JP5723604B2 - 神経活動計測装置及びその方法 - Google Patents
神経活動計測装置及びその方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5723604B2 JP5723604B2 JP2011004460A JP2011004460A JP5723604B2 JP 5723604 B2 JP5723604 B2 JP 5723604B2 JP 2011004460 A JP2011004460 A JP 2011004460A JP 2011004460 A JP2011004460 A JP 2011004460A JP 5723604 B2 JP5723604 B2 JP 5723604B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nerve
- cell
- activity measuring
- cantilever
- measuring device
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
- A61B5/4076—Diagnosing or monitoring particular conditions of the nervous system
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N13/00—Treatment of microorganisms or enzymes with electrical or wave energy, e.g. magnetism, sonic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/24—AFM [Atomic Force Microscopy] or apparatus therefor, e.g. AFM probes
- G01Q60/30—Scanning potential microscopy
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/44—SICM [Scanning Ion-Conductance Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SICM probes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
- G01Q60/00—Particular types of SPM [Scanning Probe Microscopy] or microscopes; Essential components thereof
- G01Q60/60—SECM [Scanning Electro-Chemical Microscopy] or apparatus therefor, e.g. SECM probes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
- A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
- A61B5/291—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electroencephalography [EEG]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/48—Other medical applications
- A61B5/4848—Monitoring or testing the effects of treatment, e.g. of medication
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7271—Specific aspects of physiological measurement analysis
- A61B5/7275—Determining trends in physiological measurement data; Predicting development of a medical condition based on physiological measurements, e.g. determining a risk factor
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Neurology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- Physiology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Description
一方で、より早期から、言い換えれば出生直後から、疾患へ罹患する可能性を検出することが出来れば、子供に対して適切なケアを早期に取り組むことが出来、その効果は高い。
SPMに係わる従来の技術においては、特許文献1により、外部刺激(物理的、化学的)に対する細胞内の電位変化の測定による細胞の機能解析、また、特許文献2では、がん細胞を含む細胞サンプル(培養細胞、神経細胞)に対して、生化学反応などの外部刺激を加えて、AFM(原子間力顕微鏡)でその応答としての細胞膜の変異などから細胞の特性を測定し、薬剤のスクリーニングを行い、もしくは診断を行うものなどが開示されている。
また、近年Rett症候群に罹患した生体より神経細胞を培養し、その機能等についての検討がなされている(非特許文献2)。
また本計測手法によれば、被検者の状態に寄らず簡便に神経活動計測が可能となる。
カンチレバー4および探針5は発振部に接続されており、固有振動数かその近傍の周波数で、測定試料1の表面に対して垂直方向に振動させられる。当該発振部は制御部21においてその動作が制御されている。
フィードバック制御部11は、カンチレバー4の振動振幅あるいは周波数が制御部21により設定された一定値となるように、Z駆動部12によりXYZ走査機構7をZ方向に駆動し、探針5と測定試料1表面との間の距離を一定に保つ。
電荷注入電極2により測定試料1に電圧(数mV〜数百mV程度)が印加されると、測定試料1上に配置されている参照電極3を通じて参照電位測定部15においてレファレンスデータとなる参照電位を測定する。当該参照電位は図示しない記憶部に格納される。
検出した変位量から、当該探針が接触もしくは近接する位置までに流れる電流を時系列的に計測することができる。
