專利名稱：用于測量生物元素的電活性的裝置及其用途的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量一個或多個生物元素的電活性的裝置，尤其涉及可并行測量大量生物元素的電活性的裝置。
本發(fā)明還涉及該裝置的應用。
在以上和以下內(nèi)容中，術語“生物元素”要理解為所有天然或人造元素，它的至少一部分是由生物膜構成的，或者它可以再現(xiàn)生物膜的結構和/或功能特性。
于是，它可以是整個生物細胞、或者包括液胞、高爾基體、線粒體、內(nèi)質網(wǎng)、溶酶體、胞質體等的生物細胞的細胞器類型、可能具有胞質成分的生物膜斷片、人造脂質雙層體(如卵磷脂或磷脂酰甘油薄膜)、或者其它仿生膜，其中所述人造脂質雙層體設有一個或多個蛋白質孔隙。
生物細胞中出現(xiàn)的電信號的產(chǎn)生和傳送取決于用于構成原生質膜的厚度中的孔隙、并確保離子(Na+、Ca++、K+和Cl-)穿過這些膜的貫穿細胞膜的蛋白質，這些孔隙就叫“離子通道”。大多數(shù)離子通道都響應它們所在的膜的特定分裂而打開，該分裂或者與該膜的電位變化有關(于是將它們稱為電壓敏感或電壓相關通道)，或者和配位體與膜受體的結合有關(于是將它們稱為受體通道)。
目前已知的是，某些離子通道的機能障礙與很多病變有關，這些病變包括癲癇、肌強直、腦脊髓共濟失調、高血壓、心功能不全、心律失調(如室性四重心律失調綜合癥、Jervell與Lange-Nielsen綜合癥)、囊性纖維化、糖尿癥、以及某些腎功能失調(如Bartter氏和Gritelman氏綜合癥)、以及1型假性低醛甾酮癥(PHA-1)。同樣，在引起劇烈疼痛和慢性疼痛的疼痛訊息的產(chǎn)生和調節(jié)過程中，也會涉及到某些離子通道的出現(xiàn)。
于是本發(fā)明的裝置構成了一種藥學研究的備用工具，尤其是為了在細胞水平上更好地了解與離子通道機能障礙的失調有關的機理而進行研究的備選工具，以便識別已被認為在處理這些失調過程中很有效的藥物的作用位置和作用模式，由此研發(fā)出比這些已有的藥物更有活性和特效更強的新藥。
具體來說，本發(fā)明的裝置可用于研究以下藥學領域抗擊某些毒素或毒液(例如蝎毒)的解毒藥和藥物，中量或大量篩選出具有作為靶的離子通道、并因此具有治療價值的分子，或者篩選候選藥物以評價其效果和/或其毒性，本發(fā)明的裝置也可用于藥物警戒領域。
本發(fā)明還可用于診斷與離子通道功能障礙有關的病變。
另外，由于離子通道電活性的任何變化都反映了它們能檢測的分子的存在，從而受體通道型的離子通道可用作“通道傳感器”。因此，依照本發(fā)明的裝置可用于環(huán)境領域(例如用于檢測污染物)，還可用于要對其生產(chǎn)線和由該生產(chǎn)線產(chǎn)出的產(chǎn)品進行質量控制的工業(yè)中，這些工業(yè)如農(nóng)副產(chǎn)品、制藥和化妝品工業(yè)，另外還可用于把毒性學分析作為標準操作的其它部門。
依照本發(fā)明的裝置還可用于許多其它目的，例如用于檢測保留了細胞膜完整性的活細胞，或者相反用于檢測細胞膜失去了完整性的死細胞，用于檢測細胞因胞吐作用而釋放出的物質，檢測由于細胞與另一細胞或者泡囊融合而導致的膜電容變化，用于刺激細胞，用于研究細胞網(wǎng)絡、組織或共培養(yǎng)的細胞內(nèi)活性，用于研究細胞對施加給其它細胞的電刺激的響應，或者甚至為了提供“機械式”傳感器而對機械敏感的離子通道進行研究。
背景技術：
1981年，Neher和Sakmann研發(fā)出用于研究離子通道的技術，該技術在今天也是最有效的，即“膜片鉗”技術(Hamill等人，PflugersArch.，1981，39185-100)[1]。該技術可以檢查(“夾鉗”)原生質膜斷片(“膜片”)或整個細胞內(nèi)的貫穿細胞膜的電位差，由此直接獲得通過該膜片或該細胞的離子通道的離子通量。
實踐中，該技術是將玻璃微量吸管施加到細胞的原生質膜上，通過微量吸管的抽吸在該微量吸管端部和與該微量吸管相結合的膜片(“細胞結合”結構)之間產(chǎn)生數(shù)量級為1千兆歐姆(一般稱為“千兆密封”)的高阻力密封，可連續(xù)進行抽吸，直到在該膜片上產(chǎn)生孔(“完整細胞”結構)。然后通過機械切除(“里-外”或“外-外”結構)將該膜片與細胞的其余部分分開。
然后通過向膜片或細胞施加恒定電壓并記錄該電壓的變化，以測量由于細胞結合結構或切除結構中被單獨分出的膜片上、或全細胞結構中整個細胞膜上的離子通道的狀態(tài)變化(打開或閉合)所導致的電活性。
盡管毫無疑義的是，膜片鉗技術因其靈敏性而在了解離子通道過程中取得了很大進展，它為制藥工業(yè)提供了一種用于篩選出可對離子通道起作用的分子的工具，但事實證明該技術并非讓人徹底滿意。
這是因為，首先，它具有以下缺陷它對電噪聲和來自周圍介質的振動非常敏感，因此需要一個被設計成能抵消該噪聲和振動的干擾作用的、相對結實的基礎結構(抗振工作臺、法拉第籠等)。
此外，這是一種完全人工的方法，尤其是因為每次測量前都必需通過拉制和加工毛細管來準備該方法要用的玻璃微量吸管(這需要有訓練有素的實驗員)，特別是，由于形成千兆密封所需的抽吸要用吸管嘴來實施，故而這些微量吸管要被適當定位以獲得千兆密封，所以該方法實施起來相當麻煩。
再有，每個時間單位能檢測的樣本數(shù)很少，失效百分比很高。已表明，實施膜片鉗技術的實驗員每天最多作二十次測量。
因此，要理解的是膜片鉗技術不能用于制藥研究所希望的中量或大量藥物篩選，或者用于需要以離子通道為傳感器的常規(guī)化驗。
Neher和Sakmann提出的膜片鉗技術的限定遭遇以下事實近年來，基因組研究和信息技術的進步已經(jīng)證實，離子通道的高度多樣性和高度復雜性已讓許多人試圖改進該技術。
具體而言，已探索出了兩種方法第一，旨在讓測量自動化，同時仍采用與原型技術(玻璃微量吸管)中的電極相同的電極；第二，旨在利用電子芯片進行測量。
于是，例如-NEUROSEARCH研發(fā)出一種自動細胞識別和測量裝置，用于在分隔的腔室中測量8個單獨的細胞。該裝置公開于WO-A-96/13721[2]中，它能高效地進行電活性測量。但是，由于要在固體表面上培養(yǎng)和“修補”細胞，它需要對細胞進行非常精確的選擇，并要使用吸液管定位系統(tǒng)，以形成能防止玻璃記錄電極破裂的高阻力密封。
