JPH06296595A

JPH06296595A - 一体化複合電極

Info

Publication number: JPH06296595A
Application number: JP5090291A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Sugihara; 宏和杉原; Makoto Takeya; 誠竹谷; Tadayasu Mitsumata; 忠泰光亦
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-10-25
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JP3101122B2

Abstract

(57)【要約】【目的】神経細胞の多点同時刺激・記録を長期にわた
り行うことができ、応答性の優れた一体化複合電極を提
供する。【構成】硬質ガラスの絶縁基盤３上の全面にＩＴＯ膜
を蒸着し、８×８の格子上の各交点に各電極１の中心部
が位置し、各電極の最近接の電極の中心間距離が等し
く、しかもリード線２が放射状に伸びた形状にＩＴＯ膜
をエッチングする。ついで、絶縁層４としてネガティブ
フォトセンシティブポリイミドをスピンコートし、各電
極の中心に一辺５０μｍの正方形の孔５ができるよう
に、絶縁層パターンを露光形成する。さらに、各電極の
露出部分（すなわち１辺５０μｍの正方形の内部）に、
膜厚５００オングストロームとなるように金６を蒸着す
る。リード線２の電極１と反対方向の端部近傍の部分の
外部回路との接点は、金７およびニッケル８でコートす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体活動の電気的計
測、特に神経細胞の電気的活動を計測する神経生理の分
野で用いる、多電極を有する一体化複合電極に関する。

【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。活動電位は、神経細胞のイオン透過性の変化に伴
い、細胞膜内外のイオン濃度が変わることにより生じる
ものである。そして電極により、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、神経活動の検出、検討が行われてい
る。

【０００３】従来、神経細胞の電気的活動を計測するに
は、ガラス電極等からなる記録電極と、金属電極等から
なる刺激電極とを各々細胞内または細胞間に挿入し、刺
激電極より刺激電流（または電圧）を印加した際の、神
経細胞の電気的活動を記録電極により計測するのが普通
であった。

【０００４】これ以外にも、例えば細胞体を細管状のガ
ラス吸引電極で突き刺し、細胞体の内部をガラス吸引電
極中の液で還流し、このガラス吸引電極から電気信号を
与えて細胞膜の電気的特性を観察するいわゆるパッチク
ランプ法等多数の変法がある。

【０００５】さらには、絶縁性の基盤上にＩＴＯ（酸化
インジウム錫）等の導電性物質で直径１５〜２０μｍの
電極を形成し、この上で神経細胞を培養することによ
り、細胞に電極を刺入する事なく、細胞に電気的刺激を
印加し、また神経細胞の電気的活動を記録する方法につ
いても本発明者らが別途提案している。

【０００６】また、この改良法として、電極の直径を２
０〜２００μｍとすれば、神経細胞に定電流刺激を印加
した際に電極間に発生する電位差が小さくなり、この結
果ＩＴＯの破壊が起こりにくく、より長期にわたる観察
が可能となることも本発明者らが別途提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術お
よびその変法においては、ガラス電極など、細胞に比べ
てかなりの大きさにならざるを得ない電極を用いるの
で、おもに空間的な制約と操作精度上の制約で、１つの
サンプル中に一度に２本以上の記録電極を挿入し、神経
細胞の電気的活動を記録する多点同時計測は非常に困難
であるという課題があった。

【０００８】神経回路網全体の働きを検討するために
は、多くの神経細胞の活動を同時に記録する必要があ
り、測定点が増えるにしたがって、困難さの度合が増加
し、多細胞間の観察ができ難いという課題があった。

【０００９】さらには、ガラス・金属等の電極を細胞内
または細胞間に刺入する必要があるために、細胞に与え
る損傷が大きく、数時間以上の長時間にわたる測定がで
き難いという課題があった。

