JP5526384B2 - Cell tissue evaluation equipment - Google Patents

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Description

本発明は、例えば生体細胞等の多数の細胞からなる細胞組織の構造化または細胞間連絡を評価する細胞組織評価装置に関するものであり、特に、細胞組織によって発生する磁束を検出することによって前記評価を行なう細胞組織評価装置に関するものである。   The present invention relates to a cellular tissue evaluation apparatus that evaluates the structuring or intercellular communication of a cellular tissue composed of a large number of cells such as biological cells, and in particular, the evaluation is performed by detecting magnetic flux generated by the cellular tissue. The present invention relates to a cellular tissue evaluation apparatus that performs the above.

生体細胞の多くは、組織として一つの大きな集団を作り、その機能を発揮する。例えば、神経細胞組織では信号を伝えたい方向へ線維をのばし、心臓では特殊な伝導経路により興奮を伝搬して統合的な収縮を発生する。そこで、細胞集団が組織(細胞組織)となり構造化されて、このような興奮の伝導・電気的な結合度の方向性を生み出すことを評価する非侵襲的な計測方法、あるいは装置を開発できれば、細胞組織の機能と構造を関連づける新たな評価方法、あるいは装置として、広く生命科学・医療・福祉等に応用することが考えられる。   Many living cells create a large group of tissues and perform their functions. For example, in a nerve cell tissue, a fiber is extended in a direction in which a signal is to be transmitted, and in the heart, excitement is propagated through a special conduction path to generate an integrated contraction. Therefore, if we can develop a non-invasive measurement method or device that evaluates that the cell population is structured as a tissue (cell tissue) and creates such a direction of conduction and electrical coupling of excitement, As a new evaluation method or apparatus for associating the function and structure of a cellular tissue, it can be widely applied to life science, medical care, welfare and the like.

しかしながら、細胞組織内の構造化や電気的な連絡経路を非接触で評価する方法はこれまでに開発されていない。近い技術としては、培養組織に交流電流を印可して、そのインピーダンスを測定し、増殖した細胞数を推定する方法がある。かかる方法によっては細胞の数を推定することはできるものの、細胞間の連絡や細胞組織の構造化の指標とは成り得ない。この方法では、培養細胞容器中に電極を配置することとなり、生体液である培養液に触れた形でしか計測を行うことができない。   However, no method has been developed so far for evaluating the structuring and electrical communication paths in cell tissues in a non-contact manner. As a close technique, there is a method in which an alternating current is applied to a cultured tissue, its impedance is measured, and the number of proliferated cells is estimated. Although the number of cells can be estimated by such a method, it cannot serve as an index for communication between cells or structuring of cell tissues. In this method, an electrode is disposed in a cultured cell container, and measurement can be performed only in contact with a culture solution that is a biological fluid.

また、従来、生体細胞組織の電気的伝導度を評価するためには、細胞組織表面に複数の電極を配置して、その活動電位などの電位波形の伝搬する時間を比較する事により、その伝導速度を推定するという方法が用いられてきた。図20にその一例の概略図を示す。図20においては実験槽56におかれた細胞組織50の複数箇所の表面電圧を複数の電圧計V1、V2、およびV3によって測定している。しかしながら、この方法では、検出される活動電位は細胞組織の表面電位にすぎず、細胞組織全体の内部における電流や活動電位を反映したものであるとは考え難い。すなわち、隣り合う電極間の電気信号が直接の電流の伝搬によってカップリングしているのか、別の部位の興奮を介して間接的にカップリングしているのか、さらには計測時に偶然に同期しているように記録されたのか判別できない。   Conventionally, in order to evaluate the electrical conductivity of living cell tissue, a plurality of electrodes are arranged on the surface of the cell tissue, and the conduction time is compared by comparing the propagation time of potential waveforms such as action potentials. The method of estimating speed has been used. FIG. 20 shows a schematic diagram of an example thereof. In FIG. 20, the surface voltages at a plurality of locations of the cell tissue 50 placed in the experimental tank 56 are measured by a plurality of voltmeters V1, V2, and V3. However, in this method, the detected action potential is only the surface potential of the cell tissue, and it is difficult to consider that the current or action potential in the entire cell tissue is reflected. That is, whether the electrical signal between adjacent electrodes is coupled by direct current propagation, indirectly coupled through excitement of another part, or even accidentally synchronized during measurement It cannot be determined whether it was recorded.

特開2004−219109号公報JP 2004-219109 A

なお、従来、生体細胞組織の活動電位を検出する方法及び装置として、例えば下記先行技術文献に記載されるものがある。例えば特許文献1に記載される技術がそれである。特許文献1には、生体細胞組織の活動電位検出装置は、SQUID磁気センサを用いて、生体細胞組織が発生する活動電位・電流に伴う磁気信号の時間的変化を計測する技術が開示されている。しかしながら、SQUID磁気センサーは、液体ヘリウム中に配置しなくてはならず、マイナス270度程度の低温にあるSQUID磁気センサを検出対象となる細胞組織に近接させると、細胞組織を生存状態に保持することが困難となるため、生体細胞組織から離れた位置でしか安定的に計測を行うことができない。またSQUIDは装置全体が大型化し、細胞組織の活動の記録には使いやすいものではなかった。   Conventionally, as a method and apparatus for detecting an action potential of a living cell tissue, for example, there are those described in the following prior art documents. For example, this is the technique described in Patent Document 1. Patent Document 1 discloses a technique in which an action potential detecting device for living cell tissue uses a SQUID magnetic sensor to measure a temporal change in a magnetic signal accompanying an action potential / current generated by the living cell tissue. . However, the SQUID magnetic sensor must be placed in liquid helium, and when the SQUID magnetic sensor at a low temperature of about minus 270 degrees is brought close to the cellular tissue to be detected, the cellular tissue is kept in a living state. Therefore, measurement can be performed stably only at a position away from the living cell tissue. Also, the SQUID is not easy to use for recording the activity of a cell tissue because the entire apparatus becomes large.

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、細胞組織の構造化または細胞間連絡を、非侵襲的に評価する細胞組織評価装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a cell tissue evaluation apparatus that non-invasively evaluates the structure of a cell tissue or cell-cell communication.

かかる目的を達成するための請求項1にかかる発明は、(a)多数の細胞からなる細胞組織の構造化を評価する細胞組織評価装置であって、(b)該細胞組織から生ずる磁気信号を検出する磁気検出部と、(c)該磁気検出部によって検出される磁気信号に基づいて前記細胞組織構造化の度合いを評価する評価部とを有し、(d)前記磁気検出部は、磁気センサヘッドとして1000μm以下の分解能、1nT以下のノイズレベルで前記磁気信号を検出可能な磁気インピーダンスセンサを有し、(e)該磁気インピーダンスセンサを前記細胞組織から1000μm以内に近接可能であり、(f)前記細胞組織の構造化の度合いは、該細胞組織におけるギャップチャネル構造の発現の度合いに応じて変化する該細胞組織における細胞間の電気的な連絡の度合いであること、を特徴とする。
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is (a) a cellular tissue evaluation apparatus for evaluating the structuring of a cellular tissue composed of a large number of cells, and (b) a magnetic signal generated from the cellular tissue. A magnetic detection unit to detect, and (c) an evaluation unit that evaluates the degree of structuring of the cell tissue based on a magnetic signal detected by the magnetic detection unit, and (d) the magnetic detection unit includes: 1000μm following resolution as a magnetic sensor head has a magnetic impedance sensor capable of detecting the magnetic signal noise level below 1 nT, Ri proximity allows der within 1000μm from the cell tissue (e) magnetic impedance sensor, (F) The degree of structuring of the cellular tissue varies depending on the degree of expression of the gap channel structure in the cellular tissue. Degree Der Rukoto of the Do not contact, and said.

請求項1にかかる発明によれば、細胞組織を流れる電流に基づいて発生する磁気信号が前記磁気検出部により検出され、検出された磁気信号に基づいて前記評価部によりその細胞組織が評価されるので、細胞組織の構造化または細胞間連絡の程度を、非侵襲的に評価することができる。また、前記細胞組織の構造化の度合いは、該細胞組織におけるギャップチャネル構造の発現の度合いに応じて変化する該細胞組織における細胞間の電気的な連絡の度合いであること、を特徴とする。このようにすれば、該細胞組織におけるギャップチャネル構造の発現の度合いに応じて変化する該細胞組織における細胞間の電気的な連絡の度合いを前記細胞組織の構造化の度合いとして非侵襲的に評価することができる。
According to the first aspect of the present invention, a magnetic signal generated based on a current flowing through a cell tissue is detected by the magnetic detection unit, and the cell tissue is evaluated by the evaluation unit based on the detected magnetic signal. Thus, the degree of structuring of cellular tissue or intercellular communication can be evaluated non-invasively. Further, the degree of structuring of the cell tissue is a degree of electrical communication between cells in the cell tissue that changes in accordance with the degree of expression of the gap channel structure in the cell tissue. In this way, the degree of electrical communication between cells in the cellular tissue that changes according to the degree of expression of the gap channel structure in the cellular tissue is evaluated non-invasively as the degree of structuring of the cellular tissue. can do.

好適には、(a)前記磁気検出部は、前記細胞組織について異なる複数方向の磁気信号を検出可能であり、(b)前記評価部は、前記複数方向の磁気信号のそれぞれに基づいて前記細胞組織の構造化を評価するものである。このようにすれば、細胞組織が前記複数方向のそれぞれについて異なった電流に基づく磁気信号を発生する場合において、前記磁気検出部が検出する複数方向の磁気信号に基づいて、前記細胞組織の構造化、または細胞間連絡を、非侵襲的に評価することができる。 Preferably, (a) the magnetic detection unit is capable of detecting magnetic signals in a plurality of different directions for the cellular tissue, and (b) the evaluation unit is configured to detect the cell based on each of the magnetic signals in the plurality of directions. It evaluates the structure of the organization. In this way, when the cellular tissue generates magnetic signals based on different currents in each of the plurality of directions, the structuring of the cellular tissue is performed based on the magnetic signals in the multiple directions detected by the magnetic detection unit. Or cell-cell communication can be assessed non-invasively.

また好適には、前記評価部は、見本標本についての磁気信号と評価対象である細胞組織から得られる磁気信号との間の類似度に基づいて、予め記憶された関係から前記細胞組織の構造化を評価するものである。このようにすれば、前記見本標本および評価対象である細胞組織のそれぞれについて前記磁気検出部によって検出される磁気信号を比較することにより両者の細胞組織の構造化が評価される。   Preferably, the evaluation unit is configured to structure the cellular tissue from a previously stored relationship based on a similarity between the magnetic signal of the sample specimen and the magnetic signal obtained from the cellular tissue to be evaluated. Is to evaluate. In this way, the structuring of both cell tissues is evaluated by comparing the magnetic signals detected by the magnetic detection unit for each of the sample specimen and the cell tissues to be evaluated.

さらに好適には、前記評価部による前記細胞組織の構造化の評価は、前記磁気検出部によって検出される磁気信号の周波数領域における解析結果に基づいて行なわれる。このようにすれば、前記磁気信号の周波数ドメインにおける特徴に基づいて細胞組織の構造化の評価を行なうことができる。そのため、前記磁気信号を時間ドメインにおいて解析した場合には現れない特徴に基づいて細胞組織の構造化の評価を行なうことができる。   More preferably, the evaluation of the structuring of the cellular tissue by the evaluation unit is performed based on an analysis result in a frequency domain of a magnetic signal detected by the magnetic detection unit. In this way, the structuring of the cell tissue can be evaluated based on the characteristics of the magnetic signal in the frequency domain. Therefore, the structuring of the cellular tissue can be evaluated based on features that do not appear when the magnetic signal is analyzed in the time domain.

また好適には、(a)前記磁気インピーダンスセンサとして、第1磁気センサヘッドと、前記細胞組織と該第1磁気センサヘッドとの距離よりも前記細胞組織との距離が長くなるように配設される第2磁気センサヘッドと、を有し、(b)該第1磁気センサヘッドおよび該第2磁気センサヘッドのそれぞれによって検出される磁気信号に基づいて環境磁場の影響を低減する環境磁場相殺部をさらに有することを特徴とする。このようにすれば、前記第1磁気センサヘッドおよび前記第2磁気センサヘッドのそれぞれにおいて検出された磁気信号に基づいて、前記環境磁場相殺部により環境磁場の影響を低減することができ、前記細胞組織の構造化の評価がより精度よく行なわれる。
Preferably, (a) the magnetic impedance sensor is arranged such that a distance between the first magnetic sensor head and the cellular tissue is longer than a distance between the cellular tissue and the first magnetic sensor head. And (b) an environmental magnetic field canceling unit that reduces the influence of the environmental magnetic field based on magnetic signals detected by the first magnetic sensor head and the second magnetic sensor head, respectively. It further has these. In this way, based on the magnetic signal detected in each of the first magnetic sensor head and the second magnetic sensor head, the environmental magnetic field canceling unit can reduce the influence of the environmental magnetic field, and the cell The organization structuring is evaluated more accurately.

また好適には、前記細胞組織評価装置は、前記細胞組織に対し、少なくとも、電気的刺激、機械的刺激、電磁波、熱、薬物のいずれか1を投与する刺激投与部を有するものである。このようにすれば前記刺激投与部によって前記細胞組織に与えられる刺激に反応して発生する磁気信号を前記細胞組織の構造化の評価指標とすることができる。   Preferably, the cellular tissue evaluation apparatus includes a stimulation administration unit that administers at least one of electrical stimulation, mechanical stimulation, electromagnetic waves, heat, and a drug to the cellular tissue. In this way, a magnetic signal generated in response to a stimulus given to the cell tissue by the stimulus administration unit can be used as an evaluation index for structuring the cell tissue.

また好適には、前記細胞組織評価装置は、前記細胞組織に対し、0℃から42℃までの温度範囲において、イオン組成浸透圧を有する生理的細胞外液を供給し、該細胞組織の生存状態を維持する細胞組織維持部を有するものである。このようにすれば前記細胞組織維持部により前記細胞組織が生存状態に維持されつつ前記細胞組織の構造化、または細胞間連絡を非侵襲的に評価することができる。   Also preferably, the cellular tissue evaluation device supplies a physiological extracellular fluid having an ionic composition osmotic pressure to the cellular tissue in a temperature range from 0 ° C. to 42 ° C., and the survival state of the cellular tissue It has a cell tissue maintenance part which maintains the above. In this way, it is possible to non-invasively evaluate the structuring of the cell tissue or the communication between cells while the cell tissue is maintained in the living state by the cell tissue maintenance unit.

さらに好適には、前記磁気検出部の有する磁気センサヘッドは、柱状磁性体、平板状磁性体あるいは薄膜状磁性体、もしくは網状構造の磁性体を有する磁気インピーダンスセンサである。このようにすれば、細胞組織評価装置を所望の精度を実現しつつ小型に提供することができる。
More preferably, the magnetic sensor head included in the magnetic detection unit is a magnetic impedance sensor having a columnar magnetic body, a plate-shaped magnetic body, a thin-film magnetic body, or a net-like magnetic body. In this way, the cell tissue evaluation apparatus can be provided in a small size while realizing desired accuracy.

