JP2002272460A - 衝撃波発生方法および装置、粒子加速方法、粒子加速器、薬剤導入装置ならびに遺伝子導入方法および装置 - Google Patents
衝撃波発生方法および装置、粒子加速方法、粒子加速器、薬剤導入装置ならびに遺伝子導入方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】装置の小型化と操作性・信頼性の向上を図る。
【解決手段】衝撃波発生装置が金属箔５とその一方の面
５ａにその金属の蒸散・プラズマ化を行う吸収性の短パ
ルスエネルギーを印加するエネルギー源とを有する。遺
伝子導入装置が、短パルスエネルギーを印加する一方の
面５ａと反対側の面５ｂに、遺伝子８を付着させた微粒
子９の配置部を有する。
５ａにその金属の蒸散・プラズマ化を行う吸収性の短パ
ルスエネルギーを印加するエネルギー源とを有する。遺
伝子導入装置が、短パルスエネルギーを印加する一方の
面５ａと反対側の面５ｂに、遺伝子８を付着させた微粒
子９の配置部を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衝撃波発生方法お
よび装置、粒子加速方法、粒子加速器、薬剤導入装置な
らびに遺伝子導入方法および装置に関する。
よび装置、粒子加速方法、粒子加速器、薬剤導入装置な
らびに遺伝子導入方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くの疾患の原因が分子生物学的に解明
されつつある現在の状況においては、遺伝子治療の重要
性はますます高まっていくことが予想される。動脈硬化
の本態は血管内皮・平滑筋の損傷に対する過剰な炎症性
・増殖性反応であり、この病態は遺伝子治療のよい適応
になると考えられる。しかし、遺伝子を細胞内に導入す
るためにはウィルスベクターやリポゾーム等を利用する
必要があり、遺伝子治療に応用する際に、感染、発癌の
可能性、低い導入効率などが大きな障壁となる。
されつつある現在の状況においては、遺伝子治療の重要
性はますます高まっていくことが予想される。動脈硬化
の本態は血管内皮・平滑筋の損傷に対する過剰な炎症性
・増殖性反応であり、この病態は遺伝子治療のよい適応
になると考えられる。しかし、遺伝子を細胞内に導入す
るためにはウィルスベクターやリポゾーム等を利用する
必要があり、遺伝子治療に応用する際に、感染、発癌の
可能性、低い導入効率などが大きな障壁となる。
【０００３】たとえばレトロウィルスは安定した遺伝子
発現が得られるものの、導入効率が低く、発癌などの可
能性も否定できない。また、アデノウィルスは導入効率
の面では優れているものの、免疫反応の惹起、細胞毒性
が認められるうえ、意図しない組織にまで外来遺伝子を
導入してしまう危険などが指摘されている。一方、ウィ
ルスを用いない遺伝子導入法は宿主細胞への毒性は少な
いものの、導入効率と発現レベルの低さから頻用されて
こなかった。そのため、目的とする臓器、組織に限局し
て正確に遺伝子を物理的に導入するin situ 法が多くの
困難を回避できると考えられる。
発現が得られるものの、導入効率が低く、発癌などの可
能性も否定できない。また、アデノウィルスは導入効率
の面では優れているものの、免疫反応の惹起、細胞毒性
が認められるうえ、意図しない組織にまで外来遺伝子を
導入してしまう危険などが指摘されている。一方、ウィ
ルスを用いない遺伝子導入法は宿主細胞への毒性は少な
いものの、導入効率と発現レベルの低さから頻用されて
こなかった。そのため、目的とする臓器、組織に限局し
て正確に遺伝子を物理的に導入するin situ 法が多くの
困難を回避できると考えられる。
【０００４】衝撃波による粒子導入系（particle deliv
ery system、以下、ＰＤＳという）は、細胞に無害な金
やタングステンの粒子に遺伝子を付着させて、衝撃波に
より音速以上に加速して膜構造を貫通させ、細胞内にＤ
ＮＡを導入する方法である。これまで生体外（in vitr
