JPH11346764A - 生物細胞の細胞内操作方法および装置 - Google Patents
生物細胞の細胞内操作方法および装置Info
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- JPH11346764A JPH11346764A JP11143594A JP14359499A JPH11346764A JP H11346764 A JPH11346764 A JP H11346764A JP 11143594 A JP11143594 A JP 11143594A JP 14359499 A JP14359499 A JP 14359499A JP H11346764 A JPH11346764 A JP H11346764A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 細胞（３）の細胞膜に孔をあけ、細胞内部を
この孔を通して操作する、培養基中に存在し支持範囲に
付着堆積した少なくとも１つの生物細胞（３）を簡単に
細胞内操作する方法および装置を提供する。 【解決手段】 孔を細胞（３）の支持範囲（５）内に、
その支持縁から間隔を置いて細胞膜にあける。その際、
孔を取囲み支持範囲（５）に付着する細胞膜の縁は、細
胞（３）の内部に存在する細胞液を培養基（２）に対し
て密封し、細胞液を培養基（２）に対して絶縁する。こ
の孔を通して細胞（３）の内部を操作する。 【効果】 処理すべき細胞に中空針の費用のかかる手作
業による位置決めが避けられる。
この孔を通して操作する、培養基中に存在し支持範囲に
付着堆積した少なくとも１つの生物細胞（３）を簡単に
細胞内操作する方法および装置を提供する。 【解決手段】 孔を細胞（３）の支持範囲（５）内に、
その支持縁から間隔を置いて細胞膜にあける。その際、
孔を取囲み支持範囲（５）に付着する細胞膜の縁は、細
胞（３）の内部に存在する細胞液を培養基（２）に対し
て密封し、細胞液を培養基（２）に対して絶縁する。こ
の孔を通して細胞（３）の内部を操作する。 【効果】 処理すべき細胞に中空針の費用のかかる手作
業による位置決めが避けられる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】細胞の細胞膜に孔をあけ、こ
の孔を通して細胞内部を操作する、培養基中に存在し支
持範囲に付着堆積した少なくとも１つの生物細胞を細胞
内操作する方法に関する。さらに本発明は、培養基中に
存在し、細胞膜を有する少なくとも１つの生物細胞の細
胞内部を操作するための、細胞が付着堆積しうる少なく
とも１つの支持範囲を有する載物台（Ｏｂｊｅｋｔｔｒ
ａｅｇｅｒ）、細胞膜に孔をあけるためのポレーション
工具（Ｐｏｒａｔｉｏｎｓｗｅｒｋｚｅｕｇ）、および
ポレーション工具の範囲内に存在する、細胞内部を操作
するための少なくとも１つの貫通溝（Ｄｕｒｃｈｔｒｉ
ｔｔｓｋａｎａｌ）を有する装置に関する。
の孔を通して細胞内部を操作する、培養基中に存在し支
持範囲に付着堆積した少なくとも１つの生物細胞を細胞
内操作する方法に関する。さらに本発明は、培養基中に
存在し、細胞膜を有する少なくとも１つの生物細胞の細
胞内部を操作するための、細胞が付着堆積しうる少なく
とも１つの支持範囲を有する載物台（Ｏｂｊｅｋｔｔｒ
ａｅｇｅｒ）、細胞膜に孔をあけるためのポレーション
工具（Ｐｏｒａｔｉｏｎｓｗｅｒｋｚｅｕｇ）、および
ポレーション工具の範囲内に存在する、細胞内部を操作
するための少なくとも１つの貫通溝（Ｄｕｒｃｈｔｒｉ
ｔｔｓｋａｎａｌ）を有する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルバート（Ａｌｂｅｒｔｓ，Ｂ）等、
Ｍｏｌｅｋｕｌａｒｂｉｏｌｏｇｉｅｄｅｒ Ｚｅｌｌ
ｅ、３版、ＶＣＨ出版（１９９５年）、２１２ページ以
降から、既に吸引装置と結合した、電気絶縁材料からな
る内部空洞を有する中空針を有する冒頭に記述した種類
の装置は知られており、内部空洞は中空針の自由端に針
孔を有する。細胞膜に孔をあけるために、中空針の自由
端に存在する針孔は外側で細胞膜に当接し、次いで吸引
装置により中空針の内部空洞中に減圧を発生させる。こ
の減圧により、中空針の針孔の前に存在する細胞膜片は
膜複合体から剥離される。細胞膜に孔をあけた後、孔を
取囲む細胞膜の縁範囲に係合する中空針は、細胞の内部
に含有されている細胞液を培養基に対し電気的に絶縁す
る。その際、細胞膜にあけられた孔を通して細胞の内部
が操作される。たとえば、細胞核は細胞液を中空針中へ
吸込むことにより細胞から除去し、引き続き他の細胞核
を孔により細胞内部に挿入することができる。
Ｍｏｌｅｋｕｌａｒｂｉｏｌｏｇｉｅｄｅｒ Ｚｅｌｌ
ｅ、３版、ＶＣＨ出版（１９９５年）、２１２ページ以
降から、既に吸引装置と結合した、電気絶縁材料からな
る内部空洞を有する中空針を有する冒頭に記述した種類
の装置は知られており、内部空洞は中空針の自由端に針
孔を有する。細胞膜に孔をあけるために、中空針の自由
端に存在する針孔は外側で細胞膜に当接し、次いで吸引
装置により中空針の内部空洞中に減圧を発生させる。こ
の減圧により、中空針の針孔の前に存在する細胞膜片は
膜複合体から剥離される。細胞膜に孔をあけた後、孔を
取囲む細胞膜の縁範囲に係合する中空針は、細胞の内部
に含有されている細胞液を培養基に対し電気的に絶縁す
る。その際、細胞膜にあけられた孔を通して細胞の内部
が操作される。たとえば、細胞核は細胞液を中空針中へ
吸込むことにより細胞から除去し、引き続き他の細胞核
を孔により細胞内部に挿入することができる。
【０００３】公知方法および該方法の実施のために使用
される装置は、細胞に中空針を位置決めするためにマイ
クロマニピュレーターが必要であるという欠点を有す
る。これにより、比較的複雑で高価な装置が生じる。さ
らに、載物台上に存在する細胞の接近可能性はマイクロ
マニピュレーターにより強く制限される。従って、該方
法および装置は、個別の細胞内操作のためまたは場合に
よっては載物台上に存在する少数の細胞の同時操作のた
めに適当であるにすぎない。その際、細胞における中空
針の費用のかかる手作業での位置決めが必要である。
される装置は、細胞に中空針を位置決めするためにマイ
クロマニピュレーターが必要であるという欠点を有す
る。これにより、比較的複雑で高価な装置が生じる。さ
らに、載物台上に存在する細胞の接近可能性はマイクロ
マニピュレーターにより強く制限される。従って、該方
法および装置は、個別の細胞内操作のためまたは場合に
よっては載物台上に存在する少数の細胞の同時操作のた
めに適当であるにすぎない。その際、細胞における中空
針の費用のかかる手作業での位置決めが必要である。
【０００４】アルバート（Ａｌｂｅｒｔｓ，Ｂ）等、Ｍ
ｏｌｅｋｕｌａｒｂｉｏｌｏｇｉｅｄｅｒ Ｚｅｌｌ
ｅ、３版、ＶＣＨ出版（１９９５年）、２１３ページか
ら、培養基中の浮遊細胞を２つのその都度細胞から間隔
を有する大表面の電極の間に配置し、これらの電極に電
圧をかけることは既に公知である。その際、細胞の細胞
膜は電気ポレーション（Ｅｌｅｋｔｒｏｐｏｒａｔｉｏ
ｎ）により数カ所で同時に孔があけられ、その結果培養
基中に存在する、細胞中に挿入すべき遺伝子物質は細胞
の孔を通過して細胞内部へ拡散することができる。しか
しその際、遺伝子物質のかかる挿入は統計的変動を受
け、たとえば細胞の範囲内の遺伝子物質の濃度、細胞膜
にあけられた孔の大きさのような種々のパラメーターに
より影響されることが不利である。それで、公知方法は
目指す細胞内部の操作を可能にしない。
ｏｌｅｋｕｌａｒｂｉｏｌｏｇｉｅｄｅｒ Ｚｅｌｌ
ｅ、３版、ＶＣＨ出版（１９９５年）、２１３ページか
ら、培養基中の浮遊細胞を２つのその都度細胞から間隔
を有する大表面の電極の間に配置し、これらの電極に電
圧をかけることは既に公知である。その際、細胞の細胞
膜は電気ポレーション（Ｅｌｅｋｔｒｏｐｏｒａｔｉｏ
ｎ）により数カ所で同時に孔があけられ、その結果培養
基中に存在する、細胞中に挿入すべき遺伝子物質は細胞
の孔を通過して細胞内部へ拡散することができる。しか
しその際、遺伝子物質のかかる挿入は統計的変動を受
け、たとえば細胞の範囲内の遺伝子物質の濃度、細胞膜
にあけられた孔の大きさのような種々のパラメーターに
より影響されることが不利である。それで、公知方法は
目指す細胞内部の操作を可能にしない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従って、細胞内部の簡
単な操作を可能にする、冒頭に記述した種類の方法およ
び装置を提供するという課題が生じる。殊に、処理すべ
き細胞における中空針の費用のかかる手作業での位置決
めは回避されるべきである。
単な操作を可能にする、冒頭に記述した種類の方法およ
び装置を提供するという課題が生じる。殊に、処理すべ
き細胞における中空針の費用のかかる手作業での位置決
めは回避されるべきである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題の解決は方法に
関しては、孔を細胞の支持範囲内でその支持縁から間隔
を置いて細胞膜にあけることである。
関しては、孔を細胞の支持範囲内でその支持縁から間隔
を置いて細胞膜にあけることである。
【０００７】これにより、細胞膜に孔をあけるために使
用されるポレーション手段またはポレーション工具を細
胞の支持範囲内で載物台に配置して、細胞が支持範囲に
堆積する場合同時にポレーション手段またはポレーショ
ン工具にも位置決めされていることを可能にする。これ
により、ポレーション工具の費用のかかる手作業による
位置決めが省略できる。孔は細胞の支持範囲内に、支持
範囲の縁から間隔を置いて細胞膜にあけられるので、孔
を取囲む、支持範囲に付着する細胞の膜範囲は孔を培養
基に対してシールする。これにより、細胞の内部に存在
する細胞液は培養基に対して電気的に十分に絶縁されて
いるので、細胞内部の細胞電位および培養基の間の電位
補償は阻止される。細胞膜にあけられた孔を通して、細
胞内部を操作することができる。
用されるポレーション手段またはポレーション工具を細
胞の支持範囲内で載物台に配置して、細胞が支持範囲に