当該検出を測定試料1上の多点において行い、導通不良個所を特定することが可能となる。
不良個所の特定は、制御部21内に格納されるか、独立に存在する図示しない演算装置によって、予め記憶部において記憶されている上述の参照電位との比較を行い、参照電位とのかい離具合が所定値を超えた場合に不良と判定するものとする。また、参照電位との比較を例に示したが、順に計測する計測点における計測結果を順次比較することも可能である。
またここで、所定値の基準については、制御部に接続された図示しない入力部において任意に設定可能であることは言うまでもない。
当該比較結果、もしくは、所定値を超える導通不良が見つかった箇所については、表示部20においてその結果を表示する様に構成しても良い。
そこで、図1に示した構成において、形状観察モードを搭載する場合について、以下説明する。ここでは、実施例1と重複する内容については省略ものとする。
この状態で測定試料1上を探針5が走査し、探針5と測定試料1に作用する原子間力を検出する。この探針5と測定試料1表面を微小な力で接触させるか、近接させ、カンチレバーのたわみ量が一定になるように探針・試料間距離をフィードバック制御しながら走査することで、当該走査範囲における検出情報をもとに、演算装置において表面形状を取得する。
当該表示内容に基づき、ユーザが電荷注入電極2を与える場所を設定し、探針5の走査範囲、計測位置等を入力部を介して指定することが可能となる。
実施例1の内容と同様に、電荷注入電極2を介して電荷を注入し、測定試料1に対して所定の電圧を印加する。このとき、実施例1においては、所定の計測点に対する導通を計測したが、本例においては、所定範囲についてカンチレバー4を、探針5−測定試料1間の高さを保ちつつ、X-Y方向に2次元走査を行い界面電位分布を計測する。
従って、仕事関数が既知の探針5と仕事関数が未知である測定試料1とを互いに対向させ、発振部においてカンチレバーを振動させると、交流電流が流れるためにその際の電圧を測定することで測定試料1の仕事関数が測定できる。
上記方法に基づいて2次元的に試料表面を走査することで、試料の所定範囲における電位分布が可視化されることになる。
このように電位分布が可視化されることで、表面には現れない神経細胞の形態が特定できる。
この場合、採取可能な細胞は、成人に限らず、背景技術に記載した出生直後の被検査体であっても構わない。また、胎児についても取得が可能である。このため、これらの細胞を培養し、その神経活動を分析することで、精神疾患等神経活動に由来する疾病を早期に実現することが可能となる。
Claims (11)
- 神経細胞を載置する試料台と、
当該神経細胞に電荷を注入することによって、前記神経細胞を伝播する電気信号を生じさせる電極と、
前記試料台と対向する位置に配置され、前記神経細胞に接触もしくは近接させるカンチレバーと、
前記神経細胞に所定の時間間隔で前記神経を伝播する前記電気信号を生じさせるように制御する制御部と、
前記神経細胞を伝播する前記電気信号を前記カンチレバーの変位量により検出する変位検出部と、
前記神経細胞を伝播する前記電気信号の時系列データを参照情報として記憶する記憶手段とを備え、
前記電気信号の時系列データと前記参照情報とを比較し、電位のかい離が所定値を超えた場合に不良と判定する演算装置を備えることを特徴とする神経活動計測装置。 - 請求項1に記載の神経活動計測装置において、
前記演算装置は、前記カンチレバーの走査により得られる前記神経細胞の表面形状を算出することを特徴とする神経活動計測装置。 - 請求項2に記載の神経活動計測装置において、
前記カンチレバーの走査は前記制御部により制御されることを特徴とする神経活動計測装置。 - 請求項2に記載の神経活動計測装置において、
前記表面形状を表示する表示部を備えることを特徴とする神経活動計測装置。 - 請求項1に記載の神経活動計測装置において、
前記電極と、前記カンチレバーとの間に参照電極を備え、
当該参照電極において取得される、前記神経細胞を流れる電流を前記参照情報として前記記憶手段に記憶することを特徴とする神経活動計測装置。 - 請求項1に記載の神経活動計測装置において、
前記カンチレバーを前記神経細胞に順次接触もしくは近接させることにより、前記神経細胞の前記電極からカンチレバーが接触もしくは近接する範囲までに流れる電流を順次取得することを特徴とする神経活動計測装置。 - 請求項6に記載の神経活動計測装置において、
前記演算部は、取得した結果を順次、前記参照情報として、後に取得された結果と夫々比較し、不良個所を特定することを特徴とする神経活動計測装置。 - 請求項1に記載の神経活動計測装置において、
前記参照情報は、予め前記記憶部に記憶された情報であることを特徴とする神経活動計測装置。 - 請求項1に記載の神経活動計測装置において、
前記神経細胞は、培養された細胞であることを特徴とする神経活動計測装置。 - 電極を介して神経細胞に電荷を注入することによって前記神経細胞を伝播する電気信号を生じさせ、カンチレバーを前記神経細胞に順次接触もしくは近接させ、前記神経細胞の前記電極から前記カンチレバーが接触もしくは近接する範囲までに流れる前記電気信号を順次取得し、当該取得した結果を後に取得された結果と夫々比較し、電位のかい離が所定値を超えた場合に不良個所と判定することを特徴とする神経活動計測方法。
- 被検査体からサンプルを採取し、
当該採取したサンプルを培養して細胞を形成し、
当該培養した細胞を試料台に載置し、
当該細胞の所定箇所に、電極を用いて所定の時間間隔で電荷を注入することによって前記細胞を伝播する電気信号を生じさせ、
前記試料台と対向する位置に配置されたカンチレバーにより、前記細胞に接触もしくは近接させ、
前記細胞を伝搬する電気信号を前記カンチレバーの変位量により検出し、
前記電気信号の時系列データを参照情報として記憶手段に記憶させ、前記検出した結果と、予め記憶された参照情報とを比較し、電位のかい離が所定値を超えた場合に不良と判定することを特徴とする生体活動計測方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011004460A JP5723604B2 (ja) | 2011-01-13 | 2011-01-13 | 神経活動計測装置及びその方法 |
US13/345,785 US20120185173A1 (en) | 2011-01-13 | 2012-01-09 | Neural activity measurement system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011004460A JP5723604B2 (ja) | 2011-01-13 | 2011-01-13 | 神経活動計測装置及びその方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012143196A JP2012143196A (ja) | 2012-08-02 |
