細胞電気刺激培養システム

細細胞電気刺激システムは、様々な生理電気刺激の需要のために設計されている。細胞電気刺激実験は、従来の六孔板を直接用いて行うことができる。6つの同期出力チャネルがあり、定電流と定電圧モードを切り替えることができます。複数のサンプル穴に対して異なるパラメータ設定を行うことができます。

直流電気刺激は細胞の成長を促進し、細胞の傾向を誘導する能力がある。組織細胞への電気刺激により、興奮可能な細胞のナトリウムイオンまたはカルシウムイオンへの透過性を変えることができ、それにより動作電位を生成し、内部環境の変化を引き起こし、最終的に細胞の状態を変えることができる。組織細胞を直流電気刺激すると、さまざまな物理的、化学的変化が起こり、組織細胞内部の環境が変化する。

細胞電気刺激装置の概要（電圧タイプ）

細胞電気刺激装置は、制御ボックスと培養チャンバの2つの部分（図1−1に示す）に分けられる。育成

チャンバ内に6ウェルシャーレを置いて細胞培養を行うことができる。

図1-1電気刺激装置

デバイスコントローラは2つの電圧チャネル（CHANNEL-AとCHANNEL-B）を制御することができ、

培養チャンバの右側には6つのスイッチがあり、チャンバに電圧チャネルが作用するかどうかを制御するために使用することができる。その中

CHANNEL−A制御1−3のチャンバ（CH 1、CH 2、CH 3）、CHANNEL−B制御4−6の

チャンバ（CH 4、CH 5、CH 6）。装置制御論理図及び実物図を図1−2及び図1−3に示す：

図1-2電気刺激装置制御論理図

図1-3電気刺激装置の実物対応図

注意：ユーザーが通路設置出力を行った後、必ず培養室に対応するスイッチを入れなければならない。そうしないと、

電圧出力はありません。

1.2細胞電気刺激装置の主な界面

電気刺激装置は電源を投入すると直接主界面に入り、主界面は図1-4に示すようになる。

図1-4電気刺激装置の主境界

主なインタフェースの左側は主にプログラム運転情報の表示を担当し、電圧可視化曲線（VOLTAGE

VISUALIZATION）およびプログラム情報（PROGRAM INFORMATION）。右側担当

ラインプログラムパラメータの設定。図1〜図4の右側には、出力チャネルの動作時間設定が表示されている。右下隅をクリック

の「<<Setting」ボタンを押すと電圧制御パラメータ設定タブ（図1-5）が飛び出し、オプションをクリックします

タブの右下隅にある「>>」ボタンをクリックすると、タブを閉じることができます。内部では静的電圧（Static）を行うことができます

及び振動電圧（Oscillation）パラメータの設定。タブは、下のボタンをクリックしてチャンネルカットすることができます

取り替える。

図1-5電気刺激装置の電圧パラメータ設定界面模式図

主インタフェースにおけるチャネルAの情報はすべて赤色で表示され、チャネルBの情報は青色進

行の寸法。そのため、機器を用いてパラメータ設定を行う際には、色を用いて現在設定されているパラメータを確認することができる

必要なチャネルかどうか。

1.3静電圧出力

静的電圧出力は3ステップに分けられる：

1、出力電圧を設定する。

2、出力時間を設定する。

3、チャンネル出力を開始する。

チャネルAを例にとると、ユーザは1時間の期間に10 Vの静的電圧を出力する必要があると仮定する。首

まず、「＜設定＞ボタンをクリックしてデバイスパラメータ設定画面を開き、「CHANNEL-A」オプション

カードの「STATIC」欄で出力電圧の設定を行います。なお、入力欄パラメータは「mV」

を単位とするため、入力する必要がある数値は「10000」です。入力結果を図1〜6に示す。

図1-6静的電圧入力模式図

入力が完了したら、右下の「>>」ボタンをクリックしてパラメータ入力画面を閉じ、メイン画面に戻ります。

電圧パラメータの設定が完了したら、メインインタフェースの「CHANNEL A」欄に時間パラメータを入力し、

「スタート」ボタンをクリックすると、プログラムが実行されます。プログラムが実行されると、インタフェース上で関連付けが行われます

ヒント、その意味は次のとおりです。

図1-7チャネルAの静電圧出力プログラムの動作状態概略図

①：運転状態表示、プログラム運転時背景が赤色で、「RUN」と表示される。

