JP2922261B2 - 物質を生物学的細胞中に挿入する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、推進可能な物質を加速する装置および方法
に関する。さらに詳しくは、本発明は、圧力下での予定
された体積の気体と前以て決定した体積の推進可能な物
質の懸濁液とを接触させ、その後、この懸濁液を選択さ
れた標的物質に加速する装置および方法に関する。

生物学者は、普通、広い範囲の生物学的物質を生きて
いる細胞の中に導入しようとする。生きている細胞の遺
伝子の形質転換に関する非常に多くの現在の研究が存在
する。生物学的物質を生きている細胞の中に導入する従
来の技術は、エレクトロポレイション、直接のDNA摂取
機構、融合機構、マイクロインジェクション機構、およ
び感染因子の使用を包含する。しかしながら、これらの
技術の各々はある種の実際的欠点に悩まされる。

エレクトロポレイションは、種々の分子に短時間の高
い電圧の電気パルスをかけて、それらを細胞の中に導入
する方法である。エレクトロポレイションの一般的説明
は、次の文献を参照のこと:Shigekawa et al.（198
8），Biotechniques、6:742;Miller et al.（1988），P
roc.Natl.Acad.Sci.USA,85:856-860;およびPowell et a
l.（1988），Appl.Environ.Microbiol,54:655-660。

エレクトロポレイションの一般的制限は、（ｉ）高い
印加した電圧により引き起こされる全体の細胞の生存能
力の減少、および（ii）、ことに複雑な多細胞の器官に
おける、特定の細胞を特異的に標的することができない
ことを包含する。

そのうえ、エレクトロポレイション法はキメラ遺伝子
の構成体の摂取の効率を大きく増加するが、このような
方法は、植物とともに使用するとき、植物において生体
外の懸濁液系に制限される。そのうえ、単子葉ならびに
双子葉植物において有効に使用される（Fromm et al.
（1985）Proc.Natl.Acad.Sci.USA,82:5824-5828）が、
エレクトロポレイションは、一般に、植物の細胞壁を除
去するという比較的労力を要し、時間を消費する工程を
必要とする。

摂取機構は、一般に、単細胞の懸濁液を包含し、そし
てことに植物細胞に適用するとき、細胞壁物質の酵素的
除去を必要とする。結局、摂取機構は時間を消費し、そ
して処理量が比較的低い。

摂取についての１つの技術は、膜の透過性を、例え
ば、カルシウム（Mandel et al.（1972），J.Mol.Bio
l.,53:159-162）；および温度衝撃（Dityatkin et al.,
Biochimica et Biophysica Acta,281:319-323）を使用
することによって増強することである。

摂取についての第２の技術は、表面結合剤、例えば、
ポリエチレングリコール（PEG）の使用である。表面結
合剤の使用の一般的説明は、次の文献を参照のこと：Mo
l.Gen.Genet.,168:111-115;Krens et al.（1982），Nat
ure,296:72）またはリン酸カルシウム（Graham et al.
（1973），Virology,52:456;Wigler（1979），Cell,16:
777。

摂取の第３の技術は、細胞中への粒子の食作用であ
る。適切な粒子は、次のものを包含する：リポソーム
（Uchimiya et al.（1982），Proc.5th.intl.Cog.Plant
Tissue and Cell Culture,Fujiwara（編）,pp.507-50
8;オルガネラ（Potrykus（1973），Z.pflanzenphysiol.
70:364-366）；またはバクテリア（Cocking（1972），A
nn.Rev.Plant Physiol.23:29-50）。

融合機構は、新しい遺伝子物質を細胞の中に、細胞膜
を他の細胞、オルガネラまたはリポソームの膜と融合す
ることによって組み込む。摂取機構を使用するときのよ
うに、植物細胞の融合技術は生体外懸濁液系の使用に頼
り、ここで細胞は酵素的に細胞壁物質を除去される。

融合は電流、PEG、およびセンタイ（Sendai）ウイル
ス粒子で誘発することができる。細胞融合の一般的説明
は、次の文献を参照のこと:Uchidaz et al.（1980），I
ntroduction of Macromolecules into Viable Mammalia
n Cells,Baserga et al.（編）,1＊169-185;およびHarr
is（1970），Cell Fusion:The Dunham Lectrues。

融合技術は、影響を受ける細胞の数においてすぐれた
効率を有することができるが、細胞の選択の問題は複雑
である。例えば、細胞対細胞の場合、生ずる細胞はしば
しば倍数性を増大しており、これが細胞の有用性を制限
することがある。

マイクロインジェクションは、染色体をマイクロイン
ジェクションにより転移する直接的方法である。マイク
ロインジェクションは、極めて細いドロウンアウト（Dr
awn-out）毛細管を使用し、この毛細管は生物学的物質
をある種の型の個々の細胞の中に直接注入するための注
射針として使用することができる。小さい細胞を注入す
ることが必要であるとき、非常に鋭い毛管を使用するこ
とを要し、その先端は容易に破壊したりあるいは詰まる
ことがある。そのうえ、１ミクロンより小さい毛管装置
を通して体積流れを引き起こすために、非常に高い圧力
を必要とし、そしてこのような体積流れの調節は困難で
あることがある。全体のプロセスはむしろ実験的であ
り、異なる細胞の型について異なる修飾を必要とする。

マイクロインジェクション技術の一般的説明は、次の
文献を参照のこと:Diacumakos（1973），Methods in Ce
ll Biology,Prescott（編）,pp.287-311;Graessmanおよ
びGraessman,Methods in Enzymology,101:482-492;Gros
sway et al.,Mol.Gen.Genet.202:179-185:Grossway et
al.（1986），Biotechniques,4:320-334;Reich et al.
（1986）,Can.J.Bot.;およびReich et al.（1986），Bi
o/Technology,4:1001-1004。

マイクロインジェクション技術は、細胞の回収におけ
る制限に悩まされる。植物細胞の直接のマイクロインジ
ェクションは、さらに、硬質細胞壁の存在により複雑と
なる。細胞壁を欠く原形質体を形成することができる
が、植物細胞のマイクロインジェクションはそれらの極
端な虚弱さにより困難となる。

こうして、マイクロインジェクションの欠点は、マイ
クロインジェクションが単細胞の操作を要求され、した
がって細胞の塊の処理のために不適切であるということ
である。この方法は、一般に、非常に時間を要し、そし
て困難である。結局、それは非常に低い効率および低い
処理量を有する傾向がある。

前述のシステムに加えて、核酸を細胞の中に送出すこ
とができる、いくつかの感染因子が存在する。植物の病
原体のアグロバクテリウム・ツメファシエンス（Agroba
cterium tumefaciens）は、その中に収容するTi（腫瘍
誘発性）プラスミドからDNAの一部分を感染した植物細
胞の中に転移するという先天的能力を有する。Tiプラス
ミドからのある種の配列を有するアグロバクテリウム
（Agrobacterium）中のプラスミドの中に外来遺伝子を
挿入することによって、バクテリアの形質転換の特性を
使用して、外来遺伝子を感染した植物細胞のゲノムの中
に輸送することができる。

双子葉植物細胞のためのアグロバクテリウム（Agroba
cterium）（Fraley et al.（1986），CRC Crit.Rev.Pla
nt Sci.,4:1−46）；および動物細胞のレトロウイルス
のベクター（Anderson（1984），Science,226:401-40
9）は、主として重要である。

レトロウイルス（RNAウイルス）を使用して、遺伝子
を動物細胞の中に送出すことができる。ウイルスが細胞
の中に入るとき、そのRNAは宿主細胞のゲノムの中に組
み込む相補的DNAの逆転写のための鋳型として作用す
る。このDNAは分離し、そしてプラスミドの中に挿入す
ることができる。このプラスミドは、添加された追加の
遺伝子をもち、ヘルパーレトロウイルスの助けにより、
細胞の形質転換に使用することができる。

しかしながら、これらのシステムはしばしば制御が困
難である。感染因子、例えば、DNA送出し系を使用する
ときの問題は数倍である。第１に、感染因子は制限され
た宿主範囲を有する。仲介は個々の細胞レベルで典型的
には体組織を使用して、のみ実施することができ、次い
でこれは全体の植物に人工的に再生しなくてはならな
い。これは、アグロバクテリウム（Agrobacterium）の
感染に対して感受性である組織の型から容易に再生する
ことができる、作物の種へのアグロバクテリウム（Agro
bacterium）介在の遺伝子の形質転換の適用を制限す
る。アグロバクテリウム（Agrobacterium）の自然の宿
主範囲は、双子葉植物および制限された数のリリアセア
エ（Liliaceae）族の単子葉種にのみを包含する。同様
に、レトロウイルス、およびそれらが送出すDNAの発現
は、宿主および組織特異性である傾向がある。

第２に、感染因子は、第２の生きている系を導入する
ことによって、すべてのその同時の複雑さとともに、送
出しプロセスに追加のレベルの複雑性を付加する。例え
ば、アグロバクテリウム（Agrobacterium）介在の形質
転換は、モノクローナル変異型を発生することがあり、
これらは植物組織中に組織培養において生じ、そして形
質転換体の同定を複雑にすることがある。さらに、感染
因子、例えば、レトロウイルスは潜在的に危険である−
それらは修飾される有機体を損傷することがあるか、あ
るいは、組み換えにより、新しい病原体を発生すること
がある。

比較的最近、サンフォード（Sanford）らは、完全な
組織の細胞の中に物質を送出すことができる方法を開発
した。（Klein et al.（1987），Nature,337;およびSan
ford et al.（1988），Particular Sci.and Techno1.,
5:27-37）。

これらの参考文献は、小さく、高い密度のタングステ
ン粒子（マイクロ投射体）は粒子のガン装置により高い
速度の加速することができることを教示している。サン
フォード（Sanford）らは、マイクロ投射体を十分な速
度に加速して、植物細胞を次の実施態様を経て浸透させ
ることができることを教示している：（１）マクロ投射
体（プラスチックの弾丸）および停止板、（２）転移し
た機械的パルス、（３）気体（例えば、空気）の排出、
および（４）中心に向かう加速系。

