RU2011139982A

RU2011139982A - Устройство и способ для обработки клеток

Info

Publication number: RU2011139982A
Application number: RU2011139982/10A
Authority: RU
Inventors: БРЕ Йоханнес Вильхельмус Мария ВАН; Аугюст Йоханнес Мари ПЕМЕН; Эва СТОФФЕЛС
Original assignee: Технише Университет Эйндховен
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2013-04-10
Also published as: US20120064594A1; JP2012519483A; CN102341500A; US9694193B2; IL214677A0; WO2010101461A1; EP2403952A1

Abstract

1. Устройство для обработки биологических клеток в объекте, содержащее:одновитковый катушечный элемент, содержащий два вывода, размещенных с зазором;электрический генератор, соединенный с одновитковым катушечным элементом, причем одиночный виток сконфигурирован с возможностью расположения, по существу, вокруг объекта,причем электрический генератор сконфигурирован с возможностью разряда через одновитковый катушечный элемент таким образом, что одновитковый катушечный элемент формирует кратковременное импульсное электромагнитное поле посредством магнитной индукции в одновитковом катушечном элементе или элементе в виде катушки, и электромагнитное поле имеет напряженность поля, которая является достаточно высокой для воздействия на клеточные мембраны и/или внутриклеточные мембраны биологических клеток, содержащихся в объекте, предпочтительно для повышения проницаемости мембран, когда в процессе работы объект помещают внутрь одновиткового катушечного элемента.2. Устройство по п.1, в котором электромагнитное поле, генерируемое одновитковым катушечным элементом, содержит суперпозицию вихревого поля и потенциального поля и прикладывается к биологическим клеткам в объекте без применения электродов,при этом одновитковый катушечный элемент сконфигурирован с возможностью воздействия на биологические клетки внутри объекта без контакта между клетками и одновитковой катушкой,причем одновитковый катушечный элемент имеет в основном кольцевую или овальную форму в поперечном сечении или является цилиндрическим и определяет приемное пространство, имеющее размеры, обеспечивающие возможность размещен

Claims

1. Устройство для обработки биологических клеток в объекте, содержащее:

одновитковый катушечный элемент, содержащий два вывода, размещенных с зазором;

электрический генератор, соединенный с одновитковым катушечным элементом, причем одиночный виток сконфигурирован с возможностью расположения, по существу, вокруг объекта,

причем электрический генератор сконфигурирован с возможностью разряда через одновитковый катушечный элемент таким образом, что одновитковый катушечный элемент формирует кратковременное импульсное электромагнитное поле посредством магнитной индукции в одновитковом катушечном элементе или элементе в виде катушки, и электромагнитное поле имеет напряженность поля, которая является достаточно высокой для воздействия на клеточные мембраны и/или внутриклеточные мембраны биологических клеток, содержащихся в объекте, предпочтительно для повышения проницаемости мембран, когда в процессе работы объект помещают внутрь одновиткового катушечного элемента.

2. Устройство по п.1, в котором электромагнитное поле, генерируемое одновитковым катушечным элементом, содержит суперпозицию вихревого поля и потенциального поля и прикладывается к биологическим клеткам в объекте без применения электродов,

при этом одновитковый катушечный элемент сконфигурирован с возможностью воздействия на биологические клетки внутри объекта без контакта между клетками и одновитковой катушкой,

причем одновитковый катушечный элемент имеет в основном кольцевую или овальную форму в поперечном сечении или является цилиндрическим и определяет приемное пространство, имеющее размеры, обеспечивающие возможность размещения объекта, содержащего биологические клетки, с возможностью удаления,

причем размеры пространства обеспечивают возможность прохождения объекта через одновитковую катушку,

а одновитковый катушечный элемент сконфигурирован с возможностью обеспечения концентрического размещения в нем объекта.

3. Устройство по п.1 или 2, в котором электрический генератор содержит конденсатор, выполненный так, что электромагнитное поле возбуждается посредством кратковременного действия магнитного поля, так что формирование электрического поля внутри одновиткового катушечного элемента, по меньшей мере, 1 кВ/см, предпочтительно 10 кВ/см, осуществляется в течение сравнительно короткого промежутка времени.

4. Устройство по п.1 или 2, в котором электрический генератор содержит источник питания, конденсатор и переключающий элемент, при этом конденсатор сконфигурирован так, что электромагнитное поле вводится посредством кратковременно действующего магнитного поля, при этом формирование электрического поля внутри одновиткового катушечного элемента, по меньшей мере, 1 кВ/см, предпочтительно 10 кВ/см осуществляется в течение сравнительно короткого промежутка времени, а переключающий элемент сконфигурирован с возможностью заряда конденсатора на первой стадии и разряда конденсатора на второй стадии, чтобы обеспечивать кратковременный большой ток через одновитковый катушечный элемент.

5. Устройство по п.1 или 2, в котором электрический генератор содержит источник питания, конденсатор и переключающий элемент, при этом конденсатор сконфигурирован так, что электромагнитное поле вводится посредством кратковременно действующего магнитного поля, при этом формирование электрического поля внутри одновиткового катушечного элемента, по меньшей мере, 1 кВ/см, предпочтительно 10 кВ/см осуществляется в течение сравнительно короткого промежутка времени, а переключающий элемент сконфигурирован с возможностью заряда конденсатора на первой стадии и разряда конденсатора на второй стадии, чтобы обеспечивать кратковременный большой ток через одновитковый катушечный элемент, при этом переключающий элемент содержит искровой разрядник с многократным искровым промежутком, предпочтительно искровой разрядник с двумя искровыми промежутками, сконфигурированный с возможностью пробоя при предварительно заданном напряжении разряда.