②：運転プログラム指示ラベル。静電圧出力時に「Static Voltage」と表示されます。

③：現在のチャネルプログラムが実行された時間を表示するための現在の実行時間表示。

④：プログラム開始ボタン。

⑤：プログラム停止ボタン。

プログラムの実行中、左側に曲線と出力電圧の表示が同時に行われ、表示結果は下図のようになります。

図1-8曲線及びプログラム情報表示効果

^{1.4発振電圧出力}

振動電圧出力は静電圧出力ステップと基本的に同じで、3ステップにも分けられる：

1、出力電圧を設定する。

2、出力時間を設定する。

3、チャンネル出力を開始する。

チャネルBを例にとると、ユーザは5 Vの発振電圧を出力する必要があり、周波数は5 Hz、持続時間

は1時間です。まず「<Setting」ボタンをクリックしてデバイスパラメータ設定画面を開き、

「CHANNEL-B」タブの「Oscillation」バーの右側にある「Enable」チェックボックスをクリックして、

チャネルBの発振モードでは、イネーブル後に関連パラメータ入力ボックスの権限が自動的にロック解除されます（図1～9）。

図1-9振動電圧イネーブル結果概略図

振動モードパラメータは3つの部分に分かれています。

1、Voltage（mV）：出力電圧、単位は。

2、Frequency（Hz）：振動周波数。

3、Duty（%）：出力デューティ比。

出力電圧5 V、周波数5 Hzの需要に対して、Voltage欄に5000を記入し、Frequency

欄に5を記入すればいい（図1-10のように）。デューティサイクルは一般的に変更する必要はありません。デフォルトは50%です。このパラメータ

以下の1.4.1節で説明します。

図1-10チャネルB振動パラメータ入力完了模式図

パラメータ設定が完了したら、「>>」ボタンをクリックしてメイン画面に戻り、「CHANNEL B」欄で入力します

時間パラメータを入力し、「スタート」ボタンをクリックすると、プログラムが実行されます。プログラム実行中に図のように表示される

1～11に示す：

図1-11チャネルB振動電圧出力プログラムの動作状態概略図

表示情報と前文の静的出力はほぼ一致しており、異なる点は上部中央の実行プログラムである

指示ラベルには、現在振動モード出力であることを示す「Oscillation」が表示されています。

同時にプログラム実行中は、左側のプログラム情報欄にも関連情報の表示が行われ、

電圧曲線に発振波形を表示します。図1-12に示すように：

図1-12チャネルB振動モードプログラム情報欄表示

1.4.1デューティサイクルパラメータの解釈と使用

前述の振動モードでは、設定する必要があるデューティサイクルパラメータがあります。デューティ比とは、

1つの発振周期内で、通電時間が総時間に占める割合、例えば下図1-13：

図1-13デューティ比パラメータ概略図

振動周期をT、1周期内の通電時間をtと仮定すると、デューティ比dutyの計算方法は、

デューティ比は比例パラメータである、デューティ比が表す1周期内の通電時間の長さによって異なる、

そのうち、20%、50%、80%デューティサイクルの波形比較図を図1〜14に示す：

図1-14の異なるデューティサイクル出力波形模式図

デューティサイクルは50%なので、デバイスのデフォルト値は50%になります。

1.5設備使用上の注意事項

1.5.1本文中の画像曲線と実際の設備曲線に差異がある

実際の曲線表示は文中の画像と少し異なる可能性があります。これは上下機械プログラミングの差です

異常、正常な使用に影響せず、振動波形や静止波形表示があればよい。

1.5.2プログラム実行期間パラメータの変更に関する考慮事項

プログラムの実行中にパラメータの変更が必要な場合は、まず対応するチャネルの「Stop」をクリックする必要があります

ボタンを押してチャンネル出力を停止し、「スタート」ボタンをクリックしてチャンネル出力を再開します。

プログラムの実行中にインタフェース上のパラメータを読み取ることはありませんので、プログラムが起動した場合のみ

インタフェースパラメータはインポートされます。したがって、プログラムの実行中にパラメータを直接変更する場合は、

直接有効になりますので、チャネル出力を一時停止してから、対応するチャネルの出力を再起動してください。