堆積する場合同時にポレーション手段またはポレーショ
ン工具にも位置決めされていることを可能にする。これ
により、ポレーション工具の費用のかかる手作業による
位置決めが省略できる。孔は細胞の支持範囲内に、支持
範囲の縁から間隔を置いて細胞膜にあけられるので、孔
を取囲む、支持範囲に付着する細胞の膜範囲は孔を培養
基に対してシールする。これにより、細胞の内部に存在
する細胞液は培養基に対して電気的に十分に絶縁されて
いるので、細胞内部の細胞電位および培養基の間の電位
補償は阻止される。細胞膜にあけられた孔を通して、細
胞内部を操作することができる。
【０００８】本発明のとくに有利な１実施形において
は、孔は電気ポレーションにより細胞膜にあけられる。
方法の実施の場合、たとえば電気ポレーション電極は細
胞の支持範囲内に配置され、電極に細胞が付着堆積す
る。この場合、細胞膜に孔をあけるためには、たんに電
気ポレーション電極および培養基の間に、細胞膜に孔を
あける電流を惹起する電圧をかけるだけでよい。
は、孔は電気ポレーションにより細胞膜にあけられる。
方法の実施の場合、たとえば電気ポレーション電極は細
胞の支持範囲内に配置され、電極に細胞が付着堆積す
る。この場合、細胞膜に孔をあけるためには、たんに電
気ポレーション電極および培養基の間に、細胞膜に孔を
あける電流を惹起する電圧をかけるだけでよい。
【０００９】本発明の他の実施形においては、細胞膜に
孔をあけるために細胞膜の部分範囲に少なくとも１つの
機械的パルスをかける。その際、細胞膜のこの部分範囲
が膜複合体から剥離する。場合により、幾つかの単一パ
ルスを有するパルス連続を適用することもできる。
孔をあけるために細胞膜の部分範囲に少なくとも１つの
機械的パルスをかける。その際、細胞膜のこの部分範囲
が膜複合体から剥離する。場合により、幾つかの単一パ
ルスを有するパルス連続を適用することもできる。
【００１０】孔を音波、殊に超音波および／または極超
音波により細胞膜にあける場合がとくに有利である。そ
の際むしろ、音波を孔をあけるべき細胞膜の範囲に集束
しおよび／または幾つかの音波を重畳させて、その振動
が孔をあけるべき細胞膜の範囲内で増加した振幅を有す
る振動に重畳するようにすることが可能である。これに
より、細胞膜は接触せずに孔をあけることができる。
音波により細胞膜にあける場合がとくに有利である。そ
の際むしろ、音波を孔をあけるべき細胞膜の範囲に集束
しおよび／または幾つかの音波を重畳させて、その振動
が孔をあけるべき細胞膜の範囲内で増加した振幅を有す
る振動に重畳するようにすることが可能である。これに
より、細胞膜は接触せずに孔をあけることができる。
【００１１】細胞膜に接触せずに孔をあけるのは、細胞
膜の部分範囲を高エネルギー放射線、殊にレーザー光線
で照射する方法で行うことができる。その際、放射線の
波長はとくに、細胞膜が放射線を良く吸収するように選
択される。有利に、放射線は細胞の支持範囲でこの中に
入射される。場合によりレーザー光線は、そこに存在す
る膜範囲中に差し当たり小さい入射孔をあけ、引き続き
レーザー光線をこの孔により細胞の内部を通して細胞の
支持範囲内に存在する膜範囲上に集束させ、此処でレー
ザー光線を入射孔の周りで旋回させることにより膜の部
分範囲を膜複合体から切出すことにより、支持範囲の外
部で細胞中に入射させることもできる。
膜の部分範囲を高エネルギー放射線、殊にレーザー光線
で照射する方法で行うことができる。その際、放射線の
波長はとくに、細胞膜が放射線を良く吸収するように選
択される。有利に、放射線は細胞の支持範囲でこの中に
入射される。場合によりレーザー光線は、そこに存在す
る膜範囲中に差し当たり小さい入射孔をあけ、引き続き
レーザー光線をこの孔により細胞の内部を通して細胞の
支持範囲内に存在する膜範囲上に集束させ、此処でレー
ザー光線を入射孔の周りで旋回させることにより膜の部
分範囲を膜複合体から切出すことにより、支持範囲の外
部で細胞中に入射させることもできる。
【００１２】方法の他の実施形においては孔は、化学的
ポレーション物質（ｃｈｅｍｉｓｃｈｅ Ｐｏｒａｔｉ
ｏｎｓ−Ｓｕｂｓｔａｎｚ）の作用により細胞膜にあけ
られる。その際、ポレーション手段としてはたとえばペ
ルフォリン（Ｐｅｒｆｏｒｉｎ）またはトライトン（Ｔ
ｒｉｔｏｎ(R)）を使用することができる。
ポレーション物質（ｃｈｅｍｉｓｃｈｅ Ｐｏｒａｔｉ
ｏｎｓ−Ｓｕｂｓｔａｎｚ）の作用により細胞膜にあけ
られる。その際、ポレーション手段としてはたとえばペ
ルフォリン（Ｐｅｒｆｏｒｉｎ）またはトライトン（Ｔ
ｒｉｔｏｎ(R)）を使用することができる。
【００１３】電気的および／または化学的および／また
は放射線により活性化しうる化学物質を使用し、この物
質を細胞膜に孔をあけるために放射線、化学薬品および
／または電場の作用により活性化する場合がとくに有利
である。この物質はエネルギー供給によっても活性化さ
れる。その際、たとえば孔をあけるべき細胞膜の部分範
囲を破壊する遊離基を発生させることができる。この物
質は、不活性状態においては細胞に対して十分中性に挙
動するので、支持範囲における細胞の堆積には影響を与
えない。他の物質の添加により化学的に活性化される化
学物質を使用することもできる。
は放射線により活性化しうる化学物質を使用し、この物
質を細胞膜に孔をあけるために放射線、化学薬品および
／または電場の作用により活性化する場合がとくに有利
である。この物質はエネルギー供給によっても活性化さ
れる。その際、たとえば孔をあけるべき細胞膜の部分範
囲を破壊する遊離基を発生させることができる。この物
質は、不活性状態においては細胞に対して十分中性に挙
動するので、支持範囲における細胞の堆積には影響を与
えない。他の物質の添加により化学的に活性化される化
学物質を使用することもできる。
【００１４】方法の他の実施形は、孔をあけるべき細胞
膜の部分範囲を減圧および／または加圧での衝撃により
膜複合体から剥離することを配慮する。このため、たと
えば支持範囲を有する載物台中で支持範囲内に小さい孔
を設けて、この孔により細胞を、孔の前に存在する膜範
囲が膜複合体から裂取られる程度に強く吸引することも
できる。細胞膜に孔をあけるために、孔を通して細胞の
膜範囲に加圧パルスを加えることもできる。
膜の部分範囲を減圧および／または加圧での衝撃により
膜複合体から剥離することを配慮する。このため、たと
えば支持範囲を有する載物台中で支持範囲内に小さい孔
を設けて、この孔により細胞を、孔の前に存在する膜範
囲が膜複合体から裂取られる程度に強く吸引することも
できる。細胞膜に孔をあけるために、孔を通して細胞の
膜範囲に加圧パルスを加えることもできる。
【００１５】細胞を吸引力により支持範囲に固定するの
が有利である。これにより、載物台の支持範囲に細胞の
付着するのを改善することができる。その際吸引力は、
細胞膜が吸引力により機械的に損傷されないように決め
られている。
が有利である。これにより、載物台の支持範囲に細胞の
付着するのを改善することができる。その際吸引力は、
細胞膜が吸引力により機械的に損傷されないように決め
られている。
【００１６】細胞膜に孔をあけた後、この孔を通して少
なくとも１種の物質および／または細胞成分を細胞内部
から取出しおよび／または細胞内部に挿入する場合が有
利である。それでたとえば薬剤、タンパク質および／ま
たは他の生物学的に有効な物質を孔を通して細胞の内部
に挿入して、その反応を調べることができる。また遺伝
子または遺伝子断片を細胞から取出すかまたは細胞中に
挿入することもできる。むしろ、細胞核を孔を通して細
胞から取出し、他の物質に代えることができる。
なくとも１種の物質および／または細胞成分を細胞内部
から取出しおよび／または細胞内部に挿入する場合が有
利である。それでたとえば薬剤、タンパク質および／ま
たは他の生物学的に有効な物質を孔を通して細胞の内部
に挿入して、その反応を調べることができる。また遺伝
子または遺伝子断片を細胞から取出すかまたは細胞中に
挿入することもできる。むしろ、細胞核を孔を通して細
胞から取出し、他の物質に代えることができる。
【００１７】装置に関しては、上述した課題の解決は、
ポレーション工具が支持範囲内に配置されていることに
ある。これにより細胞は、支持範囲内に存在するポレー
ション工具上に堆積することができる。これにより有利
には、細胞におけるポレーション工具の費用のかかる手
作業による位置決めが避けられる。また、たとえばマイ
クロマニピュレーターのような補助装置も必要でない。
これにより、支持範囲内に互いに密に隣接して配置され
た細胞を同時に細胞内操作することが可能である。細胞
膜に孔をあけた後、孔を囲繞する細胞膜の縁は載物台の
支持範囲と接触したままであり、細胞膜の孔を培養基に
対して密封する。
ポレーション工具が支持範囲内に配置されていることに
ある。これにより細胞は、支持範囲内に存在するポレー
ション工具上に堆積することができる。これにより有利
には、細胞におけるポレーション工具の費用のかかる手
作業による位置決めが避けられる。また、たとえばマイ
クロマニピュレーターのような補助装置も必要でない。
これにより、支持範囲内に互いに密に隣接して配置され
た細胞を同時に細胞内操作することが可能である。細胞
膜に孔をあけた後、孔を囲繞する細胞膜の縁は載物台の
支持範囲と接触したままであり、細胞膜の孔を培養基に
対して密封する。
【００１８】本発明のとくに有利な実施形は、ポレーシ
ョン工具が支持範囲内で少なくとも１つの電気絶縁体に
より囲まれていることを配慮する。電気絶縁体により、
細胞の内部に存在する細胞液は培養基に対して電気的に
良好に絶縁されているので、生細胞の内部を長時間にわ
たり、細胞が死ぬことなしに、操作することができる。
絶縁抵抗は細胞の型に依存し、とくに１０メガオーム以
上である。これにより、培養基および細胞液の間の電位
補償は十分に阻止される。場合により、載物台は完全に
絶縁材料からなっていてもよい。しかし絶縁体は、載物
台の内部に支持範囲に対し間隔を置いて配置されていて
もよい。
ョン工具が支持範囲内で少なくとも１つの電気絶縁体に
より囲まれていることを配慮する。電気絶縁体により、
細胞の内部に存在する細胞液は培養基に対して電気的に
良好に絶縁されているので、生細胞の内部を長時間にわ
たり、細胞が死ぬことなしに、操作することができる。
絶縁抵抗は細胞の型に依存し、とくに１０メガオーム以
上である。これにより、培養基および細胞液の間の電位
補償は十分に阻止される。場合により、載物台は完全に
絶縁材料からなっていてもよい。しかし絶縁体は、載物
台の内部に支持範囲に対し間隔を置いて配置されていて
もよい。
【００１９】ポレーション工具が載物台の支持範囲内に
存在する貫通溝の溝口を大体において同心に取囲む場合
が有利である。この場合、細胞内部は孔を通してなお良
好に操作することができ、操作の際に孔を取囲む細胞膜
の縁範囲が損傷することもない。
存在する貫通溝の溝口を大体において同心に取囲む場合
が有利である。この場合、細胞内部は孔を通してなお良
好に操作することができ、操作の際に孔を取囲む細胞膜
の縁範囲が損傷することもない。
【００２０】ポレーション工具が、培養基と接触させう
る参照電極が所属している電気ポレーション電極であ
り、電気ポレーション電極および参照電極は細胞の細胞
膜の電気ポレーションのため電圧源と結合できる場合が
有利である。電気ポレーション電極は、載物台の支持範
囲内に配置されているので、絶縁体に付着堆積した細胞
は場合により電極に堆積できるかまたは少なくとも電極
から発する電場の作用範囲に入るまで電極に接近でき
る。電極に電気ポレーション電圧をかける場合、細胞膜
に孔をあける電流が流れる。その際、孔を囲繞する細胞
膜の縁は支持範囲と接触したままであり、孔を培養基に
対して密封する。細胞膜に孔をあけた後、電極は電気ポ
レーション電圧源から分離されるので、細胞の内部を孔
を通して変えることができる。
る参照電極が所属している電気ポレーション電極であ
り、電気ポレーション電極および参照電極は細胞の細胞
膜の電気ポレーションのため電圧源と結合できる場合が
有利である。電気ポレーション電極は、載物台の支持範
囲内に配置されているので、絶縁体に付着堆積した細胞
は場合により電極に堆積できるかまたは少なくとも電極
から発する電場の作用範囲に入るまで電極に接近でき
る。電極に電気ポレーション電圧をかける場合、細胞膜
に孔をあける電流が流れる。その際、孔を囲繞する細胞
膜の縁は支持範囲と接触したままであり、孔を培養基に
対して密封する。細胞膜に孔をあけた後、電極は電気ポ
レーション電圧源から分離されるので、細胞の内部を孔
を通して変えることができる。
【００２１】装置の有利な１実施形においては、ポレー
ション工具は細胞の細胞膜に孔をあけるために少なくと
も１つのアクチュエーター、殊にピエゾ素子により支持
範囲の表面に対し横に、載物台に関して可動である。こ
の装置においては、孔は機械的に細胞膜にあけられる。
その際、ポレーション工具は場合により交互に細胞膜に
向け移動させおよび細胞膜から遠ざけることができる。
この目的のために、アクチュエーターは機械的振動、殊
に超音波振動または極超音波振動を発生させるための制
御装置と結合していてもよい。ポレーション工具は、支
持範囲の表面に対し直角または斜めに延びる方向に載物
台に関して可動であってもよい。
ション工具は細胞の細胞膜に孔をあけるために少なくと
も１つのアクチュエーター、殊にピエゾ素子により支持
範囲の表面に対し横に、載物台に関して可動である。こ
の装置においては、孔は機械的に細胞膜にあけられる。
その際、ポレーション工具は場合により交互に細胞膜に
向け移動させおよび細胞膜から遠ざけることができる。
この目的のために、アクチュエーターは機械的振動、殊
に超音波振動または極超音波振動を発生させるための制
御装置と結合していてもよい。ポレーション工具は、支
持範囲の表面に対し直角または斜めに延びる方向に載物
台に関して可動であってもよい。
【００２２】ポレーション工具が少なくとも１つの、と
くに支持範囲の表面の平面に対し突出する鋭い先端また
は縁を有する場合が有利である。その際ポレーション工
具は場合により細胞膜に接することができるので、細胞
膜はなお良好に機械的に孔をあけることができる。ポレ
ーション工具が細胞膜の電気ポレーションのための電極
を有する場合、ポレーション電圧を電極にかける際に鋭
い先端または縁にとくに高い電場が生じ、これが細胞膜
の孔あけを容易にする。
くに支持範囲の表面の平面に対し突出する鋭い先端また
は縁を有する場合が有利である。その際ポレーション工
具は場合により細胞膜に接することができるので、細胞
膜はなお良好に機械的に孔をあけることができる。ポレ
ーション工具が細胞膜の電気ポレーションのための電極
を有する場合、ポレーション電圧を電極にかける際に鋭
い先端または縁にとくに高い電場が生じ、これが細胞膜
の孔あけを容易にする。
【００２３】ポレーション工具としてレーザー光線が設
けられ、レーザー光線の光路が貫通溝を通って支持範囲
内に存在する溝口に案内されている場合がとくに有利で
ある。この装置を用いて、細胞膜の部分範囲を短時間高
エネルギー放射線で照射することができ、その際部分範
囲は強く発熱して細胞膜に孔があく。場合により、貫通
溝の内部または外部に光線誘導手段が配置されていても
よい。
けられ、レーザー光線の光路が貫通溝を通って支持範囲
内に存在する溝口に案内されている場合がとくに有利で
ある。この装置を用いて、細胞膜の部分範囲を短時間高
エネルギー放射線で照射することができ、その際部分範
囲は強く発熱して細胞膜に孔があく。場合により、貫通
溝の内部または外部に光線誘導手段が配置されていても
よい。
【００２４】レーザー光線を発生させるためにレーザー
ダイオードが載物台中に組込まれている場合がとくに有
利である。その際、レーザーダイオードはむしろ貫通溝
の溝口の直接背後に配置されていてもよいので、レーザ
ー光線は、直接におよび従って十分ロスなしに、支持範
囲に堆積した細胞の細胞膜中に入射させることができ
る。
ダイオードが載物台中に組込まれている場合がとくに有
利である。その際、レーザーダイオードはむしろ貫通溝
の溝口の直接背後に配置されていてもよいので、レーザ
ー光線は、直接におよび従って十分ロスなしに、支持範
囲に堆積した細胞の細胞膜中に入射させることができ
る。
【００２５】有利な１実施形においては、ポレーション
工具は細胞の細胞膜の孔あけのため、載物台の支持範囲
内に化学的ポレーション物質を有しおよび／または化学
的ポレーション物質は貫通溝を通って溝口に供給できる
ことが配慮されている。孔は化学的に細胞膜にあけるこ
ともでき、その際ポレーション手段としてはたとえばパ
ーフォリン（Ｐｅｒｆｏｒｉｎｅ）またはトライトン
（Ｔｒｉｔｏｎ(R)）を使用することができる。場合に
より貫通溝は、ポレーション物質を含有し、ポレーショ
ン物質を細胞膜に供給できるデポーと結合しているかま
たは結合可能であってもよい。
工具は細胞の細胞膜の孔あけのため、載物台の支持範囲
内に化学的ポレーション物質を有しおよび／または化学
的ポレーション物質は貫通溝を通って溝口に供給できる
ことが配慮されている。孔は化学的に細胞膜にあけるこ
ともでき、その際ポレーション手段としてはたとえばパ
ーフォリン（Ｐｅｒｆｏｒｉｎｅ）またはトライトン
（Ｔｒｉｔｏｎ(R)）を使用することができる。場合に
より貫通溝は、ポレーション物質を含有し、ポレーショ
ン物質を細胞膜に供給できるデポーと結合しているかま
たは結合可能であってもよい。
【００２６】他の実施形においては、装置は減圧または
加圧での衝撃による細胞膜の孔あけのために貫通溝と結
合しているおよび／または貫通溝中に弁または類似遮断
部材を介して減圧または加圧ストレージタンクと結合で
きる少なくとも１つのポンプを有する。この場合、孔は
減圧または加圧により細胞膜にあけることができ、その
際減圧ないしは加圧は細胞膜の孔あけ後切断される。こ
れにより、減圧による細胞膜の孔あけの際に細胞の内部
からの細胞液の吸出しが十分に避けられる。相応に、加
圧による細胞膜の孔あけの際に、貫通溝中に存在すると
くに流体である媒体が細胞内部に入る可能性が避けられ
る。減圧ないしは加圧を切断するために、たとえば細胞
膜の孔あけの際に貫通溝中に出現する圧力変化を確かめ
ることができる。有利には貫通溝を、細胞が堆積する前
に培養基を支持範囲から吸出すために利用して、培養基
中に、その中に存在する細胞をポレーション工具の範囲
内に配置された貫通溝の溝口に誘導する流れが生じるよ
うにすることができる。
加圧での衝撃による細胞膜の孔あけのために貫通溝と結
合しているおよび／または貫通溝中に弁または類似遮断
部材を介して減圧または加圧ストレージタンクと結合で
きる少なくとも１つのポンプを有する。この場合、孔は
減圧または加圧により細胞膜にあけることができ、その
際減圧ないしは加圧は細胞膜の孔あけ後切断される。こ
れにより、減圧による細胞膜の孔あけの際に細胞の内部
からの細胞液の吸出しが十分に避けられる。相応に、加
圧による細胞膜の孔あけの際に、貫通溝中に存在すると
くに流体である媒体が細胞内部に入る可能性が避けられ
る。減圧ないしは加圧を切断するために、たとえば細胞
膜の孔あけの際に貫通溝中に出現する圧力変化を確かめ
ることができる。有利には貫通溝を、細胞が堆積する前
に培養基を支持範囲から吸出すために利用して、培養基
中に、その中に存在する細胞をポレーション工具の範囲
内に配置された貫通溝の溝口に誘導する流れが生じるよ
うにすることができる。
【００２７】有利な１実施形は、ポレーション工具が支
持範囲の表面に対して突出する突出部に配置されている
ことを配慮する。これにより、ポレーション工具および
細胞膜の間に良好な電気的および／または機械的接触が
生じる。
持範囲の表面に対して突出する突出部に配置されている
ことを配慮する。これにより、ポレーション工具および
細胞膜の間に良好な電気的および／または機械的接触が
生じる。
【００２８】有利には、突出部の横断面は支持範囲の表
面の平面（Ｏｂｅｒｆｌａｅｃｈｅｎｅｂｅｎｅ）から
出発して最も遠い突出個所に向かって先細になることが
配慮されている。この場合、細胞は突出部の範囲内でと
くに良好に載物台の支持範囲に付着する。さらに、絶縁
体は載物台の製造の際にコーティングとして製造技術的
に良好に、突出部の突出範囲上に塗布することができ
る。
面の平面（Ｏｂｅｒｆｌａｅｃｈｅｎｅｂｅｎｅ）から
