WO2019039151A1 - 電極付きキャピラリおよび蛍光標識対象物の操作方法 - Google Patents

電極付きキャピラリおよび蛍光標識対象物の操作方法 Download PDF

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直樹 藤井
裕二 池谷
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Definitions

  • the present invention provides a capillary with an electrode capable of stably performing identification with a fluorescently labeled object and electrical operations such as measuring the electrical characteristics of the object with the same field of view with accuracy.
  • An object of the present invention is to provide a method for electrically operating a target fluorescently labeled using an electroded capillary with accuracy and with the same field of view.
  • the configuration of the electroded capillary is not particularly limited as long as it has a fluorescent glass capillary and an electrode.
  • the configurations of the fluorescent glass capillary and the electrode are appropriately adjusted in accordance with various applications in which the fluorescently labeled target to be described later is electrically operated. Electrical operations include measuring the electrical properties of fluorescently labeled objects, providing electrical stimulation to fluorescently labeled objects, and the like.
  • the fluorescent glass is a value obtained by subtracting the value after the thermoformability test from the value before the thermoformability test after measuring the fluorescence quantum yield measured by irradiating the excitation light at a wavelength of 488 nm (hereinafter referred to as “heat It is preferable that it is 15% or less) also referred to as "the fall amount of the fluorescence quantum yield by a moldability test.”
  • the excitation wavelength and the emission wavelength differ depending on the type of rare earth metal oxide. Therefore, depending on the application, the rare earth metal oxide to be contained in the glass is selected in accordance with the required characteristics.
  • Table 1 shows examples of the excitation wavelength and the emission wavelength in the case where one or two types of rare earth metal oxides are combined.
  • the fluorescent glass capillary may extend linearly, but may have a curved portion, a bent portion, and the like.
  • the shape of the hole that the fluorescent glass capillary has at the tip corresponds to the shape of the inner diameter in the cross-sectional shape of the fluorescent glass capillary. In the case of the tapered shape, the cross-sectional shape does not change at the position in the longitudinal direction, but the size is different.
  • the shape of the hole that the fluorescent glass capillary has at the tip is not particularly limited, but in general, it is preferable to have a cross-sectional shape such as a circle, an ellipse, or a polygon. Normally, one hole may be provided at the tip, but for example, a plurality of holes may be present by using a multi-barrel capillary, a capillary having a ⁇ -shaped cross section, or the like.

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Abstract

蛍光標識された対象物の同定と、該対象物の電気的特性を測定する等の電気的な操作を、同一視野で精度をもって安定して行うことができる電極付きキャピラリおよび、該電極付きキャピラリを用いて蛍光標識された対象物を、同一視野で精度をもって安定して電気的に操作する方法の提供。蛍光ガラスからなるキャピラリと電極を有する電極付きキャピラリおよび該電極付きキャピラリを用いて、蛍光標識された対象物を電気的に操作する方法。

Description

電極付きキャピラリおよび蛍光標識対象物の操作方法
　本発明は、電極付きキャピラリおよび蛍光標識対象物の操作方法に係り、特には電極付き蛍光ガラスキャピラリおよびそれを用いて蛍光標識された対象物を電気的に操作する方法に関する。
