細胞の電気生理現象の測定装置
【課題】安定して高精度な測定を実現できる細胞の電気生理現象の測定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】貫通孔５を有した薄板３とこれを保持する枠体４とからなるセンサチップ２を、開口部を有した基板１の開口部の内部に固着した細胞電気生理センサと、このセンサチップ２のキャビティ６の内部に測定液１２を充填する分注手段とからなる細胞の電気生理現象の測定装置であって、分注手段として液滴１２ａをキャビティ６の内部に飛滴させる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を配置するとともに、可動機構を設けた構成とする。
【解決手段】貫通孔５を有した薄板３とこれを保持する枠体４とからなるセンサチップ２を、開口部を有した基板１の開口部の内部に固着した細胞電気生理センサと、このセンサチップ２のキャビティ６の内部に測定液１２を充填する分注手段とからなる細胞の電気生理現象の測定装置であって、分注手段として液滴１２ａをキャビティ６の内部に飛滴させる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を配置するとともに、可動機構を設けた構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞の活動によって発生する物理化学的変化を測定するために用いられる細胞内電位あるいは細胞外電位等の細胞の電気生理現象をスムーズにかつ確実に測定するための細胞の電気生理現象の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気生理学におけるパッチクランプ法は、細胞膜に存在するイオンチャンネルを測定する方法として知られており、このパッチクランプ法によってイオンチャンネルの様々な機能が解明されてきた。そして、イオンチャンネルの働きは細胞学において重要な関心事であり、これは薬剤の開発にも応用されている。
【０００３】
例えば、プローブを細胞またはその部分の表面近くに制御し、プローブを該表面に垂直になるように表面に接触させるというパッチクランプ法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、基質上または内に形成された管状通路内における電気浸透流を用いて細胞を測定位置に自動的に配置するための手段を備えたオートパッチ方式が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特表２００４−５２８５５３号公報
【特許文献２】特表２００４−５１０９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成である自動的に細胞を捕捉できるオートパッチ方式において、自動分注器のピペットを用いてピペット先端の外径よりも小さな内径の微小容器部に液体を分注する時、滴下する液体の液滴の大きさが液体の表面張力により微小容器の内径よりも大きくなってしまい、この液滴を微小容器の内部に注入したとき、微小容器の内部に気泡が残ることがある。この残留した気泡が貫通孔の近傍に存在すると、貫通孔に細胞を保持することが難しくなる、あるいは安定した測定ができないといった課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、安定して高精度な測定を実現できる細胞の電気生理現象の測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、貫通孔を有した薄板と枠体からなるセンサチップを基板の開口部に固着した細胞電気生理センサと、このセンサチップのキャビティの内部に測定液を充填する分注手段を有し、キャビティの内径よりも小さな液滴を飛滴することができる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部をキャビティの上方に配置するとともに、このヘッド部に可動機構を設けた構成とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の細胞の電気生理現象の測定装置は、キャビティの内径よりも小さな直径の液滴を飛滴させることできる非接触式ジェットディスペンサを用いることによって、キャビティの内部へ小さな液滴を飛滴させながら測定液を充填していくことができることから、キャビティの内部の気泡残りを防止することができ、安定して高精度な測定を行うことができる細胞の電気生理現象の測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置について、図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置の断面図、図２は測定方法を説明するための断面図、そして図３は別の例の測定装置の断面図、図４はセンサアレイの上面図および図５は図４のＡＡ部における断面図である。
【００１１】
まず始めに、本実施の形態１における細胞電気生理センサの基本的な構成とその動作について説明する。
【００１２】
図１において、１はガラスよりなる基板であり、この基板１の外観形状は平板状であり、所定の間隔に上下に貫通した開口部を一つ以上有している。そして、この基板１にはガラスなどの親水性に優れた材料を用いることが好ましい。この基板１には微細加工性に優れた材料よりなるセンサチップ２を設置しており、このセンサチップ２はシリコンを主成分とする材料よりなる薄板３と枠体４とから一体的に構成することが好ましく、この薄板３には貫通孔５を形成している。また、この貫通孔５の大きさは細胞を貫通孔５の上にうまく保持することができる形状が好ましく、細胞の大きさによって異なってくるが、直径；１〜５μｍが好ましい。
【００１３】
なお、この貫通孔５は薄板３に少なくとも一個以上あれば良いが、複数の貫通孔５を形成し、複数個の細胞を同時に測定することによって信号レベルを高めて測定することも可能である。
【００１４】
そして、このセンサチップ２は薄板３と枠体４に囲まれたキャビティ６を構成している。このキャビティ６は細胞を保持するとともに薬液を充填しておくための空間でもある。そして、このセンサチップ２は基板１の開口部の内壁部に液漏れのないように強固に固着している。これによって、センサチップ２は基板１の上部と下部を完全に仕切るとともに、貫通孔５を通してのみ、上部と下部の空間が連通する構造としている。
【００１５】
なお、センサチップ２を固着する場所は基板１の開口部の下端部のみでなく、中間部あるいは上端部であってもよい。
【００１６】
さらに、開口部の内径はセンサチップ２よりも少し大きな直径（例えば５〜２０μｍが好ましい）とし、このセンサチップ２を容易に挿入し固定することができるようにすることが好ましい。
【００１７】
また、キャビティ６の大きさは内径；５０〜１０００μｍが好ましく、一般的な規格である３８４ｃｈウエルフォーマットや１５３６ｃｈウエルフォーマットに適用することができるため、測定液や細胞を微小容量で扱うのに適している。
【００１８】
なお、センサチップ２の形状は加工性から円筒状としているが、多角形としても良い。
【００１９】
次に、細胞電気生理センサの製造方法を以下に説明する。
【００２０】
