JPH1128086A - Device for introducing molecule into cell - Google Patents

Device for introducing molecule into cell

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JPH1128086A
JPH1128086A JP18660197A JP18660197A JPH1128086A JP H1128086 A JPH1128086 A JP H1128086A JP 18660197 A JP18660197 A JP 18660197A JP 18660197 A JP18660197 A JP 18660197A JP H1128086 A JPH1128086 A JP H1128086A
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JP
Japan
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liquid
shock wave
cells
laser
molecule
Prior art date
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Pending
Application number
JP18660197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Fujisaka
紳一 藤坂
Yoshiaki Tachiiri
芳昭 建入
Katsuhiko Sato
勝彦 佐藤
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
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  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molecule-introducing device having an excellent operation performance and not giving a damage, etc., to cells. SOLUTION: A liquid supplied from a liquid-injecting device 4 is charged in a chamber 18. Pulse laser light hν introduced from a laser device 2 is guided with an optical fiber cable 12, gathered with a light-gathering lens 30, and focused at a breakdown position in the liquid. The energy of the laser hν induces impact waves due to a breakdown phenomenon in the liquid, and is propagated to outer cells and a molecule to be introduced through the liquid and the sound-propagating member 56. The molecule is introduced into the cell with the impact waves.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、細胞内への分子導
入装置に関し、特に、レーザエネルギーで液体中に衝撃
波を発生させ、この衝撃波を用いて細胞内へ分子を導入
する分子導入装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for introducing molecules into cells, and more particularly, to an apparatus for introducing molecules into cells by generating a shock wave in a liquid with laser energy and using the shock wave. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】細胞内への遺伝子等の分子導入は、生物
学、医療分野等において、必要不可欠なバイオテクノロ
ジーの根幹技術となっている。細胞内へ遺伝子等の分子
を導入する方法として、レトロウィルスやアデノウィル
スあるいはリポソーム等のベクターを用いる方法や、電
気的エネルギーを利用するエレクトロポレーション法、
物理的手法として遺伝子銃を用いる方法が知られてい
る。
2. Description of the Related Art The introduction of molecules such as genes into cells has become an indispensable fundamental technology of biotechnology in the fields of biology and medicine. As a method for introducing a molecule such as a gene into a cell, a method using a vector such as a retrovirus, an adenovirus or a liposome, an electroporation method using electric energy,
A method using a gene gun is known as a physical method.

【0003】しかし、ウイルスベクターやリポソームを
細胞内へ導入する方法は、細胞に対する毒性が懸念され
ている。また、導入するためのベクターの作製法が複雑
なため、特殊な技能を必要としている。エレクトロポレ
ーション法は、低塩濃度の溶液を用いる必要があり、生
体細胞にとっては過酷な条件となる。また、最適な導入
条件の設定が煩雑である。遺伝子銃を用いる方法は、遺
伝子を付着させた金属粒子を細胞内へ撃ち込むので、細
胞に対し侵襲が大きくなり、傷害を与える恐れがある。
[0003] However, the method of introducing a viral vector or a liposome into cells is concerned about toxicity to cells. In addition, since the method for preparing a vector for introduction is complicated, special skills are required. The electroporation method requires the use of a solution with a low salt concentration, which is a severe condition for living cells. In addition, setting of optimal introduction conditions is complicated. In the method using a gene gun, the metal particles having the gene attached thereto are shot into the cells, so that the invasion of the cells is increased and the cells may be damaged.

【0004】近年、これらの課題を解決する方法とし
て、衝撃波(Shock Wave)または応力波を利用して細胞
内へ遺伝子等の分子を導入する方法が研究されている。
衝撃波を発生させるための発生源として、結石破砕用の
体外衝撃波発生装置を用いた研究報告 (S.Gambihler,
et al., Permeabilization of the Plasma Membraneof
L1210 Mouse Leukemia Cells Using Lithotriper Shoc
k Waves, J MembraneBiol 141:267-275(1994))があ
る。
In recent years, as a method of solving these problems, a method of introducing a molecule such as a gene into a cell using a shock wave or a stress wave has been studied.
Research report using an extracorporeal shock wave generator for lithotripsy as a source of shock wave generation (S. Gambihler,
et al., Permeabilization of the Plasma Membraneof
L1210 Mouse Leukemia Cells Using Lithotriper Shoc
k Waves, J MembraneBiol 141: 267-275 (1994)).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、結石破砕用の
体外衝撃波発生装置を用いた従来の技術では、装置全体
が大型且つ大がかりであった。更に、この体外衝撃波発
生装置は元来、泌尿器科領域で使用される専用装置であ
るため、汎用性に欠けるという課題があった。
However, in the prior art using an extracorporeal shock wave generator for crushing calculi, the entire apparatus was large and large. Furthermore, since this extracorporeal shock wave generator is originally a dedicated device used in the urology field, there is a problem that it lacks versatility.

【0006】本発明は、このような従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、小型で、優れた操作性能を有
し、細胞に傷害等を与えることなく分子導入が可能な分
子導入装置を提供することを目的とする。
[0006] The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has a small size, excellent operability, and can introduce molecules without damaging cells. The purpose is to provide.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、細胞内への分子導入装置において、
レーザ発生手段と、前記レーザ発生手段から出射される
パルスレーザ光を導光する導光手段と、前記導光手段に
て導光される光を集光する光学手段と、前記光学手段で
集光されるパルスレーザ光により衝撃波を生じる液体を
収容すると共に前記衝撃波を外部へ伝播させるチャンバ
手段とを備える構成とした。
In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for introducing a molecule into a cell.
Laser generating means, light guiding means for guiding pulsed laser light emitted from the laser generating means, optical means for condensing light guided by the light guiding means, and light condensing by the optical means And a chamber means for accommodating a liquid generating a shock wave by the pulsed laser light and transmitting the shock wave to the outside.

【0008】また、レーザ発生手段と、前記レーザ発生
手段から出射されるパルスレーザ光を導光する導光手段
と、前記導光手段にて導光される光を集光する光学手段
と、前記光学手段で集光されるパルスレーザ光により衝
撃波を生じる液体を収容すると共に、前記衝撃波を外部
へ伝播させる伸縮性を有するバルーン手段とを備える構
成とした。
A laser generating means; a light guiding means for guiding pulsed laser light emitted from the laser generating means; an optical means for condensing light guided by the light guiding means; It is configured to contain a liquid that generates a shock wave by the pulsed laser light condensed by the optical means, and to have a stretchable balloon means for propagating the shock wave to the outside.

【0009】また、レーザ発生手段と、前記レーザ発生
手段から出射されるパルスレーザ光を導光する導光手段
と、前記導光手段にて導光される光を集光する光学手段
と、前記光学手段で集光されるパルスレーザ光により衝
撃波を生じるターゲット部材と、前記ターゲット部材及
び液体を収容すると共に、前記衝撃波を外部へ伝播させ
る伸縮性を有するバルーン手段とを備える構成とした。
A laser generating means; a light guiding means for guiding pulsed laser light emitted from the laser generating means; an optical means for condensing light guided by the light guiding means; The apparatus includes a target member that generates a shock wave by the pulsed laser light condensed by the optical unit, and a balloon unit that accommodates the target member and the liquid and has elasticity that propagates the shock wave to the outside.