出発して最も遠い突出個所に向かって先細になることが
配慮されている。この場合、細胞は突出部の範囲内でと
くに良好に載物台の支持範囲に付着する。さらに、絶縁
体は載物台の製造の際にコーティングとして製造技術的
に良好に、突出部の突出範囲上に塗布することができ
る。
【００２９】本発明の有利な構成においては、載物台は
支持範囲内に、少なくとも１つのポレーション工具を囲
繞するならい削りくぼみおよび／またはポレーション工
具を囲繞するならい削り突出部を有するならい削り部を
有することが配慮されている。これにより、絶縁体に付
着する細胞膜によって、培養基に対する細胞液の良好な
密封が達成される。
支持範囲内に、少なくとも１つのポレーション工具を囲
繞するならい削りくぼみおよび／またはポレーション工
具を囲繞するならい削り突出部を有するならい削り部を
有することが配慮されている。これにより、絶縁体に付
着する細胞膜によって、培養基に対する細胞液の良好な
密封が達成される。
【００３０】ならい削りくぼみおよび／またはならい削
り突出部が伸長方向に少なくとも１つの中断部により中
断されている場合が有利である。この場合細胞は、なら
い削り部の範囲内で良好に載物台の表面に付着できる。
ならい削り突出部ないしはならい削りくぼみは、たとえ
ばハニカム構造または格子縞またはチェス盤模様の種類
による構造を有することができる。
り突出部が伸長方向に少なくとも１つの中断部により中
断されている場合が有利である。この場合細胞は、なら
い削り部の範囲内で良好に載物台の表面に付着できる。
ならい削り突出部ないしはならい削りくぼみは、たとえ
ばハニカム構造または格子縞またはチェス盤模様の種類
による構造を有することができる。
【００３１】ならい削りくぼみおよび／またはならい削
り突出部が環状に構成されていて、とくに幾つかのかか
る環状ならい削りくぼみおよび／またはならい削り突出
部が大体においてポレーション工具に対し同心に配置さ
れている場合がとくに有利である。それで、ポレーショ
ン工具に対し放射状に幾つかのならい削りくぼみおよび
／またはならい削り突出部は直列に接続されているかな
いしは互いに入り組んでいるので、細胞液は培養基に対
してなお良好に密封されている。
り突出部が環状に構成されていて、とくに幾つかのかか
る環状ならい削りくぼみおよび／またはならい削り突出
部が大体においてポレーション工具に対し同心に配置さ
れている場合がとくに有利である。それで、ポレーショ
ン工具に対し放射状に幾つかのならい削りくぼみおよび
／またはならい削り突出部は直列に接続されているかな
いしは互いに入り組んでいるので、細胞液は培養基に対
してなお良好に密封されている。
【００３２】本発明の好ましい１実施形は、電気絶縁体
がならい削り部の表面に配置された絶縁層であることを
配慮する。有利には、こうしてならい削りされた絶縁層
により絶縁体の表面で細胞液から培養基へ流れる漏洩流
の通路が拡大されるので、細胞の内部に存在する細胞液
は細胞膜の孔あけ後なお良好に培養基に対して絶縁され
ている。
がならい削り部の表面に配置された絶縁層であることを
配慮する。有利には、こうしてならい削りされた絶縁層
により絶縁体の表面で細胞液から培養基へ流れる漏洩流
の通路が拡大されるので、細胞の内部に存在する細胞液
は細胞膜の孔あけ後なお良好に培養基に対して絶縁され
ている。
【００３３】他の実施形は、ならい削り突出部が電気絶
縁体の表面に設けられていることを配慮する。この場
合、載物台は製造技術的に簡単に製造できる。
縁体の表面に設けられていることを配慮する。この場
合、載物台は製造技術的に簡単に製造できる。
【００３４】載物台の支持範囲内でその表面に少なくと
も１つの細胞付着タンパク質を有するコーティングおよ
び／またはポレーション工具に直接隣接して疎水性コー
ティングが配置されている場合がとくに有利である。こ
の場合、細胞の細胞膜は載物台に良好に付着する。細胞
付着コーティングは、たとえばラミニン、フィブロネク
チンまたはポリーＬ−リシンを有することができる。場
合により、電極に接する支持範囲の縁に、細胞膜中に存
在する疎水性脂質に対する結合個所を有する疎水性コー
ティングが配置されていてもよい。
も１つの細胞付着タンパク質を有するコーティングおよ
び／またはポレーション工具に直接隣接して疎水性コー
ティングが配置されている場合がとくに有利である。こ
の場合、細胞の細胞膜は載物台に良好に付着する。細胞
付着コーティングは、たとえばラミニン、フィブロネク
チンまたはポリーＬ−リシンを有することができる。場
合により、電極に接する支持範囲の縁に、細胞膜中に存
在する疎水性脂質に対する結合個所を有する疎水性コー
ティングが配置されていてもよい。
【００３５】細胞のための機械的案内としてポレーショ
ン工具の両側に、とくに溝様の案内路を限る制限壁が配
置されている場合が有利である。その際、ポレーション
工具はとくに制限壁の間で同心に案内路の溝底に配置さ
れているので、案内路中に存在する細胞は大体において
案内路の伸長方向にだけ動くことができ、この場合強制
的にポレーション工具と接触する。
ン工具の両側に、とくに溝様の案内路を限る制限壁が配
置されている場合が有利である。その際、ポレーション
工具はとくに制限壁の間で同心に案内路の溝底に配置さ
れているので、案内路中に存在する細胞は大体において
案内路の伸長方向にだけ動くことができ、この場合強制
的にポレーション工具と接触する。
【００３６】細胞をポレーション工具に案内する電場を
発生させるために、支持範囲内およびまたはこれに隣接
して少なくとも１つの補助電極が配置されている場合が
有利である。これにより載物台の表面に、その誘電率が
細胞の配置されている培養基の誘電率と異なる生物細胞
に、細胞をポレーション工具に案内する力を加える電場
を発生させることができる。
発生させるために、支持範囲内およびまたはこれに隣接
して少なくとも１つの補助電極が配置されている場合が
有利である。これにより載物台の表面に、その誘電率が
細胞の配置されている培養基の誘電率と異なる生物細胞
に、細胞をポレーション工具に案内する力を加える電場
を発生させることができる。
【００３７】本発明の好ましい１実施形においては、載
物台がほぼプレート状の、平たい側に支持範囲を有する
担体部分として構成され、貫通溝が載物台を支持範囲か
ら出発してこれに離反する載物台の背面に貫通し、およ
び載物台は貫通溝の範囲内に壁弱化部を有し、これは貫
通溝の伸長方向に壁弱化部に隣接する壁範囲よりも小さ
い寸法を有する。貫通溝は壁弱化部の範囲内で載物台を
通して案内され、載物台をとくに支持範囲により拡げら
れた面に対し直角に貫通する。これにより、とくに短い
貫通溝の長さが達成される。貫通溝は、たとえば載物台
の背面に配置されたポンプまたは吸引装置と結合されて
いてもよい。壁弱化部に接しこれをとくに制限する載物
台の壁範囲は、壁弱化部よりも大きい壁厚を有し、これ
が載物台の機械的安定性を改善する。
物台がほぼプレート状の、平たい側に支持範囲を有する
担体部分として構成され、貫通溝が載物台を支持範囲か
ら出発してこれに離反する載物台の背面に貫通し、およ
び載物台は貫通溝の範囲内に壁弱化部を有し、これは貫
通溝の伸長方向に壁弱化部に隣接する壁範囲よりも小さ
い寸法を有する。貫通溝は壁弱化部の範囲内で載物台を
通して案内され、載物台をとくに支持範囲により拡げら
れた面に対し直角に貫通する。これにより、とくに短い
貫通溝の長さが達成される。貫通溝は、たとえば載物台
の背面に配置されたポンプまたは吸引装置と結合されて
いてもよい。壁弱化部に接しこれをとくに制限する載物
台の壁範囲は、壁弱化部よりも大きい壁厚を有し、これ
が載物台の機械的安定性を改善する。
【００３８】壁弱化部が、支持範囲に離反する載物台の
背面に存在するとくにロート状の湾入部に配置されてい
る場合が有利である。この場合、支持範囲は壁弱化部を
越えて延びる面内に配置されていてもよく、従って細胞
は良好にこれに到達できる。
背面に存在するとくにロート状の湾入部に配置されてい
る場合が有利である。この場合、支持範囲は壁弱化部を
越えて延びる面内に配置されていてもよく、従って細胞
は良好にこれに到達できる。
【００３９】本発明のとくに有利な構成は、支持範囲内
に、その都度少なくとも１つの貫通溝を有する幾つかの
ポレーション工具がとくにアレーとして配置されている
ことを配慮する。かかる装置を用い、互いに密に隣接す
る多数の細胞を同時にまたは時間的に順次に細胞内操作
することができ、これにより統計的変動を除去すること
ができる。場合により、載物台中にマルチプレクサが組
込まれていてもよく、これを用い多数の電気ポレーショ
ン電極を交互に順次に駆動することができ、これにより
載物台に対する供給管の数が相応に減少する。
に、その都度少なくとも１つの貫通溝を有する幾つかの
ポレーション工具がとくにアレーとして配置されている
ことを配慮する。かかる装置を用い、互いに密に隣接す
る多数の細胞を同時にまたは時間的に順次に細胞内操作
することができ、これにより統計的変動を除去すること
ができる。場合により、載物台中にマルチプレクサが組
込まれていてもよく、これを用い多数の電気ポレーショ
ン電極を交互に順次に駆動することができ、これにより
載物台に対する供給管の数が相応に減少する。
【００４０】次に本発明の実施例を図面につき詳説す
る。
る。
【００４１】
【実施例】全体を１で表示した、培養基２中に存在する
生物細胞３の細胞内部を操作する装置（図１）は載物台
４を有し、これは細胞３が付着堆積しうる支持範囲５を
有する。細胞３は載物台４上にも固定され、支持範囲５
に付着する。支持範囲５に付着する細胞３に孔を開ける
ために、支持範囲５の内部にポレーション工具６が配置
されている。載物台４は、細胞内部を操作するための貫
通溝７を有し、貫通溝はポレーション工具６の範囲内で
支持範囲５中に終端を有する。使用状態において、溝口
を囲む載物台４の縁は細胞３の支持縁から間隔を置いて
配置されている。載物台４に付着する細胞３の膜範囲
も、貫通溝７の溝口を囲み、これにより細胞の内部に存
在する細胞液は、細胞膜に孔をあけた後培養基に対して
密封される。
生物細胞３の細胞内部を操作する装置（図１）は載物台
４を有し、これは細胞３が付着堆積しうる支持範囲５を
有する。細胞３は載物台４上にも固定され、支持範囲５
に付着する。支持範囲５に付着する細胞３に孔を開ける
ために、支持範囲５の内部にポレーション工具６が配置
されている。載物台４は、細胞内部を操作するための貫
通溝７を有し、貫通溝はポレーション工具６の範囲内で
支持範囲５中に終端を有する。使用状態において、溝口
を囲む載物台４の縁は細胞３の支持縁から間隔を置いて
配置されている。載物台４に付着する細胞３の膜範囲
も、貫通溝７の溝口を囲み、これにより細胞の内部に存
在する細胞液は、細胞膜に孔をあけた後培養基に対して
密封される。
【００４２】図１〜３による実施例においては、ポレー
ション工具６は、支持範囲５の表面の平面に対し突出す
る活性電極範囲８を有する電気ポレーション電極であ
る。電極は、貫通溝７が貫通している中空電極として構
成されている。貫通溝７の部分は、活性電極範囲８に離
反する電極の端部から活性電極範囲８に延びている。図
３および５からとくに良好に認めうるように、活性電極
範囲８は貫通溝７の溝口を環状に囲む。さらに支持範囲
５内に、活性電極範囲８を囲む電気絶縁体９が配置され
ていて、絶縁体上に細胞３は培養基２に対し密封的に堆
積しうる。
ション工具６は、支持範囲５の表面の平面に対し突出す
る活性電極範囲８を有する電気ポレーション電極であ
る。電極は、貫通溝７が貫通している中空電極として構
成されている。貫通溝７の部分は、活性電極範囲８に離
反する電極の端部から活性電極範囲８に延びている。図
３および５からとくに良好に認めうるように、活性電極
範囲８は貫通溝７の溝口を環状に囲む。さらに支持範囲
５内に、活性電極範囲８を囲む電気絶縁体９が配置され
ていて、絶縁体上に細胞３は培養基２に対し密封的に堆
積しうる。
【００４３】電極は、載物台中に組込まれた導体軌条に
より電気的または電子的スイッチ素子に接続されてい
て、該スイッチ素子で電極は電気ポレーション電圧源と
結合できる。細胞膜の孔あけのために、ポレーション工
具６および培養基２の間に電圧がかけられ、その後ポレ
ーション工具６を経て電流が細胞膜中へ流れ、電流が細
胞膜にポレーション工具６の範囲内で孔をあける。細胞
３にポレーション工具６によりあけられる孔は、孔を取
囲む、載物台４の絶縁体９に付着する細胞膜範囲により
培養基２に対して密封されている。これにより、細胞３
の内部に存在する細胞液の電位および培養基２の電位の
間の電位補償が阻止される。
より電気的または電子的スイッチ素子に接続されてい
て、該スイッチ素子で電極は電気ポレーション電圧源と
結合できる。細胞膜の孔あけのために、ポレーション工
具６および培養基２の間に電圧がかけられ、その後ポレ
ーション工具６を経て電流が細胞膜中へ流れ、電流が細
胞膜にポレーション工具６の範囲内で孔をあける。細胞
３にポレーション工具６によりあけられる孔は、孔を取
囲む、載物台４の絶縁体９に付着する細胞膜範囲により
培養基２に対して密封されている。これにより、細胞３
の内部に存在する細胞液の電位および培養基２の電位の
間の電位補償が阻止される。
【００４４】細胞膜の孔あけ後、細胞３の内部は貫通溝
７を通して操作される。その際、たとえば貫通溝７によ
り物質は細胞内部から取出しおよび／または細胞内部に
挿入することができる。物質は、たとえば細胞成分、遺
伝子、タンパク質、細胞が検出すべき有毒物質および／
または細胞に対する作用を調べるかまたは細胞を処理す
べき薬剤を有することができる。しかし、細胞内に存在
する物質または細胞成分を、たとえば貫通溝７を通して
高エネルギー放射線で照射することにより変えることも
できる。貫通溝７を通してマイクロマニピュレーターま
たは類似工具を細胞内部へ導入し、そこで機械的に細胞
内部を操作することもできる。これにより、細胞内部の
特定個所を意図的に変えることができる。
７を通して操作される。その際、たとえば貫通溝７によ
り物質は細胞内部から取出しおよび／または細胞内部に
挿入することができる。物質は、たとえば細胞成分、遺
伝子、タンパク質、細胞が検出すべき有毒物質および／
または細胞に対する作用を調べるかまたは細胞を処理す
べき薬剤を有することができる。しかし、細胞内に存在
する物質または細胞成分を、たとえば貫通溝７を通して
高エネルギー放射線で照射することにより変えることも
できる。貫通溝７を通してマイクロマニピュレーターま
たは類似工具を細胞内部へ導入し、そこで機械的に細胞
内部を操作することもできる。これにより、細胞内部の
特定個所を意図的に変えることができる。
【００４５】図１〜３による実施例においては、電極と
して構成されたポレーション工具６はほぼ円錐台の形を
有し、その際大体において円筒形の貫通溝７は電極を円
錐の軸線に沿って貫通する。電極の対称軸は、その都度
載物台４の表面の平面に対しほぼ直角に支持範囲５内に
配置されている。ポレーション工具６は、完全にまたは
部分的に載物台４の表面に埋込まれていてもよい。
して構成されたポレーション工具６はほぼ円錐台の形を
有し、その際大体において円筒形の貫通溝７は電極を円
錐の軸線に沿って貫通する。電極の対称軸は、その都度
載物台４の表面の平面に対しほぼ直角に支持範囲５内に
配置されている。ポレーション工具６は、完全にまたは
部分的に載物台４の表面に埋込まれていてもよい。
【００４６】電極の活性電極範囲８は、その都度貫通溝
７の溝口を囲み、支持範囲５の表面の平面に対して突出
する尖った環状縁１０を有し、その横断面は載物台表面
の平面から出発して電極の最も遠くの突出個所に向け先
細になる。これにより、ポレーション工具６に電気ポレ
ーション電圧をかける場合、活性電極範囲８内に、細胞
膜の孔あけを容易にするとくに高い電場が生じる。
７の溝口を囲み、支持範囲５の表面の平面に対して突出
する尖った環状縁１０を有し、その横断面は載物台表面
の平面から出発して電極の最も遠くの突出個所に向け先
細になる。これにより、ポレーション工具６に電気ポレ
ーション電圧をかける場合、活性電極範囲８内に、細胞
膜の孔あけを容易にするとくに高い電場が生じる。
【００４７】中空電極を貫通する貫通溝７の部分範囲
は、培養基２で充填されていてもよい。これにより、荷
電粒子は貫通溝７を取囲む電極の内壁から貫通溝７の溝
口に存在する細胞膜に到達することができ、これにより
一括して大きい有効電極面が生じ、電極および細胞液の
間の接触抵抗は相応に減少している。電極表面は、電極
の表面を拡大する表面粗さを有することができる。電極
は、たとえば多孔性シリコンからなることができるかま
たはこの多孔性材料または他の多孔性材料からなるコー
ティングを有することができる。
は、培養基２で充填されていてもよい。これにより、荷
電粒子は貫通溝７を取囲む電極の内壁から貫通溝７の溝
口に存在する細胞膜に到達することができ、これにより
一括して大きい有効電極面が生じ、電極および細胞液の
間の接触抵抗は相応に減少している。電極表面は、電極
の表面を拡大する表面粗さを有することができる。電極
は、たとえば多孔性シリコンからなることができるかま
たはこの多孔性材料または他の多孔性材料からなるコー
ティングを有することができる。
【００４８】図１、４、６および７に良好に認められる
ように、電気絶縁体９は支持範囲５内にその表面の平面
に対し突出する突出部１１を有し、それの表面の平面に
離反する自由端に電気ポレーション電極の活性電極範囲
８が配置されている。これにより、活性電極範囲８は支
持範囲に付着する細胞３に良導電的に結合されている。
突出部１１の横断面は、支持範囲５の表面の平面から出
発して最も遠くの突出個所に向け先細になる。これによ
り、突出部１１および電極は製造技術的に良好に製造で
きる。さらに、先細になる突出部１１は、良好な機械的
強度を可能にする。突出部１１は、その伸長方向に一定
の横断面を有することもできる。突出部１１は、たとえ
ばＬＩＧＡ技術により製造することができる。
ように、電気絶縁体９は支持範囲５内にその表面の平面
に対し突出する突出部１１を有し、それの表面の平面に
離反する自由端に電気ポレーション電極の活性電極範囲
８が配置されている。これにより、活性電極範囲８は支
持範囲に付着する細胞３に良導電的に結合されている。
突出部１１の横断面は、支持範囲５の表面の平面から出
発して最も遠くの突出個所に向け先細になる。これによ
り、突出部１１および電極は製造技術的に良好に製造で
きる。さらに、先細になる突出部１１は、良好な機械的
強度を可能にする。突出部１１は、その伸長方向に一定
の横断面を有することもできる。突出部１１は、たとえ
ばＬＩＧＡ技術により製造することができる。
【００４９】載物台４は、たとえば半導体材料（たとえ
ばヒ化ケイ素またはガリウム）、炭化ケイ素、ガラスま
たはプラスチックからなっていてもよい大体においてプ
レート状の基板１２を有する。この基板上に、絶縁体９
が、たとえばスパッタリングによりコーティングとして
設けられていてもよい。場合により、基板１２はたわみ
性シートであってもよい。
ばヒ化ケイ素またはガリウム）、炭化ケイ素、ガラスま
たはプラスチックからなっていてもよい大体においてプ
レート状の基板１２を有する。この基板上に、絶縁体９
が、たとえばスパッタリングによりコーティングとして
設けられていてもよい。場合により、基板１２はたわみ
性シートであってもよい。
【００５０】図６による実施例においては、ポレーショ
ン工具６および載物台４の基板１２の間にピエゾ素子１
３が配置されていて、該素子は載物台４に関して可動の
自由端にポレーション工具６を有する。ポレーション工
具は、ピエゾ素子１３に離反するその端部に、使用状態
で細胞３に係合する鋭い環状縁１０を有する。ピエゾ素
子１３は、ポレーション工具６に離反するその端部で載
物台４の基板２１に固定されている。支持範囲５内に、
ポレーション工具６を取囲む電気絶縁体９が配置されて
いて、該絶縁体はポレーション工具６の錘面上をその鋭
い縁３２に密接するまで案内されている。ピエゾ素子１
３により、ポレーション工具６の縁１０を、ほぼ支持範
囲５により拡げられた平面の表面法線の方向で、支持範
囲５に堆積した細胞３に接近およびこれから遠ざけるこ
とができる。このため、ピエゾ素子１３は、電気の接続
導線１４により給電装置と結合できる。絶縁体９は、ピ
