JPH0242472B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、細胞を含んでいる懸濁液を収容する
ために設けられている空間を備え、かつこの空間
が内部において細胞が電極間に形成される電気的
な場の作用を受ける二つの電極間に存在している
空間を備えている、電気的な場内において細胞を
処理するための装置に関する。

冒頭に記載した様式の装置はドイツ連邦共和国
公開特許公報第33 17 415号から公知である。こ
の公知の装置にあつては細胞懸濁液を収容するた
めに設けられる装置は円筒形の内部体およびこの
内部体を囲んでいる外部体とによつて形成されて
いる。両電極は多条のねじの様式の内部体を囲ん
でいる。従つて内部において細胞が電気的な場の
作用を受ける領域は多条のねじの様式の内部体を
取囲む部分領域として形成されている。装置のこ
の構成は極めて多くの数の細胞を同時に電気的な
場により処理することを可能にはするが、この場
合ある程度の欠点、即ち構造上の諸条件に制約さ
れ、領域内に存在しているすべての細胞が必ずし
も等しい電気的な場の作用を受けないと言う欠点
がある。これは、細胞それぞれの諸性質の自然な
らばらつきによつて左右される所望の製品の変動
幅の増大を招く。その上この公知の装置は製造に
費用を要し、従つて高価なものにつく。

更に、冒頭に記載した様式の装置はドイツ連邦
共和国公開特許公報第33 21 239号からも公知で
ある。この装置は細胞懸濁液のための空間を形成
している基板から成り、この室内には二本の針金
状の電極が突出している。この構成の装置はその
製造が容易であり、かつ費用を要さない。しか
し、電極間に存在している領域において上記した
装置と同様な欠点を有している。

上記した様式の両装置は一般に電気的な場内に
おける細胞の処理、特に細胞の融合にも使用する
ことができる。

細胞を融合するための方法は、雑誌
「Biochimica et Biophysik Acta」、694巻
（1982）、227〜277（U.Zimmermann著“Electric
Field−Mediated Fusion and Related
Electrical Phenomena”から公知である。この
公知の方法にあつては−その処置経過は顕微鏡で
観察することができる−、少なくとも二つの細胞
間の膜接触は交流電圧による僅かに均質な電気的
な場をかけることによつて行われる。この電気的
な場合よつて−細胞内の分極工程によつて条件ず
けられはするが−双極子が形成される。この双極
子は、細胞が電気的な場合で移動する間に互いに
接近した際相互に引合う（いわゆる誘導泳動が生
じる）。細胞が形成された後、隣合う細胞間の膜
構造内の障壁が電気的な配壊パルスによつて除か
れる（雑誌「J.Membrane Biol」、67巻、165〜
182頁（1982）、U.ZimmermannおよびJ.Vienken
著“Electrial Field−Induced Cell−to−Cell
Fusion”参照）。この場合、一従来の模型表現に
よれば−隣合つた細胞の膜接触領域内に孔が生
じ、これらの孔が両細胞間の細胞質の連続体とな
り、かつ隣合つた細胞の膜間の橋絡を形成する。
脂質分子はもはやその本来の膜内に適応しない。
橋絡が形成されると、直ちにエネルギー上の理由
から、脂質橋絡を介して互いに結合し合つている
細胞から成る生成する形成体の円形化が起る。

本発明の課題は、製造が簡単であり、取扱が容
易でありかつ公知装置が持つ上記の欠点を有さな
い装置を造ることである。

この課題は本発明により、内部に空間が形成さ
れており、この空間を取囲む形状を有している外
部電極があり、この空間の中に収納されるように
内部電極があり、外部電極の内側は内部電極の表
面を一定の間隔で取囲んでおり、外部電極と内部
電極の帯域に細胞懸濁液が装置外部から導入可能
であるようにこの帯域と装置外部が連通してお
り、外部電極と内部電極が絶縁材をはさんで一体
化しており、かつ外部電極、内部電極とも装置外
から接触できる位置に延在ていることことによつ
て解決される。

これにより、空間は電極により立体的に区画さ
れる。空間の各々の領域内では−この空間が電極
の等間隔な表面によつて囲まれているので−電気
的な場の強さが等しく。従つてこの空間内に存在
しているすべての細胞にとつて等しい電気的な条
件が与えられる。従つてまた同時にこの空間の領
域内において、細胞懸濁液を収容するために設け
られる空間もこの空間と一致する。

本発明による装置の第一の特別な実施例にあつ
ては、空間の領域内において第一の電極が円筒形
の或いはほぼ円筒形の表面を備えている内部電極
として、第二の電極は内方に先細りに形成された
円筒形或いはほぼ円筒形の表面を備えた外部電極
として形成されており、従つてこの空間は円筒形
な或いはほぼ円筒形な環状空間として形成され
る。この場合この環状空間の幾何学的な形状は、
断面が正確に環状である必要はなく、例えばおむ
すび形であつてもよく、この点円筒形と異なる形
状である。