-SOPHION BIOSCIENCES開發(fā)了一種標準基底，它能記錄生物膜內(nèi)的電現(xiàn)象。該基底公開于WO-A-01/25769[3]中，它有多個截面為方形的部位，這些部位里集成了電極。但是，事實證明，使用過程中，這些部位不適合與細胞形成高阻力密封。
-CENES介紹了一種新型的膜片鉗系統(tǒng)來測量完整細胞的電活性。該系統(tǒng)公開于WO-A-01/71349[4]中，它包括將細胞懸浮于液體介質中，在玻璃毛細管的氣/液界面處為它們提供電極。該系統(tǒng)具有能消除因周圍介質發(fā)出的振動所導致的問題以及不需要非常精確地定位電極的優(yōu)點。但是，它不能并行測量。
-最后一家公司在WO-A-00/66329[5]中也提出了一種多孔或有孔的基底，這些孔以池的方式布置，池的兩側有電極。細胞以細胞層的形式設置在該基底上，所以說它也不能測量各個細胞。
-CYTION在WO-A-99/31503[6]中公開了一種細胞定位裝置，它具有以下特征每個芯片僅包括一個一體化的測量部位，它沒有細胞約束結構。所以，它在細胞流散和若干細胞位于同一部位方面有較大風險。
-AXON目前正致力于裝置的設計改型，該裝置采用了Yale大學在其國際申請WO-A-01/59447[7]中提出的平面硅彈性體電極。初步試驗表明該裝置仍需要進行一些實質性改進。
-最后，WO-A-00/25121[8]中描述了這樣一種裝置它試圖將離子通道產(chǎn)生的離子運動轉化成能夠檢測和測量的交變電流。該裝置包括設有一個孔的基底，裝置使用前將離子通道或包括一個或多個離子通道的膜斷片結合到這個孔中，該裝置根本不適合測量整個生物元素(如細胞或細胞的細胞器)的電活性。
于是發(fā)明人提出的目的在于提供一種能利用膜片鉗技術測量生物元素、尤其是細胞的電活性的裝置，以便能在得益于該技術的優(yōu)點、尤其是靈敏度方面的優(yōu)點的同時，又不具備它的缺點，可利用該裝置以一定速率和可靠性同時測量細胞的電活性，這使得它尤其適合中量、大量篩選有潛在治療價值的物質，或者適合常規(guī)檢驗、特別是診斷或毒性檢驗。
發(fā)明人的目的還在于，提供一種在具備上述優(yōu)點的同時又在制造成本和操作成本方面令人滿意的裝置。
發(fā)明概述這些目的可通過本發(fā)明來實現(xiàn)，本發(fā)明提出了一種用于測量至少一個生物元素的電活性的裝置。
該裝置包括大體平的基底，它具有下表面和上表面，并至少有一個用于容納生物元素的通孔，所述孔由一組側壁來限定，該裝置的特征在于-它包括兩塊大致平的板，這兩塊板置于基底的上下表面任一側上，并與所述那組側壁一起限定成腔室，該腔室在使用該裝置時裝滿液體介質；-每塊板在其面對基底的表面上設有至少一個面對基底中的孔的電極；-每塊板還有至少一個通道，它們始于腔室內(nèi)部，將腔室與裝置外部連接起來；以及-腔室僅通過所述通道與裝置外部相連。
于是，對于希望測量電活性的每個生物元素而言，依照本發(fā)明的裝置包括-腔室，它被設計成在為該目的而設置的外罩內(nèi)裝滿了液體介質，生物元素將浸在所述液體介質中，如果所述生物元素是活的元素，所述液體介質用于確保電流傳導和生物元素的存活；-一對電極，它分布在兩塊板上，一塊板構成腔室的頂部，而另一塊板構成腔室的基座，所述電極面對生物元素的外罩，這些電極具有向所述生物元素施加電壓并記錄由于生物元素離子通道的狀態(tài)變化(開或閉)所導致的電壓變化的功能；以及-至少兩個通道，它們將腔室內(nèi)部與裝置外部連接起來，一個通道始于腔室底部，它通過在該腔室內(nèi)產(chǎn)生真空而在生物元素及其外罩之間形成高阻力密封，而另一通道始于腔室頂部，它用于將物質導入腔室和/或將這些物質從所述腔室中排出。
依照本發(fā)明的第一個有利布置方案，基底中的孔包括三個同軸部分，即上部、中間部和下部，上部和中間部構成了用于容納生物元素的杯子，而下部構成了用于容納足以通過抽吸作用在里面產(chǎn)生真空的一定體積液體介質的儲槽，其中所述真空適合在所述杯子和生物元素之間形成高阻力密封。
根據(jù)此處所用的，術語“高阻力密封”是指具有阻力至少一百兆歐、有利的是一千兆歐以上的密封。
優(yōu)選的是，用于容納生物元素的杯子(后面為了方便僅用“杯子”來表示)為漏斗形，其截頭圓錐部分對應于基底中的孔的上部，它用作生物元素的容器，其圓柱部分對應于該孔的中間部，用于在該元素和所述杯子之間形成高阻力密封。
考慮到生物元素的形狀和完整性，尤其當它們是生物細胞時，為了確保在下鄰儲槽中產(chǎn)生真空的過程中生物元素發(fā)生形變，或者保證細胞膜發(fā)生形變從而獲得高阻力密封，已證明杯子的這種形狀——漏斗形實際上非常適合約束生物元素。
依照本發(fā)明，用作生物元素容器的杯子的平截圓錐部分的尺寸優(yōu)選與該元素的尺寸相配，由此可以進一步改善它的約束力，并獲得高阻力密封。
于是，例如，當生物元素是常規(guī)尺寸(也就是說直徑在10到30微米左右)的細胞(淋巴細胞，CHO細胞，海拉細胞，HEK細胞，…)時，杯子的平截圓錐部分——它對應于基底中孔的上部——的最大直徑優(yōu)選在20到100微米之間，最小尺寸優(yōu)選在10到30微米之間，高度在10到50微米之間，而該杯子的圓柱部分——它對應于基底中孔的中間部——的直徑優(yōu)選在0.1到3微米之間，高度在100微米以下。
作為一個變型例，在生物元素是大型細胞(也就是說一個直徑測量值約為0.7到1mm的細胞)時，通常是用非洲蟾蜍卵母細胞的情況，杯子的平截圓錐部分的最大直徑優(yōu)選在500微米和1.5mm之間，最小直徑在200和600微米之間，高度在300微米和10mm之間，而該杯子的圓柱部分的直徑優(yōu)選在0.1和3微米之間，高度在100微米以下。
所有情況下，基底中的孔的下部優(yōu)選是圓柱形的，有利的是其直徑測量值為10到100微米，高度為300到700微米。