【0010】また、レーザ発生手段と、前記レーザ発生
手段から出射されるパルスレーザ光を導光する導光手段
と、前記導光手段にて導光される光を集光する光学手段
と、前記光学手段で集光されるパルスレーザ光により衝
撃波を生じるターゲット部材と、前記ターゲット部材及
び液体を収容すると共に、前記衝撃波を外部へ伝播させ
るチャンバ手段とを備える構成とした。
A laser generating means; a light guiding means for guiding pulsed laser light emitted from the laser generating means; an optical means for condensing light guided by the light guiding means; The apparatus includes a target member that generates a shock wave by the pulsed laser light condensed by the optical unit, and a chamber unit that accommodates the target member and the liquid and propagates the shock wave to the outside.

【0011】[0011]

【作用】チャンバ手段あるいはバルーン手段を、導入分
子及び細胞を含む溶液等に接触させたり、導入分子を介
して細胞に接触させる等の方法で使用される。
The chamber means or the balloon means is used in such a manner that the chamber means or the balloon means is brought into contact with a solution containing a molecule to be introduced and cells, or is brought into contact with cells through the molecule to be introduced.

【0012】光学手段で集光されるパルスレーザ光のエ
ネルギーにより、液体又はターゲット部材から衝撃波が
誘起される。この衝撃波が液体中を伝播し更にチャンバ
手段あるいはバルーン手段を通して外部の導入分子と細
胞へ伝播する。この伝播する衝撃波の衝撃力(impact f
orce)を受けて、分子が細胞内に導入される。
A shock wave is induced from the liquid or the target member by the energy of the pulsed laser light focused by the optical means. This shock wave propagates in the liquid and further propagates through the chamber means or the balloon means to the externally introduced molecules and cells. The impact force of this propagating shock wave (impact f
orce), the molecule is introduced into the cell.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1の実施の形態)本発明の第1の実施の形態を図1
及び図2を参照して説明する。図1は、分子導入装置の
要部構造を一部破断して示す説明図、図2は、この分子
導入装置の使用方法等を説明するための説明図である。
(First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a main part structure of the molecule introduction device in a partially cutaway manner, and FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a method of using the molecule introduction device and the like.

【0014】図1において、この分子導入装置は、パル
スレーザ光を発生するレーザ装置2と、所謂ローラーポ
ンプ等の電動ポンプを内蔵する注液装置4と、これらレ
ーザ装置2及び注液装置4の動作を制御する制御部6
と、リモートコントロール用のフットスイッチ8、及び
プローブ装置10を備えている。
In FIG. 1, this molecule introducing device includes a laser device 2 for generating pulsed laser light, a liquid injection device 4 having a built-in electric pump such as a so-called roller pump, and a laser injection device 4 including the laser device 2 and the liquid injection device 4. Control unit 6 for controlling operation
And a foot switch 8 for remote control, and a probe device 10.

【0015】レーザ装置2には、QスイッチNd:YA
Gレーザと、非線形光学結晶、光コネクタ等の結合光学
系が備えられている。前記YAGレーザから出射するパ
ルスレーザ光を非線形光学結晶に導入し、ここで発生す
る第2高調波成分のパルスレーザ光(波長532nm、
パルス幅約10ns)hνを結合光学系を介して光ファ
イバケーブル12の光ファイバ心線12Fへ導入する。
光ファイバケーブル12は、パルスレーザ光hνを導光
する光ファイバ心線12Fを合成樹脂チューブで被覆す
ることによって可撓性を有する構造となっている。
The laser device 2 has a Q switch Nd: YA
A G laser and a coupling optical system such as a nonlinear optical crystal and an optical connector are provided. The pulse laser light emitted from the YAG laser is introduced into the nonlinear optical crystal, and the pulse laser light of the second harmonic component (wavelength 532 nm,
A pulse width of about 10 ns) hν is introduced into the optical fiber core 12F of the optical fiber cable 12 via the coupling optical system.
The optical fiber cable 12 has a flexible structure by coating an optical fiber core 12F for guiding the pulsed laser light hν with a synthetic resin tube.

【0016】注液装置4は、前記電気ポンプにより水な
どの流動性を有する液体を出力する出力ポートOUT
と、入力ポートINを備え、出力ポートOUTに注入管
14、入力ポートINに排出管16が連結している。注
入管14と排出管16は共に、可撓性を有する合成樹脂
チューブ等が用いられている。
The liquid injection device 4 has an output port OUT for outputting a liquid having fluidity such as water by the electric pump.
And an input port IN, an injection port 14 is connected to the output port OUT, and a discharge pipe 16 is connected to the input port IN. For both the injection pipe 14 and the discharge pipe 16, a flexible synthetic resin tube or the like is used.

【0017】制御部6は、操作パネルを備えたマイクロ
コンピュータシステム等で構成されており、操作者が操
作パネルで指定した条件に基づいてレーザ装置2及び注
液装置4の動作を制御する。例えば、レーザ装置2のパ
ルスレーザ光強度や繰り返し周波数、前記パルス数の調
節、注液装置4の液体の出力流量と入力流量等の制御が
行われる。また、フットスイッチ8が操作されるのに同
期してレーザ装置2を起動させる等のリモートコントロ
ールが可能となっている。
The control section 6 is constituted by a microcomputer system or the like having an operation panel, and controls the operations of the laser device 2 and the liquid injection device 4 based on conditions specified by the operator on the operation panel. For example, the pulse laser beam intensity and the repetition frequency of the laser device 2, the number of pulses are adjusted, and the output flow rate and input flow rate of the liquid of the liquid injection device 4 are controlled. Further, remote control such as activation of the laser device 2 in synchronization with operation of the foot switch 8 is possible.

【0018】次に、プローブ装置10の構造を説明す
る。光ファイバケーブル12と注入管14及び排出管1
6をプローブ装置10の近傍で束ねて保持する保持部材
62が設けられている。硬質材料で成形された略カップ
形状のチャンバ18の側端部には、注入ポート20と排
出ポート22が設けられている。注入ポート20と注液
装置4の出力ポートOUTとの間に注入管14、排出ポ
ート22と注液装置4の入力ポートINとの間に排出管
16が夫々連結している。これにより、注液装置4から
の液体を注入ポート20を介してチャンバ18内に流入
させ、チャンバ18内の液体を排出ポート22を介して
注液装置4へ流出させる構成となっている。
Next, the structure of the probe device 10 will be described. Optical fiber cable 12, injection pipe 14, and discharge pipe 1
A holding member 62 is provided for holding the bundle 6 in the vicinity of the probe device 10. An inlet port 20 and an outlet port 22 are provided at a side end of the substantially cup-shaped chamber 18 formed of a hard material. An injection pipe 14 is connected between the injection port 20 and the output port OUT of the liquid injection device 4, and a discharge pipe 16 is connected between the discharge port 22 and the input port IN of the liquid injection device 4, respectively. Thereby, the liquid from the liquid injection device 4 flows into the chamber 18 through the injection port 20, and the liquid in the chamber 18 flows out to the liquid injection device 4 through the discharge port 22.

【0019】チャンバ18の上端部には、チャンバ内部
と連通する円筒状の連結部24が一体成型され、連結部
24の内周壁には、漏斗形状のレンズホルダ26が螺着
している。尚、Oリング28が介在することにより、連
結部24とレンズホルダ26の間が密閉封止されてい
る。
A cylindrical connecting part 24 communicating with the inside of the chamber is integrally formed at the upper end of the chamber 18, and a funnel-shaped lens holder 26 is screwed to an inner peripheral wall of the connecting part 24. The interposition of the O-ring 28 hermetically seals the space between the connecting portion 24 and the lens holder 26.

