JP2011191257A

JP2011191257A - インピーダンス測定システムおよびインピーダンス測定方法

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Publication number: JP2011191257A
Application number: JP2010059423A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kudo; 真工藤; Shunsuke Yanagisawa; 俊介柳沢; Masaaki Kobayashi; 雅明小林
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: JP5389706B2

Abstract

【課題】雑菌などによる培養体の汚染を回避しつつインピーダンス測定時間を短縮する。
【解決手段】下端が作用電極１６と接触する柱状電極５と各ウェル４に下端が進入する参照電極６および対電極７とが取り付けられた蓋体３、並びに蓋体３で上部開口部が閉塞されるウェル４が複数配設された容器本体２を備えた培養容器１と、出力端子３６ａ，３６ｂ間に交流電圧Ｖｍを出力し入力端子３６ｃ，３６ｄ間のインピーダンスを測定する測定装置３６と、インキュベータ３１内に配設された培養容器１の蓋体３における各柱状電極５、各参照電極６および各対電極７に対応するプローブ３３ｂが立設されたプローブヘッド３３と、プローブヘッド３３用の接離動機構３４と、任意のウェル４内に進入する対電極７および参照電極６を出力端子３６ａと入力端子３６ｃとに接続し、柱状電極５を出力端子３６ｂおよび入力端子３６ｄに接続する切替部３５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、細胞や組織などの培養体のインピーダンスを測定するインピーダンス測定システムおよびインピーダンス測定方法に関するものである。

この種のインピーダンス測定システムとして、下記特許文献に開示されたインピーダンス測定システム（培養容器とインピーダンス測定装置とで構成される測定システム）が知られている。このインピーダンス測定装置は、培養体が培養されている培養容器が収容されたインキュベータの外部に配設されると共に、プローブを介して参照電極に接続され、かつ他のプローブを介して他の引出電極（作用電極に接続される電極）に接続され、さらに他のプローブを介して他の引出電極（カウンター電極（対電極）に接続される電極）に接続されている。このインピーダンス測定装置で使用される培養容器は、円筒状ガラスリングで構成されたクローニングリングと、片面全体にＩＴＯ（インジウム−酸化スズ）が蒸着されたガラス板で構成されたＩＴＯ電極（以下、作用電極ともいう）とを備え、作用電極（ＩＴＯ蒸着面）の中央に、クローニングリングの一方の端部側をエポキシ系接着剤で接着して固定することによって構成されている。

また、このインピーダンス測定装置においては、この構成の培養容器に対してその上方に絶縁材料で形成された電極固定器が配設されて、参照電極は、下端が培養容器の上部開口部から培養容器内に進入した状態でこの電極固定器に固定され、作用電極に接続される引出電極は、培養容器の外部において下端が作用電極に連結された状態で電極固定器に固定され、対電極に接続される引出電極は、下端が培養容器の上部開口部から培養容器内に進入した状態で電極固定器に固定されている。

この構成のインピーダンス測定システムでは、一対の引出電極間（つまり、作用電極と対電極との間）に一対のプローブを介して任意の周波数の交流電圧（交流信号）を供給（印加）しつつ、参照電極と一方の引出電極との間（つまり、参照電極と作用電極との間）を流れる交流電流を一対のプローブを介して検出することにより、培養容器の底面（作用電極の表面）に接着した細胞のインピーダンスを３端子法によって測定する。

特開２００５−８０５２２号公報（第４−５頁、第１図）

ところが、この従来のインピーダンス測定システムには、以下の改善すべき課題が存在している。すなわち、このインピーダンス測定システムでは、培養容器の上端が開口しているため、インキュベータ内に雑菌やごみなどが侵入した場合に、培養容器内の細胞や組織などの培養体が汚染される虞があるという課題が存在している。また、インピーダンス測定を行う培養体を変更する場合には、測定が完了した培養容器から参照電極および対電極が連結された引出電極を引き抜いて、新たに測定する培養体が培養されている培養容器にこれらの電極を入れる作業が必要となるため、複数の培養体のインピーダンスを測定するのに要する時間が長くなるという課題が存在している。

本発明は、かかる課題を改善すべくなされたものであり、雑菌などによる培養体の汚染を回避しつつ、複数の培養体のインピーダンス測定に要する時間を短縮し得るインピーダンス測定システムおよびインピーダンス測定方法を提供することを主目的とする。

