JP3288378B2 - 細胞培養の電子的監視および記録用改良システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般に、培養されている細胞の増殖を監視す
るシステムに関するものであり、より詳細には、電流を
用いてその培養を監視するその種のシステムに関するも
のである。

背景技術 『癌患者の治療に有効な薬を識別する電子的技術』
（An Electronic Technique of Identifying an Effect
ive Drug for Treating a Cancer Patient）と題する特
許協力条約（“PCT"）特許出願第PCT/US91/02320号（19
91年４月３日出願、1991年10月17日公開）は、細胞培養
を監視および記録するシステムを開示している。このPC
T特許出願は、同様の細胞培養監視および記録システム
を開示している類似した表題の米国特許出願第07/503,7
91号（1990年４月３日出願）による優先権を主張してい
る。

これらの特許出願に開示されているシステムは、従来
の実験用トレイ（tray）で培養されている細胞を監視お
よび記録する。このトレイは、複数の分離されたウェル
（well）を有しており、これらのウェルはそれぞれの一
端が開放されている。このシステムは、トレイ内の複数
のウェルのそれぞれの開放端を塞ぐようにトレイの上に
載置される蓋を備えている。この蓋の上部表面には、プ
リント回路板が固着されており、このプリント回路板の
表面には、複数の個々に導電性を有するトレース（trac
e）が形成されている。各トレースの一端は、プリント
回路板コネクタと対を成して係合するように形成されて
いる。また各トレースには、プリント回路板および蓋の
両方を貫通している非反応性のステンレススチール製ピ
ンが固着されている。蓋がトレイの上に置かれた時、そ
れぞれの対を成しているピンがトレイ内のそれぞれ異な
るウェルの開放端を通って挿入され、かつその中に延び
るように、プリント回路板上のトレースを蓋に対して配
置することによって、それぞれ対を成す複数のピンが配
列される。

このシステムはまた、プリント回路板のトレースと対
を成すプリント回路板コネクタを備えており、このコネ
クタを介して各対の２本のピンのうちの１本のピンが共
通の電位に電気的に接続される。電子データ収集板がプ
リント回路板コネクタに電気的に結合される。この電子
データ収集板は、一対のピンに電圧を印加するための電
圧供給源を有している。同様に電子データ収集板に設け
られている複数のウェルスイッチは、ある特定の対のピ
ンを選択し、電圧供給源により供給された電圧を受け取
る。動作時にこの電子データ収集板は、好ましくはおよ
そ10ミリボルト・ピークトゥピークの交流電圧を選択さ
れた対のピンに印加する。この交流電圧は、好ましくは
60Hzとは高調波の関係にないおよそ400Hzの周波数を有
する。同様に電子データ収集板に設けられている増幅器
は、ウェルスイッチにより選択された対のピンに対して
印加された電圧を受け取る入力を有している。この増幅
器は、その出力から、この増幅器の入力に加えられてい
る電圧に応答する信号をサンプルホールド回路に対して
送る。このサンプルホールド回路は増幅器からの出力信
号を受けとり、またその信号に応答する信号を送りだ
す。

この細胞培養監視および記録システムはコンピュータ
システムを備えており、またこのコンピュータシステム
自体が測定入力／出力回路を備えている。この測定入力
／出力回路は、電子データ収集板に信号を供給して、特
定の対のピンがスイッチにより選択されるように指定す
る手段を備えている。この測定入力／出力回路はまた、
サンプルホールド増幅器からの信号を受信しかつディジ
タル化してディジタル値を生成するアナログ／ディジタ
ル変換器を備えている。これらのディジタル値を処理す
るために、このコンピュータシステムは、これらの値を
生データとして記憶する手段と、この生データを分析し
かつその分析結果をグラフィック表示する手段とを備え
ている。

確かに、これらの特許出願に開示されているシステム
によれば培養中の細胞を監視しかつ記録することが可能
であるが、いくつかの制約が課せられるために、これら
の特許出願に開示されている通りの実施態様は、広範な
商業上の用途に対処するのに適したものとは言えない。
例えば、導電性を有する非反応性ステンレススチール製
のピンでは、プリント回路板のトレースへの信頼性に富
む電気的接続は必ずしも達成可能ではない。したがって
場合によっては、蓋の中のすべての対のピンのうち一つ
以上の対のピンが読み取り誤差を生む可能性があり、ま
た、全く読み取り不可能な場合さえある。細胞増殖の監
視および記録試験の最中にこのような接触不良の、ある
いは開放された回路状態が数時間または数日にわたって
発生することがあり、その結果、その試験結果の有益性
の著しい低下、時にはその有益性の全くの喪失を招く可
能性がある。同様に、数日にわたって行われる試験中に
このシステムに用いられる電子的構成要素がドリフトす
る場合も、このシステムによって記録された測定結果に
不安定かつ／または不正確な面が生まれる可能性があ
る。さらにまた、培養を行う際に、一般にはごく低いと
はいっても、生物学的電位と比較すれば過剰に高いと言
える電圧が監視システムによって不慮に印加されたよう
な場合には、細胞の損失および／または破壊がもたらさ
れることもある。また、先に言及した特許出願に開示さ
れているデータ分析技術を用いても、そのシステムによ
って得られたデータの質を完全かつ最も有効に示すこと
ができたとは言えない。