センサチップ２はフォトリソグラフィー、ドライエッチング等の半導体加工技術によって一体的に形成し、キャビティ６とこのキャビティ６の底面に貫通孔５を設けた薄板３となっている。
【００２１】
そして、基板１には平板状のガラスを用いることが好ましいが、樹脂を平板状に射出成型した樹脂基板を用いることも可能であり、この樹脂基板を用いることは生産性の観点から好ましい。
【００２２】
その後、所定の形状に加工したセンサチップ２を基板１の開口部の内部に挿入し、接着剤で固着あるいは加熱によって溶融固着させる。このセンサチップ２の挿入の簡単な方法としては、センサチップ２を濡らした状態にしておき、これを基板１の入り口に一部挿入することで基板１の端にセルフアライメントさせることができる。これは、ガラスからなる基板１の内壁の親水性が高く、水が管内に浸入していき、これに引っ張られてセンサチップ２も挿入されるからである。また、センサチップ２が基板１の端にある状態から、任意の水を加えることで水は開口部の内部へ浸入し、それにつれてセンサチップ２も移動し、基板１の開口部の内部の任意の位置にセンサチップ２を移動させて固着することも可能である。
【００２３】
そして、センサチップ２を任意の位置に移動させた後は接着剤または加熱によって、ガラスからなる基板１とセンサチップ２を固着させる。これで細胞電気生理センサが完成となる。
【００２４】
次に、本実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置の構成と分注方法について説明する。この細胞の電気生理現象の測定装置の大きな特徴は、図１に示すようにキャビティ６の上方にキャビティ６の内径よりも小さな液滴をキャビティ６の内部へ飛滴することができる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を設けた構成としていることである。
【００２５】
このような構成とした測定装置の分注方法として、まず、貫通孔５によって分断されたキャビティ６の上部空間１０に非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を用いて測定液である細胞外液１２ａの液滴を飛滴させながら薄板３の上面に細胞外液１２を充填していく。このとき、飛滴させる細胞外液１２ａの液滴の容量は１〜３０ｎＬが好ましく、このような液滴を飛滴することができる仕様のヘッド部８とすることによって、キャビティ６の内部または貫通孔５の近傍に気泡残りを抑制しながら細胞外液１２ａを分注しながら充填することができる。この細胞外液１２を介して測定のための電極へ接続することとなるので、電極への接続が容易となる所定の量の細胞外液１２を充填するとこのセンサチップ２への分注は完了する。
【００２６】
このように、キャビティ６の内径より小さな直径からなる液滴状の細胞外液１２ａをキャビティ６の内部や薄板３の上に飛滴させることができる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を配置した測定装置とすることによって、キャビティ６の上方から微小な寸法形状を有する貫通孔５の近傍に正確に微少な液滴を飛滴させて測定液などの液体を分注しながら充填していくことによって、気泡残りを抑制しながら分注・充填していくことができる。その結果、細胞の電気生理現象の測定を確実にかつスムーズに行うことができる。
【００２７】
これは、測定液の液滴の直径が自動分注機のピペット先端部の外径の大小に依存しない非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を用いることによって、キャビティ６の内径より小さな直径の液滴の測定液１２ａをキャビティ６の内部、さらには薄板３の貫通孔５の近傍へ直接飛滴させながら測定液を充填していくことが可能となるものである。
【００２８】
これに対して、従来の方法である自動分注器のピペットによる分注を行った場合には、測定液などの液体の表面張力によりキャビティ６の内径よりも大きな液滴となる場合があり、キャビティ６の内部あるいは貫通孔５の近傍にある気泡の逃げ場がない状態で液体が滴下されることとなり、キャビティ６の内部や貫通孔５の近傍に気泡が残留することによって、導通抵抗値は高い値を示すかまたは無限大の異常値を示し測定不良となる。もし、このような気泡が残留していれば、この気泡を除去する必要があり、スムーズに測定することが困難となる。
【００２９】
次に、このような測定装置を用いて細胞の電気生理現象を測定する方法について説明する。
【００３０】
まず、図２に示すように基板１のキャビティ６の上部にある細胞外液１２の液中に第一の電極１４を配置するとともに、センサチップ２の下面側に基板１と気密構造を実現できるようにチューブ９を配置している。このチューブ９の内部には細胞内液１３を充填し、この細胞内液１３の液中に第二の電極１５を配置するとともに、チューブ９の内部に圧力を伝えることのできる圧力伝達チューブ１６を取り付け、シール材１９により封止した状態としている。この状態において、第一の電極１４と第二の電極１５との間で１００ｋΩ〜１０ＭΩ程度の導通抵抗値を観測することができる。これは測定液である細胞外液１２あるいは細胞内液１３が貫通孔５に浸透し、第一の電極１４と第二の電極１５が細胞外液１２と細胞内液１３を介して導通するからである。ここで、測定液である細胞内液１３とは、例えば哺乳類筋細胞の場合、代表的にはＫ+イオンが１５５ｍＭ、Ｎａ+イオンが１２ｍＭ程度、Ｃｌ-イオンが４．２ｍＭ程度添加された電解液であり、測定液である細胞外液１２とはＫ+イオンが４ｍＭ程度、Ｎａ+イオンが１４５ｍＭ程度、Ｃｌ-イオンが１２３ｍＭ程度添加された電解液である。
【００３１】
その後、キャビティ６の上部から細胞１７を投入し、圧力伝達チューブ１６により減圧を行うと、細胞１７は貫通孔５に引き付けられ、この貫通孔５を塞ぎ、第一の電極１４と第二の電極１５との間の電気抵抗が十分に高い１ＧΩ以上の状態となる。この状態において、細胞１７の電気生理活動によって細胞内外の電位が変化した場合のわずかな電位差あるいは電流であっても測定が可能となる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置を用いることによって、スムーズかつ確実に細胞の電気生理現象の測定を行うことができる。
【００３３】
ここで、チューブ９を使用することによって、測定液である細胞内液１３を個別のセンサチップ２の下面側に安定して保持することができるとともに、細胞内液１３の内部から第二の電極１５の取り出しや圧力伝達チューブ１６を容易に個別のセンサチップ２に取り付けることができるため、測定時において容易に安定した細胞１７の測定を実施することができる。
【００３４】
また、本実施の形態１における測定装置において、ヘッド部８の中心線とキャビティ６の中心線を一直線上に配置することによって、確実に貫通孔５の近傍に細胞外液１２ａを飛滴させることができることから、より確実に気泡残りを抑制しながら細胞外液１２を分注して充填することができる。
【００３５】
また、基板１をガラスとすることによって、基板１の内壁の親水性が向上し、ヘッド部８からの分注時の細胞外液１２が表面張力により浸透しやすいため、キャビティ６の上部における基板１の開口部の内壁面の気泡残りを抑制することができる。
【００３６】