上記目的を達成すべく請求項１記載のインピーダンス測定システムは、複数のウェルの各周壁を構成する筒状体が上壁を貫通しかつ整列状態で当該上壁に配設された容器本体と、前記複数の筒状体の下端に取り付けられて前記各ウェルの底壁を構成する作用電極が形成された一枚の板体と、前記容器本体に着脱自在に装着されて前記複数の筒状体の上部開口部を閉塞する蓋体と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において前記ウェルの外部に位置して下端が前記作用電極と電気的に接触する１または２以上の柱状電極と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において下端が前記各ウェルのうちの対応するウェル内に進入する柱状の複数の参照電極と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において下端が前記各ウェルのうちの対応するウェル内に進入する柱状の対電極とを備えた培養容器と、一対の出力端子間に測定用交流電圧を出力すると共に、一対の入力端子間に入力される交流電流を検出して、当該測定用交流電圧と当該検出した交流電流とに基づいて当該一対の入力端子間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、インキュベータ内に配設されると共に当該インキュベータ内に規定された検査位置に配設された前記培養容器の前記蓋体に取り付けられた前記各柱状電極、前記各参照電極および前記各対電極に一対一で対応する複数のプローブが下面に立設されたプローブヘッドと、前記インキュベータ内に配設されて、前記プローブヘッドを前記培養容器の上方において支持すると共に当該培養容器に対して接離動させる接離動機構と、前記インキュベータ内に配設されて前記プローブヘッドの前記各プローブと配線を介して接続されると共に、当該各プローブのうちの測定対象とする培養体が収容されている１つの前記ウェル内に進入する前記対電極と接触するプローブに接続されている前記配線を前記インピーダンス測定装置の前記一対の出力端子のうちの一方の出力端子に接続し、当該１つのウェル内に進入する前記参照電極と接触するプローブに接続されている前記配線を前記インピーダンス測定装置の前記一対の入力端子のうちの一方の入力端子に接続し、かつ前記柱状電極のうちの当該１つのウェルに対して予め規定された柱状電極と接触するプローブに接続されている前記配線を当該一対の出力端子のうちの他方の出力端子および当該一対の入力端子のうちの他方の入力端子に接続する切替部とを備えている。

また、請求項２記載のインピーダンス測定方法は、複数のウェルの各周壁を構成する筒状体が上壁を貫通しかつ整列状態で当該上壁に配設された容器本体と、上面に作用電極が形成されると共に前記複数の筒状体の下端に取り付けられて前記各ウェルの底壁を構成する一枚の板体と、前記容器本体に着脱自在に装着されて前記複数の筒状体の上部開口部を閉塞する蓋体と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において前記ウェルの外部に位置して下端が前記作用電極と電気的に接触する１または２以上の柱状電極と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において下端が前記各ウェルのうちの対応するウェル内に進入する柱状の複数の参照電極と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において下端が前記各ウェルのうちの対応するウェル内に進入する柱状の対電極とを備えた培養容器をインキュベータ内に規定された検査位置に配置し、前記蓋体に取り付けられた前記柱状電極、前記参照電極および前記対電極に、プローブヘッドの下面に立設されたプローブを接触させると共に、当該プローブヘッドとインピーダンス測定装置とを切替部を介して接続し、前記切替部に対する制御を実行して前記複数のウェルのうちの測定対象とする培養体が収容されている１つの前記ウェル内に進入する前記対電極を前記インピーダンス測定装置の測定用交流電圧を出力する一対の出力端子のうちの一方の出力端子に接続し、かつ当該１つのウェル内に進入する前記参照電極と接触するプローブを前記インピーダンス測定装置の前記一対の入力端子のうちの一方の入力端子に接続し、かつ前記柱状電極のうちの当該１つのウェルに対して予め規定された柱状電極を当該一対の出力端子のうちの他方の出力端子および当該一対の入力端子のうちの他方の入力端子に接続すると共に、前記インピーダンス測定装置で前記一対の入力端子の一方の入力端子に接続されている前記参照電極と前記他方の入力端子に接続されている前記柱状電極が接触する前記作用電極との間に存在している前記培養体のインピーダンスを測定する処理を、前記切替部に対する制御を実行して前記一方の出力端子および前記一方の入力端子にそれぞれ接続される前記対電極および前記参照電極を切り替えつつ、すべての前記ウェルに収容されている前記培養体に対して実行する。

請求項１記載のインピーダンス測定システムおよび請求項２記載のインピーダンス測定方法によれば、ウェルが複数形成された容器本体に対して、各ウェルの底壁として機能する１つの作用電極と電気的に接触する柱状電極、並びに下端がそれぞれウェル内に進入する参照電極および対電極が各ウェルに対応して取り付けられた蓋体を装着して、各ウェルを閉塞する構成としたことにより、蓋体で各ウェルを閉塞しつつ、蓋体に取り付けられた柱状電極、参照電極および対電極を使用して各ウェル内で培養されている培養体のインピーダンスを測定することができる。したがって、このインピーダンス測定システムによれば、培養容器の外部からの雑菌やごみなどの培養容器内（具体的には各ウェル内）への侵入を蓋体の装着によって大幅に低減して、雑菌等による汚染を十分に回避しつつ、各ウェル内の培養体のインピーダンスを測定することができる。また、このインピーダンス測定システムによれば、１つの培養容器に形成された複数のウェル内の培養体についてのインピーダンスを連続して測定することができるため、１つの培養体についてのインピーダンスの測定の都度、培養容器を交換する従来の構成と比較して、複数の培養体のインピーダンス測定に要する時間を大幅に短縮することができる。

