‧‧電磁閥連接端子
31‧‧‧微閥
32‧‧‧微流路
33‧‧‧空壓墊
34‧‧‧變形部
【圖1】圖1是表示單一通道型平面膜片箝制裝置(1)之構成的一例之概略圖。
【圖2】圖2是表示鹽橋型電極部(7,7’)之構成的一例之概略圖。
【圖3】圖3(a)至(c)是表示微閥(31)之構成的一例之概略圖。圖3(a)是表示微閥(31)之斜視圖；圖3(b)是表示圖3(a)之微閥(31)的上面；圖3(c)是表示圖3(a)之微閥(31)之a-a’及b-b’截面圖。在圖3(a)至(c)中，左側的圖是表示關閉狀態的微閥(31)，右側的圖是表示開啟狀態的微閥(31)。
【圖4】圖4A及B是表示多通道型平面膜片箝制裝置(1a)之構成的一例之概略圖。又，圖4C是表示設有2個電極部的情形之多通道型平面膜片箝制裝置之構成的一例的概略圖。
【圖5】圖5(a)是表示設有複數個多通道型平面膜片箝制裝置(1a)之複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)之構成的一例之概略圖。圖5(b)是用於說明圖5(a)之具有複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)的流路系統之構成的一例之概念圖。圖5(c)是表示圖5(a)之複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)之配置有4個多通道型平面膜片箝制基板之基板配置區域的概略圖。
【圖6】圖6是表示多通道(5通道)型平面膜片箝制基板之一例的概略圖。
【圖7】圖7是表示多通道型平面膜片箝制裝置之閥(10)的控制系統之構成的一例之概念圖。
【圖8】圖8(a)表示利用圖5所示之複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)之20通道內的1通道所通過之Ca2+成像的影像。圖8(b)是表示在對圖8(a)所示之細胞1進行2次電流注入時，將在圖8(a)所示細胞1至4所觀察到之活動電位進行Ca2+成像化所獲得之螢光強度之經時變化的圖形。
【圖9】圖9是表示使用了圖5所示之複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)之通道視紫質表現細胞之通道電流的經時變化的圖形。
【圖10】圖10是以光學顯微鏡觀察將神經細胞配置於細胞固定位置而使其形成神經網絡的照片。
【圖11】圖11A表示在配置於貫通孔之神經細胞上開小孔而形成全細胞模式的情形，應施加膜電位而產生之通道電流。NoNT-n30是表示未添加菸鹼酸，也未成為全細胞模式時的通道電流；顯示在此其況下幾乎不會產生電流變化。圖11B是表示在添加了麩胺酸情況下，應印可膜電位而產生的通道電流。圖11C是表示在麩胺酸添加後，添加了AMPA受體拮抗劑及NMDA受體拮抗劑時的通道電流。
【圖12】圖12是聚焦於圖11之施加膜電位-20mV的通道電流，計算所觀測到的一個一個脈波狀波形的面積並圖形化所得之圖(圖12(a)至(c)。横軸微各脈波的面積，縱軸為固定面積的脈波數。將通道電流脈波的總和表示於圖12(d)。
【圖13】圖13是表示所形成的神經網絡之Ca2+成像的結果之照片。圖13(a)是在未添加狀態下進行了Ca2+成像測 量的結果；圖13(b)是在其後添加加了10μM濃度之麩胺酸的緩衝溶液(500μL)的狀態下進行了Ca2+成像的結果；圖13(c)是在麩胺酸的添加後，在添加了2.5mM之D-AP5及2.5mM之CNQX的狀態下進行了Ca2+成像的結果。
用於實施發明之形態
[概要]
本發明之平面膜片箝制裝置，具有以下結構：在與基板之細胞配置面相反側的貯液部與電極部之間的流路配置閥(宜為微閥)，且藉此閥來控制電解液之流通及電導通的容許/停止。在平面膜片箝制裝置中，在每個單一通道裝置，都設有送液流路及排液流路等一對的流路。
本發明者等發現了，藉由在送液流路及/或排液流路設置閥，宜為微閥，可在不大幅改變整體動作時間的情況下，將電極部共通化，達成裝置之小型化及保養作業的簡略化/短縮。
亦即，微閥在開閉微流路上所需要的時間，通常為通常為數秒以下。又，在記錄來自電極之通道電流時，從某通道切換到其他通道時之電子回路的反應速度，通常是迅速到微秒程度。本發明者等著眼於該等的點，首創出以下結構：將複數(例如n個)個單一通道裝置所連接之複數(例如n條)條支送液流路及排液流路，分別連結於一條送液主流路及排液主流路，且以導通於送液主流路及/或排液主流路內的溶液的方式來設置單一的電極，僅將作為 測定對象之單一通道裝置的送液支流路及/或排液支流路藉微閥設為開啟狀態來進行測定。
利用該結構，就能在不大幅改變整體動作時間的情況下，減少電極的數量(例如減至1/n)。又，由於微閥相較於電極小得多，亦可使裝置整體的尺寸大幅地小型化。
[單一通道型箝制裝置]
首先，就單一通道型的平面膜片箝制裝置(將此適宜簡稱為「單一通道裝置」。)來說明。單一通道裝置是具有可利用平面膜片箝制法來進行測定之單一的構造單元(將此稱為「通道」)的裝置。
在圖1中表示本發明之一實施形態之單一通道型平面膜片箝制裝置(單一通道裝置)(1)的模式截面圖。惟，本發明之平面膜片箝制裝置並不受限於圖1之單一通道裝置(1)。
圖1之單一通道裝置(1)具有具備第一表面(2S)及第二表面(2S’)之電絕緣性基板(2)。在電絕緣性基板(2)之第一表面(2S)配置有細胞配置區域(4)，在細胞配置區域(4)內設有連通第一表面(2S)與第二表面(2S’)之貫通孔(3)。此貫通孔(3)的大小，是設定為雖無法令細胞配置區域(4)所配置之細胞(5)通過，但可令液體通過的大小。因此，貫通孔(3)之內徑，可視使用細胞(5)的大小來適宜地選擇。例如，從使用神經細胞的觀點看來，貫通孔(3)之內徑宜為1至3μm左右，但並不受限於此。
電絕緣性基板(2)的材料亦無限制。舉例而言，可任意地選擇玻璃製、陶瓷製、塑膠製等的基板。惟，從來自下面之雷射的照射，及可利用顯微鏡來進行觀察的觀點看來，以透明基板為佳。又，電絕緣性基板(2)可由單一材料來形成，亦可將複數個材料藉混合或積層來形成。舉個例子，使用矽氧基板時，宜為具有依序積層有第一表面(2S)側之矽氧層、中間之氧化矽氧層與第二表面(2S’)側之矽氧層之構造的矽氧基板(SOI(Silicon on Insulator)基板)。在此種積層構造之矽氧基板，因絕緣性極高之中間層存在於二矽氧層間，可在測定對象細胞(5)之離子通道關閉時確立高電阻狀態，可減低背景的雜訊。
使用SOI基板的情況，中間層的厚度，從寄生電容低減與絕緣電阻增大的觀點看來，以厚者為佳。又，中間層的厚度若不足，有時會有電容變大，電阻變低而雜訊增大的情形。因此，中間層的厚度，宜為例如5nm以上，尤其是10nm以上，更宜為100nm以上。另一方面，中間層若過厚，有時會有開孔加工變得不容易的情形。從該等觀點看來，中間層的厚度宜為10μm以下，較宜為1μm以下，更宜為500nm以下。
又，在基板(2)表面之貫通孔(3)週邊部，宜塗布細胞(5)生存於固體表面所必須之細胞外基質形成物質，並於其上配置細胞(5)。藉此，可一邊培養細胞(5)，一邊持續地/長期地測定通道離子電流。關於使用了該細胞外基質形成物質之培養型平面膜片箝制法的詳情，可參照本發 明者等之特開2009-204407號公報(專利文獻3)及Urisu et al., Analytical and Bioanalytical Chemistry, (2008), 391：2703-2709(非專利文獻1)。就可使用之細胞外基質形成物質而言，雖可例示如：聚離胺酸、膠原蛋白(I型、II型、IV型)、纖網蛋白、層連結蛋白、蛋白多醣(versican、decorin等)、蛋白多醣(aggrecan)、連結蛋白質、entactin、tenascin、蛋白多醣(硫酸軟骨素蛋白多醣、肝素硫酸蛋白多醣(perlecan等)、角質素硫酸蛋白多醣、皮膚素硫酸蛋白多醣)、玻尿酸(糖胺聚多糖的一種)、彈力蛋白、纖維蛋白等，但並非受限於該等者。
