JP6217809B2 - 接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極付き細胞試験具の接続装置及びそれを用いた細胞試験装置に関する。

現在、様々な動物や植物の細胞培養が行われており、また、新たな細胞の培養法が開発されている。細胞培養の技術は、細胞の生化学的現象や性質の解明、有用な物質の生産などの目的で利用されている。さらに、培養細胞を用いて、人工的に合成された薬剤の生理活性や毒性を調べる試みがなされている。

一部の細胞（特に多くの動物細胞）は、何かに接着して生育する接着依存性を有しており、生体外の浮遊状態では長期間生存することができない。このような接着依存性を有した細胞の培養には、細胞が接着するための担体が必要であり、一般的には、コラーゲンやフィブロネクチンなどの細胞接着性タンパク質を均一に塗布したプラスチック製の培養皿が用いられている。これらの細胞接着性タンパク質は、培養細胞に作用し、細胞の接着を容易にし、細胞の形態に影響を与えることが知られている。

一方、細胞の遊走は免疫応答や受精後の胚形態形成、組織修復および再生などの様々な段階に関与している。また、癌やアテローム動脈硬化症、関節炎などの疾患の進行においても極めて重要な役割を持つ。具体的には、血管内皮を通しての細胞の遊走は、炎症、アテローム性動脈硬化症、癌の転移といった状態の病態生理における重要な現象である。そのため、インビトロでの細胞遊走を測定する方法は、長年に渡って開発されてきた。

細胞遊走アッセイに関してすでに市販されている装置としては、古典的なボイデンチャンバ、細胞培養インサート、ＦｌｕｏｒｏＢｌｏｃｋ（登録商標）（ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ）、Ｃｅｌｌ Ｍｏｔｉｌｉｔｙ ＨｉｔＫｉｔ（登録商標）（Ｃｅｌｌｏｍｉｃｓ）がある。しかし、こうした装置では、接着した細胞の遊走方向を制御して、定量的に細胞遊走をアッセイすることは困難である。

下記非特許文献１には、パターニングされていない全面が導電性の基板上で、電圧の印加により、細胞の接着および非接着を制御する技術が記載されている。しかし、この基板では、電圧の印加により基板上の全面の性質が変化してしまうため、基板上に細胞を接着させた後、特定の領域のみを細胞接着性に改変させて、その領域にのみ細胞を制御させて遊走させることはできない。

また、非特許文献２には、導電性領域と絶縁性領域を有する基材に細胞接着阻害性の膜を形成し、特定の導電性領域に電圧を印加することにより細胞接着阻害性の膜を細胞接着性に改変させて、その領域にのみ細胞を接着させて培養する方法が記載されている。しかし、非特許文献２の基板の導電性領域上においては、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域が隣り合っていない。従って、細胞接着性に改変した領域に細胞を接着させた後、別の導電性領域に電圧を印加して細胞接着性に改変させても、すでに接着した細胞を隣り合っていない別の領域に遊走させてアッセイすることはできない。

また、下記特許文献１は、導電性領域を有する基材、および導電性領域にシランを介して結合された細胞接着阻害性の膜を含む基板の導電性領域に正電圧を印加することにより細胞接着阻害性の膜を剥離する工程、および細胞接着阻害性の膜が剥離された領域上で細胞を培養する工程を含む、細胞培養方法を開示する。

また、特許文献２は、導電性領域と絶縁性領域とを有する基材、ならびに該導電性領域上および該絶縁性領域上にそれぞれ形成された細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とを備える細胞培養用基板であって、導電性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っており、絶縁性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っている構造を提案するものである。

特開２０１１−０８３２４４号公報 特開２０１１−１０１６３８号公報

Ｊｉａｎｇ Ｘ，Ｆｅｒｒｉｇｎｏ Ｒ，Ｍｒｋｓｉｃｈ Ｍ，Ｗｈｉｔｅｓｉｄｅｓ ＧＭ．２００３．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｌｆ−ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ ｎｏｎｉｎｖａｓｉｖｅｌｙ ｒｅｌｅａｓｅｓ ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｃｅｌｌｓ ｆｒｏｍ ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔｓ．Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１２５：２３６６−７ Ｓｕｎｎｙ Ｓ．Ｓｈａｈ，Ｊｉ Ｙｏｕｎ Ｌｅｅ，Ｓｔａｎｉｓｌａｖ Ｖｅｒｋｈｏｔｕｒｏｖ，Ｎａｚｇｕｌ Ｔｕｌｅｕｏｖａ，Ｅｍｉｌｅ Ａ．Ｓｃｈｗｅｉｋｅｒｔ，Ｅｒｌａｎ Ｒａｍａｎｃｕｌｏｖ，ａｎｄ Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｒｅｖｚｉｎ．２００８．Ｅｘｅｒｃｉｓｉｎｇ Ｓｐａｔｉｏｔｅｍｐｏｒａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｃｅｌｌ Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｗｉｔｈ Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ． Ｌａｎｇｍｕｉｒ ２４：６８３７−６８４４．

上記特許文献１及び２は、細胞接着阻害性領域と細胞接着阻害性領域に隣接する細胞接着性領域とを有する試験用基板に電圧を印加することにより、細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変できることを応用した異なる細胞の共培養や、細胞遊走試験に関するものである。しかしながら、細胞試験用基板のサイズを大きくすると、電圧印加端子からの距離に応じて電圧降下が生じてしまう。そのため、基板全体に均一な電圧を印加する点において未だ改良の余地が残されていた。

