用微电极测量细胞外膜电位变化的装置.pdf

本发明提出一种仪器，其包括：基板(12)；布置在所述基板(12)的顶面(14)上的微电极组(16)；能容纳活细胞和灌注溶液的容器(24)，所述容器具有垂直柱形的侧罩体(36)，所述侧罩体(36)朝上部敞开并围绕具有所述微电极组(16)的一区域；其特征在于，所述侧罩体(36)相对于所述基板(12)以密封和可拆卸的方式加以联接。

1.  用于测量细胞外膜电位的变化的仪器，所述变化与和细胞组织分离的或属于该细胞组织的活细胞的活性相关，所述仪器包括：
-基板(12)；
-布置在所述基板(12)的顶面(14)上的微电极组(16)；
-能容纳活细胞和灌注溶液的容器(24)，所述容器具有垂直柱形的侧罩体(36)，所述侧罩体(36)朝上部敞开并围绕具有所述微电极组(16)的一区域(18)；
其特征在于，所述侧罩体(36)相对于所述基板(12)以密封和可拆卸的方式加以联接。

2.  根据权利要求1所述的仪器，其特征在于，所述容器(24)包括环形底部(28)，该环形底部附加在所述基板(12)上并围绕具有所述微电极组(16)的所述区域(18)。

3.  根据权利要求2所述的仪器，其特征在于，所述侧罩体(36)以密封和可拆卸的方式联接在所述容器(24)的所述环形底部(28)上。

4.  根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其特征在于，所述侧罩体(36)相对于所述基板(12)进行旋拧。

5.  根据权利要求4并结合权利要求3所述的仪器，其特征在于，所述侧罩体(36)被旋拧在所述容器(24)的所述环形底部(28，30)上。

6.  根据权利要求5所述的仪器，其特征在于，所述容器(24)的侧罩体(36)的下部区(38)被旋拧在所述环形底部(28)的一径向外侧壁(30)上。

7.  根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其特征在于，所述容器(24)能容纳约3毫升至50毫升的灌注液。

8.  根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其特征在于，所述侧罩体(36)的高除以该侧罩体的最大内部尺寸的商大于或等于1。

9.  根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其特征在于，所述侧罩体(36)呈圆柱形；并且，所述侧罩体的内径大于或等于5毫米。

10.  根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其特征在于，所述侧罩体(36)的高度小于或等于5毫米。

11.  根据前述权利要求中任一项所述的仪器，其特征在于，所述仪器包括用于自动处理灌注液量和灌注液成分的自动处理装置，所述自动处理装置包括垂直插入到所述容器(24)中的充注和排出管(44)，该充注和排出管连接于一自动装置，所述自动装置按顺序控制对所述容器(24)的充注和排出。

12.  根据权利要求11所述的仪器，其特征在于，所述充注和排出管(44)由一托架(54)支承，所述托架(54)相对于所述容器(24)的移动沿三条正交轴线加以控制。

