JPWO2016072408A1 - 気泡噴出部材、気液噴出部材、局所アブレーション装置及び局所インジェクション装置 - Google Patents
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Abstract
Description
絶縁材料で形成され、前記芯材の先端より延伸した延伸部を含み、且つ前記芯材に少なくとも一部が密着して芯材を覆う外郭部、及び、
前記延伸部及び前記芯材の先端との間に形成され且つ気泡噴出口を有する空隙、
を含む気泡噴出部材において、
前記延伸部の先端に、他の延伸部より肉厚の肉厚部が形成されていることを特徴とする気泡噴出部材。
(2)上記(1)に記載の気泡噴出部材、及び、
前記気泡噴出部材の外郭部の外側に形成され、前記外郭部との間に空間を有するように前記外郭部から離間した位置に形成した外側外郭部、
を含むことを特徴とする気液噴出部材。
(3)前記外側外郭部と前記気泡噴出部材とが、相対移動が可能となるように形成されていることを特徴とする上記(2)に記載の気液噴出部材。
(4)前記外側外郭部の端部が、伸縮部材を介して前記気泡噴出部材に接続していることを特徴とする上記(3)に記載の気液噴出部材。
(5)前記外側外郭部と前記気泡噴出部材が相対移動する際のガイドの役割をする狭窄部が、前記外側外郭部に形成されていることを特徴とする上記(2)〜(4)の何れか一に記載の気液噴出部材。
(6)前記気液噴出部材の芯材とで一対の電極を構成する対向電極を更に含み、
前記対向電極が、前記外郭部の外面又は前記外側外郭部の内面に形成されていることを特徴とする上記(2)〜(5)の何れか一に記載の気液噴出部材。
(7)前記外側外郭部の先端部分が、他の外側外郭部より肉厚に形成されていることを特徴とする上記(2)〜(6)の何れか一に記載の気液噴出部材。
(8)上記(1)に記載の気泡噴出部材、又は上記(2)〜(7)の何れか一に記載の気液噴出部材を含む局所アブレーション装置。
(9)上記(2)〜(7)の何れか一に記載の気液噴出部材を含む局所インジェクション装置。
(1)中空の絶縁材料2を準備し、前記中空の絶縁材料2に導電材料で形成された芯材3を挿入し、熱をかけて引き切る。
(2)絶縁材料2と芯材3の粘弾性の差により、芯材3の先端から絶縁材料2が更に延伸した延伸部4を含む外郭部5が、芯材3の外周に密着するように形成される。
(3)延伸部4の先端に加熱手段6を配置し、延伸部4に押し当てる。
(4)前記延伸部4の先端に肉厚部41が形成され、前記芯材3の先端部分と延伸部4で形成され且つ気泡噴出口8を有した空隙7を含む気泡噴出部材1を作製することができる。
(5)なお、局所アブレーション装置、又は局所インジェクション装置の電極に接続し易くするため、芯材3の周囲を導電性材料9で充填し、周りを絶縁材料91で被覆してもよい。
(1)図1に示す中空の絶縁材料2より内径の大きな絶縁材料11を準備し、熱をかけて引っ張る。
(2)引き切ることで、先端の尖った管12を作製する。
(3)管12の先端部分を、加熱手段6を用いて加熱する。
(4)管12の先端部分カットすることで、外側外郭部13を作製する。なお、図示はしていないが、先端部分をカットするとともに、気泡噴出部材1の延伸部4の先端部分と同様の手順により、外側外郭部13の先端部分に肉厚部を形成してもよい。
(5)外側外郭部13と気泡噴出部材1が相対移動する際に、気泡噴出部材1をガイドするための狭窄部を形成するために、加熱手段6を外側外郭部13に押し当てる。
(6)外側外郭部13に狭窄部14を形成する。
(7)第1リング15を埋め込んだワッシャ16を気泡噴出部材1にはめ込む。
(8)外側外郭部13を気泡噴出部材1の外側に挿入する。
(9)第1リング15と外側外郭部13の端部を伸縮部材17で接続することで、気液噴出部材10を作製する。
なお、上記工程において、狭窄部14は必要に応じて形成すればよく、狭窄部14の形成は必須ではない。
<実施例1>
マイクロピペット用ボロシリケイトガラス管(外径1.37mm、内径0.93mm、Drummond Scientific Company)に直径30μmのCu線を挿入し、ガラスプラー(サッター社製、P−1000IVF)によって加熱しながら引き切ることで、ガラスをCu線より延伸させた。次いで、マイクロフォージ(MF−900、株式会社ナリシゲ)を使用し、延伸したガラスの先端部分を溶融しながら押し込むことで肉厚部を形成し、本発明の気泡噴出部材1を作製した。図6(1)は実施例1で作製した気泡噴出部材1の先端部分の写真である。写真から明らかなように、延伸部4の内側が先端に向けてテーパー状に肉厚になっていることが確認できた。また、芯材3の直径は約30μm、気泡噴出口8は直径約6μmの円形状であった。