さらに、本出願人は、電圧印加による細胞接着阻害物質（例えばＰＥＧ）の脱離を利用した細胞パターンの可変技術として、例えば、特願２０１１−２７１７０６号などにおいて、基材と、基材上に配置された電極とを備える細胞試験用基板であって、電極は、主電極と、前記主電極に導電可能に接続された補助電極とを含み、主電極上には、細胞接着性領域と、前記細胞接着性領域に隣接する細胞接着阻害性領域とが配置されていることを特徴とする細胞試験用基板を提案した。この細胞試験用基板によれば、基板全体に均一な電圧を印加することが可能となる。

ところで、細胞培養等に用いられる細胞試験用容器（ディッシュやプレート）は、標準的な寸法が決まっており、顕微鏡などに容器を設置する際にも、この標準的な寸法に合わせて冶具が作られる。例えば、マイクロプレートは、国際的にANSI/SBS規格で定まっているサイズ、長さ×幅が１２７．７６ｍｍ×８５．４８ｍｍに合わせることが好ましい（規格については、例えば特開２００７−３１６０６４号公報を参照）。

細胞試験用容器は、通常は、細胞培養等の光学観察を目的として容器設計がなされているが、容器内容物への電気印加や電気計測を行うために、細胞試験容器に電極が形成されている場合でも、通常の容器と同様の装置によって実験や観察を行うためには、細胞試験容器のサイズを変更せずに電極を設置することが好ましい。

さらに、外部電源等から電圧を印加するためのプローブ等により電極に接触させる必要があるため、電極の取り出し方には工夫が必要であり、特に、接続冶具等により細胞試験用の容器内の観察が阻害されないように、試験具の背面又は側面に電圧印加用のプローブを当てることができるような構造であることが望ましい。そのような電極付き細胞試験具を用いて実際に観察を行う場合には、接続冶具にも工夫が必要である。すなわち、一般的な顕微鏡の観察台に対応した接続装置であれば、専用の設備の導入が不要となり、コスト負担が軽減される。

本発明は、外部電源等から電圧を印加しやすいようにしつつ、外部観察もしやすい構造を有する電極付き細胞試験具に適しており、一般的な顕微鏡の観察台に対応可能な接続装置及びそれを用いた細胞試験装置を提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、細胞試験領域に電極を有し、かつ前記電極に電気的に接続された取り出し配線が裏面又は側面に露出面を有する細胞試験具と、前記細胞試験具の前記電極に前記取り出し配線を通じて電圧を印加する電圧印加機構とを接続する接続装置であって、前記細胞試験具が配置される容器設置部と、前記細胞試験具の前記取り出し配線と接触する接続端子、及び、前記電圧印加機構の電圧端子に接続される外部接続端子を有する電極配線と、を有し、前記容器設置部は前記細胞試験具の細胞試験領域を透過観察するための透視部を備え、前記透視部を避けて前記電極配線が存在していることを特徴とする接続装置が提供される。

前記透視部は、前記容器設置部を貫通する穴部であり、前記穴部の深さは、１ｍｍ以下であることが好ましい。
前記透視部は、前記容器設置部に形成された薄肉状の透明部であり、前記透明部の厚さは、１ｍｍ以下であることが好ましい。
前記接続端子は、前記露出面を前記露出面の内側方向に付勢する弾性部を有するようにしても良い。

本発明は、前記接続装置と、前記細胞試験具と、を有し、前記細胞試験具は、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが形成された表面構造を有し、前記表面構造に対して電圧を印加する位置に電極が設けられた基板を有し、前記取り出し配線は、前記表面構造を避けた位置まで延びていることを有することを特徴とする細胞試験装置である。

前記細胞試験具は、前記基板を取り付けて、前記基板を底部として容器を形成する筐体を有し、前記取り出し配線は、前記筐体の前記底部側に露出する露出面に引き出されていることが好ましい。

前記筐体は、少なくとも前記基板を取り付けた場合に前記基板から起立する側板部を有し、前記取り出し配線は、前記側板部の底面又は前記側板部と前記基板とを繋ぐ底板部の下面まで引き出されていても良い。前記取り出し配線は、前記側板部にインモールド成形されて前記露出面を形成しているようにすると良い。

外部電源等から電圧を印加しやすいようにしつつ、外部観察もしやすい構造を有する電極付き細胞試験具に適しており、一般的な顕微鏡の観察台に対応可能な接続装置を提供することができる。また、細胞試験具と接続装置とセットとした細胞試験装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態による電極付き細胞試験用容器に用いられる基板構造の製造方法の一例を示す図である。 細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが形成された表面構造に、細胞培養液を接触させた状態を示す図である。 細胞接着阻害性領域に、電圧印加機構により電圧を印加する様子を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による電極付き細胞試験容器の接続装置と電極付き細胞試験用容器との一構成例を示す図である。 複数の電極を有する細胞試験具を接続する場合の接続配線構造を示す図である。 電極付き細胞試験容器の接続装置の一構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による電極付き細胞試験容器の接続装置と電極付き細胞試験用容器との一構成例を示す図である。 本発明の第３の実施の形態による電極付き細胞試験容器の接続装置と電極付き細胞試験用容器との一構成例を示す図である。

本発明において細胞接着性とは、細胞が接着すること、または細胞が接着しやすい性質を意味する。細胞接着阻害性とは、細胞が接着しにくいことまたは細胞が接着しない性質を意味する。従って、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とがパターン化された基板上に細胞を添加すると、細胞接着性領域には細胞が接着するが、細胞接着阻害性領域には細胞が接着しないため、基板表面には細胞がパターン状に配列されることになる。基板を避けた位置とは、例えば、基板の側面又は背面である。