発明の開示 本発明の目的は、細胞培養の監視および記録用の改良
されたシステムを提供することである。

本発明の別の目的は、非反応性ピンと、システムに設
けられたプリント回路板上の導電性トレースとの間に、
より信頼性に富む電気的接続を実現できる細胞培養監視
および記録システムに対して蓋を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、より高度な安定性を実現
できる細胞培養監視および記録システムを提供すること
である。

本発明のさらに別の目的は、培養中の細胞の導電率を
より正確に測定できる細胞培養監視および記録システム
を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、培養中の細胞を傷つけな
い細胞培養監視および記録システムを提供することであ
る。

本発明のさらに別の目的は、試験結果をより有効に呈
示することができる細胞培養監視および記録システムを
提供することである。

要するに、本発明の特徴は、複数の個別のピンソケッ
トを有する改良された蓋を設けたことにある。これらの
ピンソケットは、プリント回路板上のトレースと、標準
的な実験用トレイのウェルの中に保持された細胞増殖培
地の中に使用中は延びる導電性ピンとの間に配置され
る。このようなピンソケットを用いることによって、非
反応性・導電性ピンとプリント回路板上のトレースとの
間に、より信頼性に富む電気的接続を実現できる。

この改良されたシステムによれば、交流電位を一対の
ピンに対して印加して細胞の増殖を監視しながら、その
一対のピンの間の導電率を測定するのに用いられる遅延
期間を決定することができる。導電率の測定にこの遅延
期間を用いることによって、測定の安定度を増すことが
できる。

この改良されたシステムによれば、細胞増殖の監視に
さきだって、一対のピンに対して始めは低く安全な電圧
を印加し、連続的にこの電圧を高くしていって予め確立
された電圧に到達させるものである。このように、予め
確立された電圧を印加する方法を用いることにより、細
胞を過大な電位に曝す可能性を排除することができる。

記録された細胞増殖データを分析する際には、この改
良されたシステムによれば、細胞を含まず細胞増殖培地
のみを保持している基準ウェルに対して測定された導電
率は、細胞増殖培地と細胞の両方とも保持しているウェ
ルに対して測定された導電率から減算される。基準ウェ
ルの導電率をその他のウェルの導電率から減算すること
によって、この改良されたシステムは細胞培養の監視お
よび記録の結果をより有効に呈示することができる。

以上に述べたものを代表とする本発明の特徴、目的、
および利点は、添付の各種図面に例示されている好まし
い実施態様に関する以下の詳細な説明を一読すれば、当
業者には容易に理解でき、かつ自ずから明らかになるで
あろう。

図面の簡単な説明 図１は、カバー、何対かのピン、ピンソケット、およ
びプリント回路板を備えている本発明による改良された
蓋を示す斜視図である。

図２は、図１の２−２ラインに沿って改良された蓋を
示す斜視図であり、プリント回路板およびそのカバーを
別の角度から示す図である。

図３は、複数のウェルを有する実験用トレイへの図２
に示した蓋の位置づけを示す斜視図であり、各ウェル
は、細胞の培養を可能にする一定量の細胞増殖培地を保
持できるように形成されている。

図４は、組み立てられた蓋と実験用トレイ内の一個の
ウェルを図３の４−４ラインに沿って切り欠いた一対の
ピンを示す断面図であり、各ピンの一端はピンソケット
の中に挿入され、かつ保持されている。

図５は、本発明によるデータ収集板および測定入力／
出力板を部分的に選択して示すブロック図である。

図６は、一対のピンに対して印加するために供給され
る交流電圧に対する波形、この交流電圧に応答して比較
器により生成される出力信号、およびサンプルホールド
増幅器からの仮想出力信号を示す図である。

