JPH11503349A - 医療用の電圧コントロールフィードバックを備えたエレクトロポレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 患者の身体部分にエレクトロポレーションを適用させる電極装置であって、支持装置と、エレクトロポレーションが適用される身体部分の両側に配置され、その支持装置に互いの間隔が調整可能に搭載された２体の電極と、それら両電極の間隔を検出し、その間隔に対応した距離信号を発生させるセンサー手段と、その距離信号に対応した高強度の電気パルスをそれら両電極に適用して電界を発生させる手段と、を含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 医療用の電圧コントロールフィードバックを備えたエレクトロポレーションシス テム 技術分野 本発明は人間や動物の疾患の治療に関し、さらに特定すれば、エレクトロポレ ーション（electroporation）によって患者の生細胞に薬剤や遺伝子を搬送する ために制御された電界を適用する改良装置に関する。 背景技術 エレクトロポレーションは近年、癌等の特定の病気の治療に対する１つの治療 法として提案されている。例えば、化学療法（chemotherapy）による特定タイプ の癌の治療においては、正常細胞の殺傷を極力抑えながら癌細胞だけを集中的に 殺すのに充分な量の薬剤を使用することが求められる。もし化学療法用の薬剤を 癌細胞に直接的に注入できるならこの目的の達成は可能である。しかしながら、 例えば、ブレオマイシン（bleomycin）等の最良の薬剤は癌細胞によっては細胞 膜を透過することができないのが問題となっている。 同様に、患者の特定の細胞内に望む遺伝子を注入することで幾種類かの病気の 治療が可能である。現在のところ、たいていの遺伝子治療の実験では、細胞内へ の遺伝子のキャリヤーとしてレトロウィルスを利用している。しかし、レトロウ ィルスが標的細胞に侵入すると、そのレトロウィルスは本質的にはランダムにゲ ノム内に組込まれ（integrate）、レトロウィルス注入の事実のみによってゲノ ムに突然変異的なダメージを引き起こす可能性がある。もしレトロウィルスがオ ンコジン（oncogene）に隣接して組込まれると、標的細胞の悪性変異が起こり得 る。 １９７０年代に、電界によって細胞に永久的なダメージを残さずに細胞に通過 孔を創れることが発見された。この発見によって細胞質内への大型分子の注入が 可能となった。現在、遺伝子や薬剤化合物のごとき分子をエレクトロポレーショ ンとして知られる技術を利用して生細胞内に注入できることは知られている。遺 伝子や他の分子を緩衝媒液（buffer medium）内で生細胞と混合し、短波長パル スの強電界を適用する。すると、細胞膜は一時的に多孔質となり、遺伝子や分子 がその細胞内へと侵入し、細胞のゲノムの改変が可能となる。 エレクトロポレーションの治療的適用の１例は癌の治療である。いくつかの動 物実験が実施され、以下のように報告されている。オキノ Ｍ．、Ｅ．ケンスケ １９９０年 「生体内で成長する悪性腫瘍に対する抗癌剤での単高電圧刺激の効 果」日本外科学会誌２０：１９７−２０４：ミル・Ｌ．Ｍ．、Ｓ．オルロースキ ー、Ｊ．ベレーラデック Ｊｒ．、Ｃ．パオレッチ １９９１年「局部電気パルス によるブレオマイシンの抗腫瘍効果の電気化学治療相乗効果」 欧州癌学会誌 ２ ７：６８−７２。臨床実験がミル・Ｌ．Ｍ．、Ｍ．ベレーラデック、Ｃ．ドメン ジ、Ｓ．オルロースキー、Ｂ．ポデヴィン他によって実施され、１９９１年に報 告された。「電気化学治療・新規な抗腫瘍治療： 最初の臨床実験」 Ｃ．Ｒ．学 会 サイエンス誌（パリ） ３１３：６１３−６１８。 この治療は抗癌剤を腫瘍内に直接的に注入し、２体の電極に挟まれたその腫瘍 に電界を適用することで実行された。この電界強度の調整には正確を期し、正常 すなわち健康な細胞にダメージを与えずに腫瘍の細胞のエレクトロポレーション を行うことが重要である。