JP2000515730A - 粒子加速装置用サンプル供給モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 粒子加速装置と連係して使用するためのサンプル供給モジュールは、装置へサンプル供給モジュールを接続するための取り付け具を含んでいる。サンプル供給モジュールは生物学的材料で被覆された粒子のサンプルを受容するようななされた部分を含む粒子加速通路、カートリッジ室と同軸でかつそれと流体連通している粒子加速室、および粒子加速室と同軸でかつそれと流体連通している実質上円錐状の出口ノズルを備えている。使用において、ガスの流れはサンプル粒子をこのガスの流れの中で運ばせ、かつ粒子加速室および出口ノズルを通って目標に向かって加速させる。

Description

【発明の詳細な説明】 粒子加速装置用サンプル供給モジュール 技術分野 本発明は細胞へ生物学的材料を供給する分野に関し、特に、粒子介在供給技術 を使用して細胞へ生物学的材料を供給することに関する。 背景技術 生体細胞および組織への生物学的材料の、特に遺伝子材料の粒子を介在した供 給は、植物および動物のバイオテクノロジーに対する重要な手段として出現した 。目標細胞から導入された遺伝子材料の遷移および長期の発現、ならびに微生物 細胞に導入されたＤＮＡの連続する統合は広範な種類の微生物、植物、および動 物において示されている。 現存する粒子介在供給装置の１つの制限は、生物学的サンプルがその際備えな ければならない形状である。かかる従来装置において、生物学的サンプルは、金 またはプラチナのごとき高密度の材料から構成される、小さく高密度の担体粒子 の表面上に被覆される。被覆された粒子自体は固い表面または金属板のごとき、 担体表面上に、またはマイラーのごとき脆い材料から作られる平らな担体シート 上に配置される。担体表面は次いで目標に向かって加速され、そして被覆された 担体粒子は目標への供給のためにその表面から取り除かれる。このアプローチは 幾つかの利点ならびに幾つかの欠点を有している。平らなシートのごとき、担体 表面の使用により提供される１つの利点は、加速された粒子に対する非常に均一 な広がりが目標表面に供給され得るということである。１つの欠点は、各担体表 面が個々に設けられ、かつ一度だけしか使用できないということであり、かかる 装置の使用は時間が掛かりかつ不十分であるということである。これは、反復供 給が実施されねばならないとき特に問題がある。また、各被覆された担体表面は 、比較的大きく、かつ粒子加速装置の負荷の間中損傷または汚染を回避するため に注意して取り扱われねばならない。また、被覆されない側から担体表面の被覆 された側を識別するのが難しいかも知れず、そのことは加速装置内の担体表面の 不適切な位置決めの可能性を増大する。かかる不適切な位置決めは、処理量を減 少し、かつ結果として生物学的サンプルの実質的な浪費を生じ得る。 粒子加速装置から供給される担体粒子の分布または広がりは、幾つかの用途に おいて、特に供給されている生物学的材料が遺伝子材料から構成されるとき重大 である。生殖系列形質変換事象が所望される用途において、担体粒子の供給パタ ーンを制御するような要求は、導入された遺伝子材料の遷移発現だけが必要とさ れる場合のごとき、他の用途においてよりも実質上深刻である。たまにしか起こ らない生殖系列形質変換事象が所望されるとき、１またはそれ以上の目標細胞が 形質変換される可能性を増すために、大きな目標区域に向かって担体粒子を均一 に加速することが必要である。したがって、かかる形質変換に対する１つのアプ ローチは比較的大きな担体表面上に単一層として被覆された担体粒子を分布する ようにすることである。このことは、精密に均一の条件下で粒子を受容する細胞 の数を最大にすることを助ける。被覆された粒子が皮膚のごとき身体組織中に遷 移遺伝子発現を誘発するために細胞に加速される用途において、適切な発現が、 比較的低い数の細胞が粒子を受容するときでも達成され得るので、均一な粒子分 布を設ける必要を強要することはより少ない。 被覆された粒子が核酸ワクチン製造を供給するのに使用される粒子加速用途に おいて、抗原決定基を符号化する遺伝子材料が目標組織に供給される。遺伝子材 料とともに連続して切開されるこれらの細胞において、遺伝子材料によって符号 化されるたんぱく質またはペプチドの遷移発現が結果として起こり、たんぱく質 またはペプチドに対して免疫反応を引き出している。粒子加速技術のこれらまた は他の治療または医療用途は、清潔さかつ多分に受容体へ粒子を供給するのに使 用される装置の無菌性を維持するのに必要なごとき実用的な検討を呈する。これ らの問題点は、装置が大規模免疫法プロジェクトに使用されるとき特に顕著にな る。これらおよび他の理由のために、そこで当該技術はサンプルまたは目標を汚 染することなく使用され得る粒子加速装置、ならびに粒子供給通路に取り込まれ る残りの粒子の不適切な供給を回避する装置に関する特別な要求が存在する。 発明の開示 本発明は粒子加速装置とともに使用するためのサンプル供給モジュールを提供 する。当該モジュールは、目標細胞へ、生物学的サンプル、例えば、ＤＮＡまた はＲＮＡ分子のごとき核酸、ペプチド、またはたんぱく質を供給するのに使用さ れることができる。 したがって、一実施例において、主題の発明は粒子加速装置において使用する ためのサンプル供給モジュールに向けられる。