特許 7307477 細胞外電位計測補助装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-04

(45)【発行日】2023-07-12

(54)【発明の名称】細胞外電位計測補助装置

(51)【国際特許分類】

   C12M 3/00 20060101AFI20230705BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20230705BHJP

   C12Q 1/06 20060101ALI20230705BHJP

   G01N 27/30 20060101ALI20230705BHJP

   G01N 27/416 20060101ALI20230705BHJP

【ＦＩ】

C12M3/00 Z

C12M1/00 Z

C12Q1/06

G01N27/30 F

G01N27/416 341M

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019550358

(86)(22)【出願日】2018-10-29

(86)【国際出願番号】 JP2018040014

(87)【国際公開番号】W WO2019087991

(87)【国際公開日】2019-05-09

【審査請求日】2021-10-20

(31)【優先権主張番号】P 2017209605

(32)【優先日】2017-10-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】515135778

【氏名又は名称】株式会社幹細胞＆デバイス研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110003007

【氏名又は名称】弁理士法人謝国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀 晃輔

(72)【発明者】

【氏名】河原 紀之

【審査官】大久保 元浩

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１０－５０００１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１４１４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１５９１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ１２Ｍ ３／００

Ｃ１２Ｍ １／００

Ｃ１２Ｑ １／０６

Ｇ０１Ｎ ２７／３０

Ｇ０１Ｎ ２７／４１６

ＣＡｐｌｕｓ／ＭＥＤＬＩＮＥ／ＢＩＯＳＩＳ／ＷＰＩＤＳ（ＳＴＮ）

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

培養された細胞の細胞活動に基づく細胞外電位を計測する際に用いる細胞外電位計測補助装置であって、
前記細胞側に位置する第１階層部、
前記第１階層部の上方に重ねて位置する第２階層部、
を有し、前記第１階層部は、絶縁性または可撓性を有する材料により形成され、前記第２階層部は、金属により形成されている重量性を有する材料により形成され、前記第１階層部は、前記第２階層部に比して細胞に近い位置に配置され、計測対象である細胞を計測電極に向かって押圧できる、細胞外電位計測補助装置。

【請求項2】

請求項１に係る細胞外電位計測補助装置において、
前記第１階層部は、さらに、
前記第１階層部の前記下面と前記第１階層部の前記上面とを接続する、及び／又は、前記第１階層部の前記下面と前記第１階層部の前記側面とを接続する貫通孔を有すること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に係る細胞外電位計測補助装置において、
前記第２階層部は、さらに、
前記第２階層部の前記下面と前記第２階層部の前記上面とを接続する、及び／又は、前記第２階層部の前記下面と前記第２階層部の前記側面とを接続する貫通孔を有すること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。

【請求項4】

請求項１～請求項３に係るいずれかの細胞外電位計測補助装置において、
前記第１階層部は、
絶縁性を有すること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。

【請求項5】

請求項４に係る細胞外電位計測補助装置において、
前記第１階層部は、
可撓性を有すること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。

【請求項6】

請求項１～請求項５に係るいずれかの細胞外電位計測補助装置において、
前記第２階層部は、
金属により形成されていること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。

【請求項7】

請求項１～請求項６のいずれか1項に記載の細胞外電位計測補助装置を用いて細胞外電位を計測する細胞外電位計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、計測対象である細胞の細胞活動に基づく細胞外電位の計測に用いる細胞外電位計測補助装置に関し、特に、高感度で細胞外電位を計測できるものに関する。