この調整は、電界を中間に発生させる２電極の間に腫 瘍を配置できる体外の腫瘍の場合には容易に可能であろう。これら電極間の距離 ｄは容易に測定が可能であり、Ｅ＝Ｖ／ｄの法則に従った妥当な電圧を電極に適 用することが可能である。 しかしながら、体内腫瘍が治療の対象である場合には、電極を適正に配置し、 それらの間隔を測定することは容易なことではない。従って、治療装置の電極間 の距離に関する情報を提供できる装置の提供が望まれる。 発明の開示 本発明の主たる目的は、治療装置の電極間の距離に関する情報を与える改良装 置の提供である。 本発明の主要な別目的は、体内細胞へ注入される薬剤及び遺伝子による治療の ためのエレクトロポレーション治療装置の電極間の距離に関する情報のフィード バックを行う改良装置の提供である。 患者の身体の一部に対してエレクトロポレーションを適用させる本発明の主な 特徴に従った電極装置は、支持装置と、相対的に移動ができるようにその支持装 置に搭載された２個の電極と、これら電極間の距離を検出してその距離に応じた 信号を発生させる手段と、を含んでいる。この手段は、その距離信号に対応し、 それら電極間の距離に応じた電気信号を電極に適用し、所定の強度の電界を電極 間に発生させる信号発生器を含んでいる。 図面の簡単な説明 本発明の目的、利点及び特徴は、以下の詳細な説明と添付図面とによりさらに その理解が深められるであろう。 図１は手術室の斜視図であり、本発明を採用した腹腔鏡手術を受けている患者 を図示している。 図２は腹腔鏡を利用する本発明装置の１好適実施例の斜視図である。 図３は図２の装置のセッティングを変えた状態を示す斜視図である。 図４は図１の患者に対して使用される電極の別実施例の斜視図である。 図５は図４の電極の詳細な斜視図である。 図６は電極ポジションセンサーの略図である。 図７はパワーサプライ用のコントロールパネルの１例である。 図８は本発明装置の別実施例の一部断面側面図である。 図９は図８の実施例の一部断面平面図である。 発明を実施するための最良態様 本明細書に使用する”分子”とは薬剤、遺伝子、抗体、及び他のタンパク質を 含んだものを意味する。人のエレクトロポレーション治療は、腫瘍内への抗癌剤 の注入と、その腫瘍を挟んで配置された２体の電極間に電圧パルスを適用してそ の薬剤を腫瘍細胞内へと侵入させるいわゆる電気化学治療（ＥＣＴ）と呼ばれる エレクトロポレーションとで成る。本発明は主として、オキノやミル他によって 報告されたごときＥＣＴを体内の腫瘍に対して適用させるために考案された。し かし、その他の治療的適用にも本発明は応用が可能であろう。 図１には手術室が図示されており、そこでは１人の患者が腹腔鏡技術を利用し た最低限度の切開手術を受けている。この技術は、腹壁を通して数本の小型チュ ーブを体内に挿入し、そのチューブを通して医療器具を腹腔内に挿入し、そこで 手術あるいは他の治療を行うものである。 この図では、腹腔鏡器具１２、１４、１６及び１８が使用箇所に配置されてい る。本発明はエレクトロポレーションによる膵臓癌のごとき病気の治療を行う器 具と方法とを提供する。本発明は腹腔内の組織に適用するための腹腔鏡技術を介 して使用するエレクトロポレーション鉗子（forceps）を提供する。よって、腹 腔鏡を使用して、あるいは同様な技術で到達できるいかなる腫瘍でも本発明に従 って治療が可能である。 図２と図３に示す本発明の装置の１好適実施例は鉗子器具２０を含んでいる。 この器具はその先端の絶縁されたリンク装置に搭載された電極２４と２６を有 した支持装置２２を含んでいる。この装置の操作をするために管状の支持装置の 手前端にはピストル型グリップ２８が搭載されている。電極２４と２６は可動リ ンク装置に搭載されており、顎型クランプで接近したり離れたりすることができ る。グリップ２８の上端には可動ハンドル３０が回動式に搭載されており、移動 式リンク３２を介して電極リンクと連結されており、電極間の間隔をコントロー ルする。