JPH09211010A - 電気生理特性測定装置 - Google Patents

電気生理特性測定装置

Info

Publication number
JPH09211010A
JPH09211010A JP8020125A JP2012596A JPH09211010A JP H09211010 A JPH09211010 A JP H09211010A JP 8020125 A JP8020125 A JP 8020125A JP 2012596 A JP2012596 A JP 2012596A JP H09211010 A JPH09211010 A JP H09211010A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
sample
light
glass micropipette
electrophysiological
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.)
Pending
Application number
JP8020125A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshimasa Okuyama
佳正 奥山
Akihiko Watanabe
明彦 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK
Original Assignee
Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK
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 Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK filed Critical Bunshi Biophotonics Kenkyusho KK
Priority to JP8020125A priority Critical patent/JPH09211010A/ja
Publication of JPH09211010A publication Critical patent/JPH09211010A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構成で、高い位置分解能で顕微観察や
電気生理学特性測定が可能な電気生理特性測定装置を提
供する。 【構成】 試料900の広域像を観察する光学顕微鏡部
100と、先端に微小開口を有し、先端の微小開口から
エバネッセント光を出力するガラスマイクロピペット電
極200と、ガラスマイクロピペット電極200を走査
しながら、試料900の局所像を観察する走査型近接場
光学顕微鏡部300と、ガラスマイクロピペット電極2
00の先端を試料900の表面から200nm以内の距
離に設定する電極高さ設定部400と、電流をガラスマ
イクロピペット電極200を介して導出して記録するパ
ッチクランプ測定部500と、電気生理学的情報を収集
し、解析し、記録するとともに装置全体を制御する解析
制御部600とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、細胞などの電気生
理学的な測定や記録と近接場顕微観察とを同時に行う電
気生理特性測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】生細胞の特性の観察にあたって、従来か
らの光学顕微鏡による形態観察に加えて、電気生理学的
特性の観察が注目されている。
【0003】こうしたパッチクランプ法に代表される電
気生理特性測定記録法と光学的顕微観察法を融合した複
合顕微観察用の装置として、微分干渉顕微鏡の映像をビ
デオとそれに付随する画像強調装置を用いて観察記録す
るビデオ強化型微分干渉顕微鏡にレーザピンセットおよ
びパッチクランプ電流測定装置を組込んだマルチ計測顕
微鏡が提案されている(辰巳他、近接場光学研究グルー
プ第二回研究討論会予稿集 pp75−80、1994
年11月)。
【0004】このマルチ計測顕微鏡装置では、落射照明
光を集光して試料に照射する第1の対物レンズとして水
浸式で開口数の大きな対物レンズを用いることにより側
方からのパッチ電極の進入を可能とするとともに、Ar
−Krレーザ光源から出力された波長=643nmの光
を落射蛍光の光路に導入して、第1の対物レンズに試料
を挟んで対向して設置された開口数の大きな第2の対物
レンズで集光して試料に照射してレーザピンセット機能
を実行させる。
【0005】この装置では、通常のレンズ光学系を用い
た光学顕微鏡下で、パッチ電極を試料の近くまで接近さ
せた後、電極から与えるパルス電気信号に応じて発生す
る電気信号を電極で検出し、検出された電気信号の振幅
を指標にして、パッチ電極を試料表面に接触させる。こ
の後、パッチ電極内を陰圧にして、試料の膜を電極内に
引き込み、ギガオーム(GΩ)シールを形成させる。
【0006】こうして、この装置では、ビデオ強化型微
分干渉顕微鏡で細胞膜の光学的な映像を捉らえるととも
に、レーザピンセット機能のオン/オフ時における生体
膜電流の変化を観察する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】パッチクランプ法に代
表される電気生理特性測定と光学的顕微観察とを融合し
た複合観察では、精度良く限定された微小な領域からの
電気生理特性の情報を選択性を高くして取得することが
条件となる。
【0008】この条件に対して、従来のパッチクランプ
装置では、(i)検出される電気信号の振幅および光学
顕微鏡像を指標にして、パッチ電極をマイクロマニピュ
レータを操作して試料の膜に接近させるので、接触後に
