(57)【要約】本発明は電極の表にある細胞と／あるいは分子を監視する一つの装置である。本装置は細胞と／あるいは分子によるインピーダンスの変化で細胞と／あるいは分子を検定する。装置の一つの実例は一つの長い軸に沿う二つの末端の向かう基板を含む。一連の電極陣列は基板に位置を決める。それぞれの電極陣列は少なくとも二つの電極を含み、また電極陣列では、それぞれの電極は一つの絶縁材料ゾーンで少なくとも一対の隣接する電極と隔てられる。電極はその一番広いところの幅を絶縁材料ゾーンの幅の１．５倍〜１０倍とする。装置は一つの電気導線をも含み、長い軸にそって十分に基板の二つの向かう末端にある一つに伸ばし、またその他の電気導線と互いに交錯しない。電気導線は少なくとも一つの電極陣列とつなぐ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一種の細胞あるいは分子の附着によって、電極表面にて生じるインピーダンスの変化を測定して、電極表面に細胞あるいは分子附着されている器材をチェックすることができる。その器材には、下記のものが含まれる。
イ．１つの絶縁材料で、縦軸方向に２つの末端があるベース。
ロ．１つのベース上に位置している複数の電極陣列、その中、各電極陣列には    、少なくとも２つの電極が含まれており、１つの電極には少なくとも１つ    の隣接電極があって、１つの絶縁材料エリアによって隔てられる。電極幅    の最大値は、絶縁材料エリア幅の１．５〜１０倍である。
ハ．伝導線は、大体縦軸に沿って、上記ベースの両端中の１つに伸ばされてお    り、しかも、各伝導線は、少なくとも１つの電極陣列を含む回路と連結さ    れている。
【請求項２】
そのベースの材料に、ガラス、サファイア、ケイ素・オン二酸化ケイ素、あるいは一種の重合体などが含まれることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項３】
そのベースがプレート状に加工されていることを特徴とする、請求項２に記載の器材。
【請求項４】
さらに、複数の容器が含まれており、各容器は、垂直に電気絶縁ベース上に置かれており、それぞれの容器は、液漏れのない容器を形成し、この液漏れのない容器には少なくとも１つのベース上に位置する電極があることを特徴とする、請求項３に記載の器材。
【請求項５】
さらに、最大半分の伝導線はベース底面の１つの末端に伸ばされており、最大半分の伝導線はもう一つの末端に伸ばされていることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項６】
さらに、隣接電極陣列対間の伝導線が含まれていることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項７】
各電極陣列の電極が同じ幅となっていることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項８】
各電極の最大幅は８０μｍであることを特徴とする、請求項７に記載の器材。
【請求項９】
隣接電極間の最大間隔は２０μｍであることを特徴とする、請求項８に記載の器材。
【請求項１０】
その各電極陣列には、複数の均一に分している電極が含まれていることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項１１】
それぞれの複数の電極は、相互交叉形に排列されている。
【請求項１２】
それぞれの複数の電極が、同心円形、サイングラフ形、あるいは城形に排列されていることを特徴とする、請求項１０に記載の器材。
【請求項１３】
少なくとも１つの総線が、各電極陣列上最大半分の相互交叉形電極と連結されていることを特徴とする、請求項１１に記載の器材。
【請求項１４】
少なくとも１つの総線が、各電極陣列上最大半分の同心円形電極と連結されていることを特徴とする、請求項１２に記載の器材。
【請求項１５】
複数の電極から最も近い総線が、絶縁ベースによって電極と隔てられていることを特徴とする、請求項１３あるいは１４に記載の器材。
【請求項１６】
総線が１つの電極対を含み、それが、電極陣列の半分のペリメーターに沿って伸ばされていることを特徴とする、請求項１５に記載の器材。
【請求項１７】
さらに、垂直に絶縁ベース上に置かれる複数の容器を有し、これにおいてそれぞれの容器が、総線に囲まれた液漏れのない容器を形成することを特徴とする、請求項１６に記載の器材。
【請求項１８】
各容器は、両端が開いているチューブ状であり、容器の一端は、液漏れのないようにベースに連結されることを特徴とする、請求項１７に記載の器材。
【請求項１９】
ベースに連結される一端の直径は、容器のもう一端の直径より小さいことを特徴とする、請求項１８に記載の器材。
【請求項２０】
容器が、蜂巣状にベース上に置かれることを特徴とする、請求項１７に記載の器材。
【請求項２１】
各容器がベース上に連結された容器の外壁と隣接容器の外壁間の間隔は、最大値は２．５ｍｍであることを特徴とする、請求項２０に述べている器材。
【請求項２２】
各電極陣列の電極は、同じ幅となっていることを特徴とする、請求項２１に記載の器材。
【請求項２３】
各電極の最大幅は８０μｍであることを特徴とする、請求項２２に記載の器材。
【請求項２４】
隣接電極間の絶縁ベースでの最大間隔は、２０μｍであることを特徴とする、請求項２３に記載の器材。
【請求項２５】
隣接電極間の絶縁ベースでの最大間隔は、１０μｍ以上であることを特徴とする、請求項２２に記載の器材。
【請求項２６】
さらに、１つのインピーダンス分析器を有し、ベースの一端の全てのあるいは複数の伝導線の端子と連結されていることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項２７】
そのインピーダンス測定は、１Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数範囲にて行われることを特徴とする、請求項２６に記載の器材。
【請求項２８】
ベース上の伝導線は、一種の絶縁層に覆われていることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項２９】
伝導線は、さらにベースの第２層に置かれることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項３０】
容器が共同に１つの底無し多孔ビュレット（プレート）を形成することを特徴とする、請求項２０に記載の器材。
【請求項３１】
底無し多孔ビュレット上の孔の数は、６〜１，５３６個であることを特徴とする、請求項３０記載の器材。
【請求項３２】
それに含まれる電極陣列が、あらゆる容器に含まれる電極陣列よりも少ないことを特徴とする、請求項２０記載の器材。
【請求項３３】
それに含まれる電極陣列が、あらゆる容器に含まれる電極陣列よりも少ないことを特徴とする、請求項３１に記載の器材。
【請求項３４】
各伝導線と最も近い隣接伝導線との間隔は、１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項３５】
１つあるいは複数の容器のベース上に置かれる容器末端の直径は、３ｍｍ〜７ｍｍであることを特徴とする、請求項２０に記載の器材。
【請求項３６】
電極はレーザー浸蝕法によってベースに加工されていることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項３７】
レーザー浸蝕法は、乾燥な条件の下にて使われることを特徴とする、請求項３４に記載の器材。
【請求項３８】
少なくとも１つの電極は、単独に選ばれて使われることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項３９】
一種あるいは多種の捕捉分子が含まれており、これらの捕捉分子は、それぞれの電極陣列に固定され、各電極陣列中、少なくとも２つの電極表面にて、捕捉分子は標的細胞／あるいは分子と結合されることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項４０】
液体サンプル中、標的細胞／あるいは分子の測定方法としては、下記の方法が含まれる。
イ．標的分子あるいは標的分子があると疑える液体サンプルを、請求項１    に記載の器材の１つあるいは複数の電極陣列に置く。
ロ．１つあるいは複数の電極陣列上、電極間インピーダンスの変化を確認する    。
測定可能のインピーダンスの変化は、液体サンプル中には、標的細胞、あるいは分子が含まれており、しかも、１つあるいは複数の電極表面の捕捉分子によって上記の細胞、あるいは分子が捕捉されたことを説明している。
【請求項４１】
そのプロセス（イ）は、自動に執行されることを特徴とする、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
そのプロセス（ロ）は、自動に執行されることを特徴とする、請求項４０に述べている方法。
【請求項４３】
そのプロセス（イ）と（ロ）は、全て自動に執行されることを特徴とする、請求項４０に述べている方法。
【請求項４４】
さらに、プロセス（イ）によって提供されるバイオ・サンプルに含まれる細胞が充分生長できる培養液が含まれていることを特徴とする、請求項４０に記載の方法。
【請求項４５】
さらに、１つのインピーダンス分析器と連結装置を有し、伝導線と分析器の間にて回路を形成することを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項４６】
連結装置が、さらにベースにしっかりと据え付けられた機械式クリップを含んでおり、１つの伝導線と電気的接触を形成することを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項４７】
機械式クリップとプリント回路プレート（ＰＣＢ）が、電気連結を形成していることを特徴とする、請求項４６に記載の器材。
【請求項４８】
細胞あるいは分子が、電極表面に捕捉されていることを特徴とする、請求項１に記載の器材。
【請求項４９】
容器のふちは、電極陣列の外側ふちに含まれていることを特徴とする、請求項４に記載の器材。
【請求項５０】
容器のふちは、総線の外側ふちに含まれていることを特徴とする、請求項１７に記載の器材。
【請求項５１】
各電極幅の最大値は、５０〜１００μｍであることを特徴とする、請求項７に記載の器材。
【請求項５２】
各電極間間隔の最大値は、１０〜３０μｍであることを特徴とする、請求項７に記載の器材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許の申請は、参考文献の方式によって、以下の特許申請を本申請のファイル中に纏めている。その中には、アメリカ臨時申請番号６０／３９７、７４９、（提出日付２００２年７月２０日）、アメリカ臨時申請番号６０／４３５、４００（提出日付２００２年１２月２０日）、アメリカ臨時申請番号６０／４６９、５７２（提出日付２００３年５月９日）などが含まれる。本特許の申請は、また、参考文献の方式によって、下記のＰＣＴ特許申請を本申請のファイル中に纏めている。ＰＣＴ申請はＰＣＴ／ＵＳ０３／２２５３７、その名称は“Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ｂａｓｅｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ａｎａｌｙｚｉｎｇ  Ｃｅｌｌｓ  ａｎｄ  Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ”で、特許代理人番号は、ＡＣＥＡ−０２０３である。
【０００２】
本発明は、細胞および分子測定に応用されるセンサーと関わりがある。特に一種の生物センサー装置を提供していて、電極間のインピーダンス変化の測定に用いられ、また、インピーダンスの変化によって、細胞あるいは分子のサンプル溶液中の存在や行為、数量および変化の状況が確認できる。このセンサー装置は、細胞あるいは微粒子の附着、生長、転移などのチェックができるだけでなく、細胞の附着、生長及転移の調節因子の確認もできる。また、このセンサーは、分子の分析とチェックにも使われる。
【背景技術】
【０００３】
マイクロビュレット（プレート）の中にサンプルを入れることが自動化されるに連れ、一連の努力を経て、特定のマイクロビュレット（プレート）が開発されている。このプレートに含まれているあらゆる必須とする部品は、プレート中の細胞培養あるいは分子に対するチェックができる。例えば、Ｅｈｒｅｔ，ｅｔ，ａｌ．，Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  １２：２９−４１（１９９７）中、作者は、一種の電子インピーダンスに基づくセンサーによって、被分析液中の細胞を測定する方法を紹介しており、標的細胞の存在は、均一サイズおよび均一間隔の電極に附着される細胞によって生じる電極間インピーダンスの変化によって測定されると述べている。アメリカの特許番号６、３７６、２３３には、このセンサーおよびその他のセンサーの組合せによって、如何に一種のビュレプット（プレート）を作り出すかを述べている。そのプレートは、トランジスタ材料を使って、測定プレートに“底板”としている。電気の連結は、特許６、３７６、２３３に述べている器材上の電極が異なる方向から伸ばされてきて、しかもトランジスタプレート（ベース）を通り抜けている。
【０００４】
その他の研究者らは、電子工学の方法によって、生物分子と細胞をチェック・分析する技術を探求している。例えば、アメリカ特許番号３、８９０、２０１には、一種の多孔室ブロックと蓋の組合せによって構成された装置を紹介しており、装置の底面に導線があって、サンプルのインピーダンス測定に用いられるが、サンプルは、栄養液中にて生長される酸素好み微生物である。アメリカ特許４、０７２、５７８には、一種の多孔室ブロックが導線の敷いている絶縁材料プレート（ベース）に嵌め込まれており、このブロック導線の末端は、孔室内にて一対の電極を構成して、培養サンプル（微生物）の培養液中での抵抗を測定すると述べている。
【０００５】
アメリカ特許番号５、１８７、０９６には、一種の細胞／ベースインピーダンスの多電極陣列センサーを紹介している。その細胞／ベースインピーダンス測定の各センサーには、全て一対の電極、即ち、２つの異なる層面に位置する小さい電極（測定電極）と大きい電極（参考電極）が含まれていると述べている。また、電極の大きさが異なるということは、細胞のない場合に比べて、インピーダンスの変化は、ただ電極上にて附着・生長される細胞数および大きさと関係があると述べている。一般的に、２０〜５０個の細胞、甚だしくは１個の細胞が電極に附着・生長している。この細胞センサーの応用は、生物反応器状況の観測、細胞培養状態観測、化合物の細胞毒性測定、細胞生物学の研究、細胞動力学の測定、新陳代謝活動、細胞の附着と生長の測定などが含まれる。しかし、この２層構造のインピーダンスセンサーは、複雑過ぎであって、１層の測定電極と、もう１層の参考電極がある。選択される測定電極（小さい）は、その面積が限られているので、最高５０個の細胞しか測定できない。
【０００６】
参考電極（大）と測定電極（小）を使って、細胞電極インピーダンスを測定すると言うことは、数多くの出版物に記載されている。その中には、“Ｇｉａｅｖｅｒ  Ｉ．  和  Ｋｅｅｓｅ  Ｃ．  Ｒ．，“Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｉｎ  ｔｉｓｓｕｅ  ｃｕｌｔｕｒｅ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ”，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  （ＵＳＡ），  １９８４，  ｖｏｌ．  ８１，  ｐｐ  ３７６１−３７６４；  Ｇｉａｅｖｅｒ  Ｉ．  和  Ｋｅｅｓｅ  Ｃ．  Ｒ．，  “Ｍｉｃｒｏｍｏｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍａｍｍａｌｉａｎ  ｃｅｌｌｓ  ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ”，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  （ＵＳＡ），  Ｔｉｒｕｐｐａｔｈｉ  Ｃ．  ｅｔ  ａｌ，  “Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ  ｃｅｌｌ  ｓｈａｐｅ  ｃｈａｎｇｅ  ｉｎ  ｒｅａｌ  ｔｉｍｅ：  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ”，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  （ＵＳＡ），  １９９２，  ｖｏｌ．  ８９，  ｐｐ  ７９１９−７９２３；  Ｌｏ  Ｃ．Ｍ．  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｍｏｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｎｆｌｕｅｎｔ  ｃｅｌｌｓ  ｉｎ  ｔｉｓｓｕｅ  ｃｕｌｔｕｒｅ”，  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｃｅｌｌ  ｒｅｓｅａｒｃｈ，  １９９３，  ｖｏｌ．  ２０４，  ｐｐ  １０２−１０９；  Ｌｏ  Ｃ．Ｍ．  ｅｔ  ａｌ，  “Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ＭＤＣＫ  ｃｅｌｌｓ  ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｂｙ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｃｅｌｌ−ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｓｅｎｓｉｎｇ”，  Ｂｉｏｐｈｙｓ．  Ｊ．  ，  １９９５，  ｖｏｌ．  ６９，  ｐｐ．  ２８００−２８０７；  Ｌｏ  Ｃ．Ｍ．  ｅｔ  ａｌ，  “ｐＨ  ｃｈａｎｇｅ  ｉｎ  ｐｕｌｓｅｄ  ＣＯ2  ｉｎｃｕｂａｔｏｒｓ  ｃａｕｓｅ  ｐｅｒｉｏｄｉｃ  ｃｈａｎｇｅｓ  ｉｎ  ｃｅｌｌ  ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ”，  Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｃｅｌｌ  ｒｅｓｅａｒｃｈ，  １９９４，  ｖｏｌ．  ２１３，  ｐｐ．  ３９１−３９７；  Ｍｉｔｒａ  Ｐ．  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｃａｎ  ｂｅ  ｕｓｅｄ  ｔｏ  ｍｏｎｉｔｏｒ  ｔｈｅ  ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ  ａｎｄ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｏｆ  ｃｅｌｌｓ  ｉｎ  ｔｉｓｓｕｅ  ｃｕｌｔｕｒｅ”，  ＢｉｏＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，  １９９１，  ｖｏｌ．  １１，  ｐｐ．  ５０４−５１０；  Ｋｏｗｏｌｅｎｋｏ  Ｍ．  ｅｔ  ａｌ，  “Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｍａｃｒｏｐｈａｇｅ  ａｄｈｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｗｅａｋ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄｓ”，  Ｊ．  Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ，  （１９９０）  ｖｏｌ．  １２７，  ｐｐ．  ７１−７７；  Ｌｕｏｎｇ  Ｊ．Ｈ．  ｅｔ  ａｌ，  “Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｍｏｔｉｌｉｔｙ，  ｓｐｒｅａｄｉｎｇ，  ａｎｄ  ｍｏｒｔａｌｉｔｙ  ｏｆ  ａｄｈｅｒｅｎｔ  ｉｎｓｅｃｔ  ｃｅｌｌｓ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｓｅｎｓｏｒ”，  Ａｎａｌ．  Ｃｈｅｍ．；  ２００１；  ���ｏｌ：  ７３，  ｐｐ１８４４−１８４８．”が含まれる。例えば、細胞電極インピーダンス測定についての第一篇の文章（  Ｇｉａｅｖｅｒ  Ｉ．  ａｎｄ  Ｋｅｅｓｅ  Ｃ．  Ｒ．，  “Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｉｎ  ｔｉｓｓｕｅ  ｃｕｌｔｕｒｅ  ｗｉｔｈ  ａｎ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ”，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  （ＵＳＡ），  １９８４，  ｖｏｌ．  ８１，  ｐｐ  ３７６１−３７６４）中、参考電極の面積は２ｃｍ2で、測定電極の面積は３×１０-4ｃｍ2であった。
【０００７】
ＰＣＴ申請番号ＵＳ０１／４６２９５（ＷＯ０２／４２７７６）とアメリカ特許申請公開番号２００２／００８６２８０には、一種の細胞運動測定システムに似ている装置が紹介されている。１つの孔（培養孔）中には、少なくとも１つの誘導電極（測定電極）があって、孔の中には、生物の生長に適する安定した化学的グレードの培養液を入れており、しかも、転移細胞も入れていて、誘導電極に届いた転移細胞は、インピーダンスの変化によって測定されるのである。そのインピーダンスの変化は、細胞と電極の接触によって生じるもので、誘導電極は、反電極より小さい。このシステムは、被測定化合物の細胞転移に対する活性化効果あるいは抑制効果の測定に使用でき、その効果は、被測定化合物のある場合、転移細胞が誘導電極に届く時間（抵抗の変化測定）と、被測定化合物のない場合、転移細胞が誘導電極に届く時間との比較によって測定される。
【０００８】
アメリカ特許番号５、９８１、２６８と６、０５１、４２２には、一種の１個細胞の混合センサーが紹介されている。これらの特許中、１陣列の測定電極は、１個の参考電極を共有している。１個の細胞の反応を測定するために、測定電極の直径は、１個の細胞の直径より小さい。センサーは、環境の変化や化学薬物の刺激によって生じる細胞の変化を測定することができる。しかし、このインピーダンスセンサーは、ただ、１個細胞の反応を測定することしかできない。しかも、この器材の感度は、細胞に対する電極の相対位置に直接関連されている。
【０００９】
アメリカ特許申請番号２００２／０１５０８８６と２００２／００７６６９０には、交又電極に固定されている抗体によって病原体を測定する方法が紹介されている。この交又電極は、液体通路の表面に位置しており、この通路を通る病原体は、抗体がコーティングされた電極に結合される場合、電極間インピーダンスの増加によって測定される。
【００１０】
Ｅｈｒｅｔ氏らは、下記の文章の中で、ケイ素、あるいはサファイア、又はガラスのベース上にて、矩精された交又電極をインピーダンスセンサーとして、細胞の附着を測定する方法を紹介している（（Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  １２：  ２９−４１  （１９９６）；  Ｍｅｄ．  Ｂｉｏｌ．  Ｅｎｇ．  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ．  ３６：  ３６５−３７０  （１９９８）），  Ｗｏｌｆ  ｅｔ  ａｌ．  （Ｂｉｏｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  １３：  ５０１−５０９  （１９９８）），  和  Ｈｅｎｎｉｎｇ  ｅｔ  ａｌ．  Ａｎｔｉｃａｎｃｅｒ  Ｄｒｕｇｓ  １２：  ２１−３２  （２００１））。これらの方法は、値段の高いベース、例えばケイ素あるいはサファイアなどによって電極が構成されており、しかも、電極の構造（幅賂間隔は、両方とも約５０μｍである。）によって、まだまだ理想的な測定能率には達していなく、その細胞の電気信号は、僅か５０％しか測定できない。
【００１１】
米国特許第６２８０５８６号明細書には、一種の被分析物に一種の成分が含まれているかどうかを測定する装置が紹介されている。この装置には、少なくとも１つの参考センサーと、少なくとも１つの測定センサーが含まれており、しかも各センサーは、全て測定出力端子があって、テスト設備に連結することができる。電気測定構造の交又電極式電気容量センサーと、１つの参考電極は、全て共同のベース上に位置している。電子センサーの測定構造は、生物センサーとして、機能が特別である植物や少なくとも一種の動物受け体の細胞と繋がっている。茲において、各電子センサーは、受け体細胞形態学あるいは物理学特徴の変化を測定することによって、被分析物に対する測定が行われる。一種の生物コンパーチブル材のマイクロ孔陣（水沁み込み）サンドイッチ構造は、受け体細胞と測定構造の間に位置しており、受け体は、少なくとも部分的にミクロ孔陣サンドイッチ構造に附着される。参考センサーの測定構造には、特種機能の受け体細胞が含まれなく、測定された性質の変化は、被測定化合物の存在を意味している。
【００１２】
米国特許第５８１０７２５号明細書には、一種の平面電極陣列の神経細胞に対する刺激と記録が紹介されている。１．４％のＮａＣｌの電極溶液中、１個電極のインピーダンスは、周波数が１ＫＨｚの場合、  １Ω〜１００ＫΩであった。米国特許第６、１３２、６８３号明細書には、一種の電極陣列があって、１組の測定電極と参考電極が含まれていて、神経細胞サンプルの電位測定に使われる。その中、参考電極の抵抗は、測定電極の抵抗より小さい。しかし、これらの電極は、細胞とマイクロ電極界面との間のインピーダンスを理想的かつ定量的測定することはできない。
【００１３】
もう一つの応用において、直流電場が微粒子大きさに対する電子測定、特に生物細胞の測定（広く知られている“Ｃｏｕｌｔｅｒ”原則）に使われている。こちらにおいて、直流電流は、１μｍあるいは数μｍの直径に通らせている。細胞、あるいはその他の微粒子がある圧力作用の下で、この孔を通る場合、孔の直径に加えられた電圧の変化が測定できる。Ｃｏｕｌｔｅｒ原理は、非常に成功しているが、この装置は、その感度およびＣｏｕｌｔｅｒと被測定生物細胞大きさの動態範囲などに局限されている。米国特許第２６５６５０８号明細書、および３、２５９８４２号明細書およびＬａｒｓｅｎ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｓｏｍａｔｉｃ  Ｃｅｌｌ  Ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｗｉｔｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ａｐｅｒｔｕｒｅｓ”，  Ｍｉｃｒｏ  Ｔａｔａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  ２０００，  １０３−１０６，  ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ａ．  Ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｂｅｒｇ  ｅｔ  ａｌ．，  ２０００  Ｋｌｕｗｅｒ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ．を参照。
【００１４】
米国特許第６１６９３９４号明細書には、一種のマイクロ通路中、被測定サンプルの電気伝導率あるいはインピーダンス測定に使われるマイクロ電子測定器が紹介されている。この測定器には、一対のマイクロ通路向うの壁に位置している電極によって構成されたマイクロ通路内の電極間、そして、それと繋がる判定エリアが含まれる。これと類似するＳｏｎｇ  ａｔ  ａｌ．，Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  Ｕ．Ｓ．Ａ．，  ９７（２０）：１０６８７−９０（２０００）には、このマイクロ電極によって細胞のＤＮＡが測定される方法を実演している。その方法は、細胞がマイクロ通路両側壁に位置している電極間を通り抜ける場合、それによって生じる電気容量の変化によって測定されるものである。
【００１５】
米国特許第５６４３７４２号明細書と６２３５５２０号明細書および６４７２１４４号明細書には、一種の電子測定と細胞培養記録、および高通量篩除けシステムが紹介されている。このシステムは、数多くの小さい孔で構成されており、しかも小さい孔の中には、一対の電極が設けられている。このシステムは、低圧の交流電を孔内の電極に加えて、各孔に対する電気伝導率の測定によって各孔中の細胞の生長レベルおよび代謝活性が測定されるのである。
【００１６】
また、その他の異なるインピーダンス測定を利用したサンプル中の分子測定方法が紹介されている。例えば、Ｏｎｇ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｓｅｎｓｏｒｓ，  ２：２１９−２３２  （２０００）は、１つの回路中、インピーダンスの変化によって食物中に細菌が存在するかどうかを探知する方法である。独国特許出願公開第３９１５２９０号明細書とＰＣＴ申請である国際公開第９６／０１８３６号パンフレットには、ベース上に付いている電極によって小分子を測定する方法、特にマルチヌクレオチドの測定装置である。しかし、これらの装置は、特殊な応用に限られており、普遍的実験室での応用には、適していない。
【００１７】
その他の生物電子センサーは、電気容量あるいはその他の信号の変化によって測定結果が得られる。例えば、米国特許第６２３２０６２号明細書には、一種の被測定の核酸サンプルに標的物が存在するかどうかを測定する方法が紹介されている。この方法は、一種の最初に入力される信号から一種の交雑複合体が含まれており、この信号は、１つの交流電および非“ゼロ”の直流電で構成されている。上記の交雑複合体には、少なくとも１つの標的物とゾンデとなるシングルチェーンのヌクレオチドが含まれる。この交雑の複合体は、共価結合方式と１つの電極での第１個の電子転移実体および第２個の電子転移実体との結合が含まれている。上記の交雑複合体の測定によって、標的物が存在するかどうかをチェックする。第２個電子転移実体には、過渡金属元素の混合物や有機電子転移実体、金属重合物等が含まれる。
【００１８】
もう１つの例は、Ｐａｔｏｌｓｋｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  １９，  ２５３−２５７，（２００１）に述べている一種のＤＮＡの突然変異を測定する方法である。この方法は、電気化学の酸化還元標記を利用して、１つの電極のインピーダンス・スペクトラムを測定し、この電極上に誘導物の寡重合ヌクレオチド分子を組合せる。しかも標的のＤＮＡ分子の交雑もこの電極にて発生される。この技術のＤＮＡサンプル測定における感度は、１０-14ｍｏｌ／ｍｌにも達している。
【００１９】
生物電子センサーも細胞転移の測定に応用される。例えば、Ｃｒａｍｅｒ氏（米国特許第４６８６１９０号明細書）氏の発明による一種の装置は、センサーの測定によって薄膜を通り抜ける細胞を測定する。しかし、Ｃｒａｍｅｒ氏装置の有効性は、デザインの局限性によって局限されている。なぜならば、一種の実施例中、センサーの活性表面は、薄膜によって覆われているからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的は、測定方法の増加を図ったもので、電子インピーダンスの測定を通じて、あるいはその他の電子学的方法によって細胞と分子、非細胞微粒子、および細胞の生物的、生理学的、病理学的状態を測定することである。本発明は、これらの測定器材における設備やシステムを提供している。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、一種の器材（Ｄｅｖｉｃｅ）の提供によって標的小分子が測定される。例えば、マルチヌクレオチドと、マルチペプチド等である。この器材には、１つの絶縁ベース（ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、このベース上の１組のセンサー、各センサーに含まれる電極が含まれる。露出された電極表面に付いている細胞は、分子を附着するか、あるいは小分子も分子を捕らえることができる。
【００２２】
これにおいて言う分子附着及結合は、電極間のインピーダンス変化を招来している。これらの変化は、１つの信号を生じており、この信号は、細胞の附着（壁への附着）あるいは電極上の附着があることを説明している。インピーダンスの更の変化は、附着した細胞あるいは結合された分子の数の変化によって生じるものである。例えば、細胞の生長あるいは分子の結合によって生じる変化（例えば、交雑を通じて）である。
【００２３】
これらの事件と関連するインピーダンスの変化を測定するために、本発明では、器材（装置）の取扱説明書を提供する。器材の１つの実施例は、マイクロビュレット（プレート）の設計を利用したもので、それは、自動化の測定設備に最適である。この実施例の器材は、１つの絶縁ベースプレート（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｐｌａｔｅ）によって構成されており、そのベースプレート上には、１つあるいは複数の細胞、小分子のサンプルを入れるサンプル容器があり、これらの容器は、ベースプレートと垂直になっている。ベースプレートの１つあるいは複数の層には、導線（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｄｕｉｔｓ）があって、センサーをインピーダンス分析器に連結する。これらの電気伝導デザインは、最小の背景ノイズ干渉と導線と導線との最小の相互干渉を確保している。
【００２４】
一方、本発明は一種の器材を提供しており、電極表面の細胞／分子によって電極のインピーダンス変化を測定して、またそれによって、電極表面の電極表面の細胞／分子を測定する。この器材には、１つのベース（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）が含まれており、それは、縦軸方向沿いの２つの相対末端が設けられている。ベースの上には、一連の電極陣列（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｒｒａｙ）があって、各電極の陣列には、少なくとも２つの電極が含まれており、各電極陣列（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｔｒａｃｅ）上、隣接した電極間は、絶縁材料によって、エリアが分けられている。電極の最大幅は、絶縁材料（ｎｏｎ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌ）エリア幅の１．５倍〜１０倍となっている。また、器材には、大体縦軸沿いの導線（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｔｒａｃｅ）が２つの相対末端中の１つにまで延長されており、しかも、もう一つの導線と交又しない。各電器導線は少なくとも１個の電極陣列と連結されている。
【００２５】
いわゆる“縦軸”とは、ベース表面での長い軸を言う。例えば、従軸は、ベースの２つの長い辺のセンター平行線であり（例えば、長さの方向、幅の方向）、同じく“大体縦軸沿い方向”とは、縦軸の大体の方向に従うと言う意味である。
【００２６】
ベース（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）には、ガラス、サファイア、ケイ素上の二酸化ケイ素、あるいは一種の重合体などが含まれる。ベースは、１つのプレートである。１つの優先的実施例中、器材には、複数の容器が含まれている。各容器内には、絶縁されたベース上において、垂直方向に配置されており、液漏れのない（液体密封、ｆｌｕｉｄ−ｔｉｇｈｔ）容器を形成している。この容器とベースは、少なくとも１つの電極陣列と連結されている。（この容器は、ベースに少なくとも１つの電極陣列を含む）。
【００２７】
半分以下の導線は、ベースンのもう一つの末端にまで延長されており、と同時に、半分以下の電極の導線は、ベースのもう一つのベースの末端に延長されている。
【００２８】
この器材には、また、隣接の一対電極陣列（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ａｒｒａｙ）間の導線が含まれている。
【００２９】
それぞれの電極陣列の電極は、同じ幅にすることができ、理想的な実施例中、それぞれの電極の最も広い所の幅は８０μｍであった。また、もう一つの理想的な実施例中、隣接電極間間隔の最大広さは、２０μｍであった。
【００３０】
各電極陣列には、数多くの均一に分布された電極があって、各電極組は、相互交又（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）の方式によって、結合されている。１つの実施例中、少なくとも１つの電極の総線がそれぞれ電極陣列の半分以下を囲んで、相互交又の形式によって組み合わせられている。
【００３１】
あるいは、各電極組中の電極は、同心円の構造、あるいはサイングラフ形、城状の方式によって組み合わせることができる。１つの実施例中、少なくとも１つの電極総線がそれぞれの電極陣列の半分以下を囲んで、同心円方式のよって電極が組み合わせられる。
【００３２】
電極組辺りに設置している電極総線は、１つの絶縁材料エリアと電極組を隔てている。電極総線には、一対の電極が含まれており、その中任意１つが延長されて、電極陣列の半分直径の所まで回される。ある実施例中、器材には、１組の容器が含まれており、その中、各容器は、垂直に絶縁ベース上に設置され、しかも、電極総線に従って液漏れのない容器を形成している。ある実施例中、容器は、蜂の巣（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）形式でベースプレート上に設置されている。
【００３３】
ある理想的な実施例中、器材には、１つのインピーダンス分析器が含まれており、それは、ベースプレート上の全部あるいは数多くの導線がベース上に位置している少なくとも１つの末端導線と繋がっている。インピーダンスは、１Ｈｚ〜１ＭＨｚの周波数範囲で測定される。
【００３４】
ある理想的な実施例中、器材は、１個あるいは複数の各電極陣列に固定されている少なくとも２つの電極表面上の捕捉試剤（ｃａｐｔｕｒｅ  ｒｅａｇｅｎｔ）が含まれている。捕捉試剤は、標的細胞あるいは分子を結合することができる。
【００３５】
ある実施例中、器材には、導線とインピーダンス分析器を電気連結する方式が含まれている。ある理想的な実例中、この連結方式には、１つの機械式クリップが含まれており、ベースとの確実な接触を確保するとともに、導線の接触によって電気連結が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
添付図の説明
図形１Ａは、一種の器材１００を示したもので、二つの同じあるいは面積が似ている電極構造（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）がベース上に位置している。第一種の電極構造には、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの電極部品で、第一種の電極構造には、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄの電極部品がある。電極構造中の電極部品（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｅｌｅｍｅｎｔｓ）は、弧状線によって電極総線の１２５と連結される。電極の部品と同じく、連結総線１２５も電気伝導材料で作られている（例えば、金薄膜、プラチナ薄膜、クロムあるいはチタン薄膜に覆わせた金薄膜）。これらの電気連結あるいは連結総線１２５は、一種の絶縁層によって覆われる。電極部品１１０ａ―１１０ｃと１２０ａ―１２０ｄは、電極直線が含まれており、この直線上には、お互いに連結される円形の電極があって、電極部品と電極部品との間隔総面積は、孔底の底面よりやや大きいか、あるいはやや小さい（例えば、１つの円柱形孔、円錐形孔、立方形孔）。ここで言う孔付きプレートは、２４孔、９６孔、３８４孔のプレートである。孔全部の面積は、電極によって覆われていて、孔底部表面上の分子反応によるインピーダンス変化を確保する。この電極は、下記のような長所がある。即ち、孔底表面にて不均一な反応を起こし、電極構造１１０と１２０間のインピーダンス値に極小さな差異が生じるだけである。１５０は、外側のインピーダンス回路との連結盤である。１３０は、電極構造（１１０と１２０）と連結盤（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｐａｄ）を連結する導線（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｔｒａｃｅｓ）である。図１Ｂは、器材２００を示したもので、そのベースには、２つの面積が似ている電極構造が設けられている。電極構造２１０と２２０は、複数の相互連結された電極部品が含まれる。電極部品（２１０ａ−２１０ｃ、２２０ａ−２２０ｄ）は、矩形の直線で、共同に相互交差式の電極構造ユニットを構成する。図１Ａと類似している各電極構造内の電極部品（２１０ａ−２１０ｃ、２２０ａ−２２０ｄ）は、弧状形の導線あるいは電極総線（２２５）によって、お互いに連結されている。連結盤２５０は、導線２３０によって電極構造に連結される。図１Ｃは、器材３００を示したもので、そのベース上には、２つの面積の似ている電極構造が設けられている。電極構造３１０と３２０には、複数のお互いに連結されている電極部品（３１０ａ−３１０ｆ、３２０ａ−３２０ｆ）が含まれている。電極部品（３１０ａ−３１０ｆ、３２０ａ−３２０ｄ）は、矩形の直線で、共同に相互交又の電極構造ユニットを構成し、図１Ａと図２Ｂとは違って、電極部品（３１０ａ−３１０ｃ、３２０ａ−３２０ｃ）を持っている電極構造と連結盤３５０に連結される。
【００３７】
図２は、インピーダンス変化の測定システムを示している。インピーダンスの変化は、標的分子が捕らえられるか、あるいは電極の表面に結合されて生じたものである。図の中の“Ｙ”符号は、電極表面の捕捉分子を表している。図の中の“Δ”符号は、捕捉分子へ結合される標的分子である。左の図は、標的分子が結合される前の背景インピーダンス（Ｚｏ）で、右の図は、捕捉分子と標的分子が、結合されてから、測定されたインピーダンス値（Ｚmolecule-binding）である。インピーダンス分析器あるいはインピーダンス測定回路によって、インピーダンスが測定されるが、本分野の専門家たちは、みんなこのインピーダンス分析器に詳しい。
【００３８】
図３は、一種の分子測定に使われる９６孔の電極プレートである。孔の底面にはマイクロ電極マトリックスが加工されている。簡潔に表明するために、図の中、孔壁構造は表していない。図３の左側に位置している電極線４５０は、マイクロ電極陣列と外側のインピーダンス測定回路との連結盤である。それぞれの孔には（少なくとも一連の孔）全て２つの電極構造が１つの電極構造ユニットを形成しており、これらの器材中、１つの電極構造ユニットの孔は、２つの連結盤がある。図には、左上側に位置する２つの孔―４６０と４７０の電極構造ユニットの連結盤を示している。一種の９６孔電極プレートを構成する方法は、電極構造を持っているベースをチューブ状の陣列プレートに取り付ける。例えば底無しマイクロ孔プレート（マイクロビュレット）などである。ここで、電極ベースは、孔あるいは液体容器の底部を形成しており、各液体容器は、分子の相互間作用を測定することができる。
【００３９】
図４Ａは、一種の測定分子とインピーダンスが結合された器材を示している。このインピーダンスは、一つの電極と隣接の電極との間で測定される。図に示しているように、円盤状の電極４１０は、６つの隣接している円盤状電極４２０があって、円盤状電極４１０とあらゆる円盤状電極４２０（それらは、器材の外側にてお互い連結されている。）間のインピーダンスを測定することができる。図４Ｂは、複数の円盤状の電極で構成された器材である。
【００４０】
図５は、２つの異なる面積の電極５１０と５２０で構成された器材である。
【００４１】
図６は、９つの電極構造ユニットで構成された分子測定プレートであり、各電極構造ユニットには、皆２つの電極がある。１つのインピーダンス分析器は、９つのユニットの間にて、任意に転換できる。
【００４２】
図７は、電極の幾何形状を示しており、本発明中、これらの電極は、分子の測定と分析に使われている。７（Ａ）は、相互交差の平行線電極陣列で、電極の幅≧電極間隔、あるいは＜電極間隔である。７（Ｂ）は、城形状の偏移電極構造で、７（Ｃ）は、電極線上に円盤電極を加えた電極構造（円・オン・線）、７（Ｄ）は、城形の直接電極構造で、７（Ｅ）は、サイングラフ形の電極構造で、７（Ｆ）は、同心円電極構造である。電極の特徴サイズは、１０μｍ以下、あるいは何百μｍ以上である。有効電極の総面積は、異なる形状によって構成される。例えば、規則的な形状には、矩形（図７（Ａ）、７（Ｂ）、７（Ｅ））、円形（図７（Ｃ）、７（Ｄ））、あるいは、その他の規則あるいは非規則の形状などがある。理想的に、電極エリア総面積（電極と電極間間隔を含む）は、ほとんどの多孔プレート全ての底部面積を覆っている。電極構造は、連結盤によってインピーダンス測定回路（インピーダンス分析器）上（図７（Ａ）、７（Ｂ）に示している）に連結される。連結盤は、直接電極部品（図７（Ａ）、７（Ｃ）、７（Ｅ））あるいは附加された電極線によって、電極の部品（図７（Ｂ）、図７（Ｄ））に連結される。図７（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）中、連結盤は、直接電極分品の導線に連結される。
【００４３】
図８は、分子測定中の信号の増幅を示したもので、それは、標的小分子の測定によって、酵素誘導による触媒反応の生成物によって実現される。図に示しているように、測定されたインピーダンスの変化は、センサー表面に酵素誘導による触媒反応の生成物があると言うことを説明している。一種の模範的方法中、酵素誘導反応は、電極の表面にて発生し、溶液中の触媒反応の生成物は、センサーの表面に沈殿される。インピーダンス変化の測定によって、触媒反応生成物の存在およびその数量が測定できる。
【００４４】
図９は、本発明の器材による触媒反応沈殿物の測定を示した物で、器材には、１つのガラスベース（１ＣＭ2正方形）が含まれており、その上には、マイクロ電極構造ユニットが設けられている。クロム（〜０．０３μｍ）に、金（〜０．２μｍ）が覆われており、これらの薄膜は、ガラスベース上に沈積されている。マイクロ電極構造ユニットは、一種の“円・オン・線”形状で作られている。器材の使用のために、１つの中空の円柱体プラスチック部品がマイクロ電極に連結される。そのため、サンプルをプラスチックの孔に入れると、電極構造ユニットは、実験液体中に露出される。マイクロ電極の表面は、生物素ＢＳＡによって、予めコーティングされており、また、３％のミルク溶液を使って、室温で３０分間プロッキングして置く、それからＰＢＳで簡単に洗ってから、また、ストレプト親和剤アルカリ性燐酸酵素（ｓｔｅｒｐｔａｖｉｄｉｎ  ａｌｋａｌｉｎｅ  ｐｈｏｓｐｈａｔａｓｅ，  ＡＰ，  １０  ｎｇ／ｍｌ）に入れて、３０分間の細胞培養を行う。それからＰＢＳで充分洗う。アルカリ性燐酸底物ＢＣＩＰ／ＮＢＴ（出処：来自  Ｓｉｇｍａ，  ＢＣＩＰ：  ５−ｂｒｏｍｏ−４−ｃｈｌｏｒｏ−３−ｉｎｄｏｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；  ＮＢＴ：  Ｎｉｔｒｏ  ｂｌｕｅ  ｔｅｔｒａｚｏｌｉｎｍ）を溶液の中に入れる。プラスチック孔中の電極構造間のインピーダンスは、インピーダンス分析器によって測定できる。ＡＰ誘導反応（ＡＰの底物ＢＣＩＰ／ＮＢＴは、沈殿物中に転化される）は、電極構造ユニットの表面にて、沈殿が発生する（図８）。この沈殿は、電極構造ユニットのインピーダンスの増加を招来する。時間の推移に従って、ますます多くの沈殿が電極の表面に生じ、だんだん高いインピーダンス値が測定できる。電極構造ユニットのインピーダンス値の時間による変化を測定することによって、電極表面の時間の変改によるＡＰ活性が測定できる。
【００４５】
図１０は、本発明器材を使って、インピーダンス値の測定を通じて、ファイブロネクチンを定量的に測定することを示している。器材は、図９にて使用した器材と似ている。器材には。１つのガラスベース（１ＣＭ2正方形）が含まれており、その上には、マイクロ電極構造ユニットが設けられている。クロム（〜０．０３μｍ）に、金（〜０．２μｍ）が覆われており、これらの薄膜は、ガラスベース上に沈積されている。マイクロ電極構造ユニットは、一種の“円・オン・線”形状で作られている。器材の使用のために、１つの中空の円柱体プラスチック部品がマイクロ電極に連結される。そのため、サンプルをプラスチックの孔に入れると、電極構造ユニットは、実験液体中に露出される。異なる数量のファイブロネクチン（５ｎｇ、５００ｐｇ、５０ｐｇ）をプラスチック孔中に入れて、室温で２時間培養する。この培養の手順によって、器材の表面は、一層のファイブロネクチンのコーティングが実施される。器材の表面は、３％のミルク溶液を使って、室温で１時間プロッキングして置く、それからＰＢＳで簡単に洗ってから、マウス・アンチ・ファイブロネクチン（Ｍｏｕｓｅ  ａｎｔｉ  ｆｉｂｒｏｎｅｃｔｉｎ）（１：２００希釈）を容器の中に入れて、４℃の下で、徹夜培養を行う。徹夜培養によって、器材の表面では、ファイブロネクチンとマウス・アンチ・ファイブロネクチンの分子が連結される。また、洗ってから、ＡＰ標記のゴートアンチ・マウス（Ｇｏａｔ  ａｎｔｉ−ｍｏｕｓｅ）ＩｇＧを入れて、室温にて１時間培養してから、充分洗う。この１時間の培養によって、ＡＰ標記のゴートアンチ・マウスＩｇＧとマウス・アンチ・ファイブロネクチンは、器材の表面にて結合される。アルカリ性燐酸底物ＢＣＩＰ／ＮＢＴ（出処：来自  Ｓｉｇｍａ，  ＢＣＩＰ：  ５−ｂｒｏｍｏ−４−ｃｈｌｏｒｏ−３−ｉｎｄｏｙｌ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ；  ＮＢＴ：  Ｎｉｔｒｏ  ｂｌｕｅ  ｔｅｔｒａｚｏｌｉｎｍ）を溶液の中に入れる。プラスチック孔中の電極構造間のインピーダンスは、インピーダンス分析器によって測定できる。ＡＰ誘導反応（ＡＰの底物ＢＣＩＰ／ＮＢＴは、沈殿物中に転化される）は、電極構造ユニットの表面にて、沈殿が発生する（図８）。この沈殿は、電極構造ユニットのインピーダンスの増加を招来する。時間の推移に従って、ますます多くの沈殿が電極の表面に生じ、だんだん高いインピーダンス値が測定できる。図の中には、底物ＢＣＩＰ／ＮＢＴを入れてから３０分後のインピーダンスの変化を示したものである。図の示しているように、この器材は、器材表面に覆われている最小５０ｐｇのファイブロネクチンを測定することができる。
【００４６】
図１１は、一種の分子測定に用いるマイクロ電極ベルト（あるいは電極ベルト）を示している。このベルトのベースにはマイクロ電極ユニットが設けられている。ベースの材料としては、ガラス、プラスチックチップあるいは薄膜、セラミックス、重合体薄膜、トランジスタの絶縁体（ケイ素上の二酸化ケイ素）、ガラス繊維（プリント回路板）あるいはその他の絶縁材料などが含まれる。色んなマイクロ加工あるいは機会製造の方法がベース上の電極構造ユニットの製作あるいは生産に用いられる。電極陣列の表面において、特種分子は、固定（ａｎｃｈｏｒｅｄ）、結合、あるいは附着される。固定された分子には、ヌクレオチドやペプチド、蛋白質およびその他の分子、化合物などいずれにも良い。これらの分子は、異なる物理あるいは化学的方法によって、表面に固定、結合（ｂｏｕｎｄ）あるいは附着（ａｂｓｏｒｄｅｄ）される。分子を表面に結合させる物理的方法としては、受動附着、分子溶液のスピニング・コーティング（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｏａｔｉｎｇ）およびドライング、分子溶液を指定した電極構造に吹きかけるなどの方法が含まれる。化学的表面処理方法としては、分子自らの組合せ、表面の化学反応などが含まれる。これらの物理あるいは化学的方法は、電極の表面処理に使えられ、化学分子を固定させる。１個のベルトは、複数の電極構造ユニットによって構成される。異なる電極構造の表面は、異なる表お面処理あるいは異なる分子を固定させることができる。するとそれぞれの電極構造ユニットの表面は、特定の分子によって表面処理されることができる。固定、結合、附着あるいはその他の方法によって、電極構造ユニットに沈殿された分子は、捕捉分子（ｃａｐｔｕｒｅ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ）として使われる。サンプル溶液中の標的分子は、捕捉分子との反応によって捕捉分子に結合され、電極ユニット構造間のインピーダンスに変化を招来する。この変化は、インピーダンス分析器あるいはインピーダンス測定回路によって測定される。一般的に、標的分子は、ある特定の標記を（例えば、アルカリ性燐酸酵素、図１１中のＡＰ）しており、その標記酵素は触媒反応によって、酵素の底物を（例えば、図１１中のＢＣＩＰ）生成物に転化させる。また、マイクロ電極間のインピーダンス変化の測定によって、反応生成物が測定される。例えば、生成物は、非溶解性物質であって、マイクロ電極の表面に沈殿される。その他の状況において、標的分子は、ある特定の“標記”によって標記されたもので、これらの標記分子は特殊な化学反応を起こし、生成物を生成する。これらの生成物は、電極構造のインピーダンスの変化によって測定される。例えば、生成物は、非溶解性物質であって、マイクロ電極の表面に沈殿される。これらの生成物は、電極構造のインピーダンスの変化によって測定され、サンプル溶液中の標的物質の定性あるいは定量的情報を提供する。
【００４７】
図１２（Ａ）は、一種の１５Ｘ電極構造ユニット器材を示したもので、ベース上の電極は、２行、８列のタイプで排列されている。電極構造は詳しく示していなく、ただ各電極構造ユニット関連の２つの導線を示しただけで、電極構造をベースの２つ末端の連結盤に連結する場合に使われる。その中１つの孔は“空”で、センサーがないと言う意味であり、対照孔として使われる。電極構造には、異なる幾何形状を取ることができる。例えば、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、５、６、７Ａ−７Ｆなどに示している通り。
【００４８】
図１２（Ｂ）は、一種のベース上に設置している電極構造ユニット器材を示したものである。電極構造の詳しい所は示してなく、ただ各電極構造ユニット関連の２つの導線を示しただけで、電極構造をベースの２つ末端の連結盤に連結する場合に使われる。電極構造には、異なる幾何形状を取ることができる。例えば、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、５、６、７Ａ−７Ｆなどに示している通り。
【００４９】
図１２（Ｃ）は、一種のベース上に設けられた１６Ｘ電極構造ユニットを示したもので、各電極構造ユニットには、１つの相互交又式（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）電極陣列がある。
【００５０】
図１３（Ａ）は、一種の小さいＰＣＢプレートを示したもので、それはベースふちの連結盤と連結される。ここで言うベース上には、図１２（Ａ）に示している１６Ｘ電極構造ユニットがあり、ＰＣＢプレートは、１６条の矩形導線があって、それらは、図１２（Ａ）に示している連結盤間隔の通り排列されている。
【００５１】
図１３（Ｂ）は、如何に２つのＰＣＢプットを１６Ｘの電極構造ユニットが付いているベースに連結するかを示している。
【００５２】
図１３（Ｃ）は、如何に２つのＰＣＢプットを１６Ｘの電極構造ユニットが付いているベースに連結するかを示しており、また、針形のＰＯＧＯ−針（ＰＯＧＯ−Ｐｉｎ）は、如何に下面の導線に連結されるかを示している。
【００５３】
図１４（Ａ）は、一種のフレックス・サーキット（ｆｌｅｘ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を示したもので、これは、センサープレートにふちへの連結に使われる。フレックス・サーキットの両面には、複数の矩形導線があって、一面の導線は図１２（Ａ）に示している器材の連結盤に連結され、もう一面の導線は、１つのインピーダンス測定回路に連結される。フレックス・サーキット両面の相応する電極導線は、お互いに連結されている。
【００５４】
図１４（Ｂ）は、如何にフレックス・サーキットを図１２（Ａ）に示している器材に連結するかを示しており、フレックス・サーキットの一面の導線は、器材の連結盤に連結される。
【００５５】
図１４（Ｃ）は、如何に２つのフレックス・サーキットを１６Ｘ電極構造ユニットが付いているベースに連結するかを示しており、針形のＰＯＧＯ−Ｐｉｎは、如何に下面の導線に連結されるかを示している。
【００５６】
図１４（Ｄ）は、一種の金属糸によって作られた金属クリップを示しており、このクリップは、ベース上面の連結盤をベースのもう１面に連結する。
【００５７】
図１４（Ｅ）は、１つの横断面において、金属クリップが、ベース１面の連結盤とベースもう１面（ベースの底面）を連結することを示している。ベースの同一の面には、電極構造と連結盤が連結されており、インピーダンス分析器と連結（直接連結あるいは電子スイッチを通じて）されている針形ＰＯＧＯ−Ｐｉｎの連結構造は、ベース底面の金属クリップと連結されている。こうすると、インピーダンス分析器は、ベース上の電極構造と連結される。
【００５８】
図１４（Ｆ）は、もう一種の金属糸によって作られた金属クリップを示しており、このクリップは、ベース上面の連結盤をベースのもう１面に連結する。この金属クリップをノマル外に曲げると１つのプリント回路プレートのふちに連結（溶接を通じて）することができる。
【００５９】
図１４（Ｇ）は、１つの横断面において、金属クリップが、ベース１面の連結盤とベースもう１面（ベースの底面）を連結することを示している。この金属クリップは、１つのプリント回路プレートのふちに連結（溶接を通じて）することができ、しかも、インピーダンス分析器は、このプリント回路プレートに直接あるいは間接的（例えば、電子スイッチを通じて）に連結される。
【００６０】
図１５（Ａ）は、一種の９６孔のプレート底面を示している。その上面は、６つの器材を取り付けた装置であるが、各器材には、全て１６Ｘの電極構造ユニットがあり、器材のふちに連結盤がある。
【００６１】
図１５（Ｂ）は、一種の９６孔のプレート底面を示している。その上面は、６つの器材を取り付けた装置であるが、４つの中間器材には、全て１６Ｘの電極構造ユニットがあり、器材のふちに連結盤がある。また、２つのふちの器材には、１４Ｘの電極構造ユニットがあり、器材のふちに連結盤がある。
【００６２】
図１６は、一種のＰＯＧＯ−Ｐｉｎを固定する構造で、ＰＯＧＯ−Ｐｉｎを固定するだけでなく、図１５Ａと図１５Ｂに示している９６孔のプレートと連結する。
【００６３】
図１７は、一種の多層面の電極構造を示している。
【００６４】
図１８は、一種の電極ベルトによる分子測定器材を示している。
【００６５】
図１９は、インピーダンス測定によって、分子反応をチェックする原理を示している。
【００６６】
図１９（Ａ、Ｃ、ＥとＧ）は、本発明のある器材の横断面図で、２つの電極を示している。“Ｙ”符号で表示されている捕捉分子は、固定、置き、導入などの方式によって、電極表面に結合される。捕捉分子は、任意の分子であって、サンプル溶液中の被測定あるいは標的分子と結合される。また、捕捉分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の標的分子と結合あるいは反応のできる分子である。図１９（Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ）は、背景インピーダンスＺ0の測定方法を示している。即ち、電極上に、捕捉分子が附着、あるいはコーティング、又は固定されている場合、測定されたインピーダンス値である。
【００６７】
図１９（Ｂ）は、本発明のある器材の横断面図で、捕捉分子を持っている２つの電極を示している。電極表面の捕捉分子は“Ｙ”、標的分子は“◆”符号で表示するが、捕捉分子と標的分子は、お互いに結合される。捕捉分子と標的分子とは、１種の分子反応対、あるいは分子結合対を形成されるので、標的分子と捕捉分子はお互いに結合される。標的分子は、任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。サンプル溶液中の標的分子あるいはサンプル溶液中疑わしい標的分子は、被測定あるいは測定価値のある分子である。捕捉分子と同じく、標的分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。図（Ａ）と図（Ｂ）は、一対であって、電極間のインピーダンスがＺｏからＺｍへ変化することを示している。電極に捕捉分子が付けられている状況は（Ａ）、標的分子が捕捉分子と結合された状況は（Ｂ）に対応している。
【００６８】
図１９（Ｄ）は、本発明のある器材の横断面図で、捕捉分子を持っている２つの電極を示している。電極表面の捕捉分子は“Ｙ”、標的分子は“◆”符号で表示するが、捕捉分子と標的分子は、お互いに結合される。図１９（Ｂ）と異なる所は、ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記し、“●”符号で表示されている。捕捉分子と標的分子とは、１種の分子反応対、あるいは分子結合対を形成されるので、標的分子と捕捉分子はお互いに結合される。標記分子あるいは標記微粒子は、分子あるいは微粒子であって、それらは、インピーダンスの変化（ＺML−Ｚ0）を大きくする。即ち、測定信号を増幅する。標的分子は、任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。サンプル溶液中の標的分子あるいはサンプル溶液中疑わしい標的分子は、被測定あるいは測定価値のある分子である。捕捉分子と同じく、標的分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。図（Ｄ）は、インピーダンスＺMLの測定を示しているが、捕捉分子と標的分子の結合によって生じるものである。ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記されている。（Ｃ）と（Ｄ）は一対であって、電極間のインピーダンスがＺｏからＺMLへ変化することを示している。電極に捕捉分子が付けられている状況は（Ｃ）、標的分子が捕捉分子と結合された状況は（Ｄ）に対応している。図１９（Ｄ）中の標記分子あるいは標記微粒子は、本発明中において、インピーダンスの変化（ＺML−Ｚ0）を更に大きくするために使われる。標記分子の一種の制限を受けない例としては、一種の大きな有機物分子が挙げられる。この標記分子が電極上に現われたら、電極の表面のイオンあるいは電子通路に大きな影響を与え、電極間のインピーダンス値を大きく変化させる。標記微粒子の例としては、ナノメートル、あるいはマイクロメートル級の電気絶縁顆粒やトランジスタ顆粒、電気伝導顆粒などが挙げられる。標記微粒子のもう１つの例としては、ナノメートルあるいはマイクロメートル級の脂質体が挙げられるが、その表面には信号増幅分子がある。この微粒子が電極に現われたら、電極の表面のイオンあるいは電子通路に大きな影響を与え、電極間のインピーダンス値を大きく変化させる。
【００６９】
図１９（Ｆ）は、本発明のある器材の横断面図で、捕捉分子を持っている２つの電極を示している。電極表面の捕捉分子は“Ｙ”、標的分子は“◆”符号で表示するが、捕捉分子と標的分子は、お互いに結合される。図１９（Ｂ）と異なる所は、ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記し、“●”符号で表示されている。捕捉分子と標的分子とは、１種の分子反応対、あるいは分子結合対を形成されるので、標的分子と捕捉分子はお互いに結合される。標記分子あるいは標記微粒子は、分子あるいは微粒子であって、それらは、インピーダンスの変化（ＺML−Ｚ0）を大きくする。即ち、測定信号を増幅する。ここで、標記分子あるいは標記微粒子によって生じる信号の増幅は、標記分子あるいは標記微粒子と溶液分子とのある特殊な反応（Ｒ）によって実現される。反応生成物（Ｐ）は電極の表面に沈積あるいは沈殿され、電極間のインピーダンスＺMPの変化を招来する。標的分子は、任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。サンプル溶液中の標的分子あるいはサンプル溶液中疑わしい標的分子は、被測定あるいは測定価値のある分子である。捕捉分子と同じく、標的分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。図１９（Ｆ）は、インピーダンスＺMPの測定を示したもので、捕捉分子と標的分子の結合によって生じるものである。ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記されている。（Ｅ）と（Ｆ）は一対であって、電極間のインピーダンスがＺｏからＺMPへ変化することを示している。電極に捕捉分子が付けられている状況は（Ｅ）、標的分子が捕捉分子と結合された状況は（Ｆ）に対応している。図１９（Ｆ）中の標記分子あるいは標記微粒子は、本発明中において、インピーダンスの変化（ＺMP−Ｚ0）を更に大きくするために使われる。図１９（Ｆ）で、標記分子あるいは標記微粒子によって生じる信号の増幅は、標記分子あるいは標記微粒子と溶液分子とのある特殊な反応（Ｒ）によって実現される。反応生成物（Ｐ）は電極の表面に沈積あるいは沈殿され、電極の表面のイオンあるいは電子通路に大きな影響を与え、電極間のインピーダンス値を大きく変化させる。図１９（Ｆ）中に示している状況は、図１９（Ｄ）の特例に見なしでも良い。
【００７０】
図１９（Ｈ）は、本発明のある器材の横断面図で、捕捉分子を持っている２つの電極を示している。電極表面の捕捉分子は“Ｙ”、標的分子は“◆”符号で表示するが、捕捉分子と標的分子は、お互いに結合される。図１９（Ｂ）と異なる所は、ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記し、“●”符号で表示されている。捕捉分子と標的分子とは、１種の分子反応対、あるいは分子結合対を形成されるので、標的分子と捕捉分子はお互いに結合される。標記分子あるいは標記微粒子は、分子あるいは微粒子であって、それらは、インピーダンスの変化（ＺML−Ｚ0）を大きくする。即ち、測定信号を増幅する。ここで、標記分子は酵素であり、信号の増幅は、酵素の誘導あるいは促進による溶液中底物（Ｓ）が反応に参与することによって得られる。酵素の誘導による反応生成物（Ｐ）は、電極表面に沈積あるいは沈殿されて、電極間のインピーダンス値（ＺMEP）の変化を招来する。標的分子は、任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。サンプル溶液中の標的分子あるいはサンプル溶液中疑わしい標的分子は、被測定あるいは測定価値のある分子である。捕捉分子と同じく、標的分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。図１９（Ｈ）は、インピーダンスＺMEPの測定を示したもので、捕捉分子と標的分子の結合によって生じるものである。ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記されている。（Ｇ）と（Ｈ）は一対であって、電極間のインピーダンスがＺｏからＺMEPへ変化することを示している。電極に捕捉分子が付けられている状況は（Ｇ）、標的分子が捕捉分子と結合された状況は（Ｈ）に対応している。図１９（Ｈ）中の標記分子あるいは標記微粒子は、本発明中において、インピーダンスの変化（ＺMEP−Ｚ0）を更に大きくするために使われる。ここで、標記分子は酵素であり、信号の増幅は、酵素の誘導あるいは促進による溶液中底物（Ｓ）が反応に参与することによって得られる。酵素の誘導による反応生成物（Ｐ）は、電極表面に沈積あるいは沈殿されて、電極間のインピーダンス値（ＺMEP）の変化を招来する。反応生成物（Ｐ）は電極の表面に沈積あるいは沈殿され、電極の表面のイオンあるいは電子通路に大きな影響を与え、電極間のインピーダンス値を大きく変化させる。図１９（Ｈ）中に示している状況は、図１９（Ｆ）の特例に見なしでも良い。図８には、酵素に基づく信号増幅反応の幾つかの例を挙げている。
【００７１】
図２０（Ａ）は、ガラスベース上の“円・オン・線”の電極構造（線の幅＝３０μｍ、線の間隔＝８０μｍ、円の直径＝９０μｍ）において、異なる条件の下で測定された典型的な抵抗スペクトラムを示したもので、中には、電極構造のガラスベースによって構成される電極器材も含まれる。プラスチック孔を電極構造上に組み合わせて１つのテスト器材を構成する。電極構造の表面は、アルカリ性燐酸酵素が固定されているが、これは予め電極上にコーティングされた生物素の標記―ＢＳＡ（牛血清の白蛋白）で、それから電極は、ストレプト親和素と連結されるアルカリ性燐酸塩（ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ａｌｋａｌｉｎｅ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＡＰ））中にて培養して、ＡＰと電極表面上の生物素と結合させる。ＡＰが電極表面にコーティングされたら、孔をＴｒｉｓ（ＰＨ＝７．６）緩衝液で充分洗う。また、ＢＣＩＰ（１７ｕｌ  ＢＣＩＰ  母液（ｓｔｏｃｋ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を１．５ｍｌをＴｒｉｓ中に入れ、ＢＣＩＰ母液は、ＤＭＳＯで２５ｍｇ／ｍｌの濃度に作られる）とＮＢＴ（３３ｕｌ  ＮＢＴ  母液を１．５ｍｌをＴｒｉｓ中に入れ、ＮＢＴ母液は、イオン水を使って２５ｍｇ／ｍｌの濃度に作られる）を含むＴｒｉｓ溶液を孔の中に入れる。インピーダンスは、溶液を入れてから直ちにあるいはその後異なる時間間隔で測定する。（ａ）記号◇は、溶液を入れてから即時、（ｂ）記号Ｘ、□、▲は、それぞれ溶液を入れてからの１３（Ｘ）、２８（□）、８０（▲）分に対応する。
【００７２】
図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）と同じ条件下での電極のインピーダンス・スペクトラムであり、（ａ）記号◇は、溶液を入れてから即時、（ｂ）記号Ｘ、□、▲は、それぞれ溶液を入れてからの１３（Ｘ）、２８（□）、８０（▲）分に対応する。図２０（Ｂ）中示しているインピーダンス値は、インピーダンスの絶対値である。即ち、インピーダンスの幅である。溶液を入れてから即時に測定したインピーダンスは、１０Ｈｚ〜５００ＫＨｚの範囲では、電気容量であり、７９２ＫＨｚ〜５ＭＨｚの範囲では、リアクタンスである。その他の測定において、リアクタンスが１０Ｈｚ〜３．１５５ＭＨｚの範囲では、電気容量であり、５ＭＨｚの場合はリアクタンスである。
【００７３】
図２０（Ｃ）は、溶液を入れてから異なる時間においての抵抗と溶液を入れた即時における抵抗値比率のスペクトラムである。
【００７４】
図２０（Ｄ）は、溶液を入れてから異なる時間においての抵抗と溶液を入れた即時におけるリアクタンス比率のスペクトラムである。
【００７５】
図２１は、ＡＣＥＡ器材において、ＤＮＡ突然変異の弁別と測定を示したものである。この器材は、１つのガラスベース（〜１８ｍｍ〜７８ｍｍ）、１６個の電極構造ユニットがその上にあって、１つの２×８の構造を構成し、電極ユニットの間隔は９ｍｍである。金（〜０．２μｍ）に（〜０．０３μｍ）のクロムを覆う薄膜がガラスベース上に沈積される。電極構造ユニットは、“円・オン・線”の電極形状（線の幅３０μｍ、円の直径９０μｍ、線の間隔８０μｍ）で、薄膜の光彫刻技術によって加工される（光彫刻沈積、マスクプレートプレートを使って、ＵＶあるいはその他の光線露出、光彫刻コロイド固形、光彫刻現像、金層の浸蝕、残留金除けあるいはその他の金属）。器材の使用際、１つの１６個底無し円柱形孔が付いている中空のプラスチックベルトが電極装置上に固定される。そのため、サンプルをプラスチック孔に入れると、電極構造ユニットは、実験サンプルの溶液中に露出される。センサーエリアの直径は、約３ｍｍ、プラスチック孔の直径は６．５ｍｍである。使用の前、器材の表面は、１ＮのＨＣＩで１５分間浸漬してから、イオン純粋水で処理する。実験のためにトラコーマ・チラメディア（Ｃｈｌａｍｙｄｉａ）―１６Ｓ、リボニュークレイン酸―ＲＮＡの３つの特異寡重合ヌクレオチド序列（添加番号はＤ８５７２２）を合成する。それらは、（１）１つの長さが４０個のベース・ペーリング（Ｂａｓｅ  ｐａｉｒｉｎｇ）の５’末端疏基化固定の捕捉寡重合ヌクレオチド序列（５’−ＺＺＺＺＧＡＴＴＴＧＡＧＣＧＴＡＣＣＡＧＧＴＡＡＡＧＡＡＧＣＡＣＣＧＧＣＴＡＡＣＴＣＣＧ）、（２）１つの長さが２０個のベース・ペーリング（Ｂａｓｅ  ｐａｉｒｉｎｇ）の５’末端疏基化固定の捕捉寡重合ヌクレオチド序列（５’ｂｉｏ−ＣＧＧＴＧＣＴＴＣＴＴＴＡＣＣＴＧＧＴＡ）、（３）１つの長さが２０個のベース・ペーリング（Ｂａｓｅ  ｐａｉｒｉｎｇ）の５’末端突然変異生物素標記の標的序列などで、その中、一つのヌクレオチドが代替される（９号位置でのＣがＡに代替）この実験中、捕捉寡重合ヌクレオチド序列は、無イオン水に溶解されるが、その濃度は２μｍＭである。“Ｔｏｎｙａ  Ｍ．  Ｈｅｒｎｅ  ａｎｄ  Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｊ．  Ｔａｒｌｏｖ”には、もっと効果的なＤＮＡコーティング方法を報道している（１ＭのＫＨ2ＰＯ４は、Ｈ2Ｏよりもっと良い）（Ｈｅｒｎｅ  ＴＭ  ａｎｄ  Ｔａｒｌｏｖ  ＭＪ，  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＤＡＮ  Ｐｒｏｂｅｓ  Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｏｎ  Ｇｏｌｄ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ．  Ｊ．  Ａｍ．  Ｃｈｅｍ．  Ｓｏｃ．  １９９７，  １１９，  ８９１６−８９２０）。寡重合ヌクレオチドをセンサーの表面にコーティングさせるために、１００μｌ、２μＭの捕捉寡重合ヌクレオチドをそれぞれのセンサーに入れて、室温にて２時間培養する。それからＰＢＳで洗う。また、センサー表面は、０．３％ＢＳＡで３０分間密閉して置く、それから、またＰＢＳで洗う。ＤＮＡの交雑を実現するために、交雑液（１．０ＭのＮａＣｌと１０ｍＭの  Ｔｒｉｓ  ｂｕｆｆｅｒ，  ｐＨ  ７．４  又は  １  ｍＭ  ＥＤＴＡ）の中に、１００μｌ、１ｎＭの自然型、あるいは１ｎＭの突然変異型の寡重合ヌクレオチドを入れる。それか��捕捉寡重合ヌクレオチドがコーティングされたセンサーに入れる。標的分子のないＤＮＡ液を陰性的に対照する。交雑は、４２℃の下で、３０分間行われる。その後、５０ｍＭのＮａＣｌの燐酸塩溶液で洗う。ＤＮＡ交雑の測定と一つのヌクレオチドの代替を弁別するために、１００μｌの連鎖球菌蛋白によって標記されたアルカリ性燐酸酵素（Ｔｒｉｓ緩衝液１：２，０００希釈）をそれぞれのセンサーの中に入れて、室温にて３０分間培養する。それから、Ｔｒｉｓ緩衝液で洗う。洗ってから、１００μＭのアルカリ性燐酸酵素の底物混合物、ＢＣＩＰ／ＢＮＴがセンサーに入れられる。インピーダンスのリアルタイム測定によって、アルカリ性燐酸塩と底物の反応が測定できる。図に示しているように、捕捉序列や自然型、標的序列間の、特定の交雑物は、電極器材によって、安定的に測定されている。６０分が経つと、センサーの信号は陰性対照によって生じる信号の９２．６倍である。ここでの信号は、５ＫＨｚの下で、それぞれ孔の電極構造間の抵抗である。自然型序列に比べると、一つのヌクレオチドの突然変異は、ただ非常に微弱な信号が生じる。６０分経ったら、自然型序列によって生ずる信号は、突然変異型によって生じる信号の３０倍である。
