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KR101863816B1 - Measuring apparatus for cell stimulating and measuring method of cell stimulating using the same - Google Patents

Measuring apparatus for cell stimulating and measuring method of cell stimulating using the same Download PDF

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KR101863816B1
KR101863816B1 KR1020160064569A KR20160064569A KR101863816B1 KR 101863816 B1 KR101863816 B1 KR 101863816B1 KR 1020160064569 A KR1020160064569 A KR 1020160064569A KR 20160064569 A KR20160064569 A KR 20160064569A KR 101863816 B1 KR101863816 B1 KR 101863816B1
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South Korea
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cell
image
cell tissue
electrode
optical
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정웅규
조남현
이정현
최건호
장재명
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울산과학기술원
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Abstract

본 발명은 세포조직을 안착시키는 작업대와, 입사되는 광을 반사하여 상기 광이 상기 작업대로 주사되게 하는 미러부를 포함하여 관찰자가 세포조직을 확대하여 관찰할 수 있는 세포관찰장치, 세포조직의 측면에 위치하도록 작업대에 설치되고 어레이 형식으로 배열되어 세포조직의 전기 신호를 측정하는 복수개의 미세 전극들을 포함하는 전기신호 측정부, 세포관찰장치와 연결 설치되어 세포조직의 광영상 이미지를 획득하고, 미세전극들의 전극 위치를 나타내는 전극 이미지를 획득하는 광영상 이미징장치 및 광영상 이미지 상에 전극 이미지를 서로 맵핑(Mapping)하여 전극 이미지와 세포조직의 광영상 이미지를 하나의 세포자극 이미지로 형성하고, 세포자극 이미지상에 전기 신호를 표시하는 맵핑부를 포함하는 세포자극 측정장치를 제공한다.
따라서 세포조직의 전기 신호를 측정하기 위한 전극이 선명하게 나타나기 때문에 전극의 정확한 위치를 알 수 있으며, 이러한 전극 이미지와 세포조직의 영상 이미지를 맵핑함으로써 세포조직의 전기 신호 측정을 보다 정확하고 효과적으로 할 수 있으며, 광영상 이미지와 전극 이미지를 획득할 수 있는 광영상 이미징장치와 전기신호 측정부를 세포관찰장치를 하나의 통합된 시스템 및 장치로 형성하여 세포조직의 전기 신호를 보다 효과적이고 체계적으로 측정할 수 있다.The present invention relates to a cell observation device capable of observing the enlargement of cell tissue, including a work table on which a cell tissue is placed, a mirror part for reflecting the incident light and causing the light to be scanned onto the work table, An electric signal measuring unit arranged on the work table and arranged in an array form to measure an electric signal of the cell tissue; an optical signal measuring unit connected to the cell observing apparatus to obtain an optical image of the cell tissue, And an electrode image is mapped onto an optical image to form an electrode image and an optical image of the cell tissue as a single cell stimulation image, and the cell stimulation And a mapping unit for displaying an electric signal on the image.
Therefore, it is possible to know the precise position of the electrode because the electrode for measuring the electrical signal of the cell tissue is clearly displayed. By mapping the image of the electrode and the image of the cell tissue, the electrical signal measurement of the cell tissue can be performed more accurately and effectively The optical image imaging device and the electric signal measuring device capable of acquiring the optical image and the electrode image can be formed into one integrated system and device to more effectively and systematically measure the electric signal of the cell tissue have.

Description

세포자극 측정장치 및 이를 이용한 세포자극 측정방법 {Measuring apparatus for cell stimulating and measuring method of cell stimulating using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a cell stimulation measuring apparatus and a method for measuring cell stimulation using the same,

본 발명은 세포자극 측정장치 및 이를 이용한 세포자극 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 뇌 세포조직의 신경 신호(전기 신호)를 측정 및 관찰할 수 있는 세포자극 측정장치 및 이를 이용한 세포자극 측정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cell stimulation measuring apparatus and a cell stimulation measuring method using the same, and more particularly, to a cell stimulation measuring apparatus capable of measuring and observing neural signals (electrical signals) .

일반적으로 인간의 뇌는 약 1000억 개의 신경세포와 약 3000억 개의 교질세포(신경세포를 도와주는 세포)로 이뤄져 있다. 최근에는 상기한 뇌 세포들이 어떤 회로를 구성하는지 알아내는 연구가 진행되고 있으며, 전자회로같이 뇌회로를 관찰할 수 있고 오동작 시 어디에 문제가 있는지 측정할 수 있도록 하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에, 신경과학계는 신경정신학적 뇌기능 메카니즘 규명을 위하여 생리 물리 화학적 방법 및 도구를 통한 연구에 매진해오고 있는 중이며, 신경세포의 전기 신호를 측정하여 신경망의 기능적 연결을 식별하기 위한 기술개발이 진행되고 있다. In general, the human brain consists of about 100 billion neurons and about 300 billion collagen cells (cells that help nerve cells). In recent years, studies have been conducted to find out what kind of circuits the above-mentioned brain cells constitute, and researches are being actively carried out in order to be able to observe brain circuits such as electronic circuits and to measure where there is a problem in a malfunction. Therefore, the neuroscience community has been devoted to the study of physiological physicochemical methods and tools for the neuropsychological brain function mechanism, and it has developed the technology to identify the functional connection of the neural network by measuring the electrical signal of the neuron .