JP5723604B2 true JP5723604B2 (ja) | 2015-05-27 |
Family
ID=46491417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011004460A Expired - Fee Related JP5723604B2 (ja) | 2011-01-13 | 2011-01-13 | 神経活動計測装置及びその方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120185173A1 (ja) |
JP (1) | JP5723604B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016523125A (ja) | 2013-05-30 | 2016-08-08 | グラハム エイチ. クリーシー | 局所神経性刺激 |
US11229789B2 (en) | 2013-05-30 | 2022-01-25 | Neurostim Oab, Inc. | Neuro activator with controller |
EP3254122A1 (en) * | 2015-02-03 | 2017-12-13 | FEI Company | Method for imaging a feature using a scanning probe microscope |
US11077301B2 (en) | 2015-02-21 | 2021-08-03 | NeurostimOAB, Inc. | Topical nerve stimulator and sensor for bladder control |
CA3082390C (en) | 2017-11-07 | 2023-01-31 | Neurostim Oab, Inc. | Non-invasive nerve activator with adaptive circuit |
JP2022538419A (ja) | 2019-06-26 | 2022-09-02 | ニューロスティム テクノロジーズ エルエルシー | 適応回路を備えた非侵襲性神経活性化装置 |
CA3152451A1 (en) | 2019-12-16 | 2021-06-24 | Michael Bernard Druke | Non-invasive nerve activator with boosted charge delivery |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU780409B2 (en) * | 1999-05-21 | 2005-03-17 | James J. Hickman | High throughput functional genomics |
US7361478B2 (en) * | 2001-11-20 | 2008-04-22 | Allergan, Inc. | High-throughput screen for identifying selective persistent sodium channels channel blockers |
US8524488B2 (en) * | 2002-09-10 | 2013-09-03 | The Regents Of The University Of California | Methods and devices for determining a cell characteristic, and applications employing the same |
US7444856B2 (en) * | 2004-09-23 | 2008-11-04 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Sensors for electrochemical, electrical or topographical analysis |
JP2008520280A (ja) * | 2004-11-15 | 2008-06-19 | デチャームス,クリストファー | 光を使用した神経組織の刺激の適用 |
US8709804B2 (en) * | 2004-12-21 | 2014-04-29 | Cedars-Sinai Medical Center | Method for drug screening and characterization by calcium flux |
US20070048731A1 (en) * | 2005-05-20 | 2007-03-01 | Neurosilicon | High throughput use-dependent assay based on stimulation of cells on a silicon surface |
GB0615277D0 (en) * | 2006-08-01 | 2006-09-06 | Ionscope Ltd | Method |
JP2008052080A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Kyocera Mita Corp | 定着装置に用いる分離爪及び定着装置 |
JP5435528B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2014-03-05 | 国立大学法人豊橋技術科学大学 | マイクロニードル搭載型バイオプローブ、およびマイクロニードル搭載型バイオプローブの作製方法 |
-
2011
- 2011-01-13 JP JP2011004460A patent/JP5723604B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-01-09 US US13/345,785 patent/US20120185173A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012143196A (ja) | 2012-08-02 |
US20120185173A1 (en) | 2012-07-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5723604B2 (ja) | 神経活動計測装置及びその方法 | |
