JP2023099245A - 細胞信号測定電極プレート、及びこれを備える情報処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定したい観察試料の測定箇所にマイクロ電極を設置することを簡素な構成で可能とする。【解決手段】細胞信号測定電極プレート（１）の選択回路（５）が、ゲート端子が第１選択線（６）に接続され、ソース端子が第２選択線（７）に接続される第１トランジスタ（Ｔ１）と、ゲート端子が第１トランジスタ（Ｔ１）のドレイン端子に接続され、ソース端子が電極（３）に接続され、ドレイン端子が共通配線（４）に接続される第２トランジスタ（Ｔ２）と、一方の容量電極が第１トランジスタ（Ｔ１）のドレイン端子に接続され、他方の容量電極が容量素子電位固定配線（２４）に接続される第１キャパシタ（Ｃ１）とを含む。【選択図】図３

Description

本発明は、細胞から発せられる細胞信号を読み出すための細胞信号測定電極プレート、及びこれを備える情報処理装置に関する。

特許文献１には、観察試料の細胞または組織の電気生理学的活動を測定するための細胞電位測定電極が開示されている。この細胞電位測定電極は、透明ガラス基板上に複数のマイクロ電極を有する。この細胞電位測定電極には、６４個のマイクロ電極が８行×８列の行列形式で形成されている。この６４個のマイクロ電極のぞれぞれは、透明ガラス基板の４辺に置かれた６４個の外部接続端子に、配線のための導電性パターンを介して１対１で接続される。これにより、細胞電位測定電極は観察試料の電位を６４個のマイクロ電極の位置で同時に測定することができる。

特許文献２には、生体細胞を含む培養液内の電位を電気化学的に計測するため、半導体基板上にマイクロ電極をアレイ状に配置した細胞電位測定装置が開示されている。この細胞電位測定装置は、高速動作（ＭＨｚ以上）が可能なＣＭＯＳ集積回路技術を用いて、多数のマイクロ電極、増幅器、Ａ／Ｄ変換器などを１つのチップにまとめ、多数のマイクロ電極の全てから高速に観察試料の電位を読み出す。

特表２００２－５２３７２６号公報（平成１４年７月３０日公表） 国際公開２０１７／２２１７１４（２０１７年１２月２８日国際公開）

しかしながら、上述の特許文献１においては、マイクロ電極が外部接続端子と１対１で接続されるので、観察試料の測定箇所が、細胞電位測定電極に分散して配置された８行×８列の６４個のマイクロ電極の位置に制限され、電極ピッチも大きい。このため、測定者は観察試料の測定したい位置にマイクロ電極を合わせることが困難であり、もっと多数のマイクロ電極を配置して測定したいというニーズが存在する。

特許文献２においては、高速動作が可能なＣＭＯＳ集積回路技術を用いて、多数の全電極を走査して観察試料の電位を読み出しているが、観察試料の細胞電位信号を測定するためには必ずしも全電極を走査して読み出す必要は無く、少数の箇所でいいから、観察試料の所望の箇所の電位を読み出したいというニーズが存在する。

また、観察試料と電極との位置関係を正確に把握するために透明基板を用いたいというニーズが存在する。

本発明は、測定したい観察試料の測定箇所あるいは測定箇所近傍に電極を設置することをガラスなどの透明基板で簡素な構成で可能とする細胞信号測定電極プレートこれを備える情報処理装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る細胞信号測定電極プレートは、基板と、前記基板上に設けられた列方向に延びる複数の第１選択線と、前記基板上に設けられた行方向に延びる複数の第２選択線と、細胞から発せられる細胞信号を読み出すために前記基板上に設けられて前記複数の第１選択線と前記複数の第２選択線とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路及び電極と、前記細胞信号を読み出すために前記第２選択線と前記第１選択線との何れかと並行に配置され、前記行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のそれぞれに前記選択回路を介して接続される複数の共通配線とを備え、各選択回路は、１個以上の単位選択回路を有し、前記単位選択回路は、そのゲート端子が前記第１選択線に接続され、ソース端子が前記第２選択線に接続される第１トランジスタと、そのゲート端子が前記第１トランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が前記電極に接続され、ドレイン端子が前記共通配線に接続される第２トランジスタと、その一方の容量電極が前記第１トランジスタのドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための配線に接続される容量素子とを含む。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る情報処理装置は、本発明の一態様に係る細胞信号測定電極プレートを備える。

本発明の一態様によれば、測定したい観察試料の測定箇所あるいは測定箇所近傍に電極を設置することがガラスなどの透明基板で簡素な構成で可能となる。

実施形態１に係る細胞信号検出システムの機能構成図である。 上記細胞信号検出システムに設けられた細胞信号測定電極プレートの平面図である。 上記細胞信号測定電極プレートの微小電極アレイと周辺部の回路図である。 共通配線が第２選択線と並行に配置された微小電極アレイの回路図である。 共通配線が第１選択線と並行に配置された微小電極アレイの回路図である。 上記細胞信号測定電極プレートに設けられたゲートドライバから微小電極アレイに供給されるクロック信号のタイミングを示す波形図の例である。 上記細胞信号測定電極プレートに設けられたソースドライバから微小電極アレイに供給されるクロック信号のタイミングを示す波形図の例である。 上記微小電極アレイに行列状に配列された複数の電極のうち上記クロック信号により選択された選択電極を示す図である。 上記微小電極アレイの行列状に配列された複数の電極のうちの選択された選択電極の配置を示す図である。 上記微小電極アレイの行列状に配列された複数の電極のうちの選択された選択電極の配置を示す図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態１の変形例に係る細胞信号測定電極プレートの回路図である。 実施形態２に係る細胞信号測定電極プレートの回路図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態３に係る細胞信号測定電極プレートの回路図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態３の変形例に係る微小電極アレイの回路図である。 実施形態４に係る細胞信号測定電極プレートの回路の概略図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 上記細胞信号測定電極プレートの他の選択電極と他の観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態４の変形例に係る細胞信号測定電極プレートの回路の概略図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態４の他の変形例に係る細胞信号測定電極プレートの回路の概略図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 上記細胞信号測定電極プレートの他の選択電極と他の観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態４のさらに他の変形例に係る細胞信号測定電極プレートの回路の概略図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

＜細胞信号検出システム１５の機能構成＞
図１は、実施形態１に係る細胞信号検出システム１５（情報処理装置）の機能構成図である。細胞信号検出システム１５は、細胞信号測定電極プレート１、コネクタ１８、増幅部１９、信号検出部２０、信号供給部１７、電極選択指示部２５及び表示部２１から構成される。

観察試料１１は、例えばマウスの脳スライスや神経細胞である。

細胞信号測定電極プレート１は、観察試料１１から発せられる細胞電位信号（細胞信号）を検出するためのプレートである。

電極選択指示部２５は、細胞信号測定電極プレート１に選択信号を伝送する。

コネクタ１８は、細胞信号測定電極プレート１と増幅部１９を接続する接続端子である。細胞信号測定電極プレート１で検出した細胞電位信号は、コネクタ１８を介して増幅部１９に伝送される。

信号供給部１７は、観察試料１１に細胞信号測定電極プレート１を介して刺激信号を供給する。

増幅部１９は、コネクタ１８を介して伝送された細胞電位信号を増幅する。細胞電位信号は増幅されて、増幅信号となり、信号検出部２０に伝送される。

信号検出部２０は、増幅信号を検出信号に変換する。例えば、増幅信号は、時間に対して変化するため、増幅信号の経時変化に基づいて、増幅信号強度と時間の２次元の処理がなされた検出信号に変換する。