インピーダンス測定システムＭＳの構成を説明するための構成図である。培養容器１の構成を説明するための分解斜視図である。蓋体３を装着した状態（柱状電極５と作用電極１６とが非接触状態）での培養容器１の構成を説明するための図２におけるＷ−Ｗ線断面図である。蓋体を装着した状態（柱状電極５と作用電極１６とが接触状態）での培養容器１の構成を説明するための図２におけるＷ−Ｗ線断面図である。

以下、添付図面を参照して、インピーダンス測定システムおよびインピーダンス測定方法の実施の形態について説明する。

最初に、インピーダンス測定システムＭＳおよびインピーダンス測定方法で使用される培養容器１の構成について、図１〜図３を参照して説明する。

培養容器１は、図１，２，３，４に示すように、容器本体２、蓋体３、ウェル４、柱状電極５、参照電極６、対電極７および付勢部材８（図３参照）を備えている。

容器本体２は、図２，３に示すように、ウェル４を構成する筒状体１３が複数形成された１つの容器本体２と、一点鎖線で示される後述の各領域Ｄ内に参照電極６および対電極７の組がそれぞれ配設されると共に、領域Ｄ外に１または２以上（本例では一例として２つ）の柱状電極５が配設された１つの蓋体３とを備えて構成されている。

具体的には、容器本体２は、絶縁性を有する合成樹脂材料を用いて、一例として筒状（本例では四角筒状）に形成された側壁１１と、側壁１１の上部にこの側壁１１の上部開口部を覆うようにして配設された上壁１２を備えて構成されている。この上壁１２には、複数のウェル４の各周壁を構成する筒状体１３が上壁１２を貫通し、かつ整列状態で配設されている。この各筒状体１３の上端は、側壁１１の上端と面一となるように規定されている。また、上壁１２には、蓋体３の後述する円筒状突起２６が挿通される挿通孔１４が円筒状突起２６と同数形成されている。また、平面視した状態において、すべての筒状体１３およびすべての挿通孔１４を含む大きさ（本例では側壁１１の平面形状よりも若干小さい四角形）に形成された１枚の板体１５が、容器本体２の内部における二点鎖線で示される位置に、すべての筒状体１３の下端に上面が密着した状態で取り付けられて配設されている。本例では、一例として板体１５は、ガラス板で構成されている。また、板体１５の上面全体には、ＩＴＯ（インジウム−酸化スズ）が蒸着されて作用電極１６が形成されている。この構成により、容器本体２には、筒状体１３を周壁とし、かつ板体１５を共通の底壁とするウェル４が、筒状体１３と同数（本例では４つ）形成されている。

蓋体３は、絶縁性を有する合成樹脂材料を用いて、一例として、平面視四角形に形成された上壁２１、およびその周囲に立設された側壁２２を備えて薄皿状に形成されて、容器本体２の上部に着脱自在に装着される。また、蓋体３の上壁２１には、容器本体２に形成された各筒状体１３の上部開口部（つまり、ウェル４の上部開口部）の位置に対応する領域Ｄ内に参照電極６および対電極７の組がそれぞれ配設されている。また、蓋体３の上壁２１には、一例として、２つのウェル４毎（ウェル４の一列毎）に１つの柱状電極５が予め規定されて領域Ｄの外側の所定に配設されている。つまり、本例では培養容器１にウェル４が４つ形成されているため、２つの柱状電極５が上壁２１に配設されている。この場合、１つの柱状電極５に対応する２つのウェル４内に挿入される参照電極６および対電極７については、対応するこの柱状電極５が最も近い柱状電極となるように、柱状電極５の位置が規定されている。

具体的には、図３に示すように、蓋体３には、複数の柱状電極５用の挿通孔２３、複数の参照電極６用の挿通孔２４および複数の対電極７用の挿通孔２５が形成されている。また、上壁２１の下面における挿通孔２３の周囲には、内部空間が挿通孔２３と連通する筒状突起（本例では一例として円筒状突起であるため、以下「円筒状突起」ともいう）２６が上壁２１の下面に対して直角に下方に向けて起立した状態で形成されている。

円筒状突起２６の内部には、図３に示すように、柱状電極５が貫通した状態で装着されると共に、付勢部材８としてのコイルスプリング（以下、「スプリング８」ともいう）が柱状電極５に外嵌された状態で収容されている。本例では、円筒状突起２６におけるスプリング８が収容される上側領域（挿通孔２３に直接連通する領域）Ｂ１の内径は、挿通孔２３の内径と同一径で、かつスプリング８の外径よりも大径であって、後述する柱状電極５における中径円柱部５ｂが摺動自在に挿入可能となるように、中径円柱部５ｂの外径よりも若干大径に形成されている。また、円筒状突起２６の下側領域Ｂ２の内径は、柱状電極５をその軸線方向（上下方向）に沿ってガタの少ない状態で進退動自在にガイドし得るように、つまり、小径円柱部５ａが下側領域Ｂ２内で摺動しつつ移動するように、小径円柱部５ａの直径よりも若干大径に形成されている。