【背景技術】

【0002】

従来の細胞外電位計測について、図１４に示すＭＥＧＡシステム１０を用いて説明する。例に示すＭＥＧＡシステム１０は、グリッド１形状の底面を備える。このグリッド１は、少なくとも電気的および／または光学的多重電極アレイを備える。該多重電極アレイは、電極アレイを備えるが、図示した例においては黒ドット８で表している。ＭＥＧＡシステム１０は、第２グリッド４形状の頂面をさらに備える。また、このグリッド４は、少なくとも電気的および／または光学的多重電極アレイを備える。該多重電極アレイは、電極のアレイを備えるが、図示した例において黒ドット９で表している。グリッド１、４には、電子コンポーネントが設けられ、例えば該電子コンポーネントを備え、電極８、９に電気的に接続したチップが設けられる。さらに、土台２は前記グリッド１の下に設けられる。土台２は、機械的支持および機械的強度をシステム１０に提供する。土台２には、マイクロ流体システム３がさらに設けられる。マイクロ流体システム３は、生体適合ポリマーで構成してもよい。グリッド１、４は、互いに底面と頂面との位置を合わせ、組織切片６または細胞培養を両方の基板の間に固着させるための手段５を用いて適切な位置に保持してもよい。こうした手段５は、グリッド１、４のどちらかに垂直な方向に適合させるための、例えばマイクロドライブでもよい（以上、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－２３９７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前述のＭＥＧＡシステム１０には、以下に示すような改善すべき点がある。ＭＥＧＡシステム１０において手段５は、グリッド１、４、互いの底面と頂面との位置を合わせ、組織切片６または細胞培養を両方の基板の間に固着させるための手段である。一方、細胞を、電極８、９に押圧し、電極に対して対象を固定するものでも、シグナルの強度を向上させるものでもない。したがって、検知対象である細胞が低シグナルである場合、解析可能な測定データを取得できない、という改善すべき点がある。

【0005】

そこで、本発明は、高感度で細胞外電位を計測できる細胞外電位計測補助装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明が、以下のとおりである。
[１]
培養された細胞の細胞活動に基づく細胞外電位を計測する際に用いる細胞外電位計測補助装置であって、
前記細胞側に位置する第１階層部、
前記第１階層部の上方に重ねて位置する第２階層部、
を有する細胞外電位計測補助装置。
[２]
[１]に係る細胞外電位計測補助装置において、
前記第１階層部は、さらに、
前記第１階層部の前記下面と前記第１階層部の前記上面とを接続する、及び／又は、前記第１階層部の前記下面と前記第１階層部の前記側面とを接続する貫通孔を有すること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。
[３]
[１]または[２]に係る細胞外電位計測補助装置において、
前記第２階層部は、さらに、
前記第２階層部の前記下面と前記第２階層部の前記上面とを接続する、及び／又は、前記第２階層部の前記下面と前記第２階層部の前記側面とを接続する貫通孔を有すること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。
[請求項４]
[１]～[３]に係るいずれかの細胞外電位計測補助装置において、
前記第１階層部は、
絶縁性を有すること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。
[５]
[４]に係る細胞外電位計測補助装置において、
前記第１階層部は、
可撓性を有すること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。
[６]
[１]～[５]に係るいずれかの細胞外電位計測補助装置において、
前記第２階層部は、
金属により形成されていること、
を特徴とする細胞外電位計測補助装置。
[７]
培養された細胞の細胞活動に基づく細胞外電位を計測する際に用いる細胞外電位計測補助装置であって、
前記細胞側に位置する第１階層部、
前記第１階層部の上方に重ねて位置する第２階層部、
を有する細胞外電位計測補助装置を用いて細胞外電位を計測する細胞外電位計測方法。

【発明の効果】

【0006】

本発明における課題を解決するための手段及び発明の効果を以下に示す。

【0007】

本発明に係る細胞外電位計測補助装置は、培養された細胞の細胞活動に基づく細胞外電位を計測する際に用いる細胞外電位計測補助装置であって、前記細胞側に位置する第１階層部、前記第１階層部の上方に重ねて位置する第２階層部、を有する。

【0008】

これにより、各階層部の重量、及び、各階層部の浮力といった２つの要素を調整することができ、細胞外電位を測定する細胞の種類、状態に応じた、細胞外電位を計測するにあたり、最適な圧力を決定できる。よって、高感度で細胞外電位を計測できる。

【0009】

また、細胞外電位を計測する際に、計測対象である細胞に対して、所定の圧力を加えることができるので、細胞の位置を固定できる。

【0010】

さらに、計測対象である細胞を計測電極（後述）に向かって押圧できるので、従来に比して、細胞活動によって生ずるシグナルの強度を大きくすることができる。つまり、シグナル強度を改善し、細胞外電位計測の際のＳ／Ｎ比を改善でき、結果として、高感度で細胞外電位を計測できる。これにより、細胞活動によって生ずるシグナル強度が弱い細胞であっても、細胞外電位を計測することができる。

