JPH11187865A - 細胞電位測定電極及びこれを用いた測定装置 - Google Patents
細胞電位測定電極及びこれを用いた測定装置Info
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- JPH11187865A JPH11187865A JP9358601A JP35860197A JPH11187865A JP H11187865 A JPH11187865 A JP H11187865A JP 9358601 A JP9358601 A JP 9358601A JP 35860197 A JP35860197 A JP 35860197A JP H11187865 A JPH11187865 A JP H11187865A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 絶縁基板上に複数の微小電極が配置され、微
小電極を含む領域を囲む壁部が設けられ、壁部で囲まれ
た領域内で細胞又は組織を培養しながらその電気生理学
的活動を微小電極によって測定することができる細胞電
位測定電極において、細胞電位の測定値がノイズによる
影響を受けにくく、測定対象の細胞又は組織の切片をセ
ットする際の位置決めを多少ラフに行っても、全ての微
小電極を有効に活用して同時に多くの箇所の電位を測定
することができるようにする。 【解決手段】 壁部で囲まれた領域内で、かつ、微小電
極が配置された領域から所定距離だけ離れた複数の位置
に微小電極のインピーダンスより小さいインピーダンス
を有する参照電極をそれぞれ設け、微小電極と同様に引
き出し用導電パターンで参照電極を電気接点に接続し、
導電パターンの表面を絶縁被膜で覆う。
小電極を含む領域を囲む壁部が設けられ、壁部で囲まれ
た領域内で細胞又は組織を培養しながらその電気生理学
的活動を微小電極によって測定することができる細胞電
位測定電極において、細胞電位の測定値がノイズによる
影響を受けにくく、測定対象の細胞又は組織の切片をセ
ットする際の位置決めを多少ラフに行っても、全ての微
小電極を有効に活用して同時に多くの箇所の電位を測定
することができるようにする。 【解決手段】 壁部で囲まれた領域内で、かつ、微小電
極が配置された領域から所定距離だけ離れた複数の位置
に微小電極のインピーダンスより小さいインピーダンス
を有する参照電極をそれぞれ設け、微小電極と同様に引
き出し用導電パターンで参照電極を電気接点に接続し、
導電パターンの表面を絶縁被膜で覆う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁基板上に複数の微
小電極が配置され、微小電極を含む領域を囲む壁部が設
けられ、壁部で囲まれた領域内で細胞又は組織を培養し
ながらその電気生理学的活動を微小電極によって測定す
ることができる細胞電位測定電極とそれを用いた測定装
置に関する。
小電極が配置され、微小電極を含む領域を囲む壁部が設
けられ、壁部で囲まれた領域内で細胞又は組織を培養し
ながらその電気生理学的活動を微小電極によって測定す
ることができる細胞電位測定電極とそれを用いた測定装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】このような細胞電位測定電極は、神経細
胞等の細胞又は組織が活動する際に発生する活動電位を
測定するに際し、ガラス電極等を細胞等に挿入しないで
測定できるようにするために開発された（例えば特開平
８−６２２０９号公報参照）。
胞等の細胞又は組織が活動する際に発生する活動電位を
測定するに際し、ガラス電極等を細胞等に挿入しないで
測定できるようにするために開発された（例えば特開平
８−６２２０９号公報参照）。
【０００３】ガラス電極等を細胞に挿入して行う細胞電
位の測定では細胞に損傷を与えるおそれがあり、長時間
にわたって測定することが難しい。また、複数箇所を同
時に測定することについても空間的な制限及び位置精度
上の問題がある。これに対し、上記のような絶縁基板上
に複数の微小電極が配置され、微小電極を含む領域を囲
む壁部が設けられた細胞電位測定電極を用いれば、壁部
で囲まれた領域内で細胞等を培養しながら、細胞等に損
傷を与えるおそれなく、しかも複数箇所の電位を同時に
測定することができる。
位の測定では細胞に損傷を与えるおそれがあり、長時間
にわたって測定することが難しい。また、複数箇所を同
時に測定することについても空間的な制限及び位置精度
上の問題がある。これに対し、上記のような絶縁基板上
に複数の微小電極が配置され、微小電極を含む領域を囲
む壁部が設けられた細胞電位測定電極を用いれば、壁部
で囲まれた領域内で細胞等を培養しながら、細胞等に損
傷を与えるおそれなく、しかも複数箇所の電位を同時に
測定することができる。
【０００４】例えば、６４個の微小電極が所定の８行８
列に配置されている場合、理論的には、そのうちの１個
の微小電極を基準電位、即ち培地の電位に接続する共通
の参照電極として用い、残り６３個の微小電極を用いて
６３箇所の細胞電位を同時に測定できることになる。
列に配置されている場合、理論的には、そのうちの１個
の微小電極を基準電位、即ち培地の電位に接続する共通
の参照電極として用い、残り６３個の微小電極を用いて
６３箇所の細胞電位を同時に測定できることになる。
【０００５】しかしながら、細胞電位のような微小電位
を測定する際にはノイズの影響が問題となり、参照電極
のとり方によってノイズレベルが大きく変化する。上記
のように、１個の微小電極を参照電極として用い、残り
６３個の微小電極を用いて６３箇所の電位を同時に測定
することは、実際にはノイズレベルが大きくなりすぎる
ので不可能であった。参照電極と測定用電極とを１対１
で対応させれば、ノイズが最も小さい状態で電位を測定
できるが、この場合、例えば６４個の微小電極を用いて
同時に測定できる最大箇所の数は半分の３２箇所になっ
てしまう。
を測定する際にはノイズの影響が問題となり、参照電極
のとり方によってノイズレベルが大きく変化する。上記
のように、１個の微小電極を参照電極として用い、残り
６３個の微小電極を用いて６３箇所の電位を同時に測定
することは、実際にはノイズレベルが大きくなりすぎる
ので不可能であった。参照電極と測定用電極とを１対１
で対応させれば、ノイズが最も小さい状態で電位を測定
できるが、この場合、例えば６４個の微小電極を用いて
同時に測定できる最大箇所の数は半分の３２箇所になっ
てしまう。
【０００６】そこで、従来は１個の参照電極に最大限可
能な数の測定用電極を対応させて、できるだけ多くの箇
所の電位を同時に測定できるように使用していた。例え
ば、図１４に示すように、一列８個の微小電極を参照電
極として用い、各参照電極に測定用電極を７個ずつ分担
させれば、７×８＝５６箇所の電位を同時に測定するこ
とができる。
能な数の測定用電極を対応させて、できるだけ多くの箇
所の電位を同時に測定できるように使用していた。例え
ば、図１４に示すように、一列８個の微小電極を参照電
極として用い、各参照電極に測定用電極を７個ずつ分担
させれば、７×８＝５６箇所の電位を同時に測定するこ
とができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように一列８個
の微小電極を参照電極として用い、残り５６個の微小電
極をすべて測定用電極として用いることができたとして
も、６４個全部又は６３個を測定用電極として用いる場
合に比べれば１２％程度のロスが生じていることにな
る。また、通常は１個の参照電極に７個の測定用電極を
分担させると、ノイズが大きくなりすぎて、小さな細胞
電位の変化をノイズから区別することが難しかった。
の微小電極を参照電極として用い、残り５６個の微小電
極をすべて測定用電極として用いることができたとして
も、６４個全部又は６３個を測定用電極として用いる場