依照本發(fā)明的裝置的另一有利布置方案，基底由一種或多種可微加工的材料制成，微加工是一種非常適合形成尺寸范圍在十分之一微米到幾百微米的孔的技術。
優(yōu)選的是，基底以硅為基礎，它由兩塊硅片構成，這兩塊硅片位于它們要緊固到其上的中間膜的兩側，所述中間膜可由適合微加工技術的絕緣材料制成，或者在希望增強所述中間膜時，它由各表面涂覆了絕緣材料的硅片構成。絕緣材料可以是礦物材料，例如氧化物(例如SiO2)或者氮化物(例如Si3N4)，或者有機材料(例如聚酰亞胺)。
在該情況下，基底中孔的上部(即杯子的平截圓錐部分)由位于中間膜兩側的兩塊硅片之一中形成的通槽側壁限定，而基底中孔的下部(即儲槽)由在另一個所述硅片內(nèi)形成的通槽的側壁來限定。
基底中孔的上下部之間是孔的中間部(即杯子的圓柱部分)，在該裝置的最簡單實施例中，它由中間膜中形成的通槽的側壁來限定。
但是，基底中孔的中間部還可形成一種微量吸管，它伸到基底中孔的上部，并由對應于中間膜中形成的通槽的側壁的第一圓柱形側壁和從該第一圓柱形側壁伸向基底上表面的第二圓柱形側壁限定。該結構的尺寸最好是可精確控制的，這容易通過絕緣體上外延硅(SOI)技術來實現(xiàn)，第二圓柱形側壁的高度優(yōu)選在1到30微米之間，直徑在十分之幾微米到幾個微米之間。
顯而易見的是，前述材料之外的微加工材料也完全適用于制造基底，例如玻璃或塑料。
依照本發(fā)明的裝置的另一有利布置方案，基底的上表面覆有由可生物相容、柔軟(任選)的材料制成的薄膜，該薄膜設有至少一個通孔，該通孔與下鄰的基底中的孔的上部同軸，它們的幾何形狀也相同，但前者橫截面較大。
該布置方案在希望測量大型細胞的電活性時特別有用，它不僅能使得對該類型細胞的約束最佳，而且如果基底完全由硅之類的微加工材料制成，這還可以降低微加工材料制成的基底部分的厚度，由此與原來相比降低了基底的制造成本。
優(yōu)選的是，覆蓋基底上表面的薄膜中的孔是截頭圓錐體形的，其最大直徑在500微米和1.5mm之間，其最小直徑在200到600微米直徑，高度在300微米到1mm之間。
有利的是，該薄膜可通過模塑法來制造，這樣其制造成本降到足以在每次使用裝置時用新薄膜來代替，于是該薄膜由能夠進行模塑的材料制成，例如聚四氟乙烯(PTFE)型熱塑性體、或者硅彈性體如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
根據(jù)制成薄膜和基底的材料的性質，可通過結合或者壓力作用下的粘接劑作用將薄膜固定就位在基底上。
根據(jù)本發(fā)明，位于基底的上下表面兩側上的板可以相同或不同，它們優(yōu)選由絕緣材料制成，例如玻璃-環(huán)氧樹脂，而由這些板承載的電極優(yōu)選是平面電極。
所述平面電極具體而言可以是Ag/AgCl-接觸器，也可以采用由其它氧化還原對，例如Pt/PtCl-對構成的接觸器。
所有情況下，將電極設計成在完成了各裝置元件的組裝后再連接到供電電路和電量測量電路上。
根據(jù)本發(fā)明的又一有利布置方案，面對基底上表面設置的板有兩個通道，即用于將物質引入腔室的通道和將這些物質從腔室中排出的通道，而面對基底下表面設置的板只有一個通道，所述通道用于形成高阻力密封。
將用于引入和排出物質的通道設計成分別通過即時或永久方式與毛細管相連，所述毛細管分別與自動或手動液體輸送系統(tǒng)和自動或手動液體抽吸系統(tǒng)相連，這兩個系統(tǒng)能夠彼此相連，以便將所述物質再循環(huán)到腔室中。
將用于產(chǎn)生高阻力密封的通道設計成可通過即時或永久方式與毛細管相連，所述毛細管將它們與液體抽吸系統(tǒng)連接起來。
根據(jù)本發(fā)明，這些各種各樣的通道通過穿過它們所在的板的厚度將腔室與裝置外部連接起來。
作為一個變型例，它們還可通過以大致平行于該板的方式散布在它們所在的板內(nèi)、直到到達所述板的一邊，從而腔室與裝置外部連接起來。
根據(jù)依照本發(fā)明的裝置的優(yōu)選布置方案，基底中的孔、面對基底下表面設置的板的電極和通道是同軸的，該布置方式尤其使杯子與生物元素之間產(chǎn)生的高阻力密封最佳化，并使為測量生物元素的電活性而向生物元素施加的電壓、該電壓變化的記錄、以及由此獲得的測量質量最佳化。
根據(jù)依照本發(fā)明的裝置的另一優(yōu)選布置方案，后者包括用于密封腔室的裝置，該裝置還用于衰減電噪聲和從周圍介質發(fā)出的振動，為了方便起見，后面僅用術語“密封裝置”來表示。
該密封裝置優(yōu)選由第一墊片和第二墊片構成，所述第一墊片插在基底和面對該基底下表面設置的板之間，所述第二墊片可與或不與前一個墊片相同，它插在基底和面對該基底上表面設置的板之間，所述每個墊片都設有至少一個穿孔，穿孔被布置成環(huán)繞著板上與該板形成接觸的電極。
有利的是，制成這些墊片的材料除了不透液體之外，還是柔軟的、可略微壓縮的和能模塑的，因此墊片可通過模塑制成，由此一方面可以理想地使它們與基底結構相適配，另一方面又能以足夠低的成本來制造，這樣在每次使用裝置時都可以用新墊片來替換。該材料例如硅彈性體之類的彈性體，例如聚二甲基硅氧烷。
依照又一優(yōu)選布置方案，基底、位于該基底的上下表面兩側的板和密封裝置是以可拆卸方式組裝的模塊。
該情況下，有利的是依照本發(fā)明的裝置包括用于將這些模塊固定就位在組裝好的狀態(tài)的裝置。
這些固定裝置可以是緊固到基板的上下表面兩側的板上、并加以配合從而將這些板以可拆卸方式彼此固定在一起的裝置，例如鉸鏈、滑板或螺紋裝置。它們也可以是獨立于這些板、并適合安裝到由各模塊構成的疊層體的邊緣上的裝置。
模塊的組裝、尤其是基底中孔的軸、由位于基底上下表面兩側上的板承載的電極、以及密封裝置中穿孔的對齊可通過(尤其所述板上的)機械導向裝置(對齊銷、角槽等)、光學導向裝置(穿過穿孔的光纖)或者其它導向裝置來實現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明，該裝置優(yōu)選能并行測量若干種生物元素的電活性，該情況下-基底有多個均勻隔開的同樣的通孔；-位于該基底的上下表面兩側上的板是印刷電路板，它們每個都設有與基底所具有的通孔的數(shù)目一樣多的電極；-面對基底下表面設置的板至少具有與基底所具有的通孔的數(shù)目一樣多的通道；-面對基底上表面設置的板至少具有與基底所具有的通孔的數(shù)目一樣多的物質引入通道，至少與基底所具有的通孔的數(shù)目一樣多的物質排出通道；所述基底及其通孔、所述板、所述電極和所述通道按上述方式進行定義。
