JP2003511699A - 液体環境内にある細胞の測定を行なう方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、液体環境（６６）内に含まれた細胞（６０）の測定を行なう方法および装置に関する。本発明によれば、各細胞（６０）の膜（６２）の下面（６８）は一表面（４８）上に位置決めされる。前記表面（４８）にはチャンネル（４０）としての孔が穿けられており、前記チャンネル（４０）内には、吸引力により細胞（６０）を付着させるべく負圧（７０）が発生される。細胞（６０）は、該細胞から或る距離を隔てて配置された少なくとも１つの電極（５０）を介して電気的に識別される。負圧（７０）は、膜（６２）により包囲された細胞内部（６４）とチャンネル（４０）との間に連通が形成されるように膜（６２）を開通させるべく、パルス態様で発生させるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、液体環境内に含まれた細胞の測定を行なう方法であって、少なくと
も１つのチャンネルが貫通している表面上に、各細胞の膜の下面が吸引されて位
置決めされ、圧力差が確立され、かつ細胞が少なくとも１つの電極を介して電気
的にスキャニングされる構成の測定方法に関する。

【０００２】 また本発明は、液体環境内の細胞の電気的測定を行なう装置であって、貫通チ
ャンネルを備えた基板を有し、細胞が、その膜の下面が基板の表面上に位置する
ようにして配置され、チャンネルに沿って圧力差を発生させる手段と、細胞の電
気的スキャニングを行なう第１電極とを更に有する構成の測定装置に関する。

【０００３】 （背景技術） 上記形式の方法および装置はドイツ国特許ＤＥ１９７ １２ ３０９ Ａ１に開
示されている。

【０００４】 生体細胞の研究にいわゆる微小電極配列を用いることは知られており、微小電
極配列は、例えば細胞を刺激しまたは細胞電位のタップ（中間取出し）を行なう
のに使用されている。研究は、生物学的環境内または人工的環境内で行なわれる
。この目的のための配列はマトリックス内に多数の微小電極を有し、該電極の直
径は、ほぼ細胞の大きさ、すなわち数μｍ〜数十μｍの範囲内にある。この一般
的な形式の微小電極配列は、例えば国際特許出願ＷＯ ９７／０５９２２に開示
されている。

【０００５】 慣用の微小電極配列では、特定電極上に１つの細胞または他の何らかの細胞が
沈着するか否かは、或る程度、偶然を当てにしなければならない。実際に、細胞
は、一般に、電極上に沈着するときに極く一部が電極をカバーするに過ぎず、こ
のため、細胞の刺激または細胞電位のタッピングはこのサブ領域に制限されてし
まう。また、細胞は、電極上に軽く載っているに過ぎないため、基準電極に対す
るシーリング抵抗に関する問題が生じる。或いは、細胞は電極の範囲外に位置す
ることがあり、このため、これらの細胞の測定は行なわれない。

【０００６】 上記ドイツ国特許ＤＥ１９７ １２ ３０９ Ａ１に開示された微小電極配列の
場合には、これらの欠点は、底部に電極が設けられたマイクロキュベット内に収
集される細胞により回避される。電極には中央チャンネルが設けられており、該
チャンネル内には、電極の下を通る適当な連結チャンネルを介して負圧を発生さ
せることができる。かくして、個々の細胞を制御された態様で電極に吸引して、
或る接触圧力で電極に付着させることができる。次に、電極上で測定を行なうこ
とができるが、細胞の外部からの測定ができるに過ぎない。

【０００７】 いわゆるパッチクランプ（Patch Clamp）技術のような他の技術から、負圧を
用いたピペットで細胞を吸引することは知られている（US-Z "NATURE", vol. 26
0（第７９９〜８０１頁、１９７６年）参照）。しかしながら、パッチクランプ
技術は、ピペットを制御された態様で個々の細胞に接近させる必要がある。パッ
チクランプ技術では、接触される細胞が移動することはない。なぜならば、一般
に、細胞は基板に付着しているからである。しかしながら、パッチクランプピペ
ットを用いた細胞の慣用的な接触は、多数のピペットを恣意的に培養チャンバ内
に導入できないというスペース上の理由のため、同時に接触できる細胞の数が極
めて制限されるという欠点を有している。

【０００８】 一方、細胞の外部からの測定が行なえるに過ぎない上記技術に比べ、パッチク
ランプ技術は、測定に細胞内部を含めることができるという長所を有している。

【０００９】 個々のピペットを使用して慣用的に行なわれているパッチクランプ技術では、
これは、顕微鏡により観察しながら、マイクロマニピュレータを用いて、壊れ易
いガラスピペットを基板に付着する単一細胞まで移動させ、膜がピペットの口に
入念に吸引されるようにすることにより達成される。従って、ガラス表面と膜表
面との直接接触が生じる。これにより、膜パッチがシールされかつ周囲の流体か
ら電気的に絶縁される。この絶縁は、ギガシールとも呼ばれている。この「細胞
付着状態（cell-attached configuration）」からいわゆる「全細胞状態（whole
cell configuration）」への移行は、シールされた膜を更に吸引することによ
り達成される。これは、ピペットの下の膜セクションに孔を穿けることにより行
なわれる。これにより、ピペットの口を介して、細胞内部への流体的および電気
的にシールされたアクセスが行なえる。かくして、残余の細胞膜は、その全体に
電気的にアクセスできる（いわゆる「全細胞パッチ」）。しかしながら、この慣
用技術の使用は、高レベルの経験および非常に敏感な接触を必要とする。複数の
細胞は連続的に処理できるに過ぎない。従ってこの方法は、例えば、薬品スクリ
ーニング、物質スクリーニング等の分野におけるような大規模な研究には不適で
ある。

【００１０】 （発明の開示） 従って本発明の目的は、上記欠点を解決できるように、冒頭で述べた形式の方
法および装置を改良することにある。より詳しくは、本発明は、特に、細胞レベ
ルでの薬理的活性成分の作用の実験的および用途指定スクリーニングの分野で望
まれているように、複数の細胞に関してできる限り首尾一貫した測定ができるよ
うにしたものである。

【００１１】 本発明によれば、上記目的は、冒頭に述べた形式の方法において、圧力差を増
大させることにより膜の下面を破裂させ、および／またはポア形成物質の添加に
よりまたは電流パルスにより、膜を、微孔性かつ電気的に低抵抗なものとするか
破裂させることにより達成される。

【００１２】 冒頭に述べた形式の装置では、本発明の上記目的は、少なくとも１つの第２電
極を、第１電極からチャンネルの方向に間隔を隔てて配置することにより達成さ
れる。