合に比べれば１２％程度のロスが生じていることにな
る。また、通常は１個の参照電極に７個の測定用電極を
分担させると、ノイズが大きくなりすぎて、小さな細胞
電位の変化をノイズから区別することが難しかった。
【０００８】また、図１４に示すように、被測定対象で
ある細胞又は組織の切片Ｓを絶縁基板上に配置された複
数の微小電極に被さるように置く場合に、参照電極とな
る微小電極が並んでいる列には切片Ｓが被さらないよう
に置く必要がある。この作業は、顕微鏡でのぞきながら
ピンセットで摘んだ切片Ｓを動かす必要があり、熟練を
要する難しい作業である。一列８個の微小電極が完全に
露出するように、かつ、残り５６個の微小電極がすべて
切片に覆われるように切片Ｓを置くことは非常に難し
い。一列８個の微小電極が完全に露出するように切片Ｓ
を置けば、通常は残り５６個のうちのいくつかは露出す
ることになり、その分、同時測定できる箇所が減少す
る。
ある細胞又は組織の切片Ｓを絶縁基板上に配置された複
数の微小電極に被さるように置く場合に、参照電極とな
る微小電極が並んでいる列には切片Ｓが被さらないよう
に置く必要がある。この作業は、顕微鏡でのぞきながら
ピンセットで摘んだ切片Ｓを動かす必要があり、熟練を
要する難しい作業である。一列８個の微小電極が完全に
露出するように、かつ、残り５６個の微小電極がすべて
切片に覆われるように切片Ｓを置くことは非常に難し
い。一列８個の微小電極が完全に露出するように切片Ｓ
を置けば、通常は残り５６個のうちのいくつかは露出す
ることになり、その分、同時測定できる箇所が減少す
る。
【０００９】本発明は、上記のような従来の問題点を解
決し、ノイズによる影響を受けにくく、測定対象の細胞
又は組織の切片をセットする際の位置決めを多少ラフに
行っても、すべての微小電極を有効に活用して同時に多
くの箇所の電位を測定することができる細胞電位測定電
極を提供することを目的とする。
決し、ノイズによる影響を受けにくく、測定対象の細胞
又は組織の切片をセットする際の位置決めを多少ラフに
行っても、すべての微小電極を有効に活用して同時に多
くの箇所の電位を測定することができる細胞電位測定電
極を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による細胞電位測
定電極は、絶縁基板上に配置された複数の微小電極と、
微小電極の引き出し用導電パターンと、導電パターンの
端部に接続された電気接点と、導電パターンの表面を覆
う絶縁被膜と、絶縁被膜の表面の微小電極を含む領域を
囲む壁部とを備えたものであって、その特徴は、壁部で
囲まれた領域内で、かつ、微小電極が配置された領域か
ら所定距離だけ離れた複数の位置に微小電極のインピー
ダンスより小さいインピーダンスを有する参照電極がそ
れぞれ設けられ、各参照電極の引き出し用導電パターン
と導電パターンの端部に接続された電気接点とを更に備
え、参照電極の引き出し用導電パターンの表面が絶縁被
膜で覆われている点にある。
定電極は、絶縁基板上に配置された複数の微小電極と、
微小電極の引き出し用導電パターンと、導電パターンの
端部に接続された電気接点と、導電パターンの表面を覆
う絶縁被膜と、絶縁被膜の表面の微小電極を含む領域を
囲む壁部とを備えたものであって、その特徴は、壁部で
囲まれた領域内で、かつ、微小電極が配置された領域か
ら所定距離だけ離れた複数の位置に微小電極のインピー
ダンスより小さいインピーダンスを有する参照電極がそ
れぞれ設けられ、各参照電極の引き出し用導電パターン
と導電パターンの端部に接続された電気接点とを更に備
え、参照電極の引き出し用導電パターンの表面が絶縁被
膜で覆われている点にある。
【００１１】上記の構成によれば、測定用の複数の微小
電極が配置された領域から離れた複数の位置に専用の参
照電極を設けているので、測定用の細胞等の切片を参照
電極に触れないように、かつ、すべての微小電極に被さ
るように置く作業が容易になる。そして、参照電極は測
定用の微小電極に比べて、例えば面積を大きくすること
により、小さなインピーダンスを有するので、複数の測
定箇所用の基準電位に共通接続してもノイズレベルが小
さい。したがって、多数の測定用微小電極に共通の参照
電極として用いることができる。しかも、複数の参照電
極のそれぞれが多数の測定用微小電極を分担するので、
無理なくすべての測定用微小電極を用いて同時に細胞電
位を測定することができる。
電極が配置された領域から離れた複数の位置に専用の参
照電極を設けているので、測定用の細胞等の切片を参照
電極に触れないように、かつ、すべての微小電極に被さ
るように置く作業が容易になる。そして、参照電極は測
定用の微小電極に比べて、例えば面積を大きくすること
により、小さなインピーダンスを有するので、複数の測
定箇所用の基準電位に共通接続してもノイズレベルが小
さい。したがって、多数の測定用微小電極に共通の参照
電極として用いることができる。しかも、複数の参照電
極のそれぞれが多数の測定用微小電極を分担するので、
無理なくすべての測定用微小電極を用いて同時に細胞電
位を測定することができる。
【００１２】好ましくは、複数の参照電極は、複数の微
小電極が配置された領域からほぼ等距離で、かつ、ほぼ
等角度間隔で配置されている。更に、複数の微小電極が
矩形領域にマトリックス状に配置され、４個の参照電極
が、矩形領域の対角線の延長線上に設けられている構成
が好ましい。このような対称的な配置により、各位置の
微小電極に対するノイズレベルが平均化される。
小電極が配置された領域からほぼ等距離で、かつ、ほぼ
等角度間隔で配置されている。更に、複数の微小電極が
矩形領域にマトリックス状に配置され、４個の参照電極
が、矩形領域の対角線の延長線上に設けられている構成
が好ましい。このような対称的な配置により、各位置の
微小電極に対するノイズレベルが平均化される。
【００１３】具体的な例として、微小電極がマトリック
ス状に配置された矩形領域の一辺が０．８〜１．４ｍｍ
であり、４個の参照電極が一辺５〜１５ｍｍの矩形の四
隅に配置されていることが好ましい。更に好ましくは、
６４個の微小電極が中心間ピッチ１００〜３００μｍで
８列８行に配置されている。
ス状に配置された矩形領域の一辺が０．８〜１．４ｍｍ
であり、４個の参照電極が一辺５〜１５ｍｍの矩形の四
隅に配置されていることが好ましい。更に好ましくは、
６４個の微小電極が中心間ピッチ１００〜３００μｍで
８列８行に配置されている。
【００１４】参照電極のインピーダンスを微小電極のイ
ンピーダンスに比べて十分小さくするために、好ましく
は参照電極の面積を微小電極の面積の４〜２５倍（特に
好ましくは１６倍）に設定する。具体的な例として、微
小電極の面積が４×１０2 〜４×１０4 μｍ2 であり、
参照電極の面積が６４×１０2 〜６４×１０4 μｍ2で
あることが好ましい。
ンピーダンスに比べて十分小さくするために、好ましく
は参照電極の面積を微小電極の面積の４〜２５倍（特に
好ましくは１６倍）に設定する。具体的な例として、微
小電極の面積が４×１０2 〜４×１０4 μｍ2 であり、
参照電極の面積が６４×１０2 〜６４×１０4 μｍ2で
あることが好ましい。
【００１５】また、微小電極と参照電極とを同じ材料で
形成すれば、製造工程が簡素化され、コストメリットも
得られる。通常は、ＩＴＯ膜の上にニッケルメッキ、金
メッキ及び白金黒を積層して微小電極及び参照電極を形
成することが好ましい。
形成すれば、製造工程が簡素化され、コストメリットも
得られる。通常は、ＩＴＯ膜の上にニッケルメッキ、金
メッキ及び白金黒を積層して微小電極及び参照電極を形
成することが好ましい。
【００１６】また、絶縁基板（例えばガラス基板）がほ
ぼ正方形であり、導電パターンの端部に接続された複数
の電気接点が絶縁基板の四辺に振り分け配置されている
ことが好ましい。これにより、多数の微小電極及び参照
電極の引き出しパターンの配置が容易になる。また、電
気接点のピッチを比較的大きくとることができるので、
外部との電気接続も容易になる。
ぼ正方形であり、導電パターンの端部に接続された複数
の電気接点が絶縁基板の四辺に振り分け配置されている
ことが好ましい。これにより、多数の微小電極及び参照
電極の引き出しパターンの配置が容易になる。また、電
気接点のピッチを比較的大きくとることができるので、
外部との電気接続も容易になる。
【００１７】微小電極が配置された領域は通常かなり微
小であり、顕微鏡でのぞいたときに上下左右の方向がわ
かりにくい。そこで、微小電極が配置された領域の近傍
に、拡大されたときに方向が視認される微小マークが設
けられていることが好ましい。これにより、顕微鏡写真
を撮影した場合に方向がすぐにわかるといった効果も得
られる。
小であり、顕微鏡でのぞいたときに上下左右の方向がわ
かりにくい。そこで、微小電極が配置された領域の近傍
に、拡大されたときに方向が視認される微小マークが設
けられていることが好ましい。これにより、顕微鏡写真
を撮影した場合に方向がすぐにわかるといった効果も得
られる。
【００１８】以上のような構成の細胞電位測定電極を用
いた本発明の細胞電位測定装置は、細胞電位測定電極、
及びその電気接点に接触する接触金具を有し前記絶縁基
板を上下から挟んで固定する電極ホルダを含む細胞設置
器と、細胞電位測定電極の微小電極がマトリックス状に
配置された領域に置かれ、壁部で囲まれた領域内で培養
される細胞又は組織の活動によって細胞電位測定電極の
各微小電極と参照電極との間に発生する電圧信号を処理
するために、細胞設置器と電気接続される信号処理装置
と、壁部で囲まれた領域内で培養される細胞又は組織を
光学的に拡大して観察するための光学装置とを備えてい
る。
いた本発明の細胞電位測定装置は、細胞電位測定電極、
及びその電気接点に接触する接触金具を有し前記絶縁基
板を上下から挟んで固定する電極ホルダを含む細胞設置
器と、細胞電位測定電極の微小電極がマトリックス状に
配置された領域に置かれ、壁部で囲まれた領域内で培養
される細胞又は組織の活動によって細胞電位測定電極の
各微小電極と参照電極との間に発生する電圧信号を処理
するために、細胞設置器と電気接続される信号処理装置
と、壁部で囲まれた領域内で培養される細胞又は組織を
光学的に拡大して観察するための光学装置とを備えてい
る。
【００１９】更に、この細胞電位測定装置は、光学装置
によって得られた拡大像を記憶する画像記憶装置をも備
えていることが好ましい。
によって得られた拡大像を記憶する画像記憶装置をも備
えていることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】まず、本発明の細胞電位測定電極
を用いた細胞電位測定装置の全体構成の一例を図１に示
す。この細胞電位測定装置は、本発明の細胞電位測定電
極を含む一体化細胞設置器１と、この細胞設置器１にセ
ットされた細胞を光学的に観察するための倒立顕微鏡２
１を含む光学観察装置２０と、細胞への刺激信号を付与
する手段及び細胞からの出力信号を処理する手段を含む
コンピュータ３０と、細胞の培養雰囲気を維持するため
の細胞培養装置４０とを備えている。
を用いた細胞電位測定装置の全体構成の一例を図１に示
す。この細胞電位測定装置は、本発明の細胞電位測定電
極を含む一体化細胞設置器１と、この細胞設置器１にセ
ットされた細胞を光学的に観察するための倒立顕微鏡２
１を含む光学観察装置２０と、細胞への刺激信号を付与
する手段及び細胞からの出力信号を処理する手段を含む
コンピュータ３０と、細胞の培養雰囲気を維持するため
の細胞培養装置４０とを備えている。
【００２１】光学観察装置２０には、細胞設置器１がセ
ットされる倒立顕微鏡２１のほかに、顕微鏡用のＳＩＴ
カメラ２２、高精細度ディスプレー２３、及び画像記憶
装置２４が含まれている。ただし、高精細度ディスプレ
ーはコンピュータ３０のディスプレーを兼用してもよ
い。
ットされる倒立顕微鏡２１のほかに、顕微鏡用のＳＩＴ
カメラ２２、高精細度ディスプレー２３、及び画像記憶
装置２４が含まれている。ただし、高精細度ディスプレ
ーはコンピュータ３０のディスプレーを兼用してもよ
い。
【００２２】コンピュータ３０には、パーソナルコンピ
ュータに測定用ソフトウエアを搭載したものが使用され
る。Ａ／Ｄ変換器３１とＤ／Ａ変換器３２を含む測定用
Ｉ／Ｏボードを介してコンピュータ３０と細胞設置器１
とが接続されている。例えば、Ａ／Ｄ変換器３１には１
６ビット６４チャンネルのものを使用し、Ｄ／Ａ変換器
３２には１６ビット８チャンネルのものを使用する。
ュータに測定用ソフトウエアを搭載したものが使用され
る。Ａ／Ｄ変換器３１とＤ／Ａ変換器３２を含む測定用
Ｉ／Ｏボードを介してコンピュータ３０と細胞設置器１
とが接続されている。例えば、Ａ／Ｄ変換器３１には１
６ビット６４チャンネルのものを使用し、Ｄ／Ａ変換器
３２には１６ビット８チャンネルのものを使用する。
【００２３】コンピュータ３０に搭載される測定用ソフ
トウエアは刺激信号付与の条件や得られた検出信号の記
録条件を設定するためのソフトウエアを含んでいる。こ
の測定用ソフトウエアによって、コンピュータ３０は細
胞に刺激信号を付与する手段と、細胞から検出された信
号を処理する手段とを構成する。光学観察装置（ＳＩＴ
カメラ及び画像記憶装置）や細胞培養装置の制御もコン
ピュータ３０が司る。以下に、測定用ソフトウエアの主
な仕様を画面ごとに説明する。
トウエアは刺激信号付与の条件や得られた検出信号の記
録条件を設定するためのソフトウエアを含んでいる。こ
の測定用ソフトウエアによって、コンピュータ３０は細
胞に刺激信号を付与する手段と、細胞から検出された信
号を処理する手段とを構成する。光学観察装置（ＳＩＴ
カメラ及び画像記憶装置）や細胞培養装置の制御もコン
ピュータ３０が司る。以下に、測定用ソフトウエアの主
な仕様を画面ごとに説明する。
【００２４】パラメータ設定画面では、キーボード又は
マウスを用いて画面上で刺激波形を描くことにより、複
雑な刺激条件の設定が可能である。また、記録条件の設
定は、入力チャンネル数６４、サンプリングレート１０
ｋＨｚで数時間の連続記録に対応できるようにしてい
る。更に、刺激信号を付与する電極や細胞からの検出信
号を取り出す電極の指定に関しては、画面上に表示され
た顕微鏡像をマウスやペンで指示することにより指定で
きるようにしている。その他、細胞培養装置４０の温度
やｐＨ等の諸条件の設定をキーボードから行うことがで
きる。
マウスを用いて画面上で刺激波形を描くことにより、複
雑な刺激条件の設定が可能である。また、記録条件の設
定は、入力チャンネル数６４、サンプリングレート１０
ｋＨｚで数時間の連続記録に対応できるようにしてい
る。更に、刺激信号を付与する電極や細胞からの検出信
号を取り出す電極の指定に関しては、画面上に表示され
た顕微鏡像をマウスやペンで指示することにより指定で
きるようにしている。その他、細胞培養装置４０の温度
やｐＨ等の諸条件の設定をキーボードから行うことがで
きる。
【００２５】記録画面では、細胞から検出された自発活
動電位又は誘発電位をリアルタイムで最大６４チャンネ
ル表示する。また、記録された自発活動電位又は誘導電
位を細胞の顕微鏡像に重ねて表示することもできる。誘
発電位を測定する際は記録波形全体を表示する。自発活
動電位を測定する際は、ウインドーディスクリミネータ
又は波形ディスクリミネータを用いたスパイク検出機能
によって、自発活動の発生が検出されたときのみ記録波
形が表示される。記録波形の表示と共に、記録時の測定
パラメータ（刺激条件、記録条件、温度、ｐＨ等）もリ
アルタイムで表示される。温度又はｐＨが許容範囲を外
れたときの警報機能も備えられている。
動電位又は誘発電位をリアルタイムで最大６４チャンネ
ル表示する。また、記録された自発活動電位又は誘導電
位を細胞の顕微鏡像に重ねて表示することもできる。誘
発電位を測定する際は記録波形全体を表示する。自発活
動電位を測定する際は、ウインドーディスクリミネータ
又は波形ディスクリミネータを用いたスパイク検出機能
によって、自発活動の発生が検出されたときのみ記録波
形が表示される。記録波形の表示と共に、記録時の測定
パラメータ（刺激条件、記録条件、温度、ｐＨ等）もリ
アルタイムで表示される。温度又はｐＨが許容範囲を外
れたときの警報機能も備えられている。
【００２６】データ解析画処理に関しては、ＦＦＴ解
析、コヒーレンス解析、コリレーション解析が可能であ
る。波形ディスクリミネータを用いたシングルスパイク
分離機能、テンポラルプロファイル表示機能、トポグラ
フィー表示機能、電流源密度解析機能等も備えている。
これらの解析結果は、画像記憶装置に保存されている顕
微鏡像に重ねて表示することができる。
析、コヒーレンス解析、コリレーション解析が可能であ
る。波形ディスクリミネータを用いたシングルスパイク
分離機能、テンポラルプロファイル表示機能、トポグラ
フィー表示機能、電流源密度解析機能等も備えている。
これらの解析結果は、画像記憶装置に保存されている顕
微鏡像に重ねて表示することができる。
【００２７】コンピュータ３０から刺激信号が出力され
る場合、この刺激信号はＤ／Ａ変換器３２及びアイソレ
ータ３３を経て細胞設置器に与えられる。細胞設置器１
は、後に詳述するように、ガラス基板上に６４個の微小
電極をマトリックス状に配置し、微小電極に接するよう
に細胞又は組織の切片とその培養液を入れる囲い用壁部
を設けてなる細胞電位測定電極を有する。細胞設置器１
に与えられた刺激信号は、６４個の微小電極をうちの任
意の電極間に印加され、細胞又は組織の切片に与えられ
る。
る場合、この刺激信号はＤ／Ａ変換器３２及びアイソレ
ータ３３を経て細胞設置器に与えられる。細胞設置器１
は、後に詳述するように、ガラス基板上に６４個の微小
電極をマトリックス状に配置し、微小電極に接するよう
に細胞又は組織の切片とその培養液を入れる囲い用壁部
を設けてなる細胞電位測定電極を有する。細胞設置器１
に与えられた刺激信号は、６４個の微小電極をうちの任
意の電極間に印加され、細胞又は組織の切片に与えられ
る。
【００２８】一方、各微小電極と基準電位（培養液の電
位）との間に生ずる誘発又は自発電位は、６４チャンネ
ル分の高感度増幅器３４及びＡ／Ｄ変換器３１を経てコ
ンピュータ３０に入力される。なお、増幅器３４の増幅
率は、例えば０〜１０ｋＨｚの周波数帯域で１００ｄＢ
である。ただし、刺激信号による誘発電位の測定の場合
はローカットフィルタにより１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの
周波数帯域としている。
位）との間に生ずる誘発又は自発電位は、６４チャンネ
ル分の高感度増幅器３４及びＡ／Ｄ変換器３１を経てコ
ンピュータ３０に入力される。なお、増幅器３４の増幅
率は、例えば０〜１０ｋＨｚの周波数帯域で１００ｄＢ
である。ただし、刺激信号による誘発電位の測定の場合
はローカットフィルタにより１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの
周波数帯域としている。
【００２９】細胞培養装置４０は、温度調節器４１と、
培養液の循環装置４２と、空気及び二酸化炭素の混合ガ
スを供給する装置４３とを含む。実際には、市販のマイ
クロインキュベータと温度コントローラ、そして、ＣＯ
2ボンベ等を用いて細胞培養装置４０を構成することが
できる。マイクロインキュベータはペルチェ素子によっ
て０〜５０℃の温度範囲に制御することができ、液送速
度３．０ｍｌ／ｍｉｎ以下、給気速度１．０ｌ／ｍｉｎ
以下に対応し得る。あるいは、温度コントローラを内蔵
しているマイクロインキュベータを用いてもよい。
培養液の循環装置４２と、空気及び二酸化炭素の混合ガ
スを供給する装置４３とを含む。実際には、市販のマイ
クロインキュベータと温度コントローラ、そして、ＣＯ
2ボンベ等を用いて細胞培養装置４０を構成することが
できる。マイクロインキュベータはペルチェ素子によっ
て０〜５０℃の温度範囲に制御することができ、液送速
度３．０ｍｌ／ｍｉｎ以下、給気速度１．０ｌ／ｍｉｎ
以下に対応し得る。あるいは、温度コントローラを内蔵
しているマイクロインキュベータを用いてもよい。
【００３０】つぎに、細胞設置器１の構造について説明
する。図２の分解図に示すように、細胞設置器１は、透
明ガラス基板に円筒状の壁部６が設けられ、その内側領
域に複数の微小電極が設けられた細胞電位測定電極（一
体化複合電極ともいう）２、それを上下から挟んで固定
する２分割ホルダ３，４、及び、このホルダを固定する
プリント配線板５からなる。
する。図２の分解図に示すように、細胞設置器１は、透
明ガラス基板に円筒状の壁部６が設けられ、その内側領
域に複数の微小電極が設けられた細胞電位測定電極（一
体化複合電極ともいう）２、それを上下から挟んで固定
する２分割ホルダ３，４、及び、このホルダを固定する
プリント配線板５からなる。
【００３１】細胞電位測定電極（一体化複合電極）２を
構成するガラス基板のサイズは厚さ１．１ｍｍ、大きさ
５０ｍｍ角程度である。ガラス基板の中央部に６４個の
微小電極１１が８×８のマトリックス状に形成され、各
微小電極１１には引き出し用導電パターン１２が接続さ
れている（図３参照）。微小電極１１は約５０μｍ角で
あり、隣接する電極の中心間距離は約１５０μｍであ
る。したがって、６４個の微小電極１１が８×８のマト
リックス状に配置された矩形領域の一辺は約１．１ｍｍ
である。
構成するガラス基板のサイズは厚さ１．１ｍｍ、大きさ
５０ｍｍ角程度である。ガラス基板の中央部に６４個の
微小電極１１が８×８のマトリックス状に形成され、各
微小電極１１には引き出し用導電パターン１２が接続さ
れている（図３参照）。微小電極１１は約５０μｍ角で
あり、隣接する電極の中心間距離は約１５０μｍであ
る。したがって、６４個の微小電極１１が８×８のマト
リックス状に配置された矩形領域の一辺は約１．１ｍｍ
である。
【００３２】また、図４に示すように、微小電極が配置
されたガラス基板中央部の矩形領域の対角線を延長した
線上の４箇所に参照電極１０が形成され、これらの参照
用電極１０も微小電極１１と同様に引き出し用導電パタ
ーン１２によってガラス基板の四辺に配置された電気接
点７に接続されている。参照電極１０は、後述するよう
に微小電極１１と同じプロセスで形成されるが、大きさ
は微小電極１１より大きく、一辺が約２００μｍの矩形
である。したがって、約５０μｍ角の微小電極１１に比
べて約１６倍の矩形面積を有し、この分、参照電極１０
のインピーダンスは微小電極１１のインピーダンスより
小さい。
されたガラス基板中央部の矩形領域の対角線を延長した
線上の４箇所に参照電極１０が形成され、これらの参照
用電極１０も微小電極１１と同様に引き出し用導電パタ
ーン１２によってガラス基板の四辺に配置された電気接
点７に接続されている。参照電極１０は、後述するよう
に微小電極１１と同じプロセスで形成されるが、大きさ
は微小電極１１より大きく、一辺が約２００μｍの矩形
である。したがって、約５０μｍ角の微小電極１１に比
べて約１６倍の矩形面積を有し、この分、参照電極１０
のインピーダンスは微小電極１１のインピーダンスより
小さい。
【００３３】参照電極１０の位置は、微小電極１１が配
置されたガラス基板中央部の矩形領域の対角線を延長し
た線上であって、矩形領域からの中心からの距離は約６
ｍｍである。したがって、一辺が約８．５ｍｍの正方形
の角４箇所に配置されている。
置されたガラス基板中央部の矩形領域の対角線を延長し
た線上であって、矩形領域からの中心からの距離は約６
ｍｍである。したがって、一辺が約８．５ｍｍの正方形
の角４箇所に配置されている。
【００３４】図４に示されるように、ガラス基板の４辺
