WO2020067369A1 - 電位測定装置 - Google Patents

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WO2020067369A1
WO2020067369A1 PCT/JP2019/038015 JP2019038015W WO2020067369A1 WO 2020067369 A1 WO2020067369 A1 WO 2020067369A1 JP 2019038015 W JP2019038015 W JP 2019038015W WO 2020067369 A1 WO2020067369 A1 WO 2020067369A1
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electrode
shape
pattern
readout
mark
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PCT/JP2019/038015
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素子 神宮
純 小木
祐理 加藤
直彦 君塚
義久 的場
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • C12M1/34—Measuring or testing with condition measuring or sensing means, e.g. colony counters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
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    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body

Definitions

  • the present technology relates to a potential measuring device. More specifically, the present technology relates to a potential measuring device used to measure the potential of cells in culture.
  • Microelectrode arrays are used to evaluate the functions or characteristics of living cells such as nerve cells and cardiomyocytes.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • a semiconductor device described in Patent Literature 1 below is characterized in that a pattern serving as a mark is arranged in one or two directions in a semiconductor integrated circuit so that a specific position inside the semiconductor device can be easily recognized. (Claim 1). Further, in the semiconductor device described in Patent Document 2 below, the same pattern is repeatedly laid out on a substrate, and a mark serving as a reference position for searching for each of the patterns is provided on the substrate. It is characterized by the following (claim 1).
  • an object of the present technology is to provide a technology for easily specifying the position of an electrode in a microelectrode array.
  • the present technology includes a plurality of read electrodes for detecting a potential, which are arranged in an array, and at least one of the plurality of read electrodes has a shape and / or pattern different from other read electrodes.
  • a potential measuring device having the following. At least one readout electrode having the different shape and / or pattern may be arranged at a predetermined interval. At least one read electrode having the different shape and / or pattern may be used to identify the positions of the plurality of read electrodes. The difference in shape and / or pattern may be a difference visible under a microscope.
  • the potential measuring device may be used for measuring a potential of a cell.
  • the difference in the shape and / or the pattern may be a difference in the opening pattern of the protective film that defines the planar shape of each readout electrode.
  • the shape of the other readout electrode is substantially rectangular, and the shape of at least one readout electrode having the different shape and / or pattern lacks at least one of the four corners of the substantially rectangular shape. Except for this, it may be the same as the above-described substantially rectangular shape.
  • the missing at least one corner may be a missing triangle.
  • the difference in shape and / or pattern may be a difference in unevenness on the surface of each readout electrode.
  • the difference in shape and / or pattern is a difference in unevenness on the surface of each readout electrode, and the difference in unevenness is caused by a difference in shape of a via below a surface layer of each readout electrode. sell.
  • the difference in shape and / or pattern may be a difference in a structure on a surface of each readout electrode.
  • Each of the plurality of readout electrodes may be a pillar electrode, and the difference in the shape and / or pattern may be a difference in the three-dimensional structure of the surface of each pillar electrode.
  • each shape and / or pattern of at least one readout electrode having the different shape and / or pattern may represent a coordinate of a position of each of the readout electrodes.
  • a pattern representing the coordinates of each position may be displayed on the surface of each of the at least one readout electrode having the different shape and / or pattern.
  • the at least one readout electrode having the different shape and / or pattern may include an electrode representing position coordinates in the X-axis direction and an electrode representing position coordinates in the Y-axis direction.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a situation where a potential of a cell is measured by a potential measuring device according to the present technology.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a readout electrode group that does not include a mark electrode.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a readout electrode group including mark electrodes. It is a figure showing other examples of a mark electrode. It is a figure showing other examples of a mark electrode. It is a figure showing an example of the surface of a mark electrode. It is a figure showing other examples of the surface of a mark electrode. It is a figure showing an example of a shape of a via which brings about a difference in shape of a mark electrode.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the example of the mark electrode whose electrode shape represents a position coordinate. It is a figure which shows the example of the mark electrode whose electrode shape represents a position coordinate. It is a figure which shows the example of the mark electrode whose electrode shape represents a position coordinate. It is a figure which shows the example of the mark electrode whose electrode shape represents a position coordinate. It is a figure which shows the example of the mark electrode showing the area
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an electrode array including a mark electrode representing position coordinates in the X-axis direction and a mark electrode representing position coordinates in the Y-axis direction.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an electrode array including a mark electrode representing position coordinates in the X-axis direction and a mark electrode representing position coordinates in the Y-axis direction.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example in which a mark is further provided outside the array area.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a circuit configuration of a differential amplifier.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a circuit configuration example of a plurality of readout electrodes and a plurality of reference electrodes on a semiconductor substrate included in a potential measurement device according to the present technology.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration example of a potential measurement device according to the present technology.
  • First embodiment potential measuring device
  • First Embodiment First Example of First Embodiment (Example of Readout Electrode) (3) Second Example of First Embodiment (Example of Readout Electrode) (4) Third Example of First Embodiment (Example of Readout Electrode) (5) Fourth example of first embodiment (example of position expression) (6) Fifth Example of First Embodiment (Example of Arrangement of Readout Electrodes) (7) Sixth example of first embodiment (configuration example of potential measuring device)
  • the potential measurement device is provided with a plurality of read electrodes for detecting a potential, which are arranged in an array, and at least one of the plurality of read electrodes has a different shape from other read electrodes. And / or have a pattern.
  • a shape and / or pattern different from other read electrodes it is possible to specify the position of at least one read electrode having the different shape and / or pattern. It will be easier. Further, it becomes easy to specify the position of the other readout electrode based on the specified position.
  • At least one readout electrode having the different shape and / or pattern (the readout electrode having the different shape and / or pattern is also referred to as a “mark electrode” in the present specification).
  • a plurality of readout electrodes arranged in an array are configured. Therefore, for example, when observing cells cultured on the plurality of readout electrodes with a microscope, the at least one mark electrode can be placed in the field of view of the microscope. Thus, the position of the readout electrode at which the specific potential has been measured can be specified based on the mark electrode.
  • patterns serving as marks are arranged in one or two directions.
  • the pattern is provided outside the memory cell array and is not provided in the memory cell array. Therefore, for example, when observing the memory cell array under a microscope, in most cases, the pattern does not exist in the field of view of the microscope. Therefore, the pattern is not useful for specifying the position of the memory cell during microscopic observation.
  • a mark serving as a reference position for searching a pattern on a substrate is provided.
  • Patent Document 2 describes that the mark is introduced by changing the shape of a wiring dummy pattern. Changing the shape of the dummy pattern is not a change in the shape of the electrode.
  • a semiconductor device can be made larger.
  • at least one mark electrode is provided in the plurality of read electrodes, and the shape of the mark electrode itself is different from other read electrodes. Therefore, for example, the position of the electrode can be easily specified under a microscope. Further, for example, by using a mark electrode described in more detail below, it is also possible to suppress the influence of the difference in shape on the measured potential.
  • the potential measuring device may be a potential measuring device that measures potentials in the liquid on the plurality of readout electrodes.
  • the potential measurement device of the present technology is used in a potential measurement method of arranging a liquid (particularly a culture solution) containing cells or tissues on the plurality of readout electrodes and measuring a potential generated from the cells or tissues. sell.
  • the cell may be a cell whose electric potential is required to be measured. That is, the potential measuring device of the present technology may be used for measuring the potential of a cell.
  • the cell potential may be, in particular, a membrane potential, more particularly an action potential.
  • the cells may be, for example, cells constituting the brain or cells constituting the heart.
  • the cells constituting the brain include, for example, nerve cells (neurons) and glial cells.
  • the cells constituting the heart include, for example, cardiomyocytes and cardiac fibroblasts.
  • the cells constituting the heart include cells having the same function as cardiomyocytes (also called cardiomyocytes).
  • the cells may be cells that have the ability to differentiate into cells that make up the brain or cells that make up the heart.
  • the cells having the differentiation ability include, but are not limited to, neural stem cells, cardiac stem cells, embryonic stem cells (ES cells), and induced pluripotent stem cells (iPS cells).
  • the tissue may be a tissue required to measure a potential.
  • the tissue can be, for example, brain tissue or heart tissue.
  • the tissue may be a tissue collected from a living body, or may be a tissue obtained by culturing cells or tissues derived from a living body.
  • a potential measuring device according to the present technology is suitable for use in measuring the potential of such cells or tissues.
  • the mark electrodes may be preferably arranged at predetermined intervals. That is, the plurality of mark electrodes may be arranged at predetermined intervals in the plurality of read electrodes arranged in the array. For example, the plurality of mark electrodes may be arranged at predetermined intervals in the X-axis direction and / or the Y-axis direction in the plurality of readout electrodes arranged in the array. This makes it easier to specify the position of the mark electrode among the plurality of read electrodes arranged in the array, and further facilitates specifying the position of another read electrode.
  • the predetermined interval may be appropriately set by those skilled in the art in consideration of factors such as the number, arrangement method, and density per unit area of the plurality of read electrodes arranged in the array.
  • the mark electrodes are arranged at predetermined intervals in, for example, a row direction and / or a column direction of the grid. May be.
  • the mark electrodes may be arranged in a row direction and / or a column direction of the grid, for example, every 5 to 300 electrodes, in particular, every 10 to 200 electrodes.
  • the mark electrodes can be used to specify the positions of the plurality of readout electrodes arranged in the array.
  • the mark electrode may be used, for example, to specify the position of one or a plurality of electrodes that have detected a specific potential among the plurality of read electrodes arranged in the array. Further, the mark electrode may be used to specify a plurality of electrodes that have detected a specific potential, and to further specify a position of a substantially central portion of the plurality of electrodes.
  • the difference in the shape and / or pattern between the mark electrode and the other electrode may be a difference that can be visually recognized under a microscope.
  • the position of the electrode that has detected the specific potential can be specified under a microscope, and observation or removal of the cell can be more easily performed. It can be carried out.
  • the type of microscope may be appropriately selected by those skilled in the art according to factors such as the type of the potential measurement target and / or the observation method.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a situation where a potential measurement device according to the present technology is measuring a potential of cells cultured on the device.
  • the potential measurement device includes an electrode array region 101 in which a plurality of readout electrodes are arranged in an array.
  • a cell group 102 is cultured on the electrode array region 101.
  • the electrode array region 101 includes a total of 625 read electrodes of 25 rows ⁇ 25 columns, for example, as shown in FIG.
  • the number of readout electrodes included in the electrode array region may be appropriately set by those skilled in the art, for example, 10 to 500,000, particularly 50 to 100,000, and more particularly It can be from 100 to 50,000.
  • the read electrodes 1-1, 1-11, 1-21, 11-1, 11-11, 11-21, 21-1, 21-11, and 21-21 The shape and / or pattern of the electrode is different from other readout electrodes.
