(57)【要約】  生体由来物の検査デバイスは、基板と、基板の第１面に設けられ、生体由来物を設置するための設置箇所と、第１のモニタ電極と、第２のモニタ電極とを備える。設置箇所の中心から第１のモニタ電極までの最短の距離と、設置箇所の中心から第２のモニタ電極までの最短の距離とが異なる。
2014073195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の第１面に設けられ、生体由来物を設置するための設置箇所と、
前記基板の前記第１面に形成された、第１のモニタ電極と第２のモニタ電極とを備え、
前記設置箇所の中心から前記第１のモニタ電極までの最短の距離と、前記設置箇所の前記中心から前記第２のモニタ電極までの最短の距離とが異なる
生体由来物の検査デバイス。
【請求項２】
前記基板の前記第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを貫通する第１の貫通孔が、前記設置箇所に形成されている
請求項１に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項３】
前記第１面と前記第２面とを貫通する複数の第２の貫通孔が、前記設置箇所以外で前記基板に形成されている
請求項２に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項４】
基板の前記第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを貫通する複数の第２の貫通孔が、前記設置箇所以外で前記基板に形成されている
請求項１に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項５】
前記設置箇所の上に設けられ、多孔質材料もしくは繊維材料により形成されたセパレータをさらに備えた
請求項１に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項６】
前記セパレータは、前記第１のモニタ電極と前記第２のモニタ電極の上にも設置されている
請求項５に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項７】
前記第１のモニタ電極と前記第２のモニタ電極の上に設けられ、多孔質材料もしくは繊維材料により形成されたセパレータをさらに備えた
請求項１に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項８】
前記基板の外周を囲む壁部をさらに備えた
請求項１に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項９】
前記第１のモニタ電極と前記第２のモニタ電極は、前記第１面を臨む方向から見て円形状に形成されている
請求項１に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項１０】
基板と、
前記基板の第１面に設けられ、生体由来物を設置するための設置箇所と、
前記基板の前記第１面と反対側の第２面に形成された、第１のモニタ電極と第２のモニタ電極とを備え、
前記第１面と前記第２面を貫通する、前記設置箇所に形成された第１の貫通孔と、前記設置箇所以外で前記基板に形成された複数の第２の貫通孔とのうちの少なくとも一方が、前記基板に形成されており、
前記設置箇所の中心から前記第１のモニタ電極までの最短の距離と、前記設置箇所の前記中心から前記第２のモニタ電極までの最短の距離とが異なる
生体由来物の検査デバイス。
【請求項１１】
前記基板の外周を囲む壁部をさらに備えた
請求項１０に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項１２】
前記第１のモニタ電極と前記第２のモニタ電極は、前記第１面を臨む方向から見て円形状に形成されている
請求項１０に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項１３】
基板と、
前記基板の第１面に設けられ、生体由来物を設置するための設置箇所とを備え、
前記第１面と、前記第１面と反対側の第２面とを、貫通する複数の第２の貫通孔が、前記設置箇所以外で前記基板に形成されており、
第１のモニタ電極と第２のモニタ電極が、前記複数の第２の貫通孔のうちの別々の貫通孔内に形成されており、
前記設置箇所の中心から前記第１のモニタ電極までの最短の距離と、前記設置箇所の中心から前記第２のモニタ電極までの最短の距離とが異なる
生体由来物の検査デバイス。
【請求項１４】
前記第１面と前記第２面とを貫通する第１の貫通孔が、前記設置箇所に形成されている
請求項１３に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項１５】
前記基板の外周を囲む壁部をさらに備えた
請求項１３に記載の生体由来物の検査デバイス。
【請求項１６】
前記第１のモニタ電極と前記第２のモニタ電極は、前記第１面を臨む方向から見て円形状に形成されている
