WO2021246070A1 - 細胞信号測定電極プレート、及びこれを備える情報処理装置 - Google Patents

細胞信号測定電極プレート、及びこれを備える情報処理装置 Download PDF

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WO2021246070A1
WO2021246070A1 PCT/JP2021/016123 JP2021016123W WO2021246070A1 WO 2021246070 A1 WO2021246070 A1 WO 2021246070A1 JP 2021016123 W JP2021016123 W JP 2021016123W WO 2021246070 A1 WO2021246070 A1 WO 2021246070A1
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selection
electrodes
cell signal
electrode plate
cell
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PCT/JP2021/016123
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文利 安尾
賢一 紀藤
知子 寺西
ちひろ 立野
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シャープ株式会社
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    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/27—Association of two or more measuring systems or cells, each measuring a different parameter, where the measurement results may be either used independently, the systems or cells being physically associated, or combined to produce a value for a further parameter
    • 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
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/48—Automatic or computerized control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
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    • G01N27/414—Ion-sensitive or chemical field-effect transistors, i.e. ISFETS or CHEMFETS
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    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/483—Physical analysis of biological material
    • G01N33/4833—Physical analysis of biological material of solid biological material, e.g. tissue samples, cell cultures
    • G01N33/4836—Physical analysis of biological material of solid biological material, e.g. tissue samples, cell cultures using multielectrode arrays

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a cell signal measurement electrode plate for reading a cell signal emitted from a cell, and an information processing apparatus including the same.
  • Patent Document 1 discloses a cell potential measuring electrode for measuring the electrophysiological activity of cells or tissues of an observation sample.
  • This cell potential measuring electrode has a plurality of microelectrodes on a transparent glass substrate.
  • 64 microelectrodes are formed in a matrix format of 8 rows ⁇ 8 columns.
  • Each of the 64 microelectrodes is connected to 64 external connection terminals placed on the four sides of the transparent glass substrate on a one-to-one basis via a conductive pattern for wiring.
  • the cell potential measuring electrode can simultaneously measure the potential of the observation sample at the positions of the 64 micro electrodes.
  • Patent Document 2 discloses a cell potential measuring device in which microelectrodes are arranged in an array on a semiconductor substrate in order to electrochemically measure the potential in a culture medium containing living cells.
  • This cell potential measuring device uses CMOS integrated circuit technology capable of high-speed operation (MHz or higher) to combine a large number of microelectrodes, amplifiers, A / D converters, etc. into one chip, and all of the large number of microelectrodes. The potential of the observed sample is read out at high speed from.
  • the measurement points of the observation sample are 8 rows ⁇ 8 columns arranged dispersedly on the cell potential measurement electrode. It is limited to the positions of 64 microelectrodes and has a large electrode pitch. For this reason, it is difficult for the measurer to align the microelectrode with the position to be measured of the observation sample, and there is a need to arrange a larger number of microelectrodes for measurement.
  • Patent Document 2 the potential of the observation sample is read out by scanning a large number of all electrodes using the CMOS integrated circuit technology capable of high-speed operation, but it is not always necessary to measure the cell potential signal of the observation sample. Since it is not necessary to scan and read out all the electrodes and only a small number of places are required, there is a need to read out the potential of a desired place of the observation sample.
  • One aspect of the present invention is an information processing apparatus provided with a cell signal measurement electrode plate that enables an electrode to be installed at or near a measurement point of an observation sample to be measured with a transparent substrate such as glass in a simple configuration. The purpose is to realize it.
  • the cell signal measurement electrode plate is provided on the substrate, a plurality of first selection lines extending in the row direction provided on the substrate, and the substrate.
  • the plurality of second selection lines extending in the row direction and the plurality of first selection lines provided on the substrate for reading the cell signal emitted from the cell intersect with the plurality of second selection lines.
  • a plurality of selection circuits and electrodes arranged in a matrix in a portion, and one of the second selection line and the first selection line for reading the cell signal were arranged in parallel and arranged in the matrix.
  • Each of the rows or columns of the plurality of electrodes is provided with a plurality of common wirings connected via the selection circuit, and each selection circuit has one or more unit selection circuits.
  • the gate terminal is connected to the first selection line, the source terminal is connected to the second selection line, the gate terminal is connected to the drain terminal of the first transistor, and the source terminal is said. Because the second transistor connected to the electrode and the drain terminal is connected to the common wiring, one capacitive electrode is connected to the drain terminal of the first transistor, and the other capacitive electrode is fixed at a constant potential. Includes capacitive elements connected to the wiring of.
  • the information processing apparatus includes a cell signal measurement electrode plate according to one aspect of the present invention.
  • the present invention it is possible to install electrodes at or near the measurement points of the observation sample to be measured with a transparent substrate such as glass with a simple configuration.
  • FIG. It is a functional block diagram of the cell signal detection system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view of the cell signal measurement electrode plate provided in the said cell signal detection system. It is a circuit diagram of the microelectrode array of the cell signal measurement electrode plate and the peripheral part. It is a circuit diagram of the microelectrode array in which the common wiring is arranged in parallel with the second selection line. It is a circuit diagram of the microelectrode array in which the common wiring is arranged in parallel with the first selection line. It is an example of the waveform diagram which shows the timing of the clock signal supplied to the microelectrode array from the gate driver provided in the cell signal measurement electrode plate.
  • FIG. It is a circuit diagram of the cell signal measurement electrode plate which concerns on the modification of Embodiment 1.
  • FIG. It is a circuit diagram of the cell signal measurement electrode plate which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the positional relationship between the selection electrode of the said cell signal measurement electrode plate, and an observation sample.
  • It is a circuit diagram of the microelectrode array which concerns on the modification of Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a functional configuration diagram of the cell signal detection system 15 (information processing apparatus) according to the first embodiment.
  • the cell signal detection system 15 includes a cell signal measurement electrode plate 1, a connector 18, an amplification unit 19, a signal detection unit 20, a signal supply unit 17, an electrode selection instruction unit 25, and a display unit 21.
  • the observation sample 11 is, for example, a mouse brain slice or a nerve cell.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 is a plate for detecting a cell potential signal (cell signal) emitted from the observation sample 11.
  • the electrode selection instruction unit 25 transmits a selection signal to the cell signal measurement electrode plate 1.
  • the connector 18 is a connection terminal for connecting the cell signal measurement electrode plate 1 and the amplification unit 19.
  • the cell potential signal detected by the cell signal measurement electrode plate 1 is transmitted to the amplification unit 19 via the connector 18.
  • the signal supply unit 17 supplies a stimulus signal to the observation sample 11 via the cell signal measurement electrode plate 1.
  • the amplification unit 19 amplifies the cell potential signal transmitted via the connector 18.
  • the cell potential signal is amplified to become an amplified signal and transmitted to the signal detection unit 20.
  • the signal detection unit 20 converts the amplified signal into a detection signal. For example, since the amplified signal changes with time, it is converted into a detection signal that has been subjected to two-dimensional processing of the amplified signal strength and time based on the change over time of the amplified signal.
  • the display unit 21 displays the detection signal.
  • the electrode selection instruction unit 25 selects and determines where to observe the observation sample 11.
  • a stimulus signal is supplied from the signal supply unit 17 to the location selected by the electrode selection instruction unit 25 via the cell signal measurement electrode plate 1.
  • the cell potential signal is emitted from a location other than the location to which the stimulus signal is supplied in response to the stimulus signal.
  • the cell potential signal is transmitted from the location selected by the electrode selection indicator 25 to the connector 18 via the cell signal measurement electrode plate 1.
  • the connector 18 transmits the cell potential signal to the amplification unit 19, and the amplification unit 19 amplifies the transmission signal and converts it into an amplification signal.
  • the amplified signal is transmitted to the signal detection unit 20.
  • the signal detection unit converts the amplified signal into a detection signal.
  • the display unit 21 displays the detection signal.
  • the cell signal detection system 15 can supply the stimulus signal from the signal supply unit 17 to the observation sample 11 and measure and display the cell potential signal of the observation sample 11 in response to the stimulus signal.
  • the cell signal detection system 15 can detect the cell potential signal spontaneously generated by the observation sample 11 without supplying the stimulus signal to the observation sample 11. This is because it is assumed that the observation sample 11 spontaneously emits a cell potential signal by immersing the observation sample 11 in the culture solution.
  • FIG. 2 is a plan view of the cell signal measurement electrode plate 1 provided in the cell signal detection system 15 according to the first embodiment.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 includes a substrate 2, a plurality of terminals 10, a gate driver 8 (column selection driver), a source driver 9 (row selection driver), and a microelectrode array 16 (MEA).
  • the plurality of terminals 10, the gate driver 8, the source driver 9, and the microelectrode array 16 are arranged on the substrate 2.
  • the substrate 2 is a flat plate for arranging the terminal 10, the gate driver 8, the source driver 9, and the microelectrode array 16.
  • the substrate 2 uses a transparent substrate.
  • the observation sample 11 can be visually recognized from the back side of the substrate 2 by an inverted microscope or the like, so that the observer arranges the observation sample 11 at a selected specific position on the substrate 2. be able to.
  • the transparent substrate is, for example, a glass substrate.
  • the flat plate of the substrate 2 uses a glass substrate which is a transparent substrate, but the present invention is not limited to this, and a transparent resin substrate may be used. Further, the flat plate of the substrate 2 may be a Si substrate or a GaAs substrate which is a non-transparent semiconductor material, although the effect that the observation sample 11 can be visually recognized from the back side of the substrate 2 is lost.
  • the microelectrode array 16 supplies a stimulus signal to the observation sample 11 and detects the cell potential signal of the observation sample 11.
  • the terminal 10 is a terminal for supplying a stimulus signal to the observation sample 11 and detecting a cell potential signal.
  • the terminal 10 is connected to the connector 18.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 includes 64 terminals 10. One or more of the 64 terminals 10 are used to supply the stimulus signal.
  • the number of terminals 10 is 64, but the number is not limited to this, and the number of terminals can be increased or decreased.
  • the gate driver 8 transmits a clock signal to the microelectrode array 16.
  • the gate driver 8 is mounted on an FPC (Flexible Printed Circuit) on the cell signal measurement electrode plate 1 and connected to an external control system including a signal supply unit 17 and an electrode selection instruction unit 25.
  • FPC Flexible Printed Circuit
  • the source driver 9 transmits another clock signal to the microelectrode array 16.
  • the source driver 9 is mounted on the FPC on the cell signal measurement electrode plate 1 and connected to an external control system including the signal supply unit 17 and the electrode selection instruction unit 25.
  • the gate driver 8 is installed outside, and the external gate driver 8 and the cell signal measurement electrode plate 1 are connected via a connector. May be good.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 is connected to the control system including the external gate driver 8 via a flat cable or FFC (Flexible Flat Cable). You may.
  • the source driver 9 may be installed externally to connect the external source driver 9 and the cell signal measurement electrode plate 1 via a connector. .. Further, the cell signal measurement electrode plate 1 may be connected to the control system including the external source driver 9 via a flat cable or FFC without arranging the source driver 9 on the cell signal measurement electrode plate 1.
  • the gate driver 8 and the source driver 9 may be COG mounted on the cell signal measurement electrode plate 1 and connected to an external device via FFC (FPC wiring) or a connector.
  • FFC FPC wiring
  • the signal supply unit 17 supplies a stimulus signal to the observation sample 11 via the cell signal measurement electrode plate 1.
  • two of the 64 terminals 10 can be assigned for supplying the stimulus signal.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 detects the cell potential signal from the site of the observation sample 11 to which the stimulation signal is given and from other sites of the observation sample 11 affected. In Embodiment 1, the cell potential signal is detected at the remaining 62 terminals 10 that were not assigned to supply the stimulus signal.
  • the signal supply unit 17 when detecting the cell potential signal which is the self-sustaining signal of the observation sample 11, the signal supply unit 17 does not supply the stimulus signal. In that case, the cell potential signal can be detected at all 64 terminals. For example, when cardiomyocytes are cultured on the cell signal measurement electrode plate 1, since the cardiomyocytes output a cell potential signal which is an independent signal, all terminals can be used for reading without a stimulation signal.
  • Observation sample 11 contains cells related to brain cells, nerve cells, myocardial cells, iPS cells (induced pluripotent Stem Cells), and other organisms.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of a simplified microelectrode array 16 and a peripheral portion of the cell signal measurement electrode plate 1 according to the first embodiment.
  • the microelectrode array 16 includes a plurality of first selection lines 6 provided on the substrate 2 in the column direction, a plurality of second selection lines 7 provided on the substrate 2 in the row direction, and an observation sample 11.
  • a plurality of cells provided on the substrate 2 for reading a cell potential signal (cell signal) emitted from a cell and arranged in a matrix at a portion where a plurality of first selection lines 6 and a plurality of second selection lines 7 intersect.
  • the selection circuit 5 and the electrode 3 of the above are arranged in parallel with the second selection line 7 for reading the cell potential signal, and are connected to one of a plurality of electrodes 3 arranged in a matrix via the selection circuit 5.
  • a plurality of common wirings 4 are provided.
