(57)【要約】本発明は、ガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリを作製する方法に関する。上記方法において、円錐状先端と、これに隣接する管状区画とを備えるピペットまたはキャピラリ(1)が保持デバイス(2)内に固定され、該固定されたガラス・ピペット(1)は次に加熱デバイス(3)の熱放射場内へと導入され、上記ガラス・ピペットは少なくとも先端領域において軟化され、上記ピペットの直径が円錐部の基底面と上記管状区画との間において僅かだけ急激に長寸化される如き様式で該ガラス・ピペットの内部に対して気体圧力が適用され、拡開された上記ガラス・ピペット(1)は次に上記加熱デバイス(3)の上記熱放射場から離脱され、且つ、上記ガラス・ピペット(1)の直径の急激な長寸化は光学的観察デバイス(4)の助力により監視され且つ好適には制御される。本発明はまた、保持デバイスと、加熱デバイスと、位置決めデバイスと、圧力付与デバイスと、観察デバイスと、制御／監視デバイスとから成る、ガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリ(1)を作製する対応装置にも関する。【選択図】図１
2009531259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円錐状先端と、該先端に隣接する本質的に管状の区画とを有する少なくとも一本のガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリ(1)が保持デバイス(2)内に固定され、
上記固定されたガラス・ピペット(1)は加熱デバイス(3)の熱放射場内へと導入され、好適には、上記固定されたガラス・ピペットは位置決めデバイスの助力により上記加熱デバイスの上記熱放射場内へと移動され、
上記ガラス・ピペットは、少なくとも上記先端の領域において、特に、円錐部の基底面の領域において、且つ、適切であれば、上記先端に隣接する上記管状区画の部分においても、軟化、好適には溶融され、上記軟化操作は好適には各区画において行われ、
上記軟化操作に先立ち且つ／又は軟化状態において、上記ガラス・ピペット(1)の上記円錐部の基底面と上記管状区画との間のピペットの直径が、急激に、すなわち短距離に亙り、上記基底面における直径より大きい直径へと、特に少なくとも100μmの直径まで拡開されるように、上記ガラス・ピペットの内部は気体圧力に委ねられる、
特にパッチクランプ試験のためのガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリを作製する方法において、
この様に拡開された上記ガラス・ピペット(1)は上記加熱デバイス(3)の上記熱放射場から離脱され、上記ガラス・ピペットは好適には上記位置決めデバイスの助力により上記熱放射場の外方に移動され、
上記ガラス・ピペット(1)の直径の上記急激な拡開は、光学的観察デバイス(4)の助力により監視され且つ好適には制御される、方法。
【請求項２】
前記ガラス・ピペットは、斯かるガラス・ピペットを引伸ばす装置から直接的に前記保持デバイス内へと移送されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記熱放射場への導入および該熱放射場からの離脱時に、前記固定されたガラス・ピペットは前記位置決めデバイスの助力により、本質的に軸心方向にのみ、すなわち該ピペットの長手方向にのみ移動されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱放射場における前記軟化操作に続き、前記ガラス・ピペットは本質的に、上記熱放射場内へと該ピペットが導入されるに先立ち配置されていた開始位置へと戻し移動されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記ガラス・ピペットの内部においては継続的な気体圧力が確立されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ガラス・ピペットの種々の長手区画は、前記熱放射場内へと相次いで導入されると共に、気体圧力に対して委ねられることで拡開され、
好適には、上記ガラス・ピペットの軸心方向において、結果的に拡開された該ガラス・ピペットの輪郭部の長さは、この軸心方向における上記熱放射場の範囲より長いことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記直径の急激な拡開を監視かつ制御するために、前記ガラス・ピペットの前記外側輪郭部の変化が観察され、
好適には、夫々の所定箇所における上記ガラス・ピペットの寸法の変化に対する値が決定されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
各値は、前記ガラス・ピペットの前記先端から固定距離にて、該ガラス・ピペットの少なくともひとつの直径に対し、好適には３つの直径に対して決定されることを特徴とする、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記値は、前記円錐部の基底面と頂面との間における前記先端の長さに対して決定されることを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