請求項１３に記載の生体由来物の検査デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術分野は、細胞や、組織や、受精卵などの生体由来物の活動状態を検査、解析するために用いられる、生体由来物の検査デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞や、組織や、受精卵などの生体由来物は、様々な物質を輸送して活動している。たとえば心筋細胞はＫイオン、Ｎａイオン、Ｃａイオン等の輸送を行うことで電気信号や化合物による情報伝達を行い、心臓の脈動を制御している。また、受精卵は、周辺酸素を消費しながら、分割する。【０００３】
生体由来物の活動状況を知るために、生体由来物を検査デバイスに保持し、生体由来物の周辺で発生する物理化学的変化を検出する方法がある。この方法は、モデル細胞による新薬候補化合物の薬理テストや、受精卵の活性を検査するために用いられている。【０００４】
図１２は、従来の生体由来物２の検査デバイス５０の垂直断面図である。ここで生体由来物２は、例えば細胞である。検査デバイス５０は、細胞の活動状況を検査する電気生理センサデバイスである。【０００５】
生体由来物２は、貫通孔５２に保持されている。貫通孔５２は、測定対象である生体由来物２より小さく、たとえば直径２マイクロメートルである。【０００６】
ダイアフラム５１によって分割された２つの領域には、それぞれモニタ電極５３と参照電極５４が設置されている。検査デバイス５０内には、培養液６４が充填されている。【０００７】
モニタ電極５３と参照電極５４の間を流れる電流や電位差などを計測することにより、細胞の電気的特性を調べ、細胞の活動状態を検査、解析できる。【０００８】
図１３Ａは、従来の生体由来物２の検査デバイス６０の垂直断面図である。図１３Ｂは、従来の生体由来物２の検査デバイス６０の水平断面図である。ここで生体由来物２は、例えば受精卵である。検査デバイス６０は、受精卵周辺に溶存する酸素量を計測することにより、受精卵の活動状態を検査する受精卵モニタデバイスである。検査デバイス６０において、生体由来物２を置くための基板６１が容器６３の底部に設置されている。また、基板６１の上にモニタ電極６２が設置されている。容器６３内には受精卵を健康に保つ為の適切な培養液６４が充填されている。培養液６４内に参照電極６５が設置されている。モニタ電極６２と参照電極６５との間の電位差や電流を計測することにより、溶存酸素量が測定される。溶存酸素量は受精卵が活動した結果として消費された酸素量と関係しているので、溶存酸素を測定することにより、受精卵の活動状態がわかる。【０００９】
なお、この出願に関する先行技術文献としては、下記の特許文献及び非特許文献が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１５６２３４号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】''Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｘｙｇｅｎ  ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｎｇｌｅｍｏｕｓｅ  ｅｍｂｒｙｏｓ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｄｅｖｉｃｅ''Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ３０  （２０１１）  １００−１０６．
【発明の概要】
【００１２】
生体由来物の検査デバイスは、基板と、基板の第１面に設けられ、生体由来物を設置するための設置箇所と、第１のモニタ電極と、第２のモニタ電極とを備える。設置箇所の中心から第１のモニタ電極までの最短の距離と、設置箇所の中心から第２のモニタ電極までの最短の距離とが異なる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施の形態１における生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本実施の形態１における生体由来物の検査デバイスの水平断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本実施の形態２における生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本実施の形態２における他の生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図３】図３は、本実施の形態２における他の生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本実施の形態３における生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本実施の形態３における生体由来物の検査デバイスの水平断面図である。
【図５】図５は、本実施の形態３における他の生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図６】図６は、本実施の形態３における他の生体由来物の検査デバイスの水平断面図である。