に（６４＋４）個の電気接点７が１７個ずつ形成され、
これらの電気接点７と基板中央部に配置された６４個の
微小電極１１及び４個の参照電極１０とが１対１で対応
するように導電パターン１２で接続されている。各辺に
設けた１７個の電気接点のピッチは汎用コネクタのピッ
チ１．２７ｍｍに合わせている。この一体化複合電極２
の製造プロセスを図５の断面図に基づいて説明する。な
お、図５は見易さのために各部の縮尺を変えて描いてい
る。
に（６４＋４）個の電気接点７が１７個ずつ形成され、
これらの電気接点７と基板中央部に配置された６４個の
微小電極１１及び４個の参照電極１０とが１対１で対応
するように導電パターン１２で接続されている。各辺に
設けた１７個の電気接点のピッチは汎用コネクタのピッ
チ１．２７ｍｍに合わせている。この一体化複合電極２
の製造プロセスを図５の断面図に基づいて説明する。な
お、図５は見易さのために各部の縮尺を変えて描いてい
る。
【００３５】ガラス基板１３の表面に１５０ｎｍ厚のＩ
ＴＯ（酸化インジウム錫）膜を塗布し、フォトレジスト
及びエッチングにより導電パターン１２を形成する。こ
の上に１．４μｍ厚のネガティブフォトセンシティブポ
リイミド膜を塗布し、絶縁被膜１４を形成する。微小電
極１１、参照電極１０、及び電気接点７の部分はＩＴＯ
膜が露出しており、この部分に５００ｎｍ厚のニッケル
メッキ１５及び５０ｎｍ厚の金メッキ１６を施す。
ＴＯ（酸化インジウム錫）膜を塗布し、フォトレジスト
及びエッチングにより導電パターン１２を形成する。こ
の上に１．４μｍ厚のネガティブフォトセンシティブポ
リイミド膜を塗布し、絶縁被膜１４を形成する。微小電
極１１、参照電極１０、及び電気接点７の部分はＩＴＯ
膜が露出しており、この部分に５００ｎｍ厚のニッケル
メッキ１５及び５０ｎｍ厚の金メッキ１６を施す。
【００３６】つぎに、内径約２２ｍｍ、外径約２５ｍ
ｍ、高さ８ｍｍの壁部に相当するポリスチレン製又はガ
ラス製の円筒部材６をガラス基板中央部にシリコーン系
接着剤を用いて接着する（図２及び４参照）。この円筒
部材は、ガラス基板の中心、すなわち６４個の微小電極
が配置された矩形領域の中心部と中心合わせした状態で
固定される。この円筒部材６で囲まれた領域で細胞又は
組織が培養されることになる。この円筒部材６内に１重
量％クロロ白金酸、０．０１重量％酢酸鉛、０．００２
５重量％塩酸の水溶液を満たし、２０ｍＡ／ｃｍ2の電
流を１分間通電することによって微小電極１１及び参照
電極１０の金メッキの表面に白金黒１１ａ及び１０ａを
析出させる。
ｍ、高さ８ｍｍの壁部に相当するポリスチレン製又はガ
ラス製の円筒部材６をガラス基板中央部にシリコーン系
接着剤を用いて接着する（図２及び４参照）。この円筒
部材は、ガラス基板の中心、すなわち６４個の微小電極
が配置された矩形領域の中心部と中心合わせした状態で
固定される。この円筒部材６で囲まれた領域で細胞又は
組織が培養されることになる。この円筒部材６内に１重
量％クロロ白金酸、０．０１重量％酢酸鉛、０．００２
５重量％塩酸の水溶液を満たし、２０ｍＡ／ｃｍ2の電
流を１分間通電することによって微小電極１１及び参照
電極１０の金メッキの表面に白金黒１１ａ及び１０ａを
析出させる。
【００３７】一体化電極２の一隅に、方向を示す矢印マ
ーク１７が設けられている。この矢印マーク１７は、微
小電極１１や参照電極１０と同じ製造プロセスで形成す
ることができる。ただし、表面は金メッキのみであり、
白金黒は形成されない。矢印マーク１７の長さ及び幅は
共に約５ｍｍである。また、微小電極１１が配置された
矩形領域の一角の近傍に、上記の矢印マークと相似形の
微小マーク１８が設けられている。この微小マーク１８
は、肉眼ではわからないが、測定装置の光学観察装置に
よって拡大された像では、上記の矢印マーク１７と同様
に形が視認され、方向を識別することができる。微小マ
ーク１８も矢印マーク１７と同じく、微小電極１１や参
照電極１０と同じ製造プロセスで形成することができ
る。
ーク１７が設けられている。この矢印マーク１７は、微
小電極１１や参照電極１０と同じ製造プロセスで形成す
ることができる。ただし、表面は金メッキのみであり、
白金黒は形成されない。矢印マーク１７の長さ及び幅は
共に約５ｍｍである。また、微小電極１１が配置された
矩形領域の一角の近傍に、上記の矢印マークと相似形の
微小マーク１８が設けられている。この微小マーク１８
は、肉眼ではわからないが、測定装置の光学観察装置に
よって拡大された像では、上記の矢印マーク１７と同様
に形が視認され、方向を識別することができる。微小マ
ーク１８も矢印マーク１７と同じく、微小電極１１や参
照電極１０と同じ製造プロセスで形成することができ
る。
【００３８】図２において、上記のような一体化複合電
極２は、２分割ホルダ３，４によって上下から挟まれ、
電気接続がとられると共に固定される。ホルダ３，４は
樹脂で形成され、一体化複合電極２の縁部を保持するた
めの段部と矩形開口とが中央部に形成されている。上部
ホルダ３には一対の固定具８と１７個×４対の接触金具
９が備えられている。一体化複合電極２を挟んで固定し
たホルダ３，４の上面図を図６（Ａ）に、その側面図
（Ｂ−Ｂ断面図）を図６（Ｂ）に、そして裏側からみた
斜視図を図７にそれぞれ示す。これらの図からもわかる
ように、固定具８は上部ホルダ３の対向する２辺に軸ピ
ン８ａによって枢支されている。また、下部ホルダ４の
裏面の対向する２辺には溝４ａが形成されており、ここ
に固定具８の凸条８ｂが嵌まることによって上下のホル
ダ３，４は一体化複合電極２を挟んだ状態でしっかり固
定される。
極２は、２分割ホルダ３，４によって上下から挟まれ、
電気接続がとられると共に固定される。ホルダ３，４は
樹脂で形成され、一体化複合電極２の縁部を保持するた
めの段部と矩形開口とが中央部に形成されている。上部
ホルダ３には一対の固定具８と１７個×４対の接触金具
９が備えられている。一体化複合電極２を挟んで固定し
たホルダ３，４の上面図を図６（Ａ）に、その側面図
（Ｂ−Ｂ断面図）を図６（Ｂ）に、そして裏側からみた
斜視図を図７にそれぞれ示す。これらの図からもわかる
ように、固定具８は上部ホルダ３の対向する２辺に軸ピ
ン８ａによって枢支されている。また、下部ホルダ４の
裏面の対向する２辺には溝４ａが形成されており、ここ
に固定具８の凸条８ｂが嵌まることによって上下のホル
ダ３，４は一体化複合電極２を挟んだ状態でしっかり固
定される。
【００３９】一体化複合電極２の電気接点７に対応する
ように上部ホルダ３に設けられた６８個の接触金具９
は、ＢｅＣｕにＮｉ及びＡｕメッキを施したもののよう
な弾力性に富む良導体金属板を加工して形成され、図８
に示すような断面形状をしている。つまり、ピン部９ａ
とその基部９ｂ、そして、この基部９ｂから湾曲部９ｃ
を介して延びる可動接触部９ｄからなる。このような構
造により、可動接触部９ｄは基部９ｂに対して弾性変位
可能である。上部ホルダ３には接触金具９のピン部９ａ
が挿通される孔と基部９ｂが嵌まる溝とが６８（１７×
４）箇所に形成されている。
ように上部ホルダ３に設けられた６８個の接触金具９
は、ＢｅＣｕにＮｉ及びＡｕメッキを施したもののよう
な弾力性に富む良導体金属板を加工して形成され、図８
に示すような断面形状をしている。つまり、ピン部９ａ
とその基部９ｂ、そして、この基部９ｂから湾曲部９ｃ
を介して延びる可動接触部９ｄからなる。このような構
造により、可動接触部９ｄは基部９ｂに対して弾性変位
可能である。上部ホルダ３には接触金具９のピン部９ａ
が挿通される孔と基部９ｂが嵌まる溝とが６８（１７×
４）箇所に形成されている。
【００４０】図２及び図６（Ｂ）に示すように、接触金
具９が上記孔及び溝に挿入され固定された状態で、ピン
部９ａが上部ホルダ３から突出している。基部９ｂの長
さが異なる２種類の接触金具９が交互に配置されること