【００１３】 かくして、本発明の目的は完全に達成される。

【００１４】 慣用のパッチクランプ技術と比較して、本発明は、壊れ易いガラスピペットの
やっかいな取扱いを省略できる。なぜならば、慣用のガラスピペットの機能は基
板のチャンネルに負圧を付与して、細胞付着状態を確立することにより達成され
るからである。かくして、細胞壁と細胞が吸引される表面との間にはメガシール
が確立され、本発明によれば、負圧の増大により膜の下面が破裂され、かくして
チャンネルを介して、膜により包囲された細胞内部の全体に亘る測定を行なうこ
とができる。これに加えて、または別の構成として、ポア形成物質を添加するこ
とにより、膜を微孔性かつ電気的に低抵抗なものとすることができる。例えば、
ナイスタチンまたはアンホテリシンＢ等のポア形成物質の添加により、膜にポア
が形成され、細胞内部への低抵抗アクセスが可能になるが、このアクセスによっ
て大きい分子が拡散されることはない。かくして、この目的のために膜の下面を
破壊する必要なくして、生じる膜電流を測定できる。別の形態として、短時間の
電気パルスを加えることにより、この領域の膜を透過性にするか、破裂させるこ
とができる。

【００１５】 本発明の特別な長所は、測定電極が膜から間隔を隔てて配置されるため、細胞
の膜が電極上に直接横たわることがないだけでなく、細胞内媒体を介して測定が
行なえることである。

【００１６】 ドイツ国特許ＤＥ １９７ １２ ３０９ Ａ１による既知の配列は、細胞の直ぐ
近傍で膜電流により引き起こされる細胞外測定すなわち電位の変化の測定のみが
可能であるのに対し、本発明は、細胞内測定および細胞外測定の両方を行なうこ
とができる。すなわち、膜を横切って得られる電圧を測定しかつチェックするこ
とができる。この目的は、膜内に電流注入することにより優先的に達成される。

【００１７】 従って、本発明は、薬品スクリーニング、物質スクリーニング、クローン（遺
伝的に変更された生物；ＧＭＯ）の識別、および多数の細胞について同時にまた
は直接連続的に、生物学的細胞の細胞質が電気的に測定される物質最適化等の分
野の大規模な研究に特に適している。従って本発明は、第１に、完全自動化モー
ドでの慣用のパッチクランプ技術と同じ長所を有する技術を用いるオプションを
提供する。従って、自動化された態様でかつ高処理能力で、多くのこのような細
胞を並行的に研究できる。

【００１８】 本発明の好ましい実施形態では、膜を破裂させる圧力差は、パルス態様で増大
される。

【００１９】 この構成は、細胞付着状態から全細胞状態への制御された移行を可能にする。

【００２０】 原則として、複数のチャンネルを共通基板に設けることができ、かつ負圧の補
助により、チャンネルの口で基板の表面に細胞を吸引することができる。

【００２１】 しかしながら、本発明の好ましい実施形態によれば、細胞はマイクロキュベッ
トの底部上に位置決めされる。

【００２２】 この構成は、研究すべき細胞を含んだ液体媒体が、ピペット等により、各チャ
ンネルの上方に制御された態様で導入されるという長所を有する。共通マウント
内に配置された多数のマイクロキュベットは、マイクロキュベットおよび少なく
とも１つの測定電極と関連する各チャンネルを介して同時に測定できる。

【００２３】 好ましい一方法は、電気信号の測定値として、細胞内部を通る電流（Ｉ_st）お
よび／または電極での電位の測定を行なう。

【００２４】 本発明による方法の好ましい実施形態では、細胞は、膜の下面からチャンネル
の方向に間隔を隔てている電極を介して電気的にスキャニングされる。この目的
のため、電流が、細胞内に注入される。

【００２５】 この構成は、細胞の内部のみへの直接的な電気的アクセスが確立されるという
長所を有している。細胞の外膜がマイクロキュベットの底部上にぴったりと当接
しかつ負圧により底部の所定位置に固定されるため、細胞内部と細胞外媒体との
間に、慣用のパッチクランプ技術から知られているギガシール（すなわち極めて
高い漏洩抵抗）が自動的に形成される。電極をギガシールから間隔を隔てて配置
することにより、細胞自体は電気的絶縁材料と接触するに過ぎず、従って、ギガ
シールの維持が確保される。

【００２６】 本発明による方法の他の好ましい実施形態は、多数のチャンネルを有し、全て
のチャンネルにおいて圧力パルスまたは電流パルスが同時に発生される。しかし
ながら、別の構成として、圧力パルスまたは電流パルスは、任意に選択したシー
ケンスで、または厳格な連続的手順で、ここに選択したチャンネルに連続的に加
えることができる。

【００２７】 これらの構成は、多数の細胞について殆ど全ての実験を自動化された態様で行
なうことができ、従って、単位時間内に非常に多くの測定が行なえるという長所
を有している。

【００２８】 本発明による好ましい実施形態では、物質の添加により、細胞内液体媒体の組
成が変えられる。或いは、膜が開かれた後または微孔が形成された後に、細胞内
液体媒体が置換される。この目的のため、チャンネルを２つ以上の連結チャンネ
ルに連結でき、これらの連結チャンネルのうち１つの連結チャンネルには。細胞
質（細胞内流体）の組成と同様な組成を有する電解液または有効成分が添加され
た特殊流体が充填される。

【００２９】 これにより、細胞内媒体の特定の制御された変更が可能であると同時に、実行
可能な測定の可能スペクトルをかなり拡大できる。

【００３０】 本発明による装置では、少なくとも１つの第２電極が、第１電極からチャンネ
ルの方向に間隔を隔てて配置されている。

【００３１】 好ましい実施形態では、細胞付着状態を得ること、および圧力差のパルス型増
大により膜の下面を破裂させることを目的として、圧力差を制御する手段が設け
られている。

【００３２】 かくして、第１に、信頼性のある制御された態様でメガシールを確立でき、第
２に、短時間の圧力パルスにより膜の下面が破裂されかつチャンネル壁に当接す
る間にメガシールを維持することができる。この制御システムは、静的負圧（オ
フセット圧力）を連続的に維持し、従って全付着状態（whole-attached configu
ration）でもメガシールを維持できるように設計するのが好ましい。

【００３３】 本発明の他の実施形態によれば、電極は、第１電極から遠い方のチャンネルの
側に配置されている。

【００３４】 この構成では、電極は、チャンネルの遠い方の端部を環状に包囲している。

【００３５】 これらの構成は、電極が、チャンネルが貫通する層の下面上に形成することに
より、簡単な態様で微小構造内に一体化できるという長所を有している。

【００３６】 しかしながら、本発明の更に別の実施形態では、電極は、該電極から遠い方の
チャンネルの端部から間隔を隔てて配置されている。

【００３７】 これにより、後述するように、電極をチャンネルに対して移動できるように配
置でき、このため、同じ電極を使用して複数の細胞の測定を連続的に行なえると
いう長所が得られる。

【００３８】 本発明の他の特徴によれば、チャンネルは、電極から遠い方の端部が、弁を介
して複数の連結チャンネルに連結され、該連結チャンネルを介して流体の供給お
よび排出が行なわれる。

【００３９】 この構成は、適当に制御される連結チャンネル内の圧力状態により、ひとたび
全細胞状態が確立されると（すなわち、ひとたび膜が破裂されると）、細胞内部
が細胞内流体に接触するようになるという長所が得られる。

【００４０】 本発明の他の実施形態では、底部に開口が設けられたマイクロキュベットが、
基板の上に配置されている。

【００４１】 これにより、大規模スクリーニングに特に適した態様で単一または複数のチャ
ンネルが設けられている基板の上方に流体を貯蔵できる。このような構成では、
マイクロキュベットを適当なファンネル状に設計することにより、細胞は、基板
表面のチャンネル口の直ぐ近傍に案内される。しかしながら、別の構成として、
マイクロキュベットの底部の開口の直径を明らかに大きなものとして、付与され
る負圧によって細胞がチャンネルの口まで案内されるように構成できる。これに
より、本発明による構造の製造を容易にできる。

【００４２】 また、多数のチャンネルは共通基板に配置するのが好ましい。

【００４３】 これにより、簡単な製造と相俟ってコンパクトな設計を達成できる。

【００４４】 また、この点で、多数のマイクロキュベットをプレートに配置するのが好まし
い。

【００４５】 これにより、多くの細胞に関する並行測定または連続的測定を行なうための準
備を簡単な態様で行なうことができるという長所が得られる。なぜならば、全て
のマイクロキュベットが共通プレートに配置されているからである。

【００４６】 マイクロキュベットに共通プレートを使用する本発明の実施形態の場合には、
プレートを多層構造にすることが一層好ましい。

【００４７】 この構造は、材料を適当に選択することにより、プレートの種々の要素に関す
る種々の条件を考慮に入れることができるという長所を有している。

【００４８】 このことは、この実施形態の変更形態として、プレートが頂層と、中間層と、
底層とからなり、マイクロキュベットが頂層に配置されており、中間層がチャン
ネルを備えた基板を形成しており、前記チャンネルに通じる連結チャンネルが底
層に配置されており、好ましい実施形態では、チャンネルおよび微小電極に導か
れている電気リード線を有する構成の場合に特にいえることである。

【００４９】 プレートのこのような３分割構造は、３つの重要な機能の各々が、異なる厚さ
および異なる材料からなる個々の層により受け持たれるという長所を有している
。

【００５０】 本発明の他の実施形態によれば、基板は、チャンネルに通じる連結チャンネル
の空間ルーチングを可能にする光学的パターン形成可能材料からなる１つ以上の
層を有する底層に接合される。

【００５１】 このような構成では、底層はガラスマウントに取り付けることができる。

【００５２】 これらの構造は、特にコンパクトな設計および簡単な製造を可能にする。既知
の光学的パターン形成可能材料として、或るポリマーがあるが、或るガラスを使
用することもできる。

【００５３】 連結チャンネルは、１０〜４０μｍ、好ましくは約２０μｍの幅を有すること
が好ましい。

【００５４】 チャンネル自体は、１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下の幅を有することが
好ましい。

【００５５】 この実施形態では、これらの寸法が最適であることが証明されている。より詳
しくは、細胞の直径より小さいチャンネルの内側幅は、チャンネル上に一度に１
つの細胞を位置決めすることを促進する。

【００５６】 前述のように、本発明のこれらの実施形態で特に好ましいことは、電極を、中
間層の下面上または底層の頂面上に配置することである。

【００５７】 この構造は、既知の方法（写真製版、エッチング、リフト・オフ等）による簡
単な印刷、めっき、蒸着およびその後のマイクロパターニング電極をこれらのリ
ード線と一緒に形成できるという長所を有している。

【００５８】 この場合、電極は、上から見た平面図として、一辺の長さが２０〜６０μｍ、
好ましくは約４０μｍである正方形に形成するのが一層好ましい。

【００５９】 この場合には、前述のように、電極に通じる導体トラックを、中間層と底層と
の間に配置することができる。これは、導体トラックを中間層の底部または底層
の頂部に取り付けることにより行なうことができる。中間層の下面に取り付ける
と、同じ材料、特に貴金属（好ましくは金）を使用して、導体トラックを電極と
一緒に形成できるという長所を有している。

【００６０】 この実施形態では、導体トラックは、５〜３０μｍ、より詳しくは約１０μｍ
の幅を有することが好ましい。

【００６１】 前述のように、多層構造のプレートの場合には、個々の層に異なる材料を使用
できる。

【００６２】 種々の層は、例えばプラスチック、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、
シリコーン、ＰＴＦＥ、ポリイミド、または無機材料特にガラス、セラミック材
料またはシリコンから互いに独立して作ることができる。

【００６３】 基板として使用するのに好ましい材料はポリイミドであり、ポリイミドは、こ
の目的として、ドリル孔としてチャンネルが形成されているシートとして用いら
れる。この場合、基板（シート）は、２〜４０μｍの間、好ましくは約５μｍの
厚さを有することが好ましい。

【００６４】 底層に使用される好ましい材料はガラスである。機械的安定性を確保できる事
実上任意の厚さのガラスで、必要な連結チャンネル等を慣用的な態様で作ること
ができる。

【００６５】 本発明の他の実施形態では、基板を、多数のドリル孔がマイクロキュベットと
して形成されているプレートの下面に配置するのが好ましい。マイクロキュベッ
トの底の孔は、基板のチャンネルを整合させることにより形成される。