また、センサチップ２の材質をシリコンとし、このセンサチップ２の表面にＳｉＯ2をＣＶＤ、熱酸化、スパッタリングまたは真空蒸着法により形成することによって、センサチップ２の表面の親水性が向上し、ヘッド部８からの分注時の測定液が表面張力により浸透しやすいため、枠体４の内壁面や薄板３の上面に気泡残りを抑制しながら測定液を分注して充填することができる。
【００３７】
また、基板１とセンサチップ２を酸素プラズマによるアッシング処理を行うことによって、基板１とセンサチップ２の表面全体の親水性が向上し、前記とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、基板１とセンサチップ２を硫酸と過酸化水素水または過硫酸アンモニウムを用いて酸化処理することによっても、前記と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、ヘッド部８を水平方向に反復移動させる可動機構を持たせることによって、キャビティ６の底面の側壁付近なども含め比較的大きな面積に対しても測定液を均一に飛滴させることが可能となり、確実にキャビティ６の内部や薄板３の上面に気泡の発生を抑制しながら細胞外液１２ａを分注して充填することができる。
【００４０】
また、ヘッド部８を水平面内で周回させる可動機構を持たせることによって、キャビティ６の底面の側壁付近なども含め目標を定めて飛滴することが可能となり、円筒状のキャビティ６を用いるとき、より確実にキャビティ６の内部や薄板３の上面に気泡の発生を抑制しながら細胞外液１２を分注して充填することができる。
【００４１】
しかしながら、条件によってはヘッド部８を用いて、始めから数回目までの非接触式ジェットディスペンサによる液滴状の細胞外液１２ａを不連続に分注した時、運悪く気泡が残る場合がある。
【００４２】
これに対して、その後、数回の不連続の液滴状の細胞外液１２ａを分注することによって、気泡抜きを行うことができる。これは、不連続の液滴は飛滴速度が速く、大きなエネルギーをもって気泡に衝突させることができるためであることが分かった。従って、気泡を見つけた場合、気泡に向かって液滴を飛滴させることによって消泡させることも可能である。
【００４３】
そして、検討の結果、この非接触式ジェットディスペンサの細胞外液１２ａの分注による気泡抜きは１０回以下で確実に行うことができ、その後、液滴を連続させた連続方式で細胞外液１２ａを分注すると良いことが分かった。
【００４４】
このように、細胞外液１２ａの分注方法を分注の最初から１０回目以下までは液滴状の細胞外液１２ａを不連続に分注し、その後は連続的に液滴を分注することによって、短時間で気泡抜きを行ってキャビティ６の内部に細胞外液１２を充填することができる。
【００４５】
次に、本実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置の別の例について図３を用いて説明する。基本的な構成は図１および図２に示した構成とほぼ同様であり、センサチップ２の上方にキャビティ６の内径より小さな液滴をキャビティ６の内部または薄板３の上面に飛滴させることができる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を設置した構成である。図３に示した測定装置が図１の測定装置と大きく異なっている点は複数のセンサチップ２を配置していることと、共通の流路２４によって細胞内液１３などの測定液を充填することによって、一括して細胞の電気生理現象を測定することができる測定装置を提供することを目的としている。
【００４６】
これによって、一般的な規格である３８４ｃｈウエルフォーマットや１５３６ｃｈウエルフォーマットに適用することができる測定装置を実現することができ、一括して効率よく細胞の電気生理現象を測定することができる。
【００４７】
また、センサチップ２をマトリックス状に多数並べたとき、複数のセンサチップ２に対して細胞外液１２ａの分注を行う場合には、ヘッド部８を移動させることによって分注が可能であり、さらにヘッド部８を複数配置することによって、一括して高速に分注できるという点において効果を発揮することもできる。
【００４８】
このアレイ化した細胞電気生理センサは複数のセンサチップ２を一直線上に所定のピッチで並ぶように構成しており、さらに、第一の電極１４および第二の電極１５を基板１の一面側に配置し、流路２４を構成するための溝を有した流路プレート２１を基板１の下面側に配置するとともに、第二の電極１５の一端を基板１の一部の開口部に埋め込んだ構成としている。
【００４９】
また、測定液を投入するための流入口２２、吸引するための流出口２３を基板１の端部にある開口部に配置している。
【００５０】
そして、基板１の開口部の位置に対応するように測定液などの投入口としてウエル２０を形成している。このウエル２０は樹脂などを射出成形によって形成することができる。なお、このウエル２０は無くても良いが、測定液および細胞１７などを投入するときのガイド、あるいは上部に蓋をするときなどに有効である。
【００５１】
そして、前記ウエル２０、基板１および流路プレート２１は互いに接合しており、これによってそれぞれの貫通孔５は流路プレート２１の流路２４によって連結した構造としている。つまり、センサチップ２の下面は流路２４によって構成された領域として外部から仕切られている。
【００５２】
ここで、第一の電極１４および第二の電極１５はクロム、チタン、銅、金、白金、銀および塩化銀からなる電極材料から選択される少なくとも一つを含む電極で構成することが好ましく、さらに基板１の同一面に前記二種類の電極１４，１５を形成することが好ましい。
【００５３】
特に、銅は後に述べる熱可塑性樹脂に密着性よく付着することを確認しており、銀および塩化銀は後に述べる電解液との電気接触抵抗を軽減することが可能である。
【００５４】
また、好ましくは基板１の第二の電極１５を形成した開口部の内部には第二の電極１５の一端と接続されるように銀・塩化銀が微粒子状態で混合された導電性接着剤である電極ペーストを埋め込んでいる。これによって、第二の電極１５を形成した基板１の開口部を確実に塞ぐことができ、流路２４は外部から確実に遮断される。
【００５５】
このような構成とすることによって、基板１の一面上に電極１４，１５を形成することによってプローブなどとの接触を容易にするとともに生産性に優れたアレイ構造を実現することができる。また、流路２４の内部に蓄積した細胞内液１３の電位状態を測定することもできる。
【００５６】
さらに、第一の電極１４と第二の電極１５は基板１の一面にのみ形成していることから、すべての電極の引き出しパターンは基板１とウエル２０の間に埋め込まれることになり、配線電極の保護にも有効であるとともに、外部装置への接続が容易になるという利点も有している。
【００５７】
そして、基板１，ウエル２０および流路プレート３はすべて熱可塑性樹脂で形成することが生産性の観点から好ましい。そして、これらの熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、オレフィンポリマ、ポリメタクリル酸メチルアセテート樹脂、のいずれか、またはこれらの組み合わせを用いることが好ましい。さらに、環状オレフィンポリマ、線状オレフィンポリマ、またはこれらが共重合した環状オレフィンコポリマ、およびポリエチレンからなる材料から選択される少なくとも一つの樹脂を含むことがより好ましい。
【００５８】