　従来、神経細胞の機構を解明するために、特定の神経細胞の活動を選択的に記録する技術が知られている。該技術には、例えば、先端に細孔の空いたガラス製のキャピラリ内に微細電極を備える電極付きキャピラリの先端部分に、特定の細胞の細胞膜を顕微鏡下で貼り付け、電位差や伝導性などの電気的特性からイオンチャネルなどの性質を調べるパッチクランプ法が使用されている。
　一方、近年の遺伝子工学の進歩により、細胞に特異的に蛍光タンパク質を発現させて蛍光標識することも行われるようになった。この蛍光標識の技術をパッチクランプ法に利用する場合、蛍光標識された細胞を暗視野で同定した後、上記電極付きキャピラリによる操作を明視野で行わなければならず、操作性の点で問題であった。
　そこで、特許文献１においては、ガラス製のピペットの先端を蛍光物質で被覆して、パッチクランプ法に利用することで上記のような操作性の問題を解決している。これにより、蛍光標識された細胞の同定と、パッチクランプ法による細胞の電気的特性の測定が同一視野で行えるようになり、操作性は顕著に向上した。
　しかしながら、先端が微細なガラス製のピペットやキャピラリに蛍光物質を被覆する方法では、細胞への密着性が十分でなかったり、電気的特性の測定における精度の低下を招いたりすることがあった。また、使用中に蛍光物質の離脱等が起こることでのコンタミも懸念されている。そこで、これらの点について改善が求められていた。
特開２０１１－１６０７２６号公報
　本発明は、蛍光標識された対象物の同定と、該対象物の電気的特性を測定する等の電気的な操作を、同一視野で精度をもって安定して行うことができる電極付きキャピラリおよび、該電極付きキャピラリを用いて蛍光標識された対象物を、同一視野で精度をもって安定して電気的に操作する方法の提供を目的とする。
　本発明は、以下の構成を要旨とする。
　［１］　蛍光ガラスからなるキャピラリと電極を有する電極付きキャピラリ。
　［２］　前記蛍光ガラスは、１ＭＨｚで測定した比誘電率が９．０以下である［１］の電極付きキャピラリ。
　［３］　前記蛍光ガラスは、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、および、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、ＨｏおよびＥｒから選ばれる少なくとも１種の希土類金属の酸化物を必須成分として含有し、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の合計含有量が酸化物換算のモル％表示で６５％以上９０％以下である［１］または［２］の電極付きキャピラリ。
　［４］　前記蛍光ガラスは、酸化物換算のモル％表示で、前記希土類金属の酸化物を０．５～１５％含有する［３］の電極付きキャピラリ。
　［５］　前記蛍光ガラスは、酸化物換算のモル％表示で、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏから選ばれる少なくとも１種からなるアルカリ金属酸化物を４～２０％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれる少なくとも１種からなるアルカリ土類金属酸化物を０～１５％含有する［３］または［４］の電極付きキャピラリ。
　［６］　前記希土類金属がＴｂを含む［３］～［５］のいずれかの電極付きキャピラリ。
　［７］　［１］～［６］のいずれかの電極付きキャピラリを用いて、蛍光標識された対象物を電気的に操作する方法。
　［８］　前記対象物が細胞である［７］の方法。
　［９］　パッチクランプ法により前記細胞の電気的特性を測定する［８］の方法。
　本発明によれば、蛍光標識された対象物の同定と、該対象物の電気的特性を測定する等の電気的な操作を、同一視野で精度をもって安定して行うことができる電極付きキャピラリおよび、該電極付きキャピラリを用いて蛍光標識された対象物を、同一視野で精度をもって安定して電気的に操作する方法が提供できる。
実施例の電極付きキャピラリの蛍光状態をＧＦＰ発現嗅細胞と共に示す写真である。 実施例の電極付きキャピラリを用いて、マウスの脳スライスの膜電位をＷｈｏｌｅ－ｃｅｌｌ ｃｕｒｒｅｎｔ－Ｃｌａｍｐ法により測定した結果を示す図である。
　以下、本発明の電極付きキャピラリおよび蛍光標識対象物の操作方法の実施形態を説明する。
［電極付きキャピラリ］
　本発明の電極付きキャピラリは、蛍光ガラスからなるキャピラリ（以下、「蛍光ガラスキャピラリ」ともいう。）と電極を有する。
　本発明の電極付きキャピラリは、蛍光標識された対象物を電気的に操作する用途（後述する）に適用される。このような用途において、本発明の電極付きキャピラリを用いると、蛍光ガラスキャピラリが蛍光を発することで、蛍光標識された対象物の同定と、電気的な操作を、暗視野において同時に行うことができる。
　電極付きキャピラリは、蛍光ガラスキャピラリと電極を有する限り、その構成は特に問わない。後述する蛍光標識された対象物を電気的に操作する各種用途に応じて、蛍光ガラスキャピラリと電極の構成が適宜調整される。電気的操作には、蛍光標識された対象物の電気的特性を測定する、蛍光標識された対象物に電気刺激を与える等が挙げられる。
　本発明の電極付きキャピラリにおいては、通常、蛍光ガラスキャピラリの内側に電極を備える構成とするのが好ましい。用途に応じて、蛍光ガラスキャピラリの外側に電極を巻き付けなどして保持する構成であってよい。さらに、電極を支持部材で支持し、蛍光ガラスキャピラリの近傍に配置するのでもよい。
（蛍光ガラスキャピラリ）
　蛍光ガラスキャピラリは、管形状を有する成形体全般を含み、大きさ、細部形状等は特に制限されない。蛍光標識された対象物を電気的に操作する各種用途に応じて、大きさ、形状が適宜選択される。
＜蛍光ガラス＞
　蛍光ガラスキャピラリを構成する蛍光ガラスは、本発明の電極付きキャピラリが蛍光標識された対象物を電気的に操作する用途に用いられることから、十分な蛍光を発するとともに、高い電気絶縁性を有することが好ましい。さらに、蛍光ガラスは、キャピラリ形状とするために、結晶化や分相が抑制されたガラスであることが好ましい。
　蛍光ガラスは、蛍光成分として、通常、希土類元素の酸化物を含有する。本発明に用いる蛍光ガラスは、上記のとおり優れた成形性、蛍光特性および電気絶縁性を有することが好ましい。また、本発明に用いる蛍光ガラスは、化学耐久性、物理耐久性、蛍光特性の耐光性に優れるとともに、光学特性にも優れることが好ましい。以下、本発明に用いる蛍光ガラスの物性について具体的に説明する。
　蛍光特性について、蛍光ガラスは、波長４８８ｎｍの励起光を照射して測定される蛍光量子収率が３０％以上であることが好ましい。これにより、蛍光ガラスが含有する蛍光成分、特には、希土類金属の酸化物から十分な蛍光が得られる。蛍光量子収率はより好ましくは４０％以上、さらに好ましくは５０％以上である。なお、上記蛍光量子収率は、波長４８８ｎｍの励起光を照射した時の、発光としてサンプルから放出されたフォトン数と、サンプルにより吸収されたフォトン数との比率で表される。上記フォトン数は、積分球法で測定する。
　パッチクランプ法による細胞の電気的特性測定において、極めて微弱な電流値をミリ秒という速い時間応答の領域で測定する場合もある。そのため、電極付きキャピラリ由来の容量電流が無視できない場合がある。この容量電流を押さえるために、ガラスキャピラリのガラスの比誘電率を下げる、ガラスキャピラリの肉厚を厚くする、ガラスキャピラリ内に充填する液の量を少なくする、ガラスキャピラリをシルガードコートすることなどが挙げられる。