柱状電極５は、下端が尖塔状に形成された長尺な小径円柱部５ａ、小径円柱部５ａの上端に形成された中径円柱部５ｂ、中径円柱部５ｂの上端に形成された大径円柱部５ｃおよび小径円柱部５ａの外周面に突出して配設されたストッパピン５ｄを備え、小径円柱部５ａ、中径円柱部５ｂおよび大径円柱部５ｃの各軸線が一致して構成されている。この場合、小径円柱部５ａは、その外径が円筒状突起２６における下側領域Ｂ２の内径よりも若干小径に形成されている。中径円柱部５ｂは、その外径が小径円柱部５ａよりも大径であって、かつ円筒状突起２６における上側領域Ｂ１の内径よりも若干小径に形成されている。また、中径円柱部５ｂは、その長さが後述する距離Ｌよりも長く規定されている。大径円柱部５ｃは、その外径が中径円柱部５ｂの外径および挿通孔２３の内径よりも大径な偏平形状に形成されている。

この柱状電極５は、一例として、以下の手順で蓋体３に取り付けられている。まず、小径円柱部５ａの外周面からストッパピン５ｄを外し、この状態において、この小径円柱部５ａにその先端側からスプリング８を外嵌させる。次いで、柱状電極５を挿通孔２３内に小径円柱部５ａの先端側から進入させて、挿通孔２３内に押し込む（挿入する）ことにより、小径円柱部５ａの先端側を円筒状突起２６から下方に突出させる。この際に、小径円柱部５ａに外嵌されたスプリング８は、円筒状突起２６の上側領域Ｂ１の内部に挿入され、スプリング８の下端側が円筒状突起２６の内周面における上側領域Ｂ１と下側領域Ｂ２との境界部分に形成された段差に当接する。このため、柱状電極５をさらに挿通孔２３内に挿入したときには、スプリング８が押し縮められる結果、柱状電極５にはスプリング８から上方に向かう付勢力が作用するが、この付勢力に抗して、柱状電極５の中径円柱部５ｂの下端側が挿通孔２３に若干進入して、大径円柱部５ｃが蓋体３の上壁２１と当接する位置まで柱状電極５を押し込む。最後に、この状態において、円筒状突起２６の下端から突出している小径円柱部５ａの外周面にストッパピン５ｄを取り付ける（例えば、小径円柱部５ａの外周面に取付穴を形成しておき、この穴に挿着する）。

この状態において、柱状電極５に対する押し込みを解除したときには、柱状電極５は、スプリング８からの付勢力によって上方に移動し、ストッパピン５ｄが円筒状突起２６の下端に当接したときに、スプリング８からの付勢力が加わった状態で移動を停止する。この停止状態においては、図３に示すように、柱状電極５は、その中径円柱部５ｂの下端側が挿通孔２３に若干進入し、かつ大径円柱部５ｃが蓋体３の上壁２１から距離Ｌだけ離間した位置にある。したがって、柱状電極５は、挿通孔２３および円筒状突起２６に挿通されることにより、蓋体３を貫通すると共に蓋体３に対して直角となる状態で、距離Ｌのストローク（ストッパピン５ｄが円筒状突起２６の下端と当接する位置を上限とし、大径円柱部５ｃが蓋体３に当接する位置を下限とするストローク）で進退動可能に、かつ大径円柱部５ｃ（上端）が蓋体３の上面において露出した状態で蓋体３に取り付けられる。なお、ストッパピン５ｄが円筒状突起２６の下端に当接している状態における小径円柱部５ａの円筒状突起２６の下端からの突出長は、図３に示すように、蓋体３を容器本体２に装着した状態において、小径円柱部５ａの先端（下端）が作用電極１６と接触せず、かつ柱状電極５のストロークの範囲（距離Ｌの範囲）内で作用電極１６から離間する（言い換えれば、図４に示すように、プローブ３３ｂで柱状電極５を押し込んだときに小径円柱部５ａの先端が作用電極１６と接触する）長さに規定されている。

参照電極６は、長尺な小径円柱部６ａ、小径円柱部６ａの上端に形成された大径円柱部６ｂを備え、小径円柱部６ａおよび大径円柱部６ｂの各軸線が一致する柱状電極として構成されている。この場合、小径円柱部６ａは、その外径が挿通孔２４の内径よりも若干大径に形成されている。大径円柱部６ｂは、その外径が小径円柱部６ａの外径よりも大径な偏平形状に形成されている。この参照電極６は、小径円柱部６ａの先端側から、大径円柱部６ｂが蓋体３の上壁２１と当接するまで挿通孔２４内に圧入されることにより、蓋体３を貫通すると共に蓋体３に対して直角で、かつ固定された状態で、また大径円柱部６ｂ（上端）が蓋体３の上面において露出した状態で蓋体３に取り付けられる。