は電気信号の振幅が変化しなくなり、また光学顕微鏡観
察からも電極先端の精密な視認が困難であることから、
電極の位置を進めすぎて試料を傷つけてしまう場合が多
い。
【0009】また、光学プローブとしてレーザーピンセ
ットを用いる従来の装置では、(ii)落射蛍光の光路に
レーザ光を導入し、開口数の大きな対物レンズで集光
し、試料に照射するレーザピンセットなので、光の作用
の及ぶ領域が照射光の光軸方向に限定できないという問
題点があった。
【0010】本発明は、上記を鑑みてなされたものであ
り、簡便かつ確実にGΩシールの形成が可能であり、高
い位置分解能で顕微観察や電気生理学特性測定が可能な
電気生理特性測定装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の電気生理特性
測定装置は、(a)試料の広域像を観察する光学顕微鏡
部と、(b)先端に微小開口を有し、外周部に光反射膜
および絶縁膜が形成されるとともに、内部空間に電極液
を収納し、後端の開口から前記微小開口の径より長い波
長の光が導入されると、前記微小開口からエバネッセン
ト光を出力するガラスマイクロピペット電極と、(c)
照射光を発生する光照射部を備え、ガラスマイクロピペ
ット電極を移動しながら、ガラスマイクロピペット電極
を介してエバネッセント光を試料に照射し、試料の局所
像を観察する走査型近接場光学顕微鏡部と、(d)ガラ
スマイクロピペット電極と試料との間の距離を200n
m以下に近接させる電極高さ設定手段と、(e)ガラス
マイクロピペット電極を通して電圧を印加して、その結
果生じた電流を検出するとともに、試料中の単一の生細
胞あるいは生体膜の微小な領域から生体膜を横切る電流
を電極液を介して導出して記録するパッチクランプ測定
部と、(f)走査型近接場光学顕微鏡部から得られた試
料の局所像と、走査型近接場光学顕微鏡部の光の照射位
置ごとにパッチクランプ測定部から得られた電気生理学
的情報とを収集し、記録し、解析するとともに、装置全
体を制御する解析制御部とを備えることを特徴とする。
【0012】ここで、パッチクランプ測定部は、(i)
ガラスマイクロピペット電極で検出された生体電気信号
である生体膜を横切る電流信号を入力し、電圧信号に変
換し、増幅して出力する前置増幅器と、(ii)解析制御
部からの指示により、シール抵抗の測定、膜電位固定、
または膜電流固定に関する指令信号を出力する電気信号
発生装置と、(iii)前置増幅器から出力された電圧信
号を入力し、増幅し、処理して解析制御部へ向けて出力
するとともに、電気信号発生装置から出力された指令信
号を入力し、演算処理して前置増幅器へ向けて出力する
主増幅器とを備えることを特徴としてもよい。
【0013】また、電極高さ設定手段には、シィアフォ
ースノンコンタクト原子間力顕微鏡で採用されている共
振位相検知法を好適に採用できる。
【0014】また、光学顕微鏡部では、コントラスト増
強が可能な、ホフマンモジュレーションシステム、位相
差顕微鏡、または微分干渉顕微鏡を好適に使用できる。
【0015】また、光照射部は、波長可変レーザを備え
ることとしてもよいし、また、(i)白色光源と、(i
i)白色光源から出力された白色光を分光出力する分光
器と、(iii)分光器から出力された光の全波長成分の
中から特定の波長の光を選択して出力する光選択器とを
備えることとしてもよい。
【0016】請求項1の電気生理特性測定装置では、ま
ず、光学顕微鏡部で試料の広域像を得る。こうして得ら
れる試料の広域像に基づいて、ガラスマイクロピペット
電極を形態観察の対象である細胞などの生体試料上の位
置に移動する。引き続き、ガラスマイクロピペット電極
の先端を試料表面の近接場領域である初期位置まで接近
させる。ガラスマイクロピペット電極の近接場領域への
移動にあたっては、ノンコンタクト走査型顕微鏡モード
またはシィアフォースノンコンタクト走査型顕微鏡モー
ドなどの方式を好適に使用できる。
【0017】こうして、試料の近接場顕微観察による形
態観察にあたっての幾何学的準備が完了し、形態観察を
開始する。
【0018】まず、光照射部が発生した照射光を初期位
置に設定されたガラスマイクロピペット電極を介して照
射する。ここで、ガラスマイクロピペット電極を介して
試料に照射される照射光は非放射光であるエバネセント
光であり、結像のためのレンズなどを用いないので、レ
ンズの開口による回折の制限を受けず、位置分解能がガ
ラスマイクロピペット電極の先端の開口径のみで決定さ
れる。この結果、ガラスマイクロピペット電極の先端の
径を数100nmにし、ガラスマイクロピペット電極と
試料との間を近接場領域となる数100nm以下とすれ
ば、照射光の波長の数分の1〜数10分の1の分解能
で、試料の微細な形状や構造、あるいは微小領域におけ
る光学的な特性が観察できる。こうして観察される試料
の局所像は解析制御部に通知される。
【0019】解析制御部は、走査型近接場光学顕微鏡部
から通知された試料の局所像情報と、パッチクランプ測
定部から通知された電気生理学的特性情報を収集し、初
期位置情報とともに格納する。
【0020】次に、解析制御部は、走査型近接場光学顕
微鏡部に走査を指示する。そして、走査位置ごとに、上
記と同様にして、試料の局所像情報を収集し、走査位置
情報とともに格納する。
【0021】走査にあたって、近接場領域内での走査を
確保するためには、コンスタントハイトモード制御、ノ
ンコンタクト走査型顕微鏡モード制御、またはシィアフ
ォースノンコンタクト走査型顕微鏡モード制御などの方
式を好適に使用できる。
【0022】走査、情報収集、および情報格納の完了
後、解析制御部は格納情報に基づいて、解析制御部は、
試料の走査領域全体の光学像情報を解析し、顕微観察像
を再構成して表示や記録などを行う。この結果、通常の
光学顕微鏡による形態観察に比べて、より高い空間分解