　蛍光ガラスの比誘電率について、蛍光ガラスは、１ＭＨｚで測定される比誘電率が９．０以下であることが好ましい。本明細書において、特に断りのない限り、比誘電率は、１ＭＨｚで測定される比誘電率をいう。蛍光ガラスの比誘電率が上記範囲であれば、該蛍光ガラスを用いて得られる本発明の電極付きキャピラリを、蛍光標識された対象物の電気的な操作に適用した際に、該操作を精度よく行うことが可能となる。蛍光ガラスの比誘電率は、８．８以下がより好ましく、８．５以下がさらに好ましい。また、蛍光ガラスの比誘電率は、特に下限値を設けないが、３．９以上が好ましい。
　蛍光ガラスは、波長５８７．６ｎｍ（Ｈｅのｄ線）で測定される屈折率が１．４５～１．６９であることが好ましい。屈折率が上記範囲であることで、蛍光ガラスは反射によるロスが小さく光源からの光を有効に利用できる。屈折率は１．４８～１．６０がより好ましく、１．５０～１．５８が特に好ましい。また、蛍光ガラスは、分散が小さく、異なる波長に対する像のズレ(色収差が起因)が小さい。
　蛍光ガラスは、ガラス転移点Ｔｇ（以下、単に「Ｔｇ」ともいう）が６５０℃以下であることが好ましい。また、Ｔｇの下限値は特に限定する必要はないが、通常、ホウケイ酸ガラスではＴｇは５００℃以上となる。Ｔｇが上記範囲であることで、ガラスの成形温度を低くすることができる。Ｔｇは６３０℃以下がより好ましく、６２０℃以下が特に好ましい。なお、本明細書においてガラスのＴｇは、熱機械分析装置（ＴＭＡ）により測定できる。
　蛍光ガラスは、屈伏点Ａｔ（以下、単に「Ａｔ」ともいう）が７５０℃以下であることが好ましい。また、Ａｔの下限値は特に限定する必要はないが、通常、ホウケイ酸ガラスではＡｔは６００℃以上となる。Ａｔが上記範囲であることで、ガラスの成形温度を低くすることができる。Ａｔは７３０℃以下がより好ましく、７２０℃以下が特に好ましい。なお、本明細書においてガラスのＡｔは、熱機械分析装置（ＴＭＡ）により測定できる。
　蛍光ガラスは、アルキメデス法により測定される比重が、２．４～３．３の範囲にあることが好ましい。比重が上記範囲であることで、ガラスは脆性が低く、キャピラリとした際に欠け等の破損が生じにくい。比重は２．５～３．２がより好ましく、２．６～３．１が特に好ましい。
　蛍光ガラスは、５０℃～３５０℃の間の平均線熱膨張係数（以下、単に「熱膨張係数」または「ＣＴＥ」という。）が１００×１０－７／℃以下であることが好ましい。熱膨張係数が上記範囲であることで、蛍光ガラスは熱衝撃に対する耐性を有する。熱膨張係数は９０×１０－７／℃以下がより好ましく、８５×１０－７／℃以下が特に好ましい。なお、熱膨張係数は、例えば、ＴＭＡにより測定できる。
　蛍光ガラスは、１０℃／分の昇温速度で測定されるＤＴＡ曲線において、０～１０００℃の範囲で結晶化ピークを有しないことが好ましい。該性質を有することで、本発明に用いる蛍光ガラスは、使用時における熱安定性に優れる。
　本発明に係る蛍光ガラスはキャピラリとする際に加熱成形される。したがって、蛍光ガラスは、熱成形できる温度において、結晶化も分相化も起こらないことが望ましい。ガラスが流動する温度において３０分間の熱処理を施し、結晶化も分相化も起こらないことを確認することで簡易評価することができる（以下、「熱成形性試験」ともいう）。熱成形性試験は、本発明においては、概ねガラス転移点＋１４０～２２０℃の温度に検体を３０分間曝すことで行う。熱成形性試験における上記の熱処理温度は、例えば、１ｃｍ×１ｃｍ×１ｃｍの立方体状の検体を加熱した際に角が丸くなる温度である。
　蛍光ガラスは、波長４８８ｎｍの励起光を照射して測定される蛍光量子収率が、上記熱成形性試験される前の値から上記熱成形性試験後の値を引いた値（以下、「熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量」ともいう）が１５％以下であることが好ましい。
　熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量が上記範囲であることで、該ガラスは熱成形を行った後も蛍光特性を熱成形前と同等に維持できる。熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量は１０％以下がより好ましい。
　化学耐久性については、蛍光ガラスは、例えば、酸性から塩基性領域において、蛍光ガラスからの溶出成分が少ない。
　蛍光ガラスは、厚さ０．７ｍｍのガラス板として、入射角０°で測定される４５０～７００ｎｍの波長領域の分光透過率曲線において、ガラスが含有する希土類金属の酸化物による吸収がある波長領域（例えば、それぞれ吸収について最大吸収波長λｍａｘ±１０ｎｍ）を除く全波長領域の透過率透過率が８５％以上であることが好ましい。これにより、生じた蛍光を散乱損失や吸収損失することなく利用できるという利点を有する。該透過率は８７％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。
　例えば、Ｔｂ３＋を含有した蛍光ガラスの場合、４８５ｎｍ付近の波長領域に吸収がある。よって、４８５ｎｍ付近（例えば、４８５ｎｍ±１０ｎｍの波長領域）の透過率は低くなる傾向があり、場合によっては、８５％未満になることもあり得る。しかしながら、４５０～７００ｎｍにおける、上記４８５ｎｍ付近以外のその他の波長領域における透過率が上記範囲を満たしていれば、該蛍光ガラスは好ましく使用できる。
　本発明に用いる蛍光ガラスは、上記各種物性を満足させるために、以下の組成を有する蛍光ガラス（Ａ）であることが好ましい。
　蛍光ガラス（Ａ）は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、および、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、ＨｏおよびＥｒから選ばれる少なくとも１種の希土類金属の酸化物を必須成分として含有する。蛍光ガラス（Ａ）は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の合計含有量が酸化物換算のモル％表示で６５％以上９０％以下である。以下、蛍光ガラス（Ａ）が含有する成分の含有量は、特に断りのない限り、酸化物換算のモル％表示である。
　蛍光ガラス（Ａ）は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏから選ばれる少なくとも１種からなるアルカリ金属酸化物を４～２０％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれる少なくとも１種からなるアルカリ土類金属酸化物を０～１５％含有することが好ましい。以下、ガラスにおけるＬｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合計含有量を、「Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ」と表記することもある。同様にガラスにおけるＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯの合計含有量を、「ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ」表記することもある。他の成分についても合計含有量を同様に表記する。
　以下、蛍光ガラス（Ａ）の各成分について説明する。
　ＳｉＯ２はガラスのネットワークフォーマーであり、必須成分である。ＳｉＯ２は、比誘電率を下げる成分であり、ガラスの結晶化傾向を低くして安定性を高めるとともに、化学耐久性を高める成分であることから含有量は５０％以上が好ましく、５５％以上がより好ましく、５８％以上がさらに好ましい。一方で、蛍光ガラス（Ａ）において、ＳｉＯ２の含有量が高すぎると分相傾向が高まり、さらに、ガラスの溶融温度が高まる。このような観点から、ＳｉＯ２の含有量は、８０％以下が好ましく、７５％以下がより好ましく、７０％以下がさらに好ましい。