本発明の細胞組織評価装置の一例における装置の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the apparatus in an example of the cell-tissue evaluation apparatus of this invention. 図1の細胞組織評価装置における実験槽部の構成を詳細に説明する図である。It is a figure explaining the structure of the experimental tank part in the cell-tissue evaluation apparatus of FIG. 1 in detail. 図1の細胞組織評価装置における磁気センサヘッドの構成の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of a structure of the magnetic sensor head in the cell-tissue evaluation apparatus of FIG. 図1の細胞組織評価装置における実験槽と第1磁気センサヘッド、および第2磁気センサヘッドとの位置関係を説明する図である。It is a figure explaining the positional relationship of the experimental tank, 1st magnetic sensor head, and 2nd magnetic sensor head in the cell-tissue evaluation apparatus of FIG. 図1の細胞組織評価装置における磁気センサヘッドの配置を説明する図であって、評価対象である細胞組織と磁気センサヘッドとの相対的な位置関係を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of the magnetic sensor head in the cell tissue evaluation apparatus of FIG. 1, Comprising: It is a figure explaining the relative positional relationship of the cell tissue which is an evaluation object, and a magnetic sensor head. 図1の細胞組織評価装置におけるコンピュータの有する機能の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the function which the computer has in the cell-tissue evaluation apparatus of FIG. 細胞組織の構造化の度合いと検出される磁気信号との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the structural degree of a cell tissue, and the detected magnetic signal. 実施例において細胞組織として用いられる平滑筋組織を説明する図である。It is a figure explaining the smooth muscle tissue used as a cell tissue in an Example. 細胞組織の長軸方向に直交する方向に磁気センサヘッドを配置した場合において検出される磁気信号の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the magnetic signal detected when the magnetic sensor head is arrange | positioned in the direction orthogonal to the major axis direction of a cell tissue. 細胞組織の長軸方向に磁気センサヘッドを配置した場合において検出される磁気信号の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the magnetic signal detected when the magnetic sensor head is arrange | positioned in the major axis direction of a cell tissue. 細胞組織にニフェジピンを投与した場合であって、細胞組織の長軸方向に直交する方向に磁気センサヘッドを配置した場合に検出される磁気信号の一例を説明する図であり、図9に対応する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a magnetic signal detected when nifedipine is administered to a cell tissue and a magnetic sensor head is arranged in a direction orthogonal to the long axis direction of the cell tissue, corresponding to FIG. 9. FIG. 細胞組織に電気的刺激を与えた場合であって、細胞組織の長軸方向に直交する方向に磁気センサヘッドを配置した場合に検出される磁気信号の一例を説明する図であり、図9に対応する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a magnetic signal detected when an electrical stimulus is applied to a cell tissue and a magnetic sensor head is arranged in a direction orthogonal to the long axis direction of the cell tissue. It is a corresponding figure. 図1の細胞組織評価装置による細胞組織の評価のための制御作動の一例を説明するフローチャートである。3 is a flowchart for explaining an example of a control operation for evaluation of a cell tissue by the cell tissue evaluation apparatus of FIG. 1. 図9として得られる磁気信号をパワースペクトル解析した場合の波形を一部の周波数について説明する図である。It is a figure explaining the waveform at the time of carrying out a power spectrum analysis of the magnetic signal obtained as FIG. 9 about a part of frequency. 図11として得られる磁気信号をパワースペクトル解析した場合の波形を一部の周波数について説明する図である。It is a figure explaining the waveform at the time of carrying out a power spectrum analysis of the magnetic signal obtained as FIG. 11 about a part of frequency. 本発明の細胞組織評価装置の別の実施例であって、磁気センサヘッドの有する異なる形状のアモルファス素子を説明する図である。It is another Example of the cell-tissue evaluation apparatus of this invention, Comprising: It is a figure explaining the amorphous element of a different shape which a magnetic sensor head has. 本発明の細胞組織評価装置のさらに別の実施例であって、磁気センサヘッドの有する異なる形状のアモルファス素子を説明する図である。It is another Example of the cell-tissue evaluation apparatus of this invention, Comprising: It is a figure explaining the amorphous element of a different shape which a magnetic sensor head has. 本発明の細胞組織評価装置の応用例を説明する図であって、心臓における梗塞部位の評価を行なう図である。It is a figure explaining the application example of the cellular tissue evaluation apparatus of this invention, Comprising: It is a figure which evaluates the infarction site | part in a heart. 本発明の別の実施態様、すなわち、複数の方向に対応した複数対の磁気センサヘッドを設ける態様を説明する図であって、図5に対応する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention, that is, a mode in which a plurality of pairs of magnetic sensor heads corresponding to a plurality of directions are provided, corresponding to FIG. 5. 細胞組織表面に複数の電極を配置して、その活動電位などを検出する一例の概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic of an example which arrange | positions several electrodes on the cell-tissue surface, and detects the action potential.

以下、本発明の一実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施態様である細胞組織評価装置10の構成の概要を説明する図である。図1に示すように、細胞組織評価装置10は、実験槽部14、2つの磁気センサヘッドである第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20、制御回路部22などを含んで構成される。また、制御回路部22から出力される検出結果としての磁気信号は、図1に示すように例えばA/D変換器32によってデジタル変換処理が行なわれ、データ収録などに用いられるコンピュータ34によって記録される。   FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of a configuration of a cell tissue evaluation apparatus 10 that is one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the cell tissue evaluation apparatus 10 includes an experimental tank section 14, two magnetic sensor heads, a first magnetic sensor head 18 and a second magnetic sensor head 20, a control circuit section 22, and the like. The The magnetic signal as a detection result output from the control circuit unit 22 is digitally converted by, for example, an A / D converter 32 as shown in FIG. 1, and is recorded by a computer 34 used for data recording or the like. The

このうち、実験槽部14は、検出対象となる細胞組織50を配置するための実験槽56を含んで構成される。図2はこの実験槽部14の構成を詳細に説明するための図である。実験槽56は、板状のシリコン(シリコン板)55に断面が長方形の貫通して設けられた孔と、前記シリコン板55の下側に重ねるように設置された、例えば厚さ100μm程度のカバーガラス57によって構成される。すなわち、実験槽56は、カバーガラス57を底、シリコン板55に貫通して設けられた孔を壁面とする柱状の容器である。   Among these, the experimental tank part 14 is comprised including the experimental tank 56 for arrange | positioning the cell tissue 50 used as detection object. FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the experimental tank section 14 in detail. The test tank 56 is a cover having a rectangular cross section formed in a plate-like silicon (silicon plate) 55 and a cover having a thickness of about 100 μm, for example, which is installed so as to overlap the lower side of the silicon plate 55. The glass 57 is used. That is, the experimental tank 56 is a columnar container having a cover glass 57 as a bottom and a hole provided through the silicon plate 55 as a wall surface.

実験槽56には、細胞組織50の生存状態を維持するための細胞組織維持部70が設けられている。具体的には、細胞組織維持部70は、摂氏0度乃至42度の温度範囲で予め設定された温度のイオン組成浸透圧を有する生理的細胞外液を供給することにより細胞組織50の生存状態を維持する。より具体的には、細胞組織維持部70は、この生理的細胞外液(灌流液)を、灌流液流入チューブ62から実験槽56に供給する。また、実験槽56中にある生理的細胞外液は、灌流液吸引チューブ64を介して循環ポンプ66によって吸引され、再び灌流液流入チューブ62から実験槽56に循環して供給される。また、この生理的細胞外液の循環の過程において恒温槽68が設けられており、灌流液吸引チューブ64により吸引された生理的細胞外液は、恒温槽68により前記予め設定された温度に加熱もしくは冷却される。本発明の細胞組織評価装置10の検出対象である興奮性細胞組織において、電気的活動はイオン輸送体の活性化によるイオン流動によって作り出される。従って細胞内外の水が固体となる摂氏0度以下ではイオンが流動しない。また、摂氏42度以上においては、細胞はヒートショック蛋白を生成して機能が傷害され、不可逆的な変化が起こってしまう。そのため、生理的細胞外液の温度は、摂氏0度乃至42度の温度範囲で予め設定された温度とされ、細胞組織の生存状態を維持し、恒常性を保つ。これらの、生理的細胞外液の循環のための構造、すなわち、灌流液流入チューブ62、灌流液吸引チューブ64、循環ポンプ66、および恒温槽68が細胞組織維持部70に対応する。   The experimental tank 56 is provided with a cell tissue maintenance unit 70 for maintaining the survival state of the cell tissue 50. Specifically, the cell tissue maintenance unit 70 supplies a physiological extracellular fluid having an ionic composition osmotic pressure at a temperature set in advance in a temperature range of 0 to 42 degrees Celsius, so that the survival state of the cell tissue 50 is achieved. To maintain. More specifically, the cellular tissue maintenance unit 70 supplies this physiological extracellular fluid (perfusate) from the perfusate inflow tube 62 to the experimental tank 56. The physiological extracellular fluid in the experimental tank 56 is sucked by the circulation pump 66 through the perfusate suction tube 64 and is circulated again to the experimental tank 56 from the perfusate inflow tube 62 and supplied. In addition, a thermostatic chamber 68 is provided in the process of circulating the physiological extracellular fluid, and the physiological extracellular fluid sucked by the perfusate suction tube 64 is heated to the preset temperature by the thermostatic bath 68. Or it is cooled. In the excitable cellular tissue that is the detection target of the cellular tissue evaluation apparatus 10 of the present invention, the electrical activity is created by ionic flow due to the activation of the ion transporter. Therefore, ions do not flow below 0 degrees Celsius when the water inside and outside the cell becomes solid. In addition, at 42 degrees Celsius or higher, cells generate heat shock proteins and their functions are damaged, and irreversible changes occur. Therefore, the temperature of the physiological extracellular fluid is set to a temperature set in advance in a temperature range of 0 to 42 degrees Celsius, maintains the viable state of the cell tissue, and maintains homeostasis. These structures for circulating physiological extracellular fluid, that is, the perfusate inflow tube 62, the perfusate suction tube 64, the circulation pump 66, and the thermostatic chamber 68 correspond to the cell tissue maintenance unit 70.

刺激投与部76は、実験槽56に配置される細胞組織50に対し、刺激を与えるものであって、本実施例においては薬剤供給部74およびピペット72を含んで構成される。ピペット72は、図示しないマニピュレータにより保持されており、そのマニピュレータを移動することにより移動させられることができる。あるいはピペット72は所定の位置に固設され、実験層56がマニピュレータ58により移動させられるなどにより、実験槽56における任意の位置に薬剤を滴下することができるようにされてもよい。そして、移動させられた位置において薬剤供給部74から供給される薬剤を滴下することにより、実験槽56に配置された細胞組織50の任意の部位に対し、刺激の一態様として薬剤を投与することができる。薬剤供給部74は、例えば細胞組織評価装置10の検出対象である興奮性細胞組織に対し刺激となりうる薬剤が予め貯蔵されており、予め定められた所定量の薬剤をピペット72に供給するようにされている。   The stimulation administration unit 76 provides stimulation to the cell tissue 50 disposed in the experimental tank 56, and includes a drug supply unit 74 and a pipette 72 in this embodiment. The pipette 72 is held by a manipulator (not shown) and can be moved by moving the manipulator. Alternatively, the pipette 72 may be fixed at a predetermined position, and the experiment layer 56 may be moved by the manipulator 58 so that the drug can be dropped at an arbitrary position in the experiment tank 56. Then, by dropping the drug supplied from the drug supply unit 74 at the moved position, the drug is administered as an aspect of stimulation to any part of the cellular tissue 50 arranged in the experimental tank 56. Can do. The drug supply unit 74 stores, for example, a drug that can stimulate the excitable cell tissue that is a detection target of the cell tissue evaluation apparatus 10, and supplies a predetermined amount of drug to the pipette 72. Has been.

電気刺激部78は、実験槽56に配置される細胞組織50に対し、電気的刺激を与えるものである。具体的には電気刺激部78は電極80および81を有しており、一方の電極80は実験槽56における生理的細胞外液内に配置されている。また他方の電極81は、電気刺激用に設けられたピペット82に挿入されている。このピペット82には電解質の液体が注入されており、そのピペット82を細胞組織50の任意の位置に接触させることにより電極81と細胞組織50とが直接接触することなく電気的刺激を付与することができるようになっている。そして、電気刺激部78は例えば30ボルトのように予め定められた所定の電圧を電極80および81の間に印加したり、や、例えば5mAのように予め定められた所定の電流を通電することにより、細胞組織50に電気的刺激を与えることができる。なお、前記刺激投与部76および電気刺激部78が本発明の刺激投与部に対応する。   The electrical stimulation unit 78 applies electrical stimulation to the cell tissue 50 disposed in the experimental tank 56. Specifically, the electrical stimulation unit 78 has electrodes 80 and 81, and one electrode 80 is disposed in a physiological extracellular fluid in the experimental tank 56. The other electrode 81 is inserted into a pipette 82 provided for electrical stimulation. Electrolyte liquid is injected into the pipette 82, and the electrode 81 and the cell tissue 50 are brought into direct contact with each other by applying the pipette 82 to an arbitrary position of the cell tissue 50. Can be done. The electrical stimulation unit 78 applies a predetermined voltage, for example, 30 volts, between the electrodes 80 and 81, or applies a predetermined current, for example, 5 mA. Thus, electrical stimulation can be applied to the cell tissue 50. The stimulation administration unit 76 and the electrical stimulation unit 78 correspond to the stimulation administration unit of the present invention.

図1に戻って、実験槽部14は、例えばプラスチック製の容器16によって周囲が覆われており、実験槽56およびその実験槽56に配置された細胞組織50の周囲の温度(環境温度)が所望の温度に保持されるようにされている。なお、容器16は磁気シールド(遮蔽)を行なわない物質によって構成される。また、好適には容器16は透明な容器とされ、外部からの光の照射を行なったり、内部における蛍光の発生を外部に設けた光センサなどによって検出したりすることができるようにされてもよい。   Returning to FIG. 1, the experimental tank section 14 is covered with, for example, a plastic container 16, and the temperature (environment temperature) around the experimental tank 56 and the cell tissue 50 arranged in the experimental tank 56 is The temperature is maintained at a desired temperature. The container 16 is made of a material that does not perform magnetic shielding. Further, the container 16 is preferably a transparent container, and can be irradiated with light from the outside, or the generation of fluorescence inside can be detected by an optical sensor or the like provided outside. Good.

第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20は、いずれも磁気信号を検出するためのセンサであって、たとえばそれぞれ超高感度MI(Magneto Impedance)センサによって構成されている。図3は、第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20(以下、これらを区別しない場合、「磁気センサヘッド18、20」という。)の構造の一例を説明する図である。図3に示すように、磁気センサヘッド18、20は、柱状磁性体としてのアモルファスワイヤ84と、アモルファスワイヤ84と同心に巻き回された検出コイル86を含んで構成されている。アモルファスワイヤ84の両端には後述するセンサ駆動部24(図1参照)によって発生される例えば30kHz以上などの高周波の交流電流が通電される。そして、アモルファスワイヤ84が生ずる磁束により検出コイル86に生ずる電圧が後述する磁気信号検出部28によって検出される。ここで、アモルファスワイヤ84は、通電される高周波電流が通電される際に例えば単位面積あたりの磁束密度が0.2nT乃至1nT程度の外部磁界が印加されると、磁気インピーダンス効果により、その両端のインピーダンスが大きく変化する。したがって、前記検出コイル86の両端の電圧を検出し、検出される電圧に基づいてアモルファスワイヤ84のインピーダンスの変化を検出することにより、アモルファスワイヤ84に印加される外部磁界の変化を検出することができる。   Each of the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20 is a sensor for detecting a magnetic signal, and is composed of, for example, an ultra-sensitive MI (Magneto Impedance) sensor. FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the structure of the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20 (hereinafter referred to as “magnetic sensor heads 18 and 20” when they are not distinguished from each other). As shown in FIG. 3, the magnetic sensor heads 18 and 20 include an amorphous wire 84 as a columnar magnetic body and a detection coil 86 wound concentrically with the amorphous wire 84. A high-frequency alternating current of, for example, 30 kHz or more generated by a sensor driving unit 24 (see FIG. 1) described later is applied to both ends of the amorphous wire 84. A voltage generated in the detection coil 86 by the magnetic flux generated by the amorphous wire 84 is detected by the magnetic signal detection unit 28 described later. Here, when an external magnetic field having a magnetic flux density per unit area of about 0.2 nT to 1 nT is applied to the amorphous wire 84 when a high-frequency current to be applied is applied, the amorphous wire 84 has a magneto-impedance effect. Impedance changes greatly. Therefore, the change in the external magnetic field applied to the amorphous wire 84 can be detected by detecting the voltage across the detection coil 86 and detecting the change in the impedance of the amorphous wire 84 based on the detected voltage. it can.