【００７６】
図２２は、１セットの細胞が電極表面に附着している場合、インピーダンス変化を測定するシステムを示している。
【００７７】
図２３は、１セットの器材を示しており、その電極表面は、細胞附着促進分子がコーティングされている。
【００７８】
図２４は、細胞転移を測定する例を示したものである。１つの神経細胞は、最初移動可能の孔板の生長エリア（図には示していない）に限られている。プレート上の孔壁に事前に測定エリア内あるいは測定エリア上に位置しており、プレートは、その後、除去される。細胞は、同心円電極構造２４１０によって定められる測定エリアに拡散および転移することができる。
【００７９】
図２５は、神経細胞の拡散を測定する例であり、１つの神経細胞は、最初神経細胞の固定エリアに位置していて、測定エリア内の同心円電極構造２５１０間のインピーダンス変化は、神経細胞の拡散測定に用いられる。
【００８０】
図２６は、８種の異なる電極にＮＩＨ３Ｔ３細胞が存在するか存在しないかの状況における抵抗とリアクタンス（主に電気容量性リアクタンス）を示したものである。抵抗とリアクタンスの単位は、全てΩである。リアクタンス値は、全て１枚のグラフに描いている。リアクタンスは、多数の周波数の下で、全てマイナス（電気容量性リアクタンス）である。図２６〜図３２の結果中、異なる種類の電極は、ガラスベース（１ｃｍ×１ｃｍ×１ｍｍ）上に加工される。実験器材は、底無し円錐形あるいは円柱形のプラスチックチューブを通じて、接着剤によって電極構造がついているガラスベースに接着されている。典型的には、ガラスベースと接着されている面にて、プラスチックチューブの直径は、４．５ｍｍ〜６．２ｍｍである。ガラスベースには孔（あるいは液体容器）の底面を形成しており、プラスチックチューブは、孔壁（あるいは液体容器）を形成する。実験中、細胞の懸濁液あるいは培養液を孔（あるいは液体容器）に入れており、ベース上の電極構造は、電極表面上の細胞附着によって生じるインピーダンスの変化を測定することに使われ、これによって孔（あるいは液体容器）中の細胞の附着と生長が測定される。
【００８１】
図２７では、“３Ｂ”形の電極構造によって細胞の測定が行われる。
【００８２】
図２８では、“３Ｃ”と“３Ｂ”形の電極構造によって、ＮＩＨ３Ｔ３細胞とＰＡＥ細胞の細胞増殖に対するリアルタイムチェックができる。
【００８３】
図２９では、“３Ｂ”形の電極構造によって、ＮＩＨ３Ｔ３細胞の紫外線（ＵＶ）照射による細胞の死亡をリアルタイムチェックできる。
【００８４】
図３０には、タモキシフェン（Ｔａｍｏｘｉｆｅｎ）の異なる時間間隔での毒性効果（ＩＣ50値）を示している。
【００８５】
図３１は、“３Ｃ”形の電極構造によって、４種の異なる細胞のインピーダンス測定を示している。
【００８６】
図３２は、インピーダンス測定の可重複性を示している。
【００８７】
図３３は、ベース上に電極構造が設けられている電子細胞チップの５種のデザインを示したもので、ガラスベースの中心エリアには、クロムメッキ層（厚さ３０ｎｍ以下）上に異なる形と大きさの金電極（厚さ０．２μｍ以下）が加工されている。そのガラスベースの面積は、１ｃｍ×１ｃｍである。ベース上の電極構造は、ガラスベースのふちに位置する連結盤（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｐａｄｓ）と電子測定界面（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）に連結される。即ち、インピーダンス測定回路あるいは１つのインピーダンス分析器と連結される。
【００８８】
図３４は、テスト器材において、４種の異なるタイプの細胞に対するチェック、測定を示したものである。この４種の細胞は、ＮＩＨ３Ｔ３細胞（ネズミの繊維細胞）、ＰＡＥ細胞（豚の大動脈内皮細胞）、ＨＵＶＥＣ（人間の内皮細胞）およびＰＨＵＨＥＰ（人間の初級肝細胞）などである。ＮＩＨ３Ｔ３とＰＨＵＨＥＰ細胞に対して、電極表面はファイブロネクチンでコーティングし、ＰＡＥとＨＵＶＥＣに対して、電極表面はゲルでコーティングする。図に示しているように、２つの器材は、それぞれの細胞の測定に使われる。細胞は接種されてから０、３、４時間インピーダンス値を測定しているが、３あるいは４時間の場合、ＮＩ３Ｔ３細胞、ＨＵＶＥＣ、ＰＡＥおよびＰＨＵＨＥＰ細胞は、顕著な抵抗の増加があった。図２６〜図３２の測定器材と似ていて、得られた実験結果は、図３４（図３５〜図３７）の実験器材に示している。この実験器材は、底無しの円錐形あるいは円柱形のプラスチックチューブを電極構造の付いているガラスベースに接着したものである。これによって、ガラスベースの底には、孔（あるいは液体容器）の底面が形成され、プラスチックチューブは、孔（液体容器）の壁を形成する。実験中、細胞の懸濁液、あるいは培養液は、孔（あるいは液体容器）に入れて、ベースの電極構造は、細胞が電極表面に附着することによって生じるインピーダンス変化の測定に使われる。また、これによって、孔（あるいは液体容器）上の細胞の附着／生長が測定される。
【００８９】
図３５は、測定器材によるＰＡＥ細胞増殖状況のリアルタイムチェックを示したものである。細胞は、異なる濃度（８０００個細胞、あるいは１０００個細胞）によって、コーティングのある電極に接種される。細胞の増殖をチェックするために、抵抗とリアクタンスは、異なる時間間隔にて測定が行われる。“ｔ0”は、細胞接種後の即時測定ポインドで、２種の異なる濃度の接種において、抵抗は培養時間が長くなるに連れて、増えていた。これは、細胞が増殖状態に処していることを説明している。接種濃度の高い細胞の増殖スピードは、濃度の低い細胞より顕著に速かった。Ｓｄ：細胞接種密度。
【００９０】
図３６は、測定器材とＭＴＴ分析法によって、細胞に対する定量的測定を行った結果を示したものである。シリーズ的に希釈されたＮＩＨ３Ｔ３細胞（１００００、５０００、２５００、１２５０、６２５個細胞）は、同時にファイブロネクチンがコーティングされている測定器材と９６孔のプレートに入れる。この器材を使用している器材中、インピーダンス（この図では抵抗）細胞接種後１６時間の時点で測定している。ＭＴＴの測定実験中、細胞は接種後１６時間の時点でＭＴＴ染料によって染められる。それからＥＬＩＳＡプレート・リード（ｐｌａｔｅ    ｒｅａｄｅｒ）によって、５４０ｎｍの所にて測定される。図に示しているように、器材は、細胞数の変化を定量的に測定することができ、２種の測定方法によって、得られた結果は、ほぼ同じであった。なお、目下チップの設計による測定能力は、６００個細胞以下で、この点で言ってもＭＴＴ測定法と同じぐらいである。
【００９１】
図３７は、測定器材における抵抗測定の可重複性を示したものである。重複性実験は、６つの人間初級肝細胞得を接種した器材にて行われる。各電極の抵抗は、接種後即時（ｔ0）と接種後４時間後に測定される。４時間培養してから、あらゆる器材中において、全て顕著な抵抗値の増加があった。これは、細胞が電極表面（ベースのその他のエリア）において、附着・拡散されたことを説明している。右の図は、ｔ0、ＣＶは４．３％、ｔ４ｈのＣＶは２．７％である。
【００９２】
図３８（Ａ）は、２種の異なる条件の下で、ガラスベース上に加工されている“円・オン・線”（ｃｉｒｃｌｅ−ｏｎ−ｌｉｎｅ）の電極構造によって測定された典型的抵抗のスペクトラムを示している。（ａ）中空円の標記は、ＨＴ１０８０含有の細胞培養液を電極構造孔の中に入れてから間もなく（１０分以内で、細胞はまだ電極とガラスプレートに附着していない）測定された結果である。（ｂ）ソリッド円の標記は、ＨＴ１０８０含有の細胞培養液を電極構造孔の中に入れて、２時間４０分経ってから（細胞はすでに電極上に附着されている）測定された抵抗値である。この２時間４０分内で、培養孔プレートは、３７℃・５％ＣＯ2の細胞培養ケースに入れる。３Ｂ設計の電極構造中心線幅は３０μｍで、線の間隔は８０μｍで、線上の円の直径は９０μｍである。この例の中、あらゆる電極と電極間隔に覆われている電極エリアの総面積は、３ｍｍ直径の円に相当している。ガラスベース上の電極構造は、円錐形孔（培養孔）の底面を形成しており、孔の上部の直径は、約６．５ｍｍで、低部の直径は、約５ｍｍである。この実験中、７０００個のＨＴ１８１０細胞含有の総体積１００μＬ培養液は、底部に電極構造がついた孔に入れられる。
【００９３】
図３８（Ｂ）は、図３８（Ａ）と同じ条件の下で、同じ電極にて測定されたリアクタンスのスペクトラムである。しかし、リアクタンスの絶対値は、その対数値によって描かれている（図２６のグラフと良く似ている）。高周波数の１ＭＨｚと５８０ＫＨｚを除いて、ＨＴ１０８０含有の細胞培養液は、孔に入れてからまもなく（１０分以内）測定した電極のリアクタンス値（電気容量リアクタンス）は、全てマイナスである。細胞懸濁液に電極を入れて、２時間４０分経ってから、測定されたインピーダンス値は、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲で、全てマイナスである。
【００９４】
図３８（Ｃ）は、図３８（Ａ）に基づいた結果を示したもので、細胞が電極表面に附着された場合の抵抗値と細胞の附着のない場合の抵抗の比率を表した抵抗のスペクトラムである。
【００９５】
図３８（Ｄ）は、図３８（Ｂ）に基づいた結果を示したもので、細胞が電極表面に附着された場合のリアクス値と細胞の附着のない場合のリアクス値の比率を表したリアクタンスのスペクトラムである。リアクタンスの比率を計算する際は、リアクタンスの極性（電気容量とインダクタンス・リアクタンス）は、すでに考慮されたものである。
【００９６】
図３９（Ａ）は、２種の異なる条件の下で、ガラスベース上に加工されている“円・オン・線”（ｃｉｒｃｌｅ−ｏｎ−ｌｉｎｅ）の電極構造によって測定された典型的抵抗のスペクトラムを示している。（ａ）中空円の標記は、ＨＴ１０８０含有の細胞培養液を電極構造孔の中に入れてから間もなく（１０分以内で、細胞はまだ電極とガラスプレートに附着していない）測定された結果である。（ｂ）ソリッド円の標記は、ＨＴ１０８０含有の細胞培養液を電極構造孔の中に入れて、２時間４０分経ってから（細胞はすでに電極上に附着されている）測定された抵抗値である。この２時間４０分内で、培養孔プレートは、３７℃・５％ＣＯ2の細胞培養ケースに入れる。３Ｂ設計の電極構造中心線幅は３０μｍで、線の間隔は８０μｍで、線上の円の直径は９０μｍである。この例の中、あらゆる電極と電極間隔に覆われている電極エリアの総面積は、３ｍｍ直径の円に相当している。ガラスベース上の電極構造は、円錐形孔（培養孔）の底面を形成しており、孔の上部の直径は、約６．５ｍｍで、低部の直径は、約５ｍｍである。この実験中、３２００個のＨＴ１８１０細胞含有の総体積１００μＬ培養液は、底部に電極構造がついた孔に入れられる。
【００９７】
図３９（Ｂ）は、図３９（Ａ）と同じ条件の下で、同じ電極にて測定されたリアクタンスのスペクトラムである。しかし、リアクタンスの絶対値は、その対数値によって描かれている（図２６のグラフと良く似ている）。高周波数の１ＭＨｚと５８０ＫＨｚを除いて、ＨＴ１０８０含有の細胞培養液は、孔に入れてからまもなく（１０分以内）測定した電極のリアクタンス値（電気容量リアクタンス）は、全てマイナスである。細胞懸濁液に電極を入れて、２時間４０分経ってから、測定されたインピーダンス値は、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲で、全てマイナスである。
【００９８】
図３９（Ｃ）は、図３９（Ａ）に基づいた結果を示したもので、細胞が電極表面に附着された場合の抵抗値と細胞の附着のない場合の抵抗の比率を表した抵抗のスペクトラムである。
【００９９】
図３９（Ｄ）は、図３９（Ｂ）に基づいた結果を示したもので、細胞が電極表面に附着された場合のリアクス値と細胞の附着のない場合のリアクス値の比率を表したリアクタンスのスペクトラムである。リアクタンスの比率を計算する際は、リアクタンスの極性（電気容量とインダクタンス・リアクタンス）は、すでに考慮されたものである。
【０１００】
図４０（Ａ）は、２種の異なる条件の下で、ガラスベース上に加工されている“円・オン・線”（ｃｉｒｃｌｅ−ｏｎ−ｌｉｎｅ）の電極構造によって測定された典型的抵抗のスペクトラムを示している。（ａ）中空円の標記は、ＨＴ１０８０含有の細胞培養液を電極構造孔の中に入れてから間もなく（１０分以内で、細胞はまだ電極とガラスプレートに附着していない）測定された結果である。（ｂ）ソリッド円の標記は、ＨＴ１０８０含有の細胞培養液を電極構造孔の中に入れて、２時間４０分経ってから（細胞はすでに電極上に附着されている）測定された抵抗値である。この２時間４０分内で、培養孔プレートは、３７℃・５％ＣＯ2の細胞培養ケースに入れる。３Ｂ設計の電極構造中心線幅は３０μｍで、線の間隔は８０μｍで、線上の円の直径は９０μｍである。この例の中、あらゆる電極と電極間隔に覆われている電極エリアの総面積は、３ｍｍ直径の円に相当している。ガラスベース上の電極構造は、円錐形孔（培養孔）の底面を形成しており、孔の上部の直径は、約６．５ｍｍで、低部の直径は、約５ｍｍである。この実験中、５００個のＨＴ１８１０細胞含有の総体積１００μＬ培養液は、底部に電極構造がついた孔に入れられる。
【０１０１】
図４０（Ｂ）は、図４０（Ａ）と同じ条件の下で、同じ電極にて測定されたリアクタンスのスペクトラムである。しかし、リアクタンスの絶対値は、その対数値によって描かれている（図２６のグラフと良く似ている）。高周波数の１ＭＨｚと５８０ＫＨｚを除いて、ＨＴ１０８０含有の細胞培養液は、孔に入れてからまもなく（１０分以内）測定した電極のリアクタンス値（電気容量リアクタンス）は、全てマイナスである。細胞懸濁液に電極を入れて、２時間４０分経ってから、測定されたインピーダンス値は、１００Ｈｚ〜１ＭＨｚの範囲で、全てマイナスである。
【０１０２】
図４０（Ｃ）は、図４０（Ａ）に基づいた結果を示したもので、細胞が電極表面に附着された場合の抵抗値と細胞の附着のない場合の抵抗の比率を表した抵抗のスペクトラムである。
【０１０３】
図４０（Ｄ）は、図４０（Ｂ）に基づいた結果を示したもので、細胞が電極表面に附着された場合のリアクス値と細胞の附着のない場合のリアクス値の比率を表したリアクタンスのスペクトラムである。リアクタンスの比率を計算する際は、リアクタンスの極性（電気容量とインダクタンス・リアクタンス）は、すでに考慮されたものである。
【０１０４】
図４１（Ａ）は、異なる濃度の細胞を同じｃｉｒｃｌｅ−ｏｎ−ｌｉｎｅ電極構造（電極形状３Ｂ）の孔での抵抗比率スペクトラムである。図４１（Ａ）は、図３８（Ｃ）、３９（Ｃ）、４０（Ｃ）に示しているスペクトラムの綜合略図である。“細胞数指数”（ｃｅｌｌ  ｎｕｍｂｅｒ  ｉｎｄｅｘ）を計算する一種の方法は、これらの抵抗比率スペクトラムによって、先ず抵抗比率の最大値を確認してから、その最大値より１を減らして“細胞数指数”が得られる。こう言った方法によって、細胞数指数は、異なる細胞数の７０００、３２００、５００である場合、その指数はそれぞれ５．１７、１．８２、０．１７である。と言うことで、細胞数が多ければ多いほど、細胞数指数も高い。
【０１０５】
図４１（Ｂ）は、異なる濃度の細胞を同じｃｉｒｃｌｅ−ｏｎ−ｌｉｎｅ電極構造（電極形状３Ｂ）の孔での抵抗比率スペクトラムである。図４１（Ａ）は、図３８（Ｄ）、３９（Ｄ）、４０（Ｄ）に示しているスペクトラムの綜合略図である。
【０１０６】
図４２（Ａ）は、４種の異なる幾何形状の相互交差式電極構造の下で、電極表面に細胞の附着があるか、あるいはない場合の抵抗とリアクタンスのスペクトラムを比較したものである。これらの電極構造は、異なる電極幅と電極間隔の比率を持っている。電極構造表面に細胞の附着がない場合の抵抗とリアクタンスのスペクトラムは、３Ｔ３細胞含有の培養液を電極の付いている培養孔に入れてからまもなく（１０分以内で、細胞はまだ電極とガラスプレートに附着していない）測定したものである。電極構造表面に細胞の附着がある場合のインピーダンスあるいはリアクタンスのスペクトラムは、３Ｔ３細胞の培養液を電極の付いている培養孔に入れてから３時間後に測定されたものである。この３時間の間、細胞は、３７℃、５％のＣＯ２レベルの組織培養ケースに入れている。幾何形状が２ＡＤ、２ＢＥ、２ＣＦの電極構造は、１ｃｍ×１ｃｍの正方形ガラスベース上に加工されており、その幅は、それぞれ、５０μｍ、４８μｍ、４８μｍ、電極間隔は、それぞれ、１０μｍ、１８μｍ、２８μｍである。幾何形状が２ＡＤ、２ＢＥ、２ＣＦの電極およびその間隔の総エリアは、それぞれ、１ｍｍ、３ｍｍ、６ｍｍ直径の円に相当する。第４種の電極構造の電極幅と間隔は、両方とも５０μｍで、カップトン（Ｋａｐｔｏｎ）ベース上に加工されている。電極と間隔が覆っているエリアは、６ｍｍ×５ｍｍの矩形である。これらの実験中、底面直径が４．５ｍｍの円錐形プラスチック孔は、異なる相互交又式電極が付いているカップトンベース上に接着される。幾何形状が２ＡＤ、２ＢＥの電極構造は、孔底部の中心エリアに位置している。幾何形状が２ＣＦの電極構造とカップトンベースン底の電極構造は、孔の底部電極と電極間隔によって覆われている。実験の前、電極とベースの表面には、全て充分洗ってからファイブロネクチンをコーティングする。図上のデータが表明する通り、培養孔の中に入れた同じ数量の３Ｔ３細胞（約１０4個細胞）は、幅がほとんど同じである５０μｍの電極にとって、隣接する電極の間隔を減らすことによって、細胞附着後と附着前のインピーダンス変化値は、増加する。
【０１０７】
図４２（Ｂ）は、細胞数指数（ＣＩ）と異なる電極幅および電極間隔比率の異なる形状の相互交又電極間の関係を表している。細胞指数（ＣＩ）は、最大抵抗比率（対応の周波数の下で、電極表面に細胞の附着がある場合の抵抗と、電極表面に細胞の附着がない場合の抵抗との比率である。）に１を引いて得られる。図のデータが明らかに説明する通り、幅がほとんど同じである５０μｍの電極孔に同じ数量の３Ｔ３細胞（約１０4個細胞）を入れる場合、隣接する電極の間隔を減らすことによって、細胞数指数（ＣＩ）は増加される。データから見れば、幅／間隔の比例が１．５あるいはそれ以上の場合、細胞数指数（ＣＩ）は、顕著に増加される。
【０１０８】
図４３は、マイクロ流体通路に基づく２つの電極センサーを示している。
【０１０９】
図４４は、マイクロ流体通路に基づく複数の電極センサーを示している。電極１（１’と１の連結）と４（４’と４の連結）は、流体通路に安定した電流（Ｃｕｒｒｅｎｔ）を提供するために使われる。電極２（２’と２の連結）と３（３’と３の連結）電圧の測定に使われる。細胞が電極の２（２’）と３（３’）によって構成されるエリアを通過する場合、抵抗が変化されるので、電極の２（２’）と３（３’）間の電圧も変化される。
【０１１０】
図４５は、１つの微粒子がベース上のマイクロ孔を通過する場合、当該微粒子に対するインピーダンス測定分析したことを示している。この電極は、ベース上に集積された電極である。
【０１１１】
図４６は、細胞が電極に接触あるいは附着される場合、インピーダンスの変化（Ｚ1）と溶液中の電気伝導率の変化（インピーダンス測定値Ｚ2の変化に対応する）を示している。
【０１１２】
本発明についての詳しい説明
これによって本発明の内容を制限することでなく、本発明をもっとはっきりと説明するために、下記の通り幾つかの章節に分けて詳しく説明することにする。
【０１１３】
Ａ．定義
これによって本発明の内容を制限することでなく、本発明をもっとはっきりと説明するために、下記の通り幾つかの章節に分けて詳しく説明することにする。
【０１１４】
特別な定義がない限り、茲にて使用される技術と科学用語は、本発明所属の技術分野において、その用語は同じ意味を表すのである。ここに及んでいるあらゆる特許、論文、出版物は、全て参考文献の形式によって、完璧に本発明の申請に結合されている。もし本章内の用語の定義と特許、論文あるいは出版物中の用語と矛盾している場合は、本章の定義に従う。
【０１１５】
ここで、使用される“１つ”とは、“少なくとも１つ”あるいは“１つあるいはもっと多い”と言う意味である。
【０１１６】
ここで、使用される“膜”とは、材料の薄いチップを言う。
【０１１７】
ここで、使用される“生物コンパーチブル性膜”とは、細胞の活性、附着、伸ばし、運動、生長、分裂などの機能がある無毒無害の膜である。
【０１１８】
生きており、損傷を受けていない上皮細胞あるいは内皮細胞の懸濁液を器具に入れる場合、器具の表面が“細胞の附着に適している”とは、１２時間内に測定意味のある一定の比例の細胞が器具の表面に附着すると言うことである。理想的（Ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）に、１２時間以内に少なくとも５０％の細胞が壁に附着。更に理想的なの（Ｍｏｒｅ  ｐｒｅｆｅｒａｂｌｙ）は、一つの細胞の表面附着に適する表面性質があって、１２時間内に（細胞を器具に入れた後）細胞の附着率は、７０％以上に達すること。あるいは、それより理想的なのは、器具表面に１２時間以内に９０％以上の細胞が壁に附着すること。理想的には、器具表面にて、８、６、４、２時間以内に細胞の壁附着率が９０％以上に達することである。器具の表面が、こう言った細胞附着能力を持たせるために、表面は、化学処理（例えば、酸あるいはアルカリ処理）、あるいは物理処理（例えば、血清処理）、若しくは生物処理（例えば、一種あるいは多種の細胞の附着に利している生物分子コーティングを行う）を行う。この発明中、一つの生物コンパーチブル表面（例えば膜）は、なるべく測定中使われる細胞の附着に適しており、もっと望ましいことは、測定中、生物コンパーチブル表面と接触する９０％の細胞がそれに附着することである。
【０１１９】
“生物分子コーティング”（ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）とは、表面を分子でコーティングすることで、これらの分子は、天然生物分子あるいは生物化学分子、若しくは天然生物分子あるいは生物化学分子の誘導（ｄｅｒｉｖｅｄ）によって生じた分子である。例えば、生物分子のコーティングは、胞外のベース成分（例えば、ファイブロネクチン、コロイド）、あるいはその誘導物（ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）、若しくは生物化学分子（例えばマルチポリリジン（ｐｏｌｙｌｙｓｉｎｅ）、マルチポリオルニチン（ｐｏｌｙｏｒｎｉｔｈｉｎｅ）などで、これらは、天然リジンと天然オルニチンの多重合物である。天然生物化学物質例えばアミノ酸の多重合物質に基づいて、天然生物化学分子の異性体と対応の異性体によって多重合分子が構成される。
【０１２０】
“胞外細胞ベース成分”とは、動物の体内に存在する胞外ベース分子で、それは任意の種や任意の組織タイプを源泉とする細胞外ベース成分である。細胞外ベース成分には、粘着蛋白（ｌａｍｉｎｉｎｓ）、コロイド（ｃｏｌｌａｇｅｎｓ）、ファイブロネクチン（ｆｉｂｒｏｎｅｃｔｉｎｓ）、糖蛋白（ｇｌｙｃｏｐｒｏｔｅｉｎｓ）、ペプチド（ｐｅｐｔｉｄｅｓ）、グリコサミノグリカン（Ｇｌｙｃｏｓａｍｉｎｏｇｌｙｃａｎ）、粘蛋白（ｐｒｏｔｅｏｇｌｙｃａｎｓ）等を含んでいるだけでなく、生長因子も含んでいる。
【０１２１】
“電極”とは、一種の導電率の極めて高い物質で、その導電率は、周辺の物質に比べて大きく上回っている。
【０１２２】
ここで言う“電極構造”（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）とは、一つの電極を言い、特に複雑な構造の電極（例えば、螺旋形の電極構造）、あるいは少なくとも二つの電気連結電極部品の結合体である。あらゆる一つの“電極構造”中の部品は、全て電気連結されたものである。
【０１２３】
ここで言う“電極部品”（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）とは、電極構造中の一つの構造を言い、例えば、相互交叉電極構造中の指状の突き出でいる構造である。
【０１２４】
ここで言う“電極構造ユニット”（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｕｎｉｔ）とは、２つあるいは２つ以上の電極構造で形成された一定的寸法や間隔のある構造であり、信号原と連結すると、一つのユニットして電極構造周辺にて電場を形成する。本発明中、最適化された電極構造ユニットは、細胞が電極表面に附着された時のインピーダンスの変化を測定することができる。電極構造ユニットには、相互交又電極構造ユニットと同心円電極構造ユニットが含まれているだけでなく、これ他のものもある。
【０１２５】
“導線”（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｔｒａｃｅｓ）とは、電極あるいは電極部品又は電極構造から、器材あるいは装置末端又は周辺への導電通路であり、電極、電極部品、あるいは電極構造を持って、信号源と繋がせている。器材の末端あるいは周辺は、器材あるいは装置上の連結盤と対応している。
【０１２６】
“連結盤”（ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｐａｄ）とは、本発明の器材あるいは装置上の１つのエリアで、それには少なくとも１つの電極、あるいは全ての電極部品が連結されている。しかも使用の際、外側の回路（インピーダンス測定回路あるいは１つの信号発生装置）に連結することができる。連結盤とインピーダンス測定回路、あるいは信号発生装置間の電気連結は、直接あるいは間接的に連結することができ、任意の適当な導電線路、例えば導線、あるいは金属線によって実現できる。これらの導電線路は、器材あるいは装置上のその他のエリアの電極、あるいは電気伝導によっても実現できる。
【０１２７】
“相互交又”（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）とは、一つの方向からの突き出し構造と、もう一つの方向からの突き出し構造とが相互交又して、指を交えたような指状構造を形成したものである（こうしたら電極の部品は、お互いに接触しない）。
【０１２８】
ここで言う“電極部品と接触する可能性が大きい”とは、細胞が本発明装置あるいは器材センサーの任意の位置において、勝手に置かれる場合、細胞が電極部品に接触する可能性は、器材内に置いている細胞の平均直径、電極部品の大きさ、電極部品間隔の大きさによって算出される。これは、５０％を超えるべきで、理想的に、６０％以上、もっと理想的には、７０％以上、甚だしくは、８０％、９０％、９５％を超えるものである。
【０１２９】
ここで言う“ベース上に少なくとも２つの電極を加工する”とは、少なくとも２つの電極がベース上に加工、あるいは製作、又は生産されると言うことで、その少なくとも２つの電極は、ベースの同一面、あるいはベースの異なる面に位置することができる。ベースには、複数の層面を持つことができ、少なくとも２つの電極がベースの同一の層面、あるいはベースの異なる層面に位置することができる。
【０１３０】
ここで言う“ベース上の同一面に少なくとも２つの電極を加工する”とは、少なくとも２つの電極がベースの同一面に加工されることを言う。
【０１３１】
ここで言う“ベース上の同一層面に少なくとも２つの電極を加工する”とは、もし絶縁ベースが、複数の層であれば、少なくとも２つの電極がベースの同一層に加工されることを言う。
【０１３２】
ここで言う“少なくとも二つの電極が大体同じ表面積を持つ”とは、任意の二つの電極（電極陣列）の面積は、大きな差異がなく、細胞が大きい電極と小さい電極に附着、生長によって生じるインピーダンスの変化は、等しいかあるいは相似している。即ち、大電極にしろあるいは小電極にしろ、細胞がその上に附着している場合、インピーダンスの変化に影響を与えていると言うことは言うまでもない。一般的に面積の大きい電極と面積の小さい電極との比率は１０以下である。理想的には、最大電極と最小電極の面積比率は、５、４、３、２、１．５、１．２、１．１より小さいものである。もっと理想的には、少なくとも二つのほぼ等しいかあるいは面積が等しいものである。
【０１３３】
ここで言う“装置には、細胞の附着あるいは生長に適する表面がある”とは、装置上の電極と非電極エリアは、適する物理特徴、化学特徴、あるいは生物特徴を持っていて、実験に必要とする細胞をその表面に附着させ、しかも表面にて続けて附着生長させる。しかし、この装置あるいは装置の表面は、必ず細胞の生活と生長に必要とする物質を擁している訳ではない。これらの必要な物質、例えば栄養分、あるいは生長因子は、培養液によって提供されることができる。理想的なのは、生きており、損傷を受けていない上皮細胞あるいは内皮細胞の懸濁液に“細胞の附着あるいは生長に適する表面”を入れると、１２時間以内に少なくとも５０％の細胞がその表面に附着する。更に理想的なのは、細胞の附着に適している表面に、また表面特徴があって、１２時間内に少なくとも７０％の細胞が壁に附着される。それより理想的なのは、装置の表面にて１２時間内に細胞の附着率が９０％以上である。理想的には、装置の表面にて、８、６、４、２時間内に細胞の壁附着率は、少なくとも９０％以上に達することである。
【０１３４】
ここで言う“電極間の測定可能のインピーダンス値変化”とは、細胞が装置の表面にて附着・生長する場合、電極に充分なインピーダンス変化をもたらして、そのインピーダンスの変化は、インピーダンス分析器やインピーダンス測定回路によって測定される。インピーダンスの変化とは、細胞が装置表面に附着生長する場合のインピーダンス値と装置表面に細胞の附着・生長のない場合のインピーダンス値との差異である。一般的に、インピーダンスの変化が０．１％以上であれば、測定可能である。それより良いのは、インピーダンス変化が１％、２％、５％、８％を超えるもので、もっと良いのは、測定されたインピーダンスの変化が１０％を超える物である。電極間のインピーダンスは、一般的にそれに加える測定電場の周波数関数である。“電極間の測定可能のインピーダンス値変化”は、あらゆる周波数においてインピーダンス値の変化が測定できる訳ではなく、ただインピーダンスの変化を一つあるいは複数の周波数ポイントで測定すれば良い。本申請において、インピーダンスは、電気あるいは電子のインピーダンスであり、このインピーダンスの測定方法としては、（１）ここで言う電極間に特定周波数の電圧（複数の周波数、あるいは特殊な電圧波形を持つ）を提供して、特定周波数下での上記の電極を通る電流を測定し（複数の周波数、あるいは特殊な電圧波形を持つ）、電圧の振幅値を電流の振幅値で割るとインピーダンス値が得られる。（２）一種の一つ周波数成分の電流（複数の周波数、あるいは特殊な電圧波形を持つ）を提供して、上記電極を通じて、特定の周波数の下で、上記の電極間の電圧を測定し、電圧の振幅値を電流の振幅値で割るとインピーダンス値が得られる。（３）インピーダンスのチェック・測定ができるその他の方法。しかし、上記の“電圧の振幅値を電流の振幅値で割るとインピーダンス値が得られる”中、“割る”は、同じ周波数においての電圧の振幅値と電流の振幅値に作用するものである。このインピーダンスの測定は、一種の電子過程であって、如何なる試剤もいらない。
【０１３５】
ここで言う“少なくとも２つの電極に顕著に異なる表面積がある”とは、任意電極の表面積は、その他の電極の表面積と異なっているので、細胞が大電極と小電極に附着して生じたインピーダンスの変化の程度も異なってくる。理想的なのは、細胞が大電極に附着して生じたインピーダンスの変化が、小電極に附着して生じたインピーダンスの変化に比べて、顕著に小さければ良い。一般的に、最大電極と最小電極の面積比率は、１０を超えるべきで、更に理想的であるのは、２０、３０、４０、５０、１００である。
【０１３６】
“複数組の電極対、あるいは電極構造対は、１個の多孔マイクロプレート上孔の位置に従って、空間にて排列される”とは、器材あるいは装置上の複数組電極対、あるいは電極構造対を言い、空間において多孔マイクロプレートにて対になるので、器材は、多孔プレートにインサート、あるいは結合、又は附着（例えば、１つの底無しプレート）されることができ、しかもマイクロ孔プレート中の複数の孔には、電極あるいは電極構造が含まれる。
【０１３７】
“行列の構造によって排列”とは、電気連結の角度から言って、電極の位置、電極陣列の位置、あるいは１つのスイッチ回路の位置は、１つの行の位置と、１つの列の位置によって決められる。
【０１３８】
“各孔には、大体同じぐらいの細胞が含まれる”とは、孔中の細胞数を言い、その数の最小値は、孔中の細胞最大値の半分以上である。理想的には、孔中の細胞の最小値は、少なくとも細胞数最大値の６０％、７０％、８０％、９０％、９９％である。更に、各孔には、全て同じ数の細胞が含まれる。
【０１３９】
“各孔は全て同じ種類の細胞が含まれる”とは、特定な目的に従って、各孔には同じ種類の細胞が含まれるが、各孔に必ずしも全く同じ細胞が含まれるとは言えない。例えば、特定な目的に従って、各孔には、同じ種類の哺乳動物細胞が含まれるとすれば、１つの孔には同じ種類の哺乳動物細胞を含むことができる。例えば、人間の細胞、あるいは異なる種類の哺乳動物細胞―人間の細胞、その他の非人間哺乳動物細胞―ネズミ、羊あるいは猿などの細胞である。
【０１４０】
各孔には、一連の異なる濃度のテスト化合物が含まれる“とは、各孔に含まれているテスト化合物の濃度は、シリーズ希釈したものである。例えば、一種の１０分の１比例によって、希釈された濃度は、それぞれ、１Ｍ、０．１Ｍ、０．０１Ｍなどである。
【０１４１】
“用量呼応グラフ（ｄｏｅｓ−ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｃｕｒｖｅ）”は、細胞反応が化合物濃度に対する依頼関係を示したものである。細胞の反応は、数多くのパラメーターによって測定される。例えば、被測定化合物が、細胞の毒性があって、細胞の死亡が招来されると疑える場合、細胞は化合物の測定が終わった後の反応において、死亡（生存）細胞のパーセント数で測定できる。
【０１４２】
“電極はマイクロ通路の縦軸方向に沿って、被分析微粒子の最大サイズよりずっと小さい”とは、電極は、マイクロ通路の縦軸上の長さは、被分析微粒子の最大サイズの９０％より小さい。理想的に、電極は、マイクロ通路の縦軸上の長さは、被分析微粒子の最大サイズの８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、５％より小さい。
【０１４３】
“マイクロ電極は、マイクロ通路の全部の高さを貫通する”とは、電極が少なくともマイクロ通路の７０％を貫通していることを言い、理想的に、マイクロ電極は、少なくとも全部高さの８０％、９０％、９５％を貫通しており、更に、マイクロ電極は、少なくとも全部のマイクロ通路高さの１００％を貫通する。
【０１４４】
“孔の直径は、微粒子の直径に相当するか、あるいはやや大きい”とは、この孔の直径は、少なくとも微粒子より大きく、その孔の直径は顆粒の大きさより３００％小さい。ここで言う孔の直径と微粒子のサイズの測定は、１方向のデータの測定に限られる。
【０１４５】
“マイクロ電極ベルト、あるいは電極ベルト”は、一種の絶縁ベースのベルトを言い、その上には電極あるいは電極構造ユニットが加工されている。絶縁ベースベルトには、重合体膜、ガラス、プラスチックチップ、セラミックス、絶縁―在―トランジスタ、光ファイバーガラス（プリント回路プレート製造用の材料）などが含まれる。電極構造ユニットは、異なる幾何形状、任意のマイクロ加工、マイクロ機械、あるいはその他の方法によって、ベースベルト上に加工あるいは製造される。電極の幾何形状には、相互交又の電極、“円・オン・線”の電極、“菱形在線上”の電極、城式電極、サイングラフ形電極などが含まれる。これらの電極幾何形状の特徴サイズが小さいのは、５μｍ、あるいは１０μｍ以下、大きいのは、２００μｍ、５００μｍ、１ｍｍ以上もある。電極幾何形状の特徴サイズは、電極部品の最小幅、あるいは隣接電極部品との最小間隔、又は電極幾何形状の特徴サイズに繰返して現われる特徴サイズである。本発明において、マイクロ電極ベルトは、任意の幾何形状にすることができる。その中の一種の例は、矩形である。ベルトの幅は、５０μｍ〜１０ｍｍ、ベルトの長さは６０μｍ〜１５ｍｍである。例えば、一種の電極ベルトは２００μｍ幅、２０ｍｍの長さの幾何図形を持つことができる。１個のマイクロ電極ベルトは、２つの電極を１つの測定ユニットにするか、あるいは、複数の電極組を複数の測定ユニットにすることができる。一種の実施例中、複数の電極構造ユニットが１つの一つのマイクロ電極ベルトに加工されている場合、これらの電極構造ユニットは、ベルトの長軸方向に沿って定位される。電極構造ユニットは、正方形、矩形、円形などいずれにも良い。各電極構造ユニットのサイズ範囲は、５０μｍ×５０μｍ〜２ｍｍ×２ｍｍである。