又，亦宜在基板(2)表面的貫通孔(3)週邊部，形成以突起部(參照後述[複合多通道型平面膜片箝制裝置]之說明圖6的符號(25))所圍出之細胞固定位置。藉此，特別是在以神經細胞為測定對象的情況，可在制約神經細胞之移動的情況下令神經網絡構成。關於使用了由該突起部(25)所圍出之細胞固定位置的平面膜片箝制法之詳細內容，請參照本發明者等之國際專利申請案第PCT/JP2013/57976號(WO2014/045618)。具體而言，在基板表面上之貫通孔(3)的周圍，可設置複數，例如3、4、5、6、或其以上之突起部(25)，來妨礙細胞(5)的移動。在該突起部(25)間，以不使神經細胞的細胞體通過為限設定出寬的間隔，且由複數個突起部(25)所規定之細胞固定位置的內徑，為可收容1至9個，宜為1至5個之神經細胞的細胞體的尺寸。代替突起部(25)，亦可形成具有較細胞(5)大 之寬度與深度的凹部，來作為細胞固定位置。進一步，將該等之複數個凹部以較細胞體小之寬度之溝來互相連絡，亦可藉以在制約神經細胞之移動的情況下使神經網絡構成。
在電絕緣性基板(2)之第一表面(2S)側，設有可與貫通孔(3)連通之第一貯液部(6)。在第一貯液部(6)，保持有第一導電性液體(例如被稱為電解液之緩衝液及培養液等)，係被填充於細胞配置區域(4)所配置之細胞(5)的周圍者。第一貯液部(6)，例如，具有以下結構：令主貯液部(6a)與副貯液部(6b)透過導入用通液路(6c)電導通。在第一貯液部(6)亦可具備用於導入或排出導電性液體之通液路，或者，亦可具備可藉蓋構件(13)來開關的開口部。
第一導電性液體是可以用於在細胞配置區域(4)配置之細胞(5)的培養及利用箝制法之電信號的檢測之液體。例如，作為第一導電性液體，可使用細胞培養液來培養細胞後，再換成用於進行利用箝制之電信號的檢測之電解液來使用。又，亦可再不換成電解液的情況下，就直接以細胞培養液來進行箝制。細胞培養液可視細胞種類及分化階段，來適宜地選擇任意的細胞培養液及分化誘導培養液。作為細胞培養液的例子，可使用在伊格爾培養基(Eagle medium)、杜貝可改質型伊格爾培養基(DMEM)、HAM’S F10、F12培養基等基礎培養基中添加了鹽類、血清、抗生物質、成長因子、微量營養素等添加劑的培養基。在細胞配置區域(4)植入並培養幹細胞，例如iPS細 胞、ES細胞及神經幹細胞，甚至是分化途中的細胞，使其分化成所期望的細胞，例如神經細胞，亦可在本發明之平面膜片箝制裝置進行電信號的檢測。在此情況，幹細胞培養液、分化誘導培養液、神經細胞培養液宜為各別不同的培養液，可依序置換來使用。作為運動神經元及神經膠細胞的培養液，在上述的細胞培養液中，亦可以添加維生素A酸、Sonic edgehog蛋白、cAMP等作為微量營養素，亦可添加胰島素、轉鐵蛋白、類胰素生長因子(IGF)、大腦衍生神經滋養因子(BDNF)、神經膠細胞源神經營養分子(GDNF)作為成長因子。電解液只要是在箝制法可使用之電解液，任意之溶液皆可。在第一導電性液體中，為了給細胞刺激，或為了可使細胞成像，亦會添加各種試劑。
又，以透過第一導電性液體與第一貯液部(6)電導通的方式，來配置第一電極部(7)。該第一電極部(7)是在插入於第一貯液部(6)(例如其副貯液部(6b))內之第一導電性液體的狀態下配置。又，在第一電極部(7)施加接地電位，藉此，第一貯液部(6)內之第一導電性液體可維持在呈基準電位的狀態。
另一方面，在電絕緣性基板(2)之第二表面(2S’)側，以可與貫通孔(3)連通的方式設有第二貯液部(6’)。在第二貯液部(6’)，可保持第二導電性液體。第二導電性液體是可用於細胞(5)之培養及利用箝制法之電信號的檢測之液體。例如，作為第二導電性液體，亦可在使用細胞培養液來培養細胞(5)後，換成用於進行利用箝制之電信號檢測 的吸量管溶液等之緩衝液來使用。又，由於貫通孔(3)是非常地微小的孔，亦可在不使用細胞培養液的情況下，從一開始就使用吸量管溶液來培養細胞(5)。細胞培養液可與第一導電性液體所使用之細胞培養液相同，亦可是不同組成的培養液。吸量管溶液只要是箝制法中所使用之吸量管溶液即可，可為任意的溶液。在第二導電性溶液中，亦可為關係到離子通道之開閉的化學物質，或使其他實驗所使用之試劑溶解來使用。在其他態樣中，以在細胞膜上穿出微小的孔為目的，可將添加了細胞膜穿孔性之抗生物質的第二導電性液體導入第二貯液部(6’)。作為細胞膜穿孔性之抗生物質，可列舉如多烯烴類的抗生物質、例如兩性黴素(Amphotericin)B、制黴素(Nystatin)、納他黴素(Natamycin)等。
第一貯液部(6)及第二貯液部(6’)(有時會將該等一併僅稱為「貯液部」。)保持導電性液體，且對導電性液體而言，只要在能滿足可以能通電的方式來配置電極部(7,7’)之要求的情況下，可採取任意的結構。例如，貯液部(6,6’)亦可為井孔。又，在基板(2)之第一表面(2S)側及/或第二表面(2S’)側層疊絕緣性的分隔構件(11,11’)，在分隔構件(11,11’)對應於貯液部(6,6’)之位置設置凹口部，亦可藉以形成貯液部(6,6’)。將存在於第一表面之分隔構件設為第一分隔構件(11)，將存在於第二表面之分隔構件設為第二分隔構件(11’)。進一步，在第一分隔構件(11)之基板相反側的最外周配置第一平板構件(12)，在平板構件上 配置蓋構件(13)，藉以將第一貯液部(6)構成封閉空間或流體密封。亦可在第二分隔構件(11’)之基板相反側進一步配置第二平板構件(12’)，將第二貯液部(6‘)構成流體密封。在第二平板構件(12’)，連結於第二貯液部(6’)之送液流路(8)及排液流路(9)是貫通的。
雖然並非必須限制，但分隔構件(11,11’)只要是絕緣性的構件則可為任意的構件，與絕緣性基板(2)可為相同材料，亦可為不同材料。從抑制因雷射激發所造成之散射光的觀點看來，第一表面(2S)側之第一分隔構件(11)宜由不透光性的材料構成，但另一方面，從進行顯微鏡觀察的觀點看來，第二表面(2S’)側的第二分隔構件(11’)宜由透光性的材料構成。
又，在第二貯液部(6’)，係連結有對第二貯液部(6’)送液第二導電性液體之送液流路(8)，與從第二貯液部(6’)排液第二導電性液體之排液流路(9)。送液流路(8)及排液流路(9)的素材為任意，雖亦可由特夫綸(註冊商標)或化乙烯等的管來構成，但從設置後述之閥(10)的觀點看來，以使用微流路等為佳，該微流路是使用在矽氧基板的表面利用光蝕刻形成了光阻圖案之模具等，轉印至PDMS(聚二甲基矽氧烷)或RTV(room temperature vulcanizing：室溫硬化型)橡膠等的聚矽氧膠所形成之微流路。藉由使用該微流路，平面膜片箝制裝置的組裝變得非常容易，而可避免流路偏離等的缺陷。送液流路(8)及排液流路(9)的尺寸亦為任意，例如寬100μm，高度約50μm。 送液流路(8)是與貯藏第二導電性液體之貯液槽連結，利用配置於流路之任意位置的泵對流路內送液。被送液之第二導電性液體是通過排液流路(9)被排液。泵可為加壓驅動式，亦可為吸引驅動式。較佳的是，泵為配置於排液流路(9)之液體吸引設備，且能對第二貯液部(6’)施加負壓。藉由負壓之施加，可使利用存在於貫通孔(3)之細胞(5)的貫通孔(3)之密封變得更強固。藉此，可提高在細胞(5)與電絕緣性基板(2)之間的緊密電阻。另一方面，在其他態樣中，可以將細胞膜穿孔為目的而附加較強的負壓，亦可達成全細胞模式。
又，以透過第二導電性液體與第二貯液部(6’)電導通的方式，來配置第二電極部(7’)。該第二電極部(7’)通常設於送液流路(8)或排液流路(9)，在此流路內導入了第二導電性液體的情形，以接觸第二導電性液體的方式配置。藉此，以可將第二貯液部(6’)及各流路內之第二導電性液體的電位透過第二電極部(7’)來測定的方式來構成。又，以亦可透過第二電極部(7’)對第二貯液部(6’)及各流路內之第二導電性液體施加任意電壓的方式來構成。