【００６６】 かくして、個々のチャンネルおよび電極が割り当てられる複数のマイクロキュ
ベットを備えた結合型本体を比較的簡単に作ることができる。

【００６７】 本発明の他の実施形態によれば、基板の下面に向って開口しているチャンバを
備えた流体／測定ユニットが設けられている。流体／測定ユニットは、チャンバ
が、選択されたチャンバに連通しかつ外面に対してシールされるようにして、基
板の下面に配置できる。チャンバは、少なくとも１つの電極を有しかつ負圧源に
連結された少なくとも１つのターミナルチャンネルに連結可能である。

【００６８】 また、プレートと、負圧／測定ユニットとを互いに横行させかつ位置決めする
横行ユニットを設けることができる。

【００６９】 かくして、単一測定ユニットを使用して、多数の細胞を連続的に測定すること
ができ、これによりコストをかなり節約できる。

【００７０】 この目的のため、商業的に入手できる慣用の標準格子プレート（いわゆる、「
９６ウェルプレート」、「３８４ウェルプレート」等）を優先的に使用できる。
これらは、チャンネル（孔）が設けられたシートを付与して底をシールすればよ
い。

【００７１】 次に、負圧／測定ユニットを横行させるか、逆に、静止する負圧／測定ユニッ
トに対して標準格子プレートを横行させることにより、ウェルプレートのドリル
孔内の多くの個々の細胞の測定が連続的に行なわれる。負圧／測定ユニットは、
負圧パルスを発生して細胞を開き、かつ細胞内部を通る連続測定を行なうための
電極を有している。

【００７２】 この場合にも、前述のように、チャンバを弁を介して多数のターミナルチャン
ネルに連結して、全細胞状態が確立された後に細胞内部を細胞内流体に接触させ
ることができ、または細胞内流体の組成を変えることができる。

【００７３】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明の他の長所は、以下の説明および添付図面から理解されよう。

【００７４】 上記特徴および以下に説明する他の特徴は、各場合に特定される組合せに使用
できるだけでなく、本発明の範囲を逸脱しない他の組合せにも使用できることは
もちろんである。

【００７５】 以下、添付図面に示す本発明の例示実施形態をより詳細に説明する。例１ 図１〜図４において、参照番号１０はプレートを示す。プレート１０の表面１
１には、成形により、マイクロキュベット１２の格子が形成されている。マイク
ロキュベット１２は３次元形状をなし、かつ細胞を培養するのに適した寸法を有
している。プレート１０には、例えば８×１２＝９６個のマイクロキュベット１
２が配置されている。

【００７６】 矢印１４は、マイクロキュベット１２が、研究すべき細胞を含有する流体で特
に上方から充填できることを示している。これにより、各マイクロキュベット１
２に、異なる流体および細胞を個々に充填することが可能になる。

【００７７】 測定を行なう目的で電気ターミナルモジュール１６が設けられており、該電気
ターミナルモジュール１６は横方向からプレート１０にドッキングできる。この
目的のため、非常に多くのプラグ１８が設けられている。プラグ１８は導体トラ
ックのネットワークに接続され、これらの導体トラックは、後述のようにマイク
ロキュベット１２の近傍に配置されている電極に接続される。電気ターミナルモ
ジュール１６からは、データライン２０がコントローラ２２まで延びている。

【００７８】 流体ターミナルモジュール２４も設けられており、該流体ターミナルモジュー
ル２４は、対応する多数の流体プラグ２６を介して、横方向からプレート１０に
ドッキングされる。流体ターミナルモジュール２４を使用することにより、詳細
に後述するように、マイクロキュベット１２の下に、所定の態様で、より詳しく
は個々に、特にパルス型時間関数（pulse-shaped function of time）として、
負圧を発生させることができる。

【００７９】 この目的のため、流体プラグ２６は、マイクロキュベット１２の底部でのチャ
ンネルと開口４９とを連結するネットワークを介してマイクロキュベット１２に
連結されている。全てのマイクロキュベット１２に同じ負圧が加えられる場合に
は、全ての連結チャンネルは並列に連結され、かつ流体ターミナルモジュール２
４内で、中央の制御された負圧源に直接リンクされる。しかしながら、個々のマ
イクロキュベット１２が個々の負圧により駆動される場合には、連結チャンネル
のネットワークに連結された中央負圧源を同様に使用でき、この場合には、連結
チャンネルは、個別的に制御できる弁を有している。しかしながら、別の構成と
して、連結チャンネルに、ミニチュアポンプ、より詳しくは個々に駆動システム
されるミニチュア膜ポンプを設けることができる。弁および／またはミニチュア
ポンプの電気的作動は、電気ターミナルモジュール１６または流体ターミナルモ
ジュール２４を介して行なうことができる。各場合において、上記要素を駆動す
るライン２８が、流体ターミナルモジュール２４からコントローラ２２まで延び
ている。

【００８０】 コントローラ２２はマルチプレクサ３０に接続されていて、複数の測定を所定
の態様で、すなわち同時にまたは任意であるが連続的に行なうことができる。

【００８１】 図２から理解されようが、プレート１０は、本質的に３つの層からなる。底層
３２の上には、シートの形態をなす中間層すなわち基板３４が配置されている。
頂層３６が、微小パターンをもつ層として形成されている。この構成の底層３２
は、ガラスで作るのが好ましい。基板３４は、ポリイミドシートが好ましい。こ
れに対し、微小パターン層３６は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）で作
るのが好ましい。

【００８２】 底層３２の頂面には連結チャンネル３８が形成されている。連結チャンネル３
８は、図２示すようにマイクロキュベット１２を個々に駆動する。連結チャンネ
ル３８は、基板３４の垂直チャンネル４０を介して、マイクロキュベット１２の
底部４８の開口４９に連通している。マイクロキュベット１２の頂部には円筒状
セクション４２が設けられており、該円筒状セクション４２は基準電極４４でラ
イニングされている。基準電極４４は、第１電気ターミナル４６に接続されてお
り、該ターミナル４６は接地するのが好ましい。

【００８３】 円筒状セクション４２の下端部には底部４８を形成するファンネル型セクショ
ンが形成されており、該ファンネル型セクションには開口４９が設けられている
。

【００８４】 垂直チャンネル４０の下端部の回りには、電極５０がほぼ環状に配置される。
この目的のため、電極５０は、基板３４の下面に取り付けられる。電極５０は、
底層３２と基板３４との間に通されたリード線５２に接続されている。リード線
５２は、例えば電極５０と一緒に、印刷、蒸着またはめっき等により基板３４の
下面に形成することができる。リード線５２は、第２電気ターミナル５４に接続
されている。

