本发明专利技术公开了一种可控制神经细胞生长的图案并获得其电信号的检测神经细胞电信号的装置。它主要包括微电极阵列传感器和细胞生长室，微电极阵列传感器包括基底、设于基底上的大微电极和小微电极，细胞生长室固定在微电极阵列传感器的基底上，细胞生长室包括两个以上的敞口微室和对应的微通道，微电极阵列传感器上的大微电极对应地置于微室内，相邻的两个微室内的大微电极之间由对应的微通道连通，微电极阵列传感器上的小微电极对应地置于微通道内。本发明专利技术使得体外培养的神经细胞可按照微室和微通道的排列方式进行定向生长，可得到与生物体内神经细胞接近的神经电信号，或得到人们需要的连接方式的人工神经网络的电信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及检测神经细胞电信号的装置，特别涉及微电极阵列传感器检测 神经细胞电信号的装置。
技术介绍
神经电信号的分析是目前神经信息学的研究的主要内容之一。现在比较常用的装置是微电极阵列传感器(Micro-Electrode Array, MEA)。 MEA由嵌在基底 物质上的微电极组成。微电极主要由金属材料例如铂，金，钛氮化物和铟锡氧 化物等构成。微电极在基底物质(通常是玻璃)上排成阵列。微电极与用金或 透明的铟锡氧化物制成的导线相连，导线将微电极信号传送到外部的放大器， 或将外部施加的刺激传送到微电极。在MEA设备中，被试细胞或组织直接在电 极涂层物质上培养，可以允许测量到细胞外直接相邻的局部电变化，同时并行 记录多个细胞的电生理信号。基于体外MEA技术的神经生物学的研究有两个突 出优点， 一是可以同时记录和刺激不同位点，二是非侵入式不会损伤细胞。所 以MEA适用于在同一个培养样本上进行长时程记录，因而允许监视培养物对刺 激的响应的较长时间的演变。但是现有MEA技术存在一个固有的瓶颈无法使 细胞定向生长，在体外培养的神经细胞的突触连接是随机的，跟实际生物体中 突触的连接有很大不同，而且每一次体外培养，神经细胞的连接也是不同的。 而每个神经元发放的电信号与这个神经元和周围神经元的连接方式有很大关 系。现有的这种体外随机连接方式不仅让神经生理的实验无法具有精确的重复 性，而且无法得到神经细胞连接的拓扑结构与神经信号对应关系。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种可控制神经细胞生长的图案并获得 其电信号的检测神经细胞电信号的装置。为了克服现有技术中体外培养的神经细胞随机连接这个缺点，本专利技术检测 神经细胞电信号的装置通过在各微室之间设置连通的微通道，使得在MEA上培养的细胞可以按照特定的方式连接，通过MEA的微电极记录细胞的电信号，这样可检测到特定连接方式下的细胞的电信号，得到细胞电信号与其连接方式的 关系。微室与微通道的排列方式可以根据生物体中的神经细胞和神经突触的连 接方式设置，这样培养在该装置上的祌经细胞构成的网络将可以模拟实际生物 体内的神经网络，因此检测到的神经电信号与生物体内真实的神经电信号接近， 从而检测到的神经电信号会包含大量的生物学信息。微室与微通道的排列方式 也可以按照人们想创造的神经网络的连接方式设置，这样培养在本装置上的神经细胞就可以按照人们需要的连接方式连接，从而可以得到人工神经网络，MEA 的微电极可以将这个人工神经网络的电信号检测出来。 为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下本专利技术检测神经细胞电信号的装置主要包括微电极阵列传感器和细胞生长 室，所述微电极阵列传感器包括基底、设于所述基底上的大微电极和小微电极， 所述细胞生长室固定在微电极阵列传感器的基底上，所述细胞生长室包括两个 以上的敞口微室和对应的微通道，所述微电极阵列传感器上的大微电极对应地 置于所述微室内，相邻的两个微室内的大微电极之间由对应的微通道连通，所 述微电极阵列传感器上的小微电极对应地置于所述微通道内。进一步地，本专利技术所述微室沿宽度方向置有一个大微电极，在所述微室内 沿着微室的长度方向置有两个以上大微电极，所述相邻的两个微室之间沿长度 方向有两个以上微通道，所述各微通道的宽度为仅容纳一条神经突触。进一步地，本专利技术每个微室内仅置有一个大微电极，相邻的两个微室之间 有一个微通道，所述微通道的宽度为仅容纳一条神经突触。