エゾ素子を接続導線１４により起動する場合にポレーシ
ョン工具６および載物台４の基板１２の間の相対運動を
可能にする弾性材料からなる。
ン工具６および載物台４の基板１２の間にピエゾ素子１
３が配置されていて、該素子は載物台４に関して可動の
自由端にポレーション工具６を有する。ポレーション工
具は、ピエゾ素子１３に離反するその端部に、使用状態
で細胞３に係合する鋭い環状縁１０を有する。ピエゾ素
子１３は、ポレーション工具６に離反するその端部で載
物台４の基板２１に固定されている。支持範囲５内に、
ポレーション工具６を取囲む電気絶縁体９が配置されて
いて、該絶縁体はポレーション工具６の錘面上をその鋭
い縁３２に密接するまで案内されている。ピエゾ素子１
３により、ポレーション工具６の縁１０を、ほぼ支持範
囲５により拡げられた平面の表面法線の方向で、支持範
囲５に堆積した細胞３に接近およびこれから遠ざけるこ
とができる。このため、ピエゾ素子１３は、電気の接続
導線１４により給電装置と結合できる。絶縁体９は、ピ
エゾ素子を接続導線１４により起動する場合にポレーシ
ョン工具６および載物台４の基板１２の間の相対運動を
可能にする弾性材料からなる。
【００５１】ピエゾ素子１３を用い、単一の機械的パル
ス、パルス連続または機械的振動を細胞膜の部分範囲に
伝達することができる。その際、細胞３の膜複合体から
細胞膜のほぼ円板状範囲が切取られる。これにより、細
胞膜に生じる孔により、細胞３の内部を引き続き操作す
ることができる。
ス、パルス連続または機械的振動を細胞膜の部分範囲に
伝達することができる。その際、細胞３の膜複合体から
細胞膜のほぼ円板状範囲が切取られる。これにより、細
胞膜に生じる孔により、細胞３の内部を引き続き操作す
ることができる。
【００５２】図７による実施例において、ポレーション
工具６は、貫通溝７により支持範囲５に入射しうるレー
ザー光線である。レーザー光線は、外部レーザー１５で
または載物台４中に組込まれたレーザーダイオードによ
り発生させることができる。図７から概略的に認めうる
ように、レーザー光線は貫通溝７の溝口から間隔を置い
た個所に、適当な光線構成手段および／または光線案内
手段により貫通溝７の伸長方向でこの溝中へ入射され、
貫通溝７の溝口でほぼ支持範囲５により拡げられた平面
の表面法線の方向に支持範囲５から出る。レーザー光線
で、支持範囲５に堆積した生物細胞３の細胞膜の部分範
囲を照射することができる。レーザー光線の波長は、細
胞膜がレーザー光線を吸収するように選択される。細胞
膜をレーザー光線で照射する場合、細胞膜は強く加熱さ
れて、細胞膜は照射された個所に孔があく。孔をあけた
後、レーザー光線は切断され、従ってこの孔を通して細
胞内部を操作することができる。支持範囲５内で貫通溝
７の溝口を取囲む絶縁体９は、支持範囲５に付着する孔
あき細胞の内部を培養基２に対して密封する。
工具６は、貫通溝７により支持範囲５に入射しうるレー
ザー光線である。レーザー光線は、外部レーザー１５で
または載物台４中に組込まれたレーザーダイオードによ
り発生させることができる。図７から概略的に認めうる
ように、レーザー光線は貫通溝７の溝口から間隔を置い
た個所に、適当な光線構成手段および／または光線案内
手段により貫通溝７の伸長方向でこの溝中へ入射され、
貫通溝７の溝口でほぼ支持範囲５により拡げられた平面
の表面法線の方向に支持範囲５から出る。レーザー光線
で、支持範囲５に堆積した生物細胞３の細胞膜の部分範
囲を照射することができる。レーザー光線の波長は、細
胞膜がレーザー光線を吸収するように選択される。細胞
膜をレーザー光線で照射する場合、細胞膜は強く加熱さ
れて、細胞膜は照射された個所に孔があく。孔をあけた
後、レーザー光線は切断され、従ってこの孔を通して細
胞内部を操作することができる。支持範囲５内で貫通溝
７の溝口を取囲む絶縁体９は、支持範囲５に付着する孔
あき細胞の内部を培養基２に対して密封する。
【００５３】図８による実施例においては、支持範囲５
の表面の平面に対して突出する鋭い縁１０を有するポレ
ーション工具６の自由端を取巻くほぼ環状の範囲内に、
支持範囲５に堆積した細胞３と接触する際に細胞膜に孔
をあける化学物質が固定されている。この実施形はとく
に簡単な構造を有する。
の表面の平面に対して突出する鋭い縁１０を有するポレ
ーション工具６の自由端を取巻くほぼ環状の範囲内に、
支持範囲５に堆積した細胞３と接触する際に細胞膜に孔
をあける化学物質が固定されている。この実施形はとく
に簡単な構造を有する。
【００５４】図４および５による実施例においては、貫
通溝７は流体で充填されている。貫通溝７はポンプと結
合していて、このポンプを用い貫通溝７中に含有されて
いる流体を、貫通溝７の溝口を密封する堆積した細胞の
細胞膜に対して制御可能な減圧で衝撃しうる。貫通溝７
の溝口を取囲む縁は、支持範囲５の表面の平面に対して
突出する環状の鋭いナイフ稜１０を有する。ポレーショ
ン工具６に細胞３が堆積した後、細胞３の細胞膜の部分
範囲は、貫通溝７から培養基２を吸引することにより短
時間減圧で強く衝撃されて、ポレーション工具６の鋭い
縁１０により取囲まれた細胞膜の膜範囲が膜複合体から
剥離される。これにより、細胞膜に孔があけられ、孔に
より細胞３の内部を操作することができる。孔をあけた
後、貫通溝７中の減圧は切断される。
通溝７は流体で充填されている。貫通溝７はポンプと結
合していて、このポンプを用い貫通溝７中に含有されて
いる流体を、貫通溝７の溝口を密封する堆積した細胞の
細胞膜に対して制御可能な減圧で衝撃しうる。貫通溝７
の溝口を取囲む縁は、支持範囲５の表面の平面に対して
突出する環状の鋭いナイフ稜１０を有する。ポレーショ
ン工具６に細胞３が堆積した後、細胞３の細胞膜の部分
範囲は、貫通溝７から培養基２を吸引することにより短
時間減圧で強く衝撃されて、ポレーション工具６の鋭い
縁１０により取囲まれた細胞膜の膜範囲が膜複合体から
剥離される。これにより、細胞膜に孔があけられ、孔に
より細胞３の内部を操作することができる。孔をあけた
後、貫通溝７中の減圧は切断される。
【００５５】細胞３の細胞膜に孔をあけた後、貫通溝７
と結合したポンプは、貫通溝７中に存在する物質、たと
えば薬剤および／または蛍光染料を細胞膜の孔により直
接細胞内部に注入するために、その吐出方向を逆転させ
ることができる。ポレーション工具６に細胞３が堆積さ
れていない場合、貫通溝７はさらに、培養基２中に相応
する物質を導入するために利用することができる。
と結合したポンプは、貫通溝７中に存在する物質、たと
えば薬剤および／または蛍光染料を細胞膜の孔により直
接細胞内部に注入するために、その吐出方向を逆転させ
ることができる。ポレーション工具６に細胞３が堆積さ
れていない場合、貫通溝７はさらに、培養基２中に相応
する物質を導入するために利用することができる。
【００５６】図８および９による実施例においては、載
物台４は支持範囲５内にその都度、ポレーション工具６
を囲繞する幾つかのならい削りくぼみ１６を有する。と
くに図１から良好に認められるように、これにより載物
台４の支持範囲５に対する細胞の細胞膜の密封が改善さ
れる。
物台４は支持範囲５内にその都度、ポレーション工具６
を囲繞する幾つかのならい削りくぼみ１６を有する。と
くに図１から良好に認められるように、これにより載物
台４の支持範囲５に対する細胞の細胞膜の密封が改善さ
れる。
【００５７】ならい削りくぼみ１６は、ポレーション工
具６に対し同心に配置されているとじた環状溝である。
環状溝は、その都度ほぼ長方形の横断面を有する。互い
に隣接する環状溝は、その都度互いにほぼ等間隔に配置
されている（図９）。互いに隣接するならい削りくぼみ
１６の間隔およびこのならい削りくぼみ１６の深さは、
支持範囲５に堆積すべき細胞３の型に滴合されている。
ならい削りくぼみ１６の縁は、細胞３の付着堆積を容易
にするため丸められていてもよい。
具６に対し同心に配置されているとじた環状溝である。
環状溝は、その都度ほぼ長方形の横断面を有する。互い
に隣接する環状溝は、その都度互いにほぼ等間隔に配置
されている（図９）。互いに隣接するならい削りくぼみ
１６の間隔およびこのならい削りくぼみ１６の深さは、
支持範囲５に堆積すべき細胞３の型に滴合されている。
ならい削りくぼみ１６の縁は、細胞３の付着堆積を容易
にするため丸められていてもよい。
【００５８】ならい削りくぼみ１６はその経過中に、菱
形構造化の例につき図１０におよびハニカム構造の例に
つき図１１に示したように、中断部を有することができ
る。表面のならい削り部、表面の粗さおよび表面の材料
は、その都度特定の細胞の型に適合されていてもよい。
これにより、細胞付着を改善または制御することができ
る。
形構造化の例につき図１０におよびハニカム構造の例に
つき図１１に示したように、中断部を有することができ
る。表面のならい削り部、表面の粗さおよび表面の材料
は、その都度特定の細胞の型に適合されていてもよい。
これにより、細胞付着を改善または制御することができ
る。
【００５９】図１および８による実施例においては、表
面のならい削り部１６は半導体技術の方法で電気絶縁体
９上にコーティングとして設けられている。これによ
り、載物台４は半導体チップとして簡単に製造できる。
表面のならい削り部は、他の方法で、たとえば厚膜技術
で絶縁体９上に設けることもできる。
面のならい削り部１６は半導体技術の方法で電気絶縁体
９上にコーティングとして設けられている。これによ
り、載物台４は半導体チップとして簡単に製造できる。
表面のならい削り部は、他の方法で、たとえば厚膜技術
で絶縁体９上に設けることもできる。
【００６０】図８による実施例においては、ポレーショ
ン工具６の両側に制限壁１７が配置されていて、これが
絶縁体９と一緒に横断面がほぼＵ形の案内溝１８を形成
する。その際、ならい削り部１６およびポレーション工
具６は制限壁１７の間で案内溝１８の底に配置されてい
る。制限壁１７は、案内溝１８中に存在する細胞３に対
し、細胞が全くまたは容易には乗り越えることのできな
い障碍物を形成する。これにより、細胞３は大体におい
て案内溝１８の伸長方向にだけ運動することができ、そ
の際強制的にポレーション工具６と接触する。