発明を実施するのに最適な態様 『癌患者の治療に有効な薬を識別する電子的技術』
（An Electronic Technique of Identifying an Effect
ive Drug for Treating a Cancer Patient）と題するPC
T特許出願第PCT/US91/02320号（1991年４月３日出願、1
991年10月17日公開）および同様の表題を有する米国特
許出願第07/503,791号（1990年４月３日出願）に開示さ
れている細胞培養監視および記録システムをさらに改良
する本発明を以下に開示するが、本願が上記２つの特許
出願の開示を参考にしていることはここに明記してお
く。

改良された蓋10 図１および図２は、本発明により改良を加えた蓋10を
それぞれ別の角度から示す図である。この蓋10は、図３
に示すように実験用トレイ14上に載置されるように形成
されているカバー12を備えている。実験用トレイ14は複
数のウェル16を備えており、各ウェル16はそれぞれ開放
端18を備えている。各ウェル16は、細胞を培養すること
ができる一定量の細胞増殖培地を保持できるように形成
されている。蓋10のカバー12を実験用トレイ14の上に載
置すると、カバー12はウェル16の開放端18を塞ぐ。

さらに図１および図２に示すように、蓋10にはカバー
12に固着されたプリント回路板22が設けられている。プ
リント回路板22をカバー12に固着するには、多様な技術
を用いることができる。例えば、プリント回路板22およ
びカバー12を貫通して形成した螺合口の中に小ネジ（ど
の図にも示していない）をはめ込み、その小ネジを螺合
口の表面上に形成されたネジ山ナット（どの図にも示し
ていない）の中に螺合させることにより固着することが
できる。あるいは、プリント回路板22とカバー12とは、
それらの並置される表面と表面との間を接着材料で接着
することにより固着することもできる。

プリント回路板22の表面には、図１〜図４に示すよう
に、個々に導電性を有するトレース24が形成される。図
１〜図３に示すように、各トレース24の一端は、プリン
ト回路板コネクタ（どの図にも示していない）と対を成
して係合するように形成されている。開口部26が、プリ
ント回路板22を貫通して各トレース24のもう一方の端付
近に形成されており、それによって、ピンソケット28の
第１の端27を受けることができる。ピンソケット28（好
ましくは、Indiana州、New AlbanyのSamtec社製のSC 5P
1・GGモデル）はそれぞれが電気的に結合されており、
かつ半田32によってトレース24に固着されている。ピン
ソケット28と同心円状にカバー12を貫通して形成されて
いる円形開口部34は、ピンソケット28の第２の端36を受
ける。各ピンソケット28の第２の端36は、直径0.508mm
（0.020インチ）で金およびステンレススチールなどの
非反応性・導電性材料から好ましくは形成される細長ピ
ン38を受け、かつ保持する。蓋10に設けられた各ピンソ
ケット28は、好ましくはその中に挿入されるピン38と気
密的に密着一体化される。

トレース24をプリント回路板22上に配置することによ
り、ピンソケット28およびピン38を対を成すように配列
することができる。各ピンソケット28およびその中に受
けられたピン38を合わせた長さは、プリント回路板22お
よびカバー12の両方を貫通するほど長いので、図４に示
すように蓋10が実験用トレイ14の上に載置されると、各
対のピン38のピンソケット28から最も離れている端は、
実験用トレイ14内のウェル16の開放端18の中に挿入可能
である。したがって、蓋10を実験用トレイ14の上に載置
すると、各対のピン38が配置され、ウェル16の中に保持
された細胞増殖培地の中にピンを延ばすことができる。
しかしながら、ピンソケット28から最も離れているピン
38の端は、開放端18から最も離れているウェル16の端に
接触してはならない。また、ウェル16の中に保持されて
いる細胞増殖培地の量は、その培地がピンソケット28に
接触することがないほどの十分少ない量でなければなら
ない。

このシステムを培養されている細胞の監視および記録
に用いることができるようになる前に、細胞培養を汚染
することがないように蓋10を殺菌しなければならない。
しかしながら、蓋10の殺菌は、特にピンソケット28とピ
ン38との間の気密係合部分においては、ピン38とトレー
ス24との間の導電性を妨げることがないように適正に行
わなければならない。蓋10の殺菌に申し分なく適用でき
る方法としては、例えば、蓋10を70％のイソプロピルア
ルコールまたはエタノールに浸漬し、その後この蓋10を
紫外光に曝しながら、層流フードの中で乾燥させる方法
がある。