粒子のガン装置はこの分野においてある提案された進
歩を表すが、粒子の衝突のプロセスのその種々の実施態
様はある種の欠点を有する。例えば、種々の実施態様の
各々において、タングステン荷重の懸濁量は容易には再
現することができず、そして培養物を反復して接種する
ことはむしろ労力を要する手順である。さらに、マクロ
投射体の実施態様（１）および気体排出の実施態様
（３）において、速度は発射特性における避けられない
差とともに変化させなくてはならない。最後に、マクロ
投射体の実施態様（１）は次の追加の欠点を有する：プ
ラスチックの弾丸は速度を害し−強力な爆発を必要とす
る；速度は容易には変化または制御することができな
い；そして火薬からの燃焼ガスは問題の物質となりう
る。

したがって、非細胞の生物学的物質を生きている細胞
および組織の中に直接に効率よく送出すことができる技
術の開発は、有益であろう。１つの観点において、本発
明は、（ａ）気体出口を有する圧力下の気体源、（ｂ）
入口および出口を有する推進可能な物質の溜、および
（ｃ）多目的弁、からなり、ここで多目的弁は圧力下の
気体源の出口と推進可能な物質の溜の入口との間の選択
的連絡を提供することができる設計のものである装置を
提供する。第２の観点において、本発明は、工程：
（ａ）前以て決定した体積の気体を気体溜内に前以て決
定した圧力において準備し、（ｂ）前以て決定した量の
推進可能な物質を推進可能な物質の溜内に準備し、前記
推進可能な物質はキャリヤー媒体中の推進可能な物質の
懸濁液からなり、前記溜は気体出口と選択的連絡した溜
入口、およびオバーフロー入口および送出し入口と選択
的連絡した溜出口を有し、（ｃ）前記推進可能な物質と
前以て決定した体積の気体とを接触させ、そして（ｄ）
推進可能な物質を送出し手段を通して標的物質で加速す
る、からなる、生物学的物質を標的物質の中に導入する
方法を提供する。

本発明のそれ以上の特徴および利点は、図面を参照す
る以下の説明から、いっそう明らかとなるであろう。

本発明は、一般に、推進可能な物質を加速する方法お
よび装置に関する。本発明は、特定の物質の推進のため
の方法または装置に限定されず、むしろ多数のタイプの
物質の推進に使用することができることを理解すべきで
ある。しかしながら、本発明は、生物学的物質の懸濁液
の加速の方法および装置に原理的には適合する。

生物学的物質は、細胞または非細胞であることができ
る。生物学的物質は、比較的小さく、好ましくは１ミク
ロンより小さく、より好ましくは0.1ミクロンより小さ
くあることができる。一般に、使用する生物学的物質の
量は５μｇまでであり、特定の量は使用する細胞物質の
タイプに基づいて多分変化する。

“非細胞の生物学的物質”とは、次の物質を包含する
ことを意味する：ウイルス（タバコモザイク病ウイルス
（TMV）、カリフラワーモザイク病ウイルス（CAMV）、
トウモロコシ茎ウイルス（MSV））など）、オルガネラ
（例えば、ミトコンドリア、核、緑葉体または色素
体）；遺伝子物質（例えば、リポ核酸（RNA）またはデ
オキシリボ核酸（DNA）、プラスミドまたは一本鎖また
は二本鎖の形態）；タンパク質（抗生物質または酵
素）、または着色剤。

DNAが非細胞の生物学的物質であるとき、DNAは細胞中
の外因性遺伝子の発現のために適切なベクター中で構成
することができる。適切な形質転換ベクターは発現ベク
ターを包含する。

発現のために適切なベクターは、一般に、所望の外因
性遺伝子のコード配列の外に、適切なフランキング調節
配列を包含する。このようなフランキング配列は、細胞
中で生体内の転写および発現を促進することができる適
切なプロモーター、およびタンパク質合成のためのメッ
センジャーRNAの適切な翻訳を可能とする方法で、RNAの
転写または適当な処理の終わりをシグナルすることがで
きる翻訳ターミネーターを包含する。

DNAを生きている細胞の中に挿入するとき、ある段階
で子孫をスクリーニングして形質転換体について選択す
ることは好ましい。なぜなら、細胞のすべてがそれらの
中に挿入されたキャリヤー粒子を有するわけでなく、そ
してすべての細胞または子孫がDNAをそれらのゲノムの
中に摂取するわけでないからである。次いで、細胞中の
所望のDNAの存在を、DNAの性質に依存して、広範な種類
の方法で確立することができる。

形質転換ベクターは選択可能なマーカーを含有して、
形質転換された細胞の選択を可能とすることができる。
選択可能なマーカーは、生化学的にアッセイすることが
できる特性または観測することができる表現型の特性を
決定することができる。

このような選択可能なマーカーの使用の別法は、形質
転換された子孫についてスクリーニングする形態学的ま
たは生化学的試験を包含する。形態学的スクリーニング
試験は、子孫における優生の表現型の特性についてであ
ることができる。適切な生化学的スクリーニング試験
は、微生物、植物または動物の細胞のゲノム中の、形質
転換するDNAそれ自体にハイブリダイゼーションするプ
ローブを使用する、いわゆる「サザン」ブロットであ
る。

外因性産生物を産生する遺伝子の存在は、また、細胞
の分離および溶解、外因性産生物の細胞質および非細胞
の外因性遺伝子についての分析により、検出することが
できる。外因性産生物は、電気泳動、クロマトグラフィ
ー、イムノアッセイ、サザンブロッティングなどにより
検出することができる “細胞の生物学的物質”とは、細胞の微生物、植物細
胞または動物細胞の個々または多細胞の塊を意味する。

ここで使用するとき、用語“細胞の微生物”とは、バ
クテリアおよび原生動物を意味する。

ここで使用するとき、用語“植物細胞”とは、次のも
のを包含する：植物または植物の一部分、例えば、花、
仁、穂、穂軸、葉、殻、茎の中の完全な細胞；細胞壁ま
たは他の保護皮膜をもつか、あるいはもたない、植物の
細胞または組織、例えば、原形質体；植物のカルス；植
物の組織の塊；細胞レベル以下の構造体；花粉粒；植物
の分裂組織；卵；受精卵；発芽して植物になることがで
きる種子。

植物細胞は、任意の植物種から誘導することができ
る。用語“植物種”とは、次のものを包含することを意
味する：単子葉（例えば、草、および殻類を生ずる生
物、例えば、トウモロコシ、ライムギ、オオムギ、コム
ギ、モロコシ、カラスムギ、キビおよびイネ）；および
双子葉（例えば、広葉植物、例えば、タバコ、ジャガイ
モおよびアルファルフア）。

ここで使用するとき、用語“動物細胞”とは、哺乳動
物、魚、鳥、爬行動物、および両生類からの組織を包含
する。

生物学的物質は、担体粒子の表面上に、種々の技術に
より吸着させることができる。例えば、生物学的物質
は、後述するように、適当なキャリヤー粒子上で単に乾
燥させることによって調製することができる。

キャリヤー粒子は、細胞へ全体の物理的損傷を引き起
こさないで、細胞膜および／または細胞壁を浸透するた
めに十分な大きさ、形状および密度を有するべきであ
る。小さすぎるか、あるいは十分に密でないキャリヤー
粒子はある種の細胞壁を浸透することができないが、大
きすぎるか、あるいは密であり過ぎるキャリヤー粒子は
他に対して致死的であろう。細胞の大きさ以外の因子、
例えば、細胞壁の存在または細胞内の非細胞の豊富さ
は、また、選択された大きさまたは密度により形質転換
の効率に影響を与えることがある。

一般に、キャリヤー粒子は0.1〜100ミクロン、好まし
くは0.5〜５ミクロンの直径を有する。一般に、キャリ
ヤー粒子は１〜25g/cm³好ましくは10〜25g/cm³の密度を
有する。

キャリヤー粒子は生物学的に不活性の密な材料から作
ることができる。材料の例は、次のものを包含する：あ
る種の金属、例えば、タングステン、金、白金、パラジ
ウム、銀およびニッケル、ラテックス、ガラス、セラミ
ック、外科用合金、およびフェライトの結晶。

他の実施態様において、キャリヤー粒子は不活性材料
によりカプセル化された生物学的物質であることができ
る。例示のカプセル化剤はポリリジン（分子量200,00
0）である。カプセル化剤は、キャリヤー粒子をカプセ
ル化剤の溶液中ですすぎ、次いでこうして被覆された粒
子を空気乾燥または加熱乾燥することによって、キャリ
ヤー粒子へ適用する。いったんキャリヤー粒子がカプセ
ル化剤で被覆され、そして乾燥されると、生物学的物質
をキャリヤー粒子に付加することができる。あるいは、
生物学的物質のカプセル化は粒子上への生物学的物質の
沈澱と組み合わせて達成することができる。

さらに、細胞の生物学的物質は、原核または真核生物
であり、凍結し、キャリヤー媒体中に懸濁させることが
でき、そして標的物質に直接加速するための投射体とし
て使用することができる。

しかしながら、本発明は、推進された生物学的物質と
ともに、キャリヤー粒子を使用することに限定されな
い。推進された生物学的物質は、凍結し、キャリヤー媒
体中に懸濁させ、そして標的物質に直接加速するための
投射体として使用することができる。

推進された生物学的物質に対して有害でない任意の媒
体は、キャリヤーとして適切である。

生物学的物質は、生物学的物質を維持しおよび／また
は細胞の代謝および増殖を支持することができる任意の
媒体であることができる。例示的培養は、次の文献中に
教示されている:MurashigeおよびSkoog（1962），Physi
ol.Plantarum,15:473-496;およびSchenkおよびHildebra
ndt（1979），Canadian Journal of Botany,50:199-20
4。

