プログラマブル出力周波数を備えた自作ボルトアンペメーターを用いてTEER測定を行う簡単なアプローチ

この経上皮電気インピーダンスの測定は、細胞培養における上皮単層の合流およびバリア機能を決定するために1980年代から使用されてきた。基礎となる技術は、より正確な測定を行うために、異なる対の電流運送電極と電圧センシング電極を使用する4端子センシングです。経上皮インピーダンスを測定するために市販のデバイスがいくつかありますが、使いやすさや高い信頼性にもかかわらず、非翻訳可能な出力周波数とその高価さなど、いくつかの欠点もあります。

したがって、コスト効率とプログラマブルな電圧計の構築方法を表しています。まず、市販デバイスを使用した TEER 測定のしくみを示します。そのために、3マイクロメートルの細孔サイズのトランスウェルフィルター上の脈絡叢上皮乳頭腫細胞の細胞層を培養しました。

この設定は、シュローテンらによって血液脳脊髄液バリアのインビトロモデルとして記述されている。さて、箸の電極は上皮ボルト・アンメーターに接続されています。

装置はスイッチが入り、抵抗を測定するように設定される。電極は80%エタノールで滅菌され、その後適切な培地で平衡化される。測定されるインピーダンスは、その後組み立てられる電圧計の信頼性を評価するために基準値として機能します。

この例では、680 Ωのインピーダンスを記録します。プログラム可能な出力周波数を持つ低予算のボルト・アンメーターの組み立てから始めましょう。まず、標準のUSB充電器と5ボルト直流電源としてUSB延長コードが必要です。

USB開発ボード上の8ビットマイクロコントローラを使用して、方形波電流を生成します。バナナプラグ付きの4本のケーブルは、電圧と電流を測定するために2つの標準マルチメーターに接続されています。マルチメータがTrueRMSを使用していくつかのマイクロアンパーの範囲で電流を測定できることを確認してください。

メス型のRJ14コネクタは、標準の電話ケーブルに記載されています。コネクタに 6 本のピンがあり、そのピンが少なくとも内側の 4 本が配線されていることを確認してください。最後に、ケーブル、光沢端子、120キロポーム抵抗器、絶縁ストリッパー、圧着工具、ワイヤーエンドフェルール、およびはんだ付け鉄などの標準機器が必要です。

デバイスは、レイアウト図に示したとおりに組み立てられます。最初は、USB拡張機能がマイクロコントローラに接続されています。通常の動作中は、5ボルトのDC USB充電器を搭載し、プログラミング用にパーソナルコンピュータに簡単に接続できます。

2 本のケーブルを取り外し、片側にワイヤーエンド フェルールを付けて圧着します。反対側は、直接、ピンゼロと2つのマイクロコントローラまたははんだラグに、それぞれのピンでクリップされます。次に、電力供給ケーブルを光沢端子に接続します。

最初のマルチメーターは電流を測定するために使用され、120キロポーム抵抗と電流通過箸電極で直列に接続されます。この配置により、出力電流が制限されるため、測定は細胞の生存率に影響を与えなくなります。内線延長コードの4つの導体は、前に示すように解体され、フェルールに圧着されます。

ケーブルを準備したら、導体とピンの連続性をテストする必要があります。この例では、3~6本のピンが白、茶色、緑、黄色の導体に接続されています。現在、緑色と黄色のピン5と6が光沢端子に接続され、外側の電極ペアに電圧が適用されます。

最後に、次上皮電圧降下を測定するために使用される2番目のマルチメーターをピン3と4、つまり白と茶色の導体に接続する必要があります。私たちは、安価なプラスチックシャーシにインストールをマウントすることにしました。最初の使用の前に、マイクロコントローラはプログラムされなければならない。

ソースコードはC +で書かれ、USBでアップロードできます。簡単に言えば、中央出力モードにゼロをピン留めします。オンにすると、関数ループは、グランドとプラス5ボルトの間のピンと可変遅延の間のピンとして交互に開始されます。

この例では、理論上の半振動時間を 40 ミリ秒にしました。測定結果と以前に得られた参照値との比較を見てみましょう。箸の電極は最近組み立てられたボルト・アンメータに再配置される。

デバイスの電源は 3 段階でオンになっています。すなわち、USB充電器を接続し、左マルチメータをAC電圧測定に切り替え、2つ目のマルチメーターをマイクロアンペアに切り替える。注意してください、その交流電流は明示的に選択する必要があります。

この例では、トランスウェルフィルターシステム全体の潜在的な落下は約25ミリボルトとして測定され、37.1マイクロアンペアの電流を記録します。オームの法則によれば、電気インピーダンスは674オームで簡単に計算でき、680の参照値に非常に近い。測定値はゼロから1.8キロポームまでの範囲で信頼できるということを示しました。

したがって、記載されたボルト・アンメーターは、初期実験およびさらなる研究の両方に使用することができる。ただし、結果が公表された場合は、それぞれの細胞層全体で分子フラックスを測定することで、データを常にサポートしたいと思うかもしれません。