また磁気センサヘッド18、20は、生体細胞組織が機能するとして前述の細胞組織維持部70によって設定される0乃至42℃の環境温度範囲で作動するものとされる。   In addition, the magnetic sensor heads 18 and 20 operate in an environmental temperature range of 0 to 42 ° C. set by the above-described cell tissue maintenance unit 70 as a function of living cell tissue.

また磁気センサヘッド18、20は、磁気変動に対して1ms以下の応答速度を有するものとされる。これは、生体に存在する神経、筋、内分泌細胞などの様々な電気的興奮性細胞が発生する活動電位の持続時間に基づくものである。すなわち、活動電位の持続時間が最も短い神経細胞でも、その活動電位持続時間は0.4乃至2msであることが知られている。従って、磁気変動に対する応答速度、すなわち磁気変化に反応するまでの応答時間が約1ms以下であれば、多くの種類の神経細胞の活動を測定・評価できるだけでなく、その他、筋や内分泌細胞など様々な電気的興奮性細胞の活動も測定・評価することができるためである。   The magnetic sensor heads 18 and 20 have a response speed of 1 ms or less with respect to magnetic fluctuations. This is based on the duration of action potential generated by various electrically excitable cells such as nerves, muscles, and endocrine cells present in the living body. That is, it is known that the action potential duration is 0.4 to 2 ms even in the nerve cell having the shortest action potential duration. Therefore, if the response speed to magnetic fluctuation, that is, the response time to respond to the magnetic change is about 1 ms or less, it is possible not only to measure and evaluate the activity of many types of nerve cells, but also to various types such as muscles and endocrine cells. This is because the activity of various electrically excitable cells can be measured and evaluated.

図4は、実験槽56と第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20の構造と、それら第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20の相対的な位置を説明する図である。第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20は、前述のように柱状のアモルファスワイヤ84と、そのアモルファスワイヤ84と同心に円柱状に巻き回された検出コイル86を含んで構成される。具体的には、本実施例においては図4に示すように、第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20の有するアモルファスワイヤ84の断面方向の直径は約200μm、また、検出コイル86の断面方向の半径は約500μmとされている。また、アモルファスワイヤ84と検出コイルとの間は、中空とされても良いし、絶縁体によって充填されてもよい。ここで、磁気センサヘッド18、20の有するアモルファスワイヤ84の長さdは、細胞から第1磁気センサヘッド18までの距離l1以下とされる。このようにすることにより、電流が流れるとampereの法則により距離に反比例した大きさの磁界が発生するので、細胞から第1磁気センサヘッド18までの距離d1程度の高い空間分解能、例えば1000μmの分解能が得られる。さらに、磁気センサヘッド18、20は、細胞組織50によって発生する磁気信号を1nT以下のノイズレベルで測定するように、そのアモルファスワイヤ84の形状、大きさ、および検出コイル86の形状、大きさ、巻き数等が設定されている。   FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of the experimental tank 56, the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20, and the relative positions of the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20. . The first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20 are configured to include the columnar amorphous wire 84 and the detection coil 86 wound around the amorphous wire 84 in a cylindrical shape as described above. Specifically, in this embodiment, as shown in FIG. 4, the amorphous wire 84 included in the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20 has a diameter in the cross-sectional direction of about 200 μm and the detection coil 86. The radius in the cross-sectional direction is about 500 μm. The space between the amorphous wire 84 and the detection coil may be hollow or may be filled with an insulator. Here, the length d of the amorphous wire 84 included in the magnetic sensor heads 18 and 20 is equal to or less than the distance l1 from the cell to the first magnetic sensor head 18. By doing so, when a current flows, a magnetic field having a magnitude inversely proportional to the distance is generated according to the Ampere's law, and therefore, a high spatial resolution of about d1 from the cell to the first magnetic sensor head 18, for example, a resolution of 1000 μm. Is obtained. Further, the magnetic sensor heads 18 and 20 are configured such that the shape and size of the amorphous wire 84 and the shape and size of the detection coil 86 are measured so that a magnetic signal generated by the cell tissue 50 is measured with a noise level of 1 nT or less. The number of windings is set.

また、図4に示すように、第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20は、実験槽56の下方において同一の鉛直軸上に、両者が平行となるように、例えば第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20のアモルファスワイヤ84の軸方向がいずれも平行となるように位置させられる。本実施例においては、第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20のアモルファスワイヤ84の軸方向が、いずれも実験槽56の底面と平行、すなわち水平となるように第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20が配設されており、図示しないセンサヘッド保持具などにより保持されている。第1磁気センサヘッド18と細胞組織50との距離d1は、第2磁気センサヘッド20と細胞組織50との距離d2よりも短くなるように、すなわち、図4においては、第2磁気センサヘッド20は、第1磁気センサヘッド18よりも下方に位置させられる。なお、第1磁気センサヘッド18と細胞組織50との距離d1は、第1磁気センサヘッド18において磁気を検知する部分の中心と細胞組織50の下面との距離として定義される。すなわち本実施例の図4のように、第1磁気センサヘッド18が柱状のアモルファスワイヤ84を有し、その軸が実験槽56の底面と平行である場合には、アモルファスワイヤ84の軸と実験槽56の底面、すなわち細胞組織50の下面との距離である。磁気センサヘッドと細胞組織との距離は、第2磁気センサヘッド20、あるいは他の実施例における磁気センサヘッドについても同様に定義される。   As shown in FIG. 4, the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20 are, for example, a first magnetic sensor so that they are parallel to each other on the same vertical axis below the test tank 56. The amorphous wires 84 of the head 18 and the second magnetic sensor head 20 are positioned so that the axial directions thereof are parallel to each other. In the present embodiment, the first magnetic sensor head 18 so that the axial directions of the amorphous wires 84 of the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20 are both parallel to the bottom surface of the experimental tank 56, that is, horizontal. The second magnetic sensor head 20 is disposed and held by a sensor head holder (not shown). The distance d1 between the first magnetic sensor head 18 and the cell tissue 50 is shorter than the distance d2 between the second magnetic sensor head 20 and the cell tissue 50, that is, in FIG. Is positioned below the first magnetic sensor head 18. The distance d1 between the first magnetic sensor head 18 and the cell tissue 50 is defined as the distance between the center of the portion that detects magnetism in the first magnetic sensor head 18 and the lower surface of the cell tissue 50. That is, as shown in FIG. 4 of this embodiment, when the first magnetic sensor head 18 has the columnar amorphous wire 84 and the axis thereof is parallel to the bottom surface of the experimental tank 56, the axis of the amorphous wire 84 and the experiment The distance from the bottom surface of the tank 56, that is, the lower surface of the cell tissue 50. The distance between the magnetic sensor head and the cell tissue is similarly defined for the second magnetic sensor head 20 or the magnetic sensor head in another embodiment.

ここで、第1磁気センサヘッド18と細胞組織50との距離d1は、細胞組織50によって発生する磁場を検出することができる距離、具体的には例えば1mm以下とされている。一方、第2磁気センサヘッド20と細胞組織50との距離d2は、後述する環境磁場相殺部26によって算出される第1磁気センサヘッド18による検出信号と第2磁気センサヘッド20による検出信号との差分の大きさが、後述する磁気検出部30におけるノイズレベルを上回ることのできる距離とされればよい。具体的には例えば、細胞組織50によって発生する磁場は第1磁気センサヘッド18によってのみ検出され、また、実験槽56の周囲における磁場、すなわち環境磁場は第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20の両方によって検出されるようにすればよい。図4においては、実験槽56の底としてシリコン板55に設置されたカバーガラス57の厚さが100μmであり、第1磁気センサヘッド18は、その検出コイル86の上端とカバーガラス57の下面との距離が300μmとなるように設置されている。また、前述のように、検出コイル86の断面における半径は500μmであるので、第1磁気センサヘッド18と細胞組織50との距離d1は、前記細胞組織50によって発生する磁場を検出することができる距離である1mmを下回る900μmとされている。   Here, the distance d1 between the first magnetic sensor head 18 and the cell tissue 50 is a distance at which a magnetic field generated by the cell tissue 50 can be detected, specifically, for example, 1 mm or less. On the other hand, the distance d2 between the second magnetic sensor head 20 and the cell tissue 50 is the difference between the detection signal from the first magnetic sensor head 18 and the detection signal from the second magnetic sensor head 20 calculated by the environmental magnetic field canceling unit 26 described later. The magnitude of the difference may be a distance that can exceed the noise level in the magnetic detection unit 30 described later. Specifically, for example, the magnetic field generated by the cell tissue 50 is detected only by the first magnetic sensor head 18, and the magnetic field around the experimental tank 56, that is, the environmental magnetic field is detected by the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor. It may be detected by both of the heads 20. In FIG. 4, the thickness of the cover glass 57 installed on the silicon plate 55 as the bottom of the experimental tank 56 is 100 μm, and the first magnetic sensor head 18 includes the upper end of the detection coil 86 and the lower surface of the cover glass 57. The distance is set to be 300 μm. As described above, since the radius of the cross section of the detection coil 86 is 500 μm, the distance d1 between the first magnetic sensor head 18 and the cell tissue 50 can detect the magnetic field generated by the cell tissue 50. It is set to 900 μm, which is less than 1 mm which is the distance.

なお、磁気センサヘッド18、20のノイズレベルの許容量は、検出対象とされる細胞組織50が発生する磁場の強さ、例えば磁束密度に基づいて設定される。例えば、細胞組織50の活動電位に伴い発生する磁気変動の振幅が、約500乃至1000pTである場合には、細胞組織50へ1000μm以内に近接させることができる磁気センサヘッド18、20(特に、第1磁気センサヘッド18)のノイズレベルが1000pT以下であれば、細胞組織50の機能を評価する目的に使用することができる。   Note that the noise level tolerance of the magnetic sensor heads 18 and 20 is set based on the strength of the magnetic field generated by the cellular tissue 50 to be detected, for example, the magnetic flux density. For example, when the amplitude of the magnetic fluctuation generated with the action potential of the cell tissue 50 is about 500 to 1000 pT, the magnetic sensor heads 18 and 20 (particularly, the first sensor heads 18 and 20 that can be brought close to the cell tissue 50 within 1000 μm). If the noise level of one magnetic sensor head 18) is 1000 pT or less, it can be used for the purpose of evaluating the function of the cell tissue 50.

また、磁気センサヘッド18、20は図示しないマニピュレータに固定されており、マニピュレータの動きに合わせてそれぞれ移動させられる。具体的には、実験槽56と並行な方向の移動を行なうことにより、例えば実験槽56の特定の箇所に第1磁気センサヘッド18を位置させて、その特定の箇所における磁気検出の対象位置を変更することが可能である。また実験槽56との距離を変更することにより、磁気検出部30による磁気の検出に適した配置とすることができる。   The magnetic sensor heads 18 and 20 are fixed to a manipulator (not shown), and are moved in accordance with the movement of the manipulator. Specifically, by moving in the direction parallel to the experimental tank 56, for example, the first magnetic sensor head 18 is positioned at a specific position of the experimental tank 56, and the target position of magnetic detection at the specific position is determined. It is possible to change. Further, by changing the distance from the experimental tank 56, it is possible to achieve an arrangement suitable for magnetism detection by the magnetism detection unit 30.

磁気センサヘッド18、20は、特定方向の磁場を検出することができる、いわゆるベクトルセンサである。前述のように、磁気センサヘッド18、20はそれら磁気センサヘッド18、20が固定されているマニピュレータによって磁気センサヘッド18、20の向きを変更することにより、所望の方向の磁気が検出することができる。   The magnetic sensor heads 18 and 20 are so-called vector sensors that can detect a magnetic field in a specific direction. As described above, the magnetic sensor heads 18 and 20 can detect the magnetism in a desired direction by changing the direction of the magnetic sensor heads 18 and 20 with a manipulator to which the magnetic sensor heads 18 and 20 are fixed. it can.

図5は検出したい磁気の方向と、磁気センサヘッド18、20の配置における向きとの関係を説明する図である。図5は、図1における実験槽部14を上面から見た図である。説明のため、実験槽部14には、図5に示すように、実験槽56と平行な平面において直行するx軸およびy軸が設けられている。図5の(a)は、y軸と並行な磁気を検出するための磁気センサヘッド18、20の配置の一例を示す図であり、(b)はx軸と並行な磁気を検出するための磁気センサヘッド18、20の配置の一例を示す図である。このように、所望の方向の磁気を検出することができるように、磁気センサヘッド18、20のx−y平面における向きが設定される。   FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the direction of magnetism to be detected and the orientation in the arrangement of the magnetic sensor heads 18 and 20. FIG. 5 is a view of the experimental tank portion 14 in FIG. 1 as viewed from above. For the sake of explanation, as shown in FIG. 5, the experimental tank section 14 is provided with an x axis and a y axis that are orthogonal to each other in a plane parallel to the experimental tank 56. FIG. 5A is a diagram showing an example of the arrangement of the magnetic sensor heads 18 and 20 for detecting magnetism parallel to the y axis, and FIG. 5B is a diagram for detecting magnetism parallel to the x axis. 3 is a diagram illustrating an example of an arrangement of magnetic sensor heads 18 and 20. FIG. In this way, the orientation of the magnetic sensor heads 18 and 20 in the xy plane is set so that magnetism in a desired direction can be detected.

図1に戻って、制御回路部22は、磁気センサヘッド18、20を駆動し、また、これらの磁気センサヘッド18、20によって検出される信号を取り出すとともに、所定の処理を行ない、細胞組織50によって発生する磁界(磁気信号)に対応する信号のみを取り出す。この制御回路部22は、例えばアナログ回路によって構成されており、センサ駆動部24、環境磁場相殺部26、磁気信号検出部28を機能的に含んで構成される。   Returning to FIG. 1, the control circuit unit 22 drives the magnetic sensor heads 18 and 20, takes out signals detected by the magnetic sensor heads 18 and 20, performs predetermined processing, and performs cell tissue 50. Extract only the signal corresponding to the magnetic field (magnetic signal) generated by. The control circuit unit 22 is configured by an analog circuit, for example, and includes a sensor driving unit 24, an environmental magnetic field canceling unit 26, and a magnetic signal detecting unit 28.

センサ駆動部24は、高周波の交流電流を発生し、第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20のそれぞれのアモルファスワイヤ84に通電する。この高周波の交流電流の周波数および電流は、第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20のアモルファスワイヤ84が磁気インピーダンス現象を生ずることができる値とされる。本実施例においては例えば、センサ駆動部24はCMOSインバータ内蔵ICをタイマー回路として利用して33μs間隔でパルスを発生するので、前記アモルファスワイヤ84が磁気インピーダンス現象を生ずるとともに、磁気変化への応答の最短時間はこの33μsとなり(内山剛、田島信吾、汲力、「MIマイクロ磁気センサを用いた非接触心拍検出法」、電気学会マグネティックス研究会予稿集,2007年、MAG-07-108など参照)、細胞組織50による活動を十分に測定できる。   The sensor driving unit 24 generates a high-frequency alternating current and energizes each amorphous wire 84 of the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20. The frequency and current of the high-frequency alternating current are set to values at which the amorphous wires 84 of the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20 can cause a magnetic impedance phenomenon. In this embodiment, for example, the sensor driving unit 24 uses the CMOS inverter built-in IC as a timer circuit to generate pulses at intervals of 33 μs, so that the amorphous wire 84 generates a magnetic impedance phenomenon and responds to a magnetic change. The shortest time is 33μs (see Tsuyoshi Uchiyama, Shingo Tajima, pumping force, “Non-contact heart rate detection method using MI micro magnetic sensor”, Proceedings of IEEJ Magnetics Study Group, 2007, MAG-07-108, etc. ), The activity by the cell tissue 50 can be measured sufficiently.