【図７】図７は、本実施の形態３における他の生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図８】図８は、本実施の形態３における他の生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図９】図９は、本実施の形態４における生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図１０】図１０は、本実施の形態４における他の生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図１１】図１１は、本実施の形態５における生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図１２】図１２は、従来の生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、従来の他の生体由来物の検査デバイスの垂直断面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、従来の他の生体由来物の検査デバイスの水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
従来の検査デバイス５０、６０は、生体由来物２の周辺に発生している物理化学的変化を空間的に分解して計測するには適していない。すなわち、従来の検査デバイス５０は、モニタ電極５３と参照電極５４とが１対１の関係にある。そして、モニタ電極５３から生体由来物２までの距離は一定である。また検査デバイス６０において、複数のモニタ電極６２から生体由来物２までの距離は一定である。
【００１５】
このため、空間的に分解して計測するためには、モニタ電極５３、６２を、測定対象である生体由来物２へ近づけたり遠ざけたりしなければならない。しかし、このようなことを行うと、生体由来物２をモニタ電極で傷つけたり、測定にバラツキが生じたりする場合がある。従って、慎重で高精度な操作が必要となる。そのため、電極の位置を制御するための高精度な装置が必要となり、これらの装置を扱う際に高度なスキルが要求される。
【００１６】
（実施の形態１）図１Ａは、本実施の形態１における生体由来物２の検査デバイス１００の垂直断面図である。図１Ｂは、本実施の形態１における生体由来物２の検査デバイス１００の水平断面図である。
【００１７】
生体由来物２の検査デバイス１００は、基板１０１と、基板１０１の設置面１０４に設けられた、生体由来物２を設置するための設置箇所１０３と、第１のモニタ電極１０２ａと、第２のモニタ電極１０２ｂとを備える。設置箇所１０３の中心から第１のモニタ電極１０２ａまでの最短の距離と、設置箇所１０３の中心から第２のモニタ電極１０２ｂまでの最短の距離とが異なる。ここで、設置面１０４とは、生体由来物２が設置される基板１０１の第１面のことである。なお、検査デバイス１００は、第３のモニタ電極１０２ｃを有していてもよい。すなわち、モニタ電極１０２は、２種類以上あればよい。
【００１８】
生体由来物２は、例えば、細胞や、組織や、受精卵などである。
【００１９】
基板１０１は、例えばガラスや、樹脂や、シリコンや、セラミックなどで形成されている。
【００２０】
ここで、設置箇所１０３として、例えば、基板１０１の設置面１０４の一部が凹部に加工されていてもよい。あるいは、設置面１０４をその中心部に向かって全体的に窪むような形状に加工することにより、設置箇所１０３を形成してもよい。設置面１０４の断面におけるテーパ角度が数度程度であっても検査デバイス１００の設置箇所を特定できるので、窪みや凹部を形成するのが好ましい。なお、窪みや凹部は例えば、ドライエッチングにより形成される。
【００２１】
モニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、基板１０１の上に上面視で（すなわち第１面を臨む方向から見て）円形状に形成されている。モニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、生体由来物２の設置面１０４と同じ面に形成されている。複数のモニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃによりモニタ電極１０２が構成されている。モニタ電極１０２は、例えば白金や、金や、銀などの貴金属で構成するのが好ましい。さらに、モニタ電極１０２は、炭素や、コバルト酸リチウムなど、電池の電極材料として一般に使われている材料で構成してもよい。測定時の培養液１３０の組成、必要な電圧、電流等を考慮して、モニタ電極１０２の材料を選べばよい。
【００２２】
複数のモニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、それぞれ生体由来物２の設置箇所１０３からの距離が異なるように配置されている。ここで、距離とは、設置箇所１０３の中心からそれぞれのモニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃまでの最短距離である。すなわち、設置箇所１０３の中心からモニタ電極１０２ａまでの最短の距離３０２ａと、設置箇所１０３の中心からモニタ電極１０２ｂまでの最短の距離３０２ｂと、設置箇所１０３の中心からモニタ電極１０２ｃまでの最短の距離３０２ｃとが異なっている。本実施の形態では、設置箇所１０３の中心からの距離が短い方から順に、モニタ電極１０２ａ、モニタ電極１０２ｂ、モニタ電極１０２ｃが形成されている。