依照該裝置的一個優(yōu)選實施例，后者還包括兩個同樣的墊片，每個墊片都設有與基底所具有的通孔的數(shù)目一樣多的穿孔，這些墊片和這些穿孔按上述方式進行定義。
此外，依照該優(yōu)選實施例，該裝置還包括兩個同樣的夾子，它們安裝在由基底、位于該基底的上下表面兩側上的板以及墊片構成的疊層體的邊緣上。
該情況下，依照本發(fā)明的裝置盡管包括了七個元件，但它僅由五個不同模塊構成，這些模塊可根據(jù)意愿組裝和拆卸，其中基底對應于第一模塊，位于基底的上下表面兩側上的板分別對應于第二模塊和第三模塊，墊片對應于第四模塊的兩個例子，而夾子對應于第五模塊的兩個例子。
依照本發(fā)明的裝置有多個優(yōu)點。
這是因為，它能在根據(jù)膜片鉗技術的原理進行細胞電活性測量的同時，通過以下技術大大簡化了該技術的實施-首先，它消除了制備玻璃微量吸管和對這些微量吸管進行處理的操作和獲得千兆密封所需的嘴抽吸操作，并消除了使用顯微鏡和使用適合避免或在極小的限度上避免由于電噪聲和周圍介質發(fā)出的振動所產(chǎn)生的任何干擾的裝備的需要；以及-第二，它可實現(xiàn)這些電活性測量的全部或部分自動化，尤其是形成高阻力密封、將物質輸送到彼此獨立的腔室中、施加電壓并對該電壓變化進行記錄的全部或部分自動化，它能在計算機系統(tǒng)的控制下設置抽吸和物質輸送系統(tǒng)、供電和電量測量電路。
由此可見，對于本領域沒有任何經(jīng)驗的實驗室和用戶來說，依照本發(fā)明的裝置使得膜片鉗技術容易得到實施。另外還可以看出，該裝置能以令人非常滿意的效率水平進行電活性測量，同時又能保證這些測量的可靠性、尤其是再現(xiàn)性。
另外，就其能以細胞結合結構和完整細胞結構方式既可對多個同時處理的細胞進行電活性測量、也可對單個細胞進行電活性測量、并且在對若干個細胞實施并行測量時可針對不同細胞采用不同參數(shù)而言，這提供了很大的使用靈活性。因此，例如存活的介質，將測試或檢測的物質，該物質的濃度和電壓可以是對每個細胞彼此不同。
此外，除了完整細胞之外，它能接受生物細胞的細胞器，或者可能具有胞質成分或人造脂類雙層體的生物膜或其它仿生膜的斷片。
當依照本發(fā)明的裝置是模塊化系統(tǒng)時，由于該情況下各模塊可在一次又一次的測量過程中、或者一組測量又另一組測量的過程中更換，或者相反進行再利用，這進一步增強了該操作的靈活性。
最后，該裝置的制造非常便宜，尤其是在該裝置是模塊化系統(tǒng)的形式時，因為制造過程既不包括組裝操作，也不包括對組裝質量進行檢查的操作，所以制造成本更便宜。與之類似，該裝置的操作成本也非常有優(yōu)勢，在構成裝置的某些模塊僅打算用一次，或者因為某些模塊受損，而此時又要保留其它模塊的情況下，就可以更換這些模塊。
考慮到前述內(nèi)容，依照本發(fā)明的裝置能夠構成以下工作的備選工具-為治療目的篩查分子；-診斷與離子通道功能障礙有關的病變；-在環(huán)境領域、或者農(nóng)副產(chǎn)品、藥劑學或化妝品工業(yè)中檢測毒性物質；-檢測細胞膜完整性得以保留的活細胞，或者相反檢測失去了細胞膜完整性的死細胞；-檢測細胞因胞吐作用而分泌出的物質；-測量由于細胞與另一細胞或者與泡囊融合所導致的膜電容的變化；-例如為了研究、促進、甚至加速神經(jīng)元再生、新生或者可塑性而刺激細胞(如神經(jīng))；-研究細胞網(wǎng)絡、(器官型)組織或細胞共培養(yǎng)的細胞內(nèi)活性；-研究細胞A對施加給細胞B的電刺激的響應；或者甚至-為了提供“機械”傳感器而研究機械敏感的離子通道。
除了上述方案外，本發(fā)明還包括其它布置方案，這些方案通過與依照本發(fā)明的實施例相關的其余描述部分變得顯而易見，其通過參照附圖以說明方式而不是限制方式給出。
附圖的簡要說明

圖1是按照分解透視方式看到的依照本發(fā)明的裝置的示意性表示圖，這是為并行測量九個生物細胞的電活性而設計的實施例；圖2是按照圖1中以平面P的剖視方式看到的示意性表示圖；圖3到圖5是按照與圖2相同的方式看到的依照本發(fā)明的裝置的一部分的示意性表示圖，但它們是該裝置的三個可選擇性實施例；
圖6是按照剖視方式看到的用于依照本發(fā)明的裝置的結構中的一部分基底的示意性表示圖，它是適合測量大型細胞的電活性的基底的第一實施例；圖7和圖8是按照剖視方式看到的用于依照本發(fā)明的裝置的結構的一部分基底的示意性表示圖，它們是該基底的另外兩個實施例。
具體實施例方式
首先參照圖1和圖2，這兩幅圖以示意性方式示出了依照本發(fā)明的裝置10，該實施例被設計成可以并行測量九個生物細胞的電活性。
圖1是分解透視圖，其示出了裝置10在組裝前的各個部件，而圖2對應于圖1中平面P的截面，其示出了被組裝后的這些相同部件。
如圖1和圖2所示，裝置10大致呈正方形，它由七個部件構成，這七個部件按照可拆卸方式組裝，即-第一印刷電路板11，它構成了該裝置的基座；-大致平的基底12，它被設置在印刷電路板11的頂部，具有通過該基底中的通孔120來約束細胞18的作用；-第二印刷電路板13，它本身位于基底12的頂部，構成裝置10的蓋；該印刷電路板與印刷電路板11、基底12中的孔120一起限定出腔室19，腔室中心將放置希望測量電活性的細胞18，一個細胞一個腔室，因此這些腔室都要充滿細胞外介質或者可用作細胞外介質的介質；-兩個帶穿孔的墊片4和5，它們中的第一個插在印刷電路板11和基底12之間，第二個插在該基底和印刷電路板13之間，所述墊片用于確保裝置、尤其是腔室19之間的密封，并用于衰減電噪聲和周圍介質發(fā)出的振動；以及-兩個夾子6和7，它們的作用是按照裝配狀態(tài)將上述部件固定就位。
這七個部件對應于五個不同的模塊即，印刷電路板11對應于第一模塊或模塊A；基底12對應于第二模塊或模塊B；印刷電路板13對應于第三模塊或模塊C；墊片4和5對應于第四模塊或模塊D的兩個例子；而夾子6和7對應于第五模塊或模塊E的兩個例子。