  • Each selection circuit 5 has one or more unit selection circuits.
  • the gate terminal is connected to the first selection line 6, the source terminal is connected to the second selection line 7, and the gate terminal is connected to the drain terminal of the first transistor T1.
  • the source terminal is connected to the electrode 3, the drain terminal is connected to the common wiring 4, the second transistor T2, one of which is connected to the drain terminal of the first transistor T1, and the other capacitance electrode is constant.
  • Capacitive element for fixing to the potential of the first capacitor C1 (capacitive element) connected to the potential fixed wiring 24 (wiring).
  • the microelectrode array 16 includes thousands of electrodes 3 arranged in a matrix.
  • the region range occupied by the electrodes 3 of the microelectrode array 16 is a measurement region in which the cell potential signal of the observation sample 11 can be measured.
  • Each electrode 3 is, for example, a square having a width of 50 ⁇ m and a length of 50 ⁇ m.
  • the pitch between the electrodes 3 arranged on the microelectrode array 16 is, for example, 100 ⁇ m.
  • the cell signal measurement electrode plate of the conventional cell signal detection system described in Patent Document 1 has eight horizontal cells in a measurement area (width 5 mm ⁇ length 5 mm) having the same area as the measurement area of the cell signal measurement electrode plate 1 of the first embodiment.
  • ⁇ 8 vertical electrodes 64 electrodes are arranged in a matrix.
  • this conventional cell signal detection system since there are only 64 electrodes, it is difficult to arrange the electrodes 3 at the desired measurement positions of the observation sample 11.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 of the first embodiment has a total of 4096 electrodes 3, the electrodes can be closely applied to the observation sample 11 in the measurement area. As a result, the stimulus signal can be supplied from the signal supply unit 17 to a fine position of the observation sample 11 and the cell potential signal can be detected.
  • the size of the electrode 3 is 50 ⁇ m in width and 50 ⁇ m in length, but the size is not limited to this and can be increased or decreased.
  • the gate driver 8 is connected to a plurality of first selection lines 6 corresponding to the electrodes 3 in the vertical row of the microelectrode array 16. Each first selection line 6 is connected to each row of electrodes 3 via a selection circuit 5. The gate driver 8 transmits a clock signal for selecting one vertical row of the electrodes 3 to each selection circuit 5 based on the selection signal from the electrode selection instruction unit 25.
  • the source driver 9 is connected to a plurality of second selection lines 7 corresponding to the electrodes 3 in the horizontal row of the microelectrode array 16. Each second selection line 7 is connected to each row of electrodes 3 via a selection circuit 5. The source driver 9 transmits a clock signal for selecting one horizontal row of the electrode 3 to each selection circuit 5 based on the selection signal.
  • the selection circuit 5 is composed of a unit selection circuit including two transistors and one capacitor, and includes at least one unit selection circuit. In the first embodiment, the details of the selection circuit 5 including one unit selection circuit will be described.
  • the first selection line 6 is connected to each electrode 3 via the selection circuit 5.
  • the first selection line 6 is connected to the gate of each first transistor T1.
  • the source of the first transistor T1 is connected to the second selection line 7, and the drain of the first transistor T1 is connected to the gate of the first capacitor C1 (capacitive element) and the second transistor T2.
  • One of the capacitive electrodes of the first capacitor C1 (capacitive element) is connected to the drain of the first transistor T1, and the other of the capacitive electrodes is connected to the capacitive element potential fixed wiring 24 (wiring).
  • the capacitive element potential fixed wiring 24 is grounded.
  • the source of the second transistor T2 is connected to the electrode 3, and the gate of the second transistor T2 is connected to the drain of the first transistor T1 and the first capacitor C1 (capacitive element). Further, the drain of the second transistor T2 is connected to the common wiring 4.
  • TFTs Thin Film Transistors, thin film transistors
  • the first and second transistors T1 and T2 use TFTs, but the present invention is not limited thereto.
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of the microelectrode array 16 in which the common wiring 4 is arranged in parallel with the second selection line 7.
  • the common wiring 4 is arranged in parallel with the second selection line 7.
  • FIG. 5 shows a circuit diagram of the microelectrode array 16 in which the common wiring 4 is arranged in parallel with the first selection line 6.
  • the common wiring 4 is arranged in parallel with the first selection line 6.
  • the common wiring 4 may be arranged in parallel with the first selection line 6 or may be arranged in parallel with the second selection line 7.
  • FIG. 6 is a waveform diagram showing the timing of clock signals G1 to G6 supplied to the microelectrode array 16 from the gate driver 8 provided on the cell signal measurement electrode plate 1.
  • 64 first selection lines 6 are provided, but for the sake of simplification of the description, six first selection lines 6 will be used here.
  • FIG. 7 is a waveform diagram showing the timing of clock signals S1 to S5 supplied to the microelectrode array 16 from the source driver 9 provided on the cell signal measurement electrode plate 1.
  • 64 second selection lines 7 are provided, but for the sake of simplification of the description, five second selection lines 7 will be used here.
  • FIG. 8 is a diagram showing a selection electrode 3S selected by the clock signal from a plurality of electrodes 3 arranged in a matrix on the microelectrode array 16.
  • 4096 electrodes 3 are arranged on the microelectrode array 16, but here, for simplification of the explanation, a total of 40 electrodes 3 having 5 rows horizontally and 8 columns vertically are arranged. Will be explained assuming that.
  • the matrix-shaped squares represent the electrode 3.
  • the vertical axis shows the magnitude of voltage and the horizontal axis shows time.
  • the clock signal G1 is applied to the first column of the first selection line 6 at time t1
  • the clock signal G2 is applied to the second column of the first selection line 6 at time t2.
  • the clock signals G1 to G6 are sequentially applied from the first column to the sixth column of the first selection line 6.
  • the voltage values of the clock signals G1 to G6 are Hi: 10V, and the voltage values in the state where the clock signals G1 to G6 are not applied are Lo: -5V.
  • the vertical axis shows the magnitude of voltage and the horizontal axis shows time.
  • the clock signals G1 to G6 of the first selection line 6 in FIG. 6 and the clock signals S1 to S5 of the second selection line 7 in FIG. 7 are synchronized with each other.
  • the black squares indicate that the clock signal is applied to the first selection line 6 and the second selection line 7 at time t1.
  • the selection electrode 3S is an electrode 3 for supplying a stimulus signal or detecting a cell potential signal.
  • the electrode 3 connected to the selection circuit is connected to the electrode 3. Be selected.
  • the clock signal G1 falls to Lo, and the source and drain of the first transistor T1 are cut off.
  • the clock signal S1 falls to Lo. Therefore, the electric charge supplied to the first capacitor C1 (capacitor element) is maintained without flowing back to the second selection line 7 through the first transistor T1, and a voltage is applied to the gate of the second transistor T2. As a result, the source and drain of the second transistor T2 connected to the electrode 3 become conductive.
  • the measurer can supply the stimulation signal to the selection electrode 3S from the common wiring 4 connected to the drain of the second transistor T2, or read the cell potential signal of the selection electrode 3S from the common wiring 4.
  • FIG. 9 is a diagram showing the arrangement of the selected selective electrodes 3S (1) and 3S (2) among the plurality of electrodes 3 arranged in a matrix of the microelectrode array 16.
  • the electrodes 3 are arranged in 4 rows horizontally and 4 columns vertically.
  • the selection electrode 3S (1) supplies a stimulus signal to the observation sample 11 or detects a cell potential signal from the observation sample will be described.
  • the signal to which the clock signal is applied to the first selection lines 6 (1) to 6 (4) or the second selection lines 7 (1) to 7 (4) is a Hi signal, and the state in which the clock signal is not applied is Lo.
  • the first selection line 6 (1) is a Hi signal and the other first selection line. Assuming that the lines 6 (2) to (4) are Lo, the electric charge of the Hi signal is supplied only to the first capacitor C1 of the selection electrode 3S (1).
  • the first selection line 6 (2) is used.
  • the Hi signal and the other first selection lines 6 (1), 6 (3), and 6 (4) to Lo charges are supplied only to the first capacitor C1 of the selection electrode 3S (2).
  • the source driver 9 sequentially supplies Hi signals to the second selection lines 7 (1) to (4) based on the selection signal transmitted by the electrode selection instruction unit 25.
  • the gate driver 8 transmits a Hi signal to any of the first selection lines 6 (1) to (4) corresponding to the selection electrode 3S to be selected based on the selection signal transmitted by the electrode selection instruction unit 25. It is supplied in synchronization with the Hi signals of the selection lines 7 (1) to (4).
  • electric charges can be supplied to the first capacitor C1 of the selection circuit 5 connected to the selection electrodes 3S (1) and 3S (2) to be selected. Since the first capacitor C1 to which the electric charge is supplied applies a voltage to the gate of the second transistor T2, the selection electrodes 3S (1) and 3S (2) can be made conductive with the common wiring 4.
  • the charge retention period of the first capacitor C1 is finite, it is necessary to repeat the charge supply in a constant cycle as needed.
  • FIG. 10 is a diagram showing an arrangement of selected selective electrodes 3S (1) to 3S (4) among a plurality of electrodes 3 arranged in a matrix of the microelectrode array 16.
  • the electrodes 3 are arranged in 4 rows horizontally and 4 columns vertically.
  • the observation sample 11 is placed on the cell signal measurement electrode plate 1.
  • the stimulus signal is supplied to the observation sample 11 from the selection electrode 3S (2).
  • the other common wirings 4 (1), 4 (3), and 4 (4) detect the cell potential signal detected by the selection electrodes 3S (1), 3S (3), and 3S (4) in the cell signal detection system. Communicate to 15.
  • the stimulation signal is supplied to the desired measurement position of the observation sample 11 or a position in the vicinity thereof. And the cell potential signal can be detected.
  • FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship between the selection electrode 3S of the cell signal measurement electrode plate 1 according to the first embodiment and the observation sample 11.
  • Electrode 3 is displayed as a matrix of squares.
  • the observation sample 11 is placed on top of the matrix-shaped cells.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 is formed of a transparent glass substrate. Therefore, since the observation sample 11 can be visually recognized through the glass substrate by the inverted microscope, the desired measurement position can be specified by the electrode selection instruction unit 25 while visually recognizing the observation sample 11.
  • the black grid is selected from the matrix grids, which is the selection electrode 3S.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 of the first embodiment a total of 4096 electrodes 3 in 64 rows and 64 columns are arranged.
  • the observer selects 64 selection electrodes 3S from a total of 4096 electrodes 3 by the electrode selection instruction unit 25, and aligns the selection electrode 3S with the measurement desired position or the vicinity of the measurement desired position of the observation sample 11. be able to.
  • the stimulus signal to be given to the cells of the observation sample 11 is sent to the selection circuit 5 via the common wiring 4 connected to the selection circuit 5 selected by the first selection line 6 and the second selection line 7.
  • a part (second electrode) of the selection electrode 3S, which is the connected electrode 3 is supplied from an external circuit. Then, observation is performed via the remaining part (first electrode) of the selection electrode 3S, which is the electrode 3 connected to the selection circuit 5 selected by the first selection line 6 and the second selection line 7, and the common wiring 4.
  • the cell potential signal is read out from the cells of the sample 11.
  • the inventors have created a cell signal measurement electrode plate 1 in which thousands of microelectrodes are formed on a substrate in the same range as the measurement area of the observation sample with the cell potential measurement electrode of Patent Document 1 described above. did.
  • this cell signal measurement electrode plate 1 dozens of microelectrodes to be measured can be selected from thousands of microelectrodes, so that the measurement position of the observation sample can be finely selected.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 corresponds to a specific selected electrode 3 instead of scanning and reading out all the electrodes arranged in a matrix as in the cell potential measuring device of Patent Document 2.
  • a configuration is provided in which an electric charge is supplied only to the first capacitor C1 of the selection circuit 5 to conduct the specific electrode 3 and the common wiring 4, and the cell potential signal is read out from only the specific electrode 3 to an external circuit. It is significantly different from Patent Document 2.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 has a minute electrode 3 arranged on the transparent glass substrate 2, the observation sample 11 can be observed from the glass substrate 2 side, and the observation sample 11 can be observed. You can select the position you want to measure.
  • the silicon substrate for using the CMOS integrated circuit technology is opaque. Then, since the observation sample is placed on the microelectrode arranged on the opaque silicon substrate, the observation sample cannot be observed from the opaque silicon substrate side with an inverted microscope or the like, and the position where the observation sample is to be measured is known. There is a problem that it cannot be done.
  • the cell potential measuring device of Patent Document 2 since the operation of the transistor using the CMOS integrated circuit technology is high speed, all the electrodes are finely read out by selecting the line at high speed and controlling the output with, for example, a 64-bit CPU or the like. Can be done.
  • This cell potential measuring device operates on the image of the CMOS image sensor used in the moving image camera, instead of selecting the electrodes. Since high-speed operation is possible, this cell potential measuring device reads out the cell potential signal in order for all electrodes by time decomposition and synthesizes them for each electrode coordinate to generate a waveform of the cell potential signal.