6. Устройство по п.1 или 2, в котором электрический генератор содержит источник питания, конденсатор и переключающий элемент, при этом конденсатор сконфигурирован так, что электромагнитное поле вводится посредством кратковременно действующего магнитного поля, при этом формирование электрического поля внутри одновиткового катушечного элемента, по меньшей мере, 1 кВ/см, предпочтительно 10 кВ/см осуществляется в течение сравнительно короткого промежутка времени, а переключающий элемент сконфигурирован с возможностью заряда конденсатора на первой стадии и разряда конденсатора на второй стадии, чтобы обеспечивать кратковременный большой ток через одновитковый катушечный элемент, при этом переключающий элемент содержит искровой разрядник с многократным искровым промежутком, предпочтительно искровой разрядник с двумя искровыми промежутками, сконфигурированный с возможностью пробоя при предварительно заданном напряжении разряда, при этом время нарастания тока составляет 10 нс или менее, предпочтительно 6 не или менее, скорость изменения тока (dI/dt) составляет, по меньшей мере, 100 А/нс, предпочтительно, по меньшей мере, 150 А/нc, амплитуда токового импульса составляет около 500-2000 А, и/или собственная индуктивность схемы, содержащей одновитковый катушечный элемент, составляет несколько десятков наноГенри, и генератор, по меньшей мере, частично расположен в кожухе и находится под повышенным давлением, достигающим предварительно заданного значения давления, предпочтительно под давлением, по меньшей мере, около 8 бар.

7. Устройство в сборе, содержащее устройство по любому из пп.1 или 2 и объект, содержащий биологические клетки, при этом объект расположен в одновитковом катушечном элементе и предпочтительно является держателем для размещения среды, содержащей упомянутые биологические клетки, например пищевые продукты.

8. Способ обработки биологических клеток в объекте, содержащий этапы, на которых:

устанавливают объект внутри одиночного витка одновиткового катушечного элемента, содержащего два вывода, размещенных с зазором и соединенных с электрическим генератором;

разряжают электрический генератор через одновитковый катушечный элемент, чтобы сформировать кратковременное импульсное электромагнитное поле посредством магнитной индукции в одновитковом катушечном элементе, причем электромагнитное поле содержит суперпозицию вихревого поля и потенциального поля, при этом напряженность электромагнитного поля является достаточно высокой для воздействия на клеточные мембраны и/или внутриклеточные мембраны биологических клеток, содержащихся в объекте, предпочтительно достаточно высокой для повышения проницаемости клеточных мембран и/или внутриклеточных мембран.

9. Способ по п.8, содержащий этап формирования электрического поля в объекте, которое является достаточно высоким предпочтительно с напряженностью электрического поля внутри одновиткового катушечного элемента, по меньшей мере, 1 кВ/см, более предпочтительно 10 кВ/см, чтобы воздействовать на клеточные мембраны и/или внутриклеточные мембраны биологических клеток, содержащихся в объекте, предпочтительно повышать проницаемость мембран.

10. Способ обработки биологических клеток в объекте, содержащий этапы, на которых:

разряжают электрический генератор через одновитковый катушечный элемент, чтобы сформировать кратковременное импульсное электромагнитное поле посредством магнитной индукции в одновитковом катушечном элементе,

при этом способ содержит также на первой стадии заряд конденсатора и на второй стадии разряд конденсатора, чтобы обеспечить кратковременный большой ток через одновитковый катушечный элемент, при этом электромагнитное поле содержит суперпозицию вихревого поля и потенциального поля, и электромагнитное поле имеет напряженность поля, которая является достаточно высокой для воздействия на клеточные мембраны и/или внутриклеточные мембраны биологических клеток, содержащихся в объекте, предпочтительно достаточно высокой для повышения проницаемости клеточных мембран и/или внутриклеточных мембран.

11. Способ обработки биологических клеток в объекте, содержащий этапы, на которых:

при этом на первой стадии осуществляют заряд конденсатора и на второй стадии разряд конденсатора, чтобы обеспечить кратковременный большой ток через одновитковый катушечный элемент,

причем электромагнитное поле содержит суперпозицию вихревого поля и потенциального поля, при этом напряженность электромагнитного поля является достаточно высокой для воздействия на клеточные мембраны и/или внутриклеточные мембраны биологических клеток, содержащихся в объекте, предпочтительно достаточно высокой для повышения проницаемости клеточных мембран и/или внутриклеточных мембран,

генерируют электрическое поле в объекте, которое является достаточно высоким предпочтительно с напряженностью электрического поля внутри одновиткового катушечного элемента, по меньшей мере, 1 кВ/см, более предпочтительно 10 кВ/см, чтобы воздействовать на клеточные мембраны и/или внутриклеточные мембраны биологических клеток, содержащихся в объекте, предпочтительно повышать проницаемость мембран.

12. Способ обработки биологических клеток по любому из пп.8-10, который используют для:

повышения скорости роста клеток для биологических клеток, и/или

повышения метаболической активности биологических клеток, и/или

доставки материала в биологические клетки, и/или

обработки пищевых продуктов, содержащих биологические клетки, и/или

вызова апоптоза биологических клеток.

13. Способ обработки биологических клеток по любому из пп.8-11, который содержит этап приложения импульсного электромагнитного поля к биологическим клеткам, причем электромагнитное поле имеет напряженность поля, достаточно высокую для воздействия на клеточные мембраны и/или внутриклеточные мембраны биологических клеток, содержащихся в объекте, предпочтительно для повышения проницаемости мембран, причем длительность приложения поля к клеткам поддерживают между минимальным временем обработки и максимальным временем обработки, причем время обработки выбирают так, чтобы повысить скорость роста клеток биологических клеток.