環境磁場相殺部26は、第1磁気センサヘッド18の検出コイル86によって検出される電圧と、第2磁気センサヘッド20の検出コイル86によって検出される電圧とに基づいて、環境磁場の影響を低減する。本実施例においては前述のように、細胞組織50によって発生する磁場は第1磁気センサヘッド18のみによって検出され、環境磁場は第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20によって検出されるよう第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20が配設されている。従って、第1磁気センサヘッド18によって検出される電圧から、第2磁気センサヘッド18の検出コイル86によって検出される電圧を減ずることにより、環境磁場の影響を低減することができる。このとき、第1磁気センサヘッド18と細胞組織50との距離d1は、細胞組織50によって発生する磁場を検出することができる距離とされ、第2磁気センサヘッド20と細胞組織50との距離d2は、後述する環境磁場相殺部26によって算出される第1磁気センサヘッド18による検出信号と第2磁気センサヘッド20による検出信号との差分の大きさが、後述する磁気検出部30におけるノイズレベルを上回ることのできる距離とされるので、第1磁気センサヘッド18によって検出される電圧と第2磁気センサヘッド18の検出コイル86によって検出される電圧との差分に基づいて、細胞組織50によって発生する磁場に対応する電圧を検出することができる。   The environmental magnetic field canceling unit 26 reduces the influence of the environmental magnetic field based on the voltage detected by the detection coil 86 of the first magnetic sensor head 18 and the voltage detected by the detection coil 86 of the second magnetic sensor head 20. To do. In the present embodiment, as described above, the magnetic field generated by the cell tissue 50 is detected only by the first magnetic sensor head 18, and the environmental magnetic field is detected by the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20. A first magnetic sensor head 18 and a second magnetic sensor head 20 are provided. Accordingly, the influence of the environmental magnetic field can be reduced by subtracting the voltage detected by the detection coil 86 of the second magnetic sensor head 18 from the voltage detected by the first magnetic sensor head 18. At this time, the distance d1 between the first magnetic sensor head 18 and the cell tissue 50 is a distance at which a magnetic field generated by the cell tissue 50 can be detected, and the distance d2 between the second magnetic sensor head 20 and the cell tissue 50. The magnitude of the difference between the detection signal from the first magnetic sensor head 18 and the detection signal from the second magnetic sensor head 20 calculated by the environmental magnetic field canceling unit 26 described later indicates the noise level in the magnetic detection unit 30 described later. The distance that can be exceeded is generated by the cell tissue 50 based on the difference between the voltage detected by the first magnetic sensor head 18 and the voltage detected by the detection coil 86 of the second magnetic sensor head 18. A voltage corresponding to the magnetic field can be detected.

磁気信号検出部28は、環境磁場相殺部26によって環境磁場の影響が低減されるように算出される、細胞組織50によって発生する磁場に対応する電圧に基づいて、前記細胞組織50によって発生する磁界の強度を、例えば磁束密度などにより算出する。   The magnetic signal detection unit 28 generates a magnetic field generated by the cellular tissue 50 based on a voltage corresponding to the magnetic field generated by the cellular tissue 50 calculated by the environmental magnetic field canceling unit 26 so that the influence of the environmental magnetic field is reduced. Is calculated by, for example, magnetic flux density.

このように、第1磁気センサヘッド18、第2磁気センサヘッド20、および制御回路部22によって、細胞組織50によって発生する磁界の強度が得られるので、これら全体を総じて磁気検出部30とみなすことができる。   As described above, the first magnetic sensor head 18, the second magnetic sensor head 20, and the control circuit unit 22 can obtain the strength of the magnetic field generated by the cell tissue 50. Can do.

A/D変換部32は、例えば16ビットや32ビットなどのA/D変換器であって、制御回路部22の磁気信号検出部28により生成される細胞組織50によって発生する磁界の強度の時間変化をデジタルデータ化して、後述するコンピュータに入力する。なお、A/D変換部32の分解能は、前述の16ビットや32ビットなどに限定されず、磁気センサヘッド18、20の分解能に応じて適宜変更することができる。   The A / D conversion unit 32 is, for example, an A / D converter of 16 bits or 32 bits, and the time of the intensity of the magnetic field generated by the cellular tissue 50 generated by the magnetic signal detection unit 28 of the control circuit unit 22. The change is converted into digital data and input to a computer described later. Note that the resolution of the A / D converter 32 is not limited to the 16-bit or 32-bit described above, and can be changed as appropriate according to the resolution of the magnetic sensor heads 18 and 20.

コンピュータ34は、例えばCPU、RAM、ROM、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、CPUはRAMの一時記憶機能を利用しつつ予めROMなどに記憶されたプログラムに従って信号処理を行うことにより、制御回路部22によって出力され、A/D変換部32によってデジタルデータ化される細胞組織50によって発生する磁界の変化についての情報を処理する。   The computer 34 includes, for example, a so-called microcomputer having a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface, and the like. The CPU uses a temporary storage function of the RAM, and signals according to a program stored in the ROM or the like in advance. By performing the processing, information on the change in the magnetic field generated by the cell tissue 50 output from the control circuit unit 22 and converted into digital data by the A / D conversion unit 32 is processed.

図6は、コンピュータ34の有する機能の一例を説明する機能ブロック図である。電子制御装置(CPU)36は、信号処理部38、評価部40を有する。この信号処理部38は、制御回路部22によって出力され、A/D変換部32によってデジタルデータ化される細胞組織50によって発生する磁界の変化についての情報を、予め記憶部42に記憶されたプログラムや、キーボードなどの入力部46を介した操作者による出力などに応じて処理する。また、前記信号処理部38は必要に応じて、入力信号である磁界の変化についての情報に対し、例えばFFT(高速フーリエ変換)やIFT(逆高速フーリエ変換)などの処理を行なうことにより、特定の範囲の周波数を強調したり、あるいは除去するなどのフィルタリングを行なう。例えば、前記磁界の変化についての情報をメモリやハードディスクなどの記憶部42に記憶したり、あるいは前記磁界の変化についての情報を、ディスプレイ装置などの出力部44の表示領域に時間経過に対する変化として図示したりする。   FIG. 6 is a functional block diagram for explaining an example of the functions of the computer 34. The electronic control unit (CPU) 36 includes a signal processing unit 38 and an evaluation unit 40. The signal processing unit 38 is a program stored in advance in the storage unit 42 with information on changes in the magnetic field generated by the cell tissue 50 output by the control circuit unit 22 and converted into digital data by the A / D conversion unit 32. Or processing according to an output from the operator via the input unit 46 such as a keyboard. In addition, the signal processing unit 38 performs identification, for example, by performing processing such as FFT (Fast Fourier Transform) or IFT (Inverse Fast Fourier Transform) on the information on the change of the magnetic field that is the input signal as necessary. Filtering such as emphasizing or removing frequencies in the range of. For example, the information about the change of the magnetic field is stored in the storage unit 42 such as a memory or a hard disk, or the information about the change of the magnetic field is displayed as a change with time in the display area of the output unit 44 such as a display device. To show.

評価部40は、評価対象とされた細胞組織50について信号処理部38によって得られた磁気信号についての情報を、見本標本についての磁気信号と比較することにより、細胞組織50の構造化を評価する。この評価は、例えば両者の類似度に基づいて行なわれる。類似度とは、振幅の大きさであっても良いし、例えば得られた磁気信号における波形の図形的(幾何学的)な類似の度合いや、得られた磁気信号を周波数解析やスペクトル解析した結果、例えば特定の周波数成分の有無などによっても判断される。ここで、前記見本標本についての磁気信号は、特定の細胞組織の磁気波形として予め得られており記憶部42に記憶された情報であってもよいし、例えば評価対象としての細胞組織50についての磁気信号の検出に前後して、見本標本として実際の細胞組織について1回検出された、もしくは複数回検出され平均化された磁気信号であってもよい。   The evaluation unit 40 evaluates the structuring of the cell tissue 50 by comparing the information about the magnetic signal obtained by the signal processing unit 38 with respect to the cell tissue 50 to be evaluated, with the magnetic signal about the sample specimen. . This evaluation is performed based on, for example, the similarity between the two. The degree of similarity may be the magnitude of the amplitude, for example, the degree of graphical (geometric) similarity of the waveform in the obtained magnetic signal, or frequency analysis or spectrum analysis of the obtained magnetic signal As a result, the determination is also made based on the presence or absence of a specific frequency component, for example. Here, the magnetic signal for the sample specimen may be information obtained in advance as a magnetic waveform of a specific cell tissue and stored in the storage unit 42. For example, for the cell tissue 50 as an evaluation target, Before or after the detection of the magnetic signal, the sample may be a magnetic signal that has been detected once for an actual cellular tissue or that has been detected multiple times and averaged.

図7を用いて、この評価部40における原理を説明する。図7は、複数の異なる組織化の度合いにおける細胞組織50と、それらの細胞組織50について検出される磁気信号の例を説明する図である。図7に示された3つの細胞組織50のうち、(a)のものが最も組織化(構造化)の度合いが高く(組織化度が高く)、(b)は(a)に次いで組織化の度合いが高く、(c)は最も組織化の度合いが低い(組織化度が低い)。一方、検出される磁気信号の強さは、図7に示されたx方向およびy方向のそれぞれについて、(a)についてが最も振幅が大きく、(b)、(c)の順で振幅の大きさが小さくなっている。このように、細胞組織の構造化の程度に応じて、それらの細胞組織について検出される磁気信号が異なる、具体的には図7の例においては振幅の大きさが異なることが判る。これは発明者らの実験的な知見に基づくものである。なお、図7におけるx軸およびy軸は図2におけるx軸およびy軸と同一である必要はない。   The principle in this evaluation part 40 is demonstrated using FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining an example of cell tissues 50 at a plurality of different degrees of organization and magnetic signals detected for the cell tissues 50. Of the three cell tissues 50 shown in FIG. 7, the one in (a) has the highest degree of organization (structure) (the degree of organization is high), and (b) is organized next to (a). (C) has the lowest degree of organization (low degree of organization). On the other hand, the intensity of the detected magnetic signal has the largest amplitude for (a) in each of the x and y directions shown in FIG. 7, and the magnitude of the amplitude increases in the order of (b) and (c). Is getting smaller. Thus, it can be seen that the magnetic signals detected for the cellular tissues differ depending on the degree of structuring of the cellular tissues, specifically, the magnitude of the amplitude differs in the example of FIG. This is based on the experimental findings of the inventors. Note that the x-axis and y-axis in FIG. 7 do not have to be the same as the x-axis and y-axis in FIG.

かかる細胞組織の組織化度と検出される磁気信号との関係は、細胞組織における電流を投下するギャップチャネル構造の発現の度合いに基づくものである。すなわち、組織化度が高い細胞組織においては、細胞組織を構成する細胞が密に配列しており、ギャップ結合チャネルを介した細胞間の電気的結合(細胞間連絡)が多い。一方、組織化度が低い細胞組織においては、細胞組織を構成する細胞の方向がそろっておらず細胞間隙が広く、さらに細胞間が接触する面積が少なくギャップ結合チャネルによる電気的な連絡も悪い。そのため、組織化度が低い細胞組織においては、細胞組織において発生する電流の伝導は減弱する。従って電流に基づいて発生する磁気信号も小さくなる。   The relationship between the degree of organization of the cellular tissue and the detected magnetic signal is based on the degree of expression of the gap channel structure that drops current in the cellular tissue. That is, in a cell tissue having a high degree of organization, cells constituting the cell tissue are densely arranged, and there are many electrical connections (cell-cell communication) between cells via gap junction channels. On the other hand, in a cell tissue with a low degree of organization, the direction of the cells constituting the cell tissue is not aligned, the cell gap is wide, the area where the cells contact each other is small, and the electrical communication through the gap junction channel is also poor. For this reason, in a cellular tissue having a low degree of organization, conduction of current generated in the cellular tissue is attenuated. Therefore, the magnetic signal generated based on the current is also reduced.

また、電流に基づいて発生する磁気信号は、電流と直行する方向のものであるので、細胞組織における各方向ごとの磁気信号を検出することにより、細胞組織における電流の発生しやすい方向を評価することができる。すなわち、細胞組織内における細胞間の電気的な連絡、言いかえれば組織化の度合いを方向ごとに評価することができる。これらの評価は、細胞組織の形態(外観)を観察することによっては得ることのできない情報である。   In addition, since the magnetic signal generated based on the current is in a direction perpendicular to the current, the direction in which the current easily occurs in the cell tissue is evaluated by detecting the magnetic signal in each direction in the cell tissue. be able to. That is, the electrical communication between cells in the cell tissue, in other words, the degree of organization can be evaluated for each direction. These evaluations are information that cannot be obtained by observing the morphology (appearance) of cellular tissue.

以下、本実施例の細胞組織評価装置10を用いた実験例について説明する。
(実験例1)
モルモットの盲腸から摘出した盲腸紐平滑筋細胞組織標本を細胞組織50(標本)として実験槽56中に配置し、マニピュレータを操作することにより磁気センサヘッド18、20を細胞組織50の下に位置させることにより、細胞組織50の局所の磁気変動を計測した。使用した盲腸紐平滑筋細胞組織標本は、ほとんど縦走筋ばかりで構成されており、細胞間がギャップ結合チャネル蛋白で結合されているため、全体としてその長軸方向へ電気を伝導する、いわばケーブルとして働くことが知られている。さらに、この標本は自発性の電気活動も発生する。
Hereinafter, experimental examples using the cell tissue evaluation apparatus 10 of the present example will be described.
(Experimental example 1)
A cecal string smooth muscle cell tissue specimen extracted from the cecum of a guinea pig is placed in the experimental tank 56 as a cell tissue 50 (specimen), and the magnetic sensor heads 18 and 20 are positioned under the cell tissue 50 by operating a manipulator. Thus, the local magnetic fluctuation of the cell tissue 50 was measured. The cecal cord smooth muscle cell tissue specimens used consisted mostly of longitudinal muscles, and the cells are connected by gap junction channel proteins. It is known to work. In addition, the specimen also generates spontaneous electrical activity.

図9は本実験例において評価の対象である細胞組織50とされる平滑筋組織を模式的に示した図であり、このうち図8(a)は外観図を示している。図8(a)には説明のためx軸、y軸、およびz軸が設けられており、このうち、x軸の方向が平滑筋組織の長軸方向に、y軸およびz軸の方向がいずれも平滑筋組織の短軸方向に対応する。なお、これらのx軸およびy軸は図2や図7におけるx軸およびy軸と同一である必要はない。   FIG. 9 is a diagram schematically showing a smooth muscle tissue which is a cell tissue 50 to be evaluated in this experimental example, and FIG. 8A shows an external view thereof. In FIG. 8 (a), an x-axis, a y-axis, and a z-axis are provided for the sake of explanation. Of these, the x-axis direction is the long axis direction of smooth muscle tissue, and the y-axis and z-axis directions are Both correspond to the minor axis direction of the smooth muscle tissue. Note that these x-axis and y-axis do not have to be the same as the x-axis and y-axis in FIGS.

