WO2011135802A1 - 測定デバイス - Google Patents

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WO2011135802A1
WO2011135802A1 PCT/JP2011/002273 JP2011002273W WO2011135802A1 WO 2011135802 A1 WO2011135802 A1 WO 2011135802A1 JP 2011002273 W JP2011002273 W JP 2011002273W WO 2011135802 A1 WO2011135802 A1 WO 2011135802A1
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cavity
openings
substrate
subject
holes
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PCT/JP2011/002273
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中谷　将也
高橋　誠
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パナソニック株式会社
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    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/487—Physical analysis of biological material of liquid biological material
    • G01N33/48707—Physical analysis of biological material of liquid biological material by electrical means
    • G01N33/48728—Investigating individual cells, e.g. by patch clamp, voltage clamp
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G01N29/022—Fluid sensors based on microsensors, e.g. quartz crystal-microbalance [QCM], surface acoustic wave [SAW] devices, tuning forks, cantilevers, flexural plate wave [FPW] devices

Definitions

  • the present invention relates to a measuring device for measuring the properties of a specimen composed of a cell or a living body-derived membrane or the like, and a measuring device for measuring the state of particulate matter present in a liquid.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional measuring device 501.
  • the measuring device 501 is a cell electrophysiological sensor.
  • the measuring device 501 includes a substrate 1 having a partition wall 3.
  • the substrate 1 is provided with cavities 2 and 5.
  • the cavity 5 communicates with the cavity 2 through a through hole 4 provided in the partition wall 3.
  • the cavities 2 and 5 are filled with a measurement solution that is an electrolyte. Thereafter, when the cell 6 as the subject is injected into the cavity 2 and the electrolyte is sucked from the cavity 5 side, the cell 6 can be captured in the opening 7 of the through hole 4 on the cavity 2 side.
  • the drug is administered to the cavity 2 while the cells 6 are captured, and the potential difference between the electrolytes in the cavities 2 and 5 and the current value flowing between the cavities 2 and 5 are measured. Based on the measured potential difference and current value, a change in potential inside and outside the cell when the cell 6 is active, a change in current value, or a physicochemical change caused by the activity of the cell can be measured.
  • the measurement efficiency may be lowered due to poor adhesion of the specimen, misadsorption, loss of measurement solution or drug input time, and the like.
  • one cell 6 needs to contact one through-hole 4 with high adhesion.
  • an electrophysiological reaction for example, a potential difference generated inside or outside the cell or a current value passing inside or outside the cell
  • an electrical leak occurs through the gap. This electrical leak inhibits accurate measurement of electrophysiological reactions occurring inside and outside the cell.
  • Measured data cannot be obtained for the cells 6 with poor adhesion as described above because measurement cannot be performed with high accuracy due to noise generated by electrical leakage. Therefore, it is necessary to perform a new measurement from the beginning using a separately prepared measurement device. As a result, the measurement of the electrophysiological response of the cells is remarkably inefficient.
  • the measurement is made inefficient due to solid substances other than the subject, such as non-activated cells and non-cell trash present in the measurement solution. That is, the solid substance present in the measurement solution is not limited to the cell 6 that is the subject to be measured, but may be a mixture of non-activated cells and dust. When these are adsorbed in the through-hole 4, measurement data cannot be obtained, and a new measurement needs to be performed from the beginning using a separately prepared measurement device. As a result, the measurement of cell electrophysiology is extremely inefficient.
  • the measuring device of the present invention measures the reactions of a plurality of analytes suspended in a liquid.
  • the measuring device includes a base material and a vibration generating unit.
  • the base material is provided with a first cavity configured to store a liquid and a plurality of second cavities.
  • the vibration generating unit generates a standing wave in the liquid stored in the first cavity.
  • the base material is provided with a plurality of through-holes for communicating each of the plurality of second cavities with the first cavity.
  • the plurality of through holes each have a plurality of openings that open to the first cavity and capture a plurality of subjects.
  • This measuring device can measure a subject with high efficiency.
  • FIG. 1 is a top perspective view of a measuring device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top perspective view of the substrate of the measuring device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the substrate shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the measuring device according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of the measurement device according to the embodiment.
  • FIG. 6A is a top view of the substrate illustrating the operation of the measurement device according to the embodiment.
  • FIG. 6B is a top view of the substrate illustrating the operation of the measurement device according to the embodiment.
  • FIG. 6C is a top view of the substrate illustrating the operation of the measurement device according to the embodiment.
  • FIG. 6A is a top view of the substrate illustrating the operation of the measurement device according to the embodiment.
  • FIG. 6B is a top view of the substrate illustrating the operation of the measurement device according to the embodiment.
  • FIG. 6C is a top
  • FIG. 7A is a top view of a substrate of another measurement device according to the embodiment.
  • FIG. 7B is a top view of a substrate of still another measurement device according to the embodiment.
  • FIG. 7C is a top view of a substrate of still another measurement device according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a sectional view of a conventional measuring device.
  • FIG. 1 is a top perspective view of a measuring device 1001 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a top perspective view of the substrate 11 of the measuring device 1001.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of the measuring device 1001 shown in FIG.
  • the measurement device 1001 includes a substrate 11 and a substrate 12 bonded to the upper surface 111 of the substrate 11.
  • the substrates 11 and 12 constitute a base material 51.
  • the substrate 12 is formed with two (a plurality of) inlets 13, two (a plurality of) outlets 14, and a plurality of communication ports 15A to 15F.
  • the upper surface 111 of the substrate 11 is provided with cavities 16 and 19A to 19F.
  • the two inlets 13 and the plurality of outlets 14 communicate with the cavity 16 and thus communicate with each other through the cavity 16.
  • a liquid such as a solution or a chemical solution that has flowed in from the inflow port 13 passes through the cavity 16 and flows out to the outflow port 14.
  • the substrate 11 includes partition walls 17A provided between the cavities 19A to 19C and the cavities 16, and partition walls 17B provided between the cavities 19D to 19F and the cavities 16, respectively.
  • the partition walls 17A and 17B are opposed to each other via the cavity 16, and constitute side surfaces 117A and 117B of the cavity 16 that are opposed to each other.
  • the cavity 16 has a bottom surface 116 connected to the side surfaces 117A and 117B.
  • the partition walls 17A and 17B are provided with a plurality of through holes 18A to 18F.
  • the through holes 18A to 18C open to the side surface 117A through openings 118A to 118C, respectively, and the through holes 18D to 18F open to the side surface 117B through openings 118D to 118F, respectively.
  • a specimen which is a solid component made up of cells, biological membranes, or the like, is captured in the openings 16A to 118F in the cavity 16.
  • the plurality of through holes 18A to 18F are independently connected to the cavities 19A to 19F, respectively.
  • the cavities 19A to 19F are independently connected to the plurality of communication ports 15A to 15F formed in the substrate 12, and are independently connected to the substrates 11 and 12, that is, the base material 51 via the plurality of communication ports 15A to 15F. Communicate with the external environment.
  • a vibration generator 20 that generates vibrations such as ultrasonic waves on the substrate 11 is provided in contact with the side surfaces 117A and 117B of the cavity 16 or the surface of the substrate 11 opposite to the bottom surface 116. It is possible to generate a standing wave between the side surfaces 117 ⁇ / b> A and 117 ⁇ / b> B in the cavity 16 by the vibration of the vibration generating unit 20.
  • the vibration generating unit 20 for example, a vibration actuator can be used.
  • the position of the vibration generating unit 20 may be a position that efficiently generates a standing wave in the cavity 16. At this time, in order to generate a standing wave, the width W 16 of the cavity 16, the vibration frequency f 20, and the sound velocity v 16 at which the vibration in the liquid existing in the cavity 16 is transmitted must satisfy the following relationship. is there.
  • f 20 (n / 2) ⁇ v 16 / W 16 (n is a natural number)
  • the acoustic wave having the frequency f 20 satisfying the above formula is irradiated on the cavity 16
  • the acoustic wave repeatedly reflects inside the cavity 16 and overlaps to generate a standing wave inside the cavity 16. If the above equation is satisfied, the number of standing wave nodes / crests corresponding to the order will be present, and the subject that is a solid component concentrates on the standing wave nodes.
  • the standing wave node of the cavity 16 It can be at the center between the side surfaces 117A and 117B. Thereby, the subject can be concentrated in the center. In this way, the subject can be concentrated in the vicinity of a certain distance (in this case, 100 ⁇ m) from the side surfaces 117A and 117B, that is, the openings 118A to 118F of the through holes 18A to 18F.
  • the subject When the liquid in the cavity 16 is sucked from the cavities 19A to 19F, the subject is sucked toward the openings 118A to 118F of the through holes 18A to 18F with a constant pressure. Thus, when the subject arrives at the openings 118A to 118F, the subject contacts the openings 118A to 118F on the side surfaces 117A and 117B at a constant speed.
  • a liquid such as an electrolytic solution having conductivity exists in the cavities 16 and 19A to 19F.
  • the subject captured by the openings 118A to 118F is in close contact with the openings 118A to 118F and closes the openings 118A to 118F.
  • a giga-seal state is formed, in which the electrical resistance between each liquid in the cavities 19A to 19F and the liquid in the cavity 16 has a very high value of 1 G ⁇ or more.
  • the measurement efficiency can be increased by bringing the subject into contact with the openings 118A to 118F at a constant speed. That is, if the speed at which the subject contacts the openings 118A to 118F varies, the subject that touches the openings 118A to 118F at a high speed may be subjected to a strong impact and may be destroyed. Make measurement impossible. In some cases, the subject that has contacted the openings 118A to 118F at a low speed is not sufficiently aspirated, and the giga-seal state cannot be formed without being in close contact with the openings 118A to 118F.
  • the subject does not exist in the vicinity of the openings 118A to 118F of the through holes 18A to 18F but exists at a distance from the through holes 18A to 18F by a certain distance.
  • the specimen is aspirated. Therefore, the probability of occurrence of a giga-seal failure at a low speed as described above is reduced.
  • a typical cell diameter is 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the cells are caused to exist at positions separated from the side surfaces 117A and 117B by a standing wave by a distance of 30 ⁇ m or more that is at least a distance that does not contact the openings 118A to 118F of the through holes 18A to 18F. .
  • the measuring device 1001 when the subject is captured by the openings 118A to 118F, the subject is always aspirated from a certain distance. Accordingly, if the subject is sucked with the same suction force, the subject is stably captured in the openings 118A to 118F in the same direction and at the same speed.