　Ｂ２Ｏ３はガラスのネットワークフォーマーであり、必須成分である。Ｂ２Ｏ３は比誘電率を下げる成分であり、ガラスの結晶化傾向を低くして安定性を高めるとともに、化学耐久性を高める成分である。この観点からＢ２Ｏ３の含有量は０．１％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、５％以上がさらに好ましい。一方で、蛍光ガラス（Ａ）において、Ｂ２Ｏ３の含有量が高すぎると耐水性の低下を招く傾向にある。Ｂ２Ｏ３は、また、ガラスの熱成形性を高める成分である。このような観点から、Ｂ２Ｏ３の含有量は、４０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましい。
　Ａｌ２Ｏ３は耐水性を高め、分相や結晶化を抑制する成分であり、必須成分である。この観点からＡｌ２Ｏ３の含有量は０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましい。一方で、蛍光ガラス（Ａ）において、Ａｌ２Ｏ３の含有量が高すぎると溶融温度が高まる。このような観点から、Ａｌ２Ｏ３の含有量は、２０％以下が好ましく、１５％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。
　ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の合計含有量は６５％以上９０％以下である。これらの成分の合計含有量が６５％以上であることで、蛍光ガラス（Ａ）は、蛍光を発する成分である希土類金属の酸化物の所定量をガラスの結晶化や分相といった問題を起こすことなく配合してキャピラリに成形可能である。ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の合計含有量は、上記観点から７０％以上が好ましい。一方、ガラス溶解時の溶融性の観点より、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の合計含有量は、９０％以下であり、８５％以下が好ましい。
　蛍光ガラス（Ａ）において、蛍光を発する成分である希土類金属の酸化物は必須成分である。希土類金属は、具体的には、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｈｏ、およびＥｒから選らばれる少なくとも１種である。これらの酸化物としては、Ｔｂ２Ｏ３、Ｔｍ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、およびＥｒ２Ｏ３が挙げられる。蛍光ガラス（Ａ）は、これらの希土類金属酸化物の１種を単独で含有してもよく、２種以上を組み合わせて含有してもよい。以下の記載において特に断らない限り、希土類金属の酸化物（希土類金属酸化物とも表記する）における希土類金属は、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、Ｈｏ、およびＥｒから選らばれる少なくとも１種である。
　励起波長および発光波長は希土類金属酸化物の種類により異なる。よって、用途に応じて、求められる特性に合わせて、ガラスに含有させる希土類金属酸化物を選択する。表１に、希土類金属酸化物の１種または２種を組み合わせた場合の励起波長および発光波長の例を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように２種類以上の希土類金属酸化物を用いれば、同じ励起波長でも発光波長の選択肢を増やすことができる。例えば、Ｔｂ３＋とＳｍ３＋あるいはＥｕ３＋の共ドープの例において、４８８ｎｍで励起した際、Ｔｂ３＋から他の希土類金属へのエネルギー移動も起こり、複数の輻射遷移に起因する発光が得られる。このような複数波長の発光から波長カットフィルターで検出したい波長を選ぶことで、蛍光色素や蛍光タンパク質と発光が重なっても、色を変えてマッピングすることが可能となる。
　蛍光ガラス（Ａ）が含有する希土類金属酸化物の種類および含有量は、蛍光ガラスキャピラリの用途に応じて適宜調整される。所定の蛍光を得るために希土類金属酸化物の含有量は０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、２％以上がさらに好ましい。希土類金属酸化物の含有量が多すぎると、ガラスの結晶化や分相を招く。このような観点から、希土類金属酸化物の含有量は１５％以下が好ましく、１０％以下がより好ましく、８％以下がさらに好ましい。
　例えば、電極付きキャピラリをパッチクランプ法に用いる場合、希土類金属としてはＴｂが好ましく、蛍光ガラス（Ａ）におけるＴｂ２Ｏ３の含有量は、０．５％以上が好ましく、１％以上がより好ましい。また、１５％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。
　Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのアルカリ金属酸化物は、溶融温度および熱成形温度を下げる成分であり、含有するのが好ましい。このような観点からアルカリ金属酸化物の含有量はＬｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏとして４％以上が好ましく、６％以上がより好ましく、８％以上がさらに好ましい。一方で、蛍光ガラス（Ａ）において、アルカリ金属酸化物の含有量が高すぎると耐水性の低下を招く。また、アルカリ金属酸化物は、比誘電率を高める成分である。このような観点から、アルカリ金属酸化物の含有量は、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏとして２０％以下が好ましく、１８％以下がより好ましく、１６％以下がさらに好ましい。
　アルカリ金属酸化物の含有量は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合計含有量が上記範囲であればよく、それぞれの含有量についてはその範囲内で調整可能である。すなわち、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏのそれぞれについて、それぞれを含む場合の含有量は、合計含有量が上記範囲となるのを前提にして、０．５％以上が好ましく、４％以上がより好ましい。Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの含有量は、合計含有量が上記範囲となるのを前提にして、それぞれについて、２０％以下が好ましく、１８％以下がより好ましく、１６％以下がさらに好ましい。
　ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａOのアルカリ土類金属酸化物は、アルカリ金属イオンの溶出を抑えるとともに、結晶化傾向を下げて、ガラスを安定化し、溶融温度、熱成形温度を下げる成分であり、含有するのが好ましい。このような観点から、アルカリ土類金属酸化物を含有する場合、その含有量は、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯとして、０．５％以上が好ましく、２％以上がより好ましい。一方で、蛍光ガラス（Ａ）において、アルカリ土類金属酸化物の含有量が高すぎると耐水性の低下を招く。また、アルカリ土類金属酸化物は比誘電率を高める成分である。このような観点から、アルカリ土類金属酸化物の含有量は、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯとして、１５％以下が好ましく、１２％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。