【００２３】
モニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、それぞれ個別に計測アンプ（図示せず）につながっており、モニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと参照電極１２０との間の電位差や電流などが個別に計測される。
【００２４】
また、基板１０１の上面の外周が、壁部１０５により囲まれていても良い。壁部１０５を形成することによって、壁部１０５の内部にウエル１０６が形成される。壁部１０５は、例えば、基板１０１と同様に、ガラスや、樹脂や、シリコンや、セラミック等で形成される。壁部１０５を形成することによって、生体由来物２を設置面１０４に固定させる時にガイドとなり、作業が行いやすくなる。なお、壁部１０５の内側面は、親水処理されていることが好ましい。壁部１０５の内側面が親水処理されていれば、ウエル１０６内に容易に溶液を注入できる。
【００２５】
さらに、壁部１０５は開口部の直径が底面部の直径よりも大きいテーパ形状であるのが好ましい。テーパ形状にすることにより、生体由来物２をより確実に設置できる。
【００２６】
次に検査デバイス１００の動作を説明する。
【００２７】
ウエル１０６内に、生体由来物２を含む培養液１３０を注入し、生体由来物２として受精卵を設置箇所１０３に設置する。
【００２８】
参照電極１２０を培養液１３０の中に挿入する。なお、参照電極１２０としてＡｇ／ＡｇＣｌや、Ｐｔや、Ａｕ等が用いられる。
【００２９】
ここで、参照電極１２０は、壁部１０５の側面に設けられた機構（図示せず）により固定される。参照電極１２０を固定することで、参照電極１２０とモニタ電極１０２との位置関係が測定毎に変わること無く一定に保たれ、再現性良く測定できる。
【００３０】
基板１０１の上に、複数のモニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが形成されている。モニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと参照電極１２０との間を流れる電流を計測することにより、培養液１３０中の溶存酸素量が測定できる。溶存酸素量は受精卵が活動した結果として消費された酸素量と関係している。そのため、溶存酸素量を測定することにより、受精卵の活動状態がわかる。
【００３１】
モニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、受精卵（生体由来物２）からの距離が異なる。従って、従来のようにモニタ電極１０２を動かして計測する必要がなく、それぞれのモニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの位置で物理化学的変化を測定できる。また、生体由来物２からの活性酸素や代謝物などは、放射状に濃度勾配が形成される。そのため、生体由来物２との距離が異なるそれぞれのモニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと参照電極１２０との間を流れる電流から、溶存酸素量の濃度勾配が測定できる。その結果、生体由来物２の周辺を空間的に分解した物理化学的変化を容易に計測できる。
【００３２】
モニタ電極１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、それぞれ計測アンプに接続されているので、それぞれの電流が同時に計測できる。これにより、生体由来物２の周辺で発生する物理化学的変化である溶存酸素量を同時に計測できる。また、スイッチやリレーを用いて一つの計測アンプに複数のモニタ電極１０２をつなげ、時間を分割（時分割）してもよい。スイッチング回路を用いて、複数のモニタ電極１０２を一つの計測アンプに接続することにより、装置を小型にできる。しかしこの場合、溶存酸素量の時間変化に対して十分に高速に動作するスイッチやリレーが必要である。
【００３３】
なお、基板１０１が導体あるいは半導体の場合、基板１０１とモニタ電極１０２との間には絶縁層（図示せず）を設けることが好ましい。さらに、モニタ電極１０２が引き出され、電解液に接触する箇所は、絶縁層でモニタ電極１０２を被覆することが好ましい。また、モニタ電極１０２の上に微小孔を有する絶縁層を形成し、モニタ電極１０２が微小孔から露出するようにしてもよい。このようにすることで、電気化学反応による電流を、不要な位置で検出することが低減できる。そのため、生体由来物２の物理化学的変化をより正確に測定できる。
【００３４】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２における検査デバイス２００について図面を参照しながら説明する。実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
図２Ａは実施の形態２における検査デバイス２００の垂直断面図である。実施の形態２と実施の形態１との相違点は、生体由来物２が設置される基板１０１の設置箇所１０３に、第１の貫通孔１０８が形成されている点である。第１の貫通孔１０８は、基板１０１の生体由来物２の設置面１０４側から、その反対側の反対面１０７（第２面）まで貫通している。