特にパッチクランプ試験のためのガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリ(1)を作製する装置であって、
ガラス・ピペット(1)を固定するための保持デバイス(2)と、
熱放射場の助力により上記ガラス・ピペットの複数の領域を軟化、特に溶融する加熱デバイス(3)と、
上記加熱デバイスに関して、少なくとも上記ガラス・ピペットの軸心方向における該ガラス・ピペットの制御式の移動および位置決めのための位置決めデバイスであって、上記保持デバイスは好適にはこの位置決めデバイスの助力により移動され得るという位置決めデバイスと、
上記ガラス・ピペットの内部を所定様式で気体圧力に対して委ねるデバイスと、
上記ガラス・ピペットが加熱されて気体圧力に対して委ねられるときにおける、該ガラス・ピペットの光学的観察、特に該ガラス・ピペットの先端の領域の光学的観察のための観察デバイス(4)と、
当該装置により実施される方法のパラメータを選択して影響を与えるという制御／監視デバイスであって、特に、上記加熱デバイスにおける温度と、上記気体圧力と、上記位置決めデバイスの移動とに対して影響を与えるという制御／監視デバイスとを有する、
装置。
【請求項１１】
前記保持デバイス(2)は挟持手段であることを特徴とする、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記ガラス・ピペットは前記保持デバイス内に気密様式で固定され得ることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記加熱デバイス(3)は所謂る加熱フィラメントであることを特徴とする、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記加熱デバイス(3)、特に前記加熱フィラメントはU形状設計態様であることから、前記ガラス・ピペットをその外周の回りで少なくとも部分的に囲むことを特徴とする、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
前記加熱デバイス(3)、特に前記加熱フィラメントは、前記ガラス・ピペットの長手方向に関して好適には約45°の角度にて傾斜して位置決めされることを特徴とする、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１６】
前記加熱デバイスの加熱出力は電流制御されることを特徴とする、請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記ガラス・ピペットの内部を所定様式で気体圧力に対して委ねる前記デバイスは、上記ガラス・ピペットを継続的な圧力に対して委ねるべく設計されることを特徴とする、請求項１０乃至１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記観察デバイスはCCDカメラ(7)を備えた測定用顕微鏡(6)であることを特徴とする、請求項１０乃至１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記制御／監視デバイスは画像処理システムを備え、該システムの助力により、前記ガラス・ピペットが加熱されて圧力に委ねられるときに該ガラス・ピペットの外側輪郭部の変化を追尾し得ることを特徴とする、請求項１０乃至１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
ガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリを引伸ばすデバイスにより更に特徴付けられる、請求項１０乃至１９のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリを作製する方法、および、ガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリを作製する装置に関する。本明細書において上記ピペットまたはキャピラリは特に、パッチクランプ試験を実施するために提供される。
【背景技術】
【０００２】
生細胞の内部は、該細胞の内部におけるプロセスを外部環境から遮断する脂質膜により囲まれることは知られている。この脂質膜は、荷電粒子に対して非常に不透過性である。この目的のために、上記膜内に取入れられた特定の輸送タンパク質は、上記膜を通して荷電粒子(イオン)を輸送する役割を果たす。故にこれらの輸送タンパク質は、多数の生理機能に対する基礎を構成する。
【０００３】
細胞生理研究は、1981年にザックマン(Sakmann)およびネーア(Neher)により開発された所謂るパッチクランプ方法(patch-clamp method)により大きな変革がもたらされた。パッチクランプ技術によれば、上記膜におけるイオン輸送体により生成される電流が細かい時間的分解能を以て直接測定され得る。結果的な利点は知られている。故に、目標タンパク質に対するシグナル分子または薬理学的有効物質の効果を直接的に確定することが可能である。更に、上記パッチクランプ技術によれば、膜の電気的および化学的な環境を厳密な条件で監視し得ると共に、シグナル分子、薬理学的有効物質などを膜の両側において使用することもできる。
【０００４】
パッチクランプ技術は当業者に対して公知であり且つ多用されるという事実に鑑みると、該技術の基礎をこれ以上詳細に論ずる必要はない。