　アルカリ土類金属酸化物の含有量は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａOの合計含有量が上記範囲であればよく、それぞれの含有量についてはその範囲内で調整可能である。すなわち、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａOのそれぞれについて、それぞれを含む場合の含有量は、合計含有量が上記範囲となるのを前提にして、０．１％以上が好ましく、１％以上がより好ましい。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａOのそれぞれについて、含有量は、合計含有量が上記範囲となるのを前提にして、１５％以下が好ましく、１２％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。
　蛍光ガラス（Ａ）は、上記以外の成分として、さらに以下の成分を任意に含有してもよい。
　蛍光ガラス（Ａ）は、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｇｄ２Ｏ３およびＧａ２Ｏ３から選ばれる１種以上を含んでもよい。これらの成分はガラスの耐水性を高める成分であるが、ガラスの結晶化を促進するため、含有量は合計で３％以下が好ましい。
　蛍光ガラス（Ａ）は、ＣｅＯ２、Ｓｂ２Ｏ３およびＳｎＯ２から選ばれる１種以上を合計含有量で０．００５％以上含有することが好ましい。これらのカチオン成分は溶融状態では二種類以上の価数の平衡状態をとり、酸化還元を調整する成分ある。例えば、Ｔｂは原料中４価で存在するものがあるが、これを還元して３価にして安定させる作用を有する。これらの成分は含有量が多いと着色のおそれがあるため、合計含有量は、好ましくは３％以下、より好ましくは２％以下、さらに好ましくは１％以下である。
　なお、Ｃｅは、上記酸化還元の目的以外に、Ｃｅ３＋の４ｆ－５ｄの紫外域の強い光吸収を利用して、上記希土類金属の酸化物にエネルギー移動をさせて所望の波長の蛍光を発する目的で用いてもよい。
　また、ＳｎＯ２は、清澄作用も有する。蛍光ガラス（Ａ）が酸化還元の目的でＳｎＯ２を含有する場合、後述するＣｌ、ＳＯ３等の清澄剤は含有しなくともよい。
　蛍光ガラス（Ａ）は、以下の作用を有するＰ２Ｏ５、ＺｎＯ、Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３等の成分を本発明の効果を損なわない範囲、例えば、各成分について１０％以下、より好ましくは５％以下の範囲で、かつ、合計含有量で１５％以下の範囲で、含有してもよい。
　Ｐ２Ｏ５は、ガラスのネットワークフォーマーであり、耐水性を向上させる成分であるが、含有量が増えるとガラスが分相する。
　ＺｎＯは、溶融温度、熱成形温度を下げる成分であるが、耐酸性を下げる成分でもある。
　Ｌａ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３は、ガラス化範囲を広げる、化学耐久性を高める等の作用を有するが、屈折率や脆性を高めたり、結晶化傾向を高めたりする成分である。
　Ｂｉ２Ｏ３は、ガラスを安定化させる成分であるが、高温溶融では揮発性が高い成分である。
　蛍光ガラス（Ａ）は、さらに、必要に応じて、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ｍｏ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｎＯ２等のガラスを着色する成分を、各成分について０．５％未満の範囲で、かつ合計含有量で０．５％未満の範囲で、含有してもよい。これらの成分は、上記希土類金属の酸化物にエネルギー移動をさせて、所望の波長の蛍光を発するように調整する成分として用いることができる。
　本発明に用いる蛍光ガラスの好ましい組成は以下のとおりである。
　ＳｉＯ２；５０～８０％
　Ｂ２Ｏ３；０．１～４０％
　Ａｌ２Ｏ３；０．５～２０％
　ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３；６５～９０％
　Ｔｂ２Ｏ３＋Ｔｍ２Ｏ３＋Ｓｍ２Ｏ３＋Ｄｙ２Ｏ３＋Ｅｕ２Ｏ３＋Ｈｏ２Ｏ３＋Ｅｒ２Ｏ３；０．５～１５％
　Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ；４～２０％
　ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ；０～１５％
　本発明に用いる蛍光ガラスのより好ましい組成は以下のとおりである。
　ＳｉＯ２；５０～８０％
　Ｂ２Ｏ３；５～２０％
　Ａｌ２Ｏ３；３～１５％
　ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋Ａｌ２Ｏ３；６５～９０％
　Ｔｂ２Ｏ３＋Ｔｍ２Ｏ３＋Ｓｍ２Ｏ３＋Ｄｙ２Ｏ３＋Ｅｕ２Ｏ３＋Ｈｏ２Ｏ３＋Ｅｒ２Ｏ３；１～８％
　Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ；４～２０％
　ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ；２～１５％
　ＣｅＯ２＋Ｓｂ２Ｏ３＋ＳｎＯ２；０．００５～３％
　Ｃｌ＋ＳＯ３；上記成分の合計量１００質量部に対して０．００５～１質量部（ただし、ＳｎＯ２を含む場合は０質量部でもよい。）
　なお、本発明に用いる蛍光ガラスは、環境に対する負荷が大きいＡｓ、Ｃｄ、ＴｌおよびＰｂのいずれをも、実質的に含有しないことが好ましい。ここで、「実質的に含有しない」とは、原料調合時に意図的に含有させないという意味であり、不純物レベルの混入をも排除するものではない。具体的には、成分の含有割合が、酸化物換算のモル％表示で０．００５％未満をいう。Ａｓ、Ｃｄ、ＴｌおよびＰｂをいずれも実質的に含有しないガラスは、環境に対する負荷を最小限に抑えることができる。
　蛍光ガラス（Ａ）を製造する際には必要に応じて清澄剤を含有させることができる。具体的には、ＣｌおよびＳＯ３から選ばれる１種以上を、外割で、すなわちＣｌおよびＳＯ３以外の全成分の合計量１００質量部に対して、０．００５質量部以上含有させることが好ましい。これらの成分は泡を抜いた均質なガラスを得るための清澄剤として作用する。一方、これらの成分は含有量が多いと泡の消失速度が遅くなるため、上記含有量は合計で１質量部以下が好ましい。
＜形状＞
　蛍光ガラスキャピラリは、上記蛍光ガラスを用いてキャピラリ形状に成形された、それ自体が蛍光を発するガラスキャピラリである。
　蛍光ガラスキャピラリの形状は管形状であり、それにより先端部に孔を有する形状であれば、それ以外は特に限定されない。蛍光ガラスキャピラリの形状は、電極付きキャピラリの用途に応じて適宜調整される。蛍光ガラスキャピラリは、管の内側にフィラメントが一体化されたフィラメント入りキャピラリや、複数の管が一体化されたマルチバレルキャピラリ、断面がθ形状のキャピラリ等、管の形状が変形された構造のキャピラリであってもよい。蛍光ガラスキャピラリは、典型的には細管状またはテーパー状（円錐形）等の形状を有していることが好ましい。