当該モジュールは、作動的組み合 わせにおいて、（ｉ）粒子カートリッジを受容しかつ維持するように形作られる カートリッジ室を備え、その際当該カートリッジ室が上流末端部および下流末端 部を有しており；（ｉｉ）上流末端部および下流末端部を有している出口ノズル を備え；（ｉｉｉ）前記カートリッジ室と前記出口ノズルとの間に配置される粒 子加速通路を備え、その際当該加速通路がカートリッジ室の下流末端部および出 口ノズルの上流末端部と流体連通しており；そして（ｉｖ）サンプル供給モジュ ールを推進力源に結合するための固定手段を備え、その際当該固定手段が連係す る推進力源とカートリッジ室の上流末端部とをインターフェイスすることからな っている。 本発明の関連の態様において、サンプル供給モジュールは、出口ノズルが円錐 状のジオメトリを有するように形作られ、そして好適な実施例において、出口ノ ズルの下流末端部はその上流末端部より大きい直径を有し、かつ出口ノズルの上 流および下流末端部間の距離は下流末端部の直径より大きい。 本発明の利点は、サンプル供給モジュールが加速装置の連係する推進力発生部 分から独立しており、そしてモジュールが当該モジュールが使い捨てにできる、 単一の粒子加速運転に、またはモジュールが各使用間で清掃され得る、多重使用 に適用されることができるということである。使い捨て可能なサンプルモジュー ルの使用は加速装置から引続いて起こる供給の間のサンプルの相互汚染の可能性 を除去する。 また、本発明の利点は、サンプル供給モジュールが当該モジュールと連係する 推進力源との間の正の圧力密閉結合を設ける固定手段からなることができ、そし てサンプルが使用に先んじて製造され、かつしたがって容易に貯蔵および取り扱 われ得るということである。 他の実施例において、本発明は、（ａ）器具本体と、（ｂ）サンプル供給モジ ュールとからなり、前記器具本体がそれを貫通し、かつ圧縮ガス源に結合するた めの第１末端部およびサンプル供給モジュールに結合するための第２末端部を有 する導管を備え、その際前記器具本体が更に前記導管を通ってガスの流れを解放 するための作動手段を有し；前記サンプル供給モジュールが、（ｉ）粒子カート リッジを受容しかつ維持するように形作られるカートリッジ室を有し、その際当 該カートリッジ室が上流末端部と下流末端部を有し；（ｉｉ）上流末端部および 下流末端部を有する出口ノズルを有し；（ｉｉｉ）カートリッジ室と出口ノズル との間に配置される粒子加速通路を有し、その際当該加速通路がカートリッジ室 の下流末端部および出口ノズルの上流末端部と流体連通しており；そして（ｉｖ ）サンプル供給モジュールを器具本体に結合するための固定手段を有し、当該固 定手段がカートリッジ室の上流末端部を器具本体導管の第２末端部とインターフ ェイスする粒子加速装置に引き寄せられる。 本発明の関連の態様において、粒子加速装置は、弁または破壊可能な薄膜から 構成され、かつ導管を貫通するガス通路を制御するために導管の第１および第２ 末端部間で器具本体に配置される。 本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面に鑑みて読まれる以下の明細 書から明らかとなる。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明による粒子加速装置を示す概略図である。 第２図は、出口ノズルの角度を変化する作用を示す概略図である。 第３図は、本発明の改良された供給部分からなる粒子加速装置を示す側面図で ある。 第４図は、本発明の改良された供給部分の実施例を示す側面図である。 第５図は、第４図の線５−５に沿う側面断面図である。 第６図および第７図は、第４図の実施例の端面図である。 第８図は、例示された実施例において使用の管状サンプルカートリッジを示す 、切り欠き側面図である。 発明を実施するための最良の形態 本発明を詳細に説明する前に、理解されるべきことは、この発明は特定の粒子 供給装置にまたは、もちろん変化し得るような特定の担体粒子に制限されないと いうことである。また、理解されるべきことは、開示されたサンプル供給モジュ ールおよび関連の装置の種々の実施例は当該技術における特別な要求に適応させ られ得るということである。また、本書で使用される用語は本発明の特別な実施 例を説明するだけのためであり、かつ限定であるようには意図されてないことを 理解されたい。 留意されるべきことは、この明細書および添付の請求の範囲において、単数形 は内容が明らかに別に指示しないならば複数の指示も含むということである。し たがって、例えば、「被覆された粒子」の参照は２つまたはそれ以上のかかる粒 子の混合物等の参照を含んでいる。 本発明は、粒子加速装置において使用するサンプル供給モジュールを提供する 。当該サンプル供給モジュールは、受容体細胞または目標組織への、遺伝子材料 のごとき、生物学的材料で被覆された粒子の再生可能な、連続して起こる供給を 許容する。モジュールは自給式であり、そして、目標に向かってかつその中へ被 覆された粒子を供給するのに十分な推進力を発生する粒子加速機器の１部分に接 続可能である。特別な実施例において、サンプル供給モジュールは連係する推進 力源との迅速な結合および結合解除を許容するように形作られている。更に、供 給モジュールは使い捨て可能な、単一使用装置にすることもできる。 本発明の好適な実施例において、サンプル供給モジュールは熱可塑性樹脂のご とき安価な重合材料から形成されるかまたは成形され、単一の使用後サンプル供 給モジュールの処理を経済的に実現可能にする。代替的に、サンプル供給モジュ ールは、残りの生物学的材料を除去および／または破壊するのに十分な洗浄処理 に抗することができるそれらの材料のごとき、より弾力のあるかつ再使用可能な 材料から構成され得る。例えば、サンプル供給モジュールは共通の殺菌処理に耐 え得る材料から構成されることができる。適宜な材料は医療等級の装置または機 器の構成に共通に使用されるポリカーボネートまたはポリプロピレンを含んでい る。 