表示部２１は、検出信号を表示する。

ここで、細胞信号検出システム１５の使用方法を説明する。

観察試料１１を細胞信号測定電極プレート１上に載せる。そして、電極選択指示部２５で、観察試料１１のどこの場所を観測するのかを選択して決定する。電極選択指示部２５で選択された場所に信号供給部１７から細胞信号測定電極プレート１を介して刺激信号を供給する。刺激信号が観察試料１１の選択された場所に供給されると、刺激信号に反応して刺激信号が供給された場所以外の別の場所から細胞電位信号が発せられる。細胞電位信号は、電極選択指示部２５で選択された場所から細胞信号測定電極プレート１を介してコネクタ１８に伝送される。コネクタ１８は、細胞電位信号を増幅部１９に伝送して、増幅部１９は、伝送信号を増幅して増幅信号に変換する。増幅信号は、信号検出部２０に伝送される。信号検出部は、増幅信号を検出信号に変換する。表示部２１は、検出信号を表示する。

これにより、細胞信号検出システム１５は、信号供給部１７から刺激信号を観察試料１１に供給し、刺激信号に反応した観察試料１１の細胞電位信号を測定し、表示することができる。

また、細胞信号検出システム１５は、観察試料１１に刺激信号を供給しなくても、観察試料１１が自発的に発する細胞電位信号を検出することができる。観察試料１１を培養液に浸しておくことで、観察試料１１が自発的に細胞電位信号を発することが想定されるからである。

＜細胞信号測定電極プレート１の外観＞
図２は、実施形態１に係る細胞信号検出システム１５に設けられた細胞信号測定電極プレート１の平面図である。細胞信号測定電極プレート１は、基板２、複数の端子１０、ゲートドライバ８（列選択ドライバ）、ソースドライバ９（行選択ドライバ）及び微小電極アレイ１６（ＭＥＡ）を備えている。複数の端子１０、ゲートドライバ８、ソースドライバ９、及び微小電極アレイ１６は、基板２上に配置されている。基板２は、端子１０、ゲートドライバ８、ソースドライバ９及び微小電極アレイ１６を配置するための平板の板である。

実施形態１では、基板２は透明基板を用いている。基板２を透明基板とすることで、基板２の裏側から観察試料１１を倒立顕微鏡等により視認することができるので、観察者は、観察試料１１を基板２の選択された特定の位置に配置することができる。透明基板は、例えば、ガラス基板である。

実施形態１では、基板２の平板は、透明基板であるガラス基板を用いているが、これに限定されるものではなく、透明樹脂基板であってもよい。また、基板２の平板は、基板２の裏側から観察試料１１を視認することができるという効果はなくなるものの、透明でない半導体材料であるＳｉ基板やＧａＡｓ基板であってもよい。

微小電極アレイ１６は、観察試料１１に刺激信号を供給し、観察試料１１の細胞電位信号を検出する。

端子１０は、観察試料１１に刺激信号を供給し、細胞電位信号を検出するための端子である。端子１０は、コネクタ１８と接続される。実施形態１では、細胞信号測定電極プレート１は６４個の端子１０を備えている。この６４個の端子１０の中の１個以上が刺激信号の供給に使用される。端子１０の端子数は、６４個であるが、これに限定されるものではなく、増減することができる。

ゲートドライバ８は、クロック信号を微小電極アレイ１６に伝送する。実施形態１では、ゲートドライバ８は、細胞信号測定電極プレート１上のＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）に実装されて、信号供給部１７及び電極選択指示部２５を含む外部の制御システムに接続される。

ソースドライバ９は、他のクロック信号を微小電極アレイ１６に伝送する。実施形態１では、ソースドライバ９は、細胞信号測定電極プレート１上のＦＰＣに実装されて、信号供給部１７及び電極選択指示部２５を含む外部の制御システムに接続される。

なお、ゲートドライバ８を細胞信号測定電極プレート１上に配置せずに、外部にゲートドライバ８を設置して、外部のゲートドライバ８と細胞信号測定電極プレート１とをコネクタを介して接続してもよい。また、ゲートドライバ８を細胞信号測定電極プレート１上に配置せずに、フラットケーブル又はＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ）を介して外部のゲートドライバ８を含む制御システムに細胞信号測定電極プレート１を接続してもよい。

ソースドライバ９を細胞信号測定電極プレート１上に配置せずに、外部にソースドライバ９を設置して、外部のソースドライバ９と細胞信号測定電極プレート１とをコネクタを介して接続してもよい。また、ソースドライバ９を細胞信号測定電極プレート１上に配置せずに、フラットケーブル又はＦＦＣを介して外部のソースドライバ９を含む制御システムに細胞信号測定電極プレート１を接続してもよい。

また、ゲートドライバ８、ソースドライバ９を細胞信号測定電極プレート１上にＣＯＧ実装し、ＦＦＣ（ＦＰＣ配線）かコネクタ経由で外部機器と接続してもよい。

信号供給部１７は、細胞信号測定電極プレート１を介して観察試料１１に刺激信号を供給する。実施形態１では、６４個の端子１０のうちの２個を刺激信号の供給用として割り当てることができる。細胞信号測定電極プレート１は、刺激信号を与えられた観察試料１１の部位から影響を受けた観察試料１１の他の部位から細胞電位信号を検出する。実施形態１では、細胞電位信号は、刺激信号の供給に割り当てられなかった残りの６２個の端子１０で検出する。

また、観察試料１１の自立信号である細胞電位信号を検出する場合には、信号供給部１７は、刺激信号を供給しない。その場合には、６４個の端子すべてで細胞電位信号を検出することができる。例えば、心筋細胞を細胞信号測定電極プレート１上に培養した場合には、心筋細胞が自立信号である細胞電位信号を出すので、刺激信号無しですべての端子を読み出しに使用することができる。

観察試料１１は、脳細胞、神経細胞、心筋細胞、ｉＰＳ細胞（人工多能性幹細胞、Induced Pluripotent Stem Cells）、その他生物に関する細胞を含む。

＜細胞信号測定電極プレート１上の微小電極アレイ１６＞
図３は、実施形態１に係る細胞信号測定電極プレート１の簡略化した微小電極アレイ１６と周辺部の回路図である。

微小電極アレイ１６は、基板２上に設けられた列方向に延びる複数の第１選択線６と、基板２上に設けられた行方向に延びる複数の第２選択線７と、観察試料１１の細胞から発せられる細胞電位信号（細胞信号）を読み出すために基板２上に設けられて複数の第１選択線６と複数の第２選択線７とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路５及び電極３と、細胞電位信号を読み出すために第２選択線７と並行に配置され、行列状に配列された複数の電極３のうちの一行に選択回路５を介して接続される複数の共通配線４とを備える。

各選択回路５は、１個以上の単位選択回路を有する。この単位選択回路は、そのゲート端子が第１選択線６に接続され、ソース端子が第２選択線７に接続される第１トランジスタＴ１と、そのゲート端子が第１トランジスタＴ１のドレイン端子に接続され、ソース端子が電極３に接続され、ドレイン端子が共通配線４に接続される第２トランジスタＴ２と、その一方の容量電極が第１トランジスタＴ１のドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための容量素子電位固定配線２４（配線）に接続される第１キャパシタＣ１（容量素子）とを含む。

微小電極アレイ１６は、行列状に配置された数千個の電極３を備える。実施形態１では、微小電極アレイ１６は、横６４個×縦６４個＝４０９６個の電極３を備える。微小電極アレイ１６は、横５ｍｍ×縦５ｍｍ＝２５ｍｍ^２の面積を占め、その領域内に４０９６個の電極３が配置される。微小電極アレイ１６の電極３が占める領域範囲である横５ｍｍ×縦５ｍｍ＝２５ｍｍ^２が、観察試料１１の細胞電位信号を測定できる測定領域である。

各電極３は、例えば横５０μｍ、縦５０μｍの正方形である。微小電極アレイ１６に配置される各電極３の間のピッチは、例えば１００μｍである。

特許文献１に記載の従来の細胞信号検出システムの細胞信号測定電極プレートは、実施形態１の細胞信号測定電極プレート１の測定領域と同面積の測定領域（横５ｍｍ×縦５ｍｍ）に横８個×縦８個＝６４個の電極が行列状に配置されている。この従来の細胞信号検出システムでは、６４個の電極しかないため、観察試料１１の測定希望位置に電極３を配置することは困難であった。

実施形態１の細胞信号測定電極プレート１は、計４０９６個の電極３を有するので、測定領域内にある観察試料１１に対して綿密に電極を充てることができる。これにより、観察試料１１の細かな位置に信号供給部１７から刺激信号を供給し、細胞電位信号を検出することができる。

実施形態１では、微小電極アレイ１６は、横６４個×縦６４個＝４０９６個の電極３を備えているが、これに限定されるものではなく微小電極アレイ１６の横行および縦列の電極数は増減可能である。実施形態１では、電極３のサイズについて、横５０μｍ、縦５０μｍであったが、これに限定されるものではなく、増減可能である。実施形態１では、微小電極アレイの測定領域の面積は、横５ｍｍ×縦５ｍｍ＝２５ｍｍ^２であったが、これに限定されるものではなく、増減可能である。

図３で微小電極アレイ１６の構成の詳細を説明する。図３では、説明の便宜上、電極３の数を省略して表記している。

ゲートドライバ８は、微小電極アレイ１６の縦の列の電極３に対応する複数の第１選択線６と接続されている。それぞれの第１選択線６はそれぞれの１列の電極３に選択回路５を介して接続されている。このゲートドライバ８は、電極選択指示部２５からの選択信号に基づいて、電極３の縦１列を選択するためのクロック信号を各選択回路５に伝送する。

ソースドライバ９は、微小電極アレイ１６の横の行の電極３に対応する複数の第２選択線７と接続している。それぞれの第２選択線７はそれぞれの１行の電極３に選択回路５を介して接続されている。このソースドライバ９は、上記選択信号に基づいて、電極３の横１行を選択するためのクロック信号を各選択回路５に伝送する。

選択回路５は、２つのトランジスタと１つのキャパシタを備える単位選択回路から構成され、少なくとも１つ以上の単位選択回路を含む。実施形態１では、１つの単位選択回路を備える選択回路５の詳細について説明する。

第１選択線６は、選択回路５を介して各電極３と接続している。第１選択線６は、各第１トランジスタＴ１のゲートと接続される。

第１トランジスタＴ１のソースは第２選択線７と接続され、第１トランジスタＴ１のドレインは第１キャパシタＣ１（容量素子）および第２トランジスタＴ２のゲートと接続される。

第１キャパシタＣ１（容量素子）の容量電極の一方は第１トランジスタＴ１のドレインと接続され、容量電極の他方は容量素子電位固定配線２４（配線）に接続される。実施形態１では、容量素子電位固定配線２４は、接地されている。

第２トランジスタＴ２のソースは、電極３と接続され、第２トランジスタＴ２のゲートは第１トランジスタＴ１のドレインおよび第１キャパシタＣ１（容量素子）に接続される。また第２トランジスタＴ２のドレインは共通配線４と接続する。

実施形態１において、第１および第２トランジスタＴ１・Ｔ２はＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ、薄膜トランジスタ）が用いられている。実施形態１では、第１および第２トランジスタＴ１・Ｔ２はＴＦＴを用いているが、これに限定されるものではない。

図４は、共通配線４が第２選択線７と並行に配置された微小電極アレイ１６の回路図を示す。共通配線４は、第２選択線７と並行に配置されている。

図５は、共通配線４が第１選択線６と並行に配置された微小電極アレイ１６の回路図を示す。共通配線４は、第１選択線６と並行に配置されている。

図４及び図５から示されるように共通配線４は、第１選択線６と並行に配置されていてもよいし、第２選択線７と並行に配置されていてもよい。

＜細胞信号測定電極プレート１の回路動作＞
図６、７，８を参照して選択回路５の動作原理を詳細に説明する。

図６は、細胞信号測定電極プレート１に設けられたゲートドライバ８から微小電極アレイ１６に供給されるクロック信号Ｇ１～Ｇ６のタイミングを示す波形図である。実施形態１では、６４本の第１選択線６が備わるが、説明の簡略化のためここでは、６本の第１選択線６を用いて説明する。

図７は、細胞信号測定電極プレート１に設けられたソースドライバ９から微小電極アレイ１６に供給されるクロック信号Ｓ１～Ｓ５のタイミングを示す波形図である。実施形態１では、６４本の第２選択線７が備わるが、説明の簡略化のためここでは、５本の第２選択線７を用いて説明する。

図８は、微小電極アレイ１６に行列状に配列された複数の電極３のうち上記クロック信号により選択された選択電極３Ｓを示す図である。実施形態１では、微小電極アレイ１６には４０９６個の電極３が配置されるが、説明の簡略化のためここでは、横５行、縦８列の計４０個の電極３が配置される場合を想定して説明する。

図８において、行列状のマス目が電極３を表わしている。図８において、Ｘ＝１～６に対応する点線は、第１選択線６を表わしている。図８において、Ｙ＝１～５に対応する点線は、第２選択線７を表わしている。

図６において、Ｘ＝１～６の６本の各第１選択線６に、クロック信号Ｇ１～Ｇ６が印加される。

図８において、Ｘ＝１は、第１選択線６の第１列を示している。Ｘ＝２は、第１選択線６の第１列の隣に配置された第１選択線６の第２列を示している。Ｘ＝３は、第１選択線６の第２列の隣に配置された第１選択線６の第３列を示している。同様にＸ＝４は第１選択線６の第４列、Ｘ＝５は第１選択線６の第５列、Ｘ＝６は第１選択線６の第６列を示している。

図６のタイムチャートは、縦軸が電圧の大きさ、横軸が時間を示している。第１選択線６の第１列にクロック信号Ｇ１を時刻ｔ１で印加した後、第１選択線６の第２列に時間をずらして時刻ｔ２でクロック信号Ｇ２を印加する。このように順次第１選択線６の第１列から第６列までクロック信号Ｇ１～Ｇ６を印加していく。

実施形態１では、クロック信号Ｇ１～Ｇ６の電圧値は、Ｈｉ：１０Ｖであり、クロック信号Ｇ１～Ｇ６が印加されない状態の電圧値は、Ｌｏ：－５Ｖである。

図７において、Ｙ＝１～５の５本の各第２選択線７に、クロック信号Ｓ１～Ｓ５が印加される。

図８において、Ｙ＝１は、第２選択線７の第１行を示している。Ｙ＝２は、第２選択線７の第１行の隣に配置された第２選択線７の第２行を示している。Ｙ＝３は、第２選択線７の第２行の隣に配置された第２選択線７の第３行を示している。同様にＹ＝４は第２選択線７の第４行、Ｙ＝５は第２選択線７の第５行を示している。

図７のタイムチャートは、縦軸が電圧の大きさ、横軸が時間を示している。第２選択線７の第１行にクロック信号Ｓ１を印加した後に、第２選択線７の第２行にクロック信号Ｓ２を印加する。その後、第２選択線７の第４行にクロック信号Ｓ４を印加し、一定時間置いた後、第２選択線７の第３行にクロック信号Ｓ３を印加する。最後に、第２選択線７の第５行にクロック信号Ｓ５を印加する。

図６の第１選択線６のクロック信号Ｇ１～Ｇ６と図７の第２選択線７のクロック信号Ｓ１～Ｓ５は、同期されている。

時刻ｔ１において、第１選択線６のＸ＝１のクロック信号Ｇ１と、第２選択線７のＹ＝１のクロック信号Ｓ１とは同時に選択回路５に印加される。図８では、黒色のマス目が時刻ｔ１において第１選択線６と第２選択線７とにクロック信号が印加されていることを示している。時刻ｔ１において、クロック信号Ｇ１が印加されるＸ＝１の第１選択線６と、クロック信号Ｓ１が印加されるＹ＝１の第２選択線７とが交わる黒いマス目は、選択電極３Ｓを表わしている。

選択電極３Ｓは、刺激信号を供給し、または細胞電位信号を検出するための電極３である。

時刻ｔ２において、第１選択線６のＸ＝２のクロック信号Ｇ２と、第２選択線７のＹ＝２のクロック信号Ｓ２とは同時に選択回路５に印加される。図８では、時刻ｔ２において、クロック信号Ｇ２が印加されるＸ＝２の第１選択線６と、クロック信号Ｓ２が印加されるＹ＝２の第２選択線７とが交わる黒いマス目が、選択電極３Ｓである。

時刻ｔ３において、第１選択線６のＸ＝３のクロック信号Ｇ３と、第２選択線のＹ＝４のクロック信号Ｓ４は同時に選択回路５に印加される。図８では、時刻ｔ３において、クロック信号Ｇ３が印加されるＸ＝３の第１選択線６と、クロック信号Ｓ４が印加されるＹ＝４の第２選択線７とが交わる黒いマス目が、選択電極３Ｓである。

時刻ｔ４において、第１選択線６のＸ＝４のクロック信号Ｇ４は印加されるが、第２選択線７のいずれの線においてもクロック信号は印加されていない。この場合には、図８で、電極３は選択されない。

時刻ｔ５において、第１選択線６のＸ＝５のクロック信号Ｇ５と、第２選択線のＹ＝３のクロック信号Ｓ３とは同時に選択回路５に印加される。図８では、時刻ｔ５において、クロック信号Ｇ５が印加されるＸ＝５の第１選択線６と、クロック信号Ｓ３が印加されるＹ＝３の第２選択線７とが交わる黒いマス目が、選択電極３Ｓである。

時刻ｔ６において、第１選択線６のＸ＝６のクロック信号Ｇ６と、第２選択線のＹ＝５のクロック信号Ｓ５とは同時に選択回路５に印加される。図８では、時刻ｔ５において、クロック信号Ｇ６が印加されるＸ＝６の第１選択線６と、クロック信号Ｓ５が印加されるＹ＝５の第２選択線７とが交わる黒いマス目が、選択電極３Ｓである。

このように、第１選択線６に印加されるクロック信号と第２選択線７に印加されるクロック信号とが同時に選択回路５に伝送されたとき、その選択回路に接続された電極３は、選択される。

微小電極アレイ１６の選択電極３Ｓを選択する回路動作を、図３及び図８を参照して説明する。

Ｘ＝１の列の電極３に配置される選択回路５の第１トランジスタＴ１のゲートにクロック信号Ｇ１が印加される。それと同時に、第２選択線７のＹ＝１の行の電極３に配置される選択回路５の第１トランジスタＴ１のソースにクロック信号Ｓ１が印加される。

電極３の第１トランジスタＴ１のゲートにクロック信号Ｇ１、第１トランジスタのソースにクロック信号Ｓ１が同期されて印加されると第１トランジスタＴ１のソースとドレイン間に電流か流れ、第１キャパシタＣ１（容量素子）に電荷が供給される。

次に、クロック信号Ｇ１がＬｏに立下り、第１トランジスタＴ１のソースとドレイン間が遮断される。その後、クロック信号Ｓ１がＬｏに立下る。このため、第１キャパシタＣ１（容量素子）に供給された電荷が第１トランジスタＴ１を通って第２選択線７に逆流することなく維持され、第２トランジスタＴ２のゲートに電圧が印加される。その結果、電極３に接続された第２トランジスタＴ２のソースとドレイン間が導通する。

これにより、測定者は、第２トランジスタＴ２のドレインに接続された共通配線４から刺激信号を選択電極３Ｓに供給し、又は、選択電極３Ｓの細胞電位信号を共通配線４から読み出すことができる。

＜選択電極の機能＞
図９は、微小電極アレイ１６の行列状に配列された複数の電極３のうちの選択された選択電極３Ｓ（１）・３Ｓ（２）の配置を示す図である。説明の簡略化のため、電極３の配置は、横４行、縦４列としている。

ここでは、選択電極３Ｓ（１）が、観察試料１１に刺激信号を供給し、又は、観察試料から細胞電位信号を検出する仕組みについて説明する。

第１選択線６（１）～６（４）または第２選択線７（１）～７（４）にクロック信号が印加される信号をＨｉ信号、クロック信号が印加されない状態をＬｏとする。

第２選択線７（１）にＨｉ信号、他の第２選択線７（２）～（４）はＬｏとした状態で、第１選択線６（１）をＨｉ信号、他の第１選択線６（２）～（４）をＬｏとすると、選択電極３Ｓ（１）の第１キャパシタＣ１にのみ、Ｈｉ信号の電荷が供給される。

そして、第２選択線７（２）にＨｉ信号、他の第２選択線７（１）・７（３）・７（４）はＬｏとした状態で、第１選択線６（２）にＨｉ信号、他の第１選択線６（１）・６（３）・６（４）はＬｏとすることで選択電極３Ｓ（２）の第１キャパシタＣ１にのみ電荷が供給される。

このように、ソースドライバ９は、電極選択指示部２５により伝送された選択信号に基づいて、第２選択線７（１）～（４）に順次Ｈｉ信号を供給する。ゲートドライバ８は、電極選択指示部２５により伝送された選択信号に基づいて、選択したい選択電極３Ｓに対応する第１選択線６（１）～（４）の何れかにＨｉ信号を、第２選択線７（１）～（４）のＨｉ信号と同期させて供給する。これにより、選択したい選択電極３Ｓ（１）・３Ｓ（２）に接続された選択回路５の第１キャパシタＣ１に電荷が供給できる。電荷が供給された第１キャパシタＣ１は第２トランジスタＴ２のゲートに電圧を印加するため、選択電極３Ｓ（１）・３Ｓ（２）と共通配線４を導通させることができる。

また、第１キャパシタＣ１の電荷保持期間は有限であるため、必要に応じて一定のサイクルで電荷の供給を繰り返さなくてはならない。

図１０は、微小電極アレイ１６の行列状に配列された複数の電極３のうちの選択された選択電極３Ｓ（１）～３Ｓ（４）の配置を示す図である。説明の簡略化のため、電極３の配置は、横４行、縦４列としている。

例えば、図１０に示されるように選択電極３Ｓ（１）～３Ｓ（４）の第１キャパシタＣ１に電荷を供給した場合は、細胞信号測定電極プレート１の上に観察試料１１を載せた状態で、共通配線４（２）に外部から刺激信号を供給すると、選択電極３Ｓ（２）から刺激信号が観察試料１１に供給される。

そして、他の共通配線４（１）・４（３）・４（４）は、選択電極３Ｓ（１）・３Ｓ（３）・３Ｓ（４）により検出された細胞電位信号を細胞信号検出システム１５に伝達する。

このように、微小電極アレイ１６に配置される電極３の中から選択電極３Ｓ（１）～３Ｓ（４）を選択することで、観察試料１１の測定希望位置またはその近傍位置に刺激信号を供給し、細胞電位信号を検出することができる。

図１１は、実施形態１に係る細胞信号測定電極プレート１の選択電極３Ｓと観察試料１１との間の位置関係を示す図である。

行列状のマスで表示されたものが電極３である。行列状のマスの上に観察試料１１が重ねて置かれている。

実施形態１では、細胞信号測定電極プレート１は透明なガラス基板で形成されている。そのため、倒立顕微鏡によりガラス基板越しに観察試料１１を視認することができるので、観察試料１１を視認しながら、測定希望位置を電極選択指示部２５により特定することができる。

図１１では、行列状のマス目のうち黒いマス目が選択された選択電極３Ｓである。実施形態１の細胞信号測定電極プレート１は、６４行６４列の計４０９６個の電極３が配置されている。

これにより、観察者は、計４０９６個の電極３の中から６４個の選択電極３Ｓを電極選択指示部２５により選択し、観察試料１１の測定希望位置または測定希望位置近傍に選択電極３Ｓを合わせることができる。

これにより、測定希望にきめ細やかに対応した位置で観察試料１１の細胞電位信号を測定することができる。

このように、観察試料１１の細胞に与えるための刺激信号が、第１選択線６及び第２選択線７により選択された選択回路５に接続された共通配線４を介して、選択回路５に接続された電極３である選択電極３Ｓの一部（第２電極）に外部回路から供給される。そして、第１選択線６及び第２選択線７により選択された選択回路５に接続された電極３である選択電極３Ｓの残りの一部（第１電極）及び共通配線４を介して、観察試料１１の細胞から細胞電位信号が読み出される。

このように、発明者らは、前述した特許文献１の細胞電位測定電極での観察試料の測定エリアと同様の範囲に数千のマイクロ電極を基板上に形成した細胞信号測定電極プレート１を作成した。この細胞信号測定電極プレート１では、数千のマイクロ電極から計測したい数十個のマイクロ電極を選択することができるので、観察試料の測定位置をきめ細やかに選択することができる。

実施形態１に係る細胞信号測定電極プレート１は、特許文献２の細胞電位測定装置のように行列状に配置された全電極を走査して読み出すのではなく、選択された特定の電極３に対応する選択回路５の第１キャパシタＣ１のみに電荷を供給して当該特定の電極３と共通配線４とを導通させ、当該特定の電極３のみから細胞電位信号を外部回路に読み出す構成を備える点で特許文献２と顕著に相違する。

そして、この細胞信号測定電極プレート１は透明であるガラスの基板２上に微小な電極３を配置しているため、ガラスの基板２側から観察試料１１を観察することができ、観察試料１１の測定したい位置を選択することができる。

前述した特許文献２に記載の細胞電位測定装置は、ＣＭＯＳ集積回路技術を用いるためのシリコン基板が不透明である。そして、この不透明であるシリコン基板に配置されたマイクロ電極の上に観察試料を載せるので、不透明であるシリコン基板側から倒立顕微鏡等で観察試料を観察できず、観察試料の測定したい位置を知ることができないという問題がある。

特許文献２の細胞電位測定装置は、ＣＭＯＳ集積回路技術を用いたトランジスタの動作が高速なので、ラインを高速に選択し、例えば６４ビットのＣＰＵ等で出力制御することで、全電極を細かく読み出すことができる。この細胞電位測定装置は、電極を選択するのではなく、動画カメラで用いるＣＭＯＳイメージセンサのイメージで動作する。高速動作が可能なので、この細胞電位測定装置は、細胞電位信号を時間分解で全電極分順番に読み出して、電極の座標毎に合成して細胞電位信号の波形を生成する。

特許文献２のシリコン基板は単価が高額であるため、微小電極の領域部分を切り出して、低額な別の基板にワイヤボンディングしてプレートに仕上げる必要がある。このため、製造工程が複雑になるという問題がある。

さらに、シリコン基板では、ワイヤボンディングする電極はアルミニウムを用いるが、このアルミニウムには細胞毒性が存在するので、ワイヤボンディング後の溶出対策、又は、アルミニウムの電極を微小電極から十分離すためにシリコン基板を大きくする必要が生じ、細胞信号測定電極プレートが高価になるという問題がある。

これに対して、実施形態１に係る細胞信号測定電極プレート１は、透明な基板２を備えるので、基板２の下側から基板２越しに倒立顕微鏡等で観察することができ、電極３の位置と観察試料１１の位置とを正確に把握することができる。観察試料１１の細胞は、生かしておくために培養液、脳脊髄液に浸している。このため、上側から観察することができないので、基板２の透明性が有効になる。

ガラス基板の上に形成できるトランジスタは、ガラス上に形成できる半導体材料の性能に限界があるため、シリコン基板、ＧａＡｓ基板の上に形成できるトランジスタのような高速動作ができない。このため、細胞信号測定電極プレート１のように、選択電極３Ｓと共通配線４とを継続的に導通させる選択回路５が有効になる。選択電極３Ｓは、選択された後、継続的に共通配線４に電気的に接続されているので、外部機器により、検出された細胞電位信号を、共通配線４を通して読み出すことができる。

〔実施形態１の変形例〕
図１２は、実施形態１の変形例に係る細胞信号測定電極プレート１Ａの回路図である。

細胞信号測定電極プレート１で読み出される細胞電位信号は微弱であるため、ノイズ対策が必要である。特に高周波ノイズを除去する必要があるため、第２トランジスタＴ２のドレインから共通配線４を介して端子１０に至るまでの間にローパスフィルタ２２（ノイズカットフィルタ）が配置されている。図１２に示す例では、共通配線４の端子１０側にローパスフィルタ２２が共通配線４の１本ごとに１個設けられる。ローパスフィルタ２２の構成として抵抗Ｒを図示しているが、電極３からローパスフィルタ２２までに含まれる配線やトランジスタＴ２が持つ抵抗値を抵抗Ｒとして使い、図１２の位置に実際に抵抗Ｒを置かなくてもよい。

ローパスフィルタ２２は、例えばＲＣ回路である。

なお、各電極３に接続される選択回路５Ａ毎にローパスフィルタ２２を設けてもよい。この場合、選択回路５Ａの第２トランジスタＴ２のドレインに抵抗Ｒの一方を接続し、抵抗Ｒの他方は共通配線４に接続されるとともに第３キャパシタＣ３の容量電極の一方にも接続される。第３キャパシタＣ３の容量電極の他方の線は容量素子電位固定配線２４に接続される。本実施形態では、容量素子電位固定配線２４は接地されている。

これにより、選択電極３Ｓの細胞電位信号を読み出す際または選択電極３Ｓに刺激信号を供給する際、高周波ノイズを除去することが可能となる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図１３は、実施形態２に係る細胞信号測定電極プレート１Ｂの回路図である。

実施形態２では、電極３には、選択回路５Ｂが接続される。

選択回路５Ｂは、少なくとも２つの単位選択回路を備える。例えば、選択回路５Ｂは、第１トランジスタＴ１、第２トランジスタＴ２及び第１キャパシタＣ１で構成される単位選択回路の他に、第３トランジスタＴ３、第４トランジスタＴ４及び第２キャパシタＣ２を備える単位選択回路をもう一つ備える。

また、ゲートドライバ８は、第１選択線６のクロック信号とは別制御のクロック信号を駆動させる第１選択線２３をさらに備える。

電極３は、選択回路５Ｂを介して共通配線４及び共通配線１２に接続されている。

選択回路５Ｂを詳細に説明する。

第１選択線６は、第１トランジスタＴ１のゲートと接続される。第１トランジスタＴ１のソースは第２選択線７と接続され、第１トランジスタのドレインは第１キャパシタＣ１および第２トランジスタのゲートと接続される。

第１キャパシタＣ１の容量電極の一方は第１トランジスタＴ１のドレインと接続され、容量電極の他方の線は容量素子電位固定配線２４に接続される。本実施形態では、容量素子電位固定配線２４は接地されている。

第２トランジスタＴ２のソースは、電極３と接続され、第２トランジスタのゲートは第１トランジスタＴ１のドレインおよび第１キャパシタＣ１に接続される。また第２トランジスタＴ２のドレインは共通配線４と接続する。

第１選択線２３は、第３トランジスタＴ３のゲートと接続される。第３トランジスタＴ３のソースは第２選択線７と接続され、第３トランジスタＴ３のドレインは第２キャパシタＣ２および第４トランジスタＴ４のゲートと接続される。

第２キャパシタＣ２の容量電極の一方は第３トランジスタＴ３のドレインと接続され、容量電極の他方は容量素子電位固定配線２４に接続される。

第４トランジスタＴ４のソースは、電極３と接続され、第４トランジスタＴ４のゲートは第３トランジスタＴ３のドレインおよび第２キャパシタＣ２に接続される。また第４トランジスタＴ４のドレインは共通配線１２と接続する。

このように、各選択回路５Ｂは、複数個の単位選択回路を有する。この複数個の単位選択回路のうちの一つは、共通配線４と接続され、複数個の単位選択回路のうちの他の一つは、共通配線１２と接続される。

選択回路５Ｂは、細胞信号測定電極プレート１Ｂに係る微小電極アレイ１６の第１行に並んでいる電極３のうちから、２個の選択電極３Ｓを選択することができる。

実施形態１では、細胞信号測定電極１に係る微小電極アレイ１６の第１行の第２選択線７につながる電極３のうち選択できるのは１個の選択電極３Ｓのみであった。これに対して、実施形態２では、第１行の第２選択線７と対応する電極３のうち選択できる選択電極３Ｓの数は、２個に増大する。

これにより、観察者は、観察試料１１の測定希望位置に選択電極３Ｓを合わせる際に、更にきめ細かく観察試料１１の測定位置を調整することが可能となる。

端子１０の数は６４個と決まっているため、実施形態１では、端子１０は、縦に６４行の電極３を選択できた。しかし、本実施形態では、同一の行に２個の選択電極３Ｓが選択できるので、同一の行に２個の端子が割り当てられる。そのため、端子１０は、実施形態１の半分である縦３２行の電極３を選択することができる。

実施形態２は、選択回路５Ｂに、２本の共通配線４、１２が接続される。しかしこれに限定されるものではなく、選択回路５Ｂは単位選択回路を３個にして、更に他の共通配線を追加する構成であってもよい。このような構成とすれば、第１行の第２選択線７に対応する電極３のうち選択できる選択電極３Ｓの数は、３個となる。

選択回路５Ｂは、電極３の面積に配置できる限度で、いくつかの単位選択回路を備えることができる。

図１４は、実施形態２に係る細胞信号測定電極プレート１Ｂの選択電極３Ｓ１、３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示す図である。

微小電極アレイ１６の行列状のマスで表示されたものが電極３である。微小電極アレイ１６の行列状のマスの上に観察試料１１が重ねて置かれている。

図１４では、微小電極アレイ１６の行列状のマスのうち黒く塗られた箇所が選択された選択電極３Ｓ１及び３Ｓ２である。選択電極３Ｓ１は、第１選択線６に対応する選択電極である。選択電極３Ｓ２は、第１選択線２３に対応する選択電極である。

図１４では、微小電極アレイ１６の行列状のマスのうち同一の行に選択電極３Ｓ１及び選択電極３Ｓ２が２つ選択されている。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図１５は、実施形態３に係る細胞信号測定電極プレート１Ｃの回路図である。

実施形態３では、細胞信号測定電極プレート１Ｃは、共通配線４の代わりに第１分割線１３（第１分割共通配線）及び第２分割線１４（第２分割共通配線）を備えている。

第１分割線１３及び第２分割線１４は、微小電極アレイ１６の行列状の電極３のうち横方向の同一行を２つに分割している。

細胞信号測定電極プレート１Ｃは、微小電極アレイ１６の同一の行の第１分割線１３及び第２分割線１４に対して第１分割線１３で１個の選択電極３Ｓ１を選択し、第２分割線１４で１個の選択電極３Ｓ２を選択することができる。

これにより、観察者は、観察試料１１の測定希望位置に選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を合わせる際に、きめ細かく観察試料１１の測定位置を調整することが可能となる。

図１６は、実施形態３に係る細胞信号測定電極プレート１Ｃの選択電極３Ｓ１，３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示す図である。

図１６では、微小電極アレイ１６を表示したマスに縦の仕切り線が太線で引かれており、この仕切り線を境に第１分割線１３、第２分割線１４に分割される。微小電極アレイ１６の行列状に配置された電極３のうち同一行に対して、仕切り線の左右に選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を１個ずつ選択することができる。

端子１０の数は６４個と決まっているため、実施形態１では、端子１０は、縦に６４行の電極３を選択できた。しかし、本実施形態では、同一の行に２個の選択電極３Ｓを選択できるので、同一の行に２個の端子が割り当てられる。そのため、端子１０は、実施形態１の半分である縦３２行の電極３を選択することができる。

このように、共通配線が、第２選択線７と並行に配置され、各共通配線が、一行に配列された複数の電極３のうちの一方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第１分割線１３と、前記一行に配列された複数の電極３のうちの他方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第２分割線１４とに分割される。

〔実施形態３の変形例〕
図１７は、実施形態３の変形例に係る微小電極アレイ１６の回路図である。

本実施形態では、第１分割線１３及び第２分割線１４は、微小電極アレイ１６の行列状の電極３のうち縦方向の同一列を２つに分割していること以外は、実施形態３と同様である。

このように、共通配線は、第１選択線６と並行に配置されてもよい。この場合は、各共通配線は、一列に配列された複数の電極３のうちの一方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第１分割線１３と、前記一列に配列された複数の電極３のうちの他方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第２分割線１４とに分割される。

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図１８は、実施形態４に係る細胞信号測定電極プレート１Ｄの回路の概略図である。

図１８に示された概略図は、縦３２列×横３２行の配列の微小電極アレイ１６の電極３の中から３２個の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を選択し、観察試料１１に刺激信号を供給し、細胞電位信号を測定する場合を説明する。

第１分割線１３及び第２分割線１４は、それぞれ３２本である。

細胞信号測定電極プレート１Ｄは、第１分割線１３及び第２分割線１４がペアリングされている。ペアリングとは、微小電極アレイ１６の行列状の電極３のうち、横１行目に配列される電極３と他のもう横１行に配列される電極３とが接続されて、２行で１組の第１分割線１３及び第２分割線１４を構成されていることをいう。

図１９において、縦に番号が（１）から（８）まで付されている。同じ番号が付された第１分割線１３及び第２分割線１４がペアリングされている。

このように構成することで、１組を構成する２行のうち、選択された１行のみから選択電極３Ｓ１，３Ｓ２を選択することができる。

図１９は、実施形態４に係る細胞信号測定電極プレート１Ｄの選択電極３Ｓ１，３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示している。

観察試料１１は、微小電極アレイ１６の測定領域の全体に配置されている。この場合には、測定領域の全体に３２個の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を選択することができる。

図２０は、実施形態４に係る細胞信号測定電極プレート１Ｄの他の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２と他の観察試料１１との間の位置関係を示す図である。

他の観察試料１１は、微小電極アレイ１６の測定領域の中央付近に配置され、上側部分の電極３及び下側部分の電極３は、未使用となる。この場合には、測定エリアの中央付近に３２個の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を選択することができる。

第１分割線１３及び第２分割線１４を２本で１組にペアリングすることで、観察試料１１の大きさに応じて、１組で２本の第１分割線１３及び第２分割線１４のうちからどちらかの１本を選択することができる。

これにより、第１分割線１３及び第２分割線１４のペアリングは、観察試料１１の大きさに応じて選択電極３Ｓ１、３Ｓ２の配置の範囲を変更することができる。

このように、第１分割線１３及び第２分割線１４が第２選択線７と並行に配置される。そして、第１分割線１３のうちの１本と他の１本とが接続され、第１分割線１３のうちの前記１本に対応する一行と、前記第１分割線１３のうちの他の１本に対応する他の一行とに含まれる複数の電極３の中の何れか一つの電極から前記細胞信号が読み出される。

第１分割線１３及び第２分割線１４は、第１選択線６と並行に配置されてもよい。

〔実施形態４の変形例１〕
図２１は、実施形態４の変形例１に係る細胞信号測定電極プレート１Ｅの回路の概略図である。

細胞信号測定電極プレート１Ｅは、電極３の選択回路５Ｂに接続する共通配線４をそれぞれ他の別の共通配線４とペアリングさせている。

また、細胞信号測定電極プレート１Ｅは、電極３の選択回路５Ｂに接続する共通配線１２をそれぞれ他の別の共通配線１２とペアリングさせている。

細胞信号測定電極プレート１Ｅは、微小電極アレイ１６の左右に端子１０をそれぞれ３２個備える。

微小電極アレイ１６の左右の同行の端子１０は、共通配線４、１２を介して接続されている。ある選択電極３Ｓ１、３Ｓ２で検出される細胞電位信号は、左右のどちらかの端子１０で検出することができる。

細胞電位信号を検出しようとする観察者は、左右の端子１０の群のうちから、一方の端子１０の群を選ぶことができるので、測定の利便性を向上させることができる。

図２２は、実施形態４の変形例１に係る細胞信号測定電極プレート１Ｅの選択電極３Ｓ１、３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示す図である。

共通配線４、１２のペアリングによって、観察試料１１の大きさに応じた選択電極３Ｓ１、３Ｓ２の配置の範囲を変更できる。

これにより、観察者は、観察試料１１の測定希望位置に選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を合わせる際に、更にきめ細かく観察試料１１の測定位置を調整することが可能となる。

〔実施形態４の変形例２〕
図２３は、実施形態４の他の変形例に係る細胞信号測定電極プレート１Ｆの回路図である。

細胞信号測定電極プレート１Ｆは、電極３の選択回路５Ｂに接続する共通配線４をそれぞれ他の別の共通配線４とペアリングさせている。

また、細胞信号測定電極プレート１Ｆは、電極３の選択回路５Ｂに接続する共通配線１２をそれぞれ他の別の共通配線１２とペアリングさせている。

細胞信号測定電極プレート１Ｆは、微小電極アレイ１６の右側に端子１０を３２個備えている。

細胞信号測定電極プレート１Ｆは、微小電極アレイ１６の同一の横行に配置される電極３の中から２個の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を選択することができる。

図２４は、実施形態４の他の変形例に係る細胞信号測定電極プレート１Ｆの選択電極３Ｓ１，３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示す図である。

図２５は、実施形態４の他の変形例に係る細胞信号測定電極プレート１Ｆの他の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２と他の観察試料１１との間の位置関係を示す図である。

図２４に示すように、観察試料１１が測定領域全体に配置される場合には、選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を、微小電極アレイ１６の領域全体に配置する。

図２５に示すように、他の観察試料１１が測定領域中央にだけ配置される場合には、選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を、微小電極アレイ１６の中央部のみに配置する。

これにより、観察者は、観察試料１１の測定希望位置に選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を合わせる際に、更にきめ細かく観察試料１１の測定位置を調整することが可能となる。

〔実施形態４の変形例３〕
図２６は、実施形態４の変形例３に係る細胞信号測定電極プレート１Ｇの回路の概略図である。

図１８で前述した実施形態４との相違は、第１分割線１３及び第２分割線１４のペアリングの接続位置が異なることである。

端子１０を、測定領域の下半分側に配置している。実施形態４では端子１０を、測定領域の中心に配置し、観察試料１１を中心に合わせていた。

それに対して、実施形態４の変形例３では、観察試料１１を底辺に合わせて、選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を配置することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、基板２と、前記基板２上に設けられた列方向に延びる複数の第１選択線６・２３と、前記基板２上に設けられた行方向に延びる複数の第２選択線７と、細胞（観察試料）から発せられる細胞信号を読み出すために前記基板２上に設けられて前記複数の第１選択線６・２３と前記複数の第２選択線７とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路５・５Ａ・５Ｂ及び電極３と、前記細胞信号を読み出すために前記第２選択線７と前記第１選択線６・２３との何れかと並行に配置され、前記行列状に配列された複数の電極３のうちの一行又は一列のそれぞれに前記選択回路５・５Ａ・５Ｂを介して接続される複数の共通配線４・１２とを備え、各選択回路５・５Ａ・５Ｂは、１個以上の単位選択回路を有し、前記単位選択回路は、そのゲート端子が前記第１選択線６・２３に接続され、ソース端子が前記第２選択線７に接続される第１トランジスタＴ１と、そのゲート端子が前記第１トランジスタＴ１のドレイン端子に接続され、ソース端子が前記電極３に接続され、ドレイン端子が前記共通配線４・１２に接続される第２トランジスタＴ２と、その一方の容量電極が前記第１トランジスタＴ１のドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための配線（容量素子電位固定配線２４）に接続される容量素子（第１キャパシタＣ１）とを含む。

この特徴によれば、複数の第１選択線と複数の第２選択線とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路が、そのゲート端子が第１選択線に接続され、ソース端子が第２選択線に接続される第１トランジスタと、そのゲート端子が第１トランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が電極に接続され、ドレイン端子が共通配線に接続される第２トランジスタと、その一方の容量電極が第１トランジスタのドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための配線に接続される容量素子とを含む。

このため、第１選択線及び第２選択線にクロック信号を同期して供給することにより、行列状に配列された複数の電極の中から、共通配線と導通する電極を選択することができる。

この結果、細胞の測定したい測定箇所あるいは測定箇所近傍に電極を設置することが簡素な構成で可能となる。

本発明の態様２に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様１において、前記基板２が透明基板である。

この構成によれば、基板越しに下側から倒立顕微鏡等で観察することができるので、電極の位置と細胞の位置とを正確に把握することができる。

本発明の態様３に係る細胞信号測定電極プレート１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様１において、前記複数の共通配線４（第１分割線１３、第２分割線１４）は、前記第１選択線６、若しくは第２選択線７と並行に配置され、前記複数の共通配線４（第１分割線１３、第２分割線１４）のうちの１本と他の１本とが接続され、前記複数の共通配線４（第１分割線１３、第２分割線１４）のうちの前記１本に対応する一行若しくは一列と、前記複数の共通配線４（第１分割線１３、第２分割線１４）のうちの前記他の１本に対応する他の一行若しくは一列とに含まれる複数の電極３の中の何れか一つの電極３から前記細胞信号が読み出される。