延伸したガラスの先端部分を肉厚加工せず、引き切ったものを比較例1の気泡噴出部材とした。図6(2)は、比較例1で作製した気泡噴出部材1の先端部分の写真である。写真から明らかなように、延伸部4全体が薄肉で且つテーパー状に形成されていることを確認した。また、気泡噴出口8は直径約14μmの円形状であった。
<実施例2>
(1)外側外郭部13の作製
マイクロピペット用ボロシリケイトガラス管(外径2.03mm、内径1.68mm、Drummond Scientific Company)を、ガラスプラー(サッター社製、P−1000IVF)によって加熱しながら引き切った。引き切ったガラス管をマイクロフォージ(MF−900、株式会社ナリシゲ)にセットし、先端を直径約100μmになるようにカットした。更に、先端から約300μm後ろの位置にマイクロフォージを当接し、90°間隔で4か所加熱して狭窄部14を作製した。外側外郭部13の先端部分の内径は、約100μmであった。
先ず、実施例1で作製した気泡噴出部材1を、Agペースト(H20E、株式会社理経)を用いて医療用電気メス(ConMed社製、714−S)に接続した。その後、ホットプレートで、120℃、15分間加熱し、接続部を硬化させた。
次に、OHPフィルム(住友スリーエム株式会社)の上に真空脱泡を30分間かけたPDMS(溶剤:硬化剤=25:1)(東レ・ダウコーニング(株))を塗布し、スピンコーターで4000rpm、20秒間スピンコートした。その後、オーブンにて120℃、60分間加熱硬化させた。
そして、マイクロピペット用ボロシリケイトガラス管(外径2.03mm、内径1.68mm、Drummond Scientific Company)を1.5cm程度にカットしたものに、シリコンチューブ(内径2mm、外径3mm)を2cmほどに切ったものを被せ、更にシリコンチューブの中央に切れ目を入れ、切れ目の部分から気泡噴出部材1の根本まで挿入し、空気の漏れのないよう接着剤(スーパーX、セメダイン株式会社)で結合した。最後に、上記(1)で作製した外側外郭部13を気泡噴出部材1に外挿し、上記1.5cm程度にカットしたガラス管の端部と外側外郭部13の端部を約3mm程度離した位置で、先に作製した上記のPDMSシートをOHPフィルムから剥がしてガラス管と外側外郭部13の端部同士をラッピングして結合することで、実施例2の局所インジェクション装置を作製した。図7は、実施例2で作製した局所インジェクション装置の全体写真、並びに、気液噴出部材10の先端部分及び伸縮部分を拡大した写真である。
(1)外側外郭部13の作製
マイクロピペット用ボロシリケイトガラス管(外径2.03mm、内径1.68mm、Drummond Scientific Company)を、ガラスプラー(サッター社製、P−1000IVF)によって加熱しながら引き、中央にくびれ構造を作り、くびれ構造の両端を適度な長さにカットすることで外側外郭部13を作製した。外側外郭部13の内径は約1.6mmであった。
次に、真空脱泡を30分間かけたPDMS(溶剤:硬化剤=10:1)(東レ・ダウコーニング(株))を、約7cm×7cm×3cmのプラスチック製のトレイに高さが3mm程になるように流し込み、さらに真空脱泡を20分間かけた後に、90℃のオーブンで20分間ベークした。その後、硬化したPDMSをプラスチック容器から取り出し、穴径8mmの生検トレパン(貝印(株))でくり抜き、更にその中心を穴径2mmの生検トレパン(貝印(株))でくり抜いてリングスペーサーを作製した。
次に、実施例2の(2)の手順において、1.5cm程度にカットしたガラス管の端部に上記リングスペーサーを挿入し、外側外郭部13を実施例3(1)で作製した外側外郭部13の端部に上記リングスペーサーを挿入したものに代え、2つのリングスペーサーを約1cm程度離し、2つのリングスペーサーをPDMSシートでラッピングした以外は、実施例2と同様の手順で局所インジェクション装置を作製した。図9は、実施例3で作製した局所インジェクション装置の全体写真、並びに、気液噴出部材10の先端部分及び伸縮部分を拡大した写真である。