  • the silicon substrate aluminum is used as the electrode for wire bonding, but since this aluminum has cytotoxicity, the silicon substrate is used as a countermeasure against elution after wire bonding or in order to separate the aluminum electrode from the microelectrode. There is a problem that the cell signal measurement electrode plate needs to be made large and becomes expensive.
  • the cell signal measurement electrode plate 1 according to the first embodiment includes the transparent substrate 2, it can be observed from the lower side of the substrate 2 through the substrate 2 with an inverted microscope or the like, and the position of the electrode 3 can be observed. And the position of the observation sample 11 can be accurately grasped. The cells of the observation sample 11 are immersed in the culture medium and cerebrospinal fluid in order to keep them alive. Therefore, since it cannot be observed from above, the transparency of the substrate 2 becomes effective.
  • Transistors that can be formed on a glass substrate cannot operate at high speed like transistors that can be formed on a silicon substrate or GaAs substrate because the performance of semiconductor materials that can be formed on glass is limited. Therefore, like the cell signal measurement electrode plate 1, the selection circuit 5 that continuously conducts the selection electrode 3S and the common wiring 4 becomes effective. Since the selection electrode 3S is continuously electrically connected to the common wiring 4 after being selected, the cell potential signal detected by an external device can be read out through the common wiring 4.
  • FIG. 12 is a circuit diagram of the cell signal measurement electrode plate 1A according to the modified example of the first embodiment.
  • a low-pass filter 22 (noise cut filter) is arranged between the drain of the second transistor T2 and the terminal 10 via the common wiring 4.
  • one low-pass filter 22 is provided for each of the common wiring 4 on the terminal 10 side of the common wiring 4.
  • the resistor R is shown as the configuration of the low-pass filter 22, the resistance value of the wiring and the transistor T2 included from the electrode 3 to the low-pass filter 22 is used as the resistor R, and the resistor R is actually placed at the position shown in FIG. It does not have to be.
  • the low-pass filter 22 is, for example, an RC circuit.
  • a low-pass filter 22 may be provided for each selection circuit 5A connected to each electrode 3.
  • one of the resistors R is connected to the drain of the second transistor T2 of the selection circuit 5A, and the other of the resistors R is connected to the common wiring 4 and also to one of the capacitive electrodes of the third capacitor C3.
  • the other wire of the capacitive electrode of the third capacitor C3 is connected to the capacitive element potential fixed wiring 24. In this embodiment, the capacitive element potential fixed wiring 24 is grounded.
  • FIG. 13 is a circuit diagram of the cell signal measurement electrode plate 1B according to the second embodiment.
  • the selection circuit 5B is connected to the electrode 3.
  • the selection circuit 5B includes at least two unit selection circuits.
  • the selection circuit 5B includes a third transistor T3, a fourth transistor T4, and a second capacitor C2 in addition to the unit selection circuit composed of the first transistor T1, the second transistor T2, and the first capacitor C1. It has another circuit.
  • the gate driver 8 further includes a first selection line 23 that drives a clock signal controlled separately from the clock signal of the first selection line 6.
  • the electrode 3 is connected to the common wiring 4 and the common wiring 12 via the selection circuit 5B.
  • the selection circuit 5B will be described in detail.
  • the first selection line 6 is connected to the gate of the first transistor T1.
  • the source of the first transistor T1 is connected to the second selection line 7, and the drain of the first transistor is connected to the gate of the first capacitor C1 and the second transistor.
  • One of the capacitive electrodes of the first capacitor C1 is connected to the drain of the first transistor T1, and the other wire of the capacitive electrode is connected to the capacitive element potential fixed wiring 24.
  • the capacitive element potential fixed wiring 24 is grounded.
  • the source of the second transistor T2 is connected to the electrode 3, and the gate of the second transistor is connected to the drain of the first transistor T1 and the first capacitor C1. Further, the drain of the second transistor T2 is connected to the common wiring 4.
  • the first selection line 23 is connected to the gate of the third transistor T3.
  • the source of the third transistor T3 is connected to the second selection line 7, and the drain of the third transistor T3 is connected to the gate of the second capacitor C2 and the fourth transistor T4.
  • One of the capacitance electrodes of the second capacitor C2 is connected to the drain of the third transistor T3, and the other of the capacitance electrodes is connected to the capacitance element potential fixed wiring 24.
  • the source of the 4th transistor T4 is connected to the electrode 3, and the gate of the 4th transistor T4 is connected to the drain of the 3rd transistor T3 and the 2nd capacitor C2. Further, the drain of the fourth transistor T4 is connected to the common wiring 12.
  • each selection circuit 5B has a plurality of unit selection circuits.
  • One of the plurality of unit selection circuits is connected to the common wiring 4, and the other one of the plurality of unit selection circuits is connected to the common wiring 12.
  • the selection circuit 5B can select two selection electrodes 3S from the electrodes 3 arranged in the first row of the microelectrode array 16 related to the cell signal measurement electrode plate 1B.
  • the number of selectable electrodes 3S among the electrodes 3 corresponding to the second selection line 7 in the first row is increased to two.
  • the terminals 10 can select the electrodes 3 having 64 rows vertically. However, in the present embodiment, since the two selection electrodes 3S can be selected in the same row, two terminals are assigned to the same row. Therefore, the terminal 10 can select the electrode 3 having 32 vertical rows, which is half of the first embodiment.
  • the present invention is not limited to this, and the selection circuit 5B may be configured to have three unit selection circuits and further add other common wiring. With such a configuration, the number of selectable electrodes 3S among the electrodes 3 corresponding to the second selection line 7 in the first row is three.
  • the selection circuit 5B can be provided with several unit selection circuits as long as it can be arranged in the area of the electrode 3.
  • FIG. 14 is a diagram showing the positional relationship between the selection electrodes 3S1 and 3S2 of the cell signal measurement electrode plate 1B according to the second embodiment and the observation sample 11.
  • the electrode 3 is represented by the matrix-shaped cells of the microelectrode array 16.
  • the observation sample 11 is placed on top of the matrix-shaped cells of the microelectrode array 16.
  • the black-painted portions of the matrix-shaped cells of the microelectrode array 16 are the selected electrodes 3S1 and 3S2.
  • the selection electrode 3S1 is a selection electrode corresponding to the first selection line 6.
  • the selection electrode 3S2 is a selection electrode corresponding to the first selection line 23.
  • two selection electrodes 3S1 and two selection electrodes 3S2 are selected in the same row in the matrix-shaped cells of the microelectrode array 16.
  • FIG. 15 is a circuit diagram of the cell signal measurement electrode plate 1C according to the third embodiment.
  • the cell signal measurement electrode plate 1C includes a first dividing line 13 (first dividing common wiring) and a second dividing line 14 (second dividing common wiring) instead of the common wiring 4.
  • the first dividing line 13 and the second dividing line 14 divide the same row in the lateral direction of the matrix-shaped electrodes 3 of the microelectrode array 16 into two.
  • one selection electrode 3S1 is selected by the first dividing line 13 with respect to the first dividing line 13 and the second dividing line 14 in the same row of the microelectrode array 16, and the second dividing electrode 3S1 is selected.
  • One selection electrode 3S2 can be selected by the wire 14.
  • FIG. 16 is a diagram showing the positional relationship between the selection electrodes 3S1 and 3S2 of the cell signal measurement electrode plate 1C according to the third embodiment and the observation sample 11.
  • a vertical partition line is drawn by a thick line in the cell displaying the microelectrode array 16, and the cell is divided into a first dividing line 13 and a second dividing line 14 with the partition line as a boundary.
  • Selective electrodes 3S1 and 3S2 can be selected one by one on the left and right of the partition line for the same row of the electrodes 3 arranged in a matrix of the microelectrode array 16.
  • the terminals 10 can select the electrodes 3 having 64 rows vertically. However, in the present embodiment, since the two selection electrodes 3S can be selected in the same row, two terminals are assigned to the same row. Therefore, the terminal 10 can select the electrode 3 having 32 vertical rows, which is half of the first embodiment.
  • the common wiring is arranged in parallel with the second selection line 7, and each common wiring has a plurality of electrodes 3 arranged on one side of the plurality of electrodes 3 arranged in one row.
  • the first dividing line 13 commonly connected via the selection circuit 5 and the plurality of electrodes 3 arranged on the other side of the plurality of electrodes 3 arranged in the same row are connected via each selection circuit 5. It is divided into a second dividing line 14 which is commonly connected.
  • FIG. 17 is a circuit diagram of the microelectrode array 16 according to the modified example of the third embodiment.
  • the first dividing line 13 and the second dividing line 14 are the third embodiment except that the same row in the vertical direction of the matrix-shaped electrodes 3 of the microelectrode array 16 is divided into two. Is similar to.
  • each common wiring may be arranged in parallel with the first selection line 6.
  • each common wiring is a first dividing line in which the plurality of electrodes 3 arranged on one side of the plurality of electrodes 3 arranged in a row are commonly connected via the respective selection circuits 5.
  • 13 and the second dividing line 14 in which the plurality of electrodes 3 arranged on the other side of the plurality of electrodes 3 arranged in the same row are commonly connected via the respective selection circuits 5 are divided.
  • FIG. 18 is a schematic diagram of the circuit of the cell signal measurement electrode plate 1D according to the fourth embodiment.
  • 32 selection electrodes 3S1 and 3S2 are selected from the electrodes 3 of the microelectrode array 16 having an arrangement of 32 columns vertically and 32 rows horizontally, and a stimulus signal is supplied to the observation sample 11. Then, the case of measuring the cell potential signal will be described.
  • the first dividing line 13 and the second dividing line 14 are 32 lines each.
  • the cell signal measurement electrode plate 1D is paired with the first dividing line 13 and the second dividing line 14.
  • the electrodes 3 arranged in the first horizontal row and the other electrodes 3 arranged in the other horizontal row are connected, and the pairing is performed in two rows. It means that a set of the first dividing line 13 and the second dividing line 14 is configured.
  • numbers (1) to (8) are vertically attached.
  • the first dividing line 13 and the second dividing line 14 having the same number are paired.
  • the selection electrodes 3S1 and 3S2 can be selected from only one selected row out of the two rows constituting one set.
  • FIG. 19 shows the positional relationship between the selection electrodes 3S1 and 3S2 of the cell signal measurement electrode plate 1D according to the fourth embodiment and the observation sample 11.
  • the observation sample 11 is arranged in the entire measurement area of the microelectrode array 16.
  • 32 selection electrodes 3S1 and 3S2 can be selected in the entire measurement area.
  • FIG. 20 is a diagram showing the positional relationship between the other selection electrodes 3S1 and 3S2 of the cell signal measurement electrode plate 1D according to the fourth embodiment and the other observation sample 11.
  • the other observation sample 11 is arranged near the center of the measurement area of the microelectrode array 16, and the upper electrode 3 and the lower electrode 3 are unused.
  • 32 selection electrodes 3S1 and 3S2 can be selected near the center of the measurement area.
  • first dividing line 13 and the second dividing line 14 By pairing the first dividing line 13 and the second dividing line 14 into one set, two first dividing lines 13 and the second dividing line 13 are paired according to the size of the observation sample 11. One of 14 can be selected.
  • the range of arrangement of the selection electrodes 3S1 and 3S2 can be changed according to the size of the observation sample 11.
  • the first dividing line 13 and the second dividing line 14 are arranged in parallel with the second selection line 7. Then, one of the first dividing lines 13 and the other one are connected, and the line corresponding to the one of the first dividing lines 13 and the other of the first dividing lines 13 are connected.
  • the cell signal is read out from any one of the plurality of electrodes 3 included in the other row corresponding to one.
  • the first dividing line 13 and the second dividing line 14 may be arranged in parallel with the first selection line 6.
  • FIG. 21 is a schematic diagram of the circuit of the cell signal measurement electrode plate 1E according to the first modification of the fourth embodiment.
  • the common wiring 4 connected to the selection circuit 5B of the electrode 3 is paired with another common wiring 4.
  • the common wiring 12 connected to the selection circuit 5B of the electrode 3 is paired with another common wiring 12.
  • the cell signal measurement electrode plate 1E is provided with 32 terminals 10 on the left and right sides of the microelectrode array 16.
  • the left and right accompanying terminals 10 of the microelectrode array 16 are connected via common wirings 4 and 12.
  • the cell potential signal detected by the selection electrodes 3S1 and 3S2 can be detected by either the left or right terminal 10.
  • the observer who intends to detect the cell potential signal can select the group of one terminal 10 from the group of the left and right terminals 10, the convenience of measurement can be improved.
  • FIG. 22 is a diagram showing the positional relationship between the selection electrodes 3S1 and 3S2 of the cell signal measurement electrode plate 1E according to the first modification of the fourth embodiment and the observation sample 11.
  • the range of arrangement of the selection electrodes 3S1 and 3S2 can be changed according to the size of the observation sample 11.
  • FIG. 23 is a circuit diagram of the cell signal measurement electrode plate 1F according to another modification of the fourth embodiment.
  • the common wiring 4 connected to the selection circuit 5B of the electrode 3 is paired with another common wiring 4.
  • the common wiring 12 connected to the selection circuit 5B of the electrode 3 is paired with another common wiring 12.