本発明の細胞試験具における、細胞接着性領域及び細胞接着阻害性領域の構造としては、例えば、以下の２つの形態が挙げられる。

第一の形態は、細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理及び／又は分解処理を施して細胞接着性とした領域である形態である。この形態では、電極上に炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜を形成し、次いで、細胞の接着が望まれる領域に対して酸化処理及び／又は分解処理を施すことにより当該領域に細胞接着性を付与して細胞接着性領域に改変する。前記処理を施さない部分は細胞接着阻害性領域である。

第二の形態は、細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を低密度で含む親水性膜で形成されている形態である。この形態は、炭素酸素結合を有する有機化合物を高密度で含む親水性膜が細胞接着阻害性を有するのに対して、前記化合物を低密度で含む親水性膜は細胞接着性を有することを利用したものである。電極上に前記化合物が結合しやすい第一領域と結合しにくい第二領域とを設け、該電極上に前記化合物の膜を形成すると、第一領域は細胞接着阻害性領域となり、第二領域は細胞接着性領域となる。

さらに、本発明の細胞試験用具においては、電極上の細胞接着阻害性領域が、電圧印加、好ましくは凹部底面の電極への正電圧の印加によって細胞接着性に変化する。電圧の印加によって細胞接着性に変化した領域は、上記のように炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理及び／又は分解処理を施して得られる細胞接着性領域とは、詳細な表面性状が異なる場合がある。

以下、本発明の実施の形態による電極付き細胞試験容器について図面を参照しながら説明を行う。
図１から図３までは、電圧印加による細胞接着阻害物質（例えばポリエチレングリコール、ＰＥＧ）の脱離を利用した、細胞パターンの可変技術の一例を示す図である。図１は、本発明の実施の形態による電極付き細胞試験具の一例である試験容器に用いられる基板構造の製造方法の一例を示す図である。図１に示すように、ガラス基板１上に、例えばＣＶＤ法などの公知の技術により、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の導電性材料からなるＩＴＯ膜３を形成する。この積層構造を基板Ｓとする。

次いで、その上に、エポキシシラン層５と、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ： Ｐｌｏｙｅｔｈｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）層７ａとを形成して細胞接着阻害性の表面とする（図１（ａ））。次いで、例えば公知のフォトリソグラフィ技術を利用して図１（ｂ）に示すように、クロムを含むフォトマスク１１を表面の一部領域上に形成する。フォトマスク１１を形成した状態で紫外線を照射すると、フォトマスク１１がないエリアでは紫外線が透過するため、下の層のポリエチレングリコール層７ａが分解するが、クロムがあるエリアでは紫外線が透過しないため、下の層が変化しない。次いで、フォトマスク１１を除去すると、図１（ｃ）に示すように、フォトマスクが形成されていた領域においてエポキシシラン層５ａ／ポリエチレングリコール層７ａを残して、フォトマスクが形成されていなかった領域におけるエポキシシラン層５ａ／ポリエチレングリコール層７ａを除去することで、細胞接着性領域ＡＲ１と細胞接着阻害性領域ＡＲ２とが連続した表面構造を形成する（図１（ｃ））。

尚、上記の説明では、紫外線を照射した領域では、分解によってポリエチレングリコール層７ａが削れるが、照射条件等に依存してポリエチレングリコール層７ａが全て分解する場合や、一部が残る場合がある。また、エポキシシラン層５ａについても同様である。図１では、エポキシシラン層５ａ／ポリエチレングリコール層７ａが全て削れた例を示したが、実際には、種々のエポキシシラン層５ａ／ポリエチレングリコール層７ａの変化には種々の状況がありうる。

本実施の形態の細胞培養用基板に用いられる基材としては、導電性領域と絶縁性領域とを形成可能な材料で形成されたものであれば特に制限されない。

図２（ａ）は、細胞接着性領域ＡＲ１と細胞接着阻害性領域ＡＲ２とが形成された表面構造に、細胞培養液２１を接触させた状態を示す図であり、細胞接着性領域ＡＲ１に細胞を培養した状態では、細胞接着阻害性領域ＡＲ２には、細胞は接着しない。ここで、図３に示すような電圧印加機構Ｄにより、電圧を印加する。図３において、電圧印加機構からの２本の配線の先に設けられたクリップＣＬ１、ＣＬ２を、ＩＴＯ膜３と細胞培養液２１内とにそれぞれＰｔ電極からなる取り出し配線３１、３５を挟み、ＩＴＯ膜３と細胞培養液２１との間に電圧を印加することで、図２（ｂ）に示すように、エポキシシラン層５ａ／ポリエチレングリコール層７ａを改変することができる。

例えば、電圧として正電圧を印加することにより、細胞接着阻害性領域ＡＲ２を効果的に細胞接着性の領域に改変できるとともに、特に電極がＩＴＯ膜３からなる場合に黒変するのを防止することができ、細胞遊走の観察等を良好に実施できる。なお、図２（ｂ）では、電圧を印加したことによる変化を明確に表現するために細胞接着阻害性領域ＡＲ２が消失したように表現してあるが、実際には親水性膜の分解物等が残存していると推定される。また、図２（ａ）における細胞接着性領域においても、上述のように、親水性膜の酸化処理及び／又は分解処理等により生じる分解物等が残存しているものと推定される。