o）及び生体内（in vivo ）での研究により、その発現
が長期間維持されることが証明されてきた。このため、
遺伝子治療の手段としては最適であると考えられる。
ery system、以下、ＰＤＳという）は、細胞に無害な金
やタングステンの粒子に遺伝子を付着させて、衝撃波に
より音速以上に加速して膜構造を貫通させ、細胞内にＤ
ＮＡを導入する方法である。これまで生体外（in vitr
o）及び生体内（in vivo ）での研究により、その発現
が長期間維持されることが証明されてきた。このため、
遺伝子治療の手段としては最適であると考えられる。
【０００５】従来のＰＤＳの主流は、高圧ヘリウムや窒
素の解放で衝撃波を発生させ、その背後の高速気流で金
属微粒子を加速するものである。
素の解放で衝撃波を発生させ、その背後の高速気流で金
属微粒子を加速するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＰＤＳでは、生体内、特に血管内部からの遺伝子治療へ
の応用を指向するとき、高圧気体使用の処理ばかりでな
く、血管病変にアプローチするには装置が大きいなどが
問題となる。
ＰＤＳでは、生体内、特に血管内部からの遺伝子治療へ
の応用を指向するとき、高圧気体使用の処理ばかりでな
く、血管病変にアプローチするには装置が大きいなどが
問題となる。
【０００７】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、装置の小型化と操作性・信頼性の向
上を図ることができる新規な衝撃波発生方法および装
置、粒子加速方法、粒子加速器、薬剤導入装置ならびに
遺伝子導入方法および装置を提供することを目的として
いる。
てなされたもので、装置の小型化と操作性・信頼性の向
上を図ることができる新規な衝撃波発生方法および装
置、粒子加速方法、粒子加速器、薬剤導入装置ならびに
遺伝子導入方法および装置を提供することを目的として
いる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、レーザー
アブレージョン（Laser Ablation) を用いた全く新しい
遺伝子導入装置を開発し、これを閉塞性脳血管病変の遺
伝子治療に応用することを主眼として研究を行った。
アブレージョン（Laser Ablation) を用いた全く新しい
遺伝子導入装置を開発し、これを閉塞性脳血管病変の遺
伝子治療に応用することを主眼として研究を行った。
【０００９】上記目的を達成するために、本発明に係る
衝撃波発生方法は、金属箔の一方の面にその金属の蒸散
・プラズマ化を行う吸収性の短パルスエネルギーを印加
することにより、金属ガスの急激な膨張によるジェット
を発生させ、前記金属箔の他方の面で衝撃波を発生させ
ることを特徴とする。
衝撃波発生方法は、金属箔の一方の面にその金属の蒸散
・プラズマ化を行う吸収性の短パルスエネルギーを印加
することにより、金属ガスの急激な膨張によるジェット
を発生させ、前記金属箔の他方の面で衝撃波を発生させ
ることを特徴とする。
【００１０】本発明に係る衝撃波発生装置は、金属箔
と、前記金属箔の一方の面にその金属の蒸散・プラズマ
化を行う吸収性の短パルスエネルギーを印加するエネル
ギー源とを、有することを特徴とする。
と、前記金属箔の一方の面にその金属の蒸散・プラズマ
化を行う吸収性の短パルスエネルギーを印加するエネル
ギー源とを、有することを特徴とする。
【００１１】本発明に係る衝撃波発生装置で、前記短パ
ルスエネルギーはレーザー光を含む光エネルギーまたは
前記金属箔との間に放電を誘起する電気エネルギーであ
ることが好ましい。
ルスエネルギーはレーザー光を含む光エネルギーまたは
前記金属箔との間に放電を誘起する電気エネルギーであ
ることが好ましい。
【００１２】また、本発明に係る衝撃波発生装置で、前
記エネルギー源は前記短パルスエネルギーのパルス幅、
強度波形、エネルギー量およびエネルギー密度のうちの
１または２以上を変化させることが可能であることが好