그런데, 종래에는 뇌세포의 전기 신호를 측정하는데 주로 현미경을 사용하는데, 이러한 현미경으로는 뇌세포의 전기 신호를 측정하는 전극의 위치를 정확히 찾기 어려워 정확하고 신뢰성 있는 뇌 세포의 전기 신호를 측정하는데 어려움이 있는 문제점이 있었다. Conventionally, a microscope is mainly used for measuring the electrical signals of brain cells. However, it is difficult to accurately locate the electrodes for measuring the electrical signals of the brain cells, and thus it is difficult to accurately and reliably measure the electrical signals of the brain cells There was a problem with this.

대한민국 공개특허공보 제10-2014-0121545호Korean Patent Publication No. 10-2014-0121545

본 발명은, 세포조직의 전기 신호를 측정하기 위한 전극의 정확한 위치를 알 수 있게 할 뿐만 아니라, 세포조직의 영상 이미지에 전극 위치를 확인할 수 있도록 하여 세포조직의 전기 신호 측정을 보다 정확하고 효과적으로 할 수 있는 세포자극 측정장치 및 이를 이용한 세포자극 측정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention not only makes it possible to know the exact position of an electrode for measuring an electrical signal of a cell tissue, but also makes it possible to confirm the position of an electrode in a video image of the cell tissue, And a method for measuring cell stimulation using the same.

본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 세포조직을 안착시키는 작업대와, 입사되는 광을 반사하여 상기 광이 상기 작업대로 주사되게 하는 미러부를 포함하여 관찰자가 상기 세포조직을 확대하여 관찰할 수 있도는 세포관찰장치, 상기 세포조직의 측면에 위치하도록 상기 작업대에 설치되고 어레이 형식으로 배열되어 상기 세포조직의 전기 신호를 측정하는 복수개의 미세 전극들을 포함하는 전기신호 측정부, 상기 세포관찰장치와 연결 설치되어 상기 세포조직의 광영상 이미지를 획득하고, 상기 미세전극들의 전극 위치를 나타내는 전극 이미지를 획득하는 광영상 이미징장치 및 상기 광영상 이미지 상에 상기 전극 이미지를 서로 맵핑(Mapping)하여 상기 전극 이미지와 상기 세포조직의 광영상 이미지를 하나의 세포자극 이미지로 형성하고, 상기 세포자극 이미지상에 상기 전기 신호를 표시하는 맵핑부를 포함하는 세포자극 측정장치를 제공한다. According to one aspect of the present invention, there is provided a method of observing a cell structure, comprising: a workbench for seating a cell tissue; and a mirror unit for reflecting the incident light and causing the light to be scanned into the workbench, An electric signal measuring unit installed on the work table to be positioned on a side of the cell tissue and arranged in an array form to measure electric signals of the cell tissue; An optical image imaging apparatus for acquiring an optical image of the cell tissue and acquiring an electrode image representing an electrode position of the microelectrode and a controller for mapping the electrode image on the optical image, And an optical image of the cell tissue are formed into a single cell stimulation image, And a mapping unit for displaying the electric signal on the stimulated image.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 상기 세포자극 측정장치를 이용하며, 상기 세포관찰장치의 작업대로 슬라이스 된 상기 세포조직을 안착시키는 단계, 상기 광영상 이미징장치를 통하여 상기 세포조직의 광영상 이미지를 획득하는 단계, 상기 광영상 이미징장치를 통하여 상기 전극 이미지를 획득하는 단계 및 상기 맵핑부를 통하여 상기 광영상 이미지 상에 상기 전극 이미지를 맵핑하여 하나의 세포자극 이미지를 획득하고, 상기 세포자극 이미지에 상기 세포조직의 전기 신호를 나타내는 단계를 포함하는 세포자극 측정방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for measuring a cell signal in a cell observing apparatus, comprising: placing the cell tissue sliced by a work platform of the cell observing apparatus using the cell stimulation measuring apparatus; Obtaining an electrode image through the optical image imaging device and mapping the electrode image onto the optical image through the mapping unit to obtain a cell stimulation image, And displaying an electrical signal of the cell tissue in the cell.

본 발명에 따른 세포자극 측정장치 및 이를 이용한 세포자극 측정방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.The cell stimulation measuring apparatus and the cell stimulation measuring method using the same according to the present invention provide the following effects.

첫째, 세포조직의 전기 신호를 측정하기 위한 전극이 선명하게 나타나기 때문에 전극의 정확한 위치를 알 수 있으며, 이러한 전극 이미지와 세포조직의 영상 이미지를 맵핑함으로써 세포조직의 전기 신호 측정을 보다 정확하고 효과적으로 할 수 있다. First, since the electrode for measuring the electrical signal of the cell tissue is clearly displayed, it is possible to know the exact position of the electrode. By mapping the image of the electrode and the image of the cell tissue, the electrical signal measurement of the cell tissue can be performed more accurately and effectively .

둘째, 광영상 이미지와 전극 이미지를 획득할 수 있는 광영상 이미징장치와 전기신호 측정부를 세포관찰장치를 하나의 통합된 시스템 및 장치로 형성하여 세포조직의 전기 신호를 보다 효과적이고 체계적으로 측정할 수 있다. Second, the optical image imaging device and the electric signal measuring device capable of obtaining the optical image and the electrode image can be formed into a single integrated system and device to more effectively and systematically measure the electric signals of the cell tissue have.