【００１０】一方、絶縁性の基盤上にＩＴＯ等の導電性
物質で直径（または１辺）１５〜２０μｍの円形（また
は正方形）の電極を形成したものを用いれば、多細胞間
にわたる信号伝達の観察が可能となる。しかしながら、
電極面積が１７７μｍ²〜４００μｍ²と小さいため、
培養液界面での電極抵抗は数ＭΩとなり、通常刺激は定
電流で与えられるので、電気抵抗が大きいと電極間には
きわめて大きな電位差が発生することになり、かかる大
きな電圧で長期にわたり電気刺激を与えるとＩＴＯの破
壊がおき、このため長期にわたる観察が困難であるとい
う問題点があった。

【００１１】また、電極面積を３００μｍ²〜４０００
０μｍ²にすれば、培養液界面での電極抵抗が小さくな
るため、電極間に発生する電位差は比較的小さなものと
なる。長期にわたり刺激電流を加えてもＩＴＯの破壊
は、顕微鏡的には認められなかった。しかしながら、あ
る電極から刺激電流を印加し、他の電極で刺激に伴う電
位変化を記録した際、長期刺激の前後で記録波形に大き
な変化がみられた。すなわち長期刺激後では、刺激電流
印加が記録波形に及ぼす影響（すなわちアーチファク
ト）が、長期刺激前より大きくなった。波形変化の原因
は、電極表面が分極することによると考えられる。最悪
の場合、神経細胞の電気的活動はアーチファクトに隠れ
測定不可能となった。また、アーチファクトがそれほど
大きくならない場合でも、長期刺激前後で神経活動強度
を比較することが困難となるという問題点があった。

【００１２】本発明は、かかる従来の問題点を解決し、
神経細胞などの多点同時刺激・計測を簡便に行い、多細
胞間にわたる信号伝達観察を数時間以上にわたり可能と
し、かつ刺激電流印加に伴うアーチファクトの発生を抑
え、長期刺激の前後にわたり電位記録波形の比較を可能
ならしめる一体化複合電極を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の一体化複合電極は、絶縁基盤上に、最近接
の電極間距離が相等しい複数個の電極を備え、前記電極
からリード線を略放射状に配設した配線部と、前記リー
ド線をカバーする絶縁層とを設け、かつ電極面積が３×
１０²μｍ²以上４×１０⁴μｍ²以下の範囲であり、
電極部の表面抵抗が１０Ω／ｃｍ²以下である構成を有
する。

【００１４】前記本発明の一体化複合電極においては、
最近接の電極間距離が、１０μｍ以上１０００μｍ以下
であることが好ましい。また、前記本発明の一体化複合
電極においては、リード線をカバーする絶縁層が、各電
極上に孔を有し、かつリード線の外部回路との接点近傍
を除いて前記絶縁基盤のほぼ全面に設けられた絶縁層で
あることが好ましい。

【００１５】また、前記本発明の一体化複合電極におい
ては、複数個の電極中心部が、８×８の格子上の各交点
に位置することが好ましい。

【００１６】

【作用】本発明の一体化複合電極は、絶縁基盤上に、最
近接の電極間距離が相等しい複数個の電極を備え、前記
電極からリード線を略放射状に配設した配線部と、前記
リード線をカバーする絶縁層とを設け、かつ電極面積が
３×１０²μｍ²以上４×１０⁴μｍ²以下の範囲であ
り、電極部の表面抵抗が１０Ω／ｃｍ²以下であるの
で、本発明の一体化複合電極上に培養した神経細胞に信
号を与え、同時に細胞間の信号の伝達を計測する際に、
最近接の電極間距離を測定対象の神経細胞（すなわち細
胞体と樹状突起と軸索突起）の長さとほぼ等しく調整
し、しかもこの電極を等間隔で並ばせることにより、一
細胞体が電極上に配置し、この細胞体から伸びた細胞突
起を介した細胞体が、隣合う電極上に位置する確率が高
くなる。したがって、隣合う細胞体間の信号の伝達を検
知できる。

【００１７】しかも、電極から伸ばしたリード線を略放
射状に配置したので、例えばリード線を平行に配置した
場合に比べて、リード線間の容量成分（キャパシタン
ス）が少なくなり、電気信号であるパルス信号波形の崩
れを小さくでき、回路の時定数が小さくなるため、早い
パルス信号に対する応答性が向上し、神経細胞活動の早
い成分に対する追従性が向上する。