例えば、細胞接着阻害性領域ＡＲ２上のエポキシシラン層５ａ／ポリエチレングリコール層７ａを除去することでその領域に、細胞接着性領域ＡＲ１上の細胞が遊走したり、共培養細胞を堆積したりする。このような実験を行うことで、細胞遊走実験やパターン化共培養実験を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、具体的には、３５ｍｍ径のディッシュと、マイクロプレートと、を例にして、その電極付き細胞試験容器と、その接続装置の詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図４Ａ，Ｂ、図５は、本発明の第１の実施の形態による電極付き細胞試験用容器とそれを取り付けることができる接続装置の一構成例を示す図である。ここでは、電極付き細胞試験用容器として３５ｍｍ径のディッシュ形状の培養容器を取り付ける場合を例にして説明する。図４Ａは、符号１０１で示す電極付き細胞試験用容器を示した図であり、左上図が上面図、左下図が断面図である。図５は、電極付き細胞試験用容器１０１の接続装置２００の一例を示す図である。

図４Ａに示すように、電極付き細胞試験用容器１０１は、底板１１１ｂに円形の穴Ｈが形成され、側壁１１１ａが円筒状に形成されている穴空きのディッシュ又は筐体１１１と、穴空きのディッシュ１１１の裏面から穴Ｈを塞ぐように、穴Ｈよりも外周側の作用電極１１５と底板１１１ｂとの間に配置された接着材１１９により接着された、底面基材１１３と作用電極１１５との積層構造を有する基板Ｓと、を有している。積層構造を有する基板Ｓは、図２に示すような、細胞接着性領域ＡＲ１とエポキシシラン層５ａ／ポリエチレングリコール層７ａからなるマスク１１７を形成した細胞接着阻害性領域ＡＲ２とが連続した表面構造を有する基板Ｓを構成している。

例えば、底板１１１ｂの端部から起立する側壁１１１ａには、作用電極１１５と対向するように配置され細胞培養液内に浸される対向電極１４１が取り付け可能である。作用電極１１５と対向電極１４１との間に電圧を印加することで、ＰＥＧのマスク１１７を除去することができる。

基板Ｓは透明であることが好ましく、この基板Ｓを介して裏面側から顕微鏡などにより基板Ｓ上の細胞等を観測できるようになっている透過観察型の試験具を構成している。以下では、試験具として、容器構造のものを例に説明するが、容器構造のものに限定するものではなく、平板などの基板状の試験具であっても良い。

尚、容器としては、ディッシュ形状やマイクロプレート形状、ボトル形状、大量培養に適したセルスタック、その他細胞培養等に用いる容器であっても良い。他に、培養バッグのような袋形状であっても良い。マイクロ流体デバイス、マイクロ流路チップといった形状であっても良い。

ここで、接着材１１９のさらに外周側に設けられ、作用電極１１５と電気的に接続する位置から、少なくとも上記積層構造を有する基板Ｓの外側まで引き出された、取り出し配線１２１が設けられている。ここでは、取り出し配線１２１は、側壁１１１ａ内の領域で、底板１１１ｂの下面を這うように形成され、その裏面と後述する容器接続端子２１１ａとが接続されるようになっている。取り出し配線１２１は、作用電極１１５に電気的に接続されていれば良く、底板１１１ｂに接着材などで固定されていても良く、或いは、底板１１１ｂの下面と積層構造を有する基板Ｓの上面との間に形成されているスペース内に配置されて面接触により半固定されていても良い。

このように、取り出し配線１２１が、細胞試験用容器の外枠を形成し、底板１１１ｂの端部から垂直方向に立ち上がる側壁１１１ａよりは内側であって、積層構造を有する基板Ｓを形成する底面基材１１３の端部よりは外周側まで伸ばされて配置されていることにより、容器の外形は定型から変化させずに、かつ、透過型の観察を阻害しないように細胞試験用容器下方側から垂直方向に電気的接続が可能となっている。

加えて、細胞試験容器内容物への電気印加や電気計測を行うために、細胞試験容器に電極が形成されていても、通常の容器と同様の装置、例えば顕微鏡により下方から容器内を観察する際に、観察に必要な領域である穴Ｈが形成される領域よりは内周側に取り出し配線１２１が形成されないため透過型の観察が阻害されず、かつ、電極付き細胞試験容器１０１のサイズを標準的なサイズから変更せずに、取り出しのための配線（電極）を設置することができる。

さらに、作用電極１１５と対向する対向電極１４１が設けられている。図４Ａにおいては、２点鎖線で構造を省略して示している。

対向電極１４１は、例えば、図２（ｂ）のＰｔ電極３１のように、細胞培養液２１内に挿入することにより形成するものでも良いし、例えば、図４Ａに示す位置に、作用電極１１５と対向するように配置することができる。この場合、対向電極１４１としては、平板状の電極を配置し、側壁１１１ａにおいて、この平板状の対向電極１４１を固定するようにしても良い。

上記のような構造において、作用電極１１５と対向電極１４１との間に電圧を印加することで、マスク１１７を除去等して、細胞接着性に改変することができる。

図４Ｂは、対向電極の別の構成例を簡単に示す図である。図４Ｂでは、作用電極１１５、対向電極１４１及び底面基材１１３のみを示しており、その他の構成は、図４Ａに示すものと同様で良い（符号も援用する）。

