JPH04237486A - 細胞処理用噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、細胞に形質転換を起こ
させるために使用される細胞処理用噴射装置に関する。 すなわち、この噴射装置は、例えば、遺伝物質を付着さ
せた金属微粒粉等の細胞処理材を高速で噴射し、細胞を
含む試料に当てて遺伝物質を細胞内に注入したり、細胞
に細胞を高速噴射して細胞融合を起こさせたりする用途
に利用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の噴射装置として、火薬、圧縮空
気等を用いて先端に細胞処理材を付着させたプラスチッ
ク製ピストンを高速に加速し、小孔を有する板等に衝突
させ、細胞処理材を噴射するするようにしたものが知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の装置では、
ピストンすなわち細胞処理材の速度を高速にすることが
困難である。実験によれば、火薬を用いる装置において
、火薬を装置が破損するまで大量に使用しても、速度の
上昇はごくわずかである。この原因は、ピストンが軽量
であるため、火薬が十分に燃焼して高い圧力を発生する
前に、進行し衝突をしてしまうからである。また、圧縮
空気等を用いる場合も、同様に、噴出弁を開くと、ピス
トンの背後が十分に高圧になる前にピストンが進行して
しまい、高速にすることが困難である。

【０００４】そこで、本発明は、ピストンすなわち細胞
処理材の速度を十分高速にすることのできる、新たな構
成の細胞処理用噴射装置を得ることを目的とするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、高圧ガスを瞬
時に発生させるガス発生部と、このガス発生部に連なり
、ガスを受け入れるガス溜室と、このガス溜室に連なり
、ガス溜室と同じ又は小さな断面積を有し、先端に細胞
処理材が付着させられたピストンを収納し、ガス溜室か
らのガスによりこのピストンを先端方向へ進行させるシ
リンダと、小孔を有し、このシリンダの先端又は先端延
長上に設けられ、ピストンを衝突させて細胞処理材を小
孔から試料に噴射させる噴射部と、前記ガス溜室とシリ
ンダとの間に設けられ、シリンダへのガスの流れに抵抗
を加える抵抗体とを有することを特徴とする細胞処理用
噴射装置である。

【０００６】このガス発生部は、火薬及びこれを点火さ
せる点火機構よりなるもの、あるいは、高圧ガスタンク
及びこれに連なる噴出弁よりなるものが使用できる。

【０００７】抵抗体としては、ガスの流れを仕切るよう
に設けられ、ガスにより破壊される紙、プラスチック等
製の板体が使用でき、その形状は、平板状、ガス発生部
方向に向かって突出する円錐状等とすることができる。 また、ガスの流れを仕切るように設けられ、シリンダの
断面積より小さい断面積の開口部を有する仕切板を使用
することもでき、その形状は、平板状であって、開口部
が１の孔よりなるもの、カップ状であって、開口部が複
数の孔よりなるもの等とすることができる。

【０００８】さらに、本発明の細胞処理用噴射装置は、
ガス発生部とシリンダ中のピストンとの間に、シリンダ
へのガスの流れの一部を流出させる流出孔と、この流出
孔に接続して予め設定した圧力になると開いてガスを外
部へ放出させる調圧弁を設けたり、容積を調節すること
ができ、シリンダへのガスの流れの一部を受け入れて溜
めるタンクを設けて、噴射速度を調節可能としてもよい
。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図示する実施例について具体
的に説明する。

【００１０】図１，２に第１実施例の細胞処理用噴射装
置１０を示す。この装置１０は、台部１１上に着脱自在
のケース１２を載せ、全体を被うことができ、ケース１
２を被せて吸引口１３から真空ポンプ（図示しない）で
内部の空気を吸引し、内部全体を減圧状態にすることが
できる。

【００１１】台部１１側部には、支柱１４が設けられ、
これにホルダ１５が押さえネジ１６を操作することによ
り上下位置調節可能となるよう取付けられている。

【００１２】ホルダ１５は筒体１７を支持し、この筒体
１７の上端部内には火薬を内蔵した空砲カートリッジ１
８を装填することができ、筒体１７上部にはこの空砲カ
ートリッジ１８を装填、点火する点火機構１９が設けら
れ、これらの空砲カートリッジ１８と点火機構とでガス
発生部２０を構成している。なお、この点火機構１９の
点火はソレノイドで作動するようにされ、その操作はケ
ース１２外から行われる。