【０００５】
パッチクランプ技術において、ガラス・キャピラリまたはガラス(マイクロ)ピペットは細胞の近傍、故に該細胞の細胞膜の近傍へと機械的に移動され、且つ、吸引により其処に固定されるというのが習用の手順である。これは、細胞膜と、上記ピペットの先端との間における電気的に緊密な接続に繋がる。この電気的に緊密な接続は、低電流および非常な低電流を高分解能かつ低ノイズで測定する前提条件である。電気的に緊密な上記接続は多くの場合、“シール”とも称される。合理的なパッチクランプ測定を実施するためには、所謂る“ギガシール(gigaseal)”、すなわち、電気抵抗がギガ・オーム範囲に到達するという電気的緊密接続を実現する必要がある。通常、陽子の如き非常に小さなイオンが細胞膜とガラス表面との間を非制御様式では通過しないことを確実とするためには、10ギガ・オーム以上の抵抗が必要とされる。
【０００６】
上記ガラス・ピペットが“外部から”細胞膜に接触するという上述のパッチクランプ技術は、これまで、ガラス・キャピラリまたはガラス(マイクロ)ピペットの内部に導入される細胞または対応する生体構造により好適に改変されてきた。厳密な手順に関しては、特許文献１を参照されたい。この特許文献１においては、結果的な利点も見出され得る。
【０００７】
上記従来技術におけるパッチクランプ試験に対して使用されるガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリは通常、円錐状頂部と、該先端に隣接する本質的に管状の区画とを有する。斯かるピペットまたはキャピラリは通常、習用のガラス吹き技術により、すなわち、円錐状に狭幅化する先端が作製されるべき領域を溶融する作業に続きまたはその間にガラス管を引伸ばす(引張成形する)ことにより作製される。斯かる円錐状先端を備えるピペットまたはキャピラリは次に、ガラス・キャピラリが外側から細胞膜まで案内されるという技術、および、ギガシールが形成され乍ら細胞がキャピラリの内部に固定されるという技術の両方に対して使用される。
【０００８】
最後に言及された上記技術(キャピラリの内部への細胞の固定)の場合、キャピラリの内部において其処に収容された溶液が特に迅速に交換される必要があるならば、問題が生じ得る。既に言及されたようにパッチクランプ試験は多くの場合、外部から膜まで移動される有効成分または有効成分候補に対する膜タンパク質および／または細胞の内部の相互作用を吟味すべく用いられる。上記膜までの対応物質のこの移動は基本的に、可及的に迅速に行われるべきである。このことは多くの場合、膜に対して化学的に制御された操作の場合にまさに必須であるというのが実状である。
【０００９】
従来技術のピペットおよびキャピラリの形状および寸法によれば、溶液の斯かる迅速な交換のために、および／または、有効成分もしくは有効成分候補を細胞膜まで迅速に移動させるために、該ピペットおよびキャピラリは決して最適ではないということが意味される。細胞がキャピラリの内部に固定されるというパッチクランプ技術においては、少なくとも固定箇所において、キャピラリの、または円錐部の、可能的に最も狭幅な形態を提供するという所望がある。
【００１０】
非特許文献１は実際、所謂る“圧力研磨(pressure polishing)”を用いてピペットの先端を処理する実用的手法を開示している。この非特許文献１において、習用のキャピラリまたはピペットの先端は気体圧力の助力により拡開される。この目的のために、点状の熱源として作用するＶ形状フィラメントは、上記ガラス・ピペットの先端上に向けられた先端を有している。生成された本質的に球状の熱放射場は、直近における上記ピペットの先端のみを溶融して拡開させる。故に、結果的な上記ピペットの円錐部の拡開区画は、約30〜35μmの直径を達成するのがせいぜいであることから、キャピラリ／ピペットの内部に細胞を固定する技術での使用には適していない。故に、上記非特許文献１もまた、ガラス・キャピラリが外部から細胞の膜まで案内されるという習用のパッチクランプ技術に関しているにすぎない。
【特許文献１】WO2002/010747A2
【非特許文献１】雑誌“神経科学方法”100(Journal of Neuroscience Methods)、(2000)、第13〜15頁、ミリアム・ビー・グッドマン(Miriam B. Goodman)およびショーン・アール・ロッカリー(Shawn R. Lockery)の刊行物
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
故に本発明の目的は、ガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリを作製すべく使用され得る新規な方法を提供するに在る。特に本発明は、プロセスにおいてギガシールが形成され乍らキャピラリの内部に細胞または対応生体構造が固定されるというパッチクランプ技術において好適に使用され得る新規なピペットまたはキャピラリを提供すべきことが意図される。
また、斯かるピペットまたはキャピラリを提供する装置、特に、上記の新規な方法を実現する装置を開発することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、請求項１の特徴を有する方法、および、請求項１０の特徴を有する装置により達成される。本発明に係る上記方法および本発明に係る上記装置の好適実施例は、夫々、請求項２乃至９および請求項１１乃至２０において定義される。故に全ての請求項の表現は、参照したことにより本記述に含まれる。