【００３６】
第１の貫通孔１０８の直径は、生体由来物２の直径よりも小さくなるように、エッチングやレーザー加工などによって形成されている。
【００３７】
生体由来物２の設置箇所１０３として第１の貫通孔１０８を設けることによって、例えば、反対面１０７側を陰圧に、あるいは設置面１０４側を陽圧にすることにより、生体由来物２を第１の貫通孔１０８上に的確に設置できる。つまり、生体由来物２を容易に固定できる。
【００３８】
このように生体由来物２を固定した状態で、複数のモニタ電極１０２を用いて生体由来物２の周辺を空間的に分解して物理化学的変化を計測できる。そのため、生体由来物２の濃度勾配が容易に分かる。
【００３９】
なお、図２Ｂに示すように、検査デバイス２１０の第１の貫通孔１０８の大きさ（直径）は、設置面１０４側が反対面１０７側よりも大きい方が好ましい。このようにすることにより、生体由来物２が第１の貫通孔１０８の開口部に接触する際の損傷を防ぐことができる。
【００４０】
なお、第１の貫通孔１０８付近の乾燥を防ぐために、少なくとも第１の貫通孔１０８の周辺の反対面１０７は、培養液１３０で満たされていることが好ましい。
【００４１】
図３は実施の形態２における検査デバイス２２０の垂直断面図である。図２Ａでは、生体由来物２の設置面１０４と同じ面上にモニタ電極１０２を形成したが、図３では、モニタ電極２０２は反対面１０７に形成されている。モニタ電極２０２はモニタ電極２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄで構成されている。
【００４２】
モニタ電極２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、第１の貫通孔１０８の近傍および周辺に複数配置されている。モニタ電極２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、それぞれ設置箇所１０３の中心までの距離が異なるように形成されている。すなわち、設置箇所１０３の中心からそれぞれのモニタ電極２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄまでの最短の距離が異なる。
【００４３】
設置面１０４側で発生する生体由来物２の活動による変化（例えば、培養液１３０中の酸素濃度の変化）が、第１の貫通孔１０８を通して、反対面１０７にも発生する。酸素濃度の違いにより、それぞれのモニタ電極２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄと参照電極１２０との間の電流値および電位差が異なる。そのために、それぞれのモニタ電極２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄが設置された位置の酸素濃度が測定できる。
【００４４】
生体由来物２はタンパク質などの代謝物、老廃物を排出している。従って、モニタ電極２０２が形成される面が生体由来物２の設置面１０４と同じ面である場合、生体由来物２からの代謝物、老廃物がモニタ電極２０２に付着し、モニタ電極２０２が汚染される場合がある。
【００４５】
モニタ電極２０２が汚染されると、モニタ電極２０２の表面における電流が阻害され、正しい溶存酸素量が計測できなくなり、生体由来物２の消費酸素量が正しく測定できなくなる場合がある。
【００４６】
図３に示すように、モニタ電極２０２を基板１０１の生体由来物２の設置面１０４とは反対側の反対面１０７に形成することにより、生体由来物２からの代謝物などがモニタ電極２０２への付着するのを抑制できる。
【００４７】
モニタ電極２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、それぞれ個別に計測アンプへつながっており、モニタ電極２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄと参照電極１２０との間の電位差や電流を個別に計測できる。
【００４８】
なお、モニタ電極２０２を設置面１０４の反対面１０７に形成する場合、第１の貫通孔１０８の反対面１０７側の開口部は、第１の貫通孔１０８の中央部よりも大きい方が望ましい。実施の形態１で述べたように、第１の貫通孔１０８の大きさは、設置面１０４側が反対面１０７側よりも大きい方が好ましい。さらに、反対面１０７の開口部を中央部より大きくすることで、生体由来物２の活動によって発生する物理化学的変化は速やかに反対面１０７側にも拡散、派生する。そのために、モニタ電極２０２が生体由来物２の設置面１０４と反対側に形成されていても計測しやすくなる。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、設置面１０４と接するように壁部１０５を形成した。しかし、設置面１０４と反対側の反対面１０７に壁部を形成してもよい。すなわち、設置面１０４側と反対面１０７側の両方に壁部１０５を形成してもよい。
【００５０】
モニタ電極２０２を反対面１０７に形成する場合、第１の貫通孔１０８の長さは短い方が好ましい。そして、第１の貫通孔１０８を短くするためには、基板１０１の厚みを薄くすることが望ましい。反対面１０７に壁部を形成することで基板１０１の厚みが薄い場合であっても、基板１０１の強度を確保できる。