次に、以上説明したような構成を有する細胞電気生理センサのアレイを用いて、細胞の電気生理現象を測定する方法について説明する。
【００５９】
まず、全てのセンサチップ２の下面側の流路２４の内部に流入口２２から細胞内液１３を投入して、細胞内液１３が流出口２３へ到達するまで流路２４の内部を細胞内液１３で満たす。これは、流出口２３を真空ポンプなどで吸引することによって簡単に行うことができる。
【００６０】
次に、全てのセンサチップ２のキャビティ６の内部へ非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を用いて液滴を飛滴させながら細胞内液１３を充填していく。この細胞内液１３を充填した状態で、第一の電極１４と第二の電極１５との電気抵抗を測定すると、１００ｋΩ〜１０ＭΩ程度の抵抗値を観測することができる。
【００６１】
これはセンサチップ２の薄板３の一部に設けた貫通孔５に電解液である細胞内液１３あるいは細胞外液１２が浸透し、細胞外液１２は第一の電極１４と接触し、細胞内液１３は流路２４を介して第二の電極１５と接触することで電気回路を構成しているからである。
【００６２】
次に、センサチップ２のキャビティ６の内部へ細胞１７を投入し、流入口２２あるいは流出口２３から吸引を行うと、キャビティ６の内部に投入された細胞１７は細胞外液１２とともに貫通孔５へ引きつけられる。
【００６３】
そして、細胞１７が貫通孔５を完全に塞ぐように密着すると、細胞外液１２と細胞内液１３の電気抵抗は大きくなり、通常１００ＭΩ以上、好ましくは１ＧΩ以上の抵抗値となる。このように、電気抵抗が大きくなった状態では、細胞１７の内部へ流れ込む、あるいは流れ出すイオンの数がわずかであっても、高精度に細胞１７の内外を流れるイオンの動きを測定できるようになる。これが細胞１７の電気生理現象であるイオンチャンネルの測定である。
【００６４】
このように、図３に示した細胞電気生理センサのアレイは、前記イオンチャンネルを測定できるセンサチップ２をマトリックス状に複数個備えていることから、同時に一括して効率的な測定を行うことができる。
【００６５】
なお、図３ではセンサチップ２は２つだけについて図示しているが、さらに多くのセンサチップ２を備えていてもよく、好ましくは１２×８列の９６個、もしくは２４×１６列の３８４個、もしくは４８×３２列の１５３６個の配列とすることが良い。例えば、図４は２４×１６列の３８４個のウエル２０が並んだ基板１を用いたセンサアレイの一例である上面図であり、図５は図４のＡＡ部における断面図を示している。図４および図５に示すように、列番号Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌにおける行番号３〜２２においてウエル２０を合計で１６０個配置し、行番号１および行番号２４のウエル２０を流入口２２、流出口２３と接続し、行番号２もしくは行番号２３のウエル２０を第二の電極１５とそれぞれ接続している。
【００６６】
このように格子状にウエル２０とセンサチップ２を並べることによって、細胞内液１３を流す流路２４を直線的に効率良く配置することができる。さらに、前記配列は他の多くの関連装置（たとえば複数の種類の薬剤を作るアッセイ工程、細胞を分ける分注工程等）で一般に使われる配列なので、分注ロボットなどが兼用できる汎用性も有している。このことは、薬剤をスクリーニングする関連工程との連携を効率よくする重要な要素である。
【００６７】
以上説明してきたように、複数のセンサチップ２と、測定液および細胞１７を投与・蓄積できるウエル２０と、細胞内液１３を流入させる流路２４と、細胞外液１２に接続した第一の電極１４と、細胞内液１３と接続された第二の電極１５とが同一面上に一体化されて構成することによって測定のためのプローブなどを上面で行うことが可能となるとともに、ヘッド部８を複数あるいはアレイ状に配置し、効率の良い測定を一括して行うことが可能となるアレイ状の細胞の電気生理現象の測定装置を実現することができる。
【００６８】
また、安価な熱可塑性樹脂で構成することによって安価な測定装置を提供できる。
【００６９】
このような測定装置の構造と分注方法によって、気泡残りを抑制しながら細胞外液１２を分注することによって正確に測定液の量を制御して充填することができることから、細胞の電気生理現象を安定して高精度に測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる細胞の電気生理現象の測定装置は、高速で薬理判定を行う薬品スクリーニングなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置の断面図
【図２】同測定方法を説明するための断面図
【図３】同別の例の測定装置の断面図
【図４】同センサアレイの一例を示す上面図
【図５】図４のＡＡ部における断面図
【符号の説明】
【００７２】
１ 基板
２ センサチップ
３ 薄板
４ 枠体
５ 貫通孔
６ キャビティ
８ ヘッド部
１０ 上部空間
１１ 下部空間
１２、１２ａ 細胞外液（測定液）
１３、１３ａ 細胞内液（測定液）
１４ 第一の電極
１５ 第二の電極
１６ 圧力伝達チューブ
１７ 細胞
１９ シール材
２０ ウエル
２１ 流路プレート
２２ 流入口
２３ 流出口
２４ 流路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞の活動によって発生する物理化学的変化を測定するために用いられる細胞内電位あるいは細胞外電位等の細胞の電気生理現象をスムーズにかつ確実に測定するための細胞の電気生理現象の測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気生理学におけるパッチクランプ法は、細胞膜に存在するイオンチャンネルを測定する方法として知られており、このパッチクランプ法によってイオンチャンネルの様々な機能が解明されてきた。そして、イオンチャンネルの働きは細胞学において重要な関心事であり、これは薬剤の開発にも応用されている。
【０００３】
例えば、プローブを細胞またはその部分の表面近くに制御し、プローブを該表面に垂直になるように表面に接触させるというパッチクランプ法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、基質上または内に形成された管状通路内における電気浸透流を用いて細胞を測定位置に自動的に配置するための手段を備えたオートパッチ方式が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特表２００４−５２８５５３号公報