  • the cell signal measurement electrode plate 1F is provided with 32 terminals 10 on the right side of the microelectrode array 16.
  • the cell signal measurement electrode plate 1F can select two selection electrodes 3S1 and 3S2 from the electrodes 3 arranged in the same traverse of the microelectrode array 16.
  • FIG. 24 is a diagram showing the positional relationship between the selection electrodes 3S1 and 3S2 of the cell signal measurement electrode plate 1F and the observation sample 11 according to another modification of the fourth embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram showing the positional relationship between the other selection electrodes 3S1 and 3S2 of the cell signal measurement electrode plate 1F according to another modification of the fourth embodiment and the other observation sample 11.
  • the selection electrodes 3S1 and 3S2 are arranged in the entire region of the microelectrode array 16.
  • the selection electrodes 3S1 and 3S2 are arranged only in the center of the microelectrode array 16.
  • FIG. 26 is a schematic diagram of the circuit of the cell signal measurement electrode plate 1G according to the third modification of the fourth embodiment.
  • connection position of the pairing of the first dividing line 13 and the second dividing line 14 is different.
  • the terminal 10 is arranged on the lower half side of the measurement area.
  • the terminal 10 is arranged at the center of the measurement area, and the observation sample 11 is aligned with the center.
  • the selection electrodes 3S1 and 3S2 can be arranged so that the observation sample 11 is aligned with the bottom surface.
  • the cell signal measurement electrode plates 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, and 1G are the substrate 2 and a plurality of first selections extending in the row direction provided on the substrate 2.
  • the selection circuit 5 is arranged in parallel with any one of the second selection line 7 and the first selection lines 6 and 23, and is arranged in one row or one column of the plurality of electrodes 3 arranged in a matrix.
  • Each selection circuit 5, 5A, 5B has one or more unit selection circuits, and the unit selection circuit has its gate terminal. Is connected to the first selection line 6 and 23, the source terminal is connected to the second selection line 7, and the gate terminal thereof is connected to the drain terminal of the first transistor T1. Is connected to the electrode 3 and the drain terminal is connected to the common wirings 4 and 12, and one of the capacitive electrodes is connected to the drain terminal of the first transistor T1 and the other capacitive electrode is connected. It includes a capacitive element (first capacitor C1) connected to a wiring for fixing to a constant potential (capacitive element potential fixed wiring 24).
  • a plurality of selection circuits arranged in a matrix at the intersection of a plurality of first selection lines and a plurality of second selection lines have their gate terminals connected to the first selection line and are sourced.
  • the substrate 2 is a transparent substrate in the first aspect.
  • the plurality of common wirings 4 are the first. It is arranged in parallel with the selection line 6 or the second selection line 7, and one of the plurality of common wirings 4 (first dividing line 13, second dividing line 14) is connected to the other one.
  • the cell signal is read out from any one of the plurality of electrodes 3 included in the other row or row corresponding to the other one of 14).
  • the electrodes conducting with the common wiring in one row or one row of the plurality of electrodes arranged in a matrix can be collected in the center of the matrix of the electrodes.
  • the plurality of common wirings 4 are arranged in parallel with the first selection line 6 or the second selection line 7.
  • the plurality of electrodes 3 arranged on one side of the plurality of electrodes 3 arranged in one row or one column are commonly connected via the respective selection circuits 5.
  • the common wiring (first dividing line 13) and the plurality of electrodes 3 arranged on the other side of the plurality of electrodes 3 arranged in one row or one column are commonly connected via the respective selection circuits 5. It is divided into the second division common wiring (second division line 14).
  • each selection circuit 5B has a plurality of unit selection circuits, and one of the plurality of unit selection circuits is It is connected to one of the plurality of common wirings 4 and 12 (common wiring 4), and the other one of the plurality of unit selection circuits is the other of the plurality of common wirings 4 and 12. It is connected to one of (common wiring 12).
  • each selection circuit 5A passes through the common wiring 4 from the drain of the second transistor T2 in order to remove noise of the cell signal.
  • a noise cut filter (low-pass filter 22) arranged up to the terminal 10 is further included.
  • the cell signal measurement electrode plate 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, and 1G has one of the plurality of first selection lines 6 and 23 in the above aspect 1. It further includes a column selection driver (gate driver 8) for selection and a row selection driver (source driver 9) for selecting one of the plurality of second selection lines 7.
  • a clock signal for selecting an electrode conducting with the common wiring from a plurality of electrodes arranged in a matrix is supplied synchronously with the first selection line and the second selection line. Can be done.
  • the cell signal measurement electrode plates 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, and 1G are the same as the first selection line 6 ⁇ 23 and the second selection line 7 in the above aspect 1.
  • the cell signal is read from the cell via the first electrode (selection electrode 3S / 3S1 / 3S2) which is the electrode 3 connected to the selected unit selection circuit and the common wiring (4/12).
  • the cell signal can be read out from the measurement point where the cell is to be measured.
  • the stimulus signal to be given to the cell in the eighth aspect is the first selection line 6. From an external circuit to the second electrode, which is the electrode 3 connected to the unit selection circuit, via the common wirings 4 and 12 connected to the unit selection circuit selected by the 23 and the second selection line 7. Will be supplied.
  • a stimulus signal can be supplied to a desired portion of the cell.
  • the information processing apparatus (cell signal detection system 15) according to the tenth aspect of the present invention is the cell signal measurement electrode plate 1, 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G according to any one of aspects 1 to 9. To prepare for.

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Abstract

細胞信号測定電極プレートは、ゲート端子が第１選択線に接続され、ソース端子が第２選択線に接続される第１トランジスタと、ゲート端子が第１トランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が電極に接続され、ドレイン端子が共通配線に接続される第２トランジスタと、一方の容量電極が第１トランジスタのドレイン端子に接続され、他方の容量電極が容量素子電位固定配線に接続される第１キャパシタとを含む。