  • the partition wall 17A separates each of the cavities 19A to 19C from the cavity 16.
  • the partition wall portion 17B separates each of the cavities 19D to 19F from the cavity 16.
  • the cavities 19A to 19F are independent of each other except for the through holes 18A to 18F and the cavity 16, and are independent from each other.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the measuring device 1001.
  • the cavity 16 is surrounded by an inner wall surface 516.
  • Inner wall surface 516 of cavity 16 has side surfaces 117 ⁇ / b> A and 117 ⁇ / b> B, a bottom surface 116, and a top surface 216 that faces bottom surface 116.
  • the cavity 16 is closed by the lower surface 212 of the substrate 12, and the upper surface 216 is a part of the lower surface 212.
  • the openings 118A to 118F of the through holes 18A to 18F are provided at positions where the subject 21 captured by the openings 118A to 118F leaves without contacting the bottom surface 116 and the top surface 216 of the cavity 16.
  • the openings 118A to 118F are preferably separated from the bottom surface 116 and the top surface 216 of the cavity 16 by a distance larger than the diameter of the subject 21. In the position.
  • the diameters of the openings 118A to 118F of the plurality of through holes 18A to 18F for capturing the subject 21 in the cavity 16 are set smaller than the diameter of the subject 21.
  • the diameter of the openings 118A to 118F is preferably 0.5 to 5.0 ⁇ m. Note that the positions, lengths, and diameters of the openings 118A to 118F of the through holes 18A to 18F can be appropriately changed according to the subject 21 to be measured.
  • silicon, quartz, glass, or the like can be used as a member of the substrate 11.
  • silicon resin such as polydimethylsiloxane (PDMS) resin, glass, silicon, quartz or the like is used as a member of the substrate 12.
  • PDMS resin is easy to mold and has high surface activity, it can be firmly adhered to silicon, quartz, glass, etc., which are members of the substrate 11, without using an adhesive.
  • a dispenser is inserted from the inlet 13 (see FIG. 1), and a liquid 916 that is an extracellular solution of the electrolytic solution is injected so as to fill the entire inside of the cavity 16.
  • a dispenser is inserted into each of the plurality of communication ports 15A to 15F, and liquids 919A to 919F, which are intracellular electrolyte solutions, are injected so as to fill the entire interior of the cavities 19A to 19F.
  • the extracellular fluid that is the liquid 916 is typically an electrolytic solution to which about 4 mM of K + ions, about 145 mM of Na + ions, and about 123 mM of Cl ⁇ ions are added.
  • Intracellular fluids that are liquids 919A to 919F are electrolytes to which K + ions are added at about 155 mM, Na + ions at about 12 mM, and Cl ⁇ ions at about 4.2 mM.
  • the optimum chemical composition of the liquids 916, 919A to 919F is appropriately changed depending on the object and purpose of measurement.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of the measuring device 1001.
  • 6A to 6C are top views of the substrate 11 showing the operation of the measuring device 1001.
  • FIG. 5 After the cavities 16 and 19A to 19F are filled with the liquids 916 and 919A to 919F, respectively, as shown in FIG. 5, the reference electrode 22 is inserted into the inlet 13 or the outlet 14, and the reference electrode 22 is brought into contact with the liquid 916. .
  • Measurement electrodes 23A to 23F are inserted into the communication ports 15A to 15F, respectively, and come into contact with liquids 919A to 919F, which are intracellular fluids.
  • a suction device 24 is connected to the cavities 19A to 19F.
  • the liquid 916 that is the extracellular fluid or the liquids 919A to 919F that are the intracellular fluid permeate through the through holes 18A to 18F, and an electric circuit is formed between each of the measurement electrodes 23A to 23F and the reference electrode 22. . Accordingly, between each of the measurement electrodes 23A to 23F electrically connected to the liquids 919A to 919F as the intracellular fluid and the reference electrode 22 electrically connected to the liquid 916 as the extracellular fluid, 100 k ⁇ to A conduction resistance value of about 20 M ⁇ is observed.
  • the subject 21 suspended in the liquid 916 that is the extracellular fluid is introduced from the inlet 13 through the dispenser.
  • the vibration generating unit 20 is vibrated at a predetermined frequency, the vibration is transmitted into the cavity 16, and a standing wave SW1 is generated between the side surfaces 117A and 117B in the cavity 16, as shown in FIG. 6B.
  • the standing wave SW1 is a fundamental wave that generates only one node N11 between the side surfaces 117A and 117B.
  • the subject 21 that is a solid component gathers in the region R11 where the node N1 of the standing wave SW1 is generated.
  • regions R21 and R22 between each of the openings 118A to 118F and the node N11 of the standing wave SW1 and without the subject 21 on the antinode of the standing wave SW1 extend along the side surfaces 117A and 117B, respectively.
  • Width W 21 of the region R21 and the side surface 117A (117B) in the perpendicular direction is the distance from the opening 118A ⁇ 118C to the region R11 in which the subject 21 is gathered.
  • the width W 22 of the region R22 in the direction perpendicular to the side surface 117A (117B) is the distance from the opening 118D ⁇ 118F to the region R11.
  • the cavities 19A to 19F are depressurized from the common suction device 24 through the pressure transmission tube.
  • the subject 21 is attracted to the openings 118A to 118F formed in the side surfaces 117A and 117B of the partition walls 17A and 17B constituting the side surfaces of the cavity 16, and the subject 21 is captured by the openings 118A to 118F.
  • the widths W 21 and W 22 of the regions R21 and R22 are preferably 30 ⁇ m or more.
  • the subject 21 captured by the openings 118A to 118E is sucked from the same region R11 every time the measurement is performed. Therefore, the speed at the time of capturing is always constant, and the impact received by the subject 21 is measured. Stable every time.
  • a standing wave SW2 having two nodes N21 and N22 is generated as shown in FIG. 6C.
  • the subject 21 can be collected in two regions R31 and R32 where the two nodes N21 and N22 are generated. In this case, the subject 21 can be collected closer to the openings 118A to 118F than the standing wave SW1 that is the fundamental wave shown in FIG. 6B. Thereby, even when the suction force from the cavities 19A to 19F is weakened, the subject 21 can be sucked and captured by the openings 118A to 118F.
  • the subject 21 can be collected at a position closer to the openings 118A to 118F by increasing the frequency of vibration by the vibration generator 20 by an integer multiple such as three times or four times. However, also in this case, it is necessary to set an area where the subject 21 does not exist with an appropriate width along the side surfaces 117A and 117B provided with the openings 118A to 118F. For example, when the cavity 16 having a width W 16 between the side surfaces 117A and 117B of 200 ⁇ m is vibrated at about 7 MHz, which is twice the frequency of the fundamental wave, 3.5 MHz, the region where the subject 21 gathers and the side surfaces 117A and 117B, respectively.
  • two regions where the subject 21 does not collect are formed.
  • the subject 21 is concentrated in a region separated from the side surfaces 117A and 117B of the cavity 16 by a distance of 50 ⁇ m. This distance is a sufficient distance in which the subject 21 does not contact the openings 118A to 118F of the through holes 18A to 18F when the subject 21 is a cell having a general diameter of 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the subject 21 may be damaged by the impact of capture at the openings 118A to 118F. Therefore, a region where the subject 21 gathers and floats before aspiration is determined so that the impact range that the subject 21 can withstand is within the range.
  • the subject 21 When the measurement is stabilized as described above, the subject 21 is stably adsorbed to the openings 118A to 118F of the through holes 18A to 18F with a large adhesion force every time a plurality of measurements are performed. Therefore, an extremely high giga-seal state in which the electrical resistance between each of the liquids 919A to 919F (intracellular fluid) and the liquid 916 (extracellular fluid) is 1 G ⁇ or more can be obtained with high probability.
  • the change in electric potential and current passing inside and outside the cell due to the electrophysiological activity of the subject 21 can be measured with high accuracy in a state with little noise. Therefore, stable measurement can be performed without wasting each measurement.
  • a chemical solution is injected from the inlet 13 into the cavity 16 via the dispenser to stimulate the subject 21.
  • a method of stimulating the subject 21 in addition to a method of giving a chemical stimulus such as a chemical solution to the subject 21, a physical such as an electrical signal applied between each of the measurement electrodes 23A to 23F and the reference electrode 22 is used. It may be a method of giving a stimulating effect.
  • the reaction is caused by a potential difference (or a change in current value or the like) between each of the measurement electrodes 23A to 23F and the reference electrode 22. Change in resistance value).
  • the number of the inflow ports 13 and the outflow ports 14 is not necessarily plural, and the same effect can be obtained even if there is one.
  • the plurality of through holes 18A to 18F are opposed to each other at the side surfaces 117A and 117B of the cavity 16, the same effect can be obtained only by being provided on one of the side surfaces 117A and 117B.
  • measurement stability can be improved.
  • the subject 21 is always floated in a certain region by the standing wave generated by the vibration generating unit 20 and is sucked and captured by the openings 118A to 118F, and the subject 21 is not too close to the through holes 18A to 18F. Not located.
  • the cells 8 from different distances are aspirated and captured each time measurement is performed due to variations in the position where the subject cells 8 are first placed in the cavity 2.
  • the speed of contact with the side surfaces 117A and 117B can be made constant, and the impact received from the side surfaces 117A and 117B can be made constant.
  • the size can always be kept constant. Therefore, the subject 21 can be stably captured, a giga-seal state can be easily realized, and the measurement success rate is stabilized.
  • the subject 21 before the subject 21 is sucked and brought into close contact with the through holes 18A to 18F, the subject 21 is once aligned at a certain distance from the openings 118A to 118F.
  • the contact speed at the time of aspiration can be controlled and the adhesion rate to the openings 118A to 118F can be improved.
  • the appropriate distance is desirably 1.5 times or more the diameter of the subject 21.
  • the openings 118A to 118F are provided so that the subject 21 captured by the openings 118A to 118F does not contact the bottom surface 116 and the top surface 216 of the cavity 16.
  • the subject 21 when the subject 21 is a cell, the subject 21 usually floats in a liquid 916 that is an extracellular fluid.
  • the suspended subject 21 is present in a higher density in the center of the cavity 16 than the side surfaces 117A and 117B in the cavity 16. Accordingly, since the openings 118A to 118F are higher than the bottom surface 116 of the cavity 16 and lower than the upper surface 216, the floating subject 21 can be easily captured.