この構造では、底面基材１１３上で作用電極を、絶縁部を介して電気的に独立した２つ以上の電極が形成されるようにパターニングすることで、一方の電極を作用電極１１５、もう一方の電極を対向電極１４１として利用することができる。３つ以上の電極を設ける場合には、その目的に応じて、作用電極や対向電極を２つ以上設けるようにしても良い。この場合には、作用電極１１５と対向電極１４１の両方に対し、それぞれ容器接続端子２１１ａ，２１２ａを設け、電極配線２１１，２１２を介して外部接続端子２１１ｂ，２１２ｂを設ける。

尚、２つ以上の電極を設ける場合は、底面基材１１３上において接着材より外側の領域にまで、それぞれ独立した電極が引き出され、それぞれの電極に対して独立に取り出し配線１２１が設けられるようにしても良いし、取り出し配線１２１が複数の電極を含むように構成しても良い。

尚、取り出し配線１２１の厚みは、接着材１１９の高さ以下であり、例えば１ｍｍ以下であることが好ましい。又、取り出し配線１２１は、引き回しの自由度が高いことから例えばＦＰＣにより形成されていても良い。また、取り出し配線１２１が、細胞試験容器の底板１１１ｂ（図４Ａ）との間で接着材により接着されていても良い。さらに、作用電極１１５と取り出し配線１２１との間に電気的接続用の部材として、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、すなわち、フィルム状の絶縁樹脂材料の中に、微細な導電性粒子を分散させた素材で圧力と温度を加えることにより、接着と同時に、電極間に挟まれた荷電粒子を介して電気的接続、横方向には絶縁の機能をもつ部材を利用することもできる。その他、接着用に、一般的な、はんだ、導電接着剤を用いても良い。ＰＥＧの脱離が目的の場合、容器内に多数のウェルがあっても一様な条件で電圧を印加すれば良いため、ウェル数に依存せず電極の本数が数本程度までと少ない場合にも適している。

尚、取り出し配線の構成は、任意性が高いため、コスト面で有利な配線方法を選択することが容易にできる。例えば、取り出し配線を少ない本数で構成することで、安価な配線が可能であるという利点がある。

一方、図４及び図５に示すように、接続装置２００は、例えば平板状の容器設置台２０１と、標準的なサイズの電極付き細胞試験用容器１０１を設置する容器設置部２０２と、容器設置部２０２に電極付き細胞試験用容器１０１を設置した場合に、電極付き細胞試験用容器１０１の取り出し配線１２１と電気的に接続する位置に設けられた容器接続端子２１１ａから、電圧印加機構Ｄの電圧印加用端子の一端側と接続可能な位置に設けられた外部接続端子２１１ｂまで引き出された電極配線２１１と、電極付き細胞試験用容器１０１を上から押さえつけて固定する取り付け具２２１と、を有している。図５においては、電極配線２１１の構成は省略している。

取り付け具２２１は、回転中心部２２３を中心に回転するとともに、容器設置台２０１側に付勢されており、電極付き細胞試験用容器１０１を固定するとともに、その出し入れが容易になっている。

容器設置部２０２を構成するために、電極付き細胞試験用容器１０１を収容できる程度の大きさの窪みを形成していても良い。この窪みには、観察のための容器設置部２０２を貫通する穴２０３を設けると良い。穴２０３により、透明な基板Ｓ上の細胞を顕微鏡で観察できる透視部が形成される。穴２０３の深さは、１ｍｍ以下であることが好ましい。

透視部を、容器設置部２０２に形成された薄肉状の透明部としても良い。この場合、透明部の厚さは、１ｍｍ以下であることが好ましい。１ｍｍ以下の場合には、対物レンズの合焦位置が試験基板表面にくる。

電極付き細胞試験用容器１０１の円筒状の側壁１１１ａが、この窪み内に嵌め込まれるようになっていると、取り付け具２２１による上からの押さえつけ力とともに電極付き細胞試験用容器１０１の固定を助けることができる。容器設置台２０１に取り付ける電極付き細胞試験容器１０１としては、取り出し配線１２１が符号１２１ａで示すように、基板Ｓの裏面側に露出している場合には、電極付き細胞試験容器１０１を取り付けした場合に、取り出し配線１２１の下方側の露出面と例えば面接触する位置に容器接続端子２１１ａが設けられている。窪みは必須ではないが、窪みがある方が、容器の平面内での位置決めが正確にできるという利点がある。

上記構造において、外部接続端子２１１ｂに電圧を印加することで、作用電極１１５と対向電極１４１との間に所定の電圧を印加することができる。

図４Ａの下図に示す構成では、電極付き細胞試験用容器１０１に設けられた取り出し配線１２１ｂが、基板Ｓの右端部の上面／側面／下面を覆うように形成されている。この場合でも、図４Ａの下図では、取り出し配線１２１ｂの基板Ｓの右端部の下面の露出面と面接触する位置に容器接続端子２１１ａが設けられているため、同様に作用電極１１５と対向電極１４１との間に電圧を印加することができる。

尚、下図の場合には、取り出し配線１２１ｂの基板Ｓの右端部の下面の露出面と容器接続端子２１１ａとが接触するように構成されているが、取り出し配線１２１ｂの基板Ｓの右端部の側面に接触する位置に容器接続端子２１１ａを設けても良いし、下面と側面との両方に接触する位置に容器接続端子２１１ａを設けても良い。容器接続端子２１１ａを両方に設けることで、側面又は底面のいずれかに露出面を設けた容器に対応することができる。

また、容器接続端子２１１ｃは、垂直方向にバネ性を有するようにして、取り付け具２２１の上からの付勢力とあいまって、電極付き細胞試験用容器１０１の固定を強めるようにしても良い。特に、窪みがない場合でも、電極付き細胞試験用容器１０１を強く固定することができる。