再者，作為第一電極部(7)及第二電極部(7’)(該等有時一併僅稱為「電極部」。)，可使用習知之平面膜片箝制裝置所使用之公知之各種的電極部。惟，在上述之培養型的平面膜片箝制裝置中，一般知道其與吸量管箝制裝置及非培養型的平面膜片箝制裝置相較之下，緊密電阻格外地低，而易產生因電極的界面電位變動所造成的雜訊電 流。因此，從極力防止電極的界面電位變動，減低雜訊電流的觀點看來，在本發明中，作為電極部，宜使用本發明者等在國際專利公開第2013/094418號手冊(專利文獻4)等所報告之鹽橋型電極部。將該鹽橋型電極部之構成的一例在圖2中以模式的方式表示。圖2之鹽橋型電極部(7,7’)，具有將銀線表面化而得之Ag/AgCl電極(16)，收納於以屬KCl飽和溶液之電極溶液(15)充滿之電極容器(14)內，並將與吸量管溶液相接之電極容器(14)前端，以無機多孔質材料(17)密封而得之結構。Ag/AgCl電極(16)是透過電極接腳(18)連結於導線。藉由該結構，即便吸量管溶液的鹽濃度有所變動，但由於幾乎不會對Ag/AgCl電極(16)與其所連接的電極溶液(15)之間的界面電位誘發電位變動之故，可將雜訊電流保持在極低的狀態。
進一步，在圖1之單一通道裝置(1)，在送液流路(8)及/或排液流路(9)設有閥(10)。該閥(10)是以可容許或停止第二導電性液體之流通，且可容許或停止第二貯液部(6’)與第二電極部(7’)之電導通的方式構成。亦即，閥(10)打開時，第二導電性液體之流通被容許，且通過第二導電性液體而電導通被容許，另一方面，閥(10)關閉的情況，藉閥(10)使第二導電性液體分離，且藉閥(10)前後之電阻值來遮斷電導通。在此，亦可於送液流路(8)及排液流路(9)兩者配置閥(10)。此時，該等之閥(10)可一齊控制開閉，亦可個別地控制開閉。另一方面，亦可僅於送液流路(8)或排液流路(9)中任一者配置閥(10)。此情況，對配置有閥(10) 的亦可設置第二電極部(7’)。
因此，閥(10)為非電導性或絕緣性閥。具體而言，關閉時的電阻值，例如宜為1百萬Ω以上，較宜為3百萬Ω以上，更宜為5百萬Ω以上，進一步宜為10百萬Ω以上。關於電阻值的上限值則無特別限制。
閥(10)的種類雖無限制，舉例而言，可舉如可開閉微流路的微閥。微閥是可容許/停止微流路內之液體的流通之閥，通常具有以可撓性的材料所形成之微流路，鄰接於微流路來配置之可動閥，與可驅動可動閥之驅動系統。在微閥開啟時，可動閥存在於實質上不壓迫微流路的位置，容許流路內之液體的流通。在微閥閉時，藉驅動系統，可動閥變位至壓迫微流路的位置，使微流路變形而封閉流路內孔，停止流路內之液體的流通。作為驅動系統，可舉如使用了壓縮空氣(壓空)或液體等之流體壓力作為驅動源的壓力驅動系統，及利用壓電元件等的機械驅動系統等。該微閥己知有多種，在本發明中雖可使用任何一種，然舉一例而言，可舉如Stephen Quake等所揭示之液壓控制微閥(Journal of Applied Physics, vol95, (2004) 393-398)等。
在此，將在本發明之平面膜片箝制裝置之微閥之構成的一例，一邊參照圖3(a)至(c)一邊來說明。惟，本發明可使用之微閥，絕非受此所限定者。圖3(a)表示微閥(31)的斜視圖，圖3(b)表示圖3(a)之微閥(31)的上面圖，圖3(c)表示圖3(a)之微閥(31)的A-A’及B-B’截面圖。圖3(a)至 (c)所示之微閥(31)，是壓縮空氣(壓空)驅動型的微閥(31)，具備由可撓性的材料所構成之微流路(32)(相當於送液流路(8)或排液流路(9))；配置於微流路(32)下方，可膨脹/收縮的空壓墊(33)(可動閥)；與連結於空壓墊(33)之壓空線(21)。壓空線(21)藉由將壓縮空氣導入空壓墊(33)內，或從空壓墊(33)排出，構成透過壓縮空氣的壓力來使空壓墊(33)膨脹/收縮的空壓驅動系統。在該微閥(31)，是以下述方式構成：微流路(32)與空壓墊(33)是相互地被固定，且空壓墊(33)若膨脹，鄰接於微流路(32)下面之空壓墊(33)上面將變位至上方而壓迫微流路(32)下面，使微流路(32)的內孔變形，形成變形部(34)而封閉。藉此，在微閥(31)的開啟狀態(圖6(a)至(c)之左側的圖)中，空壓墊(33)處於收縮狀態，而微流路(32)之內孔被開放之故，是處於內部之液體的流通受到容許的狀態。另一方面，在微閥(31)的關閉狀態(圖6(a)至(c)之右側的圖)中，壓縮空氣從壓空線(21)(空壓驅動系統)被導入空壓墊(33)而令其膨脹，藉由使微流路(32)變形而封閉之，使內部液體的流通處於停止的狀態。其後，若再使微閥(31)成為開啟狀態(圖6(a)至(c)之左側的圖)，可藉由壓空線(21)(空壓驅動系統)從空壓墊(33)使壓縮空氣排出而使其收縮，令微流路(32)的變形回復，而再度使內部的液體流通。如此，可藉微閥(31)來控制微流路(32)(送液流路(8)或排液流路(9))內之液體(第二導電性液體)的流通。
再者，本發明所使用的微閥(31)是以不僅可容 許/停止送液流路(8)或排液流路(9)內之第二導電性液體的流通，亦可容許/停止透過第二導電性液體之第二貯液部(6’)與第二電極部(7’)之電導通的方式所構成。為了達成該微閥(31)，宜至少令微閥(31)部分的微流路(32)(送液流路(8)或排液流路(9))具有電絕緣性，且以且可撓性優異之材料來形成。藉此，利用可動閥將微流路(32)壓迫/變形時，微流路(32)內孔可充分地變形而其內孔之空隙可藉由絕緣性材料充分地封閉，而能遮斷電導通。作為該具有電絕緣性，且可撓性優異之材料，可舉例如PDMS(聚二甲基矽氧烷)及RTV(room temperature vulcanizing：室溫硬化型)橡膠等的聚矽氧膠。
進一步，為了藉微閥(31)來遮斷微流路(32)的電導通，相較於停止液體之流通的情況，必須利用可動閥更強力地壓迫微流路(32)，將其內恐更確實地封閉。為此所必要之可動閥的變位量及壓力等，係視微閥(31)之構成而不同之故，無法一概地規定，但考慮微閥(31)之構成，為了達成充足的電阻值(例如，宜為1百萬Ω以上，較宜為3百萬Ω以上，更宜為5百萬Ω以上，進一步宜為10百萬Ω以上)，若為在該領域中擁有一般知識者應可容易地決定。
具有該結構之使用圖1之單一通道裝置(1)的細胞離子通道電流的測定，是依以下的順序來進行。
首先，在電絕緣性基板(2)之第一表面(2S)的細胞配置區域(4)，以覆蓋貫通孔(3)的方式來配置測定對象之細胞(5)。又，形成分別在第一貯液部(6)充填第一導電 性液體(例如電解液等)，在第二貯液部(6’)充填第二導電性液體(例如吸量管溶液等)的狀態。
接著，形成在與貫通孔(3)相接之細胞膜的表面開細微的孔，將細胞(5)內部與第二貯液部(6’)之第二導電性液體(吸量管溶液等)電導通的狀態(通常稱為「全細胞」狀態)。使細胞(5)成為全細胞狀態的手法並無限制，舉例而言，如可調製將特定抗生物質(例如制黴素或兩性黴素等)溶解於第二導電性液體而得之溶液，將該抗生物質溶液在電流測定之前導入第二貯液部(6’)使其接觸細胞膜，而在細胞膜形成細微的孔之手法(此情況，達成全細胞狀態後，在電流測定前，將第二貯液部(6’)內的溶液再度置換為不含抗生物質之第二導電性液體。)。
其後，在第一電極部與第二電極部之間，施加預定的電壓(稱為膜電位)。藉此，可將通過細胞膜之離子通道的電流紀錄為通道電流。
再者，在以上所說明之單一通道裝置(1)中，第一貯液部(6)雖通常是配置於絕緣性基板(2)的上側，但亦可以可開閉其上壁的方式構成。從此處可進行：至細胞配置區域(4)之細胞的配置，自細胞配置區域(4)之細胞的採取，第一導電性液體之填充及交換，其他的各種處理(例如，離子通道之阻斷，或用於調查細胞之藥劑反應的藥劑溶液之添加等)。惟，與第二貯液部(6’)相同地，亦可於第一貯液部(6)也設置送液流路(8)及排液流路(9)，用該等來進行第一導電性液體之充填及交換等。