【0020】レンズホルダ26内には、集光レンズ30
が環状スペーサ32とOリング34及び円環状の固定部
材36によって装着されている。即ち、レンズホルダ2
6の内周壁に形成された段部に環状スペーサ32を装着
し、この環状スペーサ32とOリング34で集光レンズ
30の周縁部分を挟み、更に、固定部材36をレンズホ
ルダ26の下側開口部から螺着することによって、レン
ズホルダ26内に集光レンズ30を装着・固定してい
る。
In the lens holder 26, a condenser lens 30 is provided.
Are mounted by an annular spacer 32, an O-ring 34 and an annular fixing member 36. That is, the lens holder 2
6, an annular spacer 32 is mounted on a step formed on the inner peripheral wall of the lens holder 26. The annular spacer 32 and the O-ring 34 sandwich the peripheral portion of the condenser lens 30. The condenser lens 30 is mounted and fixed in the lens holder 26 by screwing it from the portion.

【0021】レンズホルダ26の上端部分には、集光レ
ンズ30と光軸合わせされた縦方向の貫通孔38が形成
され、光ファイバケーブル12の先端部及び光ファイバ
心線12Fを受容する筒状のコネクタシェル40が貫通
孔38中に嵌挿されている。
At the upper end of the lens holder 26, there is formed a vertical through-hole 38 whose optical axis is aligned with the condenser lens 30. The cylindrical through-hole 38 receives the distal end of the optical fiber cable 12 and the optical fiber core 12F. Connector shell 40 is inserted into the through hole 38.

【0022】更に、コネクタシェル40の側面に一体成
型された環状凸部42にOリング44が装着し、レンズ
ホルダ26の上端部の側面に一体成型された環状凹部4
6にOリング48が装着し、更にこれらのOリング4
4,48を介在させて円筒状のコネクタナット50がレ
ンズホルダ26の上端部に螺着している。このように、
Oリング44,48、レンズホルダ26、コネクタシェ
ル40及びコネクタナット50で構成される連結機構に
より、光ファイバ心線12Fと集光レンズ30との光軸
合わせを達成し、且つ優れた気密性を実現している。
Further, an O-ring 44 is mounted on an annular convex portion 42 integrally molded on the side surface of the connector shell 40, and an annular concave portion 4 integrally molded on the side surface of the upper end portion of the lens holder 26.
6 are provided with O-rings 48, and these O-rings 4
A cylindrical connector nut 50 is screwed to the upper end of the lens holder 26 with the intermediary of 4, 48. in this way,
The coupling mechanism including the O-rings 44 and 48, the lens holder 26, the connector shell 40, and the connector nut 50 achieves optical axis alignment between the optical fiber core 12F and the condenser lens 30 and provides excellent airtightness. Has been realized.

【0023】チャンバ18の内壁は、集光レンズ30の
焦点位置(以下、ブレークダウン位置という)TGを中
心とする楕円状の凹面形状となっている。
The inner wall of the chamber 18 has an elliptical concave shape centered on the focus position (hereinafter, referred to as a breakdown position) TG of the condenser lens 30.

【0024】チャンバ18の下端開口部分には、円環状
のキャップ部材52に薄膜54が取り付けられて成る音
響伝播部材56が螺着している。即ち、薄膜54の周縁
部分を円環状のパッキング材58,60で挟み、キャッ
プ部材52をチャンバ18の下端開口部に螺着すること
によって、薄膜54がチャンバ18の下端開口部に気密
性をもって張着されている。薄膜54は、機械的強度が
高く、後述するサンプル溶液やゲルとチャンバ18内に
充填される液体に対して音響インピーダンスの整合性の
良い材料が用いられている。例えば、シリコン薄膜等が
用いられている。また、キャップ部材52を取り外すこ
とにより、薄膜54の取り替えが可能となっている。
An acoustic transmission member 56 formed by attaching a thin film 54 to an annular cap member 52 is screwed into an opening at the lower end of the chamber 18. That is, by sandwiching the peripheral portion of the thin film 54 between the annular packing members 58 and 60 and screwing the cap member 52 into the lower opening of the chamber 18, the thin film 54 is tightly attached to the lower opening of the chamber 18. Is being worn. The thin film 54 is made of a material having high mechanical strength and having good acoustic impedance matching with a sample solution or gel described later and a liquid filled in the chamber 18. For example, a silicon thin film or the like is used. Further, by removing the cap member 52, the thin film 54 can be replaced.

【0025】次に、この分子導入装置の作動及び使用方
法を図2と共に説明する。尚、生体から取り出した細胞
に分子を導入する場合(in vitroの場合)を説明する。
また、細胞及びこの細胞に導入すべき分子を含むサンプ
ル溶液を用いる場合を説明する。
Next, the operation and use of the molecule introducing apparatus will be described with reference to FIG. The case where a molecule is introduced into cells taken out of a living body (in vitro) will be described.
The case where a sample solution containing cells and molecules to be introduced into the cells is used will be described.

【0026】まず、細胞及びこの細胞に導入すべき分子
を含むサンプル溶液を用意する。この溶液64をサンプ
ル容器66に入れておく。具体的な実験例としては、細
胞としてNIH/3T3細胞(マウス由来線維芽細胞)
を用い、導入分子としてFITCデキストラン(分子量
71200)を用いることができる。
First, a sample solution containing cells and molecules to be introduced into the cells is prepared. This solution 64 is placed in a sample container 66. As a specific experimental example, NIH / 3T3 cells (mouse-derived fibroblasts) were used as cells.
And FITC dextran (molecular weight 71200) can be used as the introduced molecule.

【0027】サンプル容器66内にチャンバ18を入
れ、薄膜54をサンプル溶液64に浸す。次に、注入装
置4を作動させることにより、水などの液体を注入ポー
ト20を介してチャンバ18内に供給する。同時に、排
出ポート22と排出管12及び入力ポートINで構成さ
れる排出経路を介してチャンバ18内を排気しつつ液体
を供給することで、チャンバ18内の圧力が過剰に上昇
しないように自動制御が行われる。
The chamber 18 is placed in the sample container 66, and the thin film 54 is immersed in the sample solution 64. Next, by operating the injection device 4, a liquid such as water is supplied into the chamber 18 through the injection port 20. At the same time, by supplying the liquid while exhausting the inside of the chamber 18 through a discharge path constituted by the discharge port 22, the discharge pipe 12 and the input port IN, automatic control is performed so that the pressure in the chamber 18 does not excessively increase. Is performed.

【0028】チャンバ18内に液体が充満すると、注液
装置4が自動的に停止し、チャンバ18内の液圧が一定
に保たれる。あるいは、液体のチャンバ18への供給流
量とチャンバ18からの排出流量を等しくするように循
環させることにより、自動的にチャンバ18内の液圧が
一定に保たれる。この注液装置4の自動停止又は循環動
作は、操作者が制御部6に指示しておくことにより選択
可能となっている。尚、この循環動作を継続させると、
後述するブレークダウン現象に起因してチャンバ18内
に発生する可能性のある気泡を排出することができ、液
体の充填密度を高めることが可能となる。
When the chamber 18 is full of liquid, the liquid injection device 4 automatically stops, and the liquid pressure in the chamber 18 is kept constant. Alternatively, the liquid pressure in the chamber 18 is automatically kept constant by circulating the liquid so that the supply flow rate to the chamber 18 and the discharge flow rate from the chamber 18 are made equal. The automatic stop or circulation operation of the liquid injection device 4 can be selected by the operator instructing the control unit 6. In addition, if this circulation operation is continued,
Air bubbles that may be generated in the chamber 18 due to a breakdown phenomenon described later can be discharged, and the filling density of the liquid can be increased.