  • the other read electrodes have the same shape.
  • the nine readout electrodes having a shape and / or pattern different from other readout electrodes are mark electrodes in the present technology. Since the mark electrodes are arranged in the electrode array region 101, the positions of the mark electrodes can be specified. Further, the positions of the other readout electrodes can be specified with reference to the positions of the mark electrodes.
  • the difference in shape and / or pattern between the mark electrode and the other readout electrode may be a difference in the opening pattern of the protective film that defines the planar shape of each readout electrode.
  • the former may be the same as the latter, except that the opening pattern is different.
  • the difference in the shape of the opening pattern can be introduced while keeping the opening area of the electrode large, whereby the influence on the measured potential value due to the decrease in the electrode area can be reduced.
  • the difference in the shape of the opening pattern may be introduced by a method known in the art, and the potential measuring device having an electrode array region including the mark electrode and the other readout electrode may be formed by a method known in the art. Can be manufactured. In the following, this embodiment will be described with reference to FIGS.
  • the region A is composed of only the other readout electrodes.
  • Each of the other readout electrodes in the region A may be, for example, substantially rectangular. That is, in the electrode array region 101, a plurality of readout electrodes having a substantially rectangular planar shape are arranged in an array.
  • FIG. 3 shows an enlarged top view of the region B in FIG.
  • the area B includes the other readout electrodes and mark electrodes 21-11 surrounded by the other readout electrodes. Each electrode is surrounded by a protective film 103.
  • Each of the other readout electrodes is substantially rectangular (substantially square), whereas the mark electrode 21-11 lacks two opposing corners among the four corners of the substantially rectangular shape.
  • the shape of the mark electrode 21-11 is the same as the shape of the other readout electrodes, except for having the chipping.
  • the two missing corners are both missing triangles.
  • the mark electrode 21-11 has a shape different from that of the other readout electrodes in this way, for example, referring to the mark electrode 21-11 in observation with a microscope, the cell on the electrode at which a specific potential is measured is referred to.
  • the position or the position of the cell around the electrode can be easily specified.
  • the shape of the mark electrode is not limited to that shown in FIG.
  • the shape of the other readout electrode is substantially rectangular (for example, substantially square or substantially rectangular)
  • the shape of the mark electrode is at least one of the four corners of the substantially rectangular shape (for example, one, two, or three). , Three or four) may be the same as the above-described substantially rectangular shape.
  • the at least one corner chip is preferably a triangle chip or a square chip, and more preferably a triangle chip.
  • the missing triangle or square is as shown in FIGS. In FIG. 3, two opposing corners of the four corners are missing, and the lack is a triangle.
  • FIG. 4 one of the four corners is missing, and the lack is a square.
  • FIG. 5 one of the four corners is missing, and the lack is a triangle.
  • the chip is a triangle chip.
  • a rectangle in which any one or more of the four corners lacks a triangle is suitable for preventing a residue generated when the electrode is opened from remaining. The residue may affect cells during cell culture, for example, and it is preferable to minimize the residue. Further, the lack of the triangle has little effect on the potential detected by the mark electrode.
  • the shape of the other readout electrode is substantially circular or substantially elliptical
  • the shape of the mark electrode is a part of the substantially circular shape or a part of the substantially elliptical circle (particularly, the circumference). ) May be the same as the above-mentioned substantially circular shape or the above-mentioned substantially elliptical shape except for the lack of a part.
  • the difference in shape and / or pattern between the mark electrode and the other readout electrode may be a difference in unevenness on the surface of each readout electrode.
  • the former shape may be the same as the latter shape except that the electrode surface has irregularities. This embodiment is described below with reference to FIGS.
  • FIG. 6 shows a schematic diagram of the electrode surface of one mark electrode.
  • four concave portions are formed on the upper left of one electrode surface.
  • the four recesses may not be formed in the other readout electrodes. That is, the difference between the former and the latter may be only the four concave portions.
  • the user can recognize that the electrode having the four concave portions is a mark electrode, and further specifies the position of the other readout electrode with reference to the position of the mark electrode. You can also.
  • the number and / or arrangement of the concave portions or convex portions formed on each mark electrode may correspond to the position of the mark electrode.
  • the arrangement of the concave portion 201 on the upper left of the surface of the mark electrode 200 can mean that the mark electrode is in the upper left area of the electrode array area.
  • the number of recesses on the surface of the mark electrode is four, and the mark electrode is the fourth mark electrode from the top among the mark electrodes provided in the electrode array region. May mean.
  • the number of the concave portions 211 on the surface of the mark electrode 210 is three, and the mark electrode is the third mark electrode from the top among the mark electrodes provided in the electrode array region. It may mean that
  • the difference in the unevenness may be caused, for example, by a difference in the shape of the via below the surface layer of each readout electrode. Differences in via shape may be introduced by techniques known in the art. Examples of via shapes are described below with reference to FIGS.
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view of the mark electrode. As shown in FIG. 8, the planar shape of the surface of the mark electrode 220 is defined by the protective film 221. The mark electrode 220 has a depression 222 on its surface. The depression 222 is formed by the depression of the connection surface 226 of the via 224 connecting the electrode surface layer 223 and the wiring layer 225 to the electrode surface layer 223. For example, as shown in a schematic diagram of the shape of the via in FIG.
  • a concave portion is formed on the surface of the mark electrode because the via is depressed on the connection surface with the mark electrode.
  • the convex portion can be formed by a bulging connection surface of the via 224 with the electrode surface layer 223.
  • the difference in shape and / or pattern between the mark electrode and the other readout electrode may be a difference in the structure on the surface of each readout electrode.
  • the former and the latter may be the same except for the difference.
  • all of the readout electrodes in the array region in the present technology may be pillar electrodes 300.
  • the pillar electrode 300 is an electrode in which a plurality of pillar-shaped structures 301 are formed on an electrode surface 302, and the structures themselves also function as electrodes. Pillar electrode 300 may be manufactured by techniques known in the art. Since the pillar electrode has higher potential detection sensitivity than the plane electrode, the potential can be measured with higher sensitivity by employing the pillar electrode.
  • each of the plurality of readout electrodes in the array region is a pillar electrode, and the difference in shape and / or pattern is a difference in a three-dimensional structure of the surface of each pillar electrode. May be. For example, as shown in FIG.
  • a certain readout electrode is a mark electrode, and it is possible to specify the position of the mark electrode, and further refer to the position of the mark electrode. Then, the position of another readout electrode can be specified.
  • each shape and / or pattern of at least one readout electrode (that is, a mark electrode) having the different shape and / or pattern represents coordinates of a position of each of the mark electrodes.
  • the position coordinates in the X-axis direction or the Y-axis direction may be represented by the shape and / or pattern of one mark electrode, or the position coordinates in both the X-axis direction and the Y-axis direction may be represented.
  • an example of the expression of the coordinates will be described.
  • the shape and / or pattern of the mark electrodes are asymmetric, the mark electrodes are arranged at a first interval, and the orientation of the mark electrodes is a second interval. May have been changed.
  • a mark electrode having an asymmetric shape and / or pattern is referred to as an asymmetric mark electrode.
  • An asymmetric landmark electrode means having at least one asymmetric axis when the electrode surface is viewed from above.
  • the mark electrode shown in FIG. 5 has an asymmetric axis X as shown in FIG.
  • the mark electrode shown in FIG. 6 also has an asymmetric axis X as shown in FIG. 13A (b).
  • the mark electrode shown in FIG. 12 also has an asymmetric axis X as shown in FIG. 13C.
  • FIG. 13B shows an example of the arrangement of the mark electrodes in this embodiment.
  • the first interval is set to asymmetric mark electrodes 401-1, 401-2, 401-3,... 401 every 10 readout electrodes in the X-axis direction.
  • -10 are arranged, and similarly, in the Y-axis direction, similarly asymmetric mark electrodes are arranged for every ten electrodes.
  • the second interval is arranged such that the direction of the asymmetric mark electrode is changed by 90 degrees in every 100 readout electrodes in the X-axis direction, and the same applies in the Y-axis direction.
  • the asymmetric mark electrodes are arranged every 100 pieces.
  • the coordinates of the mark electrodes can be easily specified, and further, the coordinates of the other read electrodes can be easily specified. it can.
  • each of the plurality of readout electrodes may be a pillar electrode, and the pillar structure of each of the mark electrodes may indicate the coordinates of each of the mark electrodes.
  • FIG. 14 shows an example of a coordinate expression using a pillar structure.
  • the squares in FIG. 14 indicate the positions of pillars on one electrode surface, and indicate that ten pillars are arranged in the X-axis direction and ten pillars are arranged in the Y-axis direction (a total of 100 pillars).
  • a predetermined pillar is missing from the 100 pillars or the length of the predetermined pillar is shorter or longer than other pillars.
  • the left half the first and second columns from the left indicate the tenth position of the position coordinate in the X-axis direction, and the third to fifth columns from the left indicate the hundredth position of the position coordinate in the X-axis direction.
  • the first and second columns from the left indicate the tenth position of the position coordinate in the Y-axis direction, and the third to fifth columns from the left indicate the hundredth position of the position coordinate in the Y-axis direction.
  • the numbers shown on the left side of the cells correspond to the numerical values in the respective places.
  • the position coordinate of the mark electrode in the X-axis direction is 520.
  • a pattern representing the coordinates of each position may be displayed on the surface of each of the mark electrodes.
  • the pattern may be, for example, a numeral indicating the position coordinates of each mark electrode.
  • the pattern can be provided, for example, when forming the opening pattern of the protective film described in “(2) First Example of First Embodiment (Example of Readout Electrode)”.
  • FIG. 15 shows an example of the pattern.
  • the mark electrode shown in FIG. 15A has a number “0125” on the electrode surface.
  • the position coordinates of the mark electrode can be specified by referring to the numeral.
  • the color of the electrode surface may be changed only in the pattern (character) portion as shown in FIG. 15A, or the color other than the pattern (character) portion is changed as shown in FIG. May be configured to be able to recognize the pattern.
  • the shape and / or pattern of each of the mark electrodes may indicate the position coordinates of the mark electrode by a binary expression.
  • the binary expression can be represented by, for example, the position and / or the number of chips in the shape of the electrode surface described in “(2) First Example of First Embodiment (Example of Readout Electrode)”.
  • the position coordinates of the electrodes can be easily specified even if the number of electrodes increases.
  • the number of Bits may be represented by the position of the chip.
  • the mark electrodes shown in FIG. 16 (c) indicate the position coordinates by chippings provided on the upper side and the lower side of the mark electrodes. In this figure, since there is a lack in all of the positions of 0 to 5 bits, this mark electrode means "111111" in the binary system, which corresponds to "63" in the decimal system. Further, as shown in (d) and (e) of FIG.
