細胞活性測定方法及び装置
【課題】インピーダンス測定に基づいて簡便に細胞の増殖などの活性を測定することができると共に、インピーダンス変化と細胞の活性との相関についてのより詳細なデータを得ることを可能とする細胞活性測定方法及び装置を提供する。
【解決手段】測定容器１３内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極２の表面において細胞を培養しながら、複数の電極間に所定の電圧を印加してインピーダンスに係る情報を連続的に検出し該インピーダンスに係る情報を培養における経過時間と関連付けて記憶すると共に、上記培養をしながら、少なくとも１つの電極２の表面の細胞の画像を連続的に撮影し該画像の情報を培養における経過時間と関連付けて記憶して、その後記憶した各情報に基づいて、インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、培養中の特定の経過時間における画像と、を同時に表示する構成とする。
【解決手段】測定容器１３内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極２の表面において細胞を培養しながら、複数の電極間に所定の電圧を印加してインピーダンスに係る情報を連続的に検出し該インピーダンスに係る情報を培養における経過時間と関連付けて記憶すると共に、上記培養をしながら、少なくとも１つの電極２の表面の細胞の画像を連続的に撮影し該画像の情報を培養における経過時間と関連付けて記憶して、その後記憶した各情報に基づいて、インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、培養中の特定の経過時間における画像と、を同時に表示する構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞活性測定方法及び装置に関するものであり、より詳細には、例えば、抗がん剤感受性などの細胞の薬剤感受性を試験するのに用いることのできる、インピーダンス測定を利用した細胞活性測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体由来の細胞を培養して、特定の条件における細胞の応答などから、生体内の現象の研究や、細胞に対する特定の薬剤の効果などを調べることが広く行われている。
【０００３】
例えば、従来、がん細胞を培養して抗がん剤に対する感受性を試験する抗がん剤感受性試験が行われている。即ち、がんの治療薬として抗がん剤が使用されているが、現状では、殆どの場合、投与される抗がん剤の種類や量、又はその投与時間などの決定は、学術的な一般見解と担当医の経験によるところが大きい。しかし、抗がん剤の効果は個人差により大きく違うことがあり、一般的に使用されている抗がん剤が、特定の患者において効かない場合も多い。
【０００４】
そこで、高度先進医療として、患者に抗がん剤を投与する前に「抗がん剤感受性試験」を行うケースがある。患者から摘出したがん細胞を培養しながら、様々な抗がん剤と反応させ、より効く抗がん剤を選択しようと考えられた方法である。
【０００５】
従来の一般的な抗がん剤感受性試験方法としては、ＳＤＩ（Succinic Dehydrogenase Inhibition：コハク酸脱水素酵素活性）法、ＨＤＲＡ（Histoculture Drug Response Assay：固形がん組織培養薬剤感受性試験）法、ＣＤ−ＤＳＴ（Collagen Gel Droplet Embedded Culture Drug Sensitivity Test：コラーゲンゲル包埋培養薬剤感受性試験）法などがある（例えば、特許文献１）。これらの抗がん剤感受性試験では、がん細胞（がん組織）と抗がん剤との反応を、エンドポイント（薬と細胞の反応後）で評価している。即ち、抗がん剤とがん細胞とを決められた時間反応させ、その間に死んだ細胞の割合で薬の効きを評価している。
【０００６】
一方、従来、インピーダンス測定に基づいて細胞の増殖などの細胞の活性を測定する方法がある（特許文献２）。
【０００７】
斯かるインピーダンス測定に基づく細胞活性測定方法によれば、簡便に細胞の活性を測定することができ、がん細胞の抗がん剤感受性試験などの細胞の薬剤感受性試験への応用が期待できる。
【特許文献１】特開２００３−９８５３号公報
【特許文献２】特開２００５−８０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、インピーダンス測定に基づいて細胞の増殖や形態変化を数値として計測するシステムでは、細胞が電極上を覆う変化をインピーダンスとして検出している。
【０００９】
しかしながら、細胞が増殖する場合も、細胞が広がるだけの形態変化の場合も、どちらもインピーダンスの変化が起こり、両者の違いを見極めることが難しい。
【００１０】
そのため、例えば、特定の薬剤について細胞の活性を抑制する効果の有無や、当該薬剤の効き方を評価するにあたり、細胞が増殖したのか、減少したのか、広がったのか、丸くなったのかなどの、より詳細なデータが得られるシステムが望まれる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、インピーダンス測定に基づいて簡便に細胞の増殖などの活性を測定することができると共に、インピーダンス変化と細胞の活性との相関についてのより詳細なデータを得ることを可能とする細胞活性測定方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は本発明に係る細胞活性測定方法及び装置にて達成される。要約すれば、本発明は、測定容器内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら、前記複数の電極間に所定の電圧を印加してインピーダンスに係る情報を連続的に検出し該インピーダンスに係る情報を前記培養における経過時間と関連付けて記憶すると共に、前記培養をしながら、前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を連続的に撮影し該画像の情報を前記培養における経過時間と関連付けて記憶して、その後記憶した前記各情報に基づいて、前記インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、前記培養中の特定の経過時間における前記画像と、を同時に表示することを特徴とする細胞活性測定方法である。
【００１３】
本発明の他の態様によると、複数の電極が配置された測定容器と；前記複数の電極間に電圧を印加してインピーダンスに係る情報を検出する検出器と；前記検出器の検出結果に基づいて前記インピーダンスに係る情報を記憶する第１の記憶手段と；前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を拡大して結像する光学系及び前記光学系により結像された前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を撮影する撮像素子を備えたデジタル顕微鏡と；前記デジタル顕微鏡によって撮影された画像の情報を記憶する第２の記憶手段と；前記測定容器内に収容された培地中に配置された前記複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら前記検出器によって連続的に検出されて前記培養における経過時間と関連付けて前記第１の記憶手段に記憶された前記インピーダンスに係る情報と、前記培養をしながら前記デジタル顕微鏡によって連続的に撮影されて前記培養における経過時間と関連付けて前記第２の記憶手段に記憶された前記画像の情報と、に基づいて、前記インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、前記培養中の特定の経過時間における前記画像と、を同時に表示するための処理を実行する処理装置と；前記処理装置による処理結果を表示するための表示手段と；を有することを特徴とする細胞活性測定装置が提供される。本発明の一実施態様によると、前記デジタル顕微鏡は、前記測定容器が配置されるステージの下方から前記測定容器内の前記細胞を観察するように倒立式に配置される。又、本発明の他の実施態様によると、細胞活性測定装置は、前記測定容器が配置されるステージの上方から前記測定容器内の前記細胞に透過照明光を照射する照明装置を有し、前記照明装置の照明角度を変更する照射角度変更機構、前記照明装置の照明位置を変更する照明位置変更機構、又はこれら両方の機構が設けられている。
【００１４】
上記各本発明の一実施態様によると、前記曲線上の前記特定の経過時間に対応する部分を指定する時間指定表示を表示して、その指定された前記特定の経過時間における前記画像を表示する。
【００１５】
上記各本発明の他の実施態様によると、前記曲線上の前記時間指定表示が指定する部分が順次変わるのに同期して、前記時間指定表示が指定するそれぞれの経過時間における画像を順次に表示する。
【００１６】
上記各本発明の典型的な一実施態様では、前記細胞は、がん細胞であり、又、前記培養の間に前記培地に対して抗がん剤が添加される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、インピーダンス測定に基づいて簡便に細胞の増殖などの活性を測定することができると共に、インピーダンス変化と細胞の活性との相関についてのより詳細なデータを得ることを可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る細胞活性測定方法及び装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１９】
実施例１
（１）細胞活性測定方法
本発明によれば、概して、細胞を培養して、インピーダンス測定と同時に細胞の形態をデジタル顕微鏡で観察し、インピーダンスの変化が細胞の何に起因するものなのかを画像で確認できるようにする。これにより、インピーダンスが変化した場合に、細胞が増殖したのか、減少したのか、広がったのか、丸くなったのかなどを同時に画像で確認でき、より詳細なデータを得ることができる。
【００２０】
つまり、本発明の細胞活性測定方法では、測定容器内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら、複数の電極間に所定の電圧を印加してインピーダンスに係る情報を連続的に検出する。そして、このインピーダンスに係る情報を上記培養における経過時間と関連付けて記憶する。又、上記インピーダンスに係る情報の測定に加えて、上記培養をしながら、上記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を連続的に撮影する。そして、この画像の情報を上記培養における経過時間と関連付けて記憶する。その後、記憶したインピーダンスに係る情報及び画像の情報の各情報に基づいて、インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、培養中の特定の経過時間における画像と、を同時に表示する。
【００２１】
詳しくは後述するが、細胞の画像は、細胞の拡大像を結像する光学系と、結像された細胞の拡大像を検出して光電変換する撮像素子と、を備えたデジタル顕微鏡を使用して撮影することができる。
【００２２】
典型的には、上記曲線と画像は、細胞活性測定装置に一体的に設けられているか又は細胞活性測定装置に通信可能に接続されているディスプレイ装置の表示画面（スクリーン）上に表示される。上記曲線と画像とを同時に表示するとは、常に同時に表示することに限定されるものではない。上記曲線上の特定の経過時間に対応する部分を指定した時だけ、その指定された特定の経過時間における画像を当該曲線と同時に表示するようにすることができる。又、上記曲線上の特定の経過時間に対応する部分を指定する表示の指定部分が自動的に変化（移動）するのに同期して、それぞれの指定された経過時間における画像を順次に表示することもできる。
【００２３】
尚、上記曲線と画像とを表示することに加えて、プリンタにより印刷（プリンタ）することもできる。
【００２４】
本発明の細胞活性測定方法は、細胞の薬剤感受性試験に利用することができ、好ましくは、がん細胞の抗がん剤感受性試験に用いることができる。
【００２５】
測定に用いられる細胞は、典型的には、生体内（より詳細にはヒトを含む哺乳動物体内）で増殖した臓器、組織などの生体組織に由来する細胞であって、好ましくは、がん細胞である。しかし、測定に用いられる細胞は、正常組織に由来する細胞であってもよい。特に、本発明では、細胞を電極の表面に接着させて培養し、培養を行っている間にその電極を介して検出されるインピーダンスに係る情報の変化を連続的に測定することから、測定に用いられる細胞は、接着依存性増殖をするものである。
【００２６】
がん細胞としては、臨床的にはヒトの細胞が用いられるが、薬剤スクリーニングなどの前臨床的目的でマウス、ラットなどの動物細胞を用いることもできる。がん細胞としては、限定されるものではないが、肝臓がん、肺がん、胃がん、大腸がん、卵巣がん、脳腫瘍、乳がん、前立腺がん、皮膚がん及び白血病細胞（血液がん）などのがん細胞が挙げられる。
【００２７】
又、本発明の細胞活性測定方法を細胞の薬剤感受性試験に用いる場合、試験対象となる薬剤は、典型的には、試験に用いられる細胞の活性を抑制する効果が期待される薬剤であって、特に、試験に用いられる細胞ががん細胞である場合には、抗がん剤である。抗がん剤には、抗がん作用、即ち、がん細胞の増殖活性を抑制する（がん細胞を殺す）効果が期待される、既知の又は未知の薬剤が広く含まれる。抗がん剤としては、作用機序によって様々なものが知られているが、本発明はいずれのものにも適用することができる。
【００２８】
尚、効果が期待される薬剤には、実際に同種の細胞に対して効果が得られた実績のある薬剤のみならず、当該効果の有無を確認するために試験される薬剤をも含まれる。
【００２９】
測定に使用される細胞は、典型的には、生体から採取された臓器、組織などの生体組織の一部から取り出される。生体から採用した生体組織の一部は、必要に応じて、細かくして液体中に分散させる分散処理、目的の細胞以外の細胞や妨害物質を除去する分離処理などを施すことができる。目的の細胞は、これら分散処理や分離処理によって生体組織から分離される。試験に供される試料は、単離された細胞であることが好ましいが、試験の目的、精度などとの関係で許容し得る範囲において、生体組織に由来するその他の成分を含んでいてもよい。