【００５１】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３における生体由来物の検査デバイス３００について図面を参照しながら説明する。本実施の形態において、実施の形態１と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５２】
図４Ａは、本実施の形態３における生体由来物２の検査デバイス３００の垂直断面図である。図４Ｂは、本実施の形態３における生体由来物２の検査デバイス３００の水平断面図である。本実施の形態と実施の形態１との相違点は、生体由来物２の設置箇所１０３とは異なる場所に、少なくとも一つ以上の第２の貫通孔１０９が形成されている点である。第２の貫通孔１０９は、基板１０１の設置面１０４側からその面とは反対側の反対面１０７側までを貫通している。そして、複数の第２の貫通孔１０９が、生体由来物２の設置箇所１０３から放射状に形成されている。
【００５３】
モニタ電極１０２は生体由来物２の設置面１０４と同じ面に形成されている。そして、設置箇所１０３の中心からそれぞれのモニタ電極１０２までの最短の距離が異なる。
【００５４】
生体由来物２の活動によって物理化学的変化が起こり、生体由来物２を中心として放射状に連続的に濃度勾配が形成される。仮に、生体由来物２が空中に設置された場合、生体由来物２を中心として理想的な濃度勾配が形成されると考えられる。しかしながら、生体由来物２が設置面１０４に設置されると、生体由来物２の濃度勾配が境界面である設置面１０４で乱れる場合がある。
【００５５】
しかし、本実施の形態では第２の貫通孔１０９が放射状に連続的に形成されているため、物理化学的変化による濃度勾配が、第２の貫通孔１０９を通して反対面１０７側に連続的に形成される。その結果、設置面１０４付近での濃度勾配がより正確に計測できる。
【００５６】
第２の貫通孔１０９の直径は、生体由来物２の直径より小さいことが望ましい。
【００５７】
図５は、本実施の形態における生体由来物２の検査デバイス３２０の垂直断面図である。
【００５８】
図５の検査デバイス３２０と図４Ａ、図４Ｂの検査デバイス３００との相違点は、生体由来物２が設置される基板１０１の設置箇所１０３に、第１の貫通孔１０８が形成されている点である。第２の貫通孔１０９の直径は、第１の貫通孔１０８の直径より小さいことが望ましい。第２の貫通孔１０９を第１の貫通孔１０８より小さくすることで、反対面１０７側を陰圧にした際に発生する培養液１３０の流速は、第１の貫通孔１０８内の方が、第２の貫通孔１０９内よりも大きくなる。そのため、第２の貫通孔１０９で発生する培養液１３０の流速が生体由来物２の固定を妨げることがない。なお、第２の貫通孔１０９の直径を第１の貫通孔１０８の直径よりも大きくしてもよい。しかし、その場合、反対面１０７側を陰圧にすると、第１の貫通孔１０８内よりも第２の貫通孔１０９内での培養液１３０の流速が速くなるので注意が必要である。
【００５９】
図６は、本実施の形態３における生体由来物２の検査デバイス３３０の水平断面図である。図６に示すように第２の貫通孔１０９の形状は、上面視で（すなわち第１面を臨む方向から見て）円形状ではなく、楕円形状であってもよい。また、モニタ電極２０２に沿って、三日月状であってもよい。
【００６０】
図７は、本実施の形態における生体由来物２の検査デバイス３４０の垂直断面図である。本実施の形態と実施の形態１との相違点は、生体由来物２の設置箇所１０３とは異なる場所に、少なくとも一つ以上の第２の貫通孔１０９が形成されている点である。さらに、モニタ電極２０２が、基板１０１の生体由来物２の設置面１０４とは反対側の反対面１０７に形成されている点である。設置箇所１０３の中心からそれぞれのモニタ電極２０２までの最短の距離が異なる。また、第２の貫通孔１０９は、基板１０１の設置面１０４側からその反対側の反対面１０７側までを貫通している。さらに、第２の貫通孔１０９は、設置箇所１０３から放射状に形成されている。この構成により、生体由来物２からの代謝物によるモニタ電極２０２の汚染を減少できる。また、第２の貫通孔１０９からの濃度勾配に応じた酸素濃度を測定できる。そのため活性酸素濃度をさらに効率よく測定できる。
【００６１】
なお、第２の貫通孔１０９とモニタ電極２０２の電極パターンは重なっていてもよい。生体由来物２の物理化学的変化に基づく濃度勾配は、設置面１０４に近い方が正確に測定できるので、モニタ電極２０２は第２の貫通孔１０９に近い場所の方が好ましいからである。
【００６２】
図８は、本実施の形態における生体由来物２の検査デバイス３６０の垂直断面図である。
【００６３】
モニタ電極３０２は、第２の貫通孔１０９内にそれぞれ形成されている。すなわち、モニタ電極３０２は、第２の貫通孔１０９内の一部に埋め込まれている。あるいはモニタ電極３０２は、第２の貫通孔１０９が塞がるように、あるいは第２の貫通孔１０９を充填するように形成されている。設置箇所１０３の中心からそれぞれのモニタ電極３０２までの最短の距離が異なる。
【００６４】
以上の構成により、設置面１０４に近い箇所に形成されたモニタ電極３０２により、生体由来物２の物理化学的変化を計測できる。一方、設置面１０４に露出する電極面積が実施の形態１に比べて小さい。このため、生体由来物２の活動により発生する汚染物の影響を抑制できる。