ン工具６の両側に制限壁１７が配置されていて、これが
絶縁体９と一緒に横断面がほぼＵ形の案内溝１８を形成
する。その際、ならい削り部１６およびポレーション工
具６は制限壁１７の間で案内溝１８の底に配置されてい
る。制限壁１７は、案内溝１８中に存在する細胞３に対
し、細胞が全くまたは容易には乗り越えることのできな
い障碍物を形成する。これにより、細胞３は大体におい
て案内溝１８の伸長方向にだけ運動することができ、そ
の際強制的にポレーション工具６と接触する。
【００６１】ポレーション工具６の両側に配置された制
限壁１７の内径距離は、細胞３の寸法に適合されてい
て、とくに細胞３の細胞直径よりも若干大きく選択され
ている。場合により、ポレーション工具６が案内溝１８
の伸長方向に直列に配置されていてもよい。これによ
り、幾つかの細胞３を同時に孔あけし、細胞内操作する
ことができる。案内溝１８の横断面は、伸長方向に先細
になるかまたは拡張することができる、つまり案内溝１
８は異なる個所に異なる幅および／または異なる横断面
の寸法を有することができる。案内溝１８の最深個所か
ら出発して最も遠くに突出する個所まで、案内溝１８の
横断面はたとえば先細になることができる。
限壁１７の内径距離は、細胞３の寸法に適合されてい
て、とくに細胞３の細胞直径よりも若干大きく選択され
ている。場合により、ポレーション工具６が案内溝１８
の伸長方向に直列に配置されていてもよい。これによ
り、幾つかの細胞３を同時に孔あけし、細胞内操作する
ことができる。案内溝１８の横断面は、伸長方向に先細
になるかまたは拡張することができる、つまり案内溝１
８は異なる個所に異なる幅および／または異なる横断面
の寸法を有することができる。案内溝１８の最深個所か
ら出発して最も遠くに突出する個所まで、案内溝１８の
横断面はたとえば先細になることができる。
【００６２】図９による実施例においては、載物台４の
支持範囲５内に幾つかのポレーション工具６がアレイ
（Ａｒｒａｙ）の形に配置されている。個々のポレーシ
ョン工具６は、その都度デカルトの座標系（ｋａｒｔｈ
ｅｓｉｓｃｈｅｎ Ｋｏｏｒｄｉｎａｔｅｎｓｙｓｔｅ
ｍ）の網点に配置されている。しかし、ポレーション工
具６は、支持範囲内に他の方法で、たとえば互いにずれ
た列または段に分配されているかまたは自由に分配され
ていてもよい。
支持範囲５内に幾つかのポレーション工具６がアレイ
（Ａｒｒａｙ）の形に配置されている。個々のポレーシ
ョン工具６は、その都度デカルトの座標系（ｋａｒｔｈ
ｅｓｉｓｃｈｅｎ Ｋｏｏｒｄｉｎａｔｅｎｓｙｓｔｅ
ｍ）の網点に配置されている。しかし、ポレーション工
具６は、支持範囲内に他の方法で、たとえば互いにずれ
た列または段に分配されているかまたは自由に分配され
ていてもよい。
【００６３】ポレーション工具６上および間に、細胞３
の成長を最適にするために、細胞３の意図的堆積および
／またはポレーション工具６の間でも可能にする案内構
造が配置されていてもよい。案内構造は、たとえば表面
構造化、コーティングまたは相応する地形形態（Ｔｏｐ
ｏｇｒａｐｈｉｅｇｅｓｔａｌｔｕｎｇ）を包含しう
る。種々の細胞形に対し、互いに隣接するポレーション
工具６の間に異なる間隔が設けられていてもよい。
の成長を最適にするために、細胞３の意図的堆積および
／またはポレーション工具６の間でも可能にする案内構
造が配置されていてもよい。案内構造は、たとえば表面
構造化、コーティングまたは相応する地形形態（Ｔｏｐ
ｏｇｒａｐｈｉｅｇｅｓｔａｌｔｕｎｇ）を包含しう
る。種々の細胞形に対し、互いに隣接するポレーション
工具６の間に異なる間隔が設けられていてもよい。
【００６４】図に示した実施例においては、貫通溝７は
その都度１つの、載物台４の支持範囲５から培養基２を
吸引し、他の個所で再び支持範囲５に供給することので
きるポンプと結合している。これにより、ポレーション
工具６における細胞３の堆積が容易になる。場合によ
り、貫通溝７によりポレーション工具６に吸引された細
胞の堆積した後、なお特定の時間弱い減圧を細胞３に、
これらの細胞が支持範囲５に自動的に付着するまで加え
ることができる。
その都度１つの、載物台４の支持範囲５から培養基２を
吸引し、他の個所で再び支持範囲５に供給することので
きるポンプと結合している。これにより、ポレーション
工具６における細胞３の堆積が容易になる。場合によ
り、貫通溝７によりポレーション工具６に吸引された細
胞の堆積した後、なお特定の時間弱い減圧を細胞３に、
これらの細胞が支持範囲５に自動的に付着するまで加え
ることができる。
【００６５】図１〜８による実施例においては、載物台
４はその都度プレート状に構成されている。貫通溝７
は、載物台４を支持範囲５から出発してこれに離反する
載物台の背面に貫通する。図１による実施例において
は、載物台４は貫通溝７の範囲内に、これに対し側方に
隣接する壁範囲よりも小さい壁厚を有する壁弱化部２０
を有する。これは、壁弱化部２０を有する載物台範囲の
背面に配置されたロート状の湾入部１９により達成され
る。湾入部１９の横断面は、載物台４背面の表面の平面
から出発して湾入部１９の最深個所に向け先細になる。
これにより、良好な機械的安定性が生じる。載物台４の
背面に、貫通溝７はポンプ、減圧または加圧タンク、レ
ーザーまたは類似装置と結合するための接続個所２１を
有する。なお、図２〜１１による実施例においては、載
物台は貫通溝７の範囲内に減少した壁厚を有することが
できることを述べねばならない。
４はその都度プレート状に構成されている。貫通溝７
は、載物台４を支持範囲５から出発してこれに離反する
載物台の背面に貫通する。図１による実施例において
は、載物台４は貫通溝７の範囲内に、これに対し側方に
隣接する壁範囲よりも小さい壁厚を有する壁弱化部２０
を有する。これは、壁弱化部２０を有する載物台範囲の
背面に配置されたロート状の湾入部１９により達成され
る。湾入部１９の横断面は、載物台４背面の表面の平面
から出発して湾入部１９の最深個所に向け先細になる。
これにより、良好な機械的安定性が生じる。載物台４の
背面に、貫通溝７はポンプ、減圧または加圧タンク、レ
ーザーまたは類似装置と結合するための接続個所２１を
有する。なお、図２〜１１による実施例においては、載
物台は貫通溝７の範囲内に減少した壁厚を有することが
できることを述べねばならない。
【００６６】要約すれば、本発明は培養基２中で支持範
囲５に付着堆積する生物細胞３の細胞内操作方法に関す
る。細胞３の支持範囲５内には、その支持縁から間隔を
置いて細胞３の細胞膜に孔があけられる。その際、孔を
取囲み支持範囲５に付着する細胞膜の縁が細胞３の内部
に存在する細胞液を培養基２に対して密封し、細胞液を
培養基２に対して絶縁する。孔を通して、細胞３の内部
が操作される。
囲５に付着堆積する生物細胞３の細胞内操作方法に関す
る。細胞３の支持範囲５内には、その支持縁から間隔を
置いて細胞３の細胞膜に孔があけられる。その際、孔を
取囲み支持範囲５に付着する細胞膜の縁が細胞３の内部
に存在する細胞液を培養基２に対して密封し、細胞液を
培養基２に対して絶縁する。孔を通して、細胞３の内部
が操作される。
【図１】ポレーション工具を有し、培養基中に存在する
生物細胞が付着堆積している載物台を有する、細胞の細
胞内部を操作する装置の縦断面図
生物細胞が付着堆積している載物台を有する、細胞の細
胞内部を操作する装置の縦断面図
【図２】載物台の支持範囲がならい削りされていない、
図１類似装置の縦断面図
図１類似装置の縦断面図
【図３】図２に示したポレーション工具の平面図
【図４】電極として構成されたポレーション工具が大体
において円筒形を有する、図２類似の断面図
において円筒形を有する、図２類似の断面図
【図５】図４による電極の平面図
【図６】ポレーション工具がピエゾ素子により可動であ
る装置の縦断面図
る装置の縦断面図
【図７】レーザー光線が貫通溝中へ入射する装置の縦断
面図
面図
【図８】２つの制限壁の間で表面構造の内部に配置され
たポレーション工具を有する載物台の縦断面図
たポレーション工具を有する載物台の縦断面図
【図９】多数のポレーション工具および貫通溝を有する
アレイを有する載物台の平面図
アレイを有する載物台の平面図
【図１０】支持範囲が菱形構造を有する載物台の平面図
【図１１】支持範囲がハニカム状に構造化されている、
載物台の平面図
載物台の平面図
１ 細胞内部の操作装置 ２ 培養基 ３ 細胞 ４ 載物台 ５ 支持範囲 ６ ポレーション工具 ７ 貫通溝 ８ 活性電極範囲 ９ 絶縁体 １０ 鋭い環状縁 １１ 突出部 １２ 基板 １３ ピエゾ電極 １４ 接続導線 １６ ならい削りくぼみ １７ 制限壁 １８ 案内溝 １９ 湾入部 ２０ 壁弱化部 ２１ 接続個所
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミルコ レーマン ドイツ連邦共和国 フライブルク フリー ゼンシュトラーセ 10 (72)発明者 ベルンハルト ヴォルフ ドイツ連邦共和国 シュテーゲン アンド レアスシュトラーセ 12 (72)発明者 インゴ フロイント ドイツ連邦共和国 フォークツブルク−オ ーバーロートヴァイル オーバーミューレ ンヴェーク １ (72)発明者 ギュンター イーゲル ドイツ連邦共和国 テニンゲン シャルン ホルストシュトラーセ 32 (72)発明者 ハンス−ヨット ガーレ ドイツ連邦共和国 エメンディンゲン パ ノラマシュトラーセ 13 (72)発明者 ヴェルナー バウマン ドイツ連邦共和国 ビュール リートマッ テンシュトラーセ 18 (72)発明者 ラルフ エーレット ドイツ連邦共和国 メルディンゲン エン グガッセ 19 (72)発明者 マルチン ブリッシュヴァイン ドイツ連邦共和国 シュヴァインフルト シュテファンシュトラーセ ６
Claims (36)
- 【請求項１】 細胞（３）の細胞膜中に孔をあけ、細胞
内部をこの孔を通して操作する、培養基中に存在し、支
持範囲に付着堆積した少なくとも１つの生物細胞（３）
の細胞内操作方法において、孔を細胞（３）の支持範囲
（５）内で、その支持縁から間隔を置いて細胞膜中にあ
けることを特徴とする生物細胞の細胞内操作方法。 - 【請求項２】 孔を電気ポレーションにより細胞膜にあ
けることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 細胞膜に孔をあけるために細胞膜の部分
範囲に少なくとも１つの機械的パルスを加えることを特
徴とする請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 孔を音波、殊に超音波および／または極
超音波により細胞膜にあけることを特徴とする請求項１
から３までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 音波を細胞膜の孔あけすべき範囲に集束
することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項６】 幾つかの音波を、それらの振動が細胞膜
の孔あけすべき範囲内で増加した振幅を有する振動に重
畳するように重畳させることを特徴とする請求項１から
５までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項７】 細胞膜に孔をあけるために、細胞（３）
の細胞膜の部分範囲を高エネルギー放射線、殊にレーザ
ー光線で照射することを特徴とする請求項１から６まで
のいずれか１項記載の方法。 - 【請求項８】 孔を化学的ポレーション物質の作用によ
り細胞（３）の細胞膜にあけることを特徴とする請求項
１から７までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項９】 細胞膜に孔をあけるために放射線、化学
薬品および／または電場の作用により活性化される、電
気的および／または化学的および／または放射線により
活性化しうるポレーション物質を使用することを特徴と
する請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１０】 細胞膜の孔あけすべき部分範囲を、減
圧および／または加圧での衝撃により膜複合体から剥離
することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１
項記載の方法。 - 【請求項１１】 細胞（３）を吸引力により支持範囲に
固定することを特徴とする請求項１から１０までのいず
れか１項記載の方法。 - 【請求項１２】 孔を通して少なくとも１種の物質およ
び／または細胞成分を細胞内部から取出しおよび／また
は細胞内部に挿入することを特徴とする請求項１から１
１までのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項１３】 細胞（３）が付着堆積しうる少なくと
も１つの支持範囲（５）を有する載物台、細胞膜の孔あ
けのためのポレーション工具（６）、およびポレーショ
ン工具（６）の範囲内に存在する、細胞内部の操作のた
めの少なくとも１つの貫通溝（７）を有する、培養基中
に存在する、細胞膜を有する少なくとも１つの生物細胞
（３）の細胞内部を操作する装置において、ポレーショ
ン工具（６）が支持範囲（５）内に配置されていること
を特徴とする生物細胞の細胞内操作装置。 - 【請求項１４】 ポレーション工具（６）が支持範囲
（５）内で少なくとも１つの電気絶縁体（９）により取
囲まれていることを特徴とする請求項１３記載の装置。 - 【請求項１５】 ポレーション工具（６）が載物台
（４）の支持範囲（５）内に存在する貫通溝（７）の溝
口を大体において同心に取囲むことを特徴とする請求項
１３または１４記載の装置。 - 【請求項１６】 ポレーション工具（６）が、培養基
（２）と接触させうる参照電極が所属している電気ポレ
ーション電極であり、電気ポレーション電極および参照
電極は細胞（３）の細胞膜の電気ポレーションのため電
圧源と結合できることを特徴とする請求項１３から１５
までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１７】 ポレーション工具（６）が細胞（３）
の細胞膜の孔あけのため、少なくとも１つのアクチュエ
ーター、殊にピエゾ素子（１３）により支持範囲（５）
の表面に対して横方向に載物台に関して可動であること
を特徴とする請求項１３から１６までのいずれか１項記
載の装置。 - 【請求項１８】 アクチュエーターが機械的振動、殊に
超音波振動または極超音波振動を発生するための起動装
置と結合していることを特徴とする請求項１３から１７
までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１９】 ポレーション工具（６）が、とくに支
持範囲（５）の表面の平面に対し突出する少なくとも１
つの尖った先端または縁（１０）を有することを特徴と
する請求項１３から１８までのいずれか１項記載の装
置。 - 【請求項２０】 ポレーション工具（６）としてレーザ
ー光線が設けられ、レーザー光線の光路が貫通溝（７）
を通って支持範囲内に存在する溝口に案内されているこ
とを特徴とする請求項１３から１９までのいずれか１項
記載の装置。 - 【請求項２１】 レーザー光線を発生させるためレーザ
ーダイオードが載物台（４）に組込まれていることを特
徴とする請求項１３から２０までのいずれか１項記載の
装置。 - 【請求項２２】 細胞（３）の細胞膜の孔あけのための
ポレーション工具（６）が載物台（４）の支持範囲内に
化学的ポレーション物質を有しおよび／または化学的ポ
レーション物質が貫通溝（７）によりその溝口に供給で
きることを特徴とする請求項１３から２１までのいずれ
か１項記載の装置。 - 【請求項２３】 減圧または加圧での衝撃による細胞膜
の孔あけのため貫通溝（７）と結合している少なくとも
１つのポンプを有し、および／または貫通溝（７）中で
弁または同様の遮断要素を介して減圧または加圧ストレ
ージタンクと結合できることを特徴とする請求項１３か
ら２２までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２４】 ポレーション工具（６）が、支持範囲
（５）の表面の平面に対して突出している突出部（１
１）に配置されていることを特徴とする請求項１３から
２３までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２５】 突出部（１１）の横断面が、支持範囲
（５）の表面の平面から出発して最も遠い突出個所に向
って先細になることを特徴とする請求項１３から２４ま
でのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２６】 載物台（４）は支持範囲（５）内に、
ポレーション工具を囲繞するならい削りくぼみおよび／
またはポレーション工具を囲繞するならい削り突出部
（１６）を有するならい削り個所を有することを特徴と
する請求項１３から２５までのいずれか１項記載の装
置。 - 【請求項２７】 ならい削りくぼみおよび／またはなら
い削り突出部（１６）が伸長方向に少なくとも１つの中
断部により中断されていることを特徴とする請求項１３
から２６までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項２８】 ならい削りくぼみおよび／またはなら
い削り突出部（１６）がリング状に構成されていて、と
くに幾つかのかかるリング状ならい削りくぼみおよび／
またはならい削り突出部（１６）は大体においてポレー
ション工具（６）に対し同心に配置されていることを特
徴とする請求項１３から２７までのいずれか１項記載の
装置。 - 【請求項２９】 電気絶縁体（９）は、ならい削り個所
の表面に配置された絶縁層であることを特徴とする請求
項１３から２８までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項３０】 ならい削り突出部（１６）が電気絶縁
体（９）の表面に設けられていることを特徴とする請求
項１３から２９までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項３１】 載物台（４）の支持範囲（５）内でそ
の表面に少なくとも１つの細胞付着タンパク質を有する
コーティングおよび／または親水性コーティングおよび
／またはポレーション工具に直接隣接して疎水性コーテ
ィングが配置されていることを特徴とする請求項１３か
ら３０までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項３２】 載物台（４）は、平らな側に支持範囲
（５）を有するほぼプレート状の担持部材として構成さ
れ、貫通溝（７）は載物台（４）を支持範囲（５）から
出発してこれに離反する載物台（４）の背面に貫通し、
載物台は貫通溝（７）の範囲内に壁弱化部（２０）を有
し、該弱化部は貫通溝（７）の伸長方向に、壁弱化部に
隣接する壁範囲よりも小さい寸法を有することを特徴と
する請求項１３から３１までのいずれか１項記載の装
置。 - 【請求項３３】 壁弱化部（２０）は、支持範囲（５）
に離反する載物台（４）の背面の存在する、とくにロー
ト状の湾入部（１９）に配置されていることを特徴とす
る請求項１３から３２までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項３４】 細胞（３）のための機械的案内装置と
してポレーション工具（６）の両側に、とくに切欠状の
案内溝（１８）を限る制限壁（１７）が配置されている
ことを特徴とする請求項１３から３３までのいずれか１
項記載の装置。 - 【請求項３５】 細胞（３）をポレーション工具（６）
に導く電場を発生させるために、支持範囲（５）内にお
よび／またはこれに隣接して少なくとも１つの補助電極
が配置されていることを特徴とする請求項１３から３４
までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項３６】 支持範囲（５）内に幾つかの、その都
度少なくとも１つの貫通溝（７）を有するポレーション
工具（６）がとくにアレイとして配置されていることを
特徴とする請求項１３から３５までのいずれか１項記載
の装置。
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