如圖1和2所示，基底12或模塊B代表裝置10的中心，它有九個通孔120，這些通孔按三行三列分布。
通孔120有兩個作用，即一方面用于構成能約束希望測量電活性的細胞的微型杯子40，另一方面是當位于這些杯子下方的腔室19部分內(nèi)產(chǎn)生真空時，可在這些杯子和這些細胞之間形成阻力至少為一百兆歐、優(yōu)選至少一千兆的密封。
如圖2所示，按照這種方式，基底12分別由兩塊薄片121和123構成，它們設置在它們所固定的中間膜122的兩側上，這些薄片和這個膜按以下方式形成凹槽一方面，用于約束細胞18的杯子40的形狀為漏斗形，它的平截圓錐部分35由薄片121中形成的平截圓錐形通槽的側壁36來限定，而它的圓柱形部分25由中間膜122中形成的圓柱形通槽的側壁26來限定；以及另一方面，杯子40與下鄰的圓柱形儲槽60相通，儲槽60與杯子同軸，并由薄片123中形成的圓柱形通槽的側壁16來限定，它能容納通過抽吸作用在里面產(chǎn)生足以獲得高阻力密封所需的真空的一定體積的液體介質。
如圖2所示，圖2以非常簡略的方式示出了獲得高阻力密封之前的細胞(左側細胞)和獲得高阻力密封后的細胞(右側細胞)，杯子40的平截圓錐部分35用作細胞18的容器，而其圓柱部分25用于產(chǎn)生高阻力密封，后者實際上通過讓所述細胞的原生質膜變形、并利用內(nèi)陷作用將該原生質膜粘附到所述圓柱形部分的側壁26上來實現(xiàn)。
舉例說明杯子-杯子的平截圓錐部分35的最大直徑測量值為50微米，最小直徑為30微米，高度為10微米，并且-杯子的圓柱形部分25的直徑測量值為1.5微米，高度至少為1微米，以及-杯子座落在圓柱形儲槽60上方，該儲槽的直徑為50微米，高度為450微米，經(jīng)證實，這特別適合常規(guī)尺寸的細胞。
所以可以理解的是，基底12的薄片121和123優(yōu)選由易于微加工的材料制成，尤其是硅，中間膜122優(yōu)選由介電常數(shù)高、適合共同微加工(微技術)、并且可通過粘結接合到硅片上的材料制成。當薄片121和123由硅制成時，中間膜材料例如是二氧化硅(SiO2)或者氮化硅(Si3N4)。
印刷電路板11或模塊A與印刷電路板13或模塊C一起用于通過它們所浸浴的液體介質向細胞18施加電壓。印刷電路板11還用于記錄由于所述細胞離子通道的狀態(tài)(開或閉)變化所導致的電壓變化。
于是，印刷電路板11和13(由玻璃-環(huán)氧型傳統(tǒng)材料制成的絕緣支持件)每個都在面對基底12的表面上承載著九個電極觸頭110和130，這些電極觸頭被設置成能讓它們每個的軸與杯子的圓柱形部分的軸重合，并被設計成與供電和電量測量電路相連(該電路在圖1和2中未示出)。
于是，例如印刷電路板13的電極觸頭與恒定電位源(例如地)相連，而印刷電路板11的電極觸頭110既通過放大器與發(fā)電器相連，又與適合順序地采集由這些觸頭記錄下來的電壓變化的尋址電路相連。該尋址電路本身也可通過放大器與能夠測量電量變化的裝置如電壓表或安培表相連，它與印刷電路板13的電極觸頭130所連的同一恒定電位源相連。
用于供電和測量電量、并對采集的數(shù)據(jù)進行分析的電路操作優(yōu)選由與膜片鉗領域中已經(jīng)使用的計算機系統(tǒng)來控制。
還有九個流體微通道穿過印刷電路板11的厚度，這些微通道的直徑為幾百微米，其作用是通過抽吸在圓柱形儲槽60內(nèi)產(chǎn)生獲得高阻力密封所需的真空。于是，這些通道111穿過電極觸頭110，并被設計成在印刷電路板11的外表面上與毛細管(圖1和2中未示出)相連，毛細管本身又與一個或多個抽吸系統(tǒng)相連，例如現(xiàn)有的用于抽吸液體的那些系統(tǒng)(例如水泵)相連。
也有流體微通道穿過印刷電路板13的厚度，這些微通道的直徑為幾百微米，但這里有18根微通道，它們被分布成有九根通道131用于為腔室19導入物質，有九根通道132用于從所述腔室中除掉這些物質。這些通道131和132還用于讓這些物質再循環(huán)到腔室19中。
在依照圖1所示的本發(fā)明的裝置的實施例中，通道131和132位于電極觸頭130的兩側。與通道111相同的是，通道131和132被設計成與毛細管(圖1和2中未示出)相連，這些毛細管本身又與一個或多個液體輸送系統(tǒng)(微量注射器，微型泵等)以及一個或多個液體抽吸系統(tǒng)或一個或多個適合將物質再循環(huán)到腔室19中的系統(tǒng)相連。
在此同樣是這些輸送、抽吸或再循環(huán)系統(tǒng)的操作優(yōu)選由計算機系統(tǒng)控制。
如上所述，對應于模塊D的兩個例子的兩個墊片4和5中的第一墊片插在印刷電路板11和基底12之間，在第二墊片插在該基底和印刷電路板13之間，以便為裝置、尤其是腔室19之間形成密封，并用于衰減電噪聲和環(huán)境介質發(fā)出的振動。
為此，這些墊片分別設有圓形穿孔140和150，它們的直徑略大于杯子40的最大直徑和圓柱形儲槽60的直徑，它的軸與這些杯子和這些圓柱形儲槽的軸重合。
此外，這些墊片的厚度僅有幾微米厚，它們由不透液體的、可略微壓縮的、能變形的材料制成，這些材料優(yōu)選是硅樹脂彈性體之類的彈性體，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)。
另外，它們優(yōu)選通過模塑法制造，這樣一方面它們能非常好地與基底12的構造配合，另一方面它們的制造成本也足以低至在每次使用裝置10時可用新的墊片來替換。
對應于模塊E的兩個例子的夾子6和7具有當模塊A、B、C和D一旦完成裝配就將它們固定就位的作用。夾子的橫截面為U形，長度大致等于印刷電路板11和13的邊長，可在向由這些模塊構成的疊層體略微施壓后將這兩個夾子固定到該疊層體的邊緣上。
現(xiàn)在參照圖3到5，這些圖表示裝置10的一部分，它們是流體微通道131和132的布置方案的三個實施例，它們彼此都不同、并且也不同于圖1和2所示的實施例。
在圖3所示的實施例中，通道131和132都穿過電極觸頭130。