【0029】次に、フットスイッチ8を操作する。これ
により、レーザ装置2が起動してパルスレーザ光hνを
光ファイバケーブル12に導入する。パルスレーザ光h
νは、光ファイバ心線12Fの先端から出射し、所定の
焦点距離を有する集光レンズ30で集光されて、液体L
Q中のブレークダウン位置(焦点位置)TGに収束す
る。このブレークダウン位置TGでは、レーザエネルギ
ーが高密度で集中するため、ブレークダウン現象が起こ
り、応力波(stress wave)あるいは衝撃波(shock wa
ve)である波SWが誘起される。
Next, the foot switch 8 is operated. Thereby, the laser device 2 is started and the pulse laser light hν is introduced into the optical fiber cable 12. Pulsed laser light h
ν is emitted from the tip of the optical fiber core wire 12F, is collected by the condenser lens 30 having a predetermined focal length, and
It converges to the breakdown position (focal position) TG in Q. At this breakdown position TG, the laser energy is concentrated at a high density, so that a breakdown phenomenon occurs, and a stress wave or a shock wave (shock wave) is generated.
ve) is induced.

【0030】尚、ここでは、波SWは、媒体中を伝搬す
る圧縮波、圧力波、音波などの波の総称であるが、本発
明が衝撃力(impact force)を利用するものであること
から、波SWを衝撃波と呼ぶこととして以下説明する。
Here, the wave SW is a general term for waves such as a compression wave, a pressure wave, and a sound wave propagating in a medium. However, since the present invention utilizes an impact force, , And the wave SW is hereinafter referred to as a shock wave.

【0031】この衝撃波SWは液体LQ内を等方的に放
射伝播し、直接あるいはチャンバ18の内壁で反射され
て、効率良く薄膜54側に伝播する。そして、衝撃波S
Wが薄膜54に伝わり、薄膜54を通してサンプル溶液
64に伝播する。
This shock wave SW isotropically radiates and propagates in the liquid LQ, and is propagated directly or reflected on the inner wall of the chamber 18 to the thin film 54 side efficiently. And the shock wave S
W propagates to the thin film 54 and propagates through the thin film 54 to the sample solution 64.

【0032】サンプル溶液64内では、衝撃波SWのエ
ネルギーにより、分子が細胞膜を透過して細胞内に導入
される。また、薄膜54の位置を適宜にずらすことによ
り、サンプル容器66内の細胞の全てについて分子を導
入することができる。
In the sample solution 64, molecules are introduced into cells through the cell membrane by the energy of the shock wave SW. By appropriately shifting the position of the thin film 54, molecules can be introduced into all the cells in the sample container 66.

【0033】分子が細胞内に導入されるメカニズムは、
衝撃波SWのエネルギーを受けて細胞の脂質二重膜に何
らかの開孔が過渡的に形成され、この開孔を通して分子
が細胞内に透過するものと考えられる。このため、細胞
に傷害や損傷などを与えることなく分子が導入される。
The mechanism by which molecules are introduced into cells is as follows:
It is considered that some opening is transiently formed in the lipid bilayer membrane of the cell by receiving the energy of the shock wave SW, and the molecule permeates into the cell through this opening. Therefore, the molecule is introduced without damaging or damaging the cells.

【0034】このように、本実施の形態によれば、次の
ような効果が得られる。従来技術に較べて、装置構成が
簡素且つ小型であり、操作性能に優れた分子導入装置を
実現することができる。細胞に傷害などを与えること無
く、分子を導入することができる。パルスレーザ光とし
て前記第2高調波成分を使用したことにより、チャンバ
18内の水中でのレーザ光の吸収係数が小さくなる。こ
のため、集光レンズ30からブレークダウン位置TGま
での間でのレーザ光hνの減衰を無視することができ、
レーザ光hνのエネルギーを高効率で利用できる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. Compared with the prior art, it is possible to realize a molecule introduction device having a simple and small device configuration and excellent in operation performance. Molecules can be introduced without damaging cells. By using the second harmonic component as the pulsed laser light, the absorption coefficient of the laser light in the water in the chamber 18 is reduced. For this reason, the attenuation of the laser light hν from the condenser lens 30 to the breakdown position TG can be ignored,
The energy of the laser light hν can be used with high efficiency.

【0035】また、チャンバ18の内壁面を凹面形状に
して、衝撃波SWを薄膜54側へ反射させるようにした
ので、衝撃波SWのエネルギーを高効率でサンプル溶液
64へ伝播することができ、ひいては、消費電力の少な
いレーザ装置2を使用することができる。尚、チャンバ
18の内壁を楕円形状にする場合には、その楕円形状の
中心位置をブレークダウン位置TGに合わせることによ
り、衝撃波SWの伝播効率を最適化することができる。
Further, since the inner wall surface of the chamber 18 is made concave so that the shock wave SW is reflected toward the thin film 54, the energy of the shock wave SW can be transmitted to the sample solution 64 with high efficiency. The laser device 2 with low power consumption can be used. When the inner wall of the chamber 18 has an elliptical shape, the propagation efficiency of the shock wave SW can be optimized by adjusting the center position of the elliptical shape to the breakdown position TG.

【0036】薄膜54を洗浄することで再使用が可能で
ある。また、汚れた薄膜54の取り替えや集光レンズ3
0の取り替えが容易であるため、メンテナンス性能に優
れている。また、図1に示すレンズホルダ26の連結部
24への螺合量を調節することにより、パルスレーザ光
hνの収束位置(ブレークダウン位置)TGを微調整す
ることができる。このため、容易に衝撃波SWの伝播効
率を最適調整することができる。
The thin film 54 can be reused by washing it. In addition, replacement of the contaminated thin film 54 and collection lens 3
Since the replacement of 0 is easy, the maintenance performance is excellent. The convergence position (breakdown position) TG of the pulse laser beam hv can be finely adjusted by adjusting the amount of screwing of the lens holder 26 to the connecting portion 24 shown in FIG. Therefore, it is possible to easily adjust the propagation efficiency of the shock wave SW optimally.

【0037】尚、水を用いる場合を説明したが、チャン
バ18内に他の液体を供給してもよい。また、サンプル
溶液64を用いる場合を説明したが、細胞と導入分子を
含むゲルをサンプルとし、このゲルに薄膜54を接触さ
せて衝撃波SWを与えることにより、細胞内に分子を導
入することができる。
Although the case of using water has been described, another liquid may be supplied into the chamber 18. Although the case where the sample solution 64 is used has been described, a gel containing cells and introduced molecules is used as a sample, and the thin film 54 is brought into contact with the gel to give a shock wave SW, whereby molecules can be introduced into the cells. .

【0038】また、in vitroでの当該分子導入装置の使
用方法を説明したが、in vivoでの適用が可能である。
例えば、プローブ装置10の薄膜54を、少なくとも導
入すべき分子を含む薬剤を介して生体組織に接触させ、
衝撃波SWをその生体組織に当てることにより、組織細
胞内に分子を導入することができる。このように、当該
分子導入装置は、in vitro、in vivoを問わず適用する
ことができ、優れた汎用性を有している。
Although the method for using the molecule introduction device in vitro has been described, the invention can be applied in vivo.
For example, the thin film 54 of the probe device 10 is brought into contact with a living tissue via an agent containing at least a molecule to be introduced,
By applying the shock wave SW to the living tissue, molecules can be introduced into the tissue cells. Thus, the molecule introduction device can be applied irrespective of in vitro and in vivo, and has excellent versatility.