【００１８】さらに、電極面積を３×１０²μｍ²以上
４×１０⁴μｍ²以下の範囲で調整することにより、数
時間以上の長時間にわたり細胞に電気刺激を与え、かつ
細胞の電気的活動を測定することができる。

【００１９】また、電極部の表面抵抗が１０Ω／ｃｍ²
以下であるため、ある電極で神経細胞に長期に刺激電流
を印加し、他の電極で刺激電流に応じた神経細胞の電気
的活動（電位変化）を記録する際に、刺激電極表面の分
極が起こり難いため、刺激電流が電位記録波形に及ぼす
影響（すなわちアーチファクト）が小さくなる。特に、
長期に刺激電流を印加した後でもアーチファクトが小さ
く、かつ形態の変化が無いため、長期刺激前後での神経
細胞の電気的活動を比較することができる。

【００２０】また、前記本発明の一体化複合電極におい
て、最近接の電極間距離が、１０μｍ以上１０００μｍ
以下である好ましい態様とすることにより、一般的に神
経細胞の神経突起の長さがこの範囲内であるので、細胞
体が電極上に位置し、かつ神経突起を介して結合する可
能性が高く、神経細胞の測定に好都合な電極間距離とな
る。

【００２１】また、前記本発明の一体化複合電極におい
て、リード線をカバーする絶縁層が、各電極上に孔を有
し、かつリード線の外部回路との接点部近傍を除いて前
記絶縁層基盤のほぼ全面に設けられた絶縁層である好ま
しい態様とすることにより、絶縁層をリード線上のみに
選択的に設ける場合に比べ、感光性樹脂からなる絶縁性
材料を使用して、ほぼ全面にこの樹脂を塗布し、フォト
エッチング手法により、各電極上の絶縁層を除去して電
極が露出するように孔を開けるなどのフォトエッチング
で容易に必要な絶縁層が形成でき、生産を容易にするこ
とができるし、絶縁不良の確率を小さくできるので好ま
しい。

【００２２】さらにまた、前記本発明の一体化複合電極
においては、複数個の電極中心部が、８×８の格子上の
各交点に位置することにより、前記本発明の電極からリ
ード線を略放射状に配設できる最高の電極数とすること
ができるので好ましい。

【００２３】

【実施例】本発明に供される絶縁基盤材料としては、細
胞培養後顕微鏡観察する必要があるため透明な基盤が好
ましく、石英ガラス、鉛ガラス、ホウ珪酸ガラス等のガ
ラス、もしくは石英等の無機物質、または、ポリメタク
リル酸メチルまたはその共重合体、ポリスチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリエステル、ポリプロピレン、尿素樹
脂、メラミン樹脂などの透明性を有する有機物質等が挙
げられるが、機械的強度と透明性を加味すると無機物質
が好ましい。

【００２４】本発明に供される電極材料としては、例え
ば酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫、Ｃｒ、Ａｕ、
Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ等が使用可能である。特に、ＩＴＯも
しくは酸化錫を用いると、電極は僅かに黄味を帯びた透
明なものとなり、神経細胞の顕微鏡下での視認性がよ
く、実験操作上有利であるが、とりわけＩＴＯが良導伝
性であるため望ましい。

【００２５】リード線材料にも同様の材料が適用でき、
やはり電極材料と同様の理由でＩＴＯが好ましい。特に
限定するものではないが、通常これらの電極やリード線
の厚みは、約５００〜５０００オングストローム程度で
あり、通常これらの材料を絶縁基盤上に蒸着し、フォト
レジストを用いてエッチングにより所望のパターンに形
成できる。

【００２６】また、本発明に供されるリード線を絶縁す
るための絶縁層材料としては、例えばポリイミド（Ｐ
Ｉ）樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、ポリエス
テル樹脂、またはポリアミド樹脂等の透明な樹脂が挙げ
られる。