  • the openings 118A to 118F are positioned apart from the bottom surface 116 and the top surface 216 by a distance larger than the diameter of the subject 21, so that the subject 21 can be captured without contacting the bottom surface 116 and the top surface 216. it can.
  • a PDMS resin that is a highly light-transmitting resin can be used as a member of the substrate 12.
  • whether or not trash other than the subject 21 is captured in the openings 118A to 118F can be visually determined independently. Further, for example, when the subject 21 is a cell, it is easier to determine whether or not simple dust other than the subject 21 is captured in the openings 118A to 118F by labeling the subject 21 with a fluorescent agent. Can be judged visually.
  • the cavities 19A to 19F are independent from each other, and the measurement electrodes 23A to 23F are also independent from each other.
  • the measurement electrode connected to the opening that is not clogged with the subject 21 can be separated from the measurement electrode that is connected to the opening that is properly clogged with the subject 21, and the clogged with dust. Even if there is an opening, the reaction of the subject 21 can be efficiently measured with high accuracy.
  • the plurality of cavities 19A to 19F communicate with one cavity 16 via the plurality of through holes 18A to 18F, respectively, so that the subject 21 of the cavities 19A to 19F is appropriately sealed in a giga-seal state.
  • the reaction is measured only from the measurement electrode of the cavity connected to the through hole that is connected, and is not measured from the measurement electrode of the cavity connected to the through hole that is not properly closed by the subject 21 in the giga-seal state. Thereby, even if some of the through holes 18A to 18F are blocked with dust, the reaction of the subject 21 can be measured without the suction of the subject 21 again. Therefore, the measuring device 1001 can measure the reaction of the subject 21 with high efficiency.
  • FIG. 7A is a top view of a substrate 611 of another measurement device 1002 in the embodiment.
  • the measurement device 1002 includes a substrate 611 having an upper surface 1611 instead of the substrate 11 of the measurement device 1001 shown in FIG. 6B.
  • a cavity 616 is formed on the upper surface 1611 of the substrate 611 instead of the cavity 16 of the measurement device 1001 shown in FIG. 6B.
  • the cavity 616 has side surfaces 617A and 617B that face each other with the cavity 616 interposed therebetween.
  • the openings 118A to 118C of the through holes 18A to 18C open to the side surface 617A.
  • each of the side surfaces 117A and 117B of the cavity 16 is one flat plane, and the side surfaces 117A and 117B are parallel to each other.
  • the side surface 617A has a plurality of flat portions 657A, 757A, and 857A
  • the side surface 617B has a plurality of flat portions 657B, 757B, and 857B.
  • the flat portions 657A and 857B face each other in parallel.
  • the flat portions 757A and 757B face each other in parallel.
  • the flat portions 857A and 657B face each other in parallel.
  • a straight line L11 extending from the flat portion 657A to the flat portion 857B intersects the flat portions 657A and 857B at a right angle.
  • a straight line L12 extending from the flat portion 757A to the flat portion 757B intersects the flat portions 757A and 757B at a right angle.
  • a straight line L13 extending from the flat portion 857A to the flat portion 657B intersects with the flat portions 857A and 657B at a right angle.
  • the straight lines L11, L12, L13 intersect at one point P1, which is the midpoint of the straight lines L11, L12, L13.
  • the length of the straight line L11 that is the distance between the flat portions 657A and 857B, the length of the straight line L12 that is the distance between the flat portions 757A and 757B, and the length of the straight line L13 that is the distance between the flat portions 857A and 657B are equal.
  • the plurality of flat portions 657A, 657B, 757A, 757B, 857A, and 857B constitute a plurality of sides of the polygon 1002A when viewed from the bottom surface 116.
  • Polygon 1002A is a regular polygon made up of an even number (eight) sides.
  • the measuring device 1002 When the substrate 611 is vibrated at an appropriate frequency by the vibration oscillating unit 20 (see FIG. 4), the wave propagates through the liquid 916 filling the cavity 616. Since the distances between the plurality of flat portions facing each other in parallel are equal to each other, a standing wave is generated between the flat portions 657A and 857B, a standing wave is generated between the flat portions 757A and 757B, and the flat portion 857A. , 657B generate a standing wave. These standing waves are superimposed to generate a node at point P1. As a result, the plurality of subjects 21 suspended in the liquid 916 gather at the point P1 where the node is generated.
  • the openings 118A and 118D of the through holes 18A and 18D are opened at positions where the straight line L12 intersects with the flat portions 757A and 757B, respectively. Since the measurement device 1002 can collect a plurality of subjects 21 in a narrower range than the measurement device 1001 shown in FIG. 6B, the subject 21 is brought into contact with the openings 118A and 118D more efficiently and at a constant speed. Thus, the openings 118A and 118D can be stably captured. Similarly, the subject 21 can be brought into contact with the openings 118B, 118C, 118E, and 118F more efficiently and at a constant speed, and stably captured by the openings 118B, 118C, 118E, and 118F.
  • FIG. 7B is a top view of a substrate 611 of still another measurement device 1003 according to the embodiment.
  • a cavity 616 provided on the upper surface 1611 of the substrate 611 of the measurement device 1003 shown in FIG. 7B has side surfaces 717A and 717B that face each other with the cavity 616 interposed therebetween.
  • the openings 118A and 118B of the through holes 18A and 18B open to the side surface 717A.
  • the openings 118D and 118E of the through holes 18D and 18E open to the side surface 717B.
  • the side surface 717A has a plurality of flat portions 667A and 767A
  • the side surface 717B has a plurality of flat portions 667B and 767B.
  • the flat portions 667A and 767B face each other in parallel.
  • the flat portions 767A and 667B face each other in parallel.
  • a straight line L21 extending from the flat portion 667A to the flat portion 767B intersects the flat portions 667A and 767B at a right angle.
  • a straight line L22 extending from the flat portion 767A to the flat portion 667B intersects the flat portions 767A and 667B at a right angle.
  • the straight lines L21 and L22 intersect at one point P2, which is the midpoint of the straight lines L21 and L22.
  • the length of the straight line L21 that is the distance between the flat portions 667A and 767B is equal to the length of the straight line L22 that is the distance between the flat portions 767A and 667B.
  • the plurality of flat portions 667A, 667B, 767A, 767B constitute a plurality of sides of the polygon 1003A when viewed from the bottom surface 116.
  • Polygon 1003A is a regular polygon made up of an even number (six sides).
  • the measuring device 1003 When the substrate 611 is vibrated at an appropriate frequency by the vibration oscillating unit 20 (see FIG. 4), the wave propagates through the liquid 916 filling the cavity 616. Since the distances between the plurality of sets of flat portions facing each other in parallel are equal to each other, a standing wave is generated between the flat portions 667A and 767B, and a standing wave is generated between the flat portions 767A and 667B. These standing waves are superimposed to generate a node at point P2. As a result, the plurality of subjects 21 suspended in the liquid 916 gather at the point P2 where the node is generated.
  • the openings 118A and 118E of the through holes 18A and 18E are opened at positions where the straight line L21 intersects with the flat portions 667A and 767B, respectively.
  • the openings 118B and 118D of the through holes 18B and 18D are opened at positions where the straight line L22 intersects with the flat portions 767A and 667B, respectively. Since the measurement device 1003 can collect a plurality of subjects 21 in a narrower range than the measurement device 1001 shown in FIG. 6B, the subject 21 is more efficiently opened at a constant speed by the openings 118A, 118B, 118D, It can be stably captured by 118E.
  • the side surfaces 717A and 717B of the cavity 616 of the measuring device 1003 include a plurality of flat portions constituting the sides of a polygon 1003A that is three regular hexagons.
  • the openings 118A, 118B, 118D, and 118E are opened in the flat portions 667A, 667B, 767A, and 767B that form a plurality of sides of one polygon 1003A when viewed from the bottom surface 116, and the cavities 19A, 19B, 19D and 19E communicate with the cavity 616 through the through holes 18A, 18B, 18D, and 18E.
  • openings of a plurality of through holes are opened in a plurality of flat portions constituting a plurality of sides of the other two polygons 1003A, and a plurality of cavities are formed through a plurality of through holes. 616 communicates.
  • FIG. 7C is a top view of the substrate 611 of still another measurement device 1004 according to the embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same parts as those of the measuring device 1002 shown in FIG. 7A.
  • a cavity 616 provided on the upper surface 1611 of the substrate 611 of the measurement device 1004 shown in FIG. 7C has side surfaces 817A and 817B that face each other with the cavity 616 interposed therebetween.
  • the openings 118A to 118C of the through holes 18A to 18C open to the side surface 817A.
  • the openings 118D to 118F of the through holes 18D to 18F open to the side surface 817B.
  • the side surface 817A has an arc-shaped portion 877A having an arc shape when viewed from the bottom surface 116.
  • the side surface 717B has an arc-shaped portion 877B having an arc shape when viewed from the bottom surface 116.
  • the arcuate portions 877A and 877B are located on a circle 1004A when viewed from the bottom surface 116.
  • the center of the circle 1004A is the point P3.
  • the measuring device 1004 When the substrate 611 is vibrated at an appropriate frequency by the vibration oscillating unit 20 (see FIG. 4), the wave propagates through the liquid 916 filling the cavity 616. The wave is repeatedly reflected between the arc-shaped portions 877A and 877B facing each other to generate a standing wave, and a node is generated at a point P3 that is the center of the circle 1004A. As a result, the plurality of subjects 21 suspended in the liquid 916 gather at the point P3 where the nodes are generated. The openings 118A and 118D of the through holes 18A and 18D open to the arc-shaped portions 877A and 877B, respectively. Since the measurement device 1004 can collect a plurality of subjects 21 in a narrower range than the measurement device 1001 shown in FIG. 6B, the subject 21 can be more efficiently and stably stabilized at the openings 118A and 118D. Can be captured.
  • the width W 16 of the cavity 16 is preferably wider than at least twice the diameter of the object 21. This prevents the subject 21 captured in one of the openings 118A to 118F facing each other from affecting the measurement of the other subject 21 captured in the other opening. be able to.
  • the openings 118A to 118F of the through holes 18A to 18F are arranged at least at an interval equal to or larger than the diameter of the subject 21, so that the subject 21 can be reliably captured.
  • a whole cell can be formed by injecting a drug such as nystatin from the communication port of the cavity that has been confirmed to have a giga-seal state among the cavities 19A to 19F.
  • a hole can be made in the cell membrane closing the opening connected to the cavity.