另一方面，第二貯液部(6’)內之第二導電性液體的充填及交換，是透過送液流路(8)及排液流路(9)來進行。亦即，從外部的供給源(圖未示)，通過送液流路(8)將第二導電性液體送液，充填於第二貯液部(6’)內。液體的驅動通常是在送液流路(8)或排液流路(9)設置泵等的驅動部(圖未示)來進行。又，在第二貯液部(6’)內預先存在液體的情況，透過排液流路(9)排出至外部，藉此第二貯液部(6’)內之液體可被交換。
在此，在圖1之單一通道裝置(1)中，藉操作送液流路(8)及/或排液流路(9)所設置之閥(10)，可控制第二導電性液體之流通/停止，並可控制第二貯液部(6’)與第二電極部之電導通的形成/絕緣。藉此，可確實地防止透過送液流路(8)及/或排液流路(9)之漏液或漏電。此外，可防止因非測定時之漏電所造成之電極的劣化。又，第二貯液部(6’)之第二導電性液體的交換也變得較為容易。
在培養型箝制裝置的情況，亦可在細胞(5)配置後，將裝置放入保溫器等來培養細胞。此情況，若考慮到將裝置放入保溫器等時之處理性及尺寸制限等，則亦可設為可將包含基板之裝置的一部份(例如不含電源及液體源等的部分)分離之構成。藉此，便能僅將裝置的一部份分離，放入保溫器。特別是，藉由在分離部分的末端配置閥(10)，並於分離時關閉閥(10)，就能防止液體自流路流出。在電流的測定時，呈分別使第一貯液部(6)已填充第一導電性液體(例如電解液等)，且第二貯液部(6’)已填充第二 導電性液體(例如吸量管溶液等)的狀態。
[多通道型平面膜片箝制裝置]
就單一通道裝置複數組合而成之通道型平面膜片箝制裝置(將此適宜地略稱為「多通道裝置」。)來進行說明。多通道型平面膜片箝制裝置，是具有複數個可利用平面膜片箝制法來進行測定之構造單元(通道)的裝置。
在圖4A中，表示本發明之一實施形態的多通道型裝置(1a)之模式截面圖。惟，本發明之平面膜片箝制裝置，並非受圖4A之多通道裝置(1a)所限定者。例如，如圖4B所示，在第一貯液部(6)中，細胞配置區域是連續的，亦可在測定對象之細胞間使神經網絡形成。進一步，亦可如圖4C所示設有2個以上之具備第二電極部之送排液系統。利用送排液流路所設置之閥，可分別由各自的送排液系統來選擇測定對象的細胞。藉此，可在2個以上的測定點測定形成有細胞網絡之細胞的電流變化或電位變化，亦可藉閥來轉換測定對象細胞。
圖4A至C之多通道型裝置(1a)，其電絕緣性基板(2)分別具有複數個細胞配置區域(4)及其所對應之貫通孔(3)。又，對應於複數個細胞配置區域(4)，亦設置有複數個第二貯液部(6’)。
又，送液流路(8)是由送液主流路(8a)與分歧自送液主流路(8a)之複數個送液支流路(8b)所構成；複數個送液支流路(8b)分別連結到複數個第二貯液部(6’)。
又，排液流路(9)也是由排液主流路(9a)與分歧 自排液主流路(9a)之複數個排液支流路(9b)所構成；複數個排液支流路(9b)分別連結到複數個第二貯液部(6’)。
又，第二電極部(7’)分別設置於送液主流路(8a)及/或排液主流路(9a)。
又，在複數個第二貯液部(6’)各別所連結之送液支流路(8b)及/或排液支流路(9b)，設有閥(10)。
關於未配置第二電極的流路，其支流路亦可不合流形成主流路。例如，在送液主流路(8a)配置有第二電極部(7’)的情況，排液支流路(8b)亦可在不形成排液主流路的情況下就直接排液。
其他的構成等，是與圖1之多通道型裝置(1)相同。
使用了具有該構成之圖4A至C的多通道型裝置(1a)之細胞(5)的離子通道電流之測定，是依以下的順序來進行。
首先，在電絕緣性基板(2)第一表面(2S)之複數之各細胞配置區域(4)，以覆蓋貫通孔(3)的方式來配置測定對象的細胞(5)。又，形成分別在第一貯液部(6)充填了第一導電性液體(例如電解液等)，在第二貯液部(6’)充填了第二導電性液體(例如吸量管溶液等)的狀態。
接著，在與貫通孔(3)相接之細胞膜的表面開細微的孔，形成將細胞內部與第二貯液部(6’)之第二導電性液體(吸量管溶液等)電導通之狀態(全細胞狀態)。
接著，藉由打開欲計測之通道的送液流路(8)及/或排液流路(9)的閥(10)，並將其他閥(10)全部關閉，可僅 令欲計測之通道的細胞(5)，透過第二導電性液體與第二電極部(7’)導通。
其後，在第一電極部(7)與第二電極部(7’)之間，施加預定的電壓(稱為膜電位)。藉此，可記錄存在於所期望之通道的細胞(5)之離子通道電流。
再者，在圖4A至C之多通道型裝置中，在第一貯液部(6)有複數個細胞配置區域(4)存在，還有對應於細胞配置區域(4)之數量的貫通孔(3)存在。在此，在細胞配置區域(4)之間亦可加入隔板，可藉此將第一貯液部(6)劃分為複數個儲液室(22)。前述隔板亦可利用分劃構件(23)來形成。例如，在基板(2)之第一表面(2S)側，令第一分隔構件(11)重合時，在第一分隔構件(11)的凹口部，配置分劃構件(23)，可藉以劃分儲液室(22)。有複數個儲液室(22)存在的情況，亦可將第一電極部(7)分別設置於各儲液室(22)。惟，藉由在該等複數個儲液室(22)間容許電導通，可利用1個第一電極部(7)就全部的儲液室(22)之細胞配置區域(4)的細胞(5)測定電信號。因此，此情況，作為分劃構件(23)亦可使用電傳導性的構件，例如金屬或多孔質材料；使用絕緣性的構件，進一步利用液體幾乎無法往來之十分狹窄的通路來連結，可達成儲液室(22)間之電導通。藉由將第一貯液部(6)劃分為複數個儲液室(22)，關於各儲液室所添加之藥劑對細胞的效果，及離子通道之反應等，因可藉微閥(31)之開閉來選擇要計測之通道，即要計測之第一貯液部(6)的儲液室(22)並計測之，因而能以短時間來 測定複數個藥劑的效果，而可用於高通量篩選。又，基板(2)上所配置之分劃構件(23)，亦可保護由基板(2)之細胞配置區域(4)所形成之複數個柱狀突起部(25)所構成之細胞固定位置(24)免受來自蓋構件(13)，例如蓋玻璃等之上方的壓力。
[複合多通道型平面膜片箝制裝置]
藉由將多通道型平面膜片箝制裝置複數組合，可構成複合多通道型平面膜片箝制裝置。圖5表示前述複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)之一例，具體而言，是將4個5通道的培養型平面膜片箝制裝置組合後所得之合計20通道的複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)。圖5(a)是前述裝置(1b)的上面圖，在中央的圓形部配置有4個正方形型的多通道基板(D1至D4)，在前述多通道基板(D1至D4)中的5儲液室(22)可測定電信號。進一步在圓形部的周圍，配置有4個流路分岐板(M1至M4)，與4個前置增幅器(P1至P4)。在各流路分岐板，連結有可控制閥(10)之5壓空(壓縮空氣)線(21)；各前置增幅器，一方面與流路分岐板(M1至M4)內所配置之第二電極部(7’)連接，另一方面則連接於通道電流計測用的機器。圖5(b)為流路分岐板(M1至M4)的擴大圖，配置有送液系統，由延伸自送液主流路端子(19a)之送液主流路(8a)，及分歧自送液主流路(8a)之送液支流路(8b)所構成；排液系統，由延伸自排液主流路端子(20a)之排液主流路(9a)，及分歧自排液主流路之排液支流路(9b)所構成；以及閥(10)，是容許或停止其等之液體的流通及電導通者； 還有第二電極部(7’)。在圖5(b)中，連接於閥(10)之壓空線(21)並未圖示，僅圖示有2對送液支流路(8b)及排液支流路(9b)，而另外3組的送液支流路(8b)及排液支流路(9b)為了不使圖示複雜而省略。圖5(c)是圖5(a)之中央圓形部的擴大圖，圖5(b)之送液支流路(8b)與排液支流路(9b)，透過送液支流路端子(19b)及排液支流路端子(20b)連接於基板上之1儲液室(22)。第二電極部(7’)在各流路分岐板(M1至M4)各設置1個。若將5對閥(10)中預定之1對閥(10)打開，則最多可以4通道同時計測存在於基板上預定之儲液室(22)之細胞(5)的電特性。