能で試料の形態の観察ができる。
【0023】また、照射光の波長を変化させて各波長ご
とに、上記と同様に、走査、情報収集、および情報格納
を行い、試料の走査領域全体の光学像情報を解析し、顕
微観察像を再構成して表示や記録などを行う。この結
果、照射光の波長に応じた多元的な試料の観察ができ
る。
【0024】次に、上記の顕微観察像に基づいて、ガラ
スマイクロピペット電極を近接場顕微鏡部の走査手段を
用いて電気生理測定点の上方に移動する。
【0025】次いで、電極高さ設定手段を用いて、ガラ
スマイクロピペット電極を試料表面に接近させる。ま
た、これと同時に、ガラスマイクロピペット電極を通し
て電圧を印加し、生じる電流をモニタする。
【0026】そして、電極高さ設定手段で200nm以
内に接近したと判断されたこと、および、モニタ電流が
充分小さくなったと判断されたことを条件として、接近
操作を止める。
【0027】この結果、試料の表面からの距離が200
nm以下であり、かつ、試料を傷つけない高さにガラス
マイクロピペット電極の先端が確実に設定される。
【0028】次に、電極内を陰圧にして、試料の膜を電
極内に引き込み、GΩシールを形成し、電極内部に電解
液を導入する。なお、ガラスマイクロピペット電極の外
周には絶縁膜が形成されているので、ギガオーム(G
Ω)シールが確実に形成される。
【0029】こうして、試料の電気生理学的観察にあた
っての幾何学的準備が完了する。そして、試料中の単一
の生細胞あるいは生体膜の微小な領域から生体膜を横切
る電流を電極液を介してパッチクランプ測定部で導出
し、電圧信号への変換や増幅などを施して解析制御部へ
通知する。解析制御部では、パッチクランプ測定部から
通知された電気生理学的情報を収集し、記録し、解析す
る。
【0030】また、光照射部が発生した照射光をガラス
マイクロピペット電極を介して照射すると、光の照射に
よって発生した試料内の電気生理学的変化に伴う生体膜
を横切る電流は、ガラスマイクロピペット電極から導出
されてパッチクランプ測定部で測定され、測定結果が解
析制御部に通知される。
【0031】解析制御部は、走査型近接場光学顕微鏡部
から通知された試料の局所像情報に加えて、パッチクラ
ンプ測定部から通知された電気生理学的特性情報を収集
し、電気生理測定点情報とともに格納する。
【0032】また、照射光の波長を変化させて各波長ご
とに、情報収集、および情報格納を行い、試料の光照射
位置に応じた電気生理学的特性情報を解析し、顕微観察
像と生体電気反応とを対応させて再構成して表示や記録
などを行う。この結果、照射光の波長に応じた多元的な
試料の観察ができる。
【0033】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の光学プローブ顕微鏡装置の実施の形態を説明する。な
お、図面の説明にあたって同一の要素には同一の符号を
付し、重複する説明を省略する。
【0034】図1は、本発明の電気生理特性測定装置の
全体構成図である。この装置は、近接場顕微鏡機能によ
り高い位置分解能で試料の光学像を得るとともに、パッ
チクランプ測定機能により光刺激による電気生理学的特
性の変化を測定する装置である。
【0035】図1に示すように、この装置は、(a)試
料900の広域像を観察する光学顕微鏡部100と、
(b)先端に微小開口を有し、外周部に光反射膜および
絶縁膜が形成されるとともに、内部空間に電極液を収納
し、後端の開口から微小開口の径より長い波長の光が導
入されると、微小開口からエバネッセント光を出力する
ガラスマイクロピペット電極200と、(c)照射光を
発生する波長可変光照射部310を備え、ガラスマイク
ロピペット電極200を移動しながら、ガラスマイクロ
ピペット電極200を介してエバネッセント光を試料9
00に照射し、試料900の局所像を観察する走査型近
接場光学顕微鏡部300と、(d)ガラスマイクロピペ
ット電極200と試料900との間の距離を200nm
以下に近接させる電極高さ設定部400と、(e)ガラ
スマイクロピペット電極200を通して電圧を印加し
て、その結果生じた電流を検出するとともに、試料中の
単一の生細胞あるいは生体膜の微小な領域から生体膜を
横切る電流を電極液を介して導出して記録するパッチク
ランプ測定部500と、(f)走査型近接場光学顕微鏡
部200から得られた試料900の局所像と、走査型近
接場光学顕微鏡部300の光の照射ごとにパッチクラン
プ測定部500から得られた電気生理学的情報とを収集
し、記録し、解析するとともに、装置全体を制御する解
析制御部600とを備える。そして、収納器700に収
納された水浸状態の試料900を観察する。
【0036】光学顕微鏡部100では、ホフマンコンデ
ンサ、位相差顕微鏡、または微分干渉顕微鏡を好適に使
用できる。
【0037】ガラスマイクロピペット電極200は、先
端部に数100nm程度の径の開口を有する。
【0038】走査型近接場光学顕微鏡部300は、
(i)波長可変光照射部310と、(ii)波長可変光照
射部310から出力された照射光がガラスマイクロピペ
ット電極200を介して試料900に照射されて発生す
る光学像を撮像する撮像部320と、(iii)ガラスマ
イクロピペット電極200位置を移動させる走査部33
0とを備える。
【0039】図2は、波長可変光照射部310の構成図
である。図2(a)は、波長可変光源を、解析制御部6
00から指示された波長の光を出力する波長可変レーザ
312で構成した場合を示し、また、図3(b)は、波
長可変光源を、(i)白色光源313と、(ii)白色光
源313から出力された白色光を分光出力する分光器3
14と、(iii)分光器314から出力された光の内か
ら解析制御部から指示された波長の光を選択して出力す
る可動スリット315とで構成した場合を示す。
【0040】撮像部320は、(i)試料からの光を集