　蛍光ガラスキャピラリは、用途に応じて各種大きさで供給される。供給される形態における管の大きさとしては、管の外径は０．１～１５ｍｍ、内径は０．０５～１０ｍｍの範囲が好ましい。管の肉厚は、０．０１～５ｍｍが好ましい。長さは、１０～３００ｍｍが好ましい。蛍光ガラスキャピラリは、供給される形態のまま用いてもよく、供給後に任意の形状に成形することも可能である。蛍光ガラスキャピラリが、例えば、生体用として用いられる場合、管の外径は０．１～１５μｍ、内径は０．０５～１０μｍの範囲が好ましい。管の肉厚は、０．０１～５μｍが好ましい。長さは、１０～３００ｍｍが好ましい。
　蛍光ガラスキャピラリは直線的に伸長していてもよいが、曲線的な部分や折れ曲がり部分などを有していてもよい。蛍光ガラスキャピラリが先端部に有する孔の形状は、蛍光ガラスキャピラリの断面形状における内径の形状に相当する。テーパー状の場合、長さ方向の位置で断面形状は変わらないが大きさが異なる。蛍光ガラスキャピラリが先端部に有する孔の形状は特に限定されないが、一般的には円形、楕円形、多角形などの断面形状を有していることが好ましい。孔は通常は先端部に１個設けられていればよいが、例えば、マルチバレルキャピラリや断面がθ形状のキャピラリ等を用いることで、複数の孔が存在していてもよい。
　蛍光ガラスキャピラリの長さ、内径、外径、先端部における孔の大きさ等は、電極付きキャピラリの用途に応じて適宜調整される。例えば、電極付きキャピラリを蛍光標識された細胞等に用いる場合について、蛍光ガラスキャピラリが先端部に円形の孔を有する場合には、直径が０．１～５０μｍ程度が好ましく、０．５～２０μｍ程度がより好ましい。より具体的な用途として、例えば、パッチクランプ法に本発明の電極付きキャピラリを用いる場合、蛍光ガラスキャピラリが先端部に円形の孔を有する場合の孔の直径として、０．５～５μｍ程度を採用することができる。なお、この場合の先端部の肉厚は、概ね０．２～３μｍを採用できる。
＜製造方法＞
　本発明に用いる蛍光ガラスからなるガラスキャピラリの製造方法は特に制限されず、公知のガラスによるキャピラリの製造方法が適用可能である。具体的には、本発明に用いる蛍光ガラスキャピラリは、蛍光ガラス、特には、蛍光ガラス（Ａ）を用いてリドロー成形またはダウンロード成形により製造できる。
　ダウンロード成形による製造方法では、１回の工程で、蛍光ガラスキャピラリを製造でき、生産性の点で有利である。リドロー成形による製造方法は、別の成形方法で蛍光ガラス、特には、蛍光ガラス（Ａ）を管状に成形して蛍光ガラスキャピラリの前駆体を得、該前駆体をリドロー成形することで蛍光ガラスキャピラリを得る製造方法であり、より内径が細い蛍光ガラスキャピラリが、精度よく作製できる点で有利である。
　蛍光ガラス、特には、蛍光ガラス（Ａ）からなる管状の蛍光ガラスキャピラリの前駆体は、ブロック状の蛍光ガラスをガラス管状に切削加工する、ブロー成形により蛍光ガラスを管状に熱成形する、ダウンドロー成形、ダンナー成形あるいはアップドロー成形により前駆体となるガラス管を製造する等の方法で製造可能である。さらに、手吹き加工によっても管状の蛍光ガラスキャピラリの前駆体あるいは、蛍光ガラスキャピラリそのものを製造可能である。
　本発明に用いる蛍光ガラスキャピラリの製造方法において、蛍光ガラスを成形する際には、例えば、得られるガラスの組成が酸化物基準のモル％表示で上記の蛍光ガラス（Ａ）の組成となるようにガラス原料を準備し、通常の方法により、該ガラス原料を溶融し溶融ガラスとした後に、各成形法が実行される。
　なお、溶融ガラスは、例えば、上記蛍光ガラス（Ａ）の組成となるように原料を秤量し、均一に混合し、作製した混合物を１０００～１８００℃の温度範囲で溶融し、脱泡、撹拌などにより均質化して泡切れ等を行うことで作製できる。
（電極）
　本発明の電極付きキャピラリが有する電極は、電極付きキャピラリが適用される用途、具体的には、蛍光標識された対象物を電気的に操作する用途において、通常用いられる電極が使用可能である。例えば、蛍光標識された対象物が細胞等の場合、後述のパッチクランプ法による細胞の電気的特性の測定、細胞外電位の測定、細胞への電気刺激等の各種用途に応じて電極が適宜選択される。
　電極は導電性の材料から形成され、大きさ、形状等は、蛍光ガラスキャピラリに対する配設位置、例えば、蛍光ガラスキャピラリの内側、外側または近傍等により適宜選択される。電極の抵抗値、再現性の保証範囲（環境や温度影響また、履歴現象を受けない）、成形性などは、電極付きキャピラリが適用される用途等に応じて適宜選択される。電極はリード線によりＡＣ接続またはＤＣ接続されてよい。また、電極としては、各種用途に応じて市販のリード線付き電極を使用できる。
［蛍光標識された対象物を電気的に操作する方法］
　本発明の電極付きキャピラリの用途は特に限定されないが、一般的には、蛍光標識された対象物を電気的に操作する方法に好適に用いられる。
　本発明において電気的に操作される対象物は、蛍光標識されているものであれば特に限定されないが、例えば、細胞やその集合体である組織などのほか、リポソームなどの脂質膜構造体、マイクロビーズ、ゲルなどの人工物を対象とすることができる。本発明における蛍光標識された対象物の電気的な操作は、好ましくは蛍光顕微鏡下において行われる。
　細胞や組織を蛍光標識する方法は特に限定されない。例えば、低分子の蛍光プローブを細胞内に取り込ませる方法や、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）やその誘導体などを遺伝子工学的に特異的に特定の細胞に発現させるなどの手法により蛍光標識することが可能である。
　本発明の電極付きキャピラリの好ましい用途として、電気生理学などにおける研究用途を挙げることができる。特に好ましい用途としてパッチクランプ法により神経細胞などの細胞の電気的特性を測定する方法を挙げることができる。パッチクランプ法としては全細胞記録法(ホールセル記録法；conventional法およびperforated法）と単一チャネル法(cell-attached法、inside-out法、およびoutside-out法）が利用可能であるが、本発明の電極付きキャピラリはいずれの方法にも適用可能である。
　パッチクランプ法の適用範囲も特に限定されず、培養細胞や組織切片、好ましくは培養神経細胞や神経組織切片への適用、シナプス前終末、樹状突起、または軸索などの神経細胞の微小部分領域などへの適用、あるいは生体に対しての直接適用、例えば生体における脳組織や脊髄への適用などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。
　本発明の電極付きキャピラリは、脳、脳の領域、または任意のインビボ（in vivo）、組織スライス切片、もしくはインビトロの神経細胞の集合体等のような、神経細胞を含む神経系における神経細胞活動を電気的に調整するために用いることができる。
　例えば、癲癇発作を抑制するために、癲癇焦点や、小脳、視床、迷走神経等の癲癇焦点から遠い部位を電気的に刺激する操作に用いることができる。電気的な刺激は、例えば、短い電流パルス等のかたちで組織内へ電流を注入することにより行われる。具体的に適用される電場の極性および強さは、調整される神経系から選択された標識細胞において電気的な特性を測定し、それにしたがって調整される。
　神経細胞活動は、細胞外空間において神経系の電位を記録することによって測定することができる。神経系によって生成される場の電位を測定するために使用する電極は、「測定電極」または「記録電極」という。本発明の電極付きキャピラリは、このような場の電位を測定するために１個または２個以上を使用することができる。好ましい具体例においては、２個または３個以上の電極が利用される。与えられた細胞外部位において記録される場の電位は、細胞体および樹状突起層に対する電極の位置、神経系の構成、灌流溶液等、種々の要因に依存する。