により、上部ホルダ３から突出した１６個のピン部９ａ
は千鳥状の２列に並んでいる。後述するように、これら
のピン部９ａは外部との接続用のプリント配線板５に実
装されたコネクタに接続される。
具９が上記孔及び溝に挿入され固定された状態で、ピン
部９ａが上部ホルダ３から突出している。基部９ｂの長
さが異なる２種類の接触金具９が交互に配置されること
により、上部ホルダ３から突出した１６個のピン部９ａ
は千鳥状の２列に並んでいる。後述するように、これら
のピン部９ａは外部との接続用のプリント配線板５に実
装されたコネクタに接続される。
【００４１】一方、接触金具９の可動接触部９ｄは、接
触金具９が上部ホルダ３の孔及び溝に挿入され固定され
た状態で、上部ホルダ３の下面から突出している。一体
化複合電極２を挟んでホルダ３，４が固定された状態
で、各接触金具９の可動接触部９ｄが一体化複合電極２
の電気接点７に接触し、湾曲部９ｃの弾性変形によって
所定の接触圧が接触部に与えられている。このようにし
て一体化複合電極２の微小電極１１及び参照電極１０に
導電パターン１２を介して接続する電気接点７は、接触
金具９に対して小さい接触抵抗（３０ミリオーム以下）
で電気的に接続される。
触金具９が上部ホルダ３の孔及び溝に挿入され固定され
た状態で、上部ホルダ３の下面から突出している。一体
化複合電極２を挟んでホルダ３，４が固定された状態
で、各接触金具９の可動接触部９ｄが一体化複合電極２
の電気接点７に接触し、湾曲部９ｃの弾性変形によって
所定の接触圧が接触部に与えられている。このようにし
て一体化複合電極２の微小電極１１及び参照電極１０に
導電パターン１２を介して接続する電気接点７は、接触
金具９に対して小さい接触抵抗（３０ミリオーム以下）
で電気的に接続される。
【００４２】上述したように、一体化複合電極２と電気
接続をとった状態で一体化複合電極２をしっかり固定し
たホルダ３，４は、図２に示すように、プリント配線板
５に電気接続されると共に固定される。一体化複合電極
２の微小電極１１及び参照電極１０から導電パターン１
２、電気接点７、そして接触金具９に至る電気接続は、
更にプリント配線板５を介して前述した細胞電位測定装
置へ接続される。また、一体化電極の測定装置へのセッ
ト等の取扱いがプリント配線板５によって容易になる。
接続をとった状態で一体化複合電極２をしっかり固定し
たホルダ３，４は、図２に示すように、プリント配線板
５に電気接続されると共に固定される。一体化複合電極
２の微小電極１１及び参照電極１０から導電パターン１
２、電気接点７、そして接触金具９に至る電気接続は、
更にプリント配線板５を介して前述した細胞電位測定装
置へ接続される。また、一体化電極の測定装置へのセッ
ト等の取扱いがプリント配線板５によって容易になる。
【００４３】このプリント配線板５は両面パターンのガ
ラスエポキシ基板を用いて構成されており、図２におい
て、中央部に形成された円形開口の周囲４箇所の裏面に
コネクタ５ａが設けられている。上部ホルダ３の表面４
箇所から２列千鳥状に突出した１６個のピン部９ａがそ
れぞれ対応するコネクタ５ａに挿入されることにより、
一体化複合電極２とホルダ３，４との組立品がプリント
配線板５に固定されるとともに電気的に接続される。
ラスエポキシ基板を用いて構成されており、図２におい
て、中央部に形成された円形開口の周囲４箇所の裏面に
コネクタ５ａが設けられている。上部ホルダ３の表面４
箇所から２列千鳥状に突出した１６個のピン部９ａがそ
れぞれ対応するコネクタ５ａに挿入されることにより、
一体化複合電極２とホルダ３，４との組立品がプリント
配線板５に固定されるとともに電気的に接続される。
【００４４】プリント配線板５の両側エッジ部５ｂには
両面エッジコネクタ用の２．５４ｍｍピッチの電気接点
が形成され、これらの電気接点と中央部のコネクタ５ａ
とが導電パターン５ｃで接続されている。両側コネクタ
５ａの内側列は表面パターンで、外側列は裏面パターン
でそれぞれ引き出され、両エッジ部５ｂに表裏両面で３
４個ずつ、合計６８個の電気接点が形成されている。機
械的な固定を確実なものとするために、ビス止めによっ
て上部ホルダ３をプリント配線板５に固定することもで
きる。
両面エッジコネクタ用の２．５４ｍｍピッチの電気接点
が形成され、これらの電気接点と中央部のコネクタ５ａ
とが導電パターン５ｃで接続されている。両側コネクタ
５ａの内側列は表面パターンで、外側列は裏面パターン
でそれぞれ引き出され、両エッジ部５ｂに表裏両面で３
４個ずつ、合計６８個の電気接点が形成されている。機
械的な固定を確実なものとするために、ビス止めによっ
て上部ホルダ３をプリント配線板５に固定することもで
きる。
【００４５】つぎに、図４を用いて説明した一体化複合
電極２の参照電極１０について説明を加える。参照電極
１０は、各微小電極に発生する電位を測定する際の基準
となる電位として、通常は培養液に接触させる。したが
って、前述の増幅器３４（図１）の各入力に各微小電極
１１が接続され、各増幅器の基準電圧端子に参照電極１
０が接続される。そして、６４チャンネルの増幅器は１
６チャンネルずつ４つのグループに分けられており、４
個の参照電極のぞれぞれが１グループの１６チャンネル
分の基準電圧端子に共通接続される。
電極２の参照電極１０について説明を加える。参照電極
１０は、各微小電極に発生する電位を測定する際の基準
となる電位として、通常は培養液に接触させる。したが
って、前述の増幅器３４（図１）の各入力に各微小電極
１１が接続され、各増幅器の基準電圧端子に参照電極１
０が接続される。そして、６４チャンネルの増幅器は１
６チャンネルずつ４つのグループに分けられており、４
個の参照電極のぞれぞれが１グループの１６チャンネル
分の基準電圧端子に共通接続される。
【００４６】まず、４つの参照電極１０の位置について
は、図４からわかるように、パターン配線の都合上、微
小電極１１が配置された中央の矩形領域の対角線を延長
した線上に配置するのが好ましい。また、６４個の微小
電極のすべてを覆うように、かつ、４つの参照電極には
被さらないように細胞又は組織の切片を置くことを容易
に行うことができるように、微小電極１１が配置された
中央の矩形領域と参照電極１０との距離をできるだけ離
す。しかも、４箇所の参照電極１０を矩形領域の中心か
ら等距離に配置することにより、各微小電極に発生する
ノイズのレベルができるだけ均一になるようにしてい
る。このような観点から参照電極の位置を前述の具体数
値に決めたが、必ずしもその具体数値に限る必要はな
い。
は、図４からわかるように、パターン配線の都合上、微
小電極１１が配置された中央の矩形領域の対角線を延長
した線上に配置するのが好ましい。また、６４個の微小
電極のすべてを覆うように、かつ、４つの参照電極には
被さらないように細胞又は組織の切片を置くことを容易
に行うことができるように、微小電極１１が配置された
中央の矩形領域と参照電極１０との距離をできるだけ離
す。しかも、４箇所の参照電極１０を矩形領域の中心か
ら等距離に配置することにより、各微小電極に発生する
ノイズのレベルができるだけ均一になるようにしてい
る。このような観点から参照電極の位置を前述の具体数
値に決めたが、必ずしもその具体数値に限る必要はな
い。
【００４７】つぎに、参照電極１０の大きさについて
は、前述のように、面積比で微小電極の１６倍とした。
これによって、増幅器の測定電位入力側と基準電位入力
側とのインピーダンスマッチングがとれ、ノイズレベル
が最小化されるからである。つまり、微小電極と参照電
極とは前述のように同一のプロセスで形成されるので、
参照電極の面積を微小電極の面積の１６倍にしておけ
ば、微小電極１６個分のインピーダンスと、それを分担
する参照電極１個分のインピーダンスとがほぼ等しくな
る。
は、前述のように、面積比で微小電極の１６倍とした。
これによって、増幅器の測定電位入力側と基準電位入力