ましい。本発明に係る衝撃波発生装置で、前記金属箔は
厚さが不均一であることが好ましい。
記エネルギー源は前記短パルスエネルギーのパルス幅、
強度波形、エネルギー量およびエネルギー密度のうちの
１または２以上を変化させることが可能であることが好
ましい。本発明に係る衝撃波発生装置で、前記金属箔は
厚さが不均一であることが好ましい。
【００１３】なお、本発明に係る衝撃波発生方法または
衝撃波発生装置では、使用する金属箔の厚さ、材質を変
化させることにより、発生させる衝撃波の特性を変化さ
せることができる。
衝撃波発生装置では、使用する金属箔の厚さ、材質を変
化させることにより、発生させる衝撃波の特性を変化さ
せることができる。
【００１４】本発明に係る粒子加速方法は、金属箔の一
方の面にその金属の蒸散・プラズマ化を行う吸収性の短
パルスエネルギーを印加することにより、金属ガスの急
激な膨張によるジェットを発生させ、前記金属箔の他方
の面で衝撃波を発生させて前記他方の面に配置した微粒
子を加速することを特徴とする。
方の面にその金属の蒸散・プラズマ化を行う吸収性の短
パルスエネルギーを印加することにより、金属ガスの急
激な膨張によるジェットを発生させ、前記金属箔の他方
の面で衝撃波を発生させて前記他方の面に配置した微粒
子を加速することを特徴とする。
【００１５】本発明に係る粒子加速方法で、例えば、前
記微粒子は金属・サファイア・ダイアモンド・アルミナ
・ガーネットその他の無機物微粒子から成る。本発明に
係る粒子加速方法で、前記微粒子は固形薬剤から成って
もよい。
記微粒子は金属・サファイア・ダイアモンド・アルミナ
・ガーネットその他の無機物微粒子から成る。本発明に
係る粒子加速方法で、前記微粒子は固形薬剤から成って
もよい。
【００１６】本発明に係る粒子加速器は、前述の衝撃波
発生装置を有し、前記短パルスエネルギーを印加する一
方の面と反対側の面に、加速しようとする微粒子の配置
部を有することを、特徴とする。
発生装置を有し、前記短パルスエネルギーを印加する一
方の面と反対側の面に、加速しようとする微粒子の配置
部を有することを、特徴とする。
【００１７】本発明に係る薬剤導入装置は、前述の衝撃
波発生装置を有し、前記短パルスエネルギーを印加する
一方の面と反対側の面に、体内に打ち込もうとする固形
薬剤微粒子の配置部を有することを、特徴とする。
波発生装置を有し、前記短パルスエネルギーを印加する
一方の面と反対側の面に、体内に打ち込もうとする固形
薬剤微粒子の配置部を有することを、特徴とする。
【００１８】本発明に係る遺伝子導入方法は、金属箔の
一方の面にその金属の蒸散・プラズマ化を行う吸収性の
短パルスエネルギーを印加することにより、金属ガスの
急激な膨張によるジェットを発生させ、前記金属箔の他
方の面で衝撃波を発生させ、遺伝子を付着させて前記他
方の面に配置した微粒子を加速して細胞内に打ち込むこ
とを、特徴とする。本発明に係る遺伝子導入方法は、遺
伝子を付着させた前記微粒子を細胞内への打ち込み深さ
を調節して打ち込むことが好ましい。
一方の面にその金属の蒸散・プラズマ化を行う吸収性の
短パルスエネルギーを印加することにより、金属ガスの
急激な膨張によるジェットを発生させ、前記金属箔の他
方の面で衝撃波を発生させ、遺伝子を付着させて前記他
方の面に配置した微粒子を加速して細胞内に打ち込むこ
とを、特徴とする。本発明に係る遺伝子導入方法は、遺
伝子を付着させた前記微粒子を細胞内への打ち込み深さ
を調節して打ち込むことが好ましい。
【００１９】本発明に係る遺伝子導入装置は、前述の衝
撃波発生装置を有し、前記短パルスエネルギーを印加す
る一方の面と反対側の面に、遺伝子を付着させた微粒子
の配置部を有することを、特徴とする。
撃波発生装置を有し、前記短パルスエネルギーを印加す
る一方の面と反対側の面に、遺伝子を付着させた微粒子
の配置部を有することを、特徴とする。
【００２０】本発明において、短パルスエネルギー、例