図8(b)は、(a)の平滑筋組織をいずれかの短軸方向に見た場合の平面図(例えばxy平面と並行な平面)である。図8(b)においてRinは平滑筋組織を構成する各細胞における電気抵抗である細胞内抵抗を表わしている。また、Rg1は平滑筋組織における長軸方向の細胞間の電気抵抗(細胞間抵抗)を、Rg2は、短軸方向の細胞間抵抗をそれぞれ示している。この細胞間抵抗は、細胞間におけるギャップジャンクションのイオン透過性に対応するものである。ここで、細胞内抵抗Rinは長軸方向の細胞間抵抗Rg1および短軸方向の細胞間抵抗Rg2のそれぞれに比べて十分小さいと考えられることから、長軸方向へ電流が流れることとなる。平滑筋組織において活動電位が発生すると、細胞内外へ電流が流れるだけでなく、長軸方向へ向かって細胞間の電流が流れる。そのため細胞内、および細胞間の電流に沿って生じる磁束により磁気信号(活動磁場)が生じると考えられる。すなわち、本実験例において検出される平滑筋組織の磁気信号によれば、細胞間の電流の大きさ、従って平滑筋組織を構成する細胞の組織化度を評価することができる。   FIG. 8B is a plan view (for example, a plane parallel to the xy plane) when the smooth muscle tissue of FIG. In FIG. 8B, Rin represents an intracellular resistance which is an electric resistance in each cell constituting the smooth muscle tissue. Rg1 represents the electrical resistance between cells in the long axis direction (intercellular resistance) in smooth muscle tissue, and Rg2 represents the intercellular resistance in the short axis direction. This intercellular resistance corresponds to the ion permeability of the gap junction between cells. Here, since the intracellular resistance Rin is considered to be sufficiently smaller than each of the intercellular resistance Rg1 in the major axis direction and the intercellular resistance Rg2 in the minor axis direction, a current flows in the major axis direction. When an action potential is generated in smooth muscle tissue, not only current flows into and out of the cell, but also current between cells flows in the long axis direction. Therefore, it is considered that a magnetic signal (active magnetic field) is generated by the magnetic flux generated along the current between the cells and between the cells. That is, according to the magnetic signal of the smooth muscle tissue detected in this experimental example, the magnitude of the current between cells, and hence the degree of organization of the cells constituting the smooth muscle tissue can be evaluated.

図8(c)は、(a)の平滑筋組織を長軸方向に見た場合の断面図(例えばyz平面と並行な平面)である。図8(c)に示すように、平滑筋組織を構成する各細胞の間には細胞間隙52が存在する場合がありうる。かかる場合であって、平滑筋組織を構成する各細胞の表面がタイトジャンクションのようにイオンや溶液を通過させない構造を有している場合には、平滑筋組織を流れる電流にはその細胞間隙52を流れる電流が含まれることとなる。   FIG. 8C is a cross-sectional view (for example, a plane parallel to the yz plane) when the smooth muscle tissue of FIG. As shown in FIG. 8C, there may be a cell gap 52 between the cells constituting the smooth muscle tissue. In such a case, when the surface of each cell constituting the smooth muscle tissue has a structure that does not allow ions or a solution to pass therethrough, such as a tight junction, the cell gap 52 is applied to the current flowing through the smooth muscle tissue. The current flowing through is included.

このとき、第1磁気センサヘッド18は細胞組織50の直下約1mmに設置されている。第2磁気センサヘッド20は、細胞組織50から下に50mmの位置において第1磁気センサヘッド18と空間的に平行に配置されている。前述のように第1磁気センサヘッド18は、細胞組織50が発生する磁気信号を主に検出する。一方、第2磁気センサヘッド20は主に実験室内の磁気環境をモニターしている。これらの磁気センサヘッド18、20は制御回路部22に接続されており、制御回路部22の環境磁場相殺部26は、例えばオペアンプ差分回路により第1磁気センサヘッド18において検出される信号から第2磁気センサヘッド20において検出される信号を差分することにより、標本が発生する磁気信号を高感度で検出する。   At this time, the first magnetic sensor head 18 is installed approximately 1 mm directly below the cell tissue 50. The second magnetic sensor head 20 is disposed spatially parallel to the first magnetic sensor head 18 at a position 50 mm below the cell tissue 50. As described above, the first magnetic sensor head 18 mainly detects a magnetic signal generated by the cell tissue 50. On the other hand, the second magnetic sensor head 20 mainly monitors the magnetic environment in the laboratory. These magnetic sensor heads 18 and 20 are connected to the control circuit unit 22, and the environmental magnetic field canceling unit 26 of the control circuit unit 22 generates a second signal from the signal detected in the first magnetic sensor head 18 by an operational amplifier differential circuit, for example. By differentiating the signals detected in the magnetic sensor head 20, the magnetic signal generated by the specimen is detected with high sensitivity.

細胞組織維持部70の恒温槽68を制御し、実験槽56に供給される細胞外液の液温を調整するなどによって、実験槽56中の細胞外液の液温を約37℃の正常体温環境下に保ち、磁気センサーヘッド18、20を図5(a)に示すように細胞組織50の長軸方向と直行する方向に、すなわち平滑筋組織における繊維長軸と直交して配置したとき、細胞組織50が発生する磁気信号(磁界)の時間的変動として、図9に示される磁気信号が得られた。図9においては、横軸が検出回数(すなわち、一定間隔で検出を繰り返す場合においては経過時間に対応する)、縦軸が検出された磁気信号の強度である磁束密度が示されている。   The temperature of the extracellular fluid in the experimental bath 56 is adjusted to a normal body temperature of about 37 ° C. by controlling the thermostat 68 of the cell tissue maintaining unit 70 and adjusting the temperature of the extracellular fluid supplied to the experimental bath 56. Keeping the environment, when the magnetic sensor heads 18 and 20 are arranged in a direction perpendicular to the long axis direction of the cell tissue 50 as shown in FIG. 5 (a), that is, perpendicular to the fiber long axis in the smooth muscle tissue, As a temporal variation of the magnetic signal (magnetic field) generated by the cell tissue 50, the magnetic signal shown in FIG. 9 was obtained. In FIG. 9, the horizontal axis represents the number of detections (that is, corresponding to the elapsed time when the detection is repeated at regular intervals), and the vertical axis represents the magnetic flux density that is the intensity of the detected magnetic signal.

図9に示す磁気信号は、この盲腸紐平滑筋細胞組織が発生する電気信号が、この組織自身を伝導することによって発生する磁気信号であることを示しており、この信号の振幅やパワースペクトル解析などで得られる信号強度は、図7を用いて説明したように、細胞組織50において細胞が構造的に配置され、さらに電気的な結合(または伝導方向)構造を構築していることの指標として利用することができる。   The magnetic signal shown in FIG. 9 indicates that the electrical signal generated by the cecal cord smooth muscle cell tissue is a magnetic signal generated by conducting the tissue itself, and the amplitude and power spectrum analysis of this signal As described with reference to FIG. 7, the signal intensity obtained by the above is an indicator that the cells are structurally arranged in the cell tissue 50 and further have an electrical coupling (or conduction direction) structure. Can be used.

続いて、磁気センサーヘッド18、20を図5(b)に示すように細胞組織50の長軸方向と並行に、すなわち平滑筋組織における繊維長軸と並行に配置したとき、細胞組織50が発生する磁気信号(磁界)の時間的変動として、図10に示される磁気信号が得られた。図9に示す磁気信号と図10に示す磁気信号とを比較すると、図10に示す磁気信号すなわち繊維長軸と直行する磁気信号は、図9に示す磁気信号、すなわち繊維長軸方向の磁気信号よりも大きいことが判る。なお、実際には図10の磁気信号には、細胞組織から発せられる磁気信号はほとんど含まれておらず、ノイズのみが含まれている状態に近いものである。細胞組織を流れる電流の向きと発生する磁界の向きとは直交する関係にあることから、繊維長軸方向に流れる電流の大きさは、繊維長軸に直交する向きに流れる電流の大きさよりも大きいことが判る。すなわち、細胞組織50内を流れる電流と直交する向きに磁気センサーヘッド18、20が設置された場合に、主にその電流によって生じる磁気信号を計測することができる。なお、本実験例においては、同一の細胞組織50について図9乃至図12の複数種類の磁気信号の検出を行なっているが、これに限定されるものではない。すなわち、磁気信号の検出毎に、盲腸紐である同一種類の別の標本を評価対象となる細胞組織50として用いることもできる。   Subsequently, when the magnetic sensor heads 18 and 20 are arranged in parallel with the long axis direction of the cell tissue 50 as shown in FIG. 5B, that is, in parallel with the fiber long axis in the smooth muscle tissue, the cell tissue 50 is generated. The magnetic signal shown in FIG. 10 was obtained as the temporal variation of the magnetic signal (magnetic field). When the magnetic signal shown in FIG. 9 is compared with the magnetic signal shown in FIG. 10, the magnetic signal shown in FIG. 10, that is, the magnetic signal orthogonal to the fiber long axis is the magnetic signal shown in FIG. It turns out that it is bigger than. In practice, the magnetic signal in FIG. 10 contains almost no magnetic signal emitted from the cell tissue, and is close to a state in which only noise is included. Since the direction of the current flowing through the cell tissue and the direction of the generated magnetic field are orthogonal to each other, the magnitude of the current flowing in the fiber major axis direction is larger than the magnitude of the current flowing in the direction perpendicular to the fiber major axis. I understand that. That is, when the magnetic sensor heads 18 and 20 are installed in a direction orthogonal to the current flowing through the cell tissue 50, a magnetic signal mainly generated by the current can be measured. In the present experimental example, detection of a plurality of types of magnetic signals shown in FIGS. 9 to 12 is performed for the same cell tissue 50, but the present invention is not limited to this. That is, each time a magnetic signal is detected, another specimen of the same type that is a cecal string can be used as the cell tissue 50 to be evaluated.

同様の実験において、刺激投与部76の薬剤供給部74からピペット72を介して実験槽56にNifedipine(ニフェジピン)を投与したところ、磁気センサーヘッド18、20を図5(a)に示すように細胞組織50の繊維長軸と直交する方向の細胞組織50が発生する磁気信号(磁界)の時間的変動として、図11に示される磁気信号が得られた。この図11に示す磁気信号を、ニフェジピンを投与しない場合に対応する磁気信号である図9に示す磁気信号とを比較すると、信号の強度が弱くなっていることが判る。図11の磁気信号には、細胞組織から発せられる磁気信号はほとんど含まれておらず、ノイズのみが含まれている状態に近いものである。   In a similar experiment, Nifedipine was administered to the experimental tank 56 from the drug supply unit 74 of the stimulation administration unit 76 via the pipette 72, and the magnetic sensor heads 18 and 20 were shown as cells as shown in FIG. The magnetic signal shown in FIG. 11 was obtained as the temporal variation of the magnetic signal (magnetic field) generated by the cell tissue 50 in the direction orthogonal to the fiber long axis of the tissue 50. When the magnetic signal shown in FIG. 11 is compared with the magnetic signal shown in FIG. 9 which is a magnetic signal corresponding to the case where nifedipine is not administered, it can be seen that the intensity of the signal is weak. The magnetic signal in FIG. 11 contains almost no magnetic signal emitted from the cell tissue, and is close to a state containing only noise.

ところで、前記ニフェジピンは、平滑筋の収縮に関与するCaイオンの細胞内への流入を阻害する、カルシウムチャネル阻害剤である。このカルシウムチャネルは細胞組織50である盲腸紐平滑筋が発生する電流の原因となるものであるところ、前記ニフェジピンが投与されると、細胞組織50の細胞間のチャネルがなくなり、細胞間の電流が流れなくなる。このことは、図11の磁気信号には、細胞組織から発せられる磁気信号はほとんど含まれなくなったこと、すなわち、細胞組織50を流れる電流がほぼなくなっていることと一致する。   By the way, the nifedipine is a calcium channel inhibitor that inhibits the inflow of Ca ions involved in smooth muscle contraction into cells. This calcium channel causes a current generated by the cecal cord smooth muscle, which is the cell tissue 50. However, when the nifedipine is administered, the channel between the cells of the cell tissue 50 disappears, and the current between the cells is reduced. It stops flowing. This coincides with the fact that the magnetic signal in FIG. 11 hardly includes magnetic signals emitted from the cell tissue, that is, the current flowing through the cell tissue 50 is almost eliminated.

また、図14および図15は、それぞれ前述の実験における図9および図11のように得られた磁気信号、すなわち、細胞組織50に対し何も刺激を与えない状態とニフェジピンを投与した場合のそれぞれについて、同一の方向に磁気センサーヘッド18、20を位置させた場合に得られる磁気信号をパワースペクトルで表わした図のうち、周波数が1Hz乃至10Hz部分を抜粋した図である。かかるパワースペクトルは評価部40において実行される。   FIGS. 14 and 15 show the magnetic signals obtained as in FIGS. 9 and 11 in the above-described experiment, that is, the state in which no stimulation is given to the cell tissue 50 and the case where nifedipine is administered, respectively. Is a diagram in which a frequency portion of 1 Hz to 10 Hz is extracted from a diagram representing a magnetic signal obtained by positioning the magnetic sensor heads 18 and 20 in the same direction as a power spectrum. Such a power spectrum is executed in the evaluation unit 40.

前記見本標本および評価対象である細胞組織50のそれぞれについての磁気信号について、例えば図14や図15のように評価部40によって得られる両者のパワースペクトルにおける、幾何学的な類似度や、特定の周波数成分の有無、あるいは刺激の付与によって発生する変化の特徴の同一性などの特徴に基づいて、前記見本標本および評価対象である細胞組織50の構造化が評価されることができる。具体的には、前記見本標本および評価対象である細胞組織50のパワースペクトルの前記特徴が類似するほど、両者の細胞組織としての構造化が類似していると評価される。   Regarding the magnetic signal for each of the sample specimen and the cellular tissue 50 to be evaluated, for example, as shown in FIG. 14 and FIG. Based on characteristics such as the presence or absence of frequency components or the identity of the characteristics of changes caused by the application of a stimulus, the structuring of the sample specimen and the cellular tissue 50 to be evaluated can be evaluated. Specifically, as the characteristics of the power spectrum of the sample specimen and the cell tissue 50 to be evaluated are more similar, it is evaluated that the structuring of both is similar.

(実験例2)
本実験例2においては、前述の実験例1と同様に、盲腸紐平滑筋組織を細胞組織50として実験槽56中に配置し、磁気センサヘッド18、20を細胞組織50の下に位置させ、実験槽56中の細胞外液の液温を約37℃の正常体温環境下に保つ。そして、細胞組織50の一部分に対し、電気刺激部78により、細胞組織50に電気的刺激を付与して、この電気的刺激の前後における細胞組織50の局所の磁気変動を計測した。磁気センサヘッド18、20を細胞組織50の繊維長軸と直交する方向に配置したところ、図12に示す磁気信号が得られた。なお、このときピペット82は第1磁気センサヘッド18から約5mm離れた位置に配置されている。
(Experimental example 2)
In this experimental example 2, as in the above-described experimental example 1, the cecal cord smooth muscle tissue is placed in the experimental tank 56 as the cell tissue 50, and the magnetic sensor heads 18 and 20 are positioned below the cell tissue 50, The temperature of the extracellular fluid in the experimental tank 56 is maintained in a normal body temperature environment of about 37 ° C. Then, an electrical stimulation was applied to a part of the cellular tissue 50 by the electrical stimulation unit 78, and the local magnetic fluctuation of the cellular tissue 50 before and after the electrical stimulation was measured. When the magnetic sensor heads 18 and 20 were arranged in a direction orthogonal to the fiber long axis of the cell tissue 50, the magnetic signal shown in FIG. 12 was obtained. At this time, the pipette 82 is disposed at a position about 5 mm away from the first magnetic sensor head 18.

図12において、矢印aで示すピークは電気刺激部78により電気的刺激が付与されたことによる磁気ノイズを示すものである。また矢印bで示すピークは、与えられた電気的刺激の後に細胞組織50の内部を自発性の電流が伝動することに伴って、細胞組織50から発生した磁気波形の変化(反応)を示している。   In FIG. 12, the peak indicated by the arrow “a” indicates magnetic noise caused by the electrical stimulation provided by the electrical stimulation unit 78. A peak indicated by an arrow b indicates a change (reaction) of a magnetic waveform generated from the cell tissue 50 as a spontaneous current is transmitted through the cell tissue 50 after a given electrical stimulation. Yes.