【００３０】
分散処理や分離処理は、通常の細胞培養において行われているものと同様の方法であってよい。分離処理としては、限定されるものではないが、ハサミ、ピンセット、カミソリなどを用いて、生体から摘出された生体組織の一部を細かく分割するなどの機械的処理を行うことができる。分散処理としては、限定されるものではないが、目的の細胞以外の細胞や細胞間質を除去する処理、試験の阻害要因となり得る物質を除去する処理を、酵素的分散処理などによって行うことができる。
【００３１】
尚、目的の細胞を予め予備培養して増やしてから試験に用いることもできる。予備培養には、単層培養などの通常の培養方法を用いることができる。又、試験に用いられる細胞は、初代培養細胞だけでなく、継代培養細胞であってもよい。
【００３２】
目的の細胞を含む試料の播種及び培養する方法としては、一般的な細胞培養法、特に、本発明では、細胞を電極の表面に接着させて培養し、培養を行っている間にその電極を介して検出されるインピーダンスに係る情報の変化を連続的に測定することから、一般的な単層培養と同様の方法を用いることができる。即ち、培地、より詳細には、目的の細胞の増殖に必要な栄養分を含んだ溶液（培養液）を測定容器（培養器）内に収容し、この培地中に目的の細胞を含む試料（通常、目的の細胞を所定の細胞数（播種濃度）で含む液体試料）を播く。培地は、目的の細胞に応じて、斯界における通常の方法に従って、適宜選択することができる。培地には、概して、細胞の増殖作用、生理活性維持作用、更には必要に応じて接着作用に必要な成分が含まれる。より詳細には、培地には、無機塩類、各種アミノ酸、糖類、ビタミン類、動物の血清（ホルモン、細胞増殖因子、細胞接着因子などを含む）などが含まれる。測定容器に試料と培地とを収容して、インキュベータ内で所定の環境条件（所定の温度、湿度、二酸化炭素濃度）に維持しておくことにより、目的の細胞が、測定容器の底部、より詳細には、そこに配置された少なくとも１つの電極の表面に接着し、伸展して、単層を形成する。
【００３３】
そして、本発明によれば、目的の細胞の培養を行っている間に、インピーダンス測定及び細胞の画像の撮影に基づいて、細胞の増殖過程の変化を連続的に検出する。
【００３４】
ここで、従来、細胞の挙動をインピーダンス測定に基づいて測定する測定装置には、同時に細胞の画像を撮影する機能はなかった。そのため、細胞の画像を撮影するには、概略、次のような手順が必要であった。
１．測定開始前に細胞画像を撮影する。
２．試料を測定装置にセットする（細胞の画像の確認が不可な状態）。
３．細胞の画像の撮影が必要な場合はインピーダンス測定を中断した後、測定装置から試料を取り出し顕微鏡にて撮影する。
４．細胞の画像を撮影した後、改めて試料を測定装置にセットし、インピーダンス測定を開始する。
【００３５】
この場合、画像は撮影できるが、インピーダンス測定のデータは不連続となる。一方、電気測定を中断したくない場合は、インピーダンス測定の終了後に試料を測定装置から取り出し、細胞の画像を撮影する。この場合は、細胞の途中変化は撮影することができない。
【００３６】
このように、従来は、測定前と測定後の細胞の画像のみを撮影してインピーダンス測定を連続して行うか、又は、一度インピーダンス測定を中断してインピーダンス測定の途中の細胞の画像を撮影していた。そのため、インピーダンス変化と細胞の挙動との相関についてのより詳しい情報、即ち、インピーダンス変化が細胞の増殖や形状の変化などの何に起因するものなのかなどの情報を得ることは困難であった。
【００３７】
これに対して、本発明によれば、インピーダンス測定と同時に細胞の画像を取り込むことができ、インピーダンスの変化を示す曲線と同時に、その曲線上の特定の部分に対応する経過時間における細胞の画像を表示することができる。そのため、今まで不可能であった、インピーダンス測定値の変化が細胞の何に起因するものなのかを簡単に調べることができる。
【００３８】
（２）具体例
以下、本発明の細胞活性測定方法をがん細胞の抗がん剤感受性試験に用いる場合のより具体的な例について説明する。
【００３９】
（２−１）全体的処理工程
本実施例の抗がん剤感受性試験を行うための全体的な処理工程の一例の概略は、次に示す通りである。
１．患者からがん組織を採取する（採取工程）。
２．がん組織をばらばらにし細胞単位にする（分散工程・分離工程）。
３．測定容器に配置されている電極に細胞を播種する（播種工程）。
４．測定容器の電極を検出器にセットすると共に測定容器をデジタル顕微鏡により観察可能なように配置する。そして、細胞の培養を行いながら、細胞の増殖過程をインピーダンス変化として連続的に測定すると共に、電極上の細胞の画像をデジタル顕微鏡により連続的に撮影する（培養工程）。インピーダンス変化の測定、細胞の画像の撮影は、細胞の培養の初期から開始しても、細胞が電極に接着した後に開始してもよい。又、インピーダンス変化の測定、細胞の画像の撮影は、典型的には、少なくとも抗がん剤を添加しない場合と添加した場合について行う。必要に応じて、同様の測定を、例えば、抗がん剤の濃度、更には抗がん剤の種類を変化させて行う。
５．測定されたインピーダンス変化を曲線として表示すると共に、自動的に又は指定することによって、当該曲線上の特定の経過時間における画像を表示する。
【００４０】
このようにして、インピーダンスの変化のみで細胞の挙動を把握するのではなく、インピーダンス変化を表す曲線上の任意の時点に関し、細胞が増殖したのか、減少したのか、広がったのか、丸くなったのかなど、インピーダンスの変化が細胞の何に起因するものなのかを容易に確認することができる。これにより、延いては、適正な抗がん剤を、適正な濃度で患者に使用することによる、副作用を抑えた、効果のある投与方法を予測することができる。
【００４１】
（２−２）測定装置
図１は、上述のような抗がん剤感受性試験方法の実施のために使用することのできる、本発明に係る細胞活性測定装置（以下、単に「測定装置」という。）の一例の概略構成を示す。
【００４２】
本実施例では、測定装置１には、インピーダンス測定のための電極を備えた測定容器１３を載置するためのステージ６を設けると共に、そのステージ６の下方にデジタル顕微鏡１５を倒立的に配置する。又、本実施例では、ステージ６上の測定容器１３と共に、密閉容器１７に入れられたデジタル顕微鏡１５を、一定の温度、湿度、二酸化炭素濃度の条件に制御可能なインキュベータ（培養器）９内に配置する。測定容器１３内の電極を介して検出器１１によって検出されたインピーダンスに係る情報は、ケーブル１６ａを介してコンピュータ１２にデジタルデータとして送られる。又、デジタル顕微鏡１５で観察したステージ６上の測定容器１３内の細胞の画像は、デジタル画像データとしてケーブル１６ｂを介してコンピュータ１２に送られる。そして、この細胞の画像は、インピーダンス変化を表す曲線と共に表示手段１２ｄで表示される。以下、更に詳しく説明する。
【００４３】
本実施例の測定装置１は、測定容器１３を載置するためのステージ６を有する。ステージ６は、作用電極２、対電極４、参照電極５が設けられた基板（基材）３が配置された測定容器１３を、デジタル顕微鏡１５による観察が可能となる所定位置で支持する役割を有する。又、ステージ６には、ステージ６上の所定位置に配置された測定容器１３を上方から照明する照明装置７を支持する支持部材としての支柱８が設けられている。ステージ６上に配置された測定容器１３内の作用電極２、対電極４、参照電極５には、それぞれリード１１ｂ、１１ｃ、１１ａの一方の端部が接続されており、これらのリード１１ｂ、１１ｃ、１１ａの他方の端部は、検出器１１に接続されている。
【００４４】
作用電極、対電極、参照電極、及び引出電極の材料は、金属、高分子、炭素など導電性を持つ物質を少なくとも１種類用いていれば如何なるものであってもよい。典型的には、電気化学測定において用いられる一般的なものであってよく、例えば、金、銀、白金、炭素などが挙げられる。又、本実施例では、作用電極、対電極、参照電極は、測定容器１３の底部に配置される基板３上に形成される。そのため、これらの電極は、基板３上に容易に形成できる材料が好ましい。又、透過式の顕微鏡で細胞を観察するためには、細胞がその上で培養される少なくとも１つの電極（本実施例では作用電極２）は透明であることが好ましい。従って、本実施例では、作用電極としてはＩＴＯ（インジウム−酸化スズ）電極を用い、又、対電極、参照電極としては白金電極を用いた。各電極のサイズ及び形状は、目的の細胞が培養できる限り、任意のものを用いることができる。
【００４５】
ここで、基板３の材料としては、本実施例ではガラスを用いたが、十分な物理的強度を有し、表面に電極が形成できるものであれば、プラスティック、石英、ガラスなど任意の材料を用いることができる。但し、透過式の顕微鏡で細胞を観察するためには、基板３は透明であることが好ましい。従って、本実施例では、基板３としてはガラスを用いた。本実施例では、基板３は、一例として、測定容器１３の円形の底部と略等しい面積の円板形状とした。
【００４６】
又、測定容器１３は、ガラス、樹脂などの材料で形成することができる。但し、透過式の顕微鏡で細胞を観察するためには、基板３は透明であることが好ましい。本実施例では、測定容器１３は、透明な樹脂製で、その底部に、作用電極２、対電極４、参照電極５が形成された基板３が配置される。
【００４７】
測定容器１３は、一例として、内径が１．０ｃｍ、高さが１．０ｃｍのディッシュ状に形成されている。これにより、測定容器１３は、一例として、底面積が３．１４ｃｍ2、体積が３．１４ｃｍ3の収容部を画成する。
【００４８】
上述のように、作用電極２は、基板３の片面にＩＴＯが蒸着されて構成されている。本実施例では、作用電極２は、一例として、縦横の寸法が０．２ｃｍ×０．４ｃｍの矩形形状とした。又、作用電極２のＩＴＯ蒸着面にはリード１１ｂが接続されている。
【００４９】
又、対電極４は、基板３の片面（作用電極２が設けられている面と同じ面）に薄膜形成技術により設けられている。本実施例では、対極４は、一例として、縦横の寸法が０．２ｃｍ×０．４ｃｍの矩形形状とした。又、対電極４には、リード１１ｃが接続されている。
【００５０】
又、参照電極５は、基板３の片面（作用電極２が設けられている面と同じ面）に薄膜形成技術により設けられている。本実施例では、参照電極５は、一例として、縦横の寸法が０．２ｃｍ×０．４ｃｍの矩形形状とした。又、参照電極５には、リード１１ａが接続されている。
【００５１】
ステージ６には、測定容器１３内の細胞の透過照明観察のために用いられる照明装置７を支持するための支柱８が取り付けられている。照明装置７は、光源、集光レンズ等を有し、本実施例では、ステージ６上の所定位置に配置された測定容器１３の上方に配置される。又、ステージ６上には、測定容器１３を所定位置に位置決め及び／又は固定するための位置決め又は固定機構（図示せず）を設けることができる。本実施例では、ステージ６は、アルミニウム製の板にアルマイト処理を施して作製されている。そして、ステージ６の下方に配置されるデジタル顕微鏡１５で測定容器１３の底面から作用電極２上の細胞の観察が可能なように、ステージ６の一部には開口部６ａが設けられている。尚、開口部６ａを透明な（デジタル顕微鏡１５でそれを通して観察可能な）ガラス、樹脂などの材料で作製された窓で封止することもできる。
【００５２】
ステージ６、ステージ６上の測定容器１３、測定容器１３内の基板３及び電極２、４、５、照明装置７、並びに、照明装置７を支持する支柱８は、インキュベータ９内に収容される。
【００５３】
又、本実施例では、測定装置１は、薬剤添加装置１０を有する。薬剤添加装置１０は、一例として、注入器１０ａ、注入管１０ｂ及びチューブ１０ｃを備えている。注入器１０ａはインキュベータ９の外部に配設され、インキュベータ９の内部に配設された注入管１０ｂにチューブ１０ｃを介して連結されている。これにより、薬剤添加装置１０は、インキュベータ９の外部から所定濃度の薬剤を測定容器１３内に添加可能に構成されている。
【００５４】
尚、薬剤を測定容器１３に添加するための薬剤添加装置１０を測定装置１に設けることなく、ピペットやディスペンサーなどを用いて手動にて薬剤を測定容器１３に添加することも当然可能である。
【００５５】
検出器１１は、インキュベータ９の外部に配設されると共に、リード１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して参照電極５、作用電極２、対電極４にそれぞれ接続されている。
【００５６】
そして、本実施例では、検出器１１は、作用電極２と参照電極５との間にリード１１ｂ、１１ａを介して任意の周波数の交流電圧（交流信号）Ｖを供給（印加）しつつ、対電極４と作用電極２との間を流れる交流電流Ｉをリード１１ｃ、１１ｂを介して検出する。これにより、検出器１１は、測定容器１３の底面（作用電極２の表面）に接着した細胞１４のインピーダンスＺを３端子法によって測定可能なように構成されている。又、本実施例では、検出器１１は、交流電流Ｉと交流電圧Ｖとの位相差θを測定する機能も備えている。検出器１１は、検出結果をデジタル信号として、ケーブル１６ａを介してコンピュータ１２の後述する処理装置１２ａに入力する。
【００５７】
ステージ６の下方には、ステージ６上の測定容器１３内の細胞１４をステージ６の下側から拡大して観察するようにデジタル顕微鏡１５が倒立式に配置されている。デジタル顕微鏡１５は、概して、デジタルカメラ（デジタルビデオカメラ）と同様の構成を有しており、本実施例では、ステージ６上の測定容器１３内の細胞の拡大された動画像情報を取得してコンピュータ１２に入力する。デジタル顕微鏡１５は、大別すると、撮影光学系１５ａと、撮像素子１５ｂと、撮影制御部１５ｃと、を有する。
【００５８】