Description

細胞信号測定電極プレート、及びこれを備える情報処理装置
　本発明の一態様は、細胞から発せられる細胞信号を読み出すための細胞信号測定電極プレート、及びこれを備える情報処理装置に関する。本願は、２０２０年６月４日に日本で出願された特願特願２０２０－９７８６０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　特許文献１には、観察試料の細胞または組織の電気生理学的活動を測定するための細胞電位測定電極が開示されている。この細胞電位測定電極は、透明ガラス基板上に複数のマイクロ電極を有する。この細胞電位測定電極には、６４個のマイクロ電極が８行×８列の行列形式で形成されている。この６４個のマイクロ電極のぞれぞれは、透明ガラス基板の４辺に置かれた６４個の外部接続端子に、配線のための導電性パターンを介して１対１で接続される。これにより、細胞電位測定電極は観察試料の電位を６４個のマイクロ電極の位置で同時に測定することができる。
　特許文献２には、生体細胞を含む培養液内の電位を電気化学的に計測するため、半導体基板上にマイクロ電極をアレイ状に配置した細胞電位測定装置が開示されている。この細胞電位測定装置は、高速動作（ＭＨｚ以上）が可能なＣＭＯＳ集積回路技術を用いて、多数のマイクロ電極、増幅器、Ａ／Ｄ変換器などを１つのチップにまとめ、多数のマイクロ電極の全てから高速に観察試料の電位を読み出す。
特表２００２－５２３７２６号公報（平成１４年７月３０日公表） 国際公開第２０１７／２２１７１４号（２０１７年１２月２８日国際公開）
　しかしながら、上述の特許文献１においては、マイクロ電極が外部接続端子と１対１で接続されるので、観察試料の測定箇所が、細胞電位測定電極に分散して配置された８行×８列の６４個のマイクロ電極の位置に制限され、電極ピッチも大きい。このため、測定者は観察試料の測定したい位置にマイクロ電極を合わせることが困難であり、もっと多数のマイクロ電極を配置して測定したいというニーズが存在する。
　特許文献２においては、高速動作が可能なＣＭＯＳ集積回路技術を用いて、多数の全電極を走査して観察試料の電位を読み出しているが、観察試料の細胞電位信号を測定するためには必ずしも全電極を走査して読み出す必要は無く、少数の箇所でいいから、観察試料の所望の箇所の電位を読み出したいというニーズが存在する。
　また、観察試料と電極との位置関係を正確に把握するために透明基板を用いたいというニーズが存在する。
　本発明の一態様は、測定したい観察試料の測定箇所あるいは測定箇所近傍に電極を設置することをガラスなどの透明基板で簡素な構成で可能とする細胞信号測定電極プレートこれを備える情報処理装置を実現することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る細胞信号測定電極プレートは、基板と、前記基板上に設けられた列方向に延びる複数の第１選択線と、前記基板上に設けられた行方向に延びる複数の第２選択線と、細胞から発せられる細胞信号を読み出すために前記基板上に設けられて前記複数の第１選択線と前記複数の第２選択線とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路及び電極と、前記細胞信号を読み出すために前記第２選択線と前記第１選択線との何れかと並行に配置され、前記行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のそれぞれに前記選択回路を介して接続される複数の共通配線とを備え、各選択回路は、１個以上の単位選択回路を有し、前記単位選択回路は、そのゲート端子が前記第１選択線に接続され、ソース端子が前記第２選択線に接続される第１トランジスタと、そのゲート端子が前記第１トランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が前記電極に接続され、ドレイン端子が前記共通配線に接続される第２トランジスタと、その一方の容量電極が前記第１トランジスタのドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための配線に接続される容量素子とを含む。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る情報処理装置は、本発明の一態様に係る細胞信号測定電極プレートを備える。
　本発明の一態様によれば、測定したい観察試料の測定箇所あるいは測定箇所近傍に電極を設置することがガラスなどの透明基板で簡素な構成で可能となる。
実施形態１に係る細胞信号検出システムの機能構成図である。 上記細胞信号検出システムに設けられた細胞信号測定電極プレートの平面図である。 上記細胞信号測定電極プレートの微小電極アレイと周辺部の回路図である。 共通配線が第２選択線と並行に配置された微小電極アレイの回路図である。 共通配線が第１選択線と並行に配置された微小電極アレイの回路図である。 上記細胞信号測定電極プレートに設けられたゲートドライバから微小電極アレイに供給されるクロック信号のタイミングを示す波形図の例である。 上記細胞信号測定電極プレートに設けられたソースドライバから微小電極アレイに供給されるクロック信号のタイミングを示す波形図の例である。 上記微小電極アレイに行列状に配列された複数の電極のうち上記クロック信号により選択された選択電極を示す図である。 上記微小電極アレイの行列状に配列された複数の電極のうちの選択された選択電極の配置を示す図である。 上記微小電極アレイの行列状に配列された複数の電極のうちの選択された選択電極の配置を示す図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態１の変形例に係る細胞信号測定電極プレートの回路図である。 実施形態２に係る細胞信号測定電極プレートの回路図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態３に係る細胞信号測定電極プレートの回路図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態３の変形例に係る微小電極アレイの回路図である。 実施形態４に係る細胞信号測定電極プレートの回路の概略図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 上記細胞信号測定電極プレートの他の選択電極と他の観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態４の変形例に係る細胞信号測定電極プレートの回路の概略図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態４の他の変形例に係る細胞信号測定電極プレートの回路の概略図である。 上記細胞信号測定電極プレートの選択電極と観察試料との間の位置関係を示す図である。 上記細胞信号測定電極プレートの他の選択電極と他の観察試料との間の位置関係を示す図である。 実施形態４のさらに他の変形例に係る細胞信号測定電極プレートの回路の概略図である。
　〔実施形態１〕
　以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
　＜細胞信号検出システム１５の機能構成＞
　図１は、実施形態１に係る細胞信号検出システム１５（情報処理装置）の機能構成図である。細胞信号検出システム１５は、細胞信号測定電極プレート１、コネクタ１８、増幅部１９、信号検出部２０、信号供給部１７、電極選択指示部２５及び表示部２１から構成される。
　観察試料１１は、例えばマウスの脳スライスや神経細胞である。
　細胞信号測定電極プレート１は、観察試料１１から発せられる細胞電位信号（細胞信号）を検出するためのプレートである。
　電極選択指示部２５は、細胞信号測定電極プレート１に選択信号を伝送する。
　コネクタ１８は、細胞信号測定電極プレート１と増幅部１９を接続する接続端子である。細胞信号測定電極プレート１で検出した細胞電位信号は、コネクタ１８を介して増幅部１９に伝送される。
　信号供給部１７は、観察試料１１に細胞信号測定電極プレート１を介して刺激信号を供給する。
　増幅部１９は、コネクタ１８を介して伝送された細胞電位信号を増幅する。細胞電位信号は増幅されて、増幅信号となり、信号検出部２０に伝送される。
　信号検出部２０は、増幅信号を検出信号に変換する。例えば、増幅信号は、時間に対して変化するため、増幅信号の経時変化に基づいて、増幅信号強度と時間の２次元の処理がなされた検出信号に変換する。
　表示部２１は、検出信号を表示する。
　ここで、細胞信号検出システム１５の使用方法を説明する。
　観察試料１１を細胞信号測定電極プレート１上に載せる。そして、電極選択指示部２５で、観察試料１１のどこの場所を観測するのかを選択して決定する。電極選択指示部２５で選択された場所に信号供給部１７から細胞信号測定電極プレート１を介して刺激信号を供給する。刺激信号が観察試料１１の選択された場所に供給されると、刺激信号に反応して刺激信号が供給された場所以外の別の場所から細胞電位信号が発せられる。細胞電位信号は、電極選択指示部２５で選択された場所から細胞信号測定電極プレート１を介してコネクタ１８に伝送される。コネクタ１８は、細胞電位信号を増幅部１９に伝送して、増幅部１９は、伝送信号を増幅して増幅信号に変換する。増幅信号は、信号検出部２０に伝送される。信号検出部は、増幅信号を検出信号に変換する。表示部２１は、検出信号を表示する。
　これにより、細胞信号検出システム１５は、信号供給部１７から刺激信号を観察試料１１に供給し、刺激信号に反応した観察試料１１の細胞電位信号を測定し、表示することができる。
　また、細胞信号検出システム１５は、観察試料１１に刺激信号を供給しなくても、観察試料１１が自発的に発する細胞電位信号を検出することができる。観察試料１１を培養液に浸しておくことで、観察試料１１が自発的に細胞電位信号を発することが想定されるからである。
　＜細胞信号測定電極プレート１の外観＞
　図２は、実施形態１に係る細胞信号検出システム１５に設けられた細胞信号測定電極プレート１の平面図である。細胞信号測定電極プレート１は、基板２、複数の端子１０、ゲートドライバ８（列選択ドライバ）、ソースドライバ９（行選択ドライバ）及び微小電極アレイ１６（ＭＥＡ）を備えている。複数の端子１０、ゲートドライバ８、ソースドライバ９、及び微小電極アレイ１６は、基板２上に配置されている。基板２は、端子１０、ゲートドライバ８、ソースドライバ９及び微小電極アレイ１６を配置するための平板の板である。
　実施形態１では、基板２は透明基板を用いている。基板２を透明基板とすることで、基板２の裏側から観察試料１１を倒立顕微鏡等により視認することができるので、観察者は、観察試料１１を基板２の選択された特定の位置に配置することができる。透明基板は、例えば、ガラス基板である。
　実施形態１では、基板２の平板は、透明基板であるガラス基板を用いているが、これに限定されるものではなく、透明樹脂基板であってもよい。また、基板２の平板は、基板２の裏側から観察試料１１を視認することができるという効果はなくなるものの、透明でない半導体材料であるＳｉ基板やＧａＡｓ基板であってもよい。
　微小電極アレイ１６は、観察試料１１に刺激信号を供給し、観察試料１１の細胞電位信号を検出する。
　端子１０は、観察試料１１に刺激信号を供給し、細胞電位信号を検出するための端子である。端子１０は、コネクタ１８と接続される。実施形態１では、細胞信号測定電極プレート１は６４個の端子１０を備えている。この６４個の端子１０の中の１個以上が刺激信号の供給に使用される。端子１０の端子数は、６４個であるが、これに限定されるものではなく、増減することができる。
　ゲートドライバ８は、クロック信号を微小電極アレイ１６に伝送する。実施形態１では、ゲートドライバ８は、細胞信号測定電極プレート１上のＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）に実装されて、信号供給部１７及び電極選択指示部２５を含む外部の制御システムに接続される。
　ソースドライバ９は、他のクロック信号を微小電極アレイ１６に伝送する。実施形態１では、ソースドライバ９は、細胞信号測定電極プレート１上のＦＰＣに実装されて、信号供給部１７及び電極選択指示部２５を含む外部の制御システムに接続される。
　なお、ゲートドライバ８を細胞信号測定電極プレート１上に配置せずに、外部にゲートドライバ８を設置して、外部のゲートドライバ８と細胞信号測定電極プレート１とをコネクタを介して接続してもよい。また、ゲートドライバ８を細胞信号測定電極プレート１上に配置せずに、フラットケーブル又はＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｆｌａｔ　Ｃａｂｌｅ）を介して外部のゲートドライバ８を含む制御システムに細胞信号測定電極プレート１を接続してもよい。
　ソースドライバ９を細胞信号測定電極プレート１上に配置せずに、外部にソースドライバ９を設置して、外部のソースドライバ９と細胞信号測定電極プレート１とをコネクタを介して接続してもよい。また、ソースドライバ９を細胞信号測定電極プレート１上に配置せずに、フラットケーブル又はＦＦＣを介して外部のソースドライバ９を含む制御システムに細胞信号測定電極プレート１を接続してもよい。
　また、ゲートドライバ８、ソースドライバ９を細胞信号測定電極プレート１上にＣＯＧ実装し、ＦＦＣ（ＦＰＣ配線）かコネクタ経由で外部機器と接続してもよい。
　信号供給部１７は、細胞信号測定電極プレート１を介して観察試料１１に刺激信号を供給する。実施形態１では、６４個の端子１０のうちの２個を刺激信号の供給用として割り当てることができる。細胞信号測定電極プレート１は、刺激信号を与えられた観察試料１１の部位から影響を受けた観察試料１１の他の部位から細胞電位信号を検出する。実施形態１では、細胞電位信号は、刺激信号の供給に割り当てられなかった残りの６２個の端子１０で検出する。
　また、観察試料１１の自立信号である細胞電位信号を検出する場合には、信号供給部１７は、刺激信号を供給しない。その場合には、６４個の端子すべてで細胞電位信号を検出することができる。例えば、心筋細胞を細胞信号測定電極プレート１上に培養した場合には、心筋細胞が自立信号である細胞電位信号を出すので、刺激信号無しですべての端子を読み出しに使用することができる。
　観察試料１１は、脳細胞、神経細胞、心筋細胞、ｉＰＳ細胞（人工多能性幹細胞、Induced Pluripotent Stem Cells）、その他生物に関する細胞を含む。
　＜細胞信号測定電極プレート１上の微小電極アレイ１６＞
　図３は、実施形態１に係る細胞信号測定電極プレート１の簡略化した微小電極アレイ１６と周辺部の回路図である。
　微小電極アレイ１６は、基板２上に設けられた列方向に延びる複数の第１選択線６と、基板２上に設けられた行方向に延びる複数の第２選択線７と、観察試料１１の細胞から発せられる細胞電位信号（細胞信号）を読み出すために基板２上に設けられて複数の第１選択線６と複数の第２選択線７とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路５及び電極３と、細胞電位信号を読み出すために第２選択線７と並行に配置され、行列状に配列された複数の電極３のうちの一行に選択回路５を介して接続される複数の共通配線４とを備える。
　各選択回路５は、１個以上の単位選択回路を有する。この単位選択回路は、そのゲート端子が第１選択線６に接続され、ソース端子が第２選択線７に接続される第１トランジスタＴ１と、そのゲート端子が第１トランジスタＴ１のドレイン端子に接続され、ソース端子が電極３に接続され、ドレイン端子が共通配線４に接続される第２トランジスタＴ２と、その一方の容量電極が第１トランジスタＴ１のドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための容量素子電位固定配線２４（配線）に接続される第１キャパシタＣ１（容量素子）とを含む。