キャリヤー媒体は、キャリヤー粒子をその中に運ぶた
めに有効な流れ性質を有するように選択すべきである。
キャリヤー媒体の流れ性質は、推進可能な物質の密度、
表面張力、有効体積、および粘度に依存する。好ましく
は、キャリヤー媒体は細胞または非細胞の生物学的物
質、および必要に応じてキャリヤー粒子を懸濁すること
ができるであろう。

一般に、キャリヤー媒体は、それが動くときその中に
粒子を維持するために有効な密度を有すべきである。好
ましくは、キャリヤー媒体の密度は0.5〜2.0g/ccである
べきである。

一般に、キャリヤー媒体はその凝集性の推進可能な物
質を維持するために有効な表面張力を有すべきである。
好ましくは、キャリヤー媒体の表面張力は20〜80ダイン
/cmであるべきである。

一般に、キャリヤー媒体は所望の数のキャリヤー粒子
を懸濁させるために有効な体積を有すべきである。好ま
しくは、キャリヤー媒体の体積は0.5〜1000μｌ、より
好ましくは５〜100μｌであるべきである。

一般に、キャリヤー媒体は凝集性の推進可能な物質を
維持しかつ粒子を懸濁させるために有効な粘度を有すべ
きである。好ましくは、キャリヤー媒体の粘度は0.5〜1
0センチポアズ（cp）、最も好ましくは0.5〜2cpである
べきである。

例示的キャリヤー媒体は、次のものを包含する：液
体、例えば、水、エタノール；緩衝液、例えば、リン酸
塩、クエン酸塩および酢酸塩の緩衝液；塩溶液、例え
ば、カリウム、ナトリウムおよびカルシウムの塩化物；
および細胞または非細胞の生物学的物質を凍結すると
き、液体窒素。

適切な標的物質は、細胞の生物学的物質、または非細
胞の生物学的物質であることができ、それらの各々は前
述した。生物学的物質は、前述したように、生物学的物
質を懸濁することができる任意の媒体中で培養／懸濁し
て、それを微小粒子の衝撃の間支持することができる。

油層を細胞の上に適用して、媒体の液圧を制御しか
つ、浸透後の滲出をシールすることを促進することによ
って細胞の生存能力を改良することができる。例えば、
生きている細胞を等張溶液中に入れて、膜の穿刺の瞬間
において、細胞膜の穿刺のゾーンにおいて細胞内物質お
よび細胞外溶液の浸透圧のバランスを維持することがで
きる。カルシウムイオンは、すべてのこれらの溶液中に
膜安定化剤として存在して、膜の損傷した部分が急速に
回復できるようにすることができる。例示的等張溶液
は、次のものを包含する：植物細胞についてのマイクロ
インジェクション技術のために普通に使用する溶液；冷
血動物、原生動物および微生物の細胞のたんめのリンガ
ー溶液；および動物細胞のためのリンガー−ロック、リ
ンガー−タイロードおよび他の溶液。

標的物質のボンバード（bombardment）は、推進可能
な物質および標的物質の衝撃のときの分散のために、試
料の一部分を失わさせることができる。標的物質を所定
位置に保持するための例示的支持手段は、濾紙、寒天媒
質、金属スクリーン、および金スクリーンのかごを包含
する。例えば、細胞の生物学的物質の引き続くインキュ
ベーションおよび染色は、濾紙上で直接実施することが
できる。他の実施態様において、標的物質および推進可
能な物質のビオチンを溶液の中に入れ、そしてキャリヤ
ー媒体中に懸濁した未被覆のキャリヤー粒子でボンバー
ドすることができる。このようなキャリヤー粒子は、そ
れらの伴流において、非細胞の生物学的物質を含有する
所定の体積の外部の溶液を細胞の生物学的物質の中に引
き入れることができる。

本発明の好ましい実施態様は、ここで図面を参照して
説明する。本発明の装置は、選択された気体圧力を有す
る前以て決定された選択された体積の気体を、前以て決
定した量の推進可能な物質と接触させ、そして選択した
標的物質に向けて加速させることができる。

本発明の範囲内の、図面に示す、種々の実施態様を下
に説明する。

第１図において、参照数字10で全体的に表示される、
装置が概略的に描かれている。この装置10は、入口およ
び出口を有する多目的弁70、出口を有する圧力下の気体
源30、出口を有する任意の推進可能な物質源20、入口お
よび出口を有する推進可能な物質の溜40、入口および出
口を有する任意の送出し手段50、および入口および出口
を有する任意の回収手段60からなる。

多目的弁70は、圧力下の気体源30または、必要に応じ
て、推進可能な物質源20、および推進可能な物質の溜40
の間の選択的連絡を提供するように調節することができ
る設計を有するように、選択される。多目的弁70は、ま
た、推進可能な物質の溜40、および送出し手段50また
は、必要に応じて、回収手段60のの間の選択的連絡を提
供するように調節することができる設計を有するよう
に、選択される。

第２図において、多目的弁70の１つの実施態様は、第
１補助弁70aおよび第２補助弁70bからなる。第１補助弁
70aは、圧力下の気体源30の出口または推進可能な物質
源20の出口、および推進可能な物質の溜40の入口の間の
選択的連絡を提供する。第２補助弁70bは、推進可能な
物質の溜40の出口、および送出し手段50の入口または回
収手段60の入口の間の選択的連絡を提供する。

例示的第１補助弁70aおよび第２補助弁70bは、各々、
１つの３口弁または２つの２口弁であることができ、た
だし２つの２口弁は必要に応じて適切な手段を経て操作
的に結合している。操作的に協力して２つの２口弁を維
持するための例示的手段は、普通のアクチュエーターま
たは異なるアクチュエーター（図示されていない）を包
含する。

第１補助弁および第２補助弁は、適切な手段を経て操
作的に協力している。操作的に協力して２つの２口弁を
維持するための例示的手段は、普通のアクチュエーター
（70cで示すような）または異なるアクチュエーター
（図示されていない）を包含する。

第１補助弁および第２補助弁のアクチュエーターは、
弁への加圧した供給物のスイッチングを提供するように
選択する。例示的アクチュエーターは、ラックおよびピ
ニオンのギヤで作動される二重作動の空気ユニットを包
含する。異なるアクチュエーターを使用するとき、アク
チュエーターはタイミング手段（図示されていない）に
より同調させることができる。例示的なタイミング手段
は、パイロットソレノイドまたは普通の作動軸と組み合
わせた多極スイッチを包含する。

好ましくは、アクチュエーターはフットペダル（図示
されていない）と操作的に協力しており、これにより作
動を簡素化しそして装置の相対的処理量を増加させる。

推進可能な物質の溜40は、好ましくは、推進可能な物
質の均一な射出を保証しかつ最小のハングアップ、すな
わち、推進可能な物質の溜40の内壁への付着または濡
れ、を保証するために十分なアスペクト比で、内部の空
間を定めるように選択した内表面を有する。例示的推進
可能な物質の溜40は、0.005〜100mlの推進可能な物質を
保持することができるであろう。

一般に、推進可能な物質の溜40は、物理学的に変形す
るようにならないで、推進可能な物質源20から推進可能
な物質および／または圧力下の気体源30から気体を、供
給するために十分に物理学的に強い材料から製作される
であろう。好ましくは、推進可能な物質の溜40は、生理
学的温度において少なくとも1000psiの圧力に耐えるこ
とができる材料から製作されるであろう。推進可能な物
質の溜の製作において使用するための例示的材料は、ス
テンレス鋼である。

第２図に示すように、推進可能な物質の溜40内の温度
は、温度制御手段温度制御手段42により制御することが
できる。例示的温度制御手段は、推進可能な物質の溜40
を取り囲むブロックヒーターの中に埋め込まれた熱電対
を包含する。

第１図および第２図における概略的表示はただ１つの
推進可能な物質の使用を示すが、装置10の操作において
記載した原理は、複数の推進可能な物質源からの２また
はそれ以上の推進可能な物質の推進に容易に適用するこ
とができる。

一般に、推進可能な物質の溜40中の推進可能な物質源
20の体積は、推進可能な物質源20の測定した再現性ある
試料を提供する手段により制御することができる。管な
どを使用するとき、第１体積を保持することができる１
つの管を第２体積を保持することができる他の管で置換
することができる。しかしながら、装置はそのように限
定されることを意図しない。例えば、レベルセンサー
（図示されていない）を、推進可能な物質の溜40中の推
進可能な物質の体積の正確な再現性ある測定を提供する
ために有効な任意の位置に、配置させることができる。

第１図に示されるように、圧力下の気体源30は気体供
給手段31および、必要に応じて、気体調節手段32からな
る。圧力下の気体源は、前以て決定した体積の気体を推
進可能な物質の溜40の中に供給するように選択される。
気体圧力は使用する気体の型および体積に依存する。一
般に、気体圧力は15〜150気圧であろう。

圧力下の気体源30は、所望の圧力において推進可能な
物質の溜40の中に気体を供給できる任意の手段により調
節することができる。気体調節手段は手動または自動的
に操作することができる。

好ましくは、圧力下の気体源30は、装置10の比較的に
急速に反復した作動を可能とする、体積の気体を推進可
能な物質の溜40に連続的に提供することができるであろ
う。

例示的圧力下の気体源30は、さらに第３図に記載す。
第３図に示すように、圧力下の気体源30は（１）出口を
有する気体供給槽31aの形態の気体供給手段31、（２）
入口および出口を有する気体供給ライン33、および
（３）気体弁33a、および入口および出口を有する気体
溜32bの形態の気体調節手段32からなる。

気体供給槽31aの出口は、気体供給ライン33の入口と
空気連絡している。次いで、気体供給ライン33の出口
は、気体弁32aを経て、気体溜32bと選択的空気連絡して
いる。