める対物レンズ321と、(ii)対物レンズ321を介
した光を結像させる結像光学系322と、(iii)結像
面に受光面が設置された撮像器323とを備える。
【0041】電極高さ設定部400では、シィアフォー
スノンコンタクト原子間力顕微鏡で採用されている共振
位相検知法が採用さている。
【0042】パッチクランプ測定部500は、(i)ガ
ラスマイクロピペット電極で検出された生体電気信号で
ある生体膜を横切る電流信号を入力し、電圧信号に変換
し、増幅して出力する前置増幅器520と、(ii)解析
制御部600からの指示により、シール抵抗の測定、膜
電位固定、または膜電流固定に関する指令信号を出力す
る電気信号発生装置530と、(iii)前置増幅器52
0から出力された電圧信号を入力し、増幅し、処理して
解析制御部へ向けて出力するとともに、電気信号発生装
置から出力された指令信号を入力し、演算処理して前置
増幅器520へ向けて出力する主増幅器540とを備え
る。
【0043】本実施形態の電気生理特性測定装置では、
まず、光学顕微鏡部100で試料900の広域像を得
る。こうして得られる試料900の広域像に基づいて、
ガラスマイクロピペット電極200を形態観察の対象で
ある細胞などの生体試料900上の位置に移動する。引
き続き、ガラスマイクロピペット電極200の先端を試
料表面の近接場領域である初期位置まで接近させる。ガ
ラスマイクロピペット電極200の近接場領域への移動
にあたっては、ノンコンタクト走査型顕微鏡モードまた
はシィアフォースノンコンタクト走査型顕微鏡モードな
どの方式を好適に使用できる。
【0044】こうして、試料の近接場顕微観察による形
態観察にあたっての幾何学的準備が完了し、形態観察を
開始する(図3参照)。
【0045】まず、光照射部310が発生した照射光を
初期位置に設定されたガラスマイクロピペット電極20
0を介して照射する。ここで、ガラスマイクロピペット
電極200を介して試料に照射される照射光は非放射光
であるエバネセント光であり、結像のためのレンズなど
を用いないので、レンズの開口による回折の制限を受け
ず、位置分解能がガラスマイクロピペット電極200の
先端の開口径のみで決定される。この結果、ガラスマイ
クロピペット電極の先端の径を数100nm程度とし、
ガラスマイクロピペット電極と試料との間を近接場領域
となる数100nm以下とすれば、照射光の波長の数分
の1〜数10分の1の分解能で、試料900の微細な形
状や構造、あるいは微小領域における光学的な特性が撮
像部320で撮像され、観察できる。こうして観察され
る試料の局所像は解析制御部600に通知される。
【0046】解析制御部600は、走査型近接場光学顕
微鏡部200から通知された試料900の局所像情報を
収集し、初期位置情報とともに格納する。
【0047】次に、解析制御部600は、走査型近接場
光学顕微鏡部300に走査を指示する。そして、走査位
置ごとに、上記と同様にして、試料900の局所像情報
を収集し、走査位置情報とともに格納する。
【0048】走査にあたって、近接場領域内での走査を
確保するためには、コンスタントハイトモード制御、ノ
ンコンタクト走査型顕微鏡モード制御、またはシィアフ
ォースノンコンタクト走査型顕微鏡モード制御などの方
式を好適に使用できる。
【0049】走査、情報収集、および情報格納の完了
後、解析制御部600は格納情報に基づいて、解析制御
部600は、試料の走査領域全体の光学像情報を解析
し、顕微観察像を再構成して表示や記録などを行う。こ
の結果、通常の光学顕微鏡による形態観察に比べて、よ
り高い空間分解能で試料900の形態の観察ができる。
【0050】また、照射光の波長を変化させて各波長ご
とに、上記と同様に、走査、情報収集、および情報格納
を行い、試料900の走査領域全体の光学像情報を解析
し、顕微観察像を再構成して表示や記録などを行う。こ
の結果、照射光の波長に応じた多元的な試料の観察がで
きる。
【0051】次に、上記の顕微観察像に基づいて、ガラ
スマイクロピペット電極200を近接場顕微鏡部200
の走査手段を用いて電気生理測定点の上方に移動する。
【0052】次いで、電極高さ設定部400を用いて、
ガラスマイクロピペット電極200を試料表面に接近さ
せる。また、これと同時に、ガラスマイクロピペット電
極200を通して電圧を印加し、生じる電流をモニタす
る。
【0053】そして、電極高さ設定部で200nm以内
に接近したと判断されたこと、および、モニタ電流が充
分小さくなったと判断されたことを条件として、接近操
作を止める。
【0054】この結果、試料900の表面からの距離が
200nm以下であり、かつ、試料を傷つけない高さに
ガラスマイクロピペット電極200の先端が確実に設定
される(図4参照)。
【0055】次に、電極200内を陰圧にして、試料9
00の膜を電極内に引き込み、GΩシールを形成させる
(図5参照)。このとき、GΩシールの形成までの過程
を電気的にモニタするため、シール抵抗値の測定、膜電
位固定および膜電流固定するための指令パルスを主増幅
器540を介して前置増幅器520に出力するために、
解析制御部600の制御を受けたパルスジェネレータ5
30を用いる。なお、ガラスマイクロピペット電極20
0の外周には絶縁膜が形成されているので、ギガオーム
(GΩ)シールが確実に形成される。
【0056】こうして、試料900の電気生理学的観察
にあたっての幾何学的準備が完了する。そして、試料9
00中の単一の生細胞あるいは生体膜の微小な領域から
生体膜を横切る電流をマイクロピペット電極200から
導出してパッチクランプ測定部で測定し、測定結果が解
析制御部600へ通知される。なお、パッチ電極310
で導出された電流・電位は、前置増幅器520内の電流
電圧変換器により電圧信号に変換されるが、微小信号な
ので増幅、演算、電流雑音の低減などの処理を行う主増