【0011】

本発明に係る細胞外電位計測補助装置では、前記第１階層部は、さらに、前記第１階層部の前記下面と前記第１階層部の前記上面とを接続する、及び／又は、前記第１階層部の前記下面と前記第１階層部の前記側面とを接続する貫通孔を有すること、を特徴とする。

【0012】

これにより、培地を、第１階層部の上面から下面の下に位置する細胞に提供することができ、ひいては、細胞を適切な状態に維持することができる。

【0013】

本発明に係る細胞外電位計測補助装置では、前記第２階層部は、さらに、前記第２階層部の前記下面と前記第２階層部の前記上面とを接続する、及び／又は、前記第２階層部の前記下面と前記第２階層部の前記側面とを接続する貫通孔を有すること、を特徴とする。

【0014】

これにより、培地を、第２階層部の上面から下面に提供することができる。

【0015】

したがって、第１階層部と第２階層部を重ねて配置したとしても、第２階層部の上面から第１階層部の下面に連通する貫通孔を形成することができる。つまり、細胞外電位計測補助装置の外部の新鮮な培地を、第１階層部の下面の下に位置する細胞に提供することができ、ひいては、細胞を適切な状態に維持することができる。

【0016】

本発明に係る細胞外電位計測補助装置では、前記第１階層部は、可撓性を有すること、を特徴とする。

【0017】

これにより、第１階層部の下に位置する細胞への細胞外電位計測補助装置１００の重量による影響を低減することができる。

【0018】

本発明に係る細胞外電位計測補助装置では、前記第１階層部は、絶縁性を有すること、を特徴とする。

【0019】

これにより、細胞外電位を計測する際に、計測する電位に影響を及ぼさないようにし、正確に細胞外電位を計測することができる。

【0020】

本発明に係る細胞外電位計測補助装置では、前記第２階層部は、重量性を有する材料により形成されていること、を特徴とする。

【0021】

これにより、第２階層部を小型化することができ、ひいては、細胞外電位計測補助装置を小型化できる。

【0022】

本発明に係る細胞外電位計測方法は、培養された細胞の細胞活動に基づく細胞外電位を計測する際に用いる細胞外電位計測補助装置であって、前記細胞側に位置する第１階層部、
前記第１階層部の上方に重ねて位置する第２階層部、を有する細胞外電位計測補助装置を用いて細胞外電位を計測する。

【0023】

これにより、各階層部の重量、及び、各階層部の浮力といった２つの要素を調整することができ、細胞外電位を測定する細胞の種類、状態に応じた、細胞外電位を計測するにあたり、最適な圧力を決定できる。よって、高感度で細胞外電位を計測できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明に係る細胞外電位計測補助装置の一実施例である細胞外電位計測補助装置１００を示す図である。

【図2】細胞外電位計測補助装置１００の第１階層部１０１を示す図である。

【図3】細胞外電位計測補助装置１００の第２階層部１０３を示す図である。

【図4】細胞培養装置Ｃを示す図である。

【図5】ＭＥＡプローブＰを示す図である。

【図6】ＭＥＡプローブＰ、細胞培養装置Ｃ、及び、細胞外電位計測補助装置１００を用いて細胞外電位を計測する状態を示す図である。

【図7】細胞外電位計測補助装置１００を用いて心筋細胞の細胞外電位を計測した結果を示す図である。

【図8】細胞外電位計測補助装置１００を用いて心筋細胞の細胞外電位を計測した結果を示す図である。

【図9】細胞外電位計測補助装置１００を用いて計測する心筋細胞の細胞外電位を示す図である。

【図10】本発明に係る細胞外電位計測補助装置のその他の実施例を示す図である。

【図11】本発明に係る細胞外電位計測補助装置のその他の実施例を示す図である。

【図12】本発明に係る細胞外電位計測補助装置のその他の実施例を示す図である。

【図13】本発明に係る細胞外電位計測補助装置のその他の実施例を示す図である。

【図14】従来の細胞外電位計測補助装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明していく。

【実施例1】

【0026】

本発明に係る細胞外電位計測補助装置について、一実施例である細胞外電位計測補助装置１００を用いて説明する。細胞外電位計測補助装置１００は、計測対象である細胞の活動に基づく細胞外電位を計測する際に用いる補助装置である。