えば、Ｑスイッチレーザー光を金属箔に照射すると、融
除が起こり、その反作用として金属箔中に衝撃波が発生
する。衝撃波は金属箔の反対面で膨張波となって反射す
るので、金属箔は非常に高速で変形する。金属箔に付着
させた微粒子は、超高速で打ち出される。この原理は単
純で、内視鏡と組み合わせ、体内のほとんどの部位に到
達できるので、多様性に富む遺伝子導入方法が可能であ
る。
えば、Ｑスイッチレーザー光を金属箔に照射すると、融
除が起こり、その反作用として金属箔中に衝撃波が発生
する。衝撃波は金属箔の反対面で膨張波となって反射す
るので、金属箔は非常に高速で変形する。金属箔に付着
させた微粒子は、超高速で打ち出される。この原理は単
純で、内視鏡と組み合わせ、体内のほとんどの部位に到
達できるので、多様性に富む遺伝子導入方法が可能であ
る。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施の形態について説明する。図１〜図３は、本発明の実
施の形態を示している。図１および図２に示すように、
衝撃波発生装置は、レーザー電源１と、Ｑスイッチレー
ザー装置２と、反射鏡３と、レンズ４と、金属箔５と、
スクリーン６とを有している。
施の形態について説明する。図１〜図３は、本発明の実
施の形態を示している。図１および図２に示すように、
衝撃波発生装置は、レーザー電源１と、Ｑスイッチレー
ザー装置２と、反射鏡３と、レンズ４と、金属箔５と、
スクリーン６とを有している。
【００２２】衝撃波発生装置は、レーザー電源１により
Ｑスイッチレーザー装置２でレーザービーム７を形成
し、形成したレーザービーム７を反射鏡３で反射してレ
ンズ４により収束し、金属箔５の一方の面５ａに照射す
るようになっている。形成したレーザービーム７は、金
属箔５の蒸散・プラズマ化を行う吸収性の短パルスエネ
ルギーである。遺伝子導入装置は、衝撃波発生装置で、
レーザービーム７を照射する一方の面５ａと反対側の面
５ｂに、遺伝子８を付着させた微粒子９の配置部を有し
て成る。金属箔５は、反対側の面５ｂを、遺伝子８を打
ち込もうとする生体組織Ａに向けて配置する。
Ｑスイッチレーザー装置２でレーザービーム７を形成
し、形成したレーザービーム７を反射鏡３で反射してレ
ンズ４により収束し、金属箔５の一方の面５ａに照射す
るようになっている。形成したレーザービーム７は、金
属箔５の蒸散・プラズマ化を行う吸収性の短パルスエネ
ルギーである。遺伝子導入装置は、衝撃波発生装置で、
レーザービーム７を照射する一方の面５ａと反対側の面
５ｂに、遺伝子８を付着させた微粒子９の配置部を有し
て成る。金属箔５は、反対側の面５ｂを、遺伝子８を打
ち込もうとする生体組織Ａに向けて配置する。
【００２３】図３（Ａ）に示すように、遺伝子導入装置
で、Ｑ−スイッチレーザービーム７を直径２，３ｍｍ程
度の平坦な強度分布を持つように形成して、０．０１か
ら０．１ｍｍ程度の厚さの金属箔５に照射する。照射に
より、図３（Ｂ）に示すように、金属ガスの急激な膨張
によるジェットが発生し、金属中に容易に直径２，３ｍ
ｍの５ｋｍ／ｓ平面衝撃波１１が生ずる。
で、Ｑ−スイッチレーザービーム７を直径２，３ｍｍ程
度の平坦な強度分布を持つように形成して、０．０１か
ら０．１ｍｍ程度の厚さの金属箔５に照射する。照射に
より、図３（Ｂ）に示すように、金属ガスの急激な膨張
によるジェットが発生し、金属中に容易に直径２，３ｍ
ｍの５ｋｍ／ｓ平面衝撃波１１が生ずる。
【００２４】金属箔５のレーザービーム７を照射する面
５ａと反対側の面５ｂには、遺伝子（ＤＮＡ）８をあら
かじめ付着させておいた直径１μｍ程度の金属微粒子９
をあらかじめ付着させておく。衝撃波が金属箔５の反対
の面５ｂで反射して反射波１２となるとき、その面５ｂ
には非常に大きな加速度が生じ、その面５ｂに付着した
金属微粒子９を加速する。これにより、図３（Ｃ）に示
すように、金属微粒子９は、自由飛行して生体組織Ａの
細胞内を貫通し、外来遺伝子８を物理的に標的細胞に導
入することができる。