電極２４と２６をバネ手段（図示せず）を利用して閉じた状態に保ち、 グリップ２８とハンドル３０との操作で必要に応じて両電極を開くこともできる 。電極２４と２６はケーブル３４を介して適当なパワー装置あるいはパルス発生 機３６に電気的に接続されている。 適当なセンサーユニット３８によって両電極間の距離を検出し、対応した信号 を発生させ、ケーブル４０を介してパルス発生機にその信号を伝達する。このセ ンサーユニット３８は、電極２４と２６の距離に比例した抵抗を提供するリニア ポテンショメータ（linear potentiometer）のごとき装置でよい。体内への挿入 時には望遠鏡機構のスリーブあるいは鞘４２でこのリンク機構をカバーする。 電極２４と２６間の距離は１つのパラメータであり、電極間の電圧調整のため に利用されて最良強度の電界を発生させる。このパラメータの提供及び距離の測 定とその利用は多様な手段で実現が可能である。その装置にカップリングされた 表示装置に、オペレータによる電界発生機への手動式入力用のセンチメートル等 での距離を表示させることもできる。この装置に連結されたリニア式あるいは回 転式ポテンショメータは、その表示を提供する電気信号を発生させることも、パ ルス発生機３６に直接的に入力される電気信号を発生させることもできる。 この電極距離は、電極間の距離を間接的に表すキャパシタンスの変化や、電気 信号のごとき何らかの形態の信号を発生させる光度の減衰によっても知ることが でき、あるいはそれ以外の手段によってもモニターが可能であろう。得られた信 号をセンチメートル等の数字的表示に変換させることができる。この信号をアン プ処理し、その信号によって表される距離に対応してパルス発生機３６の電圧を セットさせる機能を有する適当な制御手段に送ることもできる。 利用に際しては、前述のごとき治療ユニットがチューブ１２を介して患者の腹 腔内に挿入され、両電極が開かれ、治療対象の選択された組織が両電極間で挟ま れる。次に、両電極間の距離に対応した信号が発生され、その信号が手動式ある いは電気的にパルス発生機３６に入力され、望む電界に応じたパルスが発生され 、それら両電極に適用される。電極に接続されたパルス発生機はこの治療ユニッ トのトリガースイッチ、フットスイッチ、あるいは機器パネルのスイッチによっ て操作され、それら電極に反復的にパルスを適用し、所定の強度と持続時間の電 界を両電極間の組織内に発生させる。 この電界は所定の電気信号をこの装置の電極２４と２６に適用することで発生 される。この信号のパラメータは、両電極間の組織に対して細胞にエレクトロポ レーション効果を発揮させるに充分な強度の電界の短波長パルスを発生させるよ うに選択される。この電圧は正確に調整され、発生電界に望む最良の強度を提供 する。この適正な電界によって組織内の所定の細胞の壁は一時的に透過性となり 、それら細胞を殺傷することなく分子をそれらの細胞に侵入させる。この透過性 は、充分な大きさの通過孔が細胞壁に一時的に形成され、薬剤分子が細胞壁を通 過して侵入できるようになった結果である。 電界発生装置の別実施例は図４と図５とに番号４４で示されている。この装置 は、誘電キャリヤー（dielectric carrier）である支持体５０に間隔を開けて搭 載されたそれぞれ導電針電極４６と４８で成る電極アレイを含んでいる。この針 電極アレイ４６は固定クランプ５２に保持されており、針電極の深さとアレイ４ ８からの距離とが調整可能である。これら針電極にはそれぞれ固定具５６が取り 付けられている。間隔調整クランプ５８はクランプ５４を支持体５０上の選択ポ ジションで固定する。間隔センサー６０は両針電極アレイ間の距離を検出して信 号を発生させ、ケーブル６２を介してパルス発生機にその信号を送る。パルス発 生機はそれぞれプラグ７０と７２を有したケーブル６６と６８によって針電極ア レイにそれぞれ接続されている。 実際に使用では、前述のごとき治療ユニットが、図示のごとき適当なクランプ と関節式アーム構造体とを備えた適当な支持構造体上に搭載される。