JPS61285984A - 電気的な場において細胞を処理するための装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

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

冒頭に記載した様式の室はドイツ連邦共和国公開特許公
報第３３１７４１５号から公知である。

この公知の室にありては細胞懸濁液を収容するために設
けられる室は円筒形の内部体およびこの内部体を囲繞し
ている外部体とによって形成されている。両電極は多条
のねじの様式の内部体を囲繞している。従って内部にお
いて細胞が電場の作用を受ける帯域は多条のねじの様式
の内部体を囲繞する部分領域として形成されている。室
のこの構成は極めて多くの数の細胞を同時に電気的に処
理することを可能にはするが、この場合ある程度の欠点
、即し構造に制約され帯域内に？ｊ在しているすべての
細胞が必ずしも等しい電場の作用を受けないと曾う欠点
がある。

これは、細胞固体の諸性質の自然なばらつきによって条
件ずけられる所望の製品に関してその変動幅を増大させ
る。その上この公知の室は製造に費用そ要し、従って高
価なものにつく。

更に、冒頭に記載した様式の室はドイツ連邦共和国公開
特許公報第３３２１２３９号からも公知である。この室
は細胞懸濁液のための空間を形成しているもう一つの部
分を備えた基板からなり、この室内には二本の針金状の
電極が突出している。この構成の室はその製造が容易で
あり、かつ費用を要さない。しかし、電極間に存在して
いる帯域において上記した室におけると同様な欠点を有
している。

上記した様式の画室は一般に電場内における細胞の処理
、特に細胞の融合にも使用することができる。

細胞を融合するための方法は、雑誌ｒＢｉｏｃｈｉ　−
５ｉｃａ　ｅｔ　Ｂｉｏｐｈｙｓｉｋ　ＡｃｔａＪ、　
６９４巻（１９８２）　、２２７〜２７７（Ｕ、Ｚｉｍ
ｔｓｅｒｍａｎｎ著“Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｆｉｅｌｄ−
Ｍｅｄｉ−ａｔｅｄ　Ｆｕｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅ１ａ
ｔｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｐｈｅｎｏ　−ｎ＋ｅ
ｎａ”から公知である。この公知の方法にあっては−そ
の方法経過は顕微鏡で観察することができるー、少なく
とも二つの細胞間の膜接触は交番する僅かに均質な場を
かけることによって生成される。この電場によって一細
胞内の成極工程によって条件ずけられはするが一双極子
が形成される。この双極子は、細胞が電場内で移動する
間に互いに接近した際相互に引き合う（いわゆる誘電泳
動が生じる）。細胞列が形成された後、隣合う細胞間の
膜構造内の障害が電気的な破壊パルスによって除かれる
。（雑誌ｒ　Ｊ、Ｍｅ−ｍｂｒａｎｅ　ＢｉｏｌＪ　、
　６７巻、　１６５〜１８２頁（１９８２）。

Ｕ、ＺｉｒａｍｅｒｔｒａｎｎおよびＪ、Ｖｉｅｎｋｅ
ｎ著”　ＥｌｅｃｔｒｉａｌＦｉｅｌｄ−Ｉｎｄｕｃｅ
ｄ　Ｃｅ１ｌ−ｔｏ−Ｃｅ目Ｆｕｓｊｏｎ”参照）Ｄこ
の場合、−従来の雛形表示によれば一隣合った細胞の膜
接触帯域内に孔が生じ、これらの孔が両細胞間の細胞質
の連続体となり、かつ隣合った細胞の膜間の脂質の橋絡
を形成する。脂質分子はもはやその本来の膜内に適応し
ない。橋絡が形成されると、脂質橋絡を介して互いに結
合しあっている細胞から成る生成する形成体の丸み化が
エネルゲテイクな理由から直ちに生じる。

本発明の課題は、製造が簡単であり、取扱が容易であり
かつ公知室の持つ上記の欠点を有さない室を造ることで
ある。

この課題は本発明により、帯域が一細胞懸濁液のための
充填開口と排出開口を除いて一等間隔て互いに相対して
存在しており、同軸的Ｉこ或いは軸中心にして設けられ
た電極の表面によって区画されている、冒頭に記載した
様式の室によって解決される。

これにより、帯域は電極により立体的に区画される。帯
域の各々の領域内では一二の帯域が電極の等間隔な表面
によって囲まれているので−電気的な場の強さが等しく
、従ってこの帯域内に存在しているすべての細胞にとっ
て等しい電気的な条件が与えられる。従ってまた同時に
この帯域の領域内において、細胞懸濁液を収容するため
に設けられる空間もこの帯域と一致する。