既存の顕微鏡を用いて、接続装置２００に設置された電極付き細胞試験用容器１０１内の細胞を観察する際には、例えば、顕微鏡の対物レンズや照明は、接続装置２００のそれぞれ観察台の上下方向の近くの位置まで寄せる必要がある。従って、透視部を構成する穴２０３の厚みには制限が生じる場合がある。例えば、厚みは、１ｍｍ程度とすることが好ましい。また、上方向から顕微鏡や照明を近づける場合には、側壁１１１ａの高さ、例えば１ｍｍ以下にすることが好ましい。
尚、バネの高さは、１ｍｍ以下であることが好ましい。

以上に説明したように、本実施の形態による接続装置では、電極付き細胞試験用容器１０１を観察可能な位置に固定した際に、電極付き細胞試験用容器１０１の取り出し配線１２１と、電圧印加機構Ｄの電圧印加用端子の一端側と接続可能な位置に設けられた外部接続端子２１１ｂとを、電極配線２１１により接続することで、電圧の印加に伴う細胞の観察を行うことができるという利点がある。

尚、本発明は、上記表面構造を避けた位置まで延びる取り出し配線を有することを特徴とする細胞試験装置の接続装置である。さらに、基板Ｓを取り付けて、基板Ｓを底部として容器を形成する筐体を有し、取り出し配線は、前記筐体の前記底部側に露出する露出面に引き出されているようにしても良い。この筐体は、少なくとも基板Ｓを取り付けた場合に基板Ｓから垂直方向に延びる側板部を有し、取り出し配線は、側板部の底面又は側板部と基板Ｓとを繋ぐ底板部の下面まで引き出されていても良い。取り出し配線は、側板部にインモールド成形されて露出面を形成しているようにすると、容器の寸法を変更しなくて良い。

この際、図４に示すように接続装置２００の外部接続端子は、容器を入れた際に作用電極１１５からの取り出し配線と対向電極１４１からの取り出し配線とにそれぞれ接続する第１の容器接続端子２１１ａと第２の容器接続端子２１２ａとを有している。

このように、作用電極１１５と対向電極１４１とに対して、それぞれ、独立した容器接続端子を設けることで、外部電源等から電圧を印加しやすいようにしつつ、外部観察もしやすい構造を有する電極付き細胞試験具に適した接続装置を提供することができる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態による接続装置について説明を行う。図６は、電極付き細胞試験用容器が、マイクロプレート形状の培養容器である場合を例にして示した図である。

図６に断面図で示される、マイクロプレート形状の電極付き細胞試験用容器１５１は、図６では、左側の２つの収容部１６２のみが示されているが、さらに複数の収容部が図の右側及び奥側等に設けられていても良い。

図６に示すように、電極付き細胞試験用容器１５１は、例えば、それぞれの収容部１６２の底面に穴Ｈが形成され、収容部１６２を形成する側壁１６１ａが設けられて、穴空きプレート１６１が形成されている。穴空きプレート１６１の外周には、例えば、蓋を嵌め込むための窪みを有する外周側壁１６１ｂと、それに続く最外周の部分１６１ｅとを有している。この外周部分を、接続装置２５０に取り付けることができる。

さらに、穴空きプレート１６１の収容部１６２に形成された穴Ｈを裏面から塞ぐように、穴Ｈよりも外周側の作用電極１６５と穴空きプレート１６１の底面との間に配置された接着材１６７により接着され、底面基材１６３と作用電極１６５との積層構造（１６３／１６５）からなる基板Ｓを有している。この積層構造（１６３／１６５）からなる基板Ｓは、図２に示すような、細胞接着性領域とエポキシシラン層５ａ／ポリエチレングリコール層７ａからなるマスク１６９を形成した細胞接着阻害性領域とが連続した表面構造を有している。

例えば、側壁１６１ａには、作用電極１６５と対向するように配置され細胞培養液内に浸される対向電極１８１が取り付け可能である。作用電極１６５と対向電極１８１との間に電圧を印加することで、ＰＥＧのマスク１６９を除去することができる。

ここで、接着材１６７のさらに外周側に設けられ、作用電極１６５と電気的に接続する位置から、少なくとも上記積層構造を有する基板Ｓの外側まで引き出された、取り出し配線１７１が設けられている。ここでは、取り出し配線１７１は電極付き細胞試験用容器１５１を接続装置２５０内の容器設置部２５１内に入れた時にその裏面が容器接続端子２６１ａと接続するように構成されている。隣接する収容部１６２は、この容器を設置する基板Ｓに設けられた配線により接続されていても良い。

このように、取り出し配線１７１が、電極付き細胞試験用容器１５１の外枠を形成する外周側壁１６１ｂの外周面よりは内側であって、積層構造を有する基板Ｓにより形成される底面基材の外壁よりは外周側まで伸ばされて配置されていることにより、電極付き細胞試験用容器１５１の下方側から垂直方向に接触可能となっている。

この場合にも、取り出し配線１７１の厚みは、接着材１６７の高さ以下であり、例えば１ｍｍ以下であることが好ましい。又、取り出し配線１７１は、引き回しの自由度が高いことから例えばＦＰＣ（Flexible printed circuits）により形成されていても良い。また、取り出し配線１７１が、細胞試験容器の底面１６１ｄとの間で接着材により接着されていても良い。さらに、作用電極１６５と取り出し配線１７１との間に電気的接続用の部材として、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、すなわち、フィルム状の絶縁樹脂材料の中に、微細な導電性粒子を分散させた素材で圧力と温度を加えることにより、接着と同時に、電極間に挟まれた家電粒子を介して電気的接続、横方向には絶縁の機能をもつ部材を利用することもできる。その他、接着用に、一般的な、はんだ、導電接着剤を用いても良い。