例示的気体供給手段31は円筒および槽を包含する。

気体溜32bは、任意の数の容器、例えば、管から選択
することができる。例示的気体溜は、1ml〜100mlの気体
を保持することができるであろう。

一般に、気体溜32bは、物理学的に変形するようにな
らないで、圧力下の気体源からの気体を供給するために
十分な強さの材料から製作することができる。好ましく
は、気体溜32bは150気圧までの気体圧力に耐えることが
できるであろう。気体供給ラインの製作における使用の
ための例示的材料は、ステンレス鋼を包含する。

気体は、要求される粒子の速度を生成するために十分
に急速な膨張を可能とする、十分に低い分子量を有する
ように選択すべきである。一般に、気体の分子量は２〜
40気圧質量単位（atomic mass unit）であるべきであ
る。例示的気体は、ヘリウム、水素および空気を包含す
る。

第１図および第２図を参照して上に述べたように、本
発明の装置は、好ましくは、推進可能な物質の溜40と選
択的流体連絡している推進可能な物質源20からなる。推
進可能な物質源20が存在しないとき、推進可能な物質の
溜40は手動的に充填し、そして装置と流体連絡して付加
することができる。

第１図に示されるように、そしてとくに第4A図および
第4B図に示されるように、推進可能な物質源20は、前以
て決定された体積の推進可能な物質を推進可能な物質の
溜40の中に提供することができるように選択される。

好ましくは、推進可能な物質源20は、装置10の比較的
に急速な作動を可能とするために、選択された体積の推
進可能な物質を推進可能な物質の溜40に連続的に提供す
ることができるであろう。推進可能な物質源20は、推進
可能な物質の供給手段21からなる。例示的推進可能な物
質の供給手段21は、注射器、槽、管または他の導管を包
含する。

一般に、推進可能な物質の供給手段21は滅菌すること
ができる物質から製作することができるであろう。例示
的材料は、ステンレス鋼およびポリテトラフルオロエチ
レンを包含する。

推進可能な物質供給手段に固有の調節能力に依存し
て、装置は推進可能な物質の流れを調節することができ
る手段、すなわち、推進可能な物質の調節手段22からな
ることができる。推進可能な物質の調節手段は、推進可
能な物質の供給手段21操作的に結合して、選択した体積
の推進可能な物質を推進可能な物質の溜40中に供給する
ことができる。例示的推進可能な物質の調節手段は、弁
およびポンプを包含する。

前に示したように、推進可能な物質源20の例示的実施
態様は第4A図および第4B図に記載されている。これらの
実施態様は、それから排出される選択された体積の推進
可能な物質を有することができる推進可能な物質源を描
写する。

１つの実施態様において、第4A図に示すように、推進
可能な物質源は、（１）出口を有する注射器21aの形態
の推進可能な物質の供給手段21、および（２）入口およ
び出口を有する推進可能な物質の供給ライン23からな
る。注射器21aの出口は、推進可能な物質の供給ライン2
3の入口と選択的流体連絡している。推進可能な物質の
供給ライン23の出口は、推進可能な物質の溜40に導かれ
る多目的弁70の入口と流体連絡している。

他の実施態様において、第4B図に見られるように、推
進可能な物質源は、（１）出口を有する推進可能な物質
の供給槽21bの形態の推進可能な物質の供給手段21、
（２）推進可能な物質の弁22aの形態の推進可能な物質
の調節手段22、および（３）入口および出口を有する推
進可能な物質の供給ライン23からなる。槽21bの出口
は、推進可能な物質の弁22を経て、推進可能な物質の供
給ラインと選択的流体連絡している。次いで、推進可能
な物質の供給ライン23の出口は、推進可能な物質の溜40
の導かれる弁70の入口と連絡している。

推進可能な物質が推進可能な物質の供給槽21b中で維
持される時間に依存して、推進可能な物質の供給槽21b
は、第4B図の別の実施態様に示すように、温度制御手段
25操作的に結合して、推進可能な物質を所望の温度に維
持することができる。例示的温度制御手段は、推進可能
な物質の供給槽21bを取り囲むブロックヒーターの中に
埋め込まれた熱電対を包含する。

キャリヤー媒体の相対粘度に依存して、推進可能な物
質の供給槽21bは撹拌手段24と操作的に結合して、粒子
をキャリヤー媒体の中に懸濁して維持することができ
る。例示的撹拌手段は、推進可能な物質の供給槽21b内
に交互する流れの方向をつる、往復する注射器ポンプ、
磁気撹拌棒の撹拌、弁の配置およびポンプを包含する。
好ましくは、撹拌手段は、また、推進可能な物質の溜40
内に交互する流れの方向をつくるように選択され、例え
ば、往復注射器ポンプであろう。

第１図および第２図に示すように、推進可能な物質の
溜40の出口は、多目的弁70を経て、回収手段60の入口と
選択的に連絡することができる。

回収手段60は、推進可能な物質の溜40からの過剰の推
進可能な物質のオーバーフローを可能とする。回収手段
60は、推進可能な物質を捕捉する任意の手段を包含す
る。好ましい回収手段は、物質が引き出されないように
シールされた管からなる。このような設計は、また、オ
ープンシステムからなり、これに撹拌手段、例えば、往
復注射器ポンプを選択的に結合して、推進可能な物質の
溜40内に交互する方向の流れを提供することができる。

回収手段60は、推進可能な物質を含有しかつそれに対
して悪影響を及ぼさない、任意の材料から製作すること
ができる。好ましくは、推進可能な物質の溜から有意な
量の適当な推進可能な物質のオーバーフローを回避する
ために、回収手段60は透明材料から作って、その中に含
有される物質の容易な測定を可能とする。オーバーフロ
ーの視的検査を可能とする例示的材料は、ポリテトラフ
ルオロエチレン（PTFE）を包含する。

送出し手段 第１図、第２図および第７図に見られるように、推進
可能な物質の溜40の出口は、多目的弁70を経て、送出し
手段50と選択的に連絡することができる。

第5A図および第5B図にとくに示す送出し手段50は、マ
クロエイミング（macroaiming）手段51および／または
ミクロエイミング（microaiming）手段52からなる。推
進可能な物質の溜40（第１図および第２図に示す）から
出る推進可能な物質の力のために、送出し手段50がミク
ロエイミング手段52からなるとき、それは、また、マク
ロエイミング手段からなることが好ましい。

第5A図に見られるように、マクロエイミング手段51は
ミクロエイミング手段52と流体連絡している。

一般に、マクロエイミング手段51は内表面を有し、こ
の内表面は推進可能な物質をバイパスする気体のため
に、推進可能な物質の加速の実質的な損失を防止するた
めに十分な長さ、形状寸法および直径の孔を定めるよう
に選択する。好ましくは、マクロエイミング手段51は、
500〜200ミクロン、好ましくは750〜1250ミクロンの内
径をもつ、一般に円筒形の孔を定める内表面を有するよ
うに選択された管である。

マクロエイミング手段51は、送出し条件下にその形状
を維持できる任意の材料から作ることができる。例示的
材料は、ガラス、プラスチックおよびステンレス鋼を包
含する。

送出し手段がマクロエイミング手段51のみからなると
き、それはいわゆる「ショットガン」の点火のパターン
で推進可能な物質を加速するために使用できる。送出し
手段がミクロエイミング手段52からなるとき、それは推
進可能な物質の比較的より正確な狙いを可能とする。

第１実施態様において、第5A図に示すように、ミクロ
エイミング手段52は次の構成成分からなる：ピペット52
a、これはマクロエイミング手段51と流体連結してい
る；三方マイクロマニュプレーター52eの可動工具52dに
しっかり接続されたホルダー52c内に配置されたマイク
ロインストルメント52b。マイクロマニュプレーター52e
は、ピペット52aの位置を制御する操作レバー（図示さ
れていない）からなる。

ピペット52aは、推進可能な物質を通過させるために
十分な孔大きさの内径を有するように選択されるべきで
ある。ピペットの内径は、一般に、約10〜約500ミクロ
ン、好ましくは約100〜約250ミクロンである。ピペット
は、普通に、よく知られた技術に従い毛管から調製され
る（一般に参照、Graessman et al.（1980），Methods
in Enzymology,65:816-825）。

例示的ミクロエイミング手段52は、有益には、普通の
マイクロインジェクション装置から構成することができ
る。マイクロインジェクション装置は、ここに提供され
た教示が与えられると、比較的容易に変更してミクロエ
イミング手段を定めることができる。

普通のマイクロインジェクション装置および技術は、
次の参考文献中に教示されている：米国特許第4,743,54
8号;Yamamoto et al.（1982），Exp.Cell Res.,142:79-
84（1981）;Purres（1981），Methods for Intracellul
ar Recording and Ionophores;Ocho et al.（1981），A
cta Med.Okayama,35:381-384;LawrenceおよびDavies（1
985），Plant Cell Rep.4:33-35;Steinbiss et al.（19
84），Proceedings of the 1984 Wye International Sy
mposium,Experimental Mnupulation of Ovule Tissue:T
heir Micromanipulation,Tissue Culture and Pysiolog
y;SteinbissおよびStabel（1983），Protoplasma,116:2
23-227;MorikawaおよびYamada（1981），Plant Cell Ph
ysiol.,26:229-236;Graessman et al.（1980），Method
s in Enzymology,65:816-825;およびLinおよびRuddle
（1981），Exp.Cell Res.,134:485-488。

さらに、視的に見ることができるが、送出し手段は好
ましくは観測手段58からなる。観測手段は標的物質に焦
点を合わすために有効な倍率、好ましくは10×〜200×
を提供すべきである。例示的観測手段は、解剖顕微鏡お
よびボロスコープ（boroscope）を包含する。

第２実施態様において、第5B図に見られるように、、
ミクロエイミング手段52は観測手段58操作的に結合して
いるピペット52aからなる。

第１図、第5A図、第5B図、および第７図に見られるよ
うに、送出し手段の出口は、標的物質をその中に配置で
きる、推進ゾーン80の中に開口している。

標的物質は適切なプラットホーム上に配置することが
できる。例えば、ペトリ皿59aを使用して、標的物質を
含有することができる。マクロエイミング手段51の狙い
を促進するために、標的物質は好ましくはＸ−Ｙ並進段
階59b上に配置することができる。

