微小電極法

ガラス微小電極法による活動電位測定

心筋の活動電位は、収縮の引き金になるとともに収縮の大きさに影響し、さらに不応期の形成を通じて異常な電気活動が起こらないようにするなど、様々な役割を果たしています。この活動電位を直接測定するために用いられるのがガラス微小電極法です。

中空のガラス管をヒーターで熱して長軸方向に力を加えて引き延ばすと、先端が１ミクロン（１ミリの千分の１）程度の細く尖ったガラス管が出来ます。この中に電気を通す塩溶液をつめて測定用増幅器と接続したものがガラス微小電極です。一方、心筋組織を栄養液（血液に類似した塩溶液）に浸し、酸素を通じて体温と同じ３７度に保ちます。そこにペースメーカー細胞の代わりに電気刺激装置とつないだ白金電極から規則的に電気刺激を加えると、心筋組織の細胞に活動電位が発生しつづけます。そこに三次元微動装置を使ってガラス微小電極を近づけ、組織表面の細胞の中にその先端を刺入します。これが成功すると心筋細胞で発生した微弱な活動電位を増幅器で拡大し、オシロスコープで観察したり、コンピューターに取り込んで解析したりすることが出来ます。通常の哺乳動物の活動電位の大きさは１００ミリボルト、つまり私たちが使い慣れている１．５Ｖの乾電池が出す電圧の１５分の１程度です。

微小電極実験の様子

研究室オリジナル実験器具（素材：アクリル）　考案・製作：重信弘毅

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実験方法

	準備 試料の温度を体温と同じ３７度に保つために、実験容器の外側で３７度のお湯を循環させます。 試料（写真は心臓の切片）は、栄養液の入った実験容器内に針で固定します。このとき、試料には一定濃度の酸素が必要なため、チューブを通して酸素を送ります。酸素供給用チューブの口を試料の下方に置き、酸素を循環させることで溶液を撹拌して濃度を常に一定に保つことが出来ます。 ガラス微小電極−Ｄ ガラス管を熱し、引きちぎったものに電気を通す液体（塩化カリウム）を入れて微小電極を作ります。 電気刺激を送る電極−Ｂ 先端（約２−３ｍｍ）を試料に挿し、電気刺激を与えて人工的に活動電位を起こします。 電気刺激によって引き起こされた活動電位を測定器−Ａで測定します。 栄養液をアースして細胞外の電位を０（ゼロ）とし、微小電極内とアースの間の電位をＡで測定することによって細胞内電位変化を知ることができます。