臨床環境における使用のために、サンプル供給モジュールは、使い捨て注射器 のごとき、単一使用医療装置部品を貯蔵するのに一般に使用される型の密封、殺 菌容器中に設けられるのが好適である。 第１図は本発明を組み込んでいる粒子加速機器の全般的な運転方法を示すのに 向けられる概略図を示す。第１図に示される装置の構成要素は明瞭にするために 幾つかの場所で僅かに分解された図で示されている。この特別な例示は、構造の 詳細を示すよりむしろ、粒子加速装置の基本的な運転原理を示すのに向けられて いる。 第１図に描かれた装置を参照すると、担体粒子カートリッジ１４が機器内に配 置されている。粒子カートリッジ１４はその中心を通過する凹状の中空通路を有 する細長い凹状または管状構造である。複数の担体粒子１６がカートリッジの内 部に配置されている。以下で更に詳細に論じられるように、担体粒子は、目標細 胞または組織へ供給されるように向けられる、生物学的材料、例えば、ＤＮＡま たはＲＮＡで予め被覆された小さく高密度の粒子である。担体粒子は代替的にペ プチド、サイトカイニン、ホルモンまたはたんぱく質のごとき他の型の生物学的 材料で被覆され得る。アクチュエータ１８、例えば、ガス弁または破壊可能な薄 膜が担体粒子カートリッジの上流に配置されかつ適切な導管１７を介して担体粒 子カートリッジ１４の内部と流体連通している。アクチュエータは、符号１３で 総括的に示される適切な配管により、圧縮ガス源１２と接続されている。当該圧 縮ガス源１２は、好ましくはヘリウムのごとき不活性圧縮ガスの、普通の市販の 圧縮ガスタンクであり得る。圧縮ガスの容器は一般にガス源１２とアクチュエー タ１８との間が望ましいが；しかしながら、配管１３が容器のごとく機能するこ とも可能である。 担体粒子カートリッジに隣接して、順次、円錐状の出口ノズル２４と連通する 加速室２２の内部との流体連通を設ける開口２０がある。目標、例えば、患者、 組織または細胞は、図において符号１９で示される。 第１図の装置の一般的な運転において、アクチュエータ１８は配管１３によっ て形成された容器中に保持された圧縮ガスのパルスを解放するのに使用される。 アクチュエータ１８と出口ノズル２４との間に配置された粒子加速通路は、解放 されたガスがそれを通ってかなりの速度で走行するガスの流れを作る通路を設け ている。ガスの流れは粒子加速通路を通って加速し、そして粒子カートリッジ１ ４の内部を通過するとき、担体粒子１６を取り除く。取り除かれた粒子を含んだ 加速しているガスの流れは室２２を通り出口ノズル２４に入る。この方法におい て、担体粒子は機器から供給されかつ担体粒子が留まるが、目標または患者の細 胞を殺さない場合に、目標１９へ供給される。 第１図の装置の特に重要な１つの特徴は、出口ノズル２４のジオメトリである 。第２図を参照すると、出口ノズル２４の３つの異なる考え得るジオメトリが変 形例Ａ，ＢおよびＣとして略示されている。また、描かれているのは担体粒子１ ６の供給パターンについてのこれらの異なる出口ノズルの作用である。変形例Ａ において、出口ノズル２４はその下流端に向かって著しく広がらない。したがっ て、出ているガス流れは出口ノズル２４から実質上直線的に通過しかつ目標に向 かって直接進行する。結果として、担体粒子が比較的直線の通路内に継続しかつ 目標の比較的狭い区域２５に衝突する焦点を合わせた供給パターンを備える。粒 子１６がそれらの直線飛行から幾らか拡散する一方、その拡散はまったく小さく かつ取るに足らない。 同様に、第２図の変形例Ｂにおいて、出口ノズル２４は、その下流末端部に向 かって円錐状テーパの非常に広い角度を有している。この形状において、ガスの 流れは事実上直線的に機器を出て、かつ担体粒子１６は広く分散しない。再び、 粒子は目標の比較的コンパクトな部分２５に衝突する。 実質的に異なる供給パターンが得られるのは、円錐状の出口ノズルのテーパの 角度が臨界角度より小さい時である。この現象は第２図の変形例Ｃとして示され る。特に、加速されたガスの流れが出口ノズルに入るとき、渦巻きの作用により 、ガスの流れの通路のルートと出口ノズル２４の側との間に真空を創出する。こ の真空によりガスの流れは当該ガスの流れの走行方向に対して垂直のすべての方 向に外方に引っ張られるようになる。この方法において、ガスの流れとこのガス の流れの中で運ばれた粒子は出口ノズルの主軸線に対して横の方向に分散される （すなわち、粒子の走行方向）。したがって、第２図の変形例Ｃにおいて見るこ とができるように、機器から出ているガスの流れはより広い区域にわたって横方 向に広がり、それによりより広い区域にわたって担体粒子１６を分布し、そして 円錐状の出口ノズルがそのように形作られない場合であるよりも目標の非常に広 い区域２５にわたって改善された供給輪郭を提供する。このことは、担体粒子が 目標のいずれか一つの小さい区域に過剰に付与されるのを回避しかつ粒子の機械 的な分布または綿密なガス拡散または分布装置の必要なしに担体粒子の比較的広 いかつ均一な分布を提供する。 円錐状出口ノズル２４の正確なテーパの角度は使用するガス圧力および加速室 ２２の大きさに依存して実施例から他の実施例へと変化する。推進力源として市 販のヘリウムタンクを使用する機器に関して、その際加速室２２はおよそ１／１ ６インチの直径を有し、３．３インチのスパンにわたって１／１６インチから２ ／３インチに傾斜する出口ノズルは約１／１６インチから約２／３インチの直径 を有する目標表面をカバーする十分な粒子分布パターンを提供する。これは粒子 分布パターンの１００倍を超える増加を示し、粒子分布密度中の付随する１００ 倍の減少を有する。 