Poghossian et al. | Field-effect devices for detecting cellular signals | |
Hernan et al. | Methodological standards and functional correlates of depth in vivo electrophysiological recordings in control rodents. A TASK 1‐WG 3 report of the AES/ILAE Translational Task Force of the ILAE | |
Viggiano et al. | Reconstruction of field excitatory post-synaptic potentials in the dentate gyrus from amperometric biosensor signals | |
Lee et al. | Repeated and on-demand intracellular recordings of cardiomyocytes derived from human-induced pluripotent stem cells | |
Bailleul et al. | Bioimpedance Spectroscopy Helps Monitor the Impact of Electrical Stimulation on Muscle Cells | |
Kabanov et al. | Atomic force spectroscopy is a promising tool to study contractile properties of cardiac cells | |
JP4665105B2 (ja) | 細胞組織磁気信号検出装置 | |
CN108634931A (zh) | 适用于癫痫患者认知功能损害测试的眼动分析仪 | |
US10488391B2 (en) | Neural circuit probe | |
Cheran et al. | Coupling of neurons with biosensor devices for detection of the properties of neuronal populations | |
Kasuba et al. | Mechanical stimulation and electrophysiological monitoring at subcellular resolution reveals differential mechanosensation of neurons within networks | |
Millard et al. | The CiPA microelectrode array assay with hSC-derived cardiomyocytes: Current protocol, future potential | |
Carvalho et al. | Taking nanomedicine teaching into practice with atomic force microscopy and force spectroscopy | |
Mo et al. | Integrated three-electrode dual-mode detection chip for place cell analysis: Dopamine facilitates the role of place cells in encoding spatial locations of novel environments and rewards | |
Sheng-Wei et al. | Synchronous detection of rat neural spike firing and neurochemical signals based on dual-mode recording instrument | |
JP2004219109A (ja) | 生体細胞組織の活動電位検出方法および装置 | |
Milicevic et al. | Imaging of Evoked Cortical Depolarizations Using Either ASAP2s, or chi-VSFP, or Di-4-Anepps, or Autofluorescence Optical Signals | |
Kohler et al. | Development of a bending test procedure for the characterization of flexible ECoG electrode arrays | |
Eltahir et al. | Low amplitude burst detection of catecholamines | |
Lee | A method for neural source identification | |
Islam et al. | Health Monitoring Analysis | |
Ghandorah | Analyzing the Nanomechanical Oscillations of Brain Tumor Cells using Optical Tweezers | |
Hézard et al. | Non-invasive vocal-folds monitoring using electrical imaging methods | |
Bagriantsev | 3D architecture and mechanism of touch detection by mechanosensory corpuscles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120521 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140729 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140929 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150303 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150330 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |