JP4720638B2 - Cell electrophysiological sensor and method for measuring cell electrophysiology using the same - Google Patents

Cell electrophysiological sensor and method for measuring cell electrophysiology using the same Download PDF

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Description

本発明は、細胞の活動によって発生する物理化学的変化を測定するために用いられる細胞内電位あるいは細胞外電位等の細胞電気生理現象を測定するための細胞電気生理センサおよびそれを用いた細胞電気生理現象の測定方法に関するものである。   The present invention relates to a cell electrophysiological sensor for measuring a cell electrophysiological phenomenon such as an intracellular potential or an extracellular potential used for measuring a physicochemical change generated by a cell activity, and a cell electricity using the same. The present invention relates to a method for measuring physiological phenomena.

従来、電気生理学におけるパッチクランプ法は、細胞膜に存在するイオンチャンネル機能を測定する方法として知られており、このパッチクランプ法によってイオンチャンネルの様々な機能が解明されてきた。そして、イオンチャンネルの働きは細胞学において重要な関心ごとであり、これは薬剤の開発にも応用されている。   Conventionally, the patch clamp method in electrophysiology is known as a method for measuring the ion channel function existing in the cell membrane, and various functions of the ion channel have been elucidated by this patch clamp method. And the action of ion channels is an important concern in cytology, which has also been applied to drug development.

しかしながら、一方でパッチクランプ法は測定技術に微細なマイクロピペットを1個の細胞に高い精度で挿入するという極めて高い能力を必要としているため、熟練作業者が必要であり、高いスループットで測定を必要とする場合には適切な方法でない。   However, the patch clamp method, on the other hand, requires an extremely high ability to insert a fine micropipette into a single cell with high accuracy in the measurement technique, which requires skilled workers and requires high throughput. Is not an appropriate method.

このため、微細加工技術を利用した平板型プローブの開発がなされており、これらは個々の細胞についてマイクロピペットの挿入を必要としない自動化システムに適している。   For this reason, flat-type probes utilizing microfabrication techniques have been developed, which are suitable for automated systems that do not require the insertion of micropipettes for individual cells.

例えば、2つの領域を分離するキャリアに穴を有し、このキャリアの上下に設置した電極によって電界を発生させることで細胞を穴に効率よく保持し、上下の電極間で電気的測定を行うことで細胞の電気生理的測定を行う方法について開示している(例えば、特許文献1参照)。   For example, there is a hole in the carrier that separates the two regions, and an electric field is generated by the electrodes placed above and below this carrier to efficiently hold the cells in the hole, and electrical measurement is performed between the upper and lower electrodes Discloses a method for performing electrophysiological measurement of cells (see, for example, Patent Document 1).

また、一つのチャネルが貫通している表面に、細胞の下面から吸引して位置決めした後、圧力差を増大させて細胞の下面一部を破裂させることにより、液体中に含まれる細胞の測定を行う方法について開示している(例えば、特許文献2参照)。   In addition, after sucking and positioning from the lower surface of the cell to the surface through which one channel penetrates, the pressure difference is increased to rupture a part of the lower surface of the cell, thereby measuring the cells contained in the liquid. The method of performing is disclosed (for example, refer to Patent Document 2).

これらに開示しているように、平板に作製された貫通孔はガラスピペットにおける先端穴と同様の役割を果たし、高精度な細胞の電気生理現象を記録できるとともに、平板の裏面側からの吸引などの方法により細胞が自動的に引きつけられ、細胞を容易に保持できるという利点を有している。
特表2002−508516号公報 特表2003−511699号公報
As disclosed in these, the through hole made in the flat plate plays the same role as the tip hole in the glass pipette, and can record the electrophysiological phenomenon of the cell with high accuracy, and suction from the back side of the flat plate, etc. This method has the advantage that the cells are automatically attracted and can be easily retained.
Special Table 2002-508516 Japanese translation of PCT publication No. 2003-511699

前記従来の構成における細胞電気生理センサの主な目的は細胞の電気生理現象を従来のパッチクランプ法で使われる微細プローブを用いることなく簡便に計測することであり、そのためには確実に平板の一部に形成した貫通孔(穴)に細胞を保持密着させることが必要である。   The main purpose of the cell electrophysiological sensor in the conventional configuration is to easily measure the electrophysiological phenomenon of cells without using a fine probe used in the conventional patch clamp method. It is necessary to keep the cells in close contact with the through holes (holes) formed in the part.

しかしながら、平板の下方を吸引するためには、平板の下方において液体が密閉された空間に閉じこめられている必要があるが、この密閉空間に気泡が存在していると、吸引によって下方空間を減圧しても気泡が膨張することによって高精度な減圧制御に支障をきたすことがある。   However, in order to suck the lower part of the flat plate, the liquid needs to be confined in a sealed space under the flat plate. If air bubbles exist in the sealed space, the lower space is reduced by suction. Even if the bubbles expand, high-precision decompression control may be hindered.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、密閉空間を減圧する際に内部に気泡の残留を少なくし、高精度に減圧制御することが可能な細胞電気生理センサおよびそれを用いた細胞電気生理現象の測定方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and reduces the amount of bubbles remaining in the sealed space when decompressing the sealed space, and the cell electrophysiological sensor capable of controlling the decompression with high accuracy and the cell using the same An object is to provide a method for measuring electrophysiological phenomena.

前記従来の課題を解決するために、本発明は、第一の貫通孔を有したウエルと、このウエルの下方に当接した第二の貫通孔を有した保持プレートからなり、前記第二の貫通孔の内部に第三の貫通孔を有した薄板を当接した細胞電気生理センサであって、前記保持プレート下方に、流れる液体の流れ方向に沿って溝を設けた構成とするものである。 In order to solve the above conventional problems, the present invention includes a well having a first through hole, made from the second holding plate having a through hole in contact with the lower side of the well, the second A cell electrophysiological sensor in which a thin plate having a third through-hole is contacted inside the through-hole, wherein a groove is provided below the holding plate along the flow direction of the flowing liquid. .

本発明の細胞電気生理センサおよびそれを用いた細胞電気生理現象の測定方法は、細胞を保持するために薄板の下方を減圧する際、密閉空間における気泡の残留を少なくすることができることによって高精度な減圧制御を可能とする細胞電気生理センサを実現することができることから、高精度な細胞の電気生理現象を測定することができる。   The cell electrophysiological sensor of the present invention and the method for measuring a cell electrophysiological phenomenon using the sensor are highly accurate by reducing the amount of bubbles remaining in the sealed space when the pressure under the thin plate is reduced in order to hold the cells. Since a cell electrophysiological sensor that enables accurate pressure reduction control can be realized, a highly accurate electrophysiological phenomenon of cells can be measured.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における細胞電気生理センサについて図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the cell electrophysiological sensor according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施の形態1における細胞電気生理センサの断面図であり、図2は保持プレートの下面図である。1は樹脂よりなるウエルであり、このウエル1に細胞内液あるいは細胞外液を貯留しておくための第一の貫通孔5を形成している。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a cell electrophysiological sensor according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a bottom view of a holding plate. 1 is a well made of resin, and a first through-hole 5 for storing intracellular fluid or extracellular fluid is formed in the well 1.

この第一の貫通孔5は少なくとも一つを形成していれば良く、複数を設けることも可能である。   It is sufficient that at least one first through hole 5 is formed, and a plurality of the first through holes 5 can be provided.

また、前記ウエル1の下方には第二の貫通孔6を有した保持プレート2を当接しており、この保持プレート2の前記第二の貫通孔6の内部には、少なくとも一つの第三の貫通孔7を有した平面を持つ薄板4を備えたセンサチップを固着保持している。このセンサチップはシリコン基板を加工することによって効率良く作製することができる。例えば、厚み;20μm、第三の貫通孔7の開口径を1〜3μmφの寸法形状でエッチング加工によって作製する。そして、この第三の貫通孔7の開口径は細胞の大きさによって適宜選択することができる。   A holding plate 2 having a second through hole 6 is in contact with the lower portion of the well 1, and at least one third hole is formed in the second through hole 6 of the holding plate 2. A sensor chip including a thin plate 4 having a flat surface with a through hole 7 is fixedly held. This sensor chip can be efficiently manufactured by processing a silicon substrate. For example, the thickness is 20 μm, and the opening diameter of the third through-hole 7 is made by etching with a dimension of 1 to 3 μmφ. And the opening diameter of this 3rd through-hole 7 can be suitably selected with the magnitude | size of a cell.

さらに、前記保持プレート2の下方には、その両端に液体を流出入させるための流入口9と流出口10を備えた少なくとも一つの第一の溝11を有した流路プレート3を当接して細胞電気生理センサを構成しており、前記第三の貫通孔7の上面に被検体細胞を密着保持し、この被検体細胞の電気生理現象を測定することができるようになっている。   Further, a flow path plate 3 having at least one first groove 11 provided with an inlet 9 and an outlet 10 for allowing the liquid to flow in and out at both ends thereof is brought into contact with the lower side of the holding plate 2. A cell electrophysiological sensor is configured, and the subject cell is held in close contact with the upper surface of the third through-hole 7, and the electrophysiological phenomenon of the subject cell can be measured.

そして、第一の溝11の流路内および第二の貫通孔6の近傍の気泡を抑制、除去するための構成として、第二の溝12を流入口9と流出口10に沿って複数本形成しており、それぞれ片側の端面は第二の貫通孔6と連通している。   As a configuration for suppressing and removing bubbles in the flow path of the first groove 11 and in the vicinity of the second through hole 6, a plurality of second grooves 12 are provided along the inlet 9 and the outlet 10. Each end face is in communication with the second through-hole 6.

このような構成とすることによって、気泡の発生を抑制するとともに、速やかに気泡を除去することが可能となり、効率よく高精度に測定することができる細胞電気生理センサおよびそれを用いた細胞電気生理現象の測定方法を実現することができる。   By adopting such a configuration, it is possible to suppress the generation of bubbles and quickly remove bubbles, and a cell electrophysiological sensor capable of measuring efficiently and with high accuracy and a cell electrophysiology using the same. A method for measuring a phenomenon can be realized.

次に、このような構成を有する細胞電気生理センサの作用について説明する。   Next, the operation of the cell electrophysiological sensor having such a configuration will be described.

通常、測定前の細胞電気生理センサは乾燥した状態で保存、あるいは包装されている。この細胞電気生理センサを用いて細胞の電気生理現象を測定するとき、測定に入る前段階として、流路の内部を液体で満たすことが必要である。このとき、純水などの液体は、第二の溝12の谷間に当初は侵入しにくくなっており、第二の溝12の隙間に気相流体が通りやすい空間ができる。これによって、流入口9から流出口10に向かって液体を流す際、発生した気相流体である気泡は形成した第二の溝12の隙間を通り、液体は第二の溝12の上部付近を容易に通ることが分かった。   Usually, the cell electrophysiological sensor before measurement is stored or packaged in a dry state. When measuring the electrophysiological phenomenon of a cell using this cell electrophysiological sensor, it is necessary to fill the inside of the flow path with a liquid as a step before entering the measurement. At this time, liquid such as pure water does not easily enter the valley of the second groove 12 at first, and a space where the gas-phase fluid can easily pass through the gap of the second groove 12 is formed. As a result, when the liquid flows from the inlet 9 toward the outlet 10, the generated gas-phase fluid bubbles pass through the gap in the formed second groove 12, and the liquid passes near the upper portion of the second groove 12. It turns out that it passes easily.

その結果、液体および気泡が滞ることなく速やかに流入口9から流出口10に向かって流れることができることから、第一の溝11の内部の気泡をすべて流出口10側へ追い出すことが可能となる。その後、測定に必要な薬液などの液体を純水に変えて充填することによって、第一の溝11の内部に気泡を残すことなく薬液などの液体で満たすことが可能となる。   As a result, the liquid and bubbles can flow quickly from the inlet 9 toward the outlet 10 without stagnation, so that all the bubbles inside the first groove 11 can be expelled to the outlet 10 side. . Thereafter, by filling a liquid such as a chemical solution necessary for measurement with pure water, it is possible to fill the first groove 11 with a liquid such as a chemical solution without leaving bubbles in the first groove 11.

このように、気泡のない状態で細胞を投入して、例えば流出口10より真空ポンプなどを用いて吸引することによって、第一の貫通孔5から投入した細胞は徐々に自重で落下し、その後第三の貫通孔7を塞ぐように保持することができるとともに、その後安定した圧力で吸引することによって、安定したギガシールド状態を保持することができる。   In this way, when cells are introduced in the absence of bubbles and sucked using, for example, a vacuum pump from the outlet 10, the cells introduced from the first through-hole 5 gradually fall by their own weight, and then The third through hole 7 can be held so as to be closed, and then a stable gigashield state can be held by suction with a stable pressure.

例えば、第二の貫通孔6を50μmφの形状で形成している場合、第二の溝12の幅および深さを50μmとし、その第二の溝12の断面形状を三角形となるようにエッチング加工などによって形成しておくことによって、その効果を発揮することができる。さらに、第二の貫通孔6が200〜1000μmφとなるような寸法形状とした場合には、前記寸法からなる三角形状の溝を並列に複数本並べた形状からなる第二の溝12を形成しておくことによって、同様の効果を発揮することができる。   For example, when the second through-hole 6 is formed in a shape of 50 μmφ, the width and depth of the second groove 12 is 50 μm, and the cross-sectional shape of the second groove 12 is etched so as to be a triangle. The effect can be exhibited by forming it by the method. Further, when the second through hole 6 has a dimensional shape of 200 to 1000 μmφ, a second groove 12 having a shape in which a plurality of triangular grooves having the above dimensions are arranged in parallel is formed. By doing so, the same effect can be exhibited.

このように、第二の貫通孔6の開口径の寸法形状によって第二の溝12の形状と本数を適宜選択することによって柔軟に対応することができる。そして、これらの仕様を決めるのは最も気泡の発生を抑制できる条件から決定することが重要である。   Thus, it can respond flexibly by appropriately selecting the shape and number of the second grooves 12 according to the size and shape of the opening diameter of the second through-hole 6. And it is important to determine these specifications from conditions that can suppress the generation of bubbles most.

なお、前記の現象は第二の溝12の間隔が狭く、突起の谷が鋭角に切れ込んでいるほど顕著にその効果を発揮することが分かった。従って、鋭角に切れ込んだ小さな寸法形状を有する第二の溝12を複数並列に配置することがより好ましい。   In addition, it turned out that the said phenomenon exhibits the effect remarkably, so that the space | interval of the 2nd groove | channel 12 is narrow and the trough of a processus | protrusion cuts into an acute angle. Therefore, it is more preferable to arrange a plurality of the second grooves 12 having small dimensions cut into acute angles in parallel.

これによって、より高精度な減圧制御を実現できることによって高精度に測定することができる細胞電気生理センサおよびそれを用いた細胞電気生理現象の測定方法を提供することができる。   Accordingly, it is possible to provide a cell electrophysiological sensor capable of measuring with high accuracy by realizing more accurate decompression control and a method for measuring a cell electrophysiological phenomenon using the cell electrophysiological sensor.

また、図1および図2において、第二の溝12を第二の貫通孔6の前後(流入口9側と流出口10側)に設けているが、少なくとも流入口9と第二の貫通孔6の間に形成しておくことによってその効果を発揮することができ、特に第二の貫通孔6の近傍に形成しておくことが効果的である。その理由は、細胞に近く、第二の貫通孔6の近傍で気泡は発生しやすいからである。   1 and 2, the second groove 12 is provided before and after the second through hole 6 (the inlet 9 side and the outlet 10 side), but at least the inlet 9 and the second through hole are provided. The effect can be exerted by forming it between 6, and it is particularly effective to form it in the vicinity of the second through-hole 6. The reason is that bubbles are likely to be generated near the cell and in the vicinity of the second through hole 6.

また、この第二の溝12の幅は少なくとも第二の貫通孔6の外形よりも広く形成しておくことがより効果的である。   It is more effective to form the second groove 12 wider than at least the outer shape of the second through-hole 6.

なお、当初の準備段階として純水を用いるのは薬液などの液体を節約するためであり、直接、薬液などの液体を用いるときも同様の効果を発揮することができる。   Note that pure water is used in the initial preparation stage in order to save liquid such as a chemical solution, and the same effect can be exhibited when a liquid such as a chemical solution is used directly.

次に、本実施の形態1における細胞電気生理センサを用いて細胞の電気生理現象の測定方法について簡単に述べる。   Next, a method for measuring a cell electrophysiological phenomenon using the cell electrophysiological sensor according to the first embodiment will be briefly described.

まず、ウエル1に細胞内液あるいは細胞外液を充填する。ここで、細胞内液としては、例えば、ほ乳類筋細胞の場合、代表的には、K+イオンが155mM、Na+イオンが12mM程度、C1-イオンが4.2mM程度添加された電解液であり、細胞外液とは、K+イオンが4mM程度、Na+イオンが145mM程度、C1-イオンが123mM程度添加された電解液である。この状態で、ウエル1の内部に設置した第一の電極(図示せず)と第一の溝11の適当な場所に設置した塩化銀などからなる第二の電極(図示せず)との間で、100kΩ〜10MΩ程度の抵抗値を観測することができる。これは細胞電気生理センサの薄板4の内部に設けられた第三の貫通孔7に電解液である細胞内液あるいは細胞外液が浸透し、前記電極間で電気回路が形成されるからである。 First, the well 1 is filled with intracellular fluid or extracellular fluid. Here, for example, in the case of mammalian muscle cells, the intracellular fluid is typically an electrolytic solution to which K + ions are added at about 155 mM, Na + ions at about 12 mM, and C 1 ions at about 4.2 mM. The extracellular fluid is an electrolytic solution to which about 4 mM of K + ions, about 145 mM of Na + ions, and about 123 mM of C 1 ions are added. In this state, between the first electrode (not shown) installed inside the well 1 and the second electrode (not shown) made of silver chloride or the like installed at an appropriate location in the first groove 11. Thus, a resistance value of about 100 kΩ to 10 MΩ can be observed. This is because the intracellular or extracellular fluid, which is an electrolytic solution, permeates the third through-hole 7 provided in the thin plate 4 of the cell electrophysiological sensor, and an electric circuit is formed between the electrodes. .

次に、マイクロピペットなどを用いて、第一の貫通孔5の内部へ細胞を投入する。このとき、第一の貫通孔5の内壁面をテーパ形状とすることが好ましい。これによって、細胞はセンサチップである薄板4に形成した第三の貫通孔7の近傍まで到達しやすい構造を実現している。   Next, the cells are introduced into the first through-hole 5 using a micropipette or the like. At this time, the inner wall surface of the first through hole 5 is preferably tapered. This realizes a structure in which cells easily reach the vicinity of the third through-hole 7 formed in the thin plate 4 that is a sensor chip.

その後、例えば流入口9を塞いで流出口10から吸引すると、細胞は第三の貫通孔7へ引きつけられ、ついにはこの第三の貫通孔7を塞ぐように保持することができる。その結果、薄板4を介してウエル1と第一の溝11との間の電気抵抗は十分に高くなる(このような状態をギガシールと呼ぶ)。   Thereafter, for example, when the inflow port 9 is closed and sucked from the outflow port 10, the cells are attracted to the third through hole 7, and can finally be held so as to close the third through hole 7. As a result, the electrical resistance between the well 1 and the first groove 11 via the thin plate 4 is sufficiently high (this state is called a giga seal).

この状態において、薬液などを投入したときの細胞の電気生理活動によって細胞の内外の電位が変化した場合、わずかな電位差あるいは電流であっても前記第一の電極と第二の電極との間における電流あるいは電圧の変化を測定することによって細胞の電気生理現象の高精度な測定方法を実現することができる。   In this state, when the internal and external potential of the cell changes due to the electrophysiological activity of the cell when a chemical solution or the like is added, even if a slight potential difference or current is present between the first electrode and the second electrode By measuring changes in current or voltage, it is possible to realize a highly accurate measurement method of the electrophysiological phenomenon of cells.

ここで、迅速、且つ高精度に測定するためには、細胞を速やかに第三の貫通孔7の上に移動させた後、第三の貫通孔7の上に一定のシール性(高いギガシールド性)を維持しながら細胞を保持することが重要である。この保持状態を一定に維持するためには、吸引圧力を微細に制御しながら細胞を速やかに移動させた後、第三の貫通孔7の上に安定して保持することが重要である。   Here, in order to measure quickly and with high accuracy, the cell is quickly moved onto the third through-hole 7 and then fixed to the third through-hole 7 with a certain sealing property (high giga shield). It is important to retain the cells while maintaining the sex). In order to maintain this holding state constant, it is important to stably hold the cell on the third through-hole 7 after rapidly moving the cell while finely controlling the suction pressure.

これに対して、気泡などが第二の貫通孔6の近傍に存在すると吸引の圧力が不安定となり、測定に必要な十分なシール性を維持することが困難となってくる。   On the other hand, if bubbles or the like are present in the vicinity of the second through-hole 6, the suction pressure becomes unstable, and it becomes difficult to maintain sufficient sealing performance necessary for measurement.

従って、高精度な測定を実現するためには第二の貫通孔6の付近に気泡の発生が少なく、気泡が抜けやすい細胞電気生理センサを用いることが非常に重要なことである。   Therefore, in order to realize highly accurate measurement, it is very important to use a cell electrophysiological sensor in which the generation of bubbles is small in the vicinity of the second through-hole 6 and the bubbles are easily removed.

(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2における細胞電気生理センサについて、図面を参照しながら説明する。図3は本発明の実施の形態2における細胞電気生理センサの断面図であり、図4は流路プレート3の上面図である。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a cell electrophysiological sensor according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a cross-sectional view of the cell electrophysiological sensor according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 4 is a top view of the flow path plate 3.

本実施の形態2における細胞電気生理センサの構成は、図3および図4に示すように第一の貫通孔5を有したウエル1と、ウエル1の下方には第二の貫通孔6を有した保持プレート2を当接しており、前記第二の貫通孔6の内部には、少なくとも一つの第三の貫通孔7を有した平面を持つ薄板4からなるセンサチップを固着保持している。   As shown in FIGS. 3 and 4, the cell electrophysiological sensor according to the second embodiment has a well 1 having a first through hole 5 and a second through hole 6 below the well 1. The sensor plate made of a thin plate 4 having a flat surface having at least one third through hole 7 is fixedly held inside the second through hole 6.

さらに、前記保持プレート2の下方には、その両端に液体の流入口9と流出口10を備えた少なくとも一つの第一の溝11を有した流路プレート3を当接している。また、この流路プレート3の底面において、第二の溝12を第二の貫通孔6の下方に相当する配置になるように形成している。   Further, below the holding plate 2, a flow path plate 3 having at least one first groove 11 having a liquid inlet 9 and an outlet 10 at both ends is abutted. Further, the second groove 12 is formed on the bottom surface of the flow path plate 3 so as to correspond to the position below the second through hole 6.

そして、前記第三の貫通孔7に被検体細胞を密着保持してこの被検体細胞の電気生理現象を測定する細胞電気生理センサを構成している。   A cell electrophysiological sensor is configured to measure and measure the electrophysiological phenomenon of the subject cell by closely holding the subject cell in the third through-hole 7.

以上のような構成を有する細胞電気生理センサにおいて、第二の溝12を第二の貫通孔6の下方に配置するように形成することによって、実施の形態1と同様の効果を発揮することができる細胞電気生理センサを実現することができる。   In the cell electrophysiological sensor having the above-described configuration, by forming the second groove 12 so as to be disposed below the second through-hole 6, the same effect as in the first embodiment can be exhibited. It is possible to realize a cell electrophysiological sensor that can be used.

このような構成において、液体は複数の第二の溝12の谷間に進入しにくくなり、第二の溝12の間に気相流体が通りやすい空間ができる。   In such a configuration, the liquid is less likely to enter the valleys of the plurality of second grooves 12, and a space in which the gas-phase fluid can easily pass between the second grooves 12 is formed.

これによって、流入口9から流出口10に向かって液体を流す際、気相流体である気泡は第二の溝12の谷間を通り、液体は第二の溝12の上部付近を通ることになり、液体および気泡が速やかに滞ることなく流入口9から流出口10に向かって流れることとなる。結果として、第一の溝11の内部の気泡をすべて流出口10側へ追い出すことが可能となり、第一の溝11の内部に気泡を残すことなく薬液あるいは培養液などの液体で満たすことが可能となる。   As a result, when the liquid flows from the inlet 9 toward the outlet 10, the gas phase fluid bubbles pass through the valley of the second groove 12, and the liquid passes near the upper part of the second groove 12. Thus, the liquid and bubbles flow from the inlet 9 toward the outlet 10 without stagnation. As a result, it is possible to expel all the bubbles in the first groove 11 to the outlet 10 side, and the liquid can be filled with a liquid such as a chemical solution or a culture solution without leaving the bubbles in the first groove 11. It becomes.

なお、上記の現象は第二の溝12の間隔が狭く、谷が鋭角に切れ込んでいるほど顕著にその効果を発揮することができる。   Note that the above-described phenomenon can be more effective as the interval between the second grooves 12 is narrower and the valleys are cut into an acute angle.

また、図3、および図4に示したように流路プレート3に第二の溝12を設けた構成とすることによって、細胞電気生理センサを効率よく作製することができる。   Moreover, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the cell electrophysiological sensor can be efficiently manufactured by providing the second groove 12 in the flow path plate 3.

本実施の形態2における細胞電気生理センサの作製方法としては、初めにウエル1と保持プレート2を熱可塑性樹脂などを用いて融着接合し、さらにその後流路プレート3を積層して融着接合することによって一体化し、所望の形状を有する細胞電気センサを作製すると効率が良い。ここで、第二の溝12が保持プレート2に形成されていると、この融着接合のときに加圧しながら接合する工法を用いる場合、第二の溝12を鋭角な鋸状の尖った形状に加工しているときには、その先端部にダメージを与えてしまうことがある。   As a method for producing the cell electrophysiological sensor in the second embodiment, first, the well 1 and the holding plate 2 are fusion-bonded using a thermoplastic resin or the like, and then the flow-path plate 3 is laminated and fusion-bonded. Thus, it is efficient to produce a cellular electric sensor having a desired shape by integrating them. Here, when the second groove 12 is formed in the holding plate 2, the second groove 12 has an acute saw-shaped pointed shape when using a method of joining while applying pressure during the fusion joining. When it is processed, the tip may be damaged.

そのような場合において、本実施の形態2に示したように流路プレート3に第二の溝12を形成しておくことによって、接合などの組み立て時における作業効率の低下を防止することができる。   In such a case, by forming the second groove 12 in the flow path plate 3 as shown in the second embodiment, it is possible to prevent a reduction in work efficiency during assembly such as joining. .

なお、前記のようなことを考慮しながら、保持プレート2の下面側と流路プレート3の上面側の両面に第二の溝12を形成した場合、気泡の除去をより効率よく行うことができる。   In consideration of the above, when the second groove 12 is formed on both the lower surface side of the holding plate 2 and the upper surface side of the flow path plate 3, the bubbles can be removed more efficiently. .

次に、本実施の形態2におけるさらに別の例の細胞電気生理センサの構成について説明する。図5は本実施の形態2における別の例の細胞電気生理センサの流路プレート3の上面図であり、図6はその要部拡大図である。   Next, a configuration of another example of the cell electrophysiological sensor according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a top view of a flow path plate 3 of another example of the cell electrophysiological sensor according to the second embodiment, and FIG. 6 is an enlarged view of a main part thereof.

ここで、図5および図6に示すように流路プレート3に形成した第一の溝11の側壁側の内壁の形状を複数の鋭角な形状からなる凹部を有した第三の溝13の構成としている。このとき、第一の溝11の上面あるいは下面には第二の溝12を形成しておき、前記第三の溝13は第二の溝12に連通している。このような構成とするためには、第二の溝12の幅を第一の溝11の幅と同じとし、且つ第一の溝11の側壁面に第三の溝13を形成することによって実現することができる。   Here, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, the configuration of the third groove 13 having a plurality of acute-shaped concave portions in the shape of the inner wall on the side wall side of the first groove 11 formed in the flow path plate 3. It is said. At this time, the second groove 12 is formed on the upper surface or the lower surface of the first groove 11, and the third groove 13 communicates with the second groove 12. This configuration is realized by making the width of the second groove 12 the same as the width of the first groove 11 and forming the third groove 13 on the side wall surface of the first groove 11. can do.

このような構成において、第三の溝13に形成した鋭角な凹形状の先端には液層流体は進入しにくくなり、側壁に発生した気泡の気相流体の通り道となる。これによって、第一の溝11の側壁付近において発生した気相流体である気泡が第三の溝13を移動し、その後第二の溝12へ移動し、次に流出口10から速やかに滞ることなく抜けることとなり、これまでに他の実施形態において述べたような構造と相まって、第一の溝11の内部に気泡が残ることなく、最終的には液体によって容易に効率良く満たされるという効果を発揮することができる。   In such a configuration, the liquid layer fluid is less likely to enter the sharp concave tip formed in the third groove 13, and becomes a passage for the gas phase fluid of bubbles generated on the side wall. Thereby, bubbles, which are gas phase fluids generated near the side wall of the first groove 11, move through the third groove 13, then move to the second groove 12, and then quickly stagnate from the outlet 10. Combined with the structure described in the other embodiments so far, there is an effect that bubbles are not left inside the first groove 11 and are finally easily and efficiently filled with liquid. It can be demonstrated.

以上説明してきたように、このような構成とすることによって流入口9側の圧力を相対的に流出口10側に比べて精度良く高く設計することができ、薄板4を保持した第二の貫通孔6の付近に気泡の発生を少なくすることができる細胞電気生理センサを提供することができる。そして、このような構成を有する細胞電気生理センサを用いて細胞の電気生理現象を測定するとき、効率よく高精度に測定することができる細胞電気生理現象の測定方法を提供することができる。   As described above, by adopting such a configuration, the pressure on the inlet 9 side can be designed relatively accurately and higher than that on the outlet 10 side, and the second penetration holding the thin plate 4 can be achieved. A cell electrophysiological sensor capable of reducing the generation of bubbles in the vicinity of the hole 6 can be provided. And when measuring the electrophysiological phenomenon of a cell using the cell electrophysiological sensor which has such a structure, the measuring method of the cell electrophysiological phenomenon which can be measured efficiently with high precision can be provided.

以上のように、本発明にかかる細胞電気生理センサおよびそれを用いた細胞電気生理現象の測定方法は、高精度な測定を可能にすることから、高速で薬理判定を行う薬品スクリーニング等の測定器に有用である。   As described above, the cell electrophysiological sensor according to the present invention and the method for measuring a cell electrophysiological phenomenon using the sensor enable measurement with high accuracy. Useful for.