셋째, 정확한 전극 위치 확보와 광영상 이미지와 전극 이미지의 맵핑으로 인하여 세포조직의 전기 신호 측정의 정확성 향상은 물론 측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. Third, the accurate position of the electrode and the mapping of the optical image and the electrode image can improve the accuracy of the electrical signal measurement of the cell tissue as well as the reliability of the measurement.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세포자극 측정장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 세포자극 측정장치에서 맵핑부에 의한 맵핑과정을 나타내기 위한 블록도이다.
도 3은 도 2의 맵핑부에 의한 맵핑과정을 이미지로 나타낸 사진들이다.
도 4는 도 1의 세포자극 측정장치를 통하여 세포자극 이미지의 신경세포 활성이미지를 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 측정방법을 나타내는 절차도이다. FIG. 1 is a view showing a configuration of a cell stimulation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a mapping process by a mapping unit in the cell stimulation measuring apparatus of FIG. 1; FIG.
3 is a photograph showing an image of a mapping process by the mapping unit of FIG.
FIG. 4 is a photograph showing a nerve cell active image of a cell stimulation image through the cell stimulation measuring apparatus of FIG. 1; FIG.
5 is a flowchart illustrating a measurement method according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 세포자극 측정장치는, 뇌세포의 신경 신호를 측정하기 위한 장치로서, 세포관찰장치(100)와, 전기신호 측정부(200)와, 광영상 이미징장치(300)와, 맵핑부(400)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a cell stimulation measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a cell observing apparatus 100, an electric signal measuring unit 200, An optical image imaging device 300, and a mapping unit 400.

상기 세포관찰장치(100)는, 관찰자가 상기 세포조직을 확대하여 관찰할 수 있도록 하며, 상기 세포조직을 안착시키는 작업대(110)와, 상기 작업대(110)의 상부에 위치하고 입사되는 광을 반사하여 상기 광이 상기 작업대(110)로 주사되게 하는 미러부(120)를 포함한다. 여기서, 상기 미러부(120)는 상기 광영상 이미징장치(300)로부터 광을 입사하여 반사하는 제1미러(121)와, 후술하는 광자극부(500)로부터 광을 입사하여 반사하는 제2미러(122)를 포함한다. 미설명부호 130은 렌즈부를 나타낸다.The cell observing apparatus 100 includes a work table 110 for allowing an observer to enlarge and observe the cell tissue and placing the cell tissue thereon, And a mirror unit 120 for allowing the light to be scanned by the work table 110. Here, the mirror unit 120 includes a first mirror 121 that receives light from the optical image imaging apparatus 300 and reflects the light, a second mirror 121 that receives light from the optical magnetic- (Not shown). Reference numeral 130 denotes a lens unit.

한편, 상기 세포관찰장치(100)는, 상기 세포조직을 관찰하기 위한 구성으로 현미경을 적용할 수 있다. 적용되는 상기 현미경은 공지의 도립현미경, 정립현미경, 전자현미경 및 광학현미경 중 선택된 어느 하나를 적용하는 것이 바람직하며, 이외 상기 세포조직을 관찰자가 확인할 수 있는 구성이라면 모두 가능하다. On the other hand, a microscope can be applied to the cell observation apparatus 100 as a structure for observing the cell tissue. The microscope to be used may be any one selected from known microscopes, an orthodontic microscope, an electron microscope, and an optical microscope, and any other structure can be used as long as the observer can confirm the cell structure.

상기 전기신호 측정부(200)는, 상기 현미경에 연결 설치되어 상기 세포조직의 전기 신호를 측정 및 기록하는 역할을 한다. 상세하게, 상기 전기신호 측정부(200)는, 상기 세포조직의 측면에 부착되도록 상기 작업대(110)에 설치되고, 어레이 형식으로 배열되어 상기 세포조직의 활동전위를 비롯한 전기적 특성 변화(전기신호)를 기록하고 측정하는 복수개의 미세전극(MEA; Microelectrode arrays;210)들을 포함한다. The electrical signal measuring unit 200 is connected to the microscope to measure and record an electrical signal of the cell tissue. Specifically, the electrical signal measuring unit 200 is installed in the work table 110 so as to be attached to a side surface of the cell tissue, and is arranged in an array form to detect an electrical characteristic change (electrical signal) including an action potential of the cell tissue, And a plurality of microelectrodes (MEAs) 210 for recording and measuring data.

여기서, 상기 미세전극(210)은 평판형으로 다공성 고분자 물질에 상기 전기 신호를 측정하거나 상기 세포조직을 자극할 수 있는 복수개의 채널이 형성되어 있으며, 상기 세포조직(뇌조직)의 생존을 높여주고 상기 세포조직을 상기 미세전극(210)의 측면(저면)에 접촉시켜 상기 세포조직의 전기신호를 효율적으로 받을 수 있게 되어 있다. Here, the microelectrode 210 is a flat plate, and a plurality of channels capable of measuring the electrical signal or stimulating the cell tissue are formed on the porous polymer material, thereby enhancing the survival of the cell tissue (brain tissue) The cell tissue can be brought into contact with the side (bottom surface) of the microelectrode 210 to efficiently receive the electrical signal of the cell tissue.

한편, 상기 전기신호 측정부(200)는, 상기 미세전극(210) 외 상기 미세전극(210)들과 연결되어 데이터를 수집하는 데이터수집부(DAQ;Data Acquisition; 230)와, 트리거(220)와, 상기 전기신호를 측정 및 레코딩하는 측정기록부(240)를 포함하며 이에 대한 상세한 설명은 공지의 신호 레코딩장치의 구성과 유사하므로 생략하기로 한다. The electrical signal measuring unit 200 includes a data acquisition unit 230 for collecting data connected to the microelectrodes 210 and the microelectrodes 210 and a trigger 220, And a measurement recording unit 240 for measuring and recording the electric signal, and a detailed description thereof will be omitted since it is similar to that of a known signal recording apparatus.