したがって、好適な実施例において、円錐状の出口ノズル２４はその上流また は下流末端部のいずれかにおける広さ（例えば１／１６〜２／３インチ）よりそ の主軸線にそってかなり長くしなければならない（例えば３．３インチ）。その 長さより大きい直径を有する円錐状テーパを有するノズルは本発明の目的のため の担体粒子の適正な分散を提供しない、しかしながら、円錐状出口ノズルが連続 して円錐状の内部ジオメトリを有することは必要ない。例えば、出口ノズルは、 その機能全体に逆の作用を及ぼすことなしに、直径の連続する増加よりもむしろ 、直径の幾つかの小さな段付き増加を有することかできる。 ガスの圧力を変化することにより、粒子がそれにより目標１９に衝突する力は 変化され得る。本発明の実施において、推進力源によって設けられるガスの圧力 はカートリッジ１４から被覆された粒子１６を取り除くのに十分でなければなら ないが、目標１９を損傷するようには大きくない。被覆された粒子を健全な動物 の皮膚に供給するとき、放出されたガスの流れが目標とされた皮膚の表面を傷付 けないことが認められた。幾つかのより高いガス圧力で、皮膚のより少ない幾ら かの赤みが非常に許容し得るレベルで発生する。市場で入手し得る圧縮ヘリウム タンクから利用し得る圧力のごとき、調整されたガス圧力が、担体粒子１６を引 き離しかつ目標の皮膚または細胞に対して都合の悪い損傷なしに目標の動物の上 皮細胞へ担体粒子を供給するのに十分であることが認められた。より低い圧力ま たはより高い圧力が、担体粒子の密度、目標表面の性質、および所望の粒子貫通 深さに依存して、特別な用途において作用することが可能である。豚の皮膚への 担体粒子の供給に関連付けられる供給パラメータは、人間と豚の皮膚との間の機 械的類似性により、人間の皮膚により期待される供給パラメータと同様である。 粒子カートリッジ１４は凹状構造、好ましくは管状構造から形成され、かつそ の内部に配置された粒子を有している。かかる粒子カートリッジは担体粒子に接 触することなしに容易に取り扱われることができ、したがってサンプルの完全な 状態、かつ多分無菌性を維持する。粒子カートリッジ１４の多く形状およびジオ メトリが本発明により可能である一方、簡単かつ機能的な変形例が、商標名「テ フツェル（登録商標）」により入手可能な、ポリ（エチレンテトラ−フルオロエ チレン）のごとき実質上不活性の重合材料から構成される配管の短い部分を使用 して設けられる。配管はその中心を通る通路を有するシリンダを形成している。 かかる管状構造の利点は、生物学的材料で被覆された、担体粒子が配管の内面に 配置され、かつしたがって供給装置の壁に接触せずかつ多分、それを汚染しない ということである。テフツェル（登録商標）のごとき材料を使用する利点は、そ れが透明で、負荷されたカートリッジの目視による確認を許容するということで ある。かかる確認は、金の担体粒子が使用されているとき、例えば目視可能に色 を帯びた金であるかまたは目視可能な金の帯片を有するカートリッジの外観によ る。カートリッジの内径は粒子がその中に配置されることを許容しかつ粒子を取 り除くのに十分な圧力でそれを通る適切なガスの流れを許容するのに十分な大き さであることだけが要求される。カートリッジ１４は必ずしも管状である必要は なく；圧縮ガスがその中に閉じ込められ得る適宜な凹状形状として形作られ得る 。かかる代替のジオメトリは取り除かれた粒子１６が分散されず、かつしたがっ てガスの流れにより目標に向けられることを保証する。例として、カートリッジ １４は担体粒子１６がその中に配置される管半体から構成され得る。この管反対 は次いでガスがそれを貫通する半筒状通路を形成するように装置の平らなまたは 平らでない表面により緊密に被覆され得る。これに関連して、サンプルカートリ ッジおよび装置の表面によって形成される周囲室の特別なジオメトリは、そのジ オメトリがともに、カートリッジ１４から目標１９へのガスの流れに向く限り、 重要ではない。 サンプルカートリッジ１４に使用する適宜な担体粒子１６はどのような高密度 の、生物学的に不活性の材料からも構成され得る。高密度の材料は短い距離にわ たって目標に向かって容易に加速され得る粒子を設けるために好適であり、その 際粒子は更に、これらの粒子がそれに供給される筈である細胞に対して十分に小 さい大きさである。数ミクロンの平均直径を有する担体粒子が生体細胞を不正に 傷つけることなくかかる生体細胞に容易に入り得ることが認められた。 本発明の目的のために、タングステン、金、プラチナおよびイリジウム担体粒 子が使用され得る。タングステンおよび金の粒子が好適である。タングステン粒 子は直径０．５〜２．０μｍの平均の大きさで容易に入手可能で、したがって細 胞内供給に適している。かかる粒子は粒子加速供給方法において使用するために 最適な密度を有し、かつ核酸による非常に有効なコーティングを許容するが、タ ングステンは幾つかの細胞の型に対して潜在的に有毒である。したがって、金が 担体粒子１６用の好適な材料である。なぜならば、これが高密度を有し、生物学 的材料に対して比較的不活性であり、そして約０．２から３μｍの平均直径を有 する球形の形で容易に入手し得るからである。１〜３ミクロンの大きさ範囲の球 形の金粒子またはビーズが粒子加速供給技術において上首尾に使用され、ならび に微小結晶粉末の形において設けられた金は約０．２〜３μｍの測定された大き さの範囲を有している。 担体粒子１６をそれに付着させる、第８図の管状構造のごとき、多数のサンプ ルカートリッジ１４が、単一の方法で製造され得る。これに関連して、２つの異 なる塗布方法が上首尾に使用される。 第１の方法において、重要な生物学的材料で被覆された担体粒子の懸濁液が、 プラスチック配管の長さに導入される。