装置の第一の実施例の有利な構成は、環状空間
の一方の端面が外方に向かつて開口しており、環
状空間の他方の端面には少なくとも内部電極内で
半径方向の横孔が接続しており、この横孔が内部
電極内を走りかつ装置の排出開口とは反対側にお
いて外方に向かつて開いている軸方向の管路内に
開口していることである。

細胞の電気的な場による処理を準備するため
に、細胞懸濁液は管路を介して空間内に圧入さ
れ、この空間内において細胞懸濁液は−20〜
500μｍの通常の電極間隔で−留まる。しかもこ
の場合滴出することがない。電気的な場による処
理の後、細胞懸濁液は気体（空気）或いは第二の
溶液が後圧入されることにより、或いは遠心分離
により空間から圧出される。

両電極の電気供給部への接続を簡単に行い得る
ようにするため、装置の第一の実施例にあつて
は、両電極は環状空間の領域の外側において絶縁
部材で互いに分離されており、この絶縁部材は横
孔にまで達しており、内部電極の一部分を軸方向
の管路の領域内で囲んでおり、かつ両電極の装置
の外側面に至るまで互いに分離状態に保持する。
従つて外部電極は環状空間の殆どの領域内で、内
部電極は装置の残りの領域部分内で外方から接近
することが可能である。この実施例にあつては、
電気接続は簡単な方法で外方から装置に接続可能
である。この際の接続様式は、細胞の融合処理の
実施にあつては一般に交流電圧による電場を発生
させるための電気的な装置および電圧パルスを発
生させるための電気的な装置の接続様式である。

装置の第一の実施例の他の極めて有利な構成
は、軸方向の管路が外方向に拡大している内部円
錐体内に開口しており、この内部円錐体の寸法
が、この内部にピペツトを挿入し得るように設定
されていることである。この構成様式によりこの
ピペツトを経て細胞の容量に適応した両の細胞懸
濁液を装置に導入することが可能となる。このや
り方は装置の極めて簡単な取扱を可能にし、多数
の細胞収能室が設けられている場合極めて簡単に
細胞の連続した処理、例えば一種或いは多数種類
の細胞懸濁液の完全に連続した研究が可能とな
る。

更に、電気供給部との接続を形成する電気差込
み結合部内への装置の導入を容易にするため、外
部電極は環状空間の排出開口側方向で先細りした
円錐形状に形成されている。

本発明による装置の第二の実施例にあつては、
第一の電極は内部電極として形成されており、空
間の領域内で球状或いはほぼ球状の形状を有して
おり、第二の電極は外部電極として形成されてお
り、この場合この外部電極は空間に面する領域内
で球体の表面に適合した或いはほぼ適合した内表
面を有している。従つて空間は二つの同心的な球
表面或いはほぼ球状の表面間に存在する空間を形
成する。

第一の電極、即ち内部電極を棒状にしかも端部
に球形頭部を備えた形状に形成されるのが有利で
ある。この内部電極は試験管の形状に形成された
外側スリーブ内に突出しており、空間の領域内に
おいてはこの外側スリーブの内表面は同時に外部
電極の内表面を形成する。

細胞の電気的な場による処理を準備するため、
内部電極は試験管形の外側スリーブ内に挿入さ
れ、次いで細胞懸濁液が或いは溶液が、引続き僅
かな量の細胞懸濁液が充填される。充填される溶
液の量が帯域の容量に相当する量よりも多い場合
は、細胞は沈降により空間の領域内に集まる。

内部電極を試験管形の外形スリーブ内で案内す
るため、内部電極の棒状の部分に案内リングが設
けられており、この案内リング内部電極を試験管
形の外側スリーブの円筒形部分内で案内する。

外部から外部電極に給電し得るようにするた
め、外側スリーブは空間の領域内において外部電
極によつて形成されている。この場合外部電極は
外側スリーブの残りの部分から絶縁部材によつて
分離されている。選択的に外側スリーブの残りの
部分は電気的に絶縁作用を行う材料から成つてい
てもよい。第二の給電は内部電極の棒状の部分に
おいて行われる。

本発明による第二の実施例の有利な構成は、内
部電極の球形頭部とは反対側の端部に試験管形に
形成された外側スリーブのための閉鎖部が設けら
れていることである。

空間の領域内の外側スリーブは外部電極によつ
て形成されており、かつ外側スリーブの残りの部
分が電気的に絶縁作用を行う材料から成る場合
は、上記の閉鎖部は金属から成り、電圧の内部電
極への接続はこの金属製の閉鎖部を介して行われ
る。