　測定電極は、適用された場並びに神経系によって生み出された活動からの場の電位を検出することができる。適用されている場から神経細胞活動を識別するために使用できる多数の方法がある。例えば、インビトロにおいて、海馬切片は適用されている場の等電位に可能な限り接近させて配列させた１対の差分電極が、測定電極として使用される。この場合、本発明の電極付きキャピラリが組織中に、好ましくは標的神経細胞の細胞体層の近くに配置され、参照電極が好ましくは組織外の浴中に配置される。各電極から得られた値は、相互から電子工学的に減ずることができ、それによりバックグラウンド・ノイズが減少される。
　測定電極からの記録は、通常の方法で行うことができる。例えば、もし周波数と細胞外バースト数とが知りたいならば、交流増幅器によって測定を行うことができる。その場合、特定範囲より下および上の周波数を遮断して好ましい範囲、例えば５０～１０００Ｈｚ、好ましくは１００～５００Ｈｚの信号を増幅するフィルター（バンドパスフィルター）を用いてもよい。より遅い電位変化が知りたいならば、直流増幅器もまた使用できる。
　典型的には、電極は、神経系内の多数の神経細胞要素から活動を検出するために、相対的に広い、低抵抗の先端を有していてよい。より小さい先端の電極は、単一の神経細胞や小さな集団からの活動をモニターするのに使用することができる。
　以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定して解釈されるものではない。製造例において、キャピラリ用の蛍光ガラスを製造し評価を行った。さらに、製造例で得られた蛍光ガラスを用いて、電極付きキャピラリを作製し、パッチクランプ法における評価を行った。
［製造例１～４］
（蛍光ガラスの製造）
　製造例１～３については、酸化物換算のモル％表示で表２に表示した組成になるように各成分の原料を調合し、ガラス原料を混合した混合物を、１５００℃で３０分間撹拌、３０分間静置後、１４００℃で流し出し、６３０℃で１時間保持して、０．５℃／分の速度で徐冷して、ガラスを得た。
　製造例４については、酸化物換算のモル％表示で表２に表示した組成になるように各成分の原料を調合し、ガラス原料を混合した混合物を、１６５０℃で６０分間撹拌、６０分間静置後、１６５０℃で流し出し、６３０℃で１時間保持して、０．５℃／分の速度で徐冷して、ガラスを得た。
　各製造例のガラスには、清澄剤としてＮａＣｌおよび／またはＮａ２ＳＯ４をガラス原料中に入れて用いた。製造例１、３、４には外割でＮａＣｌを０．３質量部、製造例２には外割でＮａＣｌを０．３質量部およびＮａ２ＳＯ４を０．１質量部加えた。
　製造例２のガラス中のＣｌおよびＳＯ３濃度を測定するために、得られたガラスを粉砕し、粉とした。Ｃｌ濃度を蛍光Ｘ線分光法（リガク社製ＺＳＸ　ＰｒｉｍｕｓII）にて測定し、ＣｌおよびＳＯ３以外の全成分の合計量１００質量部に対して０．１１±０．０１質量部という結果を得た。ＳＯ３濃度は硫黄分析計（堀場製ＥＭＩＡ－９２０Ｖ）にて測定し、ＣｌおよびＳＯ３以外の全成分の合計量１００質量部に対して０．０２±０．００４質量部であった。
（評価）
　上記各製造例で得られたガラスを用いて以下の評価を行った。結果をガラスの組成と併せて表２に示す。
＜基本物性＞
　比重：アルキメデス法により測定した。
　Ｔｇ（℃）：熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用いて、石英ガラスを参照試料として室温から５℃／分の割合で昇温した際のガラスの伸び率を屈伏点（Ａｔ）まで測定し、得られた熱膨張曲線における屈曲点に相当する温度をガラス転移温度（Ｔｇ）とした。
測定した。
　比誘電率：厚さ０．７ｍｍの鏡面研磨されたガラス板（大きさ３０ｍｍ×３０ｍｍ）を誘電率測定計（Ａｇｉｌｅｎｔ社製、商品名：Ｅ４９８０Ａおよび１６４５１Ｂ）を使用して、１ＭＨｚにおける比誘電率を測定した。
　ＣＴＥ：ＴＭＡ測定により、５０～３５０℃の温度範囲で平均線熱膨張係数（×１０－７／℃）として求めた。
　Ａｔ（屈伏点；℃）：ＴＭＡ測定により求めた。
　Ｔｘ（結晶化温度；℃）：示差熱分析計（リガク社製、商品名：ＴＧ８１１０）を使用して、１０℃／分の昇温速度で、０～１０００℃の範囲のＤＴＡを測定し、得られたＤＴＡ曲線において、結晶化の発熱ピークの温度をＴｘとした。発熱ピークが観察されない場合は、表２の記載を「なし」とした。
＜光学特性＞
　ＱＹ（％）：一辺が１ｃｍの立方体状に鏡面加工したガラスを準備し、絶対ＰＬ量子収率測定装置（浜松ホトニクス社製、商品名：Ｑｕａｎｔａｕｒｕ－ＱＹ）を使用して、励起光波長４８８ｎｍにて蛍光量子収率を測定した。
　蛍光強度：厚さ０．７ｍｍの両面鏡面研磨されたガラス板を作製し、蛍光強度計（Ｆ－４５００）を用いて、４８８ｎｍ励起した際の５４３ｎｍの蛍光強度を測定した。製造例１のガラスを１．０として規格化した値を記載した。
　４８８吸収率（％）：厚さ０．７ｍｍの鏡面研磨されたガラス板を作製し、分光光度計（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅ社製、商品名：ＬＡＭＢＤＡ９５０）を用いて入射角０°で４５０～７００ｎｍの波長領域の分光透過率を測定し、５５０ｎｍの透過率から４８８ｎｍの透過率を引いた値を、４８８ｎｍの波長での光吸収率（４８８吸収率）とした。
　５５０透過率（％）：同サンプルにおいて、上記同様に測定された５５０ｎｍの波長での透過率の値である。
　最小透過率（％）：同サンプルにおいて、上記同様に測定された４５０～７００ｎｍの波長領域の分光透過率曲線における、Ｔｂ２Ｏ３による吸収波長領域（４８５ｎｍ±１０ｎｍ）を除く全波長領域の透過率の最小値である。
＜その他耐久性＞
　耐水性：ＥＴＡＣ社製の高温高湿槽ＴＨ４０１ＨＥ（商品名）を用いて８５℃、８５ＲＨ％の環境に、厚さ１ｍｍの鏡面研磨されたガラス板（大きさ２０ｍｍ×２０ｍｍ）を、２００時間曝すことで試験した。評価結果は、ガラス板表面に、最大径が１ｍｍ以上の白い斑点が５個以上析出しているか否かにより判断した。最大径１ｍｍ以上の白い斑点が５個以上析出している場合を「×」、最大径１ｍｍ以上の白い斑点の析出が４個以下の場合を「○」として表２に示した。
　熱成形性試験：本試験では、一辺が１ｃｍの立方体状に鏡面加工したガラスを準備し、概ねガラス転移温度＋１４０～２２０℃の熱処理を３０分間行った。なお、各ガラスにおける熱処理温度は、以下のようにして決定した。ガラス転移温度より５０℃刻みで熱処理温度を上げていき、立方体状のガラスの角が丸くとなった温度を熱処理温度とした。この熱成形性試験において、熱処理後、結晶化も分相化も見られなかったガラスを「○」とした。なお、結晶化および分相化の判断は目視にて白濁しているかの有無で判断した。一方、熱処理温度に達する前、すなわち角が丸くなる前に結晶化や分相化が起こった場合を「×」とした。また、評価結果の下に熱成形性試験を行った温度を記載した。
　熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量：上記の熱成形性試験を行ったあとのサンプルの量子収率（ＱＹ）を励起波長４８８ｎｍにて測定した。得られた熱成形性試験後のＱＹをＱＹｂとして表２に示した。また、熱成形性試験による蛍光量子収率の低下量を、上記で得られた熱成形性試験前のＱＹからＱＹｂを引いた値（ＱＹ－ＱＹｂ）として表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
［例１］