細胞培養監視回路 PCT特許出願第PCT/US91/02320号および米国特許出願
第07/503,791号に開示されているように、これらの特許
出願に開示されているシステムは、ウェル16の中に保持
されている細胞増殖培地の中に延びている一対の選択さ
れたピン38に対して低電圧の交流電位を短時間印加する
ことによって細胞の培養を監視する。図５は、本発明の
好ましい実施態様によるブロック図であり、一対のピン
38に対して電位を印加し、かつ培養されている細胞を監
視する電子回路を部分的に示す図である。これらの特許
出願に開示されている細胞培養監視および記録システム
に設けられているコンピュータシステム（図５では省
略）により実行されるコンピュータプログラムを行うこ
とによって、データ収集板44に設けられているプログラ
マブル利得増幅器42が、ウェル16の中に挿入されている
一対のピン38に対して印加される電圧を代表する電圧を
伝え、測定入力／出力板46によるディジタル化を実現す
ることができる。本発明の測定入力／出力板46は好まし
くは、Massachusetts州、TauntonのKeithley Metrabyte
社により商品化されているMetraByte DAS−８データ収
集／制御板である。

一対の選択されたピン38に対して印加される交流電圧
を供給するために、データ収集板44はプログラマブル電
圧供給源48を備えている。プログラマブル電圧供給源48
は、370Hz±20％、10ボルト・ピークトゥピークのサイ
ン波信号を生成する交流発生器52を備えている。交流発
生器52により生成された出力信号は、同様にプログラマ
ブル電圧供給源48に設けられているプログラマブル減衰
器54に送信される。励振（excitation）レベル制御信号
ライン56を介してコンピュータシステムからプログラマ
ブル減衰器54に供給されるディジタル励振レベル制御信
号により20.04キロオームの抵抗器58の第１の端子57へ
供給される交流のピークトゥピーク電圧の調整が可能に
なる。上記特許出願に開示されているように、抵抗器58
の第２の端子59は、複数のスイッチ62のバンクに接続さ
れる。これらのスイッチ62の一つが、上記特許出願に開
示されているように、コンピュータシステムにより選択
され、プログラマブル電圧供給源48により供給される交
流電圧を、監視されているウェル16の中に延びている一
対のピン38に対して印加することが可能になる。

上記特許出願の開示によれば、一対のピン38に対して
印加される交流電圧は、またプログラマブル利得増幅器
42の入力にも供給される。上記特許出願に記載されてい
るように、プログラマブル利得増幅器42の利得は、利得
制御信号ライン64を介してコンピュータシステムから供
給される制御信号により調整することができる。プログ
ラマブル減衰器54およびプログラマブル利得増幅器42か
らそれぞれ出力される信号は、共にマルチプレクサ66に
供給される。マルチプレクサ制御信号ライン68を介して
コンピュータシステムからマルチプレクサ66に供給され
る制御信号は、測定入力／出力板46に設けられているサ
ンプルホールド増幅器70の入力に印加するために、これ
ら３つの信号のいずれか一つを選択する。サンプルホー
ルド増幅器70からの出力信号は、同様に測定入力／出力
板46に設けられているアナログ／ディジタル変換器72の
入力に加えられる。

プログラマブル減衰器54に供給されるのと同時に、交
流発生器52からの10ボルト・ピークトゥピークの出力信
号は、比較器74の入力にも与えられる。比較器74からの
出力信号は、交流発生器52によりつくられた交流電圧が
ゼロボルトを通過する度に状態を変化させる。したがっ
て、発生器52により生成される交流電圧がゼロボルトを
越える電位を保っている間は、比較器74からの出力信号
はある一つの状態にあり、一方、その電圧がゼロボルト
を下回る電位を保っている間は、比較器74からの出力信
号はもう一方の状態にある。比較器74からの出力信号
は、測定入力／出力板46に設けられているプログラマブ
ルタイマー76に供給される。

遅延期間の決定 交流発生器52によって発生されたピークトゥピーク電
圧はテストの数日を通して充分一定に保たれている間、
その出力信号の周波数はそれほど安定していない。一対
のピン38に10ミリボルトしか電圧を印加していない状態
でピン38間の導電率を充分に正確に決定することは、抵
抗58の第１の端子57へ供給される電圧がその最大値に達
した瞬間に、プログラマブル利得増幅器42からの出力信
号がサンプルホールド増幅器70によって正確にサンプル
されることを必要とする。交流電圧の周波数が時間と共
に変化し得るので、プログラマブル電圧供給源48によっ
て生成される交流電圧の周波数に合うように、プログラ
マブル利得増幅器42からの出力信号をサンプルホールド
増幅器70がサンプルする時点を調節することは、細胞培
養監視および記録システムの正確な繰り返し可能な動作
にとって有益であることがわかっている。