  • one common suction device 24 is connected to the communication ports 15A to 15F communicating with the cavities 19A to 19F, respectively.
  • a plurality of suction devices may be independently connected to the communication ports 15A to 15F.
  • the cavities 19A to 19F can be sucked independently from each other by a plurality of independent suction devices.
  • the suction of the cavities 19A to 19F can be controlled at the same time, and the convenience is excellent. Therefore, it is desirable to use the common suction device 24.
  • the measuring device 1001 measures the reactions of the plurality of subjects 21 suspended in the liquid 916.
  • the base 51 is provided with a cavity 16 configured to store a liquid 916 and a plurality of cavities 19A to 19F.
  • the vibration generator 20 generates a standing wave in the liquid 916 stored in the cavity 16.
  • the substrate 51 is provided with a plurality of through holes 18A to 18F, an inflow port 13, and a plurality of communication ports 15A to 15F.
  • the plurality of through holes 18A to 18F communicate the cavity 16 with each of the plurality of cavities 19A to 19F.
  • the inflow port 13 allows the cavity 16 to communicate with the outside of the substrate 51.
  • the plurality of communication ports 15A to 15F allow the plurality of cavities 19A to 19F to communicate with the outside of the substrate 51.
  • the plurality of through holes 18A to 18F have a plurality of openings 118A to 118F that open to the cavity 16 and capture the plurality of subjects 21, respectively.
  • the inner wall surface 516 of the cavity 16 has a bottom surface 116, an upper surface 216, and side surfaces 117A and 117B provided with a plurality of openings 118A to 118F.
  • the plurality of openings 118A to 118F are provided at positions where the plurality of subjects 21 captured by the plurality of openings 118A to 118F are separated from the bottom surface 116 and the top surface 216 of the cavity 16, respectively.
  • the side surfaces 117A and 117B may face each other in parallel.
  • the plurality of openings 118 ⁇ / b> A and 118 ⁇ / b> D are opposed to each other through the cavity 16.
  • the plurality of openings 118 ⁇ / b> B and 118 ⁇ / b> E are opposed to each other through the cavity 16.
  • the plurality of openings 118 ⁇ / b> C and 118 ⁇ / b> F may face each other through the cavity 16.
  • the vibration generating unit 20 operates so that the plurality of subjects 21 are positioned in the predetermined region R11 within the cavity 16 by the standing wave.
  • the liquid 916 is sucked from the plurality of cavities 19A to 19F so as to be captured by the plurality of openings 118A to 118F, respectively.
  • the predetermined region R11 is separated from the plurality of openings 118A to 118F by a distance of 1.5 times or more the diameter of the plurality of subjects 21.
  • the plurality of cavities 19A to 19F are configured to store the liquids 919A to 919F independently of each other.
  • the reference electrode 22 is configured to contact the liquid 916.
  • the plurality of measurement electrodes 23A to 23F are configured to contact the liquids 919A to 919F, respectively.
  • the base material 51 includes a substrate 11 and a substrate 12 bonded on the upper surface 111 of the substrate 11.
  • the upper surface 111 of the substrate 11 is provided with cavities 16 and 19A to 19F.
  • the cavities 16 and 19A to 19F are closed by the substrate 12.
  • the measuring device can stably measure a pharmacological reaction of a subject multiple times and has high measurement efficiency.

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Abstract

　測定デバイスは液体に浮遊する複数の被検体の反応を測定する。その測定デバイスは基材と振動発生部とを備える。基材には、液体を貯留するように構成された第一のキャビティと、複数の第二のキャビティとが設けられている。振動発生部は、第一のキャビティに貯留する液体に定在波を発生させる。基材には、複数の第二のキャビティのそれぞれと第一のキャビティとを連通させる複数の貫通孔が設けられている。複数の貫通孔は第一のキャビティに開口して、複数の被検体を捕捉する複数の開口部をそれぞれ有する。この測定デバイスは高い効率で被検体を測定することができる。

Description

測定デバイス
　本発明は、細胞あるいは生体由来の膜等からなる被検体の性質を測定するための測定デバイスや、液体中に存在する粒子状物質の状態を測定する測定デバイスに関する。
　図８は従来の測定デバイス５０１の断面図である。測定デバイス５０１は細胞電気生理センサである。測定デバイス５０１は、隔壁部３を有する基板１を備える。基板１にはキャビティ２、５が設けられている。キャビティ５は、隔壁部３に設けられた貫通孔４を介してキャビティ２に連通している。
　キャビティ２、５をそれぞれ電解液である測定溶液で満たす。その後、被検体である細胞６をキャビティ２内に注入し、キャビティ５側から電解液を吸引すると、キャビティ２側の貫通孔４の開口部７に細胞６を捕捉することができる。
　細胞６を捕捉させた状態でキャビティ２に薬剤を投与し、キャビティ２、５内の電解液間の電位差やキャビティ２、５間に流れる電流値を計測する。計測された電位差や電流値によって、細胞６が活動する際の細胞内外における電位変化、電流値変化、あるいは細胞の活動によって発生する物理化学的変化を測定することができる。
　なお、従来の測定デバイス５０１と類似する測定デバイスは例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。
　従来の測定デバイス５０１では、被検体の密着不良、吸着ミス、測定溶液や薬剤の投入時間のロス等に起因して測定効率が低下する場合がある。特に、被検体として細胞６を測定する場合には、一つの貫通孔４に一つの細胞６が高い密着力で接触する必要がある。通常、細胞６が発する電気生理反応（例えば、細胞内外で発生する電位差や細胞内外を通過する電流値）は極めて小さな反応である。貫通孔４に細胞６が確実に密着せずに細胞６と隔壁部３間に隙間がある場合は、その隙間を通じて電気的リークが発生する。この電気的リークは、細胞内外で発生している電気生理反応の正確な測定を阻害する。