　上記製造例２で得られた蛍光ガラスを用いて、以下のようにしてキャピラリを作製した。蛍光ガラスを溶解し、ブロック状に成形したサンプルを外径９ｍｍ、内径４．８ｍｍにチューブ状に切削加工し前駆体となるチューブ管を得た。縦型の管状炉にそのチューブ管を片側固定した状態で吊るし、残りの片側を引っ張った。炉の温度は５５０～６５０℃の範囲であった。この条件でリドロー成形を行い、外径０．５～２ｍｍの範囲、内径０．３～１．５ｍｍの範囲、肉厚０．３～１．０ｍｍの範囲、長さ３０～３００ｍｍの範囲の様々な大きさのガラスキャピラリを得た。
＜パッチクランプ法用のキャピラリ作製＞
　上記リドローで得られた蛍光ガラスキャピラリで、外径１．５ｍｍ、内径０．８ｍｍのものを用い、装置Ｐ－１０００　Ｍｉｃｒｏｐｉｐｅｔｔｅ　Ｐｕｌｌｅｒ（Ｓｕｔｔｅｒ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社製）を用いて、パッチクランプ法用のキャピラリを得た。
　得られた蛍光ガラスキャピラリは、長さ５５ｍｍ、内径２．０μｍ、外径３．７５μｍの断面が円形の管状成形体であった。蛍光ガラスキャピラリの内側にリード線付き白金電極（２～４ＭΩ）の電極を取り付けて、電極付きキャピラリ１とした。
＜蛍光標識された細胞と蛍光ガラスを用いた電極付きキャピラリ１の蛍光顕微鏡観察像＞
　上記で得られた蛍光ガラスを用いた電極付きキャピラリ１と、遺伝子改変によりＧＦＰを発現させた細胞との同視野での蛍光顕微鏡観察像の取得を行った。
（ＧＦＰ発現細胞）
　遺伝子改変によりマウスの嗅細胞にＧＦＰを発現させた。
　そのＧＦＰ発現嗅細胞を、２７ｍＭ；ＮａＨＣＯ３、１．４ｍＭ；ＮａＨ２ＰＯ４、２．５ｍＭ；ＫＣｌ、０．５ｍＭ；アスコルビン酸、７．０ｍＭ；ＭｇＳＯ４、１．０ｍＭ；ＣａＣｌ２および２２２ｍＭ；９５％Ｏ２および５％ＣＯ２で連続的にバブリングした。
　蛍光観察は、ニポウ式ディスク型共焦点顕微鏡下（暗視野）で行った。図１の写真に示すように、ＧＦＰ発現嗅細胞は、アルゴン・レーザー（５～１０ｍＷ、ＨＰＵ５０１０１、古川電気）を用いて４８８ｎｍで励起し、５０７ｎｍのロングパス発光フィルターを通し可視化した。同様に電極付きキャピラリ１についても、４８８ｎｍで励起し、５０７ｎｍのロングパス発光フィルターを通し可視化された。なお、図１において、ＧＦＰ発現嗅細胞は、写真の略中央に平行して２個存在し、電極付きキャピラリ１は左側のＧＦＰ発現嗅細胞の上部に先端を向けて、右側のＧＦＰ発現嗅細胞の上部に重なるように位置するのがわかる。
＜電極付きキャピラリ１を用いた脳スライスのホールセルパッチクランプ記録＞
　Ｃ５７ＢＬ／６Ｊマウスの脳スライスを１２７ｍＭ；ＮａＣｌ、２６ｍＭ；ＮａＨＣＯ３、３．５ｍＭ；ＫＣｌ、１．２４ｍＭ；ＫＨ２ＰＯ４、１．４ｍＭ；ＭｇＳＯ４、１．２ｍＭ；ＣａＣｌ２および１０ｍＭ；グルコースからなる人工脳脊髄液（ａＣＳＦ）中に通気で室温下に９０分間置いた。
　脳スライスを記録チャンバー中に設置し、２～３ｍｌ／分のａＣＳＦで灌流した。ＭｕｌｔｉＣｌａｍｐ　７００Ｂ増幅器およびｐＣＬＡＭＰ　１０ソフトウェアで制御されるＤｉｇｉｄａｔａ　１５５０（モレキュラー・ディバイシーズ）を用いてホールセル記録を行った。
　ホールセル記録を行うために、電極付きキャピラリ１に、１３５ｍＭ；グルコン酸カリウム、４ｍＭ；ＫＣｌ、１０ｍＭ；ＨＥＰＥＳ、１０ｍＭ；ホスホクレアチン二ナトリウム、４ｍＭ；Ｍｇ－ＡＴＰおよび０．３ｍＭ；Ｎａ２－ＧＴＰ（ｐＨ７．２）からなる溶液を充填した。信号は、２ｋＨｚで低域フィルター処理し、２０ｋＨｚでデジタル化した。
　Ｃｕｒｒｅｎｔ－Ｃｌａｍｐ法により測定した結果を図２に示す。なお、静止時のｍｅｍｂｒａｎｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌは－６６ｍＶであった。

Claims (9)

  1. 　蛍光ガラスからなるキャピラリと電極を有する電極付きキャピラリ。
  2. 　前記蛍光ガラスは、１ＭＨｚで測定した比誘電率が９．０以下である請求項１に記載の電極付きキャピラリ。
  3. 　前記蛍光ガラスは、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、およびＴｂ、Ｔｍ、Ｓｍ、Ｄｙ、Ｅｕ、ＨｏおよびＥｒから選ばれる少なくとも１種の希土類金属の酸化物を必須成分として含有し、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の合計含有量が酸化物換算のモル％表示で６５％以上９０％以下である請求項１または２に記載の電極付きキャピラリ。
  4. 　前記蛍光ガラスは、酸化物換算のモル％表示で、前記希土類金属の酸化物を０．５～１５％含有する請求項３に記載の電極付きキャピラリ。
  5. 　前記蛍光ガラスは、酸化物換算のモル％表示で、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏから選ばれる少なくとも１種からなるアルカリ金属酸化物を４～２０％、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯから選ばれる少なくとも１種からなるアルカリ土類金属酸化物を０～１５％含有する請求項３または４に記載の電極付きキャピラリ。
  6. 　前記希土類金属がＴｂを含む請求項３～５のいずれか１項に記載の電極付きキャピラリ。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の電極付きキャピラリを用いて、蛍光標識された対象物を電気的に操作する方法。
  8. 　前記対象物が細胞である請求項７に記載の方法。
  9. 　パッチクランプ法により前記細胞の電気的特性を測定する請求項８に記載の方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10104234A (ja) * 1996-09-26 1998-04-24 Hitachi Ltd 抗原抗体反応測定用抗体および装置
JP2005024757A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Toshiba Corp 半導体レーザモジュール、レーザ光の入射位置調整方法及び映像表示装置
JP2008264685A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蛍光管塗布装置及び蛍光管塗布方法
JP2012186436A (ja) * 2011-02-14 2012-09-27 Nippon Electric Glass Co Ltd 蛍光体封入用毛細管の製造方法及び波長変換部材の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10104234A (ja) * 1996-09-26 1998-04-24 Hitachi Ltd 抗原抗体反応測定用抗体および装置
JP2005024757A (ja) * 2003-06-30 2005-01-27 Toshiba Corp 半導体レーザモジュール、レーザ光の入射位置調整方法及び映像表示装置
JP2008264685A (ja) * 2007-04-20 2008-11-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蛍光管塗布装置及び蛍光管塗布方法
JP2012186436A (ja) * 2011-02-14 2012-09-27 Nippon Electric Glass Co Ltd 蛍光体封入用毛細管の製造方法及び波長変換部材の製造方法

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