【0027】

第１ 構成
細胞外電位計測補助装置１００の構成について、図１を用いて説明する。ここで、図１Ａは細胞外電位計測補助装置１００の平面図を、図１Ｂは細胞外電位計測補助装置１００の正面図を、それぞれ示す。図１Ａ、図１Ｂに示すように、細胞外電位計測補助装置１００は、第１階層部１０１、及び、第２階層部１０３を有している。

【0028】

第１階層部１０１と第２階層部１０３とは、階層状に配置される。第１階層部１０１は、第２階層部１０３に比して細胞に近い位置に配置される。第２階層部１０３は、第１階層部１０１の上方に、第１階層部１０１に重ねて配置される。

【0029】

第１階層部１０１の構成について、図２を用いて説明する。ここで、図２Ａは、第１階層部１０１の平面図を、図２Ｂは、図２Ａに示す第１階層部１０１のＸ１－Ｘ１断面図を、それぞれ示す。図２Ａに示すように、第１階層部１０１は、角盤形状を有している。図２Ｂに示すように、第１階層部１０１は、下面１０１ａ、上面１０１ｂ、及び、貫通孔１０１ｃを有している。下面１０１ａは、細胞に近い側に位置する面である。一方、上面１０１ｂは、下面１０１ａに対向して位置し、細胞から遠い側に位置する面である。貫通孔１０１ｃは、下面１０１ａと上面１０１ｂとを接続する孔である。第１階層部１０１は、複数の貫通孔１０１ｃを有している。

【0030】

第１階層部１０１は、絶縁性、可撓性を有する材料、例えば、ＰＤＭＳ（ＰｏｌｙＤｉＭｅｔｈｙｌＳｉｌｏｘａｎｅ）により形成されている。第１階層部１０１を、絶縁性を有する材料により形成することによって、計測する電位に影響を及ぼさないようにし、正確に細胞外電位を計測することができる。また、第１階層部１０１を、可撓性を有する材料により形成することによって、細胞外電位計測補助装置１００から細胞への重量によるダメージを減少することができる。

【0031】

第２階層部１０３の構成について、図３を用いて説明する。ここで、図３Ａは、第２階層部１０３の平面図を、図３Ｂは、図３Ａに示す第２階層部１０３のＸ２－Ｘ２断面図を、それぞれ示す。図３Ａに示すように、第２階層部１０３は、円環盤形状を有している。図３Ｂに示すように、第２階層部１０３は、下面１０３ａ、上面１０３ｂ、及び、貫通孔１０３ｃを有している。下面１０３ａは、第１階層部１０１に接する面である。一方、上面１０３ｂは、下面１０３ａに対向して位置する面である。貫通孔１０３ｃは、下面１０１ａと上面１０１ｂとを接続する孔である。第２階層部１０３は、中央に１つの貫通孔１０３ｃを有している。

【0032】

第２階層部１０３は、重量性を有する材料、例えば、金属により形成されている。第２階層部１０１を、絶縁性を有する材料により形成することによって、計測する電位に影響を及ぼさないようにし、正確に細胞外電位を計測することができる。

【0033】

また、第１階層部１０１を、可撓性を有する材料により形成することによって、細胞外電位計測補助装置１００から細胞への重量によるダメージを減少することができる。

【0034】

さらに、第１階層部１０１に貫通孔１０１ｃ、第２階層部１０３に貫通孔１０３ｃを形成することによって、第１階層部１０１と第２階層部１０３とを重ねて配置したとしても、第２階層部１０３の上面１０３ｂから第１階層部１０１の下面１０１ａに連通する貫通孔１０１ｃ及び貫通孔１０３ｃを形成することができる。これにより、細胞外電位計測補助装置１００の外部の新鮮な培地を、第１階層部１０１の下面１０１ａの下に位置する細胞に提供することができ、ひいては、細胞を適切な状態に維持することができる。

【0035】

このように、細胞外電位計測補助装置１００を複数階層部によって形成することによって、各階層部の重量、及び、各階層部の浮力といった２つの要素を調整することができる。これにより、細胞外電位を測定する細胞の種類、状態に応じた、細胞外電位を計測するにあたり、最適な圧力を決定できる。