幅器540を介して解析制御部600に通知される。
【0057】解析制御部600では、パッチクランプ測
定部500から通知された電気生理学的情報を収集し、
記録し、解析する。
【0058】また、光照射部310が発生した照射光を
ガラスマイクロピペット電極200を介して照射する
と、光の照射によって発生した試料内の電気生理学的変
化に伴う生体膜を横切る電流は、ガラスマイクロピペッ
ト電極200から導出されてパッチクランプ測定部で測
定され、測定結果が解析制御部600に通知される(図
6参照)。
【0059】解析制御部600は、走査型近接場光学顕
微鏡部200から通知された試料900の局所像情報に
加えて、パッチクランプ測定部500から通知された電
気生理学的特性情報を収集し、電気生理測定点情報、照
射光情報(照射光強度)とともに格納する。
【0060】また、照射光の波長を変化させて各波長ご
とに、情報収集、および情報格納を行い、試料900の
光照射位置に応じた電気生理学的特性情報を解析し、顕
微観察像と生体電気反応とを対応させて再構成して表示
や記録などを行う。この結果、照射光の波長に応じた多
元的な試料の観察ができる。
【0061】なお、本実施形態の装置を用いて、経時的
に情報収集することにより、照射光に対応して生じる試
料900の電気生理学的特性の変化を経時的に観察する
こともできる。
【0062】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り、本発明の電
気生理特性測定装置によれば、走査型近接場光学顕微鏡
部によって光学的顕微鏡観察をし、走査型近接場光学顕
微鏡機能に必須の微小開口のガラスマイクロピペット電
極による微小領域への光照射によって生じる電気生理学
的変化をこのガラスマイクロピペット電極を介してパッ
チクランプ測定部で測定し、双方の情報を解析制御部で
統合するので、簡易な構成で、高い位置分解能で試料の
光学的態様と、光刺激位置による電気生理学的態様の変
化を観察することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の電気生理特性測定装置
の構成図である。
【図2】波長可変光照射部の構成図である。
【図3】近接場顕微観察時の試料付近の幾何学的配置の
説明図である。
【図4】GΩシール形成直前の試料付近の幾何学的配置
の説明図である。
【図5】GΩシール形成後の試料付近の幾何学的配置の
説明図である。
【図6】電気生理特性測定時の試料付近の説明図であ
る。
【符号の説明】
100…光学顕微鏡部、200…ガラスマイクロピペッ
ト電極、300…走査型近接場光学顕微鏡部、310…
波長可変光照射部、311…波長可変レーザ、312…
白色光源、313…分光器、314…スリット、400
…電極高さ設定部、500…パッチクランプ測定部、5
10…マイクロマニピュレータ、520…前置増幅器、
530…パルスジェネレータ、540…主増幅器、60
0…解析制御部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 試料の広域像を観察する光学顕微鏡部
    と、 先端に微小開口を有し、外周部に光反射膜および絶縁膜
    が形成されるとともに、内部空間に電極液を収納し、後
    端の開口から前記微小開口の径より長い波長の光が導入
    されると、前記微小開口からエバネッセント光を出力す
    るガラスマイクロピペット電極と、 照射光を発生する光照射部を備え、前記ガラスマイクロ
    ピペット電極を移動しながら、前記ガラスマイクロピペ
    ット電極を介してエバネッセント光を試料に照射し、前
    記試料の局所像を観察する走査型近接場光学顕微鏡部
    と、 前記ガラスマイクロピペット電極と前記試料との間の距
    離を200nm以下に近接させる電極高さ設定手段と、 前記ガラスマイクロピペット電極を通して電圧を印加し
    て、その結果生じた電流を検出するとともに、前記試料
    中の単一の生細胞あるいは生体膜の微小な領域から生体
    膜を横切る電流を前記電極液を介して導出して記録する
    パッチクランプ測定部と、 前記走査型近接場光学顕微鏡部から得られた前記試料の
    局所像と、前記走査型近接場光学顕微鏡部の光の照射位
    置ごとに前記パッチクランプ測定部から得られた電気生
    理学的情報とを収集し、記録し、解析するとともに、装
    置全体を制御する解析制御部と、 を備えることを特徴とする電気生理特性測定装置。
  2. 【請求項2】 前記パッチクランプ測定部は、 前記ガラスマイクロピペット電極で検出された生体電気
    信号である前記生体膜を横切る電流信号を入力し、電圧
    信号に変換し、増幅して出力する前置増幅器と、 前記解析制御部からの指示により、シール抵抗の測定、
    膜電位固定、または膜電流固定に関する指令信号を出力
    する電気信号発生装置と、 前記前置増幅器から出力された電圧信号を入力し、増幅
    し、処理して前記解析制御部へ向けて出力するととも
    に、前記電気信号発生装置から出力された前記指令信号
    を入力し、演算処理して前記前置増幅器へ向けて出力す
    る主増幅器と、 を備えることを特徴とする請求項1記載の電気生理特性
    測定装置。
  3. 【請求項3】 前記電極高さ設定手段は共振位相検知法
    を用いる、ことを特徴とする請求項1記載の電気生理特
    性測定装置。
  4. 【請求項4】 前記光学顕微鏡部は、ホフマンモジュレ
    ーションシステム、位相差顕微鏡、および微分干渉顕微
    鏡のいずれか1つを備える、ことを特徴とする請求項1
    記載の電気生理特性測定装置。
  5. 【請求項5】 前記光照射部は波長可変レーザを備え
    る、ことを特徴とする請求項1記載の電気生理特性測定