【００８５】 電極４６、５０は、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）からなる。この形式の電極
は、当業界で、「可逆性」または「無極性」電極と呼ばれている。これらの電極
は、細胞のＡＣ電圧測定すなわち電位スパイクの測定でけでなく、ＤＣ電圧測定
も可能であるという長所を有している。また、これらの電極は電流注入にも使用
できる。

【００８６】 両電極４６、５０間で、電圧Ｕ_ampが測定される。また、電圧測定と並行して
、刺激電流Ｉ_stが第２ターミナル５４を介して供給される。これは、図４を参照
してより詳細に後述する。

【００８７】 図３の平面図から理解されようが、プレート１０には、格子の形態をなす複数
の電極１２が配置されており、格子間隔ｄは０．１〜１０ｍｍの間、好ましくは
約９ｍｍである。

【００８８】 円筒状セクション４２の領域内のマイクロキュベット１２は、充填が容易に行
なえるように、約１〜９ｍｍ、好ましくは約７ｍｍの内側半径ｒを有する。垂直
チャンネル４０の内側幅ｘは１０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下である。

【００８９】 コネクタトラック５２は、５〜３０μｍ、好ましくは約１０μｍの幅ｂ₁を有
する。電極５０は、上方から見た平面図で、一辺が２０〜６０μｍ、好ましくは
約４０μｍの長さを有する正方形に設計するのが好ましい。連結チャンネル３８
は、１０〜４０μｍ、好ましくは約２０μｍの幅ｂ₂を有する。

【００９０】 基板３４すなわちフィルムは、２〜４０μｍ、好ましくは約５μｍの厚さを有
している。

【００９１】 プレート１０の縁部からのマイクロキュベット１２の距離ｌ（エル）は少なく
とも２ｃｍあり、従って、高い分路抵抗すなわち個々の電極の電気的減結合を達
成することが好ましい。

【００９２】 電極５０およびコネクタトラック５２は、金で作るのが好ましい。

【００９３】 図２はまた、連結チャンネル３８内にマイクロポンプ５６を一体化できかつ該
マイクロポンプが第３ターミナル５８により駆動されることを示している。マイ
クロポンプ５６の使用または中央負圧源の使用（連結チャンネル３８内に弁を組
み込むことは任意である）により、経時的変動を制御できる負圧を連結チャンネ
ル３８内に確立できる。

【００９４】 図４は、細胞６０がマイクロキュベット１２の底部４８に沈降している状況を
かなり拡大して示すものである。これは、重力により達成するか、好ましくはチ
ャンネル４０内に一定の負圧を加えることにより制御された態様で細胞６０を吸
引することにより達成される。マイクロキュベット１２の底部４８の断面形状が
ファンネル状であることにより、単一の細胞６０のみをチャンネル４０上のマイ
クロキュベット１２の底部４８で開口４９上に位置決めできる効果を一層高める
ことができる。

【００９５】 図４において、細胞６０の外側スキンすなわち外膜が参照番号６２で示され、
細胞内部が参照番号６４で示されている。細胞６０は周囲流体６６中に位置して
いる。周囲流体６６は、図示の特定例では、連結チャンネル３８およびチャンネ
ル４０を充填できかつこれらと置換できる。細胞６０の下面６８は、底部４９上
に位置している。

【００９６】 この位置に到達するや否や、図４に矢印７０で示すように、連結チャンネル３
８内に負圧パルスが発生される。この負圧パルス７０は、細胞の下面６８が破裂
して、カラー７２の態様でチャンネル４０内に吸引される程の大きさである。次
に、細胞内部６４が、チャンネル４０および該チャンネル内の液体に直接連通す
る。別の構成として、低圧パルスを使用しないで、例えばナイスタチン（nyasta
tin）またはアンホテリシンＢ等のポア形成物質を添加することにより膜を透過
可能なものとし、これにより、大きな分子を細胞を通して拡散させることなく細
胞内部への低抵抗アクセスを行なうことができる。

【００９７】 また図４には、細胞６０の電気等価回路が示されている。

【００９８】 符号Ｒ_MおよびＣ_Mは、それぞれ、膜６２の抵抗およびキャパシタンスを示す。
符号Ｒ_Sは、シール抵抗、すなわち細胞内部６４と細胞外部の媒体６６との間の
絶縁抵抗である。また、Ｒ_Pは細胞内部６４と電極５０との間の抵抗、およびＲ_K は電極５０と基準電極４４との間の抵抗である。

【００９９】 比較的遠隔の電極５０に到達してはいないがチャンネル４０内に吸引されてお
りかつ壁４８に当接しているカラー７２の結果として、抵抗Ｒ_Sの値は非常に大
きい（「ギガシール」）。

【０１００】 ゼロ電流状態、すなわちターミナル５４を介しておよび連結チャンネル３８を
介して電流が全く流れていない状態では、電圧Ｕ_ampは、細胞膜で得られる膜電
圧Ｕ_Mに等しい。一方、連結チャンネル３８を通って限定電流が流れることがで
き、次の関係が適用される。

【０１０１】

【数１】 すなわち、膜電圧Ｕ_Mは、電圧Ｕ_ampに比例する。

【０１０２】 第２ターミナル５４に刺激電流Ｉ_STが供給されると、定常状態における膜電圧
Ｕについて次の関係が維持される。

【０１０３】

【数２】 Ｒ_K≫Ｒ_P＋Ｒ_SＲ_m／（Ｒ_S＋Ｒ_m）の場合には、この条件は、本発明により、小
さいチャンネル断面をもつ充分に長い連結チャンネルにより満たされる。

【０１０４】 従って、電解液を介して所要負圧を発生させることにより、および細胞６０を
開く作用を引き起こす低圧パルス７０を付加的に発生させることにより、マイク
ロキュベット１２の底部４８において、細胞６０との流体的および電気的接触が
上記態様で行なわれる。比較例 本発明による方法と、ドイツ国特許ＤＥ１９７ １２ ３０９ Ａ１による従来
技術による方法との差を示すため、図５には、図４と同様な図面であるが、従来
技術による既知の構造が示されている。ここで、図４の構成要素と同じ構成要素
は、同一数字に符号「ａ」を付加した参照番号で示されている。

【０１０５】 図５から明瞭に理解されようが、この従来技術では、細胞６０ａが電極５０ａ
上に直接載っている。従って、細胞６０ａへの電気入力は、外側から、すなわち
膜６２ａの外部から行なわれる。この従来技術のチャンネル４０ａは、特定の微
小負圧を付与することにより細胞６０ａを底部４８ａに誘引して該底部４８ａに
固定配置することにのみ使用され、この従来技術の底部４８ａは、本発明とは異
なり、電極５０ａにより形成されている。