図６は、比較器74によって生成された出力信号のディ
ジタル波形84と共に、交流発生器52の出力に存在する電
圧の正弦波の交流波形82を示している。細胞培養監視お
よび記録システムの初期化の間、およびその後の細胞培
養監視および記録システムの操作者によって必要とされ
る任意の時点で、コンピュータシステムによって実行さ
れるコンピュータプログラムは、正電位から負電位へと
変化しつつある正弦波形82がちょうどゼロボルトの電位
である時点を開始点とし、正弦波形82が直後の最大の正
の値を有する時点までの、図６に示される遅延期間
（「Ｄ」）を設定するためのプロシージャを実行する。

遅延期間Ｄを測定する際、コンピュータプログラム
は、正弦波形82の１周期の継続時間を決定するために、
測定入力／出力板46に備えられたプログラマブルタイマ
ー76と共に、データ収集板44内の比較器74からの出力信
号を用いる。次に、コンピュータプログラムは、正弦波
形82の１周期の４分の３によって遅延期間Ｄを設定す
る。適当な遅延期間Ｄを決定した後、コンピュータプロ
グラムは、一対のピン38にかかる電位のその後の全ての
測定が、抵抗58の第１の端子57に供給される電圧がその
最大値に達する時点で正確におこなわれるように、その
遅延期間をプログラマブルタイマー76にロードする。

一対のピン38に印加される電圧を測定する場合、プロ
グラマブルタイマー76は、正の電位から負の電位に変化
しつつある正弦波形82がゼロボルトの電位を有する瞬間
に、各遅延期間の測定を開始する。すなわち、プログラ
マブルタイマー76に送られる比較器74からの出力信号の
ディジタル値が０から１に変化した直後に測定を開始す
る。図６の波形88に示されるように、遅延期間Ｄが終了
するとすぐに、プログラマブルタイマー76によってサン
プルホールド増幅器70は、プログラマブル利得増幅器42
の出力からマルチプレクサ66を介して送られる信号の電
圧をサンプルし、かつホールドする。同様にプログラマ
ブルタイマー76によって、アナログ／ディジタル変換器
72はサンプルホールド増幅器70から受け取るアナログ信
号の電圧をディジタル値に変換する。その後、前記の特
許出願において説明されているように、このディジタル
値は測定入力／出力板46からコンピュータシステムへ転
送されて、その後の分析およびグラフィック表示に適切
な生データとして格納される。

一対のピン38に印加される電圧の調整 コンピュータシステムによって実行されるプログラム
が、細胞培養を監視する際の遅延期間Ｄに対して用いら
れるべき現在の継続期間（duration）を決定した後、そ
の監視期間に抵抗58の第２の端子59から一対のピン38に
印加されるべき交流電圧を用意する。この交流電圧を用
意するために、コンピュータプログラムは先ず、約10ミ
リボルトの電位がプログラマブル減衰器54の出力および
抵抗58の第１の端子57に存在するように、プログラマブ
ル減衰器54を調節する。抵抗58の20.04キロオームの抵
抗によって、その第１の端子57はその第２の端子59から
は分離されているので、さらに、ウェル16内に保持され
ている全ての細胞増殖培地がその中に挿入された一対の
ピン38間にいくらかの導電率を提供しているので、最初
は、第２の端子59における電圧および一対のピン38の間
の電圧は、一対のピン38間の導電率を測定する際に用い
られるべき10ミリボルトの値よりも小さくなくてはなら
ない。次に、コンピュータプログラムによって、マルチ
プレクサ66はサンプルホールド増幅器70の入力に与える
ために、プログラマブル利得増幅器42からの出力信号を
選択する。コンピュータプログラムは、抵抗58の第２の
端子59での10ミリボルトのピーク電圧によってアナログ
／ディジタル変換器72の全レンジの約83.3％のディジタ
ル値がアナログ／ディジタル変換器72によって生成され
るように、プログラマブル利得増幅器42の利得を設定
し、さらに、交流電圧を印加するためスイッチ62のバン
クに一対のピン38を選択させる。

次に、以前に決定された遅延期間Ｄおよび測定入力／
出力板46を用いて、細胞培養監視および記録システムは
一対のピン38に印加されている。抵抗58の第２の端子59
に存在するピーク交流電圧を測定する。第２の端子59に
おける電圧および一対のピン38にかかる電圧が５ミリボ
ルトよりも小さい場合、コンピュータプログラムはプロ
グラマブル減衰器54によって生成される交流電圧を、第
２端子59で測定される電圧が５ミリボルトを越えるまで
繰り返し倍増させる。このように５ミリボルトを越える
交流電圧を一対のピン38に印加し測定した後、電圧を生
成するプログラマブル減衰器54のための設定がわかる
と、次に、コンピュータプログラムは、第２の端子59お
よび一対のピン38の間に約10ミリボルトの交流電圧を印
加するためにプログラマブル減衰器54の新しい設定を計
算し、その後、減衰器54を計算値に設定する制御信号を
送る。