상기 광영상 이미징장치(300)는, 상기 세포관찰장치(100)와 연결 설치되어 상기 세포조직의 광영상 이미지(301;도 2참조)를 획득하며, 상기 미세전극(210)들의 전극 위치를 나타내는 전극 이미지(201)를 획득한다. The optical image imaging apparatus 300 is connected to the cell observation apparatus 100 to acquire an optical image 301 (see FIG. 2) of the cell tissue, and displays an electrode position of the fine electrodes 210 Electrode image 201 is obtained.

상기 광영상 이미징장치(300)는, 상기 세포조직의 광산란을 측정하고 이를 통하여 광영상 이미지(301)를 획득할 수 있다. 이에, 상기 광영상 이미징장치(300)는, 상기 세포조직에 대하여 광 간섭 단층 촬영을 하는 OCT(Optical coherence tomography)장치를 적용하는 것이 바람직하다. 도면에서, 상기 광영상 이미징장치(300)는, 상기 OCT장치의 일예로 제1렌즈(311)와 제2렌즈(312)와 반사부(320)를 포함하고 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. The optical image imaging device 300 may measure the light scattering of the cell tissue and acquire the optical image 301 therefrom. Accordingly, it is preferable that the optical image imaging apparatus 300 employs an optical coherence tomography (OCT) apparatus for performing optical coherence tomography on the cell tissue. In the figure, the optical image imaging apparatus 300 includes a first lens 311, a second lens 312, and a reflector 320 as an example of the OCT apparatus, and a detailed description thereof will be omitted. .

상기 광영상 이미징장치(300)는, 관찰자가 상기 세포관찰장치(100)를 통하여 상기 광영상 이미지(301)와 상기 전극 이미지(201)를 확인할 수 있으며, 나아가 후술하는 세포조직 이미지를 확인할 수 있다. 상기 광영상 이미징장치(300)는 미세전극(MEA; Microelectrode arrays;210) 위에 안착된 세포조직(뇌 조직)을 동시에 3차원으로 영상화할 수 있으며, 이에 따라 보다 자세하고 구별되는 세포조직의 구조영상을 얻을 수 있다.The optical image imaging apparatus 300 can confirm the optical image 301 and the electrode image 201 through the cell observation apparatus 100 and further confirm the cell tissue image to be described later . The optical image imaging device 300 can simultaneously image the cell tissue (brain tissue) placed on the microelectrode array (MEA) 210 in a three-dimensional manner, Can be obtained.

한편, 도면에서 상기 세포자극 측정장치는, 상기 세포관찰장치(100)를 정립현미경으로 적용하고, 이에 상기 전기신호 측정부(200)의 상기 미세전극(210)이 상기 세포조직의 후면에 위치하도록 하며, 상기 광영상 이미징장치(300)는 상기 미러부와 연결 설치되어 있다. 하지만, 이는 상기 세포관찰장치(100)가 정립현미경을 적용했을 경우 바람직한 실시예이고, 상기 세포관찰장치(100)에 따라 그 설치위치는 변경될 수 있음은 물론이며, 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 구성이 포함될 수 있음은 물론이다.In the figure, the cell stimulation measuring apparatus is configured such that the cell observing apparatus 100 is applied with a sizing microscope, and the microelectrode 210 of the electrical signal measuring unit 200 is positioned on the rear surface of the cell tissue And the optical image imaging device 300 is connected to the mirror unit. However, this is a preferred embodiment when the cell observation apparatus 100 is applied to a microscope, and it is needless to say that the installation position of the observation apparatus 100 can be changed according to the observation apparatus 100, Needless to say, various configurations can be included.

상기 세포자극 측정장치는, 상기 세포조직에 자극을 주기 위한 자극부를 포함한다. 상기 자극부는, 상기 세포조직에 광 자극과 전기 자극을 줄 수 있으며, 상기 세포조직에 광자극을 줄 수 있도록 하는 상기 광영상 이미징장치(300)와, 상기 세포조직에 전기자극을 줄 수 있는 상기 전기신호 측정부(200)와, 외부로부터 광원이 입사되어 상기 세포조직을 자극하는 광자극부(500)를 포함한다. 여기서, 상기 광자극부(500)는 상기 제1미러로 태양광을 조사하는 태양광조명장치(Solar light engine)를 적용할 수 있지만 이에 한정하지는 않는다. The cell stimulation measuring apparatus includes a stimulation unit for stimulating the cell tissue. The stimulating unit may include the optical image imaging device 300 that can give a light stimulus and an electric stimulus to the cell tissue and can provide a light stimulus to the cell tissue, An electric signal measuring unit 200, and a light-stimulating unit 500 that receives a light source from the outside to stimulate the cell tissue. Here, the light-stimulating unit 500 may be a solar light engine that applies sunlight to the first mirror, but is not limited thereto.

상기한 바에 따르면, 상기 세포자극 측정장치는, 상기 세포조직으로 광자극과 전기 자극 모두를 줄 수 있으며, 이에 관찰자의 목적 등에 따라 다양하게 적용 가능하다. According to the above, the cell stimulation measuring device can give both the optical stimulus and the electric stimulation to the cell tissue, and can be applied variously according to the purpose of the observer.

