프로그래밍 가능한 출력 주파수가 있는 자체 제작 볼트-암페어미터를 사용하여 TEER 측정을 수행하는 간단한 접근 방식

경상피 전기 임피던스 측정은 1980년대부터 세포 배양에서 상피 단층의 포화도 및 장벽 기능을 결정하는 데 사용되어 왔습니다. 기본 기술은 보다 정확한 측정을 위해 서로 다른 쌍의 전류 전달 및 전압 감지 전극을 사용하는 4단자 감지입니다. 경상피 임피던스를 측정하기 위해 상업적으로 이용 가능한 여러 장치가 있지만 사용 편의성과 높은 신뢰성에도 불구하고 변환 불가능한 출력 주파수와 비싸다는 몇 가지 단점도 있습니다.

따라서 우리는 비용 효율적이고 프로그래밍 가능한 전압 전류계를 만드는 방법을 나타냅니다. 먼저 시중에서 판매되는 장치를 사용한 TEER 측정이 어떻게 작동하는지 보여드리고자 합니다. 이를 위해 Transwell 필터에서 3마이크로미터의 공극 크기를 가진 맥락막총 상피 유두종 세포의 세포층을 배양했습니다.

이 설정은 Schroten et al.에 의해 혈액-뇌척수액 장벽의 시험관 내 모델로 설명되었습니다. 이제 젓가락 전극이 상피 전압 전류계에 연결됩니다.

장치가 켜져 있고 저항을 측정하도록 설정되어 있습니다. 전극은 80% 에탄올에서 멸균된 후 적절한 매체에서 평형화됩니다. 측정할 임피던스는 나중에 조립될 전압-전류계의 신뢰성을 평가하기 위한 기준값으로 사용됩니다.

이 예에서는 680옴의 임피던스를 기록합니다. 출력 주파수를 프로그래밍할 수 있는 저예산 볼트 전류계의 조립부터 시작하겠습니다. 우선, 표준 USB 충전기와 5볼트 직류 전원 공급 장치로서의 USB 연장 코드가 필요합니다.

그런 다음 USB 개발 보드의 8비트 마이크로 컨트롤러를 사용하여 구형파 전류를 생성합니다. 바나나 플러그가 있는 4개의 케이블이 2개의 표준 멀티미터에 연결되어 전압과 전류를 측정합니다. 멀티미터가 TrueRMS를 사용하여 일부 마이크로amper 범위의 전류를 측정할 수 있는지 확인하십시오.

암 RJ14 커넥터는 표준 전화 케이블에서 찾을 수 있습니다. 커넥터에 6개의 핀이 있고 그 중 적어도 내부 4개는 배선되어 있는지 확인하십시오. 마지막으로 케이블, 광택 단자, 120킬로옴 저항기 및 절연 스트리퍼, 압착 도구, 와이어 엔드 페룰 및 납땜 인두와 같은 몇 가지 도구와 같은 몇 가지 표준 장비가 필요합니다.

장치는 레이아웃 다이어그램에 표시된 대로 정확하게 조립됩니다. 처음에는 USB 확장이 마이크로 컨트롤러에 연결됩니다. 정상 작동 중에는 프로그래밍을 위해 개인용 컴퓨터에 쉽게 연결할 수 있는 5볼트 DC USB 충전기로 전원이 공급됩니다.

두 개의 케이블이 한쪽에 와이어 끝 페룰로 벗겨지고 압착됩니다. 다른 쪽은 핀 0과 마이크로 컨트롤러 중 두 개에 직접 납땜되거나 납땜 러그에 납땜되어 각 핀에 잘립니다. 다음으로, 전원 공급 케이블은 광택 단자에 연결됩니다.

첫 번째 멀티미터는 전류를 측정하는 데 사용되며 120킬로옴 저항과 전류를 통과하는 젓가락 전극과 직렬로 연결됩니다. 이 배열은 출력 전류가 제한되도록 하므로 측정이 셀 생존력에 영향을 미치지 않습니다. 전화 연장 코드의 4개 도체는 앞에서 보여준 것처럼 분해되어 페룰에 압착됩니다.

케이블이 준비되면 도체와 핀의 연속성을 테스트해야 합니다. 이 예에서 핀 3-6은 흰색, 갈색, 녹색 및 노란색 도체에 연결됩니다. 이제 녹색과 노란색의 핀 5와 6이 광택 단자에 연결되어 외부 전극 쌍에 전압을 인가합니다.

마지막으로 경상피 전압 강하를 측정하는 데 사용되는 두 번째 멀티미터를 핀 3과 4, 즉 이 예에서는 흰색과 갈색 도체에 연결해야 합니다. 우리는 값싼 플라스틱 섀시에 설치를 장착하기로 결정했습니다. 처음 사용하기 전에 마이크로 컨트롤러를 프로그래밍해야 합니다.

소스 코드는 C+로 작성되었으며 USB로 업로드할 수 있습니다. 간단히 말해서 0을 중앙 출력 모드에 고정합니다. 스위치를 켜면 기능 루프가 접지와 가변 지연으로 5볼트를 더한 핀 사이에서 번갈아 가며 작동하기 시작합니다.

이 예에서는 이론적으로 40밀리초의 반진동 시간을 사용했습니다. 측정 결과가 이전에 얻은 기준 값과 어떻게 비교되는지 살펴보겠습니다. 젓가락 전극은 최근에 조립된 전압-전류계로 재배치됩니다.

장치의 전원이 3단계로 켜집니다. 즉, USB 충전기를 꽂고, 왼쪽 멀티미터를 AC 전압 측정으로 전환하고, 두 번째 멀티미터를 마이크로암페어로 전환합니다. 교류는 명시적으로 선택해야 한다는 점에 주의하십시오.

이 예에서 Transwell 필터 시스템의 전위 강하는 약 25m볼트로 측정되는 반면 37.1마이크로암페어의 전류를 기록합니다. 옴의 법칙에 따르면 전기 임피던스는 674옴에서 쉽게 계산할 수 있으며 이는 참조 값인 680에 매우 가깝습니다. 우리는 측정값이 0에서 1.8킬로옴 범위에서 신뢰할 수 있음을 보여주었습니다.

따라서 설명 된 전압 전류계는 초기 실험과 추가 연구 모두에 사용할 수 있습니다. 그러나 결과가 발표되는 경우 항상 각 세포층에서 분자 플럭스를 측정하여 데이터를 뒷받침하고자 할 수 있습니다.