本発明による室の第一の特別な実施形にあっては、帯域
の領域内において第一の電極が円筒形の或いはほぼ円筒
形の表面を備えている内部電極として、第二の電極は内
方に指向された円筒形成いはほぼ円筒形の表面を備えた
外部電極として形成されており、従って帯域は円筒形な
或いはほぼ円筒形な環状空間として形成される。

この場合この環状空間の幾何学的な形状は、断面が正確
に環状である必要はなく、例えばおむすび形であっても
よく、この点円筒形と異なる形状である。

室の第一の実施様式の有利な構成は、環状空間の一方の
端面が外方に向かって開いており、環状空間の他方の端
面には少なくとも内部電極内で半径方向で指向している
横孔が接続しており、この横孔が内部電極内を走りかつ
室の排出量［」とは反対側において外方に向かって開い
ている軸方向の管路内に開口していることである。

細胞の電気的な処理を準備するために、細胞懸濁液は管
路を介して帯域内に圧入され、この帯域内において細胞
懸濁液は一２０〜５００μｍの通常の電極間隔で−留ま
る。しかもこの場合摘出することがない。電気的な処理
の後、細胞懸濁液は気体（空気）或いは第二の溶液が後
圧入されることにより、或いは遠心分離により帯域から
圧出される。

両電極の電気供給部への接続を簡単に行い得るようにす
るため、−室の第一の実施様式にあっては一両電極は環
状空間の領域の外側において絶縁材料で互いに分離され
ており、この絶縁材料は横孔にまで達しており、内部電
極の一部分を軸方向の管路の領域内で囲繞しており、か
つ両電極を室の外側面に至るまで互いに分離状態に保持
する。従って外部電極は環状空間の殆どの領域内で、内
部電極は室の残りの領域部分内で外側方から接近するこ
とが可能である。この実施例にあっては、電気接続は［
’ｌな方法で外側方から寄に接続可能である。この際の
接続は、細胞の融合処理の実施にあっては一般に交番す
る電場を発生させるための電気的な装置および電気的な
電圧パルスを発生させるための電気的な装置の接続であ
る。

室の第一の実施様式の他の極めて有利な構成は、軸方向
の管路が外方向に拡大している内部円錐体内に開口して
おり、この内部円錐体の寸法が、この内部にピペットを
挿入し得るように選択されていることである。この構成
様式によりこのピペットを経て細胞の容量に適応した虫
の細胞懸濁液を室内に導入することが可能となる。この
やり方は室の極めて簡単な取扱を可能にし、多数の室が
設けられている場合極めて簡単に細胞の連続した処理、
例えば一種或いは多数種類の細胞懸濁液の完全に連続し
た研究が可能となる。

更に、電気的な供給部との接触を形成する電気的な差込
み結合部内への室の導入を容易にするため、外部電極は
環状空間の排出開口側方向で先細胞した円錐形状に形成
されている。

本発明による室の第二の実施様式にあっては、第一の電
極は内部電極として形成されており、帯域の領域内で球
状或いはほぼ球状の形状を有しており、第二の電極は外
部電極として形成されており、この場合この電極は帯域
の領域内で球体の表面に適合した或いはほぼ適合した内
表面を存している。従って帯域は二つの同心的な球表面
或いはほぼ球状の表面間に存在する空間に形成される。

内表面として形成された第一の電極は棒状にしかも端部
に球形頭部を備えた形状に形成されるのが有利である。

この内部電極は試験管の形状に形成された外側スリーブ
内に突出しており、帯域の領域内においてはこの外側ス
リーブの内表面は同時に外部電極の内表面である。

細胞の電気的な処理を準備するため、内部電極は試験管
形の外側スリーブ内に挿入され、次いで細胞懸濁液が或
いは溶液が、引き続き僅かな量の細胞懸濁液が充填され
る。充填される溶液の量か帯域の容量に相当する量より
も多い場合は、細胞は沈降により帯域の領域内に集まる
。

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

電気的な接触を外部から外部電極に付加し得るようにす
るため、外側スリーブは帯域の領域内において外部電極
によって形成されている。

この場合外部電極は外側スリーブの残りの部分から絶縁
部分によって分離されている。二者択一的に外側スリー
ブの残りの部分は電気的に絶縁作用を行う材料から成っ
ていてもよい。第二の電気的な接触は内部電極の棒状の
部分に付加される。

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

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

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

ピペットのための接続部を備えている本発明による室の
第一の実施様式の構成を拡張する意味で本発明による室
は以下に述べる構成によって特徴ずけられる。即ち、帯
域は外側方向に開いている排出開口を備えておりかつこ
の帯域の寸法か−しかも少なくともその排出開口の周囲
の領域の寸法−が、細胞懸濁液が毛細管作用により帯域
内に保持されるように設定されており、この場合帯域は
ピペット等のための接続部と結合されている充填開口を
備えている。