　上記のような密着不良が生じた細胞６については、電気的リークによって発生するノイズによって測定は高精度にできないので、測定データを得ることができない。従って、別途用意された測定デバイスを用いて新しい測定をはじめから行う必要が生じる。その結果、細胞の電気生理反応の測定を著しく効率の悪いものにしている。
　さらに、測定溶液中に存在する活性化していない細胞、細胞ではないゴミ、等の被検体以外の固形物質により、測定を効率の悪いものにする。すなわち、測定溶液の中に存在している固形物質は測定したい被検体である細胞６だけではなく、活性化していない細胞や、ゴミが混じっている場合がある。これらを貫通孔４に吸着してしまった場合には測定データを得ることができず、別途用意された測定デバイスを用いて新しい測定をはじめから行う必要が生じる。その結果、細胞の電気生理の測定を著しく効率の悪いものにしている。
国際公開第２００７／１０８７７９号 国際公開第２００７／１３９５１１号
　本発明の測定デバイスは液体に浮遊する複数の被検体の反応を測定する。その測定デバイスは基材と振動発生部とを備える。基材には、液体を貯留するように構成された第一のキャビティと、複数の第二のキャビティとが設けられている。振動発生部は、第一のキャビティに貯留する液体に定在波を発生させる。基材には、複数の第二のキャビティのそれぞれと第一のキャビティとを連通させる複数の貫通孔が設けられている。複数の貫通孔は第一のキャビティに開口して、複数の被検体を捕捉する複数の開口部をそれぞれ有する。
　この測定デバイスは高い効率で被検体を測定することができる。
図１は本発明の実施の形態における測定デバイスの上面斜視図である。 図２は実施の形態における測定デバイスの基板の上面斜視図である。 図３は図２に示す基板の拡大斜視図である。 図４は実施の形態における測定デバイスの断面図である。 図５は実施の形態における測定デバイスの動作を説明するための概要図である。 図６Ａは実施の形態における測定デバイスの動作を示す基板の上面図である。 図６Ｂは実施の形態における測定デバイスの動作を示す基板の上面図である。 図６Ｃは実施の形態における測定デバイスの動作を示す基板の上面図である。 図７Ａは実施の形態における他の測定デバイスの基板の上面図である。 図７Ｂは実施の形態におけるさらに他の測定デバイスの基板の上面図である。 図７Ｃは実施の形態におけるさらに他の測定デバイスの基板の上面図である。 図８は従来の測定デバイスの断面図である。
　図１は本発明の実施の形態における測定デバイス１００１の上面斜視図である。図２は測定デバイス１００１の基板１１の上面斜視図である。図３は図２に示す測定デバイス１００１の拡大斜視図である。測定デバイス１００１は、基板１１と、基板１１の上面１１１に接合された基板１２とを備える。基板１１、１２は基材５１を構成する。基板１２には、２つの（複数の）流入口１３と、２つの（複数の）流出口１４と、複数の連通口１５Ａ～１５Ｆとが形成されている。基板１１の上面１１１にはキャビティ１６、１９Ａ～１９Ｆが設けられている。２つの流入口１３と複数の流出口１４はキャビティ１６に連通し、したがってキャビティ１６を介して互いに連通している。流入口１３から流入された溶液や薬液等の液体はキャビティ１６を通り流出口１４へ流出する。基板１１は、キャビティ１９Ａ～１９Ｃのそれぞれとキャビティ１６との間に設けられた隔壁部１７Ａと、キャビティ１９Ｄ～１９Ｆのそれぞれとキャビティ１６との間に設けられた隔壁部１７Ｂとを有する。隔壁部１７Ａ、１７Ｂはキャビティ１６を介して互いに対向し、キャビティ１６の互いに対向する側面１１７Ａ、１１７Ｂをそれぞれ構成する。キャビティ１６は側面１１７Ａ、１１７Ｂに繋がる底面１１６を有する。隔壁部１７Ａ、１７Ｂには複数の貫通孔１８Ａ～１８Ｆが設けられている。貫通孔１８Ａ～１８Ｃは側面１１７Ａに開口部１１８Ａ～１１８Ｃでそれぞれ開口し、貫通孔１８Ｄ～１８Ｆは側面１１７Ｂに開口部１１８Ｄ～１１８Ｆでそれぞれ開口する。細胞や生体由来の膜等からなる固形成分である被検体はキャビティ１６内において開口部１１８Ａ～１１８Ｆで捕捉される。複数の貫通孔１８Ａ～１８Ｆはキャビティ１９Ａ～１９Ｆにそれぞれ独立して繋がっている。キャビティ１９Ａ～１９Ｆが独立して基板１２に形成された複数の連通口１５Ａ～１５Ｆとそれぞれ独立して繋がり、複数の連通口１５Ａ～１５Ｆを介してそれぞれ独立して基板１１、１２すなわち基材５１の外部環境と通じている。
　キャビティ１６の側面１１７Ａ、１１７Ｂあるいは底面１１６の反対側の基板１１の面には超音波等の振動を基板１１に発生させる振動発生部２０が当接して設けられている。振動発生部２０の振動によってキャビティ１６内の側面１１７Ａ、１１７Ｂ間に定在波を発生させることが可能である。振動発生部２０としては、例えば振動アクチュエータを用いることができる。なお、振動発生部２０の位置は、効率良くキャビティ１６内に定在波を発生させる位置であれば良い。なお、このとき定在波を発生させるためには、キャビティ１６の幅Ｗ１６と振動の周波数ｆ２０とキャビティ１６内に存在する液体での振動の伝わる音速ｖ１６が下記の関係を満たす必要がある。
　ｆ２０＝（ｎ／２）×ｖ１６／Ｗ１６　　（ｎは自然数）
　上記式を満たす周波数ｆ２０の音響波がキャビティ１６に照射されると、その音響波がキャビティ１６の内部で反射を繰り返し、重なり合うことでキャビティ１６の内部に定在波を発生させる。上記式を満足すると、次数に応じた数の定在波の節・山が定在することとなり、固形成分である被検体は定在波の節に集中する。例えば、キャビティ１６の側面１１７Ａ、１１７Ｂ間の幅（幅Ｗ１６）が２００μｍの場合において、振動発生部２０の発生する振動の周波数を約３．５ＭＨｚにすると、定在波の節がキャビティ１６の側面１１７Ａ、１１７Ｂ間の中心部にできる。これにより、被検体を中心部に集中させることができる。このように、側面１１７Ａ、１１７Ｂすなわち貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆから一定の距離（この場合１００μｍ）付近に被検体を集中させることができる。キャビティ１９Ａ～１９Ｆからキャビティ１６内の液体を吸引すると、被検体は一定の圧力で貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆに向かって吸引される。これにより、被検体が開口部１１８Ａ～１１８Ｆに到着する際には一定の速度で側面１１７Ａ、１１７Ｂの開口部１１８Ａ～１１８Ｆに接触する。
　測定デバイス１００１を使用する際には、キャビティ１６、１９Ａ～１９Ｆ内には導電性を有する電解液等の液体が存在する。開口部１１８Ａ～１１８Ｆで捕捉された被検体は開口部１１８Ａ～１１８Ｆに密着して開口部１１８Ａ～１１８Ｆを塞ぐ。これにより、キャビティ１９Ａ～１９Ｆ内のそれぞれの液体とキャビティ１６内の液体との間の電気抵抗が１ＧΩ以上の極めて高い値を有する状態であるギガシール状態が形成される。
　一定の速度で被検体を開口部１１８Ａ～１１８Ｆに接触させることで、測定効率を上げることができる。すなわち、被検体の開口部１１８Ａ～１１８Ｆに接触する際の速度がバラバラであると、大きい速度で開口部１１８Ａ～１１８Ｆに接触した被検体は強い衝撃を受けて破壊される場合があり、その後の測定を不可能にする。小さい速度で開口部１１８Ａ～１１８Ｆに接触した被検体は十分に吸引されず、開口部１１８Ａ～１１８Ｆに密着せずにギガシール状態を形成できない場合がある。
　図８に示す従来の測定デバイス５０１では、貫通孔４の近傍に存在する被検体である細胞６が吸引される際には、細胞６の貫通孔４の開口部７への接触速度は小さい。したがって、細胞６が開口部７に密着できずにギガシール状態が形成されない現象が顕著に見られる。
　実施の形態による測定デバイス１００１では、被検体は貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆ付近には存在しておらず、貫通孔１８Ａ～１８Ｆから一定距離だけ離れたところに存在している被検体が吸引される。したがって上述のような小さい速度によるギガシール不良が発生する確率が少なくなる。例えば、一般的な細胞の径は１０μｍ～２０μｍである。被検体として細胞を用いた場合、定在波により、少なくとも貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆに接触しない距離である３０μｍ以上の距離だけ側面１１７Ａ、１１７Ｂから離れた位置に細胞を存在させる。その後、それら細胞を吸引して開口部１１８Ａ～１１８Ｆに接触させることにより、速度不足によるギガシール不良が発生する確率を低減できる。測定デバイス１００１では、被検体が開口部１１８Ａ～１１８Ｆへ捕捉される際には常に一定の距離の位置から吸引される。したがって同じ吸引力で吸引されると被検体は同じ方向に同じ速度で開口部１１８Ａ～１１８Ｆに安定的に捕捉される。
　隔壁部１７Ａはキャビティ１９Ａ～１９Ｃのそれぞれとキャビティ１６とを区切る。隔壁部１７Ｂはキャビティ１９Ｄ～１９Ｆのそれぞれとキャビティ１６とを区切る。隔壁部１７Ａ、１７Ｂに設けられた貫通孔１８Ａ～１８Ｆ以外にキャビティ１９Ａ～１９Ｆのそれぞれとキャビティ１６とが連通している部分はない。さらに、キャビティ１９Ａ～１９Ｆは貫通孔１８Ａ～１８Ｆとキャビティ１６以外に連通している部分がなく、それぞれ互いに独立している。
　図４は測定デバイス１００１の断面図である。図４に示すように、キャビティ１６は内壁面５１６で囲まれている。キャビティ１６の内壁面５１６は、側面１１７Ａ、１１７Ｂと、底面１１６と、底面１１６に対向する上面２１６とを有する。キャビティ１６は基板１２の下面２１２で塞がれており、上面２１６は下面２１２の一部である。貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆは、開口部１１８Ａ～１１８Ｆで捕捉された被検体２１がキャビティ１６の底面１１６と上面２１６に接触せずに離れるような位置に設けられている。例えば被検体２１が約１０～２０μｍの径を有する細胞である場合には、開口部１１８Ａ～１１８Ｆは、好ましくは、被検体２１の径より大きい距離だけキャビティ１６の底面１１６及び上面２１６から離れた位置に設けられている。