도 2를 참조하면, 상기 맵핑부(400)는, 상기 광영상 이미지(301) 상에 상기 전극 이미지(201)를 서로 맵핑(Mapping)하여 상기 전극 이미지(201)와 상기 세포조직의 광영상 이미지(301)를 하나의 세포자극 이미지(401)로 형성하고, 상기 세포자극 이미지(401)상에 상기 전기 신호를 표시한다. 2, the mapping unit 400 may map the electrode images 201 on the optical image 301 to generate the optical image 201 of the cell tissue, (301) is formed with one cell stimulating image (401), and the electric signal is displayed on the cell stimulating image (401).

상기 맵핑부(400)는 전기 신호를 맵핑하기 위해 60채널 미세전극(MEA; Microelectrode arrays;210)과 측정장치로 얻어진 전기신호들을 세포자극 이미지(401) 상의 신호를 측정할 수 있는 개별 전극 위치에 매칭시키고, 보간법을 통하여 세포자극 이미지(401)와 같은 크기의 맵핑 이미지를 만든다. 이때, 상기 맵핑부(400)는 상기 신호들에 대하여 세기 값에 따라 다른 색 값으로 정의하고 일정 세기 범위안의 값들에 투명화 값을 단계별로 주어서 세포 자극 이미지와 오버랩시켜 맵핑하여 표시한다.The mapping unit 400 maps electric signals obtained by 60 channel microelectrodes (MEAs) 210 and a measurement device to individual electrode positions capable of measuring signals on the cell stimulation image 401 And generates a mapping image of the same size as the cell stimulating image 401 through interpolation. At this time, the mapping unit 400 defines the signals as different color values according to the intensity values, and assigns transparency values to values in a predetermined intensity range in a stepwise manner to overlap and display the cell stimulation images.

도 3은 상기한 맵핑부(400)의 맵핑과정을 나타내는 사진들이다. 도면을 살펴보면 우선, 상기 세포조직이 없는 상태에서 상기 광영상 이미징장치(300;OCT)를 통하여 상기 미세전극(210)들의 위치가 나타나는 OCT 전극 이미지(201)를 얻은 다음, 여기에 세포조직이 없는 상태에서 슬라이스 된 세포조직(뇌조직)의 OCT영상인 광영상 이미지(301)를 오버랩하고, 상기 광영상 이미지(301)와 상기 전극 이미지(201)를 맵핑하여 얻은 세포조직 이미지를 후처리를 통하여 전기신호를 OCT 상에 나타낸다.FIG. 3 is a photograph showing the mapping process of the mapping unit 400 described above. Referring to the drawing, first, an OCT electrode image 201 showing the positions of the fine electrodes 210 is obtained through the optical image imaging device 300 (OCT) without the cell tissue, A cell tissue image obtained by overlapping an optical image 301 as an OCT image of sliced cell tissue (brain tissue) and mapping the optical image 301 and the electrode image 201 is subjected to post-processing An electrical signal is shown on the OCT.

도 4는 상기 세포조직의 신경활동 사진을 나타낸 것으로서, (a)는 상기 세포조직을 비교 군으로서 화학적 처리 없이 세포가 자발적으로 활성화한 상태를 나타내며, (b)는 칼륨 채널 저해 물질인 아미노피리딘(4-aminopyridine)을 첨가한 후 초과 흥분 상태를 나타내는 사진이다. FIG. 4 is a photograph of the neuronal activity of the cell tissue. FIG. 4 (a) shows a state in which cells were spontaneously activated without chemical treatment as the comparative group, and (b) 4-aminopyridine) was added.

도 5는 상기 세포자극 측정장치를 이용한 세포자극 측정방법을 나타내는 절차도이다. 한편, 상기 세포자극 측정장치에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략하기로 한다. FIG. 5 is a flowchart showing a method of measuring cell stimulation using the cell stimulation measuring apparatus. The detailed description of the cell stimulation measuring device has been described above, and thus will not be described.

먼저, 작업자는 상기 세포조직을 슬라이스하여 세포조직 샘플을 준비하고, 슬라이스 된 상기 세포조직을 상기 세포관찰장치(100)의 작업대(110)로 안착시킨다(S10). 여기서, 상기 세포조직은 상기 세포관찰장치(100)의 작업대(110)에 안착시키며, 이때의 상기 세포관찰장치(100)는 정립현미경으로서, 도시된 바와 같이 상기 안착부 후면으로 전기신호 측정부(200)의 미세전극(210)들이 위치하도록 배치하여, 상기 세포조직의 후면에 상기 미세전극(210)들이 부착되도록 한다. First, the operator slices the cell tissue to prepare a cell tissue sample, and places the sliced cell tissue on the work table 110 of the cell observation apparatus 100 (S10). Here, the cell tissue is placed on the work table 110 of the cell observation apparatus 100, and the cell observation apparatus 100 at this time is an orthopedic microscope, as shown in FIG. 200 are positioned such that the microelectrodes 210 are attached to the back surface of the cell tissue.

그런 다음, 작업자는 상기 광영상 이미징장치(300)를 통하여 슬라이스 된 상기 세포조직의 광영상 이미지(301)를 획득한다(S20). 이때, 상기 광영상 이미지(301;OCT이미지)는 상기 세포조직에 대하여 광 간섭 단층 촬영을 하는 상기 OCT장치를 사용하여 얻는 것이 바람직하며, 상기 광영상 이미징장치(300)는 상기 세포조직의 전면으로 상기 미러부를 통하여 광을 주사하여 상기 세포조직에 입사되게 한다. Then, the operator acquires the optical image 301 of the cell tissue sliced through the optical image imaging device 300 (S20). Preferably, the optical image 301 (OCT image) is obtained by using the OCT apparatus for performing optical coherence tomography on the cell tissue, and the optical image imaging apparatus 300 may be provided on the front side of the cell tissue And the light is scanned through the mirror part to be incident on the cell tissue.