    装置。
  6. 【請求項6】 前記光照射部は、 白色光源と、 前記白色光源から出力された白色光を分光出力する分光
    器と、 前記分光器から出力された光の全波長成分の中から特定
    の波長の光を選択して出力する光選択器と、 を備えることを特徴とする請求項1記載の電気生理特性
    測定装置。
JP8020125A 1996-02-06 1996-02-06 電気生理特性測定装置 Pending JPH09211010A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8020125A JPH09211010A (ja) 1996-02-06 1996-02-06 電気生理特性測定装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8020125A JPH09211010A (ja) 1996-02-06 1996-02-06 電気生理特性測定装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09211010A true JPH09211010A (ja) 1997-08-15

Family

ID=12018409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8020125A Pending JPH09211010A (ja) 1996-02-06 1996-02-06 電気生理特性測定装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09211010A (ja)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000028536A1 (en) * 1998-11-09 2000-05-18 Seiko Instruments Inc. Near-field optical head and production method thereof
EP0937962A3 (de) * 1998-02-18 2000-05-24 CREAVIS Gesellschaft für Technologie und Innovation mbH Verfahren und Vorrichtung für mikromechanische Untersuchungen der Adhäsion von Mikroteilchen an Oberflächen
WO2001071349A1 (en) * 2000-03-21 2001-09-27 Xention Discovery Limited Improved interface patch clamping
WO2002077627A3 (en) * 2001-03-22 2002-12-12 Imp College Innovations Ltd Patch-clamping and its use in analysing subcellular features
WO2003044512A1 (en) * 2001-11-19 2003-05-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Measurement device for measuring electric signal emitted by biological sample
WO2003096002A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Instrument and method for measuring action signal of biological sample
WO2003104788A1 (ja) * 2002-06-05 2003-12-18 松下電器産業株式会社 細胞外電位測定デバイスおよびその製造方法
ES2208082A1 (es) * 2002-05-29 2004-06-01 Jose Luis Bardasano Rubio Dispositivo para la medida del potencial de la accion transmembrana en preparaciones celulares bajo la accion de campos electromagneticos de frecuencia e intensidad variables.
US6929934B1 (en) 1999-04-19 2005-08-16 Imperial College Innovations, Ltd. Optical microscopy and its use in the study of cells
US6936462B1 (en) 1998-06-12 2005-08-30 Xention Discovery Limited High throughput screen
ES2265209A1 (es) * 2004-01-12 2007-02-01 Jose Luis Bardasano Rubio Dispositivo aplicador de campos electromagneticos a cultivos celulares.
US7384733B1 (en) 1998-12-05 2008-06-10 Xention Discovery Limited Interface patch clamping
US7462324B2 (en) 1997-08-07 2008-12-09 Panasonic Corporation Measurement device and method for measuring electric signal from biological sample