好ましくは、推進ゾーン80は環境的に制御することが
できる。一般に、推進ゾーンはチャンバーにより定める
ことができる。

例えば、推進ゾーンを真空にすることができる。真空
の程度は、空気抵抗により引き起こされるのために、粒
子の速度の減少を回避しかつ推進可能な物質の散乱を防
止するために十分であるべきである。好ましくは、推進
ゾーンにおける真空の程度は０〜0.5気圧の間で変化す
ることができる。

適当な環境的に制御されるチャンバーは、次の文献中
に教示されている：「Fisher 88」,Laboratory Equipme
nt Catalog of Fisher Scientific,Inc.,ペンシルベニ
ア州ピッツバーグ。

速度測定手段 他の実施態様において、装置10は第１図、第６図およ
び第７図に示されているように速度測定手段90からな
る。推進可能な物質の速度を監視することができる任意
の装置は、速度測定手段として使用するために適する。

一般に、速度測定手段は、加速される推進可能な物質
の速度を再現可能に測定できる任意の位置に配置するこ
とができる。好ましくは、速度測定手段90は送出し手段
50上に配置することができる。

第６図に示すように、例示的速度測定手段90は第１速
度センサー92および第２速度センサー94からなり、前記
センサーは送出し手段50を横切る連続的位置に配置す
る。

第１速度センサー92は、源手段92aおよびセンサー手
段92bからなる。第２速度センサー94は、源手段94aおよ
びセンサー手段94bからなる。

例示的源手段92aおよび94aは、赤外エミッター、例え
ば、赤外線発生ヂオード（LED）、または他の同様な光
源を包含する。源取り付け手段が赤外エミッターからな
るとき、送出し手段は有益には透明材料、例えば、ガラ
スまたは透明プラスチックから構成されている。

例示的センサー手段92bおよび94bは、フォトダイオー
ド、フォトトランジスターまたは光電池を包含する。

一般に、第１および第２のセンサーは、電気回路を経
て、多目的弁70操作的に結合している。

一般に、回路は第１および第２のセンサーの間に飛行
時間（下の「実施例」の節、および第９図に見られるよ
うに）を測定すべきである。好ましくは、回路は、速度
測定手段90のすべての部分が推進可能な物質の加速と同
調することを確保するために「シーケンスタイミング
（sequence timing）」を提供することができる。回路
はタイミングの状態を確保した後、回路は速度測定手段
90および多目的弁70の間の操作的連絡を提供することが
でき、これにより多目的弁70を操作するために有効な電
力の前以て選択した時間間隔は圧力下の気体源30および
推進可能な物質の溜40の間の連絡を提供する。

任意の数の回路を当業者は案出して、前述の要件を達
成することができる。速度検出手段の例示的回路は、第
8A図および第8B図に示されており、そして後述する。

同調手段 第７図に示すような他の実施態様において、装置10は
推進可能な物質を装填しかつ加速する少なくともある要
素を同調するために有効な手段と操作的に協力すること
ができる。少なくともある装置の要素の同調は、実施し
なくてはならない工程の数を減少し、結局作動の間に必
要な時間を減少しそして処理量を増加することを意図す
る。

同調手段の例示的実施態様は第７図に記載する。同調
手段100は、装置10操作的に結合しているコンピュータ
ー110からなる。

コンピューター110は、ライン101を経て、ボックス10
2と連絡しており、ボックス101は１系列のセンサーおり
それからのコマンドリード線を有する。

第１リード線102aは、温度制御手段25とセンサーおよ
びコマンド連絡することができ、これにより推進可能な
物質の供給槽21bの温度は自動的に調節される。

第２リード線102bは、撹拌手段24とセンサーおよびコ
マンド連絡することができ、これにより推進可能な物質
は選択した速度で撹拌される。

第３リード線102cは推進可能な物質の調節手段22とコ
マンド連絡している。リード線は推進可能な物質源を開
いたまたは閉じた位置に維持する。

第４リード線102dは、第３リード線102cとセンサー連
絡しており、そして多目的弁70aとコマンド連絡してい
る。推進可能な物質源が開いた位置維持されていると
き、多目的弁70は推進可能な物質源20および推進可能な
物質の溜40の間の選択的流体連絡、および推進可能な物
質の溜40および回収手段60の間の選択的流体連絡を提供
する。

第５リード線102eは温度制御手段42センサーおよびと
コマンド連絡しており、これにより推進可能な物質の溜
の温度は調節される。

第６リード線102fは、第４リード線102dとセンサー連
絡し、そして速度測定手段90とコマンド連絡している。
選択した体積の推進可能な物質が推進可能な物質の溜40
中に存在するとき、装置10の点火のタイミングサイクル
は開始される。

第７リード線102gは第６リード線102fおり、気体弁32
aとセンサー連絡している。速度検出手段のタイミング
サイクルが保証されるとき、気体調節手段は開いた位置
に維持される。第８リード線102hは第７リード線102gお
よび多目的補助弁70bとセンサー連絡し手要る。圧力下
の気体源が開いた位置にあるとき、多目的弁70は、推進
可能な物質の溜40を経て、圧力下の気体源30および送出
し手段50の間の選択的空気連絡を提供する。

第９リード線102iは速度測定手段90とセンサー連絡し
ている。選択した体積の圧力下の気体が推進可能な物質
の溜40の中に放射され、そして加速された体積の推進可
能な物質が速度測定手段90を通過した後、推進可能な物
質の速度はディスプレイされる。

一般に、同調手段は、種々のセンサーのリード線によ
り提供されるデータを同化し、そして種々のコマンドリ
ード線を経て装置操作することができる任意の制御シス
テムであることができる。例示的同調手段は、単一のマ
イクロコントローラー、またはCAMILE （The Dow Chem
ical Companyの商標）データ獲得およびプロセス制御シ
ステム（The Dow Chemical Companyから商業的に入手可
能である）を包含する。

操作 第１図に見られるように、装置は次のようにして操作
することができる。標的物質を推進ゾーンにおいて送出
し手段から前以て決定した距離で選択的に配置すること
ができる。

推進可能な物質標的物質が細胞の生物学的物質を包含
するとき、標的物質は実質的な数の細胞の生物学的物質
に対して致死的でないであろう推進可能な物質と接触さ
せるために有効な距離で選択的に配置する（しかし多少
の細胞は死亡することがある）。

一般に、標的物質は送出し手段の出口から１〜100cm
の距離で配置されるであろう。

送出し手段がマクロエイミング手段のみからなる、す
なわち、ミクロエイミング手段をもたないとき、標的物
質は送出し手段の出口に対して５〜20cmの距離で配置さ
れるであろう。送出し手段がミクロエイミング手段から
なるとき、標的物質は送出し手段の出口に対して1mm〜1
cmの距離で配置されるであろう。

第１図に一般に示し、そして選択した図面に詳しく描
かれている装置は、次のようにして操作することができ
る。第１図、第２図および第4B図に見られるように、多
目的弁70および推進可能な物質の調節手段22aをセット
して、推進可能な物質の供給手段21および推進可能な物
質の溜40の間の流体連絡を形成する。結局、推進可能な
物質は推進可能な物質源20から推進可能な物質の溜40の
中に行くことができる。

第１図および第２図に見られるように、多目的弁70
は、また、推進可能な物質の溜40および回収手段60の間
の流体連絡を形成するようにセットする。推進可能な物
質の溜40の体積を越える任意の体積の推進可能な物質を
回収手段60の中に解放する。

第１図、第２図および第３図に見られるように、次い
で多目的弁70および気体調節手段32aをセットして、気
体供給手段31および推進可能な物質の溜40の間の流体連
絡を形成する。結局、所望の速度で推進可能な物質を加
速するために十分な圧力下に選択された体積の気体は、
圧力下の気体源30から推進可能な物質の溜40の中に入る
ことができる。

多目的弁70を、また、セットして推進可能な物質の溜
40および送出し手段50の間の空気連絡を形成する。いっ
たん気体が推進可能な物質の溜40の中に排出されると、
それは推進可能な物質に対して接触し、推進可能な物質
は、存在する場合、送出し手段50の中に加速される。第
１図および第６図にみられるように、送出し手段50にお
いて推進可能な物質は第１センサー92および第２センサ
ー94を通るであろう。第１および第２のセンサー92およ
び94は推進可能な物質の速度を記録し、推進可能な物質
の再現性ある加速を可能とする手段を提供する。

好ましくは、推進可能な物質は有効な速度に加速され
る。“有効な”速度は所望の結果に依存して変化するで
あろう。

一般に、生物学的物質を細胞の生物学的物質の中に導
入する目的で、推進可能な物質の速度は生物学的物質を
細胞の膜、および存在する場合、壁を浸透させるために
有効であるべきである。好ましくは、このようなシステ
ムについて、推進可能な物質は送出し手段を出る時点で
200マイル／時間（mph）〜1200mphの速度を有するべき
である。

明らかなように、推進可能な物質の速度は種々の既知
のパラメーターに依存する。このようなパラメーター
は、次のものを包含するが、これらに限定されない：送
出し手段の長さおよび内径；気体圧力；気体の流れの性
質；推進可能な物質の流れの性質；送出し手段の出口と
標的物質との間の距離；および標的物質が培養される媒
体の体積および性質。

推進可能な物質の流れ特性はとくに臨界的ではない。
こうして、推進可能な物質は栓流、または乱流で加速す
ることができる。“栓流”とは、推進可能な物質が一般
に連続の塊として動き、そして気体および推進可能な物
質のゾーンは実質的に相互に混合されないことを意味す
る。“乱流”とは、所定の点における速度の大きさおよ
方向が不定に変化し、結局気体および推進可能な物質の
多少の混合が起こる流体の流れを意味する。乱流が起こ
る場合、推進可能な物質および気体は相互作用して分散
をつくり、結局装置から排出されるとき、推進可能な物
質のより広いカラムのビームを形成する。