一方、接続装置２５０は、例えば平板状の容器設置台２０１と、標準的なサイズのマイクロプレート形状の電極付き細胞試験用容器１５１を設置する容器設置部２５１と、容器設置部２５１に電極付き細胞試験用容器１５１を設置した場合に、電極付き細胞試験用容器１５１の取り出し配線１７１と電気的に接続する位置に設けられた容器接続端子２６１ａから、電圧印加機構Ｄの電圧印加用端子の一端側と接続可能な位置に設けられた外部接続端子２６１ｂまで引き出された電極配線２６１と、電極付き細胞試験用容器１５１を収容する窪み２５５と、細胞を観察するための貫通口２５３と、を有している。細胞を観察するための貫通口２５３が、透明な基板Ｓを介して基板Ｓ上の細胞を観察できる透視部を形成している。また、第１の実施の形態と同様に、マイクロプレート形状の電極付き細胞試験用容器１５１を上から押さえるような取り付け具を設けても良い。

容器設置部２５１を構成するために、電極付き細胞試験用容器１５１を収容できる程度の大きさの窪み２５５を形成していても良い。この窪みには、観察のための貫通口２５３を設けると良い。

電極付き細胞試験用容器１５１の円筒状の側壁１６１ａが、この窪み２５５内に嵌め込まれるようになっている。容器設置部２５１に取り付ける電極付き細胞試験容器１５１としては、取り出し配線１７１が基板Ｓの裏面側に露出しているため、電極付き細胞試験容器１５１を取り付けた場合に、取り出し配線１７１の露出面と例えば面接触する位置に容器接続端子２６１ａが設けられている。窪みは必須ではないが、窪みがある方が、容器の平面内での位置決めが正確にできるという利点がある。

上記構造において、外部接続端子２６１ｂに電圧を印加することで、作用電極１６３と対向電極１８１との間に所定の電圧を印加することができる。

図６の下図（図６（ｃ））に示す構成では、電極付き細胞試験用容器１５１に設けられた取り出し配線１７１ｂが、基板Ｓの右端部の上面／側面／下面を覆うように形成されている。この場合でも、図４Ａの下図では、取り出し配線１７１ｂの基板Ｓの右端部の下面の露出面と面接触する位置に容器接続端子２６１ｃが設けられているため、同様に電圧を印加することができる。尚、下図の場合には、取り出し配線１７１ｂの基板Ｓの右端部の下面の露出面と容器接続端子２６１ｃとが接触するように構成されているが、取り出し配線１７１ｂの基板Ｓの右端部の側面に接触する位置に容器接続端子２６１ｃを設けても良いし、下面と側面との両方に接触する位置に容器接続端子２６１ｃを設けても良い。容器接続端子２６１ｃを両方に設けることで、側面又は底面のいずれかに露出面を設けた容器に対応することができる。

また、容器接続端子２６１ｃは、垂直方向にバネ性を有するようにして、電極付き細胞試験用容器１５１の固定を強めるようにしても良い。特に、窪みがない場合でも、電極付き細胞試験用容器１５１を強く固定することができる。

以上に説明したように、本実施の形態による接続装置では、電極付き細胞試験用容器１５１を観察可能な位置に固定した際に、電極付き細胞試験用容器１５１の取り出し配線１７１と、電圧印加機構Ｄの電圧印加用端子の一端側と接続可能な位置に設けられた外部接続端子２６１ｂとを、電極配線２６１により接続することで、電圧の印加に伴う細胞の観察を行うことができるという利点がある。

図７は、本発明の第３の実施の形態による電極付き細胞試験用容器１５１ａが、マイクロプレート形状の培養容器である場合を例にして示した図である。マイクロプレート形状の電極付き細胞試験用容器１５１ａは、取り出し配線１２１が、電極付き細胞試験用容器１５１ａ内にインモールド成形により形成されており、外周側壁１６１ｂの外面に露出している。

図７（ａ）は、接続装置２５０の他の例を示す図である。図７（ａ）に示す接続装置２５０は、図６に示すものと同様であるが、外周側壁１６１ｂにおいてインモールド成形により形成されて外面への露出部を形成し、図７（ｂ）に示すように、これに容器接続端子２７１ａの貫通口２５３側が取り出し配線１２１ａの露出部に当接しており、かつ、当接部が、バネ形状などで露出面を水平方向に押圧するように構成されている。尚、バネの高さは、１ｍｍ以下であることが好ましい。

この構造により、作用電極１６５と、電圧印加機構に繋がる外部接続端子２７１ｂとが電極配線２７１により接続されている。このようにすると、電極付き細胞試験用容器１５１ａが接続容器２５０にしっかりと固定され、位置決めされる。

以上に説明したように、本実施の形態による接続装置では、電極付き細胞試験用容器１５１ａを観察可能な位置に固定した際に、電極付き細胞試験用容器１５１ａの取り出し配線１２１ａと、電圧印加機構Ｄの電圧印加用端子の一端側と接続可能な位置に設けられた外部接続端子２７１ｂとを、電極配線２７１により接続することで、電圧の印加に伴う細胞の観察を行うことができるという利点がある。