【特許文献２】特表２００４−５１０９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来の構成である自動的に細胞を捕捉できるオートパッチ方式において、自動分注器のピペットを用いてピペット先端の外径よりも小さな内径の微小容器部に液体を分注する時、滴下する液体の液滴の大きさが液体の表面張力により微小容器の内径よりも大きくなってしまい、この液滴を微小容器の内部に注入したとき、微小容器の内部に気泡が残ることがある。この残留した気泡が貫通孔の近傍に存在すると、貫通孔に細胞を保持することが難しくなる、あるいは安定した測定ができないといった課題を有していた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、安定して高精度な測定を実現できる細胞の電気生理現象の測定装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明は、貫通孔を有した薄板と枠体からなるセンサチップを基板の開口部に固着した細胞電気生理センサと、このセンサチップのキャビティの内部に測定液を充填する分注手段を有し、キャビティの内径よりも小さな液滴を飛滴することができる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部をキャビティの上方に配置するとともに、このヘッド部に可動機構を設けた構成とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の細胞の電気生理現象の測定装置は、キャビティの内径よりも小さな直径の液滴を飛滴させることできる非接触式ジェットディスペンサを用いることによって、キャビティの内部へ小さな液滴を飛滴させながら測定液を充填していくことができることから、キャビティの内部の気泡残りを防止することができ、安定して高精度な測定を行うことができる細胞の電気生理現象の測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置について、図面を用いて説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置の断面図、図２は測定方法を説明するための断面図、そして図３は別の例の測定装置の断面図、図４はセンサアレイの上面図および図５は図４のＡＡ部における断面図である。
【００１１】
まず始めに、本実施の形態１における細胞電気生理センサの基本的な構成とその動作について説明する。
【００１２】
図１において、１はガラスよりなる基板であり、この基板１の外観形状は平板状であり、所定の間隔に上下に貫通した開口部を一つ以上有している。そして、この基板１にはガラスなどの親水性に優れた材料を用いることが好ましい。この基板１には微細加工性に優れた材料よりなるセンサチップ２を設置しており、このセンサチップ２はシリコンを主成分とする材料よりなる薄板３と枠体４とから一体的に構成することが好ましく、この薄板３には貫通孔５を形成している。また、この貫通孔５の大きさは細胞を貫通孔５の上にうまく保持することができる形状が好ましく、細胞の大きさによって異なってくるが、直径；１〜５μｍが好ましい。
【００１３】
なお、この貫通孔５は薄板３に少なくとも一個以上あれば良いが、複数の貫通孔５を形成し、複数個の細胞を同時に測定することによって信号レベルを高めて測定することも可能である。
【００１４】
そして、このセンサチップ２は薄板３と枠体４に囲まれたキャビティ６を構成している。このキャビティ６は細胞を保持するとともに薬液を充填しておくための空間でもある。そして、このセンサチップ２は基板１の開口部の内壁部に液漏れのないように強固に固着している。これによって、センサチップ２は基板１の上部と下部を完全に仕切るとともに、貫通孔５を通してのみ、上部と下部の空間が連通する構造としている。
【００１５】
なお、センサチップ２を固着する場所は基板１の開口部の下端部のみでなく、中間部あるいは上端部であってもよい。
【００１６】
さらに、開口部の内径はセンサチップ２よりも少し大きな直径（例えば５〜２０μｍが好ましい）とし、このセンサチップ２を容易に挿入し固定することができるようにすることが好ましい。
【００１７】
また、キャビティ６の大きさは内径；５０〜１０００μｍが好ましく、一般的な規格である３８４ｃｈウエルフォーマットや１５３６ｃｈウエルフォーマットに適用することができるため、測定液や細胞を微小容量で扱うのに適している。
【００１８】
なお、センサチップ２の形状は加工性から円筒状としているが、多角形としても良い。
【００１９】
次に、細胞電気生理センサの製造方法を以下に説明する。
【００２０】
センサチップ２はフォトリソグラフィー、ドライエッチング等の半導体加工技術によって一体的に形成し、キャビティ６とこのキャビティ６の底面に貫通孔５を設けた薄板３となっている。
【００２１】
そして、基板１には平板状のガラスを用いることが好ましいが、樹脂を平板状に射出成型した樹脂基板を用いることも可能であり、この樹脂基板を用いることは生産性の観点から好ましい。
【００２２】
その後、所定の形状に加工したセンサチップ２を基板１の開口部の内部に挿入し、接着剤で固着あるいは加熱によって溶融固着させる。このセンサチップ２の挿入の簡単な方法としては、センサチップ２を濡らした状態にしておき、これを基板１の入り口に一部挿入することで基板１の端にセルフアライメントさせることができる。これは、ガラスからなる基板１の内壁の親水性が高く、水が管内に浸入していき、これに引っ張られてセンサチップ２も挿入されるからである。また、センサチップ２が基板１の端にある状態から、任意の水を加えることで水は開口部の内部へ浸入し、それにつれてセンサチップ２も移動し、基板１の開口部の内部の任意の位置にセンサチップ２を移動させて固着することも可能である。
【００２３】
そして、センサチップ２を任意の位置に移動させた後は接着剤または加熱によって、ガラスからなる基板１とセンサチップ２を固着させる。これで細胞電気生理センサが完成となる。
【００２４】
次に、本実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置の構成と分注方法について説明する。この細胞の電気生理現象の測定装置の大きな特徴は、図１に示すようにキャビティ６の上方にキャビティ６の内径よりも小さな液滴をキャビティ６の内部へ飛滴することができる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を設けた構成としていることである。
【００２５】
このような構成とした測定装置の分注方法として、まず、貫通孔５によって分断されたキャビティ６の上部空間１０に非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を用いて測定液である細胞外液１２ａの液滴を飛滴させながら薄板３の上面に細胞外液１２を充填していく。このとき、飛滴させる細胞外液１２ａの液滴の容量は１〜３０ｎＬが好ましく、このような液滴を飛滴することができる仕様のヘッド部８とすることによって、キャビティ６の内部または貫通孔５の近傍に気泡残りを抑制しながら細胞外液１２ａを分注しながら充填することができる。この細胞外液１２を介して測定のための電極へ接続することとなるので、電極への接続が容易となる所定の量の細胞外液１２を充填するとこのセンサチップ２への分注は完了する。
【００２６】
このように、キャビティ６の内径より小さな直径からなる液滴状の細胞外液１２ａをキャビティ６の内部や薄板３の上に飛滴させることができる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を配置した測定装置とすることによって、キャビティ６の上方から微小な寸法形状を有する貫通孔５の近傍に正確に微少な液滴を飛滴させて測定液などの液体を分注しながら充填していくことによって、気泡残りを抑制しながら分注・充填していくことができる。その結果、細胞の電気生理現象の測定を確実にかつスムーズに行うことができる。