装置の取扱を容易にするため、閉鎖部に栓を備
えた開口が設けられている。この開口を経て細胞
懸濁液が充填される。電気的な場による細胞の処
理が終了した後細胞懸濁液を取出すには閉鎖部が
外され、これにより内部電極が試験管形の外側ス
リーブから取出される。細胞懸濁液のより以上の
処理はどの試験管になつても行われると同様の通
常の様式で行われる。

ピペツトのための接続部を備えている本発明に
よる装置の第一実施例の構成を拡張する意味で本
発明による装置は以下に述べる構成によつて特徴
ずけられる。即ち、空間は外方に開いている排出
開口を備えておりかつこの空間の寸法が−しかも
少なくともその排出開口の周囲の領域の寸法が
−、細胞懸濁液が毛細管作用により空間内に保持
されるように設定されており、この場合空間はピ
ペツト等のための接続部と結合されている充填開
口を備えている。

排出開口の領域は例えば毛細管の様式で形成さ
れていてもよい。

本発明による装置のこの実施例にあつては空間
は極めて異なる形状で形成されていることが可能
である。ピペツト等のために設けられた接続部を
備えている充填開口および外方に開いている排出
開口の形状およびこの排出開口の領域の毛細管様
の寸法の設定のみが行われる。即ち、例えば空間
はドイツ連邦共和国公開特許公報第33 17 415号
および第33 21 239号から公知の様式で形成され
る。

また、例えば試験管形の外側スリーブが設けら
れている本発明による装置の第二の実施例の場
合、これらの外側スリーブは下側に毛細管様の管
路を備えており、この装置の閉鎖部もしくはこの
閉鎖部の開口にピペツトを接続するための補助部
が設けられている。装置のこの構成部はピペツト
を介して溶液で充填され、この溶液は第二の溶液
が（同様にピペツトを介して）圧入されることに
より管路を経て下方向に排出される。

このように形成された装置の充填および排出の
ための方法の特徴とする点は、装置もしくは空間
を充填するため細胞懸濁液が接続部を経てピペツ
ト等により圧入されること、および装置もしくは
空間から処理細胞を排出するためには処理された
細胞懸濁液が装置もしくは空間を介してこの装置
から圧出されることである。この方法は融合装置
の特別簡単な取扱を可能にする。

以下に本発明による装置の両実施例を添付した
図面を基に詳しく説明する。

装置の両実施例は、第１図および第２図から明
瞭であるように、空間１を備えており、この空間
は−充填開口および排出開口を除いて一構造様式
に応じて同軸的に或いは縦軸中心にして設けられ
た内部電極２および外部電極３の表面によつて区
画されている。

第１図に図示した装置の構造様式にあつては、
内部電極２は空間１の領域内において円筒形体と
して形成されており、空間１が円筒形の環状空間
が形成されるように外部電極３により囲まれてい
る。この環状空間は端面において下方向に開口し
ており、ここにその排出開口４を備えている。他
方の端面においては環状空間１に内部電極２内で
半径方向の横孔５が接続しており、この横孔５は
内部電極１内に設けられた半径方向の管路６内に
開口している。この管路には外方に末広がりにな
つている円錐体７が接続している。この円錐体の
寸法は、ピペツトが導入可能であるように設定さ
れている。

内部電極２と外部電極３は絶縁部材８によつて
互いに分離されている。外部電極３は空間１の両
域内で、内部電極２は装置の上方の領域内で外部
から接近可能である。その上外部電極３は円錐形
に、下方向に先細りに形成されている。これによ
り、装置をこの装置の形状に適応した差込み結合
部内に挿入することにより、装置に細胞の電気的
な場による処理を行うために必要な電圧を付加す
ることが可能となる。

ピペツトにより、細胞懸濁液を正確に配量して
空間内に圧入することが可能である。同様に正確
に配量された量の他の溶液の充填により、処理さ
れた細胞懸濁液が排出開口４を経て下方向で装置
から−例えば試験管内に−圧入される。

例えばＤ＝4.4mm、ｄ＝4.0mmの寸法およびｈ＝
12の空間高さの場合、0.2mmの電極間隔で約32μ
の空間容量が得られる。

装置の第２図に図示した構造の場合、内部電極
１は棒状に、球形頭部を持つて形成されている。
装置の外側スリーブは試験管の形状を有してい
る。この外側スリーブは下方部分において外部電
極３から成り、上方においては円筒形の絶縁部材
９から成る。

内部電極２の棒状の部分には金属から成る閉隙
部１０が接続されている。この閉鎖部は栓１２を
備えた開口１１を有している。内部電極を試験管
形の外側スリーブの円筒形の部分内で案内するた
め案内リング１３が設けられている。