粒子は配管の内面の底部に沿って重力に より沈殿させられる。沈殿時、粒子は配管の全長に沿って粒子のリボンを形成し 、かつ粒子の懸濁液からの液体は配管から排出される。液体が取り除かれるとき 、配管はこの配管の内面全体にわたって粒子を広げるために転動され、かつ分布 された粒子は窒素のごとき乾燥ガスの流れにより乾燥させられる。配管はその場 合に粒子供給装置のサンプル室への挿入に適する長さに切断されることができる 。普通の熟練者には、転送に利用し得る被覆された粒子の数が粒子懸濁液の濃度 を調整することにより、またはカートリッジを形成するのに使用される配管の長 さを調整することにより変化され得ることが判るだろう。また、熟練者には、本 発明において有用なサンプルカートリッジが記載されたばかりの方法以外の方法 において製造され得ることが判るだろう。 管状構造の内面を被覆するための第２の方法は、担体粒子１６を粒子カートリ ッジ１４に固定するのに僅かな付着作用を使用する。僅かな付着補助の使用は、 粒子が、ガスの流れが適切な供給圧力に達するまでカートリッジの内方凹状面に 一時的にこれらの粒子を付着させて置くことにより良好に加速されることを保証 することが認められた。これを達成するために、粒子がアルコール中に懸濁され るとき添加剤が使用される。僅かだけ接着性があり、かつ上首尾で使用された添 加剤は、ポリビニールピロリドン（ＰＶＰ）、コレステロール、グリセリンおよ び水である。例えば、コレステロールは懸濁液中で１ｍｇコレステロール／ｍｌ アルコールの割合で使用される。粒子／アルコール懸濁液は懸濁液中に粒子を維 持するのを助けるために超音波処理され、そして、懸濁液はその側部に配置され るカートリッジ１４の内面に塗布される。担体粒子はカートリッジの内面の一方 に沿って懸濁液から急速に落ちる。次いで、アルコールが除去され、カートリッ ジの内部は管が回転させられるとき、窒素の流れにより乾燥されることができる 。 次に、第３図を参照すると、符号１０で総括的に示される、粒子加速装置の実 施例の側面図が本発明によって構成された、取り付けられた使い捨てサンプル供 給モジュールとともに示されている。当該装置１０は手で操作可能でかつ携帯可 能であり、オペレータは本装置を容易に取扱いかつ動かすことができる。 第３図の装置の詳細に戻ると、装置の推進力発生部分は好ましくは細長くかつ 特定のオペレータの要求および快適さに適合させられる適宜な形状および大きさ からなることができるハンドル２８を含んでいる。第３図に示されるように、ハ ンドル２８は、オペレータに堅固な握りおよびトリガ機構３０、例えば、オペレ ータによって押圧されるとき、アクチュエータ機構３０に係合するキャップ２９ によって被覆され得る、弁トリガ機構への容易な接近を提供するようにピストル の握りの形状に形成され得る。 入口管３２、または導管がハンドル２８を貫通し、その際入口管は両端で解放 され、かつ装置から粒子を供給するのに必要とされる圧力でガスを収容すること ができる固い材料から構成される。好適な実施例において、入口管３２、および 圧縮ガスの流れに接触する装置の他のすべての部分（サンプルカートリッジ以外 の）は、金属、例えば真鍮のごとき変形不能な固い材料、または高密度の重合材 料から構成される。入口管３２はブッシュ等によって機器内の所定位置に固定さ れ得る。入口管３２は、粒子加速供給を達成するために十分な作動圧力により解 放可能なガス量を供給する容器として作用する。入口管３２の寸法は重要ではな く、かつ十分な量の圧力下のガスを収納するために増加または減少され得る。代 替的に、別個の専用のガス容器が入口管３２内の容量が不十分である場合に設け られ得る。 入口管３２の一方の末端部には、符号１２で総括的に示される、外部ガス源に 柔軟な配管によって接続可能であるカプラ３１がある。このカプラ３１は、好ま しくは、高められた圧力のガスを使用する空気式装置において普通に使用される 型の迅速接続型のコネクタである。ガス源は生物学的にかつ化学的に不活性の圧 縮ガスを収容する市販のタンクであってもよい。不活性ガスは、好ましくはヘリ ウムである。ガスがガス源を出る圧力は、通常の圧力調整弁によって好都合に調 整される。オペレータによって目視可能なゲージが装置中の圧力を表示するのに 使用され得る。 弁または破壊可能な薄膜のごとき、アクチュエータ手段３４が入口管３２の反 対の末端部に接続される。このアクチュエータ手段は入口管３２から装置１０の サンプル供給部分へのガスの流れを制御するのに使用される。第３図の実施例に おいて、アクチュエータ３４は、ハンドル２８上のトリガ機構３０によって制御 される電気的作動のソレノイド弁である。このソレノイド弁をトリガ機構と接続 するワイヤが装置の安全性および管理性を改善するためにハンドル２８内に配置 され得る。取り外し可能に固定し得るカバープレート３６がトリガ機構３０との 内部の電気的接続への接近を設ける。ハンドル２３を通過する配線チャンネル３ ８がトリガ機構３０とアクチュエータ３４を相互に接続するワイヤ用の保護導管 を提供する。 本発明は特定の型のアクチュエータ弁または特定のトリガ機構に制限されない 。これに関連して、第３図に描かれた組み合わせと、普通の熟練者によって置換 され得る多数の弁およびトリガの組み合わせとが知られている。ばね負荷のボー ル弁が、ならびに圧縮ガスの制限された流れを解放するために脆い閉止の破壊ま たは破断により作動するアクチュエータ機構が使用されることができる。かかる 組み合わせは、アクチュエータ機構が入口管３２から入っているガスの流れの圧 力に抗することができるかぎりここでの使用に適する。 