５ａと反対側の面５ｂには、遺伝子（ＤＮＡ）８をあら
かじめ付着させておいた直径１μｍ程度の金属微粒子９
をあらかじめ付着させておく。衝撃波が金属箔５の反対
の面５ｂで反射して反射波１２となるとき、その面５ｂ
には非常に大きな加速度が生じ、その面５ｂに付着した
金属微粒子９を加速する。これにより、図３（Ｃ）に示
すように、金属微粒子９は、自由飛行して生体組織Ａの
細胞内を貫通し、外来遺伝子８を物理的に標的細胞に導
入することができる。
【００２５】このとき、加速された微粒子９あるいはマ
イクロキャリアーの飛行を制御するために、生体組織Ａ
から適当な距離、例えば０．５〜１ｍｍ、離してスクリ
ーン６を導入しておく。レーザー光の強度と飛行速度、
貫通深さは、実験的・数値解析的に検証する。生体内で
の使用では、自由飛行空間を確保するために生体組織Ａ
と金属箔５あるいはスクリーン６の間に炭酸ガス層１３
をおく。
イクロキャリアーの飛行を制御するために、生体組織Ａ
から適当な距離、例えば０．５〜１ｍｍ、離してスクリ
ーン６を導入しておく。レーザー光の強度と飛行速度、
貫通深さは、実験的・数値解析的に検証する。生体内で
の使用では、自由飛行空間を確保するために生体組織Ａ
と金属箔５あるいはスクリーン６の間に炭酸ガス層１３
をおく。
【００２６】この遺伝子導入装置によれば、小型化を図
ることができるため、直径２ｍｍ以内の内視鏡組み込み
型の装置が可能となる。これにより、狭い術野での簡便
な選択的遺伝子導入が現実され、血管形成術後の再狭窄
予防、急激な血流再開に伴う過灌流症候群を回避するた
めの緩徐な血流再開が可能になる。この場合、血管の内
部から目標とする部位にのみ安全かつ正確に遺伝子を導
入することができる。衝撃波による遺伝子導入法と血管
内手技との組み合わせは、生体内への遺伝子導入に関す
る種々の問題を克服できる。この遺伝子導入装置では、
機器の小型化が比較的容易である。さらに、粒子の発射
方向もある程度、任意に調整できる。
ることができるため、直径２ｍｍ以内の内視鏡組み込み
型の装置が可能となる。これにより、狭い術野での簡便
な選択的遺伝子導入が現実され、血管形成術後の再狭窄
予防、急激な血流再開に伴う過灌流症候群を回避するた
めの緩徐な血流再開が可能になる。この場合、血管の内
部から目標とする部位にのみ安全かつ正確に遺伝子を導
入することができる。衝撃波による遺伝子導入法と血管
内手技との組み合わせは、生体内への遺伝子導入に関す
る種々の問題を克服できる。この遺伝子導入装置では、
機器の小型化が比較的容易である。さらに、粒子の発射
方向もある程度、任意に調整できる。
【００２７】遺伝子導入方法および装置は、閉塞性脳血
管病変に対する経皮的血管形成術後の再狭窄予防、ある
いは急激な血流再開に伴う過灌流症候群を回避するため
の緩徐な血流再開を得るために利用することができる。
さらに、この遺伝子導入方法および装置は、導入遺伝子
を変更することで様々な疾患に対応することが可能であ
る。たとえば、脳腫瘍摘出手術中に残存腫瘍に対する併
用療法として、腫瘍摘出腔表面への遺伝子導入が容易に
行える。また、内視鏡に組み込むことにより、口腔内や
気管支表面に形成される腫瘍、あるいは消化管腫瘍等へ
の遺伝子治療も可能である。
管病変に対する経皮的血管形成術後の再狭窄予防、ある
いは急激な血流再開に伴う過灌流症候群を回避するため
の緩徐な血流再開を得るために利用することができる。
さらに、この遺伝子導入方法および装置は、導入遺伝子
を変更することで様々な疾患に対応することが可能であ
る。たとえば、脳腫瘍摘出手術中に残存腫瘍に対する併
用療法として、腫瘍摘出腔表面への遺伝子導入が容易に
行える。また、内視鏡に組み込むことにより、口腔内や
気管支表面に形成される腫瘍、あるいは消化管腫瘍等へ
の遺伝子治療も可能である。
【００２８】さらに、遺伝子８を付着させた微粒子９の
代わりに、固形薬剤微粒子を加速して体内に打ち込むよ
うにしてもよい。これにより、腫瘍に対する遺伝子治療