ウェル16の導電率の決定 プログラマブル減衰器54によって抵抗58の第１の端子
57に印加される交流電圧の値を設定した後、システムは
ウェルの導電率を監視および記録するための準備を行
う。ウェル16の導電率を測定する際、コンピュータプロ
グラムは最初に、一対のピン38および抵抗58の第２の端
子59に印加される電圧を繰り返し測定する。この電圧の
16個の連続する値を収集した後、コンピュータプログラ
ムは一対のピン38にかかる電圧の１つの平均値を得るた
めに、ボックスカーフィルター（boxcar filter）を用
いて16個の値の平均を計算する。一対のピン38にかかる
電圧の単一の値、プログラマブル減衰器54によって抵抗
58の第１の端子57に供給される電圧の値、および抵抗58
の抵抗値を用いて、コンピュータプログラムは、一対の
ピン38間の細胞増殖培地およびもしあるならば細胞もあ
わせた導電率を計算する。

このウェル16に対する一対のピン38間の導電率を決定
した後、コンピュータプログラムは先ず、次の分析のた
めに導電率の値を格納し、実験用トレイ14内の他のウェ
ル16内に延びる他の対のピン38間の導電率の測定に進
む。各ウェルの導電率を決定する際に、細胞培養監視お
よび記録システムは上述したプロシージャを用いて、ま
ず一対のピン38に印加される交流電圧を調整し、次に、
ウェル16内に延びる一対のピン38に印加される電圧を測
定して平均化する。印加される電圧の調整および細胞導
電率の決定は、実験用トレイ14内の全てのウェル16に対
して導電率が決定され格納されるまで何度も繰り返され
る。

ウェル16の導電率の分析 前記特許出願において説明されているように、実験用
トレイ14内のウェル16のうち少なくとも１つは、細胞を
含まず細胞培養培地のみを保持する基準ウェル16でなく
てはならない。さらに、この基準ウェル16は分析用コン
ピュータプログラムに対して特定的に認識されなくては
ならない。なぜならば、プログラムは他の全てのウェル
16に対する導電率を分析する際に基準ウェル16に対する
導電率の値を用いるからである。

前記特許出願において、細胞増殖培地および細胞の両
方を保持するウェル16の導電率の分析は、基準ウェル16
に対して測定された導電率を、細胞増殖培地および細胞
の両方を保持するウェル16に対して測定された導電率に
よって除算することを包含していた。基準ウェル16の導
電率を、細胞増殖培地および細胞の両方を保持するウェ
ルの導電率を分析する際の分数の分子として用いるより
もむしろ、基準ウェル16に対して決定された導電率を、
細胞増殖培地および細胞の両方を保持するウェル16に対
して決定された導電率から減算するように、細胞増殖培
地および細胞の両方を保持するウェル16の導電率を分析
する方がさらに有利であることが分かっている。基準ウ
ェル16、つまり、細胞を含まず細胞増殖培地のみを保持
するウェルに対して測定された導電率を、増殖培地およ
び細胞の両方を保持するウェル16に対して測定された導
電率から減算することによって、そのようなウェル16の
ためのデータから細胞増殖培地の導電率を除くことがで
きる。ウェル16のためのデータから細胞増殖培地の導電
率を除くことによって、細胞増殖培地および細胞の両方
を保持するウェル16のためのデータ値が、細胞自体の
み、および細胞の代謝生成物の導電率をさらに精密に示
すようになる。

産業上の利用性 上述した本発明の好ましい実施例は、細胞増殖を監視
する際に正弦波形の交流を用いているが、一対のピン38
の間の導電率を決定する際にゼロボルトについて対称形
であれば、あらゆる周期的電圧波形を用いることができ
る。従って、例えば、本発明による細胞培養の監視およ
び記録のためのシステムは、三角波形を有する交流電圧
を用いることもできる。

三角波形の交流電圧はディジタル論理回路を用いて容
易に生成することができるので、そのような波形を用い
るシステムにおいては、上述したように遅延期間Ｄを直
接測定する必要はなくなる。それよりもむしろ、三角波
形交流電圧を生成する際に用いられるディジタル回路は
それ自体が、サンプルホールド増幅器70およびアナログ
／ディジタル変換器72の動作を制御する信号を直接生成
することができる。しかしながら、そのような細胞培養
を監視および記録するシステムは、ゼロボルトの瞬間電
位を有する交流電圧と交流電圧の最大電圧に等しい瞬間
電位を有する交流電圧との間の時間間隔に等しい遅延期
間を、その交流電圧に対して決定するための他の公知の
技術を用いるだけでよい。