【００１３】筒体１７の内部はガス溜室２１となり、そ
の先端にはシリンダ２２が着脱自在にネジ止めされてい
る。このシリンダ２２は、ガス溜室２１と同じ断面積を
有し、内部にピストン２３を収納する。ピストン２３は
、プラスチック製であり、後部周囲にリブを突出させて
シリンダ２２内面を押してその位置を保持し、先端には
凹部が形成され、ここに細胞処理材２４、例えば遺伝物
質を付着させたタングステン微粒粉が、水の表面張力に
より付着させられる。

【００１４】シリンダ２２の先端すなわち下端には、前
部カバー２５の根元部がバヨネット式ネジにより着脱自
在に取付けられている。この前部カバー２５は、台部１
１上に置かれる試料２６を被うとともに、シリンダ２２
の前端との間に噴射部２７を挟んで保持する。この噴射
部２７は小孔２８を有し、ピストン２３を衝突させ細胞
処理材２４を小孔２８から噴射させる。

【００１５】シリンダ２２の先端近くには排気孔２９，
…、３０，…が設けられ、また前部カバー２５の根元部
にも排気孔３０，…に連通する排気孔３１，…が設けら
れている。

【００１６】筒体１７の先端とシリンダ２２との間には
、抵抗体３２が、ガス溜室２１とシリンダ２２との間で
ガスの流れを仕切るように設けられている。この抵抗体
３２は、ガスにより破壊しうる紙、プラスチック等製の
板体よりなり、平板状となっている。

【００１７】この細胞処理用噴射装置１０は以上の構成
であり、次のように作動する。

【００１８】初めに、次のようにして準備をする。台部
１１上に試料２６を置く。シリンダ２２に細胞処理材２
４を付着させたピストン２３を収納し、抵抗体３２を挟
んで筒体１７に取付ける。空砲カートリッジ１８を装填
し、ホルダ１５を適当な高さに固定する。ケース１２を
被せて、ケース１２内を減圧する。

【００１９】次に、点火機構１９を作動させる。こうす
ると、空砲カートリッジ１８内の火薬から高圧ガスが発
生し、このガスはガス溜室２１に充満した後、抵抗体３
２を破壊し、シリンダ２２内に進み、ピストン２３を押
して高速に加速し、噴射部２７に衝突させる。この衝突
により細胞処理材２４は小孔２８を通して噴射され、試
料２６に当たって、遺伝物質を細胞内に注入する等の細
胞処理が実現される。このとき排気孔２９，…、３０，
…、３１，…からピストン２３前方に残留している空気
が排出される。

【００２０】なお、一旦この装置を使用すると、ピスト
ン２３及び抵抗体３２は破損するので、空になった空砲
カートリッジ１８とともに交換しなければならない。

【００２１】図３に第２実施例の細胞処理用噴射装置４
０を示す。前記装置１０の抵抗体３２を他の抵抗体４１
に置き換えただけであって、他の構成は前記装置と同様
であり、各部に前記装置の対応部所と同じ符号を付して
示す。この装置の抵抗体４１は、ガスにより破壊しうる
紙、プラスチック等製の板体よりなり、ガス発生部方向
に向かって突出する円錐状となっている。

【００２２】この装置４０も、前記装置１０と同様にし
て使用され、作動する。この装置の抵抗体４１は円錐状
であるため、前記例の抵抗体３２より高い圧力まで破壊
しないようにすることができ、より高い圧力になってか
らピストン２３にガスを流し、より高速にピストンを加
速することが可能となる。

【００２３】図４に第３実施例の細胞処理用噴射装置５
０を示す。前記装置１０の抵抗体３２を他の抵抗体５１
に置き換えただけであって、他の構成は前記装置と同様
であり、各部に前記装置の対応部所と同じ符号を付して
示す。この装置の抵抗体５１は、ガスの流れを仕切る平
板状の仕切板よりなり、１の孔よりなる開口部５２を有
している。この開口部５２の断面積はシリンダ２２の断
面積より小さくされている。

【００２４】この装置５０も、前記装置１０と同様にし
て使用され、ほぼ同様に作動する。この装置の抵抗体５
１は、破壊するものではなく、開口部５２によりガスの
流れに抵抗を与えるものである。ガス発生部２０のガス
発生は極めて高速であるので、開口部５２の流動抵抗だ
けでガス溜室２１内に高圧ガスを溜めることができる。 したがって、ガスは、一旦高圧になった後、シリンダ２
２に流れてピストン２３が進行するので、ピストン２３
は高速に加速される。

【００２５】実験によると、ピストンの衝突時速度が、
抵抗体を用いない場合に６６０ｍ／ｓであるのに対し、
この抵抗体５１（開口部断面積をシリンダ断面積の２分
の１とした）を用いた場合には１０８０ｍ／ｓとなった
。