　微小電極アレイ１６は、行列状に配置された数千個の電極３を備える。実施形態１では、微小電極アレイ１６は、横６４個×縦６４個＝４０９６個の電極３を備える。微小電極アレイ１６は、横５ｍｍ×縦５ｍｍ＝２５ｍｍ２の面積を占め、その領域内に４０９６個の電極３が配置される。微小電極アレイ１６の電極３が占める領域範囲である横５ｍｍ×縦５ｍｍ＝２５ｍｍ２が、観察試料１１の細胞電位信号を測定できる測定領域である。
　各電極３は、例えば横５０μｍ、縦５０μｍの正方形である。微小電極アレイ１６に配置される各電極３の間のピッチは、例えば１００μｍである。
　特許文献１に記載の従来の細胞信号検出システムの細胞信号測定電極プレートは、実施形態１の細胞信号測定電極プレート１の測定領域と同面積の測定領域（横５ｍｍ×縦５ｍｍ）に横８個×縦８個＝６４個の電極が行列状に配置されている。この従来の細胞信号検出システムでは、６４個の電極しかないため、観察試料１１の測定希望位置に電極３を配置することは困難であった。
　実施形態１の細胞信号測定電極プレート１は、計４０９６個の電極３を有するので、測定領域内にある観察試料１１に対して綿密に電極を充てることができる。これにより、観察試料１１の細かな位置に信号供給部１７から刺激信号を供給し、細胞電位信号を検出することができる。
　実施形態１では、微小電極アレイ１６は、横６４個×縦６４個＝４０９６個の電極３を備えているが、これに限定されるものではなく微小電極アレイ１６の横行および縦列の電極数は増減可能である。実施形態１では、電極３のサイズについて、横５０μｍ、縦５０μｍであったが、これに限定されるものではなく、増減可能である。実施形態１では、微小電極アレイの測定領域の面積は、横５ｍｍ×縦５ｍｍ＝２５ｍｍ２であったが、これに限定されるものではなく、増減可能である。
　図３で微小電極アレイ１６の構成の詳細を説明する。図３では、説明の便宜上、電極３の数を省略して表記している。
　ゲートドライバ８は、微小電極アレイ１６の縦の列の電極３に対応する複数の第１選択線６と接続されている。それぞれの第１選択線６はそれぞれの１列の電極３に選択回路５を介して接続されている。このゲートドライバ８は、電極選択指示部２５からの選択信号に基づいて、電極３の縦１列を選択するためのクロック信号を各選択回路５に伝送する。
　ソースドライバ９は、微小電極アレイ１６の横の行の電極３に対応する複数の第２選択線７と接続している。それぞれの第２選択線７はそれぞれの１行の電極３に選択回路５を介して接続されている。このソースドライバ９は、上記選択信号に基づいて、電極３の横１行を選択するためのクロック信号を各選択回路５に伝送する。
　選択回路５は、２つのトランジスタと１つのキャパシタを備える単位選択回路から構成され、少なくとも１つ以上の単位選択回路を含む。実施形態１では、１つの単位選択回路を備える選択回路５の詳細について説明する。
　第１選択線６は、選択回路５を介して各電極３と接続している。第１選択線６は、各第１トランジスタＴ１のゲートと接続される。
　第１トランジスタＴ１のソースは第２選択線７と接続され、第１トランジスタＴ１のドレインは第１キャパシタＣ１（容量素子）および第２トランジスタＴ２のゲートと接続される。
　第１キャパシタＣ１（容量素子）の容量電極の一方は第１トランジスタＴ１のドレインと接続され、容量電極の他方は容量素子電位固定配線２４（配線）に接続される。実施形態１では、容量素子電位固定配線２４は、接地されている。
　第２トランジスタＴ２のソースは、電極３と接続され、第２トランジスタＴ２のゲートは第１トランジスタＴ１のドレインおよび第１キャパシタＣ１（容量素子）に接続される。また第２トランジスタＴ２のドレインは共通配線４と接続する。
　実施形態１において、第１および第２トランジスタＴ１・Ｔ２はＴＦＴ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ、薄膜トランジスタ）が用いられている。実施形態１では、第１および第２トランジスタＴ１・Ｔ２はＴＦＴを用いているが、これに限定されるものではない。
　図４は、共通配線４が第２選択線７と並行に配置された微小電極アレイ１６の回路図を示す。共通配線４は、第２選択線７と並行に配置されている。
　図５は、共通配線４が第１選択線６と並行に配置された微小電極アレイ１６の回路図を示す。共通配線４は、第１選択線６と並行に配置されている。
　図４及び図５から示されるように共通配線４は、第１選択線６と並行に配置されていてもよいし、第２選択線７と並行に配置されていてもよい。
　＜細胞信号測定電極プレート１の回路動作＞
　図６、７，８を参照して選択回路５の動作原理を詳細に説明する。
　図６は、細胞信号測定電極プレート１に設けられたゲートドライバ８から微小電極アレイ１６に供給されるクロック信号Ｇ１～Ｇ６のタイミングを示す波形図である。実施形態１では、６４本の第１選択線６が備わるが、説明の簡略化のためここでは、６本の第１選択線６を用いて説明する。
　図７は、細胞信号測定電極プレート１に設けられたソースドライバ９から微小電極アレイ１６に供給されるクロック信号Ｓ１～Ｓ５のタイミングを示す波形図である。実施形態１では、６４本の第２選択線７が備わるが、説明の簡略化のためここでは、５本の第２選択線７を用いて説明する。
　図８は、微小電極アレイ１６に行列状に配列された複数の電極３のうち上記クロック信号により選択された選択電極３Ｓを示す図である。実施形態１では、微小電極アレイ１６には４０９６個の電極３が配置されるが、説明の簡略化のためここでは、横５行、縦８列の計４０個の電極３が配置される場合を想定して説明する。
　図８において、行列状のマス目が電極３を表わしている。図８において、Ｘ＝１～６に対応する点線は、第１選択線６を表わしている。図８において、Ｙ＝１～５に対応する点線は、第２選択線７を表わしている。
　図６において、Ｘ＝１～６の６本の各第１選択線６に、クロック信号Ｇ１～Ｇ６が印加される。
　図８において、Ｘ＝１は、第１選択線６の第１列を示している。Ｘ＝２は、第１選択線６の第１列の隣に配置された第１選択線６の第２列を示している。Ｘ＝３は、第１選択線６の第２列の隣に配置された第１選択線６の第３列を示している。同様にＸ＝４は第１選択線６の第４列、Ｘ＝５は第１選択線６の第５列、Ｘ＝６は第１選択線６の第６列を示している。
　図６のタイムチャートは、縦軸が電圧の大きさ、横軸が時間を示している。第１選択線６の第１列にクロック信号Ｇ１を時刻ｔ１で印加した後、第１選択線６の第２列に時間をずらして時刻ｔ２でクロック信号Ｇ２を印加する。このように順次第１選択線６の第１列から第６列までクロック信号Ｇ１～Ｇ６を印加していく。
　実施形態１では、クロック信号Ｇ１～Ｇ６の電圧値は、Ｈｉ：１０Ｖであり、クロック信号Ｇ１～Ｇ６が印加されない状態の電圧値は、Ｌｏ：－５Ｖである。
　図７において、Ｙ＝１～５の５本の各第２選択線７に、クロック信号Ｓ１～Ｓ５が印加される。
　図８において、Ｙ＝１は、第２選択線７の第１行を示している。Ｙ＝２は、第２選択線７の第１行の隣に配置された第２選択線７の第２行を示している。Ｙ＝３は、第２選択線７の第２行の隣に配置された第２選択線７の第３行を示している。同様にＹ＝４は第２選択線７の第４行、Ｙ＝５は第２選択線７の第５行を示している。
　図７のタイムチャートは、縦軸が電圧の大きさ、横軸が時間を示している。第２選択線７の第１行にクロック信号Ｓ１を印加した後に、第２選択線７の第２行にクロック信号Ｓ２を印加する。その後、第２選択線７の第４行にクロック信号Ｓ４を印加し、一定時間置いた後、第２選択線７の第３行にクロック信号Ｓ３を印加する。最後に、第２選択線７の第５行にクロック信号Ｓ５を印加する。
　図６の第１選択線６のクロック信号Ｇ１～Ｇ６と図７の第２選択線７のクロック信号Ｓ１～Ｓ５は、同期されている。
　時刻ｔ１において、第１選択線６のＸ＝１のクロック信号Ｇ１と、第２選択線７のＹ＝１のクロック信号Ｓ１とは同時に選択回路５に印加される。図８では、黒色のマス目が時刻ｔ１において第１選択線６と第２選択線７とにクロック信号が印加されていることを示している。時刻ｔ１において、クロック信号Ｇ１が印加されるＸ＝１の第１選択線６と、クロック信号Ｓ１が印加されるＹ＝１の第２選択線７とが交わる黒いマス目は、選択電極３Ｓを表わしている。
　選択電極３Ｓは、刺激信号を供給し、または細胞電位信号を検出するための電極３である。
　時刻ｔ２において、第１選択線６のＸ＝２のクロック信号Ｇ２と、第２選択線７のＹ＝２のクロック信号Ｓ２とは同時に選択回路５に印加される。図８では、時刻ｔ２において、クロック信号Ｇ２が印加されるＸ＝２の第１選択線６と、クロック信号Ｓ２が印加されるＹ＝２の第２選択線７とが交わる黒いマス目が、選択電極３Ｓである。
　時刻ｔ３において、第１選択線６のＸ＝３のクロック信号Ｇ３と、第２選択線のＹ＝４のクロック信号Ｓ４は同時に選択回路５に印加される。図８では、時刻ｔ３において、クロック信号Ｇ３が印加されるＸ＝３の第１選択線６と、クロック信号Ｓ４が印加されるＹ＝４の第２選択線７とが交わる黒いマス目が、選択電極３Ｓである。
　時刻ｔ４において、第１選択線６のＸ＝４のクロック信号Ｇ４は印加されるが、第２選択線７のいずれの線においてもクロック信号は印加されていない。この場合には、図８で、電極３は選択されない。
　時刻ｔ５において、第１選択線６のＸ＝５のクロック信号Ｇ５と、第２選択線のＹ＝３のクロック信号Ｓ３とは同時に選択回路５に印加される。図８では、時刻ｔ５において、クロック信号Ｇ５が印加されるＸ＝５の第１選択線６と、クロック信号Ｓ３が印加されるＹ＝３の第２選択線７とが交わる黒いマス目が、選択電極３Ｓである。
　時刻ｔ６において、第１選択線６のＸ＝６のクロック信号Ｇ６と、第２選択線のＹ＝５のクロック信号Ｓ５とは同時に選択回路５に印加される。図８では、時刻ｔ５において、クロック信号Ｇ６が印加されるＸ＝６の第１選択線６と、クロック信号Ｓ５が印加されるＹ＝５の第２選択線７とが交わる黒いマス目が、選択電極３Ｓである。
　このように、第１選択線６に印加されるクロック信号と第２選択線７に印加されるクロック信号とが同時に選択回路５に伝送されたとき、その選択回路に接続された電極３は、選択される。
　微小電極アレイ１６の選択電極３Ｓを選択する回路動作を、図３及び図８を参照して説明する。
　Ｘ＝１の列の電極３に配置される選択回路５の第１トランジスタＴ１のゲートにクロック信号Ｇ１が印加される。それと同時に、第２選択線７のＹ＝１の行の電極３に配置される選択回路５の第１トランジスタＴ１のソースにクロック信号Ｓ１が印加される。
　電極３の第１トランジスタＴ１のゲートにクロック信号Ｇ１、第１トランジスタのソースにクロック信号Ｓ１が同期されて印加されると第１トランジスタＴ１のソースとドレイン間に電流か流れ、第１キャパシタＣ１（容量素子）に電荷が供給される。
　次に、クロック信号Ｇ１がＬｏに立下り、第１トランジスタＴ１のソースとドレイン間が遮断される。その後、クロック信号Ｓ１がＬｏに立下る。このため、第１キャパシタＣ１（容量素子）に供給された電荷が第１トランジスタＴ１を通って第２選択線７に逆流することなく維持され、第２トランジスタＴ２のゲートに電圧が印加される。その結果、電極３に接続された第２トランジスタＴ２のソースとドレイン間が導通する。
　これにより、測定者は、第２トランジスタＴ２のドレインに接続された共通配線４から刺激信号を選択電極３Ｓに供給し、又は、選択電極３Ｓの細胞電位信号を共通配線４から読み出すことができる。
　＜選択電極の機能＞
　図９は、微小電極アレイ１６の行列状に配列された複数の電極３のうちの選択された選択電極３Ｓ（１）・３Ｓ（２）の配置を示す図である。説明の簡略化のため、電極３の配置は、横４行、縦４列としている。
　ここでは、選択電極３Ｓ（１）が、観察試料１１に刺激信号を供給し、又は、観察試料から細胞電位信号を検出する仕組みについて説明する。
　第１選択線６（１）～６（４）または第２選択線７（１）～７（４）にクロック信号が印加される信号をＨｉ信号、クロック信号が印加されない状態をＬｏとする。
　第２選択線７（１）にＨｉ信号、他の第２選択線７（２）～（４）はＬｏとした状態で、第１選択線６（１）をＨｉ信号、他の第１選択線６（２）～（４）をＬｏとすると、選択電極３Ｓ（１）の第１キャパシタＣ１にのみ、Ｈｉ信号の電荷が供給される。
　そして、第２選択線７（２）にＨｉ信号、他の第２選択線７（１）・７（３）・７（４）はＬｏとした状態で、第１選択線６（２）にＨｉ信号、他の第１選択線６（１）・６（３）・６（４）はＬｏとすることで選択電極３Ｓ（２）の第１キャパシタＣ１にのみ電荷が供給される。
　このように、ソースドライバ９は、電極選択指示部２５により伝送された選択信号に基づいて、第２選択線７（１）～（４）に順次Ｈｉ信号を供給する。ゲートドライバ８は、電極選択指示部２５により伝送された選択信号に基づいて、選択したい選択電極３Ｓに対応する第１選択線６（１）～（４）の何れかにＨｉ信号を、第２選択線７（１）～（４）のＨｉ信号と同期させて供給する。これにより、選択したい選択電極３Ｓ（１）・３Ｓ（２）に接続された選択回路５の第１キャパシタＣ１に電荷が供給できる。電荷が供給された第１キャパシタＣ１は第２トランジスタＴ２のゲートに電圧を印加するため、選択電極３Ｓ（１）・３Ｓ（２）と共通配線４を導通させることができる。
　また、第１キャパシタＣ１の電荷保持期間は有限であるため、必要に応じて一定のサイクルで電荷の供給を繰り返さなくてはならない。
　図１０は、微小電極アレイ１６の行列状に配列された複数の電極３のうちの選択された選択電極３Ｓ（１）～３Ｓ（４）の配置を示す図である。説明の簡略化のため、電極３の配置は、横４行、縦４列としている。
　例えば、図１０に示されるように選択電極３Ｓ（１）～３Ｓ（４）の第１キャパシタＣ１に電荷を供給した場合は、細胞信号測定電極プレート１の上に観察試料１１を載せた状態で、共通配線４（２）に外部から刺激信号を供給すると、選択電極３Ｓ（２）から刺激信号が観察試料１１に供給される。
　そして、他の共通配線４（１）・４（３）・４（４）は、選択電極３Ｓ（１）・３Ｓ（３）・３Ｓ（４）により検出された細胞電位信号を細胞信号検出システム１５に伝達する。
　このように、微小電極アレイ１６に配置される電極３の中から選択電極３Ｓ（１）～３Ｓ（４）を選択することで、観察試料１１の測定希望位置またはその近傍位置に刺激信号を供給し、細胞電位信号を検出することができる。
　図１１は、実施形態１に係る細胞信号測定電極プレート１の選択電極３Ｓと観察試料１１との間の位置関係を示す図である。
　行列状のマスで表示されたものが電極３である。行列状のマスの上に観察試料１１が重ねて置かれている。
　実施形態１では、細胞信号測定電極プレート１は透明なガラス基板で形成されている。そのため、倒立顕微鏡によりガラス基板越しに観察試料１１を視認することができるので、観察試料１１を視認しながら、測定希望位置を電極選択指示部２５により特定することができる。
　図１１では、行列状のマス目のうち黒いマス目が選択された選択電極３Ｓである。実施形態１の細胞信号測定電極プレート１は、６４行６４列の計４０９６個の電極３が配置されている。
　これにより、観察者は、計４０９６個の電極３の中から６４個の選択電極３Ｓを電極選択指示部２５により選択し、観察試料１１の測定希望位置または測定希望位置近傍に選択電極３Ｓを合わせることができる。
　これにより、測定希望にきめ細やかに対応した位置で観察試料１１の細胞電位信号を測定することができる。
　このように、観察試料１１の細胞に与えるための刺激信号が、第１選択線６及び第２選択線７により選択された選択回路５に接続された共通配線４を介して、選択回路５に接続された電極３である選択電極３Ｓの一部（第２電極）に外部回路から供給される。そして、第１選択線６及び第２選択線７により選択された選択回路５に接続された電極３である選択電極３Ｓの残りの一部（第１電極）及び共通配線４を介して、観察試料１１の細胞から細胞電位信号が読み出される。