このように、細胞組織50は電気的刺激を与えた場合にはその電気的刺激に対応して磁気信号を発生するものであるところ、発生する磁気信号が細胞組織の組織化度に応じて異なるものであるので、例えば電気的刺激を加えてから対応する磁気信号の反応が生ずるまでの時間や、所定の電圧の電気的刺激に対して発生する磁気信号の反応における振幅、反応の発生する時間の長さ、あるいはそれらに加えて電気的刺激を与えた部位と磁気信号を検出する部位との距離などの関係などを細胞組織50の組織化度を評価する指標として用いることができる。   As described above, when an electrical stimulus is applied to the cellular tissue 50, a magnetic signal is generated in response to the electrical stimulation. The generated magnetic signal varies depending on the degree of organization of the cellular tissue. Therefore, for example, the time from when an electrical stimulus is applied until the response of the corresponding magnetic signal occurs, the amplitude in the response of the magnetic signal generated with respect to the electrical stimulus of a predetermined voltage, the time when the response occurs In addition to these lengths, or in addition to these, a relationship such as a distance between a part to which an electrical stimulus is applied and a part for detecting a magnetic signal can be used as an index for evaluating the degree of organization of the cell tissue 50.

図13は、本実施例における細胞組織評価装置10の制御作動の一例を説明するフローチャートである。まず、磁気検出部30、制御回路部22などに対応するステップ(以下「ステップ」を省略する。)S1においては、評価対象とされる細胞組織50の磁気信号の検出が行なわれる。この検出においては、必要に応じて、電気的刺激や、薬剤の投与などによる刺激等が行なわれてもよい。   FIG. 13 is a flowchart for explaining an example of the control operation of the cell tissue evaluation apparatus 10 in the present embodiment. First, in a step (hereinafter, “step” is omitted) S1 corresponding to the magnetic detection unit 30, the control circuit unit 22, and the like, the magnetic signal of the cell tissue 50 to be evaluated is detected. In this detection, electrical stimulation, stimulation by drug administration, or the like may be performed as necessary.

信号解析部38などに対応するS2においては、S1で検出された細胞組織50の磁気信号の解析が行なわれる。本ステップにおける磁気信号の解析は、後述するS4において行なわれる類似度の算出に必要な解析が行なわれる。具体的には例えば、振幅の大きさの算出や、パワースペクトル解析、刺激付与に基づく反応における振幅の大きさや刺激付与から反応の発生までの経過時間などの解析が行なわれる。   In S2 corresponding to the signal analysis unit 38 and the like, the magnetic signal of the cell tissue 50 detected in S1 is analyzed. The analysis of the magnetic signal in this step is an analysis necessary for calculating the similarity performed in S4 described later. Specifically, for example, the calculation of the magnitude of the amplitude, the power spectrum analysis, the magnitude of the amplitude in the reaction based on the stimulus application, and the elapsed time from the stimulus application to the occurrence of the response are performed.

続くS3乃至S5は評価部40に対応する。このうちS3においては、記憶部42などに予め記憶されている見本標本についての磁気信号の情報が読み出される。そしてS4において、S2で解析された細胞組織50の磁気信号とS3で読み出された見本標本の磁気信号との比較が行なわれ、両者の類似度が算出される。この類似度は前述のように、例えば波形の幾何学的な類似度など、様々な態様のものが用いられる。   Subsequent S3 to S5 correspond to the evaluation unit 40. Among these, in S3, the information of the magnetic signal about the sample specimen previously stored in the storage unit 42 or the like is read out. In S4, the magnetic signal of the cell tissue 50 analyzed in S2 is compared with the magnetic signal of the sample specimen read out in S3, and the similarity between the two is calculated. As described above, this similarity may be in various forms such as the geometric similarity of waveforms.

続くS5においては、S4において算出された類似度に基づいて、細胞組織50の構造化についての評価が行なわれる。この評価は、例えば、例えばS3で読み出された見本標本との構造化の類似度を数値により評価するものである。   In subsequent S5, the structuring of the cell tissue 50 is evaluated based on the similarity calculated in S4. In this evaluation, for example, the structural similarity with the sample sample read out in S3 is evaluated numerically.

また、複数の見本標本について、S3及びS4を繰り返し行なった後に、S5において、算出された複数の類似度のうち、その類似度が最も高かった見本標本が何れであるかを提示することにより、細胞組織50の構造化の評価を行なう態様も可能である。   Further, after repeatedly performing S3 and S4 for a plurality of sample samples, in S5, by presenting which sample sample has the highest similarity among the plurality of calculated similarities, A mode of evaluating the structuring of the cell tissue 50 is also possible.

前述の実施例によれば、細胞組織50から生ずる磁気信号が磁気検出部30により検出され、検出された磁気信号に基づいて評価部38によりその細胞組織50の組織化度が評価されるので、細胞組織の構造化または細胞間連絡を、非侵襲的に評価することができる。   According to the above-described embodiment, the magnetic signal generated from the cell tissue 50 is detected by the magnetic detection unit 30, and the degree of organization of the cell tissue 50 is evaluated by the evaluation unit 38 based on the detected magnetic signal. Cellular tissue structuring or intercellular communication can be assessed non-invasively.

また前述の実施例によれば、磁気検出部30は、磁気センサヘッドとして1000μm以下の分解能、1nT以下のノイズレベル、および1ms以内の応答速度で前記磁気信号を検出可能な磁気インピーダンスセンサである磁気センサヘッド18、20を有し、磁気センサヘッド18、20を細胞組織50から1000μm以内に近接可能であるので、細胞組織50を流れる電流に基づいて発生する磁気信号を好適に検出することができ、細胞組織50の構造化、または細胞間連絡を、非侵襲的に評価することができる。また、SQUIDを利用した装置と比べ液体窒素容器などの冷却に関する設備が不要であるので、細胞組織評価装置10全体を安価に供給することが可能であり、また、小型のものとすることができる。
Further, according to the above-described embodiment, the magnetic detection unit 30 is a magnetic impedance sensor that can detect the magnetic signal with a resolution of 1000 μm or less, a noise level of 1 nT or less, and a response speed of 1 ms or less as a magnetic sensor head. Since the sensor heads 18 and 20 are included and the magnetic sensor heads 18 and 20 are close to the cell tissue 50 within 1000 μm, a magnetic signal generated based on the current flowing through the cell tissue 50 can be suitably detected. The structuring of cell tissue 50, or cell-cell communication can be assessed non-invasively. In addition, since equipment for cooling such as a liquid nitrogen container is unnecessary as compared with an apparatus using SQUID, the entire cell tissue evaluation apparatus 10 can be supplied at a low cost and can be made small. .

また前述の実施例によれば、磁気検出部30は、細胞組織50について異なる複数方向の磁気信号を検出可能であり、評価部38は、複数方向の磁気信号のそれぞれに基づいて細胞組織50の構造化を評価することができる。   Further, according to the above-described embodiment, the magnetic detection unit 30 can detect magnetic signals in different directions with respect to the cell tissue 50, and the evaluation unit 38 can detect the cell tissue 50 based on each of the magnetic signals in the multiple directions. Structuring can be evaluated.

また前述の実施例によれば、評価部38は、見本標本についての磁気信号と評価対象である細胞組織50から得られる磁気信号との間の類似度に基づいて、例えば図7に示す予め記憶された関係から細胞組織50の構造化を評価するので、両者の細胞組織の構造化の度合いを相対的に評価することができる。   Further, according to the above-described embodiment, the evaluation unit 38 stores in advance, for example, as shown in FIG. 7 based on the similarity between the magnetic signal for the sample specimen and the magnetic signal obtained from the cell tissue 50 to be evaluated. Since the structuring of the cell tissue 50 is evaluated based on the relationship, the degree of structuring of the two cell tissues can be relatively evaluated.

また前述の実施例によれば、評価部38による細胞組織50の構造化の評価は、磁気検出部30によって検出される磁気信号のパワースペクトルに基づいて行なわれるので、たとえば図14、図15に示すような磁気信号の周波数ドメインにおける特徴に基づいて細胞組織50の構造化の評価を行なうことができる。そのため、前記磁気信号を時間ドメインにおいて解析した場合には現れない特徴に基づいて細胞組織50の構造化の評価を行なうことができる。   Further, according to the above-described embodiment, the evaluation of the structuring of the cell tissue 50 by the evaluation unit 38 is performed based on the power spectrum of the magnetic signal detected by the magnetic detection unit 30. For example, FIG. Based on the characteristics of the magnetic signal in the frequency domain as shown, the structuring of the cellular tissue 50 can be evaluated. Therefore, the structuring of the cell tissue 50 can be evaluated based on features that do not appear when the magnetic signal is analyzed in the time domain.

また前述の実施例によれば、磁気検出部30は、磁気インピーダンスセンサとして第1磁気センサヘッド18と、細胞組織50と第1磁気センサヘッド18との距離d1よりも細胞組織50との距離d2が長くなるように配設される第2磁気センサヘッド20と、を有し、第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20のそれぞれによって検出される磁気信号に基づいて環境磁場の影響を低減する環境磁場相殺部26をさらに有するので、第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20のそれぞれにおいて検出された磁気信号に基づいて、環境磁場相殺部26により環境磁場の影響を低減することができ、細胞組織50の構造化の評価がより精度よく行なわれる。
Further, according to the above-described embodiment, the magnetic detection unit 30 is the magnetic impedance sensor , and the distance d2 between the first magnetic sensor head 18 and the cell tissue 50 rather than the distance d1 between the cell tissue 50 and the first magnetic sensor head 18. The second magnetic sensor head 20 is disposed so as to be longer, and the influence of the environmental magnetic field is determined based on the magnetic signal detected by each of the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20. Since the environmental magnetic field canceling unit 26 is further reduced, the environmental magnetic field canceling unit 26 reduces the influence of the environmental magnetic field based on the magnetic signals detected in the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20. Therefore, the structuring evaluation of the cell tissue 50 can be performed with higher accuracy.

また前述の実施例によれば、細胞組織評価装置10は、細胞組織50に対し、少なくとも、電気的刺激、機械的刺激、電磁波、熱、薬物のいずれか1を投与する刺激投与部76、78を有するので、細胞組織50に与えられる刺激に反応して発生する磁気信号を細胞組織50の構造化の評価指標とすることができる。   Further, according to the above-described embodiment, the cellular tissue evaluation device 10 administers at least one of electrical stimulation, mechanical stimulation, electromagnetic waves, heat, and drugs to the cellular tissue 50. Therefore, a magnetic signal generated in response to a stimulus applied to the cell tissue 50 can be used as an evaluation index for structuring the cell tissue 50.

また前述の実施例によれば、細胞組織評価装置10は、細胞組織50に対し、摂氏0度から42度までの温度範囲において、イオン組成浸透圧を有する生理的細胞外液を供給し、細胞組織50の生存状態を維持する細胞組織維持部70を有するので、細胞組織50が生存状態に維持されつつ細胞組織50の構造化、または細胞間連絡を非侵襲的に評価することができる。   Further, according to the above-described embodiment, the cellular tissue evaluation apparatus 10 supplies the cellular tissue 50 with a physiological extracellular fluid having an ionic composition osmotic pressure in a temperature range of 0 to 42 degrees Celsius, Since the cell tissue maintaining unit 70 that maintains the viable state of the tissue 50 is provided, the structuring of the cell tissue 50 or the intercellular communication can be evaluated non-invasively while the cell tissue 50 is maintained in the viable state.

続いて、本発明の別の実施例について説明する。以下の説明において、実施例相互に共通する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。   Subsequently, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions common to the embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

本実施例は、磁気センサヘッド18、20の構造に関するものである。前述の実施例においては、磁気センサヘッド18、20は前述の図3に示す構造、すなわち、柱状のアモルファスワイヤ84と、そのアモルファスワイヤ84と同軸となるように巻き回された円柱状の検出コイル86とを含んで構成された。そして、アモルファスワイヤ84に所定の高周波の交流電流が通電されるとともに、検出コイル86の両端の電圧を検出した。しかしながら、磁気インピーダンス現象は、アモルファスワイヤ84に高周波交流電流が通電された場合に、アモルファスワイヤ84の周囲の磁界の変化に応じてアモルファスワイヤ84そのもののインピーダンスが変化する現象である。すなわち、アモルファスワイヤ84のインピーダンス、もしくはアモルファスワイヤ84のインピーダンスと一対一の関係にある値が検出できれば、アモルファスワイヤ84の周囲の磁界の強度を検出することができる。   The present embodiment relates to the structure of the magnetic sensor heads 18 and 20. In the above-described embodiment, the magnetic sensor heads 18 and 20 have the structure shown in FIG. 3, that is, the columnar amorphous wire 84 and the cylindrical detection coil wound so as to be coaxial with the amorphous wire 84. 86. Then, a predetermined high-frequency alternating current was passed through the amorphous wire 84 and the voltage across the detection coil 86 was detected. However, the magnetic impedance phenomenon is a phenomenon in which the impedance of the amorphous wire 84 itself changes according to the change in the magnetic field around the amorphous wire 84 when a high-frequency alternating current is passed through the amorphous wire 84. That is, if the impedance of the amorphous wire 84 or a value having a one-to-one relationship with the impedance of the amorphous wire 84 can be detected, the intensity of the magnetic field around the amorphous wire 84 can be detected.

そこで、本実施例においては、磁気センサヘッド18、20は検出コイル86を有さない構造とされる。そして、センサ駆動部24により発生される高周波交流電流がアモルファスワイヤ84に通電されるとともに、そのアモルファスワイヤ84の両端の電圧が制御回路部22によって検出される。このようにすれば、信号処理部22において、検出されるアモルファスワイヤの両端の電圧と、センサ駆動部24により発生される高周波交流電流の大きさに基づいてアモルファスワイヤ84のインピーダンスが算出することができる。   Therefore, in this embodiment, the magnetic sensor heads 18 and 20 have a structure without the detection coil 86. A high-frequency alternating current generated by the sensor driving unit 24 is supplied to the amorphous wire 84, and the voltage across the amorphous wire 84 is detected by the control circuit unit 22. In this way, the signal processing unit 22 can calculate the impedance of the amorphous wire 84 based on the voltage across the detected amorphous wire and the magnitude of the high-frequency alternating current generated by the sensor driving unit 24. it can.

前述の実施例によれば、磁気センサヘッド18、20は検出コイルを有せずに構成されるので、アモルファスワイヤ84を検出対象である細胞組織50へ一層近接させることができる。一般に磁界の強さは距離の2乗に比例して弱まるので、磁気センサヘッド18、20を細胞組織50に近接させることにより、細胞組織評価装置10の検出精度を向上できる。   According to the above-described embodiment, since the magnetic sensor heads 18 and 20 are configured without the detection coil, it is possible to bring the amorphous wire 84 closer to the cell tissue 50 to be detected. In general, since the strength of the magnetic field decreases in proportion to the square of the distance, the detection accuracy of the cell tissue evaluation apparatus 10 can be improved by bringing the magnetic sensor heads 18 and 20 close to the cell tissue 50.

本実施例も、磁気センサヘッド18、20の構造に関するものである。前述の実施例に示したように、磁気センサヘッド18、20は、アモルファスワイヤ84のインピーダンス、もしくはアモルファスワイヤ84のインピーダンスと一対一の関係にある値が検出できれば、検出コイル86を有する必要がなく、アモルファスワイヤ84の周囲の磁界の強度を検出することができる。   This embodiment also relates to the structure of the magnetic sensor heads 18 and 20. As shown in the above-described embodiment, the magnetic sensor heads 18 and 20 do not need to have the detection coil 86 if the impedance of the amorphous wire 84 or a value having a one-to-one relationship with the impedance of the amorphous wire 84 can be detected. The intensity of the magnetic field around the amorphous wire 84 can be detected.