【０１４６】
ここで言う“サンプル”とは、本特許の装置、マイクロプレート、あるいは方法によって、測定、定量、操作、抽出される任意の実体分子であり、サンプルは、生物サンプルであって、例えば、生物の体液あるいは組織で、生物の体液には、尿、血、血漿、唾液、精液、糞便、脳髄液、涙、粘液、羊膜液あるいは類似物などが含まれる。生物組織は、細胞の総括で、一般的に人体、動物、植物、細菌、真菌、あるいはウイルス中、共同的構造のある細胞および細胞間の物質の総称で、中には、結締組織、上皮組織、筋肉組織、神経組織などが含まれている。生物組織には、また、器官、腫瘍、リンパ結、動脈、細胞なども含まれている。生物産婦には、更に細胞の懸濁液が含まれており、生物分子溶液も含まれている。（例えば、蛋白質、酵素、核酸、炭水化合物、生物分子に結合された化学分子）。
【０１４７】
ここで言う“液体サンプル”とは、天然的に液体形態で存在するサンプルで、即ち生物の体液である。“液体サンプル”は、天然の非液体状態の物もある。例えば、個体あるいは気体状態で存在するサンプルであるが、この個体あるいは気体物質を含有する液体溶液あるいは懸濁液にした場合。例えば、液体サンプルは、生物組織を含んだ液体、溶液、あるいは懸濁液などが含まれる。
【０１４８】
Ｂ．分子と細胞の分析・測定に使われる器材および方法
本発明中、標的分子の測定に使われる器材は、簡単で自動的な方法によって、多種のサンプルを分析することができる。これらの器材は、ａ）１つの絶縁ベース。ｂ）少なくとも２つの電極がベースに加工され、電極の表面には、捕捉分子がコーティングされていて、溶液中の標的分子が捕捉分子に結合されるようにする。ｃ）ベースには、少なくとも２つの連結盤があって、少なくとも２つの電極は、導線によって少なくとも２つの連結盤に連結される。使用中、１種の生物サンプル（理想的には溶液中）中、標的分子は電極表面の捕捉分子に結合されて、上記の少なくとも二つの電極間のインピーダンス変化を測定することができる。
【０１４９】
また、本発明中、一種のサンプル溶液の分子を測定する器材には、ａ）１つの絶縁ベース。ｂ）少なくとも２つの電極がベースに加工される。その中、ｉ）２つの電極構造の中、１つの構造には、少なくとも２つの電極部品がある。ｉｉ）少なくとも２つの電極構造の表面には、捕捉分子がコーティングされており、溶液中の標的分子、あるいは標的分子があると疑える標的分子が結合されるようにしている。ｃ）ベース上には、少なくとも２つの連結盤があって少なくとも２つの電極は、対応する方式によって、連結盤に連結できる。溶液中の標的分子、あるいは溶液中その存在が疑える標的分子は、電極上の捕捉分子と結合されて、上記の少なくとも二つの電極間のインピーダンス変化を測定することができる。
【０１５０】
また、本発明の一種の細胞／ベース（ｃｅｌｌ−ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）インピーダンス測定器材には、ａ）１つの絶縁ベース。ｂ）少なくとも２つの電極がベースの同一面に加工される。その中、少なくとも２つの電極は、ほぼ同じ面積を持っている。ｃ）ベース上には、少なくとも１つの連結盤があり、少なくとも２つの電極がそれに連結される。器材には、細胞の附着や生長に適する表面があって、器材上の細胞の附着、あるいは生長は、少なくとも二つの電極間にて測定可能のインピーダンス変化を招来する。
【０１５１】
また、本発明の一種の細胞／ベース（ｃｅｌｌ−ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）インピーダンス測定装置には、ａ）１つの絶縁ベース。ｂ）少なくとも２つの電極がベースの同一面に加工される。その中、少なくとも２つの電極は、ほぼ同じ面積を持っている。ｃ）ベース上には、少なくとも１つの連結盤があり、少なくとも２つの電極がそれに連結される。ｄ）１つのインピーダンス分析器が１つあるいは複数の連結盤に連結される。装置には、細胞の附着や生長に適する表面があって、装置上の細胞の附着、あるいは生長は、少なくとも二つの電極間にて測定可能のインピーダンス変化を招来する。
【０１５２】
そしてまた、本発明の一種の細胞／ベースのインピーダンス測定の装置には、ａ）１つの絶縁ベース。ｂ）少なくとも２つの電極がベースの同一面に加工される。その中、少なくとも２つの電極は、ほぼ同じ面積を持っており、任意１つの構造には、少なくとも２つあるいはそれ以上の電極部品を持っている。ｃ）ベース上には、少なくとも１つの連結盤があり、少なくとも２つの電極がそれに連結される。装置には、細胞の附着や生長に適する表面があって、装置上の細胞の附着、あるいは生長は、少なくとも二つの電極間にて測定可能のインピーダンス変化を招来する。
【０１５３】
理想的に、装置中任意１つの電極、あるいは電極構造の表面において、細胞の附着と細胞の生長は、全て上記電極間にて測定可能のインピーダンス変化を招来する。
【０１５４】
そしてまた、本発明の一種の細胞／ベースのインピーダンス測定の装置には、ａ）１つの絶縁ベース。ｂ）少なくとも２つの電極がベースの同一面に加工される。少なくとも２つの電極は、顕著に異なる表面積を持っている。ｃ）ベース上には、少なくとも２つの連結盤がある。器材には、細胞の附着や生長に適する表面があって、器材上の細胞の附着、あるいは生長は、少なくとも二つの電極間にて測定可能のインピーダンス変化を招来する。理想的に、相対的小さい電極表面に細胞附着の促進物がコーティングされる。
【０１５５】
上記器材による標的分子、あるいは細胞／ベースのインピーダンス測定によって測定されたインピーダンス変化は、任意の適当な周波数範囲で測定される。例えば、インピーダンスは、約１Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で測定できるし、約１００Ｈｚ〜２ＭＨｚの範囲でも測定できる。インピーダンスは、一般的に周波数の関数で、周波数の変化によって、インピーダンス値も変化する。
【０１５６】
電極間のインピーダンスは、２つの部分があって、抵抗とリアクタンスに分けられる。リアクタンスは、また２種類があって、電気容量リアクタンスとインダクタス・リアクタンスが含まれる。インピーダンスに抵抗と電気容量の二つの部分がある場合、インピーダンスは、１つの抵抗分量と１つの電気容量分量を持っていると言う。抵抗分量、あるいは電気容量分量、又は２種の分量の変化は、全てインピーダンスの変化を招来する。
【０１５７】
本発明器材は、任意の適当な絶縁ベースを使うことができる。ここで言う“絶縁”は、器材使用における絶縁であって、詳しく言うと、材料の抵抗率は、約１０5Ω．ｍ以上で、理想的には１０6Ω．ｍ以上、更には１０7Ω．ｍ以上である。ベースの例には、数多くの材料が含まれる。例えば、二酸化ケイ素・オン・ケイ素、ケイ素・オン・絶縁結晶チップ（ＳＯＩ）、ガラス（例えば、石英ガラス、鉛ガラス、ホウ酸塩ガラス）、サファイア、セラミックス等と、重合体：プラスチック、カップトン（Ｋａｐｔｏｎ、ＤｕＰｏｎより提供されるカップトン薄膜）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリプロピレン、尿素樹脂などである。ベースとベースの表面は、ベースの表面で行われる分子結合反応に大して、邪魔にならない方が良い。細胞／ベースのインピーダンス測定において、絶縁ベースの細胞に対する任意露出面は、生物コンパーチブル表面の方が良い。生物コンパーチブルベース材料でない場合は、その他の材料を覆わせて、例えば、重合体あるいは生物分子をコーティングさせて生物コンパーチブル材にしてから使う。ベースの材料は、孔が多いか、あるいは密の高いか、いずれにしても良い。また、ベースはプリント回路プレート（ＰＣＢ）によって作られても良い。この場合、ＰＣＢプレートは、一種の、機械的結合体で、その中には、ガラス繊維薄膜層や必要な図形になっている金属浸蝕プレート（薄い）などが含まれている。電子工業において、プリント回路プレートは、電子部品の組立てに幅広く応用されている。本発明中、ＰＣＢプレートは、必要な電極構造を刻んで、溶液中分子の測定と細胞／ベースのインピーダンス測定に使われる。本発明の器材、あるいは装置の使用中、ＰＣＢベースは、サンプル溶液中に露出しているので、必要の場合は、重合体、あるいは生物分子をコーティングすることができる。細胞／ベースのインピーダンス測定において、本発明の装置、器材の使用中、ＰＣＢベースは、サンプル溶液中に露出しているので、重合体、あるいは生物分子をコーティングすることができ、表面を生物コンパーチブル表面にする。
【０１５８】
ベースには、１層のコーティング層を持つことができ、溶液中の標的分子、あるいは疑わしい標的分子がコーティング層に結合できる。このコーティング層は、特殊な捕捉分子を含むことができ、標的分子との特別な結合が可能である。捕捉分子は、任意の分子で、標的分子と結合することができ、これによってサンプル溶液中の標的分子を測定することができる。捕捉分子は、任意の分子であって、中には、核酸分子、蛋白質分子、抗体（蛋白質、抗原、核酸分子（例えば、ＤＮＡ、あるいはＲＮＡ、又はＤＮＡ／ＲＮＡの交雑体、化学分子など）、あるいは以上分子の任意に組合せた物等が含まれる。
【０１５９】
ベースには、１層のコーティング層を持つことができ、このコーティング層は、多重合体、例えば、プラスチック膜、あるいは一種あるいは多種の生物分子およびその誘導物である。例えば、多重合物としては、ポリオルニチン、ポリリジン、ペプチド、蛋白質などが含まれており、細胞外ベース（あるいは誘導物）としては、ゲル、ファイブロネクチン、層粘着蛋白、コロイド、一種あるいは複数の粘多糖類、一種あるいは複数のペプチド多糖類などが含まれる。このコーティング層は、なるべくベースの全ての表面を覆い、この表面は、電極の表面を含めて、器材の使用中、被接触細胞に露出すべきである。このコーティング層は、半個体、あるいはコロイドであって、一種の簡単、あるいは複雑な生物分子混合物であり、自然界に存在している胞外ベースの模倣品あるいは複製品である。
【０１６０】
動物細胞を囲んでいる数多くの胞外ベースは、細胞組織を固定するワーク構造となっており、細胞の分化、増殖、転移、形態、定位方向および信号の伝達などの過程中、重要な役割を果たしている。数多くの細胞は、細胞培養プレート（ｔｉｓｓｕｅ  ｃｕｌｔｕｒｅ  ｐｌａｔｅ）にて、培養できるが、それは生理的環境ではない。胞外ベース分子がベースにコーティングされたら、ベースは一種の有効な生理環境を提供することができ、細胞のキーポイント機能をサポートする。指定された胞外ベース（自然のもの、あるいは細胞を源泉とするもの、又は組織を源泉とするもの、若しくは人造的もの）は、一種の複雑な混合物で、その中には、糖蛋白、コロイド、蛋白多糖類などが含まれる。また、その他の胞外ベース混合物には、コロイド（例えば、Ｉ、Ｖ、ＩＩ類繊維）糖蛋白が含まれるが、その中には、ファイブロネクチン、層粘着蛋白、血小板反応蛋白、腱蛋白などが含まれる。なお、胞外ベースには、また、附加成分も含まれる。その一つの例としては、生長因子である。
【０１６１】
Ｍａｔｒｉｇｅｌ（登録商標）Ｂａｓｅｍｅｎｔ  Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｍａｔｒｉｘ  （ＢＤ  ＢｉｏＳｃｉｅｎｃｅｓ）は、Ｅｎｇｅｌｂｒｅｔｈ−Ｈｏｌｍ−Ｓｗａｒｍ（ＲＥＨＳ）ネズミの腫瘍から抽出した可溶性ベース膜物質であって、これらの腫瘍には豊な細胞外ベース蛋白を持っている。その主な成分は、コロイドＩＶにつながる層粘着蛋白、硫酸塩アセと肝臓素、巣蛋白等が含まれる。その中には、β−ＴＧＦ、繊維母細胞生長因子、組織血繊維蛋白、酵素溶解原動因子およびその他のＥＨＳ腫瘍中の生長因子などが含まれている。
【０１６２】
使用中、本発明器材には、１つあるいは複数の容器を液体容器にすることができる。これらの容器は、可逆あるいは、不可逆的にベースあるいはベースの一部分（例えば、ビュレットの孔を形成）に結合される。もう１つの例として、本発明の器材は、マイクロ電極ベルトは、可逆あるいは不可逆的にプラスチック枠に結合されている。この枠はマイクロ電子ベルトに位置しているマイクロ電極構造ユニットと対応する形になっている。相応しい液体容器材料としては、プラスチック、ガラス、あるいは、プラスチックに覆われている材料（例えば、セラミックス、ガラスあるいは金属など）などである。
【０１６３】
本発明のベースは、１つあるいは複数の孔、あるいは小孔を持つことができる。本発明の理想的な実施例中、インピーダンスの変化は、細胞がベースの上表面に附着されて生じたものである。このベースの上表面には、１つあるいは複数の電極があって、ベース上の小孔の直径は、被測定細胞の直径よりも小さい。だから細胞はベースの小孔を通り抜けることができない。例えば、小孔の直径は、５μｍ以下、あるいは１μｍ以下である。培養液、あるいはその他の溶液、又はコロイド物質、生長因子、化学ケモタキシス（Ｃｈｅｍｏｔａｘｉｓ）物質、薬物、被測定化合物などは、必要によってベースの下に置く、そこで、これらは多孔のベースに滲み込まれる。
【０１６４】
本発明の目的は、一種の装置を提供して、サンプル溶液中に存在、あるいはその存在が疑わしい細胞を安定で、高い感度で、定量的に測定することである。この目的のために、電極は、“センサーエリア”と呼ばれる電極と電極間隔を含むベースの表面に排列される。細胞の行為をチェックするために、電極の“センサーエリア”上での排列はなるべく下記の原則に従う。即ち、電極あるいは電極部品の分布において、細胞とセンサーエリア上のベースと接触／附着する場合、細胞とベース上の少なくとも１つの電極あるいは電極部品（その一部分、あるいは複数の部分）との接触／附着の確率をなるべく大きくすることである。本発明は、一般的に、１つのベース（あるいはその一部分）は、１つの液体容器（例えば、１つの孔）に囲まれており、容器内で測定が行われる。これらの実施例中、センサーエリアは、器材の表面エリアを含んでおり、表面エリアは、液体容器（例えば、１つの孔）に附着されている。言い換えると、１つの器材が液体容器に据え付けられる場合、電極のセンサーエリアは、上向きになっており、しかも電極所在の平面は、液体容器の底表面になると言うことである。細胞が電極に接触する確率は５０％以上、更に高い確率は７０％以上、もっと高い確率は９０％以上にも達する。
【０１６５】
本発明の理想的な実施例中、発明器材には、複数の電極構造が含まれており、しかも可逆あるいは不可逆的に底無しの多孔板に結合されており、器材のベースは、孔の底部を構成している。一種の特別な実施例中、底のない多孔板（貫通構造、垂直にチューブ状の液体容器に入れる）は、液漏れ（液体密封）のない方式によって受け孔のベース表面に結合されている。
【０１６６】
装置中、もし液体容器があれば、また、本装置電極センサー上の生物液体サンプルを充分保有することさえできれば、任意の適当な直径あるいはサイズを持つことができる。しかし、貫通の底無し多孔板をチューブ状の液体容器に入れた場合、容器の口径は、容器によって組み合わされた孔の直径よりやや大きい。
【０１６７】
１つの理想的な実施例中、ベースに据え付けられた各液体容器口径は、容器とベースが結合する部位の直径より大きい。例えば、容器の口径は、充分大きくて、一種の自動サンプル注入器が各容器に入られるようにする（例えば、図８３０に示している部品）。
【０１６８】
通常のビュレット（一種の９６孔のプレート）を例に挙げると、液体容器がベースと結合する一端の直径は、４ｍｍ〜７ｍｍで、理想的には４ｍｍ〜６．５ｍｍである。一種の構造において（６．５ｍｍの容器の直径）、１列の容器の中、容器間の間隔は、約２．５ｍｍで、連接の列と列との間隔は、約９ｍｍである。容器がベースと接触する一端の直径は、センサーの面積（電極部品と電極部品との間隔を含めて）と関わりがある。下記の通り、一種の理想的な実施例中、センサーの面積は、装置全ての表面面積を覆っていた。ここで言う表面面積は、１つの液体容器に囲まれているか、あるいは囲まれようとする表面面積である。だから、もし、容器のベース接触端が大き過ぎると、電極からベースの末端、あるいはふちに伸ばされる導線に極小さな面積を提供する。一種の９６孔板の理想的な実施例中、容器とベースの接触一端の直径は５ｍｍで、センサーエリアの直径（図１Ａに示している電極）は、５．５ｍｍであった。図１Ａの所謂センサーエリアは、２つの弧状導線によって囲まれた面積である（１２５定義）。
【０１６９】
本装置の電極構造中、電極あるいは電極部品は、任意の適当な形状、例えば、矩形、円形、円・オン・線（ｃｉｒｃｌｅ−ｏｎ−ｌｉｎｅ）、四角形在線、あるいはサイングラフ、その他の曲線螺旋線、弓形線などを使うことができる。本発明器材の一部の電極および電極構造、あるいは電極構造ユニットは、図１と図７に示している。
【０１７０】
発明の理想的な実施例中、電極構造は図１Ｂと１Ｃ、７Ａ、７Ｆに示している相互交又電極構造（ＩＤＥＳｓ）あるいは同心円電極構造（ＣＣＥＳｓ）である。例えば、一つの電極構造には、２つあるいは２つ以上の電極によって、１つあるいはもっと多いＩＤＥＳｓあるいはＣＣＥＳｓを構成することができる。相互交又電極構造ＩＤＥＳｓは、更に大きなペリメーターの亜構造の平行線電極部品に変形されることができる。上記の線形に附加される電極部品（それ自身は、平行線、曲線、環状線、三角形、コーナー形など）の部分は、枝分け、露出、突き出しあるいは類似な構造することもできる。このように、線形の電極は、電極部品の直線方向に従ってその境が制限された場合より、もっと長いペリメーターが得られる。ペリメーターが長い電極構造の例は、菱形在線の構造と図１Ａ、７Ｃにて示した円・オン・線電極構造、図７Ｂ、７Ｄに示している城形の電極構造などが含まれる。長いペリメーター構造をしている亜構造の電極は、ことらで説明した状況だけでなく、亜構造の幾何形状（曲線、角度、円、長方形）あるいはその周期性は規則的であるか、あるいは非規則的である。
【０１７１】
理想的なのは、電極と電極部品が、加工されているベースの全てのエリアに分布することで、ここで言う表面エリアは、細胞あるいは標的分子を含むサンプル溶液と接触することになる。即ち、細胞と接触するエリアは、全て電極（あるいは電極部品）と電極間の間隔によって覆われる。本発明の理想的な器材中、センサーの面積は、器材上細胞露出している面積、あるいは細胞に接触する全ての面積の５％、１０％、３０％、５０％、７０％、８０％、９０％、９５％甚だしくは１００％に達している。即ち、理想的な器材中、細胞測定の際、露出される細胞、また細胞と接触される表面積は、少なくとも５％、１０％、３０％、５０％、７０％、９０％、９５％、甚だしくは１００％が、電極（電極部品）と電極（電極部品）との間隔を覆うのである。ここで言う表面エリアは、液体用機中に囲まれて、サンプル溶液に露出される。電極あるいは部品がセンサー表面での分布は、なるべく均一であるかあるいは均一に接近している。
【０１７２】
器材が少なくとも２つの電極構造で構成された実施例中、この２つあるいは複数の電極部品は、電極構造に排列される。電極部品が矩形でない場合、“電極幅あるいは電極部品幅”は、ベースおいて、電極部品が一つの電極間隔の連結部から、もう一つの電極間連結部（電極部品の縦軸と垂直方向）までの平均サイズである。電極の間隔が矩形でない場合、“電極間隔”は、間隔が底面において、一つの電極部品の連結部から、向うの電極部品連結部（電極部品の縦軸と垂直方向）までの平均距離である。
【０１７３】
より良く細胞の状態を観察測定するために、電極部品の間隔は、本器材で測定される細胞の大きさより顕著に大きくない方が良くて（例えば、広げてベースに附着された細胞の広さ）細胞とベースとの接触を減少するが、少なくとも電極の一部と接触する可能性は減少しない。また、最適な電極間隔の幅は、本器材で測定される細胞の大きさより顕著に小さくない方が良くて（例えば、ベースに附着された細胞の広さ）細胞が隣接電極と接触する可能性を減少する。そうすると一つの細胞が１つの電極に接触して生じた結果より、特に大きいインピーダンス信号が得られる。もし電極の幅が本器材で測定される細胞より顕著に大きい場合は、この点でもっと大切である。一方、もし電極の幅と細胞の大きさがあまり差異がなければ、電極間隔の幅は、細胞の大きさよりちょっと小さくてもかまわない。その他の間隔サイズも使えられるが、理想的な状況では、電極部品間隔の大きさ範囲は、なるべく測定される細胞サイズの０．２〜３倍であるともっと良い。本発明器材の電極間隔は、理想的な条件で、真核細胞、例えば、哺乳動物の細胞（例えば、腫瘍細胞、内皮細胞、上皮細胞）の測定の場合、３〜８０μｍ、更に理想的には、５〜５０μｍ、理想的には３〜３０μｍである。
【０１７４】
電極部品の幅は、狭すぎると行けない。なぜならば、電極部品の幅が減少すると抵抗が大きくなるからである。この場合は、電極部品において、異なるポイントによって、大きな電位差異を招来して（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）、細胞が電極の異なる部位に附着される場合インピーダンス信号は異なっている。理想的には、細胞がベース表面の任意の位置に附着される場合、類似したインピーダンス信号が得られると言うことである。そのため、一つの相互交又電極構造あるいは同心円構造である電極部品によって、真核細胞、例えば哺乳動物細胞（腫瘍細胞、内皮細胞、上皮細胞）を測定する際、電極の幅は、理想的な状況で３μｍ以上、もっと良いのは１０μｍ以上である。電極幅も制限されている。もし電極部品の幅が広く、細胞がこの広い電極の中心に位置する場合、細胞が電場の強度が顕著に高い電極の境に位置するに比べて小さなインピーダンス信号が生ずる。理想的には、１つのＩＤＥＳｓあるいはＣＣＥＳｓに属する電極部品によって、真核細胞、例えば哺乳動物細胞（腫瘍細胞、内皮細胞、上皮細胞）を測定する際、電極あるいは電極部品の幅は、約５００μｍ以下で、もっと良いのは２５０μｍ以下である。ある理想的な実施例中、電極あるいは電極部品の幅は、２０〜２５０μｍである。
【０１７５】
本特許の申請中、理想的な電極部品の設計の際、電極の幅を充分考慮し、電極部品の幅と電極間隔との比率は、広い応用範囲を持っているが、理想的な比例は、１：３と２０：１の間である。もっと理想的には、電極部品の幅が間隔の１．５〜１５倍、理想的には、２〜６倍である。例えば、各電極の最も広い幅が９０μｍであれば、隣接電極間の間隔の最も広い間隔は約２０μｍである。本申請中、電極幅の範囲は５μｍ〜１０ｍｍで、理想的には、１０μｍ〜１ｍｍ、最も理想的には、２０〜５００μｍである。
【０１７６】
電極構造中の電極部品は、電気連結線（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ  ｔｒａｃｅｓ）によってお互いに連結される。例えば、図１Ａ中、電極構造１１０に含まれる電極部品１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、弧状の連結線（１２５）、あるいは電極総線（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｂｕｓ）によってお互いに連結されている。電気連結線（電極総線）は、異なる電極部品形状（これによって、異なる電場強度と分布が得られる）を持つことができるので、電極総線上の分子反応（あるいは細胞の附着）は、異なるインピーダンス信号が生じる。制限あるいは必須であるとは言えないが、ある応用において、分子の反応は、なるべくこれらの電気連結線（電極総線）にて発生しない方が良い。同じく、細胞もこれらの電極総線上に附着しない方が良い。そのため、電極総線上は、絶縁の被覆層を持つことができる。これによって、電気連結線エリア上の分子反応、あるいは細胞の附着は、電極間のインピーダンス変化に影響を与えない。ある実施例中、電極部品に連結される電気連結線、あるいは電極総線（例えば、図１Ａ、１Ｂ中の１２５、２２５）は、電極構造が含まれている液体容器（あるいは孔）底部の外側に置くことができる。この場合、サンプルの溶液を液体容器（孔）に入れる際、分子反応（あるいは細胞の附着）は、これらの連結線にて発生しない。図１Ａ中の電極構造１１０を例に挙げると、弧状の電気連結線の内部直径は１．２ｍｍである。この模範的器材をプラスチックの円柱形、末端が両方とも開いている（貫通されている）液体容器上に据え付ける。円柱形液体容器の内径は１ｍｍである。両面テープ（例えば、一種の圧力敏感テープ）を使って、電極装置を液体容器に接着する。電極エリア円形の底面と液体容器円形末端のセンター（円心）を一致させて、接着させる。これによって、１．２ｍｍ直径の電気連結線は、容器の底表面の外側に位置する。
【０１７７】
制限されていない電極材料の例は、酸化錫・インジウム（ＩＴＯ）、クロム、銅、金、ニッケル、プラチナ、銀、鋼、アルミニウム等である。電極には、多種の材料が含められる。適当な材料を選択して電極にするには、下記の要素に関連がある。この材料の導電性能は、充分であるかどうか、この材料をベースに加工することは難しいかどうか、この材料は、本発明の細胞の測定において安定的に応用できるかどうか、などである。
【０１７８】
本発明中の電極あるいはマイクロ電極は、任意の導電材料で作られる。例えば、金やプラチナなども応用できる。プラスチックプレートあるいは多重合物膜などをベースとする場合、使用できる金属粘着層はクロムとチタニウムである。電極の抵抗を降下するために、電極の導電薄膜層は、一定的厚さがなければならない。一つの制限されていない例としては、電極は３００μμ厚さのクロム層に２０００μμ厚さの金層を覆わせる。このような電極層は、光が通らない。そのため、もし光学的測定に光透過可能の電極付きベースが必要とする場合は、電極層表面にて発生する分子反応は、光学的方法で直接測定することができない。同じく、この電極に附着される細胞も直接測定することができない。これらの原因によって、インピーダンス測定用電極構造多孔板のある実施例中、電極のない孔も有る。これらの孔で発生する分子反応や細胞の附着は、光学的方法で測定することができる。光学的方法で分子の反応を測定する必要がある場合、分子は必ず蛍光分子を使用するか、あるいはその他の光学測定標記をしなければならない。上記の電極用の金とクロムの厚さは、ただ１つの例に過ぎなくて、薄い導電膜の厚さは、もし加工後の電極、あるいは電極構造において、分子反応の測定さえできれば、その他の厚さでもかまわない。同じく、薄い導電膜もその他の材料（例えば、Ｐｔ  ｏｎ  Ｔｉ）で構成することができる。
【０１７９】
本発明は、光透過の電極を使っているので、電極は、分子反応（細胞／ベースのインピーダンス）の測定が可能であるだけでなく、任意種類の光学顕微鏡あるいはその他の光学的測定方法によって、サンプル溶液に対する光学的測定分析が行える。光透過電極は、電極が加工されるベースの材料も光学的透明材料である。例えば、ベースの材料は、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ガラスなどである。なお、これらの電極とベースは、その他の重要な性能があって、その性能によって、電極あるいはベースは、その他の分子あるいは細胞の光学的測定方法とコンパーチブルしている。これによって、本発明では、一種の新しくて、驚くべきベースを紹介してあげる。それは、光透過性のある電極であって、溶液に対して光学的観察と測定が可能である。しかも、溶液を構成する分子は、同じプレートにおいて、容器あるいは孔に対する測定によって、電子的方法による測定も可能である。例えば、細胞は、ベースに光透過電極が付いているルーム、孔、プレートなどの中にて培養され、細胞の附着および生長は、細胞／ベースインピーダンスによって測定される。細胞の電子測定中、あるいは測定後、依然として完璧である細胞（生きているかあるいは死亡している）は、さらに分子、あるいは細胞、又は生物化学分析が行われる。例えば、ある特定の細胞による測定おいて、遺伝子表現の測定によって表現される遺伝子（表現レベル）が決められし、酵素の測定によって、どれぐらいの細胞が生存しているか、あるいは死亡するかを測定できる。また、衰亡の測定はどれぐらいの細胞が衰亡の異なる状態になっているかを測定できる。
【０１８０】
光透過電極の例には、インジウム・スズの酸化物（ＩＴＯ）で、適当な厚さのＩＴＯ層にとっては、このＩＴＯ電極層を透過する光通量は９８％にも達している。その他の状況においては、導電層が薄ければ（例えば、非常に薄い金属層）光透過電極として使うことができる。
【０１８１】
一般的に、本装置には、細胞附着あるいは生長において、充分な表面エリアを持つべきである。ある例の中、本装置が持っている表面エリアは、１０個あるいは５０個細胞の附着あるいは生長に充分であった。もう一つの例の中では、各電極対あるいは電極陣列対（図１中電極陣列１１０と１２０）は、１つの表面エリアを持っており、少なくとも１０個あるいは５０個細胞の附着あるいは生長に充分であった。しかも本装置は、１つのインピーダンス分析器に連結されていた。
【０１８２】
本発明の電極部品、電極、電極構造および電極構造ユニットは、任意の適当な構造、表面積および表面処理を持つことができる。その中の一例中、１つの電極構造には、少なくとも２つの電極があり、もう一の例中、電極あるいは電極構造の表面には、細胞附着促進分子がコーティングされている。任意の細胞附着促進分子、例えば、自ら組合わせた単分子層（ＳＡＭ）（即ち、チオールエタンの黄金上、シラノール（Ｓｉｌａｎｏｌ）の二酸化ケイ素上）、蛋白質（例えば、ファイブロネクチン、層粘着蛋白、コロイド）、ペプチド（例えば、マルチポリ・リジン）多重合体層あるいは帯電分子などは、全て本装置に使われる。もう１つの例中、非電極あるいは非電極陣列の表面エリアにも細胞附着を抑制する分子をコーティングすることができる（例えば、ポリビニル・アルコールなど）。
【０１８３】
理想的に構成される電極、電極構造、電極部品は、ベースの表面の電極からベースの境あるいはふちの電気輸送の導線まで（例えば、生物コンパーチブル膜）、それらはインピーダンス測定回路あるいは信号源に連結することができる。ベースの境あるいはふちに位置している電気輸送導線の終点はベース上の連結盤に対応している。本発明の理想的な例中、一つの電極構造の電極部品上、電気輸送導線と、もう一つの電極構造の電気輸送導線は、お互いに絶縁されている。その中、一種の排列タイプ上、電気輸送導線は、ベースの異なるエリアに位置していて、それらの経路は、お互いに接触しない。もう一種は、電機輸送導線は、お互いに貫通させる必要があって、一つの絶縁物質層は、２つの電気輸送導線に挟まれ、このような装置の加工には、多層のマイクロプロセスが必要とされている。
【０１８４】
図１７は、１つのベース上にて多層の電極構造を加工する例を挙げている。電極表面にて分子の反応と細胞の附着あるいは生長を測定する電極は、一列の“円・オン・線”形の電極部品であり、その一つ一つの電極文品は、お互いに隔てられて、それぞれ二つの連結盤に連結される。また、連結盤の使用の際、インピーダンス測定回路に連結される。組別の円形電極部品間には、連結線があって、この両組電極部品の電気連結線は、お互いに交叉されており、これらを異なる層面に位置させる。この２つの層面は１層の絶縁体によって、両組の円形電極に隔てられる。同じく、電極部品と連結盤を連結する導線も交叉される。それは、中間に絶縁層がある二つの層面に位置している。多層電極構造のその他の例は、下記の文献でも記載されている。例えば、Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｅｌｌｓ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｍａｉｎａｔｕｒｉｚｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｌｅｄ  ｔｒａｐｓ  ａｎｄ  ｔｒａｖｅｌｉｎｇ  ｗａｖｅｓ”，  ｂｙ  Ｆｕｈｒ  ｅｔ  ａｌ，  ｉｎ  Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｖｏｌ．  ７，  Ｎｏ．  ２，  ｐａｇｅｓ  １３１−１４６，  １９９５，とアメリカ特許番号  ６，４４８，７９４，  テーマは、“Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ  ｅｌｅｃｔｒｏｒｏｔａｔｉｏｎ  ａｎａｌｙｓｉｓ”である。
【０１８５】
本装置には、また、１つあるいは複数の連結盤に連結する１つあるいは複数のインピーダンス分析器が含まれており、電極は直接あるいは間接的に連結盤に連結され、そして、また、インピーダンス分析器に連結される。理想的に、連結盤は本発明器材の境あるいは周辺に位置している。しかし、これは絶対的に求められているとは言えない。選択できるのは、電極と連結板との連結は、ベースの一方の連結通路に位置していることである。本発明の装置と装置大部の応用中、装置は、サンプル液体を入れられる液体容器、あるいは多孔板の一部分として、容器あるいは多孔板に結合されているか、又は容器あるいは多孔板内部に位置している。これらの実施例中、連結盤は液体容器上に位置することができ、あるいは１つ又は複数の液体容器のプレート上に位置することができる。連結盤は、なるべくベースの１つあるいは２つの末端に近くした方が良い。
【０１８６】
用途によって、本発明の器材あるいは装置は、任意の適当なサイズを持つことができる。１つの例中、本発明の装置は、一種のサイズを持って多孔マイクロプレートの一つ孔のサイズに符合させている。例えば、６−、１２−、２４−、４８−、９６−、１９２−、３８４−、７６８−、１，５３６−孔プレートである。また他の例中、本発明の器材あるいは多孔プレートと一致するサイズを持っていて、しかも多孔プレート（例えば、６−、１２−、２４−、４８−、９６−、１９２−、３８４−、７６８−、１，５３６−孔プレート）に従って空間的に複数の電極対を配置している。また、器材は、可逆あるいは不可逆的に底のない多孔プレートに附着されており、この装置の一部を持って孔の底を構成している。ある実施例中、多孔プレートの一つの孔において、電極構造エリアの面積は、孔の直径より大きい。そのため、本器材が底のない多孔プレートに結合あるいは据え付けられると、電極エリアは、孔底の全ての表面を覆うことになる。その他の実施例中、多孔プレート上のあらゆる孔は、全て分子反応のインピーダンス測定を目的とする電極構造ではない。この点は、電極が非光透過性材料で作られる場合に、特に有用である。例えば、図１６（Ｂ）中、１つの９６孔プレートには、９２孔は測定用電極構造が含まれており、その他の４つのコーナーに位置する孔は、電極がない。これらの孔中の分子反応は、対照の目的に使われ、光学顕微鏡あるいはその他の光学測定方法によって測定を行う。同じく、図１６（Ｂ）に示しているプレートを利用して、９２個の孔はインピーダンスよる細胞の測定に使用し、４つのコーナーに位置する孔は、電極がないので、これらの孔中の細胞生長あるいは培養は、対照組として使われ、しかも逆さに置き光学顕微鏡によって観測される。
【０１８７】
本発明装置には、任意適当な数の電極を含むことができる。例えば、本発明装置には、ベース上に少なくとも４つの電極が加工されており、しかも、その中の各電極は、少なくとも３つの隣接電極を持っている。電極のインピーダンスは、１つの電極と他の３つの電極間において、測定されたものである。理想的に、各電極は、少なくとも１０個の細胞が附着あるいは生長できる表面エリアを持っている。
【０１８８】
一種の実施例中、本発明装置の電極あるいは電極陣列には、一種の専門に応用される集積回路（ＡＳＩＣ）が含まれる。理想的にＡＳＩＣには、１つのスイッチ回路が含まれており、その中には、１つのインピーダンス測定回路と１つ電源が含まれる。
【０１８９】
また、一種の実施例中、本発明装置には、１つのインピーダンス測定回路が含まれており、このインピーダンス測定回路は、インピーダンス分析器に相当している。それは、本発明電極間のインピーダンスを測定することができる。理想的に、本発明装置は、１つのスイッチ回路を含むことができる。
【０１９０】
また、一種の実施例中、本発明装置には、少なくとも１対電極あるいは１対の電極陣列があって、インピーダンス分析器あるいはインピーダンス測定回路への連結において、独立に選定することができる。分子反応が電極表面あるいは電極構造表面にて発生したかあるいは発生していないかは、これらの１対電極あるいは１対電極構造間のインピーダンスによって測定される。“独立選定”は、電極インピーダンス分析器は、直接これらの１対電極あるいは１対電極構造に連結できると言うことを意味している。
【０１９１】
また、一種の実施例中、本発明装置中の電極、あるいは電極構造、又は電極陣列で構成されたセンサーエリアは、少なくとも装置全体面積の１％を占めるべきで、その他の実施例中、本発明のセンサーエリアは、装置全体表面積の２％、５％、１０％、３０％、５０％、７０％、８０％、９０％、９５％、甚だしくは１００％を占めていた。この表面は、測定装置の使用中、サンプル溶液に露出される。
【０１９２】