【００２６】図５に第４実施例の細胞処理用噴射装置６
０を示す。前記装置１０の筒体１７を根元部が大径の筒
体６１に置き換え、他の抵抗体６２を用いたものであっ
て、他の構成は前記装置と同様であり、各部に前記装置
の対応部所と同じ符号を付して示す。この装置の抵抗体
６２は、ガスの流れを仕切るカップ状の仕切板よりなり
、複数の孔よりなる開口部６３を有している。この開口
部６３の合計断面積はシリンダ２２の断面積より小さく
されている。なお、ガス溜室２１とシリンダ２２との間
にはシリンダ２２より大きな断面積を有する中間室６４
が形成され、シリンダ２２はこの中間室６４を介してガ
ス溜室２１に連なることになる。

【００２７】この装置６０も、前記装置５０と同様にし
て使用され、作動する。

【００２８】図６に第５実施例の細胞処理用噴射装置７
０を示す。この装置７０は前記装置５０の噴射速度を調
節可能としたものである。この装置７０では、ホルダ１
５、筒体１７を、他の構成のホルダ７１、筒体７２に置
き換え、他の部分は前記装置５０と同様に構成したもの
であり、各部に前記装置の対応部所と同じ符号を付して
示す。ホルダ７１は下端部が小径となり、筒体７２は空
砲カートリッジ１８近くの周面に流出孔７３，…を、外
周にネジ溝７４を有する。さらにこの装置７０では、ネ
ジ溝７４に調節環７５を螺合させ、この調節環７５に押
されたバネ７６が、筒体７２外周に上下動可能に嵌合し
て流出孔７３，…からガスを受ける略カップ状の可動環
７７をホルダ７１に押付けるようにしてなる調圧弁７７
が付加されている。

【００２９】この装置７０も、前記装置５０と同様にし
て使用され、作動して噴射する。この装置７０では、調
圧弁７８があるため、予め調節環７５を操作して可動環
７７を適宜強さで押付けておくことにより、ガス溜室２
１内が一定の圧力になると、流出孔７３，…から可動環
７７内に入ったガスが可動環７７をバネ７６に抗して押
し下げ、ガスは外部に放出される。このためピストン２
３の速度すなわち細胞処理材２４の噴射速度が調節され
る。

【００３０】図７に第６実施例の細胞処理用噴射装置８
０を示す。この装置８０も前記装置５０の噴射速度を調
節可能としたものである。この装置８０では、筒体１７
、シリンダ２２を、他の構成の筒体８１、シリンダ８２
に置き換え、他の部分は前記装置５０と同様に構成した
ものであり、各部に前記装置の対応部所と同じ符号を付
して示す。筒体８１は空砲カートリッジ１８近くの周面
に流出孔８３，…を有し、ホルダ１５との間に周溝８４
を形成し、シリンダ８２は周面にキー溝８５を有する。 さらにこの装置８０では、調節環８６及び可動環８７が
付加されている。調節環８６は、略逆カップ状であり、
内面にネジ溝８８を有し、周溝８４に回動可能に嵌台す
る。可動環８７は、シリンダ８２外周に上下動可能に嵌
合してネジ溝８８に螺合し、調節環８６の内部との間に
タンク８９を形成する。またこの可動環８７は小ネジ９
０を有して、それをキー溝８５に嵌合させて回動不能と
なり、このため調節環８７を回動させることにより上下
動し、タンク８９の容積を調節することができる。

【００３１】この装置８０も、前記装置５０と同様にし
て使用され、作動して噴射する。この装置８０では、タ
ンク８９があるため、予め調節環８６を操作してタンク
８９の容量を調節しておくことにより、タンク８９が流
出孔８３，…からガスを適宜量受け入れ、ガス溜室２１
内の圧力を制限することができ、このためピストン２３
の速度すなわち細胞処理材２４の噴射速度が調節される
。