在圖4所示的實施例中，這兩個通道中只有一個通道(例如通道131)穿過電極觸頭130，通道132設置在該電極觸頭側面，而在圖5所示的實施例中，這兩個通道131和132都設置在側面，并位于所述電極觸頭的同一側。
圖6表示打算用于裝置10的構造的基底12的一部分，該實施例被設計成能測量大型細胞的電活性，也就是說可以測量直徑在0.7到1毫米左右的細胞。
在該實施例中，基底12的上表面覆有由可生物相容、柔軟(任選)的材料(如PDMS、樹脂或熱塑性塑料)制成的薄膜126，并且這些薄膜都設有通孔127，通孔與基底中的孔120同軸。薄膜通孔127的尺寸如此設置以使該情況下杯子包括兩個疊置的平截圓錐部分，即對應于薄片121中形成的凹槽35的第一部分和對應于薄膜126中的孔127的第二部分。
舉例說明杯子-杯子的第一平截圓錐部分的最大直徑測量值為500微米，最小直徑為300微米，高度為450微米，-杯子的第二平截圓錐部分的最大直徑測量值為1mm，最小直徑為600微米，高度為1mm，以及-杯子的圓柱形部分的直徑測量值為1.5微米，高度小于1微米，這樣的杯子能給出良好效果。
在此優(yōu)選的是薄膜126通過模塑法來制造，這樣它的制造成本可足以低至象墊片4和5那樣在每次使用裝置10時用新薄膜來替換。
圖7和8也表示打算用于裝置10的構造的基底12的一部分，但是，其中從中間膜122中形成的每個圓柱形凹槽25的側壁26上伸出了一個圓柱形側壁50，這樣該圓柱形側壁50與側壁26一起構成一種伸入基底孔120的上部35中的微型吸管。
在圖7所示的實施例中，中間膜122僅由一種材料制成，優(yōu)選由介電常數(shù)高的可微加工材料制成，而在圖8所示的實施例中，中間膜122通過硅片增強，于是該中間膜是由在所有表面都涂覆了一層介電常數(shù)高的材料層52的硅片51構成的。
在這兩種情況下，圓柱形側壁50都由與構成設置于中間膜122中的圓柱形凹槽25的側壁26的材料相同的材料構成。
舉例說明，當打算利用裝置10來測量常規(guī)尺寸的細胞的電活性時，基底12(如圖2所示)可以是以硅為基礎的，例如它可通過包括以下步驟的工藝來制造a)薄片123的制備-對第一硅片的兩面進行拋光，直到厚度約為450微米，-在硅片的兩個表面上淀積一層SiO2，-在兩SiO2層中的一個SiO2層的厚度方向上形成直徑大約為1.5微米的圓柱形孔，以及-在另一SiO2層和硅片的厚度方向上通過深化學刻蝕法形成直徑為50微米的圓柱形凹槽，同時設法保證這些凹槽的軸線與前述步驟中形成的孔的軸線重合；b)通過硅片結合法將這樣得到的硅片123固定到兩側預先經(jīng)過拋光的第二硅片上，該第二硅片將形成后面的薄片121；c)對該第二硅片進行拋光，直到厚度為10微米；d)在該第二表面上淀積一層SiO2或Si3N4；以及e)在Si3N4層和第二硅片的厚度方向上形成平截圓錐形凹槽。
當打算用裝置10測量大型細胞的電活性時，圖2和圖6所示的基底12可以是以硅為基礎的，例如可通過包括以下步驟的工藝來制造a)按照上面所述的方式制備硅片123；b)通過以下方式制備硅片121-對第二硅片的兩側進行拋光，直到厚度大約為450微米，-在該硅片的兩側淀積一層SiO2或Si3N4，-在兩SiO2或Si3N4層之一的厚度方向上形成直徑大約為500微米的圓柱形孔，以及-在該硅片的厚度方向上通過深化學刻蝕法形成始于這些孔的平截圓錐形凹槽；c)通過硅片結合法將這樣得到的硅片121固定到硅片123上，然后任選的是；d)將薄膜126簡單地壓到晶片121上實現(xiàn)結合或粘附。
裝置10的使用非常簡單。
實際上，在將模塊D沉積到模塊A上、然后將與打算測量電活性的細胞尺寸相配的模塊B裝配到模塊D上之后，為模塊B的杯子裝滿細胞外介質或可用作細胞外介質的介質，該介質必需能保證電流的傳導和細胞的存活。
借助液體微通道111吸出儲槽60中存在的空氣，以便讓細胞外介質流入這些儲槽。該操作重復進行，直到圓柱形儲槽60、杯子40已完全充滿了所述細胞外介質。
在測量直徑大約為0.7到1mm的大型細胞(如非洲蟾蜍卵細胞)的情況下，例如通過試管讓這些細胞沉積到杯子40中，一個杯子放一個細胞，再次通過流體微通道111對圓柱形儲槽60進行抽吸，以便在每個細胞與放置細胞的杯子之間形成高阻力密封，然后如果希望對完整細胞結構進行操作的話，可刺破這樣密封后的原生質膜斷片。
一旦為所有細胞實現(xiàn)了密封，就將模塊D覆到模塊B上，然后將模塊C覆到模塊D上，在向所得的模塊A、B、C和D的層疊體略微施壓后，安上模塊E。
在常規(guī)尺寸的細胞(如淋巴細胞或CHO細胞)的情況下，將細胞懸浮液(例如含106細胞/ml的懸浮液)分散到整個基底12上。通過流體微通道111對儲槽60進行抽吸，以便在每個細胞與放置該細胞的杯子之間形成高阻力密封，然后可刺破這樣密封后的原生質膜斷片。清洗基底12，以去掉未被密封的細胞。然后按前述方式閉合裝置。
接著，將裝置10與供電和電量測量電路相連，除了通過流體微通道131將要測試或檢測的物質導入腔室19中之外，按原有的膜片鉗技術精確測量細胞的電活性。
在完成了測試時，容易地將裝置10拆開以備再次使用。在斷開了供電和電量測量電路之后，所需的就是將模塊E拆下，以便將模塊A、B、C和D彼此分開。在適當清洗了模塊A、B和C之后，它們還可以再利用，而模塊D則要丟棄，下次使用所述裝置時再用新模塊代替。
本發(fā)明決不限于已經(jīng)描述的實施例。因此，例如，依照本發(fā)明的裝置能適用于并行測量大量細胞的電活性，例如1000個細胞或者更多細胞，該情況下要將基底12設計成可以容納這么多數(shù)量的細胞。
另外，依照本發(fā)明的裝置可連接或整合到其它分析系統(tǒng)(例如可檢測熒光或發(fā)光信號的系統(tǒng))之中。該情況下，印刷電路板13由透明材料制成。該連接或整合可將電活性與離子信號通知實時聯(lián)系起來，由此可同時獲得結構和功能上的響應，即動態(tài)響應。
參考文獻[1]HAMILL et al.Pflügers Arch.，1981，39185-100[2]WO-A-96/13721[3]WO-A-01/25769[4]WO-A-01/71349[5]WO-A-99/66329[6]WO-A-99/31503[7]WO-A-01/59447[8]WO-A-00/2512權利要求