圧力下の気体は推進可能な物質と直接接触し、そして
それ自体推進ゾーンの中に解放されるので、溜の中に入
れられる推進可能な物質は再現的に推進ゾーンの中に排
出される。小さいが再現性ある比率の推進可能な物質は
送出し手段中に止まる。基本的には、推進ゾーンの中に
排出されない唯一の推進可能な物質は、弁および排出手
段の内壁に付着またはそれを濡らすものである。このよ
うな推進可能な物質は“ハングアップ”と呼ぶ。ハング
アップの量は、特定の推進可能な物質の速度に依存し、
そしてそれとともに変化する。

推進可能な物質の速度は、速度検出手段をそれが通る
ときに測定する。さらに詳しくは、送出し手段上に位置
する速度検出手段の第１および第２のセンサーの間の飛
行時間は、推進可能な物質の速度を示す。

推進可能な物質の飛行時間の再現性測定を提供するこ
とによって、当業者は推進可能な物質の速度に影響を与
える種々のパラメーターを調節することができる。パラ
メーターの調節により、推進可能な物質の最適な速度を
選択することができる。

所望の体積の推進可能な物質は送出し手段から出て推
進ゾーンの中に入る。

操作は多目的弁70を選択的にセットして、気体溜32か
ら推進可能な物質の溜の中への気体の流れを遮断するこ
とによって完結する。

正確な説明は、本発明による装置の操作において考慮
される基準の一般的考えを提供することを意図する。上
の教示が与えられると、使用する各システムのための操
作条件の選択は当業者とって明らであろう。

本発明は、植物細胞、動物細胞および微生物を包含す
る、種々の生物学の科学において使用することができ
る。

本発明の主張する特徴は、細胞壁が完全である植物細
胞の処理を可能とすることである。原形質体からの再生
する全植物の障害を回避することができるので、重要な
穀物種の遺伝子操作を促進することができる。

植物の生殖系列の形質転換のための２つの重要標的
は、花粉または卵、および分裂組織のドーム（dome）ま
たは組織培養細胞（完全な植物および胚から、または組
織培養物から）である。花粉、卵、または分裂組織のド
ームの形質転換は、性的に増殖する作物について可能な
方法であるが、組織培養細胞または分裂組織のドームの
形質転換は無性的に増殖する作物について可能な方法で
ある。これらのアプローチの各々は形質転換された全植
物を産生することができる。

組織培養細胞を形質転換し、次いで培養して体胚また
は分裂組織のドームを提供し、次いでこれらを転移され
た植物に再生することができる。

例えば、分裂組織の形質転換は、分裂組織のドームを
外科的に露出し、そしてそれをDNAを有する粒子で衝撃
し、多数の分裂組織の細胞を形質転換させることによっ
て達成することができる。形質転換された分裂組織はキ
メラ性の新芽に成長し、これらから安定した形質転換さ
れたセクター（sector）を選択する。

遺伝子を未熟の胚の軸の中に挿入し、次いでこれを使
用して植物を再生する方法の一般的説明は、次の文献に
記載されている:McCabe et al.（1988），Bio/Technolo
gy,6:923-926。

最後に、クラミドモナス（Chlamydomonas）、単細胞
の藻類、における葉緑体の投射体のボンバードを使用す
る形質転換が、また、報告されている（Boynton et al.
（1988），Sci.,240:1543-1537）。クラミドモナス・レ
インハードチイ（Chlamydomonas reinhardtii）の葉緑
体atpBの遺伝子の３つの突然変異体を、野生型遺伝子を
含有する葉緑体DNAで形質転換した。光合成能力は形質
転換体において復帰された。

動物組織における細胞の小さい群の遺伝子形質転換
は、本発明の方法および装置を使用して、今回可能とな
った。このような治療は非感染性であるが、高度に効率
よい、そして組織のその場の形質転換の機構を提供す
る。一般的説明については、上のSanford et al.を参
照。

投射体のボンバードによる酵母菌中のミトコンドリア
の形質転換が、報告されている（Johnston et al.（198
8），Sci.,240:1538-1541）。この参考文献は、oxi 3欠
失を補正することができるDNA配列をもつミトコンドリ
アのoxi 3遺伝子における欠失のために、呼吸欠損であ
る酵母菌の非復帰株の形質転換を教示している。欠損の
oxi 3遺伝子の相同性置換を合有する呼吸コンピテント
形質転換体が得られた。

外来のバイオポリマー、例えば、RNA、タンパク質、
脂質および有機および無機の両者の化学物質の運命は、
これらの分子または分子の組み合わせで被覆した粒子を
発射することによって分析することができる。

さらに、分離細胞以下のオルガネラ、例えば、ミトコ
ンドリアまたは葉緑体を形質転換し、次いで形質転換さ
れたオルガネラを植物細胞または原形質体の中に再挿入
することができる。

実施例 次の実施例によって、本発明をさらに説明する。これ
らの実施例は本発明を限定しない。すべての部および百
分率は、特定しない限り、重量による。

推進可能な物質は次のようにして調製した。

DNAを含有するプラスミドで被覆したキャリヤー粒子
をキャリヤー媒体中に懸濁した。さらに詳しくは、プラ
スミドを金粒子の表面に吸着させた。プラスミドはある
遺伝子を含有し、この遺伝子は酵素のベータ−グルクロ
ニダーゼをコードし（GUS遺伝子）そして35sカルフォル
ニアモザイクウイルス（CaMV）のプロモーターの制御下
にあった（Clontech Laboratories,Inc.,米国カリフォ
ルニア州パロアルトから得られた遺伝子、プロモーター
および調節配列）。金粒子は直径が1.5〜3.0ミクロンで
ある球の粉末であった（Alfa Products、マサチュセッ
ツ州ダンバース、から商業的に入手可能である）。

吸着を達成するために、プラスミドの溶液（1.8μｇ
のDNA/μｌの0.01モルのトリス緩衝液、pH8.0、0.001モ
ルのエチレンジアミンテトラ酢酸（EDTA））を、400μ
ｌの金キャリヤー粒子の懸濁液（300mgの金担体粒子/ml
の蒸留水）に添加した。DNAを74μｌの2.5モルの塩化カ
ルシウム溶液および30μｌの0.1モルのスパーミジン溶
液の添加により沈澱させた。被覆したキャリヤー粒子を
エッペンドルフ管の底に沈降させ、そして生ずる透明な
液体を完全に排出した。キャリヤー粒子を500μｌのエ
タノール（100％）（担体媒質）中に再懸濁した。１つ
のキャリヤー粒子をほぼ10コピーのプラスミドで被覆し
た。

標的物質は次のようにして調製した。栽培変種植物の
メキシカン・ブラックスイウィート（Black Mexican Sw
eet）（BMS）マメの細胞の懸濁培養物を、バージニア・
ワルボット（Virginia Walbot）教授（スタンフォード
大学）から得た。BMSはSheridan（1975），J.Cell Bio
l.,67:3969に記載されている。これらの培養物は、2,4
−ジクロロフェノキシ酢酸（2mg/l）を補充した液体の
ムラシゲ（Murashige）およびスクーグ（Skoog）（MS）
培地（Physiol.Plantarum,1962,15:473-496）中で日常
的に維持した。

キャリヤー粒子のボンバードのための調製において、
100mgの細胞の試料を7cmのワットマンNo.1濾紙上にブフ
ナー漏斗上の真空濾過により懸濁液から集めた。細胞を
有する濾紙を、固体の形態の前述のMS培地を含有する9c
mペトリ皿59aの中に配置した。

BMSマメ細胞に被覆した金粒子を加速するために使用
した装置は、第１図、第２図、第３図および第4A図に記
載する、次ぎの要素から成っていた。

（１） ヘリウムガスを充填した1Aの大きさの気体シリ
ンダー（すなわち、気体供給手段31）は、寸法７′×0.
02″内径を有するステンレス鋼の毛管（気体供給ライン
33）と流体連絡していた。気体供給ラインは標準の２段
階圧力調節弁（Victor Equipment Co.から商業的に入手
可能である）（すなわち、気体調節弁32a）と操作的に
結合していた。気体供給ラインは、1/8″外径×３″長
さの寸法を有する高い圧力のステンレス鋼の気体チャン
バー（すなわち、気体溜32b）と連絡していた。

（２） ３cm³（cc）のルエル・ロック（Luer Lok）の
無菌の注射器（すなわち、推進可能な物質の供給手段21
a）は、1/10″のテフロン（Teflon）（E.I.du Pont de
Nemours ＆ Co.,デラウェア州ウイルミントンの商標）F
EP管（すなわち、推進可能な物質の供給ライン23）と流
体連絡していた。この管はレオジン（Rhedyne）7030型
の３方弁（すなわち、多目的弁70）操作的に結合してい
た。

（３） 透明な1/10″外径のFEP管（すなわち、回収手
段60）。

（４） 10cm×1.2mm外径×0.8mm内径の寸法を有するパ
イレックスガラス管（すなわち送出し手段50）。

（５） 送出し手段50上に互いにに関して隣接して位置
する２つのセンサーから構成された速度検出手段。各セ
ンサー（第１センサー92および第２センサー94）は、光
ダイオードおよび赤外エミッターから構成されいた。光
ダイオードは商業的に入手可能であり（Motrola Semico
nductor Products,.Inc.,米国アリゾナ州から、商品名M
RD500）、そして赤外エミッターも商業的に入手可能で
ある（General Electricから、商品名LED55C）。