圖6是表示圖5所示之複合多通道培養型平面膜片箝制裝置(1b)中作為多通道基板(D1至D4)來使用之5通道基板(D)之一例的上面圖。該基板是由PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)構成，厚度200μm，具有一邊60mm之正方形狀。在該基板上配置有5個一邊20mm之正方形狀的細胞配置區域(4)，在其他區域中有分隔件存在，限制液體的移動。在各細胞配置區域(4)的中央部，有直徑1.5至2μm 貫通孔(3)存在，在該貫通孔(3)下部形成有直徑150μm之第二貯液部(6’)，這部分基板的厚度為15μm。在細胞配置區域(4)，形成有多數個細胞固定位置(24)，各細胞固定位置是由直徑30μm、高度約10μm之圓柱狀的突起部(25)所包圍，為了不讓細胞(5)從該細胞固定位置(24)跑出來，圓柱(25)與圓柱(25)的間隔被限制在10微米以下。藉由在貫通孔(3)之位置所配置之細胞固定位置(24)以外也製作細胞固 定位置(24)，可將該基板利用於神經細胞網絡形成。在貫通孔(3)之下的第二貯液部(6’)，有一對的送液流路(8)及排液流路(9)以微流路形式形成。
[平面膜片箝制系統]
本發明之箝制裝置是與流路控制系統連接到通道電流計測系統來進行控制。圖7是表示多通道型平面膜片箝制裝置之閥的控制系統之構成的一例的概念圖。流路控制系統利用配置於流路的泵來使第二導電性液體的液流產生，進一步再使輸出與閥(10)之開閉相關之控制信號的定序器(26)啟動來開閉閥(10)，藉此可控制第二導電性液體之流通及電導通的容許或停止。閥(10)的開閉利用壓縮空氣來控制的情況，，是使用電磁閥(29)，其將藉定序器(26)所輸出之控制信號變換為控制閥(10)的空氣壓。定序器(26)與電磁閥(29)是透過連接線(28)來連接，被傳到電磁閥(29)的電信號，會變換成空氣壓。透過電磁閥連接端子(30)所連接的壓空線(21)，空氣壓傳送到閥(10)，將流路開閉。定序器(26)透過連接線(28)連接到流路控制用之控制電腦(27)，而可利用控制電腦(27)來操作。通道電流計測系統可使用平面膜片箝制之通常的系統，包含例如控制電流增幅器、低通濾波器及類比至數位轉換器之電流計測用的電腦。流路控制用的電腦(27)與電流計測用的電腦可分開合作來動作，亦可以單一的電腦來進行控制。
[篩選方法]
使用本發明之平面膜片箝制裝置、多通道型平面膜片 箝制裝置、複合多通道型平面膜片箝制裝置、以及平面膜片箝制系統，可進行對神經細胞網絡賦予影響之候選藥的高通量篩選。做為用於篩選候選藥的條件，利用本發明的裝置所測定之通道電流是能表現(1)健康狀態，(2)疾病狀態者；且，必須構成為下述構造：(3)可證實在疾病狀態下令候選藥起作用而回復健康狀態之構造。如實施例所示，本發明之平面膜片箝制裝置，可分別測定上述(1)、(2)及(3)之狀態，顯示可進行藥劑的篩選。就裝置構成而言，若準備大量的圖1所表示之單一通道裝置雖可達成，但從電極部之維修費事的點看來，宜使用圖4A至C所表示之多通道型裝置，進一步如圖5之裝置，使用含有複數個多通道型基板(D1至D4)之複合多通道型平面膜片箝制裝置，利用閥之控制依序測定各儲液室的通道電流，可藉以進行有效率地篩選。
本發明中，篩選方法相對於本發明之平面膜片箝制裝置，宜為多通道型平面膜片箝制裝置、複合多通道型平面膜片箝制裝置，必須有播種細胞、形成神經細胞網絡的步驟。在神經網絡形成後，測定神經細的通道電流，將候選藥添加於第一貯液部後進一步測定通道電流，可根據通道電流的變化來選擇候選藥。在較佳態樣中，可從疾病型之通道電流的波形，來選擇能令其變化為健康型之通道電流之波形的候選藥來作為對治療有效的藥劑。就使用的細胞而言，可使用從人或動物取得之神經細胞，亦可將幹細胞，例如iPS細胞、ES細胞播種，並加以分化誘導而 形成神經網絡。作為使神經細胞網絡形成之神經細胞，可使用疾病模式的神經細胞。疾病模式的神經細胞可使用市售品，亦可添加疾病誘導劑來誘導。從篩選藥劑的觀點看來，宜使用ALS、阿茲海默症、帕金森症等之疾病模式的神經細胞。亦可包含下述步驟：在將健康正常的神經細胞播種後，進一步添加疾病誘導藥劑，製造出疾病狀態，測定在疾病狀態之神經網絡的通道電流。此時，可藉由篩選能使通道電流從疾病狀態變化為通常狀態的藥劑，來選擇對疾病有效果的藥劑。
以上，雖針對本發明就具體的實施形態進行了說明，但本發明並非受以上的實施形態所限定者，而可加上任意的變形來實施。
[實施例]
以下列舉實施例來更具體地說明本發明，但本發明也不受以下實施例所限定，而可加以任意的變形來實施。
實施例1：使用了複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)之神經細胞的Ca2+成像
準備好圖5所示結構的複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)。此裝置所具有的20通道中，將未進行觀察的19通道所對應之19對的微閥(31)藉壓空設為關閉狀態，將對應於進行觀察之通道的1對閥設為開啟狀態，對第二電極部(7’)施加電壓並注入電流，藉以進行Ca2+成像。更具體而言，在本實施例中，在預先裝滿了神經細胞用培養基之 35mm培養皿內設置基板，在細胞配置區域(4)播種大鼠大腦皮質神經細胞，並在細胞固定位置使細胞固定。接著，在該培養基將Ca2+成像用之螢光色素、Oregon Green BAPTA1(Invitrogen)以400nM之濃度來溶解，並在37℃、5%CO2環境下的培養容器內放置約1小時，其後僅將基板從培養皿取出，並在進行此觀測之通道將貫通孔(3)位置對準來設置。然後首先，在第一貯液部(6)裝滿下述溶液作為電解液：2.5mM CaCl2、1.25mM MgCl2、10mM d-葡萄糖、140mM NaCl、3mM KCl及10mM 4-(2-羥基乙基)-1-比陪拉辛乙磺酸(HEPES)(pH7.4)的溶液。接著，在對第二貯液部(6’)通過排液流路(9)施加了10kPa的負壓的狀態下，利用送液流路(8)導入與電解液相同的溶液。接著，從第二電極部(7’)注入峰值10μA幅寬100μs的電流進行電刺激。將應因電刺激而上昇之細胞內Ca2+的濃度所發出的螢光以附有CCD相機之螢光顯微鏡(Nikon公司製正立顯微鏡NikonLV100)來觀察，並進行撮影。將所獲得之螢光觀察像表示於圖8(a)。將細胞編號為1、2、3、4，細胞1存在於微細貫通孔(3)之上。隨著對細胞1注入電流2次，隨著細胞1至4之活動電位的產生Ca2+流入細胞內，可觀察到螢光的產生。將所獲得之螢光強度之經時變化的圖形表示於圖8(b)。細胞1所產生的活動電位亦會傳播到周圍的細胞2至4。
實施例2：使用了複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)之通道視紫質表現細胞的通道電流記錄
將圖5所示之複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)的20通道中未進行觀察之19通道所對應之19對的閥利用壓空形成關閉狀態，將對應於進行觀察之通道的1對閥設為開啟狀態，記錄通道視紫質表現細胞之通道電流。較具體而言是在平面膜片箝制裝置的細胞配置區域(4)播種通道視紫質ChRWR質體經基因轉殖所獲得之通道視紫質表現HEK293細胞，在細胞固定位置使細胞固定。就第一導電性液體及第二導電性液體而言，作為細胞培養液，是使用在基礎培養基DMEM(Gibco)中添加了10% FBS(Gibco)、1% GlutaMAX(Gibco)、0.5%盤尼西林鏈黴素及500μg/ml G418之培養基，在37℃、5%CO2氣體環境下在培養器內培養5天。接著將平面膜片箝制裝置從培養器取出，設置於螢光顯微鏡(Nikon Eclipse 80i)的樣品台上，用吸量管將第一導電性液體置換成電解液。接著，從排液流路(9)施加-10kPa的負壓，將吸量管溶液作為第二導電性液體從送液流路(8)導入。接著，在同樣地施加-10kPa的負壓的基礎下，從送液流路(8)導入添加了制黴素(100μg/ml)的吸量管溶液。藉此使在貫通孔(3)部的細胞膜埋入制黴素的細胞內與下部貯液部形成電導通狀態，實現了所謂的全細胞狀態。接著照射波長473nm的雷射光(功率1.5mW)(住友大阪水泥(股)、LD473-F5)，將全細胞模式可獲得之通道電流輸出以前置增幅器P增幅，記錄通過2kHz之低通濾波器後以A-D轉換器變換的信號。將所獲得之電流的經時變化的圖形表示於圖9。使用的電解液與實施例1相同。作為吸量管溶液，使 用100mM 1-穀醯胺、120mM CsOH、50mM HEPES、2.5mM MgCl2及1.25mM Na2 EGTA(pH7.4)之溶液。