【００２７】
これは、測定液の液滴の直径が自動分注機のピペット先端部の外径の大小に依存しない非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を用いることによって、キャビティ６の内径より小さな直径の液滴の測定液１２ａをキャビティ６の内部、さらには薄板３の貫通孔５の近傍へ直接飛滴させながら測定液を充填していくことが可能となるものである。
【００２８】
これに対して、従来の方法である自動分注器のピペットによる分注を行った場合には、測定液などの液体の表面張力によりキャビティ６の内径よりも大きな液滴となる場合があり、キャビティ６の内部あるいは貫通孔５の近傍にある気泡の逃げ場がない状態で液体が滴下されることとなり、キャビティ６の内部や貫通孔５の近傍に気泡が残留することによって、導通抵抗値は高い値を示すかまたは無限大の異常値を示し測定不良となる。もし、このような気泡が残留していれば、この気泡を除去する必要があり、スムーズに測定することが困難となる。
【００２９】
次に、このような測定装置を用いて細胞の電気生理現象を測定する方法について説明する。
【００３０】
まず、図２に示すように基板１のキャビティ６の上部にある細胞外液１２の液中に第一の電極１４を配置するとともに、センサチップ２の下面側に基板１と気密構造を実現できるようにチューブ９を配置している。このチューブ９の内部には細胞内液１３を充填し、この細胞内液１３の液中に第二の電極１５を配置するとともに、チューブ９の内部に圧力を伝えることのできる圧力伝達チューブ１６を取り付け、シール材１９により封止した状態としている。この状態において、第一の電極１４と第二の電極１５との間で１００ｋΩ〜１０ＭΩ程度の導通抵抗値を観測することができる。これは測定液である細胞外液１２あるいは細胞内液１３が貫通孔５に浸透し、第一の電極１４と第二の電極１５が細胞外液１２と細胞内液１３を介して導通するからである。ここで、測定液である細胞内液１３とは、例えば哺乳類筋細胞の場合、代表的にはＫ+イオンが１５５ｍＭ、Ｎａ+イオンが１２ｍＭ程度、Ｃｌ-イオンが４．２ｍＭ程度添加された電解液であり、測定液である細胞外液１２とはＫ+イオンが４ｍＭ程度、Ｎａ+イオンが１４５ｍＭ程度、Ｃｌ-イオンが１２３ｍＭ程度添加された電解液である。
【００３１】
その後、キャビティ６の上部から細胞１７を投入し、圧力伝達チューブ１６により減圧を行うと、細胞１７は貫通孔５に引き付けられ、この貫通孔５を塞ぎ、第一の電極１４と第二の電極１５との間の電気抵抗が十分に高い１ＧΩ以上の状態となる。この状態において、細胞１７の電気生理活動によって細胞内外の電位が変化した場合のわずかな電位差あるいは電流であっても測定が可能となる。
【００３２】
以上のように、本実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置を用いることによって、スムーズかつ確実に細胞の電気生理現象の測定を行うことができる。
【００３３】
ここで、チューブ９を使用することによって、測定液である細胞内液１３を個別のセンサチップ２の下面側に安定して保持することができるとともに、細胞内液１３の内部から第二の電極１５の取り出しや圧力伝達チューブ１６を容易に個別のセンサチップ２に取り付けることができるため、測定時において容易に安定した細胞１７の測定を実施することができる。
【００３４】
また、本実施の形態１における測定装置において、ヘッド部８の中心線とキャビティ６の中心線を一直線上に配置することによって、確実に貫通孔５の近傍に細胞外液１２ａを飛滴させることができることから、より確実に気泡残りを抑制しながら細胞外液１２を分注して充填することができる。
【００３５】
また、基板１をガラスとすることによって、基板１の内壁の親水性が向上し、ヘッド部８からの分注時の細胞外液１２が表面張力により浸透しやすいため、キャビティ６の上部における基板１の開口部の内壁面の気泡残りを抑制することができる。
【００３６】
また、センサチップ２の材質をシリコンとし、このセンサチップ２の表面にＳｉＯ2をＣＶＤ、熱酸化、スパッタリングまたは真空蒸着法により形成することによって、センサチップ２の表面の親水性が向上し、ヘッド部８からの分注時の測定液が表面張力により浸透しやすいため、枠体４の内壁面や薄板３の上面に気泡残りを抑制しながら測定液を分注して充填することができる。
【００３７】
また、基板１とセンサチップ２を酸素プラズマによるアッシング処理を行うことによって、基板１とセンサチップ２の表面全体の親水性が向上し、前記とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００３８】
また、基板１とセンサチップ２を硫酸と過酸化水素水または過硫酸アンモニウムを用いて酸化処理することによっても、前記と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
また、ヘッド部８を水平方向に反復移動させる可動機構を持たせることによって、キャビティ６の底面の側壁付近なども含め比較的大きな面積に対しても測定液を均一に飛滴させることが可能となり、確実にキャビティ６の内部や薄板３の上面に気泡の発生を抑制しながら細胞外液１２ａを分注して充填することができる。
【００４０】
また、ヘッド部８を水平面内で周回させる可動機構を持たせることによって、キャビティ６の底面の側壁付近なども含め目標を定めて飛滴することが可能となり、円筒状のキャビティ６を用いるとき、より確実にキャビティ６の内部や薄板３の上面に気泡の発生を抑制しながら細胞外液１２を分注して充填することができる。
【００４１】
しかしながら、条件によってはヘッド部８を用いて、始めから数回目までの非接触式ジェットディスペンサによる液滴状の細胞外液１２ａを不連続に分注した時、運悪く気泡が残る場合がある。
【００４２】
これに対して、その後、数回の不連続の液滴状の細胞外液１２ａを分注することによって、気泡抜きを行うことができる。これは、不連続の液滴は飛滴速度が速く、大きなエネルギーをもって気泡に衝突させることができるためであることが分かった。従って、気泡を見つけた場合、気泡に向かって液滴を飛滴させることによって消泡させることも可能である。
【００４３】
そして、検討の結果、この非接触式ジェットディスペンサの細胞外液１２ａの分注による気泡抜きは１０回以下で確実に行うことができ、その後、液滴を連続させた連続方式で細胞外液１２ａを分注すると良いことが分かった。
【００４４】
このように、細胞外液１２ａの分注方法を分注の最初から１０回目以下までは液滴状の細胞外液１２ａを不連続に分注し、その後は連続的に液滴を分注することによって、短時間で気泡抜きを行ってキャビティ６の内部に細胞外液１２を充填することができる。
【００４５】
次に、本実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置の別の例について図３を用いて説明する。基本的な構成は図１および図２に示した構成とほぼ同様であり、センサチップ２の上方にキャビティ６の内径より小さな液滴をキャビティ６の内部または薄板３の上面に飛滴させることができる非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を設置した構成である。図３に示した測定装置が図１の測定装置と大きく異なっている点は複数のセンサチップ２を配置していることと、共通の流路２４によって細胞内液１３などの測定液を充填することによって、一括して細胞の電気生理現象を測定することができる測定装置を提供することを目的としている。