撮影光学系１５ａには、ステージ６上の測定容器１３内の細胞の拡大像を結像するための光学系を構成する対物レンズ１５ａ１、結像レンズ１５ａ２、１５ａ３などが設けられている。そして、撮影光学系１５ａは、照明装置７からの透過照明光で照明されたステージ６上の測定容器１３内の細胞の画像を、対物レンズ１５ａ１、結像レンズ１５ａ２、１５ａ３を介して、撮像素子としてのＣＣＤ等の固体撮像素子１５ｂの撮影面上に結像させる。図中、結像レンズ１５ａ２、１５ａ３は模式的に表されているが、結像レンズ１５ａ２、１５ａ３は、通常、複数のレンズから構成される。そして、本実施例では、その結像レンズ１５ａ２、１５ａ３の複数のレンズのうち一部のレンズが、ピントの調節のためのフォーカスレンズとして用いられる。このフォーカスレンズは、それを駆動する駆動装置（図示せず）が撮影制御部１５ｃからの駆動信号によって制御されることで、撮影される画像が常にピントが合うように駆動される。又、固体撮像素子１５ｂは、複数（例えば３個）のＣＣＤなど、複数の素子で構成されていてよい。
【００５９】
撮影制御部１５ｃは、固体撮像素子１５ｂからのアナログ画像信号（ビデオ信号）を取り込みデジタル化するアナログデジタル変換部、アナログデジタル変換部により変換されたデジタル画像信号を一時的に記憶する記憶部、記憶部に記憶された画像データをケーブル１６ｂを介してコンピュータ１２に入力する通信部、及び、記憶部への画像データの書き込みや通信部による画像データのコンピュータ１２への送信のタイミングなどを制御するコントローラなどを有している。そして、本実施例では、撮影制御部１５ｃは、撮影光学系１５ａ、撮像素子１５ｂによって撮影されたステージ６上の測定容器１３内の細胞の画像をデジタル信号化された動画像情報として、ケーブル１６ｂを介してコンピュータ１２の後述する処理装置１２ａに入力する。又、撮影制御部１５ｃは、撮影光学系１５ａの結像レンズ１５ａ２、１５ａ３の一部によって構成されるフォーカスレンズを駆動する駆動装置（図示せず）に駆動信号を送り、撮影中は常に撮影された画像のピントが合うように調節する。ピントの調節は、通常、被写界のコントラストのピークが得られるようにフォーカスレンズを駆動することで行われる。
【００６０】
そして、本実施例では、デジタル顕微鏡１５は、密閉容器１７に入れられて、ステージ６の下方においてインキュベータ９内に収容される。
【００６１】
尚、本実施例では、密閉容器１７に収容されたデジタル顕微鏡１５を測定容器１３などと共にインキュベータ９内に配置するが、これに限定されるものではない。例えば、上述のようにステージ６の開口部６ａを透明ガラスなどで密封して、ステージ６の上方の空間とは気密的に区画されたステージ６の下方の空間に、密封容器に入れられていないデジタル顕微鏡１５を配置するようにしてもよい。
【００６２】
更に、本実施例の測定装置１は、コンピュータ１２を有して構成されている。コンピュータ１２は、検出器１１の検出結果に基づいてインピーダンスに係る情報を記憶する第１の記憶手段１２ｂと、デジタル顕微鏡１５からの画像情報を記憶する第２の記憶手段１２ｃと、第１の記憶手段１２ｂに記憶されたインピーダンスに係る情報及び第２の記憶手段１２ｃに記憶された画像情報から、インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と培養の間の特定の経過時間における細胞の画像とを同時に表示するための処理を行う処理装置１２ａと、処理装置１２ａの処理結果を表示するための表示手段１２ｄと、を有する。
【００６３】
第１の記憶手段１２ｂ、第２の記憶手段１２ｃとしては、限定されるものではないが、ハードディスクや電子的なメモリを好適に用いることができる。処理装置１２ａとしては、制御部、演算部、記憶部を備えた一般的な演算制御回路を用いることができる。処理装置１２ａは、上述の如き表示をするための処理をはじめ、測定装置１の動作を統括的に制御する。又、表示手段１２ｄとしては、処理結果を表示するＬＣＤやＣＲＴなどのディスプレイ装置を好適に用いることができる。更に、処理装置１２ａには、入力手段１２ｅとしてキーボード及びマウスなどが接続されている。
【００６４】
尚、処理結果を印刷（プリント）するプリンタを上記ディスプレイ装置１２ｄに加えて用いてもよい。
【００６５】
本実施例では、コンピュータ１２の処理装置１２ａは、検出器１１を制御してインピーダンスＺ等の測定動作を実行させると共に、検出器１１によって測定されたインピーダンスＺと位相差θのデータが入力されて、これをインピーダンスに係る情報として第１の記憶手段１２ｂに記憶させる。又、本実施例では、コンピュータ１２の処理装置１２ａは、デジタル顕微鏡１５の撮影制御部１５ｃを制御して撮影を実行させると共に、デジタル顕微鏡１５によって撮影された測定容器１３内の細胞の画像データが入力されて、これを第２の記憶手段１２ｂに記憶させる。特に、処理装置１２ａは、入力手段１２ｅからの入力により測定開始が指示されると、その後測定終了が指示されるまで、経過時間毎に、即ち、測定容器１３における細胞１４の培養における経過時間と関連付けて、検出器１１からの測定結果を第１の記憶手段１２ｂに、又デジタル顕微鏡１５からの画像データを第２の記憶手段１２ｃに、記憶させる。
【００６６】
尚、照明装置７は、透明な試料を観察するために、光を透過的に照射するようにして、且つ、角度をつけて光を当てる方向を変更したり、光を当てる位置を移動したりできるようにすることができる。これにより、より鮮明に細胞の形態を観察できるようになる。
【００６７】
例えば、図７に示すように、ステージ６に、支柱８をステージ６に対して移動させる照射位置移動機構６０を設けることができる。図示の例では、照射位置移動機構６０は、支柱８が取り付けられて、ステージ６上を平行移動する台座６１と、台座６１を移動可能、且つ、任意の位置で固定可能なように保持して、台座６１の移動方向を規制するレール６２と、を有する。
【００６８】
又、図７に示すように、台座６１に取り付けられるか台座６１と一体的に形成され、支柱８を回動可能、且つ、任意の位置で固定可能なように保持する照射角度変更機構７０を設けることができる。図示の例では、照射角度変更機構７０は、支柱８の軸線とステージ６の表面を含む平面との成す角度を変更するピボット軸７１を有する。これら照射位置移動機構６０、照射角度変更機構７０は、手動で照射位置又は照射角度を変更するようにしてもよいし、別途駆動装置（図示せず）を設けて、コンピュータ１２などからの指示により自動で照射位置又は照射角度を変更するようにしてもよい。測定装置１は、これら照射位置移動機構６０、照射角度変更機構７０の一方のみを有していてもよい。
【００６９】
又、本実施例では、説明を容易とするために、測定装置１には、単独の測定容器１３が設けられているものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者には周知の複数のウェル（試料収容部，培養容器）を備えた細胞培養用の培養プレートのように複数の測定容器１３を配列し、各測定容器１３内に本実施例と同様に複数の電極を配置することができる。この場合、検出器１１は、各測定容器１３に配置された電極からの信号を、それぞれの測定容器１３に関係付けて検出し、検出結果をそれぞれの測定容器１３に関係付けて処理装置１２ａに入力する。そして、処理装置１２ａは、記憶手段１２ｂへの情報の記憶、インピーダンスを示す情報の経時変化の差異を明示する処理を、それぞれの測定容器１３に関係付けて行うようにする。一方、例えば、複数の測定容器１３のうち特定の測定容器１３（単一又は複数）内の細胞の画像をデジタル顕微鏡１５で連続的に撮影するようにする。これにより、典型的には、同一種類の試験対象薬剤の複数の異なる濃度、複数種類の試験対象薬剤、又は複数種類の試験対象薬剤のそれぞれの複数の異なる濃度についての試験などを同時に行うことができると共に、代表的な試料の画像をインピーダンス測定の結果と共に表示することができる。
【００７０】
又、デジタル顕微鏡１１を、インキュベータ９に容易に着脱可能な構成とすることで、既に持っているインキュベータ９内で倒立式顕微鏡を使用できるようになるので、簡単にいつでも細胞の挙動をビデオ撮影できるようになる。
【００７１】
（２−３）測定操作
次に、測定装置１を用いた測定操作について説明する。
【００７２】
先ず、測定容器１３の内部において細胞１４を培養する。具体的には、目的の細胞に応じた適当な培地を収容した測定容器１３の底面（作用電極２の表面）に、適当な播種濃度で細胞１４を播種し、適当なＣＯ2濃度、湿度、温度に制御されたインキュベータ９内で単層培養する。このとき、検出器１１を作動させて、所定の測定周波数の交流電圧Ｖを細胞１４に供給することにより、細胞１４についてのインピーダンスＺの測定を行う。又、これと同時に、照明装置７によって測定容器１３に透過照明光を照射し、デジタル顕微鏡１５によって測定容器１３の底面から作用電極２上の細胞１４の動画を撮影する。
【００７３】
ここで、試験対象の抗がん剤を含む試験薬剤溶液（所定濃度の抗がん剤を含むか、コントロールとして抗がん剤を含まない緩衝溶液など）は、細胞の培養の初期から測定容器１３に添加しておいてもよいが、細胞１４の培養を開始した後インピーダンスの値が安定するまでなどの適当な時間経過してから測定容器１３に添加してもよい。
【００７４】
尚、上述のように、細胞１４が作用電極２上に接着してからインピーダンスの測定、及び細胞の画像の撮影を開始してもよい。この場合、細胞１４が作用電極２上に接着するまでは、必ずしも当該測定装置１にて細胞１４を培養しなくてもよく、接着後に測定容器１３を当該測定装置１にセットしてもよい。
【００７５】
細胞１４の培養中に、インピーダンスＺの測定と、交流電流Ｉ及び交流電圧Ｖの位相差θについての測定とを、所定時間（測定間隔）毎に、所定の測定周波数の交流電圧Ｖを印加しつつ、予め決められた時間（測定時間）だけ実施する。上記測定間隔は、細胞の薬剤応答性により任意に決定するのが好ましい。例えば、心筋細胞の場合は、１分間に約６０回拍動するので、測定間隔は０．０１秒〜０．１秒が好ましい。又、血管細胞の場合は、３０分程度で収縮反応が終わるので、測定間隔は１０秒程度が好ましい。又、がん細胞の場合は、４８時間〜７２時間と長期反応のため、測定間隔は２分〜５分が好ましい。但し、薬剤の添加直後に大きな形態変化が予想される場合は、短いサンプリングが必要なことがある。本実施例では、測定間隔を２分とし、上記測定時間を７２時間とした。この際に、コンピュータ１２の処理装置１２ａは、検出器１１によって測定されて処理装置１２ａに入力されたインピーダンスＺと位相差θとを互いに対応させると共に、細胞１４の培養における経過時間と関連付けて、第１の記憶手段１２ｂに記憶させる。
【００７６】
続いて、処理装置１２ａは、第１の記憶手段１２ｂに記憶された上記測定間隔毎のインピーダンスＺのリアクタンス成分Ｘ（ｔ）を、インピーダンスＺとそれに対応する位相差θとに基づいてすべて計算すると共に、インピーダンスに係る情報として第１の記憶手段１２ｂに記憶させる。
【００７７】
次いで、処理装置１２ａは、例えば、測定開始時や試験薬剤溶液の添加直後などの基準時のリアクタンス成分を基準として、上記測定間隔毎のリアクタンス成分を正規化する、即ち、基準時のリアクタンスに対するリアクタンス比を求める。そして、求めた上記測定間隔毎のリアクタンス比を、インピーダンスに係る情報として第１の記憶手段１２ｂに記憶させる。
【００７８】
即ち、本実施例では、インピーダンスを示す情報の経時変化として、基準時のインピーダンスのリアクタンス成分に対する、測定間隔毎のインピーダンスのリアクタンス成分の比（リアクタンス比）の経時変化を測定する。
【００７９】
尚、本実施例では、各電極と検出器１１との間に生じる接触抵抗や、添加した試験薬剤溶液の添加量（濃度）のばらつきなどの外部誤差要因をキャンセルして、微小なリアクタンス成分の時間的変化を感度よく測定するために、測定したリアクタンス成分を、基準時に測定したリアクタンス成分で正規化する。しかし、例えば、接触抵抗が極めて小さく、且つ、試験薬剤溶液をばらつきの少ない状態で添加できる場合などには、測定したリアクタンス成分を正規化することなく、そのリアクタンス成分の時間的変化をインピーダンスに係る情報の経時変化として利用することができる。
【００８０】
一方、上述のようなインピーダンスを示す情報の測定を行うと同時に、細胞１４の培養中に、コンピュータ１２の処理装置１２ａは、デジタル顕微鏡１５によって撮影された細胞１４の動画像データを取得して、細胞１４の培養における経過時間と関連付けて、第２の記憶手段１２ｃに記憶させる。
【００８１】
本実施例では、細胞１４の画像は動画像として取得されて第２の記憶手段１２ｃに記憶されるが、これに限定されるものではなく、上述のようなインピーダンスＺ、交流電流及び交流電圧Ｖの位相差θの測定を行う測定間隔と同期して、連続的に複数の静止画像データを取得して、細胞１４の培養における経過時間と関連付けて、第２の記憶手段１２ｃに記憶させてもよい。
【００８２】
例えば、抗がん剤感受性試験においては、上述のようなインピーダンスの測定及び細胞の画像の撮影を行う一連の工程を、少なくとも、試験薬剤溶液として抗がん剤を含有するものと、抗がん剤を含まないもの（コントロール）を添加した場合についてそれぞれ実施する。好ましくは、試験薬剤として抗がん剤を含有するものについては、抗がん剤の濃度が異なる複数の測定を実施する。更に、必要に応じて、異なる種類の抗がん剤を用いて、上記同様の測定を行う。
【００８３】
尚、電極間に供給する交流電圧の最適な周波数は、特定の細胞、特定の試験対象薬剤に応じて、予め求めておくことができる。即ち、特定の細胞を培養しながら、周波数を所定の範囲（例えば１００Ｈｚ〜１ＭＨｚ）で変更しつつ交流電圧を電極間に供給してインピーダンス、位相差を測定する動作を、所定の測定間隔毎に所定の測定時間にわたって実施する。そして、例えば、特定の抗がん剤を添加した所定時間後のインピーダンスのリアクタンス成分の、その添加直後のリアクタンス成分に対する変化量が最大となる周波数を選択する。又、特定の細胞、特定の試験対象薬剤に対する交流電圧の最適な周波数を予め求めておかなくても、各測定間隔毎に交流電圧の周波数をスイープさせて、各周波数毎のインピーダンス、位相差を測定し、記憶しておくことで、例えば、測定時間の全体にわたって測定値が得られたときに、上記同様にして最適な周波数を選択すると共に、測定間隔毎に各周波数に対して得られた測定値のうち、選択した周波数に対する測定値をその後の処理に用いることができる。
【００８４】
ここで、前述のように、インピーダンス測定に基づいて細胞の活性を測定する場合、細胞が電極上を覆う変化をインピーダンスとして検出するため、図２（ａ）、（ｂ）に示すように細胞が広がるだけの形態変化の場合も（図２（ａ）は細胞１４が電極２に接着していない状態、図２（ｂ）は細胞１４が電極２に接着して伸展した状態を模式的に示す。）、図３（ａ）、（ｂ）に示すように細胞が増殖する場合も、どちらもインピーダンス変化が起こる。