實施例3：使用了複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)的篩選方法
因藥劑之投予所造成通道電流變化的測定
使用本發明的複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)，進行了顯示可進行對神經網絡作用之藥劑的高通量篩選的實驗。在圖5所示之具有複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)之具有約2微米徑的貫通孔(3)的Si基板表面(2S)之細胞固定位置(24)，播種將胎生17日之大鼠大腦皮質解剖而得之神經細胞(5)。添加市售的神經細胞培養基(住友BAKELITE股份公司)，在培養皿內培養11天，使其形成神經細胞網絡，以光學顯微鏡觀測(圖10)。接下來將配置有其神經細胞(5)之Si基板(2)安裝於複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)，在第一貯液部(6)之各儲液室(22)添加電解液(145mM NaCl+3mM KCl+10mM HEPES+2mM CaCl2+8mM Glucose+1mM MgCl2 ．6H2O,pH7.3)填滿之。接下來將送液支流路及排液支流路所設置之閥設為開啟狀態，從送液支流路對第二貯液部導入吸量管溶液(140mM KCl+10mM HEPES+2mM CaCl2+5mM EGTA+2mM Mg-ATP,pH7.3)。接著，將20通道中未進行觀察之19通道所對應之19對的閥藉壓空設為關閉狀態，將進行觀察的通道所對應之1對的閥設為開啟狀態，並在第一電極部(7)及第二電極部(7’)間施加30mV的電壓，測定了電流。在形成 全細胞模式以前不觀測通道電流，記錄無關於施加膜電位之平坦的基準線。接著，在第二貯液部導入制黴素溶液(100μg/mL)，在接觸於貫通孔的細胞膜上開小孔，形成了全細胞模式。若形成全細胞模式，則可觀測到依存施加膜電位而產生振幅之通道電流(圖11A)。印可膜電位分別為+10mV、+20mV、+30mV、+40mV、+50mV、-10mV、-20mV、-30mV、-40mV及-50mV。於此狀態下在第一貯液部添加麩胺酸使最終濃度成為20μM。藉此，在通道電流可發現變化(圖11B)。進行60分鐘左右的計測後，在第一貯液部之1儲液室(22)，將溶解有屬AMPA受體拮抗劑之6-氰基-7-硝喹啉-2,3-二酮(CNQX)(200μM)及屬NMDA受體拮抗劑之D-(-)-2-胺-5-膦醯基戊酸(D-AP5)(200μM)之電解液導入，再度計測通道電流(圖11C)。在圖11A、圖11B及圖11C間可看到清楚的不同，其分別相當於健康狀態、因穀醯胺毒性所造成之疾病狀態及以藥品緩和了穀醯胺毒性的狀態。以較明瞭地表示此狀態為目的，著眼於施加膜電位-20mV的通道電流，計算所觀測到之一個一個脈波狀波形的面積。將結果以圖形的方式表示於圖12(a)、圖12(b)、圖12(c)。横軸是各脈波的面積，縱軸是預定面積之脈波的數量。在麩胺酸毒性的狀態下，大面積的脈波的通道電流增加(圖12(b))，此增加因加入AMPA受體拮抗劑之CNQX及NMDA受體拮抗劑之D-AP5，而使增加幾乎消失。將通道電流脈波的總和表示於圖12(d)，可較明瞭地觀察到該健康狀態、穀醯胺毒性的狀態、因拮抗劑添加所造 成之毒性的消失或者緩和的樣子。在另外的儲液室(22)，導入其他的候選藥，將對應於計測之室的送液支流路(8b)及排液支流路(9b)的閥(10)設為開啟狀態，將其他的閥(10)設為關閉狀態，藉由同樣地測定通道電流，可測定候選藥及於神經細胞網絡的影響，藉此而可達成候選藥的高通量篩選。
藥劑之投予所造成Ca2+成像之變化的測定
通道電流之變化的測定結果(圖12(a)至(d))為了顯示表現出健康狀態、因麩胺酸添加造成之疾病狀態、及因藥劑添加造成之回復狀態，進行了以下所述之Ca2+成像。藉由Ca2+成像，可測定屬麩胺酸毒性之影響的細胞內Ca2+濃度的異常狀態。
在35mm培養皿(a)內放置圖6的基板(己塗覆PLL)，將以酵素胰蛋白酶分離出之胎生第17天之大鼠的大腦皮質細胞，以成為2.5x105 cells/mL的方式，懸濁於市售的神經細胞培養基(住友BAKELITE股份公司)。將該細胞懸濁液2mL(=5.0x105 cells)添加至培養皿(a)中。在5% CO2存在下，在37℃下培養17天。神經細胞網絡形成後，將其基板移設至另外的培養皿(b)內。在該培養皿(b)中加入神經細胞培養基(2mL)，在該培養基內添加BAPTA-1(1μL)及Cremophor(10μL)在37℃下培養1小時。捨棄培養上清，添加緩衝溶液(145mM NaCl+10mM HEPES+8mM Glucose+3mM KCl+2mM CaCl2+1mM MgCl2、pH7.3)2mL。至使用前為止要遮光並保管於室溫下，進行 Ca2+之螢光強度計測(Ca2+成像測量)(圖13(a))。此後，添加加入了10μM濃度之麩胺酸的緩衝溶液(500μL)，在2.5分後開始Ca2+成像的延時計測(圖13(b))。9.5分後對此添加含有2.5mM之D-AP5及2.5mM的CNQX的拮抗劑混合液10μL。進一步在10.5分後進行Ca2+成像之延時計測(圖13(c))。
已知麩胺酸毒性是脊髓損傷、阿茲海默症、筋萎縮性側索硬化症(ALS)等之病理狀態之一，圖13(b)是表示神經細胞網絡被放置於麩胺酸毒性之環境之情況的Ca2+成像。可觀察到在麩胺酸毒性之影響下觀察之細胞內的Ca2+濃度為震盪地上昇的狀態。另一方面，圖13(c)藉由拮抗劑混合溶液的添加，細胞內Ca2+濃度回復到麩胺酸添加前的狀態時，即意味著已實現了不受毒性影響的狀態。
利用Ca2+成像可檢測出麩胺酸毒性的理由是，因麩胺酸的影響代謝型受體呈活性狀態，在細胞內部形成屬二級傳訊者的肌醇3磷酸(IP3)，藉此使細胞內內質網表面的IP3受體活化，緊接著，雷阿諾定受體(RyR)受到活化，細胞內Ca2+濃度增大之故。在此過程中，視情況會產生Ca2+震動。藉由該細胞內Ca2+的增大，來自突觸前段膜之神經傳遞物質的麩胺酸之脈波上的釋出(胞吐)頻率增大，藉此令突觸後段膜的AMPA受體及NMDA受體受刺激而活化，增大脈波狀的通道電流。該增大可藉由AMPA受體及NMDA受體之拮抗劑CNQX及D-AP5的添加而消失或衰減。
若參照通道電流計測與Ca2+成像兩者的結果，顯示可以用兩實驗來測定以麩胺酸添加培養基來培養之情況中麩胺酸毒性的影響。以兩實驗更進一步顯示藉由添加AMPA受體拮抗劑之CNQX及NMDA受體拮抗劑之D-AP5，可抑制麩胺酸毒性的影響。藉此，顯示藉由使用了平面膜片箝制裝置的通道電流計測，所獲得之電流變化的結果將指示麩胺酸毒性與因CNQX及D-AP5所造成之麩胺酸毒性的緩和。藉此，顯示使用複合多通道型平面膜片箝制裝置(1b)，可達成緩和麩胺酸毒性之藥劑的高通量篩選。
又，如此藉由併行通道電流之計測與Ca2+成像的計測可更精密地理解神經細胞網絡的狀況，且通道電流波形還包含在本實施例所解析以外極為豐富的資訊，一般被認為是提供健康、疾病、恢復之較詳細的指標者。
產業上之可利用性
藉由本發明之平面膜片箝制裝置，可進行神經細胞之電信號的多點觀察，而可在對神經細胞之藥劑篩選及神經網絡的信號解析領域使用。
1a‧‧‧多通道裝置