細胞の電気的な場による処理を行うために、電
圧が帯域１の領域内で外部から外部電極に、そし
て閉鎖部１０を介して内部電極に付加される。

球体の直径が19.6mmであり、外部電極の内径が
20mmでありかつ電極間隔が0.2mmである場合、空
間容量は約250μである。装置の寸法が上記寸
法であるとして細胞の電気的な場による処理の準
備のため、開口１１を経て約250μの溶液が充
填され、その後10〜200μの細胞懸濁液が充填
される。細胞が沈降により空間内に到達した後、
装置を電気的な場による処理を行う時間だけ電気
供給部に接続する。引続き内部電極を外部電極か
ら外し、この中に存在している溶液の通常の方法
で更に処理する。

【図面の簡単な説明】

第１図は処理物質をピペツトを介して充填し得
る装置の第一の実施例の図、第２図は試験管形の
外側スリーブと球形頭部を備えた棒状の内部電極
とを備えた装置の第二の実施例の図。 図中符号は、１……空間、２……内部電極、３
……外部電極、８，９……絶縁部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 細胞を含んでいる懸濁液のための外部から接
   近し得る装置の空間の領域内で一定の相互間隔を
   有している二つの電極を備えている電気的な場に
   おいて細胞を処理するための装置において、内部
   に空間１が形成されており、この空間を取囲む形
   状を有している外部電極３があり、この空間の中
   に収納されるように内部電極２があり、外部電極
   ３の内側は内部電極２の表面を一定の間隔で取囲
   んでおり、外部電極と内部電極の帯域に細胞懸濁
   液が装置外部から導入可能であるようにこの帯域
   と装置外部が連通しており、外部電極と内部電極
   が絶縁材８，９をはさんで一体化しており、かつ
   外部電極３、内部電極２とも装置外から接触でき
   る位置に延在ていることを特徴とする、上記電気
   的な場において細胞を処理するための装置。 ２ 内部電極２が円筒形に或いはほぼ円筒形に、
   外部電極３の内側が内部電極の表面を一定間隔で
   取囲むように内方に向つて先細りした円筒形に或
   いはほぼ円筒形に形成されており、かつ上記内部
   電極と外部電極が絶縁部材をはさんで一体化して
   形成されている、特許請求の範囲第１項に記載の
   細胞を処理するための装置。 ３ 環状空間１の一方の端面が外方に開口して排
   出開口４を形成しており、環状空間の他方の端面
   に内部電極２内に設けられた半径方向の横孔５が
   設けられており、この横孔が軸方向の管路６内に
   開口しており、絶縁部材８の領域内で内部電極２
   内を通つていてかつ内部電極の外部から接近し得
   る部分内で細胞懸濁液を導入し得るように充填開
   口を介して装置外部と連通している、特許請求の
   範囲第２項に記載の細胞を処理するための装置。 ４ 軸方向の管路６が末拡がりに拡大していてか
   つ寸法がピペツトが導入し得るように選択されて
   いる内部円錐体７内に開口している、特許請求の
   範囲第３項に記載の細胞を処理するための装置。 ５ 外部電極３が環状空間１の排出開口４の方向
   に先細りに円錐形に形成されている、特許請求の
   範囲第４項に記載の細胞を処理するための装置。 ６ 内部電極２が空間１の領域内で球状に或いは
   ほぼ球状に形成されており、外部電極３が空間１
   の領域内で球体の表面に相当するか或いはほぼ相
   当する内部表面を備えており、これにより空間が
   二つの同心的な球状表面或いはほぼ球状の表面間
   に存在する空間として形成されている、特許請求
   の範囲第１項に記載の細胞を処理するための装
   置。 ７ 内部電極２が端部に球形頭部を備えている棒
   体として形成されている、特許請求の範囲第６項
   に記載の細胞を処理するための装置。 ８ 内部電極２が試験管の形状に形成された外部
   電極３と絶縁部材９内に突出している、特許請求
   の範囲第６項或いは第７項に記載の細胞を処理す
   るための装置。 ９ 内部電極２を試験管形の外側スリーブの円筒
   形の部分内で案内するための案内リング１３が設
   けられている、特許請求の範囲第８項に記載の細
   胞を処理するための装置。 １０ 外部電極３が外側スリーブの残りの部分か
   ら絶縁部材によつて分離されている、特許請求の
   範囲第１項に記載の細胞を処理するための装置。 １１ 外側スリーブの残りの部分が絶縁部材９で
   ある、特許請求の範囲第１項に記載の細胞を処理
   するための装置。 １２ 内部電極２の球形頭部と反対側の端部にお
   いて、内部電極の外部から接近し得る部分が試験
   管の形状に形成された外部電極３と絶縁部材９の
   ための閉鎖部１０として形成されている、特許請
   求の範囲第７項から第１１項までのいずれか一つ
   に記載の細胞を処理するための装置。 １３ 閉鎖部１０が栓１２を有する開口１１を備
   えている、特許請求の範囲第１２項に記載の細胞
   を処理するための装置。