【００８５】
更に説明すると、図４は、実際に抗がん剤を添加してがん細胞の培養を行った場合と、抗がん剤を添加しないでがん細胞の培養を行った場合とで、インピーダンスの変化を比較した結果を示す。
【００８６】
ここでは、がん細胞としては、肺由来のがん細胞であるＡ５４９を用いた。又、抗がん剤としては５−ＦＵ（５−フルオロウラシル）を用いた。そして、インピーダンスの測定結果は、培養開始時に対して正規化されたリアクタンス比の経時変化として示した。培養条件、測定条件、抗がん剤の添加条件は以下の通りである。
・培養条件
播種濃度：１０万個／ｗｅｌｌ（ウェル）
インキュベータ内環境：ＣＯ2５％、湿度１００％、温度３７℃
培地：ＤＭＥＭ培地＋１０％ＦＢＳ含有
・測定条件
測定周波数：１００ｋＨｚ
測定間隔：２分
測定時間：７２時間
・抗がん剤添加条件
抗がん剤濃度：５−ＦＵ ５μｇ／ｍｌ
コントロール：培地を６００μｌ
【００８７】
図４から分かるように、抗がん剤を添加した場合も、添加しない場合も、どちらも培養開始から一定時間の間はリアクタンス比が増加しており、細胞が増殖しているように見える。
【００８８】
一方、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図４に示すインピーダンス変化を示す曲線上のＡ、Ｂ、Ｃの各時点における細胞の画像を示す。図５（Ａ）に示す画像からは、測定開始時には未だ細胞が接着していないことが分かる。図５（Ｂ）に示す画像からは、細胞が増殖していることが分かる。又、図５（Ｃ）に示す画像からは、細胞が広がっただけで増殖していないことが分かる。
【００８９】
即ち、図４に示すリアクタンス比の変化からは、いずれの場合も細胞が増殖しているように見えるが、細胞の形態を画像で確認すると、抗がん剤を添加した場合は、ただ細胞が広がっているだけで、細胞が増殖しておらず、抗がん剤が効いていることが分かる（図５（Ｃ））。
【００９０】
このように、インピーダンスの変化を示す曲線の違いからだけでは、細胞が増殖したのか、減少したのか、広がったのか、丸くなったのかなどの、インピーダンス変化と細胞の挙動との相関についてのより詳しい情報が分からない。
【００９１】
そこで、本発明によれば、細胞を培養する過程でのインピーダンスの変化を測定すると同時に、細胞の画像を取り込むことで、インピーダンスの変化が何に起因するかを画像で確認することができるようにする。
【００９２】
本実施例では、測定装置１のコンピュータ１２の処理装置１２ａは、第１の記憶手段１ｂに記憶されたインピーダンスに係る情報としてリアクタンス比のデータと、第２の記憶手段１２ｃに記憶された細胞の動画像データとから、ディスプレイ装置１２ｄにおいて、図６に示すような表示を行うための処理を実行する。
【００９３】
即ち、処理装置１２ａは、ディスプレイ装置１２ｄの表示画面上に処理結果を表示する主表示領域５０を表示させる。又、処理装置１２ａは、この主表示領域５０内に、インピーダンスを示す情報（本実施例ではリアクタンス比）の変化を示す曲線を表示するインピーダンス測定結果表示領域（グラフ表示領域）５１と、グラフ表示領域５１に示された曲線上の特定の経過時間における細胞の画像を表示する細胞画像表示領域（イメージ表示領域）５２と、を表示させる。又、処理装置１２ａは、ディスプレイ装置１２ｄの表示画面上に、操作者が所定の処理操作の開始／停止や各種の設定の指示を処理装置１２ａに入力するための、それら各機能に対応した操作表示領域５４を表示させることができる。
【００９４】
当業者には容易に理解されるように、処理装置１２ａは、ディスプレイ装置１２ｄの表示画面上のどこにどのような表示がされているのかを認識することができる。又、処理装置１２ａは、入力手段１２ｅとしてのマウス（ポインティング装置）から入力される信号に従って、マウス１２ｅの移動と連動するマウスカーソルをディスプレイ装置１２ｄの表示画面上に表示させる。
【００９５】
そして、典型的な一実施態様によれば、処理装置１２ａは、グラフ表示領域５１内に表示している特定の曲線上の特定の経過時間に対応する部分に、時間指定表示としてのマウスカーソル５３が移動させられると、その部分に対応する経過時間における細胞の画像を、イメージ表示領域５２内に表示させる。この時、マウス１２ｅに設けられたボタンが押されたこと、或いはそのボタンが押されていた状態から開放されたことなどによって示される切り替え信号を処理装置１２ａが認識した場合に、その時にマウスカーソル５３が指定している部分に対応する特定の経過時間における細胞の画像をイメージ領域５２内に表示するようにしてもよい。
【００９６】
又、他の実施態様によれば、処理装置１２ａは、グラフ表示領域５１内に表示されている特定の曲線について、マウスカーソル５３、強調表示、その他の曲線上の特定の部分を明示する表示であってよい時間指定表示が指定する曲線上の部分が移動するのに同期して、イメージ表示領域５２内の細胞の画像を順次切り替えて表示することができる。特に、細胞の画像が動画情報として取得されている場合には、処理装置１２ａは、イメージ表示領域５２内で細胞の動画を再生させると共に、イメージ表示領域５２に現在培養中のいつの時点の画像が表示されているのかを示すべく、グラフ表示領域５１内でマウスカーソル５３や強調表示などの時間指定表示の指定部分を順次変更させる。この場合、その時間指定表示の移動、即ち、細胞の画像の再生の開始・停止は、操作表示領域５４に表示されている再生・停止ボタン表示などの操作ボタン表示にマウスカーソル５３が移動されて、マウス１２ｅのボタンが押されることで当該操作ボタン表示が視覚的に押されたことを処理装置１２ａが認識した時に行うことができる。
【００９７】
尚、細胞の画像は、培養時間に沿って、即ち、図６に示す例ではグラフ表示領域５１に示された曲線の左側から順次に表示させることが通常であるが、当然、その逆であってもよい。又、一般的な画像再生技術で採用されるように、早送り、巻き戻し、倍速（高速・低速）表示、一時停止などを可能とすることができる。これら各種の機能は、上記同様、操作表示領域５４に表示された操作ボタン表示をマウス１２ｅを用いて操作することで実行させることができる。
【００９８】
処理装置１２ａは、上述のような各種の処理を、処理装置１２ａが内蔵するか又は処理装置１２ａに接続された記憶装置に記憶されたプログラム、データに従って実行する。
【００９９】
以上説明したように、本実施例の測定装置１は、複数の電極２、４、５が配置された測定容器１３と、複数の電極間に電圧を印加してインピーダンスに係る情報を検出する検出器１１と、検出器１１の検出結果に基づいて上記インピーダンスに係る情報を記憶する第１の記憶手段１２ｂと、を有する。又、測定装置１は、上記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を拡大して結像する光学系１５ａ及びこの光学系１５ａにより結像された上記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を撮影する撮像素子１５ｂを備えたデジタル顕微鏡１５と、デジタル顕微鏡１５によって撮影された画像の情報を記憶する第２の記憶手段１２ｃと、を有する。更に、測定装置１は、測定容器１３内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極である作用電極２の表面において細胞を培養しながら検出器１１によって連続的に検出されて上記培養における経過時間と関連付けて第１の記憶手段１２ｂに記憶された上記インピーダンスに係る情報と、上記培養をしながらデジタル顕微鏡１５によって連続的に撮影されて上記培養における経過時間と関連付けて第２の記憶手段１２ｃに記憶された画像の情報と、に基づいて、インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、上記培養中の特定の経過時間における画像と、を同時に表示するための処理を実行する処理装置１２ａと、処理装置１２ａによる処理結果を表示するための表示手段１２ｄと、を有する。
【０１００】
そして、処理装置１２ａは、上記曲線上の特定の経過時間に対応する部分を指定する時間指定表示を表示して、その指定された特定の経過時間における画像を表示するための処理を実行することができる。又、処理装置１２ａは、曲線上の時間指定表示が指定する部分が順次変わるのに同期して、時間指定表示が指定するそれぞれの経過時間における画像を順次に表示するための処理を実行することができる。
【０１０１】
そして、本発明によれば、インピーダンス測定に基づいて簡便に細胞の増殖などの活性を測定することができると共に、インピーダンス変化と細胞の活性との相関についてのより詳細なデータを得ることを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る細胞活性測定装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】細胞の形態変化の一例を説明するための模式図である。
【図３】細胞の形態変化の一例を説明するための模式図である。
【図４】がん細胞の培養における抗がん剤の有無によるリアクタンス比の変化の違いの測定結果の一例を示すグラフ図である。
【図５】図４中のＡ、Ｂ、Ｃの各点における細胞の画像を示す図である。
【図６】インピーダンスに係る情報と細胞の画像とを同時に表示する方法の一例を示す模式図である。
【図７】透過照明光の照射角度、照射位置を変更するための構成の一例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 細胞活性測定装置
２ 作用電極
４ 対電極
５ 参照電極
７ 照明装置
８ 支柱（支持部材）
１１ 検出器
１２ コンピュータ
１２ａ 処理装置
１２ｂ 第１の記憶手段
１２ｃ 第２の記憶手段
１２ｄ ディスプレイ装置（表示手段）
１２ｅ 入力手段
１３ 測定容器
１５ デジタル顕微鏡
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞活性測定方法及び装置に関するものであり、より詳細には、例えば、抗がん剤感受性などの細胞の薬剤感受性を試験するのに用いることのできる、インピーダンス測定を利用した細胞活性測定方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体由来の細胞を培養して、特定の条件における細胞の応答などから、生体内の現象の研究や、細胞に対する特定の薬剤の効果などを調べることが広く行われている。
【０００３】
例えば、従来、がん細胞を培養して抗がん剤に対する感受性を試験する抗がん剤感受性試験が行われている。即ち、がんの治療薬として抗がん剤が使用されているが、現状では、殆どの場合、投与される抗がん剤の種類や量、又はその投与時間などの決定は、学術的な一般見解と担当医の経験によるところが大きい。しかし、抗がん剤の効果は個人差により大きく違うことがあり、一般的に使用されている抗がん剤が、特定の患者において効かない場合も多い。
【０００４】
そこで、高度先進医療として、患者に抗がん剤を投与する前に「抗がん剤感受性試験」を行うケースがある。患者から摘出したがん細胞を培養しながら、様々な抗がん剤と反応させ、より効く抗がん剤を選択しようと考えられた方法である。
【０００５】
従来の一般的な抗がん剤感受性試験方法としては、ＳＤＩ（Succinic Dehydrogenase Inhibition：コハク酸脱水素酵素活性）法、ＨＤＲＡ（Histoculture Drug Response Assay：固形がん組織培養薬剤感受性試験）法、ＣＤ−ＤＳＴ（Collagen Gel Droplet Embedded Culture Drug Sensitivity Test：コラーゲンゲル包埋培養薬剤感受性試験）法などがある（例えば、特許文献１）。これらの抗がん剤感受性試験では、がん細胞（がん組織）と抗がん剤との反応を、エンドポイント（薬と細胞の反応後）で評価している。即ち、抗がん剤とがん細胞とを決められた時間反応させ、その間に死んだ細胞の割合で薬の効きを評価している。
【０００６】
一方、従来、インピーダンス測定に基づいて細胞の増殖などの細胞の活性を測定する方法がある（特許文献２）。
【０００７】
斯かるインピーダンス測定に基づく細胞活性測定方法によれば、簡便に細胞の活性を測定することができ、がん細胞の抗がん剤感受性試験などの細胞の薬剤感受性試験への応用が期待できる。
【特許文献１】特開２００３−９８５３号公報
【特許文献２】特開２００５−８０５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、インピーダンス測定に基づいて細胞の増殖や形態変化を数値として計測するシステムでは、細胞が電極上を覆う変化をインピーダンスとして検出している。
【０００９】
しかしながら、細胞が増殖する場合も、細胞が広がるだけの形態変化の場合も、どちらもインピーダンスの変化が起こり、両者の違いを見極めることが難しい。
【００１０】
そのため、例えば、特定の薬剤について細胞の活性を抑制する効果の有無や、当該薬剤の効き方を評価するにあたり、細胞が増殖したのか、減少したのか、広がったのか、丸くなったのかなどの、より詳細なデータが得られるシステムが望まれる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、インピーダンス測定に基づいて簡便に細胞の増殖などの活性を測定することができると共に、インピーダンス変化と細胞の活性との相関についてのより詳細なデータを得ることを可能とする細胞活性測定方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は本発明に係る細胞活性測定方法及び装置にて達成される。要約すれば、本発明は、測定容器内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら、前記複数の電極間に所定の電圧を印加してインピーダンスに係る情報を連続的に検出し該インピーダンスに係る情報を前記培養における経過時間と関連付けて記憶すると共に、前記培養をしながら、前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を連続的に撮影し該画像の情報を前記培養における経過時間と関連付けて記憶して、その後記憶した前記各情報に基づいて、前記インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、前記培養中の特定の経過時間における前記画像と、を同時に表示することを特徴とする細胞活性測定方法である。