側とのインピーダンスマッチングがとれ、ノイズレベル
が最小化されるからである。つまり、微小電極と参照電
極とは前述のように同一のプロセスで形成されるので、
参照電極の面積を微小電極の面積の１６倍にしておけ
ば、微小電極１６個分のインピーダンスと、それを分担
する参照電極１個分のインピーダンスとがほぼ等しくな
る。
【００４８】図９及び１０に参照電極の大きさを５０μ
ｍ角としたときと２００μｍ角としたときとのノイズレ
ベルを比較して示す。図４の一体化複合電極において、
参照電極１０を５０μｍ角に形成した比較用の一体化複
合電極を作製した。そして、参照電極が５０μｍ角の一
体化複合電極、及び、参照電極が２００μｍ角の一体化
複合電極について、それぞれの円筒部材６の内側に、後
述する組織培養に用いたものと同じ培地を入れ、細胞又
は組織の切片は入れないで、つまり、ノイズ以外の電位
が発生していない状態で各微小電極の電位を測定した。
図１１に示すように６４個の微小電極のうち、中央部の
７個（チャンネル１〜５、７、８）について測定した。
ｍ角としたときと２００μｍ角としたときとのノイズレ
ベルを比較して示す。図４の一体化複合電極において、
参照電極１０を５０μｍ角に形成した比較用の一体化複
合電極を作製した。そして、参照電極が５０μｍ角の一
体化複合電極、及び、参照電極が２００μｍ角の一体化
複合電極について、それぞれの円筒部材６の内側に、後
述する組織培養に用いたものと同じ培地を入れ、細胞又
は組織の切片は入れないで、つまり、ノイズ以外の電位
が発生していない状態で各微小電極の電位を測定した。
図１１に示すように６４個の微小電極のうち、中央部の
７個（チャンネル１〜５、７、８）について測定した。
【００４９】図９は参照電極が５０μｍ角のとき、図１
０は２００μｍ角のときのノイズ波形をそれぞれ示して
いる。各図に置いて、縦軸の電圧は０．０２ｍＶ／ｄｉ
ｖ、横軸の時間は５．０ｍｓ／ｄｉｖである。図９及び
１０を比較してわかるように、参照電極が２００μｍ角
のとき（図１０）のほうが５０μｍ角のとき（図９）よ
り明らかにノイズレベルが小さい。なお、従来技術の説
明で述べたように、６４個の微小電極の１つを参照電極
として用いて１６個分の微小電極を分担させれば図９と
同等の大きなノイズレベルとなった。
０は２００μｍ角のときのノイズ波形をそれぞれ示して
いる。各図に置いて、縦軸の電圧は０．０２ｍＶ／ｄｉ
ｖ、横軸の時間は５．０ｍｓ／ｄｉｖである。図９及び
１０を比較してわかるように、参照電極が２００μｍ角
のとき（図１０）のほうが５０μｍ角のとき（図９）よ
り明らかにノイズレベルが小さい。なお、従来技術の説
明で述べたように、６４個の微小電極の１つを参照電極
として用いて１６個分の微小電極を分担させれば図９と
同等の大きなノイズレベルとなった。
【００５０】上記のような細胞電位測定装置を用いて実
際に一体化細胞設置器上で細胞又は組織を培養しながら
その電位変化を観察する方法については、従来技術の説
明で挙げた文献に詳しく説明されている。
際に一体化細胞設置器上で細胞又は組織を培養しながら
その電位変化を観察する方法については、従来技術の説
明で挙げた文献に詳しく説明されている。
【００５１】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の細胞電
位測定電極及び装置によれば、ノイズによる影響を受け
にくく、測定対象の細胞又は組織の切片をセットする際
の位置決めを多少ラフに行っても、全ての微小電極を有
効に活用して同時に多くの箇所の電位を測定することが
できる。
位測定電極及び装置によれば、ノイズによる影響を受け
にくく、測定対象の細胞又は組織の切片をセットする際
の位置決めを多少ラフに行っても、全ての微小電極を有
効に活用して同時に多くの箇所の電位を測定することが
できる。
【図１】本発明による細胞電位測定装置の全体構成を示
すブロック図
すブロック図
【図２】本発明による細胞電位測定電極を含む細胞設置
器の分解図
器の分解図
【図３】細胞電位測定電極の中央部の微小電極及びその
引き出し用導電パターンの例を示す部分平面図
引き出し用導電パターンの例を示す部分平面図
【図４】細胞電位測定電極の全体を示す平面図
【図５】細胞電位測定電極の断面を模式的に示す図
【図６】細胞電位測定電極を上部及び下部ホルダが挟ん
で固定した状態を示す平面図及び側面断面図
で固定した状態を示す平面図及び側面断面図
【図７】図６の細胞電位測定電極及び上下ホルダの斜視
図
図
【図８】上部ホルダに備えられた接触金具の側面図
【図９】細胞電位測定電極に設けられた参照電極の大き
さが５０μｍ角であるときのノイズレベルを示す波形図
さが５０μｍ角であるときのノイズレベルを示す波形図
【図１０】細胞電位測定電極に設けられた参照電極の大
きさが５０μｍ角であるときのノイズレベルを示す波形
図
きさが５０μｍ角であるときのノイズレベルを示す波形
図
【図１１】細胞電位測定電極に設けられた参照電極の大
きさが２００μｍ角であるときのノイズレベルを示す波
形図
きさが２００μｍ角であるときのノイズレベルを示す波
形図
【図１２】従来の細胞電位測定電極を用いて細胞電位を
測定する方法の一例を示すブロック図
測定する方法の一例を示すブロック図
１ 細胞設置器 ２ 細胞電位測定電極 ３ 上部ホルダ ４ 下部ホルダ ５ プリント配線板 ６ 円筒部材 ７ 電気接点 １０ 参照電極 １１ 微小電極 １２ 導電パターン １３ ガラス基板 １４ 絶縁被膜 １５ ニッケルメッキ １６ 金メッキ １７ 矢印マーク １８ 微小マーク ２０ 光学観察手段 ２１ 倒立顕微鏡 ２２ ＳＩＴカメラ ２４ 画像記憶装置 ３０ コンピュータ ３１ Ａ／Ｄ変換器 ３２ Ｄ／Ａ変換器 ３３ アイソレータ ３４ 多チャンネル増幅器 ４０ 細胞培養手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 竜太 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 竹谷 誠 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】 絶縁基板上に配置された複数の微小電極
と、前記微小電極の引き出し用導電パターンと、前記導
電パターンの端部に接続された電気接点と、前記導電パ
ターンの表面を覆う絶縁被膜と、前記絶縁被膜の表面の
微小電極を含む領域を囲む壁部とを備え、前記壁部で囲
まれた領域内で細胞又は組織を培養しながらその電気生
理学的活動を測定するために用いられる細胞電位測定電
極であって、 前記壁部で囲まれた領域内で、かつ、前記微小電極が配
置された領域から所定距離だけ離れた複数の位置に前記
微小電極のインピーダンスより小さいインピーダンスを
有する参照電極がそれぞれ設けられ、各参照電極の引き
出し用導電パターンと前記導電パターンの端部に接続さ
れた電気接点とを更に備え、前記参照電極の引き出し用
導電パターンの表面が前記絶縁被膜で覆われていること
を特徴とする細胞電位測定電極。 - 【請求項２】 前記複数の参照電極は、前記複数の微小
電極が配置された領域からほぼ等距離で、かつ、ほぼ等
角度間隔で配置されている請求項１記載の細胞電位測定
電極。 - 【請求項３】 前記複数の微小電極が矩形領域にマトリ
ックス状に配置され、４個の前記参照電極が、前記矩形
領域の対角線の延長線上に設けられている請求項２記載
の細胞電位測定電極。 - 【請求項４】 前記微小電極がマトリックス状に配置さ
れた矩形領域の一辺が０．８〜１．４ｍｍであり、前記
４個の参照電極が一辺５〜１５ｍｍの矩形の四隅に配置
されている請求項３記載の細胞電位測定電極。 - 【請求項５】 ６４個の前記微小電極が中心間ピッチ１
００〜３００μｍで８列８行に配置されている請求項４
記載の細胞電位測定電極。 - 【請求項６】 前記参照電極の面積が前記微小電極の面