【０１０６】 この従来技術では、チャンネル４０ａを介して細胞６０ａに負圧が加えられて
膜６２が開かれるようなことがあると（この点については、上記ドイツ国特許で
は全く言及されていない）、細胞６０ａの下面６８ａのカラー７２ａは、チャン
ネル４０ａの領域内の電極５０ａを覆う形状になるであろう。従って、細胞６０
ａが開かれても、電極５０が細胞内部６４ａを介して直接測定を行なうことは依
然として不可能であり、膜６２ａの外面に当接し続けるだけである。この従来技
術の装置では、細胞６０ａの下面６８ａが開いていても、測定は、負圧によって
細胞６０ａが開かれない場合について説明した状況と全く異なることがない。例２ 最後に、図６には、本発明による装置の他の特定実施形態が示されている。

【０１０７】 図６において、参照番号８０は、慣用設計のプレートを示す。この形式のプレ
ート８０は、「９６ウェルプレート（96-well plate）」と呼ばれている。この
プレート８０は、格子状に配置された９６個の垂直円筒状のドリル孔８４を有し
ている。これらのドリル孔は、マイクロキュベットとして使用される。図６の右
側上部に破線で示すように、プレート８０は、他の実施形態として多層、より詳
しくは二重層設計で形成できる。

【０１０８】 円筒状ドリル孔すなわちマイクロキュベット８４の底部８２は、プレート８０
の下面に接着、溶接または他の何らかの方法で接合されたシートの形態をなす基
板８６により形成されている。ドリル孔の各底部の中央で、基板８６には孔の形
態をなすチャンネル８８が設けられている。

【０１０９】 図２〜図４に示した本発明の例示実施形態とは異なり、基板８６の下には、チ
ャンネルを連結するシステムを備えた支持体は全く存在しない。その代わりに、
横行可能な流体／測定ユニット９０が設けられており、該ユニット９０は、シー
ト８６の下面まで、下から上へと個々に移動できる。

【０１１０】 ユニット９０はバレル型チャンバ９２を有し、該チャンバ９２はの上端面には
リングシール９４が設けられている。かくして、チャンバ９２は、該チャンバ９
２の垂直軸線が一度に孔８８の軸線と整合するようにして、下面９１にぴったり
ドッキングできる。

【０１１１】 チャンバ９２は、導管９６を介して負圧ユニット（図示せず）に導かれている
。かくして、チャンバ９２内部には、矢印９８に示すように、負圧パルスが発生
される。

【０１１２】 チャンバ９２の底部には電極１００が配置されており、該電極１００は外部タ
ーミナル１０２に接続されている。

【０１１３】 参照番号１０４は多軸横行ユニットを示す。横行ユニット１０４は、流体／測
定ユニット９０を、下面９１に沿って、特に、マイクロキュベット８４からマイ
クロキュベット８４へと案内し、次に、ユニット９０を、対象とするそれぞれの
孔８８の回りで下面９１に対して下方からぴったりと押し付けることができる。
負圧パルス９８を導管９６に付与することにより、本発明の第１特定実施形態に
関して図４を参照して前述したのと同じ実験を行なうことができる。

【０１１４】 図２〜図４に示した本発明の第１例示実施形態は、マイクロキュベット１２を
駆動する全ての連結チャンネルを備えたコンパクトプレートを利用でき、これに
より、他の駆動装置を全く使用することなく単に弁、接点等を駆動するだけで、
多くの測定を連続的にすなわち多重モードで行なうことができるという長所を有
している。

【０１１５】 これに対し、図６に示す第２例示実施形態は、商業的に入手できるプレートを
使用できること、および多数の連結チャンネル、コネクタトラックおよび個々の
電極を備えた底層の費用を節約できる。例３ 図７ａ）〜図７ｃ）は、以下により詳細に説明する本発明の更に別の実施形態
の概略説明図である。

【０１１６】 この実施形態でも、基板１１０は、例えばポリイミドシートで形成できる。基
板１１０には複数のチャンネルが形成されており、参照番号１２２で示す１つの
チャンネルが示されている。基板１１０の上には流体が存在し、該流体は細胞１
１２を含有している。チャンネル１２２の下には、該チャンネル１２２に連通し
ているチャンバ１２４が形成されており、該チャンバ１２４の底部には、図６の
実施形態と同様な構成の電極１２６が設けられている。

【０１１７】 しかしながら、このチャンバ１２４は、上記実施形態とは異なり、単一の連結
チャンネルに連通しているのではなく、２つの連結チャンネル１３０、１３２に
連通している。これらの連結チャンネル１３０、１３２は、弁１１８、１２０を
介して、流体リザーバＦ₁、Ｆ₂に連結される。

【０１１８】 図面は全く概略的なものであること、連結チャンネル１３０、１３２は例えば
光重合可能な層内に形成できること、および弁はチャンネルの外端部に形成する
のが好ましいことはもちろんである。

【０１１９】 図７ａ）に示すように、弁１２０が閉位置にありかつ弁１１８が開位置にある
場合に、流体１１４の圧力Ｐ₀より低い圧力Ｐ₁をチャンネル１３０に付与すると
、チャンネル１２２およびフィーダチャンネル１３０を通る矢印１３３方向の流
れが確立される。これにより、細胞１１２は、チャンネル１２２のオリフィスの
上方で基板１１０の表面１２８上に吸引されかつ沈降され、負圧が維持される限
りメガシールが形成されるため、細胞付着状態が確立される。

【０１２０】 次に、図７ｂ）に示すように、Ｐ₁＜Ｐ₂＜Ｐ₀の関係を維持したまま弁１２０
を開くと、チャンバ１２４には流体リザーバＦ₂からの細胞内媒体が充填され、
同時に、連結チャンネル１３２からチャンバ１２４を通ってフィーダチャンネル
１３０内に向う矢印１３４方向の流れが確立される。連結チャンネル１３２から
連結チャンネル１３０に向う、矢印１３４で示す流れが生じるこの状況では、圧
力Ｐ₂は圧力Ｐ₁より高くなくてはならず、また、両圧力Ｐ₁、Ｐ₂は、細胞を包囲
する細胞外媒体１１４の圧力より低くなくてはならない。