1.一種用于測量至少一種生物元素的電活性的裝置(10)，它包括一個大致平的基底(12)，該基底具有下表面(1)和上表面(3)，并具有至少一個用于容納該生物元素(18)的通孔(120)，所述通孔由一組側壁(16，26，36)來限定，其特征在于-它包括兩個大致平的板(11，13)，這些板置于該基底的上下表面兩側，并與所述那組側壁一起限定出腔室(19)，所述腔室在使用裝置時充滿液體介質；-每塊板在其面對基底的表面上設有至少一個面對基底中的孔的電極(110，130)；-每塊板還有至少一個通道(111，131，132)，它們始于所述腔室內(nèi)部，并將所述腔室與裝置外部連接起來；以及-腔室僅通過所述通道與裝置外部連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)中的孔(120)包括上部(35)、中間部(25)和下部(15)，它們是同軸的，上部和中間部構成了用于容納生物元素(18)的杯子(40)，而下部構成了用于容納一定體積的液體介質的儲槽(60)，所述一定體積的液體介質通過抽吸足以在里面產(chǎn)生適合在所述元素和所述杯子之間形成高阻力密封的真空。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)中的孔(120)的上部(35)是平截圓錐形，而該孔的中間部(25)是圓柱形。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)中的孔(120)的上部(35)的最大直徑在20到100微米之間，最小直徑在10到30微米之間，高度在10到50微米之間，而該孔的中間部(25)的直徑在0.1到3微米之間，高度在100微米以下。
5.根據(jù)權利要求3所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)中的孔(120)的上部(35)的最大直徑在500微米到1.5mm之間，最小直徑在200到600微米直徑，高度在300微米到10mm之間，而該孔的中間部(25)的直徑在0.1到3微米之間，高度在100微米以下。
6.根據(jù)權利要求2到5中任一項所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)中的孔(120)的下部(15)是圓柱形，其直徑測量值介于10到100微米直徑，高度在300到700微米之間。
7.根據(jù)在前任一項權利要求所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)由一種或多種可微加工的材料制成。
8.根據(jù)權利要求7所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)是以硅為基礎的。
9.根據(jù)在前任一項權利要求所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)由兩個硅片(121，123)構成，它們位于它們要固定的中間膜(122)的兩側。
10.根據(jù)權利要求9所述的裝置(10)，其特征在于，中間膜(122)由絕緣材料或者各表面都涂覆了絕緣材料的硅片制成。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置(10)，其特征在于，絕緣材料是二氧化硅或氮化硅。
12.根據(jù)權利要求9到11中任一項所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)中的孔(120)的上部(35)由在中間膜(122)任意一側的一個硅片(121，123)中形成的通槽的側壁(36)來限定，而基底(12)中的孔(120)的下部(15)由另一所述硅片中形成的通槽的側壁(16)來限定。
13.根據(jù)權利要求9到12中任一項所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)中孔(120)的中間部(25)由中間膜(122)中形成的通槽的側壁(26)來限定。
14.根據(jù)權利要求9到12中任一項所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)中孔(120)的中間部(25)由對應于中間膜(122)中形成的通槽的側壁的第一圓柱形側壁(26)和從第一圓柱形側壁伸向基底上表面(3)的第二圓柱形側壁(50)一同限定。
15.根據(jù)權利要求2到10中任一項所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)的上表面(3)覆有薄膜(126)，所述薄膜由生物相容性材料制成，并設有至少一個通孔(127)，該通孔與基底中的孔(120)的上部(35)同軸，它們的幾何形狀也相同，但所述通孔(127)的橫截面大。
16.根據(jù)權利要求15所述的裝置(10)，其特征在于，薄膜(126)中的通孔(127)是平截圓錐形，其最大直徑在500微米到1.5mm之間，最小直徑在200到600微米之間，高度在300微米到1mm之間。
17.根據(jù)在前任一項權利要求所述的裝置(10)，其特征在于，位于基底的上下表面兩側上的板(11，13)由絕緣材料制成，并且由這些板承載的電極(110，130)是平面電極，具體而言是Ag/AgCl-接觸器。
18.根據(jù)在前任一項權利要求所述的裝置(10)，其特征在于，面對基底(12)的上表面(3)設置的板(13)有兩個通道(131，132)。
19.根據(jù)在前任一項權利要求所述的裝置(10)，其特征在于，面對基底(12)的下表面(1)設置的板(11)只有一個通道(111)。
20.根據(jù)權利要求18所述的裝置(10)，其特征在于，面對基底(12)的上表面(3)設置的板(13)的通道(131，132)穿過所述板的厚度。
21.根據(jù)在前任一項權利要求所述的裝置(10)，其特征在于，面對基底(12)的下表面(1)設置的板(11)的通道(111)穿過所述板的厚度。