本発明の実施の形態1における細胞電気生理センサの断面図Sectional drawing of the cell electrophysiological sensor in Embodiment 1 of this invention 同保持プレートの下面図Bottom view of the holding plate 本発明の実施の形態2における細胞電気生理センサの断面図Sectional drawing of the cell electrophysiological sensor in Embodiment 2 of this invention 同流路プレートの上面図Top view of the same channel plate 同別の例の流路プレートの上面図Top view of flow path plate of another example 同要部拡大図Enlarged view of the main part

符号の説明Explanation of symbols

1 ウエル
2 保持プレート
3 流路プレート
4 薄板
5 第一の貫通孔
6 第二の貫通孔
7 第三の貫通孔
9 流入口
10 流出口
11 第一の溝
12 第二の溝
13 第三の溝
1 well 2 holding plate 3 flow path plate 4 thin plate 5 first through hole 6 second through hole 7 third through hole 9 inflow port 10 outflow port 11 first groove 12 second groove 13 third groove

Claims (11)

第一の貫通孔を有したウエルと、このウエルの下方に当接した第二の貫通孔を有した保持プレートからなり、前記第二の貫通孔の内部に第三の貫通孔を有した薄板を当接した細胞電気生理センサであって、前記保持プレート下面に、流れる液体の流れ方向に沿って溝を設けた細胞電気生理センサ。 A thin plate comprising a well having a first through-hole and a holding plate having a second through-hole abutting below the well, and having a third through-hole inside the second through-hole A cell electrophysiological sensor in which a groove is provided on the lower surface of the holding plate along the flow direction of the flowing liquid. 前記溝の幅を第二の貫通孔の幅よりも大きくした請求項1に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 1, wherein the width of the groove is larger than the width of the second through hole. 前記溝を複数形成した請求項1に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 1, wherein a plurality of the grooves are formed. 複数の前記溝の幅を第二の貫通孔の幅よりも大きくした請求項3に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 3, wherein a width of the plurality of grooves is larger than a width of the second through hole. 前記保持プレートの下方に第一の溝を有した流路プレートを当接し、前記保持プレートに設けた前記溝を第二の溝とし、第二の溝の幅を第一の溝の幅と同じとし、且つ第一の溝の側壁面に第三の溝を設けた請求項1に記載の細胞電気生理センサ。 A flow path plate having a first groove is abutted below the holding plate, the groove provided in the holding plate is a second groove, and the width of the second groove is the same as the width of the first groove. The cell electrophysiological sensor according to claim 1, wherein a third groove is provided on a side wall surface of the first groove. 第一の貫通孔を有したウエルと、このウエルの下方に当接した第二の貫通孔を有した保持プレートと、この保持プレートの下方に液体の流入口と流出口を両端に備えるとともに第一の溝を有した流路プレートを当接し、前記第二の貫通孔の内部に第三の貫通孔を有した薄板を当接した細胞電気生理センサであって、液体の流れる方向に沿って前記流路プレートの一部に第二の溝を設けた細胞電気生理センサ。 A well having a first through-hole, a holding plate having a second through-hole in contact with the lower side of the well, a liquid inlet and an outlet at the both ends, and a second plate are provided below the holding plate. A cell electrophysiological sensor in which a flow path plate having one groove is contacted and a thin plate having a third through hole is contacted inside the second through hole, the flow direction of the liquid being A cell electrophysiological sensor in which a second groove is provided in a part of the flow path plate. 第二の溝の幅を第二の貫通孔の幅よりも大きくした請求項6に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 6, wherein the width of the second groove is larger than the width of the second through hole. 第二の溝を複数形成した請求項6に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 6, wherein a plurality of second grooves are formed. 複数の第二の溝の幅を第二の貫通孔の幅よりも大きくした請求項8に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 8, wherein the width of the plurality of second grooves is larger than the width of the second through hole. 第二の溝の幅を第一の溝の幅と同じとし、且つ第一の溝の側壁面に第三の溝を設けた請求項6に記載の細胞電気生理センサ。 The cell electrophysiological sensor according to claim 6, wherein the width of the second groove is the same as the width of the first groove, and a third groove is provided on the side wall surface of the first groove. 第一の貫通孔を有したウエルと、このウエルの下方に当接した第二の貫通孔を有した保持プレートと、この保持プレートの下方に液体の流入口と流出口を両端に備えるとともに第一の溝を有した流路プレートを当接し、前記第二の貫通孔の内部に第三の貫通孔を有した薄板を当接した細胞電気生理センサであり、液体の流れる方向に沿って前記保持プレートまたは流路プレートの一部に第二の溝を設けた細胞電気生理センサを用いて細胞の電気生理現象を測定する細胞電気生理現象の測定方法。 A well having a first through-hole, a holding plate having a second through-hole in contact with the lower side of the well, a liquid inlet and an outlet at the both ends, and a second plate are provided below the holding plate. A cell electrophysiological sensor that abuts a flow path plate having one groove and abuts a thin plate having a third through hole inside the second through hole. A method for measuring a cell electrophysiological phenomenon, wherein a cell electrophysiological sensor using a cell electrophysiological sensor in which a second groove is provided in a part of a holding plate or a flow path plate is measured.
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