  • a mark electrode having a chip in the center of the right side means a mark electrode indicating the position in the X-axis direction in a binary expression
  • a mark electrode having a chip in the center of the left side may mean a mark electrode indicating a position in the Y-axis direction in a binary expression.
  • FIG. 16F shows an example of the expression of the combination of FIG. 16C and FIG.
  • the mark electrode shown in (f) of FIG. 16 is a mark electrode indicating the position coordinates in the Y-axis direction because there is a chip in the center of the left side.
  • the mark electrode since the mark electrode has a defect only at the position of 0 bit on the lower side, the mark electrode indicates “1” in the binary system, that is, corresponds to “1” in the decimal system. Therefore, it is specified that the mark electrode is located at the position 1 in the Y-axis direction from these missing portions.
  • the shape of the chip is not limited to a square as shown in FIGS.
  • the shape of the chip may be, for example, a triangular chip or another shape as shown in FIGS. 16G and 16H as long as it is visible under a microscope.
  • the positions at which the presence or absence of a chip is determined for acquiring position coordinates are different from each other between a mark electrode representing position coordinates in the X-axis direction and a mark electrode representing position coordinates in the Y-axis direction.
  • the mark electrode representing the position coordinates in the X-axis direction has at least one of the positions of 1, 3, 5, 6, 8, A, C, and F shown in FIG.
  • the mark electrode representing the position coordinate in the Y-axis direction has at least one of the positions 2, 4, 7, 9, B, D, E, and G shown in FIG. It may be.
  • the mark electrodes representing the position coordinates in the X-axis direction and the mark electrodes representing the position coordinates in the Y-axis direction have their respective position coordinates represented by different missing positions.
  • the binary representation of the position information in the X-axis direction is made based on the presence or absence of the chip at the positions 1, 3, 5, 6, 8, A, C, and F.
  • the binary information is given to the position information in the Y-axis direction depending on the presence or absence of the chip at the positions of 2, 4, 7, 9, B, D, E and G. .
  • the number of positions on each side at which the presence or absence of a chip is determined for acquiring position coordinates differs between the mark electrode representing the position coordinates in the X-axis direction and the mark electrode representing the position coordinates in the Y-axis direction. May be.
  • the mark electrode represents the position coordinates in the X-axis direction.
  • the number of positions where the presence / absence of chipping is determined is two on the upper side and three on the lower side. It is determined that the mark electrode represents the position coordinates in the direction.
  • the position of the notch of the mark electrode is a position coordinate in the X-axis direction or the Y-axis direction.
  • the presence or absence of a chip on the upper side represents the position coordinates in the X-axis direction
  • the presence or absence of the chip on the lower side represents the position coordinates in the Y-axis direction.
  • the presence or absence of a chip on the right side represents the position coordinates in the X-axis direction
  • the presence or absence of the chip on the left side represents the position coordinates in the Y-axis direction. May be represented.
  • the electrode array region 450 is divided into four quadrants A, B, C, and D.
  • the fact that the mark electrode has a chip on the upper side indicates that the mark electrode is in quadrant A.
  • the right side chipping, the lower side chipping, and the upper left side chipping correspond to quadrants B, C, and D, respectively.
  • the lack of each side represents the position coordinates in a binary expression. Also, as shown in FIG.
  • the electrode array region 451 is divided into four quadrants A, B, C, and D, and the position of the difference in the shape and / or pattern of the mark electrode position is four. It may correspond to either of the four quadrants.
  • the mark electrode 452 may mean that the difference exists in the upper right quadrant A of the electrode array region 451 because the difference exists in the upper right of the electrode surface.
  • the other mark electrodes 453, 454, and 455 have differences at the lower right, lower left, and upper left, respectively, and may mean that they exist at the lower right, lower left, and upper left of the electrode array region 451.
  • the position of the different point of the shape and / or pattern of each of the mark electrodes may indicate the position of the mark electrode.
  • the position of the different portion is also in the upper right region in the mark electrode 461.
  • the mark electrode 462 in the region B in the electrode array region 460 exists in the upper right diagonal region in the electrode array region 460, the position of the different portion is also in the upper right diagonal region in the mark electrode 462.
  • the difference is the difference due to the protective film described in “(2) Second Example of First Embodiment (Example of Readout Electrode)” and “(4) Third Embodiment of First Embodiment”. (Example of Readout Electrode) ", or the difference in the structure described in” (4) Third Example of First Embodiment (Example of Readout Electrode) ".
  • the at least one readout electrode having the different shape and / or pattern may include an electrode representing a position coordinate in the X-axis direction and an electrode representing a position coordinate in the Y-axis direction.
  • the size of the mark electrode can be made smaller.
  • the mark electrodes include an electrode representing the position coordinates in the X-axis direction and an electrode representing the position coordinates in the Y-axis direction, the position coordinates in the binary format can be easily specified.
  • a black mark electrode and a gray mark electrode exist in the electrode array region 500.
  • the black mark electrodes represent the position coordinates in the X-axis direction
  • the gray mark electrodes represent the position coordinates in the Y-axis direction.
  • the two types of mark electrodes may be arranged close to each other as shown in FIG. 22, or may be arranged separately as shown in FIG.
  • a mark may be further provided outside the array region where the plurality of readout electrodes are arranged in an array.
  • the mark outside the array area may be an electrode or a component other than the electrode.
  • the mark outside the array area may be, for example, an electrode having the same shape and / or pattern as the mark electrode in the array area, or may have a shape and / or pattern different from the mark electrode in the array area. May be an electrode having the same. In the latter case, it can be more easily recognized that the mark is outside the array area.
  • the electrode serving as a mark outside the array region may be, for example, a reference electrode described below.
  • FIG. 24 shows an example of a state in which an electrode serving as a mark is provided outside the array region.
  • FIG. 24 is the same as the electrode array region 101 shown in FIG. 1 except that electrodes serving as marks are provided outside the electrode array region.
  • electrodes 560-1 to 560 to 9 serving as marks are provided outside the electrode array region 550.
  • Each of the electrodes 560-1 to 560 to 9 may be a reference electrode. For example, by providing the electrodes 560-1 to 560 to 9 with information indicating the position coordinates in the X-axis direction or information indicating the position coordinates in the Y-axis direction, the number of mark electrodes in the electrode array area 500 can be further reduced. be able to.
  • the present technology can be applied to various potential measurement devices having a plurality of readout electrodes arranged in an array.
  • the present technology may be applied to a microelectrode array known in the art.
  • the potential measuring device is, for example, a semiconductor substrate in which a plurality of readout electrodes for detecting potentials and at least one reference electrode (one or more reference electrodes) are arranged in an array. At least one readout electrode of the plurality of readout electrodes has a shape and / or pattern different from other readout electrodes.
  • the potential measuring device includes an amplification unit that amplifies a potential difference between the plurality of readout electrodes arranged in the array and the reference electrode, and an A that converts an analog signal output by the amplification unit into a digital signal.
  • a / D conversion unit may be further included.
  • the amplification unit and the A / D conversion unit may also be integrated on the semiconductor substrate.
  • the at least one readout electrode (that is, the mark electrode) having the different shape and / or pattern is as described in the first to fifth examples, and the description is applicable to this example.
  • Each of the reference electrodes is, for example, a reference potential (also referred to as a reference potential) for obtaining a difference from a potential detected by one of the plurality of read electrodes arranged in the array or by a plurality of electrodes.
  • a reference potential also referred to as a reference potential
  • the reference electrode may have a different shape and / or pattern from the readout electrode, or may have the same shape and / or pattern as the readout electrode.
  • the reference electrode may be arranged outside, for example, an array region in which the plurality of readout electrodes arranged in the array are arranged.
  • the amplifying unit may be composed of, for example, a plurality of differential amplifiers.
  • Each of the differential amplifiers constituting the amplifying unit includes, for example, an input transistor in which a potential from a readout electrode is input to a gate and an input transistor in which a reference potential from a reference electrode is input to a gate in one cell circuit May be a differential amplifier provided with the two input transistors.
  • a differential amplifier in which the two input transistors are arranged separately in two cell circuits may be employed in the potential measurement device of the present technology.
  • the latter differential amplifier can make the size of the read cell smaller than the former differential amplifier, and can achieve higher resolution by reducing the cell size.
  • An example of a potential measuring device employing the latter differential amplifier will be described below with reference to FIGS.
  • FIG. 25 shows an example of a circuit configuration of a differential amplifier in which the two input transistors are separately arranged in two cell circuits.
  • the differential amplifier shown in FIG. 25 is a differential amplifier using a PMOS current mirror as a load resistance.
  • the input transistor on the diode connection side of the PMOS transistor that is, the side on which the amplification gain is not applied, is connected to the readout electrode. Further, a closed loop for feeding back the output of the differential amplifier to the input is formed in the input transistor to which the amplification gain is applied.
  • the differential amplifier circuit 630 shown in FIG. 25 includes MOSFETs Tr1a and Tr1b constituting a current mirror, an input transistor Tr11 to which the potential from the readout electrode 611 is input to the gate, and a reference potential (Vref) from the reference electrode 621. ) Includes an input transistor Tr12 whose gate is input and a current source 640. The output of the differential amplifier circuit 630 returns to the input transistor Tr12 to which the output from the reference electrode 621 is input.
  • the capacitors C11 and C12 are provided for capacitively coupling the reference electrode 621, and the noise components mixed into the readout electrode and the reference electrode in the same phase by the capacitors C11 and C12 can be canceled by the differential amplifier.
  • the switch SW11 is a switch for short-circuiting the output of the differential amplifier circuit 630 and the input of the input transistor Tr12 on the side of the reference electrode 621.
  • a switching element such as a MOSFET is used.
  • the switch SW11 can also cancel the mismatch between the voltage thresholds of the input transistor Tr12 of the reference electrode and the input transistor Tr11 of the read electrode.
  • FIG. 26 illustrates an example of a circuit configuration of a plurality of readout electrodes and a plurality of reference electrodes on a semiconductor substrate included in a potential measurement device according to the present technology.
  • a plurality of read cells 610 and a plurality of reference cells 620 are arranged in different regions 601 and 602, respectively. At least one of the plurality of read cells 610 may be the mark electrode described above.
  • two input transistors Tr11 and Tr12 of the differential amplifier circuit 630 shown in FIG. 25 are arranged separately in two cell circuits. That is, each of the read cells 610-1 to 610-n includes the input transistor Tr11, and each of the reference cells 620-1 to 620-n includes the input transistor Tr12.
  • n read cells 610-1 to 610-n are arranged, and in the reference cell area 602, n reference cells 620-1 to 620-n are arranged.