【００３２】以上、図示例について述べたが、本発明は
これらの例のほか、各種の構成とすることができる。例
えば、上記例は何れもガス発生部として、火薬を用いた
ものを利用しているが、空気銃と同様な圧縮空気を噴出
弁により噴出させるもの等の高圧ガスを用いたものも利
用することができる。噴射部も、図示のようにシリンダ
の先端に設けるほか、シリンダ先端から離して設ける構
造とすることもできる。抵抗体についても上記例のもの
のほか、単に外部からピンを差し込んだもの等、任意の
構成とすることができる。噴射速度を調節するための調
圧弁、タンクの構成も上記例に限るものではない。特に
、これらに用いる流出孔の位置は、図示のように抵抗体
の上流に設けるだけでなく、下流に設ける構成も可能で
ある。さらに、図示の装置は減圧状態で使用するように
なっているが、用途によっては常圧状態で使用すること
もできる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の細胞処理用噴射装置は、上述の
ように、抵抗体を有するので、ガス発生部からのガスが
直ちにピストンを押すのではなく、一旦ガス溜室に溜め
られるので、ガスが十分高圧になる前にピストンが進行
して噴射を完了してしまうという従来の作動は改善され
、ガスが高圧になった後にピストンが進行し、高速の噴
射速度が得られる。特に、ガス発生部に火薬を用いた場
合は、ガス溜室が高圧になることで火薬の燃焼も高速化
されるので、噴射速度は極めて良好に高速化される。 また、噴射速度が高速になることから、調圧弁やタンク
を用いて速度調節を可能とすると、その調節範囲が広い
ものとなり、多様な応用分野に使用しうるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の斜視図である。

【図２】同例の要部縦断面図である。

【図３】第２実施例の要部縦断面図である。

【図４】第３実施例の要部縦断面図である。

【図５】第４実施例の要部縦断面図である。

【図６】第５実施例の要部縦断面図である。

【図７】第６実施例の要部縦断面図である。

【符号の説明】

１０，４０，５０，６０，７０，８０　　　　細胞処理
用噴射装置 １８　　　　空砲カートリッジ １９　　　　点火機構 ２０　　　　ガス発生部 ２１　　　　ガス溜室 ２２，８２　　　　シリンダ ２３　　　　ピストン ２４　　　　細胞処理材 ２５　　　　試料 ２７　　　　噴射部 ２８　　　　小孔 ３２，４１，５１，６２，　　　　抵抗体５２，６３　
　　　開口部 ７８　　　　調圧弁 ８９　　　　タンク

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　高圧ガスを瞬時に発生させるガス発生
   部と、このガス発生部に連なり、ガスを受け入れるガス
   溜室と、このガス溜室に連なり、ガス溜室と同じ又は小
   さな断面積を有し、先端に細胞処理材が付着させられた
   ピストンを収納し、ガス溜室からのガスによりこのピス
   トンを先端方向へ進行させるシリンダと、小孔を有し、
   このシリンダの先端又は先端延長上に設けられ、ピスト
   ンを衝突させて細胞処理材を小孔から試料に噴射させる
   噴射部と、前記ガス溜室とシリンダとの間に設けられ、
   シリンダへのガスの流れに抵抗を加える抵抗体とを有す
   ることを特徴とする細胞処理用噴射装置。
2. 【請求項２】　　ガス発生部が、火薬及びこれを点火さ
   せる点火機構よりなる請求項１記載の細胞処理用噴射装
   置。
3. 【請求項３】　　ガス発生部が、高圧ガスタンク及びこ
   れに連なる噴出弁よりなる請求項１記載の細胞処理用噴
   射装置。
4. 【請求項４】　　抵抗体が、ガスの流れを仕切るように
   設けられ、ガスにより破壊される紙、プラスチック等製
   の板体よりなる請求項１、２又は３記載の細胞処理用噴
   射装置。
5. 【請求項５】　　板体が平板状である請求項４記載の細
   胞処理用噴射装置。
6. 【請求項６】　　板体がガス発生部方向に向かって突出
   する円錐状である請求項４記載の細胞処理用噴射装置。
7. 【請求項７】　　抵抗体が、ガスの流れを仕切るように
   設けられ、シリンダの断面積より小さい断面積の開口部
   を有する仕切板よりなる請求項１、２又は３記載の細胞
   処理用噴射装置。
8. 【請求項８】　　仕切板が平板状であって、開口部が１
   の孔よりなる請求項７記載の細胞処理用噴射装置。
9. 【請求項９】　　仕切板がカップ状であって、開口部が
   複数の孔よりなる請求項７記載の細胞処理用噴射装置。
10. 【請求項１０】　　ガス発生部とシリンダ中のピストン
    との間に設けられ、シリンダへのガスの流れの一部を流
    出させる流出孔と、この流出孔に連なり、予め設定した
    圧力になると開いてガスを外部へ放出させる調圧弁を有
    し、噴射速度が調節可能となった請求項１〜９の何れか
    に記載の細胞処理用噴射装置。
11. 【請求項１１】　　ガス発生部とシリンダ中のピストン
    との間に設けられ、容積を調節することができ、シリン
    ダへのガスの流れの一部を受け入れて溜めるタンクを有
    し、噴射速度が調節可能となった請求項１〜９の何れか
    に記載の細胞処理用噴射装置。