対電極７は、長尺な小径円柱部７ａ、小径円柱部７ａの上端に形成された大径円柱部７ｂを備え、小径円柱部７ａおよび大径円柱部７ｂの各軸線が一致する柱状電極として構成されている。この場合、小径円柱部７ａは、その外径が挿通孔２５の内径よりも若干大径に形成されている。大径円柱部７ｂは、その外径が小径円柱部７ａの外径よりも大径な偏平形状に形成されている。この対電極７は、小径円柱部７ａの先端側から、大径円柱部７ｂが蓋体３の上壁２１と当接するまで挿通孔２５内に圧入されることにより、蓋体３を貫通すると共に蓋体３に対して直角で、かつ固定された状態で、また大径円柱部７ｂ（上端）が蓋体３の上面において露出した状態で蓋体３に取り付けられる。また、参照電極６および対電極７の蓋体３における上壁２１の下面からの各突出長は、図２に示すように、蓋体３を容器本体２に装着した状態において、小径円柱部６ａ，７ａの先端（下端）がウェル４の筒状体１３内に進入し、かつ作用電極１６と接触しない長さに規定されている。なお、参照電極６および対電極７の各挿通孔２４，２５への取付方法は圧入に代えて、接着して取り付ける構成を採用することもできる。

次に、培養容器１を使用したインピーダンス測定システムＭＳの構成について、図１を参照して説明する。

インピーダンス測定システムＭＳ（以下、「測定システムＭＳ」ともいう）は、培養容器１、インキュベータ３１、固定治具３２、プローブヘッド３３、接離動機構３４、切替部（スキャナ）３５、インピーダンス測定装置３６（以下、「測定装置３６」ともいう）、およびコンピュータ３７を備え、インキュベータ３１内に固定治具３２、プローブヘッド３３、接離動機構３４および切替部３５が配設されて構成されている。固定治具３２は、インキュベータ３１内の予め規定された検査位置に培養容器１を水平な状態で固定する。

プローブヘッド３３は、基台３３ａと、基台３３ａの一方の面（図３中の下面）に立設された複数のプローブ３３ｂとを備えている。基台３３ａは、下面が検査位置に配設された培養容器１と対向するように、検査位置の上方に接離動機構３４によって支持された状態で配設されている。複数のプローブ３３ｂは、検査位置に配設された培養容器１の蓋体３に取り付けられた各柱状電極５、各参照電極６および各対電極７に一対一で対応して立設されている。また、各プローブ３３ｂは、基台３３ａに設けられた不図示のスプリング機構によって基台３３ａに対して進退動（突出入）自在に取り付けられている。また、このスプリング機構の各プローブ３３ｂに対する付勢力は、蓋体３に配設されたスプリング８の付勢力よりも強い力に規定されている。

また、各プローブ３３ｂは、配線４１，４２，４３，４４を介して切替部３５と接続されている。本例では、蓋体３の参照電極６と接触する各プローブ３３ｂについては、配線４１を介して切替部３５と一対一で接続されている。また、蓋体３の対電極７と接触する各プローブ３３ｂについても、配線４２を介して切替部３５と一対一で接続されている。また、蓋体３の柱状電極５と接触する各プローブ３３ｂについては、測定装置３６の後述する一対の出力端子のうちの他方の出力端子および一対の入力端子のうちの他方の入力端子と同時に一対一で接続されるため、配線４３を介して切替部３５と一対一で接続されると共に、配線４４を介して切替部３５と一対一で接続されている。

接離動機構３４は、プローブヘッド３３（具体的にはプローブヘッド３３の基台３３ａ）を支持して、検査位置に配設された培養容器１の上方にプローブヘッド３３を配設する。また、接離動機構３４は、配線を介してコンピュータ３７と接続されると共にコンピュータ３７によって制御されて、プローブヘッド３３を培養容器１に対して接離動させる。

切替部３５は、複数の切替スイッチ（不図示）を用いて構成されて、上記したように配線４１，４２，４３，４４を介してプローブヘッド３３の各プローブ３３ｂと接続されている。また、切替部３５は、インキュベータ３１の外部に配設された測定装置３６の一対の出力端子３６ａ，３６ｂと配線４５，４６を介して接続されると共に、測定装置３６の一対の入力端子３６ｃ，３６ｄと配線４７，４８を介して接続されている。また、切替部３５は、コンピュータ３７によって切替スイッチが制御されて、培養容器１に形成されている複数（本例では４つ）のウェル４のうちの任意の１つのウェル４に進入する対電極７と接触するプローブ３３ｂに接続された配線４２を一対の出力端子３６ａ，３６ｂのうちの一方の出力端子３６ａに接続された配線４５と接続すると共に、この１つのウェル４に進入する参照電極６と接触するプローブ３３ｂに接続された配線４１を一対の入力端子３６ｃ，３６ｄのうちの一方の入力端子３６ｃに接続された配線４７と接続する。

また、切替部３５は、この際に、２つの柱状電極５のうちのこの任意の１つのウェル４に対応する１つの柱状電極５に接触するプローブ３３ｂに接続された配線４３，４４のうちの配線４３を他の出力端子３６ｂに接続された配線４６と接続すると共に、配線４４を他の入力端子３６ｄに接続された配線４８と接続する。この構成により、測定装置３６から出力される測定用交流電圧Ｖｍ（以下、「交流電圧Ｖｍ」ともいう）の供給用として使用されると共に測定装置３６において測定される交流電流Ｉｍの検出用としても使用される柱状電極５までの、交流電圧Ｖｍについての配線（他方の出力端子３６ｂから配線４６、切替部３５内の切替スイッチおよび配線４３を介して柱状電極５に至るまでの配線）と、交流電流Ｉｍについての配線（他方の入力端子３６ｄから配線４８、切替部３５内の切替スイッチおよび配線４４を介して柱状電極５に至るまでの配線）とをこの柱状電極５の直前まで分離することができる結果、柱状電極５、参照電極６および対電極７の３つの電極を使用しつつ、４端子法に近い形態でこの１つのウェル４に収容される培養体のインピーダンスＺを測定することが可能となっている。