【００１３】
本発明の他の態様によると、複数の電極が配置された測定容器と；前記複数の電極間に電圧を印加してインピーダンスに係る情報を検出する検出器と；前記検出器の検出結果に基づいて前記インピーダンスに係る情報を記憶する第１の記憶手段と；前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を拡大して結像する光学系及び前記光学系により結像された前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を撮影する撮像素子を備えたデジタル顕微鏡と；前記デジタル顕微鏡によって撮影された画像の情報を記憶する第２の記憶手段と；前記測定容器内に収容された培地中に配置された前記複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら前記検出器によって連続的に検出されて前記培養における経過時間と関連付けて前記第１の記憶手段に記憶された前記インピーダンスに係る情報と、前記培養をしながら前記デジタル顕微鏡によって連続的に撮影されて前記培養における経過時間と関連付けて前記第２の記憶手段に記憶された前記画像の情報と、に基づいて、前記インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、前記培養中の特定の経過時間における前記画像と、を同時に表示するための処理を実行する処理装置と；前記処理装置による処理結果を表示するための表示手段と；を有することを特徴とする細胞活性測定装置が提供される。本発明の一実施態様によると、前記デジタル顕微鏡は、前記測定容器が配置されるステージの下方から前記測定容器内の前記細胞を観察するように倒立式に配置される。又、本発明の他の実施態様によると、細胞活性測定装置は、前記測定容器が配置されるステージの上方から前記測定容器内の前記細胞に透過照明光を照射する照明装置を有し、前記照明装置の照明角度を変更する照射角度変更機構、前記照明装置の照明位置を変更する照明位置変更機構、又はこれら両方の機構が設けられている。
【００１４】
上記各本発明の一実施態様によると、前記曲線上の前記特定の経過時間に対応する部分を指定する時間指定表示を表示して、その指定された前記特定の経過時間における前記画像を表示する。
【００１５】
上記各本発明の他の実施態様によると、前記曲線上の前記時間指定表示が指定する部分が順次変わるのに同期して、前記時間指定表示が指定するそれぞれの経過時間における画像を順次に表示する。
【００１６】
上記各本発明の典型的な一実施態様では、前記細胞は、がん細胞であり、又、前記培養の間に前記培地に対して抗がん剤が添加される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、インピーダンス測定に基づいて簡便に細胞の増殖などの活性を測定することができると共に、インピーダンス変化と細胞の活性との相関についてのより詳細なデータを得ることを可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る細胞活性測定方法及び装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１９】
実施例１
（１）細胞活性測定方法
本発明によれば、概して、細胞を培養して、インピーダンス測定と同時に細胞の形態をデジタル顕微鏡で観察し、インピーダンスの変化が細胞の何に起因するものなのかを画像で確認できるようにする。これにより、インピーダンスが変化した場合に、細胞が増殖したのか、減少したのか、広がったのか、丸くなったのかなどを同時に画像で確認でき、より詳細なデータを得ることができる。
【００２０】
つまり、本発明の細胞活性測定方法では、測定容器内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら、複数の電極間に所定の電圧を印加してインピーダンスに係る情報を連続的に検出する。そして、このインピーダンスに係る情報を上記培養における経過時間と関連付けて記憶する。又、上記インピーダンスに係る情報の測定に加えて、上記培養をしながら、上記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を連続的に撮影する。そして、この画像の情報を上記培養における経過時間と関連付けて記憶する。その後、記憶したインピーダンスに係る情報及び画像の情報の各情報に基づいて、インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、培養中の特定の経過時間における画像と、を同時に表示する。
【００２１】
詳しくは後述するが、細胞の画像は、細胞の拡大像を結像する光学系と、結像された細胞の拡大像を検出して光電変換する撮像素子と、を備えたデジタル顕微鏡を使用して撮影することができる。
【００２２】
典型的には、上記曲線と画像は、細胞活性測定装置に一体的に設けられているか又は細胞活性測定装置に通信可能に接続されているディスプレイ装置の表示画面（スクリーン）上に表示される。上記曲線と画像とを同時に表示するとは、常に同時に表示することに限定されるものではない。上記曲線上の特定の経過時間に対応する部分を指定した時だけ、その指定された特定の経過時間における画像を当該曲線と同時に表示するようにすることができる。又、上記曲線上の特定の経過時間に対応する部分を指定する表示の指定部分が自動的に変化（移動）するのに同期して、それぞれの指定された経過時間における画像を順次に表示することもできる。
【００２３】
尚、上記曲線と画像とを表示することに加えて、プリンタにより印刷（プリンタ）することもできる。
【００２４】
本発明の細胞活性測定方法は、細胞の薬剤感受性試験に利用することができ、好ましくは、がん細胞の抗がん剤感受性試験に用いることができる。
【００２５】
測定に用いられる細胞は、典型的には、生体内（より詳細にはヒトを含む哺乳動物体内）で増殖した臓器、組織などの生体組織に由来する細胞であって、好ましくは、がん細胞である。しかし、測定に用いられる細胞は、正常組織に由来する細胞であってもよい。特に、本発明では、細胞を電極の表面に接着させて培養し、培養を行っている間にその電極を介して検出されるインピーダンスに係る情報の変化を連続的に測定することから、測定に用いられる細胞は、接着依存性増殖をするものである。
【００２６】
がん細胞としては、臨床的にはヒトの細胞が用いられるが、薬剤スクリーニングなどの前臨床的目的でマウス、ラットなどの動物細胞を用いることもできる。がん細胞としては、限定されるものではないが、肝臓がん、肺がん、胃がん、大腸がん、卵巣がん、脳腫瘍、乳がん、前立腺がん、皮膚がん及び白血病細胞（血液がん）などのがん細胞が挙げられる。
【００２７】
又、本発明の細胞活性測定方法を細胞の薬剤感受性試験に用いる場合、試験対象となる薬剤は、典型的には、試験に用いられる細胞の活性を抑制する効果が期待される薬剤であって、特に、試験に用いられる細胞ががん細胞である場合には、抗がん剤である。抗がん剤には、抗がん作用、即ち、がん細胞の増殖活性を抑制する（がん細胞を殺す）効果が期待される、既知の又は未知の薬剤が広く含まれる。抗がん剤としては、作用機序によって様々なものが知られているが、本発明はいずれのものにも適用することができる。
【００２８】
尚、効果が期待される薬剤には、実際に同種の細胞に対して効果が得られた実績のある薬剤のみならず、当該効果の有無を確認するために試験される薬剤をも含まれる。
【００２９】
測定に使用される細胞は、典型的には、生体から採取された臓器、組織などの生体組織の一部から取り出される。生体から採用した生体組織の一部は、必要に応じて、細かくして液体中に分散させる分散処理、目的の細胞以外の細胞や妨害物質を除去する分離処理などを施すことができる。目的の細胞は、これら分散処理や分離処理によって生体組織から分離される。試験に供される試料は、単離された細胞であることが好ましいが、試験の目的、精度などとの関係で許容し得る範囲において、生体組織に由来するその他の成分を含んでいてもよい。
【００３０】
分散処理や分離処理は、通常の細胞培養において行われているものと同様の方法であってよい。分離処理としては、限定されるものではないが、ハサミ、ピンセット、カミソリなどを用いて、生体から摘出された生体組織の一部を細かく分割するなどの機械的処理を行うことができる。分散処理としては、限定されるものではないが、目的の細胞以外の細胞や細胞間質を除去する処理、試験の阻害要因となり得る物質を除去する処理を、酵素的分散処理などによって行うことができる。
【００３１】
尚、目的の細胞を予め予備培養して増やしてから試験に用いることもできる。予備培養には、単層培養などの通常の培養方法を用いることができる。又、試験に用いられる細胞は、初代培養細胞だけでなく、継代培養細胞であってもよい。
【００３２】
目的の細胞を含む試料の播種及び培養する方法としては、一般的な細胞培養法、特に、本発明では、細胞を電極の表面に接着させて培養し、培養を行っている間にその電極を介して検出されるインピーダンスに係る情報の変化を連続的に測定することから、一般的な単層培養と同様の方法を用いることができる。即ち、培地、より詳細には、目的の細胞の増殖に必要な栄養分を含んだ溶液（培養液）を測定容器（培養器）内に収容し、この培地中に目的の細胞を含む試料（通常、目的の細胞を所定の細胞数（播種濃度）で含む液体試料）を播く。培地は、目的の細胞に応じて、斯界における通常の方法に従って、適宜選択することができる。培地には、概して、細胞の増殖作用、生理活性維持作用、更には必要に応じて接着作用に必要な成分が含まれる。より詳細には、培地には、無機塩類、各種アミノ酸、糖類、ビタミン類、動物の血清（ホルモン、細胞増殖因子、細胞接着因子などを含む）などが含まれる。測定容器に試料と培地とを収容して、インキュベータ内で所定の環境条件（所定の温度、湿度、二酸化炭素濃度）に維持しておくことにより、目的の細胞が、測定容器の底部、より詳細には、そこに配置された少なくとも１つの電極の表面に接着し、伸展して、単層を形成する。
【００３３】
そして、本発明によれば、目的の細胞の培養を行っている間に、インピーダンス測定及び細胞の画像の撮影に基づいて、細胞の増殖過程の変化を連続的に検出する。
【００３４】
ここで、従来、細胞の挙動をインピーダンス測定に基づいて測定する測定装置には、同時に細胞の画像を撮影する機能はなかった。そのため、細胞の画像を撮影するには、概略、次のような手順が必要であった。
１．測定開始前に細胞画像を撮影する。
２．試料を測定装置にセットする（細胞の画像の確認が不可な状態）。
３．細胞の画像の撮影が必要な場合はインピーダンス測定を中断した後、測定装置から試料を取り出し顕微鏡にて撮影する。
４．細胞の画像を撮影した後、改めて試料を測定装置にセットし、インピーダンス測定を開始する。
【００３５】
この場合、画像は撮影できるが、インピーダンス測定のデータは不連続となる。一方、電気測定を中断したくない場合は、インピーダンス測定の終了後に試料を測定装置から取り出し、細胞の画像を撮影する。この場合は、細胞の途中変化は撮影することができない。
【００３６】
このように、従来は、測定前と測定後の細胞の画像のみを撮影してインピーダンス測定を連続して行うか、又は、一度インピーダンス測定を中断してインピーダンス測定の途中の細胞の画像を撮影していた。そのため、インピーダンス変化と細胞の挙動との相関についてのより詳しい情報、即ち、インピーダンス変化が細胞の増殖や形状の変化などの何に起因するものなのかなどの情報を得ることは困難であった。
【００３７】
これに対して、本発明によれば、インピーダンス測定と同時に細胞の画像を取り込むことができ、インピーダンスの変化を示す曲線と同時に、その曲線上の特定の部分に対応する経過時間における細胞の画像を表示することができる。そのため、今まで不可能であった、インピーダンス測定値の変化が細胞の何に起因するものなのかを簡単に調べることができる。
【００３８】
（２）具体例
以下、本発明の細胞活性測定方法をがん細胞の抗がん剤感受性試験に用いる場合のより具体的な例について説明する。
【００３９】
（２−１）全体的処理工程
本実施例の抗がん剤感受性試験を行うための全体的な処理工程の一例の概略は、次に示す通りである。
１．患者からがん組織を採取する（採取工程）。
２．がん組織をばらばらにし細胞単位にする（分散工程・分離工程）。
３．測定容器に配置されている電極に細胞を播種する（播種工程）。
４．測定容器の電極を検出器にセットすると共に測定容器をデジタル顕微鏡により観察可能なように配置する。そして、細胞の培養を行いながら、細胞の増殖過程をインピーダンス変化として連続的に測定すると共に、電極上の細胞の画像をデジタル顕微鏡により連続的に撮影する（培養工程）。インピーダンス変化の測定、細胞の画像の撮影は、細胞の培養の初期から開始しても、細胞が電極に接着した後に開始してもよい。又、インピーダンス変化の測定、細胞の画像の撮影は、典型的には、少なくとも抗がん剤を添加しない場合と添加した場合について行う。必要に応じて、同様の測定を、例えば、抗がん剤の濃度、更には抗がん剤の種類を変化させて行う。
５．測定されたインピーダンス変化を曲線として表示すると共に、自動的に又は指定することによって、当該曲線上の特定の経過時間における画像を表示する。
【００４０】
このようにして、インピーダンスの変化のみで細胞の挙動を把握するのではなく、インピーダンス変化を表す曲線上の任意の時点に関し、細胞が増殖したのか、減少したのか、広がったのか、丸くなったのかなど、インピーダンスの変化が細胞の何に起因するものなのかを容易に確認することができる。これにより、延いては、適正な抗がん剤を、適正な濃度で患者に使用することによる、副作用を抑えた、効果のある投与方法を予測することができる。
【００４１】
（２−２）測定装置