2‧‧‧電絕緣性基板
2S‧‧‧第一表面
2S’‧‧‧第二表面
3‧‧‧貫通孔
4‧‧‧細胞配置區域
5‧‧‧細胞
6‧‧‧第一貯液部
6a‧‧‧主貯液部
6b‧‧‧副貯液部
6c‧‧‧導入用通液路
6’‧‧‧第二貯液部
7‧‧‧第一電極部
7’‧‧‧第二電極部
8a‧‧‧送液主流路
8b‧‧‧送液支流路
9a‧‧‧排液主流路
9b‧‧‧排液支流路
10‧‧‧閥
11‧‧‧第一分隔構件
11’‧‧‧第二分隔構件
12‧‧‧第一平板構件
12’‧‧‧第二平板構件
13‧‧‧蓋構件

Claims (7)

  1. 一種平面膜片箝制裝置，其具有：電絕緣性基板，具有具細胞配置區域之第一表面及屬其相反面之第二表面，且在細胞配置區域內具有貫通孔，是不令細胞通過但可使液體通過者；第一貯液部，在電絕緣性基板之第一表面側以可與貫通孔連通的方式設置，用於保持第一導電性液體；第一電極部，與第一貯液部以可透過第一導電性液體電導通的方式配置；第二貯液部，在電絕緣性基板之第二表面側以可與貫通孔連通的方式設置，用於保持第二導電性液體；第二電極部，與第二貯液部以可透過第二導電性液體電導通的方式配置；送液流路，連結於第二貯液部，對第二貯液部送液第二導電性液體；排液流路，連結於第二貯液部，自第二貯液部將第二導電性液體排液；與閥，設於送液流路及/或排液流路，可容許或停止第二導電性液體之流通，且可容許或停止第二貯液部與第二電極部之電導通。
  2. 如請求項1之平面膜片箝制裝置，其中電絕緣性基板分別具有複數個細胞配置區域及其所對應之貫通孔，且對應於複數個細胞配置區域設置有複數個 第二貯液部；送液流路具有送液主流路與複數個送液支流路，該等送液支流路是分歧自送液主流路，並分別連結於複數個第二貯液部；排液流路具有分別連結於複數個第二貯液部之複數個排液支流路，與複數個排液支流路所合流而成之排液主流路；第二電極部設置於送液主流路及/或排液主流路；且閥設置於各送液支流路及/或各排液支流路。
  3. 如請求項1或2之平面膜片箝制裝置，其中，在閥關閉時，閥前後的電阻值為1兆歐姆以上。
  4. 一種平面膜片箝制系統，其具備：如請求項1至3中任一項所記載之平面膜片箝制裝置；控制部，控制前述平面膜片箝制裝置之.各閥的開閉；與電檢測部，檢測前述平面膜片箝制裝置之各電極部的電信號。
  5. 如請求項4之平面膜片箝制系統，其具備複數個前述平面膜片箝制裝置。
  6. 如請求項4或5之平面膜片箝制系統，其進一步具備光檢測部，檢測來自前述平面膜片箝制裝置所配置之細胞的光信號。
  7. 一種篩選藥劑的方法，是使用請求項1至3中任一項之平面膜片箝制裝置，或請求項4至7中任一項所記載之平面膜片箝制系統，來篩選對神經網絡賦予影響的藥劑。
TW103129925A 2013-08-30 2014-08-29 平面膜片箝制裝置及平面膜片箝制系統 TW201536915A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013180684 2013-08-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201536915A true TW201536915A (zh) 2015-10-01

Family

ID=52586747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103129925A TW201536915A (zh) 2013-08-30 2014-08-29 平面膜片箝制裝置及平面膜片箝制系統

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9977009B2 (zh)
EP (1) EP3040410B1 (zh)
JP (1) JP6377063B2 (zh)
KR (1) KR101842069B1 (zh)
CN (1) CN105555945B (zh)
DK (1) DK3040410T3 (zh)
SG (1) SG11201601487XA (zh)
TW (1) TW201536915A (zh)
WO (1) WO2015030201A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7086072B2 (ja) * 2016-12-02 2022-06-17 ソフィオン・バイオサイエンス・アクティーゼルスカブ シールエンハンサー
KR101962011B1 (ko) * 2017-04-18 2019-03-25 단국대학교 산학협력단 마이크로 패치 클램프 시스템 및 그의 제조 방법
JP6994711B2 (ja) * 2017-08-24 2022-01-14 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 細胞内容物の回収方法および回収装置
CN111372650A (zh) * 2017-09-30 2020-07-03 因思科瑞普特公司 流通式电穿孔仪器
KR102196089B1 (ko) * 2019-03-26 2020-12-29 단국대학교 산학협력단 피펫 형태의 패치 클램프, 패치 클램프를 포함하는 측정 장치 및 패치 클램프의 제작 방법
EP3754322A1 (en) * 2019-06-18 2020-12-23 Xyall B.V. Tissue sample dissection apparatus
CN111272850B (zh) * 2019-08-20 2024-02-13 深圳硅基传感科技有限公司 葡萄糖传感器的工作电极
CN113406316B (zh) * 2021-06-17 2023-08-08 重庆医科大学附属儿童医院 一种电生理膜片钳灌流装置
CN115683518B (zh) * 2023-01-03 2023-04-14 成都宏明电子股份有限公司 滤波器带电振动试验用多工位夹具

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0938674B1 (de) * 1996-11-16 2005-06-01 NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen in Reutlingen Stiftung Bürgerlichen Rechts Mikroelementenanordnung, verfahren zum kontaktieren von in einer flüssigen umgebung befindlichen zellen und verfahren zum herstellen einer mikroelementenanordnung
EP1124939B1 (en) * 1998-10-08 2003-04-23 AstraZeneca AB Microfabricated cell injector
WO2001025769A2 (en) 1999-10-01 2001-04-12 Sophion Bioscience A/S A substrate and a method for determining and/or monitoring electrophysiological properties of ion channels
DE19948473A1 (de) * 1999-10-08 2001-04-12 Nmi Univ Tuebingen Verfahren und Vorrichtung zum Messen an in einer flüssigen Umgebung befindlichen Zellen
AU2001234996A1 (en) * 2000-02-11 2001-08-20 Yale University Planar patch clamp electrodes