アクチュエータ３４の流体出口は弁に結合されるガス出口管３９および本発明 のサンプル供給モジュール（符号４０で総括的に示される）を受容するようにな される端末コネクタ３７を含んでいる。サンプル供給モジュール４０の容易なか つ繰り返しの取り付けおよび取り外しを容易にするために、コネクタ３７は上記 で言及された迅速接続カプラにすることができる。 本発明は、部分的には、サンプル供給モジュール４０に、かつ部分的には、適 宜な推進力を備えることができる粒子加速装置１０とのモジュールの使用に属す る。サンプル供給モジュール４０は、粒子加速装置１０の原力発生部分へ接続さ れる場合の目標へサンプルを供給するのに必要な構成部分を含む。サンプル供給 モジュール４０は第４図〜第７図を参照してより詳細に説明される。第４図に描 かれるように、本発明の１つの特別な実施例はコネクタ３７にサンプル供給モジ ュールを迅速に接続するための固定手段４２を含んでいる。この実施例において 、固定手段４２はコネクタ３７に固定して係合するような大きさおよび形状に適 合される端部取り付け具からなっている。固定端部取り付け具の特別な大きさお よび形状は、サンプル供給モジュールが使用の間中推進力源に堅固に結合され得 るような方法においてコネクタ３７の大きさおよび形状に対応する限り、重大で はない。これに関連して、固定手段が数秒の間で係合可能かつ取り外し可能であ ることが好ましい。 固定手段４２の端部取り付け具は「スエージロック」、迅速接続カプラとして 普通に言及される迅速接続コネクタの型として第４図に描かれている。固定手段 の端部取り付け具は３つの筒状部分４４，４６および４８からなっている。端部 取り付け具の上流末端部からサンプル供給モジュール４０の中央部分へ移動する と、各筒状部分の直径は連続して大きくなる。最外方の端部筒状部分４４自体は 截頭円錐部分５０で終端する。端部筒状部分４４と中央筒状部分４６との間で、 第２の截頭円錐部分５２が第１筒状部分４４の直径から第２の筒状部分４６の直 径への漸次の遷移を備えている。第２の筒状部分４６と第３の筒状部分４８との 間には、かかる漸次の遷移は設けられない。したがって、第２の筒状部分４６か ら第３の筒状部分４８への好適な実施例の直径の急激な増加がある。第３の筒状 部分４８はオペレータに好都合な手持ち式を提供し、かつコネクタ３７へのサン プル供給モジュールの係合を容易にする。 多数の他の迅速係止型のカプラが本発明の実施において使用され得る。例えば 、特に、注射器に使用される型の、「ルエル−ロック」取り付け具が第４図の例 示実施例に描かれた固定手段と置き換えられ得るように意図される。 また、固定手段４２はコネクタ３７と実際に係合し得るのが好ましい。例えば 、環状溝５４が第２の筒状部分４６の外面に設けられ得る。この環状溝はコネク タ３７によって設けられる歯止めによって、実際に係合されるような大きさおよ び形状に適合され得る。これに関連して、複数のボール（例えば、ボールベアリ ングに見られる型の）がコネクタ３７の歯止め手段として設けられ得る。ボール および環状溝５４は、コネクタ３７の締め付け時、ボールが、これらがコネクタ ３７が結合解除されるまで留まる環状溝５４内に着座されるように位置決めされ る。 接続部分５６が端部取り付け具４２に隣接して配置される。接続部分５６は好 ましくは箇状のジオメトリを有し、そして一実施例において、固定手段４２の第 ３の筒状部分４８の直径より小さい直径を有している。この方法において、第３ の筒状部分４８はサンプル供給モジュール４０の取り付けの間中接近し得る。円 錐状の出口ノズル５８が接続部分４８の反対端に配置される。出口ノズル５８は 本書で上述されたように形作られる。これに関連して、円錐状の出口ノズル５８ の直径は、好ましくはその反対端におけるよりも接続部分５６近傍で狭い。出口 ノズル５８の特定の寸法および円錐状の角度は機器の入力ガス圧に依存する。任 意に、スペーサ脚部６０が出口ノズル５８のより広い、下流末端部に接続される 。スペーサ脚部６０は所望の目標への粒子の供給に適する長さを有するように一 般に選択される。かかるスペーサ脚部６０は必要とされないが、これらがオペレ ータに機器１０と目標との間の適宜な距離を確立させるため好都合である。これ は続いて起こる粒子供給間の再生可能な結果を許容する。適切な距離は、目標細 胞の出現の経験上の観察および供給後の遺伝子発現の測定されたレベルを使用し て、スペーサ脚部６０の長さを変化することにより必要とされるように定められ 、かつ固定され得る。３／４〜１インチのスペーサ脚部の長さが好ましいことが 哺乳類の皮膚に関して認められた。代替的に、目標から所望の距離に機器を手で 位置決めすることができる。通常、少なくとも１本の、かつ好ましくは２本また はそれ以上のスペーサ脚部６０が設けられる。特別な実施例のスペーサ脚部は第 ５図〜第７図において最良に観察される。 中空のチャンネルがサンプル供給モジュール４０の全長に沿って設けられる。 この中空のチャンネルはサンプル供給モジュール４０の主軸線と実質上同軸であ るサンプル通路を設けている。第５図の断面図を参照して、サンプル通路は固定 手段４２内に軸方向に配置されかつ固定手段の上流末端部から、第１の筒状部分 ４４を通って、かつ第２の筒状部分４６へ延びるカートリッジ室６２を含んでい る。カートリッジ室６２は、粒子加速装置１０の原力発生部分から加速されたガ スの流れを流入させる。このカートリッジ室６２は、その内方凹状面に取り外し 可能に固定される担体粒子を有する粒子カートリッジ（以下で説明される）を受 容し、かつ保持するように形作られている。カートリッジ室６２の直径はその上 流末端部に対してその下流末端部でより狭い。これはカートリッジ室内に保持さ れるとき粒子カートリッジの運動を制限する。 