【0036】

細胞外電位計測補助装置１００を用いることによって、細胞外電位を計測する際に、計測対象である細胞に対して、所定の圧力を加えることができるので、細胞の位置を固定できる。また、計測対象である細胞を計測電極（後述）に向かって押圧できるので、従来に比して、細胞活動によって生ずるシグナルの強度を大きくすることができる。つまり、シグナル強度を改善し、細胞外電位計測の際のＳ／Ｎ比を改善でき、結果として、高感度で細胞外電位を計測できる。これにより、細胞活動によって生ずるシグナル強度が弱い細胞であっても、細胞外電位を計測することができる。

【0037】

このように、細胞外電位計測補助装置１００を用いることによって、細胞外電位計測に際して、計測対象である細胞に対して、細胞活動に必要な、十分新鮮な培地を提供でき、また、軽微な荷重しか加える必要がないため、細胞活動を阻害することなく、細胞外電位を計測することができる。さらに、薬剤を添加した状態で細胞外電位を計測する際にも、培地とともに添加した薬剤を細胞に供給できるため、薬剤応答性を阻害することなく、細胞外電位を計測することができる。

【0038】

第２ 細胞外電位計測補助装置１００の使用方法
細胞外電位計測補助装置１００の使用方法について、細胞培養装置Ｃに形成した心筋細胞の細胞活動により生ずる細胞外電位をＭＥＡ（Ｍｕｌｔｉ－Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｒｒａｙ）プローブＰを用いて測定する場合を例に、図４～図６を用いて説明する。

【0039】

ここで、細胞培養装置Ｃについて、図４を用いて簡単に説明する。ここで、図４Ａは、細胞培養装置Ｃの平面図を、図４Ｂは、図４Ａに示す細胞培養装置ＣのＸ３－Ｘ３断面図を、それぞれ示す。図４Ａ、図４Ｂに示すように、細胞培養装置Ｃは、細胞培養シートＣＳ及びフレームＣＦを有している。細胞培養シートＣＳは、細胞培養のための足場として機能する。細胞培養シートＣＳとしては、高分子材料で形成されたファイバーシートを用い呈する。細胞培養シートＣＳは、高分子による配向性構造、非配向性構造または配向性と非配向性との混合構造を有している。

【0040】

フレームＣＦは、細胞培養シートＣＳを平面状に保持する保持部材として機能する。フレームＣＦは、中央に細胞培養シート配置空間Ｆ１を有する角筒形状を有している。なお、フレームＣＦは、所定厚さＴＳ、所定高さＨＳを有している。フレームＣＦの一端面には、細胞培養シートＣＳが貼り付けられている。つまり、細胞培養シート配置空間ＣＡに細胞培養シートＣＳが保持される。

【0041】

細胞培養装置Ｃを所定の培地が注がれた所定のウェル内に配置し、心筋細胞を、細胞培養装置Ｃの細胞培養シート配置空間ＣＡに保持されている細胞培養シートＣＳ上に所定の細胞密度で播種し、細胞培養シートＣＳの表面に心筋細胞を培養する。なお、心筋細胞は、一般的には、細胞培養シートＣＳの両表面上に培養される。

【0042】

細胞外電位の計測には、ＭＥＡプローブＰを用いる。ＭＥＡプローブＰは、細胞活動により生ずる細胞外電位を計測するための装置である。ＭＥＡプローブＰについて、図５を用いて簡単に説明する。ここで、図５Ａは、ＭＥＡプローブＰの平面図を、図５Ｂは、図５Ａに示すＭＥＡプローブＰのＸ４－Ｘ４断面図を、それぞれ示す。図５Ａ、図５Ｂに示すように、ＭＥＡプローブＰは、基板部ＰＢ及び溶壁部ＰＷを有している。基板部ＰＢは、薄板形状を有している。溶壁部ＰＷは、基板部ＰＢ上に形成される。溶壁部ＰＷは、一端が解放された円筒形状を有し、内部に所定の培地を貯留し、計測対象の細胞を配置するための細胞配置空間ＰＳを形成する。

【0043】

また、ＭＥＡプローブＰは、計測電極Ｅ１及び参照電極Ｅ２を有している。計測電極Ｅ１は、溶壁部ＰＷのほぼ中央に、基板部ＰＢに沿って形成される。なお、計測電極Ｅ１は、４×４のマトリクス状に配置される。参照電極Ｅ２は、計測電極Ｅ１を中心に、所定数配置される。ＭＥＡプローブＰは、計測電極Ｅ１と参照電極Ｅ２との電位差に基づき、細胞活動による細胞外電位を計測する。なお、計測電極Ｅ１、及び、参照電極Ｅ２のそれぞれから、引き出し線（図中点線）が配置される。