상기한 세포조직의 광영상 이미지(301)를 획득한 후, 작업자는 상기 전극 이미지(201)를 획득한다(S30). 여기서, 상기 전극 이미지(201)는 상기 세포조직이 없는 상태에서 상기 광영상 이미징장치(300)를 통하여 얻는다. 이는 상기한 세포조직이 있는 상태에서는 상기 광영상 이미징장치(300)에서 세포조직의 깊이 등에 따라 전극 이미지(201)가 불분명하게 나타나거나 훼손되어 나타나기 때문으로, 상기 세포조직이 없는 상태에서 선명한 전극 이미지(201)를 얻기 위함이다.After acquiring the optical image 301 of the cell tissue, the operator acquires the electrode image 201 (S30). Here, the electrode image 201 is obtained through the optical image imaging device 300 in a state where there is no cell tissue. This is because, when the above-described cell structure is present, the electrode image 201 appears to be unclear or damaged due to the depth of cell tissue in the optical image imaging device 300, (201).

상기한 바에 따라, 상기 세포조직의 광영상 이미지(301)와 상기 전극 이미지(201)를 확보하면, 상기 맵핑부(400)는 상기 광영상 이미지(301) 상에 상기 전극 이미지(201)를 맵핑하여 하나의 세포자극 이미지(401)를 얻는다(S40). 이때, 상기 맵핑부(400)는 프로그램 상으로 상기 광영상 이미지(301)에 상기 전극 이미지(201)를 오버랩하여 맵핑하고, 맵핑되어 상기 전극 이미지(301)의 전극위치와 상기 광영상 이미지(301)의 세포조직 이미지가 선명하게 모두 나타난 상기 세포자극 이미지(401)를 얻는다. 한편, 상기 맵핑부(400)는 상기 광영상 이미징장치(300)와 상기 전기신호 측정부(200)와 연계된 컴퓨터 시스템 또는 프로그램이며, 상기 세포자극 이미지(401)는 상기 맵핑부(400)를 이루는 컴퓨터 시스템의 모니터 또는 상기 광영상 이미징장치(300)의 디스플레이부에 표시될 수 있다. When the optical image 301 and the electrode image 201 of the cell tissue are secured as described above, the mapping unit 400 maps the electrode image 201 onto the optical image 301, To obtain one cell stimulated image 401 (S40). At this time, the mapping unit 400 overlaps and maps the electrode image 201 to the optical image 301 on a program, and maps the electrode position of the electrode image 301 and the optical image 301 ) Of the cell-stimulating image (401) in which the cell-tissue image of the cell-stimulating image is clearly visible. The mapping unit 400 may be a computer system or a program associated with the optical image imaging apparatus 300 and the electrical signal measurement unit 200. The cell stimulation image 401 may be generated by the mapping unit 400, Or may be displayed on a display of the optical image imaging device 300. [

상기한 세포자극 이미지(401)가 확보되면, 상기 자극부를 통하여 세포조직을 자극한 뒤 상기 미세전극(210)들을 통하여 상기 세포조직의 전기신호(신경신호)를 측정하고, 측정된 신호 값을 보간법을 이용하여 세포자극 이미지와 같은 크기의 맵핑 이미지를 만들고 신호 세기에 따른 투명도와 색상으로 인가하여 상기 세포자극 이미지(401) 상에 상기 전기신호를 표시한다. When the cell stimulation image 401 is obtained, the cell tissue is stimulated through the stimulation unit, the electrical signals (neural signals) of the cell tissue are measured through the fine electrodes 210, and the measured signal values are interpolated A mapping image having the same size as that of the cell stimulation image is formed and the electric signal is displayed on the cell stimulation image 401 by applying the image with transparency and color according to the signal intensity.

상기한 바와 같이, 상기 세포조직 측정방법은, 상기 세포관찰장치(100)와 상기 광영상 이미징장치(300)와 상기 전기신호 측정부(200)가 통합된 상기 세포조직 측정장치를 이용하여, 하나의 시스템에서 상기 세포조직의 전기신호를 측정할 수 있으며, 상기 광영상 이미징장치(300)를 통하여, 상기 세포조직의 광영상 이미지(301)와, 상기 전극 이미지(201)를 세포가 있는 상태와 상기 세포조직이 없는 상태에서 별도로 각각 획득하고, 이를 맵핑하여 하나의 세포자극 이미지(401)를 얻어 상기 세포조직 전기 신호를 측정함으로써, 보다 정확하고 신뢰성있는 세포조직의 전기신호를 측정할 수 있다. As described above, the cell tissue measuring method is a method of measuring the cell tissue using the cell-tissue measuring device in which the cell observing apparatus 100, the optical image imaging apparatus 300 and the electric signal measuring unit 200 are integrated, And the optical image 301 of the cell tissue and the electrode image 201 may be displayed in a state of being in a state of cells, The cell signal is separately acquired in the absence of the cell tissue, and a single cell stimulation image 401 is obtained by mapping the cell stimulation image 401. By measuring the cell tissue electrical signal, more accurate and reliable electrical signals of the cell tissue can be measured.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