　また、被検体２１をキャビティ１６内で捕捉する複数の貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆの径は被検体２１の径よりも小さく設定されている。被検体２１が約１０～２０μｍの径を有する細胞である場合には、好ましくは、開口部１１８Ａ～１１８Ｆの径は０．５μｍ～５．０μｍである。なお、貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆの位置、長さ及び、径は、測定する被検体２１に応じて適宜変更することができる。
　実施の形態による測定デバイス１００１では、基板１１の部材として例えば、シリコン、石英、ガラス等を用いることができる。
　さらに、基板１２の部材として例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）樹脂等のシリコン樹脂、ガラス、シリコン、石英等が用いられる。特にＰＤＭＳ樹脂は成形を行いやすく、表面の活性度が高いので、基板１１の部材であるシリコン、石英、ガラス等と接着剤を用いることなく強固に密着させることができる。
　次に、実施の形態における測定デバイス１００１の一例である細胞電気生理センサでの測定方法について説明する。
　図４に示すように、流入口１３（図１参照）から分注器を挿入し、キャビティ１６内部全体に満たされるように電解液の細胞外液である液体９１６を注入する。次に、複数の連通口１５Ａ～１５Ｆにそれぞれ分注器を挿入し、キャビティ１９Ａ～１９Ｆ内部全体に満たされるように、電解液の細胞内液である液体９１９Ａ～９１９Ｆをそれぞれ注入する。
　液体９１６である細胞外液とは例えば哺乳類筋細胞の場合、代表的にはＫ＋イオンが４ｍＭ程度、Ｎａ＋イオンが１４５ｍＭ程度、Ｃｌ－イオンが１２３ｍＭ程度添加された電解液である。液体９１９Ａ～９１９Ｆである細胞内液とは、Ｋ＋イオンが１５５ｍＭ、Ｎａ＋イオンが１２ｍＭ程度、Ｃｌ－イオンが４．２ｍＭ程度添加された電解液である。液体９１６、９１９Ａ～９１９Ｆの最適な化学組成は、測定の対象、目的によって適宜変更される。
　図５は測定デバイス１００１の動作を説明するための概要図である。図６Ａ～図６Ｃは測定デバイス１００１の動作を示す基板１１の上面図である。キャビティ１６、１９Ａ～１９Ｆを液体９１６、９１９Ａ～９１９Ｆでそれぞれ満たした後、図５に示すように、流入口１３あるいは流出口１４に参照電極２２を挿入し、液体９１６に参照電極２２を接触させる。連通口１５Ａ～１５Ｆには測定電極２３Ａ～２３Ｆがそれぞれ挿入され、細胞内液である液体９１９Ａ～９１９Ｆにそれぞれ接触する。キャビティ１９Ａ～１９Ｆには吸引装置２４が接続されている。貫通孔１８Ａ～１８Ｆを介して細胞外液である液体９１６あるいは細胞内液である液体９１９Ａ～９１９Ｆが浸透し、測定電極２３Ａ～２３Ｆのそれぞれと参照電極２２との間で電気回路が形成される。これにより、細胞内液である液体９１９Ａ～９１９Ｆと電気的に接続された測定電極２３Ａ～２３Ｆのそれぞれと細胞外液である液体９１６と電気的に接続された参照電極２２との間では１００ｋΩ～２０ＭΩ程度の導通抵抗値が観測される。
　次に、図６Ａに示すように、流入口１３から分注器を介して細胞外液である液体９１６に懸濁された被検体２１を投入する。
　その後、振動発生部２０を所定の周波数で振動させると、振動はキャビティ１６内に伝わり、図６Ｂに示すようにキャビティ１６内の側面１１７Ａ、１１７Ｂ間に定在波ＳＷ１が発生する。定在波ＳＷ１は側面１１７Ａ、１１７Ｂ間にただ１つの節Ｎ１１を発生させる基本波である。定在波ＳＷ１が発生すると、固形成分である被検体２１は定在波ＳＷ１の節Ｎ１が発生する領域Ｒ１１に集まる。結果、開口部１１８Ａ～１１８Ｆのそれぞれと定在波ＳＷ１の節Ｎ１１との間であり定在波ＳＷ１の腹には被検体２１が存在しない領域Ｒ２１、Ｒ２２が側面１１７Ａ、１１７Ｂにそれぞれ沿って延びて発生する。側面１１７Ａ（１１７Ｂ）と直角の方向における領域Ｒ２１の幅Ｗ２１は開口部１１８Ａ～１１８Ｃから被検体２１が集まる領域Ｒ１１までの距離である。同様に、側面１１７Ａ（１１７Ｂ）と直角の方向における領域Ｒ２２の幅Ｗ２２は開口部１１８Ｄ～１１８Ｆから領域Ｒ１１までの距離である。
　次に、共通の吸引装置２４から圧力伝達チューブを介してキャビティ１９Ａ～１９Ｆ内を減圧する。これにより、被検体２１は、キャビティ１６の側面を構成する隔壁部１７Ａ、１７Ｂの側面１１７Ａ、１１７Ｂに形成された開口部１１８Ａ～１１８Ｆに引き付けられ、被検体２１が開口部１１８Ａ～１１８Ｆで捕捉される。領域Ｒ２１、Ｒ２２の幅Ｗ２１、Ｗ２２は、好ましくは３０μｍ以上である。幅Ｗ２１、Ｗ２２が過度に小さく被検体２１が開口部１１８Ａ～１１８Ｆに近すぎて存在する場合には、貫通孔１８Ａ～１８Ｆから吸引を始めても被検体２１が吸引されて移動する速度が十分大きくならない。これにより、被検体２１が開口部１１８Ａ～１１８Ｆに接触した際に十分大きい圧力で付着せず、開口部１１８Ａ～１１８Ｆに密着することが困難となり、結果としてギガシール状態の形成に失敗する確率が高くなる。一度ギガシール状態の形成に失敗した被検体２１について、その後吸引力を強めても開口部１１８Ａ～１１８Ｆに付着する圧力は強くならないので、ギガシール状態を形成することができず測定が失敗する。このような測定の失敗が多いことは、従来のこの種の測定装置であるパッチクランプ装置で明らかである。よって、適切な距離、好ましくは３０μｍ以上離れたところから吸引が始まるように、被検体２１が存在しない領域Ｒ２１、Ｒ２２を形成することが望ましい。
　このように、開口部１１８Ａ～１１８Ｅで捕捉される被検体２１は測定のたびに同じ領域Ｒ１１から吸引されるので、捕捉の際の速度は常に一定となり、被検体２１の受ける衝撃度が測定のたびに安定する。
　また、振動発生部２０による振動の所定の周波数を２倍にすると、図６Ｃに示すように、２つの節Ｎ２１、Ｎ２２を有する定在波ＳＷ２が発生する。２つの節Ｎ２１、Ｎ２２がそれぞれ発生する２つの領域Ｒ３１、Ｒ３２に被検体２１を集めることができる。この場合は図６Ｂに示す基本波である定在波ＳＷ１に比べて、被検体２１を開口部１１８Ａ～１１８Ｆへより近い位置に集めることができる。これにより、キャビティ１９Ａ～１９Ｆからの吸引力を弱めた場合でも、被検体２１を吸引し開口部１１８Ａ～１１８Ｆで捕捉することができる。
　なお、振動発生部２０による振動の周波数を３倍、４倍等の整数倍で増やすことで、被検体２１を開口部１１８Ａ～１１８Ｆにより近い位置に集めることができる。ただし、この場合も、開口部１１８Ａ～１１８Ｆが設けられた側面１１７Ａ、１１７Ｂに沿って適度な幅で、被検体２１が存在しない領域を設定する必要がある。例えば、側面１１７Ａ、１１７Ｂ間の幅Ｗ１６が２００μｍであるキャビティ１６を、基本波の周波数３．５ＭＨｚの倍である約７ＭＨｚで振動させると、被検体２１が集まる領域と側面１１７Ａ、１１７Ｂのそれぞれとの間に側面１１７Ａ、１１７Ｂと平行に、被検体２１が集まらない２つの領域が形成される。この例では、キャビティ１６の側面１１７Ａ、１１７Ｂから５０μｍの距離だけ離れた領域に被検体２１が集中する。この距離は被検体２１が一般的な径１０μｍ～２０μｍを有する細胞である場合に、被検体２１が貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆに接触しない十分な距離である。
　また、過度に大きい吸引力で被検体２１を吸引すると、被検体２１の種類によっては開口部１１８Ａ～１１８Ｆでの捕捉の衝撃によって被検体２１が破損する場合がある。したがって、被検体２１が耐えることのできる衝撃の範囲となるよう、吸引前に被検体２１が集まり浮遊する領域を決める。
　上記のように測定が安定すると、被検体２１が貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆに大きい密着力で複数回の測定の度に安定して吸着する。したがって、液体９１９Ａ～９１９Ｆ（細胞内液）のそれぞれと液体９１６（細胞外液）との間の電気抵抗が１ＧΩ以上の極めて高いギガシール状態を高い確率で得ることができる。
　ギガシール状態においては被検体２１の電気生理活動によって細胞内外の電位変化や電流通過はノイズの少ない状態で高精度に測定できることになる。従って、毎回の測定を無駄にすることなく、安定的に測定が可能になる。
　ギガシール状態で、流入口１３から分注器を介してキャビティ１６に薬液を注入して被検体２１を刺激する。被検体２１を刺激する方法としては、薬液などの化学的刺激を被検体２１に与える方法の他に、測定電極２３Ａ～２３Ｆのそれぞれと参照電極２２との間で印加される電気信号などの物理的刺激を与える方法でも良い。そしてこれらの化学的あるいは物理的刺激によって、被検体２１が物理化学的反応を発した場合は、その反応を測定電極２３Ａ～２３Ｆのそれぞれと参照電極２２との間における電位差（あるいは電流値変化や抵抗値変化）によって検出することができる。
　さらに、この時、２つの流入口１３から、異なる溶液をそれぞれ流入させて、異なる溶液をキャビティ１６の側面１１７Ａ、１１７Ｂに沿ってそれぞれ流すことができる。これにより、開口部１１８Ａ～１１８Ｃに捕捉された被検体２１と、開口部１１８Ｄ～１１８Ｆに捕捉された被検体２１へ互いに異なる溶液に対した反応させることができる。異なる溶液に対して被検体２１が物理化学的反応を発した場合の反応を測定電極２３Ａ～２３Ｆのそれぞれと参照電極２２との間における電位差（あるいは電流値変化や抵抗値変化）によって検出することができる。
　ただし、流入口１３および流出口１４の数は複数である必要はなく、１つであっても同様の効果を奏することができる。
　また、複数の貫通孔１８Ａ～１８Ｆは、キャビティ１６の側面１１７Ａ、１１７Ｂにおいて対向するが、側面１１７Ａ、１１７Ｂのうちの一方に設けられたのみでも、同様の効果を奏することができる。
　実施の形態における測定デバイス１００１では測定安定度を向上させることができる。振動発生部２０により発生する定在波により被検体２１が常に一定の領域に浮遊して開口部１１８Ａ～１１８Ｆに吸引されて捕捉され、被検体２１が貫通孔１８Ａ～１８Ｆに過度に近くには位置しない。また、図８に示す従来の測定デバイス５０１では被検体である細胞８が最初にキャビティ２内に投入された位置のばらつきによって測定のたびに違った距離からの細胞８が吸引、捕捉される。しかし、実施の形態における測定デバイス１００１では、被検体２１が開口部１１８Ａ～１１８Ｆに捕捉される際に側面１１７Ａ、１１７Ｂに当接する速度を一定にすることができ、側面１１７Ａ、１１７Ｂから受ける衝撃の大きさを常に一定に保つことができる。したがって、安定して被検体２１を捕捉でき、ギガシール状態を容易に実現することができ、測定成功率が安定する。