22.根據(jù)權利要求18所述的裝置(10)，其特征在于，面對基底(120)的上表面(3)設置的板(13)的通道(131，132)以大致平行于所述板的表面的方式散布在該板的厚度內(nèi)，直到到達所述板的一個邊。
23.根據(jù)權利要求18所述的裝置(10)，其特征在于，面對基底(12)的下表面(12)設置的板(11)的通道(111)以大致平行于所述板的表面的方式散布在該板的厚度內(nèi)，直到到達所述板的一個邊。
24.根據(jù)在前任一項權利要求所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)中的孔(120)、由設置在該基底的上下表面兩側上的板(11，13)承載的電極(110，130)、以及面對基底的下表面(1)設置的板(11)的通道(111)是同軸的。
25.根據(jù)在前任一項權利要求所述的裝置(10)，其特征在于，它包括用于密封腔室(19)和用于衰減電噪聲和從周圍介質發(fā)出的振動的裝置(4，5)。
26.根據(jù)權利要求25所述的裝置(10)，其特征在于，用于密封腔室和用于衰減電噪聲和從周圍介質發(fā)出的振動的裝置由第一墊片(4)和第二墊片(5)組成，所述第一墊片插在基底(12)和面對該基底的下表面(1)設置的板(11)之間，第二墊片插在基底(12)和面對該基底的上表面(3)設置的板(13)之間，每個墊片都設有至少一個穿孔(140，150)，它們的結構和尺寸被布置成環(huán)繞著板上與該板接觸的電極。
27.根據(jù)權利要求25或26所述的裝置(10)，其特征在于，基底(12)、設置在該基底(12)的上下表面兩側上的板(11，13)、用于密封腔室和用于衰減電噪聲和從周圍介質發(fā)出的振動的裝置(4，5)是以可拆卸方式組裝的模塊。
28.根據(jù)權利要求27所述的裝置(10)，其特征在于，它包括將基底(12)、位于該基底的上下表面兩側上的板(11，13)、以及用于密封腔室和用于衰減電噪聲和從周圍介質發(fā)出的振動的裝置(4，5)按組裝狀態(tài)固定就位的裝置(6，7)。
29.根據(jù)在前任一項權利要求所述的裝置(10)，其特征在于，當利用該裝置并行測量若干生物元素的電活性時-基底(12)有多個均勻隔開的同樣的通孔(120)；-在該基底的上下表面兩側上設置的板(11，13)是印刷電路板，它們每個都設有和基底(12)擁有通孔的數(shù)目一樣多的電極(110，130)；-面對該基底的下表面設置的板(11)至少有和基底(12)擁有通孔的數(shù)目一樣多的通道(111)；-面對該基底的上表面設置的板(13)至少有和基底(12)擁有通孔的數(shù)目一樣多的用于引入物質的通道(131)和與基底(12)擁有通孔的數(shù)目一樣多的用于排出物質的通道(132)。
30.根據(jù)權利要求29所述的裝置(10)，其特征在于，它包括兩個同樣的墊片(4，5)，每個墊片都設有與基底(12)擁有通孔(120)的數(shù)目一樣多的穿孔。
31.根據(jù)權利要求30所述的裝置(10)，其特征在于，它包括兩個同樣的夾子(6，7)，這些夾子安裝在由基底(12)、設置在該基底的上下表面兩側上的板(11，13)和墊片(4，5)構成的疊層體的邊緣上。
32.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于為治療目的而篩選分子。
33.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于診斷與離子通道機能障礙有關的病變。
34.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于檢測毒性物質。
35.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于檢測活細胞或保留了細胞膜完整性的細胞。
36.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于檢測死細胞或失掉了細胞膜完整性的細胞。
37.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于檢測因胞吐作用而從細胞釋放出的物質。
38.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于測量由于細胞與另一細胞或泡囊融合所導致的膜電容的變化。
39.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于刺激細胞。
40.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于研究細胞網(wǎng)絡、組織、或細胞共培養(yǎng)的胞內(nèi)活性。
41.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于研究細胞A對施加給細胞B的電刺激的響應。
42.根據(jù)權利要求1到31中任一項所述的裝置(10)的用途，它用于為提供“機械”傳感器而研究機械敏感的離子通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測量生物元素的電活性的裝置，它包括基底(12)，該基底具有上下表面和至少一個通孔(120)，所述通孔由一組側壁來限定，其特征在于它包括在該基底的上下表面兩側上設置的兩塊板(11，13)，它們與所述那組側壁一起限定出腔室(19)；每塊板在其面對基底的表面上設有至少一個面對基底中的孔的電極(110，130)；每塊板還包括至少一個始于所述腔室內(nèi)部并將腔室與裝置外部連接起來的通道；以及腔室僅通過所述通道與裝置外部連通。
文檔編號G01N33/487GK1678909SQ03820379
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月28日 優(yōu)先權日2002年8月28日
發(fā)明者N·皮科萊特－達漢, P·凱拉特, F·雷沃爾－卡瓦利耶, F·沙特萊因, F·索泰 申請人:法國原子能委員會