積の４〜２５倍である請求項１記載の細胞電位測定電
極。 - 【請求項７】 前記参照電極の面積が前記微小電極の面
積の１６倍である請求項６記載の細胞電位測定電極。 - 【請求項８】 前記微小電極の面積が４×１０2 〜４×
１０4 μｍ2 であり、前記参照電極の面積が６４×１０
2 〜６４×１０4 μｍ2 である請求項１記載の細胞電位
測定電極。 - 【請求項９】 前記微小電極と前記参照電極が同じ材料
で形成されている請求項１記載の細胞電位測定電極。 - 【請求項１０】 前記微小電極と前記参照電極が、ＩＴ
Ｏ膜の上にニッケルメッキ、金メッキ及び白金黒を積層
して形成されている請求項９記載の細胞電位測定電極。 - 【請求項１１】 前記絶縁基板がほぼ正方形であり、前
記導電パターンの端部に接続された複数の電気接点が前
記絶縁基板の四辺に振り分け配置されている請求項１記
載の細胞電位測定電極。 - 【請求項１２】 前記微小電極が配置された領域の近傍
に、拡大されたときに方向が視認される微小マークが設
けられている請求項１記載の細胞電位測定電極。 - 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれか１項記載
の細胞電位測定電極、及びその電気接点に接触する接触
金具を有し前記絶縁基板を上下から挟んで固定する電極
ホルダを含む細胞設置器と、 前記細胞電位測定電極の微小電極がマトリックス状に配
置された領域に置かれ、壁部で囲まれた領域内で培養さ
れる細胞又は組織の活動によって前記細胞電位測定電極
の各微小電極と参照電極との間に発生する電圧信号を処
理するために、前記細胞設置器と電気接続される信号処
理装置と、 前記壁部で囲まれた領域内で培養される細胞又は組織を
光学的に拡大して観察するための光学装置とを備えてい
る細胞電位測定装置。 - 【請求項１４】 前記光学装置によって得られた拡大像
を記憶する画像記憶装置を更に備えている請求項１３記
載の細胞電位測定装置。
Priority Applications (11)
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|---|---|---|---|
| JP9358601A JPH11187865A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 細胞電位測定電極及びこれを用いた測定装置 |
| JP2000526803A JP3577459B2 (ja) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | 細胞電位測定電極およびこれを用いた測定装置 |
| CNB988133156A CN1192231C (zh) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | 细胞电位测量电极及使用这种电极的测量设备 |
| EP98966077A EP1040345B1 (en) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | Cell potential measuring electrode and measuring apparatus using the same |
| DE69833973T DE69833973T2 (de) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | Elektrode und vorrichtung zur messung von zellpotentialen |
| AT98966077T ATE321267T1 (de) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | Elektrode und vorrichtung zur messung von zellpotentialen |
| CA002316213A CA2316213C (en) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | Cell potential measuring electrode and measuring apparatus using the same |
| KR10-2000-7007133A KR100433913B1 (ko) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | 셀 전위 측정 전극 및 그것을 사용한 측정장치 |
| PCT/US1998/027489 WO1999034202A1 (en) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | Cell potential measuring electrode and measuring apparatus using the same |
| TW087121645A TW424026B (en) | 1997-12-25 | 1999-01-27 | Cell potential measuring electrode and measuring apparatus using the same |
| US09/953,412 USRE37977E1 (en) | 1997-12-25 | 2001-09-11 | Cell potential measuring electrode and measuring apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9358601A JPH11187865A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 細胞電位測定電極及びこれを用いた測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11187865A true JPH11187865A (ja) | 1999-07-13 |
Family
ID=18460162
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9358601A Pending JPH11187865A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 細胞電位測定電極及びこれを用いた測定装置 |
| JP2000526803A Expired - Lifetime JP3577459B2 (ja) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | 細胞電位測定電極およびこれを用いた測定装置 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000526803A Expired - Lifetime JP3577459B2 (ja) | 1997-12-25 | 1998-12-22 | 細胞電位測定電極およびこれを用いた測定装置 |
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| JP (2) | JPH11187865A (ja) |
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| AT (1) | ATE321267T1 (ja) |
| CA (1) | CA2316213C (ja) |
| DE (1) | DE69833973T2 (ja) |
| TW (1) | TW424026B (ja) |
| WO (1) | WO1999034202A1 (ja) |
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