図１は、上述のような抗がん剤感受性試験方法の実施のために使用することのできる、本発明に係る細胞活性測定装置（以下、単に「測定装置」という。）の一例の概略構成を示す。
【００４２】
本実施例では、測定装置１には、インピーダンス測定のための電極を備えた測定容器１３を載置するためのステージ６を設けると共に、そのステージ６の下方にデジタル顕微鏡１５を倒立的に配置する。又、本実施例では、ステージ６上の測定容器１３と共に、密閉容器１７に入れられたデジタル顕微鏡１５を、一定の温度、湿度、二酸化炭素濃度の条件に制御可能なインキュベータ（培養器）９内に配置する。測定容器１３内の電極を介して検出器１１によって検出されたインピーダンスに係る情報は、ケーブル１６ａを介してコンピュータ１２にデジタルデータとして送られる。又、デジタル顕微鏡１５で観察したステージ６上の測定容器１３内の細胞の画像は、デジタル画像データとしてケーブル１６ｂを介してコンピュータ１２に送られる。そして、この細胞の画像は、インピーダンス変化を表す曲線と共に表示手段１２ｄで表示される。以下、更に詳しく説明する。
【００４３】
本実施例の測定装置１は、測定容器１３を載置するためのステージ６を有する。ステージ６は、作用電極２、対電極４、参照電極５が設けられた基板（基材）３が配置された測定容器１３を、デジタル顕微鏡１５による観察が可能となる所定位置で支持する役割を有する。又、ステージ６には、ステージ６上の所定位置に配置された測定容器１３を上方から照明する照明装置７を支持する支持部材としての支柱８が設けられている。ステージ６上に配置された測定容器１３内の作用電極２、対電極４、参照電極５には、それぞれリード１１ｂ、１１ｃ、１１ａの一方の端部が接続されており、これらのリード１１ｂ、１１ｃ、１１ａの他方の端部は、検出器１１に接続されている。
【００４４】
作用電極、対電極、参照電極、及び引出電極の材料は、金属、高分子、炭素など導電性を持つ物質を少なくとも１種類用いていれば如何なるものであってもよい。典型的には、電気化学測定において用いられる一般的なものであってよく、例えば、金、銀、白金、炭素などが挙げられる。又、本実施例では、作用電極、対電極、参照電極は、測定容器１３の底部に配置される基板３上に形成される。そのため、これらの電極は、基板３上に容易に形成できる材料が好ましい。又、透過式の顕微鏡で細胞を観察するためには、細胞がその上で培養される少なくとも１つの電極（本実施例では作用電極２）は透明であることが好ましい。従って、本実施例では、作用電極としてはＩＴＯ（インジウム−酸化スズ）電極を用い、又、対電極、参照電極としては白金電極を用いた。各電極のサイズ及び形状は、目的の細胞が培養できる限り、任意のものを用いることができる。
【００４５】
ここで、基板３の材料としては、本実施例ではガラスを用いたが、十分な物理的強度を有し、表面に電極が形成できるものであれば、プラスティック、石英、ガラスなど任意の材料を用いることができる。但し、透過式の顕微鏡で細胞を観察するためには、基板３は透明であることが好ましい。従って、本実施例では、基板３としてはガラスを用いた。本実施例では、基板３は、一例として、測定容器１３の円形の底部と略等しい面積の円板形状とした。
【００４６】
又、測定容器１３は、ガラス、樹脂などの材料で形成することができる。但し、透過式の顕微鏡で細胞を観察するためには、基板３は透明であることが好ましい。本実施例では、測定容器１３は、透明な樹脂製で、その底部に、作用電極２、対電極４、参照電極５が形成された基板３が配置される。
【００４７】
測定容器１３は、一例として、内径が１．０ｃｍ、高さが１．０ｃｍのディッシュ状に形成されている。これにより、測定容器１３は、一例として、底面積が３．１４ｃｍ2、体積が３．１４ｃｍ3の収容部を画成する。
【００４８】
上述のように、作用電極２は、基板３の片面にＩＴＯが蒸着されて構成されている。本実施例では、作用電極２は、一例として、縦横の寸法が０．２ｃｍ×０．４ｃｍの矩形形状とした。又、作用電極２のＩＴＯ蒸着面にはリード１１ｂが接続されている。
【００４９】
又、対電極４は、基板３の片面（作用電極２が設けられている面と同じ面）に薄膜形成技術により設けられている。本実施例では、対極４は、一例として、縦横の寸法が０．２ｃｍ×０．４ｃｍの矩形形状とした。又、対電極４には、リード１１ｃが接続されている。
【００５０】
又、参照電極５は、基板３の片面（作用電極２が設けられている面と同じ面）に薄膜形成技術により設けられている。本実施例では、参照電極５は、一例として、縦横の寸法が０．２ｃｍ×０．４ｃｍの矩形形状とした。又、参照電極５には、リード１１ａが接続されている。
【００５１】
ステージ６には、測定容器１３内の細胞の透過照明観察のために用いられる照明装置７を支持するための支柱８が取り付けられている。照明装置７は、光源、集光レンズ等を有し、本実施例では、ステージ６上の所定位置に配置された測定容器１３の上方に配置される。又、ステージ６上には、測定容器１３を所定位置に位置決め及び／又は固定するための位置決め又は固定機構（図示せず）を設けることができる。本実施例では、ステージ６は、アルミニウム製の板にアルマイト処理を施して作製されている。そして、ステージ６の下方に配置されるデジタル顕微鏡１５で測定容器１３の底面から作用電極２上の細胞の観察が可能なように、ステージ６の一部には開口部６ａが設けられている。尚、開口部６ａを透明な（デジタル顕微鏡１５でそれを通して観察可能な）ガラス、樹脂などの材料で作製された窓で封止することもできる。
【００５２】
ステージ６、ステージ６上の測定容器１３、測定容器１３内の基板３及び電極２、４、５、照明装置７、並びに、照明装置７を支持する支柱８は、インキュベータ９内に収容される。
【００５３】
又、本実施例では、測定装置１は、薬剤添加装置１０を有する。薬剤添加装置１０は、一例として、注入器１０ａ、注入管１０ｂ及びチューブ１０ｃを備えている。注入器１０ａはインキュベータ９の外部に配設され、インキュベータ９の内部に配設された注入管１０ｂにチューブ１０ｃを介して連結されている。これにより、薬剤添加装置１０は、インキュベータ９の外部から所定濃度の薬剤を測定容器１３内に添加可能に構成されている。
【００５４】
尚、薬剤を測定容器１３に添加するための薬剤添加装置１０を測定装置１に設けることなく、ピペットやディスペンサーなどを用いて手動にて薬剤を測定容器１３に添加することも当然可能である。
【００５５】
検出器１１は、インキュベータ９の外部に配設されると共に、リード１１ａ、１１ｂ、１１ｃを介して参照電極５、作用電極２、対電極４にそれぞれ接続されている。
【００５６】
そして、本実施例では、検出器１１は、作用電極２と参照電極５との間にリード１１ｂ、１１ａを介して任意の周波数の交流電圧（交流信号）Ｖを供給（印加）しつつ、対電極４と作用電極２との間を流れる交流電流Ｉをリード１１ｃ、１１ｂを介して検出する。これにより、検出器１１は、測定容器１３の底面（作用電極２の表面）に接着した細胞１４のインピーダンスＺを３端子法によって測定可能なように構成されている。又、本実施例では、検出器１１は、交流電流Ｉと交流電圧Ｖとの位相差θを測定する機能も備えている。検出器１１は、検出結果をデジタル信号として、ケーブル１６ａを介してコンピュータ１２の後述する処理装置１２ａに入力する。
【００５７】
ステージ６の下方には、ステージ６上の測定容器１３内の細胞１４をステージ６の下側から拡大して観察するようにデジタル顕微鏡１５が倒立式に配置されている。デジタル顕微鏡１５は、概して、デジタルカメラ（デジタルビデオカメラ）と同様の構成を有しており、本実施例では、ステージ６上の測定容器１３内の細胞の拡大された動画像情報を取得してコンピュータ１２に入力する。デジタル顕微鏡１５は、大別すると、撮影光学系１５ａと、撮像素子１５ｂと、撮影制御部１５ｃと、を有する。
【００５８】
撮影光学系１５ａには、ステージ６上の測定容器１３内の細胞の拡大像を結像するための光学系を構成する対物レンズ１５ａ１、結像レンズ１５ａ２、１５ａ３などが設けられている。そして、撮影光学系１５ａは、照明装置７からの透過照明光で照明されたステージ６上の測定容器１３内の細胞の画像を、対物レンズ１５ａ１、結像レンズ１５ａ２、１５ａ３を介して、撮像素子としてのＣＣＤ等の固体撮像素子１５ｂの撮影面上に結像させる。図中、結像レンズ１５ａ２、１５ａ３は模式的に表されているが、結像レンズ１５ａ２、１５ａ３は、通常、複数のレンズから構成される。そして、本実施例では、その結像レンズ１５ａ２、１５ａ３の複数のレンズのうち一部のレンズが、ピントの調節のためのフォーカスレンズとして用いられる。このフォーカスレンズは、それを駆動する駆動装置（図示せず）が撮影制御部１５ｃからの駆動信号によって制御されることで、撮影される画像が常にピントが合うように駆動される。又、固体撮像素子１５ｂは、複数（例えば３個）のＣＣＤなど、複数の素子で構成されていてよい。
【００５９】
撮影制御部１５ｃは、固体撮像素子１５ｂからのアナログ画像信号（ビデオ信号）を取り込みデジタル化するアナログデジタル変換部、アナログデジタル変換部により変換されたデジタル画像信号を一時的に記憶する記憶部、記憶部に記憶された画像データをケーブル１６ｂを介してコンピュータ１２に入力する通信部、及び、記憶部への画像データの書き込みや通信部による画像データのコンピュータ１２への送信のタイミングなどを制御するコントローラなどを有している。そして、本実施例では、撮影制御部１５ｃは、撮影光学系１５ａ、撮像素子１５ｂによって撮影されたステージ６上の測定容器１３内の細胞の画像をデジタル信号化された動画像情報として、ケーブル１６ｂを介してコンピュータ１２の後述する処理装置１２ａに入力する。又、撮影制御部１５ｃは、撮影光学系１５ａの結像レンズ１５ａ２、１５ａ３の一部によって構成されるフォーカスレンズを駆動する駆動装置（図示せず）に駆動信号を送り、撮影中は常に撮影された画像のピントが合うように調節する。ピントの調節は、通常、被写界のコントラストのピークが得られるようにフォーカスレンズを駆動することで行われる。
【００６０】
そして、本実施例では、デジタル顕微鏡１５は、密閉容器１７に入れられて、ステージ６の下方においてインキュベータ９内に収容される。
【００６１】
尚、本実施例では、密閉容器１７に収容されたデジタル顕微鏡１５を測定容器１３などと共にインキュベータ９内に配置するが、これに限定されるものではない。例えば、上述のようにステージ６の開口部６ａを透明ガラスなどで密封して、ステージ６の上方の空間とは気密的に区画されたステージ６の下方の空間に、密封容器に入れられていないデジタル顕微鏡１５を配置するようにしてもよい。
【００６２】
更に、本実施例の測定装置１は、コンピュータ１２を有して構成されている。コンピュータ１２は、検出器１１の検出結果に基づいてインピーダンスに係る情報を記憶する第１の記憶手段１２ｂと、デジタル顕微鏡１５からの画像情報を記憶する第２の記憶手段１２ｃと、第１の記憶手段１２ｂに記憶されたインピーダンスに係る情報及び第２の記憶手段１２ｃに記憶された画像情報から、インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と培養の間の特定の経過時間における細胞の画像とを同時に表示するための処理を行う処理装置１２ａと、処理装置１２ａの処理結果を表示するための表示手段１２ｄと、を有する。
【００６３】
第１の記憶手段１２ｂ、第２の記憶手段１２ｃとしては、限定されるものではないが、ハードディスクや電子的なメモリを好適に用いることができる。処理装置１２ａとしては、制御部、演算部、記憶部を備えた一般的な演算制御回路を用いることができる。処理装置１２ａは、上述の如き表示をするための処理をはじめ、測定装置１の動作を統括的に制御する。又、表示手段１２ｄとしては、処理結果を表示するＬＣＤやＣＲＴなどのディスプレイ装置を好適に用いることができる。更に、処理装置１２ａには、入力手段１２ｅとしてキーボード及びマウスなどが接続されている。
【００６４】
尚、処理結果を印刷（プリント）するプリンタを上記ディスプレイ装置１２ｄに加えて用いてもよい。
【００６５】
本実施例では、コンピュータ１２の処理装置１２ａは、検出器１１を制御してインピーダンスＺ等の測定動作を実行させると共に、検出器１１によって測定されたインピーダンスＺと位相差θのデータが入力されて、これをインピーダンスに係る情報として第１の記憶手段１２ｂに記憶させる。又、本実施例では、コンピュータ１２の処理装置１２ａは、デジタル顕微鏡１５の撮影制御部１５ｃを制御して撮影を実行させると共に、デジタル顕微鏡１５によって撮影された測定容器１３内の細胞の画像データが入力されて、これを第２の記憶手段１２ｂに記憶させる。特に、処理装置１２ａは、入力手段１２ｅからの入力により測定開始が指示されると、その後測定終了が指示されるまで、経過時間毎に、即ち、測定容器１３における細胞１４の培養における経過時間と関連付けて、検出器１１からの測定結果を第１の記憶手段１２ｂに、又デジタル顕微鏡１５からの画像データを第２の記憶手段１２ｃに、記憶させる。
【００６６】
尚、照明装置７は、透明な試料を観察するために、光を透過的に照射するようにして、且つ、角度をつけて光を当てる方向を変更したり、光を当てる位置を移動したりできるようにすることができる。これにより、より鮮明に細胞の形態を観察できるようになる。
【００６７】
例えば、図７に示すように、ステージ６に、支柱８をステージ６に対して移動させる照射位置移動機構６０を設けることができる。図示の例では、照射位置移動機構６０は、支柱８が取り付けられて、ステージ６上を平行移動する台座６１と、台座６１を移動可能、且つ、任意の位置で固定可能なように保持して、台座６１の移動方向を規制するレール６２と、を有する。
【００６８】
又、図７に示すように、台座６１に取り付けられるか台座６１と一体的に形成され、支柱８を回動可能、且つ、任意の位置で固定可能なように保持する照射角度変更機構７０を設けることができる。図示の例では、照射角度変更機構７０は、支柱８の軸線とステージ６の表面を含む平面との成す角度を変更するピボット軸７１を有する。これら照射位置移動機構６０、照射角度変更機構７０は、手動で照射位置又は照射角度を変更するようにしてもよいし、別途駆動装置（図示せず）を設けて、コンピュータ１２などからの指示により自動で照射位置又は照射角度を変更するようにしてもよい。測定装置１は、これら照射位置移動機構６０、照射角度変更機構７０の一方のみを有していてもよい。