カートリッジ室６２の狭くされた末端部はカートリッジ室６２の直径に対して より小さい直径を有する実質上直線の、粒子加速通路６４の上流末端部と流体連 通している。カートリッジ室６２と粒子加速通路６４の相対的な直径は第５図お よび第６図の参照によって見ることができる。粒子加速通路６４はサンプル供給 モジュール４０およびカートリッジ室６２の主軸線と実質上同軸に配置されてい る。一実施例における通路６４は、直径１／１６インチ、および長さ５〜１５ｍ ｍを有することができる。通路６４が長過ぎるならば、ガスの流れは摩擦により 速力を失うかも知れない。粒子加速通路６４はカートリッジ室の下流末端部と円 錐状出口ノズル５８との間に延びる。 加速通路６４用の滑らかな内面を維持することは、担体粒子と通路６４との間 の妨害または逆の相互作用を減少し、したがって意図された目標への担体粒子の 適正な流れを容易にする。かかる滑らかな表面を維持するために、紐またはパイ プクリーナが研磨化合物で被覆されかつ次いで通路６４の内部を研磨するのに使 用され得る。通路に適する滑らかな内面はまた、サンプル供給モジュールが熱可 塑性材料から形成される場合に成形過程において直接形成されることもできる。 また、出口ノズル５８は好ましくは滑らかな内面を有している。 使用において、サンプルカートリッジは、担体粒子が付着しているその内面が サンプル供給モジュール４０が取り付けられるときガスの流れと流体連通してい るようにカートリッジ室６２に挿入される。サンプルカートリッジ内の粒子の方 向は別に重要ではない。サンプル供給モジュール４０は固定手段４２によってコ ネクタ３７に結合され、それにより使用中機器１０からのサンプル供給モジュー ル４０の意図しない分離を阻止する。ガス流れアクチュエータ３４を制御するト リガ機構３０は管３２から圧縮ガスを解放するように作動される。解放されたガ スは、アクチュエータ３４からサンプル供給モジュール４０へ向かう流れの中に 流れ、サンプルカートリッジを通り、かつその表面から粒子を解放し、かつ離し て支持する。ガスの流れおよびこのガス内で運ばれた担体粒子は粒子加速通路６ ４を通って、円錐状ノズル５８へそして目標に向かってかつその中に入る。 上述されたように、精密な運転パラメータは一般に、順次、粒子加速通路６４ および出口ノズル５８の特別な寸法を指示する、担体粒子を供給するのに使用さ れているガスの圧力に依存する。 被覆された粒子のサンプルが装置１０から供給された後、コネクタ３７はサン プル供給モジュール４０を除去するために解放される。モジュールが単一の使用 に向けられる好適な実施例において、使われたモジュールは適宜に処理される。 続いて起こる供給はその場合に新たなサンプルカートリッジおよびサンプル供給 モジュール４０を使用して上述した工程を繰り返すことにより実施され得る。 本発明は、サンプルおよび目標表面に実際に接触する粒子加速装置のすべての 部分が機器の推進力部分から別個に設けられ、かつ単一の使用後、容易に処理さ れ得るので生物学的材料の供給に特に有用である。したがって、以前の供給から の残留生物学的材料との相互汚染の潜在性は効果的に除去される。また、使われ たサンプル供給モジュールの日常的な処理は、受容体と接触する機器の部分が再 び使用される必要がないので、受容体間またはそれらの中での相互の汚染を阻止 する。 本発明は、核酸ワクチンを使用する、齧歯類動物、ウシ、豚、羊、山羊、馬お よび人間のごとき哺乳類被験体、および犬および猫のごとき家畜の大量ワクチン 予防接種に使用され得る。核酸ワクチンは遺伝子材料、通常、病原体から引き出 されたＤＮＡからなる。遺伝子材料は、本書に記載された装置のごとき装置を使 用して哺乳類被験体の細胞に供給される。細胞にいったん供給されると、遺伝子 材料は、ワクチン予防接種された被験体中の免疫反応を引き起こすたんぱく質、 またはペプチドを発生するために細胞転写および転換機械によって発現される。 免疫反応はワクチン予防接種された被験体をワクチンがそれから引き出された病 原体によって続いて起こる感染に抗するようにし得るか、またはすでに感染し た被験体に治療効果を提供する。また、本書で説明された装置は、遺伝子治療の ごとき、遺伝子供給にも使用され得る。 本発明は生物学的材料の大規模な、繰り返し供給における使用のために特に設 計されたが、本発明はまた、目標表面への担体粒子の単一の、別個の供給のため に現存する粒子加速装置によるごとき、より伝統的な用途にも使用されることが できる。例えば、サンプル供給モジュール、および主題のモジュールを使用する 粒子加速装置は、遺伝子材料を植物および動物の器官、組織および／または培養 された細胞に転送する方法において使用され得る。本発明は、生きている植物の 分裂組織へ遺伝子を供給して移植遺伝子導入の植物を作るために粒子加速装置と ともに使用された。本発明のすべての利点、特にその携帯性およびサンプル取り 扱いの容易さは、装置が粒子加速によって遺伝子の単発の供給に使用されるとき 同様に良好に当てはまる。しかしながら、本発明の原理は、また、速度、再生可 能性および使用の容易さの実質的な利点を達成するために固定の非携帯ユニット に組み込まれることも可能である。 したがって、粒子加速装置とともに使用する新規なサンプル供給モジュールが 記載された。主題の発明の好適な実施例が幾らか詳細に説明されたけれども、自 明の変更は、添付の請求の範囲によって定義されるような本発明の精神および範 囲から逸脱することなしになされ得ることは理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．