【００４６】
これによって、一般的な規格である３８４ｃｈウエルフォーマットや１５３６ｃｈウエルフォーマットに適用することができる測定装置を実現することができ、一括して効率よく細胞の電気生理現象を測定することができる。
【００４７】
また、センサチップ２をマトリックス状に多数並べたとき、複数のセンサチップ２に対して細胞外液１２ａの分注を行う場合には、ヘッド部８を移動させることによって分注が可能であり、さらにヘッド部８を複数配置することによって、一括して高速に分注できるという点において効果を発揮することもできる。
【００４８】
このアレイ化した細胞電気生理センサは複数のセンサチップ２を一直線上に所定のピッチで並ぶように構成しており、さらに、第一の電極１４および第二の電極１５を基板１の一面側に配置し、流路２４を構成するための溝を有した流路プレート２１を基板１の下面側に配置するとともに、第二の電極１５の一端を基板１の一部の開口部に埋め込んだ構成としている。
【００４９】
また、測定液を投入するための流入口２２、吸引するための流出口２３を基板１の端部にある開口部に配置している。
【００５０】
そして、基板１の開口部の位置に対応するように測定液などの投入口としてウエル２０を形成している。このウエル２０は樹脂などを射出成形によって形成することができる。なお、このウエル２０は無くても良いが、測定液および細胞１７などを投入するときのガイド、あるいは上部に蓋をするときなどに有効である。
【００５１】
そして、前記ウエル２０、基板１および流路プレート２１は互いに接合しており、これによってそれぞれの貫通孔５は流路プレート２１の流路２４によって連結した構造としている。つまり、センサチップ２の下面は流路２４によって構成された領域として外部から仕切られている。
【００５２】
ここで、第一の電極１４および第二の電極１５はクロム、チタン、銅、金、白金、銀および塩化銀からなる電極材料から選択される少なくとも一つを含む電極で構成することが好ましく、さらに基板１の同一面に前記二種類の電極１４，１５を形成することが好ましい。
【００５３】
特に、銅は後に述べる熱可塑性樹脂に密着性よく付着することを確認しており、銀および塩化銀は後に述べる電解液との電気接触抵抗を軽減することが可能である。
【００５４】
また、好ましくは基板１の第二の電極１５を形成した開口部の内部には第二の電極１５の一端と接続されるように銀・塩化銀が微粒子状態で混合された導電性接着剤である電極ペーストを埋め込んでいる。これによって、第二の電極１５を形成した基板１の開口部を確実に塞ぐことができ、流路２４は外部から確実に遮断される。
【００５５】
このような構成とすることによって、基板１の一面上に電極１４，１５を形成することによってプローブなどとの接触を容易にするとともに生産性に優れたアレイ構造を実現することができる。また、流路２４の内部に蓄積した細胞内液１３の電位状態を測定することもできる。
【００５６】
さらに、第一の電極１４と第二の電極１５は基板１の一面にのみ形成していることから、すべての電極の引き出しパターンは基板１とウエル２０の間に埋め込まれることになり、配線電極の保護にも有効であるとともに、外部装置への接続が容易になるという利点も有している。
【００５７】
そして、基板１，ウエル２０および流路プレート３はすべて熱可塑性樹脂で形成することが生産性の観点から好ましい。そして、これらの熱可塑性樹脂は、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、オレフィンポリマ、ポリメタクリル酸メチルアセテート樹脂、のいずれか、またはこれらの組み合わせを用いることが好ましい。さらに、環状オレフィンポリマ、線状オレフィンポリマ、またはこれらが共重合した環状オレフィンコポリマ、およびポリエチレンからなる材料から選択される少なくとも一つの樹脂を含むことがより好ましい。
【００５８】
次に、以上説明したような構成を有する細胞電気生理センサのアレイを用いて、細胞の電気生理現象を測定する方法について説明する。
【００５９】
まず、全てのセンサチップ２の下面側の流路２４の内部に流入口２２から細胞内液１３を投入して、細胞内液１３が流出口２３へ到達するまで流路２４の内部を細胞内液１３で満たす。これは、流出口２３を真空ポンプなどで吸引することによって簡単に行うことができる。
【００６０】
次に、全てのセンサチップ２のキャビティ６の内部へ非接触式ジェットディスペンサのヘッド部８を用いて液滴を飛滴させながら細胞内液１３を充填していく。この細胞内液１３を充填した状態で、第一の電極１４と第二の電極１５との電気抵抗を測定すると、１００ｋΩ〜１０ＭΩ程度の抵抗値を観測することができる。
【００６１】
これはセンサチップ２の薄板３の一部に設けた貫通孔５に電解液である細胞内液１３あるいは細胞外液１２が浸透し、細胞外液１２は第一の電極１４と接触し、細胞内液１３は流路２４を介して第二の電極１５と接触することで電気回路を構成しているからである。
【００６２】
次に、センサチップ２のキャビティ６の内部へ細胞１７を投入し、流入口２２あるいは流出口２３から吸引を行うと、キャビティ６の内部に投入された細胞１７は細胞外液１２とともに貫通孔５へ引きつけられる。
【００６３】
そして、細胞１７が貫通孔５を完全に塞ぐように密着すると、細胞外液１２と細胞内液１３の電気抵抗は大きくなり、通常１００ＭΩ以上、好ましくは１ＧΩ以上の抵抗値となる。このように、電気抵抗が大きくなった状態では、細胞１７の内部へ流れ込む、あるいは流れ出すイオンの数がわずかであっても、高精度に細胞１７の内外を流れるイオンの動きを測定できるようになる。これが細胞１７の電気生理現象であるイオンチャンネルの測定である。
【００６４】
このように、図３に示した細胞電気生理センサのアレイは、前記イオンチャンネルを測定できるセンサチップ２をマトリックス状に複数個備えていることから、同時に一括して効率的な測定を行うことができる。
【００６５】
なお、図３ではセンサチップ２は２つだけについて図示しているが、さらに多くのセンサチップ２を備えていてもよく、好ましくは１２×８列の９６個、もしくは２４×１６列の３８４個、もしくは４８×３２列の１５３６個の配列とすることが良い。例えば、図４は２４×１６列の３８４個のウエル２０が並んだ基板１を用いたセンサアレイの一例である上面図であり、図５は図４のＡＡ部における断面図を示している。図４および図５に示すように、列番号Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌにおける行番号３〜２２においてウエル２０を合計で１６０個配置し、行番号１および行番号２４のウエル２０を流入口２２、流出口２３と接続し、行番号２もしくは行番号２３のウエル２０を第二の電極１５とそれぞれ接続している。
【００６６】
このように格子状にウエル２０とセンサチップ２を並べることによって、細胞内液１３を流す流路２４を直線的に効率良く配置することができる。さらに、前記配列は他の多くの関連装置（たとえば複数の種類の薬剤を作るアッセイ工程、細胞を分ける分注工程等）で一般に使われる配列なので、分注ロボットなどが兼用できる汎用性も有している。このことは、薬剤をスクリーニングする関連工程との連携を効率よくする重要な要素である。