支柱７６は 手術台にクランプされており、その支柱にヒンジ接続された第１アーム７８と、 その第１アーム７８の先端にヒンジ接続された第２アーム８０とが上方に伸びる 。支持体５０は第２アーム８０の先端に固定されている。この支持体５０は患者 の上方にセットされ、針電極アレイ４６が患者の選択された組織の１方の側部に 挿入される。一方、針電極アレイ４８は治療対象のその組織の反対側部にセット される。注射器８２等によって抗癌剤が患者内に注入される。その薬剤すなわち 分子は血管注射されるか、あるいは治療対象の腫瘍または他の組織に直接的に注 入される。 それら両電極に連結されたパルス発生機は、それら電極間に横たわる組織内に 所定の強度と持続時間の電界を反復的に発生させるように操作される。この電界 はそれら電極に所定の電気信号を作用させることで発生される。両電極間の距離 は１つのパラメータとしてパルス発生機にフィードされる。この距離はいかなる 方法で決定されても構わず、パルス発生機に手動でも自動的にでもフィードでき る。 図６にはデジタル式間隔測定システムの１例が示されている。光ラスタストリ ップ（optical raster strip）８４が電極支持部に装着され、電極間隔と比例状 態で移動する。このラスタストリップは光源８６と光センサー８８との間に配置 されており、ラスタストリップの移動で光線を遮り、対応式に光センサー８８に 信号を発生させる。この信号はアンプ９０で増幅されてパルス発生機に送信され 、パルス発生機の出力電圧をセットし、必要な電圧パルスを発生して両電極に送 る。 パワーパック３６（図２）のパルス発生機の機能は所定の電気信号を発生させ ることであり、電極２４と２６に適用されたときに両電極間にクランプされた組 織に対して所定の強度と持続時間の電界を適用させることである。好適にはこの 電界は反復的に適用され、その強度と持続時間は最良化されて、組織内の所定の 細胞の壁を充分に透過性とし、治療分子をそれら所定の細胞内に侵入させる。 図７はパルスパワー発生機用のコントロールパネルの１例を示している。この パネルのパルスパラメータはスイッチによって選択的に調整が可能である。パル スの間隔時間はスイッチ９４によって下方に、スイッチ９６によって上方に選択 修正され、表示９８で読み取られる。パルス長はスイッチ１００で下方に、スイ ッチ１０２で上方に選択修正され、表示１０４で読み取られる。スイッチ１０６ と１０８は表示１１０で読み取られるパルス数をそれぞれ選択的に減少あるいは 増加させる。電界強度はスイッチ１１２で選択的に減少され、スイッチ１１４で 選択的に増加され、その値は表示１１６に示される。電圧はスイッチ１１８とス イッチ１２０でそれぞれ下方と上方に選択的にセットされ、その値は表示１２２ で読み取られる。この電圧値は電極間の距離（ｃｍ）と、表示１１６の電界強度 （ｋＶ／ｃｍ）とで決定されるであろう。スタートスイッチ１２４とストップス イッチ１２６はパルス発生機の操作開始と操作停止とを実行させる。 図８と図９は本発明のさらに別な実施例１２４を示している。この装置は長筒 状のハウジング１２６を含んでおり、その１端に横断ガイドチャンネル構造体を 備えている。その構造体内には調整可能に搭載された２体の電極が搭載されてい る。このハウジング１２６はどのような妥当な材料でも製作が可能であるが、好 適には適当なプラスチックの非導電材料であり、横断ハウジング部１２８を備え ている。このハウジング部１２８は、両端壁１３６と１３８で両側が覆われた後 壁１３０と、上壁１３２と、底壁１３４とで成る一般的に方形のボックス型長形 ガイドチャンネルで形成されている。 ダブル螺旋ボルト１４０は、それぞれ端壁１３６と１３８に設けられたボルト 孔１４６と１４８のそれぞれにセットされた適当なエンドジャーナル１４２と１ ４４に回動式に搭載されている。このダブル螺旋ボルト１４０は、その中央部で 開始してそれぞれの端部にまで刻まれた逆方向の螺旋溝を有している。ボルト１ ４０はその中央部に提供されたピニオンギヤ１５０を有している。