粒子加速装置において使用するためのサンプル供給モジュールにおいて、 当該サンプル記載モジュールが： （ａ）粒子カートリッジを受容しかつ維持するように形作られるカートリッジ 室を備え、その際当該カートリッジ室が上流末端部および下流末端部を有してお り； （ｂ）上流末端部および下流末端部を有している出口ノズルを備え； （ｃ）前記カートリッジ室と前記出口ノズルとの間に配置される粒子加速通路 を備え、その際当該加速通路が前記カートリッジ室の前記下流末端部および前記 出口ノズルの前記上流末端部と流体連通しており；そして （ｄ）前記サンプル供給モジュールを推進力源に結合するための固定手段を備 え、その際当該固定手段が連係する推進力源と前記カートリッジ室の前記上流末 端部をインターフェイスすることを特徴とするサンプル供給モジュール。 ２．前記出口ノズルが円錐状であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載 のサンプル供給モジュール。 ３．前記出口ノズルの前記下流末端部がその上流末端部より大きい直径を有し 、かつ更にその際前記出口ノズルの前記上流および下流末端部間の距離が前記下 流末端部の直径より大きいことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のサンプル 供給モジュール。 ４．前記サンプル供給モジュールが、更に、前記出口ノズルの前記下流末端部 から延びている複数のスペーサ脚部からなることを特徴とする請求の範囲第１項 に記載のサンプル供給モジュール。 ５．前記サンプル供給モジュールが重合材料から構成されることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載のサンプル供給モジュール。 ６．前記重合材料が熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求の範囲第５項に 記載のサンプル供給モジュール。 ７．前記サンプル供給モジュールが単一粒子供給運転に向けられることを特徴 とする請求の範囲第６項に記載のサンプル供給モジュール。 ８．前記重合材料がポリカーボネートまたはポリプロピレンであることを特徴 とする請求の範囲第５項に記載のサンプル供給モジュール。 ９．前記サンプル供給モジュールが多重粒子供給運転に向けられることを特徴 とする請求の範囲第８項に記載のサンプル供給モジュール。 １０．請求の範囲第１項に記載されたサンプル供給モジュールからなる無菌の 、密封された容器。 １１．前記固定手段が前記サンプル供給モジュールと関連の推進力源との間の 、正の圧力密閉結合を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のサ ンプル供給モジュール。 １２．前記固定手段が関連の推進力源上の迅速接続取り付け具と協働するよう になされることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のサンプル供給モジュー ル。 １３．前記固定手段が関連の推進力源上の歯止めカプラと協働する環状溝から なることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載のサンプル供給モジュール。 １４．前記サンプル供給モジュールが、更に、生物学的材料で被覆された担体 粒子を収容する凹状サンプルカートリッジからなることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載のサンプル供給モジュール。 １５．前記サンプルカートリッジが管状であることを特徴とする請求の範囲第 １４項に記載のサンプル供給モジュール。 １６．前記加速通路が前記管状サンプルカートリッジの直径より小さいことを 特徴とする請求の範囲第１５項に記載のサンプル供給モジュール。 １７．（ａ）機器本体と、（ｂ）サンプル供給モジュールとを備え、前記機器 本体がそれを貫通しかつ圧縮ガス源に結合するための第１末端部およびサンプル 供給モジュールに結合するための第２末端部を有する導管からなり、その際前記 機器本体が更に前記導管を通ってガスの流れを解放するための作動手段を含み； そして 前記サンプル供給モジュールが、（ｉ）粒子カートリッジを受容し、かつ維持 するように形作られるカートリッジ室を有し、その際前記カートリッジ室が上流 末端部と下流末端部を有し、（ｉｉ）上流末端部および下流末端部を有する出口 ノズルを有し、（ｉｉｉ）前記カートリッジ室と前記出口ノズルとの間に配置さ れる粒子加速通路を有し、その際この粒子加速通路が前記カートリッジ室の前記 下流末端部および前記出口ノズルの前記上流末端部と流体連通しており、そして （ｉｖ）前記サンプル供給モジュールを前記機器本体に結合するための固定手段 を有し、この固定手段が前記カートリッジ室の前記上流末端部を前記機器本体導 管の前記第２末端部とインターフェイスすることを特徴とする粒子加速装置。 １８．前記作動手段が前記導管の前記第１および第２末端部の間で前記機器本 体に配置されかつ前記導管を通るガスの通過を制御する弁からなることを特徴と する請求の範囲第１７項に記載の粒子加速装置。 １９．前記作動手段が前記機器本体導管の前記第１および第２末端部の間で前 記機器本体導管内に配置される破壊可能な薄膜からなることを特徴とする請求の 範囲第１７項に記載の粒子加速装置。 ２０．前記出口ノズルの前記下流末端部が、その上流末端部より大きい直径を 有し、そして更に、前記出口ノズルの前記上流および下流末端部の間の距離が前 記下流末端部の直径より大きいことを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の粒 子加速装置。