【００６７】
以上説明してきたように、複数のセンサチップ２と、測定液および細胞１７を投与・蓄積できるウエル２０と、細胞内液１３を流入させる流路２４と、細胞外液１２に接続した第一の電極１４と、細胞内液１３と接続された第二の電極１５とが同一面上に一体化されて構成することによって測定のためのプローブなどを上面で行うことが可能となるとともに、ヘッド部８を複数あるいはアレイ状に配置し、効率の良い測定を一括して行うことが可能となるアレイ状の細胞の電気生理現象の測定装置を実現することができる。
【００６８】
また、安価な熱可塑性樹脂で構成することによって安価な測定装置を提供できる。
【００６９】
このような測定装置の構造と分注方法によって、気泡残りを抑制しながら細胞外液１２を分注することによって正確に測定液の量を制御して充填することができることから、細胞の電気生理現象を安定して高精度に測定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明にかかる細胞の電気生理現象の測定装置は、高速で薬理判定を行う薬品スクリーニングなどに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１における細胞の電気生理現象の測定装置の断面図
【図２】同測定方法を説明するための断面図
【図３】同別の例の測定装置の断面図
【図４】同センサアレイの一例を示す上面図
【図５】図４のＡＡ部における断面図
【符号の説明】
【００７２】
１ 基板
２ センサチップ
３ 薄板
４ 枠体
５ 貫通孔
６ キャビティ
８ ヘッド部
１０ 上部空間
１１ 下部空間
１２、１２ａ 細胞外液（測定液）
１３、１３ａ 細胞内液（測定液）
１４ 第一の電極
１５ 第二の電極
１６ 圧力伝達チューブ
１７ 細胞
１９ シール材
２０ ウエル
２１ 流路プレート
２２ 流入口
２３ 流出口
２４ 流路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上の貫通孔を有した薄板とこの薄板を保持する枠体とからなるセンサチップを少なくとも一つの開口部を有した基板の開口部の内部に固着した細胞電気生理センサと、前記センサチップのキャビティの内部に細胞の電気変化を測定するための測定液を充填する分注手段とからなる細胞の電気生理現象の測定装置であって、前記分注手段としてキャビティの内部に液滴を飛滴する非接触式ジェットディスペンサのヘッド部を前記キャビティの上方に配置するとともに、このヘッド部に可動機構を設けた細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項２】
ヘッド部を水平方向に可動させる可動機構とした請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項３】
ヘッド部をキャビティの内径の範囲内において水平方向に反復移動させる可動機構とした請求項２に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項４】
ヘッド部をキャビティの内径の範囲内において水平面内で周回させる可動機構とした請求項２に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項５】
ヘッド部の中心線とキャビティの中心線を一直線上に配置した請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項６】
基板をガラスとした請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項７】
センサチップをシリコンとし、このシリコンの表面に二酸化ケイ素を形成した請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項８】
細胞電気生理センサの表面を酸素プラズマによるアッシング処理した請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項９】
細胞電気生理センサの表面を硫酸と過酸化水素水または過硫酸アンモニウムにより酸化処理した請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項１】
一つ以上の貫通孔を有した薄板とこの薄板を保持する枠体とからなるセンサチップを少なくとも一つの開口部を有した基板の開口部の内部に固着した細胞電気生理センサと、前記センサチップのキャビティの内部に細胞の電気変化を測定するための測定液を充填する分注手段とからなる細胞の電気生理現象の測定装置であって、前記分注手段としてキャビティの内部に液滴を飛滴する非接触式ジェットディスペンサのヘッド部を前記キャビティの上方に配置するとともに、このヘッド部に可動機構を設けた細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項２】
ヘッド部を水平方向に可動させる可動機構とした請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項３】
ヘッド部をキャビティの内径の範囲内において水平方向に反復移動させる可動機構とした請求項２に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項４】
ヘッド部をキャビティの内径の範囲内において水平面内で周回させる可動機構とした請求項２に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項５】
ヘッド部の中心線とキャビティの中心線を一直線上に配置した請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項６】
基板をガラスとした請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項７】
センサチップをシリコンとし、このシリコンの表面に二酸化ケイ素を形成した請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項８】
細胞電気生理センサの表面を酸素プラズマによるアッシング処理した請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【請求項９】
細胞電気生理センサの表面を硫酸と過酸化水素水または過硫酸アンモニウムにより酸化処理した請求項１に記載の細胞の電気生理現象の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１２４９６８（Ｐ２００９−１２４９６８Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０１４９７（Ｐ２００７−３０１４９７）
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２１日（２００７．１１．２１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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