１対の電極搭 載ブロック１５２と１５４はハウジング部１２８のガイドチャンネルに搭載され ており、ボルト１４０の逆方向螺旋溝とそれぞれ溝係合する溝ボルト孔１５８と １６０をそれぞれ含んでいる。搭載ブロック１５２と１５４は受領穴１６２と１ ６４をそれぞれ有しており、電極１６６と１６８をそれぞれ着脱式に搭載してい る。電極１６６と１６８はそれらソケット式受領穴１６２と１６４に着脱式に搭 載され、使い捨てされる。これら電極は、１対のキャップ付きネジ１７４と１７ ６等で受領穴１６２と１６４内にそれぞれ固定された固定部材１７０と１７２に それぞれ提供されている凹部内にそれぞれ搭載された１対の導電性接触バネプレ ート２０６と２０８等によって受領穴１６２と１６４内にそれぞれ固定搭載され ている。 溝ホイール１７８はボルト１４０上のピニオンギヤ１５０に合わせたギヤ歯を 備えており、ハウジング部１２８の上部を越えて突き出しており、指によって回 転される。この溝ホイール１７８はハウジング１２６内の適当なシャフト１８０ 上に回動式に搭載されている。この溝ホイール１７８はさらに、ギヤ１８４と１ ８６を含んだギヤ連動機構を介してポテンショメータ１８２と駆動式にカップリ ングされている。このポテンショメータ１８２は適当な導電手段によってソケッ ト１８８と電気的に接続されており、そのソケット１８８には電話線等の適当な ケーブルがはめ込まれてデジタル表示器のごとき適当な信号表示手段に接続され 、両電極間の間隔の表示を提供し、あるいはパルスパワーユニットと直結されて おり、電極間の距離に対応させて電圧出力を調整させるための必要な入力を提供 する。 図示の実施例では、両電極間距離ｄに対応した信号をマイクロプロセッサー（ ＣＰＵ）１９２に送り、パルス発生機１９４を制御するためにケーブル１９０が 接続されている。このマイクロプロセッサーは、１９６で入力される所定の電界 強度Ｅ（Ｖ／ｃｍ）と、ポテンショメータ１８２から得られた距離とから電圧Ｖ を決定する。このＣＣＰＵは信号発生機のキャパシタバンク（bank）をこの電圧 Ｖの値にチャージさせる。オペレータはスイッチ１９８を閉鎖して信号発生機を 作動させると、信号発生機は電極１６６と１６８とにパルスを搬送する。両電極 は、固定部材１７０と１７２並びにバネプレート２０６と２０８を介して両電 極にそれぞれ接続された導電手段をそれぞれ備えたケーブル２０２と２０４によ ってパルス発生機に接続されている。図示の実施例においては、これら導電手段 （２１０のみ図示）は、使い捨て電極を接続するソケットで電極と電気的に係合 する導電バネプレート２０６と２０８に接続されている。 使用に際しては、手持カリパス式電極構造体はまず閉じた状態で保持され、両 電極１６６と１６８は接触状態である（図９）。この器具は、両電極が接触状態 にあるときにはゼロ値を表示し、最大間隔では最大値を表示するようになってい る。これら２表示値の中間で多数のデジタル表示が提供され、両電極間の距離を 数値で表示する。これら両電極は手動操作でポジションが調整され、電極間に腫 瘍あるいは他の身体部分を接触状態で挟み込む。前述のようにこれら電極は選択 された強度のパルス電圧を発生させるパルス発生機に接続されている。両電極間 の距離はポテンショメータ１８２でセンサーされ、ＣＰＵ１９２にフィードされ る。パルス発生機が電極間の単位距離あたりの望む電圧を提供するようにセット して表示することもできる。このパルス発生機はスイッチ１９８を閉じることで （例えば、図示しないボタンを押すことで）作動され、所定の電圧を電極に適用 し、さらには所定の電界を腫瘍あるいは他の身体組織に適用する。 図示の実施例においては、パルス発生機１９４には、望む電界強度を提供する ためにパルス発生機によって適用される電圧を調整する信号を電極間の距離を定 義するフィードバック信号が提供するようにインターフェースが提供されている 。