本実施例においては、前述の実施例2と同様に磁気センサヘッド18、20は検出コイル86を有さない。一方、前述の実施例2においては、磁気センサヘッド18、20の有するアモルファス素子は、柱状のアモルファスワイヤ84であったが、本実施例においては、平板状、もしくは薄膜状のアモルファス素子88が用いられる。このアモルファス素子88は例えば図16に示すように長方形などの形状とされ、その対角となる頂点に設けられた電極を介して、センサ駆動部24により発生される高周波交流電流が通電され、そのアモルファス素子88の両端の電圧が制御回路部22によって検出される。このようにすれば、信号処理部22において、検出されるアモルファスワイヤの両端の電圧と、センサ駆動部24により発生される高周波交流電流の大きさに基づいてアモルファス素子88のインピーダンスが算出することができる。本実施例における薄膜状のアモルファス素子88は、例えば、スパッタ薄膜とされる。   In this embodiment, the magnetic sensor heads 18 and 20 do not have the detection coil 86 as in the second embodiment. On the other hand, in Example 2 described above, the amorphous element included in the magnetic sensor heads 18 and 20 was the columnar amorphous wire 84. However, in this example, a flat or thin film amorphous element 88 is used. It is done. The amorphous element 88 has, for example, a rectangular shape as shown in FIG. 16, and a high frequency alternating current generated by the sensor driving unit 24 is passed through the electrodes provided at the diagonal apexes thereof. The voltage across the amorphous element 88 is detected by the control circuit unit 22. In this way, in the signal processing unit 22, the impedance of the amorphous element 88 can be calculated based on the voltage across the detected amorphous wire and the magnitude of the high-frequency alternating current generated by the sensor driving unit 24. it can. The thin film amorphous element 88 in this embodiment is, for example, a sputtered thin film.

前述の実施例によれば、磁気センサヘッド18、20は、平板状磁性体あるいは薄膜状磁性体からなるアモルファス素子88を有するので、表面積が前述の実施例のアモルファスワイヤ84に比べて大きくなり、交流電流を通電した際の表皮効果を強めることができる。したがって、磁気信号の検出に必要な性能を有する磁気センサヘッド18、20を提供することができる。また、所望の空間分解能を実現するために必要となる距離となるように測定対象となる細胞組織50に近接させることができる。   According to the above-described embodiment, the magnetic sensor heads 18 and 20 have the amorphous element 88 made of a plate-like magnetic body or a thin-film magnetic body, so that the surface area is larger than the amorphous wire 84 of the above-described embodiment, The skin effect when an alternating current is applied can be strengthened. Therefore, it is possible to provide the magnetic sensor heads 18 and 20 having the performance necessary for detecting the magnetic signal. Moreover, it can be made to adjoin to the cell tissue 50 used as a measuring object so that it may become a distance required in order to implement | achieve desired spatial resolution.

本実施例は、磁気センサヘッド18、20の構造に関するものであって、より高い空間分解能を有する磁気センサヘッド18、20の構造に関するものである。   The present embodiment relates to the structure of the magnetic sensor heads 18 and 20 and relates to the structure of the magnetic sensor heads 18 and 20 having higher spatial resolution.

図17は、本実施例における磁気センサヘッド18、20の構造を説明する図である。図17に示すように、磁気センサヘッド18、20は、等間隔に平行に配設された複数のアモルファスワイヤ90からなるアモルファスワイヤ組90Aと、アモルファスワイヤ組90Aを構成するアモルファスワイヤ90と一定の角度を有するように等間隔に平行に配設された複数のアモルファスワイヤ90からなるアモルファスワイヤ組90Bとによって網状構造(格子状構造;マトリクス構造)の磁性体を有する。本実施例においては図17に示すように、アモルファスワイヤ組90Aを構成するアモルファスワイヤ90のそれぞれと、アモルファスワイヤ組90Bを構成するアモルファスワイヤ90のそれぞれとは直交するように配設されている。   FIG. 17 is a diagram illustrating the structure of the magnetic sensor heads 18 and 20 in the present embodiment. As shown in FIG. 17, the magnetic sensor heads 18, 20 are fixed to an amorphous wire set 90 </ b> A composed of a plurality of amorphous wires 90 arranged in parallel at equal intervals and the amorphous wire 90 constituting the amorphous wire set 90 </ b> A. A magnetic material having a network structure (lattice structure; matrix structure) is formed by an amorphous wire set 90B including a plurality of amorphous wires 90 arranged in parallel at equal intervals so as to have an angle. In this embodiment, as shown in FIG. 17, the amorphous wires 90 constituting the amorphous wire set 90A and the amorphous wires 90 constituting the amorphous wire set 90B are arranged so as to be orthogonal to each other.

センサ駆動部24は、前記アモルファスワイヤ組90Aおよびアモルファスワイヤ組90Bを構成するアモルファスワイヤ90のそれぞれに対し高周波交流電流が通電され、そのアモルファスワイヤ90のそれぞれの両端の電圧が制御回路部22によって検出される。このようにすれば、信号処理部22において、検出されるアモルファスワイヤの両端の電圧と、センサ駆動部24により発生される高周波交流電流の大きさに基づいてアモルファスワイヤ84のインピーダンスが算出することができる。なお、図17においては、アモルファスワイヤ組90Aを構成するアモルファスワイヤ90のそれぞれと制御回路部22との結線例のみが図示されており、アモルファスワイヤ組90Bを構成するアモルファスワイヤ90のそれぞれと制御回路部22との結線例は省略されている。   In the sensor driving unit 24, a high-frequency alternating current is applied to each of the amorphous wire 90A and the amorphous wire 90 constituting the amorphous wire set 90B, and the voltage at both ends of the amorphous wire 90 is detected by the control circuit unit 22. Is done. In this way, the signal processing unit 22 can calculate the impedance of the amorphous wire 84 based on the voltage across the detected amorphous wire and the magnitude of the high-frequency alternating current generated by the sensor driving unit 24. it can. In FIG. 17, only an example of connection between each of the amorphous wires 90 constituting the amorphous wire set 90A and the control circuit unit 22 is shown, and each of the amorphous wires 90 constituting the amorphous wire set 90B and the control circuit are illustrated. A connection example with the unit 22 is omitted.

このようにすれば、アモルファスワイヤ組90Aを構成するアモルファスワイヤ90のいずれかと、アモルファスワイヤ組90Bを構成するアモルファスワイヤ90のいずれかとの組み合わせによって、それらのアモルファスワイヤの交点により前記網状構造の磁気センサヘッド18、20における位置を特定できることから、本実施例の磁気センサヘッド18、20はより高い空間分解能を有する。具体的には例えば、図17に示すように20μmのアモルファスワイヤを80μm間隔で配置する場合、100μmの空間分解能が得られる。   In this way, a combination of any one of the amorphous wires 90 constituting the amorphous wire set 90A and any one of the amorphous wires 90 constituting the amorphous wire set 90B allows the above-described magnetic sensor of the network structure to be detected by the intersection of the amorphous wires. Since the positions of the heads 18 and 20 can be specified, the magnetic sensor heads 18 and 20 of the present embodiment have higher spatial resolution. Specifically, for example, when 20 μm amorphous wires are arranged at intervals of 80 μm as shown in FIG. 17, a spatial resolution of 100 μm can be obtained.

前述の実施例によれば、磁気センサヘッド18、20は、網状構造の磁性体、具体的には複数のアモルファスワイヤ90によってマトリクス状に構成される磁性体を有するので、磁気信号の検出に必要な性能を有する磁気センサヘッド18、20を提供することができるとともに所望の空間分解能を実現するために必要となる距離となるように測定対象となる細胞組織に近接させることができる。   According to the above-described embodiment, the magnetic sensor heads 18 and 20 have a net-like magnetic body, specifically, a magnetic body configured in a matrix by a plurality of amorphous wires 90, and therefore are necessary for detecting a magnetic signal. The magnetic sensor heads 18 and 20 having excellent performance can be provided, and the magnetic sensor heads 18 and 20 can be brought close to the cell tissue to be measured so as to have a distance necessary for realizing a desired spatial resolution.

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。例えば、次に示す応用例に組み込んで実施することができる。   As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is applied also in another aspect. For example, it can be implemented by being incorporated in the following application examples.

(応用例1)
図18は、本発明の細胞組織評価装置10を用いた応用例の一つを説明する図であって、心臓の梗塞性病変による機能構造の破壊を検出する例である。胸壁110を介して胸部表面に設置されたベクトル磁気センサーMVX、MVY、MVZは例えば3次元において直交する3方向について心臓が発生する磁気信号を検出する。正常の心臓では、心臓表面部分の心室筋細胞組織の下から上へ向かって組織内を電流が流れるため、それに対応した正常磁気信号が発生する。かかる正常磁気信号を予め取得し、コンピュータ34の記憶部42などに記憶しておく。そして、コンピュータ34の信号解析部38により評価対象となる被検者の心臓の磁気信号を検出し、評価部40により予め記憶されている正常磁気信号との比較が行なわれる。被検者の心臓に虚血のため梗塞となった梗塞部位150が存在する場合、梗塞部位150においては、細胞内エネルギーが枯渇するため細胞間の電流の伝導を行うギャップ結合チャネルが閉じてしまうため、その部位での組織内の電流が流れなくなる。そのため、検出される磁気信号は正常磁気信号とは異なるものとなる。このように、正常な心臓の同様の部位と比較して細胞組織の構造化の度合いに差異がある梗塞部位150が存在することを磁気信号に基づいて評価することができる。このようにして、本発明の細胞組織評価装置10を用いて心臓の異常部位を検出することができる。
(Application 1)
FIG. 18 is a diagram for explaining one application example using the cellular tissue evaluation apparatus 10 of the present invention, in which the destruction of the functional structure due to the infarct lesion of the heart is detected. Vector magnetic sensors MVX, MVY, and MVZ installed on the chest surface via the chest wall 110 detect magnetic signals generated by the heart in, for example, three directions orthogonal in three dimensions. In a normal heart, a current flows in the tissue from the bottom to the top of the ventricular myocyte tissue on the surface of the heart, so that a normal magnetic signal corresponding to the current flows. Such normal magnetic signals are acquired in advance and stored in the storage unit 42 of the computer 34 or the like. Then, the signal analysis unit 38 of the computer 34 detects the magnetic signal of the subject's heart to be evaluated, and the evaluation unit 40 compares it with the normal magnetic signal stored in advance. When an infarct site 150 that has become infarcted due to ischemia exists in the subject's heart, in the infarct site 150, intracellular energy is depleted, and the gap junction channel that conducts current between cells closes. For this reason, the current in the tissue at the site does not flow. Therefore, the detected magnetic signal is different from the normal magnetic signal. Thus, it can be evaluated based on the magnetic signal that there is an infarct region 150 having a difference in the degree of structuring of the cellular tissue as compared with a similar region of a normal heart. In this way, an abnormal part of the heart can be detected using the cellular tissue evaluation apparatus 10 of the present invention.

前述の実施例においては、磁気センサヘッド18、20はそれぞれ一方向の磁気信号を検出可能なセンサが用いられ、複数方向の磁気信号を検出する場合には、まず第1の方向についての検出を行なった後に、磁気センサヘッド18、20の方向を図示しないマニピュレータなどを用いて変更し、第2の方向についての検出を行なった(図5(a)および(b)参照)、このような態様に限られない。例えば、第1磁気センサヘッド18および第2磁気センサヘッド20としてそれぞれ複数の磁気センサヘッドを用いることにより、たとえば図19に示すように、同時に複数方向の磁気信号の検出を行なうようにしてもよい。図19においては、2つの第1磁気センサヘッド18Aおよび18Bならびに2つの第2磁気センサヘッド20Aおよび20Bが設けられている。図19においては、第1磁気センサヘッド18Aおよび第2磁気センサヘッド20Aは、ともに図19においてはx軸と平行とされており、x軸方向の磁気信号を検出可能とされている一方、第1磁気センサヘッド18Bおよび第2磁気センサヘッド20Bは、ともに図19においてはy軸と平行とされており、y軸方向の磁気信号を検出可能とされている例を示している。   In the above-described embodiment, each of the magnetic sensor heads 18 and 20 is a sensor capable of detecting a magnetic signal in one direction. When detecting a magnetic signal in a plurality of directions, first, detection in the first direction is performed. After this, the direction of the magnetic sensor heads 18 and 20 was changed using a manipulator (not shown) and the like, and detection in the second direction was performed (see FIGS. 5A and 5B). Not limited to. For example, by using a plurality of magnetic sensor heads as the first magnetic sensor head 18 and the second magnetic sensor head 20, respectively, for example, as shown in FIG. 19, detection of magnetic signals in a plurality of directions may be performed simultaneously. . In FIG. 19, two first magnetic sensor heads 18A and 18B and two second magnetic sensor heads 20A and 20B are provided. In FIG. 19, the first magnetic sensor head 18A and the second magnetic sensor head 20A are both parallel to the x-axis in FIG. 19, and can detect a magnetic signal in the x-axis direction. The first magnetic sensor head 18B and the second magnetic sensor head 20B are both parallel to the y-axis in FIG. 19, and an example is shown in which a magnetic signal in the y-axis direction can be detected.

前述の実施例においては、薬剤供給部74は、ピペット72を介して実験槽56に薬剤を供給したが、このような態様に限られない。例えば、細胞組織維持部70により供給される生理的細胞外液に薬剤を混入させるようにしてもよい。この場合、細胞組織維持部70は刺激投与部76としても機能する。   In the above-described embodiment, the drug supply unit 74 supplies the drug to the experimental tank 56 via the pipette 72, but the present invention is not limited to such a mode. For example, the drug may be mixed into the physiological extracellular fluid supplied by the cell tissue maintenance unit 70. In this case, the cell tissue maintenance unit 70 also functions as the stimulation administration unit 76.

前述の実施例においては、刺激投与部76は細胞組織50に作用させる為の薬剤を供給する薬剤供給部74およびその薬剤供給部74により供給される薬剤を実験槽56に滴下するピペット72により構成された。すなわち、刺激投与部76が細胞組織50に与える刺激は薬剤であったが、これに限られない。具体的には、刺激投与部76が細胞組織50に与える刺激は、機械的刺激、電磁波、熱などであってもよく、その場合、刺激投与部76は、それぞれの刺激に対応した機器により構成される。例えば、刺激投与部76が細胞組織50に与える刺激が機械的刺激である場合には、刺激投与部76は振動装置などであればよく、また、細胞組織50に与える刺激が電磁波である場合には、刺激投与部76は電極や磁極であればよい。また、細胞組織50に与える刺激が熱である場合には、刺激投与部76は局所的に冷却もしくは加熱が可能な冷却装置もしくは加熱装置であればよい。さらに、刺激投与部76による刺激の投与に代えて、検出対象となる細胞組織50を構成する細胞に対し、遺伝子導入を行なうようにしてもよい。この用にすれば、例えばイオンチャネルなどの電流を発生するタンパクの遺伝子、またはこのようなタンパクを制御する作用を有する遺伝子を前記細胞に導入することによる、細胞組織50によって発生する磁界の強度の変化を検出することにより、前記遺伝子導入による効果を検出することができる。   In the above-described embodiment, the stimulation administration unit 76 includes the drug supply unit 74 that supplies a drug for acting on the cell tissue 50 and the pipette 72 that drops the drug supplied by the drug supply unit 74 onto the experimental tank 56. It was done. That is, the stimulus given to the cell tissue 50 by the stimulus administration unit 76 is a drug, but is not limited thereto. Specifically, the stimulation given to the cell tissue 50 by the stimulation administration unit 76 may be mechanical stimulation, electromagnetic waves, heat, or the like. In this case, the stimulation administration unit 76 is configured by a device corresponding to each stimulation. Is done. For example, when the stimulus given to the cell tissue 50 by the stimulus administration unit 76 is a mechanical stimulus, the stimulus administration unit 76 may be a vibration device or the like, and when the stimulus given to the cell tissue 50 is an electromagnetic wave. The stimulation administration unit 76 may be an electrode or a magnetic pole. Moreover, when the stimulus given to the cell tissue 50 is heat, the stimulus administration unit 76 may be a cooling device or a heating device capable of locally cooling or heating. Furthermore, instead of the stimulation administration by the stimulation administration unit 76, gene introduction may be performed on the cells constituting the cell tissue 50 to be detected. For this purpose, the strength of the magnetic field generated by the cell tissue 50 by introducing into the cell a gene of a protein that generates an electric current, such as an ion channel, or a gene that has an action of controlling such a protein. By detecting the change, the effect of the gene introduction can be detected.