13.  根据权利要求12所述的仪器，其特征在于，所述自动处理装置包括用于控制灌注液温度的装置。

用微电极测量细胞外膜电位变化的装置
技术领域
[01]本发明涉及用于测量细胞外膜电位变化的仪器，变化与活细胞的活性有关，而这些细胞可能是分离细胞或属于一细胞组织的细胞。
[02]这种仪器也称为细胞电位测量仪器，尤其用于电生理学领域，以便测量与可兴奋细胞或易兴奋组织例如神经或肌肉组织的不同类型活性有关的电位变化或改变。
背景技术
[03]为了测量这种电位变化，公知的是如何使用这样类型的仪器：其包括一所谓基板，一微电极组或微电极网布置在所述基板的顶面上。
[04]因此，用绝缘材料制成的总体呈平面的基板支承一组微电极，该组微电极根据一确定式样加以布置，所述确定式样形成一其上布置有细胞或组织、且测量应在其上进行的测量区域。
[05]使用多个微电极，可具有进行电位变化测量的许多可用点。
[06]基板例如用玻璃制成，或用另一种绝缘材料制成，且基板在其顶面上支承呈一薄层的微电极网。
[07]这种仪器还包括一容器，所述容器可容纳：应对其进行测量的活细胞；和也称为灌注液的灌注溶液，组织或细胞可利用灌注液保持存活。
[08]该容器主要由一柱形的旁侧或边侧的罩体形成，该罩体具有竖直取向，向上延伸于基板上方且围绕具有所述微电极组的区域。
[09]因此，容器能容纳一确定数量的灌注液。
[10]公知地，容器主要由用合成材料例如聚苯乙烯制成的一圆柱形侧罩体形成，所述罩体的下端部区通过粘附联接或固定在基板的顶面上并围绕包括微电极的区域。
[11]利用微电极网(也称为多电极阵列(MEA))测量细胞组织例如脑切片的细胞外测量记录的条件，要求控制所用灌注液的不同参数，尤其是通过其氧气和二氧化碳含量控制灌注液的pH值，其中所述灌注液在细胞组织的上表面之上通过灌注提供。
[12]所有的参数和灌注条件决定所进行的测量的质量。
[13]公知地，尤其是为了控制灌注液的氧含量，从容纳生理盐水的储存器连续不断地供给仪器的容器。
[14]为此，含有例如95％的氧气和5％的二氧化碳气体的所谓碳合气被输入到容器中。为此，公知的仪器和设备还包括用于供给容器和从容器抽吸的受控装置，以便灌注液持久地流入到容器中。
[15]提供这种灌注液流的装置进一步应确保容器中存在恒量的液体，从而尤其是由于其标准化高度很小而其不会溢出。
[16]例如，公知地，容器的总的可用容积约为1毫升，且其内径约为18毫米。
[17]这种公知的仪器利用连续的灌注液流，例如，流速约为1至3毫升/分钟，因而这种仪器使得灌注液的消耗量很大。
[18]此外，为测量而控制容器中实际参数和条件是特别复杂的。
[19]要求容器即其竖直侧罩体的高度很小、因此其总容积小，从而操作人员可易于在包括微电极的区域上放置细胞或细胞组织。
[20]本发明的目的旨在提出这种仪器的改进型设计，以便容器尤其可容纳大量的灌注溶液，以取消向容器连续供给灌注液的装置，同时允许易于放置细胞或细胞组织。
[21]本发明还旨在可使用公知类型的具有公知尺寸的标准化微电极网。
发明内容
[22]为此，本发明提出前述类型的仪器，其特征在于，容器的侧罩体相对于基板密封地和可拆卸地加以联接。
[23]因此，可使用同现有技术的罩体相比具有大高度的罩体，该罩体可在放置细胞和细胞组织之后被置于基板上。
[24]根据本发明的其它特征：
[25]-容器包括一环形底部，该环形底部附加在所述基板上并围绕具有所述微电极组的所述区域；
[26]-侧罩体密封和可拆卸地联接在容器的环形底部上；
[27]-侧罩体相对于基板予以旋拧；
[28]-侧罩体被旋拧在容器的环形底部上；
[29]-容器的侧罩体的下部区被旋拧在环形底部的一径向外侧壁上；
[30]-容器能容纳约3毫升至50毫升的灌注液；
[31]-侧罩体的高除以其最大内部尺寸的商大于或等于1；
[32]-侧罩体呈圆柱形，其内径大于或等于5毫米；
[33]-侧罩体的高度大于或等于5毫米；
[34]-用于自动处理灌注液量和灌注液成分的自动处理装置，所述自动处理装置包括垂直插入到所述容器中的充注和排出管，其连接于按顺序控制对所述容器的充注和排出的自动装置；
[35]-所述充注和排出管由一托架支承，所述托架相对于所述容器的移动沿三条正交轴线加以控制；
[36]-自动处理装置包括用于控制灌注液温度的装置。
附图说明
[37]根据以下为了理解本发明而参照附图所作的详细说明，本发明的其它特征和优越性将显而易见，附图如下：
[38]图1是无容器的基板的俯视示意图；
[39]图2是根据本发明的基板和具有可拆解侧罩体的容器的透视分解示意图；
[40]图3是示意图，示出根据本发明的具有可拆解侧罩体的装置的使用；以及
[41]图4是示意图，示出内装按本发明的装置的自动化设备。
具体实施方式
[42]多电极(MEA)板10示意地示于图1，所述板主要由用绝缘材料制成的呈平面的基板12构成，该基板在其顶面14的中央，支承布置在中央区域18的微电极网16，所述中央区域18可具有作为实施例示出的圆状外形。
[43]这些微电极连接于电连接垫区(pad)22，所述电连接垫区22这里呈正方形地布置在板12的顶面14上及其周边。