【００６５】
ここで、モニタ電極３０２は導電性材料にて形成されている。なお、図７、図８において、生体由来物２が設置される基板１０１の設置箇所１０３に、第１の貫通孔１０８が形成されていてもよい。
【００６６】
（実施の形態４）
以下、本実施の形態４における生体由来物２の検査デバイス４００について図面を参照しながら説明する。本実施の形態において、実施の形態１と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
図９は、本実施の形態における生体由来物２の検査デバイス４００の垂直断面図である。本実施の形態と実施の形態１との相違点は、生体由来物２の設置箇所１０３の上方に、多孔質材料あるいは繊維材料からなるセパレータ１１０が設けられている点である。
【００６８】
多孔質材料としては、例えば、ハイドロゲルや、シリカゲルなどが用いられる。
【００６９】
繊維材料としては、例えば、グラスファイバや、無機系ナノファイバや、有機系ナノファイバや、ニトロセルロースなどが用いられる。
【００７０】
上記構成によって、生体由来物２が基板１０１の表面に直接接触するのをセパレータ１１０により防止できる。一方、生体由来物２を適切な状態に保つための培養液１３０は液体であるため、培養液１３０はセパレータ１１０内部を通過して生体由来物２の周辺へ滞りなく供給される。同様に、生体由来物２が代謝により発生する老廃物を生体由来物２の周辺から速やかに取り除ける。
【００７１】
図１０は、本実施の形態における生体由来物２の検査デバイス４２０の垂直断面図である。多孔質材料あるいは繊維材料からなるセパレータ１１０は、生体由来物２が設置される設置箇所１０３の上方だけでなく、モニタ電極１０２の上方にも形成されている。
【００７２】
すなわち、モニタ電極１０２の上方が多孔質材料あるいは繊維材料にて覆われている。ここでセパレータ１１０は、内部に空隙を有するので、培養液１３０の浸透や生体由来物からの溶存酸素の拡散を妨げない。
【００７３】
また、上記構成によって、生体由来物２がモニタ電極１０２に直接接触するのを防いでいる。そのために、より正確に溶存酸素量が計測できると共に、生体由来物２からの老廃物がモニタ電極１０２に付着することを抑制している。
【００７４】
（実施の形態５）
以下、本実施の形態５における生体由来物２の検査デバイス５００について図面を参照しながら説明する。本実施の形態において、実施の形態１と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７５】
図１１は、本実施の形態における生体由来物２の検査デバイス５００の垂直断面図である。本実施の形態と実施の形態１との相違点は、複数のモニタ電極１０２が、基板１０１の表面に形成されており、モニタ電極１０２の上方には、多孔質材料あるいは繊維材料からなるセパレータ１１０が設けられている点である。セパレータ１１０は、設置箇所１０３には接しておらず、モニタ電極１０２に接している。セパレータ１１０は、実施の形態４と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
セパレータ１１０は、内部に空隙を有するので、培養液１３０の浸透や生体由来物２からの溶存酸素の拡散を妨げない。
【００７７】
上記構成によって、生体由来物２がモニタ電極１０２に直接接触してしまうことを抑制しながら、溶存酸素濃度が測定できる。本実施の形態においてのセパレータ１１０は生体由来物２の設置手段として用いず、生体由来物２がモニタ電極１０２へ接触するのを抑制するために用いている。
【００７８】
上記のように、本実施の形態では、複数のモニタ電極１０２、２０２、３０２は、生体由来物２からの距離が異なって配置されている。そのため、従来のようにモニタ電極を移動させて計測する必要がなく、それぞれのモニタ電極１０２、２０２、３０２の位置で、物理化学的変化を測定できる。その結果、生体由来物２の周辺を空間的に分解して物理化学的変化を容易に計測できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本実施の形態の生体由来物の検査デバイスは、細胞、組織、受精卵などに代表される生体由来物の活動状態を検査、解析するためのデバイスとして有用である。
【符号の説明】
【００８０】
２  生体由来物
１００，２００，２１０，２２０，３００，３２０，３３０，３４０，３６０，４００，４２０，５００  検査デバイス
１０１  基板
１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，２０２，２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ，２０２ｄ，３０２  モニタ電極
１０３  設置箇所
１０４  設置面
１０５  壁部
１０６  ウエル
１０７  反対面
１０８  第１の貫通孔
１０９  第２の貫通孔
１１０  セパレータ
１２０  参照電極
１３０  培養液
３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ    距離
【図１Ａ】
2014073195.tif 000003
【図１Ｂ】