第１および第２のセンサーは、第8A図および第8B図の
概略的表示に示すような設計を有する電気回路を経て、
操作的に結合していた。

速度測定手段90および多目的弁70の間の操作的組み合
わせを描写する、第8A図および第8B図について下に詳細
に説明する。

ブロック113はシーケンスタイミングを提供し、作動m
nd（すなわち、点火ボタン113a）が押された後、回路の
すべての部分はタイミングサイクルのために調製され
た。ブロック113は信号113b′を同時に、ブロック112を
経て（信号113b″として受け取られる）、フリップフロ
ップ115a（信号112bとして受け取られる）に間接的に送
り、タイマーを停止させ、そして信号113b′を直接フリ
ップフロップ115b（信号113b′として受け取られる）に
送り、ブロック115をリセットして１つのみの開始信号
（111b）を受け取り、そしてカウントタイマーブロック
116をゼロにクリアーする。間接の信号は、第２センサ
ー94のオプチクス（源手段94aおよびセンサー手段94bに
より描写されている）が推進可能な物質の通過を記録し
なかった場合、フェイルセイユとして供給されてタイマ
ーを停止する。次いで、ブロック113は信号113cを提供
して、ブロック114におけるタイマー（すなわち、第8A
図の114aの作動を開始させる。

ブロック114はブロック113から信号113cを受け取り、
次いでソリッドステートのリレー（すなわち、第8A図に
おいて114c）を経て前以て選択した時間間隔を提供し
て、４方弁（すなわち、第8A図において114b）を操作
し、この弁は選択した体積の空気圧力を多目的弁70上の
空気アクチュエーター（図示せず）に送る。これは多目
的弁70を操作して、圧力下の気体源および推進可能な物
質の溜の間の連絡を提供した。

ブロック111は、第１速度センサー92の源手段および
センサー手段（源手段92aおよびセンサー手段92bにより
描写されている）の間を通る推進可能な物質により発生
される信号111aを受け取り、そして信号をコンディショ
ニングし、そして信号111a、すなわち、タイマーを始動
することができる「開始」信号111b、の電圧の低下に時
間が相当する、鋭く上昇する電圧の信号を生成した（第
8B図におけるブロック116）。

ブロック112は、第２速度センサー94の源手段および
センサー手段の組み合わせの間を通る推進可能な物質に
より発生される信号112aを受け取り、そして信号112a、
すなわち、タイマーを停止することができる「停止」信
号112b、の電圧の低下に時間が相当する、鋭く上昇する
電圧の信号を生成した（第8B図におけるブロック11
6）。

フリップフロップ115aはブロック111から「開始」信
号111b、ブロック112から「停止」信号112bを受け取
り、そしてフリップフロップ115bはシーケンスブロック
113から「クリアータイマー」信号（113b″）を受け取
り、そしてタイマーの状態を維持し、すなわち、推進可
能な物質の１つの送出しサイクル当たり１つのみのタイ
ミングサイクルを可能とした。フリップフロップ111aは
信号115cを発生し、この信号はブロック116へ送られ
る。

ブロック116は、クロック集積回路116aおよびディジ
タルカウンター116bからなる、石英結晶安定化タイマー
から構成された。ブロック117は、７つのセグメントの
ディスプレイデコーダー（すなわち、第8B図において11
7a）へのマルチプレックスド・バイナリー・コーテッド
・デシマル（multiplexed binary coded decimal）（BC
D）およびLEDディスプレイ（すなわち、第８図において
117b）から構成された。こうして、ブロック117は最も
最近の飛行時間をディスプレイする。

ディジタルカウンター116bは、タイミングの状態の信
号113b″および115cをブロック115から受け取った。こ
れらのタイミングの状態の信号は、「タイマーのラン」
（すなわち、115c）および「タイマーのクリアー」（す
なわち、113b″）であった。タイマーのランの信号がΦ
であるとき、タイマーのブロックはゼロからマイクロセ
カンドまでをカウントする。タイマーのランの信号が12
ボルトであるとき、タイマーは停止し、そして最後のカ
ウントを保持した。タイマーのクリアーの信号がΦボル
トであるとき、タイマーは作動した。タイマーのクリア
ーの信号が12ボルトであるとき、タイマーはゼロにクリ
アーされた。ディスプレイブロック117はブロック116か
らGCDの数の信号をブロック116から受け取り、こうして
フロントパネルのディスプレイに推進可能な物質の最も
最近の飛行時間をμ秒で表示した。

例示的回路を示したが、多数の回路は同一の結果を達
成することができた。

（６） ２つの補助弁（補助弁70aおよび70b）を有する
二重の３方弁（多目的弁70）（Rheodyne,Inc.,カリフォ
ルニア州から商品名7030ARV型で商業的に入手可能であ
る）。二重３方弁70の補助弁は、空気アクチュエーター
（キット＃4168,Anspec Co.,ミシガン州アンアーバー、
から商業的に入手可能である）と操作的に結合してい
た。空気アクチュエーターは４方ソレノイド弁（Automa
tic Switch Company）（ASCO）、ニュージャージイ州フ
ロルハムパーク、から商業的に入手可能である）から供
給される空気により駆動された。

（７） ステンレス鋼から作られた外部のループ40、1/
16″外径（すなわち、推進可能な物質の溜）は、第１お
よび第２の３口弁と操作的に結合していた。

第１の３口弁は、推進可能な物質の供給手段または気
体溜、および推進可能な物質の溜の間の選択的流体連絡
を提供した。

第２の３口弁は、推進可能な物質の溜および回収手段
または送出し手段の間の選択的流体連絡を提供した。

多目的弁は、最初にセットして、注射器および推進可
能な物質の流体連絡を提供し、そして気体溜および推進
可能な物質の溜の間の空気連絡を遮断した。

1mlの推進可能な物質（被覆した粒子のキャリヤー媒
体の懸濁液）を送出すことができる注射器を、推進可能
な物質の供給ラインと流体連絡して配置した。推進可能
な物質の供給ラインは、推進可能な物質の溜と流体連絡
していた。

推進可能な物質の調節弁22aを開いて、推進可能な物
質の調節手段および推進可能な物質の溜の間の流体連絡
を提供した。選択された体積の推進可能な物質は推進可
能な物質の溜の中に入れた後、推進可能な物質の弁を閉
じた。

推進可能な物質の溜の体積に対して過剰の任意の体積
の推進可能な物質は、回収手段を通して解放した。

気体調節体積32aを開いて、気体供給手段および気体
溜の間の空気連絡を提供した。約1000psiの気体圧力が
気体溜において得られた。次いで、気体調節弁を閉じ
た。

操作の残りは、第8A図および第8B図に記載する回路を
経て制御した。回路は次のようにして操作した。

点火ボタン113aを押した後、ブロック113は0.05秒の
シーケンスタイミングを提供して、ブロック116のディ
ジタルタイマーを一時的に停止させた。ブロック115は
ブロック116の状態を保持し、すなわち、誤差により、
ディジタルタイマーが、装置の以前の作動の後、なおタ
イミングしている場合、ディジタルタイマーを次のタイ
ミングサイクルのための準備においてゼロにクリアーし
た。ディジタルタイマーが停止した後、ブロック115の
タイマーの状態をセットして、ブロック111から１つの
みの開始信号を受け取った。

次に、間隔のタイマーブロック114を始動した。間隔
のタイマーブロック114は、120ボルトの交流（VAC）の
0.8秒のプリセット時間間隔を供給して、弁114bを作動
し、65〜75ポンド／平方ゲージ（psig）の空気を供給し
て多目的弁70上の空気アクチュエーター（図示せず）を
駆動して、多目的弁をセットして、気体源および推進可
能な物質の溜の間の選択的連絡を提供し、これは加圧さ
れた気体および推進可能な物質を第１および第２のセン
サーを過ぎて加速させた。

推進可能な物質の前縁が速度検出手段の第１センサー
を過ぎたとき、電気信号（111a）が発生した。ブロック
111によりコンディショニングされたとき、電気信号は
ブロック115により使用されてディジタルタイマーのブ
ロック116を始動する信号であった。

同様に、推進可能な物質の前縁が速度検出手段の第２
センサーを過ぎたとき、電気信号（111b）が発生した。
ブロック112によりコンディショニングされたとき、電
気信号はブロック115により使用されてディジタルタイ
マーのブロック116を始動する信号であった。第１セン
サー手段および第２センサー手段の間の推進可能な物質
の前縁の飛行時間は、ブロック117のマルチセグメント
のLEDインジケーターの（３ディジット、７セグメン
ト）、LEDディスプレイ（すなわち、117b）上に表示さ
れた。

第９図は装置の操作の生のデータを記載する。電気信
号111aをセンサー92から誘導し、そして電気信号112aを
センサー94から誘導した。センサーは2.8cmで離した。
推進可能な物質がいずれかのセンサーの間を通るとき、
電気信号は基線からシフトするであろう。電気信号111a
について、このシフトは線１の点に示し、そして電気信
号112aについて、このシフトは線２の点に示される。第
１および第２のセンサーの間の移動時間は、線１および
２の間の距離として示したとき、６μ秒であった。これ
が示すように、推進可能な物質は約6051m/秒（1044マイ
ル／時間）の速度で移動していた。

推進可能な物質は、送出し手段から出て推進ゾーンに
おけるBMS細胞に向かって推進した。推進ゾーンは真空
にしたチャンバーにより定められ、その設計は前述の
「Fsher88」,p.114中に教示されていた。推進ゾーンの
圧力は約0.1絶対気圧であった。

操作は、弁をセットして気体溜から弁を通り送出し手
段の中に入る気体の通行を遮断し、そして注射器および
推進可能な物質のオーバーフローの溜の間の流体連絡を
提供することによって完結した。

MS培地のペトリ皿（すなわち、ペトリ皿59a）上のBMS
細胞の単層を同時にボンバードした。各ペトリ皿上に10
0mgのBMS細胞が存在した。GUSを含有するプラスミドで
被覆されたキャリヤー粒子をBMS細胞の中に送出した。