100... 세포관찰장치 110... 작업대
200... 전기신호 측정부 210... 미세전극
300... 광영상 이미징장치 400... 맵핑부
500... 광자극부100 ... cell observation device 110 ... worktable
200 ... electric signal measuring part 210 ... fine electrode
300 ... optical image imaging device 400 ... mapping unit
500 ... light stimulating portion

Claims (11)

세포조직을 안착시키는 작업대와, 입사되는 광을 반사하여 상기 광이 상기 작업대로 주사되게 하는 미러부를 포함하여 관찰자가 상기 세포조직을 확대하여 관찰할 수 있도록 하는 세포관찰장치;
상기 세포조직의 측면에 위치하도록 상기 작업대에 설치되고 어레이 형식으로 배열되어 상기 세포조직의 전기 신호를 측정하는 복수개의 미세전극들을 포함하는 전기신호 측정부;
상기 세포관찰장치와 연결 설치되어 상기 세포조직의 광영상 이미지를 획득하고, 상기 미세전극들의 전극 위치를 나타내는 전극 이미지를 획득하는 광영상 이미징장치; 및
상기 광영상 이미지 상에 상기 전극 이미지를 서로 맵핑(Mapping)하여 상기 전극 이미지와 상기 세포조직의 광영상 이미지를 하나의 세포자극 이미지로 형성하고, 상기 세포자극 이미지상에 상기 전기 신호를 표시하는 맵핑부를 포함하며,
상기 맵핑부는 상기 세포자극 이미지가 확보되면, 상기 세포조직을 자극한 뒤 상기 미세전극들을 통하여 상기 세포조직의 전기 신호를 측정하고, 상기 측정된 전기신호의 값을 보간법을 이용하여 상기 세포자극 이미지와 같은 크기의 맵핑 이미지로 만들고, 상기 전기 신호에 따른 투명도와 색상으로 상기 세포자극 이미지상에 상기 전기 신호를 표시하는 세포자극 측정장치.A cell observing device for observing the cell tissue by observing the cell structure and a mirror for reflecting the incident light and allowing the light to be scanned to the work table;
An electric signal measuring unit arranged on the work table to be positioned on the side of the cell tissue and arranged in an array form to measure electric signals of the cell tissue;
An optical image imaging device connected to the cell observation device to acquire an optical image of the cell tissue and acquire an electrode image representing an electrode position of the fine electrode; And
And mapping the electrode image to the optical image to form a cell stimulation image of the electrode image and the cell tissue, and mapping the cell stimulation image to the cell stimulation image, ≪ / RTI >
The mapping unit may measure the electrical signal of the cell tissue through the microelectrodes after stimulating the cell tissue when the cell stimulation image is secured and then transmit the measured value of the electrical signal to the cell stimulation image And displays the electrical signal on the cell stimulation image in terms of transparency and color according to the electrical signal. 청구항 1에 있어서,
상기 세포관찰장치는,
도립현미경, 정립현미경, 전자현미경 및 광학현미경 중 선택된 어느 하나를 적용하는 세포자극 측정장치.The method according to claim 1,
The cell observing apparatus includes:
An apparatus for measuring cell stimulation using any one of an inverted microscope, a stereomicroscope, an electron microscope and an optical microscope. 청구항 1에 있어서,
상기 광영상 이미징장치는,
상기 세포조직에 대하여 광 간섭 단층 촬영을 수행하는 OCT(Optical coherence tomography)장치를 포함하는 세포자극 측정장치. The method according to claim 1,
The optical image imaging apparatus includes:
And an optical coherence tomography (OCT) apparatus for performing optical coherence tomography on the cell tissue. 청구항 1에 있어서,
상기 미세전극은,
다공성 고분자 물질에 상기 세포조직의 전기 신호를 받을 수 있는 복수개의 채널이 형성된 세포자극 측정장치.The method according to claim 1,
The microelectrode includes:
Wherein a plurality of channels capable of receiving an electrical signal of the cell tissue are formed on the porous polymer material. 청구항 1에 있어서,
상기 세포관찰장치는 정립현미경이고,
상기 전기신호 측정부의 상기 미세전극이 상기 세포조직의 후면에 위치하도록 하며,
상기 광영상 이미징장치는 상기 미러부와 연결 설치되는 세포자극 측정장치. The method according to claim 1,
The cell observation device is a stereomicroscope,
The microelectrode of the electrical signal measuring unit is positioned on the rear surface of the cell tissue,
Wherein the optical image imaging device is connected to the mirror unit. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세포조직에 자극을 주기 위한 자극부를 더 포함하며,
상기 자극부는,
상기 세포조직에 광자극을 주는 상기 광영상 이미징장치 또는 상기 세포조직에 전기 자극을 주는 상기 전기신호 측정부 또는 상기 미러부로 광원을 주사하여 상기 세포조직을 자극하는 광자극부를 포함하는 세포자극 측정장치. The method according to any one of claims 1 to 5,
Further comprising a stimulation unit for stimulating the cell tissue,
The magnetic-
And a light stimulating unit for stimulating the cell tissue by scanning the light source with the optical signal imaging device that gives the light stimulus to the cell tissue or the electric signal measuring unit that gives the electric stimulus to the cell tissue or the mirror unit, . 세포조직을 안착시키는 작업대와 관찰자가 상기 세포조직을 확대하여 관찰할 수 있도록 하는 미러부를 포함하는 세포관찰장치와, 상기 세포조직의 측면에 위치하도록 상기 작업대에 설치되고 어레이 형식으로 배열되어 상기 세포조직의 전기 신호를 측정하는 복수개의 미세 전극들을 포함하는 전기신호 측정부와, 상기 세포관찰장치와 연결 설치되어 상기 세포조직의 광영상 이미지를 획득하고 상기 미세전극들의 전극 위치를 나타내는 전극 이미지를 획득하는 광영상 이미징장치와, 상기 광영상 이미지 상에 상기 전극 이미지를 서로 맵핑(Mapping)하여 상기 전극 이미지와 상기 세포조직의 광영상 이미지를 하나의 세포자극 이미지로 형성하고, 상기 세포자극 이미지상에 상기 전기 신호를 표시하는 맵핑부, 상기 맵핑부는 상기 세포자극 이미지가 확보되면, 상기 세포조직을 자극한 뒤 상기 미세전극들을 통하여 상기 세포조직의 전기 신호를 측정하고, 상기 측정된 전기 신호의 값을 보간법을 이용하여 상기 세포자극 이미지와 같은 크기의 맵핑 이미지로 만들고, 상기 전기 신호에 따른 투명도와 색상으로 상기 세포자극 이미지상에 상기 전기 신호를 표시하는 세포자극 측정장치를 이용하며, 상기 세포관찰장치의 작업대로 슬라이스 된 상기 세포조직을 안착시키는 단계;