【０１２１】 図７ｃ）に示す次のフェーズでは、弁１１８が閉じられかつパルス態様の負圧
が連結チャンネル１３２に付与される。このため、圧力Ｐ₂が圧力Ｐ₀より非常に
低くなる（Ｐ₂≪Ｐ₀）。これにより、細胞１１２の膜の下面（膜パッチ）が、負
圧サージにより吸引されかつ破裂されて、全細胞パッチクランプ（whole-cell p
atch clamp）が確立される。このフェーズ中の流れは、チャンネル１２２および
連結チャンネル１３２を通って流体リザーバＦ₂に向う、矢印１３５で示す方向
である。次に、チャンバ１２４が細胞内媒体１１６のみで充填された状態に到達
する。次に、測定を行なう上で望まれる場合には、弁１１８を介して他の何らか
の媒体を再び対象とすることができる。

【０１２２】 この構成およびこの方法の長所は、正確に制御された細胞内媒体（その組成は
変えられる）を対象にできること、または異なる細胞内媒体をも使用できること
である。

【０１２３】 弁を介して制御できる２つ以上の連結チャンネルを有するこの実施形態は、原
理的に、図１〜図４を参照して前述した実施形態および図６の実施形態のいずれ
と組み合わせることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による装置の特定実施形態を示す例示概略斜視図である。

【図２】 図１に示した構造のマイクロキュベットを高度に概略化して示す断面図である
。

【図３】 図２に示したマイクロキュベットを上方から見たものを僅かに縮尺して示す平
面図である。

【図４】 本発明による方法を示すため、図２の一部をかなり拡大して示す詳細図である
。

【図５】 従来技術を示す、図３と同様な図面である。

【図６】 本発明による装置の他の特定実施形態を示す拡大詳細斜視図である。

【図７ａ）】 チャンネルへの２つの連結チャンネルを使用するときに細胞が吸引されるフェ
ーズを示す簡単化した概略図である。

【図７ｂ）】 チャンネルへの２つの連結チャンネルを使用するときに細胞付着状態が確立さ
れるフェーズを示す簡単化した概略図である。

【図７ｃ）】 チャンネルへの２つの連結チャンネルを使用するときに全細胞状態が確立され
るフェーズを示す簡単化した概略図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ステルツリー マルティン ドイツ連邦共和国 72776 ロイトリンゲ ン ロスネトシュトラーセ 20／６ (72)発明者 シュテット アルフレッド ドイツ連邦共和国 72768 ロイトリンゲ ン マテウス−ヴァグネル シュトラーセ 43／４ (72)発明者 クラン トマス ドイツ連邦共和国 58135 ハゲン ヴィ ーネル シュトラーセ 29 (72)発明者 ミューラー トマス ドイツ連邦共和国 53225 ボン−ボイエ ル リルケシュトラーセ 86 (72)発明者 メチフェスセル クリストフ ドイツ連邦共和国 42327 ヴッペルタル キルクホフシュトラーセ 94 Ｆターム(参考） 2G045 BB20 CB01 FB05 4B029 AA07 BB01 CC01 FA15 4B063 QA20 QQ05 QS39 QX04 QX05