　さらに、実施の形態における測定デバイス１００１では、被検体２１を貫通孔１８Ａ～１８Ｆに吸引、密着させる前に、開口部１１８Ａ～１１８Ｆから一定の適切な距離だけ離れた位置に一旦整列させる。その適切な距離から被検体２１を吸引、密着することによって、吸引時の接触速度をコントロールし、開口部１１８Ａ～１１８Ｆへの密着率を向上させることができる。なお、適切な距離とは、被検体２１の径の１．５倍以上であることが望ましい。
　さらに、実施の形態における測定デバイス１００１では開口部１１８Ａ～１１８Ｆは、開口部１１８Ａ～１１８Ｆで捕捉された被検体２１がキャビティ１６の底面１１６及び上面２１６に接触しないように設けられている。例えば被検体２１が細胞である場合には、通常、被検体２１は細胞外液である液体９１６中を浮遊している。浮遊している被検体２１はキャビティ１６内の側面１１７Ａ、１１７Ｂよりキャビティ１６の中央部に密度の高い状態で存在している。したがって、開口部１１８Ａ～１１８Ｆがキャビティ１６の底面１１６より高く、上面２１６よりも低い位置にあることで浮遊している被検体２１を容易に捕捉することができる。さらに、被検体２１の径よりも大きい距離だけ底面１１６と上面２１６から離れて開口部１１８Ａ～１１８Ｆが位置することで、被検体２１を底面１１６や上面２１６に当接させずに捕捉することができる。
　なお、実施の形態における測定デバイス１００１では、基板１２の部材として、光透過性の高い樹脂であるＰＤＭＳ樹脂を用いることができる。この場合は、開口部１１８Ａ～１１８Ｆに被検体２１以外の単なるごみが捕捉されているか否かをそれぞれ独立で視覚的に判断することができる。また、例えば被検体２１が細胞である場合に、被検体２１に蛍光剤によってラベリングしておくことによって、開口部１１８Ａ～１１８Ｆに被検体２１以外の単なるごみが捕捉されているか否かをさらに容易に視覚的に判断することができる。
　実施の形態における測定デバイス１００１では、キャビティ１９Ａ～１９Ｆが互いに独立しており、測定電極２３Ａ～２３Ｆも互いに独立している。これにより、被検体２１ではないゴミで塞がれた開口部に繋がる測定電極を、被検体２１で適切に塞がれた開口部に繋がる測定電極から切り離すことができ、ゴミで塞がれた開口部が存在しても良好に被検体２１の反応を効率的に高精度に測定することができる。このように、１つのキャビティ１６に複数の貫通孔１８Ａ～１８Ｆを介して複数のキャビティ１９Ａ～１９Ｆがそれぞれ連通することで、キャビティ１９Ａ～１９Ｆのうち被検体２１によって適切にギガシール状態で塞がれている貫通孔に繋がるキャビティの測定電極のみから反応を測定し、被検体２１によって適切にギガシール状態で塞がれていない貫通孔に繋がるキャビティの測定電極からは測定しない。これにより、貫通孔１８Ａ～１８Ｆのいくつかがゴミで塞がれていても被検体２１の吸引を再度行うことなく被検体２１の反応を測定できる。したがって、測定デバイス１００１は高効率で被検体２１の反応を測定できる。
　図７Ａは実施の形態における他の測定デバイス１００２の基板６１１の上面図である。図７Ａにおいて、図６Ｂに示す測定デバイス１００１と同じ部分には同じ参照番号を付す。測定デバイス１００２は図６Ｂに示す測定デバイス１００１の基板１１の代わりに、上面１６１１を有する基板６１１を備える。基板６１１の上面１６１１には、図６Ｂに示す測定デバイス１００１のキャビティ１６の代わりにキャビティ６１６が形成されている。キャビティ６１６は、キャビティ６１６を介して互いに対向する側面６１７Ａ、６１７Ｂを有する。貫通孔１８Ａ～１８Ｃの開口部１１８Ａ～１１８Ｃは側面６１７Ａに開口する。貫通孔１８Ｄ～１８Ｆの開口部１１８Ｄ～１１８Ｆは側面６１７Ｂに開口する。図６Ｂに示す測定デバイス１００１ではキャビティ１６の側面１１７Ａ、１１７Ｂのそれぞれは１つの平坦な平面であり、側面１１７Ａ、１１７Ｂは互いに平行である。図７Ａに示す測定デバイス１００２では、側面６１７Ａは平坦な複数の平坦部６５７Ａ、７５７Ａ、８５７Ａを有し、側面６１７Ｂは平坦な複数の平坦部６５７Ｂ、７５７Ｂ、８５７Ｂを有する。平坦部６５７Ａ、８５７Ｂは互いに平行に対向している。平坦部７５７Ａ、７５７Ｂは互いに平行に対向している。平坦部８５７Ａ、６５７Ｂは互いに平行に対向している。平坦部６５７Ａから平坦部８５７Ｂまで延びる直線Ｌ１１は平坦部６５７Ａ、８５７Ｂと直角に交わる。平坦部７５７Ａから平坦部７５７Ｂまで延びる直線Ｌ１２は平坦部７５７Ａ、７５７Ｂと直角に交わる。平坦部８５７Ａから平坦部６５７Ｂまで延びる直線Ｌ１３は平坦部８５７Ａ、６５７Ｂと直角に交わる。直線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３は直線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３の中点である１つの点Ｐ１で交わる。平坦部６５７Ａ、８５７Ｂ間の距離である直線Ｌ１１の長さと、平坦部７５７Ａ、７５７Ｂ間の距離である直線Ｌ１２の長さと、平坦部８５７Ａ、６５７Ｂ間の距離である直線Ｌ１３の長さは等しい。
　測定デバイス１００２では、複数の平坦部６５７Ａ、６５７Ｂ、７５７Ａ、７５７Ｂ、８５７Ａ、８５７Ｂは、底面１１６から見て多角形１００２Ａの複数の辺を構成する。多角形１００２Ａは偶数個（８つ）の辺よりなる正多角形である。
　測定デバイス１００２の動作について説明する。振動発振部２０（図４参照）で基板６１１を適切な周波数で振動させると、キャビティ６１６を満たす液体９１６を波が伝播する。互いに平行に対向する複数の組の平坦部間の距離は互いに等しいので、平坦部６５７Ａ、８５７Ｂ間で定在波が発生し、平坦部７５７Ａ、７５７Ｂ間で定在波が発生し、平坦部８５７Ａ、６５７Ｂ間で定在波が発生する。それらの定在波は重畳して点Ｐ１に節を発生させる。これにより、液体９１６に懸濁された複数の被検体２１は節が発生している点Ｐ１に集まる。貫通孔１８Ａ、１８Ｄの開口部１１８Ａ、１１８Ｄは、直線Ｌ１２が平坦部７５７Ａ、７５７Ｂと交わる位置でそれぞれ開口している。測定デバイス１００２では図６Ｂに示す測定デバイス１００１に比べて、より狭い範囲に複数の被検体２１を集めることができるので、より効率よく一定の速度で被検体２１を開口部１１８Ａ、１１８Ｄに接触させて、開口部１１８Ａ、１１８Ｄで安定に捕捉することができる。同様に、より効率よく一定の速度で被検体２１を開口部１１８Ｂ、１１８Ｃ、１１８Ｅ、１１８Ｆに接触させて、開口部１１８Ｂ、１１８Ｃ、１１８Ｅ、１１８Ｆで安定に捕捉することができる。
　図７Ｂは実施の形態におけるさらに他の測定デバイス１００３の基板６１１の上面図である。図７Ｂにおいて、図７Ａに示す測定デバイス１００２と同じ部分には同じ参照番号を付す。図７Ｂに示す測定デバイス１００３の基板６１１の上面１６１１に設けられたキャビティ６１６は、キャビティ６１６を介して互いに対向する側面７１７Ａ、７１７Ｂを有する。貫通孔１８Ａ、１８Ｂの開口部１１８Ａ、１１８Ｂは側面７１７Ａに開口する。貫通孔１８Ｄ、１８Ｅの開口部１１８Ｄ、１１８Ｅは側面７１７Ｂに開口する。図７Ｂに示す測定デバイス１００３では、側面７１７Ａは平坦な複数の平坦部６６７Ａ、７６７Ａを有し、側面７１７Ｂは平坦な複数の平坦部６６７Ｂ、７６７Ｂを有する。平坦部６６７Ａ、７６７Ｂは互いに平行に対向している。平坦部７６７Ａ、６６７Ｂは互いに平行に対向している。平坦部６６７Ａから平坦部７６７Ｂまで延びる直線Ｌ２１は平坦部６６７Ａ、７６７Ｂと直角に交わる。平坦部７６７Ａから平坦部６６７Ｂまで延びる直線Ｌ２２は平坦部７６７Ａ、６６７Ｂと直角に交わる。直線Ｌ２１、Ｌ２２は直線Ｌ２１、Ｌ２２の中点である１つの点Ｐ２で交わる。平坦部６６７Ａ、７６７Ｂ間の距離である直線Ｌ２１の長さと、平坦部７６７Ａ、６６７Ｂ間の距離である直線Ｌ２２の長さは等しい。
　測定デバイス１００３では、複数の平坦部６６７Ａ、６６７Ｂ、７６７Ａ、７６７Ｂは、底面１１６から見て多角形１００３Ａの複数の辺を構成する。多角形１００３Ａは偶数個（６つ）の辺よりなる正多角形である。
　測定デバイス１００３の動作について説明する。振動発振部２０（図４参照）で基板６１１を適切な周波数で振動させると、キャビティ６１６を満たす液体９１６を波が伝播する。互いに平行に対向する複数の組の平坦部間の距離は互いに等しいので、平坦部６６７Ａ、７６７Ｂ間で定在波が発生し、平坦部７６７Ａ、６６７Ｂ間で定在波が発生する。それらの定在波は重畳して点Ｐ２に節を発生させる。これにより、液体９１６に懸濁された複数の被検体２１は節が発生している点Ｐ２に集まる。貫通孔１８Ａ、１８Ｅの開口部１１８Ａ、１１８Ｅは、直線Ｌ２１が平坦部６６７Ａ、７６７Ｂと交わる位置でそれぞれ開口している。貫通孔１８Ｂ、１８Ｄの開口部１１８Ｂ、１１８Ｄは、直線Ｌ２２が平坦部７６７Ａ、６６７Ｂと交わる位置でそれぞれ開口している。測定デバイス１００３では図６Ｂに示す測定デバイス１００１に比べて、より狭い範囲に複数の被検体２１を集めることができるので、より効率よく一定の速度で被検体２１を開口部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｄ、１１８Ｅで安定に捕捉することができる。
　図７Ｂに示すように、測定デバイス１００３のキャビティ６１６の側面７１７Ａ、７１７Ｂは３つの正六角形である多角形１００３Ａの辺を構成する複数の平坦部を含む。上記の説明では、底面１１６から見て１つの多角形１００３Ａの複数の辺を構成する平坦部６６７Ａ、６６７Ｂ、７６７Ａ、７６７Ｂに開口部１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｄ、１１８Ｅが開口し、キャビティ１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｄ、１９Ｅが貫通孔１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｄ、１８Ｅを介してキャビティ６１６に連通する。同様に、底面１１６から見て他の２つの多角形１００３Ａの複数の辺を構成する複数の平坦部に複数の貫通孔の開口部が開口し、複数のキャビティが複数の貫通孔を介してキャビティ６１６に連通する。
　図７Ｃは実施の形態におけるさらに他の測定デバイス１００４の基板６１１の上面図である。図７Ｃにおいて、図７Ａに示す測定デバイス１００２と同じ部分には同じ参照番号を付す。図７Ｃに示す測定デバイス１００４の基板６１１の上面１６１１に設けられたキャビティ６１６は、キャビティ６１６を介して互いに対向する側面８１７Ａ、８１７Ｂを有する。貫通孔１８Ａ～１８Ｃの開口部１１８Ａ～１１８Ｃは側面８１７Ａに開口する。貫通孔１８Ｄ～１８Ｆの開口部１１８Ｄ～１１８Ｆは側面８１７Ｂに開口する。図７Ｃに示す測定デバイス１００４では、側面８１７Ａは、底面１１６から見て円弧形状を有する円弧形状部８７７Ａを有する。側面７１７Ｂは、底面１１６から見て円弧形状を有する円弧形状部８７７Ｂを有する。円弧形状部８７７Ａ、８７７Ｂは、底面１１６から見て円１００４Ａ上に位置する。円１００４Ａの中心は点Ｐ３である。