測定装置３６は、いわゆるＬＣＲメータなどの測定器で構成されている。また、測定装置３６は、コンピュータ３７によって制御されて、上記したように一対の出力端子３６ａ，３６ｂ間に交流電圧Ｖｍを出力すると共に、一対の入力端子３６ｃ，３６ｄ間に入力される交流電流Ｉｍを検出して、出力している交流電圧Ｖｍと検出した交流電流Ｉｍとに基づいて一対の入力端子３６ｃ，３６ｄ間のインピーダンスＺを測定して、コンピュータ３７に出力する。なお、測定装置３６によって算出されるインピーダンスＺは、各プローブ３３ｂが培養容器１の柱状電極５、参照電極６および対電極７にそれぞれ接触している状態においては、この参照電極６および対電極７が進入しているウェル４内において培養されている培養体のインピーダンスとなる。

コンピュータ３７は、接離動機構３４、切替部３５および測定装置３６に対する制御を実行する。また、コンピュータ３７は、測定装置３６から出力されるウェル４に収容されている培養体についてのインピーダンスＺを取得すると共に、コンピュータ３７に設けられている記憶装置（不図示）に記憶すると共に、コンピュータ３７に設けられているディスプレイ装置（不図示）に各ウェル４に対応させて表示する。

続いて、測定システムＭＳによる培養体のインピーダンスＺについての測定動作と併せて、インピーダンス測定方法について説明する。

まず、インピーダンスＺの測定に先立ち、培養容器１のウェル４内において培養体を培養する。具体的には、容器本体２から蓋体３を外し、各ウェル４内に培地１０１を入れる。次いで、培地１０１に培養体（細胞や組織）を播種し、続いて、図３に示すように、容器本体２に蓋体３を装着する。この状態においてこの培養容器１では、各ウェル４の上端（つまり、筒状体１３の上端）が蓋体３の下面に密着することにより、各ウェル４の上部開口部（つまり、筒状体１３の上部開口部）が蓋体３によって直接閉塞されている。また、参照電極６および対電極７の小径円柱部６ａ，７ａが対応するウェル４内に進入して、その下端側が培地１０１に浸っている。この場合、各ウェル４を閉塞する蓋体３における領域Ｄの部位には、参照電極６および対電極７を取り付けるための挿通孔２４および挿通孔２５が形成されているものの、挿通孔２４および挿通孔２５については参照電極６および対電極７が圧入されることで閉塞されている。したがって、この培養容器１では、容器本体２に蓋体３が装着された状態において、培養容器１の外部からの雑菌やごみなどの各ウェル４内への侵入が大幅に低減されているため、ウェル４内の培養体が雑菌等によって汚染される事態が十分に回避されている。次いで、培養容器１をインキュベータ３１内に配設された固定治具３２に固定する。これにより、培養容器１の検査位置への配置（設置）が完了する。

次いで、測定システムＭＳを作動させる。これにより、コンピュータ３７がインピーダンスの測定処理を開始する。この測定処理では、コンピュータ３７は、まず、接離動機構３４に対する制御を実行して、プローブヘッド３３を検査位置に配置されている培養容器１に接近させる（具体的には、プローブヘッド３３を下動させる）ことにより、図４に示すように、プローブヘッド３３の各プローブ３３ｂを培養容器１の対応する各電極（柱状電極５、参照電極６および対電極７）に接触させる。この状態において、蓋体３に固定状態で取り付けられている参照電極６および対電極７と接触するプローブ３３ｂについては、参照電極６および対電極７との当接により、スプリング機構を介して基台３３ａ内に若干押し込まれた状態、つまりスプリング機構から下方に向かう付勢力を受けている状態となっている。このため、参照電極６および対電極７と、各プローブ３３ｂとは、確実に接触した状態に維持される。また、蓋体３に進退動可能な状態で取り付けられている柱状電極５については、プローブヘッド３３内のスプリング機構の付勢力が蓋体３内のスプリング８の付勢力よりも強いため、プローブ３３ｂとの当接によって、小径円柱部５ａの先端がウェル４を構成する作用電極１６と当接するまで培養容器１内に進入させられる。このため、柱状電極５についてもスプリング８の付勢力に抗してスプリング機構から下方に向かう付勢力を受けている状態となっていることから、柱状電極５およびプローブ３３ｂについても、確実に接触した状態に維持される。