排出開口の領域は例えば毛細管の形状で形成されていて
もよい。

本発明による室のこの実施様式にあっては帯域は極めて
異なる形状で形成されていることが可能である。ピペッ
ト等のために設けられた接続部を備えている充填開口お
よび外側方向に開いている排出開口の形成およびこの排
出開口の領域の毛細管様の寸法の設定のみが行われる。

即ち、例えば帯域はドイツ連邦共和国公開特許公報第３
３１７４１５号および第３３２１２３９号から公知の様
式で形成去れる。

また、例えば試験管形の外側スリーブが設けられている
本発明による室の第二の実施様式の場合、これらの外側
スリーブは下方向に指向して毛細管様の管路を備えてお
り、この室の閉鎖部もしくほこの閉ｆｔｉ部の開口にピ
ペットの接続のために付加部が設けられている。室のこ
の構成部はピペットを介して溶液で充填され、この溶液
は第二の溶液が（同様にピペットを介して）圧入される
ことにより管路を経て下方向に排出される。

このように形成された室の充填および排出のための方法
の特徴とする点は、室もしくは帯域を充填するため細胞
懸濁液が接続部を経てピペット等により圧入されること
、および室もしくは帯域を排出するためには処理された
細胞懸濁液が室もしくは帯域を介してこの室から圧出さ
れることである。この方法は融合室の特別簡単な取扱を
可能にする。

以下に本発明による室の画策−の実施様式を添付した図
面を基に詳しく説明する。

室の両実施様式は、第１図および第２図から明瞭である
ように、帯域１を備えており、この帯域は一充填開口お
よび排出開口を除いて一構成様式に応じて同軸的に或い
は軸中心にして設けられた電極２と３の表面によって区
画されている。

第１図に図示した室の構成様式にあっては、内部電極２
は帯域１の領域内において円筒形体として形成されてお
り、帯域ｌが円筒形の環状空間になるように外部電極３
により囲繞されている。この環状空間は端面において外
側方向に（下方向に）開いており、ここにその排出開口
４を備えている。他方の端面においては環状空間ｌに内
部電極２内で半径方向に指向している横孔５が接続して
おり、この横孔は内部電極Ｉ内に設けられた半径方向の
管路６内に開口している。この管路には外側方向に末広
がりになっている円錐体７が接続している。この円錐体
の寸法は、ピペットが導入可能であるように設定されて
いる。

内部電極２と外部電極３は絶縁部材８によって互いに分
離されている。外部電極３は帯域Ｉの領域内で、内部電
極２は室の上方の領域内で外部から接近可能である。そ
の上外部電極は円錐形に、下方向に先細胞に形成されて
いる。これにより、室をこの室の形状に適応した差込み
結合部内に挿入することにより、室に細胞の電気的な処
理を行うために必要な電圧を付加することが可能となる
。

ピペットにより、細胞が懸濁されている溶液を正確に配
量して帯域内に圧入することが可能である。同様に正確
に配量された量の他の溶液の充填により、処理された細
胞懸濁液が排出開口４を経て下方向で室から−例えば試
験管内に−圧出される。

例えばＤ・４．４ｍｍ、　ｄｌ、ｏｍｍの寸法およびｈ
＝１２の帯域高さの場合０．２ｍｍの電極間隔で約３２
μＱの帯域容量が得られる。

室の第２図に図示した構成様式の場合、内部電極１は棒
状に、球形頭部を持って形成されている。室の外側スリ
ーブは試験管の形状を有している。この外側スリーブは
下方部分において外部電極２から成り、上方の円筒形の
部分９においては合成物質から造られている。

内部電極２の棒状の部分には金属から成る閉鎖部１０が
接続している。この閉鎖部は栓１２を備えた開口１１を
有している。内部電極を試験管形の外側スリーブの円筒
形の部分内で案内するため案内リングＩ３が設けられて
いる。

細胞の電気的な処理を行うために、電圧が帯域ｌの領域
内で外部から外部電極に、そして閉鎖部１０を介して内
部電極に付加される。

球体の直径が１９．６ｍｍであり、外部電極の内径が２
０ｍｏ＋でありかつ電極間隔が０．２＋ａｍである場合
、帯域容量は約２５０μｇである。室の寸法が上記寸法
であるとして細胞の電気的処理の準備のため、開Ｄ　１
１を経て約２５０μσの溶液が充填され、その後１０〜
２００μｅの細胞懸濁液が充填される。細胞が沈降によ
り帯域内に到達した後、室を電気的な処理を行う時間だ
け電気供給部に接続する。引き続き内部電極を外部電極
から取出し、この中に存在している溶液を通常の方法で
更に処理する。