【0044】

ＭＥＡプローブＰの細胞配置空間ＰＳに所定量の培地を注いだ後、心筋細胞を培養した細胞培養装置Ｃを細胞配置空間ＰＳに配置する。このとき、ＭＥＡプローブＰの計測電極Ｅ１上に、細胞培養シート配置空間Ｆ１が位置するように細胞培養装置Ｃを配置する。

【0045】

さらに、細胞培養装置Ｃの心筋細胞が培養された細胞培養シートＣＳ上に、細胞外電位計測補助装置１００を配置する。細胞培養装置Ｃの心筋細胞が培養された細胞培養シートＣＳ上に、細胞外電位計測補助装置１００を配置した状態の平面図を図６Ａに、図６ＡのＸ５－Ｘ５断面を図６Ｂに、それぞれ示す。図６Ａ、図６Ｂに示すように、細胞培養装置Ｃの細胞培養シート配置空間Ｆ１内に、細胞外電位計測補助装置１００を配置する。このとき、細胞外電位計測補助装置１００の第１階層部１０１が細胞培養シートＣＳ側に位置するように、つまり、第１階層部１０１の下面１０１ａが、細胞培養シート配置空間Ｆ１に位置する細胞培養シートＣＳ上に培養された心筋細胞に接するように配置する。第１階層部１０１を配置した後、第２階層部１０３を第１階層部１０１上に配置する。これにより、第１階層部１０１の貫通孔１０１ｃと第２階層部１０３の貫通孔１０３ｃとを連通させ、細胞外電位計測補助装置１００の下に位置する細胞に、常時、新鮮な培地を提供する。

【0046】

なお、第１階層部１０１及び第２階層部１０３は、共に培地内に位置するよう、必要であれば培地量を調整する。

【0047】

その後、ＭＥＡプローブＰを用いて、細胞培養装置Ｃに培養した心筋細胞の細胞活動による細胞外電位を計測する。このように、細胞外電位計測補助装置１００を配置することによって、細胞の活動を妨げることなく、細胞の運動を計測することができる。

【0048】

第３ 実験例
細胞外電位計測補助装置１００における第１階層部１０１として、直径１ｍｍの円筒の貫通孔１０１ｃを、２３個、形成した、８ｍｍ×８ｍｍ、厚さ１ｍｍ、重量４０ｍｇのＰＤＭＳ製の角盤を用いた。

【0049】

また、細胞外電位計測補助装置１００における第２階層部１０３として、外直径８ｍｍ、内直径５ｍｍの金属製の円環盤で、重量１００ｍｇ、２００ｍｇ、３００ｍｇ、４００ｍｇ、５００ｍｇ、６００ｍｇ、７００ｍｇの７種類を用いた。

【0050】

所定の心筋細胞を培養した細胞培養装置Ｃを、所定の培地を満たしたＭＥＡプローブＰの細胞配置空間ＰＳに配置した。そして、細胞外電位計測補助装置１００を用いないとき、第１階層部１０１のみを有する細胞外電位計測補助装置（総重量４０ｍｇ）を用いたとき、重量１００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００（総重量１４０ｍｇ）を用いたとき、重量２００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００（総重量２４０ｍｇ）を用いたとき、重量３００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００（総重量３４０ｍｇ）を用いたとき、重量４００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００（総重量４４０ｍｇ）を用いたとき、重量５００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００（総重量５４０ｍｇ）を用いたとき、重量６００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００（総重量６４０ｍｇ）を用いたとき、重量７００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００（総重量７４０ｍｇ）を用いたとき、それぞれで細胞外電位を計測した。その結果を図７に示す。

【0051】

図７の結果から、重量５００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００を用いたとき、つまり、細胞外電位計測補助装置１００の総重量が５４０ｍｇ以上からは、Ｓ／Ｎ比の改善の度合いが低下し、平衡状態となることが分かる。