ばかりでなく、注射針を必要としない薬剤導入方法また
は装置（ drug delivery system ）としても応用でき
る。このように、本発明の実施の形態の遺伝子導入方法
および装置が現在の医療に与える貢献度は、計り知れな
い。特に、脳血管閉塞性病変に対する遺伝子治療の研究
報告は基礎研究を含め国内外ともに少ない。高齢化社会
を迎え、機能予後に大きく関係する脳卒中が増加してい
る現状では、臨床応用を早期に確立することが必要であ
る。
代わりに、固形薬剤微粒子を加速して体内に打ち込むよ
うにしてもよい。これにより、腫瘍に対する遺伝子治療
ばかりでなく、注射針を必要としない薬剤導入方法また
は装置（ drug delivery system ）としても応用でき
る。このように、本発明の実施の形態の遺伝子導入方法
および装置が現在の医療に与える貢献度は、計り知れな
い。特に、脳血管閉塞性病変に対する遺伝子治療の研究
報告は基礎研究を含め国内外ともに少ない。高齢化社会
を迎え、機能予後に大きく関係する脳卒中が増加してい
る現状では、臨床応用を早期に確立することが必要であ
る。
【００２９】
【実験例】図２に示す遺伝子導入装置で、Ｑスイッチガ
ラスレーザー（波長1.06μｍ、パルス幅７ｎ秒、パルス
エネルギー3.6 Ｊ）をφ2.0 ｍｍに絞り、厚さ50μｍの
アルミニウム箔に照射した。アルミニウム箔の照射側の
面５ａの反対側の面５ｂには粒径20μｍのＳｉ微粒子９
を貼付した。その結果、レーザー照射によりアルミニウ
ム箔内に生じた衝撃波によって、Ｓｉ微粒子９は１００
〜５００ｍ／秒の速度でアルミニウム箔表面から遊離・
加速されることが確認された。
ラスレーザー（波長1.06μｍ、パルス幅７ｎ秒、パルス
エネルギー3.6 Ｊ）をφ2.0 ｍｍに絞り、厚さ50μｍの
アルミニウム箔に照射した。アルミニウム箔の照射側の
面５ａの反対側の面５ｂには粒径20μｍのＳｉ微粒子９
を貼付した。その結果、レーザー照射によりアルミニウ
ム箔内に生じた衝撃波によって、Ｓｉ微粒子９は１００
〜５００ｍ／秒の速度でアルミニウム箔表面から遊離・
加速されることが確認された。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、装置の小型化と操作性
・信頼性の向上を図ることができる新規な衝撃波発生方
法および装置、粒子加速方法、粒子加速器、薬剤導入装
置ならびに遺伝子導入方法および装置を提供することが
できる。
・信頼性の向上を図ることができる新規な衝撃波発生方
法および装置、粒子加速方法、粒子加速器、薬剤導入装
置ならびに遺伝子導入方法および装置を提供することが
できる。
【図１】本発明の実施の形態の遺伝子導入装置の概略説
明図である。
明図である。
【図２】本発明の実施の形態の遺伝子導入装置の構成図
である。
である。
【図３】本発明の実施の形態の遺伝子導入装置により
（Ａ）レーザー光を照射した瞬間、（Ｂ）衝撃波が金属
箔中を伝播する状態、（Ｃ）金属箔が変形し、金属箔に
付着した微粒子が加速されて、細胞内に貫入する状態を
示す各説明図である。
（Ａ）レーザー光を照射した瞬間、（Ｂ）衝撃波が金属
箔中を伝播する状態、（Ｃ）金属箔が変形し、金属箔に
付着した微粒子が加速されて、細胞内に貫入する状態を
示す各説明図である。
１ レーザー電源 ２ Ｑスイッチレーザー装置 ３ 反射鏡 ４ レンズ ５ 金属箔 ５ａ 金属箔の一方の面 ５ｂ 金属箔の反対側の面 ６ スクリーン ７ レーザービーム ８ 遺伝子 ９ 微粒子 Ａ 生体組織
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｐ 35/00 Ｃ１２Ｍ 1/00 Ａ Ｃ１２Ｍ 1/00 Ｃ１２Ｎ 15/00 Ａ (72)発明者 ゴパラン ジャガデシュ 宮城県仙台市青葉区米が袋２−３−30 吉 田アパートは−１ (72)発明者 吉本 高志 宮城県仙台市青葉区角五郎一丁目12−２ Ｆターム(参考） 4B024 AA19 AA20 CA01 DA03 GA11 HA17 4B029 AA23 BB20 4C076 AA31 BB31 FF68 4C084 AA13 NA14 ZA362 ZB262 4C167 AA80 BB37 BB42 BB47 CC09 CC12 CC29 DD07 GG21 GG26