  • the number of read cells and the number of reference cells arranged in one column may be appropriately determined by those skilled in the art.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of the potential measurement device 650 of the present technology.
  • the potential measuring device 650 shown in FIG. 27 can detect potentials at multiple points simultaneously.
  • the potential measurement device 650 illustrated in FIG. 27 includes an A / D conversion circuit 651, a horizontal selection circuit 652, a read cell region 601, and a reference cell region 602. These may be integrated on one semiconductor substrate, for example.
  • the circuit configuration of the read cell and the reference cell shown in FIG. 27 is the same as the circuit configuration shown in FIG. 26 except that the number of reference electrodes per column is different. That is, in the circuit configuration shown in FIG. 27, one readout electrode shares one reference electrode. By sharing one reference electrode with a plurality of readout electrodes, the potential measurement area can be made wider.
  • the A / D conversion circuit 651 is a circuit that converts analog data output by the differential amplifier circuit 630 into digital data. As the configuration of the A / D conversion circuit 651, a configuration known in the art may be employed, and the A / D conversion circuit 651 is not limited to a specific configuration.
  • the horizontal selection circuit 652 is a circuit that outputs a signal for selecting a read cell used for measuring a potential to the differential amplifier circuit 630 (a plurality of reference cells are arranged in one column shown in FIG. 26). When a cell is included, the horizontal selection circuit 652 can also output a signal for selecting a reference cell). In the configuration shown in FIG.
  • the A / D conversion circuit 651 and the reference cell area 602 are formed at positions facing each other with the read cell area 601 interposed therebetween.
  • the reference cell region 602 is provided on the opposite side of the region where the A / D conversion circuit 651 is provided with the read cell region 601 interposed therebetween.
  • the potential measuring device 650 has the configuration as shown in FIG. 27, it is possible to realize high resolution by reducing the cell size while maintaining low noise by the differential amplifier. Further, as shown in FIG. 27, the readout cell region 601 is arranged in the central region of the potential measurement device 650, so that the potential measurement device 650 can secure a wide measurement region when measuring the potential.
  • the present technology may have the following configurations.
  • It comprises a plurality of readout electrodes arranged in an array and detecting a potential, At least one of the plurality of readout electrodes has a shape and / or pattern different from other readout electrodes, Potential measurement device.
  • the potential measuring device according to [1] or [2], wherein at least one readout electrode having the different shape and / or pattern is used for specifying positions of the plurality of readout electrodes.
  • the shape of the other readout electrode is substantially rectangular, and The shape of at least one readout electrode having the different shape and / or pattern is the same as the substantially rectangular shape, except that at least one of the four corners of the substantially rectangular shape is missing [6].
  • the electric potential measuring device according to claim 1. [8] The potential measuring device according to [7], wherein the lack of at least one corner is a lack of a triangle. [9] The potential measuring device according to any one of [1] to [5], wherein the difference in shape and / or pattern is a difference in unevenness on the surface of each readout electrode.
  • the difference in shape and / or pattern is a difference in unevenness on the surface of each readout electrode, and The difference in the unevenness is caused by the difference in the shape of the via below the surface layer of each readout electrode,
  • the potential measuring device according to any one of [1] to [5].
  • the potential measuring device according to any one of [1] to [5], wherein the difference in shape and / or pattern is a difference in a structure on the surface of each readout electrode.
  • each of the plurality of readout electrodes is a pillar electrode, and the difference in shape and / or pattern is a difference in a three-dimensional structure of a surface of each pillar electrode.
  • Electrode array area 101 Electrode array area 102 Cell group 103 Protective film 1-1, 1-11, and 1-21 Marking electrode

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Abstract

微小電極アレイ中の電極の位置を容易に特定するための技術を提供することを目的とする。　本技術は、アレイ状に配置されている、電位を検出する複数の読み出し電極を備えており、前記複数の読み出し電極のうち少なくとも一つの読み出し電極が、他の読み出し電極と異なる形状及び／又は模様を有する、電位測定装置を提供する。前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極は、所定の間隔を開けて配置されていてよい。前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、前記複数の読み出し電極の位置を特定するために用いられてよい。前記形状及び／又は模様の相違が、顕微鏡下で視認可能な相違でありうる。

Description

電位測定装置
　本技術は、電位測定装置に関する。より詳細には、本技術は、培養下にある細胞の電位を測定するために用いられる電位測定装置に関する。
　例えば神経細胞及び心筋細胞などの生体細胞の機能又は特性を評価するために、微小電極アレイが用いられている。微小電極アレイの製造のために、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）製造において用いられる集積回路技術が利用される。
　集積回路技術に関しては、これまでに種々の提案がされている。例えば、下記特許文献１に記載の半導体装置は、半導体集積回路において、その内部の特定の位置が容易にわかるように、１方向あるいは２方向に、目印となるパターンを配列した事を特徴とする（請求項１）。また、下記特許文献２に記載の半導体装置は、基板上に同一のパターンが繰り返しレイアウトされており、当該基板上には、前記各パターンを検索するための基準位置となる目印が設けられていることを特徴とする（請求項１）。
特開昭５９－１２４７５２号公報 特開平０９－３０６９１０号公報
　微小電極アレイを用いて細胞の電位を測定した後に特定の電位を検出した電極上に又は当該電極付近に存在する細胞を例えば顕微鏡などにより観察することができれば、当該細胞のさらなる分析に役立つと考えられる。また、前記測定後に前記細胞を取り出すことができれば、前記細胞を利用したさらなる開発が可能となると考えられる。前記観察又は前記取り出しのためには、前記電位を検出した電極の位置を特定する必要がある。
　そこで、本技術は、微小電極アレイ中の電極の位置を容易に特定するための技術を提供することを目的とする。
　本技術は、アレイ状に配置されている、電位を検出する複数の読み出し電極を備えており、前記複数の読み出し電極のうち少なくとも一つの読み出し電極が、他の読み出し電極と異なる形状及び／又は模様を有する、電位測定装置を提供する。
　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極は、所定の間隔を開けて配置されていてよい。
　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、前記複数の読み出し電極の位置を特定するために用いられてよい。
　前記形状及び／又は模様の相違が、顕微鏡下で視認可能な相違でありうる。
　前記電位測定装置は、細胞の電位を測定するために用いられるものでありうる。
　本技術の一つの実施態様に従い、前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の平面形状を規定する保護膜の開口パターンの相違であってよい。
　前記他の読み出し電極の形状が略矩形であり、且つ、前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極の形状が、前記略矩形の四つの角のうち少なくとも一つの角が欠けていること以外は、前記略矩形と同じであってよい。
　前記少なくとも一つの角の欠けが三角形の欠けでありうる。
　本技術の他の実施態様に従い、前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の凹凸の相違でありうる。
　前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の凹凸の相違であり、且つ、当該凹凸の相違が、各読み出し電極の表面層の下のビアの形状の相違によって生じたものでありうる。
　本技術のさらに他の実施態様に従い、前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の構造物における相違でありうる。
　前記複数の読み出し電極がいずれもピラー電極であり、前記形状及び／又は模様の相違が、各ピラー電極の表面の三次元構造における相違でありうる。
　本技術の一つの実施態様に従い、前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極のそれぞれの形状及び／又は模様が、当該読み出し電極それぞれの位置の座標を表すものであってよい。
　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極それぞれの表面に、それぞれの位置の座標を表す模様が表示されていてよい。
　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、Ｘ軸方向における位置座標を表す電極とＹ軸方向における位置座標を表す電極とを含みうる。
本技術に従う電位測定装置により細胞の電位を測定している状況を示す模式図である。 目印電極を含まない読み出し電極群の例を示す図である。 目印電極を含む読み出し電極群の例を示す図である。 目印電極の他の例を示す図である。 目印電極の他の例を示す図である。 目印電極の表面の例を示す図である。 目印電極の表面の他の例を示す図である。 目印電極の形状の相違をもたらすビアの形状の例を示す図である。 目印電極の形状の相違をもたらすビアの形状の例を示す図である。 ピラー電極の例を示す図である。 ピラー電極の例を示す図である。 ピラー電極の例を示す図である。 非対称な目印電極の例を示す図である。 非対称な目印電極の配置例を示す図である。 座標情報を有する目印電極の例を示す図である。 表面に座標情報を表す模様を有する電極の例を示す図である。 電極形状が位置座標を表す目印電極の例を示す図である。 電極形状が位置座標を表す目印電極の例を示す図である。 電極形状が位置座標を表す目印電極の例を示す図である。 電極形状が位置座標を表す目印電極の例を示す図である。 電極形状が電極アレイ状の配置されている領域を表す目印電極の例を示す図である。 電極形状が電極アレイ状の配置されている領域を表す目印電極の例を示す図である。 電極形状が電極アレイ状の配置されている領域を表す目印電極の例を示す図である。 Ｘ軸方向の位置座標を表す目印電極とＹ軸方向の位置座標を表す目印電極を含む電極アレイの例を示す図である。 Ｘ軸方向の位置座標を表す目印電極とＹ軸方向の位置座標を表す目印電極を含む電極アレイの例を示す図である。 アレイ領域の外にさらに目印が設けられている例を示す図である。 差動型増幅器の回路構成の例を示す図である。 本技術に従う電位測定装置を構成する半導体基板上の複数の読み出し電極及び複数の参照電極の回路構成例を示す図である。 本技術の電位測定装置の構成例を示す図である。
　以下、本技術を実施するための好適な形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態を示したものであり、本技術の範囲がこれらの実施形態のみに限定されることはない。なお、本技術の説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施形態（電位測定装置）
（１）第１の実施形態の説明
（２）第１の実施形態の第１の例（読み出し電極の例）
（３）第１の実施形態の第２の例（読み出し電極の例）
（４）第１の実施形態の第３の例（読み出し電極の例）
（５）第１の実施形態の第４の例（位置の表現の例）
（６）第１の実施形態の第５の例（読み出し電極の配置の例）
（７）第１の実施形態の第６の例（電位測定装置の構成例）
１．第１の実施形態（電位測定装置）
（１）第１の実施形態の説明
　本技術に従う電位測定装置は、アレイ状に配置された、電位を検出する複数の読み出し電極を備えており、前記複数の読み出し電極のうち少なくとも一つの読み出し電極が、他の読み出し電極と異なる形状及び／又は模様を有する。前記複数の読み出し電極のうち少なくとも一つの読み出し電極が他の読み出し電極と異なる形状及び／又は模様を有することによって、当該異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極の位置を特定することが容易になる。さらには、当該特定された位置に基づき、前記他の読み出し電極の位置を特定することも容易になる。
　また、本技術において、前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極（本明細書内において、当該異なる形状及び／又は模様を有する読み出し電極を「目印電極」ともいう。）は、前記アレイ状に配置された複数の読み出し電極を構成する。そのため、例えば前記複数の読み出し電極上で培養されている細胞を顕微鏡で観察する場合に、当該顕微鏡の視野内に、前記少なくとも一つの目印電極を収めることができる。それにより、当該目印電極に基づき、特定の電位が測定された読み出し電極の位置を特定することができる。
　上記特許文献１に記載の半導体装置において、目印となるパターンは１方向又は２方向に配列されている。当該パターンは、メモリーセルアレイの外側に設けられており、メモリーセルアレイ内に設けられていない。そのため、例えば顕微鏡下で当該メモリーセルアレイを観察する場合に、当該パターンは当該顕微鏡の視野内に存在しない場合がほとんどである。よって、当該パターンは、顕微鏡観察時におけるメモリーセルの位置の特定において有用でない。
　また、上記特許文献２に記載の半導体装置において、基板上のパターンを検索するための基準位置となる目印が設けられている。上記特許文献２には、当該目印は、配線のダミーパターンの形状を変更することによって導入されることが記載されている。ダミーパターンの形状の変更は、電極の形状の変更でない。また、ダミーパターンを導入することによって、半導体装置がより大きくなりうる。
　本技術において、前記複数の読み出し電極中に少なくとも一つの目印電極があり、且つ、当該目印電極自体の形状が他の読み出し電極と異なる。そのため、例えば顕微鏡下で容易に電極の位置を特定することができる。
　また、例えば以下でより具体的に説明される目印電極を採用することによって、形状における相違が測定電位に与える影響を抑制することもできる。
　本技術の電位測定装置は、前記複数の読み出し電極上の液中の電位を測定する電位測定装置でありうる。例えば、本技術の電位測定装置は、細胞又は組織を含む液（特には培養液）を前記複数の読み出し電極上に配置し、当該細胞又は組織から生じた電位を測定する電位測定方法において用いられうる。
　前記細胞は、電位を測定することが求められる細胞であってよい。すなわち、本技術の電位測定装置は、細胞の電位を測定するために用いられるものであってよい。前記細胞の電位は、特には膜電位であり、より特には活動電位でありうる。
　前記細胞は、例えば脳を構成する細胞又は心臓を構成する細胞でありうる。前記脳を構成する細胞は、例えば神経細胞（ニューロン）及びグリア細胞を包含する。前記心臓を構成する細胞は、例えば心筋細胞及び心臓線維芽細胞を包含する。前記心臓を構成する細胞は、心筋細胞と同様の機能を有する細胞（心筋様細胞ともいう）も包含する。前記細胞は、脳を構成する細胞又は心臓を構成する細胞への分化能を有する細胞であってもよい。前記分化能を有する細胞として、例えば神経幹細胞、心筋幹細胞、胚性幹細胞（ＥＳ細胞）、及び人工多能性幹細胞（ｉＰＳ細胞）を挙げることができるが、これらに限定されない。
　本技術において、前記組織は、電位を測定することが求められる組織であってよい。前記組織は、例えば脳組織又は心臓組織でありうる。前記組織は、生体から採取された組織でよく、又は、生体に由来する細胞若しくは組織を培養して得られた組織であってもよい。
　本技術に従う電位測定装置は、このような細胞又は組織の電位の測定において用いるために適している。
　本技術の電位測定装置において、前記目印電極は、好ましくは、所定の間隔を開けて配置されていてよい。すなわち、前記複数の目印電極が、前記アレイ状に配置されている複数の読み出し電極中に所定の間隔を開けて配置されていてよい。例えば、前記複数の目印電極が、前記アレイ状に配置されている複数の読み出し電極中において、Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向に所定の間隔を開けて配置されていてよい。これにより、前記アレイ状に配置された複数の読み出し電極中における前記目印電極の位置をより特定しやすくなり、さらには、他の読み出し電極の位置の特定もより容易になる。
　前記所定の間隔は、例えば前記アレイ状に配置されている複数の読み出し電極の数、配置方法、及び単位面積当たりの密度などの要因を考慮して当業者により適宜設定されてよい。例えば前記アレイ状に配置あれている複数の読み出し電極が格子状に配置されている場合において、前記目印電極は、例えば当該格子の行方向及び／又は列方向に所定の間隔を開けて配置されていてよい。当該目印電極は、当該格子の行方向及び／又は列方向に、例えば５～３００の電極毎に、特には１０～２００の電極毎に配置されていてよい。
　前記目印電極は、前記アレイ状に配置された複数の読み出し電極の位置を特定するために用いられうる。前記目印電極は、例えば前記アレイ状に配置された複数の読み出し電極のうち、特定の電位を検出した１つ又は複数の電極の位置を特定するために用いられてよい。また、前記目印電極は、特定の電位を検出した複数の電極を特定し、さらに当該複数の電極のうちの略中心部分の位置を特定するために用いられてもよい。
　本技術において、前記目印電極及び前記その他の電極の前記形状及び／又は模様における相違は、顕微鏡下で視認可能な相違でありうる。これにより、例えば細胞の電位を本技術に従う電位測定装置を用いて測定した後に、特定の電位を検出した電極の位置を顕微鏡下で特定することができ、当該細胞の観察又は取り出しをより容易に行うことができる。顕微鏡の種類は、例えば電位測定対象の種類及び／又は観察手法などの要因に応じて当業者により適宜選択されてよい。
（２）第１の実施形態の第１の例（読み出し電極の例）
　以下で、本技術に従う電位測定装置の例を、図１を参照しながら説明する。図１は、本技術に従う電位測定装置により、当該装置上で培養されている細胞の電位を測定している状況を示す模式図である。
　図１に示されるとおり、本技術に従う電位測定装置は、複数の読み出し電極がアレイ状に配置されている電極アレイ領域１０１を備えている。電極アレイ領域１０１上で細胞群１０２が培養されている。当該電極アレイ領域１０１は、例えば図１に示されるとおり２５行×２５列の合計６２５個の読み出し電極を含む。本技術において電極アレイ領域に含まれる読み出し電極の数は、当業者により適宜設定されてよく、例えば１０個～５００，０００個であり、特には５０個～１００，０００個であり、より特には１００個～５０，０００個でありうる。
　電極アレイ領域１０１に含まれる読み出し電極のうち、読み出し電極１－１、１－１１、１－２１、１１－１、１１－１１、１１－２１、２１－１、２１－１１、及び２１－２１の電極の形状及び／又は模様が、その他の読み出し電極と異なる。その他の読み出し電極の形状は、いずれも同じである。その他の読み出し電極とは異なる形状及び／又は模様を有する上記９つの読み出し電極が、本技術における目印電極である。目印電極が、電極アレイ領域１０１内に配置されていることで、当該目印電極の位置を特定することができる。さらには、当該目印電極の位置を参照して、その他の読み出し電極の位置を特定することもできる。
　本技術の一つの実施態様に従い、前記目印電極及び前記その他の読み出し電極の形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の平面形状を規定する保護膜の開口パターンの相違であってよい。前者は、当該開口パターンが異なること以外は、後者と同じであってよい。当該開口パターンの形状における相違は、電極の開口面積を大きく確保したまま導入することができ、これにより、電極面積の減少による電位測定値への影響を小さくすることができる。当該開口パターンの形状における相違は当技術分野で既知の手法により導入されてよく、前記目印電極と前記その他の読み出し電極とを含む電極アレイ領域を有する電位測定装置は当技術分野で既知の手法により製造されうる。
　以下で、この実施態様を図２～５を参照しながら説明する。
　図２に、図１のうち領域Ａの拡大上面図を示す。領域Ａには、前記その他の読み出し電極のみから構成されている。領域Ａ中の前記その他の読み出し電極はいずれも、例えば略矩形であってよい。すなわち、電極アレイ領域１０１中には、略矩形の平面形状を有する複数の読み出し電極がアレイ状に配置されている。
　図３に、図１のうちの領域Ｂの拡大上面図を示す。領域Ｂは、前記その他の読み出し電極と前記その他の読み出し電極に囲まれた目印電極２１－１１とを含む。各電極は、その周囲を保護膜１０３によって囲まれている。前記その他の読み出し電極はいずれも略矩形（略正方形）であるのに対し、目印電極２１－１１は、当該略矩形の４つの角のうち、向かい合う２つの角が欠けている。目印電極２１－１１の形状は、当該欠けを有すること以外は、前記その他の読み出し電極の形状と同じである。当該２つの角の欠けは、いずれも三角形の欠けである。このように目印電極２１－１１が、前記その他の読み出し電極と異なる形状を有することによって、例えば顕微鏡による観察において目印電極２１－１１を参照して、特定の電位が測定された電極上の細胞の位置又は当該電極の周囲の細胞の位置を容易に特定することができる。
　この実施態様において、目印電極の形状は、図３に示されたものに限定されない。例えば、前記その他の読み出し電極の形状が略矩形（例えば略正方形又は略長方形）である場合に、目印電極の形状は、当該略矩形の四つの角のうち少なくとも一つ（例えば、１つ、２つ、３つ、又は４つ）が欠けていること以外は、前記略矩形と同じであってよい。
　前記少なくとも一つの角の欠けは三角形の欠け又は四角形の欠けであることが好ましく、より好ましくは三角形の欠けでありうる。例えば、当該三角形又は四角形の欠けは、図３～５に示されるとおりである。図３においては、四つの角のうち向かい合う二つの角が欠けており、当該欠けは三角形である。図４においては、四つの角のうち一つの角が欠けており、当該欠けは四角形である。図５においては、四つの角のうち一つの角が欠けており、当該欠けは三角形である。特に好ましくは、当該欠けは三角形の欠けである。４つの角のいずれか一つ以上が三角形に欠けている矩形は、電極開口時に生じる残渣が残ることを防ぐために適している。当該残渣は、例えば細胞培養時に細胞に対して影響を及ぼすことがあり、残渣が残ることは極力防ぐことが好ましい。また、当該三角形の欠けは、目印電極により検出される電位に対する影響が少ない。
　また、代替的には、前記その他の読み出し電極の形状が略円形又は略楕円形である場合に、目印電極の形状は、当該略円形又は当該略楕円形の円の一部（特には円周の一部）が欠けていること以外は、前記略円形又は前記略楕円形と同じであってよい。
（３）第１の実施形態の第２の例（読み出し電極の例）
　本技術の他の実施態様に従い、前記目印電極及び前記その他の読み出し電極の形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の凹凸の相違であってよい。前者の形状は、その電極表面に凹凸を有すること以外は、後者の形状と同じであってよい。この実施態様を以下で図６～９を参照しながら説明する。
　図６は、１つの目印電極の電極表面の模式図を示す。図６に示されるとおり、１つの電極表面の左上に４つの凹部が形成されている。前記その他の読み出し電極には、当該４つの凹部は形成されていなくてよい。すなわち、前者と後者の相違は、当該４つの凹部だけであってよい。これにより、例えば顕微鏡観察において、ユーザは当該４つの凹部を有する電極を目印電極であると認識することができ、さらには当該目印電極の位置を参照して前記その他の読み出し電極の位置を特定することもできる。
　本技術の好ましい実施態様に従い、各目印電極に形成される凹部又は凸部の数及び／又は配置は、当該目印電極の位置に対応するものであってよい。例えば図６に示されるとおり目印電極２００の表面の左上に凹部２０１が配置されていることが、当該目印電極は電極アレイ領域のうち左上領域内にあることを意味しうる。また、図６に示されるとおり目印電極の表面の凹部の数が４つであることが、当該目印電極は電極アレイ領域中に設けられた目印電極のうち上から４番目の目印電極であることを意味してよい。同様に、図７に示されるとおり目印電極２１０の表面の凹部２１１の数が３つであることが、当該目印電極は電極アレイ領域中に設けられた目印電極のうち上から３番目の目印電極であることを意味してよい。
　前記凹凸の相違は、例えば各読み出し電極の表面層の下のビアの形状の相違によって生じたものでありうる。ビアの形状の相違は、当技術分野で既知の手法により導入されてよい。
　ビアの形状の例を図８及び９を参照して以下で説明する。図８は目印電極の模式的な断面図を示す。図８に示されるとおり、目印電極２２０は、保護膜２２１によってその表面の平面形状が規定されている。目印電極２２０は、その表面に窪み２２２を有する。窪み２２２は、電極表面層２２３と配線層２２５とを接続するビア２２４の電極表面層２２３との接続面２２６が窪んでいることによって形成されている。例えば図９のビアの形状の模式図に示されるとおり目印電極との接続面においてビアが窪んでいることによって、当該目印電極の表面に凹部が形成される。
　また、凸部は、ビア２２４の電極表面層２２３との接続面が膨らんでいることによって形成されうる。
　電極形状でなく、電極下のビア径及び／又はビアの数の相違によりもたらされる表面凹凸によって前記相違を導入することによって、電極開口の表面積の減少を抑えることができ、これによりノイズの増加を防ぐことができる。また、電極下のビア径及び／又はビアの数の相違によりもたらされる表面凹凸によって、以下「（５）第１の実施形態の第４の例（位置の表現の例）」で述べる位置情報を目印電極に持たせることができる。
（４）第１の実施形態の第３の例（読み出し電極の例）
　本技術の他の実施態様に従い、前記目印電極及び前記その他の読み出し電極の形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の構造物における相違であってよい。前者と後者とは、その相違があること以外は同じであってよい。各電極表面の構造物における相違によって、或る読み出し電極が目印電極であることを認識することができ、また、当該目印電極の位置を特定することができ、さらには、当該目印電極の位置を参照して他の読み出し電極の位置を特定することもできる。この実施態様を以下で図１０～１２を参照しながら説明する。
　図１０に示されるとおり、本技術におけるアレイ領域中の読み出し電極はいずれもピラー電極３００であってよい。ピラー電極３００は、ピラー状の複数の構造物３０１が電極面３０２に形成されている電極であり、当該構造物自体も電極として機能する。ピラー電極３００は、当技術分野で既知の手法により製造されてよい。ピラー電極は平面電極よりも電位の検出感度が高いので、ピラー電極を採用することによってより感度良く電位を測定することができる。
　本技術の一つの実施態様に従い、アレイ領域中の前記複数の読み出し電極のいずれもがピラー電極であり、前記形状及び／又は模様の相違が、各ピラー電極の表面の三次元構造における相違であってよい。例えば図１１（ａ）に示されるとおり、前記他の読み出し電極のそれぞれの表面３１２には５×５＝２５のピラー状構造物３１１が形成されている。一方で、図１１（ｂ）に示されるとおり、前記目印電極のそれぞれにおいては、例えば前記２５のピラー状構造物のうちの少なくとも一つが欠けていてよい（同図では２つのピラー状構造物が欠けている）。代替的には、図１２に示されるとおり、前記目印電極のそれぞれにおいて、例えば前記２５のピラー状構造物のうちの少なくとも２つの代わりに、１つのより大きなピラー状構造物３３１が形成されていてもよい。
　これらピラー状構造物における相違によって、或る読み出し電極が目印電極であることを認識することができ、また、当該目印電極の位置を特定することができ、さらには、当該目印電極の位置を参照して他の読み出し電極の位置を特定することもできる。
（５）第１の実施形態の第４の例（位置の表現の例）
　本技術の電位測定装置において、前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極（すなわち目印電極）のそれぞれの形状及び／又は模様が、当該目印電極それぞれの位置の座標を表すものでありうる。例えば、一つの目印電極の形状及び／又は模様によって、Ｘ軸方向若しくはＹ軸方向の位置座標が表されてよく、又は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方の位置座標が表されてもよい。以下で、当該座標の表現の例を説明する。
　本技術の一つの実施態様に従い、前記目印電極の形状及び／又は模様が非対称であり、前記目印電極が第一の間隔で配置されており、且つ、前記目印電極の向きが、第二の間隔で変更されていてよい。以下で、非対称な形状及び／又は模様を有する目印電極を、非対称な目印電極という。非対称な目印電極は、電極表面を上から見た場合に非対称な軸を少なくとも一つ有することを意味する。例えば、図５に示した目印電極は、図１３Ａの（ａ）に示されるとおり、非対称な軸Ｘを有する。また、図６に示した目印電極も、図１３Ａの（ｂ）に示されるとおり非対称な軸Ｘを有する。図１２に示した目印電極も、図１３Ａの（ｃ）に示されるとおり、非対称な軸Ｘを有する。このような非対称な目印電極の向きを、所定の間隔で変更して配置することで、当該目印電極の座標を容易に特定することができる。
　図１３Ｂに、この実施態様における目印電極の配置の例を示す。図１３Ｂに示される目印電極の配置例において、前記第一の間隔は、Ｘ軸方向において１０個の読み出し電極毎に非対称な目印電極４０１－１、４０１－２、４０１－３、・・・４０１－１０が配置されており、且つ、Ｙ軸方向においても同様に非対称な目印電極が１０個毎に配置されているというものである。当該配置例において、前記第二の間隔は、Ｘ軸方向において、１００個の読み出し電極毎に非対称な目印電極の方向が９０度だけ変更されて配置されており、且つ、Ｙ軸方向においても同様に非対称な目印電極が１００個毎に配置されているというものである。この配置例において１００個の読み出し電極毎に目印電極の向きが変更されているので、目印電極の座標を容易に特定することができ、さらには他の読み出し電極の座標も容易に特定することができる。
　本技術の他の実施態様に従い、前記複数の読み出し電極がいずれもピラー電極であり、前記目印電極それぞれのピラー構造が、前記目印電極それぞれの座標を示すものでありうる。ピラー構造による座標表現の例を図１４に示す。図１４中のマス目は、１つの電極表面上のピラーの位置を示し、Ｘ軸方向に１０個及びＹ軸方向に１０個のピラー（合計１００個のピラー）が配置されることを示す。目印電極は、当該１００個のピラーのうち、所定のピラーが欠けている又は所定のピラーの長さが他のピラーよりも短く又は長くなっている。図１４中のマス目のうち左半分はＸ軸上の位置を示すために用いられ、右半分はＹ軸上の位置を示すために用いられる。当該左半分のうち、左から１列目及び２列目が、Ｘ軸方向における位置座標の１０の位を意味し、左から３～５列目がＸ軸方向における位置座標の１００の位を意味する。当該右半分のうち、左から１列目及び２列目が、Ｙ軸方向における位置座標の１０の位を意味し、左から３～５列目がＹ軸方向における位置座標の１００の位を意味する。さらに、当該マス目のうち左側に示される数字が、各それぞれの位における数値に対応する。
　図１４において、Ｘ軸方向における位置座標の１０の位を意味するピラーのうち、左側に示される数字の１に対応する部分のピラーが欠けており、且つ、Ｘ軸方向における位置座標の１００の位を意味するピラーのうち、左側に示される数字の３に対応する部分のピラーが欠けている。そのため、当該目印電極のＸ軸方向における位置座標は３１０である。
　同様に、Ｙ軸方向における位置座標の１０の位を意味するピラーのうち、左側に示される数字の２に対応する部分のピラーが欠けており、且つ、Ｙ軸方向における位置座標の１００の位を意味するピラーのうち、左側に示される数字の５に対応する部分のピラーが欠けている。そのため、当該目印電極のＸ軸方向における位置座標は５２０である。
　以上のとおり、図１４に示されるピラー電極の構造は、当該構造を有する目印電極の位置座標が（Ｘ、Ｙ）＝（３１０、５２０）であることを示す。
　本技術の他の実施態様に従い、前記目印電極それぞれの表面に、それぞれの位置の座標を表す模様が表示されていてもよい。当該模様は、例えば各目印電極の位置座標を示す数字などであってよい。当該模様は、例えば、上記「（２）第１の実施形態の第１の例（読み出し電極の例）」において述べた保護膜の開口パターンを形成する際に設けられうる。当該模様の例を図１５に示す。図１５（ａ）に示される目印電極は、「０１２５」という数字を電極表面に有する。当該数字を参照することで、当該目印電極の位置座標を特定することができる。図１５（ａ）に示されるとおり、模様（文字）部分だけ電極表面の色が変更されてよく、又は、図１５（ｂ）に示されるとおり、模様（文字）部分以外の色を変更することで模様が認識できるように構成されてもよい。
　本技術のさらに他の実施態様に従い、前記目印電極それぞれの形状及び／又は模様が、当該目印電極の位置座標をバイナリ表現によって示すものであってもよい。当該バイナリ表現は、例えば上記「（２）第１の実施形態の第１の例（読み出し電極の例）」において説明した電極表面の形状中の欠けの位置及び／又は数によって表されうる。バイナリ形式によって位置座標を示すことにより、電極数が多くなっても容易に電極の位置座標を特定することができる。
　例えば図１６の（ａ）及び（ｂ）に示されるとおり、欠けが無い場合は「０」を意味し、欠けがある場合は「１」を意味してよく、又はその逆であってもよい。
　さらに、図１６の（ｃ）に示されるとおり、欠けの位置によってＢｉｔ数が表現されてもよい。図１６の（ｃ）に示される目印電極は、当該目印電極の上側の辺及び下側の辺に設けられた欠けによって位置座標を示すものである。この図において、０ｂｉｔ～５ｂｉｔの位置の全てに欠けがあるので、この目印電極は２進法における「１１１１１１」を意味し、これは１０進法における「６３」に対応する。
　さらに、図１６の（ｄ）及び（ｅ）にそれぞれ示されるとおり、右側の辺の中央に欠けを有する目印電極はＸ軸方向の位置をバイナリ表現により示す目印電極であることを意味し、且つ、左側の辺の中央に欠けを有する目印電極はＹ軸方向の位置をバイナリ表現により示す目印電極を意味しうる。
　さらに、これらの表現方法の組み合わせが採用されてもよい。例えば、図１６（ｃ）及び（ｅ）の組み合わせの表現の例を図１６の（ｆ）に示す。図１６の（ｆ）に示される目印電極は、左側の辺の中央に欠けがあるので、Ｙ軸方向における位置座標を示す目印電極である。さらに、当該目印電極は、下側の辺における０ｂｉｔの位置にだけ欠けを有するので、二進法における「１」を示し、すなわち十進法における「１」に対応する。そのため、これらの欠けから、当該目印電極は、Ｙ軸方向の位置１にあることが特定される。
　なお、欠けの形状は図１６の（ｂ）～（ｆ）に示されるとおりの四角形に限定されない。欠けの形状は、例えば顕微鏡下で視認可能であれば、図１６の（ｇ）及び（ｈ）に示されるとおりの三角形の欠け又はその他の形状であってもよい。
　また、図１７に示されるとおり、位置座標取得のために欠けの有無が判定される位置が、Ｘ軸方向の位置座標を表す目印電極及びＹ軸方向の位置座標を表す目印電極とで互いに異なってもよい。例えば、Ｘ軸方向の位置座標を表す目印電極は図１７の（ａ）に示される１、３、５、６、８、Ａ、Ｃ、及びＦの位置の少なくとも一つの欠けを有し、且つ、Ｙ軸方向の位置座標を表す目印電極は、図１７の（ｂ）に示される２、４、７、９、Ｂ、Ｄ、Ｅ、及びＧの位置の少なくとも一つの欠けを有するという座標表現であってもよい。すなわち、この座標表現において、Ｘ軸方向の位置座標を表す目印電極とＹ軸方向の位置座標を表す目印電極とは、異なる欠けの位置によってそれぞれの位置座標が表される。Ｘ軸方向の位置座標を表す目印電極については、上記１、３、５、６、８、Ａ、Ｃ、及びＦの位置における欠けの有無によって、Ｘ軸方向の位置情報についてバイナリ表現がなされる。Ｙ軸方向の位置座標を表す目印電極については、上記２、４、７、９、Ｂ、Ｄ、Ｅ、及びＧの位置における欠けの有無によって、Ｙ軸方向の位置情報についてバイナリ表現がなされる。
　また、位置座標取得のために欠けの有無が判定される位置の各辺における数が、Ｘ軸方向の位置座標を表す目印電極とＹ軸方向の位置座標を表す目印電極との間で互いに異なっていてもよい。例えば、図１８の（ａ）において、欠けの有無が判定される位置の数が、上側の辺において３つであり且つ下側の辺において２つであり、これらの位置に欠けを有する場合にＸ軸方向における位置座標を表す目印電極と判定される。図１８の（ｂ）において、欠けの有無が判定される位置の数が、上側の辺において２つであり且つ下側の辺において３つであり、これらの位置に欠けを有する場合にＹ軸方向における位置座標を表す目印電極と判定される。
　また、目印電極が有する欠けの位置が、Ｘ軸方向又はＹ軸方向における位置座標であることを示してもよい。例えば図１９（ａ）に示されるとおり、上側の辺における欠けの有無が、Ｘ軸方向における位置座標を表し、且つ、下側の辺における欠けの有無がＹ軸方向における位置座標を表してもよい。代替的には、図１９（ｂ）に示されるとおり、右側の辺における欠けの有無が、Ｘ軸方向における位置座標を表し、且つ、左側の辺における欠けの有無がＹ軸方向における位置座標を表してもよい。
　また、目印電極が有する欠けの位置が、電極アレイ領域を分割した４象限のうち、いずれの象限に属するかを示してもよい。
　例えば図２０Ａに示されるとおり、電極アレイ領域４５０が４つの象限Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤに分けられる。目印電極が上側の辺に欠けを有することは、象限Ａにあることを示す。同様に、右側の辺の欠け、下側の辺の欠け、及び、左上側の辺の欠けが、それぞれ象限Ｂ、Ｃ、及びＤに対応する。また、各辺の欠けは、位置座標をバイナリ表現により表している。
　また、図２０Ｂに示されるとおり、電極アレイ領域４５１が４つの象限Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤに分けられ、目印電極位置の形状及び／又は模様における相違の位置が、電極アレイ領域４５０が４つの象限のいずれに存在するかに対応してもよい。例えば、目印電極４５２は、当該相違が電極表面の右上に存在するので、電極アレイ領域４５１の右上の象限Ａに存在することを意味しうる。他の目印電極４５３、４５４、及び４５５はそれぞれ、右下、左下、及び左上に相違が存在するので、電極アレイ領域４５１の右下、左下、及び左上に存在することを意味しうる。
　本技術のさらに他の実施態様に従い、前記目印電極それぞれの形状及び／又は模様の相違箇所の位置が、当該目印電極の位置を示すものであってもよい。例えば図２１に示されるとおり、電極アレイ領域４６０中のＡの領域にある目印電極４６１は、電極アレイ領域４６０中の右上に存在するので、前記相違箇所の位置も目印電極４６１内の右上領域に存在する。同様に、電極アレイ領域４６０中のＢの領域にある目印電極４６２は、電極アレイ領域４６０中の右斜め上領域に存在するので、前記相違箇所の位置も目印電極４６２内の右斜め上領域に存在する。電極アレイ領域４６０中のＣの領域にある目印電極４６３は、電極アレイ領域４６０中の中央に存在するので、前記相違箇所の位置も目印電極４６３内の中央に存在する。この実施態様において、相違は、上記「（２）第１の実施形態の第２の例（読み出し電極の例）」において説明した保護膜による相違、「（４）第１の実施形態の第３の例（読み出し電極の例）」において説明した凹凸の相違、又は「（４）第１の実施形態の第３の例（読み出し電極の例）」において説明した構造物における相違であってよい。
（６）第１の実施形態の第５の例（読み出し電極の配置の例）
　本技術の一つの実施態様に従い、前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、Ｘ軸方向における位置座標を表す電極とＹ軸方向における位置座標を表す電極とを含んでもよい。この実施態様において、１つの目印電極は、Ｘ軸方向に位置座標に関する情報及びＹ軸方向に位置座標に関する情報のいずれかを有すればよいので、例えば目印電極のサイズをより小さくすることができる。また、特には読み出し電極の数が極めて多い場合に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の両方の位置座標をバイナリ形式により１つの目印電極内で表すことが困難になりうる。この実施態様に従い、目印電極がＸ軸方向における位置座標を表す電極とＹ軸方向における位置座標を表す電極とを含むことによって、バイナリ形式での位置座標の特定を容易に行うことができる。
　例えば図２２に示されるとおり、電極アレイ領域５００内に、黒の目印電極と灰色の目印電極が存在する。黒の目印電極は、Ｘ軸方向の位置座標を表すものであり、灰色の目印電極は、Ｙ軸方向の位置座標を表す。２種類の目印電極は、図２２に示されるとおりに近づいて配置されていてもよく、又は、図２３に示されるとおり、離れて配置されていてもよい。
　本技術の他の実施態様に従い、前記複数の読み出し電極がアレイ状の配置されているアレイ領域の外に、さらに目印が設けられていてもよい。当該アレイ領域外の目印は、電極であってよく又は電極以外の構成要素であってもよい。当該アレイ領域外の目印は、例えば当該アレイ領域内の目印電極と同様の形状及び／又は模様を有する電極であってよく、又は、当該アレイ領域内の目印電極とは異なる形状及び／又は模様を有する電極であってもよい。後者の場合には、当該目印が、当該アレイ領域外にあることをより容易に認識することができる。当該アレイ領域外の目印となる電極は、例えば以下で述べる参照電極であってよい。
　図２４に、アレイ領域外に目印となる電極が設けられている状態の例を示す。図２４は、電極アレイ領域の外側に目印となる電極が設けられていること以外は、図１に示された電極アレイ領域１０１と同じである。図２４に示されるとおり、電極アレイ領域５５０の外側に目印となる電極５６０－１～５６０～９が設けられている。電極５６０－１～５６０～９はいずれも参照電極であってよい。例えば、電極５６０－１～５６０～９にＸ軸方向における位置座標を表す情報又はＹ軸方向における位置座標を表す情報を持たせることによって、電極アレイ領域５００内の目印電極の数をより少なくすることができる。
（７）第１の実施形態の第６の例（電位測定装置の構成例）
　本技術は、アレイ状に配置された複数の読み出し電極を有する種々の電位測定装置に適用することができる。例えば当技術分野で公知の微小電極アレイに本技術が適用されてよい。
　本技術に従う電位測定装置は例えば、アレイ状に配置されている、電位を検出する複数の読み出し電極と、少なくとも一つの参照電極（一つ又は複数の参照電極）と、が集積された半導体基板を備えていてよく、前記複数の読み出し電極のうち少なくとも一つの読み出し電極が、他の読み出し電極と異なる形状及び／又は模様を有する。
　前記電位測定装置は、前記アレイ状に配置された複数の読み出し電極と前記参照電極との間の電位差を増幅する増幅部、及び、当該増幅部により出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部をさらに含みうる。当該増幅部及び当該Ａ／Ｄ変換部も、前記半導体基板上に集積されていてよい。
　当該異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極（すなわち目印電極）は、上記第１の例～第５の例において説明したとおりであり、その説明が本例においてもあてはまる。
　前記参照電極のそれぞれは、例えば前記アレイ状に配置されている複数の読み出し電極のうちの一つの電極又は複数の電極により検出された電位との差分を得るための基準電位（参照電位ともいう）を検出する電極である。前記参照電極は、前記読み出し電極と異なる形状及び／又は模様を有してよく、又は、前記読み出し電極と同じ形状及び／又は模様を有していてもよい。前記参照電極は、例えば前記アレイ状に配置されている複数の読み出し電極が配置されているアレイ領域の外側に配置されうる。