【0052】

また、細胞外電位計測補助装置１００を用いないときに細胞外電位を計測した結果を図８Ａに示す。また、第１階層部１０１のみを有する細胞外電位計測補助装置（総重量４０ｍｇ）を用いて細胞外電位を計測した結果を図８Ｂに示す。さらに、重量１００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００（総重量１４０ｍｇ）を用いて細胞外電位を計測した結果を図８Ｃに示す。さらに、重量７００ｍｇの第２階層部１０３を有する細胞外電位計測補助装置１００（総重量７４０ｍｇ）を用いて細胞外電位を計測した結果を図８Ｄに示す。なお、各計測とも、計測時間は５分間とした。

【0053】

図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、また、図８Ｄの実験結果から、各計測におけるＳ／Ｎ比は、順に、２．５、２．０、７１、４２０となった。このことから、第２階層部１０３を用いて、心筋細胞にＭＥＡプローブＰの計測電極Ｅ１方向へ所定の圧力を加え、計測対象である心筋細胞の位置を固定し、また、計測対象である心筋細胞を計測電極Ｅ１に向かって押圧することによって、従来に比して、細胞活動によって生ずるシグナルの強度を大きくし、シグナル強度を改善し、結果として、細胞外電位計測の際のＳ／Ｎ比を改善できていることが分かる。つまり、細胞外電位計測補助装置１００を用いることによって、細胞活動によって生ずるシグナル強度が弱い細胞であっても、細胞外電位を計測することができることが分かる。また、第２階層部１０３の重量を増加させることによって、飛躍的にＳ／Ｎ比を改善できることが分かる。

【0054】

なお、心筋細胞において計測する細胞外電位は、図９に示すように、心筋細胞の１回の拍動によって得られる電位変化である１シグナルの第１ピークにおいて得られる電位差Ｖ１を用いている。

【0055】

［その他の実施形態］
（１）第１階層部１０１の貫通孔１０１ａ：前述の実施例１においては、第１階層部１０１に、直径１ｍｍの円筒の貫通孔１０１ｃを、２３個、形成したが、第１階層部１０１の下面１０１ａと上面１０１ｂとを接続するものであれば、例示のものに限定されない。例えば、図１０（図１０おいて、Ａは平面図、Ｂは図１０ＡのＸ６－Ｘ６断面図を示す）に示す第１階層部２０１ように、８ｍｍ×８ｍｍの角盤に、直径１．５ｍｍの円筒の貫通孔２０１ｃを、１８個、形成するようにしてもよい。

【0056】

ここで、第１階層部２０１及び第２階層部１０３を用いて形成した細胞外電位計測補助装置２００を図１１に示す。図１おいて、Ａは平面図、Ｂは図１１ＡのＸ７－Ｘ７断面図を示す。

【0057】

また、図１２Ａ～Ｅ（図１２において、Ａは平面図、Ｂは正面図、Ｃは右側面図、Ｄは図１２ＡのＸ８－Ｘ８断面図、Ｅは図１２ＡのＸ９－Ｘ９断面図を示す）に示す第１階層部３０１のように、側面３０１ｄを貫通し、下面３０１ａと側面３０１ｄとを接続する貫通溝３０１ｃ１、３０１ｃ２を形成するようにしてもよい。第１階層部３０１は、上面３０１ｂに連通する貫通溝３０１ｃ１、及び、下面３０１ａに連通する貫通溝３０１ｃ２を有している。貫通溝３０１ｃ１、及び、貫通溝３０１ｃ２は、上下に階層的に、また、互いが直交するように形成されている。

【0058】

これにより、貫通溝３０１ｃ１と貫通溝３０１ｃ２とを連通させることができる。また、第１階層部３０１を用いることによって、第１階層部３０１の上面３０１ｂから下面３０１ａに培地を提供できると共に、側面３０１ｄから下面３０１ａに培地を提供することができる。なお、第１階層部３０１は、ＰＤＭＳにより形成することができる。

【0059】

（２）第１階層部１０１の形状：前述の実施例１においては、第１階層部１０１は、角盤形状としたが、その他の形状、例えば、円盤形状（図１１参照）、楕円板形状、多角形盤形状であってもよい。

【0060】

（３）第１階層部１０１の材料：前述の実施例１においては、第１階層部１０１は、ＰＤＭＳにより形成されているとしたが、可撓性、絶縁性を有するものであれば、例示のものに限定されない。例えば、ＰＤＭＳ以外のシリコン、ポリカーボネイト、その他のプラスチック材料であってもよい。