続いて、コンピュータ３７は、４つのウェル４のうちから１つのウェル４を選択すると共に、切替部３５に対する制御を実行して、この１つのウェル４に対応する（進入する）参照電極６および対電極７にプローブ３３ｂ，３３ｂを介して接続されている配線４１，４２を、測定装置３６の一方の入力端子３６ｃおよび一方の出力端子３６ａに接続されている配線４７，４５に接続する。また、この１つのウェル４に対応する１つの柱状電極５（このウェル４内に進入する参照電極６および対電極７から最も近い柱状電極５）にプローブ３３ｂを介して接続されている配線４３，４４を、測定装置３６の他方の入力端子３６ｄおよび他方の出力端子３６ｂに接続されている配線４８，４６に接続する。

これにより、測定装置３６の一方の出力端子３６ａが、配線４５、切替部３５、配線４２およびプローブ３３ｂを介して選択された１つのウェル４に進入している対電極７に接続されると共に、他方の出力端子３６ｂが、配線４６、切替部３５、配線４４およびプローブ３３ｂを介してこの１つのウェル４に対応する１つの柱状電極５に接続される。また、測定装置３６の一方の入力端子３６ｃが、配線４７、切替部３５、配線４１およびプローブ３３ｂを介して選択された１つのウェル４に進入している参照電極６に接続されると共に、他方の入力端子３６ｄが、配線４８、切替部３５、配線４３およびプローブ３３ｂを介してこの１つのウェル４に対応する１つの柱状電極５に接続される。

次いで、コンピュータ３７は、測定装置３６を作動させる。これにより、測定装置３６は、一対の出力端子３６ａ，３６ｂ間への交流電圧Ｖｍの出力を開始すると共に、一対の入力端子３６ｃ，３６ｄ間に流れる交流電流Ｉｍの測定を開始して、一対の入力端子４７，４８間のインピーダンス、すなわち選択された１つのウェル４に収容されている培養体のインピーダンスＺを測定し、測定したインピーダンスＺをコンピュータ３７に出力する。コンピュータ３７は、測定装置３６から出力されるインピーダンスＺを取得すると共に、選択したウェル４に対応させて記憶装置に記憶する。これにより、選択した１つのウェル４に収容されている培養体のインピーダンスＺの測定処理が完了する。

コンピュータ３７は、選択するウェル４を変更しながら、上記した切替部３５に対する制御と、測定装置３６に対する制御を実行して、すべてのウェル４に収容されている培養体について、インピーダンスＺの測定処理を実施する。また、コンピュータ３７は、すべてのウェル４に収容されている培養体のインピーダンスＺの測定が完了したときには、記憶装置から測定結果を読み出して、表示装置に測定結果を表示させる。最後に、コンピュータ３７は、接離動機構３４に対する制御を実行して、プローブヘッド３３を上方に移動させることにより、培養容器１から離反させる。これにより、固定治具３２に配置された１つの培養容器１に対する測定が完了する。

このように、この測定システムＭＳおよびインピーダンス測定方法によれば、ウェル４が複数形成された容器本体２に対して、各ウェル４の底壁として機能する１つの板体１５の上面に形成された作用電極１６と電気的に接触する柱状電極５、並びに下端がそれぞれウェル４内に進入する参照電極６および対電極７が各ウェル４に対応して取り付けられた蓋体３を装着して、各ウェル４を閉塞する構成としたことにより、蓋体３で各ウェル４を閉塞しつつ、蓋体３に取り付けられた柱状電極５、参照電極６および対電極７を使用して各ウェル４内で培養されている培養体のインピーダンスＺを測定することができる。したがって、この測定システムＭＳによれば、培養容器１の外部からの雑菌やごみなどの培養容器１内（具体的には各ウェル４内）への侵入を蓋体３の装着によって大幅に低減して、雑菌等による汚染を十分に回避しつつ、各ウェル４内の培養体のインピーダンスＺを測定することができる。

また、この測定システムＭＳおよびインピーダンス測定方法によれば、１つの培養容器１に形成された複数のウェル４内の培養体についてのインピーダンスＺを連続して測定することができるため、１つの培養体についてのインピーダンスＺの測定の都度、培養容器を交換する従来の構成と比較して、複数の培養体のインピーダンス測定に要する時間を大幅に短縮することができる。

なお、上記の構成については、適宜変更が可能である。例えば、柱状電極５については、容器本体２に蓋体３が装着された状態において、容器本体２内に押し込まれて初めて、下端が作用電極１６と接触するように、蓋体３に進退動可能に取り付けられると共に、スプリング８によって上端側に向けて付勢される構成を採用しているが、スプリング８を省くことにより、容器本体２に蓋体３が装着された状態において、柱状電極５が自重でストロークの範囲内で下方に移動して、その下端が作用電極１６と接触する構成を採用することもできる。この構成においても、柱状電極５がプローブ３３ｂによってさらに下方に押し込まれることにより、作用電極１６と確実に接触することができる。

また、図示はしないが、柱状電極については、少なくとも下端側を板バネ状に形成して、蓋体に形成した挿通孔２３に圧入して固定する構成を採用することもできる。この構成での柱状電極は、蓋体に対して進退動可能とはなっていないが、容器本体に蓋体が装着されて、下端が作用電極１６と当接した際に、板バネ状の下端側が弾性変形することで、下端と作用電極１６との接触が確実に維持される。