【0039】また、パルスレーザ光hνを発生するため
のレーザ装置2は、QスイッチNd:YAGレーザに限
定されるものではなく、例えば、エキシマレーザや半導
体レーザ等の他のレーザを用いてもよい。また、第2高
調波成分をパルスレーザ光hνに用いる場合を述べた
が、特にこれに限定するものではなく、基本波や他の高
調波成分を用いても良い。
The laser device 2 for generating the pulsed laser light hν is not limited to the Q switch Nd: YAG laser, but may use another laser such as an excimer laser or a semiconductor laser. . Further, the case where the second harmonic component is used for the pulsed laser light hν has been described, but the present invention is not limited to this, and a fundamental wave or another harmonic component may be used.

【0040】また、光ファイバケーブルによりパルスレ
ーザ光hνを導光する場合を述べたが、これに限定され
るものではなく、中空導波路や多関節ミラー方式のマニ
ピュレータ等の導光手段を用いても良い。
Although the case where the pulse laser light hν is guided by the optical fiber cable has been described, the present invention is not limited to this, and light guide means such as a hollow waveguide or a multi-joint mirror type manipulator is used. Is also good.

【0041】また、導入分子として様々なものが適用で
きる。例えば、遺伝子(DNA断片やRNAなど)、酵
素などのタンパク質、薬剤等を細胞内に導入することが
できる。
Various molecules can be applied as the introduced molecule. For example, genes (such as DNA fragments and RNA), proteins such as enzymes, drugs, and the like can be introduced into cells.

【0042】また、細胞や導入分子を含む溶液には、増
粘剤やpH調整剤等の薬剤を添加してもよい。これによ
り、当該装置の処理効率や溶液の取り扱いなどを改善す
ることができる。
The solution containing cells and introduced molecules may be added with a chemical such as a thickener or a pH adjuster. Thereby, the processing efficiency of the apparatus, the handling of the solution, and the like can be improved.

【0043】(第2の実施の形態)本発明の第2の実施
の形態を図3及び図4を参照して説明する。図3は、分
子導入装置の要部構造を一部破断して示す説明図、図4
は、この分子導入装置の使用方法等を説明するための説
明図である。尚、図3及び図4において、図1及び図2
と同一又は相当する部分を同一符号で示している。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is an explanatory view showing a main part structure of the molecule introduction device, partially cut away, and FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a method of using the molecule introduction device and the like. In FIGS. 3 and 4, FIGS.
The same or corresponding parts as those shown in FIG.

【0044】図3において、光ファイバケーブル12と
注入管14及び排出管16を束ねて保持する保持部材6
8の先端部に、伸縮性を有する風船状のバルーン部材7
0が密着して取り付けられている。バルーン部材70
は、機械的強度が高く、後述するサンプル溶液やゲルと
バルーン部材70内に充填される液体に対して音響イン
ピーダンスの整合性の良い材料が用いられている。例え
ば、シリコン製ゴムなどで形成されている。
In FIG. 3, a holding member 6 for holding the optical fiber cable 12, the injection pipe 14 and the discharge pipe 16 in a bundle.
Balloon-shaped balloon member 7 having elasticity
0 is closely attached. Balloon member 70
Is made of a material having a high mechanical strength and good acoustic impedance matching with a sample solution or gel to be described later and a liquid filled in the balloon member 70. For example, it is formed of silicon rubber.

【0045】バルーン部材70内には、集光レンズ30
を有するレンズホルダ26等と、光ファイバケーブル1
2の先端部と光ファイバ心線12Fを受容するコネクタ
シェル40及びコネクタナット50と、Oリング34,
44,48等で構成される気密性の良い連結機構が収容
されている。また、注入管14及び排出管16の各先端
部分もバルーン部材70内に収容されている。
In the balloon member 70, the condenser lens 30 is provided.
And the optical fiber cable 1
2, a connector shell 40 and a connector nut 50 for receiving the optical fiber core 12F, the O-ring 34,
A highly airtight coupling mechanism composed of 44, 48, etc. is accommodated. Further, the respective distal end portions of the injection pipe 14 and the discharge pipe 16 are also accommodated in the balloon member 70.

【0046】保持部材68へのバルーン部材70の取り
付けには、前記連結機構をバルーン部材70内に収容
し、更に、バルーン部材70の開口端部をOリング72
と共に保持部材68に取り付け、保持部材68に螺着す
る円環状の抑え部材74にてこれらを締め付け固定する
ことにより気密性を保つ構造が採られている。
To attach the balloon member 70 to the holding member 68, the connecting mechanism is housed in the balloon member 70, and the open end of the balloon member 70 is
At the same time, a structure is adopted in which the airtightness is maintained by attaching these to the holding member 68 and tightening and fixing them with an annular holding member 74 screwed to the holding member 68.

【0047】次に、この分子導入装置の作動及び使用方
法を図4と共に説明する。尚、生体から取り出した細胞
に分子を導入する場合(in vitroの場合)を説明する。
Next, the operation and use of the molecule introducing device will be described with reference to FIG. The case where a molecule is introduced into cells taken out of a living body (in vitro) will be described.

【0048】細胞及びこの細胞に導入すべき分子を含む
サンプル溶液を用意し、この溶液64をサンプル容器6
6に入れておく。サンプル容器66内にバルーン部材7
0を入れてサンプル溶液64に浸し、注入装置4を作動
させることにより、水などの液体を注入管14を介して
バルーン部材70内に供給する。バルーン部材70内に
所定の大きさに膨らむと注液装置4が自動的に停止し、
バルーン部材70内の液圧が一定に保たれる。あるい
は、注入管14による液体供給量と排出管16による液
体排出量が等しくなるように循環させることにより、自
動的にバルーン部材70内の液圧を一定に保つと共に、
ブレークダウン現象に起因して発生する可能性のある気
泡を排出する。
A sample solution containing cells and molecules to be introduced into the cells is prepared.
Put in 6. Balloon member 7 in sample container 66
0 is immersed in the sample solution 64 and the injection device 4 is operated to supply a liquid such as water into the balloon member 70 via the injection tube 14. When the balloon member 70 expands to a predetermined size, the liquid injection device 4 automatically stops,
The fluid pressure in the balloon member 70 is kept constant. Alternatively, by circulating the liquid supply amount by the injection pipe 14 and the liquid discharge amount by the discharge pipe 16 so as to automatically keep the liquid pressure in the balloon member 70 constant,
Eliminate any air bubbles that may occur due to the breakdown phenomenon.

【0049】次に、フットスイッチ8を操作してレーザ
装置2を起動し、パルスレーザ光hνを光ファイバケー
ブル12に導入する。パルスレーザ光hνは、光ファイ
バ心線12Fの先端から出射し、所定の焦点距離を有す
る集光レンズ30で集光されて、液体LQ中のブレーク
ダウン位置(焦点位置)TGに収束する。このブレーク
ダウン位置TGでブレークダウン現象が起こり、衝撃波
SWが誘起される。
Next, the laser switch 2 is started by operating the foot switch 8, and the pulse laser light hν is introduced into the optical fiber cable 12. The pulsed laser light hν is emitted from the tip of the optical fiber core wire 12F, is condensed by a condenser lens 30 having a predetermined focal length, and converges at a breakdown position (focal position) TG in the liquid LQ. At this breakdown position TG, a breakdown phenomenon occurs, and a shock wave SW is induced.