実施例2の気泡噴出部材1に代え、比較例1の気泡噴出部材を用いた以外は、実施例2と同様の手順で局所インジェクション装置を作製した。なお、気泡噴出口8を加工対象物に近付けるようにするため、気泡噴出口8と外側外郭部13は、ほぼ同じ平面状になるように配置した。
<実施例4>
実施例3で作製した局所インジェクション装置の気液噴出部材10及び銅板で作製した対向電極22を、Steinberg溶液(NaCl 3.4g/L、KCl 0.05g/L、Ca(NO3)2・4H2O 0.08g/L、MgSo4・7H2O 0.205g/L、HEPES 0.715g/L、超純水 1L)に浸漬した。次いで、芯材3と対向電極22に印加する電力を徐々に上げたところ、約8.80mA、2160Vで気泡噴出部材1の先端部分が破損した。図10(1)は電力を印加する前の気泡噴出部材1の先端部分の写真、図10(2)は電力の印加により破損した直後の先端部分の写真である。図10(2)の矢印は破損箇所を示しており、芯材3と外郭部5の境界付近で外郭部5が破損していた。
実施例3の局所インジェクション装置に代え、比較例2の局所インジェクション装置を用いた以外は、実施例4と同様に電力を印加したところ、約5.33mA、1560Vで気泡噴出部材1の先端部分が破損した。図10(3)は電力を印加する前の気泡噴出部材1の先端部分の写真、図10(4)は電力の印加により破損した直後の先端部分の写真である。図10(4)の矢印は破損箇所を示しており、延伸部4の先端部分が破損していた。
<実施例5>
実施例2で作製した局所インジェクション装置の気泡噴出口8(口径6μm)を、顕微鏡下で観察しながら、PDMSで作製した卵子把持具で固定したアフリカツメガエル未受精卵(以下、「未受精卵」と記載することがある。)に反対側から近付け、次いで、1.8mA,440Vの電力を印加した。図11(1)は、電力を印加して気泡を噴出した直後の写真である。未受精卵に気泡を噴出すると、気泡の衝突エネルギーで未受精卵は気泡の進行方向に一端押し込まれるが、気泡の噴出を止めると反作用で未受精卵が気泡噴出口8側に押し戻されて気泡噴出口8に接触することがある。しかしながら、気泡噴出部材1の先端は平面上になっていることから未受精卵を損傷することは無かった。
比較例2で作製した局所インジェクション装置を用いた以外は、実施例5と同様に、気泡噴出口8(口径14μm)を、未受精卵に近付け、電力を印加した。図11(2)は、電力を印加して気泡を噴出した直後の写真である。比較例4では、気泡噴出部材の先端が尖っていることから、未受精卵が反作用で気泡噴出口8側に変形した際に、未受精卵に気泡噴出口8が突き刺さってしまった。
実施例5で、本発明の気泡噴出部材1を用いると、気泡噴出時に未受精卵を傷つけないことを確認したが、局所インジェクションの一連の操作による未受精卵への影響を調べた。なお、未受精卵の損傷程度を観察するため、Steinberg溶液には蛍光試薬(Dextran, Alexa FluorR 594 10,000 MW; ライフテクノロジーズ・ジャパン社製)を添加した。未受精卵が損傷して内容物が外部に漏れだすと蛍光試薬が内容物と結合し可視化することができる。その他の手順は実施例5と同様に行った。図12(1)は電力の印加前(t=0秒)、図12(2)は電力を印加し噴出した気泡を衝突させた瞬間(t=0.3秒)、図12(3)は気泡噴出口8を未受精卵から離した直後(t=5秒)、図12(4)は気泡を衝突させた後、10秒経過した後の写真である。
比較例2で作製した局所インジェクション装置を用いた以外は、実施例6と同様の手順で電力を印加した。図12(5)は電力の印加前(t=0秒)、図12(6)は電力を印加し噴出した気泡を衝突させた瞬間(t=0.3秒)、図12(7)は気泡噴出口8(口径14μm)を未受精卵から離した直後(t=5秒)、図12(8)は気泡を衝突させた後、10秒経過した後の写真である。
<実施例7:トマトへのインジェクション>
気泡噴出口の直径が4μmの気泡噴出部材1を用いた以外は、実施例3と同様の手順で局所インジェクション装置を作製した。次いで、外側外郭部13の内部に実施例4のSteinberg溶液を充填しトマトに押し付けた。また、対向電極22をトマト底面に接するように配置した。次いで、2.3mA、1740Vの電圧を印加した。図14は、局所インジェクション後のトマトの写真で、矢印の部分がインジェクションをした場所である。