与现有技术相比，本专利技术的优点是(1)由于本专利技术设有微室和微通道， 使得体外培养的神经细胞在微室和微通道内，按照微室和微通道的排列方式进 行定向生长；(2)微室与微通道的排列方式可以根据生物体中的神经细胞和神经突触的连接方式设置，这样培养在该装置上的神经细胞构成的网络将可以模 拟实际生物体内的神经网络，通过微室与微通道内的微电极检测到神经电信号， 因此检测到的神经电信号与生物体内真实的神经电信号接近，从而检测到的神经电信号会包含大量的生物学信息。(3)微室与微通道的排列方式也可以按照 人们想创造的神经网络的连接方式设置，这样培养在本装置上的神经细胞就可 以按照人们需要的连接方式连接，从而可以得到人工神经网络，微电极可以将 这个人工神经网络的电信号检测出来。附图说明图1是本专利技术检测细胞电信号装置的第一种实施方式的结构示意图； 图2是图1的A-A剖视图3是本专利技术检测细胞电信号装置的第二种实施方式的结构示意图4是图3的A-A剖视图5刻有微通道图案的掩膜的结构示意图6是本专利技术在制作细胞生长室过程中光刻胶与掩膜覆盖于硅基底上时的 结构示意图7是本专利技术光刻胶微通道固定于硅基底上的结构示意图； 图8是本专利技术光刻胶微室与微通道位于硅基底上时的结构示意图； 图9是本专利技术PDMS浇注在光刻胶模具上的结构示意图； 图10是脱模PDMS腔壁的结构示意图； 图11是本专利技术微电极阵列传感器的结构示意图； 图12是图11的俯视图。 具体实施例方式图1和图2示出了本专利技术检测细胞电信号装置的第一种实施方式的结构。 该检测神经细胞电信号的装置包括微电极阵列传感器和细胞生长室。微电极阵 列传感器包括基底l，在基底1上设有大微电极和小微电极；细胞生长室固定在 基底1上。细胞生长室包括第一微室51、第二微室52、第三微室53和第一微 通道7、第二微通道6。其中，第一微室51、第二微室52和第三微室53的上方 均为敞口状。第一微室51、第二微室52和第三微室53平行排列。各微室之间 通过腔壁46隔离。微电极阵列传感器上的大微电极对应地置于微室内，具体地 说，可在第一微室51内沿着其长度方向a置有三个大微电极54，在第二微室 52内沿着其长度a的方向置有三个大微电极55，在第三微室53内沿着其长度a 的方向置有三个大微电极56。第一微室51内的大微电极和与第一微室51相邻 的第二微室52内的大微电极之间对应地通过三个第一微通道7连通，第二微室 52的大微电极和与第二微室52相邻的第三微室53的大微电极之间对应地通过 三个第二微通道6连通。图1只示出了分别在第一微室51和第二微室52内且 处于同一水平线上的大微电极之间由第一微通道7连通的结构形式。事实上， 本专利技术可以通过第一微通道7将第一微室51内的任一大微电极与第二微室52 内的任一大微电极连通，但各微通道之间不应交叉。同样，图1只示出了分别在第二微室52和第三微室53内且处于同一水平线上的大微电极之间由第二微 通道6连通的结构形式。而本专利技术也可以通过第二微通道6将第二微室52内的 任一大微电极与第三微室53内的任一大微电极连通，各微通道之间不交叉。微 电极阵列传感器上的小微电极对应地置于微通道内，在各第一微通道7和第二 微通道6内，沿着微通道长度c的方向，每个微通道内均可置有两个小微电极3。各第一微通道7和各第二微通道6的宽度d为仅够容纳一条神经突触。这 样做的目的是 一条神经突触上的电信号仅被一个微通道中的小微电极检测到， 一个微通道中的小微电极仅能检测到一条神经突触的电信号，从而使得微通道 中的小微电极检测到的电信号与神经突触形成一一对应关系。小微电极3的直径与所要检测的神经突触的直径相等或者略小于神经突触 直径，这是为了既使小微电极能构完全位于微通道中，又能检测到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种检测神经细胞电信号的装置，其特征是：它包括微电极阵列传感器和细胞生长室，所述微电极阵列传感器包括基底、设于所述基底上的大微电极和小微电极，所述细胞生长室固定在微电极阵列传感器的基底上，所述细胞生长室包括两个以上的敞口微室和对应的微通道，所述微电极阵列传感器上的大微电极对应地置于所述微室内，相邻的两个微室内的大微电极之间由对应的微通道连通，所述微电极阵列传感器上的小微电极对应地置于所述微通道内。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：叶学松，高天昀，王鹏，李一乔，刘军，刘峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]
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