また、前述の実施例においては、細胞組織50に電気的刺激を与えた場合に、その電気的刺激に起因して発生する磁気信号の変化に基づいて細胞組織50の組織化度を評価するものとされたが、これに限定されない。すなわち、前記刺激投与部76から与えられる刺激に基づいて細胞組織50から磁気信号が変化する(反応する)場合に、当該磁気信号の変化が細胞組織50の組織化の度合いに応じて異なるものである場合には同様に評価の基準となりうる。例えば、前記刺激投与部76によって投与される薬剤によって与えられる刺激で合っても良いし、あるいは刺激投与部76として図示しないコイルを設け、そのコイルにより細胞組織50に局所的な磁気的刺激を与えるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, when an electrical stimulus is applied to the cellular tissue 50, the degree of organization of the cellular tissue 50 is evaluated based on a change in a magnetic signal generated due to the electrical stimulation. However, the present invention is not limited to this. That is, when the magnetic signal changes (reacts) from the cell tissue 50 based on the stimulus given from the stimulus administration unit 76, the change of the magnetic signal differs depending on the degree of organization of the cell tissue 50. In some cases, it can be the basis for evaluation as well. For example, the stimulation given by the drug administered by the stimulation administration unit 76 may be combined, or a coil (not shown) is provided as the stimulation administration unit 76, and local magnetic stimulation is applied to the cell tissue 50 by the coil. You may do it.

また、前述の実施例においては、電気刺激部78の電極81は、電気刺激用に設けられたピペット82に挿入されており、ピペット82を細胞組織50の任意の位置に接触させることにより電極81と細胞組織50とが直接接触することなく電気的刺激を付与するものとされたが、このような態様に限られない。すなわち、電極81を直接細胞組織50に接触させることによって細胞組織50に電気的刺激を与えてもよい。   In the above-described embodiment, the electrode 81 of the electrical stimulation unit 78 is inserted into the pipette 82 provided for electrical stimulation, and the electrode 81 is brought into contact with an arbitrary position of the cell tissue 50. However, the present invention is not limited to such a mode. That is, electrical stimulation may be applied to the cell tissue 50 by directly contacting the electrode 81 with the cell tissue 50.

前述の実施例においては、細胞組織評価装置10における実験槽56は、細胞組織が設置されるものとされたが、これに限られず、例えば細胞組織の培養容器がそのまま実験槽56として用いられることも可能である。このようにすれば、培養途中の細胞組織を検出対象として、磁気信号の検出を行なうことができる。   In the above-described embodiment, the experimental tank 56 in the cell tissue evaluation apparatus 10 is configured such that a cell tissue is installed. However, the present invention is not limited to this, and for example, a cell tissue culture container can be used as it is. Is also possible. In this way, it is possible to detect a magnetic signal using a cell tissue in the middle of culture as a detection target.

また前述の実施例においては、容器16は保温のために用いられたが、容器16の用途はこれに限られない。具体的には例えば、容器内の環境を制御する環境制御部を設け、容器16内の温度のみならず、湿度、二酸化炭素濃度などの空気の構成を変化させることができる。このようにすれば、前述のように細胞組織の培養容器が実験槽56として用いられる場合に、細胞組織の培養条件を異ならせた場合に、長期間の培養過程において細胞組織の局所的な磁気変動を検出することができる。   Moreover, in the above-mentioned Example, although the container 16 was used for heat retention, the use of the container 16 is not restricted to this. Specifically, for example, an environment control unit for controlling the environment in the container can be provided, and not only the temperature in the container 16 but also the air configuration such as humidity and carbon dioxide concentration can be changed. In this manner, when the cell tissue culture vessel is used as the experimental tank 56 as described above, when the cell tissue culture conditions are varied, the local magnetic field of the cell tissue is maintained in the long-term culture process. Variations can be detected.

また前述の実施例においては、磁気センサヘッド18、20は、実験槽56の下方にカバーガラス57を介して設置されたが、このような態様に限られない。例えば、厚さ100μm以下の薄膜で磁気センサヘッド18、20を覆い、実験槽56の上方から細胞組織50へ近接させて、細胞組織50の局所的磁気変化を計測することも可能である。   Moreover, in the above-mentioned Example, although the magnetic sensor heads 18 and 20 were installed through the cover glass 57 under the experimental tank 56, it is not restricted to such an aspect. For example, it is also possible to cover the magnetic sensor heads 18 and 20 with a thin film having a thickness of 100 μm or less and bring the magnetic sensor head 18 and 20 close to the cell tissue 50 from above the experimental tank 56 to measure the local magnetic change of the cell tissue 50.

また、前述の実施例においては、磁気センサヘッド18、20として、超高感度MI磁気センサが用いられたが、これに限られない。すなわち、検出対象となる細胞組織50へ1000μm以内に近接した際に、該磁気センサヘッドからの出力信号に基づいて、1000μm以下の分解能、1nT以下のノイズレベル、および1ms以内の応答速度で前記磁気信号を検出することのできる磁気センサヘッドであれば、MIセンサに限定されない。   In the above-described embodiment, the ultrasensitive MI magnetic sensor is used as the magnetic sensor heads 18 and 20, but is not limited thereto. That is, when approaching the cellular tissue 50 to be detected within 1000 μm, based on the output signal from the magnetic sensor head, the magnetic field with a resolution of 1000 μm or less, a noise level of 1 nT or less, and a response speed of 1 ms or less. The magnetic sensor head is not limited to the MI sensor as long as it can detect a signal.

また、前述の実施例においては、磁気センサヘッド18、20において検出された信号を処理する環境磁場相殺部26および磁気信号検出部28は、アナログ回路により構成される制御回路部22に設けられ、制御回路部22において処理された信号がA/D変換部32によりデジタルデータ化されてコンピュータ34に取り込まれたが、このような態様に限られない。例えば、磁気センサヘッド18、20において検出された信号が、A/D変換部32によりデジタルデータ化された後、同様の処理が行なわれてもよい。この場合、環境磁場相殺部26および磁気信号検出部28は例えばコンピュータ等によって実現されるデジタル回路として実現される。   In the above-described embodiment, the environmental magnetic field canceling unit 26 and the magnetic signal detecting unit 28 for processing signals detected by the magnetic sensor heads 18 and 20 are provided in the control circuit unit 22 configured by an analog circuit. The signal processed in the control circuit unit 22 is converted into digital data by the A / D conversion unit 32 and taken into the computer 34. However, the present invention is not limited to this mode. For example, after the signals detected by the magnetic sensor heads 18 and 20 are converted into digital data by the A / D converter 32, the same processing may be performed. In this case, the environmental magnetic field canceling unit 26 and the magnetic signal detecting unit 28 are realized as digital circuits realized by, for example, a computer.

また、前述の実施例においては、実験槽56は直方体状のものとされたが、これに限られず、例えば円柱状のものとされてもよいし、その他の形状であってもよい。   Moreover, in the above-mentioned Example, although the experiment tank 56 was made into the rectangular parallelepiped thing, it is not restricted to this, For example, a cylindrical thing may be sufficient and another shape may be sufficient.

また、前述の実施例においては、第1磁気センサヘッド18と細胞組織50との距離d1は1000μm程度となるように設定されたが(図4参照)、このような態様に限られない。すなわち、第1磁気センサヘッド18と細胞組織50とは、磁気信号を制度よく検出するためにはより近接して設置されるのが望ましく、例えば、図12において第1磁気センサヘッド18の検出コイル86の上端とカバーガラス57の下面とをより近接して第1磁気センサヘッド18を設置してもよい。   In the above-described embodiment, the distance d1 between the first magnetic sensor head 18 and the cell tissue 50 is set to be about 1000 μm (see FIG. 4), but is not limited to such a mode. That is, it is desirable that the first magnetic sensor head 18 and the cell tissue 50 be placed closer to each other in order to detect magnetic signals in a systematic manner. For example, the detection coil of the first magnetic sensor head 18 in FIG. The first magnetic sensor head 18 may be installed such that the upper end of 86 and the lower surface of the cover glass 57 are closer to each other.

また、前述の実施例においては、本発明の細胞組織評価装置10が評価する細胞組織50は、培養中の細胞組織であることを妨げるものではない。すなわち、本発明の細胞組織評価装置10は細胞組織50の生存状態を維持しつつ、非侵襲的に評価するものであるためである。このようにすれば、培養途中の細胞組織を評価することが可能になり、移行の培養においてその評価結果に基づいて細胞組織の適切に誘導することが可能となる。   Moreover, in the above-mentioned Example, the cell tissue 50 evaluated by the cell tissue evaluation apparatus 10 of this invention does not prevent that it is a cell tissue in culture. That is, this is because the cellular tissue evaluation apparatus 10 of the present invention performs noninvasive evaluation while maintaining the survival state of the cellular tissue 50. In this way, it becomes possible to evaluate the cell tissue in the middle of the culture, and it is possible to appropriately induce the cell tissue based on the evaluation result in the transfer culture.

また、前述の実施例においては、磁気検出部30により検出される磁気信号の周波数領域における解析結果として、パワースペクトル解析が用いられたが、これに限定されない。例えば、リニアスペクトル、自己相関スペクトル、相互相関スペクトル、フーリエ変換における実部と虚部のスペクトル、バイスペクトルなどによる解析や、最大エントロピー法によるスペクトル解析が用いられてもよい。すなわち、磁気信号の時間的変動を周波数領域において解析可能な手法であれば、限定されるものではない。   In the above-described embodiment, the power spectrum analysis is used as the analysis result in the frequency domain of the magnetic signal detected by the magnetic detection unit 30. However, the present invention is not limited to this. For example, analysis using a linear spectrum, autocorrelation spectrum, cross-correlation spectrum, spectrum of real and imaginary parts in Fourier transform, bispectrum, or the like, or spectrum analysis using the maximum entropy method may be used. That is, the method is not limited as long as the method can analyze temporal fluctuations of the magnetic signal in the frequency domain.

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、またそのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。   In addition, although not listed one by one, the present invention can be implemented in a mode with various changes, modifications, improvements, and the like based on the knowledge of those skilled in the art. It goes without saying that all are included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention.

10:細胞組織評価装置
18:第1磁気センサヘッド(磁気インピーダンスセンサ
20:第2磁気センサヘッド(磁気インピーダンスセンサ
26:環境磁場相殺部
30:磁気検出部
38:評価部
50:細胞組織
70:細胞組織維持部
76:刺激投与部
78:電気刺激部(刺激投与部)

10: Cell tissue evaluation device 18: First magnetic sensor head ( magnetic impedance sensor )
20: Second magnetic sensor head ( magnetic impedance sensor )
26: Environmental magnetic field canceling unit 30: Magnetic detection unit 38: Evaluation unit 50: Cell tissue 70: Cell tissue maintenance unit 76: Stimulation administration unit 78: Electrical stimulation unit (stimulation administration unit)

Claims (7)

多数の細胞からなる細胞組織の構造化を評価する細胞組織評価装置であって、
該細胞組織から生ずる磁気信号を検出する磁気検出部と、
該磁気検出部によって検出される磁気信号に基づいて前記細胞組織の構造化の度合いを評価する評価部とを有し、
前記磁気検出部は、磁気センサヘッドとして1000μm以下の分解能、1nT以下のノイズレベルで前記磁気信号を検出可能な磁気インピーダンスセンサを有し、
該磁気インピーダンスセンサを前記細胞組織から1000μm以内に近接可能であり、
前記細胞組織の構造化の度合いは、該細胞組織におけるギャップチャネル構造の発現の度合いに応じて変化する該細胞組織における細胞間の電気的な連絡の度合いであること、
を特徴とする細胞組織評価装置。
A cell tissue evaluation apparatus for evaluating the structure of a cell tissue composed of a large number of cells,
A magnetic detection unit for detecting a magnetic signal generated from the cellular tissue;
An evaluation unit that evaluates the degree of structuring of the cellular tissue based on a magnetic signal detected by the magnetic detection unit;
The magnetic detection unit has a magnetic impedance sensor capable of detecting the magnetic signal with a resolution of 1000 μm or less and a noise level of 1 nT or less as a magnetic sensor head,
Said magnetic impedance sensor Ri proximity allows der within 1000μm from the tissue,
The degree of structuring of the cellular tissue is a degree of electrical communication between cells in the cellular tissue that changes according to the degree of expression of the gap channel structure in the cellular tissue;
An apparatus for evaluating cellular tissue.
前記磁気検出部は、前記細胞組織について異なる複数方向の磁気信号を検出可能であり、
前記評価部は、前記複数方向の磁気信号のそれぞれに基づいて前記細胞組織の構造化を評価すること、
を特徴とする請求項1に記載の細胞組織評価装置。
The magnetic detection unit is capable of detecting magnetic signals in different directions for the cellular tissue,
The evaluation unit evaluates the structuring of the cellular tissue based on each of the magnetic signals in the plurality of directions;
The cellular tissue evaluation apparatus according to claim 1 .
前記評価部は、予め記憶された関係から、見本標本についての磁気信号と評価対象である細胞組織から得られる磁気信号との間の類似度に基づいて前記細胞組織の構造化を評価すること、
を特徴とする請求項1または2に記載の細胞組織評価装置。
The evaluation unit evaluates the structuring of the cellular tissue based on the similarity between the magnetic signal about the sample specimen and the magnetic signal obtained from the cellular tissue to be evaluated, from a previously stored relationship;
The cell tissue evaluation apparatus according to claim 1 or 2 .
前記評価部は、前記磁気検出部によって検出される磁気信号の周波数領域における解析結果に基づいて前記細胞組織の構造化の評価を行なうこと、
を特徴とする請求項1または2に記載の細胞組織評価装置。
The evaluation unit evaluates the structuring of the cellular tissue based on an analysis result in a frequency domain of a magnetic signal detected by the magnetic detection unit;
The cell tissue evaluation apparatus according to claim 1 or 2 .
前記磁気インピーダンスセンサとして、第1磁気センサヘッドと、前記細胞組織と該第1磁気センサヘッドとの距離よりも前記細胞組織との距離が長くなるように配設される第2磁気センサヘッドと、を有し、
該第1磁気センサヘッドおよび該第2磁気センサヘッドのそれぞれによって検出される磁気信号に基づいて環境磁場の影響を低減する環境磁場相殺部をさらに有すること、
を特徴とする請求項1乃至3のいずれか1に記載の細胞組織評価装置。
As the magnetic impedance sensor, a first magnetic sensor head, a second magnetic sensor head disposed so that a distance between the cellular tissue and the first magnetic sensor head is longer than a distance between the cellular tissue and the first magnetic sensor head; Have
An environmental magnetic field canceling unit that reduces the influence of the environmental magnetic field based on magnetic signals detected by each of the first magnetic sensor head and the second magnetic sensor head;
The cellular tissue evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 3 .
前記細胞組織に対し、少なくとも、電気的刺激、機械的刺激、電磁波、熱、薬物のいずれか1を投与する刺激投与部を有すること、
を特徴とする請求項1乃至のいずれか1に記載の細胞組織評価装置。
Having a stimulation administration unit for administering at least one of electrical stimulation, mechanical stimulation, electromagnetic waves, heat, and drugs to the cellular tissue;
The cellular tissue evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein:
前記細胞組織に対し、0℃から42℃までの温度範囲において、イオン組成浸透圧を有する生理的細胞外液を供給し、該細胞組織の生存状態を維持する細胞組織維持部を有すること、
を特徴とする請求項1乃至のいずれか1に記載の細胞組織評価装置。
Having a cell tissue maintenance unit for supplying a physiological extracellular fluid having an ionic composition osmotic pressure to the cell tissue in a temperature range of 0 ° C. to 42 ° C. and maintaining the viability of the cell tissue;
The cellular tissue evaluation apparatus according to any one of claims 1 to 5 .
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