実施例3で作製した外側外郭部13の内部に、純水を充填し、カイワレ大根の葉に押し付けた。なお、純水には、蛍光試薬(Fluorescein Isothiocyanate−Dextran(10,000MW;SIGMA−Aldrich社製)を添加した。また、対向電極22をカイワレ大根の葉の裏側に配置した。次いで、81.8mA、1.3kVの電圧を印加した。図15は局所インジェクション後のカイワレ大根の葉の暗視野での写真である。図15に示すように、蛍光が確認されたことから、カイワレ大根の葉に蛍光試薬をインジェクションすることができた。
直径30μmのCu線に代え、直径100μmのCu線を用いた以外は、実施例1と同様の手順で気泡噴出部材1を作製した。芯材の直径は約100μm、気泡噴出口8は直径約6μmの円形状であった。次に、作製した気泡噴出部材1を用いた以外は実施例3と同様の手順で、局所インジェクション装置を作製した。
作製した局所インジェクション装置の外側外郭部13の内部に、NaCl溶液(0.9%w/v)を充填し、鶏ささみ肉に押し付けた。NaCl溶液には、蛍光ビーズ(φ2.1μm;Thermo Scientrific社製)を添加した。なお、実施例9で蛍光ビーズを用いたのは、実施例8の蛍光試薬は鶏ささみ肉に染み込んでしまうためである。また、対向電極22は鶏ささみ肉の下に置いた。次いで、200mA、1.3kVの電圧を印加した。図16は局所インジェクション後の鶏ささみ肉の暗視野での写真である。図16に示すように、鶏ささみ肉に蛍光ビーズを局所インジェクションすることができた。
鶏ささみ肉に代え玄米(もみ殻除去後)を用い、該玄米をPDMSで作製した治具に固定し、対向電極22を気泡噴出部材1と外側外郭部13の間のNaCl溶液に接するように配置し、420mA、1.8kVの電圧を印加した以外は、実施例9と同様の手順で局所インジェクションを行った。図17は局所インジェクション後の玄米の暗視野での写真である。図17に示すように、玄米に局所インジェクションすることができた。
<実施例11>
実施例2の外側外郭部13に代え、PDMSを用いて中空円筒形状になるようにプラスチック型やガラス・金属棒を用いて転写及び3次元形状に成形することで、外側外郭部13全体をPDMSで作製した。図18は、作製した局所インジェクション装置の外観を示す写真である。
Claims (9)
- 導電材料で形成された芯材、
絶縁材料で形成され、前記芯材の先端より延伸した延伸部を含み、且つ前記芯材に少なくとも一部が密着して芯材を覆う外郭部、及び、
前記延伸部及び前記芯材の先端との間に形成され且つ気泡噴出口を有する空隙、
を含む気泡噴出部材において、
前記延伸部の先端に、他の延伸部より肉厚の肉厚部が形成されていることを特徴とする気泡噴出部材。 - 請求項1に記載の気泡噴出部材、及び、
前記気泡噴出部材の外郭部の外側に形成され、前記外郭部との間に空間を有するように前記外郭部から離間した位置に形成した外側外郭部、
を含むことを特徴とする気液噴出部材。 - 前記外側外郭部と前記気泡噴出部材とが、相対移動が可能となるように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の気液噴出部材。
- 前記外側外郭部の端部が、伸縮部材を介して前記気泡噴出部材に接続していることを特徴とする請求項3に記載の気液噴出部材。
- 前記外側外郭部と前記気泡噴出部材が相対移動する際のガイドの役割をする狭窄部が、前記外側外郭部に形成されていることを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の気液噴出部材。
- 前記気液噴出部材の芯材とで一対の電極を構成する対向電極を更に含み、
前記対向電極が、前記外郭部の外面又は前記外側外郭部の内面に形成されていることを特徴とする請求項2〜5の何れか一項に記載の気液噴出部材。 - 前記外側外郭部の先端部分が、他の外側外郭部より肉厚に形成されていることを特徴とする請求項2〜6の何れか一項に記載の気液噴出部材。
- 請求項1に記載の気泡噴出部材、又は請求項2〜7の何れか一項に記載の気液噴出部材を含む局所アブレーション装置。
- 請求項2〜7の何れか一項に記載の気液噴出部材を含む局所インジェクション装置。
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