【図面の簡単な説明】

第１図は処理物質をピペットを介して充填し得る室の第
一の実施様式の図、 第２図は試験管形の外側スリーブと球形頭部を備えた棒
状の内部電極とを備えた室の第二の実施様式の図。 図中符号は、 ｌ・・・帯域 ２・・・内部電極 ３・・・外部電極 ８．９・・・絶縁部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）細胞を含んでいる懸濁液のために外部から接近し得
   る室の帯域の領域内で一定の相 互間隔を有している二つの電極を備えてい る電場内で細胞を処理するための装置にお いて、両電極が帯域（１）の領域内で内部 電極および外部電極として形成されており、外部電極（
   ３）が内部電極（２）を、互い に等しい間隔で相対している電極の面が帯 域（１）の壁を形成するように囲繞してい ること、および内部電極が外部電極に接続 していてかつ両電極を互いに分離する絶縁 部分（８、９）を経て案内されており、か つこの絶縁部分を越えて外部電極が外部か ら接近し得る部分内に延びていることを特 徴とする、上記細胞を処理するための室。 ２）内部電極（２）が帯域（１）の領域内で円筒形の或
   いはほぼ円筒形の表面を以て、 外部電極（３）が内方に指向した円筒形の 或いはほぼ円筒形の表面を以て形成されて おり、これにより帯域（１）が円筒形の或 いはほぼ円筒形の環状空間として形成され ている、特許請求の範囲第１項に記載の細 胞を処理するための室。 ３）環状空間（１）の一方の端面が外側方向で開いてお
   り（４）、環状空間の他方の端 面に内部電極（２）内に設けられた半径方 向の少なくとも一つの横孔（５）が接続し ており、この横孔が、絶縁部材（８）の領 域内で内部電極（２）を通っていてかつ内 部電極の外部から接近し得る部分内で充填 開口に開口している軸方向の管路（６）内 に開口している、特許請求の範囲第２項に 記載の細胞を処理するための室。 ４）軸方向の管路（６）が外方向に拡大していてかつ寸
   法がピペットが導入し得るよう に選択されている内部円錐体（７）内に開 口しいている、特許請求の範囲第３項に記 載の細胞を処理するための室。 ５）外部電極（３）が環状空間（１）の排出開口（４）
   の側面方向で先細り状に円錐形 に形成されている、特許請求の範囲第４項 に記載の細胞を処理するための室。 ６）内部電極（２）が帯域（１）の領域内で球状に或い
   はほぼ球状に形成されており、 外部電極（３）が帯域（１）の領域内で球 体の表面に相当するか或いはほぼ相当する 内部表面を備えており、これにより帯域が 二つの同心的な球状表面或いはほぼ球状の 表面間に存在する室が形成されるように構 成されている、特許請求の範囲第１項に記 載の細胞を処理するための室。 ７）内部電極（２）が端部に球形頭部を備えている棒体
   として形成されている、特許請 求の範囲第６項に記載の細胞を処理するた めの室。 ８）内部電極（２）が試験管の形状に形成された外側ス
   リーブ（３と９）内に突出して おり、この場合帯域（１）の領域内で外側 スリーブの内部表面が同時に外部電極（３）の内部表面
   である、特許請求の範囲第６項 或いは第７項に記載の細胞を処理するため の室。 ９）内部電極（２）の棒状の部分に案内リング（１３）
   に設けられている、特許請求の 範囲第８項に記載の細胞を処理するための 室。 １０）外側スリーブ（３と９）が帯域（１）の領域内で
   外部電極（３）によって形成さ れている、特許請求の範囲第８項或いは第 ９項に記載の細胞を処理するための室。 １１）外部電極（３）が外側スリーブの残りの部分から
   絶縁部材によって分離されてい る、特許請求の範囲第１０項に記載の細胞 を処理するための室。 １２）外側スリーブの残りの部分が絶縁部分（９）であ
   る、特許請求の範囲第１０項に 記載の細胞を処理するための室。 １３）内部電極（２）の球形頭部に相対している端部に
   おいて内部電極の外部から接近 し得る部分が試験管の形状に形成された外 側スリーブ（３と９）のための閉鎖部（１ ０）として形成されている、特許請求の範 囲第７項から第１２項までのいずれか一つ に記載の細胞を処理するための室。 １４）閉鎖部（１０）が栓（１２）を有する開口（１１
   ）を備えている、特許請求の範 囲第１３項に記載の細胞を処理するための 室。