　このように、発明者らは、前述した特許文献１の細胞電位測定電極での観察試料の測定エリアと同様の範囲に数千のマイクロ電極を基板上に形成した細胞信号測定電極プレート１を作成した。この細胞信号測定電極プレート１では、数千のマイクロ電極から計測したい数十個のマイクロ電極を選択することができるので、観察試料の測定位置をきめ細やかに選択することができる。
　実施形態１に係る細胞信号測定電極プレート１は、特許文献２の細胞電位測定装置のように行列状に配置された全電極を走査して読み出すのではなく、選択された特定の電極３に対応する選択回路５の第１キャパシタＣ１のみに電荷を供給して当該特定の電極３と共通配線４とを導通させ、当該特定の電極３のみから細胞電位信号を外部回路に読み出す構成を備える点で特許文献２と顕著に相違する。
　そして、この細胞信号測定電極プレート１は透明であるガラスの基板２上に微小な電極３を配置しているため、ガラスの基板２側から観察試料１１を観察することができ、観察試料１１の測定したい位置を選択することができる。
　前述した特許文献２に記載の細胞電位測定装置は、ＣＭＯＳ集積回路技術を用いるためのシリコン基板が不透明である。そして、この不透明であるシリコン基板に配置されたマイクロ電極の上に観察試料を載せるので、不透明であるシリコン基板側から倒立顕微鏡等で観察試料を観察できず、観察試料の測定したい位置を知ることができないという問題がある。
　特許文献２の細胞電位測定装置は、ＣＭＯＳ集積回路技術を用いたトランジスタの動作が高速なので、ラインを高速に選択し、例えば６４ビットのＣＰＵ等で出力制御することで、全電極を細かく読み出すことができる。この細胞電位測定装置は、電極を選択するのではなく、動画カメラで用いるＣＭＯＳイメージセンサのイメージで動作する。高速動作が可能なので、この細胞電位測定装置は、細胞電位信号を時間分解で全電極分順番に読み出して、電極の座標毎に合成して細胞電位信号の波形を生成する。
　特許文献２のシリコン基板は単価が高額であるため、微小電極の領域部分を切り出して、低額な別の基板にワイヤボンディングしてプレートに仕上げる必要がある。このため、製造工程が複雑になるという問題がある。
　さらに、シリコン基板では、ワイヤボンディングする電極はアルミニウムを用いるが、このアルミニウムには細胞毒性が存在するので、ワイヤボンディング後の溶出対策、又は、アルミニウムの電極を微小電極から十分離すためにシリコン基板を大きくする必要が生じ、細胞信号測定電極プレートが高価になるという問題がある。
　これに対して、実施形態１に係る細胞信号測定電極プレート１は、透明な基板２を備えるので、基板２の下側から基板２越しに倒立顕微鏡等で観察することができ、電極３の位置と観察試料１１の位置とを正確に把握することができる。観察試料１１の細胞は、生かしておくために培養液、脳脊髄液に浸している。このため、上側から観察することができないので、基板２の透明性が有効になる。
　ガラス基板の上に形成できるトランジスタは、ガラス上に形成できる半導体材料の性能に限界があるため、シリコン基板、ＧａＡｓ基板の上に形成できるトランジスタのような高速動作ができない。このため、細胞信号測定電極プレート１のように、選択電極３Ｓと共通配線４とを継続的に導通させる選択回路５が有効になる。選択電極３Ｓは、選択された後、継続的に共通配線４に電気的に接続されているので、外部機器により、検出された細胞電位信号を、共通配線４を通して読み出すことができる。
　〔実施形態１の変形例〕
　図１２は、実施形態１の変形例に係る細胞信号測定電極プレート１Ａの回路図である。
　細胞信号測定電極プレート１で読み出される細胞電位信号は微弱であるため、ノイズ対策が必要である。特に高周波ノイズを除去する必要があるため、第２トランジスタＴ２のドレインから共通配線４を介して端子１０に至るまでの間にローパスフィルタ２２（ノイズカットフィルタ）が配置されている。図１２に示す例では、共通配線４の端子１０側にローパスフィルタ２２が共通配線４の１本ごとに１個設けられる。ローパスフィルタ２２の構成として抵抗Ｒを図示しているが、電極３からローパスフィルタ２２までに含まれる配線やトランジスタＴ２が持つ抵抗値を抵抗Ｒとして使い、図１２の位置に実際に抵抗Ｒを置かなくてもよい。
　ローパスフィルタ２２は、例えばＲＣ回路である。
　なお、各電極３に接続される選択回路５Ａ毎にローパスフィルタ２２を設けてもよい。この場合、選択回路５Ａの第２トランジスタＴ２のドレインに抵抗Ｒの一方を接続し、抵抗Ｒの他方は共通配線４に接続されるとともに第３キャパシタＣ３の容量電極の一方にも接続される。第３キャパシタＣ３の容量電極の他方の線は容量素子電位固定配線２４に接続される。本実施形態では、容量素子電位固定配線２４は接地されている。
　これにより、選択電極３Ｓの細胞電位信号を読み出す際または選択電極３Ｓに刺激信号を供給する際、高周波ノイズを除去することが可能となる。
　〔実施形態２〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　図１３は、実施形態２に係る細胞信号測定電極プレート１Ｂの回路図である。
　実施形態２では、電極３には、選択回路５Ｂが接続される。
　選択回路５Ｂは、少なくとも２つの単位選択回路を備える。例えば、選択回路５Ｂは、第１トランジスタＴ１、第２トランジスタＴ２及び第１キャパシタＣ１で構成される単位選択回路の他に、第３トランジスタＴ３、第４トランジスタＴ４及び第２キャパシタＣ２を備える単位選択回路をもう一つ備える。
　また、ゲートドライバ８は、第１選択線６のクロック信号とは別制御のクロック信号を駆動させる第１選択線２３をさらに備える。
　電極３は、選択回路５Ｂを介して共通配線４及び共通配線１２に接続されている。
　選択回路５Ｂを詳細に説明する。
　第１選択線６は、第１トランジスタＴ１のゲートと接続される。第１トランジスタＴ１のソースは第２選択線７と接続され、第１トランジスタのドレインは第１キャパシタＣ１および第２トランジスタのゲートと接続される。
　第１キャパシタＣ１の容量電極の一方は第１トランジスタＴ１のドレインと接続され、容量電極の他方の線は容量素子電位固定配線２４に接続される。本実施形態では、容量素子電位固定配線２４は接地されている。
　第２トランジスタＴ２のソースは、電極３と接続され、第２トランジスタのゲートは第１トランジスタＴ１のドレインおよび第１キャパシタＣ１に接続される。また第２トランジスタＴ２のドレインは共通配線４と接続する。
　第１選択線２３は、第３トランジスタＴ３のゲートと接続される。第３トランジスタＴ３のソースは第２選択線７と接続され、第３トランジスタＴ３のドレインは第２キャパシタＣ２および第４トランジスタＴ４のゲートと接続される。
　第２キャパシタＣ２の容量電極の一方は第３トランジスタＴ３のドレインと接続され、容量電極の他方は容量素子電位固定配線２４に接続される。
　第４トランジスタＴ４のソースは、電極３と接続され、第４トランジスタＴ４のゲートは第３トランジスタＴ３のドレインおよび第２キャパシタＣ２に接続される。また第４トランジスタＴ４のドレインは共通配線１２と接続する。
　このように、各選択回路５Ｂは、複数個の単位選択回路を有する。この複数個の単位選択回路のうちの一つは、共通配線４と接続され、複数個の単位選択回路のうちの他の一つは、共通配線１２と接続される。
　選択回路５Ｂは、細胞信号測定電極プレート１Ｂに係る微小電極アレイ１６の第１行に並んでいる電極３のうちから、２個の選択電極３Ｓを選択することができる。
　実施形態１では、細胞信号測定電極プレート１に係る微小電極アレイ１６の第１行の第２選択線７につながる電極３のうち選択できるのは１個の選択電極３Ｓのみであった。これに対して、実施形態２では、第１行の第２選択線７と対応する電極３のうち選択できる選択電極３Ｓの数は、２個に増大する。
　これにより、観察者は、観察試料１１の測定希望位置に選択電極３Ｓを合わせる際に、更にきめ細かく観察試料１１の測定位置を調整することが可能となる。
　端子１０の数は６４個と決まっているため、実施形態１では、端子１０は、縦に６４行の電極３を選択できた。しかし、本実施形態では、同一の行に２個の選択電極３Ｓが選択できるので、同一の行に２個の端子が割り当てられる。そのため、端子１０は、実施形態１の半分である縦３２行の電極３を選択することができる。
　実施形態２は、選択回路５Ｂに、２本の共通配線４、１２が接続される。しかしこれに限定されるものではなく、選択回路５Ｂは単位選択回路を３個にして、更に他の共通配線を追加する構成であってもよい。このような構成とすれば、第１行の第２選択線７に対応する電極３のうち選択できる選択電極３Ｓの数は、３個となる。
　選択回路５Ｂは、電極３の面積に配置できる限度で、いくつかの単位選択回路を備えることができる。
　図１４は、実施形態２に係る細胞信号測定電極プレート１Ｂの選択電極３Ｓ１、３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示す図である。
　微小電極アレイ１６の行列状のマスで表示されたものが電極３である。微小電極アレイ１６の行列状のマスの上に観察試料１１が重ねて置かれている。
　図１４では、微小電極アレイ１６の行列状のマスのうち黒く塗られた箇所が選択された選択電極３Ｓ１及び３Ｓ２である。選択電極３Ｓ１は、第１選択線６に対応する選択電極である。選択電極３Ｓ２は、第１選択線２３に対応する選択電極である。
　図１４では、微小電極アレイ１６の行列状のマスのうち同一の行に選択電極３Ｓ１及び選択電極３Ｓ２が２つ選択されている。
　〔実施形態３〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　図１５は、実施形態３に係る細胞信号測定電極プレート１Ｃの回路図である。
　実施形態３では、細胞信号測定電極プレート１Ｃは、共通配線４の代わりに第１分割線１３（第１分割共通配線）及び第２分割線１４（第２分割共通配線）を備えている。
　第１分割線１３及び第２分割線１４は、微小電極アレイ１６の行列状の電極３のうち横方向の同一行を２つに分割している。
　細胞信号測定電極プレート１Ｃは、微小電極アレイ１６の同一の行の第１分割線１３及び第２分割線１４に対して第１分割線１３で１個の選択電極３Ｓ１を選択し、第２分割線１４で１個の選択電極３Ｓ２を選択することができる。
　これにより、観察者は、観察試料１１の測定希望位置に選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を合わせる際に、きめ細かく観察試料１１の測定位置を調整することが可能となる。
　図１６は、実施形態３に係る細胞信号測定電極プレート１Ｃの選択電極３Ｓ１，３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示す図である。
　図１６では、微小電極アレイ１６を表示したマスに縦の仕切り線が太線で引かれており、この仕切り線を境に第１分割線１３、第２分割線１４に分割される。微小電極アレイ１６の行列状に配置された電極３のうち同一行に対して、仕切り線の左右に選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を１個ずつ選択することができる。
　端子１０の数は６４個と決まっているため、実施形態１では、端子１０は、縦に６４行の電極３を選択できた。しかし、本実施形態では、同一の行に２個の選択電極３Ｓを選択できるので、同一の行に２個の端子が割り当てられる。そのため、端子１０は、実施形態１の半分である縦３２行の電極３を選択することができる。
　このように、共通配線が、第２選択線７と並行に配置され、各共通配線が、一行に配列された複数の電極３のうちの一方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第１分割線１３と、前記一行に配列された複数の電極３のうちの他方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第２分割線１４とに分割される。
　〔実施形態３の変形例〕
　図１７は、実施形態３の変形例に係る微小電極アレイ１６の回路図である。
　本実施形態では、第１分割線１３及び第２分割線１４は、微小電極アレイ１６の行列状の電極３のうち縦方向の同一列を２つに分割していること以外は、実施形態３と同様である。
　このように、共通配線は、第１選択線６と並行に配置されてもよい。この場合は、各共通配線は、一列に配列された複数の電極３のうちの一方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第１分割線１３と、前記一列に配列された複数の電極３のうちの他方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第２分割線１４とに分割される。
　〔実施形態４〕
　本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
　図１８は、実施形態４に係る細胞信号測定電極プレート１Ｄの回路の概略図である。
　図１８に示された概略図は、縦３２列×横３２行の配列の微小電極アレイ１６の電極３の中から３２個の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を選択し、観察試料１１に刺激信号を供給し、細胞電位信号を測定する場合を説明する。
　第１分割線１３及び第２分割線１４は、それぞれ３２本である。
　細胞信号測定電極プレート１Ｄは、第１分割線１３及び第２分割線１４がペアリングされている。ペアリングとは、微小電極アレイ１６の行列状の電極３のうち、横１行目に配列される電極３と他のもう横１行に配列される電極３とが接続されて、２行で１組の第１分割線１３及び第２分割線１４を構成されていることをいう。
　図１９において、縦に番号が（１）から（８）まで付されている。同じ番号が付された第１分割線１３及び第２分割線１４がペアリングされている。
　このように構成することで、１組を構成する２行のうち、選択された１行のみから選択電極３Ｓ１，３Ｓ２を選択することができる。
　図１９は、実施形態４に係る細胞信号測定電極プレート１Ｄの選択電極３Ｓ１，３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示している。
　観察試料１１は、微小電極アレイ１６の測定領域の全体に配置されている。この場合には、測定領域の全体に３２個の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を選択することができる。
　図２０は、実施形態４に係る細胞信号測定電極プレート１Ｄの他の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２と他の観察試料１１との間の位置関係を示す図である。
　他の観察試料１１は、微小電極アレイ１６の測定領域の中央付近に配置され、上側部分の電極３及び下側部分の電極３は、未使用となる。この場合には、測定エリアの中央付近に３２個の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を選択することができる。
　第１分割線１３及び第２分割線１４を２本で１組にペアリングすることで、観察試料１１の大きさに応じて、１組で２本の第１分割線１３及び第２分割線１４のうちからどちらかの１本を選択することができる。
　これにより、第１分割線１３及び第２分割線１４のペアリングは、観察試料１１の大きさに応じて選択電極３Ｓ１、３Ｓ２の配置の範囲を変更することができる。
　このように、第１分割線１３及び第２分割線１４が第２選択線７と並行に配置される。そして、第１分割線１３のうちの１本と他の１本とが接続され、第１分割線１３のうちの前記１本に対応する一行と、前記第１分割線１３のうちの他の１本に対応する他の一行とに含まれる複数の電極３の中の何れか一つの電極から前記細胞信号が読み出される。
　第１分割線１３及び第２分割線１４は、第１選択線６と並行に配置されてもよい。
　〔実施形態４の変形例１〕
　図２１は、実施形態４の変形例１に係る細胞信号測定電極プレート１Ｅの回路の概略図である。