１培養容器
２容器本体
３蓋体
４ウェル
５柱状電極
６参照電極
７対電極
１２上壁
１３筒状体
１５板体
１６作用電極
３１インキュベータ
３３プローブヘッド
３３ｂプローブ
３４接離動機構
３５切替部
３６測定装置（インピーダンス測定装置）
３６ａ，３６ｂ一対の出力端子
３７ａ，３７ｂ一対の入力端子

Claims

複数のウェルの各周壁を構成する筒状体が上壁を貫通しかつ整列状態で当該上壁に配設された容器本体と、上面に作用電極が形成されると共に前記複数の筒状体の下端に取り付けられて前記各ウェルの底壁を構成する一枚の板体と、前記容器本体に着脱自在に装着されて前記複数の筒状体の上部開口部を閉塞する蓋体と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において前記ウェルの外部に位置して下端が前記作用電極と電気的に接触する１または２以上の柱状電極と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において下端が前記各ウェルのうちの対応するウェル内に進入する柱状の複数の参照電極と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において下端が前記各ウェルのうちの対応するウェル内に進入する柱状の対電極とを備えた培養容器と、
一対の出力端子間に測定用交流電圧を出力すると共に、一対の入力端子間に入力される交流電流を検出して、当該測定用交流電圧と当該検出した交流電流とに基づいて当該一対の入力端子間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定装置と、
インキュベータ内に配設されると共に当該インキュベータ内に規定された検査位置に配設された前記培養容器の前記蓋体に取り付けられた前記各柱状電極、前記各参照電極および前記各対電極に一対一で対応する複数のプローブが下面に立設されたプローブヘッドと、
前記インキュベータ内に配設されて、前記プローブヘッドを前記培養容器の上方において支持すると共に当該培養容器に対して接離動させる接離動機構と、
前記インキュベータ内に配設されて前記プローブヘッドの前記各プローブと配線を介して接続されると共に、当該各プローブのうちの測定対象とする培養体が収容されている１つの前記ウェル内に進入する前記対電極と接触するプローブに接続されている前記配線を前記インピーダンス測定装置の前記一対の出力端子のうちの一方の出力端子に接続し、当該１つのウェル内に進入する前記参照電極と接触するプローブに接続されている前記配線を前記インピーダンス測定装置の前記一対の入力端子のうちの一方の入力端子に接続し、かつ前記柱状電極のうちの当該１つのウェルに対して予め規定された柱状電極と接触するプローブに接続されている前記配線を当該一対の出力端子のうちの他方の出力端子および当該一対の入力端子のうちの他方の入力端子に接続する切替部とを備えているインピーダンス測定システム。
複数のウェルの各周壁を構成する筒状体が上壁を貫通しかつ整列状態で当該上壁に配設された容器本体と、上面に作用電極が形成されると共に前記複数の筒状体の下端に取り付けられて前記各ウェルの底壁を構成する一枚の板体と、前記容器本体に着脱自在に装着されて前記複数の筒状体の上部開口部を閉塞する蓋体と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において前記ウェルの外部に位置して下端が前記作用電極と電気的に接触する１または２以上の柱状電極と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において下端が前記各ウェルのうちの対応するウェル内に進入する柱状の複数の参照電極と、前記蓋体を貫通し、かつ上端が前記蓋体の上面に露出した状態で当該蓋体に取り付けられると共に、当該蓋体が前記容器本体に装着された状態において下端が前記各ウェルのうちの対応するウェル内に進入する柱状の対電極とを備えた培養容器をインキュベータ内に規定された検査位置に配置し、
前記蓋体に取り付けられた前記柱状電極、前記参照電極および前記対電極に、プローブヘッドの下面に立設されたプローブを接触させると共に、当該プローブヘッドとインピーダンス測定装置とを切替部を介して接続し、
前記切替部に対する制御を実行して前記複数のウェルのうちの測定対象とする培養体が収容されている１つの前記ウェル内に進入する前記対電極を前記インピーダンス測定装置の測定用交流電圧を出力する一対の出力端子のうちの一方の出力端子に接続し、かつ当該１つのウェル内に進入する前記参照電極と接触するプローブを前記インピーダンス測定装置の前記一対の入力端子のうちの一方の入力端子に接続し、かつ前記柱状電極のうちの当該１つのウェルに対して予め規定された柱状電極を当該一対の出力端子のうちの他方の出力端子および当該一対の入力端子のうちの他方の入力端子に接続すると共に、前記インピーダンス測定装置で前記一対の入力端子の一方の入力端子に接続されている前記参照電極と前記他方の入力端子に接続されている前記柱状電極が接触する前記作用電極との間に存在している前記培養体のインピーダンスを測定する処理を、前記切替部に対する制御を実行して前記一方の出力端子および前記一方の入力端子にそれぞれ接続される前記対電極および前記参照電極を切り替えつつ、すべての前記ウェルに収容されている前記培養体に対して実行するインピーダンス測定方法。