【００２７】これらの樹脂は、リード線上に通常の手法
によって塗布して絶縁層が構成される。なお、絶縁層材
料が光重合性等の感光性樹脂であると、前述したように
電極を露出させるために電極上の絶縁層部分に孔を開け
るなどのパターン形成が可能となるため好ましい。

【００２８】特に、絶縁層材料がＰＩであり、培養する
細胞が神経細胞である場合には、良好な生育を示すため
望ましい。さらにＰＩの中でも、ネガティブフォトセン
シティブポリイミド（ＮＰＩ）が、配線部のパターン形
成と同様に、略全面にネガティブフォトセンシティブポ
リイミドを塗布した後フォトエッチングプロセスを用い
て電極状に孔を形成できるため好ましい。

【００２９】また、絶縁層の厚みは絶縁性が付与できる
程度であればよく、特に限定するものではないが、通常
０．１〜１０μｍが好ましく、１〜５μｍがさらに好ま
しい。

【００３０】本発明の一体化複合電極を用いて、直接細
胞を培養して細胞の電気活動を計測記録した。培養条件
もしくは細胞の種類によって、細胞体の大きさもしくは
樹状突起や軸索などの細胞突起の長さが異なるが、一体
化複合電極の最近接の電極間距離は、１０〜１０００μ
ｍが好ましい。電極間距離が１０μｍ未満であると、互
いに近接し過ぎるため細胞体が細胞突起を介して相隣合
う確率が減り、またリード線の配線も困難となる。ま
た、１０００μｍを越えると、リード線の配線はしやす
いが、細胞突起が１０００μｍ程度も伸びることは稀な
ため、細胞体が電極上に位置する確率が減る。一般の条
件でも、培養した細胞の細胞突起の長さは、哺乳動物の
中枢神経細胞の場合、平均２００〜３００μｍ程度であ
るため、電極間距離は２００〜３００μｍ程度が望まし
い。

【００３１】電極面積については、長期にわたり細胞に
電気刺激を印加する際の電極破壊を避けるため、培養液
との界面での抵抗を小さくする必要があるため、ある程
度以上の大きさが要求される。しかしながら、電極面積
が大きくなり培養液との界面での抵抗が小さくなると、
測定される細胞の電気的活動は小さくなり、Ｓ／Ｎ比が
低下する。すなわち、電流値Ｉが一定とすると、Ｉ＝Ｖ
／Ｒであるから、抵抗値Ｒが小さくなると測定される電
位Ｖの変化も小さくなる。つまり測定される細胞の電気
的活動が小さくなりＳ／Ｎ比が低下する。このため、電
極面積は慎重に調整される必要があり、円形状の電極の
場合、直径が２０μｍより大きく２００μｍ以下、特に
１００μｍ〜２００μｍが好ましい。

【００３２】また、電極部分の表面抵抗を１０Ω／ｃｍ
²以下にするため、ＩＴＯ上面に金属をコートした。コ
ート材料としては、Ａｇ，Ａｌ，Ｂｉ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｃ
ｒ，Ｐｔ，Ｃｏ等が使用可能であるが、神経細胞に対す
る毒性の低さを考慮すれば、Ａｕ，Ｐｔの使用が望まし
い。コートの厚みは、特に限定されるものではないが、
約５００オングストローム程度であり、通常これらの材
料を絶縁基盤上に蒸着し、フォトレジストを用いてエッ
チングにより所望のパターンに形成できる。

【００３３】さらに、本発明の前述した好ましい態様に
よれば、一体化複合電極の絶縁層中の孔は、一体化複合
電極上で培養した細胞体に電気刺激を与えると同時に、
隣合う細胞体から電気的活動を検知するため、電極を露
出する目的で形成し、電極中心部に位置する。