　前記増幅部及び前記Ａ／Ｄ変換部はいずれも、当技術分野で既知の構成を有していてよい。前記増幅部は、例えば複数の差動型増幅器から構成されうる。前記増幅部を構成する差動型増幅器のそれぞれが、例えば１つのセル回路内に、読み出し電極からの電位がゲートに入力される入力トランジスタ及び参照電極からの参照電位がゲートに入力される入力トランジスタの２つの入力トランジスタが設けられている差動型増幅器であってよい。代替的には、上記２つの入力トランジスタが、２つのセル回路に分けて配置された差動型増幅器が、本技術の電位測定装置において採用されてもよい。後者の差動型増幅器は、前者の差動型増幅器よりも読み出しセルのサイズをより小さくすることができるの、セルサイズ縮小による高解像度化が可能である。後者の差動型増幅器を採用する電位測定装置の例を、以下で図２５～２７を参照しながら説明する。
　図２５は、上記２つの入力トランジスタが、２つのセル回路に分けて配置された差動型増幅器の回路構成の例を示す。図２５に示される差動型増幅器は、ＰＭＯＳカレントミラーを負荷抵抗とする差動型増幅器である。当該差動型増幅器において、ＰＭＯＳトランジスタのダイオード接続側、すなわち増幅ゲインがかからない側の入力トランジスタが、読み出し電極に接続されている。また、増幅ゲインがかかる側の入力トランジスタに、差動増幅器の出力を入力に帰還する閉ループが形成されている。
　図２５に示した差動型増幅器回路６３０は、カレントミラーを構成するＭＯＳＦＥＴ　Ｔｒ１ａ及び１ｂと、読み出し電極６１１からの電位がゲートに入力される入力トランジスタＴｒ１１と、参照電極６２１からの参照電位（Ｖｒｅｆ）がゲートに入力される入力トランジスタＴｒ１２と、電流源６４０と、を含む。差動型増幅器回路６３０の出力は、参照電極６２１からの出力が入力される入力トランジスタＴｒ１２へ帰還する。容量Ｃ１１及びＣ１２は、参照電極６２１を容量結合するために設けられており、容量Ｃ１１及びＣ１２によって読み出し電極及び参照電極に同相で混入するノイズ成分を差動型増幅器でキャンセルすることができる。スイッチＳＷ１１は、差動型増幅器回路６３０の出力と、参照電極６２１の側の入力トランジスタＴｒ１２の入力を短絡するためのスイッチである。スイッチＳＷ１１は、例えばＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子が用いられる。スイッチＳＷ１１により、参照電極の入力トランジスタＴｒ１２と読み出し電極の入力トランジスタＴｒ１１の電圧閾値のミスマッチをキャンセルすることも出来る。
　図２６に、本技術に従う電位測定装置を構成する半導体基板上の複数の読み出し電極及び複数の参照電極の回路構成例を示す。図２６に示されるとおり、複数の読み出しセル６１０及び複数の参照セル６２０がそれぞれ別の領域６０１及び６０２に配置されている。複数の読み出しセル６１０のうちの少なくとも一つが、上記で説明した目印電極であってよい。
　図２６において、図２５において示した差動型増幅器回路６３０の２つの入力トランジスタＴｒ１１及びＴｒ１２が２つのセル回路に分けて配置されている。すなわち、１つの読み出しセル６１０－１～６１０－ｎのそれぞれが、入力トランジスタＴｒ１１を含み、且つ、１つの参照セル６２０－１～６２０－ｎのそれぞれが、入力トランジスタＴｒ１２を含む。
　図２６に示した電位測定装置６００のうち、左端の一列について参照する。読み出しセル領域６０１には、ｎ個の読み出しセル６１０－１～６１０－ｎが配置されており、参照セル領域６０２には、ｎ個の参照セル６２０－１～６２０－ｎが配置されている。なお、１列中に配置される読み出しセルの数及び参照セルの数は、当業者により適宜決定されてよい。なお、複数の参照セルの代わりに１つの参照セルだけを配置し、当該１つの参照セルが、上記複数の読み出しセルにより共有されてもよい。
　なお、以上の説明が、他の列についてもあてはまる。
　図２７は、本技術の電位測定装置６５０の構成例を示す図である。図２７に示した電位測定装置６５０は、多点で同時に電位を検出することができる。図２７に示した電位測定装置６５０は、Ａ／Ｄ変換回路６５１、水平選択回路６５２、読み出しセル領域６０１、及び参照セル領域６０２を有する。これらは例えば、１つの半導体基板上に集積されていてよい。
　図２７に示される読み出しセル及び参照セルの回路構成は、図２６に示される回路構成と、１列当たりの参照電極の数が異なる以外は同じである。すなわち、図２７に示される回路構成では、１つの参照電極を複数の読み出し電極が共有している。このように１つの参照電極を複数の読み出し電極が共有することで、電位測定領域をより広くすることができる。
　Ａ／Ｄ変換回路６５１は、差動型増幅器回路６３０によって出力されたアナログデータをデジタルデータに変換する回路である。Ａ／Ｄ変換回路６５１の構成として、当技術分野で既知にものが採用されてよく、Ａ／Ｄ変換回路６５１は特定のものに限定されない。水平選択回路６５２は、差動型増幅器回路６３０に対して、電位の測定に使用される読み出しセルの選択を行うための信号を出力する回路である（図２６に示される１列に複数の参照セルが含まれる場合は、水平選択回路６５２は、参照セルの選択を行うための信号も出力しうる）。図２７に示した構成では、Ａ／Ｄ変換回路６５１と参照セル領域６０２とは、読み出しセル領域６０１を挟んで対向するような位置に形成されている。言い換えれば、読み出しセル領域６０１を挟み、Ａ／Ｄ変換回路６５１が設けられる領域の反対側に参照セル領域６０２が設けられる、
　電位測定装置６５０は、図２７に示したような構成を有することで、差動型増幅器による低ノイズを維持したままセルサイズ縮小による高解像度化を実現することができる。また図２７に示したように読み出しセル領域６０１が電位測定装置６５０における中心領域に配置されていることで、電位測定装置６５０は電位の測定時における測定領域を広く確保することが出来る。
　なお、本技術は、以下のような構成をとることもできる。
〔１〕アレイ状に配置されている、電位を検出する複数の読み出し電極を備えており、
　前記複数の読み出し電極のうち少なくとも一つの読み出し電極が、他の読み出し電極と異なる形状及び／又は模様を有する、
　電位測定装置。
〔２〕前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、所定の間隔を開けて配置されている、〔１〕に記載の電位測定装置。
〔３〕前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、前記複数の読み出し電極の位置を特定するために用いられる、〔１〕又は〔２〕に記載の電位測定装置。
〔４〕前記形状及び／又は模様の相違が、顕微鏡下で視認可能な相違である、〔１〕～〔３〕のいずれか一つに記載の電位測定装置。
〔５〕前記電位測定装置が、細胞の電位を測定するために用いられるものである、〔１〕～〔４〕のいずれか一つに記載の電位測定装置。
〔６〕前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の平面形状を規定する保護膜の開口パターンの相違である、〔１〕～〔５〕のいずれか一つに記載の電位測定装置。
〔７〕前記他の読み出し電極の形状が略矩形であり、且つ、
　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極の形状が、前記略矩形の四つの角のうち少なくとも一つの角が欠けていること以外は、前記略矩形と同じである、〔６〕に記載の電位測定装置。
〔８〕前記少なくとも一つの角の欠けが三角形の欠けである、〔７〕に記載の電位測定装置。
〔９〕前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の凹凸の相違である、〔１〕～〔５〕のいずれか一つに記載の電位測定装置。
〔１０〕前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の凹凸の相違であり、且つ、
　当該凹凸の相違が、各読み出し電極の表面層の下のビアの形状の相違によって生じたものである、
　〔１〕～〔５〕のいずれか一つに記載の電位測定装置。
〔１１〕前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の構造物における相違である、〔１〕～〔５〕のいずれか一つに記載の電位測定装置。
〔１２〕前記複数の読み出し電極がいずれもピラー電極であり、前記形状及び／又は模様の相違が、各ピラー電極の表面の三次元構造における相違である、〔１１〕に記載の電位測定装置。
〔１３〕前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極のそれぞれの形状及び／又は模様が、当該読み出し電極それぞれの位置の座標を表すものである、〔１〕～〔１２〕のいずれか一つに記載の電位測定装置。
〔１４〕前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極それぞれの表面に、それぞれの位置の座標を表す模様が表示されている、〔１〕～〔１３〕のいずれか一つに記載の電位測定装置。
〔１５〕前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、Ｘ軸方向における位置座標を表す電極とＹ軸方向における位置座標を表す電極とを含む、〔１〕～〔１４〕のいずれか一つに記載の電位測定装置。
１０１　電極アレイ領域
１０２　細胞群
１０３　保護膜
１－１、１－１１、及び１－２１　目印電極

Claims (15)

  1. 　アレイ状に配置されている、電位を検出する複数の読み出し電極を備えており、
    　前記複数の読み出し電極のうち少なくとも一つの読み出し電極が、他の読み出し電極と異なる形状及び／又は模様を有する、
    　電位測定装置。
  2. 　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、所定の間隔を開けて配置されている、請求項１に記載の電位測定装置。
  3. 　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、前記複数の読み出し電極の位置を特定するために用いられる、請求項１に記載の電位測定装置。
  4. 　前記形状及び／又は模様の相違が、顕微鏡下で視認可能な相違である、請求項１に記載の電位測定装置。
  5. 　前記電位測定装置が、細胞の電位を測定するために用いられるものである、請求項１に記載の電位測定装置。
  6. 　前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の平面形状を規定する保護膜の開口パターンの相違である、請求項１に記載の電位測定装置。
  7. 　前記他の読み出し電極の形状が略矩形であり、且つ、
    　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極の形状が、前記略矩形の四つの角のうち少なくとも一つの角が欠けていること以外は、前記略矩形と同じである、請求項１に記載の電位測定装置。
  8. 　前記少なくとも一つの角の欠けが三角形の欠けである、請求項７に記載の電位測定装置。
  9. 　前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の凹凸の相違である、請求項１に記載の電位測定装置。
  10. 　前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の凹凸の相違であり、且つ、
    　当該凹凸の相違が、各読み出し電極の表面層の下のビアの形状の相違によって生じたものである、
    　請求項１に記載の電位測定装置。
  11. 　前記形状及び／又は模様の相違が、各読み出し電極の表面の構造物における相違である、請求項１に記載の電位測定装置。
  12. 　前記複数の読み出し電極がいずれもピラー電極であり、前記形状及び／又は模様の相違が、各ピラー電極の表面の三次元構造における相違である、請求項１１に記載の電位測定装置。
  13. 　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極のそれぞれの形状及び／又は模様が、当該読み出し電極それぞれの位置の座標を表すものである、請求項１に記載の電位測定装置。
  14. 　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極それぞれの表面に、それぞれの位置の座標を表す模様が表示されている、請求項１に記載の電位測定装置。
  15. 　前記異なる形状及び／又は模様を有する少なくとも一つの読み出し電極が、Ｘ軸方向における位置座標を表す電極とＹ軸方向における位置座標を表す電極とを含む、請求項１に記載の電位測定装置。
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