この機構には単純な回路を必要とするだけであり、両電極間の距離を表すポテ ンショメータ１８２によって提供される抵抗値によって表される電圧はＣＰＵ１ ９２によって利用され、パルス発生機１９４によって適用される電圧をセットす る。 細胞膜に適用された電界は、エレクトロポレーション手法に必須な一時的な通 過孔を細胞膜に形成する。パルス発生機は電極１６６と１６８の間の間隙（ｃｍ ）によって人体組織に適用される電圧（ｋＶ）を提供する。この電位差はいわゆ る電界強度を定義し、Ｅ＝ｋＶ／ｃｍの関係となる。各細胞は最良のエレクトロ ポレーションのための固有の臨界電界強度を有している。これは細胞サイズ、細 胞膜組成、及び細胞壁自体の固有の特性によって定まる。例えば、いくらかの グラムポジティブバクテリアはエレクトロポレーションに対して非常に抵抗力が あり、細胞の死滅及び／又はエレクトロポレーションが発生するまでには非常に 高い電界強度、すなわち、１７ｋＶ／ｃｍ以上を必要とする。一般的に言えば、 必要な電界強度は細胞サイズに反比例して変化する。哺乳生物の細胞は典型的に は２００Ｖ／ｃｍから数ｋＶ／ｃｍの電界強度を必要とする。 すべての周知な細胞のエレクトロポレーションに必要な電界強度を含む多様な パラメータは、この技術に関する研究成果や、本発明の譲受人であるカリフォル ニア州サン・ディエゴ市のジェネトロニクス・インク社が所有するデータベース から一般的に入手が可能である。ＥＣＴのごとき生体内の細胞エレクトロポレー ションに必要な電界は、生体外の細胞に必要な電界の強度とほぼ同じである。こ れらは１００Ｖ／ｃｍから数ｋＶ／ｃｍの範囲である。このことは本発明者自身 や他の研究者による実験で確認されている。腫瘍の治療における化学療法分野で の最初の生体内でのパルス電界の適用はオキノにより日本で１９８７年に報告さ れた。 オキノ他による最初の実験はドンリューラット（Donryu rat）に対して行われ た。癌細胞がそれらラットに注入され、腫瘍が形成されていた。コントロールさ れた研究が行われ、最良の治療条件は、抗癌剤の系統的な注入後に電界強度を４ −５ｋＶ／ｃｍとし、パルス長を３ｍｓとして３０分間適用することであると発 見された。 最も系統的な研究はミルと彼の仲間によってパリのグスタブ−ロウシ研究所で 行われた。ミル他は彼の治療モードを皮下に埋め込まれた腫瘍を有したヌードマ ウスあるいは通常マウスにまず適用した。これらマウスはブレオマイシンの筋肉 注射で治療され、腫瘍には短波長の高強度電気パルスが適用された。このコント ロール研究では、２５０ｍｇの薬剤が両腿に注射され、ブレオマイシン注射後に １．５ｋＶ／ｃｍの電界と８ｘ１００ミリ秒のパルスが１秒間隔で３０分間適用 された。１．２から１．５ｋＶ／ｃｍの電界強度でのこの治療後に３５％が治癒 された。これより低い電圧では治癒率が低くなり、再発率が高かった。 ミル他は、頭部と頚部の偏平細胞（squamous cell）癌の患者でＥＣＴを使用 した最初の臨床実験を行い、優れた結果を得た。その研究は、前方頚部領域ある いは胸廓の上部に位置した総数３２の根瘤を有した７人の患者に対して行われた 。それら根瘤は、１０ｍｇ／平方ｍのブレオマイシンの静脈注射と、その注射後 の方形波発生機による３．５分間の電気パルスの適用で治療された。使用薬剤の 量は、電界強度約１．３ｋＶ／ｃｍで通常の化学療法に使用される投与量の１／ ６以下であった。このパルスは１秒間隔で４から８であった。その結果、９の根 瘤が部分的に治癒し、１４がほぼ治癒し、治療されなかった根瘤での急速な肥大 に比較して根瘤の成長が抑えられた（２の根瘤には変化が見られず、３の結果は 記録されていない）。 発生される電界の特性は、組織の特徴、腫瘍の種類、及び位置によって決定さ れる。電界はできるだけ均質で、適正な強度であることが望ましい。過剰な電界 強度は細胞の溶解をもたらし、低電界では効果が低い。 パワーパック３６あるいは１９４のパルス発生機で提供される電気信号の波形 は、指数的に減衰するパルス、方形パルス、単極振動パルストレーン（unipolar oscillating pulse train）、あるいは双極振動パルストレーン（bipolar osc illating pulse train）でよい。