　測定デバイス１００４の動作について説明する。振動発振部２０（図４参照）で基板６１１を適切な周波数で振動させると、キャビティ６１６を満たす液体９１６を波が伝播する。その波は互いに対向する円弧形状部８７７Ａ、８７７Ｂ間で反射を繰り返して定在波を発生させ、円１００４Ａの中心である点Ｐ３に節を発生させる。これにより、液体９１６に懸濁された複数の被検体２１は節が発生している点Ｐ３に集まる。貫通孔１８Ａ、１８Ｄの開口部１１８Ａ、１１８Ｄは、円弧形状部８７７Ａ、８７７Ｂにそれぞれ開口している。測定デバイス１００４では図６Ｂに示す測定デバイス１００１に比べて、より狭い範囲に複数の被検体２１を集めることができるので、より効率よく一定の速度で被検体２１を開口部１１８Ａ、１１８Ｄで安定に捕捉することができる。
　なお、測定デバイス１００１において、キャビティ１６の幅Ｗ１６は、被検体２１の径の少なくとも二倍より広いことが好ましい。これにより、開口部１１８Ａ～１１８Ｆの互いに対向する開口部のうちの一方に捕捉された被検体２１が、他方の開口部に捕捉された他の被検体２１の測定に影響を及ぼすことを阻止することができる。
　また、貫通孔１８Ａ～１８Ｆの開口部１１８Ａ～１１８Ｆは少なくとも被検体２１の径以上の間隔で配置されていることが好ましく、これにより確実に被検体２１を捕捉することができる。
　なお、被検体２１が細胞である場合は、開口部１１８Ａ～１１８Ｆを塞いでいる被検体２１の細胞膜に穴を開けて、被検体２１をホールセルにする必要がある。その場合は、キャビティ１９Ａ～１９Ｆのうちギガシール状態が形成されていることが確認できたキャビティの連通口からナイスタチンなどの薬剤を注入することでホールセルを形成できる。あるいは、キャビティ１９Ａ～１９Ｆのうちギガシール状態が形成されていることが確認できたキャビティから吸引することで、そのキャビティに繋がる開口部を塞いでいる細胞膜に穴を開けることができる。
　なお、図５においては、キャビティ１９Ａ～１９Ｆにそれぞれ連通している連通口１５Ａ～１５Ｆに１つの共通の吸引装置２４が接続されている。実施の形態による測定デバイス１００１では、複数の吸引装置が連通口１５Ａ～１５Ｆにそれぞれ独立して接続されていてもよい。独立した複数の吸引装置により、キャビティ１９Ａ～１９Ｆを互いに独立に吸引することが可能となる。しかし、連通口１５Ａ～１５Ｂに１つの共通の吸引装置２４を接続することで、キャビティ１９Ａ～１９Ｆの吸引を同時に制御でき、利便性にも優れるので、共通の吸引装置２４を用いることが望ましい。
　以上述べたように、測定デバイス１００１は、液体９１６に懸濁された複数の被検体２１の反応を測定する。基材５１には、液体９１６を貯留するように構成されたキャビティ１６と、複数のキャビティ１９Ａ～１９Ｆとが設けられている。振動発生部２０は、キャビティ１６に貯留する液体９１６に定在波を発生させる。基材５１には複数の貫通孔１８Ａ～１８Ｆと流入口１３と複数の連通口１５Ａ～１５Ｆとが設けられている。複数の貫通孔１８Ａ～１８Ｆは複数のキャビティ１９Ａ～１９Ｆのそれぞれとキャビティ１６とを連通させる。流入口１３は、キャビティ１６を基材５１の外部に連通させる。複数の連通口１５Ａ～１５Ｆは、複数のキャビティ１９Ａ～１９Ｆを基材５１の外部に連通させる。複数の貫通孔１８Ａ～１８Ｆは、キャビティ１６に開口してかつ複数の被検体２１を捕捉する複数の開口部１１８Ａ～１１８Ｆをそれぞれ有する。
　キャビティ１６の内壁面５１６は、底面１１６と、上面２１６と、複数の開口部１１８Ａ～１１８Ｆが設けられた側面１１７Ａ、１１７Ｂとを有する。複数の開口部１１８Ａ～１１８Ｆは、複数の開口部１１８Ａ～１１８Ｆにそれぞれ捕捉された複数の被検体２１がキャビティ１６の底面１１６と上面２１６から離れるような位置に設けられている。側面１１７Ａ、１１７Ｂは互いに平行に対向していてもよい。
　複数の開口部１１８Ａ、１１８Ｄはキャビティ１６を介して互いに対向している。複数の開口部１１８Ｂ、１１８Ｅはキャビティ１６を介して互いに対向している。複数の開口部１１８Ｃ、１１８Ｆはキャビティ１６を介して互いに対向していてもよい。
　振動発生部２０は、定在波によってキャビティ１６内で複数の被検体２１を所定の領域Ｒ１１に位置させるように動作する。複数の被検体２１が所定の領域Ｒ１１に位置している時に複数のキャビティ１９Ａ～１９Ｆから液体９１６を吸引することで複数の被検体２１を複数の開口部１１８Ａ～１１８Ｆにそれぞれ捕捉するように動作する。所定の領域Ｒ１１は、複数の開口部１１８Ａ～１１８Ｆより複数の被検体２１の径の１．５倍以上の距離だけ離れている。
　複数のキャビティ１９Ａ～１９Ｆはそれぞれ独立して液体９１９Ａ～９１９Ｆを貯留するように構成されている。参照電極２２は液体９１６に接触するように構成されている。複数の測定電極２３Ａ～２３Ｆは液体９１９Ａ～９１９Ｆにそれぞれ接触するように構成されている。
　基材５１は、基板１１と、基板１１の上面１１１上に接合された基板１２とを有する。基板１１の上面１１１にはキャビティ１６、１９Ａ～１９Ｆが設けられている。キャビティ１６、１９Ａ～１９Ｆは基板１２で塞がれている。
　なお、実施の形態において、「上面」「下面」「底面」等の方向を示唆する用語は、基板１１、１２等の測定デバイス１００１の構成部品の相対的な位置関係にのみ依存する相対的な方向を示し、鉛直方向等の絶対的な方向を示すものではない。
　本発明による測定デバイスは、被検体の薬理反応を複数回にわたって安定的に測定することができ、高い測定効率を有する。
１１　　基板（第一の基板）
１２　　基板（第二の基板）
１３　　流入口
１５Ａ～１５Ｆ　　連通口
１６　　キャビティ（第一のキャビティ）
１８Ａ～１８Ｆ　　貫通孔
１９Ａ～１９Ｆ　　キャビティ（第二のキャビティ）
２０　　振動発生部
２１　　被検体
２２　　参照電極
２３Ａ～２３Ｆ　　測定電極
５１　　基材
１１８Ａ～１１８Ｆ　　開口部
５１６　　内壁面
６５７Ａ，７５７Ａ，８５７A　　平坦部（第一の平坦部）
６５７Ｂ，７５７B，８５７B　　平坦部（第二の平坦部）
８７７Ａ　　円弧形状部（第一の円弧形状部）
８７７Ｂ　　円弧形状部（第二の円弧形状部）
９１６　　液体（第一の液体）
９１９Ａ～９１９Ｆ　　液体（第二の液体）

Claims (10)

  1. 第一の液体に懸濁された複数の被検体の反応を測定する測定デバイスであって、
    前記第一の液体を貯留するように構成された第一のキャビティと、複数の第二のキャビティとが設けられている基材と、
    前記第一のキャビティに貯留する前記第一の液体に定在波を発生させる振動発生部と、
    を備え、
    前記基材には、前記複数の第二のキャビティのそれぞれと前記第一のキャビティとを連通させる複数の貫通孔と、前記第一のキャビティを前記基材の外部に連通させる流入口と、前記複数の第二のキャビティを前記基材の外部にそれぞれ連通させる複数の連通口とが設けられており、
    前記複数の貫通孔は、前記第一のキャビティに開口してかつ前記複数の被検体を捕捉する複数の開口部をそれぞれ有する、測定デバイス。
  2. 前記第一のキャビティの内壁面は、底面と、上面と、前記複数の貫通孔の前記複数の開口部が設けられた側面とを有し、
    前記複数の貫通孔の前記複数の開口部は、前記複数の開口部にそれぞれ捕捉された前記複数の被検体が前記第一のキャビティの前記底面と前記上面から離れるような位置に設けられている、請求項１に記載の測定デバイス。
  3. 前記第一のキャビティの内壁面は、前記複数の貫通孔の前記複数の開口部が設けられて互いに平行に対向する第一の側面と第二の側面とを有する、請求項１に記載の測定デバイス。
  4. 前記複数の貫通孔の前記複数の開口部は前記第一のキャビティを介して互いに対向している、請求項３に記載の測定デバイス。
  5. 前記第一のキャビティの内壁面は、底面と、前記複数の貫通孔の前記複数の開口部が設けられて互いに対向する第一の側面と第二の側面とを有し、
    前記第一の側面は、平坦な複数の第一の平坦部を有し、
    前記第二の側面は、平坦な複数の第二の平坦部を有し、
    前記複数の第一の平坦部のそれぞれと前記複数の第二の平坦部のそれぞれとは、互いに平行に対向する第一の平坦部と第二の平坦部の複数の組を成し、
    前記複数の組の前記第一の平坦部と前記第二の平坦部との間の距離は互いに等しい、請求項１に記載の測定デバイス。
  6. 前記第一のキャビティの内壁面は、底面と、前記複数の貫通孔の前記複数の開口部が設けられて互いに対向する第一の側面と第二の側面とを有し、
    前記第一の側面は、前記底面から見て円弧形状を有する第一の円弧形状部を有し、
    前記第二の側面は、前記底面から見て円弧形状を有する第二の円弧形状部を有し、
    前記第一の円弧形状部と前記複数の第二の円弧形状部とは、前記底面から見て１つの円上に位置する、請求項１に記載の測定デバイス。
  7. 前記振動発生部は、前記定在波によって前記第一のキャビティ内で前記複数の被検体を所定の領域に位置させるように動作し、
    前記複数の被検体が前記所定の領域に位置している間に前記複数の第二のキャビティから前記第一の液体を吸引することで前記複数の被検体を前記複数の開口部にそれぞれ捕捉するように動作する、請求項１に記載の測定デバイス。
  8. 前記所定の領域は、前記複数の貫通孔の前記複数の開口部より前記複数の被検体の径の１．５倍以上の距離だけ離れている、請求項７に記載の測定デバイス。
  9. 前記複数の第二のキャビティはそれぞれ独立して第二の液体を貯留するように構成されており、
    前記第一の液体に接触するように構成された参照電極と、
    前記第二の液体にそれぞれ接触するように構成された複数の測定電極と、
    をさらに備えた、請求項１に記載の測定デバイス。
  10. 前記基材は、
    　　　第一の基板と、
    　　　前記第一の基板の上面上に接合された第二の基板と、
    を有し、
    前記第一の基板の前記上面には、前記第一のキャビティと前記第二のキャビティとが設けられており、
    前記第一のキャビティと前記第二のキャビティは前記第二の基板で塞がれている、請求項１に記載の測定デバイス。
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