2014073195.tif 000004
【図２Ａ】
2014073195.tif 000005
【図２Ｂ】
2014073195.tif 000006
【図３】
2014073195.tif 000007
【図４Ａ】
2014073195.tif 000008
【図４Ｂ】
2014073195.tif 000009
【図５】
2014073195.tif 000010
【図６】
2014073195.tif 000011
【図７】
2014073195.tif 000012
【図８】
2014073195.tif 000013
【図９】
2014073195.tif 000014
【図１０】
2014073195.tif 000015
【図１１】
2014073195.tif 000016
【図１２】
2014073195.tif 000017
【図１３Ａ】
2014073195.tif 000018
【図１３Ｂ】
2014073195.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月23日(2015.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４Ｂ】
2014073195.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月19日(2016.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受精卵の活性を測定する検査デバイスであって、
基板と、
前記基板の第１面に設けられ、前記受精卵を設置するための凹部と、
前記基板の前記第１面であって、前記凹部と異なる位置に形成される、第１のモニタ電極と、
前記基板の前記第１面であって、前記凹部と異なる位置に形成される、第２のモニタ電極とを備え、
前記第１のモニタ電極および前記第２のモニタ電極は、前記受精卵の周囲の培養液中の溶存酸素量の測定に用いられ、
前記凹部の中心から前記第１のモニタ電極までの最短の距離と、前記凹部の前記中心から前記第２のモニタ電極までの最短の距離とが異なり、
前記第１のモニタ電極および前記第２のモニタ電極は、前記凹部に配置される前記受精卵から距離の異なる位置での前記培養液中の溶存酸素量の測定にそれぞれ用いられる、
受精卵の検査デバイス。
【請求項２】
前記第１のモニタ電極は、前記凹部の周囲に円形状に設けられ、
前記第２のモニタ電極は、前記第１のモニタ電極の周囲に円形状に設けられる、
請求項１に記載の受精卵の検査デバイス。
【請求項３】
前記培養液中には、参照電極が配置され、
前記第１のモニタ電極と前記参照電極との間に流れる電流を測定することにより、前記第１のモニタ電極の位置での、前記培養液中の溶存酸素量を計測するとともに、
前記第２のモニタ電極と前記参照電極との間に流れる電流を測定することにより、前記第２のモニタ電極の位置での、前記培養液中の溶存酸素量を計測する、
請求項１に記載の受精卵の検査デバイス。
【請求項４】
前記第１のモニタ電極および前記第２のモニタ電極のそれぞれにおいて、前記凹部に配置される前記受精卵の周囲の前記培養液中の溶存酸素量を計測することにより、前記受精卵の周囲に形成される溶存酸素の濃度勾配を計測する、
請求項１または３に記載の受精卵の検査デバイス。
【請求項５】
前記第１のモニタ電極および前記第２のモニタ電極は、それぞれ個別に計測アンプに接続され、前記第１のモニタ電極および前記第２のモニタ電極と前記参照電極との間に流れる電流は個別に計測される、
請求項３に記載の受精卵の検査デバイス。
【請求項６】
前記第３のモニタ電極と、をさらに備え、
前記凹部から前記第３のモニタ電極のモニタ電極までの最短の距離は、前記凹部の前記中心から前記第１のモニタ電極までの最短の距離および前記凹部の前記中心から前記第２のモニタ電極までの最短の距離のいずれとも異なり、
前記第３のモニタ電極は、前記凹部に配置される前記受精卵から前記第１のモニタ電極および前記第２のモニタ電極までの距離とは異なる位置での前記培養液中の溶存酸素量の測定に用いられる、
請求項１に記載の受精卵の検査デバイス。
【請求項７】
受精卵の活性を測定する測定方法であって、
基板の第１面に形成された凹部に受精卵を配置し、
前記受精卵の周囲の培養液中の溶存酸素量を、前記基板の前記１面であって、前期凹部とは異なる位置に設けられる第１のモニタ電極で測定し、
さらに、前記受精卵の周囲の培養液中の溶存酸素量を、前記基板の前記１面であって、前期凹部とは異なる位置に設けられ、かつ、前記第１のモニタ電極と前記凹部との間の距離よりも前記凹部から遠い位置に設けられる第２のモニタ電極で測定し、
前記第１のモニタ電極及び前記第２のモニタ電極で測定した前記受精卵の周囲の前記培養液中の溶存酸素量から、前記受精卵の周囲に形成される前記培養液中の溶存酸素の濃度勾配を算出することにより前記受精卵の活性を測定する測定方法。
【請求項８】
前記第１のモニタ電極および前記第２のモニタ電極における前記培養液中の溶存酸素量の計測は、スイッチやリレーを切り替えて行う、
請求項７に記載の測定方法。
【国際調査報告】
2014073195.tif 000021
2014073195.tif 000022
2014073195.tif 000023
2014073195.tif 000024