Planar-type microelectrode arrays (MEAs) have been proposed as a cell-based biosensor platform that can sense electrical activities from in vitro neural tissues such as brain slices or dissociated neurons. To moni-tor extracellular action potential from dissociated neurons, we are currently using commercial MEA with 60 channels. However, when MEA with a few channels is designed, it is possible to enlarge electrode size, which influences low impedance value and input-referred noise level. We also thought neural chip including MEA with push-pull way for easy contact from or separation to outside. In order to utilize this system in high-throughput drug screening, massive parallel sensing platform is required. Here we designed a multi-neural chip recording system that is composed of glass chips, printed circuit board (PCB) chip adapters, secure digi-tal (SD) memory card sockets, and low-noise operational amplifier integrated circuits (OP-AMP ICs). Glass MEAs were packaged with PCB chips through wire-bonding and SD memory card socket was employed for reliable electrical connections between the chip and amplifier unit. Neural amplifiers were designed with low-noise OP-AMP and amplifier signals were digitized by data acquisition (DAQ) device. Spike detection and analysis program were implemented using LabView. Embryo 18 rat hippocampal neurons were cultured on poly-D-lysine (PDL) treated MEAs for three weeks and neural recordings by control or drug screening were performed. This newly designed reader system is possible to obtain and analyze high quality neural recording from MEAs simultaneously as packaged system with hardware and software.
평면 타입의 미세전극 칩은 체외 조건에서 뇌 조각 또는 박리된 신경 세포와 같은 신경 조직의 전기적인 활동을 감지하기 위한 바이오 센서 플랫홈으로써 제안되어 왔다. 현재 박리된 신경 세포로부터 발생하는 세포 밖 활동 전위를 관찰하기 위해 60채널을 가진 상용화된 미세전극 칩을 이용하고 있으나, 만약 소수 채널(8채널)을 가진 미세전극 칩을 제작할 때, 전극의 크기를 다소 크게 하는 것이 가능하고, 이것은 낮은 임피던스 값과 저잡음에 영향을 미친다. 또, 밖에서 쉽게 접촉 또는 밖으로 쉽게 분리가 가능한 푸시풀 방식의 인터페이스를 이용한 미세전극 칩을 생각하였다. 약물 검사에 이러한 시스템을 이용하기 위해서는 병렬적으로 이용할 수 있는 플랫 홈이 요구되고, 따라서 유리 재질의 미세전극 칩, 증폭기-필터 회로, SD 메모리 카드 소켓으로 구성된 다중 병렬 뉴런 칩 측정 및 분석 시스템을 제작하였다. 미세전극 칩은 와이어 연결을 통해 인쇄회로 기판 칩과 패키지를 하였고, SD 메모리 카드 소켓은 미세전극 칩과 증폭기-필터 회로 사이의 효율적인 인터페이스 시스템으로써의 역할을 수행한다. 증폭은 저잡음 연산 증폭기를 이용하여 구현되었고, 증폭된 신호는 데이터 수집 장치에 의해 컴퓨터로 전송된다. 이 때, 신경 신호 검출과 분석 프로그램은 Labview 로 구현되었다. 세포 배양을 위해 임신 18일째 된 쥐의 해마 또는 피질에 있는 신경 세포를 이용하였고, 약 3주 정도 배양하였는데, 배양하는 동안 자발적 또는 약물 검사시의 신경 신호의 패턴을 관찰하였다. 이러한 새롭게 제작된 측정 시스템은 하드웨어, 소프트웨어로 구성한 패지키된 시스템으로써 미세전극 칩으로부터 신경 신호를 측정하고 분석하는 것이 가능하다.