【0050】この衝撃波SWは液体LQ内を等方的に放
射伝播し、バルーン部材70を通してサンプル溶液64
に伝播する。
The shock wave SW isotropically radiates and propagates in the liquid LQ, and passes through the balloon member 70 to the sample solution 64.
Propagate to

【0051】サンプル溶液64内では、衝撃波SWのエ
ネルギーにより、分子が細胞膜を透過して細胞内に導入
される。
In the sample solution 64, molecules are introduced into the cells through the cell membrane by the energy of the shock wave SW.

【0052】本実施の形態によれば、液体LQ中のブレ
ークダウン位置TGで生じる衝撃波SWがバルーン部材
70のほぼ全体を通してサンプル溶液64内に伝播する
ため、細胞への分子導入を一度に大量に行うことができ
る。
According to the present embodiment, since the shock wave SW generated at the breakdown position TG in the liquid LQ propagates in the sample solution 64 through almost the entire balloon member 70, a large amount of molecules can be introduced into cells at one time. It can be carried out.

【0053】また、バルーン部材70を洗浄することで
再使用が可能である。また、汚れたバルーン部材70の
取り替えや集光レンズ30の取り替えが容易であるた
め、メンテナンス性能に優れている。
The balloon member 70 can be reused by cleaning it. Further, since the replacement of the dirty balloon member 70 and the replacement of the condenser lens 30 are easy, the maintenance performance is excellent.

【0054】尚、水を用いる場合を説明したが、チャン
バ18内に他の液体を供給してもよい。また、サンプル
溶液64を用いる場合を説明したが、細胞と導入分子を
含むゲルをサンプルとし、バルーン部材70をこのゲル
に接触させて衝撃波SWを与えることにより、細胞内に
分子を導入することができる。
Although the case of using water has been described, another liquid may be supplied into the chamber 18. Although the case where the sample solution 64 is used has been described, it is possible to introduce a molecule into cells by using a gel containing cells and introduced molecules as a sample and bringing the balloon member 70 into contact with the gel to give a shock wave SW. it can.

【0055】また、in vitroでの当該分子導入装置の使
用方法を説明したが、in vivoでの適用が可能である。
例えば、図5(a)に示すように肝臓や胃壁、皮膚など
の組織78を対象とする場合には、導入すべき分子を含
む薬剤(例えば、溶液やゲル)80を組織78に塗布
し、薬剤80を介してバルーン部材70を組織78に接
触させて衝撃波SWを当てることにより分子導入を行う
ことができる。また、図5(b)に示すように、血管8
2等の管腔組織84の内壁を対象とする場合には、導入
すべき分子を含む薬剤で組織84の対象部位を灌流し、
経血管的にバルーン部材70を挿入して衝撃波SWを当
てることにより分子導入を行うことができる。尚、これ
らの処理を行う場合には、従来用いられている内視鏡を
併用すると、対象部位の確認等を行う上で効果的であ
る。
Further, the method of using the molecule introduction device in vitro has been described, but application in vivo is possible.
For example, as shown in FIG. 5A, when targeting a tissue 78 such as a liver, a stomach wall, or skin, a drug (eg, solution or gel) 80 containing a molecule to be introduced is applied to the tissue 78, The molecules can be introduced by bringing the balloon member 70 into contact with the tissue 78 via the medicine 80 and applying a shock wave SW. Further, as shown in FIG.
In the case of targeting the inner wall of the luminal tissue 84 such as the second, the target site of the tissue 84 is perfused with a drug containing a molecule to be introduced,
Molecules can be introduced by inserting the balloon member 70 transvascularly and applying a shock wave SW. When these processes are performed, the use of a conventionally used endoscope is effective in confirming a target portion and the like.

【0056】このように、当該分子導入装置は、in vit
ro、in vivoを問わず適用することができ、優れた汎用
性を有している。
As described above, the molecule introducing apparatus is in vit
It can be applied regardless of ro and in vivo, and has excellent versatility.

【0057】(第3の実施の形態)本発明の第3の実施
の形態を図6を参照して説明する。尚、図6は、分子導
入装置の要部構造を一部破断して示す説明図である。
尚、図6において、図3と同一又は相当する部分を同一
符号で示している。
(Third Embodiment) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory view showing a main part structure of the molecule introduction device, partially cut away.
In FIG. 6, the same or corresponding parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.

【0058】図6において、光ファイバケーブル12と
注入管14及び排出管16を束ねて保持する保持部材6
8の先端部には、バルーン部材70がOリング72を介
して抑え部材74により密着・固定されている。
In FIG. 6, a holding member 6 for holding the optical fiber cable 12, the injection pipe 14 and the discharge pipe 16 in a bundle.
A balloon member 70 is closely attached to and fixed to the distal end of 8 by a holding member 74 via an O-ring 72.

【0059】バルーン部材70内に、集光レンズ30を
有するレンズホルダ26等と、光ファイバケーブル12
の先端部と光ファイバ心線12Fを受容するコネクタシ
ェル40及びコネクタナット50と、Oリング34,4
4,48等で構成される気密性の良い連結機構が収容さ
れている。また、注入管14及び排出管16の各先端部
分もバルーン部材70内に収容されている。更に、レン
ズホルダ26の下端部にターゲットホルダ88が取り付
けられている。
In the balloon member 70, the lens holder 26 having the condenser lens 30 and the like, and the optical fiber cable 12
The connector shell 40 and the connector nut 50 for receiving the tip of the optical fiber and the optical fiber core 12F, and the O-rings 34 and 4.
A highly airtight connecting mechanism composed of 4, 48, etc. is accommodated. Further, the respective distal end portions of the injection pipe 14 and the discharge pipe 16 are also accommodated in the balloon member 70. Further, a target holder 88 is attached to the lower end of the lens holder 26.

【0060】このターゲットホルダ88は、レンズホル
ダ26の下端部に螺着する円環状の基部90と、基部9
0に一体成型されて下方に延びる複数本の細い支持棒9
2,94と、これらの支持棒92,94の下端に一体成
型された円環状のターゲット保持部96を備え、ターゲ
ット保持部96とその下端部に螺着する円環状のターゲ
ット抑え部材100の間に、ターゲット部材98を張着
する構造となっている。また、集光レンズ30の光軸と
ターゲット部材98の中心位置を一致させることによ
り、光ファイバ心線12Fより出射するパルスレーザ光
hνが集光レンズ30で集光されてターゲット部材98
に照射されるようになっている。
The target holder 88 has an annular base 90 screwed to the lower end of the lens holder 26 and a base 9.
A plurality of thin support rods 9 integrally molded to extend downward
2 and 94, and an annular target holding portion 96 integrally formed at the lower ends of the support rods 92 and 94, between the target holding portion 96 and an annular target holding member 100 screwed to the lower end thereof. Then, a target member 98 is attached. Further, by making the optical axis of the condenser lens 30 coincide with the center position of the target member 98, the pulse laser light hν emitted from the optical fiber core 12F is condensed by the condenser lens 30 and
Is to be irradiated.

【0061】ターゲット部材98は、レーザエネルギー
を高効率で吸収して衝撃波を発生する高分子材料等で形
成されている。具体例としては、上記衝撃波の発生効率
が良く且つ取り扱いが容易なポリイミドフィルム(膜厚
約75μm)を使用した。
The target member 98 is formed of a polymer material or the like that absorbs laser energy with high efficiency and generates a shock wave. As a specific example, a polyimide film (thickness: about 75 μm) having good shock wave generation efficiency and easy handling was used.