この構成によれば、行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のうち共通配線と導通する電極を、上記電極の行列の中央に集めることができる。

本発明の態様４に係る細胞信号測定電極プレート１Ｃ・１Ｄ・１Ｇは、上記態様１において、前記複数の共通配線４は、前記第１選択線６、若しくは前記第２選択線７と並行に配置され、各共通配線４は、一行若しくは一列に配列された複数の電極３のうちの一方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第１分割共通配線（第１分割線１３）と、前記一行若しくは一列に配列された複数の電極３のうちの他方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第２分割共通配線（第２分割線１４）とに分割される。

この構成によれば、行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のうち共通配線と導通する電極の数を増やすことができる。

本発明の態様５に係る細胞信号測定電極プレート１Ｂは、上記態様１において、各選択回路５Ｂは、複数個の単位選択回路を有し、前記複数個の単位選択回路のうちの一つは、前記複数の共通配線４・１２のうちの１本（共通配線４）と接続され、前記複数個の単位選択回路のうちの他の一つは、前記複数の共通配線４・１２のうちの他の１本（共通配線１２）と接続される。

この構成によれば、行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のうち共通配線と導通する電極の数を増やすことができる。

本発明の態様６に係る細胞信号測定電極プレート１Ａは、上記態様１において、各選択回路５Ａが、前記細胞信号のノイズを除去するために前記第２トランジスタＴ２のドレインから前記共通配線４を介して端子１０に至るまでの間に配置されたノイズカットフィルタ（ローパスフィルタ２２）をさらに含む。

この構成によれば、電極から第２トランジスタを通って共通配線に読み出される微弱な細胞信号に重畳する高周波ノイズを除去することができる。

本発明の態様７に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様１において、前記複数の第１選択線６・２３のうちの１本を選択する列選択ドライバ（ゲートドライバ８）と、前記複数の第２選択線７のうちの１本を選択する行選択ドライバ（ソースドライバ９）とさらに備える。

この構成によれば、行列状に配列された複数の電極の中から、共通配線と導通する電極を選択するためのクロック信号を、第１選択線及び第２選択線に同期して供給することができる。

本発明の態様８に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様１において、前記第１選択線６・２３及び前記第２選択線７により選択された前記単位選択回路に接続された前記電極３である第１電極（選択電極３Ｓ・３Ｓ１・３Ｓ２）及び前記共通配線（４・１２）を介して、前記細胞から前記細胞信号を読み出す。

この構成によれば、細胞の測定したい測定箇所から細胞信号を読み出すことができる。

本発明の態様９に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様８において、前記細胞に与えるための刺激信号が、前記第１選択線６・２３及び前記第２選択線７により選択された前記単位選択回路に接続された前記共通配線４・１２を介して、前記単位選択回路に接続された電極３である第２電極に外部回路から供給される。

この構成によれば、細胞の所望の箇所に刺激信号を供給することができる。

本発明の態様１０に係る情報処理装置（細胞信号検出システム１５）は、態様１から態様９の何れかに記載の細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇを備える。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ 細胞信号測定電極プレート
２ 基板
３ 電極
３Ｓ、３Ｓ１、３Ｓ２ 選択電極（第１電極）
４、１２ 共通配線
５、５Ａ、５Ｂ 選択回路
６、２３ 第１選択線
７ 第２選択線
８ ゲートドライバ（列選択ドライバ）
９ ソースドライバ（行選択ドライバ）
１０ 端子
１１ 観察試料（細胞）
１３ 第１分割線（第１分割共通配線、共通配線）
１４ 第２分割線（第２分割共通配線、共通配線）
１５ 細胞信号検出システム（情報処理装置）
１６ 微小電極アレイ
１７ 信号供給部
１８ コネクタ
１９ 増幅部
２０ 信号検出部
２１ 表示部
２２ ローパスフィルタ（ノイズカットフィルタ）
２４ 容量素子電位固定配線（配線）
２５ 電極選択指示部
Ｔ１ 第１トランジスタ
Ｔ２ 第２トランジスタ
Ｔ３ 第３トランジスタ
Ｔ４ 第４トランジスタ
Ｃ１ 第１キャパシタ（容量素子）
Ｃ２ 第２キャパシタ（容量素子）
Ｃ３ 第３キャパシタ
Ｒ 抵抗
Ｇ１－Ｇ５ クロック信号
Ｓ１－Ｓ５ クロック信号

Claims (10)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられた列方向に延びる複数の第１選択線と、
   前記基板上に設けられた行方向に延びる複数の第２選択線と、
   細胞から発せられる細胞信号を読み出すために前記基板上に設けられて前記複数の第１選択線と前記複数の第２選択線とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路及び電極と、
   前記細胞信号を読み出すために前記第２選択線と前記第１選択線との何れかと並行に配置され、前記行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のそれぞれに前記選択回路を介して接続される複数の共通配線とを備え、
   各選択回路は、１個以上の単位選択回路を有し、
   前記単位選択回路は、
   そのゲート端子が前記第１選択線に接続され、ソース端子が前記第２選択線に接続される第１トランジスタと、
   そのゲート端子が前記第１トランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が前記電極に接続され、ドレイン端子が前記共通配線に接続される第２トランジスタと、
   その一方の容量電極が前記第１トランジスタのドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための配線に接続される容量素子とを含む細胞信号測定電極プレート。
2. 前記基板が透明基板である請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
3. 前記複数の共通配線は、前記第１選択線、若しくは第２選択線と並行に配置され、
   前記複数の共通配線のうちの１本と他の１本とが接続され、
   前記複数の共通配線のうちの前記１本に対応する一行若しくは一列と、前記複数の共通配線のうちの前記他の１本に対応する他の一行若しくは一列とに含まれる複数の電極の中の何れか一つの電極から前記細胞信号が読み出される請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
4. 前記複数の共通配線は、前記第１選択線、若しくは前記第２選択線と並行に配置され、
   各共通配線は、一行若しくは一列に配列された複数の電極のうちの一方の側に配列された複数の電極が各々の選択回路を介して共通に接続される第１分割共通配線と、前記一行若しくは一列に配列された複数の電極のうちの他方の側に配列された複数の電極が各々の選択回路を介して共通に接続される第２分割共通配線とに分割される請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
5. 各選択回路は、複数個の単位選択回路を有し、
   前記複数個の単位選択回路のうちの一つは、前記複数の共通配線のうちの１本と接続され、
   前記複数個の単位選択回路のうちの他の一つは、前記複数の共通配線のうちの他の１本と接続される請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
6. 各選択回路が、前記細胞信号のノイズを除去するために前記第２トランジスタのドレインから前記共通配線を介して出力端子に至るまでの間に配置されたノイズカットフィルタをさらに含む請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
7. 前記複数の第１選択線のうちの１本を選択する列選択ドライバと、
   前記複数の第２選択線のうちの１本を選択する行選択ドライバとさらに備える請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
8. 前記第１選択線及び前記第２選択線により選択された前記単位選択回路に接続された前記電極である第１電極及び前記共通配線を介して、前記細胞から前記細胞信号を読み出す請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
9. 前記細胞に与えるための刺激信号が、前記第１選択線及び前記第２選択線により選択された前記単位選択回路に接続された前記共通配線を介して、前記単位選択回路に接続された電極である第２電極に外部回路から供給される請求項８に記載の細胞信号測定電極プレート。
10. 請求項１から請求項９の何れか一項に記載の細胞信号測定電極プレートを備えた情報処理装置。

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