一方、本発明は、一種の分子反応を測定する多孔マイクロプレートを言い、このマイクロプレートは、一連のあなで構成されており、少なくとも１つの孔は、上記分子反応の測定器材によって、構成されている。
【０１９３】
一方、本発明は、上記の一種の装置で、この装置は、インピーダンスによって細胞の行為を測定している。この装置には、少なくとも１０個の細胞、理想的には、少なくとも５０個の細胞が装置の表面に附着あるいは生長する。
【０１９４】
一方、一種のインピーダンスによって細胞の行為を測定する多孔マイクロプレートを言い、この多孔マイクロプレートには、一連の孔があって、少なくとも１つの孔には、上記の細胞／ベースのインピーダンス測定装置が含まれている。
【０１９５】
本発明のマイクロプレートには、１つの孔、複数の孔、あるいは全ての孔には、１個、あるいは複数の上記の分子反応あるいは細胞行為測定器材がある。この例中、少なくとも１つの孔には、上記の分子反応（細胞の行為）測定装置がある。
【０１９６】
本発明のマイクロプレートに含まれる電極あるいは電極構造は、任意の適当な方式で配置される。ある例中、１つのインピーダンス分析器あるいは１つの電極測定回路に連結される、少なくとも１つの器材上の少なくとも１対の電極あるいは１対の電極構造は、独立的に選定することができる。その他の例中、装置の電極あるいは電極陣列は、１つの“行列”の構造内に配置されている。この多孔マイクロプレートは、一種のスイッチ回路に連結されるか、あるいは一種のスイッチ回路を含んでいる。例えば、各孔には、１つの電子スイッチ回路があって、電子回路も“行列”構造に配置されている。また１つの例中、少なくとも２つの孔において、各孔には少なくとも１つの電極あるいは電極構造は、本発明のマイクロプレートに位置している１つの連結盤を共用している。もう１つの例中、装置の連結盤は、フレックス・サーキットに連結されている。このフレックス・サーキットは、一種の回路プレートであり、１つのインピーダンス測定回路あるいはインピーダンス分析器と、分子反応および細胞の行為を測定するマイクロプレートあるいは器材上の連結盤を連結することに使われる（フレックス・サーキットは、伸縮の可能である材料で製作されている。例えば、フレックス・サーキットは、２つのポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｄｅ）に挟まれる１つの銅のチップで構成されている）。マイクロプレート孔中のセンサーエリアは、マイクロプレート孔底面の任意適当な比例のエリアを覆っている。例えば、電極部品、あるいは電極、又は電極陣列を含んでいるセンサーエリアは、少なくともマイクロプレート孔底面面積の１％を占める。理想的には、センサーエリアは少なくとも５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９９％、１００％のマイクロプレート孔底面エリアを占める。
【０１９７】
本発明の多孔マイクロプレートは、任意数の孔を持つことができる。例えば、６、１２、２４、４８、９６、１９２、３８４、７６８、１，５３６個の孔である。センサーの電極をマイクロプレート構造に連結するために、色んな組立て方法を使用することができる。
【０１９８】
その中、一種の方法としては、１つの底のない多孔プレートを電極あるいは電極構造に連結さレており、電極あるいは電極構造は、ガラスあるいはプラスチック材料の絶縁ベースに加工される。９６孔のプレートを例に挙げると、ベースは１つのプラスチックチップあるいはガラスチップであって、全ての電極構造は、それに加工されている。もう一つの例中、ベースは、幾つかのベースを組立てたもの（例えば、２つのベースは、１つにそれぞれ４８個孔が対応されており、３つのベースは、１つにそれぞれ３２個孔、４つのベースは、１つにそれぞれ２４個孔、６つのベースは、１つにそれぞれ１６個孔、８つのベースは、１つにそれぞれ１２個孔、１２個のベースは、１つにそれぞれ８つの孔が対応されている。）である。９６孔構造に組立てられたベースは、同じタイプや異なるタイプなどいずれにしても良い。異なるタイプのベースとは、異なるサイズあるいは異なる数の電極構造を言うものである。
【０１９９】
以下は、模範的な実施例である。ここで使用される９６孔プレートは、底のない培養プレートを６つのベースに組立てて作られたもので、ベース上にはマイクロ電極が加工あるいは結合されている。各ベースは、それぞれ最大１６の異なる電極構造を持つことができ、１６孔中の任意１つに対応される。図１５Ａは、１つのベースに１６の電極構造ユニットが加工あるいは結合されたもので、図１５Ｂは、ベース１つのベースに１６の電極構造ユニットが加工あるいは結合されたものでである。ベース（例えば、１つのプラスチックチップあるいはガラスベース）上の電極構造ユニットは、色んな方法によって加工される。例えば、光彫刻法とレーザー浸蝕法などである。一種の模範的実施例中、ベースのサイズは、約７７．２ｍｍ〜１７．７５ｍｍで、電極構造は、金薄膜（〜０．２μｍ厚さ）をクロム薄膜（〜０．０３μｍ厚さ）に覆わせて形成している。電極の形は、“円・オン・線”の構造で、電線の幅、電極線間隔および円の直径は、それぞれ３０／８０／９０（μｍ）である。
【０２００】
このような電極を含むベースを１つのプラスチックの底無し多孔プレートに据え付ける。その方法としては、液体類接着剤、あるいはＰＳＡ（圧力敏感テープ）、プラスチックの超音波溶接法、あるいはその他任意の適当な結合方法等である。
【０２０１】
液体接着剤の使用において、電極を含むベースを底無し多孔プレート（あるいは簡単な孔付きプレート）結合させる場合、接着剤は、一種の自動液体分配器によって、正確にそれぞれ孔の底面に分配される。この液体接着剤分配操作中、孔プレートは、“上部下向き”と言った逆さ立て位置を取り、１つの最大１６個の電極構造ユニットを含むベースは、一種の“掴み／放し”の機械によって、正確に底無し孔プレートに据え付けられる。液体接着剤によって、ベースは、底無し孔プレートに結合される。液体接着剤を使って、これらのプレートを結合させるもう一つの方法は、（ａ）電極を含むベースを正確に孔プレート上に置き、ベースと孔プレートの間に極小さい距離を持たせる（例えば、１００μｍ）。（ｂ）液体接着剤をベースのふちの隙間に入れると、毛細管の作用力によって、液体接着剤は、自動的にベースと孔プレートの間に転移される。液体接着剤は、ベースと孔プレートの間を充分埋めてから、固化される。
【０２０２】
圧力敏感接着剤（ＰＳＡ）の使用方法において、両面にホルダーが付いている両面テープにて、先ず多孔プレートの底面サイズに相応しい孔を加工する。それから、ＰＳＡ一面のホルダーを剥いて、ＰＳＡは多孔プレートの底面にて、正確に定位、接着される。もう以面のホルダーも剥くことができる。１つの電極を含むベースは、電極あるいは電極構造を多孔プレートの孔に合わせて多孔プレートに定位することができる。
【０２０３】
図１６（Ａ）と１６（Ｂ）は、９６孔プレートの底面を示したもので、６つの電極を含む装置が底部に据え付けられている。図１６（Ａ）中、各器材には１６個の電極構造ユニットがあり、しかも装置をふちに位置している連結盤（連結盤を装置の相対的ふちに位置させることは、理想的である）を持っている。図１６（Ｂ）中、中間に位置する４つの器材は、それぞれ１６個電極構造ユニットを持っており、ふちに位置する２つの装置は、それぞれ１４個の電極構造ユニットを持っている。これも装置のふちに位置している連結盤がある。電極構造をはっきり説明するために、連結盤と電極構造を連結する導線の詳細は、この図には示していない。
【０２０４】
この多孔プレートと外部のインピーダンス分析器を連結すると言うことは、一種の大きなチャレンジである。なぜならば、これらのプレート底面の空間は、小さくて限りがあると言うことである。操作の際、電極構造を上向きにする。一種の電極構造を外部のインピーダンス分析器に連結する実施例中、連結盤は電極を含むベースの末端（例えば、図の１２Ａと１２Ｂを参照）に位置している。多孔プレート底面ふち沿いの使用できる空間は、非常に小さいので、電子工業にて使われる連結器は、この器材に直接使用することができない。さらに、多孔プレートのワークには、頂部からベースの底部ふちに位置する連結盤までの電気連結は、利用できる空間がない。こう言う訳で、一種の特殊なデザインが必要としており、上向きの連結盤を下向きに設計する。一種の実施例中、小さな導線付きのＰＣＢプレート（図１３Ａ）は、下向きにしており、１つの長い導電針（ピン）が使われている（例えば、１つのＰＯＧＯ針、詳細は、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｍｕｌａｔｉｏｎ．ｃｏｍ／ｐｏｇｏサイトから調べることができる。）（図１３Ｃ）。図１６は、１つのＰＯＧＯ針の設置構造略図で、その中ＰＯＧＯ針は、直接図１３（Ａ）と図１３（Ｃ）に示しているＰＣＢプレートの導線と連結されている。その他の実施例中では、フレックス・サーキットを使用している。この場合、フレックス・サーキットの一端は一定的な間隔を持っている金属矩形線で、しかも電気伝導的にプレートのふちに固定・結合される（図１４Ａ）。フレックス・サーキットは、センサープレートの底面のふちに沿って回されている（図１４Ｂ、１４Ｃ）。フレックス・サーキットのもう一端も、金属線であるが、針構造の導体で、接触連結される（図１４Ｃ）。図１４Ｃに示している通り、フレックス・サーキットには、一定数の金属線（図１４Ｃ中は、１０本の線）があって、１つのプラスチックチップに据え付けている。ある相似の実施例中（図１４Ｄ、１４Ｅ）、短いクリップ（金属クリップ）となっている金属線（電気連結の針）は、同じ目的に使用することができる。即ち、ベース上表面の連結盤とベース下表面を連結する。一種の範例となる金属クリップの詳細は、ホームページ HYPERLINK "http://www.nasinterplex.com/short#clips/short#set.html" ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｓｉｎｔｅｒｐｌｅｘ．ｃｏｍ／ｓｈｏｒｔ＿ｃｌｉｐｓ／ｓｈｏｒｔ＿ｓｅｔ．ｈｔｍｌで見つけることができる。また、１つの実施例中、電線結合法（ｗｉｒｅ  ｂｏｎｄｉｎｇ）は、ベース上の連結盤と小さなＰＣＢプレートを連結することに使っている。ＰＣＢプレートには、導電可能の孔があって、底面からＰＣＢプレートを連結することができる。
【０２０５】
また、一種の範例中、連結盤は、孔のふちに沿って、あるいは孔の間を導線は、底無し多孔プレートの上面に位置しているので、上面からの電気連結が実現できる。
【０２０６】
本発明部品の一種の理想的な構造としては、連結盤がベースのふちに位置すると言うことである。各電極陣列から伸び出された導線は、それぞれ各自の末端によって、導電回路の連結盤を形成している。しかも任意の導線の間には、如何なる交叉もない。図４、１２Ａ、１２Ｂは、各電極陣列から連結盤までの導線連結方法を示したものである。
【０２０７】
もう一種の実施例中、一種の加工あるいは製造の方法として、ベースの特定の部位にてパンチングすることに使われる。これらの孔によって、電極構造位置への連結が実現できる。これらの孔は、ベース上に導電層を沈積する際にメッキされる。ベースに電極構造を加工した後、ベース上の孔に導電軟膏を充填する。電極を含むベースを多孔プレートに接着固定した後、多孔プレートの底面において、また、導電軟膏を充填した相応の位置にて、インピーダンス測定回路あるいは分析器の連結を実現する。
【０２０８】
また、その他の方法としては、底無し多孔プレートは、金属コーティング層を持っているベースに固定あるいは結合されることができ、あるいは底のあるマイクロビュレット、又はその他の孔付きプレートの底面に金属層がコーティングされることができる。それから、レーザー浸蝕法は、電極構造図形の直接加工が実現される。とにかく、上記の通り、これらの多孔プレート上の電極構造連結は、色んな方法によって実現される。
【０２０９】
１つの例中、１つの１６Ｘ−ユニット装置は、光彫刻法によってガラスベースに加工されている。最終のガラスベースのサイズは、７５ｍｍ×２２ｍｍで、同時に金メッキ層の厚さは、〜０．２μｍで、クロムメッキ層の厚さは、〜０．０３μｍである。異なる形の電極は、２行、８列の構造によって１６Ｘユニット器材に排列される。連結盤は、多孔プレートの長辺に位置している。
【０２１０】
測定器材を構成するために、１６Ｘ装置に相応しいサイズの底無し１６Ｘプラスチック孔ベルトを製造している。各孔は、円錐形で、孔の上部の直径は６．５ｍｍ、低部の直径は５ｍｍである。低部５ｍｍの直径は電極連結のために充分な空間を確保しており、電極連結盤によって、外部のインピーダンス分析器に連結される。プラスチックベルトの底面には、連続的な通路があって、これらの通路は、２行８列のプラスチック孔のセンターミゾと連結されている。１６Ｘガラス器材に比べても、プラスチックの孔付きプレートは、充分平たい。
【０２１１】
１６Ｘプラスチック孔のベルトを１６Ｘ―ユニットのベースに結合させるために、１６Ｘ孔ベルトは、しっかりと１６Ｘ―ユニットベースに固定されるべきである。一種の生物コンパーチブル物質のシリコン樹脂に基づく接着剤もプラスチック孔ベルトのミゾに注入される。接着剤はプラスチック孔の底面に位置している通路にて移動することができる。接着剤の固化によってプラスチック孔ベルトは、しっかりと１６Ｘ−装置に固定される。これ他、一種の１６Ｘプラスチック孔ベルトを１６Ｘ−ユニットベースに固定する方法は、両面テープ（例えば、圧力敏感剤）を使うと言うことである。この方法の中、まず両面テープに対する処理あるいは機械加工を行う。これも１６の孔を持ち、これらの孔の位置は、１６Ｘプラスチック孔ベルト上の１６のプラスチック孔と対応している。両面テープの１６孔の直径は、プラスチック孔ベルト上の孔の直径と等しいか、あるいはほぼ同じぐらいである。組立て過程中、両面テープの一面のホルダーが剥かれて、プラスチック孔にセットされ、両面テープ上の孔と、プラスチック孔ベルト上の孔と一致させて、しかも固定させる。それから、両面テープのもう１つの面も剥かれる。従って１６Ｘベースは、プラスチック孔ベルトに固定されている両面テープに固定および結合される。
【０２１２】
本発明には、また多孔プレートを加工する一種の方法が含まれる。多孔プレートは、インピーダンス測定による分子の分析、あるいはベース上の加工による細胞の電気透過、又は、インピーダンス測定による細胞の附着生長、あるいは細胞の生物状態に対する測定などが含まれる。本発明の方法には、下記の内容が含まれる。（１）一種の絶縁ベースを提供する。（２）上記のベースに導電薄膜を沈積する。（３）レーザーを使って導電薄膜を浸蝕する方法によって、導電層にて電極あるいは電極構造を加工する。（４）薄膜図形を持つベースを底無し多孔プレートに据え付けて、電極を含む多孔プレートを形成する。本発明の理想的な方法中、ベースの材料は、ガラス、重合体、プラスチック、セラミックス、光ファイバー、あるいはそれらの一種の結合物などから選択する。沈積の薄膜層を用意するために、ベースは、適当なプロセスによってクリーニングされる。数多くのガラス、シリコン・クリスタル、プラスチック容器などをクリーニングするプロセスは、全てベースのクリーニングに適している。この場合、ベース表面の機械クリーニングは、きれいなベースを獲得する必須条件である。
【０２１３】
本発明の一種の理想的な実施例中、上記のベース上の導電薄膜は、金属薄膜である。中には、黄金、クロム、ニッケル、銅、プラチナ、アルミニウム、タングステンおよびその他の金属が含まれる。２種あるいは２種以上の金属種類が、導電薄膜に使われる。例えば、クロム薄膜は、ガラスあるいはプラスチックベースのホルダーとして使われるし、黄金およびプラチナは、更にそのホルダーに沈積される。その他の導電薄膜を使うこともできる。例えば、インジウム―錫の酸化物である。また、その他の例中には、導電重合体薄膜も使われている。導電薄膜は、色んな方法によって沈積される。例えば、熱蒸発、ビーム蒸発、陰極吹き付けなどである。これらの方法採用は、ベースの材料と導電薄膜の種類によるものとする。導電薄膜は、異なる厚さで作られるが、主に導電薄膜の導電率と所要のコンダクタンスと抵抗によって厚さが決められる。導電薄膜の厚さは、１００ｎｍ以下、あるいは１μｍ以上である。
【０２１４】
本発明方法の一種の理想的な実施例中、レーザー浸蝕法は、所要スタイル電極の加工に使われている。レーザー浸蝕マスクプレート上の幾何図形は、その下で加工される電極あるいは電極構造の幾何図形と一致している。レーザー浸蝕マスクプレートの幾何図形は、製作される電極あるいは電極構造のサイズは一致している。レーザー浸蝕マスクプレートの幾何図形のサイズは、製作される電極あるいは電極構造の幾何図形より大きくすることもできる。例えば、１種の２Ｘ、３Ｘのマスクプレートを使って、即ちマスクプレートのサイズは、電極あるいは電極構造サイズの２倍、３倍にする。マスクプレートを使って電極薄膜の図形を製作する場合、マスクプレートは、薄膜が覆われているベースとレーザー源の間の光学通路に置いている。
【０２１５】
レーザー源は、一種の特定の幾何図形（例えば、２００μｍ×２ｍｍ）の光束を提供してあり、その強度は、相対的に均一である。このレーザーは、マスクプレートをスキャンして、適当な光学的ルートによって（例えばレンズを含めて）ベースに届くことになる。レーザーは、光束がマスクプレート通るエリアに対応する導電薄膜を浸蝕する。導電薄膜層とマスクプレート上、光束が通らないエリアに対応するエリアは、レーザー光束は遮断される。無論その他のレーザーも導電薄膜の浸蝕に使うことができるけど、ＵＶ（紫外線）活性化原子レーザーは、ガラスあるいは重合体ベース上の金属薄膜図形加工に最適である。例えば、１９３ｎｍ〜２４８ｎｍの活性化原子レーザーが使えられる。
【０２１６】
導電薄膜の浸蝕には、適当なエネルギー強度が必要とする。例えば、強度が０．５〜１．５Ｊ／ｃｍ2のエネルギーは、ガラスベース上０．２μｍ厚さの黄金層（０．００７５μｍ〜０．０３μｍのクロムベース付き）の浸蝕に使えられる。レーザーを利用してベース上の薄膜を浸蝕することに熟練している者は、異なる厚さの薄膜の浸蝕に必要とするレーザーの波長、エネルギー強度、レーザーパルス時間およびパルス数量などを易しく判断することができる。こちらでは、下記の文章あるいは出版物を引用するが、その中には、ベース上薄膜のレーザー浸蝕についての基本的情報を提供している。  “Ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ  ａｂｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｉｎ  ｇｏｌｄ  ｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ａ  ｑｕａｒｔｚ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ  ａｔ  ｖａｒｉｏｕｓ  ａｒｇｏｎ  ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅｓ”，  ｂｙ  Ｚｈａｎｇ，  Ｘ．，  Ｓ．Ｓ．  Ｃｈｕ，  Ｊ．Ｒ．  Ｈｏ，  Ｃ．Ｐ．  Ｇｒｉｇｏｒｏｐｏｕｌｏｓ，  ｉｎ  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ａ：  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，  ｖｏｌｕｍｅ  ６４，  ｐｐ  ５４５−５５２，  １９９７；    “Ｍｅｔａｌ  ｆｉｌｍ  ｒｅｍｏｖａｌ  ａｎｄ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ＸｅＣｌ  ｌａｓｅｒ”，  ｂｙ  Ａｎｄｒｅｗ  Ｊ．Ｅ．，  Ｄｙｅｒ  Ｐ．Ｅ．，  Ｇｒｅｅｎｏｕｇｈ  Ｒ．Ｄ．  ａｎｄ  Ｋｅｙ  Ｐ．Ｈ．，  ｉｎ  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔｅｒ，  Ｖｏｌ．  ４３  （１１），  ｐｐ  １０７６−１０７８，  １９８３；  “Ｅｘｃｉｍｅｒ  ｌａｓｅｒ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｉｎ  ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ”，  ｂｙ  Ｓｏｗａｄａ  Ｕ．，  Ｋａｈｌｅｒｔ  Ｈ．−Ｊ．，  ａｎｄ  Ｂａｓｔｉｎｇ  Ｄ．，  ｉｎ  ＳＰＩＥ  （Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ｌａｓｅｒｓ：  Ｓｏｕｒｃｅｓ，  Ｌａｓｅｒ−Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ，  Ｈｉｇｈ  Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｓ，  ａｎｄ  Ｆａｓｔ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ），  ｖｏｌ．  ８０１，  ｐｐ  １６３−１６７，  １９８４．
【０２１７】
我々の使用した、黄金／クロム薄膜のレーザー浸蝕パラメーターは、下記の通りである。（１）１つの３Ｘ倍数のマスクプレート。（２）レーザーのエネルギー強度：０．５〜１ｊ／ｃｍ2、波長：２４８ｎｍ。（３）マスクプレートとベースは、シンクロ移動で、ベースの移動速度は１０ｍｍ／ｓｅｃである。電極間隔の黄金層をきれいに取除くために、我々は、一回以上のレーザー浸蝕を行っている。
【０２１８】
本発明装置の電極あるいは電極構造を製作するために、レーザー浸蝕は、ベースの導電薄膜上の図形加工に使われる。本発明装置の電極は、大きな面積（例えば、０．３ｍｍ2以上、あるいは１ｍｍ2、５ｍｍ2、２０ｍｍ2）を持っており、また、電極の構造は、相対的に精緻で、細かい（例えば、電極部品の幅は、１００μｍで、電極間の間隔は２０μｍである）ので、レーザーによって浸蝕された導電材料は、再びベースの表面に戻って来て、図形の加工後のベースに一種の沈積問題を招来する可能性がある。この問題は、薄膜図形のベース品質に大きな影響をもたらすのである。
【０２１９】
ここで言う品質問題は、ベースの処理後、ベースの表面がどれぐらいきれいであるか、図形加工に使われるレーザー浸蝕過程は、どれぐらいの重複性を持っているか、電極表面上の浸蝕材料は、再び沈積される可能性があるかどうか、電極間隔にて、浸蝕材料の再沈積される可能性があるかどうかと関わりがある。組立て済み装置上の電極によって、適当なインピーダンスが測定でき、あるいは１つの電極からもう１つの電極までのインピーダンス測定の重複性を確保するために、これらの再沈積は、必ず除去しなければならない。
【０２２０】
本発明において、キーポイントとなる問題は、“再沈積問題”を如何に解決するのかと言うことである。一種の発明方法としては、水やアセトンなどの溶媒によって、容易に除去できる材料で構成された薄い“犠牲層”は、レーザー浸蝕の前、ベース上に沈積あるいは覆わせる。理想的に、この“犠牲層”は、薄くかつ均一で、しかもレーザーの浸蝕過程にて易しく除去できる。“犠牲層”は任意の厚さで作られる。しかし、理想的な“犠牲層”の厚さは５μｍ以下、あるいは１μｍ以下、又は０．１μｍ以下である。“犠牲層”は、フォトレジスト材料、あるいは濃い石鹸液の一種の沈積物である。このため、レーザー浸蝕は、“犠牲層”のあるベースにて行われる。レーザー浸蝕後、ある溶媒を使って、ベース上の“犠牲層”を簡単に除去することができる。だから“犠牲層”を使うと電極表面にて発生する再沈積の問題を解決することができる。また、ある発明の方法は、導電薄膜のレーザー浸蝕後、レーザー処理後のベースは、徹底にクリーニングされ、再沈積物が除去されていた。
【０２２１】
例えば、レーザー処理後のベースは、洗濯溶液中に入れる。例えば、酸（１ＭのＨＣＩ）あるいはアルカリ（１ＭのＮａＯＨ）溶液にて、一定時間の処理を行う（例えば、１時間、３時間、５時間、８時間、１２時間、甚だしくは２４時間）。レーザー処理後のベースを入れている溶液は、かき回すこともでき、このかき回し動作は、超音波、あるいは簡単な機械式ミキサーによって実現できる。これらの処理を経て、再沈積物は、除去される。もう一つのレーザー処理ベースに対するクリーニング例中、機械式洗濯方法によってベースをクリーニングしている。この洗濯方法には、水や酸、あるいはその他の溶液をつけた綿棒を使っている。これ他のも上記２種の洗濯範例、即ち、洗濯溶液と機械式洗濯を結合して使うと言うことである。
【０２２２】
一種の実施例中、両面圧力敏感テープ（両面テープ）を使って、薄膜図形の付いたベースを底無し多孔プレートで構成された電極を含む多孔プレートに据え付けている。また、他の範例中では、液体接着剤を使って、薄膜図形の付いたベースを底無し多孔プレートで構成された電極を含む多孔プレートに据え付けている。液体接着剤あるいは両面テープによって、薄膜図形の付いたベースを底無し多孔プレートに固定・結合させる範例は、すでに前の項目にて説明している。
【０２２３】
ある実施例中、その他の製作加工方法も、この発明に使われることができる。電極部品、電極あるいは電極構造は、任意の適当な方法によって絶縁ベースの同一面に加工される。例えば、光彫刻浸蝕法であるが、１つの電極陣列の電極あるいは電極構造は、任意の適当なマイクロ加工方法、あるいは顕微機械方法によって、ベースに加工される（例えば、“Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ”，  ”，  ｉｎ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，  １９９７，  Ｃｈａｐｔｅｒ  １，  ｐｐ  １−５０，  ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｍａｒｃ  Ｍａｄｏｕ，  ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ）。一種の典型的な方法は、光彫刻浸蝕方法による電極の加工である。一種の一般的な例として、光彫刻浸蝕法によって個体のベース上にて電極陣列を加工する方法は、下記の通りである。ベースは、任意の適切な材料によって作られる（例えば、ガラス）。この過程は、清潔なガラスから始まるが、ガラスには、先ずクロムあるいはチタンのホルダー層（１０ｎｍ）がメッキされる。それから、また、１００〜２００ｎｍの金がメッキされる。そのメッキ層は、一種の真空蒸発法によって得られる。そして、ミクロンレベル厚さのフォトレジスト材料が回転（遠心）附着法によって黄金層上に覆われる。それから所要電極陣列図形のマスクプレートによって、ＵＶ（紫外線）の下に露出される。露出されたフォトレジスト材料は、フォトレジスト現像剤によって溶解されるが、黄金とクロムのメッキ層は、それぞれ、その後のプロセスＫＩ／Ｉ2とＫ3Ｆｅ（ＣＮ）6／ＮａＯＨによって浸蝕される。マスクプレートは、一般的に、ビーム照射技術によって極めて高い見分け率のプレートにて加工される。
【０２２４】
その他の技術もベース上の電極加工に使われる。例えば、一種の電極図案は、レーザー浸蝕法によって製作される。レーザー浸蝕法を利用する場合、ベースの一面は、先ず薄い金属層（例えば、約０．２μｍの黄金層が２５ｎｍのクロム層に覆われる）をメッキする。この過程は、蒸発沈積、あるいは吹き付け方法が使われる。それから、この金属層は、所要電極陣列図形のマスクプレートを適当強度のレーザーの下に露出させる（例えば、一種の２４８ｎｍ波長の活性化原子レーザー）。マスクプレート上、レーザーが通過されるエリアで、レーザーに照射されるこのエリアの金属層は、それと反応して、金属層は融けてしまう。なぜならば、ベース（例えば、ガラスあるいはプラスチック）とレーザーとの反応は、金属層とレーザーとの反応と異なっているからである。そのため、適切なレーザーの条件（波長、強度、パルス幅）を選択して、レーザーが金属層だけを溶解するとともに、ベースには影響を与えないか、あるいは極小さな影響を与えるようにする。マスクプレートに隠れているエリアの金属層は、ベース上に残される。マスクプレートは、通常ビーム照射技術によって、極めて高い見分け率のプレートにて加工される。レーザーを利用してベース上の薄膜を浸蝕して図形を製作することに熟練している者は、適切なプロセス、レーザーの波長、エネルギー強度等を選択して、容易に重合体膜にて、電極を加工することができる。
【０２２５】
また、その他のマイクロ加工方法とマイクロ機械法は、異なるベースにて、電極あるいは電極構造を加工する。例えば、シルクスクリーン印刷やプリント回路（ＰＣＢ）製造方法も、異なるベースでの電極あるいは電極構造の加工に使われている。マイクロ加工あるいはマイクロ機械加工法に熟練した者は、ベースの材料と電極の材料、電極あるいは電極部品の幾何形状によって、簡単に適切な方法を選択することができる。
【０２２６】
本発明装置のもう１つの範例中、装置は、マイクロ電極ベルトあるいは、電極ベルトによって構成されている。この電極ベルトあるいはマイクロ電極ベルトは、図１１と図１８の例に挙げられている。電極ベルトの１つの範例中、一種の矩形の絶縁ベースをベルトとして、その上に電極構造ユニットを製作あるいは加工するのである。絶縁ベースの普遍的な例には、重合体膜、ガラス、プラスチックチップ、セラミックス、絶縁体・オン・トランジスタ、光ファイバー（プリント回路プレート製造用の光ファイバーガラス）などが含まれる。電極構造ユニットには、異なる幾何図形があり、任意の、マイクロ加工、マイクロ機械加工、あるいはその他の方法によってベースのベルト上に加工される。電極幾何図形の普遍的な例には、相互交叉電極、円・オン・線電極、菱形・オン・線電極、城形電極、サイングラフ電極などが含まれる。これらの幾何図形特徴サイズは、５μｍ以下、１０μｍ以下、あるいは、２００μｍ以上、５００μｍ以上、１ｍｍ以上などの範囲で変化することができる。電極の幾何図形特徴サイズは、電極部品の最小の幅、あるいは隣接電極部品との最小間隔、又は電極部品に繰返して現われる特徴サイズである。これらのサイズは、電極の幅と電極間隔で説明することができる。従って、電極の幅と電極間隔は、５μｍ以下、１０μｍ以下、あるいは、２００μｍ以上、５００μｍ以上、１ｍｍ以上などの範囲で変化することができる。
【０２２７】
本発明の電極ベルト（あるいは、マイクロ電極ベルト）は、任意の形状を持つことができる。電極ベルトの一種の模範的幾何形状は矩形で、ベルトの幅は、５０μｍ〜１０ｍｍで、ベルトの長さは６０μｍ〜１５ｍｍである。例えば、一種の電極ベルトは、２００μｍ幅、２０ｍｍ長さの幾何形状となっている。１つのマイクロ電極ベルトは、２つの電極によって１つの測定ユニットを形成し、あるいは複数のこのような“２つの電極”が複数の測定ユニットを形成する。一種の模範例中、複数の電極構造ユニットが、１つの電極ベルトに加工される場合、これらの電極構造ユニットは、ベルトの縦軸に従って定位される。電極構造ユニットは、正方形、あるいは矩形、又は円形のいずれにしても良い。各電極構造ユニットのサイズは、５０μｍ×５０μｍ〜２ｍｍ×２ｍｍである。図１８に示している模範例中、電極ベルトは、８つの測定ユニットを含んでいる。それらの各ユニットは、全て単独の分子反応測定が可能である電極構造ユニットである。この例中、それぞれの電極構造から伸び出してきた電気連結線がある。それぞれの電極構造ユニット中、電極構造間のインピーダンスは、このような２つの電極連結線の間で測定されるのである。また、この２つの連結線は電極ベルトふちに位置している電極連結盤に連結される。それから、外部のインピーダンス分析器、あるいはインピーダンス回路は、これらの連結盤に連結されて、インピーダンスの測定に使われる。電極構造ユニットの表面には、捕捉分子、あるいは固定分子がコーティングあるいは覆われており、異なる捕捉分子、あるいは固定分子は、異なる電極構造ユニット表面に使われている。これらの電極ベルトを利用して複数のミゾがあるプラスチックトレーに結合させて、電極ベルト上にて“電極ベルトユニット”あるいは“電極ベルトテストユニット”を形成するために、異なる結合方法を使っている。その方法には、液体接着剤と接着テープ（例えば、両面圧力敏感接着剤）。プラスチックトレー上の各ミゾは、全てそれぞれ測定ユニットの（即ち、電極構造ユニット）相応の所に位置して、液体サンプルの測定孔となる。電極ベルトがプラスチックトレーに連結接着されてから、サンプルの溶液は、それぞれの孔に注入して分子測定が行われる。電極ベルトを使用するもう一つの範例中、プラスチックトレー上のそれぞれのミゾには、２つあるいはそれ以上の測定ユニットを含むことができる。
【０２２８】
また、その他の電極ベルトの使い方がある。その一種の方法中、液体サンプルは、多孔浸水材料を通じて、電極ベルト上に置かれる。それからプラスチックトレーは、電極ベルトに接着され、多孔浸水材料を囲む。プラスチックトレーには、１つあるいは複数のミゾがあって、それぞれのミゾには、少なくとも１つの測定ユニットを持っている。多孔浸水材料は、液体サンプルの通過が可能であるので、液体サンプルを多孔浸水材料中に入れると、サンプルは、電極ベルトの全てのエリアに分布されることとなる。
【０２２９】
また、本発明は、一種の電極ベルトユニットを獲得する方法（あるいは電極ベルト測定ユニット）を掲示している。この電極ベルトユニットは、インピーダンスの測定によって分子が測定される。また、ベルトの電極、あるいは電極構造に位置している細胞の孔通り抜け、あるいはインピーダンスの測定によって、細部の附着や生長および細胞の生物状態がチェックされる。本発明には、下記の方法が含まれる。（１）一種の絶縁ベースを提供する。（２）上記のベースに導電薄膜を沈積する。（３）レーザー浸蝕法によって、導電層にて図形を彫刻して電極あるいは電極を加工し、薄膜層図形付きのベースが得られる。（４）薄膜層図形付きのベースを指定した幾何図形の電極ベルトにカッティングする。あるいは、上記の薄膜層で作られた図形のベースを一種の電極ベルトとする。（５）上記の電極ベルト（１個）を少なくとも１つのミゾが含まれるプラスチックトレーにセットして、１つの電極ベルトユニットを形成する。その中、上記のミゾと電極ベルト上の電極あるいは電極構造との相対位置は、一致している。本は発明方法の一種の理想的な実施例中、ベースの材料には、重合体、プラスチック、ガラス、セラミックス、光ファイバー、あるいは一種の上記の材料の結合体である。導電薄膜を沈積させるために、ベースを適切なプロセスでクリーニングする。数多くの実験室でのガラス、シリコンクリスタル、プラスチック容器などをクリーニングする方法は、全てこのベースのクリーニングに適している。ある状況では、きれいなベースを獲得しようとしたら、ベース表面に対する機械的洗濯も必須なプロセスとなっている。
【０２３０】
本発明の一種の理想的な実施例中、上記のベースにメッキされて、電極ベルトの製作に使われる導電薄膜は、上記の多孔プレート上にて製作される薄膜と同じであるか、あるいは類似している。同じく、レーザー浸蝕法は、薄膜層にて図形を製作して、所要のマイクロ電極を加工する方法としては、最適な方法である。
【０２３１】
薄膜図形付きのベースは、適当な方法あるいは所要の幾何図形とサイズによって、ベルトあるいは電極ベルトにカッティングされる。例えば、１つの薄膜図形付きベースは、２０ｍｍ×３０ｍｍの矩形で、薄膜に図形が製作されてから、電極あるいは電極構造は適切にベース上に排列される。ベースは、１５個の電極ベルトにカッティングされるが、その１つのベルトサイズは、２ｍｍ×２０ｍｍである。しかも適切に使えられる電極あるいは電極構造を擁している。
【０２３２】
一つの実施例においては、両面圧力敏感接着剤を使って、１つの電極ベルトをプラスチックのトレーに据え付けて、１つの電極ベルトユニットあるいは電極テストユニットを構成している。もう１つの実施例中では、液体接着剤を使って１つの電極ベルトをプラスチックのトレーに据え付けて、１つの電極ベルトユニットあるいは電極テストユニットを構成している。本申請では、上記の内容中、すでに液体接着剤あるいは両面圧力敏感テープによって、薄膜図形付きのベースを底無し多孔プレートに固定する模範プロセスを紹介している。
【０２３３】
本発明システムの一種の実施例中、装置、あるいはシステム中に含まれる電極は、少なくとも２つの連結盤が１つのインピーダンス分析器あるいはインピーダンス測定回路に連結されている。電極は直接あるいは間接的に１つの連結盤と連結されており、そこでまたインピーダンス測定回路やインピーダンス分析器から出てくる導線と連結される。理想的に、連結盤は、本発明の器材あるいは装置のふち、あるいはペリメーターに位置している。しかし、本発明の必須な条件だとは言えない。電極と連結盤との間の回路は、任意に器材ふちの連結ルートに位置している。本発明の装置は、数多くの応用中において、１つの装置は、他の装置の一部分として、しかも溶液サンプルが収容できるプレートあるいは液体容器上に附着されるか、あるいはその中に置かれる。これらの実施例中、連結盤は、液体容器上に置かれるか、あるいは１つあるいは複数の液体容器を含む培養部レート上に置かれるか、又は理想的には、装置のふちにあるいは周辺に置かれる。
【０２３４】
本発明の１つの最適な例には、本発明器材の１つのシステムが含まれているだけでなく、また、１つの電子界面が含まれている。その電子界面には、インピーダンス測定回路のスイッチ（例えば、電子スイッチ）が含まれていて、インピーダンス測定回路の制御と転換のために、本発明器材の異なる電極構造ユニットに連結されている。最適なのは、本発明のシステムには、また一種のソフトウェア付きのコンピューターが含まれており、電極あるいは電極間のインピーダンス値をリアルタイムチェックが可能で、測定されたインピーダンスのデータは、自動的に分析処理され、適当なパラメーターが得られ（例えば、細胞数指数あるいは細胞転移指数）、モニタにディスプレーできる。