BMS細胞のボンバードの後、培養物を暗所で２日間27
℃においてインキュベーションした。２日後、細胞をGU
S活性についてアッセイした。

BMS細胞中のGUS遺伝子の発現は、GUS組織化学的アッ
セイを使用して観測した（Clontech Laboratories,In
c.,カリフォルニア州パロアルト、から入手した５−Br
−４−Cl−３インドリル−べータ−Ｄ−グルクロン酸
［Ｘ−glu］基質および手順）。BMS細胞および細胞の塊
を、37℃において24〜48時間の間、0.5ミリモルのフェ
リシアン化カリウム、0.5ミリモルのフェロシアン化カ
リウムおよび10ミリモルのEDTAを含有する１ミリモルの
Ｘ−gluの溶液中でインキュベーションした。このアッ
セイで青色になった細胞および細胞の塊を、GUS活性に
ついて陽性としてスコアを付けた。

結果を表１に記載する。

これらの発見が示すように、粒子のボンバードを使用
して、DNAを完全な植物細胞の中に同時に送出され、そ
してこの方法により導入された遺伝子は引き続いて発現
されることができる。

上の説明から明らかなように、ここに示しそして記載
したものに加えて本発明の種々の変更は上の説明および
添付図面から当業者には明らかとなるであろう。この理
由で、上の説明のすべては単なる例示であり、そして特
許請求の範囲に記載しかつ規定したもの除外して、本発
明の限定または制限するもと解釈すべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１つの実施態様に従う装置の概略的
表示である。 第２図は、第１図の装置を本発明に従い使用するための
弁の概略的表示である。 第３図は、第１図および本発明の装置とともに使用する
ための圧力下の気体源の電子顕微鏡の概略的表示であ
る。 第4A図および第4B図は、第１図の装置とともに本発明に
従い使用するための推進可能な物質源の種々の実施態様
の概略的表示である。 第5A図および第5B図は、第１図に示すような装置ととも
に本発明に従い使用するための推進および観測手段の概
略的表示である。 第６図は、本発明とともに使用するための速度検出手段
の例示的実施態様の概略的表示である。 第７図は、第１図に示すような装置とともに本発明に従
い使用するための同調手段の概略的表示である。 第8A図および第8B図は、“実施例”のセクションに記載
した、第６図の速度検出手段とともに使用するときの、
電気回路の概略的表示である。 第９図は、“実施例”のセクションに記載した、電気回
路により推進可能な物質のフライト時間を測定するため
に使用する生データのブラフの表示である。 10……装置 20……任意の推進可能な物質源 21……推進可能な物質の供給手段 21a……注射器 21b……推進可能な物質の供給槽 22……推進可能な物質の調節手段 22a……推進可能な物質の弁 23……推進可能な物質の供給ライン 25……温度制御手段 30……圧力下の気体源 31……気体供給手段 31a……気体供給槽 32……気体調節手段 32a……気体弁 32b……気体溜 33……気体供給ライン 40……推進可能な物質の溜、外部のループ 42……温度制御手段 50……任意の送出し手段 51……マクロエイミング手段、送出し手段 52……ミクロエイミング手段 52a……ピペット 52b……マイクロインストルメント 52c……ホルダー 52d……可動工具 52e……マイクロマュニプレイター 58……観測手段 59a……ペトリ皿 59b……Ｘ−Ｙ並進段階 60……任意の回収手段 70……多目的弁 70a……第１補助弁 70b……第２補助弁 80……推進ゾーン 90……速度測定手段 92……第１速度センサー 92a……源手段 92b……センサー手段 94……第２速度センサー 94a……源手段 94b……センサー手段 100……同調手段 110……コンピューター 101……ライン 102……ボックス 102a……第１リード線 102b……第２リード線 102c……第３リード線 102d……第４リード線 102e……第５リード線 102f……第６リード線 102g……第７リード線 102h……第８リード線 102i……第９リード線 111……ブロック 111a……信号 111b……開始信号 112……ブロック 112a……信号 112b……信号 113……ブロック 113a……点火ボタン 113b′……信号 113b″……信号 113c……信号 114……ブロック 114a……タイマー 114b……弁 114c……ソリドステートのリレー 115a……フリップフロップ 115b……フリップフロップ 115c……信号 116……ブロック 116b……ディジタルカウンター 117……ブロック 117a……デコーダー 117b……LEDディスプレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン アール．グールド アメリカ合衆国，ミシガン 48640，ミ ッドランド，ランブル レーン 1908 (72)発明者 トーマス エー．スコクット アメリカ合衆国，ミシガン 48640，ミ ッドランド，フラックスムール 5705 (56)参考文献 実開 平１−90393（ＪＰ，Ｕ) Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｓｃｉｅｎ ｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．５，1987，Ｐ．27−37 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C12N 15/00 - 15/90 C12M 1/00 - 3/10 ＢＩＯＳＩＳ（ＤＩＡＬＯＧ) ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】以下の： （ａ） 気体出口をもつ圧力下の気体源及び出口をもつ
   駆出可能な物質源； （ｂ） 入口及び出口をもつ駆出可能な物質の溜； （ｃ） 入口と出口をもつ送り出し手段、ここでこの送
   り出し手段の入口は上記駆出可能な物質の溜の出口と連
   絡されている； （ｄ） 上記圧力下の気体源の出口又は上記駆出可能な
   物質源の出口のいずれかと上記駆出可能な物質の溜の入
   口との間に選択的な気体連絡を提供するための、そして
   上記送り出し手段の入口と上記駆出可能な物質の溜の出
   口との間に選択的連絡を供給するための、多目的弁手段
   を含んで成る装置であって、 ここで、上記圧力下の気体源が上記駆出可能な物質の溜
   と連絡されるとき、気体は上記駆出可能な物質の溜内に
   排出され、そして上記気体は、上記駆出可能な物質の溜
   が上記送り出し手段と連絡されるとき、322〜1931km/時
   （200〜1200マイル／時）の間の速度で駆出可能な物質
   が上記送り出し手段を出ることを引き起こすために十分
   な圧力下にある、 生物学的材料を生きた細胞内に導入するための前記装
   置。
2. 【請求項２】前記装置が、 （ｅ） 入口をもつ回収手段、 をさらに含み、そして 前記多目的弁手段が、前記圧力下の気体源の出口又は前
   記駆出可能な物質の出口のいずれかと前記駆出可能な物
   質の溜の入口との間に選択的気体連絡を提供し、そして
   さらに上記回収手段の入口と前記駆出可能な物質の溜の
   出口との間に選択的手段を提供する、請求項１に記載の
   装置。
3. 【請求項３】前記送り出し手段が照準手段を含む、請求
   項１に記載の装置。
4. 【請求項４】前記圧力下の気体源が、 （１） 出口をもつ気体供給手段、及び （２） 気体調節手段、 を含み、ここで上記気体調節手段は、上記気体供給手段
   の出口と前記駆出可能な物質の溜の入口との間に選択的
   連絡を提供するために、上記気体供給手段と共に操作さ
   れる、請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】前記気体調節手段が気体弁と、入口をもつ
   気体溜を含んで成り、ここで上記気体弁が前記気体供給
   手段の出口と上記気体溜の入口との間に選択的気体連絡
   を提供する、請求項４に記載の装置。
6. 【請求項６】温度調節手段をさらに含み、ここで、その
   温度調節手段が前記駆出可能な物質の溜と共に操作され
   る、請求項１に記載の装置。
7. 【請求項７】前記駆出可能な物質の源が、 （１） 出口をもつ駆出可能な物質の供給手段、及び （２） 駆出可能な物質の調節手段 を含んで成り、ここで、その駆出可能な物質の調節手段
   が、上記駆出可能な物質の供給手段の出口と前記駆出可
   能な物質の溜との間に選択的連絡を提供するために、上
   記駆出可能な物質の供給手段と共に操作される、請求項
   １に記載の装置。
8. 【請求項８】前記駆出可能な物質の源が、撹拌手段をさ
   らに含み、ここでその撹拌手段が、前記駆出可能な物質
   の供給手段と共に操作される、請求項１に記載の装置。
9. 【請求項９】前記送り出し手段が、巨視照準手段を含
   む、請求項３に記載の装置。
10. 【請求項１０】前記送り出し手段が、微視照準手段を含
    む、請求項３に記載の装置。
11. 【請求項１１】前記装置が、速度検出手段を含む、請求
    項３に記載の装置。
12. 【請求項１２】前記装置が、第１センサー及び第２セン
    サーを含む、請求項11に記載の装置。
13. 【請求項１３】前記駆出可能な物質の溜が、環境的に制
    御されたチャンバーと液体連絡されており、ここでその
    チャンバーが推進ゾーンを定める、請求項１に記載の装
    置。
14. 【請求項１４】以下の： （ａ） 気体出口をもつ圧力下の気体源及び出口をもつ
    駆出可能な物質源； （ｂ） 入口及び出口をもつ駆出可能な物質の溜； （ｃ） 入口と出口をもつ送り出し手段、ここでこの送
    り出し手段の入口は上記駆出可能な物質の溜の出口と連
    絡されている； （ｄ） 上記圧力下の気体源の出口又は上記駆出可能な
    物質源の出口のいずれかと上記駆出可能な物質の溜の入
    口との間に選択的な気体連絡を提供するための、そして
    上記送り出し手段の入口と上記駆出可能な物質の溜の出
    口との間に選択的連絡を供給するための、多目的弁手段
    を含んで成る装置であって、 ここで、上記圧力下の気体源が上記駆出可能な物質の溜
    と連絡されるとき、気体は上記駆出可能な物質の溜内に
    排出され、そして上記気体は、上記駆出可能な物質の溜
    が上記送り出し手段と連絡されるとき、非細胞性生物学
    的材料が生物学的細胞内に侵入することを引き起こすた
    めに有効な速度で、駆出可能な物質が上記送り出し手段
    を出ることを引き起こすために十分な圧力下にある、 生物学的材料を生きた細胞内に導入するための前記装
    置。