本発明の細胞培養を監視および記録するためのシステ
ムは、細胞増殖の速度を非破壊的に測定するために用い
ることができる。また、ホルモン、増殖率、増殖抑制
剤、細胞毒素、および細胞の代謝を摂動させる薬剤に対
する目標細胞個体数の反応速度を測定するためにも用い
られ得る。細胞培養を監視および記録するためのシステ
ムは、制癌剤スクリーニングなどの領域で特に有用であ
る。従来のスクリーニング法は所定の定温放置の後の細
胞反応を測定していた。薬の効き目が遅い化学療法薬剤
は、しばしば誤って不活性であると識別され、一方、非
常に速くに効き目のあらわれる薬剤は、それよりもゆっ
くりと効く化合物とは区別できない。従来の比色終点薬
効分析（assay）を用いた比較においては、延長された
時間にわたって一連の測定を行うことによって、細胞培
養を監視および記憶するための開示されるシステムは、
より速く効く薬剤を識別しながら、遅れて薬効を発揮す
る薬剤を識別するためにさらに長い薬効分析期間を可能
とすることができる。

本発明は現在の好ましい実施例に関して説明された
が、これらの開示は純粋に説明のためであることは理解
されるべきであり、限定するものであると解釈されるべ
きではない。従って、本発明の精神および範囲から離れ
ることなく、各種変形例、修正例、および／または本発
明の代替的適用例が、上記開示を読んだ当業者には疑い
なく示唆されるであろう。従って、以下の特許請求の範
囲は、本発明の真の精神および範囲にある全ての変形
例、修正例、または代替的適用例を包含すると解釈され
ることが意図される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワダ，ケネス，リチャード アメリカ合衆国 カリフォルニア 95123，サン ホセ，ギャレン ドライ ブ 560 (72)発明者 ヒューバー，オスカー，ウェーナー アメリカ合衆国 カリフォルニア 94002，ベルモント，モリター ロード 1585 (56)参考文献 特開 平１−280261（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−140179（ＪＰ，Ｕ) 国際公開91／15595（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24 C12M 1/18 C12M 1/34 C12Q 1/06 - 1/08