【０２３５】
最適に、ソフトウェアプログラムは、下記のように１種あるいは複数の機能がある。（１）電子スイッチを制御して、インピーダンス測定回路（あるいは分析器）を装置の複数の器材中、任意１つに連結する。（２）インピーダンス測定回路（あるいは分析器）を制御して、電極あるいは電極構造の間で、１つあるいは複数の周波数に対応するインピーダンス値を測定する。（３）得られたインピーダンスデータを処理して、適当な生物学的関連パラメーターを取得する（例えば、細胞数指数あるいは細胞転移指数）。（４）結果をモニタにディスプレーするか、あるいは、結果を保存する。（５）規則あるいは不規則的時間間隔において、自動的に上記１〜４の機能を執行する。
【０２３６】
本発明器材の使い方
本器材とマイクロ多孔プレートは、生理イオン濃度あるいは非生理イオン濃度状態下でのインピーダンス測定が可能である。しかも器材とマイクロ多孔プレートは、細胞の懸濁液、あるいは細胞の附着において、電極あるいは電極構造を含む孔にて、電穿孔が発生する。その電穿孔の条件には、適当な電圧振幅、波形、持続時間、パルスの数量などが含まれる。電極あるいは電極構造ユニットには、適当な電圧パルスが加えられ、十分な電場強度を持って、細胞膜を電穿孔する。本器材あるいはマイクロ孔プレートは、懸濁液と附着細胞の電穿孔に使われるが、本装置あるいはマイクロ孔プレートは、附着細胞の電穿孔にもっと適切である。
【０２３７】
本器材あるいはマイクロ多孔プレートを採用して、附着細胞の電穿孔を行わせる方法は、（１）上記のマイクロ多孔プレートを提供して、少なくとも１つの孔低部に電極あるいは電極構造ユニットを含ませる。（２）細胞の附着あるいは生長が電極構造を含む孔中にて行われるようにさせる。（３）電極上に電圧パルスを加え、附着を発生させて、孔底面での細胞膜が電穿孔される。本器材あるいはマイクロ多孔プレートを採用して、細胞懸濁液の電穿孔を行わせる方法は、（１）上記のマイクロ多孔プレートを提供して、少なくとも１つの孔低部に電極あるいは電極構造ユニットを含ませる。（２）電極構造を含む孔中に、細胞を入れる。（３）電極上に電圧パルスを加えて、孔中の細胞膜が電穿孔される。異なる実験によって、電穿孔の条件が選択される。例えば、電圧振幅、波形、持続時間、パルス数量などを選択して、最適な電穿孔率を実現する。すでに発表されている文章と刊行物には、電穿孔についての参考資料が記載されており、これらの出版物中のある内容は、ことらに引用されている。中には、“Ｃｅｌｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ：  ａ  ｎｅｗ  ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ  ａｎｄ  ｐｈａｒｍａｌｏｇｉｃａｌ  ｓｔｕｄｉｅｓ”，  ｂｙ  Ｏｒｌｏｗｓｋｉ，  Ｓ．  ａｎｄ  Ｍ．  Ｌｌｕｉｓ，  ｉｎ  Ｂｉｏｃｈｉｍ，  Ｂｉｏｐｈｙｓ．  Ａｃｔａ，  Ｖｏｌ：  １１５４，  ｐｐ  ５１−６３，  １９９３；  “Ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｅｌｌ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ”，  ｂｙ  Ｔｓｏｎｇ，  Ｔ．Ｙ．，  Ｂｉｏｐｈｙｓ．  Ｊ．  Ｖｏｌｕｍｅ  ６０：  ｐｐ  ２９７−３０６，  １９９０；  “Ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｄｈｅｒｅｎｔ  ｃｅｌｌｓ  ｉｎ  ｓｉｔｕ．”，  ｂｙ  Ｒａｐｔｉｓ，  Ｌ．  ａｎｄ  Ｋ．Ｌ．  Ｆｉｒｔｈ  ｉｎ  ＤＮＡ  Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．  ９，  ｐｐ  ６１５−６２１，  １９９０；  “Ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｄｈｅｒｅｎｔ  ｃｅｌｌｓ  ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｏｎｐｅｒｍｅａｎｔ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ”，  ｂｙ  Ｒａｐｔｉｓ  ＬＨ，  Ｆｉｒｔｈ  ＫＬ，  Ｂｒｏｗｎｅｌｌ  ＨＬ，  Ｔｏｄｄ  Ａ，  Ｓｉｍｏｎ  ＷＣ，  Ｂｅｎｎｅｔｔ  ＢＭ，  ＭａｃＫｅｎｚｉｅ  ＬＷ，  Ｚａｎｎｉｓ−Ｈａｄｊｏｐｏｕｌｏｓ  Ｍ．，  ｉｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｍｏｌｏｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｖｏｌ．  ４８，  ｐｐ  ９３−１１３，  １９９５；  “Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｏｆ  Ａｄｈｅｒｅｎｔ  ｃｅｌｌｓ  ａｆｔｅｒ  ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｅｌｅｃｔｒｏｐｏｒａｔｉｏｎ  ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ  ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ”，  ｂｙ  Ｗｅｇｎｅｒ  Ｊ．，  Ｋｅｅｓｅ  Ｃ．Ｒ．，  Ｇｉａｖｅｒ  Ｉ．，  ｉｎ  Ｂｉｏ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，  Ｖｏｌ．  ３３，  ｐｐ  ３４８−３５７，  ２００２等が含まれる。
【０２３８】
また、本発明には一種の標的分子を測定する方法が提供されている。この方法としては、ａ）上記の器材あるいは多孔プレートによって、分子反応をチェックする。ｂ）標的分子を含むサンプル溶液あるいは標的分子の存在が疑わしいサンプル溶液を上記の器材に入れる。ｃ）器材中にてサンプル溶液を培養して、標的分子を捕捉分子に結合させる。ｄ）それから、電極間のインピーダンス変化の測定によって、溶液中標的分子の存在あるいは数量を測定する。
【０２３９】
また、本発明には、サンプル溶液中標的分子の測定方法が提供されている。その方法としては、ａ）一種の測定器材が提供される。その器材には、１）１枚の絶縁ベース、２）少なくとも２つの電極がベースの同一面に加工されている。３）少なくとも２つの連結盤が上記のベース上に付いている。その中、上記の少なくとも２つの電極は、それぞれ上記の少なくとも２つの連結盤に連結される。ｂ）標的分子を含むサンプル溶液を上記の器材中に入れる。ｃ）器材中にてサンプル溶液を培養して、標的分子を電極表面に結合させる。ｄ）器材中に標し（しるし）分子を含む溶液を入れる。ｅ）器材中にてｄ）の溶液を培養し、標的分子と標し分子を結合させる。ｆ）電極間のインピーダンス変化の測定によって、溶液中標的分子の存在あるいは数量を測定する。
【０２４０】
この方法は、電極表面にて発生する任意の分子反応に関連する実験パラメーターの測定に適している。例えば、この方法はサンプル溶液中、標的分子の総数量の測定に使われる。
【０２４１】
また、本発明には、一種の細胞附着あるいは生長をチェックする方法を提供している。その方法としては、ａ）上記の細胞／ベースインピーダンス測定装置あるいはマイクロ多孔プレートが提供される。ｂ）細胞は上記の装置あるいはマイクロ多孔プレートの表面にて附着あるいは生長される。ｃ）電極陣列間インピーダンスの測定によって、細胞の上記装置あるいはマイクロ多孔プレートでの附着あるいは生長過程がチェックできる。
【０２４２】
この方法は、電極表面にて発生する任意の細胞の附着あるいは生長と関連する実験パラメーターの測定に適している。例えば、この方法は、インピーダンスの測定によって、装置あるいはマイクロ多孔プレート表面に附着あるいは生長する細胞総数量を測定することができる。
【０２４３】
この方法は、細胞の附着／生長を促進／抑制する調節化合物の測定あるいは篩除けに使われている。例えば、本発明の方法は、被測定化合物が存在するか存在しない場合の細胞の附着あるいは生長状況を測定し、またこの方法によって上記被測定化合物は、細胞附着あるいは生長に対する調節役割があるかどうかを確認する。一般的に、一種の被測定化合物の存在が細胞の附着あるいは生長を促していれば、この化合物は、細胞の附着あるいは生長の刺激物であると認められる。逆に、一種の被測定化合物が細胞の附着あるいは生長に対する抑制役割があれば、この化合物は、細胞附着あるいは生長の抑制物である。
【０２４４】
この方法は、生きている細胞の附着あるいは生長を測定することができる。例えば、生きている細胞だけが本発明に述べている装置あるいはマイクロ多孔プレートの表面に附着される場合、本発明に述べている方法は、生きている細胞の附着あるいは衰亡細胞の離脱などの現象に対するチェックに使われている。さらに、この方法によって、生きている細胞と衰亡細胞の総数が測定される。この方法は、また、ある被測定化合物が存在するか、あるいは存在しない場合、細胞の附着あるいは生長状況のチェックにも使われるので、これによって被測定化合物が、細胞の生存率調節役割があるかどうかをチェックする。また一種の例中、この方法では、細胞生長因子が細胞の附着あるいは生長に対する調節役割をチェックしており、被測定化合物中、篩除け選別によって得られた生長因子抑制物のチェックにも使われる。
【０２４５】
インピーダンスの測定によって、細胞の附着と生長に影響を与える各種条件をチック・分析することができる。一般的に、附着細胞は、ベース上にて附着かつ生長する。細部が衰亡したら、附着役割を失い、細胞／ベースのインピーダンス変化が生じるので、それによって離脱現象が測定される。例えば、本発明は、細胞毒性の測定に使われており、しかも細胞の生理学特徴と生存状況の測定に使われている。細胞の毒性があるか、あるいはその毒性が疑える化合物を、細胞培養室／孔中に入れる。化合物は、細胞の死亡を招来する可能性がある。例えば、細胞の衰亡、懐死である。細胞が最初の生長中に死亡する場合、細胞の附着状況が変化される。その典型的な現象は細胞の離脱である。この離脱現象は、インピーダンス変化の測定によって、簡単に測定される。そのため、本発明は細胞毒性プロセスの測定に使われる。
【０２４６】
また、他の例中、この方法は、細胞増殖の測定に使われている。細胞が分裂期に入ると、益々多くの細胞がベースにて生長される。これは、顕著なインピーダンス変化を招来する。ここで言うインピーダンスの変化は、細胞のない場合、あるいは電極上の細胞附着がない場合の電極インピーダンス値を基準としている。
【０２４７】
この方法は、任意の適当な細胞の附着あるいは細胞の生長を測定することに使われる。例えば、動物細胞、植物細胞、真菌細胞、細菌細胞、再構成細胞あるいは培養細胞の測定にも使われている。
【０２４８】
また、本発明には、一種の細胞附着と生長に対する測定方法を提供している。この方法としては、ａ）上記のマイクロ多孔プレートが提供している。ｂ）細胞は上記の多孔プレートの孔にて附着あるいは生長される。その中、それぞれの孔には、同じ数、同じ種類に細胞および一連の濃度の異なる被測定化合物が含まれている。ｃ）電極あるいは電極陣列のインピーダンス測定を通じて、上記被測定化合物が細胞の附着あるいは生長に対する影響をリアルタイムチェックする。
【０２４９】
一つの実施例においては、この方法は、各孔中生きている細胞数を更に確認している。また、一種の実施例中、この方法は、被測定化合物は、細胞生長の抑制物質であることを更に確認している。もう１つの実施例中、この方法は、被測定化合物の用量―反映グラフ（ｄｏｓｅ−ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｃｕｒｖｅ）。
【０２５０】
本発明に述べている装置は、マイクロ孔プレートと関連方法を細胞、組織、あるいは器官の生物的、生理的および病理的プロセスのチェックに使われる。例えば、細胞の生長、細胞の死亡、細胞の毒性および分裂などである。
【０２５１】
細胞の毒性、細胞の死亡、細胞の生存率を測定するキーポイントは、生存細胞数と脂肪細胞数を確認することである。細胞の毒性、細胞の死亡、細胞の生存率を測定する方法としては、１）細胞内のＡＴＰ濃度を測定して細胞の生存率を確認する（蛍光探知システム）。２）ＭＴＴの測定によって、細胞内酵素の活性を測定し、それに基づいて細胞の生存率が得られる（ＭＴＴ色表現法）。３）衰亡細胞の特異性染色を通じて、例えば、ＴＵＮＥＬ測定は、特異性蛍光染色を通じて、衰亡細胞を確認する。一般的かつ従来の細胞の毒性、細胞の死亡、細胞の生存率の測定方法は、全て極限性があって、実験も複雑で、高価な化学試剤が必要としている。しかも単一な終結的結果であって、細胞毒性の動力学的情報は、提供できない。
【０２５２】
細胞生存率の測定において、生長因子は細胞の生存に必須とするものである。従って、生長因子抑制剤を採用して、生長因子の誘導信号と伝導ルートを干渉して、細胞の死亡を招来する。下記の例には、細胞の接種生長プロセスの例を挙げている。１）１２ｍｌのＥＧＭ培養液（生長液）にて、１×１０6個の３Ｔ３細胞を７５ｃｍ2の組織培養瓶中に接種する。２）細胞の徹夜附着を経てから培養液を切り替える。３）３日間培養してから、再び培養液を切り替える。それから再び２日間生長させる。
【０２５３】
以下には、細胞生存率のチェック方法を例に挙げている。１）パンクレアチンによって、７５ｃｍ2培養瓶中の細胞を消化させ、１×１０4個細胞／１００μｌの濃度で９６孔プレートの孔に細胞を接種して、培養液にて徹夜細胞培養を行う。２）培養液から取り出して、成長因子が含まれている無血清培養液に入れる。２４時間細胞を飢餓状態にして置く。３）シリーズ希釈（連続希釈）の生長因子抑制剤を各孔中に入れて１時間培養する。４）各孔中に一種あるいは多種の生長因子を入れて、持続的に３日間培養する。
【０２５４】
以下には、ＭＴＴ測定のプロセスの例を挙げている。１）７２時間の細胞培養を経てから、各孔に１５μｌのＭＴＴ染色液を入れる。２）３７℃、９５％の空気、５％のＣＯ2の培養ケースにて４．５時間培養する。３）各孔中１００μｌの終結液を入れる。しかも３７℃、９５％の空気、５％のＣＯ2の培養ケースにて徹夜培養を行う。４）ＥＬＩＳＡプレート読み取り機を採用して、５７０／６３０ｎｍの波長でリードする。データは、Ｅｘｃｅｌ−に基づくデータの統計分析表によって、用量と反応とのグラフあるいはＩＣ50（５０％の抑制濃度）を算出する。
【０２５５】
本発明に述べている装置は、マイクロ孔プレートと関連の方法であり、上記のプロセスと結合して、電極のインピーダンス変化の測定によって、細胞数を測定している。インピーダンスと電極上の細胞数は、関連性があり、この関連性は、線形あるいは非線形である。細胞の毒性、細胞の死亡、細胞の生存率などの測定において、本装置およびマイクロ孔プレートは、伝統的な方法に比べて、下記の長所がある。（１）細胞を孔に接種するか、あるいは生物化合物を孔に入れてから、本発明は、全自動に細胞の状況をチェックすることができる。（２）本発明は、細胞状況のチェック方法として使われているが、如何なる測定試剤も要らない。（３）本発明は、細胞状況のチェック方法として使われており、動態的な情報を提供している。
【０２５６】
下記の例には、一種の本発明の装置、多孔プレートおよび関連方法による細胞生存率の測定方法について説明している。（１）一種の本発明に述べているマイクロ多孔プレートを提供して細胞／ベースのインピーダンスを測定する。マイクロ孔電極表面には、一種の特殊な附着増強分子がコーティングされている。（２）７５ｃｍ2の培養容器中にてパンクレアチンで細胞を消化する。（３）細胞の密度は、９６孔プレート中、１つの孔には１×１０4個細胞／１００μｍの濃度によって、細胞をマイクロ孔プレートの孔に接種する。それから徹夜培養を行う。（４）培養液を取り出して生長因子が含まれる無血清培養液を切り替えて、２４時間細胞を飢餓状態にして置く。（５）シリーズ希釈（連続希釈）の生長因子抑制剤を各孔中に入れて１時間培養する。（６）各孔に関連成長因子を入れる。（７）３日間の持続的培養中、各孔中の電極あるいは電極陣列間のインピーダンス変化を連側的に測定する。（８）インピーダンスの変化を分析して、インピーダンスの変化から関連細胞数あるいは細胞数指数を獲得する。
【０２５７】
本発明に述べている装置あるいは多孔プレートは、本発明の方法中にて単独に使われるか、あるいは大型装置、あるいはシステムの一部分として使うことができる。
【０２５８】
本発明に述べている方法は、マニュアルで操作されることができる。また、この方法は、高通量の操作モデルにも適している。ある実施例中、本方法は自動的に操作されている。また一種の実施例中、この方法は分子反応の測定に使われていた。
【０２５９】
図１９は、インピーダンス測定によって、分子反応をチェックする原理を示している。
【０２６０】
図１９（Ａ、Ｃ、Ｅ、とＧ）は、本発明のある器材の横断面図で、２つの電極を示している。“Ｙ”符号で表示されている捕捉分子は、固定、置き、導入などの方式によって、電極表面に結合される。捕捉分子は、任意の分子であって、サンプル溶液中の被測定あるいは標的分子と結合される。また、捕捉分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の標的分子と結合あるいは反応のできる分子である。例えば、抗ＤＮＡ／ＲＮＡ交雑分子の抗体を捕捉分子にする。このような抗体は、直接電極の表面に吸収される。また、このような抗体は、まず生物素によって標記される。生物素によって標記された抗体は、生物素―抗生物物素蛋白の結合によって、抗生物素蛋白の付いた電極の表面に固定される。また、ストレップタヴィヂン（ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ）分子を捕捉分子にする。この場合、被測定の標的分子は、生物素標記をしており、生物素標記の標的分子は、電極表面にて、捕捉分子生物素―抗生物素蛋白と結合される。
【０２６１】
図１９（Ａ）は、捕捉分子がコーティング、覆わせ、あるいは表面処理されている電極のインピーダンス基準Ｚ0を示している。捕捉分子は、任意の適当な物理あるいは化学的方法によって、電極表面に固定、据え置き、導入、あるいは連結される。適用される物理的方法は、受動吸収、分子溶液の回転によって、コーティングしてから乾燥し、分子溶液を電極ユニットの表面に標記する。適用される化学的表面処理方法は、分子自らの再構成、表面にて化学反応が行われる。物理あるいは化学方法で、化学分子を固定することによって、電極表面を処理する。
【０２６２】
図１９（Ｂ）本発明のある器材の横断面図で、捕捉分子を持っている２つの電極を示している。電極表面の捕捉分子は“Ｙ”、標的分子は“◆”符号で表示するが、捕捉分子と標的分子は、お互いに結合される。捕捉分子と標的分子とは、１種の分子反応対、あるいは分子結合対を形成されるので、標的分子と捕捉分子はお互いに結合される。標的分子は、任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。サンプル溶液中の標的分子あるいはサンプル溶液中疑わしい標的分子は、被測定あるいは測定価値のある分子である。捕捉分子と同じく、標的分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。図（Ａ）と図（Ｂ）は、一対であって、電極間のインピーダンスがＺｏからＺｍへ変化することを示している。電極に捕捉分子が付けられている状況は（Ａ）、標的分子が捕捉分子と結合された状況は（Ｂ）に対応している。
【０２６３】
図１９（Ｄ）は、本発明のある器材の横断面図で、捕捉分子を持っている２つの電極を示している。電極表面の捕捉分子は“Ｙ”、標的分子は“◆”符号で表示するが、捕捉分子と標的分子は、お互いに結合される。図１９（Ｂ）と異なる所は、ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記し、“●”符号で表示されている。捕捉分子と標的分子とは、１種の分子反応対、あるいは分子結合対を形成されるので、標的分子と捕捉分子はお互いに結合される。標記分子あるいは標記微粒子は、分子あるいは微粒子であって、それらは、インピーダンスの変化（ＺML−Ｚ0）を大きくする。即ち、測定信号を増幅する。標的分子は、任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。サンプル溶液中の標的分子あるいはサンプル溶液中疑わしい標的分子は、被測定あるいは測定価値のある分子である。捕捉分子と同じく、標的分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。図（Ｄ）は、インピーダンスＺMLの測定を示しているが、捕捉分子と標的分子の結合によって生じるものである。ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記されている。（Ｃ）と（Ｄ）は一対であって、電極間のインピーダンスがＺｏからＺMLへ変化することを示している。電極に捕捉分子が付けられている状況は（Ｃ）、標的分子が捕捉分子と結合された状況は（Ｄ）に対応している。図１９（Ｄ）中の標記分子あるいは標記微粒子は、本発明中において、インピーダンスの変化（ＺML−Ｚ0）を更に大きくするために使われる。標記分子の一種の制限を受けない例としては、一種の大きな有機物分子が挙げられる。この標記分子が電極上に現われたら、電極の表面のイオンあるいは電子通路に大きな影響を与え、電極間のインピーダンス値を大きく変化させる。標記微粒子の例としては、ナノメートル、あるいはマイクロメートル級の電気絶縁顆粒やトランジスタ顆粒、電気伝導顆粒などが挙げられる。この微粒子が、電極上に現われたら、電極表面のイオンあるいは電子通路に影響を与え、電極間インピーダンスの大きな変化を招来する。こちらで、標記分子あるいは微粒子は、直接的共有結合、あるいは、間接的分子結合によって、結合される。例えば、生物素―抗生物素蛋白の結合、糖―レシチンの結合、抗原と抗体の結合、受け体―授与体の結合等と標的分子との結合である。
【０２６４】
図１９（Ｆ）は、本発明のある器材の横断面図で、捕捉分子を持っている２つの電極を示している。電極表面の捕捉分子は“Ｙ”、標的分子は“◆”符号で表示するが、捕捉分子と標的分子は、お互いに結合される。図１９（Ｂ）と異なる所は、ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記し、“●”符号で表示されている。捕捉分子と標的分子とは、１種の分子反応対、あるいは分子結合対を形成されるので、標的分子と捕捉分子はお互いに結合される。標記分子あるいは標記微粒子は、分子あるいは微粒子であって、それらは、インピーダンスの変化（ＺML−Ｚ0）を大きくする。即ち、測定信号を増幅する。ここで、標記分子あるいは標記微粒子によって生じる信号の増幅は、標記分子あるいは標記微粒子と溶液分子とのある特殊な反応（Ｒ）によって実現される。反応生成物（Ｐ）は電極の表面に沈積あるいは沈殿され、電極間のインピーダンスＺMPの変化を招来する。標的分子は、任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。サンプル溶液中の標的分子あるいはサンプル溶液中疑わしい標的分子は、被測定あるいは測定価値のある分子である。捕捉分子と同じく、標的分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。図１９（Ｆ）は、インピーダンスＺMPの測定を示したもので、捕捉分子と標的分子の結合によって生じるものである。ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記されている。（Ｅ）と（Ｆ）は一対であって、電極間のインピーダンスがＺｏからＺMPへ変化することを示している。電極に捕捉分子が付けられている状況は（Ｅ）、標的分子が捕捉分子と結合された状況は（Ｆ）に対応している。図１９（Ｆ）中の標記分子あるいは標記微粒子は、本発明中において、インピーダンスの変化（ＺMP−Ｚ0）を更に大きくするために使われる。図１９（Ｆ）で、標記分子あるいは標記微粒子によって生じる信号の増幅は、標記分子あるいは標記微粒子と溶液分子とのある特殊な反応（Ｒ）によって実現される。反応生成物（Ｐ）は電極の表面に沈積あるいは沈殿され、電極の表面のイオンあるいは電子通路に大きな影響を与え、電極間のインピーダンス値を大きく変化させる。こちらで、標記分子あるいは微粒子は、直接的共有結合、あるいは、間接的分子結合によって、結合される。例えば、生物素―抗生物素蛋白の結合、糖―レシチンの結合、抗原と抗体の結合、受け体―授与体の結合等と標的分子との結合である。図１９（Ｆ）中に示している状況は、図１９（Ｄ）の特例に見なしでも良い。
【０２６５】
図１９（Ｈ）は、本発明のある器材の横断面図で、捕捉分子を持っている２つの電極を示している。電極表面の捕捉分子は“Ｙ”、標的分子は“◆”符号で表示するが、捕捉分子と標的分子は、お互いに結合される。図１９（Ｂ）と異なる所は、ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記し、“●”符号で表示されている。捕捉分子と標的分子とは、１種の分子反応対、あるいは分子結合対を形成されるので、標的分子と捕捉分子はお互いに結合される。標記分子あるいは標記微粒子は、分子あるいは微粒子であって、それらは、インピーダンスの変化（ＺML−Ｚ0）を大きくする。即ち、測定信号を増幅する。ここで、標記分子は酵素であり、信号の増幅は、酵素の誘導あるいは促進による溶液中底物（Ｓ）が反応に参与することによって得られる。酵素の誘導による反応生成物（Ｐ）は、電極表面に沈積あるいは沈殿されて、電極間のインピーダンス値（ＺMEP）の変化を招来する。標的分子は、任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。サンプル溶液中の標的分子あるいはサンプル溶液中疑わしい標的分子は、被測定あるいは測定価値のある分子である。捕捉分子と同じく、標的分子は、抗体やマルチペプチド、授体、受け体、蛋白、ヌクレオチド、ヌクレオシド、寡重合ヌクレオチド、あるいは任意の捕捉分子と結合あるいは反応のできる分子である。図１９（Ｈ）は、インピーダンスＺMEPの測定を示したもので、捕捉分子と標的分子の結合によって生じるものである。ここで、標的分子は標記分子あるいは標記微粒子と標記されている。（Ｇ）と（Ｈ）は一対であって、電極間のインピーダンスがＺｏからＺMEPへ変化することを示している。電極に捕捉分子が付けられている状況は（Ｇ）、標的分子が捕捉分子と結合された状況は（Ｈ）に対応している。図１９（Ｈ）中の標記分子あるいは標記微粒子は、本発明中において、インピーダンスの変化（ＺMEP−Ｚ0）を更に大きくするために使われる。ここで、標記分子は酵素であり、信号の増幅は、酵素の誘導あるいは促進による溶液中底物（Ｓ）が反応に参与することによって得られる。酵素の誘導による反応生成物（Ｐ）は、電極表面に沈積あるいは沈殿されて、電極間のインピーダンス値（ＺMEP）の変化を招来する。反応生成物（Ｐ）は電極の表面に沈積あるいは沈殿され、電極の表面のイオンあるいは電子通路に大きな影響を与え、電極間のインピーダンス値を大きく変化させる。こちらで、標記分子あるいは微粒子は、直接的共有結合、あるいは、間接的分子結合によって、結合される。例えば、生物素―抗生物素蛋白の結合、糖―レシチンの結合、抗原と抗体の結合、受け体―授与体の結合等と標的分子との結合である。図１９（Ｈ）中に示している状況は、図１９（Ｆ）の特例に見なしでも良い。図８には、酵素に基づく信号増幅反応例を挙げている。
【０２６６】
計算方法およびその用例
I．分子分析のインピーダンススペクトラム
前に述べたように、インピーダンス（Ｚ）は、２つのベクトルによって構成される。即ち抵抗ＲｓとリアクタンスＸｓである。数学上、インピーダンスＺは、下記の通り表示される。
Ｚ＝Ｒｓ＋ｊＸｓ
こちらで、ｊ＝√(−１)である。これは、直列リアクタンス・ベクトルＸｓを言い、電圧と通過する電流は９０°の位相差がある。直列抵抗で、電圧と通過電流の位相が同じである場合、電子学と電子工学の原理によって、インピーダンスは、下記の並列抵抗Ｒｐと並列リアクタンスＸｐで表示する。
Ｚ＝Ｒｐ×（ｊＸｐ）／（Ｒｐ＋ｊＸｐ）
こちらでｊ＝√(−１)である。しかし、数式（直列抵抗と並列抵抗、あるいは並列リアクタンス）は等価である。電子あるいは電力工程に熟練している者は、一種の数式パラメーターから、簡単にもう一種の数式を導き出すことができる。この一致性をはっきり表現するために、本発明中では、直列抵抗と並列リアクタンス数式を検討することにする。直列電極と並列のリアクタンスは、抵抗とリアクタンスと略称する。
【０２６７】
図２０（Ａ）は、ガラスベース上の“円・オン・線”の電極構造（線の幅＝３０μｍ、線の間隔＝８０μｍ、円の直径＝９０μｍ）において、異なる条件の下で測定された典型的な抵抗スペクトラムを示したもので、中には、電極構造のガラスベースによって構成される電極器材も含まれる。プラスチック孔を電極構造上に組合せて１つのテスト器材を構成する。電極構造の表面は、アルカリ性燐酸酵素が固定されているが、これは予め電極上にコーティングされた生物素の標記―ＢＳＡ（牛血清の白蛋白）で、それから電極は、ストレプト親和素と連結されるアルカリ性燐酸塩（ｓｔｒｅｐｔａｖｉｄｉｎ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ  ａｌｋａｌｉｎｅ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＡＰ））中にて培養して、ＡＰと電極表面上の生物素と結合させる。ＡＰが電極表面にコーティングされたら、孔をＴｒｉｓ（ＰＨ＝７．６）緩衝液で充分洗う。また、ＢＣＩＰ（１７ｕｌ  ＢＣＩＰ  母液（ｓｔｏｃｋ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を１．５ｍｌをＴｒｉｓ中に入れ、ＢＣＩＰ母液は、ＤＭＳＯで２５ｍｇ／ｍｌの濃度に作られる）とＮＢＴ（３３ｕｌ  ＮＢＴ  母液を１．５ｍｌをＴｒｉｓ中に入れ、ＮＢＴ母液は、イオン水を使って２５ｍｇ／ｍｌの濃度に作られる）を含むＴｒｉｓ溶液を孔の中に入れる。インピーダンスは、溶液を入れてから直ちにあるいはその後異なる時間間隔で測定する。（ａ）記号◇は、溶液を入れてから即時、（ｂ）記号Ｘ、□、▲は、それぞれ溶液を入れてからの１３（Ｘ）、２８（□）、８０（▲）分に対応する。電極表面にて発生する酵素誘導反応は、反応生成物電極の表面に沈殿され、電極上の直列インピーダンス値を増加させる。溶液を入れてから即時（１分以内）にインピーダンスを測定する場合、電極表面での酵素誘導反応は、まだ多くの沈殿物を生成していなかった。典型的な例は、高周波数（１ＭＨｚ以上）でのインピーダンスは、主に幾何形状と電極構造上に置かれる培養液の導電特徴（電導率と誘電率）と関わりがある。周波数が低い場合、一種の所謂“電極の分極”（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）効果が発生し、１つの周波数依頼性の抵抗と電気容量が生じる。（例えば、Ｓｃｈｗａｎ，  Ｈ．Ｐ．，  “Ｌｉｎｅａｒ  ａｎｄ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ”，  ｉｎ  Ａｎｎ．  Ｂｉｏｍｅｄ．  Ｅｎｇ．，  Ｖｏｌ．  ２０，  ｐｐ  ２６９−２８８，  １９９２；  Ｊａｒｏｎ，  Ｄ．，  Ｓｃｈｗａｎ，  ＨＰ  ａｎｄ  Ｇｅｓｅｌｏｗｉｔｚ．，  “Ａ  ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｏｆ  ｃａｒｄｉａｃ  ｐａｃｅｍａｋｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”，  ｉｎ  Ｍｅｄ．  Ｂｉｏｌ．  Ｅｎｇ．，  Ｖｏｌ．  ６，  ｐｐ  ５７９−５９４）。溶液を入れてから１３分後、ＡＰ酵素誘導反応生成物の沈殿によって、電極間にて、大きなインピーダンス変化が生じる。従って電極の表面には非導電あるいは低導電沈殿物が生成されるので、電極構造のインピーダンス・スペクトラムの変化が発生する。典型的な例は、低周波数のエリア（１ＭＨｚ以下）において、抵抗は増加する。高周波数エリアでは変化が比較的小さい。
【０２６８】
図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）と同じ条件下での電極のインピーダンス・スペクトラムであり、（ａ）記号◇は、溶液を入れてから即時、（ｂ）記号Ｘ、□、▲は、それぞれ溶液を入れてからの１３（Ｘ）、２８（□）、８０（▲）分に対応する。図２０（Ｂ）中示しているインピーダンス値は、インピーダンスの絶対値である。即ち、インピーダンスの幅である。溶液を入れてから即時に測定したインピーダンスは、１０Ｈｚ〜５００ＫＨｚの範囲では、電気容量であり、７９２ＫＨｚ〜５ＭＨｚの範囲では、リアクタンスである。その他の測定において、リアクタンスが１０Ｈｚ〜３．１５５ＭＨｚの範囲では、電気容量であり、５ＭＨｚの場合はリアクタンスである。電極表面にて発生する酵素誘導反応は、反応生成物電極の表面に沈殿され、電極上の直列インピーダンス値を増加させる。溶液を入れてから即時（１分以内）にインピーダンスを測定する場合、電極表面での酵素誘導反応は、まだ多くの沈殿物を生成していなかった。典型的な例は、高周波数（１ＭＨｚ以上）でのインピーダンスは、主に幾何形状と電極構造上に置かれる培養液の導電特徴（電導率と誘電率）と関わりがある。周波数が低い場合、一種の所謂“電極の分極”（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）効果が発生し、１つの周波数依頼性の抵抗と電気容量が生じる。（例えば、Ｓｃｈｗａｎ，  Ｈ．Ｐ．，  “Ｌｉｎｅａｒ  ａｎｄ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ”，  ｉｎ  Ａｎｎ．  Ｂｉｏｍｅｄ．  Ｅｎｇ．，  Ｖｏｌ．  ２０，  ｐｐ  ２６９−２８８，  １９９２；  Ｊａｒｏｎ，  Ｄ．，  Ｓｃｈｗａｎ，  ＨＰ  ａｎｄ  Ｇｅｓｅｌｏｗｉｔｚ．，  “Ａ  ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｏｆ  ｃａｒｄｉａｃ  ｐａｃｅｍａｋｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ”，  ｉｎ  Ｍｅｄ．  Ｂｉｏｌ．  Ｅｎｇ．，  Ｖｏｌ．  ６，  ｐｐ  ５７９−５９４）。溶液を入れてから１３分後、ＡＰ酵素誘導反応生成物の沈殿によって、電極間にて、大きなインピーダンス変化が生じる。従って電極の表面には非導電あるいは低導電沈殿物が生成されるので、電極構造のインピーダンス・スペクトラムの変化が発生する。相対的に、低周波数エリアでのリアクタンスの変化は、比較的少ない（例えば、１００Ｈｚ以下）。
【０２６９】
溶液を入れてから即時に測定した抵抗を基準とすれば、異なる分子反応の時点で（即ち溶液を入れてからの異なる時点）測定されたテイクとの比例によって、相応の比率が得られるが、それは周波数を関数とするグラフに描かれる（即ち、抵抗あるいは直列抵抗の相対変化）と、典型的な峰形グラフが得られる（図２０Ｃ）。高周波数の場合、インピーダンス（こちらでは直列抵抗）は小さな変化があるかあるいは変化がなく、その比例は、１に近い。周波数が低くなるに連れて、比率が層化してピーク値に達する。周波数が続けて下がると比率はまた降下する。甚だしく１０Ｈｚの場合も、比率は１より顕著に高くなっている。
【０２７０】
また、リアクタンスあるいは電気容量の相対変化による略図を描くこともできる。リアクタンスの変化によって、電極表面にて発生する分子反応を測定することができ、あるいは電極表面の酵素誘導反応によって、沈殿物（図２０（Ｄ）参照）が生成される。更に、並列抵抗とリアクタンスによって、インピーダンスを現す場合も、電極表面にて発生する分子反応によって、インピーダンスの変化が生ずるものである。
【０２７１】
ＩＩ    細胞分析用のインピーダンススペクトル