US8202439B2 (en) 2002-06-05 2012-06-19 Panasonic Corporation Diaphragm and device for measuring cellular potential using the same, manufacturing method of the diaphragm
JP2020128995A (ja) * 2015-08-10 2020-08-27 エッセンリックス コーポレーション ステップが簡略化され、試料が少なく、スピードアップし、使いやすい、生化学的/化学的なアッセイ装置及び方法
CN114002131A (zh) * 2021-09-30 2022-02-01 中国科学院深圳先进技术研究院 细胞电化学与电生理联合检测装置及检测方法
US12011720B2 (en) 2018-04-20 2024-06-18 Q-Linea Ab Analysis instrument

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7462324B2 (en) 1997-08-07 2008-12-09 Panasonic Corporation Measurement device and method for measuring electric signal from biological sample
EP0937962A3 (de) * 1998-02-18 2000-05-24 CREAVIS Gesellschaft für Technologie und Innovation mbH Verfahren und Vorrichtung für mikromechanische Untersuchungen der Adhäsion von Mikroteilchen an Oberflächen
US6936462B1 (en) 1998-06-12 2005-08-30 Xention Discovery Limited High throughput screen
US10006902B2 (en) 1998-06-12 2018-06-26 Sophion Bioscience A/S High throughput screen
WO2000028536A1 (en) * 1998-11-09 2000-05-18 Seiko Instruments Inc. Near-field optical head and production method thereof
US7384733B1 (en) 1998-12-05 2008-06-10 Xention Discovery Limited Interface patch clamping
US6929934B1 (en) 1999-04-19 2005-08-16 Imperial College Innovations, Ltd. Optical microscopy and its use in the study of cells
WO2001071349A1 (en) * 2000-03-21 2001-09-27 Xention Discovery Limited Improved interface patch clamping
US7057171B2 (en) 2001-03-22 2006-06-06 Imperial College Innovations Limited Patch-clamping and its use in analyzing subcellular features
WO2002077627A3 (en) * 2001-03-22 2002-12-12 Imp College Innovations Ltd Patch-clamping and its use in analysing subcellular features
WO2003044512A1 (en) * 2001-11-19 2003-05-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Measurement device for measuring electric signal emitted by biological sample
WO2003096002A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Instrument and method for measuring action signal of biological sample
US7594984B2 (en) 2002-05-13 2009-09-29 Panasonic Corporation Apparatus and method for measuring activity signals of biological samples
US7172860B2 (en) 2002-05-13 2007-02-06 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus and method for measuring activity signals of biological samples
ES2208082A1 (es) * 2002-05-29 2004-06-01 Jose Luis Bardasano Rubio Dispositivo para la medida del potencial de la accion transmembrana en preparaciones celulares bajo la accion de campos electromagneticos de frecuencia e intensidad variables.