Claims (13)
- 【請求項１】金属箔の一方の面にその金属の蒸散・プラ
ズマ化を行う吸収性の短パルスエネルギーを印加するこ
とにより、金属ガスの急激な膨張によるジェットを発生
させ、前記金属箔の他方の面で衝撃波を発生させること
を特徴とする衝撃波発生方法。 - 【請求項２】金属箔と、 前記金属箔の一方の面にその金属の蒸散・プラズマ化を
行う吸収性の短パルスエネルギーを印加するエネルギー
源とを、 有することを特徴とする衝撃波発生装置。 - 【請求項３】前記短パルスエネルギーはレーザー光を含
む光エネルギーまたは前記金属箔との間に放電を誘起す
る電気エネルギーであることを、特徴とする請求項２記
載の衝撃発生装置。 - 【請求項４】前記エネルギー源は前記短パルスエネルギ
ーのパルス幅、強度波形、エネルギー量およびエネルギ
ー密度のうちの１または２以上を変化させることが可能
であることを、特徴とする請求項２または３記載の衝撃
波発生装置。 - 【請求項５】前記金属箔は厚さが不均一であることを、
特徴とする請求項２，３または４記載の衝撃波発生装
置。 - 【請求項６】金属箔の一方の面にその金属の蒸散・プラ
ズマ化を行う吸収性の短パルスエネルギーを印加するこ
とにより、金属ガスの急激な膨張によるジェットを発生
させ、前記金属箔の他方の面で衝撃波を発生させて前記
他方の面に配置した微粒子を加速することを特徴とする
粒子加速方法。 - 【請求項７】前記微粒子は金属・サファイア・ダイアモ
ンド・アルミナ・ガーネットその他の無機物微粒子から
成ることを、特徴とする請求項６記載の粒子加速方法。 - 【請求項８】前記微粒子は固形薬剤から成ることを、特
徴とする請求項６記載の粒子加速方法。 - 【請求項９】請求項２，３．４または５記載の衝撃波発
生装置を有し、前記短パルスエネルギーを印加する一方
の面と反対側の面に、加速しようとする微粒子の配置部
を有することを、特徴とする粒子加速器。 - 【請求項１０】請求項２，３，４または５記載の衝撃波
発生装置を有し、前記短パルスエネルギーを印加する一
方の面と反対側の面に、体内に打ち込もうとする固形薬
剤微粒子の配置部を有することを、特徴とする薬剤導入
装置。 - 【請求項１１】金属箔の一方の面にその金属の蒸散・プ
ラズマ化を行う吸収性の短パルスエネルギーを印加する
ことにより、金属ガスの急激な膨張によるジェットを発
生させ、前記金属箔の他方の面で衝撃波を発生させ、遺
伝子を付着させて前記他方の面に配置した微粒子を加速
して細胞内に打ち込むことを、特徴とする遺伝子導入方
法。 - 【請求項１２】遺伝子を付着させた前記微粒子を細胞内
への打ち込み深さを調節して打ち込むことを、特徴とす
る請求項１１記載の遺伝子導入方法。 - 【請求項１３】請求項２，３，４または５記載の衝撃波
発生装置を有し、前記短パルスエネルギーを印加する一
方の面と反対側の面に、遺伝子を付着させた微粒子の配
置部を有することを、特徴とする遺伝子導入装置。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007284379A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Keio Gijuku | 細胞への薬剤導入方法および細胞への薬剤導入装置 |
| JP2010157494A (ja) * | 2008-12-05 | 2010-07-15 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 成膜方法及び発光素子の作製方法 |
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