【0061】

また、計測対象である細胞の細胞活動により得られる電位、細胞の大きさ、厚さ、種類、重量に対する強さ等の条件から、可撓性が低く、絶縁性を有する材料、例えば、ポリカーボネイトにより、第１階層部を形成するようにしてもよい。

【0062】

（４）第１階層部１０１の位置：前述の実施例１においては、第１階層部１０１の下面１０１ａが検知対象である細胞に接するとしたが、細胞側に位置するものであれば、例示のものに限定されない。例えば、細胞上に何らかのシート等の緩衝物を配置し、間接的に細胞を押圧するものであってもよい。

【0063】

（５）第２階層部１０３の貫通孔１０３ｃ：前述の実施例１においては、第２階層部１０３は、中央に１つの貫通孔１０３ｃを有していたが、図１３に示す第２階層部３０３のように、複数の貫通孔３０３ｃを形成するようにしてもよい。また、第２階層部３０３に形成する複数の貫通孔３０３ｃは、同一形状でなく、異なる形状であってもよい。

【0064】

なお、図１２には、第２階層部３０３及び第１階層部３０１を用いて形成した細胞外電位計測補助装置３００を示している。図１３において、Ａは平面図、Ｂは正面図、Ｃは右側面図、Ｄは図１２ＡのＸ１０－Ｘ１０断面図、Ｅは図１３ＡのＸ１１－Ｘ１１断面図を示す。

【0065】

また、図１１に示す第１階層部３０１のように側面３０１ｄから培地を細胞に提供できるものであれば、第２階層部に貫通孔を形成しなくともよい。

【0066】

（６）第２階層部１０３の形状：前述の実施例１においては、第２階層部１０３は、円環盤形状としたが、その他の形状、例えば、円盤形状、楕円板形状、多角形盤形状であってもよい。

【0067】

（７）計測対象の細胞：前述の実施例１においては、検知対象である細胞として心筋細胞を用いたが、細胞外電位の計測に適するものであれば、例示のものに限定されない。例えば、神経細胞であってもよい。

【0068】

また、計測対象である細胞は、平面状シートに培養されたシングル細胞であってもよい。さらに、細胞培養シートＣＳに培養した細胞でなくとも、一般的な細胞シートに培養した細胞でもよい。さらに、細胞培養シートＣＳに平面状に培養した細胞でなくとも、３次元状に培養した細胞であってもよい。さらに、培養した細胞でなくとも、生物、例えば人から採取した組織切片であってもよい。

【0069】

（８）細胞培養装置Ｃの使用：前述の実施例１においては、計測対象である細胞を、細胞培養装置Ｃを用いて培養するとしたが、計測対象である細胞を培養できるものであれば、例示のものに限定されない。例えば、細胞培養用のディッシュ等、所定の容器に、直接細胞を培養するようにしてもよい。

【0070】

（９）ＭＥＡプローブＰの使用：前述の実施例１においては、ＭＥＡプローブＰを用いて細胞外電位を計測したが、細胞外電位を計測できる方法であれば、例示のものに限定されない。

【0071】

（１０）細胞外電位：前述の実施例１においては、細胞外電位として、心筋細胞の１回の拍動によって得られる１シグナルの第１ピークにおいて得られる電位差Ｖ１を用いたが、計測できる細胞外電位であれば、例示のものに限定されない。

【産業上の利用可能性】

【0072】

本発明に係る細胞外電位計測補助装置は、例えば、培養した心筋細胞の細胞活動に基づく細胞外電位の計測に用いることができる。

【符号の説明】

【0073】

１００ 細胞外電位計測補助装置
１０１ 第１階層部
１０１ａ 下面
１０１ｂ 上面
１０１ｃ 貫通孔
１０３ 第２階層部
１０３ａ 下面
１０３ｂ 上面
１０３ｃ 貫通孔
Ｃ 細胞培養装置
Ｐ ＭＥＡプローブ
２００ 細胞外電位計測補助装置
２０１ 第１階層部
２０３ａ 下面
３０３ｂ 上面
４０３ｃ 貫通孔
３００ 細胞外電位計測補助装置
３０１ 第１階層部
３０１ａ 下面
３０１ｂ 上面
３０１ｃ 貫通孔
３０１ｄ 側面
３０３ 第２階層部
３０３ａ 下面
３０３ｂ 上面
３０３ｃ 貫通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】