【００６９】
又、本実施例では、説明を容易とするために、測定装置１には、単独の測定容器１３が設けられているものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。当業者には周知の複数のウェル（試料収容部，培養容器）を備えた細胞培養用の培養プレートのように複数の測定容器１３を配列し、各測定容器１３内に本実施例と同様に複数の電極を配置することができる。この場合、検出器１１は、各測定容器１３に配置された電極からの信号を、それぞれの測定容器１３に関係付けて検出し、検出結果をそれぞれの測定容器１３に関係付けて処理装置１２ａに入力する。そして、処理装置１２ａは、記憶手段１２ｂへの情報の記憶、インピーダンスを示す情報の経時変化の差異を明示する処理を、それぞれの測定容器１３に関係付けて行うようにする。一方、例えば、複数の測定容器１３のうち特定の測定容器１３（単一又は複数）内の細胞の画像をデジタル顕微鏡１５で連続的に撮影するようにする。これにより、典型的には、同一種類の試験対象薬剤の複数の異なる濃度、複数種類の試験対象薬剤、又は複数種類の試験対象薬剤のそれぞれの複数の異なる濃度についての試験などを同時に行うことができると共に、代表的な試料の画像をインピーダンス測定の結果と共に表示することができる。
【００７０】
又、デジタル顕微鏡１１を、インキュベータ９に容易に着脱可能な構成とすることで、既に持っているインキュベータ９内で倒立式顕微鏡を使用できるようになるので、簡単にいつでも細胞の挙動をビデオ撮影できるようになる。
【００７１】
（２−３）測定操作
次に、測定装置１を用いた測定操作について説明する。
【００７２】
先ず、測定容器１３の内部において細胞１４を培養する。具体的には、目的の細胞に応じた適当な培地を収容した測定容器１３の底面（作用電極２の表面）に、適当な播種濃度で細胞１４を播種し、適当なＣＯ2濃度、湿度、温度に制御されたインキュベータ９内で単層培養する。このとき、検出器１１を作動させて、所定の測定周波数の交流電圧Ｖを細胞１４に供給することにより、細胞１４についてのインピーダンスＺの測定を行う。又、これと同時に、照明装置７によって測定容器１３に透過照明光を照射し、デジタル顕微鏡１５によって測定容器１３の底面から作用電極２上の細胞１４の動画を撮影する。
【００７３】
ここで、試験対象の抗がん剤を含む試験薬剤溶液（所定濃度の抗がん剤を含むか、コントロールとして抗がん剤を含まない緩衝溶液など）は、細胞の培養の初期から測定容器１３に添加しておいてもよいが、細胞１４の培養を開始した後インピーダンスの値が安定するまでなどの適当な時間経過してから測定容器１３に添加してもよい。
【００７４】
尚、上述のように、細胞１４が作用電極２上に接着してからインピーダンスの測定、及び細胞の画像の撮影を開始してもよい。この場合、細胞１４が作用電極２上に接着するまでは、必ずしも当該測定装置１にて細胞１４を培養しなくてもよく、接着後に測定容器１３を当該測定装置１にセットしてもよい。
【００７５】
細胞１４の培養中に、インピーダンスＺの測定と、交流電流Ｉ及び交流電圧Ｖの位相差θについての測定とを、所定時間（測定間隔）毎に、所定の測定周波数の交流電圧Ｖを印加しつつ、予め決められた時間（測定時間）だけ実施する。上記測定間隔は、細胞の薬剤応答性により任意に決定するのが好ましい。例えば、心筋細胞の場合は、１分間に約６０回拍動するので、測定間隔は０．０１秒〜０．１秒が好ましい。又、血管細胞の場合は、３０分程度で収縮反応が終わるので、測定間隔は１０秒程度が好ましい。又、がん細胞の場合は、４８時間〜７２時間と長期反応のため、測定間隔は２分〜５分が好ましい。但し、薬剤の添加直後に大きな形態変化が予想される場合は、短いサンプリングが必要なことがある。本実施例では、測定間隔を２分とし、上記測定時間を７２時間とした。この際に、コンピュータ１２の処理装置１２ａは、検出器１１によって測定されて処理装置１２ａに入力されたインピーダンスＺと位相差θとを互いに対応させると共に、細胞１４の培養における経過時間と関連付けて、第１の記憶手段１２ｂに記憶させる。
【００７６】
続いて、処理装置１２ａは、第１の記憶手段１２ｂに記憶された上記測定間隔毎のインピーダンスＺのリアクタンス成分Ｘ（ｔ）を、インピーダンスＺとそれに対応する位相差θとに基づいてすべて計算すると共に、インピーダンスに係る情報として第１の記憶手段１２ｂに記憶させる。
【００７７】
次いで、処理装置１２ａは、例えば、測定開始時や試験薬剤溶液の添加直後などの基準時のリアクタンス成分を基準として、上記測定間隔毎のリアクタンス成分を正規化する、即ち、基準時のリアクタンスに対するリアクタンス比を求める。そして、求めた上記測定間隔毎のリアクタンス比を、インピーダンスに係る情報として第１の記憶手段１２ｂに記憶させる。
【００７８】
即ち、本実施例では、インピーダンスを示す情報の経時変化として、基準時のインピーダンスのリアクタンス成分に対する、測定間隔毎のインピーダンスのリアクタンス成分の比（リアクタンス比）の経時変化を測定する。
【００７９】
尚、本実施例では、各電極と検出器１１との間に生じる接触抵抗や、添加した試験薬剤溶液の添加量（濃度）のばらつきなどの外部誤差要因をキャンセルして、微小なリアクタンス成分の時間的変化を感度よく測定するために、測定したリアクタンス成分を、基準時に測定したリアクタンス成分で正規化する。しかし、例えば、接触抵抗が極めて小さく、且つ、試験薬剤溶液をばらつきの少ない状態で添加できる場合などには、測定したリアクタンス成分を正規化することなく、そのリアクタンス成分の時間的変化をインピーダンスに係る情報の経時変化として利用することができる。
【００８０】
一方、上述のようなインピーダンスを示す情報の測定を行うと同時に、細胞１４の培養中に、コンピュータ１２の処理装置１２ａは、デジタル顕微鏡１５によって撮影された細胞１４の動画像データを取得して、細胞１４の培養における経過時間と関連付けて、第２の記憶手段１２ｃに記憶させる。
【００８１】
本実施例では、細胞１４の画像は動画像として取得されて第２の記憶手段１２ｃに記憶されるが、これに限定されるものではなく、上述のようなインピーダンスＺ、交流電流及び交流電圧Ｖの位相差θの測定を行う測定間隔と同期して、連続的に複数の静止画像データを取得して、細胞１４の培養における経過時間と関連付けて、第２の記憶手段１２ｃに記憶させてもよい。
【００８２】
例えば、抗がん剤感受性試験においては、上述のようなインピーダンスの測定及び細胞の画像の撮影を行う一連の工程を、少なくとも、試験薬剤溶液として抗がん剤を含有するものと、抗がん剤を含まないもの（コントロール）を添加した場合についてそれぞれ実施する。好ましくは、試験薬剤として抗がん剤を含有するものについては、抗がん剤の濃度が異なる複数の測定を実施する。更に、必要に応じて、異なる種類の抗がん剤を用いて、上記同様の測定を行う。
【００８３】
尚、電極間に供給する交流電圧の最適な周波数は、特定の細胞、特定の試験対象薬剤に応じて、予め求めておくことができる。即ち、特定の細胞を培養しながら、周波数を所定の範囲（例えば１００Ｈｚ〜１ＭＨｚ）で変更しつつ交流電圧を電極間に供給してインピーダンス、位相差を測定する動作を、所定の測定間隔毎に所定の測定時間にわたって実施する。そして、例えば、特定の抗がん剤を添加した所定時間後のインピーダンスのリアクタンス成分の、その添加直後のリアクタンス成分に対する変化量が最大となる周波数を選択する。又、特定の細胞、特定の試験対象薬剤に対する交流電圧の最適な周波数を予め求めておかなくても、各測定間隔毎に交流電圧の周波数をスイープさせて、各周波数毎のインピーダンス、位相差を測定し、記憶しておくことで、例えば、測定時間の全体にわたって測定値が得られたときに、上記同様にして最適な周波数を選択すると共に、測定間隔毎に各周波数に対して得られた測定値のうち、選択した周波数に対する測定値をその後の処理に用いることができる。
【００８４】
ここで、前述のように、インピーダンス測定に基づいて細胞の活性を測定する場合、細胞が電極上を覆う変化をインピーダンスとして検出するため、図２（ａ）、（ｂ）に示すように細胞が広がるだけの形態変化の場合も（図２（ａ）は細胞１４が電極２に接着していない状態、図２（ｂ）は細胞１４が電極２に接着して伸展した状態を模式的に示す。）、図３（ａ）、（ｂ）に示すように細胞が増殖する場合も、どちらもインピーダンス変化が起こる。
【００８５】
更に説明すると、図４は、実際に抗がん剤を添加してがん細胞の培養を行った場合と、抗がん剤を添加しないでがん細胞の培養を行った場合とで、インピーダンスの変化を比較した結果を示す。
【００８６】
ここでは、がん細胞としては、肺由来のがん細胞であるＡ５４９を用いた。又、抗がん剤としては５−ＦＵ（５−フルオロウラシル）を用いた。そして、インピーダンスの測定結果は、培養開始時に対して正規化されたリアクタンス比の経時変化として示した。培養条件、測定条件、抗がん剤の添加条件は以下の通りである。
・培養条件
播種濃度：１０万個／ｗｅｌｌ（ウェル）
インキュベータ内環境：ＣＯ2５％、湿度１００％、温度３７℃
培地：ＤＭＥＭ培地＋１０％ＦＢＳ含有
・測定条件
測定周波数：１００ｋＨｚ
測定間隔：２分
測定時間：７２時間
・抗がん剤添加条件
抗がん剤濃度：５−ＦＵ ５μｇ／ｍｌ
コントロール：培地を６００μｌ
【００８７】
図４から分かるように、抗がん剤を添加した場合も、添加しない場合も、どちらも培養開始から一定時間の間はリアクタンス比が増加しており、細胞が増殖しているように見える。
【００８８】
一方、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図４に示すインピーダンス変化を示す曲線上のＡ、Ｂ、Ｃの各時点における細胞の画像を示す。図５（Ａ）に示す画像からは、測定開始時には未だ細胞が接着していないことが分かる。図５（Ｂ）に示す画像からは、細胞が増殖していることが分かる。又、図５（Ｃ）に示す画像からは、細胞が広がっただけで増殖していないことが分かる。
【００８９】
即ち、図４に示すリアクタンス比の変化からは、いずれの場合も細胞が増殖しているように見えるが、細胞の形態を画像で確認すると、抗がん剤を添加した場合は、ただ細胞が広がっているだけで、細胞が増殖しておらず、抗がん剤が効いていることが分かる（図５（Ｃ））。
【００９０】
このように、インピーダンスの変化を示す曲線の違いからだけでは、細胞が増殖したのか、減少したのか、広がったのか、丸くなったのかなどの、インピーダンス変化と細胞の挙動との相関についてのより詳しい情報が分からない。
【００９１】
そこで、本発明によれば、細胞を培養する過程でのインピーダンスの変化を測定すると同時に、細胞の画像を取り込むことで、インピーダンスの変化が何に起因するかを画像で確認することができるようにする。
【００９２】
本実施例では、測定装置１のコンピュータ１２の処理装置１２ａは、第１の記憶手段１ｂに記憶されたインピーダンスに係る情報としてリアクタンス比のデータと、第２の記憶手段１２ｃに記憶された細胞の動画像データとから、ディスプレイ装置１２ｄにおいて、図６に示すような表示を行うための処理を実行する。
【００９３】
即ち、処理装置１２ａは、ディスプレイ装置１２ｄの表示画面上に処理結果を表示する主表示領域５０を表示させる。又、処理装置１２ａは、この主表示領域５０内に、インピーダンスを示す情報（本実施例ではリアクタンス比）の変化を示す曲線を表示するインピーダンス測定結果表示領域（グラフ表示領域）５１と、グラフ表示領域５１に示された曲線上の特定の経過時間における細胞の画像を表示する細胞画像表示領域（イメージ表示領域）５２と、を表示させる。又、処理装置１２ａは、ディスプレイ装置１２ｄの表示画面上に、操作者が所定の処理操作の開始／停止や各種の設定の指示を処理装置１２ａに入力するための、それら各機能に対応した操作表示領域５４を表示させることができる。
【００９４】
当業者には容易に理解されるように、処理装置１２ａは、ディスプレイ装置１２ｄの表示画面上のどこにどのような表示がされているのかを認識することができる。又、処理装置１２ａは、入力手段１２ｅとしてのマウス（ポインティング装置）から入力される信号に従って、マウス１２ｅの移動と連動するマウスカーソルをディスプレイ装置１２ｄの表示画面上に表示させる。
【００９５】
そして、典型的な一実施態様によれば、処理装置１２ａは、グラフ表示領域５１内に表示している特定の曲線上の特定の経過時間に対応する部分に、時間指定表示としてのマウスカーソル５３が移動させられると、その部分に対応する経過時間における細胞の画像を、イメージ表示領域５２内に表示させる。この時、マウス１２ｅに設けられたボタンが押されたこと、或いはそのボタンが押されていた状態から開放されたことなどによって示される切り替え信号を処理装置１２ａが認識した場合に、その時にマウスカーソル５３が指定している部分に対応する特定の経過時間における細胞の画像をイメージ領域５２内に表示するようにしてもよい。
【００９６】
又、他の実施態様によれば、処理装置１２ａは、グラフ表示領域５１内に表示されている特定の曲線について、マウスカーソル５３、強調表示、その他の曲線上の特定の部分を明示する表示であってよい時間指定表示が指定する曲線上の部分が移動するのに同期して、イメージ表示領域５２内の細胞の画像を順次切り替えて表示することができる。特に、細胞の画像が動画情報として取得されている場合には、処理装置１２ａは、イメージ表示領域５２内で細胞の動画を再生させると共に、イメージ表示領域５２に現在培養中のいつの時点の画像が表示されているのかを示すべく、グラフ表示領域５１内でマウスカーソル５３や強調表示などの時間指定表示の指定部分を順次変更させる。この場合、その時間指定表示の移動、即ち、細胞の画像の再生の開始・停止は、操作表示領域５４に表示されている再生・停止ボタン表示などの操作ボタン表示にマウスカーソル５３が移動されて、マウス１２ｅのボタンが押されることで当該操作ボタン表示が視覚的に押されたことを処理装置１２ａが認識した時に行うことができる。
【００９７】