電界強度は０．２ｋＶ／ｃｍから２０ｋＶ／ｃ ｍでよい。パルス長は１０マイクロ秒から１００ミリ秒でよい。１から１００ま でのパルスが存在できる。もちろん、波形、電界強度、及びパルス持続時間は細 胞のタイプや、エレクトロポレーションによってそれらの細胞に侵入する投与分 子のタイプによって異なる。 本発明を実施するためのパルス発生機は市場にて入手が可能である。これらは 容易に改良が可能であり、ここで説明したような電圧をセットさせる信号入力の ための適当なインターフェースの提供は容易である。 適当な信号発生機の１例は、米国カリフォルニア州サン・ディエゴ市のジェネ トロニクス・インク社製のＥＬＥＣＴＲＯ ＣＥＬＬ ＭＡＮＩＰＵＬＡＴＯＲモ デルＥＣＭ ６００である。このＥＣＭ ６００信号発生機はキャパシタの完全な ディスチャージからパルスを発生させ、指数的に減衰する波形を提供する。この ＥＣＭ ６００信号発生機で発生される電気信号は、短い上昇時間（fast rise t ime）と指数的なテール形状（exponential tail）とに特徴がある。このＥＣＭ ６００信号発生機において、エレクトロポレーションパルス長は、Ｒ１からＲ１ ０までマークが付された１０体のタイミング抵抗器の１つを選択することでセッ トされる。それらは高ＶＭ（５０マイクロファラッドで固定されたキャパシタン ス）でも、低ＶＭ（２５から３，１７５マイクロファラッドのキャパシタンス範 囲）のいずれでも利用できる。 このＥＣＭ６００信号発生機は、低ＶＭでは５０から５００ボルトであり、高 ＶＭでは０．０５から２．５ｋＶである内蔵キャパシタに適用されるセットされ たチャージ用電圧の強度の調整を行わせるノブを有している。この電気信号の強 度はＥＣＭ６００信号発生機の表示装置に示される。この装置はさらに複数のプ ッシュボタンスイッチを含んでおり、出力に平行な抵抗と７体の選択可能な追加 キャパシタのバンクの同時的組み合せによって、低ＶＭモードでのパルス長が制 御される。 このＥＣＭ６００信号発生機はさらに自動チャージ／パルスプッシュボタンを も含んでいる。このボタンが押されると、所定電圧への内蔵キャパシタのチャー ジングと、流通チャンバーへのパルスの搬送が自動サイクルで開始される。この 自動サイクルは５秒以内である。この手動ボタンは連続的に押すことができ、所 定の電界が反復的に適用できる。 以上、本発明の薬剤と遺伝子の搬送のための体内利用型エレクトロポレーショ ン方法と装置とをいくつかの好適実施例を利用して説明してきたが、その装置や 利用方法の改良は当業者であれば充分に可能であろう。よって、本発明の保護は 以下の「請求の範囲」のみに従って限定されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．患者の身体部分に対してエレクトロポレーションを治療目的で適用する装 置であって、 支持装置と、その支持装置に間隔調整式に搭載された２体の電極とを含み、患 者の体内の所定の位置に調整可能に配置されて電界を発生させる電極構造体と、 これら電極間の距離を検出し、その距離に対応した距離信号を発生させる手段 と、 その距離信号に対応して作動し、前記両電極間の距離に対応した電気信号をそ れら両電極に送り、所定の強度と持続時間の電界を反復的に発生させ、体内の所 定の細胞壁を一時的に透過性とし、投与分子をその細胞内に侵入させるパルス発 生機と、 を含んでいることを特徴とする装置。 ２．前記電極構造体は前記両電極で定義された可動クランプ式顎体を有した鉗 子装置を含んでいることを特徴とする請求項１記載の装置。 ３．前記鉗子装置はチューブ内に挿入可能であることを特徴とする請求項２記 載の装置。 ４．