【0062】次に、この分子導入装置の作動及び使用方
法を図4を援用して説明する。尚、in vitroの場合を説
明する。図4に示したように、細胞及びこの細胞に導入
すべき分子を含むサンプル溶液を用意し、この溶液64
をサンプル容器66に入れておく。サンプル容器66内
にバルーン部材70を入れてサンプル溶液64に浸し、
注入装置4を作動させることにより、水などの液体を注
入管14を介してバルーン部材70内に供給する。この
とき、排出管16を介して排気しつつ液体を供給する。
Next, the operation and use of the molecule introducing apparatus will be described with reference to FIG. The case of in vitro will be described. As shown in FIG. 4, a sample solution containing cells and molecules to be introduced into the cells is prepared.
Is placed in the sample container 66. The balloon member 70 is put in the sample container 66 and immersed in the sample solution 64,
By operating the injection device 4, a liquid such as water is supplied into the balloon member 70 via the injection tube 14. At this time, the liquid is supplied while being exhausted through the discharge pipe 16.

【0063】バルーン部材70内に液体が充満して所定
の大きさに膨らむと注液装置4が自動的に停止し、バル
ーン部材70内の液圧が一定に保たれる。あるいは、注
入管14による液体供給量と排出管16による液体排出
量が等しくなるように循環させることにより、自動的に
バルーン部材70内の液圧を一定に保つと共に、ターゲ
ット部材98へのレーザ照射に起因して発生する可能性
のあるアブレーション生成物や気泡を排出する。
When the balloon member 70 is filled with the liquid and swells to a predetermined size, the liquid injection device 4 automatically stops, and the liquid pressure in the balloon member 70 is kept constant. Alternatively, by circulating the liquid so that the liquid supply amount by the injection pipe 14 and the liquid discharge amount by the discharge pipe 16 are equalized, the liquid pressure in the balloon member 70 is automatically kept constant, and laser irradiation on the target member 98 is performed. Eliminates ablation products and bubbles that may occur due to

【0064】次に、フットスイッチ8を操作してレーザ
装置2を起動し、ここで発生する第3高調波成分のパル
スレーザ光(波長355nm)hνを光ファイバケーブ
ル12に導入する。パルスレーザ光hνは、光ファイバ
心線12Fの先端から出射し、集光レンズ30で集光さ
れてターゲット部材98に照射される。ターゲット部材
98はレーザエネルギーを吸収し衝撃波を誘起する。衝
撃波は、液体中を等方的に放射伝播しバルーン部材70
を通してサンプル溶液64に伝播し、この衝撃波エネル
ギーにより分子が細胞膜を透過して細胞内に導入され
る。
Next, the laser device 2 is started by operating the foot switch 8, and the pulse laser light (wavelength 355 nm) hν of the third harmonic component generated here is introduced into the optical fiber cable 12. The pulsed laser light hν is emitted from the tip of the optical fiber core wire 12F, collected by the condenser lens 30 and irradiated on the target member 98. The target member 98 absorbs laser energy and induces a shock wave. The shock wave isotropically propagates through the liquid, and the balloon member 70
Through the sample solution 64, and the molecules of the shock wave energy penetrate the cell membrane and are introduced into the cells.

【0065】尚、レーザ入射条件の具体例として、パル
スレーザ光hνの繰り返し周波数を1Hz、照射パルス
数を10、パルスレーザ光hνのレーザエネルギーを1
5〜85mJとし、ターゲット部材98における照射ビ
ーム径を3mmφ、フルエンス0.2〜1.2J/cm
2とした。これにより、ポリイミドフィルムから成るタ
ーゲット部材98で生じる衝撃(応力)のピーク値が、
フルエンス0.2〜1.2J/cm2では、0.1〜1
0MPaのオーダーとなる。このとき、ターゲット部材
98がレーザアブレーションにより貫通することなく衝
撃波を誘起させ、細胞への分子導入を行うことができ
た。
As specific examples of the laser incidence conditions, the repetition frequency of the pulse laser light hν is 1 Hz, the number of irradiation pulses is 10, and the laser energy of the pulse laser light hν is 1
5 to 85 mJ, the irradiation beam diameter at the target member 98 is 3 mmφ, and the fluence is 0.2 to 1.2 J / cm.
And 2 . As a result, the peak value of the impact (stress) generated in the target member 98 made of the polyimide film becomes
For a fluence of 0.2 to 1.2 J / cm 2 , 0.1 to 1
It is on the order of 0 MPa. At this time, a shock wave was induced without penetrating the target member 98 by laser ablation, and molecules could be introduced into cells.

【0066】このように本実施の形態は、ターゲット部
材98のレーザエネルギー吸収もしくはアブレーション
を利用して衝撃波を発生させ、この衝撃波により分子導
入を可能にする点に特徴を有しており、第1,第2の実
施の形態と同様に、細胞に傷害等を与えることなく分子
を導入することができる。また、当該分子導入装置は、
in vitro、in vivoを問わず適用することができ、優れ
た汎用性を有している。
As described above, the present embodiment is characterized in that a shock wave is generated using laser energy absorption or ablation of the target member 98, and molecules can be introduced by the shock wave. As in the second embodiment, molecules can be introduced without damaging cells or the like. In addition, the molecule introduction device,
It can be applied both in vitro and in vivo, and has excellent versatility.

【0067】また、パルスレーザ光hνとして第3高調
波成分を使用したことにより、ターゲット部材98にお
ける衝撃波の発生効率が良くなり、且つバルーン部材7
0内の水等の液中でのレーザ光の吸収係数が小さくな
る。このため、レーザ光hνのエネルギーを高効率で利
用することができる。また、図6に示すレンズホルダ2
6の基部90への螺合量を調整することにより、パルス
レーザ光hνのターゲット部材98における照射ビーム
径を微調整することができる。このため、容易に衝撃波
SWの発生効率を最適調整することができる。
Further, since the third harmonic component is used as the pulse laser beam hν, the efficiency of the shock wave generation in the target member 98 is improved, and the balloon member 7
The absorption coefficient of laser light in a liquid such as water within 0 becomes small. Therefore, the energy of the laser light hν can be used with high efficiency. The lens holder 2 shown in FIG.
By adjusting the screwing amount of 6 to the base 90, the irradiation beam diameter of the pulse laser beam hv on the target member 98 can be finely adjusted. For this reason, it is possible to easily adjust the generation efficiency of the shock wave SW optimally.

【0068】尚、図6では、ターゲット部材98を含む
ターゲットホルダ88全体を液体中に浸す構造となって
いるが、支持棒92,94に代えて、円錐台状の筒部を
基部90とターゲット保持部96間に一体成型して内部
を密封することにより、光ファイバ心線12Fの光出射
端からターゲット部材98の内側間での空間内に液体が
侵入しない構造にしてもよい。
In FIG. 6, the entirety of the target holder 88 including the target member 98 is immersed in the liquid. However, instead of the support rods 92 and 94, a truncated cone-shaped cylindrical portion is used for the base 90 and the target. The structure may be such that the liquid does not enter the space between the light emitting end of the optical fiber core wire 12F and the inside of the target member 98 by integrally molding between the holding parts 96 and sealing the inside.