図３８（Ａ）は二つの条件の下でガラス基板の上に加工した「円がラインにある」という形の電極構造のインピーダンススペクトルを示す。（ａ）○をつけると、ＨＴ１０８０細胞の組織培養液を電極構造ありの穴に注いだ短い時間以内（１０分間以内、細胞がまだ電極と基板の表に付着しない）；（ｂ）●をつけると、ＨＴ１０８０細胞の組織培養液を電極構造ありの穴（培養穴）に注いだ２時間４０分間の後（細胞がもう電極と基板の表に付着した）。細胞培養液を穴に注いだ短い時間以内（１０分間以内）、細胞がまだ電極に付着する十分な時間はない。これは下記のことで証明され：細胞有りの培養液を含む電極のインピーダンス測定値（インピーダンスとリアクタンス）と細胞無しの培養液を含む電極のインピーダンス測定値が同じだったりほとんど同じくなったりする。細胞無しの培養液を電極に置くという条件の下で、又は細胞有りの培養液を電極に置くが細胞が電極構造に付着する十分な時間はないという条件の下で、典型的なことは、高周波数（１ＭＨｚおよびそれ以上）のインピーダンス（インピーダンスとリアクタンス）が主に電極の幾何形状と電極構造に置く培養液の電気特性（導電率と誘電率）により決められる。低周波数の場合、一つのいわゆる「電極ポラリゼーション」効果があって、周波数がインピーダンスと電気容量によることになる。（ｓｅｅ、  ｆｏｒ  ｅｘａｍｐｌｅ、  Ｓｃｈｗａｎ、  Ｈ．Ｐ．，  「Ｌｉｎｅａｒ  ａｎｄ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、  ｉｎ  Ａｎｎ．  Ｂｉｏｍｅｄ．  Ｅｎｇ．，  Ｖｏｌ．  ２０、  ｐｐ  ２６９−２８８、  １９９２；  Ｊａｒｏｎ、  Ｄ．，  Ｓｃｈｗａｎ、  ＨＰ  ａｎｄ  Ｇｅｓｅｌｏｗｉｔｚ．，  「Ａ  ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｏｆ  ｃａｒｄｉａｃ  ｐａｃｅｍａｋｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」、  ｉｎ  Ｍｅｄ．  Ｂｉｏｌ．  Ｅｎｇ．，  Ｖｏｌ．  ６、  ｐｐ  ５７９−５９４）。細胞有りの培養液を穴に注いで組織培養箱に２時間４０分間置いた場合、細胞が伸張して付着する十分な時間はある（電子顕微鏡で細胞に覆われた電極を観察して証明する）。細胞の膜が導電性でなく、電極構造の表のインピーダンススペクトルが変えられ、典型的なことは、中周波数の場合高くなる（１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）。低周波数と高周波数のゾーンにおいて変化がより小さい。
【０２７２】
図３８（Ｂ）は図３８（Ａ）と同じ二つの条件の下で、同じ電極構造で測定したリアクタンススペクトルを示す。（ａ）○をつけると、ＨＴ１０８０細胞の組織培養液を電極構造ありの穴に注いだ短い時間以内（１０分間以内、細胞がまだ電極と基板の表に付着しない）；（ｂ）●をつけると、ＨＴ１０８０細胞の組織培養液を電極構造ありの穴（培養穴）に注いだ２時間４０分間の後（細胞がもう電極と基板の表に付着した）。細胞培養液を穴に注いだ短い時間以内（１０分間以内）、細胞がまだ電極に付着する十分な時間はない。これは下記のことで証明され：細胞有りの培養液を含む電極のインピーダンス測定値（インピーダンスとリアクタンス）と細胞無しの培養液を含む電極のインピーダンス測定値が同じだったりほとんど同じくなったりする。細胞無しの培養液を電極に置くという条件の下で、又は細胞有りの培養液を電極に置くが細胞が電極構造に付着する十分な時間はないという条件の下で、典型的なことは、高周波数（１ＭＨｚおよびそれ以上）のインピーダンス（インピーダンスとリアクタンス）が主に電極の幾何形状と電極構造に置く培養液の電気特性（導電率と誘電率）により決められる。低周波数の場合、一つのいわゆる「電極ポラリゼーション」効果があって、周波数がインピーダンスと電気容量によることになる。（ｓｅｅ、  ｆｏｒ  ｅｘａｍｐｌｅ、  Ｓｃｈｗａｎ、  Ｈ．Ｐ．，  「Ｌｉｎｅａｒ  ａｎｄ  ｎｏｎｌｉｎｅａｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、  ｉｎ  Ａｎｎ．  Ｂｉｏｍｅｄ．  Ｅｎｇ．，  Ｖｏｌ．  ２０、  ｐｐ  ２６９−２８８、  １９９２；  Ｊａｒｏｎ、  Ｄ．，  Ｓｃｈｗａｎ、  ＨＰ  ａｎｄ  Ｇｅｓｅｌｏｗｉｔｚ．，  「Ａ  ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ  ｍｏｄｅｌ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｏｆ  ｃａｒｄｉａｃ  ｐａｃｅｍａｋｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」、  ｉｎ  Ｍｅｄ．  Ｂｉｏｌ．  Ｅｎｇ．，  Ｖｏｌ．  ６、  ｐｐ  ５７９−５９４）。細胞有りの培養液を穴に注いで組織培養箱に２時間４０分間置いた場合、細胞が伸張して付着する十分な時間はある（電子顕微鏡で細胞に覆われた電極を観察して証明する）。細胞の膜が導電性でなく、電極構造の表のリアクタンススペクトルも変わり、インピーダンスと異なることは、細胞が電極の表に付着したことによるインピーダンスの変化は主に高周波数のゾーンにある。
【０２７３】
細胞付着有りの時測定したインピーダンスと細胞付着無しの時測定したインピーダンスの比率（即ちインピーダンスあるいはシリアルインピーダンスの相対的変化）をもって、周波数を函数として図を作成し、典型的なことは、一つのピークの曲線ができる（図３８（Ｃ））。低周波数の場合、インピーダンス（ここでシリアルインピーダンスという）は変化が小さくなったりなくなったりし、比率が１に近い。周波数の上昇につれて、比率がピーク値まで増える。周波数が引き続いて増えると、比率が１（高周波数の個所）に下がる。下記のことを指摘する必要があり、リアクタンスあるいは電気容量値の相対的変化を作成してもいいが、リアクタンスの変化で電極の表の付着した細胞を検定してあらわす（図３８（Ｄ）による）。さらに、パラレルインピーダンスとリアクタンスでインピーダンスを表して細胞の電極の表に付着したことによる電極の間のインピーダンス変化を描く。
【０２７４】
一部の他の因素の外に、インピーダンス比率（即ち細胞付着時測定したインピーダンスと細胞付着無しの時測定したインピーダンスの比率）のピーク値とこのピーク値の時の周波数は電極の表に付着したの細胞の数、付着の緊密程度、細胞の大きさ、それらの細胞の膜と細胞にある成分の誘電特性などに決められる。検定した複数の細胞の類型では、同じ細胞の類型と同じ生理条件の下で（例えば指数の成長段階中）、電極の表に付着した細胞の数の増によりより大きい比率ピーク値ができて、それにより高い周波数でこの比率のピーク値ができる。
【０２７５】
図３８（Ａ）、３８（Ｂ）、と３８（Ｃ）、図３９（Ａ）、３９（Ｂ）、３９（Ｃ）よりより多い細胞が似ている「円がラインにある」電極に付着して測定したインピーダンス、リアクタンス、インピーダンス比率のスペクトルができる。図４０  （Ａ）、４０（Ｂ）、４０（Ｃ）はより少ない細胞の電極に付着した状況を示す。
【０２７６】
図４１は同じ類型の「円がラインにある」電極の穴に異なる数の細胞を注いだインピーダンス比率スペクトルを示す。例えば、５００の細胞を接種して２ｋＨｚの時シリアルインピーダンスの最大変化が１７％となるが、３２００と７０００の細胞を接種して５ｋＨｚと３０ｋＨｚの時シリアルインピーダンスの最大変化がそれぞれ１８２％と５１７％となる。また、シリアルインピーダンスの変化も細胞の数とリアクタンス数値の変化の大きさの間の関係を確定できる（図４１Ｂにより、例えば、２５０ｋＨｚの時のリアクタンス値が細胞の数とリアクタンス数値の変化の間の関係を表す）。さらに、パラレルインピーダンスとパラレルリアクタンスがインピーダンスの測定に利用されると、細胞の数とパラレルインピーダンスとパラレルリアクタンスの変化値の間の依存関係を表す。
【０２７７】
ＩＩＩ  分子反応指数の推定
測定したインピーダンス値と分子反応の間の相互依存関係により、測定したインピーダンススペクトルをもって「分子反応指数」という値を推定できる。異なる方法でこの分子反応指数を計算する。次に、いくつかの電極の表に分子反応ができた時と分子反応の前に対応するインピーダンスあるいはリアクタンスの変化で、分子反応指数を計算する方法を述べる。電極に分子反応前のサンプル溶液を置く時、この時電極構造の測定したインピーダンス（インピーダンスとリアクタンス）を基線インピーダンスとする。そのため、一つの基線インピーダンスをもらう方法が測定されたもので、電極構造ありの穴に溶液を注いだ後、電極あるいは電極構造のインピーダンスができて、ここの溶液の成分は、標的分子がない外に、分子反応のできた溶液の成分と同じで、この電極あるいは電極構造にも同じく定着したり被膜したり修正したりした捕獲分子がある。
【０２７８】
この例では、分子反応指数を次のように計算する：
（１）測定周波数ごとに、電極の表に分子反応ができた時測定したインピーダンスを基線インピーダンスに割り、インピーダンス比率を計算し、
（２）スペクトル全体でインピーダンス比率の最大値を確定し、
（３）インピーダンス比率の最大値から一を減らす。
【０２７９】
このような場合、ゼロあるいはゼロに近い「分子反応指数」は電極の表に分子反応ができないと示す。一つの高い「分子反応指数」は、似ている分子反応の類型より、より多い反応が電極の表にできたと示す。
【０２８０】
もう一つの例では、分子反応指数を次のように計算する：
（１）測定周波数ごとに、電極の表に分子反応ができた時測定したインピーダンスを基線インピーダンスに割り、インピーダンス比率を計算し、
（２）スペクトル全体でインピーダンス比率の最大値を確定し、
（３）最大のインピーダンス比率の対数値（１０あるいはｅ＝２．７１８に基づく）を取る。そのうち、ゼロあるいはゼロに近い「分子反応指数」は電極の表に分子反応ができないと示す。一つの高い「分子反応指数」は、似ている分子反応の類型より、より多い反応が電極の表にできたと示す。
【０２８１】
一つの例では、分子反応指数を次のように計算する：
（１）測定周波数ごとに、電極の表に分子反応ができた時測定したリアクタンスを基線リアクタンスに割り、リアクタンス比率を計算し、
（２）スペクトル全体でリアクタンス比率の最大値を確定し、
（３）リアクタンス比率の最大値から一を減らす。
【０２８２】
このような場合、ゼロあるいはゼロに近い「分子反応指数」は電極の表に分子反応ができないと示す。一つの高い「分子反応指数」は、似ている分子反応の類型より、より多い反応が電極の表にできたと示す。
【０２８３】
もう一つの例では、分子反応指数を次のように計算する：
（１）測定周波数ごとに、電極の表に分子反応ができた時測定したインピーダンスを基線インピーダンスに割り、インピーダンス比率を計算し、
（２）測定周波数ごとにインピーダンス比率から一を減らし、インピーダンスの相対変化値を計算し、
（３）すべての相対変化値の加重を行う。
【０２８４】
このような場合、ゼロあるいはゼロに近い「分子反応指数」は電極の表に分子反応ができないと示す。一つの高い「分子反応指数」は、似ている分子反応の類型より、より多い反応が電極の表にできたと示す。
【０２８５】
指摘する必要のあることは、インピーダンス情報で電極にできる分子反応を監視する時「分子反応指数」を計算する必要が絶対にならないことだ。実に、直接にインピーダンス値（単一の固定周波数、あるいは最大の相対変化周波数、あるいは複数の周波数の場合）を電極に分子反応のできた指示マークとしてもいい。
【０２８６】
ＩＶ  細胞の数の指数の推定について
インピーダンス、細胞の数（更より切に言うと、生細胞の数、あるいは付着した細胞の数）と細胞付着状態の間の互相依存関係の測定により、測定したインピーダンススペクトルで一つの「細胞の数の指数」という（あるいは細胞指数、  ｃｅｌｌ  ｉｎｄｅｘ）パラメーターを推定できる。異なるの方法でこの「細胞指数」を計算できる。ここに、例を挙げていくつかのインピーダンスとリアクタンスの変化に基づいてその指数を計算する方法を説明する。ここの変化は細胞が電極構造に付着した時と細胞が電極構造に付着しない時のインピーダンスとリアクタンスの変化とする。細胞がないが同じ培養液が電極構造に付着した時の電極インピーダンス（インピーダンス、リアクタンス）は時に基線インピーダンスと呼ばれる。基線インピーダンスは次のような方法でもらい：（１）細胞有りの培養液を電極ありの穴において測定したインピーダンスで、この培養液が細胞付着ありの検定した穴に置く培養液と同じ。（２）細胞ありの培養液を電極ありの穴においた後測定したインピーダンス（短期間内に細胞がまだ電極の表に付着しなく、その「短期間」の時間の長さが細胞の類型と電極の表の処理方法による）。（３）穴にあるすべての細胞がある処理方法（例えば：高温）あるいは試薬（例えば：洗剤）で殺された後測定した電極インピーダンス（このような方法ですると、その処理あるいは試薬が電極にある培養液の誘電特性を影響しない）。
【０２８７】
一つの例では、細胞の数の指数を次のような方法で計算する：
（１）測定周波数ごとに、測定したインピーダンス値（細胞が電極に付着した時）を基線インピーダンスに割り、インピーダンス比率を計算し、
（２）スペクトルでインピーダンス比率の最大値を求め、
（３）最大のインピーダンス比率から一を減らす。
【０２８８】
このような場合、ゼロあるいはゼロに近い「細胞の数の指数」細胞が電極の表に付着したり極少量の細胞が電極の表に付着したりすることとする。高い「細胞の数の指数」は、同じ類型の細胞が、同じ生理条件の下で、より多い細胞が電極の表に付着したこととする。
【０２８９】
もう一つの例では、細胞の数の指数は次のような方法で計算する：
（１）測定周波数ごとに、測定したインピーダンス値（細胞が電極に付着した時）を基線インピーダンスに割りインピーダンス比率を計算し、
（２）スペクトルでインピーダンス比率の最大値を求め、
（３）最大のインピーダンス比率の対数値（対数の底を１０あるいはｅ＝２、７１８とする）を計算する。
【０２９０】
このような場合、ゼロあるいはゼロに近い「細胞の数の指数」細胞が電極の表に付着したり極少量の細胞が電極の表に付着したりすることとする。高い「細胞の数の指数」は、同じ類型の細胞が、同じ生理条件の下で、より多い細胞が電極の表に付着したこととする。
【０２９１】
もう一つの例では、細胞の数の指数は次のような方法で計算する：
（１）測定周波数ごとに、測定したリアクタンス値（細胞が電極に付着した時）を基線リアクタンスに割り、リアクタンス比率を計算する。
（２）スペクトルでリアクタンス比率の最大値を求める。
（３）最大のリアクタンス比率から一を減らす。
【０２９２】
このような場合、ゼロあるいはゼロに近い「細胞の数の指数」細胞が電極の表に付着したり極少量の細胞が電極の表に付着したりすることとする。高い「細胞の数の指数」は、同じ類型の細胞が、同じ生理条件の下で、より多い細胞が電極の表に付着したこととする。
【０２９３】
もう一つの例では、細胞の数の指数は次のような方法で計算する：
（１）測定周波数ごとに、測定したリアクタンス値（細胞が電極に付着した時）を基線リアクタンスに割り、インピーダンス比率を計算する。
（２）測定周波数ごとに、インピーダンス比率値から一を減らし、インピーダンスの相対変化値を計算する。
（３）すべての相対変化値の加重を行う。
【０２９４】
このような場合、「細胞の数の指数」を複数の周波数でもらうが、以上の例にように単一のピーク値の周波数でもらうのではない。同じく、ゼロあるいはゼロに近い「細胞の数の指数」細胞が電極の表に付着したり極少量の細胞が電極の表に付着したりすることとする。高い「細胞の数の指数」は、同じ類型と同じ生理条件の下での細胞が、より多く電極の表に付着することとする。
【０２９５】
指摘する必要のあることは、インピーダンスの情報で電極にある細胞を監視することは、必ず以上の「細胞の数の指数」を計算するのではない。実に、インピーダンス値（単一の周波数で、または最高相対変化周波数の時、あるいは複数の周波数の時）を細胞状態の指示としてもいい。
【０２９６】
但し、よりいい方法は細胞の数の指数を計算することで、このような指数で細胞状態を監視する。それを持って細胞の壁と／あるいは生存率の状態を監視することは次のような長所がある：
【０２９７】
第一、細胞の数の指数で異なる幾何構造の電極の測定結果を比べる。
【０２９８】
第二、一種の指定された幾何構造の電極は、異なる数の細胞を電極に置く時のインピーダンス値を測定し、「基準曲線」を確立し、細胞の数と細胞の数の指数の間の相互関係（このような場合、接種した細胞がよりよく電極の表に付着すると確保する）を示す。このような基準曲線で、新しいインピーダンスを測定する時、新しく測定した細胞の数の指数により細胞の数を見積る。
【０２９９】
第三、細胞の数の指数で異なるの電極の表の条件を比べることもできる。同じ幾何構造の電極と同じ細胞の数の場合、より大細胞の数の指数は、電極の表がより細胞の付着に適すると示す。
【０３００】
Ｃ．細胞の遷移あるいは成長を監視する方法と装置
一方、本発明の装置は細胞の遷移あるいは成長を監視できるが、この装置は一つの絶縁基板を含み、この基板の表に、細胞の付着したゾーンを第一のゾーンとし、第一のゾーンが第二のゾーンに囲まれ、第二のゾーンが少なくとも二つの電極付きの電極ゾーンとする。その第一の細胞の付着したゾーンと第二の電極ゾーンは細胞の遷移障碍で分離する。障碍を除去した後、細胞が第一の細胞の付着したゾーンから遷移あるいは成長をすることにより第二の電極ゾーンに入り、このように、細胞の遷移あるいは成長は、第二の電極ゾーンの電極インピーダンスの変化を可能とする。
【０３０１】
第一の細胞の付着したゾーンはいかなる細胞の付着に適する表を含む。外に、細胞の付着を促進する実体分子で第一の細胞の付着したゾーンを修正して細胞の付着率を高める。いかなる細胞付着の促進に適する実体分子は、Ｂ章における物質を含み、いずれも本装置に利用される。
【０３０２】
本装置の第一の細胞の付着したゾーンと第二の電極ゾーンはいかなる適切な構造からなる。例えば、図２４のように、第一の細胞の付着したゾーンと第二の電極ゾーンが同心だ。
【０３０３】
いかなる適切な遷移障碍は本装置に利用される。例えば、細胞の遷移障碍はポリマー材料で作った穴状物としてもいい。
【０３０４】
いかなる適切な周波数の範囲でインピーダンスの測定と分析を行い、例えば、周波数の範囲を１Ｈｚ  〜１００ＭＨｚの間としたり、１０Ｈｚ  〜５ＭＨｚの間としたりする。
【０３０５】
一方、本発明は細胞の遷移あるいは成長の測定方法を提供し、この方法は次のようなことを含み：ａ）以上の細胞の遷移あるいは成長を測定する装置を提供し；ｂ）測定される細胞を第一の細胞の付着したゾーンにおき；ｃ）細胞の遷移障碍層を移し、細胞が第一の細胞の付着したゾーンから遷移あるいは成長し、第二の電極ゾーンに入り；ｄ）第二の電極ゾーンのインピーダンス変化を測定し、細胞の遷移あるいは成長の状況を検定する。
【０３０６】
本方法はいかなる細胞の遷移あるいは成長に関わる適切なパラメーターを検定できる。例えば、この方法はさらに遷移あるいは成長し、第二電極ゾーンに入った細胞の数を確定することもできる。
【０３０７】
本方法は検定される化合物を調節できるかどうかを確定でき、細胞の遷移あるいは成長を強めたり弱めたりし、またはこのような調節因子を選択することもできる。例えば、本方法は細胞が検定される化合物の有無の条件の下での遷移あるいは成長の状況を測定し、検定される化合物が細胞の遷移あるいは成長に対する調節機能の有無を確定する。外に、本方法は細胞の遷移あるいは成長の促進ありの場合、検定される化合物でこの促進剤の拮抗成分を選択することもできる。
【０３０８】
神経突起の成長の研究時、培養する神経細胞（細胞株あるいは原代神経細胞）の神経突起の長さと数を測定する唯一の方法が顕微鏡によることである。このような測定は手間をかかって主観的である。蛍光標識を集成する蛍光焦点顕微鏡と計量技術で、検定の精確性を著しく高める。しかし、このようなシステムは非常に高くて蛍光標識も必要で、また測定のプロセスが鈍く、このシステムが大規模の研究の需要を満足できない。
【０３０９】
以下の装置は単一の神経細胞の位置決めを行えてまた生に神経突起の成長を監視する。装置あるいは装置の規模は要求により設計できる。例えば、研究に利用する計器を低密度と半自動のものとしてもいい。高い流量の薬物の選択に利用する計器を高密度と全自動のものとしてもいい。そのソフトウェアパッケージで基本的な測定、計算、とデータの統計分析に利用できる。
【０３１０】
そのため、一方、本発明の装置は神経突起の成長を測定でき、この装置は一つの絶縁基板からなり、その上に、一つの中心の神経細胞の定着ゾーンがあり、神経突起の成長検定ゾーンに囲まれ、神経突起の成長検定ゾーンに二つの電極があり、少なくとも一部の電極が成長する神経細胞に覆われる時、電極の間にインピーダンスの変化ができる。  例えば、少なくとも一つの電極の少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９９％、あるいは１００％の面積が成長する神経細胞に覆われる時インピーダンスの変化ができる。
【０３１１】
神経細胞の定着ゾーンはいかなる細胞の付着に適する表がある。外に、神経細胞の定着ゾーンは細胞の付着する分子の修正を促進し、神経細胞の定着效率を高める。いかなる適切な細胞の付着を促進する分子は、Ｂ章における物質を含み、いずれも神経細胞の成長を監視する本装置に利用される。
【０３１２】
本装置の神経細胞の定着ゾーンと神経突起の成長検定ゾーンはいかなる適切な構造としてもいい。例えば図２５のように、神経細胞の定着ゾーンと神経突起の成長の検定ゾーンを同心にしてもいい。もう一つの例では、神経細胞の定着ゾーンを中心にある円形ゾーンとしてもいいが、神経突起の成長の検定ゾーンに複数の円形あるいは片断状の電極とする。その他の一つの例では、神経細胞の定着ゾーンを中心にある長方形のゾーンとし、神経突起の成長の検定ゾーンに複数の線段状の電極を含む。
【０３１３】
本装置はさらに一つのインピーダンスアナライザを含み、二つあるいは複数の電極間のインピーダンス変化を測定できるようになる。
【０３１４】
一方、本発明は一種の神経突起の成長の検定方法を提供し、この方法は次のようなことを含み：ａ）以上の神経突起の成長の検定装置を提供し；ｂ）検定する神経細胞を神経細胞の定着ゾーンに位置を決め；ｃ）神経細胞を神経細胞の定着ゾーンから神経突起の成長の検定ゾーンへ成長させ；ｄ）神経突起の成長の検定ゾーンにある電極の間のインピーダンスの変化を検定し、神経細胞の成長状況を検定する。
【０３１５】
本発明の方法はいかなる神経突起の成長に関わる適切なパラメーターを測定することもできる。例えば、この方法は培養する神経細胞の神経突起の長さと数を検定できる。この方法は単一の神経細胞の成長を検定するが、但し、高流量のモデルに利用でき、即ち同時に複数の神経細胞の成長を検定することもできる。
【０３１６】
本方法は検定される化合物の成分の調節可能性を確定でき、例えば神経突起の成長の促進あるいは抑制、またはこのような調節因子を選択できる。例えば、本方法は神経突起に検定される化合物の有無の条件の下で成長する状況を測定することで、検定される化合物の神経突起の成長の調節機能を確定できる。外に、神経突起が成長の調節因子ありの場合、検定される化合物を選択してこの調節因子の拮抗成分をもらえる。
【０３１７】
次に本装置およびその関連操作を示す。装置は一つの固体基板を含み、その上に複数の測定ユニットを集成する。それぞれの測定ユニットに複数の適当な幾何関係の電極がある。適切な電気信号を電極に印加する時、電極に適当な誘電電気泳動力ができて、単一の神経細胞の位置を決める。（Ｗａｎｇ  Ｘ−Ｂ  ａｎｄ  Ｃｈｅｎｇ  Ｊ．  「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｅｌｌｓ  ｏｎ  ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ−ｂａｓｅｄ  ｄｅｖｉｃｅｓ」  ｉｎ  Ｂｉｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  （ｅｄｓ：  Ｃｈｅｎｇ  Ｊ  ａｎｄ  Ｋｒｉｃｋａ  Ｌ）、  Ｈａｒｗｏｏｄ  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、  ＰＡ、  Ｕ．Ｓ．Ａ．，  ｐｐ  １３５−１３９）一つの実例では、測定ユニットに中心にある円形電極を含み、複数の円形ループの電極に囲まれる。もう一つの実例では、測定ユニットに中心にある正方形電極を含み、複数の線段電極に囲まれる。本装置は外に一つのインピーダンスアナライザを含み、二つの電極の間のインピーダンスの変化を測定する。
【０３１８】
使用時、適切な濃度の神経細胞の細胞をチップの表に置く。適切な電圧信号を印加する時それぞれの細胞を測定ユニットの中心に位置を決める。神経細胞の細胞がチップの表に付着した後、微小電極陣列の間電極のインピーダンスが検定される。測定したインピーダンス値は神経突起の成長情報の取得に利用される。位置を決めた神経細胞の軸索と樹状突起が成長して電極素子の一部に着いた時、電極素子のインピーダンスが変化する。
【０３１９】
Ｄ．マイクロチャンネルにある微粒を測定する装置と方法
一方、本発明は一種の微粒を分析する装置を提供し、一つの基板を含み、その上に一つのマイクロチャンネルとマイクロチャンネルの相対側面にある一対の電極があり、それぞれの電極の表面積を検定される微粒の最大断面の２倍以下とし、このように、微粒がマイクロチャンネルにある電極対を通る時、電極対のインピーダンスが変化し、そのインピーダンス変化で微粒の分析に利用できる。
【０３２０】
マイクロチャンネルを通った微粒を検定する電極は表面積、長さあるいは高さが適切である。一つの例では、それぞれの電極の表面積は検定される微粒の最大断面以下としたり、その半ばの面積としたり、その十分の一の面積としたりしてもいい。もう一つの例では、それぞれのマイクロチャンネルの長さの方向に沿った微小電極の長さが著しく検定される微粒の最大の一次元サイズより小さくする。もう一つの例では、電極はマイクロチャンネルの高さの全体を通れる。
【０３２１】
本発明の装置はいかなる適切な電極の数がある。一つの例では、本装置は二対の電極を含み、マイクロチャンネルの長さ方向に沿って互いに隔てられ、間隔の距離を検定される微粒の最大の一次元サイズの以下とする。二対の電極の間のインピーダンスの変化が測定される。
【０３２２】
もう一つの例では、本装置は三対の電極を含み、マイクロチャンネルの長さ方向に沿って互いに隔てられる。そのうち両端にある二対の電極が電圧を提供し、中間にある電極が電極のインピーダンス変化による変化を起こす。中間にある一対の電極と一端にある電極対の間の電圧の変化を測定される。
【０３２３】
もう一つの例では、本装置は四対の電極を含み、マイクロチャンネルの長さ方向に沿って互いに隔てられる。そのうち両端にある二対電極が電圧を提供し、中間にある二対の電極が電極のインピーダンス変化による変化を起こす。中間にある一対の電極と一端にある電極対の間の電圧の変化を測定される。
【０３２４】
本装置はまた外に一つのインピーダンスアナライザを含む。
【０３２５】
一方、本発明は一種の微粒を分析する方法を提供し、この方法は次のようなことを含み：ａ）以上の微粒の検定分析装置を提供し；ｂ）検定される微粒をマイクロチャンネルにある電極対を通させ、装置の電極の間にインピーダンス変化ができ；ｃ）電極のインピーダンスの変化を測定して微粒を分析する。
【０３２６】
本発明は微粒のいかなる適切なパラメーターを検定する。例えば、この方法は微粒の数と数量についての分析を含む。本発明はいかなる適切な微粒を検定し、また細胞および細胞でない微粒の検定にも利用できる。細胞は動物細胞、植物細胞、真菌細胞、細菌細胞、再組織細胞、と培養細胞を含む。この方法は細胞のいかなる適切なパラメーターを検定できる。Ｓｏｎｇ  ａｔ  ａｌ．，  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  Ｕ．Ｓ．Ａ．，  ９７（２０）：１０６８７−９０  （２０００）による。また、細胞にある  ＤＮＡの含有量も測定される。
【０３２７】
一方、本発明は一種の微粒を分析する装置を提供し、本装置は次のようなことを含み：ａ）検定される微粒のある溶液を盛る容器に適し；ｂ）容器を二つの互いに絶縁する小さい室の膜とし、以上の膜に微小の穴があり、その穴の直径を以上の微粒の大きさ或いはちょっとそれ以上とし；また膜に二つの電極があり、電極をもって微粒が微小の穴を通る時できた溶液にあるインピーダンス変化を分析する。
【０３２８】
本発明の装置にある膜はいかなる適切な厚さとしてもいい。そのうち一つの例では、膜の厚さを約１μｍ〜１００μｍとする。もう一つの例では、膜の厚さを検定される微粒の直径或いはそれ以下とする。
【０３２９】
本発明の装置の穴の直径を検定される微粒の大きさに基づくいかなる適切な大きさとする。例えば、穴の直径の大きさを約２、５、１０、１５、２０、３０あるいは５０μｍとする。
【０３３０】
本発明の装置の二つの電極はいかなる適切な位置において適切な構造としてもいい。例えば、この二つの電極が膜の対面にある。もう一つの例では、二つの電極を穴の直径を回す同心の形状とする。
【０３３１】
一つの実例では、本装置は一連の多層膜があって微粒を順に通させる。本装置はさらに一つのインピーダンスアナライザを含んでもいい。
【０３３２】
一方、本発明一種の微粒の測定分析方法を提供し、この方法は次のようなことを含み；ａ）以上の装置を提供し；ｂ）微粒有りの検定する溶液を容器に注いで、以上の微粒を微小の穴を通させ；ｃ）微粒が微小の穴を通る時の溶液にあるインピーダンスの変化を測定して微粒を分析する。
【０３３３】
本方法は微粒のいかなる関連パラメーターを検定できる。例えば、本方法は微粒の大きさあるいは誘電特性を分析する。
【０３３４】
便利に分析するように、微粒は一つのナノメータークラスの誘電あるいは導電実体分子で標識される。ナノメータークラスの誘電あるいは導電実体分子が優先に一つの特に検定される微粒をつなぐ抗体となる。また、このナノメータークラスの誘電あるいは導電実体分子を優先に金の微粒としてもいい。
【０３３５】
本方法は細胞あるいは細胞でない微粒の検定分析ができる。細胞は動物細胞、植物細胞、真菌細胞、細菌細胞、重組細胞、と培養細胞を含む。本方法は細胞のいかなる関連パラメーターを検定し、例えば細胞の大きさ、誘電性、活性などである。便利に分析するように、細胞は一つのナノメータークラスの誘電あるいは導電実体分子で標識される。ナノメータークラスの誘電あるいは導電実体分子が優先に一つの特に検定される微粒をつなぐ抗体となる。また、このナノメータークラスの誘電あるいは導電実体分子を優先に金の微粒としてもいい。
【０３３６】
Ｅ．細胞−基板のインピーダンスと溶液の導電率を検定するシステムと方法
一方、本発明は細胞−基板のインピーダンスと溶液の導電率を検定するシステムと方法である。いかなる以上の章節における他の常用の細胞−基板のインピーダンスを検定する装置、システム、と方法は、いずれも本発明のシステムと方法を利用することができる。いかなる常用の溶液の導電率を検定する装置、システムと方法はいずれも本発明のシステムと方法を利用することができる。米国特許第６２３５５２０号明細書Ｂ１による。
【０３３７】
一つの実例では、本発明は細胞−基板のインピーダンスと溶液の導電性の検定に関連するシステム、システムで、次のようなことを含み：ａ）一つの基板、その上に複数の連続しない微小の穴があり、それぞれの以上の穴に以上の章節における細胞−基板のインピーダンスを監視する装置を含み；ｂ）それぞれの微小の穴にある溶液の導電率を測定する方法、次のようなことを含み、（ｉ）穴にある一対の電極、と（ｉｉ）その電極が溶液に浸される時、低電圧の交流信号を電極へ提供し、同時に電極を流れた電流を測定し；（ｉｉｉ）以上のシステムは細胞の付着、成長あるいは代謝活性を検定できる。
【０３３８】
もう一つの実例では、本発明は細胞−基板のインピーダンスと溶液の導電率を監視するシステムで、そのシステムは次のようなことを含み：ａ）  一つの基板、その上に複数の連続しない微小の穴があり、それぞれの以上の穴に以上の章節における細胞−基板のインピーダンスを監視する装置を含み；ｂ）一つのサブシステム、次のようなことを含み：（ｉ）少なくとも一対の電極、基板にある第一の穴に入れ；（ｉｉ）一つの回路、電極を第一の穴の溶液に浸す時、低電圧の交流信号を以上の一対目の電極に印加する。その回路は同時に電極を流れる電流を測定し、以上のシステムは穴にある細胞の付着、成長あるいは代謝活性を監視できる。
【０３３９】
もう一つの実例では、本発明は一種の細胞の付着、成長、あるいは代謝作用を検定する方法を提供し、次のようなことを含み：ａ）以上におけるシステムを提供して細胞−基板のインピーダンスと溶液の導電率を検定し；ｂ）検定する細胞の溶液をこのシステムの少なくとも一つの穴に注ぎ；ｃ）  細胞−基板のインピーダンスと溶液の導電性を検定してそれぞれの穴にある細胞の付着、成長と代謝作用を検定する。このシステムの複数の穴にある細胞が同時に優先に検定される。
【０３４０】
Ｆ．実例。
つぎの実験は本発明を説明するが本発明に限らない。
【０３４１】
例一
八つの異なる電極の細胞付着有りと細胞付着無しの時のインピーダンスと電気容量のリアクタンス
図２６は８つの異なる類型の電極はＮＩＨ３Ｔ３細胞付着有りとＮＩＨ３Ｔ３細胞付着無しの時のインピーダンスと電気容量のリアクタンスの図解を示す。電極２ＡＡ、２ＡＢ、２ＡＣ、２ＡＤ、と３Ａの直径を１ｍｍとし；電極２ＢＥ、３Ｂ、と３Ｃの直径を３ｍｍとする。それぞれの電極の類型が異なり、表一に示す。電極の表に化学と生物の分子を被膜する。ここに実験中繊維でつなぐ蛋白を使用して被膜する。被膜後（Ａｆｔｅｒ  ｃｏａｔｉｎｇ）、ＮＩＨ３Ｔ３細胞は電極の表に接種される。インピーダンスとリアクタンス（電気容量リアクタンス）は接種後の０時間（接種後直ちに）と接種後の２時間に測定される。（Ａ）八つの異なる類型の電極のインピーダンスと電気容量リアクタンスは、周波数の函数となる。すべての八つのＮＩＨ３Ｔ３細胞を付着した電極の類型では、細胞付着無しの相応の電極（接種後の０時間）よりインピーダンスの増加と電気容量リアクタンスの減少（接種後の２時間）ができる。（Ｂ）条線図は指定される周波数のインピーダンスと電気容量リアクタンスの変化を示す。ここに、電気容量リアクタンス値が絶対値になる。インピーダンスと電気容量リアクタンスの変化はＮＩＨ３Ｔ３細胞を付着した電極のみにできる。
【０３４２】
【表１】
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【０３４３】
電極２ＡＡ、２ＡＢ、２ＡＣ、２ＡＤ、２ＢＥと２ＣＦは相互交錯の電極とし、電極の幅と電極の隙間の幅の値はそれぞれ８０／５０、８０／１５、８０／３０、５０／１０、４８／１８と４８／２８μｍなる。電極３Ａ、３Ｂと３Ｃは「円がラインにある」電極とし、それらの線の幅、線の隙間の幅と電極の円の直径の値をそれぞれ３０／８０／９０、３０／８０／９０と６０／１６０／１８０μｍとする。
【０３４４】
例二
３Ｂ電極で細胞の定量検定を行う
図２７は３Ｂ電極で細胞の定量検定を行うことを示す。一連の希釈したＮＩＨ３Ｔ３細胞（細胞の数を１００００、５０００、２５００、１２５０、と６２５とする）を繊維でつなぐ蛋白で被膜した３Ｂ電極の表に置く。接種後の０時間（接種後直ちに）と接種後の１６時間でインピーダンスとリアクタンス（電気容量リアクタンス）を測定する。曲線は周波数を指定した時のインピーダンスと電気容量リアクタンスデータを示す。曲線Ｔ０は細胞付着無しの時の電極の基線インピーダンスと基線電気容量リアクタンスを示す。曲線Ｔ０−Ｔ１６は細胞の電極に付着した後（０時間〜１６時間）のインピーダンスと電気容量リアクタンスの変化値を示す。その３Ｂ電極は６００以下の細胞を測定する。その３Ｂ電極はＮＩＨ３Ｔ３細胞の動態定量範囲を１００００〜５００とする。
【０３４５】
例三
３Ｃと３Ｂ電極でＮＩＨ３Ｔ３  細胞とＰＡＥ細胞の増殖を即時に監視する
図２８は３Ｃと３Ｂ電極でＮＩＨ３Ｔ３  細胞と豚の主動脈にある皮の細胞のＰＡＥ細胞の増殖を即時に監視することを示す。実験装置は構造が図２６と図２７における方法に似ている。２５００のＮＩＨ３Ｔ３細胞と２５００のＰＡＥ細胞が被膜電極に接種される。ＮＩＨ３Ｔ３細胞は繊維でつなぐ蛋白で被膜される電極に接種され、ＰＡＥ細胞はゲルで被膜される電極に接種在される。毎日インピーダンスと電気容量リアクタンスを測定して細胞の増殖を検定する。０日間は細胞の接種後直ちに測定することとする。ここに図に示す電気容量リアクタンス値を絶対値とする。この二つの細胞の類型は、相応のインピーダンスと電気容量リアクタンスの値が培養時間（日数）の増加につれて増える。ＮＩＨ３Ｔ３細胞は四日目持続期間に入ったが、ＰＡＥ細胞は五日目持続期間に入る。ＮＩＨ３Ｔ３細胞はＰＡＥ細胞より成長速度が速いと示す。
【０３４６】
例４
３Ｂ電極で紫外線輻射（ＵＶ）の誘導によるＮＩＨ３Ｔ３細胞の死亡を即時に検定する
図２９  は３Ｂ電極で紫外線輻射（ＵＶ）の誘導によるＮＩＨ３Ｔ３細胞の死亡を即時に検定することを示す。実験装置は構造が図２６と図２７に示す方法と似ている。１０4のＮＩＨ３Ｔ３細胞が繊維でつなぐ蛋白で被膜した３Ｂ電極に接種され、５％のＣＯ２培養箱にいっぱいまで育成される。紫外線で照射する時、細胞の単層にある培養液を吸出し、細胞層を直接にＵＶの元で５分間晒す。紫外線の照射後、原の培養液を再び細胞の単層に置く。直ちにインピーダンスと電気容量リアクタンスを測定し、Ｕｖｔ０とする。そしてＵＶに晒された電極を５％のＣＯ２の培養箱において育成し、異なるの時間の間隔でＵＶにより死亡した細胞のインピーダンスと電気容量リアクタンスを測定する。図によりＵＶの照射後、インピーダンスが下がり、ＵＶの誘導により細胞が死亡したと示す。細胞の死亡は最も早くＵＶに晒された後の４時間で測定され、ＵＶに晒された後の２３時間、細胞の死亡率が１００％になった。インピーダンスの測定で測定した細胞の死亡と顕微鏡で観察した形態学変化（データで示さない）にかかわる。
【０３４７】
例五
異なる時間間隔の時のタモキシフェン（ＴＡＭＯＸＩＦＥＮ）のＩＣ50を検定する
図３０は異なる時間間隔の時のタモキシフェン（ＴＡＭＯＸＩＦＥＮ）のＩＣ50を検定することを示す。異なる時間間隔の時のタモキシフェン（ＴＡＭＯＸＩＦＥＮ）のＩＣ50ｓはタモキシフェンのＮＩＨ３Ｔ３細胞に対する細胞毒性作用の即時検定により実現させる。３Ｃ電極が実験に利用される。実験装置は構造が図２６と図２７に示す方法と似ている。電極は繊維でつなぐ蛋白で被膜され、１０4のＮＩＨ３Ｔ３細胞がそれぞれの電極に接種される。細胞が１００％まで成長した時、一連の希釈されるタモキシフェン溶液を細胞に注いで指示とする。異なる時間間隔で処理される細胞−電極の表のインピーダンスとリアクタンスの値を測定する。細胞の生存能力のパーセントを次ように計算する：