尚、取り出し配線の構成は、任意性が高いため、コスト面で有利な配線方法を選択することが容易にできる。例えば、取り出し配線を少ない本数で構成することで、安価な配線が可能であるという利点がある。

以上に説明したように、本発明の上記の各実施の形態による電極付き細胞試験用容器用の接続装置においては、外部電源等から電圧を印加しやすいように透過型の観察が可能な試験具の側面又は背面に電極を引き出することで電圧の印加がしやすく、かつ、外部観察もしやすい構造をもつ容器に取り付けるだけで、電圧印加用の端子をさらに外部まで引き出して、電圧印加機構に接続することを容易にすることができるため、試験を行う際に有用である。

尚、細胞培養用底面基材としては、導電性領域と絶縁性領域とを形成可能な材料で形成されたものであれば特に制限されない。また、導電性領域を構成する導電性材料の膜として、金属膜または金属酸化物膜、金属微粒子や金属ナノファイバーが絶縁体に分散された膜、導電性の有機材料からなる膜などが挙げられる。透明な膜であることが好ましく、例えば、ＩＴＯ膜、ＩＺＯ膜、導電性高分子のポリエチレンジオキシチオフェン膜などが挙げられる。導電性材料の膜の厚さは、通常、単分子膜〜１００μｍ程度であり、好ましくは２ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍである。

また、細胞接着阻害性領域は、好ましくは、炭素酸素結合を有する有機化合物により形成される親水性膜により形成される。当該親水性膜は、水溶性や水膨潤性を有する、炭素酸素結合を有する有機化合物を主原料とする薄膜であり、酸化される前は細胞接着阻害性を有し、酸化および／または分解された後は細胞接着性を有しているものであれば特に限定されない。

細胞は、培養容器などの支持体表面に接着した状態で増殖する。使用する装置や処理条件などは、通常の単層培養法などに準じて行う。細胞が接着して増殖する支持体表面の材料として、ポリリシン、ポリエチレンイミン、コラーゲンおよびゼラチン等の細胞の接着や増殖が良好に行われる材料を選択したり、ガラスシャーレ、プラスチックシャーレ、スライドガラス、カバーガラス、プラスチックシートおよびプラスチックフィルム等の支持体表面に、細胞の接着や増殖が良好に行われる化学物質、いわゆる細胞接着因子を塗布しておくことも行われる。

電極付き細胞試験用容器の筐体は、プラスチックなどの樹脂性などの絶縁材料を用いると良い。接続装置も樹脂で形成することができる。また、細胞培養液等は、電極付き細胞試験用容器内に満たされるようにしても良いし、接続容器に細胞培養液を満たすようにして、基板Ｓ上の細胞に接するようにしても良い。

また、取り出し配線は、金属薄膜などを筐体に貼り付ける方法などにより形成することができる。或いは、フォトリソグラフィ技術を用いて形成しても良い。

上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。上記細胞観察方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、当該プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっても良い。

本発明は、電極付き細胞試験用容器の接続装置として利用可能である。

ＡＲ１…細胞接着性領域、ＡＲ２…細胞接着阻害性領域、Ｃ１〜Ｃ３…切り込み線、Ｈ…円形の穴、Ｓ…基板、１…ガラス基板、３…ＩＴＯ膜、５…エポキシシラン層、７…ポリエチレングリコール層、１１…フォトマスク、２１…細胞培養液、１０１…電極付き細胞試験用容器、１１１ａ…側壁、１１１ｂ…底板、１１１…穴空きのディッシュ、１１３…底面基材、１１５…作用電極、１１７…マスク、１１９…接着材、１３１…外部接続プローブ、１４１…対向電極、１５１…電極付き細胞試験用容器、１６１…穴空きプレート、１６１ａ…側壁、１６１ｂ…外周側壁、１６２…収容部、１６５…作用電極、１６７…接着材、１６９…マスク、１７１ａ…取り出し配線、１８１…対向電極、２００、２５０…接続装置、２０１…容器設置台、２０２…容器設置部、２０３…穴、２１１…電極配線、２１１ａ…容器接続端子、２１１ｂ…外部接続端子、２２１…取り付け具、２２３…回転中心部、２５３…貫通口、２５５…窪み、２６１…電気配線、２６１ａ…容器接続端子、２６１ｂ…外部接続端子。

Claims (4)

1. 底板に穴が形成された穴空きの容器と、前記穴を塞ぐように設けられ、細胞試験領域が形成された電極および底面基材の積層構造を有する透明基板と、を有する細胞試験用容器の下方側から垂直方向に電気的接続が可能な位置に配置されている取り出し配線を通じて前記電極に電圧を印加する電圧印加機構を接続する接続装置であって、
   前記細胞試験用容器が配置される容器設置部と、
   前記細胞試験用容器の前記取り出し配線と接触し前記細胞試験用容器下方側から垂直方向に延びる接続端子、及び、前記電圧印加機構の電圧端子に接続される外部接続端子を有する電極配線と、
   を有し、
   前記容器設置部は前記細胞試験用容器の前記細胞試験領域を透過観察するための透視部を備え、前記透視部を避けて前記電極配線が存在していることを特徴とする接続装置。
2. 前記透視部は、前記容器設置部を貫通する穴部であり、
   前記穴部の深さは、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
3. 前記透視部は、前記容器設置部に形成された薄肉状の透明部であり、
   前記透明部の厚さは、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
4. 前記接続端子は、
   前記透明基板の裏面又は側面のうちの少なくとも一方に設けられた前記取り出し配線の露出面と接触する位置に設けられていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の接続装置。

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