【0069】また、ターゲット部材98をバルーン部材
70内に収容する場合を説明したが、第1の実施の形態
のように、ターゲット部材98を音響伝播部材で密封す
るチャンバ内に収容してもよい。即ち、ターゲット部材
98を含むターゲットホルダ88と、集光レンズ30を
有するレンズホルダ26等と、光ファイバケーブル12
の先端部と光ファイバ心線12Fを受容するコネクタシ
ェル40及びコネクタナット50と、Oリング34,4
4,48等を、図1に示す音響伝播部材56で密封する
チャンバ18内に収容するようにしてもよい。
Further, the case where the target member 98 is housed in the balloon member 70 has been described. However, as in the first embodiment, the target member 98 may be housed in a chamber sealed with a sound propagation member. . That is, the target holder 88 including the target member 98, the lens holder 26 including the condenser lens 30, and the like, the optical fiber cable 12
The connector shell 40 and the connector nut 50 for receiving the tip of the optical fiber and the optical fiber core 12F, and the O-rings 34 and 4.
4, 48 and the like may be accommodated in the chamber 18 which is sealed by the sound propagation member 56 shown in FIG.

【0070】また、ターゲット部材98に高分子フィル
ムを用いる場合を述べたがこれに限定されるものではな
い。例えば、金属フィルムや、高分子片、金属片、ゴム
材等を用いることができる。
The case where a polymer film is used for the target member 98 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, a metal film, a polymer piece, a metal piece, a rubber material, or the like can be used.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、パ
ルスレーザ光のエネルギーで液体中又はターゲット部材
に衝撃波を誘起させ、この衝撃波を液体を介して外部へ
伝播させて導入分子と細胞に与えるので、細胞に傷害な
どを与えること無く、分子を導入することができる。装
置構成が簡素且つ小型であり、メンテナンス性能、操作
性能に優れた分子導入装置を実現することができる。ま
た、本発明の分子導入装置は、in vitro、in vivoを問
わず適用することができ、優れた汎用性を発揮するもの
である。
As described above, according to the present invention, a shock wave is induced in a liquid or a target member by the energy of a pulsed laser beam, and this shock wave is propagated to the outside via the liquid to cause the introduced molecules and cells to be introduced. The molecule can be introduced without damaging the cells. It is possible to realize a molecule introduction device that has a simple and small device configuration and is excellent in maintenance performance and operation performance. Further, the molecule introduction device of the present invention can be applied irrespective of in vitro and in vivo, and exhibits excellent versatility.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態の分子導入装置の構造を示す
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a structure of a molecule introduction device according to a first embodiment.

【図2】第1の実施の形態の分子導入装置の動作及び使
用方法を説明するための説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an operation and a method of using the molecule introduction device according to the first embodiment.

【図3】第2の実施の形態の分子導入装置の構造を示す
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a structure of a molecule introduction device according to a second embodiment.

【図4】第2の実施の形態の分子導入装置の動作及び使
用方法を説明するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an operation and a usage method of a molecule introduction device according to a second embodiment.

【図5】第2の実施の形態の分子導入装置の他の使用方
法を説明するための説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining another method of using the molecule introduction device according to the second embodiment.

【図6】第3の実施の形態の分子導入装置の構造を示す
説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a structure of a molecule introduction device according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2…レーザ装置、4…注液装置、6…制御部、10,7
6,86…プローブ装置、12…光ファイバケーブル、
12F…光ファイバ心線、14…注入管、16…排出
管、18…チャンバ、20…注入ポート、22…排出ポ
ート、24…連結部、26…レンズホルダ、30…集光
レンズ、40…コネクタシェル、54…薄膜、56…音
響伝播部材、70…バルーン部材、88…ターゲットホ
ルダ、96…ターゲット保持部、98…ターゲット部
材、100…ターゲット抑え部材。
2 laser device, 4 liquid injection device, 6 control unit, 10, 7
6,86 ... probe device, 12 ... optical fiber cable,
12F: optical fiber core wire, 14: injection tube, 16: discharge tube, 18: chamber, 20: injection port, 22: discharge port, 24: connecting portion, 26: lens holder, 30: condenser lens, 40: connector Shell: 54: Thin film, 56: Sound propagation member, 70: Balloon member, 88: Target holder, 96: Target holding part, 98: Target member, 100: Target holding member.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ発生手段と、 前記レーザ発生手段から出射されるパルスレーザ光を導
光する導光手段と、 前記導光手段にて導光される光を集光する光学手段と、 前記光学手段で集光されるパルスレーザ光により衝撃波
を生じる液体を収容すると共に、前記衝撃波を外部へ伝
播させるチャンバ手段と、を備えることを特徴とする細
胞内への分子導入装置。
1. a laser generating means; a light guiding means for guiding pulsed laser light emitted from the laser generating means; an optical means for condensing light guided by the light guiding means; An apparatus for introducing molecules into cells, comprising: chamber means for containing a liquid generating a shock wave by pulsed laser light condensed by an optical means and for propagating the shock wave to the outside.
【請求項2】 レーザ発生手段と、 前記レーザ発生手段から出射されるパルスレーザ光を導
光する導光手段と、 前記導光手段にて導光される光を集光する光学手段と、 前記光学手段で集光されるパルスレーザ光により衝撃波
を生じる液体を収容すると共に、前記衝撃波を外部へ伝
播させる伸縮性を有するバルーン手段と、を備えること
を特徴とする細胞内への分子導入装置。
2. A laser generating means, a light guiding means for guiding pulsed laser light emitted from the laser generating means, an optical means for condensing light guided by the light guiding means, An apparatus for introducing molecules into cells, comprising: a balloon means for containing a liquid that generates a shock wave by a pulse laser beam condensed by an optical means and having elasticity for propagating the shock wave to the outside.
【請求項3】 レーザ発生手段と、 前記レーザ発生手段から出射されるパルスレーザ光を導
光する導光手段と、 前記導光手段にて導光される光を集光する光学手段と、 前記光学手段で集光されるパルスレーザ光により衝撃波
を生じるターゲット部材と、 前記ターゲット部材及び液体を収容すると共に、前記衝
撃波を外部へ伝播させる伸縮性を有するバルーン手段
と、を備えることを特徴とする細胞内への分子導入装
置。
3. A laser generating means, a light guiding means for guiding pulsed laser light emitted from the laser generating means, an optical means for condensing light guided by the light guiding means, A target member for generating a shock wave by the pulsed laser light condensed by the optical means; and a balloon means for containing the target member and the liquid and having elasticity for propagating the shock wave to the outside. A device for introducing molecules into cells.
【請求項4】 レーザ発生手段と、 前記レーザ発生手段から出射されるパルスレーザ光を導
光する導光手段と、 前記導光手段にて導光される光を集光する光学手段と、 前記光学手段で集光されるパルスレーザ光により衝撃波
を生じるターゲット部材と、 前記ターゲット部材及び液体を収容すると共に、前記衝
撃波を外部へ伝播させるチャンバ手段と、を備えること
を特徴とする細胞内への分子導入装置。
4. A laser generating means, a light guiding means for guiding pulsed laser light emitted from the laser generating means, an optical means for condensing light guided by the light guiding means, A target member for generating a shock wave by pulsed laser light condensed by optical means, and a chamber means for containing the target member and a liquid and for propagating the shock wave to the outside, comprising: Molecular introduction device.
【請求項5】 前記チャンバ手段は、前記液体に生じる
衝撃波を伝播する音響伝播部材と、前記音響伝播部材を
保持し且つ前記音響伝播部材と共に前記液体を収容する
硬質のカップ部材から成ることを特徴とする請求項1ま
たは4のいずれか一項に記載の細胞内への分子導入装
置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the chamber means includes a sound propagation member for propagating a shock wave generated in the liquid, and a hard cup member holding the sound propagation member and accommodating the liquid together with the sound propagation member. The apparatus for introducing a molecule into cells according to any one of claims 1 and 4.
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