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体環境（６６）内に含まれた細胞（６０、１１２）の測定
   を行なう方法であって、少なくとも１つのチャンネル（４０、８８、１２２）が
   貫通している表面（４８、８２、１２８）上に、各細胞（６０、１１２）の膜（
   ６２）の下面（６８）が吸引されて位置決めされ、圧力差（７０）が確立され、
   かつ細胞（６０、１１２）が少なくとも１つの電極（４４、５０；１００、１２
   ６）を介して電気的にスキャニングされる構成の測定方法において、膜（６２）
   の下面（６８）が、圧力差を増大させることにより破裂され、および／または膜
   （６２）が、ポア形成物質の添加によりまたは電流パルスにより微孔性を有しか
   つ電気的に低抵抗なものとされ、または破裂されることを特徴とする測定方法。
2. 【請求項２】 前記膜（６２）を破裂させる圧力差が、パルス態様で増大さ
   れることを特徴とする請求項１記載の測定方法。
3. 【請求項３】 前記細胞（６０）を位置決めするのに、マイクロキュベット
   （１２、８４）の底部（４８、８２）を使用することを特徴とする請求項１また
   は２記載の測定方法。
4. 【請求項４】 前記細胞（６０、１１２）は、膜（６２）の下面から間隔を
   隔てて配置された電極（５０、１００、１２６）を介して、チャンネル（４０、
   ８８、１２２）の方向に電気的にスキャニングされることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれか１項記載の測定方法。
5. 【請求項５】 細胞内部（６４）に電流（Ｉ_st）が通されるか、電位測定が
   行なわれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の測定方法。
6. 【請求項６】 複数のチャンネル（４０、８８、１２２）を有し、膜面（６
   ８）を開通させるべく圧力差または電流パルスを増大させるパルス（７０）が、
   全てのチャンネル（４０、８８、１２２）で同時に発生されることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれか１項記載の測定方法。
7. 【請求項７】 複数のチャンネル（４０、８８、１２２）を有し、膜面（６
   ８）を開通させるべく圧力差または電流パルスを増大させるパルス（７０、９８
   ）が、選択された個々のチャンネルまたは複数のチャンネル（４０、８８、１２
   ２）で連続的に発生されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の
   測定方法。
8. 【請求項８】 物質の添加により細胞内媒体（１１６）の組成を変えるか、
   細胞内液体媒体（１１６）を置換することを特徴とする請求項１〜７のいずれか
   １項記載の測定方法。
9. 【請求項９】 液体環境（６６）内の細胞（６０、１１２）の電気的測定を
   行なう装置であって、貫通チャンネル（４０、８８、１２２）を備えた基板（３
   ４、８６）を有し、細胞（６０、１１２）が、その膜（６２）の下面（６８）が
   基板（３４、８６）の表面（４９、８５、１２８）上に位置するようにして配置
   され、チャンネルに沿って圧力差（７０）を発生させる手段（５６）と、細胞（
   ６０、１１２）の電気的スキャニングを行なう第１電極（４４）とを更に有する
   構成の測定装置において、少なくとも１つの第２電極（５０、１００、１２６）
   が、前記第１電極（４４）からチャンネル（４０、８８、１２２）の方向に間隔
   を隔てて配置されていることを特徴とする測定装置。
10. 【請求項１０】 静圧差（７０）を発生させて細胞付着状態を確立する目的
    、および圧力差（７０）をパルス態様で増大させて膜（６２）の下面（６８）を
    破裂させる目的で圧力差（７０）を制御する手段（５６、５８）が設けられてい
    ることを特徴とする請求項９記載の測定装置。
11. 【請求項１１】 前記第２電極（５０）は、第１電極（４４）から遠い方の
    チャンネル（４０）の側に配置されていることを特徴とする請求項９または１０
    記載の測定装置。
12. 【請求項１２】 前記第２電極（５０）は、チャンネル（４０）の前記第１
    電極（４４）から遠い方の端部を環状に包囲していることを特徴とする請求項１
    １記載の測定装置。
13. 【請求項１３】 前記チャンネル（１２２）は、前記第１電極（４４）から
    遠い方の端部が、弁（１１８、１２０）を介して多数のチャンネル（１３０、１
    ３２）に連結されており、該チャンネル（１３０、１３２）を介して流体（Ｆ₁
    、Ｆ₂）を供給しまたは排出できることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか
    １項記載の測定装置。
14. 【請求項１４】 多数のチャンネル（４０、８８、１２２）が共通基板（３
    ４、８６、１１０）に配置されていることを特徴とする請求項９〜１３のいずれ
    か１項記載の測定装置。
15. 【請求項１５】 前記基板（３４、８６）上にマイクロキュベット（１２、
    ８４）が配置されており、該マイクロキュベットの底部（４８、８２）には開口
    （４９、８８）が設けられていることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１
    項記載の測定装置。
16. 【請求項１６】 前記チャンネル（４０、８８、１２２）の内側幅（ｘ）は
    １０μｍ以下、好ましくは５μｍ以下であることを特徴とする請求項９〜１５の
    いずれか１項記載の測定装置。
17. 【請求項１７】 前記多数のマイクロキュベット（１２、８４）が、プレー
    ト（１０、８０）に配置されていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれ
    か１項記載の測定装置。
18. 【請求項１８】 前記プレート（１２、８０）は多層構造を有していること
    を特徴とする請求項１７記載の測定装置。
19. 【請求項１９】 前記プレート（１０）は、頂層（３６）と、中間層と底層
    （３２）とを有し、マイクロキュベット（１２）が頂層（３６）に配置され、中
    間層はチャンネル（４０）が配置された基板（３４）を形成し、底層（３２）に
    は、チャンネル（４０）に通じる連結チャンネル（３８）が設けられていること
    を特徴とする請求項１８記載の測定装置。
20. 【請求項２０】 前記基板（３４、８６）は底層（３２）に接合されており
    、該底層（３２）は、チャンネル（４０、８８、１２２）に通じている連結チャ
    ンネル（３８）を備えた光学的パターン形成可能な材料で形成された１つ以上の
    層からなることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項記載の測定装置。
21. 【請求項２１】 前記底層（３２）はガラスマウントに取り付けられること
    を特徴とする請求項２０記載の測定装置。
22. 【請求項２２】 前記連結チャンネル（３８）は、１０〜４０μｍ、好まし
    くは約２０μｍの幅（ｂ₂）を有していることを特徴とする請求項１９〜２１の
    いずれか１項記載の測定装置。
23. 【請求項２３】 前記電極（５０）は基板（３４）の下面上または底層（３
    ２）の頂面上に配置されていることを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか１
    項記載の測定装置。
24. 【請求項２４】 前記電極（５０）は、一辺の長さが２０〜６０μｍ、好ま
    しくは約４０μｍの正方形であることを特徴とする請求項２３記載の測定装置。
25. 【請求項２５】 前記電極（５０）に導かれた導体トラック（５２）が、基
    板（３４）と底層（３２）との間に配置されていることを特徴とする請求項２３
    または２４記載の測定装置。
26. 【請求項２６】 前記導体トラック（５２）は、５〜３０μｍ、好ましくは
    約１０μｍの幅（ｂ₁）を有していることを特徴とする請求項２５記載の測定装
    置。
27. 【請求項２７】 互いに独立している少なくとも頂層（３６）、底層（３２
    ）または基板（３４）は、プラスチック、より詳しくは、ポリメチルメタクリレ
    ート（ＰＭＭＡ）、シリコーン、ＰＴＦＥ、ポリイミド、または無機材料、より
    詳しくは、シリコン、セラミック材料またはガラスで作られていることを特徴と
    する請求項１９〜２６のいずれか１項記載の測定装置。
28. 【請求項２８】 前記基板（３４、８６）は、２〜４０μｍ、好ましくは約
    ５μｍの層厚を有することを特徴とする請求項１９〜２７のいずれか１項記載の
    測定装置。
29. 【請求項２９】 前記基板（３４、８６）はシートからなり、該シートには
    複数のチャンネル（４０、８８）がドリル孔の形態に形成されていることを特徴
    とする請求項９〜２８のいずれか１項記載の測定装置。
30. 【請求項３０】 前記基板（８６）はプレート（８０）の下面上に配置され
    、プレート（８０）には複数のドリル孔がマイクロキュベット（８４）として形
    成されており、該マイクロキュベット（８４）の底部（８２）は、チャンネル（
    ８８）が孔として形成されている基板（８６）により形成されていることを特徴
    とする請求項２９記載の測定装置。
31. 【請求項３１】 前記基板（８６）はプレート（３６）の下面上に配置され
    、プレート（３６）には複数のドリル孔がマイクロキュベット（１２）として形
    成されており、該マイクロキュベットの底部（４８）の孔（４９）は、基板（３
    ４）のチャンネル（４０）の中心を合わせることにより形成されていることを特
    徴とする請求項２９または３０記載の測定装置。
32. 【請求項３２】 流体／測定ユニット（９０）が設けられており、該流体／
    測定ユニット（８０）はチャンバ（９２、１２４）を有し、該チャンバ（９２、
    １２４）は、基板（８６、１１０）の下面に向って開口しており、かつ選択され
    たチャンネル（８８、１２２）に連通しかつ下面に対してシールされるようにし
    て基板（８６，１１０）の下面に位置決めでき、チャンバ（９２、１２４）は少
    なくとも１つの電極（１００、１２６）を有しかつ負圧源に連結された少なくと
    も１つのターミナルチャンネル（９６、１３０、１３２）に連結できることを特
    徴とする請求項１４〜１８のいずれか１項記載の測定装置。
33. 【請求項３３】 前記チャンバ（１２４）は、弁（１１８、１２０）を介し
    て多数のターミナルチャンネル（１３０、１３２）に連結されることを特徴とす
    る請求項３２記載の測定装置。
34. 【請求項３４】 前記プレート（８０）および流体／測定ユニット（９０）
    を互いに横行させかつ位置決めする横行ユニット（１０４）が設けられているこ
    とを特徴とする請求項３２または３３記載の測定装置。