US20040168912A1 (en) * 2000-02-11 2004-09-02 James Klemic Planar patch clamp electrodes
US20060029955A1 (en) * 2001-03-24 2006-02-09 Antonio Guia High-density ion transport measurement biochip devices and methods
US7968305B2 (en) * 2001-03-24 2011-06-28 Aviva Biosciences Corporation Biochips including ion transport detecting structures and methods of use
US20050009004A1 (en) * 2002-05-04 2005-01-13 Jia Xu Apparatus including ion transport detecting structures and methods of use
WO2004018690A1 (en) 2002-08-21 2004-03-04 Cellectricon Ab System and method for obtaining and maintaining high resistance seals in patch clamp recordings
US7807042B2 (en) * 2005-01-27 2010-10-05 Auburn University System for and method of patch clamp analysis
JP2009156572A (ja) 2006-04-06 2009-07-16 National Institutes Of Natural Sciences イオンチャンネルタンパク質バイオセンサー
JP2009204407A (ja) 2008-02-27 2009-09-10 National Institutes Of Natural Sciences パッチクランプ素子用基板、平面基板型パッチクランプ素子及び細胞イオンチャンネル活性測定方法
US8329009B2 (en) 2010-04-09 2012-12-11 Molecular Devices, Llc High throughput screening of ion channels
US9146227B2 (en) * 2010-12-30 2015-09-29 Molecular Devices, Llc Planar patch clamp devices and methods for fabrication and use
JP6037717B2 (ja) * 2011-12-20 2016-12-07 国立研究開発法人科学技術振興機構 プレーナーパッチクランプ装置、該装置用電極部及び細胞イオンチャンネル電流計測方法
CN104640971B (zh) * 2012-09-19 2017-03-15 国立研究开发法人科学技术振兴机构 神经细胞网络的形成及其利用、以及神经细胞播种器件

Also Published As

Publication number Publication date
CN105555945A (zh) 2016-05-04
SG11201601487XA (en) 2016-04-28
DK3040410T3 (en) 2018-07-30
EP3040410A1 (en) 2016-07-06
KR20160040647A (ko) 2016-04-14
EP3040410B1 (en) 2018-04-25
US20160209395A1 (en) 2016-07-21
WO2015030201A1 (ja) 2015-03-05
CN105555945B (zh) 2018-05-04
JPWO2015030201A1 (ja) 2017-03-02
EP3040410A4 (en) 2017-03-29
JP6377063B2 (ja) 2018-08-22
US9977009B2 (en) 2018-05-22
KR101842069B1 (ko) 2018-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201536915A (zh) 平面膜片箝制裝置及平面膜片箝制系統
TWI558811B (zh) A planar patch clamp device, an electrode portion for the device, and a cell ion channel current measurement method
CN1327222C (zh) 用膜片钳技术对细胞进行测定的方法和装置
US10464064B1 (en) Multicompartment layered and stackable microfluidic bioreactors and applications of same
ES2280241T3 (es) Dispositivo para medir parametros celulares de celulas contenidas en un medio liquido.
US8912006B2 (en) Microfluidic device for generating neural cells to simulate post-stroke conditions
JP6624933B2 (ja) 細胞播種培養装置
KR102027808B1 (ko) 신경세포 네트워크의 형성과 그 이용, 및 신경세포 파종 디바이스
US8003372B2 (en) Device for performing cell assays
US20030104512A1 (en) Biosensors for single cell and multi cell analysis
EP3380240A1 (en) Multicompartment layered and stackable microfluidic bioreactors and applications of same
KR100807852B1 (ko) 폴리전해질 염다리를 갖는 전기천공용 마이크로유동칩
Jahagirdar et al. Degenerative disease‐on‐a‐chip: Developing microfluidic models for rapid availability of newer therapies
KR20150036907A (ko) 미세유체채널 장치 및 이를 이용한 시료 내 세포 배양 방법
KR100814477B1 (ko) 폴리전해질 염다리를 갖는 마이크로유동칩 상에서의 저전압전기천공법
Greve Micromachined platforms for manipulating and recording from cells
Heileman Development of dielectric spectroscopy platforms for in vitro monitoring and assessment of human pancreatic islet functionality and cellular aggregate formation
Khodagholyb et al. Bioelectronic neural pixel: Chemical stimulation and electrical sensing at the same site