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の分離されたウェルであってそれぞれ
   の一端が開放されている複数のウェルを有する実験用ト
   レイ内で培養されている細胞を電子的に監視および記録
   するためのシステムでの使用に適した蓋であって、該シ
   ステムはプリント回路板上に形成された個々のトレース
   に結合するように構成されたプリント回路板コネクタを
   有し、該システムは該プリント回路板コネクタに電気的
   に連結された電子データ収集板をさらに有し、該電子デ
   ータ収集板は該プリント回路板の一対のトレースに電圧
   を印加するための電圧源を有し、該電子データ収集板は
   該電圧源によって供給される該電圧を受け取るように該
   トレースのうち特定の一対を選択するための複数のスイ
   ッチをさらに有し、さらに、該電子データ収集板は該複
   数のスイッチによって選択された一対のトレースに印加
   される電圧を受け取る入力を有すると共に該入力によっ
   て受け取られた電圧に応じた信号を送るための出力を有
   する増幅器も有しており、該システムはコンピュータシ
   ステムも有しており、該コンピュータシステムは、該複
   数のスイッチによる選択のために該トレースのうち特定
   の一対を指定する信号を該電子データ収集板に供給する
   手段およびデジタル値を生成するように該増幅器からの
   信号を受け取ってデジタル化する変換手段を有する測定
   入力／出力回路を有しており、該コンピュータシステム
   は該変換手段によって生成されたデジタル値を生データ
   として記憶する手段をさらに備えており、該蓋は、 a.該実験用トレイ内の該複数のウェルの該開放端を塞ぐ
   ように該実験用トレイ上に配置されるように構成された
   カバー、 b.該カバーの上部表面に固着されたプリント回路板であ
   って、該プリント回路板の表面には複数の個々に導電性
   を有するトレースが形成され、該個々に導電性を有する
   トレースのそれぞれの一端は該プリント回路板コネクタ
   に結合し係合するように構成されている、プリント回路
   板、 c.該プリント回路板上に形成された該複数の個々に導電
   性を有するトレースとは同数の複数のピンソケットであ
   って、該ピンソケットの１つは該プリント回路板上に形
   成された該個々に導電性を有するトレースのそれぞれに
   電気的に連結され固着されている複数のピンソケット、
   および d.該プリント回路板上に形成された該複数の個々に導電
   性を有するトレースとは同数の複数の導電性を有する細
   長ピンであって、該導電性を有する細長ピンのそれぞれ
   の一端は該ピンソケットの１つに挿入保持されており、
   各ピンソケットとそれに受け入れられた導電性を有する
   細長ピンとを合わせた長さは該プリント回路板と該蓋と
   の両方を貫通しており、該プリント回路板上の該複数の
   個々に導電性を有するトレースの配置によって該導電性
   を有する細長ピンがそれぞれ対にされており、該導電性
   を有する細長ピンの各対は、該蓋が該実験用トレイの上
   に置かれた場合に、該実験用トレイ内のウェルの開放端
   を通って挿入され該ウェル内へ延びるように構成されて
   いる複数の導電性を有する細長ピン、 を備えている蓋。
2. 【請求項２】前記ピンソケットのそれぞれは、その中に
   保持された前記導電性を有する細長ピンとは気密的係合
   を形成している請求項１に記載の蓋。
3. 【請求項３】前記導電性を有する細長ピンは、非反応性
   の電気的伝導材料から形成されている請求項１に記載の
   蓋。
4. 【請求項４】前記導電性を有する細長ピンは、ステンレ
   ススチールから形成されている請求項３に記載の蓋。
5. 【請求項５】複数の分離されたウェルであってそれぞれ
   の一端が開放されている複数のウェルを有する実験用ト
   レイ内で培養されている細胞を電子的に監視および記録
   するためのシステムであって、該システムは、 a.該実験用トレイと共に用いられるように構成された蓋
   であって、 i.該実験用トレイ内の該複数のウェルの該開放端を塞ぐ
   ように該実験用トレイ上に配置されるように構成された
   カバー、 ii.該カバーの上部表面に固着されたプリント回路板で
   あって、該プリント回路板の表面には複数の個々に導電
   性を有するトレースが形成され、該個々に導電性を有す
   るトレースのそれぞれの一端は該プリント回路板コネク
   タに結合し係合するように構成されている、プリント回
   路板、 iii.該プリント回路板上に形成された該複数の個々に導
   電性を有するトレースとは同数の複数のピンソケットで
   あって、該ピンソケットの１つは該プリント回路板上に
   形成された該個々に導電性を有するトレースのそれぞれ
   に電気的に連結され固着されている複数のピンソケッ
   ト、および iv.該プリント回路板上に形成された該複数のトレース
   とは同数の複数の導電性を有する細長ピンであって、該
   導電性を有する細長ピンのそれぞれの一端は該ピンソケ
   ットの１つに挿入保持されており、各ピンソケットとそ
   れに受け入れられた導電性を有する細長ピンとを合わせ
   た長さは該プリント回路板と該蓋との両方を貫通してお
   り、該プリント回路板上の該複数の個々に導電性を有す
   るトレースの配置によって該導電性を有する細長ピンが
   それぞれ対にされており、該導電性を有する細長ピンの
   各対は、該蓋が該実験用トレイの上に置かれた場合に、
   該実験用トレイ内のウェルの開放端を通って挿入され該
   ウェル内へ延びるように構成されている複数の導電性を
   有する細長ピン、 を備えている蓋、 b.該蓋の該プリント回路板上の該個々の導電性を有する
   トレースに結合するコネクタ、 c.該コネクタに電気的に連結された電子データ収集板で
   あって、 i.該蓋の該導電性を有する細長ピンの一対に電圧を印加
   するための電圧源、 ii.該電圧源によって供給される該電圧を受け取るよう
   に該導電性を有する細長ピンのうち特定の一対を選択す
   るための複数のウェルスイッチ、および iii.該複数のウェルスイッチによって選択された該一対
   の該導電性を有する細長ピンに印加される電圧を受け取
   る入力を有すると共に該入力によって受け取られた電圧
   に応じた信号を送るための出力を有する増幅器、 を有している電子データ収集板、並びに d.コンピュータシステムであって、 i.該複数のウェルスイッチによる選択のために該導電性
   を有する細長ピンのうち特定の一対を指定する信号を該
   電子データ収集板に供給する手段およびデジタル値を生
   成するように該増幅器からの信号を受け取ってデジタル
   化する変換手段を有する測定入力／出力回路、および ii.該変換手段によって生成されたデジタル値を生デー
   タとして記憶する手段、 を有しているコンピュータシステム、 を備えているシステム。
6. 【請求項６】前記ピンソケットのそれぞれは、その中に
   保持された前記導電性を有する細長ピンとは気密的係合
   を形成している請求項５に記載のシステム。
7. 【請求項７】前記導電性を有する細長ピンは、非反応性
   の電気的伝導材料から形成されている請求項５に記載の
   システム。
8. 【請求項８】前記導電性を有する細長ピンは、ステンレ
   ススチールから形成されている請求項７に記載のシステ
   ム。