【００３４】また、電極から伸ばしたリード線を略放射
状に配設することにより、リード線間の容量成分がなく
なり、ノイズが減少し測定精度が向上する。また、本発
明の一体化複合電極の電極中心部が、同心円状もしくは
８×８以下の格子上の各交点に位置する構成であると、
リード線を放射状に配線でき、特に可能な限り多くの電
極を構成し、多点同時刺激・記録を行うという観点から
は、８×８の格子上の各交点に電極を設けることが望ま
しい。

【００３５】以下具体的実施例で、本発明の一体化複合
電極をさらに詳細に説明する。実施例１図１は絶縁基盤３上に電極１とリード線２を形成した本
実施例の一体化複合電極の絶縁層のない状態の配線部の
パターンを示した平面図である。図２は図１で示した部
材の上に形成された絶縁層のみの平面図の一部切り欠き
図である。図３は本実施例の一体化複合電極の一部の断
面図である。以下これらの図面を参照しながら説明す
る。

【００３６】まず、複合電極配線部の作製について述べ
る。一体化複合電極の絶縁基盤３は機械的強度の強い透
明な絶縁素材として、５０×５０×１ｍｍの硬質ガラス
（“ＩＷＡＫＩＣＯＤＥ７７４０ＧＬＡＳＳ”
［岩城硝子（株）製］以下同じ）を用いた。

【００３７】電極１およびリード線２の材料にＩＴＯを
用い、前記硬質ガラスの絶縁基盤３上の全面に約１００
０オングストローム厚に蒸着し、その後洗浄した。次
に、８×８の格子上の各交点（図２の５で示されたよう
な位置）に各電極１の中心部が位置し、各電極の最近接
の電極の中心間距離が等しく、しかもリード線２が放射
状に伸びた形状の電極１およびリード線２のパターンに
なるように、フォトレジストを用いて露光し、純水５
０、塩酸５０、硝酸１の体積比で混合した溶液中でＩＴ
Ｏをエッチングした後、フォトレジストを除去した。電
極１の直径は６０μｍ、リード線２の幅は３０μｍ、電
極中心間距離は３００μｍの配線部を形成した。

【００３８】ついで、絶縁層４としてネガティブフォト
センシティブポリイミド（以下ＮＰＩと略す）を、乾燥
後の厚みが１μｍとなるようにスピンコートし、図２に
示すように配線部の各電極の中心に１辺５０μｍの正方
形の孔５ができるように、絶縁層パターンを露光形成し
た。さらに、各電極の露出部分（すなわち１辺５０μｍ
の正方形の内部）に、膜厚５００オングストロームとな
るように金６を蒸着した。

【００３９】リード線２の電極１と反対方向の端部近傍
の部分の外部回路との接点は、金７およびニッケル８で
コートし、耐久性を向上させた。なお、本実施例では電
極１およびリード２の部分にＩＴＯ、絶縁層にＮＰＩ、
電極表面コート材に金を用いたが、用いる材料はこれら
に限定されないことは既に述べた。

【００４０】また、本発明の一体化複合電極を構成する
ためのプロセスは本実施例の方法に限定されない。実施例２次に、一体化複合電極上での神経細胞の培養について述
べる。