前記鉗子装置は、中央シャフト部分と、この中央シャフト部分の１端に搭 載された前記クランプ式顎体と、その中央シャフト部分の他端に搭載され、駆動 手段を備えたハンドルグリップと、その駆動手段の相対ポジションの検出手段を 併せ有した前記の電極間隔検出手段と、を含んでいることを特徴とする請求項３ 記載の装置。 ５．前記電極構造体は、前記両電極を保持し、併せてそれら電極の相対位置を 調整するガイド手段と、前記支持装置に搭載され、それら電極を相対的に移動さ せるように接続されたボルト手段と、そのボルト手段を回動させる手動ギヤ手段 と、を含んでおり、前記電極間隔検出手段は該ボルトと共に駆動するよう係合し た加減抵抗器であることを特徴とする請求項１記載の方法。 ６．前記電気信号は、指数的に減衰するパルスと、方形パルスと、単極振動パ ルストレーンと、双極振動パルストレーンとで成るパルス群から選択される波形 を有していることを特徴とする請求項１記載の方法。 ７．前記電界は約０．２ｋＶ／ｃｍから約２０．０ｋＶ／ｃｍの強度を有して いることを特徴とする請求項１記載の方法。 ８．各パルスは約１０ミリ秒から約１００ミリ秒の持続時間を有していること を特徴とする請求項７記載の方法。 ９．前記電界は対象組織体に対して約１パルスから約１００パルスの間で適用 されることを特徴とする請求項７記載の方法。 １０．患者の身体部分の細胞内に投与分子を導入するためのエレクトロポレーシ ョンの治療的適用方法であって、 患者の体内の所定の位置で電界を発生させるために調整式に間隔を開けられる ２体の電極を含んだ電極手段を提供するステップと、 これら両電極の間隔を検出し、その間隔に対応した信号を発生させるステップ と、 前記電極手段に接続される電気パルス発生機を提供して作動させ、前記電極間 隔に対応した電気信号をそれら両電極に適用し、所定の強度と持続時間の電界を 反復的に発生させ、前記患者の身体部分の治療対象細胞の細胞壁を一時的に透過 性とし、それら細胞内に投与分子を侵入させるステップと、 を含んでいることを特徴とする方法。 １１．前記電極手段は、間隔が開けられた前記両電極で定義される可動クランプ 式顎体を有した鉗子装置を含んでいることを特徴とする請求項１０記載の装置。 １２．前記鉗子装置はチューブに挿入可能であることを特徴とする請求項１１記 載の装置。 １３．前記鉗子装置は、中央シャフト部分と、この中央シャフト部分の１端に搭 載された前記クランプ式顎体と、その中央シャフト部分の他端に搭載され、駆動 手段を備えたハンドルグリップと、その駆動手段の相対ポジションの検出手段を 併せ有した前記の電極間隔検出手段と、を含んでいることを特徴とする請求項１ ２記載の装置 １４．前記電極構造体は、前記両電極を保持し、併せてそれら電極の相対位置を 調整するガイド手段と、前記支持装置に搭載され、それら電極を相対的に移動さ せるように接続されたボルト手段と、そのボルト手段を回動させる手動ギヤ手段 と、を含んでおり、前記電極間隔検出手段は該ボルトと共に駆動するよう係合し た加減抵抗器であることを特徴とする請求項１０記載の方法。 １５．前記パルス発生機は約０．２ｋＶ／ｃｍから約２０ｋＶ／ｃｍの強度を有 した電界を発生させるように操作されることを特徴とする請求項１４記載の装置 。 １６．前記パルス発生機は、指数的に減衰するパルスと、方形パルスと、単極振 動パルストレーンと、双極振動パルストレーンとで成るパルス群から選択される 波形を有した電気信号を発生させるように操作されることを特徴とする請求項１ ５記載の装置。 １７．前記電極手段は、前記支持装置に固定された第１クランプ体に搭載された 第１の複数の針電極と、その支持装置に固定された第２クランプ体に可動式に搭 載された第２の複数の針電極とを含んでいることを特徴とする請求項１０記載の 装置。 １８．前記電気信号は、指数的に減衰するパルスと、方形パルスと、単極振動パ ルストレーンと、双極振動パルストレーンとで成るパルス群から選択される波形 を有していることを特徴とする請求項１７記載の方法。 １９．前記電界は約０．２ｋＶ／ｃｍから約２０．０ｋＶ／ｃｍの強度を有して いることを特徴とする請求項１８記載の方法。