　細胞信号測定電極プレート１Ｅは、電極３の選択回路５Ｂに接続する共通配線４をそれぞれ他の別の共通配線４とペアリングさせている。
　また、細胞信号測定電極プレート１Ｅは、電極３の選択回路５Ｂに接続する共通配線１２をそれぞれ他の別の共通配線１２とペアリングさせている。
　細胞信号測定電極プレート１Ｅは、微小電極アレイ１６の左右に端子１０をそれぞれ３２個備える。
　微小電極アレイ１６の左右の同行の端子１０は、共通配線４、１２を介して接続されている。ある選択電極３Ｓ１、３Ｓ２で検出される細胞電位信号は、左右のどちらかの端子１０で検出することができる。
　細胞電位信号を検出しようとする観察者は、左右の端子１０の群のうちから、一方の端子１０の群を選ぶことができるので、測定の利便性を向上させることができる。
　図２２は、実施形態４の変形例１に係る細胞信号測定電極プレート１Ｅの選択電極３Ｓ１、３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示す図である。
　共通配線４、１２のペアリングによって、観察試料１１の大きさに応じた選択電極３Ｓ１、３Ｓ２の配置の範囲を変更できる。
　これにより、観察者は、観察試料１１の測定希望位置に選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を合わせる際に、更にきめ細かく観察試料１１の測定位置を調整することが可能となる。
　〔実施形態４の変形例２〕
　図２３は、実施形態４の他の変形例に係る細胞信号測定電極プレート１Ｆの回路図である。
　細胞信号測定電極プレート１Ｆは、電極３の選択回路５Ｂに接続する共通配線４をそれぞれ他の別の共通配線４とペアリングさせている。
　また、細胞信号測定電極プレート１Ｆは、電極３の選択回路５Ｂに接続する共通配線１２をそれぞれ他の別の共通配線１２とペアリングさせている。
　細胞信号測定電極プレート１Ｆは、微小電極アレイ１６の右側に端子１０を３２個備えている。
　細胞信号測定電極プレート１Ｆは、微小電極アレイ１６の同一の横行に配置される電極３の中から２個の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を選択することができる。
　図２４は、実施形態４の他の変形例に係る細胞信号測定電極プレート１Ｆの選択電極３Ｓ１，３Ｓ２と観察試料１１との間の位置関係を示す図である。
　図２５は、実施形態４の他の変形例に係る細胞信号測定電極プレート１Ｆの他の選択電極３Ｓ１、３Ｓ２と他の観察試料１１との間の位置関係を示す図である。
　図２４に示すように、観察試料１１が測定領域全体に配置される場合には、選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を、微小電極アレイ１６の領域全体に配置する。
　図２５に示すように、他の観察試料１１が測定領域中央にだけ配置される場合には、選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を、微小電極アレイ１６の中央部のみに配置する。
　これにより、観察者は、観察試料１１の測定希望位置に選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を合わせる際に、更にきめ細かく観察試料１１の測定位置を調整することが可能となる。
　〔実施形態４の変形例３〕
　図２６は、実施形態４の変形例３に係る細胞信号測定電極プレート１Ｇの回路の概略図である。
　図１８で前述した実施形態４との相違は、第１分割線１３及び第２分割線１４のペアリングの接続位置が異なることである。
　端子１０を、測定領域の下半分側に配置している。実施形態４では端子１０を、測定領域の中心に配置し、観察試料１１を中心に合わせていた。
　それに対して、実施形態４の変形例３では、観察試料１１を底辺に合わせて、選択電極３Ｓ１、３Ｓ２を配置することができる。
　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、基板２と、前記基板２上に設けられた列方向に延びる複数の第１選択線６・２３と、前記基板２上に設けられた行方向に延びる複数の第２選択線７と、細胞（観察試料）から発せられる細胞信号を読み出すために前記基板２上に設けられて前記複数の第１選択線６・２３と前記複数の第２選択線７とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路５・５Ａ・５Ｂ及び電極３と、前記細胞信号を読み出すために前記第２選択線７と前記第１選択線６・２３との何れかと並行に配置され、前記行列状に配列された複数の電極３のうちの一行又は一列のそれぞれに前記選択回路５・５Ａ・５Ｂを介して接続される複数の共通配線４・１２とを備え、各選択回路５・５Ａ・５Ｂは、１個以上の単位選択回路を有し、前記単位選択回路は、そのゲート端子が前記第１選択線６・２３に接続され、ソース端子が前記第２選択線７に接続される第１トランジスタＴ１と、そのゲート端子が前記第１トランジスタＴ１のドレイン端子に接続され、ソース端子が前記電極３に接続され、ドレイン端子が前記共通配線４・１２に接続される第２トランジスタＴ２と、その一方の容量電極が前記第１トランジスタＴ１のドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための配線（容量素子電位固定配線２４）に接続される容量素子（第１キャパシタＣ１）とを含む。
　この特徴によれば、複数の第１選択線と複数の第２選択線とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路が、そのゲート端子が第１選択線に接続され、ソース端子が第２選択線に接続される第１トランジスタと、そのゲート端子が第１トランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が電極に接続され、ドレイン端子が共通配線に接続される第２トランジスタと、その一方の容量電極が第１トランジスタのドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための配線に接続される容量素子とを含む。
　このため、第１選択線及び第２選択線にクロック信号を同期して供給することにより、行列状に配列された複数の電極の中から、共通配線と導通する電極を選択することができる。
　この結果、細胞の測定したい測定箇所あるいは測定箇所近傍に電極を設置することが簡素な構成で可能となる。
　本発明の態様２に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様１において、前記基板２が透明基板である。
　この構成によれば、基板越しに下側から倒立顕微鏡等で観察することができるので、電極の位置と細胞の位置とを正確に把握することができる。
　本発明の態様３に係る細胞信号測定電極プレート１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様１において、前記複数の共通配線４（第１分割線１３、第２分割線１４）は、前記第１選択線６、若しくは第２選択線７と並行に配置され、前記複数の共通配線４（第１分割線１３、第２分割線１４）のうちの１本と他の１本とが接続され、前記複数の共通配線４（第１分割線１３、第２分割線１４）のうちの前記１本に対応する一行若しくは一列と、前記複数の共通配線４（第１分割線１３、第２分割線１４）のうちの前記他の１本に対応する他の一行若しくは一列とに含まれる複数の電極３の中の何れか一つの電極３から前記細胞信号が読み出される。
　この構成によれば、行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のうち共通配線と導通する電極を、上記電極の行列の中央に集めることができる。
　本発明の態様４に係る細胞信号測定電極プレート１Ｃ・１Ｄ・１Ｇは、上記態様１において、前記複数の共通配線４は、前記第１選択線６、若しくは前記第２選択線７と並行に配置され、各共通配線４は、一行若しくは一列に配列された複数の電極３のうちの一方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第１分割共通配線（第１分割線１３）と、前記一行若しくは一列に配列された複数の電極３のうちの他方の側に配列された複数の電極３が各々の選択回路５を介して共通に接続される第２分割共通配線（第２分割線１４）とに分割される。
　この構成によれば、行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のうち共通配線と導通する電極の数を増やすことができる。
　本発明の態様５に係る細胞信号測定電極プレート１Ｂは、上記態様１において、各選択回路５Ｂは、複数個の単位選択回路を有し、前記複数個の単位選択回路のうちの一つは、前記複数の共通配線４・１２のうちの１本（共通配線４）と接続され、前記複数個の単位選択回路のうちの他の一つは、前記複数の共通配線４・１２のうちの他の１本（共通配線１２）と接続される。
　この構成によれば、行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のうち共通配線と導通する電極の数を増やすことができる。
　本発明の態様６に係る細胞信号測定電極プレート１Ａは、上記態様１において、各選択回路５Ａが、前記細胞信号のノイズを除去するために前記第２トランジスタＴ２のドレインから前記共通配線４を介して端子１０に至るまでの間に配置されたノイズカットフィルタ（ローパスフィルタ２２）をさらに含む。
　この構成によれば、電極から第２トランジスタを通って共通配線に読み出される微弱な細胞信号に重畳する高周波ノイズを除去することができる。
　本発明の態様７に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様１において、前記複数の第１選択線６・２３のうちの１本を選択する列選択ドライバ（ゲートドライバ８）と、前記複数の第２選択線７のうちの１本を選択する行選択ドライバ（ソースドライバ９）とさらに備える。
　この構成によれば、行列状に配列された複数の電極の中から、共通配線と導通する電極を選択するためのクロック信号を、第１選択線及び第２選択線に同期して供給することができる。
　本発明の態様８に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様１において、前記第１選択線６・２３及び前記第２選択線７により選択された前記単位選択回路に接続された前記電極３である第１電極（選択電極３Ｓ・３Ｓ１・３Ｓ２）及び前記共通配線（４・１２）を介して、前記細胞から前記細胞信号を読み出す。
　この構成によれば、細胞の測定したい測定箇所から細胞信号を読み出すことができる。
　本発明の態様９に係る細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇは、上記態様８において、前記細胞に与えるための刺激信号が、前記第１選択線６・２３及び前記第２選択線７により選択された前記単位選択回路に接続された前記共通配線４・１２を介して、前記単位選択回路に接続された電極３である第２電極に外部回路から供給される。
　この構成によれば、細胞の所望の箇所に刺激信号を供給することができる。
　本発明の態様１０に係る情報処理装置（細胞信号検出システム１５）は、態様１から態様９の何れかに記載の細胞信号測定電極プレート１・１Ａ・１Ｂ・１Ｃ・１Ｄ・１Ｅ・１Ｆ・１Ｇを備える。
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

Claims (10)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に設けられた列方向に延びる複数の第１選択線と、
    　前記基板上に設けられた行方向に延びる複数の第２選択線と、
    　細胞から発せられる細胞信号を読み出すために前記基板上に設けられて前記複数の第１選択線と前記複数の第２選択線とが交差する部分に行列状に配列された複数の選択回路及び電極と、
    　前記細胞信号を読み出すために前記第２選択線と前記第１選択線との何れかと並行に配置され、前記行列状に配列された複数の電極のうちの一行又は一列のそれぞれに前記選択回路を介して接続される複数の共通配線とを備え、
    　各選択回路は、１個以上の単位選択回路を有し、
    　前記単位選択回路は、
    　そのゲート端子が前記第１選択線に接続され、ソース端子が前記第２選択線に接続される第１トランジスタと、
    　そのゲート端子が前記第１トランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が前記電極に接続され、ドレイン端子が前記共通配線に接続される第２トランジスタと、
    　その一方の容量電極が前記第１トランジスタのドレイン端子に接続され、他方の容量電極が一定の電位に固定されるための配線に接続される容量素子とを含む細胞信号測定電極プレート。
  2. 　前記基板が透明基板である請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
  3. 　前記複数の共通配線は、前記第１選択線、若しくは第２選択線と並行に配置され、
    　前記複数の共通配線のうちの１本と他の１本とが接続され、
    　前記複数の共通配線のうちの前記１本に対応する一行若しくは一列と、前記複数の共通配線のうちの前記他の１本に対応する他の一行若しくは一列とに含まれる複数の電極の中の何れか一つの電極から前記細胞信号が読み出される請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
  4. 　前記複数の共通配線は、前記第１選択線、若しくは前記第２選択線と並行に配置され、
    　各共通配線は、一行若しくは一列に配列された複数の電極のうちの一方の側に配列された複数の電極が各々の選択回路を介して共通に接続される第１分割共通配線と、前記一行若しくは一列に配列された複数の電極のうちの他方の側に配列された複数の電極が各々の選択回路を介して共通に接続される第２分割共通配線とに分割される請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
  5. 　各選択回路は、複数個の単位選択回路を有し、
    　前記複数個の単位選択回路のうちの一つは、前記複数の共通配線のうちの１本と接続され、
    　前記複数個の単位選択回路のうちの他の一つは、前記複数の共通配線のうちの他の１本と接続される請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
  6. 　各選択回路が、前記細胞信号のノイズを除去するために前記第２トランジスタのドレインから前記共通配線を介して出力端子に至るまでの間に配置されたノイズカットフィルタをさらに含む請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
  7. 　前記複数の第１選択線のうちの１本を選択する列選択ドライバと、
    　前記複数の第２選択線のうちの１本を選択する行選択ドライバとさらに備える請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
  8. 　前記第１選択線及び前記第２選択線により選択された前記単位選択回路に接続された前記電極である第１電極及び前記共通配線を介して、前記細胞から前記細胞信号を読み出す請求項１に記載の細胞信号測定電極プレート。
  9. 　前記細胞に与えるための刺激信号が、前記第１選択線及び前記第２選択線により選択された前記単位選択回路に接続された前記共通配線を介して、前記単位選択回路に接続された電極である第２電極に外部回路から供給される請求項８に記載の細胞信号測定電極プレート。
  10. 　請求項１から請求項９の何れか一項に記載の細胞信号測定電極プレートを備えた情報処理装置。
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