WO2003104788A1 (ja) * 2002-06-05 2003-12-18 松下電器産業株式会社 細胞外電位測定デバイスおよびその製造方法
CN100487456C (zh) 2002-06-05 2009-05-13 松下电器产业株式会社 细胞外电位测量装置及其制造方法
US7501278B2 (en) 2002-06-05 2009-03-10 Panasonic Corporation Extracellular potential measuring device and method for fabricating the same
US8202439B2 (en) 2002-06-05 2012-06-19 Panasonic Corporation Diaphragm and device for measuring cellular potential using the same, manufacturing method of the diaphragm
US8232084B2 (en) 2002-06-05 2012-07-31 Panasonic Corporation Device for measuring extracellular potential and method of manufacturing device
ES2265209A1 (es) * 2004-01-12 2007-02-01 Jose Luis Bardasano Rubio Dispositivo aplicador de campos electromagneticos a cultivos celulares.
JP2020128995A (ja) * 2015-08-10 2020-08-27 エッセンリックス コーポレーション ステップが簡略化され、試料が少なく、スピードアップし、使いやすい、生化学的/化学的なアッセイ装置及び方法
US12011720B2 (en) 2018-04-20 2024-06-18 Q-Linea Ab Analysis instrument
CN114002131A (zh) * 2021-09-30 2022-02-01 中国科学院深圳先进技术研究院 细胞电化学与电生理联合检测装置及检测方法
CN114002131B (zh) * 2021-09-30 2024-05-31 中国科学院深圳先进技术研究院 细胞电化学与电生理联合检测装置及检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3992113B2 (ja) 空間的に分解された光学的測定
US6411835B1 (en) Spectral volume microprobe arrays
JP3923080B2 (ja) 光学的微細プローベ及び材料のスペクトル分析方法
JP6283104B2 (ja) 光学分析装置
US10595770B2 (en) Imaging platform based on nonlinear optical microscopy for rapid scanning large areas of tissue
CN108414442A (zh) 适用于近红外二区荧光活体成像的共聚焦显微系统
JP2009509684A (ja) 漸次的に解像度を増加させて1以上の生物学的サンプルの観察及び分析のための方法及びその方法のための装置
CN102488494B (zh) 全内反射式光声显微成像系统及方法
JP4827335B2 (ja) 走査型レーザ顕微鏡
JPWO2016063322A1 (ja) 光学分析装置及び生体分子解析装置
KR20100002742A (ko) 세포 또는 생체 조직의 라만 신호 영상화 방법 및 장치
US7129454B2 (en) Precision optical intracellular near field imaging/spectroscopy technology
JP2002148172A (ja) 近接場顕微鏡
TWI554740B (zh) 高速三維成像之光學系統
JP2017129735A (ja) レーザーマイクロダイセクター及びレーザーマイクロダイセクション方法
JPH09196936A (ja) 光学プローブ顕微鏡装置
US7041951B2 (en) Method and apparatus for investigating layers of tissues in living animals using a microscope
JP2004069428A (ja) 原子及び分子間力顕微鏡
CN109758098B (zh) 可变焦式腔体内窥镜探测装置及激光扫描腔体内窥镜
CN118817680A (zh) 一种三维随机扫描显微成像装置、方法及系统
CN212159566U (zh) 一种高光谱活体荧光分子成像系统
Cicchi et al. Multidimensional custom-made non-linear microscope: from ex-vivo to in-vivo imaging
CN209252831U (zh) 一种皮肤共聚焦三维成像系统
JPH02110346A (ja) 形態及び機能画像化装置
JP2008529091A (ja) 可変視野照射のための方法および装置