【００４１】実施例１のようにして構成した一体化複合
電極上で、神経細胞としてラット大脳視覚皮質を培養し
た。以下、培養法について詳細に述べる。（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（以下ＨＢＢ
Ｓと略す）に浸す。（ロ）氷冷ＨＢＢＳ中の脳から視覚皮質を切り出し、イ
ーグル最小必須培地（以下ＭＥＭと略す）液中に移す。（ハ）ＭＥＭ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沈管（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ＨＢＢＳ（以下ＣＭＦ−ＨＢＢＳと略す）で３回洗浄
した後、適量の同液中に分散する。（ホ）上記（ニ）の遠沈管中に、トリプシンのＣＭＦ−
ＨＢＢＳ溶液（０．２５重量％）を加え、全量を倍にす
る。緩やかに撹拌しながら、３７℃で１５分から２０分
間恒温状態に保ち酵素反応を行わせた。（ヘ）牛胎児血清（ＦＣＳ）１０vol.％を含むダルベッ
コ変更イーグル培地（ＤＭＥＭ）とＨａｍＦ−１２培地
を１対１の体積比で混合したＤＭＥＭ／Ｆ−１２混合培
地を、上記（ホ）を経た遠沈管中に加え、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）、細胞をほぐす。（ト）９８０６．６５ｍ／ｓｅｃ²（すなわち１０００
ｇ）で約５分間遠心分離を行う。遠心分離終了後、上清
を捨て、沈澱をＦＣＳ５vol.％を含むＤＭＥＭ／Ｆ−１
２混合培地に懸濁する。（チ）上記（ト）および（チ）をあと２回（計３回）繰
り返す。（リ）最終的に得られた沈澱を、５vol.％ＦＣＳを含む
ＤＭＥＭ／Ｆ−１２混合培地に懸濁し、懸濁液中の細胞
濃度を赤血球計数板を用いて計測する。同様の培地を用
いて細胞濃度を２〜４×１０⁶個／ｍｌになるように調
整する。（ヌ）一体化複合電極上に直径２５ｍｍ、高さ６ｍｍの
プラスティック製円筒を、複合電極の中心とプラスティ
ック円筒の中心を合わせて接着することにより構成した
細胞培養用ウェル中に、あらかじめ５vol.％ＦＣＳを含
むＤＭＥＭ／Ｆ−１２混合培地５００μｌを加え、ＣＯ
₂インキュベータ内（空気濃度９５vol.％、ＣＯ₂濃度
５vol.％、相対湿度９７％、温度３７℃）で暖めてお
く。（ル）上記（ヌ）のウェル中に、細胞濃度を調整した懸
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。（ヲ）上記（ル）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。交換培地はＦＣＳを含まないＤＭ
ＥＭ／Ｆ−１２混合培地を用いる。（ワ）以降、４〜５日毎に上記と同様の培地交換をおこ
なう。

【００４２】これら一連の操作により、一体化複合電極
上でラット大脳視覚皮質の神経細胞を培養することがで
きた。細胞は絶縁層（ＮＰＩ）上でも白金黒を析出させ
た電極上でも良好に生育した。したがって、適当な位置
にある電極を刺激電極または記録電極として用いれば、
神経細胞電気活動の同時多点計測が可能であった。

【００４３】また、本発明の一実施例の一体化複合電極
の適当な位置にある電極を通じて１００μＡの定電流刺
激を１Ｈｚの頻度で１週間にわたって与えた前後で、適
当な位置にある電極で神経細胞の電気的応答（電位変
化）を記録した例を図４および図５に示す。図４は刺激
前の神経細胞の電気的応答の記録、図５は刺激後の神経
細胞の電気的応答の記録を示す。

【００４４】さらに、図６および図７に電極表面を金で
コートしていない一体化複合電極を用いて、上記と同様
の条件で長期刺激を加えた前後での、神経細胞の電気的
応答を記録した例を示す。図６は刺激前の神経細胞の電
気的応答の記録、図７は刺激後の神経細胞の電気的応答
の記録を示す。

【００４５】図４から図７において、矢印は刺激電流印
加に伴い発生したアーチファクト、矢頭は神経細胞の電
気的活動により発生した電位変化を示す。図６から分か
るように、電極表面を金でコートしていない一体化複合
電極を用いた場合はアーチファクトの発生が大きいのに
対し、図４の本発明の一実施例の一体化複合電極を用い
た場合では、アーチファクトの発生が抑えられている。

【００４６】また、図７から分かるように、電極表面を
金でコートしていない一体化複合電極を用いた場合はア
ーチファクトの発生が刺激前より大きく、神経細胞の電
気的活動はアーチファクトに隠れ測定不可能となった。
それに対し、図５の本発明の一実施例の一体化複合電極
を用いた場合では、図４で示された場合と同様、アーチ
ファクトの発生が抑えられており、神経細胞の電気的活
動を十分に記録することができた。