生存能力のパーセント＝１００*（Ｒt0−Ｒtx）／（Ｒt0 ctrl−Ｒtx ctrl）
そのうち、Ｒt0とＲtxは処理後の電極がＴ０時と指定時間間隔のインピーダンスとし、Ｒt0とＲtx ctrlは電極のＴ０時と指定時間間隔のインピーダンスとする。ここに計算で利用したインピーダンスはある特定の周波数（３１ｋＨｚ）の時に測定した値とする。図のように、ＩＣ50ｓは２１時間の期間（ｔ２１）、３２時間の期間（ｔ３２）、４３時間の期間（ｔ４３）に似ているが、１３時間（ｔ１３）と６７時間の期間（ｔ６７）に著しく異なる。ある指定された化学成分は、適切な処理時間が精確にＩＣ50ｓを測定することに非常に重要になる。細胞と電極の間のインピーダンスの変化を即時に検定して細胞の毒性作用を検定し、精確にＩＣ50を測定する面に多くの長所がある。
【０３４８】
例六
３Ｃ電極で４つの異なる類型の細胞のインピーダンスを測定する
図３１は３Ｃ電極で４つの異なる類型の細胞のインピーダンスを測定することを示す。４つの異なる類型の細胞のインピーダンスは３Ｃ電極で測定する。実験装置は構造が図２６と図２７に示す方法と似ている。この四つの細胞はＮＩＨ３Ｔ３細胞（鼠の繊維母細胞）、ＨＥＰ−Ｇ２細胞（人の肝の細胞）、ＰＡＥ細胞（豚の主動脈にある皮の細胞）、とＨＵＶＥＣ細胞（人の内皮細胞）とする。ＮＩＨ３Ｔ３細胞とＨＥＰ−Ｇ２細胞は、電極が繊維でつなぐ蛋白で被膜され、ＰＡＥ細胞とＨＵＶＥＣ細胞は電極がゲルで被膜される。それぞれの細胞の類型はいずれも二つの電極で測定する。ＮＩＨ３Ｔ３細胞とＨＥＰ−Ｇ２細胞は、数を１００００としてそれぞれの電極に接種され、ＰＡＥ細胞とＨＵＶＥＣ細胞は数を２００００としてそれぞれの電極に接種される。インピーダンスと電気容量リアクタンス（インピーダンスデータのみを示す）は接種後の０時間、と３あるいは４時間に測定される。ＨＥＰ−Ｇ２細胞は、インピーダンスが接種後の１１９時間に測定される。ＮＩＨ３Ｔ３細胞、ＨＵＶＥＣ細胞とＰＡＥ細胞はインピーダンスが３あるいは４時間の時著しく増える。ただし、ＨＥＰ−Ｇ２細胞はインピーダンスが４時間の時わずかに増える。肝の細胞が電極によりのろく付着すると示す。ＨＥＰ−Ｇ２細胞はインピーダンスが夜を経て培養された後（データで示さない）１１９時間接種されてから持続になる。
【０３４９】
例七
インピーダンスの測定の重複性
図３２はインピーダンスの測定の重複性を示す。ＨＵＶＥＣ細胞を接種した７組の電極（３Ｂ）を比べ、そのインピーダンスの測定の重複性を検定する。実験装置は構造が図２６と図２７に示す方法と似ている。電極にゲルを被膜した後組ごとの電極に１５０００のＨＵＶＥＣ細胞を接種する。接種後の０時間（ｔ０）、２０時間と３０時間の時組ごとの電極のインピーダンスを測定する。インピーダンスの値は培養後の２０時間に著しく増え、細胞が電極に付着したと示す。ｔ０時のインピーダンスの平均値が４７．４となり、基準偏差（Ｓｔａｎｄａｒｄ    Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）が  ３．９になり；  ２０時間３０分間の時、インピーダンスの平均値が２８４．８となり、基準偏差が１７．２となり；ｔ０の偏差係数（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｖａｒｉａｎｃｅ）が８．３％となり、２０時間３０分間の時６．１％となる。
【図面の簡単な説明】
【０３５０】
【図１】一種の器材を示す図
【図２】インピーダンス変化の測定システムを示す図
【図３】一種の分子測定に使われる孔の電極プレートを示す図
【図４】一種の測定分子とインピーダンスが結合された器材を示す図
【図５】２つの異なる面積の電極で構成された器材を示す図
【図６】９つの電極構造ユニットで構成された分子測定プレートを示す図
【図７】電極の幾何形状を示す図
【図８】分子測定中の信号の増幅を示す図
【図９】本発明の器材による触媒反応沈殿物の測定を示す図
【図１０】本発明器材を使って、インピーダンス値の測定を通じて、ファイブロネクチンを定量的に測定することを示す図
【図１１】一種の分子測定に用いるマイクロ電極ベルト（あるいは電極ベルト）を示す図
【図１２（Ａ）】一種の１５Ｘ電極構造ユニット器材を示す図
【図１２（Ｂ）】一種のベース上に設置している電極構造ユニット器材を示す図
【図１２（Ｃ）】一種のベース上に設けられた１６Ｘ電極構造ユニットを示す図
【図１３（Ａ）】一種の小さいＰＣＢプレートを示す図
【図１３（Ｂ）】如何に２つのＰＣＢプットを１６Ｘの電極構造ユニットが付いているベースに連結するかを示す図
【図１３（Ｃ）】如何に２つのＰＣＢプットを１６Ｘの電極構造ユニットが付いているベースに連結するかを示す図
【図１４（Ａ）】一種のフレックス・サーキット（ｆｌｅｘ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を示す図
【図１４（Ｂ）】如何にフレックス・サーキットを図１２（Ａ）に示している器材に連結するかを示す図
【図１４（Ｃ）】如何に２つのフレックス・サーキットを１６Ｘ電極構造ユニットが付いているベースに連結するかを示す図
【図１４（Ｄ）】一種の金属糸によって作られた金属クリップを示す図
【図１４（Ｅ）】１つの横断面において、金属クリップが、ベース１面の連結盤とベースもう１面（ベースの底面）を連結することを示す図
【図１４（Ｆ）】もう一種の金属糸によって作られた金属クリップを示す図
【図１４（Ｇ）】１つの横断面において、金属クリップが、ベース１面の連結盤とベースもう１面（ベースの底面）を連結することを示す図
【図１５】一種の９６孔のプレート底面を示す図
【図１６】一種のＰＯＧＯ−Ｐｉｎを固定する構造を示す図
【図１７】一種の多層面の電極構造を示す図
【図１８】一種の電極ベルトによる分子測定器材を示す図
【図１９】インピーダンス測定によって、分子反応をチェックする原理を示す図
【図１９】本発明のある器材の横断面図
【図２０（Ａ）】ガラスベース上の"円・オン・線"の電極構造において、異なる条件の下で測定された典型的な抵抗スペクトラムを示す図
【図２０（Ｂ）】図２０（Ａ）と同じ条件下での電極のインピーダンス・スペクトラムを示す図
【図２０（Ｃ）】溶液を入れてから異なる時間においての抵抗と溶液を入れた即時における抵抗値比率のスペクトラム示す図
【図２０（Ｄ）】溶液を入れてから異なる時間においての抵抗と溶液を入れた即時におけるリアクタンス比率のスペクトラム示す図
【図２１】ＡＣＥＡ器材において、ＤＮＡ突然変異の弁別と測定を示す図
【図２２】１セットの細胞が電極表面に附着している場合、インピーダンス変化を測定するシステムを示す図
【図２３】１セットの器材を示す図
【図２４】細胞転移を測定する例を示す図
【図２５】神経細胞の拡散を測定する例を示す図
【図２６】８種の異なる電極にＮＩＨ３Ｔ３細胞が存在するか存在しないかの状況における抵抗とリアクタンスを示す図
【図２７】３Ｂ形の電極構造による細胞測定結果を示す図
【図２８】３Ｃと３Ｂ形の電極構造によって、ＮＩＨ３Ｔ３細胞とＰＡＥ細胞の細胞増殖に対するリアルタイムチェックを示す図
【図２９】３Ｂ形の電極構造によって、ＮＩＨ３Ｔ３細胞の紫外線照射による細胞の死亡をリアルタイムチェックを示す図
【図３０】タモキシフェンの異なる時間間隔での毒性効果を示す図
【図３１】３Ｃ形の電極構造によって、４種の異なる細胞のインピーダンス測定を示す図
【図３２】インピーダンス測定の可重複性を示す図
【図３３】ベース上に電極構造が設けられている電子細胞チップの５種のデザインを示す図
【図３４】テスト器材において、４種の異なるタイプの細胞に対するチェック、測定を示す図
【図３５】測定器材によるＰＡＥ細胞増殖状況のリアルタイムチェックを示す図
【図３６】測定器材とＭＴＴ分析法によって、細胞に対する定量的測定を行った結果を示す図
【図３７】測定器材における抵抗測定の可重複性を示す図
【図３８（Ａ）】２種の異なる条件の下で、ガラスベース上に加工されている"円・オン・線"の電極構造によって測定された典型的抵抗のスペクトラムを示す図
【図３８（Ｂ）】図３８（Ａ）と同じ条件の下で、同じ電極にて測定されたリアクタンスのスペクトラム示す図
【図３８（Ｃ）】図３８（Ａ）に基づいた結果を示す図
【図３８（Ｄ）】図３８（Ｂ）に基づいた結果を示す図
【図３９（Ａ）】２種の異なる条件の下で、ガラスベース上に加工されている"円・オン・線"の電極構造によって測定された典型的抵抗のスペクトラムを示す図
【図３９（Ｂ）】図３９（Ａ）と同じ条件の下で、同じ電極にて測定されたリアクタンスのスペクトラム示す図
【図３９（Ｃ）】図３９（Ａ）に基づいた結果を示す図
【図３９（Ｄ）】図３９（Ｂ）に基づいた結果を示す図
【図４０（Ａ）】２種の異なる条件の下で、ガラスベース上に加工されている"円・オン・線"の電極構造によって測定された典型的抵抗のスペクトラムを示す図
【図４０（Ｂ）】図４０（Ａ）と同じ条件の下で、同じ電極にて測定されたリアクタンスのスペクトラム示す図
【図４０（Ｃ）】図４０（Ａ）に基づいた結果を示す図
【図４０（Ｄ）】図４０（Ｂ）に基づいた結果を示す図
【図４１（Ａ）】異なる濃度の細胞を同じ"円・オン・線"の電極構造（電極形状３Ｂ）の孔での抵抗比率スペクトラム示す図
【図４１（Ｂ）】異なる濃度の細胞を同じ"円・オン・線"の電極構造（電極形状３Ｂ）の孔での抵抗比率スペクトラム示す図
【図４２（Ａ）】４種の異なる幾何形状の相互交差式電極構造の下で、電極表面に細胞の附着があるか、あるいはない場合の抵抗とリアクタンスのスペクトラムを比較したものを示す図
【図４２（Ｂ）】細胞数指数と異なる電極幅および電極間隔比率の異なる形状の相互交又電極間の関係を表す図
【図４３】マイクロ流体通路に基づく２つの電極センサーを示す図
【図４４】マイクロ流体通路に基づく複数の電極センサーを示す図
【図４５】１つの微粒子がベース上のマイクロ孔を通過する場合、当該微粒子に対するインピーダンス測定分析したことを示す図
【図４６】細胞が電極に接触あるいは附着される場合、インピーダンスの変化と溶液中の電気伝導率の変化を示す図
【符号の説明】
【０３５１】
１００  器材
１１０  電極
１２０  電極
１３０  導線
１５０  連結盤
２００  器材
３００  器材
３５０  連結盤
４１０  電極
４２０  円盤状電極
４５０  電極線
４６０  電極構造ユニット
４７０  電極構造ユニット
５１０  電極
５２０  電極
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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2005537498.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７ＡＢ】
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【図７ＣＤ】
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【図７ＥＦ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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2005537498.tif 000020
【図１３ＡＢＣ】
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【図１４ＤＥＦＧ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2005537498.tif 000028
【図１９】
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【図２０（Ａ）（Ｂ）】
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【図２０（Ｃ）（Ｄ）】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
2005537498.tif 000034
【図２４】
2005537498.tif 000035
【図２５】
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【図２６Ａ（１）】
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【図２６Ａ（２）】
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【図２６Ａ（３）】
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【図２６Ａ（４）】
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【図２６Ｂ】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
2005537498.tif 000047
【図３３】
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【図３４】
2005537498.tif 000049
【図３５】
2005537498.tif 000050
【図３６】
2005537498.tif 000051
【図３７】
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【図３８（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）】
2005537498.tif 000053
【図３９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）】
2005537498.tif 000054
【図４０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）】
2005537498.tif 000055
【図４１（Ａ）（Ｂ）】
2005537498.tif 000056
【図４２】
2005537498.tif 000057
【図４２Ｂ】
2005537498.tif 000058
【図４３】
2005537498.tif 000059
【図４４】
2005537498.tif 000060
【図４５】
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【図４６】
2005537498.tif 000062
【手続補正書】
【提出日】平成17年4月21日(2005.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細胞または分子が電極の表に付着したことによるインピーダンスの変化の検定により、電極の表にある細胞または分子を検定する装置で、装置は次のようなことを含む：
a)一つの縦軸に沿った二つの末端のある絶縁基板；
ｂ）一つの基板にある複数の電極アレイ、そのうちそれぞれの電極アレイ包括少なくとも二つの電極、それぞれの電極が少なくとも一つの隣接する電極の間に一つの電気絶縁材料ゾーンで隔てられ、電極の一番広い箇所の幅を絶縁材料ゾーンの幅の１．５倍以上、絶縁材料ゾーンの幅の１０倍以下とし；および
ｃ）電気導線は大体縦軸に沿って基板以上の二つの末端にある一つへ延ばし、またそれぞれの電気導線が少なくとも一つの電極アレイと回路で繋ぐ。
【請求項２】
そのうち基板がガラス、サファイア、珪素の二酸化珪素、または、ポリマーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
さらに複数の容器を含み、それぞれの容器が垂直に電気絶縁の基板に置き、それぞれの容器が一つの漏れない容器をなし、そのうち少なくとも一つの容器に少なくとも一つの基板にある電極アレイを含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
それぞれの電極アレイの電極が同じ幅であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
そのうちそれぞれの電極アレイは複数の均しく分布する電極を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
それぞれの複数電極アレイが相互に交錯するようになることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
それぞれの複数電極アレイが同心の円形、正弦曲線形または城形となることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも一つの母線でそれぞれの電極アレイにある半ば以上の電極と接続することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項９】
母線は一つの電極を含み、電極アレイの半ばの境界に沿って延ばすことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
また複数の容器があり、それぞれの容器を垂直に絶縁基板に置き、それぞれの容器が一つのもれない容器をなし、基板にあるそれぞれの電極アレイをいずれも一つのもれない容器と接続することを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
さらに一つのインピーダンスアナライザを含み、基板の一端がすべてまたは複数の電気導線の端末と接続することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
そのうちインピーダンスの測定が周波数の範囲を１Ｈｚ〜１ＭＨｚの間として行うことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
そのうち基板にある電気導線が一つの絶縁層に覆われることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
そのうち容器が共に一つの底無しと複数穴の微小の滴定板となることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１５】
底無しの微小の滴定板にある穴の数を６〜１５３６の間とすることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
すべての容器よりも少ない数の容器が、活性電極アレイに結ばれていることを特徴とする、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
そのうち一つのまたは複数の容器が、基板にある容器末端に置く直径を３〜７ｍｍの間とすることを特徴とする、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
電極被用レーザー溶接法で基板に仕上げることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも一つの電極が個別に流れることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の装置は、また次のようなことを含む：
一つのインピーダンスアナライザが装置と接続し、電気導線とインピーダンスアナライザの間に電気回路を成す。
【請求項２１】
接続する装置がしっかり基板に取付けるメガクリップを含んで、電気導線と電機接続となることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
メガクリップがプリント基板（ＰＣＢ）と導電接続になることを特徴とする、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
そのうち少なくとも一つの容器の周辺が電極アレイの外の辺に囲まれることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項２４】
それぞれの電極の最も広い箇所の幅を５０〜１００μｍの間とすることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項２５】
隣接する電極の間隔の幅を１０〜３０μｍの間とすることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項２６】
電極が酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、クロム、金、銅、ニッケル、プラチナ、銀、チタニア、鋼とアルミを含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２７】
これにおいて、電極を伝送電極とすることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２８】
これにおいて絶縁基板を穴付きの基板とすることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項２９】
これにおいて装置が細胞を検定し、電極の幅を細胞の大きさの約０．５〜約１０倍の間であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
これにおいて装置が細胞を検定し、隣接電極間の幅を細胞大きさの約０．２〜約３倍の間であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
これにおいて装置が細胞を検定し、電極の表が細胞の付着を補強する物質で修正されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
そのうち細胞の付着を補強する物質をこのような一組の物質とし、一つの自ら組織する単一分子層（ＳＡＭ）、一つまたは複数の細胞の外基質成分、蛋白質、ポリマーと一つの電気つきラジカルとすることを特徴とする、請求項３１に記載の装置。
【請求項３３】
そのうち少なくとも一つの容器が一つの電極アレイを含み、センサーの面積を容器に囲まれるゾーンの面積の５０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％とすることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項３４】
そのうちインピーダンスアナライザが電気導線の間にスイッチ回路で接続されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
【請求項３５】
また一つのＰＯＧＯ−ピン構造を含み、ＰＯＧＯ−ピンがＰＣＢ板にある接続盤に接続されることを特徴とする、請求項２２に記載の装置。
【請求項３６】
請求項１に記載の装置の生産方法は、次のようなことを含む：
ａ）一つの絶縁の基板を提供し；
ｂ）以上の基板に一つの導電の膜を置き；および
ｃ）レーザー溶接法で導電の膜に複数の電極アレイを仕上げる。
【請求項３７】
そのうち複数の電極アレイの基板を含み、底無しと複数穴の板に取付け、電極つきの複数穴の板となることを特徴とする、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
細胞−基板（ｃｅｌｌ−ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）のインピーダンスを検定する装置で、次のようなことを含む：
ａ）一つの絶縁基板；
ｂ）以上の基板同じ一面に少なくとも二つの電極構造を仕上げ、そのうち；
ｉ）それぞれの以上の少なくとも二つの電極構造が少なくとも二つの電極素子を含み；および
ｉｉ）以上の少なくとも二つの電極構造がほとんど同じ面積で；
ｉｉｉ）以上の電極素子と電極素子の間隔の分布は、細胞を以上の装置に置く時、電極素子と接触する可能性（確率）が大きく；および
ａ）少なくとも二つの接続盤を以上の基板に置き、そのうち装置に細胞の付着または成長に適する表があり、また細胞の装置における付着または成長による電極または電極素子の間一つのインピーダンス変化が測定される。
【請求項３９】
そのうち電極素子の幾何構造を円がラインにある形、珠線状、相互交錯形、城形と正弦曲線形などとすることを特徴とする、請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
また複数の容器を含み、そのうちそれぞれの容器を垂直に絶縁基板に置き、またそれぞれの容器が一つのもれない容器をなし、少なくとも一つの容器が二つの電極構造を含むことを特徴とする、請求項３８に記載の装置。
【請求項４１】
一つの細胞−基板のインピーダンスを検定する装置、次のようなことを含む：
ａ）一つの絶縁基板；
ｂ）以上の基板の同じ面にある複数の電極構造ユニットを仕上げ、それぞれのユニットが少なくとも二つの電極構造を含み、それぞれの以上の電極構造が少なくとも二つの電極素子を含み；
ｃ）電極構造にある電極素子と接続する導電母線は、以上の母線を装置にある液体のサンプルに曝されなく；および
ａ）複数の容器、そのうちそれぞれの容器を垂直を絶縁基板に置き、またそれぞれの容器が一つのもれない容器をなし、少なくとも一つの容器が基板にある少なくとも一つの電極構造ユニットを含む；
ｂ）そのうち装置に細胞の付着または成長に適する表があり、また細胞の装置における付着または成長による電極または電極素子の間一つのインピーダンス変化が測定される。
【請求項４２】
そのうち電極素子と電極素子の間隔の分布を装置にある５０％以上の細胞が電極素子と接触できるようにすることを特徴とする、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
細胞の付着または成長を検定する方法で、次のようなことを含む：
ａ）請求項４０に記載の装置を提供し；
ｂ）在装置表付着または成長細胞；および
ｃ）電極構造の間のインピーダンスの変化を測定して装置に付着した、または成長した細胞を検定する。
【請求項４４】
さらにインピーダンスを検定して装置に付着した、または成長した細胞の数を確定することを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
またインピーダンスを検定して細胞の数の指数をもらうことを特徴とする、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法は、そのうち細胞の数の指数が次のような方法でもらう。方法１：
ａ）測定周波数ごとに、細胞の電極に付着した時測定したインピーダンスを基線インピーダンスに割り、インピーダンス比率を計算し；
ｂ）スペクトル全体でインピーダンス比率の最大値を確定し；および
ｃ）インピーダンス比率の最大値から一を減らし、そのうちゼロとゼロに近い「細胞の数の指数」は、電極の表にあるまたは付着した、細胞がないか極めて少ないことを示し、一つの高い「細胞の数の指数」は、似ている生理状態で同じ類型の細胞より、より多い細胞が電極の表に付着したと示す。
方法２：
ａ）測定周波数ごとに、細胞の電極に付着した時測定したインピーダンスを基線インピーダンスに割り、インピーダンス比率を計算し；
ｂ）スペクトル全体でインピーダンス比率の最大値を確定し；および
ｃ）  インピーダンス比率の対数値をとり、そのうちゼロとゼロに近い「細胞の数の指数」は電極の表にある、または付着した、細胞がないか極めて少ないことを示し、一つの高い「細胞の数の指数」は、似ている生理状態で同じ類型の細胞より、より多い細胞が電極の表に付着したと示す。
方法３：
ａ）測定周波数ごとに、細胞の電極に付着した時測定したリアクタンスを基線リアクタンスに割り、リアクタンス比率を計算し；
ｂ）スペクトル全体でリアクタンス比率の最大値を確定し；および
ｃ）インピーダンス比率の最大値から一を減らし、そのうちゼロとゼロに近い「細胞の数の指数」は、電極の表にあるまたは付着した、細胞がないか極めて少ないことを示し、一つの高い「細胞の数の指数」は、似ている生理状態で同じ類型の細胞より、より多い細胞が電極の表に付着したと示す。
方法４：
ａ）測定周波数ごとに、細胞の電極に付着した時測定したインピーダンスを基線インピーダンスに割り、インピーダンス比率を計算し；
ｂ）測定周波数ごとにインピーダンス比率から一を減らし、インピーダンスの相対変化値を計算し；および
ｃ）すべての相対変化値の加重を行う、そのうち「細胞の数の指数」は複数周波数で計算し、ゼロとゼロに近い「細胞の数の指数」は電極の表にあるまたは付着した、細胞がないか極めて少ないことを示し、一つの高い「細胞の数の指数」は、似ている生理状態で同じ類型の細胞より、より多い細胞が電極の表に付着したと示す。
【請求項４７】
これにおいて細胞の付着または成長が即時に監視されることを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
これにおいて細胞の付着または成長がある検定される化合物の有無の場合検定され、以上の検定される化合物が細胞の付着または成長に対する調節可能性を確定することを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
これにおいて、ある成長因子刺激細胞の付着または成長で、この方法で検定される化合物を選択し、その成長因子の拮抗剤をもらうことを特徴とする、請求項４３に記載の方法。
【請求項５０】
検定される化合物の細胞の付着または成長に対する作用を検定する方法で、次のようなことを含む：
ａ）請求項４０に記載の装置を提供し；
ｂ）以上の装置の複数の容器に付着した、または成長した細胞があり、そのうちそれぞれの容器が少なくとも二つの電極構造を含み、また、ほとんど同じ数の同じ類型の細胞があり、それに異なる濃度の検定される化合物もあり；および
ｃ）時間を函数とし、電極構造の間のインピーダンスの変化を監視し、検定される化合物の細胞の付着または成長に対する作用を検定する。
【請求項５１】
また検定される化合物の剤量のレスポンス曲線を確定することを特徴とする、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
電気で穴を開けて壁に細胞（付着した細胞）を付着させる方法で、次のようなことを含む：
ａ）請求項４０に記載の装置を提供し、複数の容器を含み、少なくとも一つの容器が二つの電極を含み；
ｂ）電極構造ありの容器に細胞が付着したり成長したりし；および
ｃ）以上の電極構造に電圧パルスを印加し、電極構造ありの容器の底に付した細胞の膜に電気で穴を開け。
【請求項５３】
電気で穴を開けて細胞を浮遊させる方法、次のようなことを含む：
ａ）請求項４０に記載の装置を提供し、一つの多容器を含み、少なくとも一つの容器が二つの電極を含み；
ｂ）細胞を以上の電極構造ありの容器に浮遊させ；および
ｃ）以上の電極構造に電圧パルスを印加し、電極構造ありの容器に置いた細胞の膜で電気で穴を開ける。
【請求項５４】
標的分子を検定する装置であり、次のようなことを含む：
ａ）一つの絶縁基板；
ｂ）少なくとも二つの電極を以上の基板に仕上げ、そのうち少なくとも二つの電極が基板にある複数の電極アレイの一部に置かれ、それぞれの電極アレイが少なくとも二つの電極を含み、またそれぞれの電極が少なくとも一つの隣接する電極と絶縁材料に隔てられ、電極の最も広い箇所の幅を以上の絶縁材料の幅の１．５〜１０倍とし、
また電極の表が捕獲分子で修正され、捕獲分子が液体サンプルにある標的分子と結合でき；および
ｃ）以上の基板に少なくとも二つの接続盤があり、そのうち以上の少なくとも二つの電極がそれぞれ少なくとも二つの接続盤に接続され、
そのうち標的分子と捕獲分子の結合による以上の少なくとも二つの電極の間にインピーダンス変化が測定される。
【請求項５５】
液体サンプルにある標的分子を検定する方法、次のようなことを含む：
ａ）一つの請求項５４に記載の装置を提供し；
ｂ）標的分子が合ったり標的分子のある可能性があったりした液体サンプルを提供し；
ｃ）標的分子が合ったり標的分子のある可能性があったりした液体サンプルを装置に置き、標的分子（サンプルにある場合）が捕獲分子と結合し；および
ｄ）電極の間のインピーダンス値の変化を測定し、液体サンプルに標的分子あるかどうか、それにその含有量を検定する。
【請求項５６】
これにおいて液体サンプルに標的分子がある場合、この標的分子が標識され、標識された後の標的分子が、インピーダンス変化の信号を増強する分子となることを特徴とする、請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
請求項５６に記載の方法は、そのうちインピーダンス変化の信号を増強する分子が酵素となり、分子反応を促進でき、できた反応物をインピーダンスの測定により測定される。
【請求項５８】
液体サンプルにある標的分子を検定する方法、次のようなことを含む：
ａ）請求項５４に記載の装置を提供し；
ｂ）標的分子が合ったり標的分子のある可能性があったりした液体サンプルを提供し；
ｃ）標的分子が合ったり標的分子のある可能性があったりした液体サンプルを装置に置き、標的分子（サンプルにある場合）が捕獲分子と結合し；
ｄ）の装置の溶液に標識分子を入れ；
ｅ）ステップｄ）にある溶液を育成し、標識分子が標的分子と結合し；
ｆ）電極の間のインピーダンス値の変化を分析し、液体サンプルに標的分子があるかどうか、それにその含有量を検定する。
【請求項５９】
請求項５８に記載の方法は、そのうち標識分子が、酵素となり、次のようなステップがあり：
ステップｅ）に結合しない標識分子を洗い出し；および
結合しない標識分子を除去した後少なくとも、間質を加え、その間質が酵素に電極の表に沈殿するものに転化される。
【請求項６０】
神経突起の成長を検定する装置で、一つの絶縁基板を含み、基板の表に、一つの中心にある神経細胞定着ゾーンが、一つの神経突起の成長の検定ゾーンに囲まれ、そのうち神経突起の成長の検定ゾーンが少なくとも二つの電極を含み、以上の少なくとも一つの電極が成長する神経細胞に覆われる時、電極の間のインピーダンスが変化する。
【請求項６１】
神経突起の成長を検定する方法、次のようなことを含む：
ａ）請求項６０に記載の装置を提供し；
ｂ）検定する神経細胞を神経細胞の定着ゾーンに置き；
ｃ）以上の神経細胞が神経細胞の定着ゾーンから神経突起の成長の検定ゾーンへ成長させ；および
ｄ）神経突起の成長の検定ゾーン電極のインピーダンス変化を分析し、神経細胞の成長を検定する。
【請求項６２】
微粒を分析する装置、一つの基板を含み、その上に一つのマイクロチャンネルと一対の以上のマイクロチャンネルの相対側面にそう電極対があり、それぞれの電極の表面積を検定される微粒の最大断面の２倍またはそれ以下とし、そのうち以上のマイクロチャンネルにある電極対を通る微粒が、電極の間のインピーダンス変化を起こし、それにより微粒の分析と検定をする。
【請求項６３】
請求項６２に記載の装置は、三対の電極があり、この三対の電極がマイクロチャンネルに沿って互いに隔てられ、そのうち両端にある電極が電圧を提供し、中間にある電極対が電極のインピーダンスの変化を起こす。
【請求項６４】
微粒を分析する方法、次のようなことを含む：
ａ）一つの請求項６２に記載の装置を提供し；
ｂ）検定される微粒をマイクロチャンネルにある電極対を通させ、装置の電極の間にインピーダンス変化を起こし；および
ｃ）インピーダンス変化を測定して微粒を分析する。
【請求項６５】
微粒を分析する装置、次のようなことを含む：
ａ）一つの検定される微粒ありの溶液を盛る容器で；および
ｂ）容器を二つの互いに電気絶縁になる室と隔てる膜、以上の膜に微小の穴がり、その穴の直径を微粒の大きさまたはちょっとそれ以上とし、電極が微粒を微小の穴を通させる時できた溶液にあるインピーダンス変化を分析する。
【請求項６６】
請求項６５に記載の装置は、そのうち膜の厚さを１〜５０μｍの間とする。
【請求項６７】
請求項６５に記載の装置は、そのうち二つの電極が膜の二つの反対の表にある。
【請求項６８】
微粒を分析する方法、次のようなことを含む：
ａ）請求項６５に記載の装置を提供し；
ｂ）検定する微粒のある溶液を容器に置き、以上の微粒を微小の穴を通させ；および
ｃ）微粒を微小の穴を通させる時できた溶液にあるインピーダンス変化を測定して微粒を分析する。
【請求項６９】
電極の表にある分子または細胞を検定するシステム、次のようなことを含む：
ａ）請求項１０に記載の装置；
ｂ）少なくとも一つのインピーダンスアナライザ；
ｃ）電子界面に電子スイッチがあり、以上のインピーダンスアナライザの制御と切換をし、以上の装置の異なる電極アレイに接続する。
【請求項７０】
請求項６９に記載のシステムは、また一つのソフトウェアプログラムを含み、以上の装置の電極の間のインピーダンスを即時に検定して分析できる。
【請求項７１】
請求項７０に記載のシステムは、そのうちソフトウェアパッケージが少なくとも次のようないずれの機能をもち：
ａ）電子スイッチを制御して以上のインピーダンスアナライザを以上の装置にある複数電極アレイのいずれに接続し；
ｂ）インピーダンスアナライザを制御して一つのまたは複数の周波数の場合電極の間のインピーダンスを測定し；
ｃ）もらったインピーダンスデータを処理し、適当な生物に関連するパラメーター（分子反応指数、または細胞の数の指数）をとり、
ｄ）結果が画面に表示したり保存したりされ；および
ｅ）自動に規則または規則でない時間の間隔ごとに以上の（ａ）〜（ｄ）の機能を動作させる。
【国際調査報告】
2005537498.tif 000063