상기 광영상 이미징장치를 통하여 상기 세포조직의 광영상 이미지를 획득하는 단계;
상기 광영상 이미징장치를 통하여 상기 전극 이미지를 획득하는 단계; 및
상기 맵핑부를 통하여 상기 광영상 이미지 상에 상기 전극 이미지를 맵핑하여 하나의 세포자극 이미지를 획득하고, 상기 세포자극 이미지에 상기 세포조직의 전기 신호를 나타내는 단계를 포함하는 세포자극 측정방법. A cell observation device including a work table for placing a cell tissue and a mirror part for allowing an observer to enlarge and observe the cell tissue; An optical signal measurement unit including a plurality of microelectrodes for measuring an electrical signal of the micro-electrodes, an optical signal measuring unit connected to the cell observing apparatus to acquire an optical image of the cell tissue, An optical image imaging apparatus comprising: an optical image imaging device for mapping an electrode image to an electrode image on the optical image, forming an electrode image and an optical image of the cell structure as a cell stimulation image, A mapping unit for displaying an electric signal, Measuring the electrical signal of the cell tissue through the microelectrodes after stimulating the cell tissue, converting the measured electrical signal value into a mapping image of the same size as the cell stimulation image using an interpolation method, Using a cell stimulation measuring device that displays the electric signal on the cell stimulation image with transparency and color according to an electric signal, placing the cell tissue sliced by the work platform of the cell observation device;
Obtaining an optical image of the cell tissue through the optical image imaging device;
Obtaining the electrode image through the optical image imaging device; And
And mapping the electrode image onto the optical image through the mapping unit to obtain a cell stimulation image and displaying an electric signal of the cell tissue on the cell stimulation image. 청구항 7에 있어서,
상기 광영상 이미지를 획득하는 단계는,
상기 세포조직에 대하여 광 간섭 단층 촬영을 하는 OCT(Optical coherence tomography)장치를 이용하여 광학 이미지를 획득하는 세포자극 측정방법.The method of claim 7,
Wherein acquiring the optical image comprises:
And measuring an OCT (optical coherence tomography) apparatus for performing optical coherence tomography on the cell tissue to obtain an optical image. 청구항 7에 있어서,
상기 세포관찰장치는 정립현미경으로 하여, 상기 세포조직의 후면에 상기 전기신호 측정부의 미세전극이 위치하도록 착부에 배치하고,
상기 광영상 이미징장치는 상기 세포조직의 전면으로 상기 세포관찰장치의 상기 미러부에 연결 설치하는 세포자극 측정방법.The method of claim 7,
The cell observing apparatus is a retracting microscope and is disposed in a fusing site so that the fine electrode of the electrical signal measuring section is located on the rear surface of the cell tissue,
Wherein the optical image imaging device is connected to the front surface of the cell tissue and to the mirror part of the cell observation device. 청구항 7에 있어서,
상기 전극 이미지를 획득하는 단계는, 상기 세포조직이 없는 상태에서 상기 광영상 이미징장치를 통하여 상기 전극 이미지를 획득하고,
상기 광영상 이미지 상에 상기 전극 이미지의 맵핑은 상기 전극 이미지에 상기 세포조직이 있는 상태에서 획득한 상기 광영상 이미지를 맵핑하는 세포자극 측정방법.The method of claim 7,
Wherein acquiring the electrode image comprises acquiring the electrode image through the optical image imaging device in the absence of the cell tissue,
Wherein mapping of the electrode image onto the optical image is performed by mapping the optical image acquired in a state in which the cell tissue is present in the electrode image. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세포조직에 광자극을 주는 상기 광영상 이미징장치 또는 상기 세포조직에 전기 자극을 주는 상기 전기신호 측정부 또는 상기 미러부로 광원을 주사하여 상기 세포조직을 자극하는 광자극부를 통하여 상기 세포조직을 자극하는 세포자극 측정방법. The method according to any one of claims 7 to 10,
The optical image imaging device that gives a light stimulus to the cell tissue, or the electric signal measuring unit that gives an electric stimulus to the cell tissue, or the mirror unit, and stimulates the cell tissue through a light stimulating unit that stimulates the cell tissue. Lt; / RTI >
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