[44]正方形板12的每边的长度约为50毫米，而区域18的直径约为10毫米。
[45]如图2所示，按本发明的容器24也称为灌注容器，这里被制为呈下部件26和上部件36这两部件的形式。
[46]沿着容器24的总轴线A的垂直取向的第一下部件26主要由呈一环形水平板状的环形水平底部28形成，其底面例如通过粘附，沿图1中用虚线示出的环形接合区域20被密封地联接到基板12的顶面14上。
[47]下底部件26例如是采用塑料模制而成的一部件，并且其环形底部28还配有一径向外侧壁30，该径向外侧壁向上垂直延伸一小段高度且这里例如包括内螺纹32。
[48]环形底部28在其中央开有一圆孔34，当下部件26密封粘合到顶面14上时，所述圆孔34围绕微电极区域16。
[49]环状柱形侧壁30的很小的高度允许容易将细胞或细胞组织放置在区域16上。
[50]容器24的另一上部件36是一垂直柱形的侧罩体，这里其具有圆状外形，例如也是塑料模制部件。
[51]侧罩体36的下端部区38这里例如包括与内螺纹32互补的外螺纹40，以便罩体36通过旋紧或旋松以可拆卸的方式安装和联接或固定在下部件26上。
[52]显然，罩体36可拆卸地联接在下底部件26上可使得：在装配位置，整体在其下部分形成密封容器，因此，密封可以是外螺纹40与内螺纹32和/或辅助密封件(未示出)例如一个或多个密封衬垫相配合的结果。
[53]侧罩体36的内径约为27毫米，并且这里作为非限制性实施例，其高度使得：容器的总高度约为85毫米，并且因而能容纳大约50毫升的灌注溶液。
[54]一般来说，容器的高度/直径之比大于或等于1。
[55]容器24的呈两部件形式的结构及几何设计并不局限于刚描述过的实施例。
[56]首先，下底部件可与整个基板1或部分基板制成单一部件的形式。
[57]将上侧罩体36密封地和可拆卸地联接在下底部件26上的装置可以是用于一方面提供可分拆和可脱移联接功能、另一方面提供密封作用的任何适当的类型。
[58]有或者没有任何辅助密封件或密封衬垫的卡口式安装、弹性接合安装等，将作为非限制性实施例述及。
[59]同样，容器24的一部件和/或两部件的构成材料可以变化，而这不超出本发明的范围。
[60]侧罩体可以是透明的或半透明的，以便允许通过侧罩体进行目视检查，并且侧罩体也可包括表示容器内所装液量的标度。
[61]如图3所示的，大高度的容器24能装纳大量灌注液“L”，即生理盐水，而这不再要求需要在容器中形成连续持久的灌注液流的装置。
[62]灌注液的参数和条件的控制在容器24内就地进行。
[63]按本发明的仪器包括垂直管44，该垂直管可插入到容器24和灌注液L中并且尤其地，可允许完全或部分地充注容器24和/或完全或部分地排空容器24。
[64]还示出导管62，其插入到灌注液中，以向灌注液L供给碳合气42。
[65]作为变型，连续气体供给导管62可连接于容器的侧壁。
[66]液体和/或其它物料向或从容器的充注、排出和喷射，由自动处理灌注液量和灌注液成分的装置加以控制，该装置形成一控制自动装置或自动机。
[67]图4示意地示出一成套设备，也称为“多电极阵列自动化站”，利用该设备可借助按本发明的仪器以标准化和自动化的方式进行测量。
[68]图4所示的设备46包括工作台或底板50，单个多电极阵列板10例如安装在所述工作台或底板上，并且这里其容器24具有大高度。
[69]所述设备包括CCD(电荷藕合器件图像传感器)类型的监控摄像机52，其具有用于对放置在微电极上的细胞组织或细胞进行摄像的光学组件。
[70]还示出有托架54，该托架以活动和受控的方式沿三条正交轴线支承至少一管或针44；借助所述管或针，例如从如贮存于布置于工作台50旁的储存器或罐56中的灌注液量，特别地对容器24进行排出和/或充注。
[71]每个储存器56贮存的液体要与一计量容器内装纳的液体进行交换，显然，每个储存器56本身也连接于如导管62的一气体供应导管
[72]进一步还示出用于监控的管理用笔记本电脑58——该笔记本电脑至少部分地形成自动处理装置、以及用于收集测量结果的另一电脑设备60。
[73]示意地示出碳合气输入管62、以及可控制容器24中灌注液温度的灌注液温度控制装置64，所述装置64连接于电脑设备60。
[74]本发明也可应用于具有多个容器的多电极阵列板，由板支承的每一容器可包括按本发明的一可拆卸侧罩体，或者作为变型，根据本发明，不同容器的侧罩体可形成单个可拆卸部件。
10：多电极板(多电极阵列(MEA))
12：基板
14：板12的顶面
16：微电极
18：中央区域，其包括微电极并且细胞组织或细胞的切片位于其中
20：粘附区域
22：电连接垫区
24：呈两部件的灌注容器
26：灌注容器的下部件，其牢固地联接于基板
28：容器的环形底部
30：环形底部的侧壁
32：环形底部的内螺纹
34：环形底部的中央孔
36：侧罩体，其形成灌注容器的可拆卸上部件
38：侧罩体的下端部区
40：侧罩体的外螺纹
42：碳合气
44：充注或排出管或针
46：测量设备
50：工作台
52：摄像机
54：可受控移动的托架
56：用于贮存灌注液的储存器
58：控制电脑
60：用于处理测量结果的电脑
62：气体供应导管
64：温度控制装置