尚、細胞の画像は、培養時間に沿って、即ち、図６に示す例ではグラフ表示領域５１に示された曲線の左側から順次に表示させることが通常であるが、当然、その逆であってもよい。又、一般的な画像再生技術で採用されるように、早送り、巻き戻し、倍速（高速・低速）表示、一時停止などを可能とすることができる。これら各種の機能は、上記同様、操作表示領域５４に表示された操作ボタン表示をマウス１２ｅを用いて操作することで実行させることができる。
【００９８】
処理装置１２ａは、上述のような各種の処理を、処理装置１２ａが内蔵するか又は処理装置１２ａに接続された記憶装置に記憶されたプログラム、データに従って実行する。
【００９９】
以上説明したように、本実施例の測定装置１は、複数の電極２、４、５が配置された測定容器１３と、複数の電極間に電圧を印加してインピーダンスに係る情報を検出する検出器１１と、検出器１１の検出結果に基づいて上記インピーダンスに係る情報を記憶する第１の記憶手段１２ｂと、を有する。又、測定装置１は、上記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を拡大して結像する光学系１５ａ及びこの光学系１５ａにより結像された上記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を撮影する撮像素子１５ｂを備えたデジタル顕微鏡１５と、デジタル顕微鏡１５によって撮影された画像の情報を記憶する第２の記憶手段１２ｃと、を有する。更に、測定装置１は、測定容器１３内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極である作用電極２の表面において細胞を培養しながら検出器１１によって連続的に検出されて上記培養における経過時間と関連付けて第１の記憶手段１２ｂに記憶された上記インピーダンスに係る情報と、上記培養をしながらデジタル顕微鏡１５によって連続的に撮影されて上記培養における経過時間と関連付けて第２の記憶手段１２ｃに記憶された画像の情報と、に基づいて、インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、上記培養中の特定の経過時間における画像と、を同時に表示するための処理を実行する処理装置１２ａと、処理装置１２ａによる処理結果を表示するための表示手段１２ｄと、を有する。
【０１００】
そして、処理装置１２ａは、上記曲線上の特定の経過時間に対応する部分を指定する時間指定表示を表示して、その指定された特定の経過時間における画像を表示するための処理を実行することができる。又、処理装置１２ａは、曲線上の時間指定表示が指定する部分が順次変わるのに同期して、時間指定表示が指定するそれぞれの経過時間における画像を順次に表示するための処理を実行することができる。
【０１０１】
そして、本発明によれば、インピーダンス測定に基づいて簡便に細胞の増殖などの活性を測定することができると共に、インピーダンス変化と細胞の活性との相関についてのより詳細なデータを得ることを可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る細胞活性測定装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】細胞の形態変化の一例を説明するための模式図である。
【図３】細胞の形態変化の一例を説明するための模式図である。
【図４】がん細胞の培養における抗がん剤の有無によるリアクタンス比の変化の違いの測定結果の一例を示すグラフ図である。
【図５】図４中のＡ、Ｂ、Ｃの各点における細胞の画像を示す図である。
【図６】インピーダンスに係る情報と細胞の画像とを同時に表示する方法の一例を示す模式図である。
【図７】透過照明光の照射角度、照射位置を変更するための構成の一例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 細胞活性測定装置
２ 作用電極
４ 対電極
５ 参照電極
７ 照明装置
８ 支柱（支持部材）
１１ 検出器
１２ コンピュータ
１２ａ 処理装置
１２ｂ 第１の記憶手段
１２ｃ 第２の記憶手段
１２ｄ ディスプレイ装置（表示手段）
１２ｅ 入力手段
１３ 測定容器
１５ デジタル顕微鏡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定容器内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら、前記複数の電極間に所定の電圧を印加してインピーダンスに係る情報を連続的に検出し該インピーダンスに係る情報を前記培養における経過時間と関連付けて記憶すると共に、前記培養をしながら、前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を連続的に撮影し該画像の情報を前記培養における経過時間と関連付けて記憶して、その後記憶した前記各情報に基づいて、前記インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、前記培養中の特定の経過時間における前記画像と、を同時に表示することを特徴とする細胞活性測定方法。
【請求項２】
前記曲線上の前記特定の経過時間に対応する部分を指定する時間指定表示を表示して、その指定された前記特定の経過時間における前記画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の細胞活性測定方法。
【請求項３】
前記曲線上の前記時間指定表示が指定する部分が順次変わるのに同期して、前記時間指定表示が指定するそれぞれの経過時間における画像を順次に表示することを特徴とする請求項２に記載の細胞活性測定方法。
【請求項４】
前記細胞は、がん細胞であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の細胞活性測定方法。
【請求項５】
前記培養の間に前記培地に対して抗がん剤が添加されることを特徴とする請求項４に記載の細胞活性測定方法。
【請求項６】
複数の電極が配置された測定容器と、
前記複数の電極間に電圧を印加してインピーダンスに係る情報を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果に基づいて前記インピーダンスに係る情報を記憶する第１の記憶手段と、
前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を拡大して結像する光学系及び前記光学系により結像された前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を撮影する撮像素子を備えたデジタル顕微鏡と、
前記デジタル顕微鏡によって撮影された画像の情報を記憶する第２の記憶手段と、
前記測定容器内に収容された培地中に配置された前記複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら前記検出器によって連続的に検出されて前記培養における経過時間と関連付けて前記第１の記憶手段に記憶された前記インピーダンスに係る情報と、前記培養をしながら前記デジタル顕微鏡によって連続的に撮影されて前記培養における経過時間と関連付けて前記第２の記憶手段に記憶された前記画像の情報と、に基づいて、前記インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、前記培養中の特定の経過時間における前記画像と、を同時に表示するための処理を実行する処理装置と、
前記処理装置による処理結果を表示するための表示手段と、
を有することを特徴とする細胞活性測定装置。
【請求項７】
前記処理装置は、前記曲線上の前記特定の経過時間に対応する部分を指定する時間指定表示を表示して、その指定された前記特定の経過時間における前記画像を表示するための処理を実行することを特徴とする請求項６に記載の細胞活性測定装置。
【請求項８】
前記処理装置は、前記曲線上の前記時間指定表示が指定する部分が順次変わるのに同期して、前記時間指定表示が指定するそれぞれの経過時間における画像を順次に表示するための処理を実行することを特徴とする請求項７に記載の細胞活性測定装置。
【請求項９】
前記細胞は、がん細胞であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかの項に記載の細胞活性測定装置。
【請求項１０】
前記培養の間に前記培地に対して抗がん剤が添加されることを特徴とする請求項９に記載の細胞活性測定装置。
【請求項１１】
前記デジタル顕微鏡は、前記測定容器が配置されるステージの下方から前記測定容器内の前記細胞を観察するように倒立式に配置されることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかの項に記載の細胞活性測定装置。
【請求項１２】
前記測定容器が配置されるステージの上方から前記測定容器内の前記細胞に透過照明光を照射する照明装置を有し、前記照明装置の照明角度を変更する照射角度変更機構、前記照明装置の照明位置を変更する照明位置変更機構、又はこれら両方の機構が設けられていることを特徴とする請求項６〜１１のいずれかの項に記載の細胞活性測定装置。
【請求項１】
測定容器内に収容された培地中に配置された複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら、前記複数の電極間に所定の電圧を印加してインピーダンスに係る情報を連続的に検出し該インピーダンスに係る情報を前記培養における経過時間と関連付けて記憶すると共に、前記培養をしながら、前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を連続的に撮影し該画像の情報を前記培養における経過時間と関連付けて記憶して、その後記憶した前記各情報に基づいて、前記インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、前記培養中の特定の経過時間における前記画像と、を同時に表示することを特徴とする細胞活性測定方法。
【請求項２】
前記曲線上の前記特定の経過時間に対応する部分を指定する時間指定表示を表示して、その指定された前記特定の経過時間における前記画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の細胞活性測定方法。
【請求項３】
前記曲線上の前記時間指定表示が指定する部分が順次変わるのに同期して、前記時間指定表示が指定するそれぞれの経過時間における画像を順次に表示することを特徴とする請求項２に記載の細胞活性測定方法。
【請求項４】
前記細胞は、がん細胞であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の細胞活性測定方法。
【請求項５】
前記培養の間に前記培地に対して抗がん剤が添加されることを特徴とする請求項４に記載の細胞活性測定方法。
【請求項６】
複数の電極が配置された測定容器と、
前記複数の電極間に電圧を印加してインピーダンスに係る情報を検出する検出器と、
前記検出器の検出結果に基づいて前記インピーダンスに係る情報を記憶する第１の記憶手段と、
前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を拡大して結像する光学系及び前記光学系により結像された前記少なくとも１つの電極の表面の細胞の画像を撮影する撮像素子を備えたデジタル顕微鏡と、
前記デジタル顕微鏡によって撮影された画像の情報を記憶する第２の記憶手段と、
前記測定容器内に収容された培地中に配置された前記複数の電極のうち少なくとも１つの電極の表面において細胞を培養しながら前記検出器によって連続的に検出されて前記培養における経過時間と関連付けて前記第１の記憶手段に記憶された前記インピーダンスに係る情報と、前記培養をしながら前記デジタル顕微鏡によって連続的に撮影されて前記培養における経過時間と関連付けて前記第２の記憶手段に記憶された前記画像の情報と、に基づいて、前記インピーダンスに係る情報の経時変化を示す曲線と、前記培養中の特定の経過時間における前記画像と、を同時に表示するための処理を実行する処理装置と、
前記処理装置による処理結果を表示するための表示手段と、
を有することを特徴とする細胞活性測定装置。
【請求項７】
前記処理装置は、前記曲線上の前記特定の経過時間に対応する部分を指定する時間指定表示を表示して、その指定された前記特定の経過時間における前記画像を表示するための処理を実行することを特徴とする請求項６に記載の細胞活性測定装置。
【請求項８】
前記処理装置は、前記曲線上の前記時間指定表示が指定する部分が順次変わるのに同期して、前記時間指定表示が指定するそれぞれの経過時間における画像を順次に表示するための処理を実行することを特徴とする請求項７に記載の細胞活性測定装置。
【請求項９】
前記細胞は、がん細胞であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかの項に記載の細胞活性測定装置。
【請求項１０】
前記培養の間に前記培地に対して抗がん剤が添加されることを特徴とする請求項９に記載の細胞活性測定装置。
【請求項１１】
前記デジタル顕微鏡は、前記測定容器が配置されるステージの下方から前記測定容器内の前記細胞を観察するように倒立式に配置されることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかの項に記載の細胞活性測定装置。
【請求項１２】
前記測定容器が配置されるステージの上方から前記測定容器内の前記細胞に透過照明光を照射する照明装置を有し、前記照明装置の照明角度を変更する照射角度変更機構、前記照明装置の照明位置を変更する照明位置変更機構、又はこれら両方の機構が設けられていることを特徴とする請求項６〜１１のいずれかの項に記載の細胞活性測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２２９３０８（Ｐ２００９−２２９３０８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７６５４５（Ｐ２００８−７６５４５）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００２２７１８０）日置電機株式会社 (982)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]