【００４７】なお、神経細胞の培養法は本実施例以外に
も多くの変法があり、本実施例に限定されるものではな
い。

【００４８】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の一体化複合
電極は、神経細胞の培養が可能で、従来不可能または非
常に困難であった神経細胞電気活動の同時多点計測およ
び多細胞にわたる信号伝達の数時間以上の長期観察が実
現でき、また、応答性の優れた一体化複合電極を提供で
きる。

【００４９】また、最近接の電極間距離が、１０μｍ以
上１０００μｍ以下の範囲であることにより、各細胞体
が各電極上に位置し、かつ神経突起を介して結合する可
能性が高くでき、神経細胞の測定に好都合な一体化複合
電極とすることができる。

【００５０】また、リード線をカバーする絶縁層が、各
電極上に孔を有し、かつリード線の外部回路との接点近
傍を除いて前記絶縁基盤のほぼ全面に設けられた絶縁層
であることにより、感光性樹脂からなる絶縁材料を使用
して、ほぼ全面にこの樹脂を塗布し、フォトエッチング
手法により、容易に必要な絶縁層パターンが形成でき、
生産が容易で、絶縁不良の確率の小さい一体化複合電極
とすることができる。

【００５１】また、各電極部分の表面抵抗が低く、かつ
細胞毒性の低い物質でコートされているため、適当な電
極を用いて刺激電流を加え、他の適当な電極を用いて電
位変化を記録する際に、長期にわたり刺激を加えた後で
も電極の分極が少なく、安定した記録が可能な一体化複
合電極とすることができる。

【００５２】また、複数個の電極中心部が、８×８の格
子上の各交点に位置することにより、前記本発明の電極
からリード線を略放射状に配設できる最高の電極数とす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の絶縁基盤上に電極とリード
線を形成した本発明の一体化複合電極の絶縁層のない状
態のパターンを示した平面図である。

【図２】本発明の一体化複合電極の一実施例の絶縁層の
みの平面図の一部切り欠き図である。

【図３】本発明の一体化複合電極の一実施例の一部の断
面図である。

【図４】本発明の一体化複合電極の一実施例において、
適当な電極を用いて長期に刺激電流を印加する前に、他
の適当な電極を用いて記録した電位変化波形図である。

【図５】本発明の一体化複合電極の一実施例において、
適当な電極を用いて長期に刺激電流を印加した後に、他
の適当な電極を用いて記録した電位変化波形図である。

【図６】本発明の一体化複合電極の一実施例と電極表面
を金でコートしていない点だけが異なる一体化複合電極
を用いて、適当な電極を用いて長期に刺激電流を印加す
る前に、他の適当な電極を用いて記録した電位変化波形
図である。

【図７】本発明の一体化複合電極の一実施例と電極表面
を金でコートしていない点だけが異なる一体化複合電極
を用いて、適当な電極を用いて長期に刺激電流を印加す
る前に、他の適当な電極を用いて記録した電位変化波形
図である。

【符号の説明】

１電極２リード線３絶縁基盤４絶縁層５孔６金７金８ニッケル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｈ０１Ｂ 5/14 Ｚ 7638−4ＣＡ６１Ｂ 5/04 ３００Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基盤上に、最近接の電極間距離が相
等しい複数個の電極を備え、前記電極からリード線を略
放射状に配設した配線部と、前記リード線をカバーする
絶縁層とを設け、かつ電極面積が３×１０²μｍ²以上
４×１０⁴μｍ ²以下の範囲であり、電極部の表面抵抗
が１０Ω／ｃｍ²以下である一体化複合電極。
【請求項２】最近接の電極間距離が、１０μｍ以上１
０００μｍ以下の範囲である請求項１に記載の一体化複
合電極。
【請求項３】リード線をカバーする絶縁層が、各電極
上に孔を有し、かつリード線の外部回路との接点近傍を
除いて前記絶縁基盤のほぼ全面に設けられた絶縁層であ
る請求項１または２に記載の一体化複合電極。
【請求項４】複数個の電極中心部が、８×８の格子上
の各交点に位置する請求項１〜３のいずれかに記載の一
体化複合電極。