【００１３】
特にパッチクランプ試験のために提供されるガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリを作製する本発明に係る方法は、以下の方法段階を備えて成る：
先ず最初に、円錐状先端と、該先端に隣接する本質的に管状の区画とを有する少なくとも一本のガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリが保持デバイス内に固定される。
上記固定されたガラス・ピペットは加熱デバイスの熱放射場内へと導入される。これは好適には、上記固定されたガラス・ピペットは位置決めデバイスの助力により上記加熱デバイスの上記熱放射場内へと移動されるように行われる。
上記ガラス・ピペットは、少なくとも上記先端の領域において、特に、円錐部の基底面の領域において、且つ、適切であれば、上記先端に隣接する上記管状区画の部分においても、軟化、特に溶融される。この軟化操作は、好適には各区画において行われる。
上記軟化操作に先立ち且つ／又は軟化状態において、上記ガラス・ピペットの内部は、故に、上記ガラス・ピペットの軟化領域も、気体圧力に対して委ねられる。結果として、上記ガラス・ピペットの上記円錐部の基底面と上記管状区画との間における該ピペットの直径が、急激に、上記基底面における直径より大きい直径へと拡開する。此処で、急激にとは、上記直径の拡大／拡開が、短距離に亙り、特に150μm未満の長さに亙り生ずることを意味することが意図される。此処で上記直径は好適には、特に、上記基底面における50μm未満の値から、上記ガラス・ピペットの上記管状区画における少なくとも100μmの直径まで拡開されるべきである。
この様に拡開された上記ガラス・ピペットは再び上記加熱デバイスの上記熱放射場から離脱され、上記ガラス・ピペットは好適には上記位置決めデバイスの助力により上記熱放射場の外方に移動される。
最後に、本発明に係る方法は、上記ガラス・ピペットの直径の上記急激な拡開は、光学的観察デバイスの助力により監視され且つ好適には制御もされるように構成される。
【００１４】
説明のために、以下の内容も銘記すべきである。
【００１５】
公知のように、円錐とは、円錐形状もしくは截頭円錐形状の構造である。故に、本発明の場合、上記ピペット／キャピラリは斯かる円錐の形態の先端を有する。(通常はキャピラリからの引伸ばし／引張成形である)その作製プロセスの結果として、この先端は幾何学的条件において厳密に円錐状ではないが、本質的には斯かる円錐形状であると記述され得る。上記先端は必然的に開放されており、すなわち閉じられていないことから、上記円錐部は通常、本発明の目的に対し、截頭円錐の形態である。
【００１６】
截頭円錐は、基底面に平行に小寸円錐が切り取られた直円錐により形成される回転体である。これにより、平行である２つの円形表面が形成され、その内の大きい方は基底面と称され、且つ、小さい方は頂面と称される。一方、これが本発明に対して適用され、此処ではピペット／キャピラリの場合であるなら、先端の円錐部は、管状区画に隣接する該先端の(大きな)基底面を有する。
【００１７】
本発明により権利請求された上記方法は、従来技術と比較して、対応するパッチクランプ測定のために細胞が固定される箇所から厳密に開始して、上記キャピラリ／ピペットの大径の管状区画まで延在すべく、上記キャピラリ／ピペットの直径の相当に顕著で急激な拡開を達成し得るという利点を有している。これは本発明に依れば、好適には種々の区画を相次いで溶融かつ拡開することにより、ピペットの大部分の直径が増大されることで行われる。特に、上記の区画毎の手順によれば、上記熱放射場の範囲より大きな長さに亙り上記ピペットの所望の拡開輪郭部を達成できる。更に、径方向の熱放射場を好適に提供するという本発明に係る処置は、上記方法が本発明に従い行われる様式の好結果にも寄与する。
【００１８】
上記方法が行われる上述の様式は、ガラス・ピペットおよびガラス・キャピラリに対して望まれる直径の増大が、観察され得ると共に、適切であれば、光学的監視を以て所定様式で制御され得るという更なる利点を有している。このことは、ピペット／キャピラリが既に一旦作製されてから、直径の所望の急激な増大を有さないピペットまたはキャピラリが不経済な監視チェックの間にチェックかつ分離されるのではなく、寧ろ、この監視チェックが特に作製プロセス自体の間に実施され得るということを意味している。この様にすると、作製の間において不正確に作製されたピペットまたはキャピラリを分離することだけが可能なのではない。上記ピペットおよびキャピラリの形状を特定様式にて調節すると共に、夫々の要件に従いそれを変更することも可能なのである。これにより、特にパッチクランプ試験に対して使用されるピペットまたはキャピラリの製造においてこれまでに可能とされてきた処を遙かに超えるべく相当に自動化された作製が許容される。上述の利点および更なる利点は、以下において更に詳細に説明される。
【００１９】
本発明に係る上記方法の場合、処理されるべきガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリが、斯かるガラス・ピペットを引伸ばす装置から直接的に上記保持デバイスへと移送されるならば好適である。これにより、引伸ばされたばかりの(引張成形されたばかりの)キャピラリが、本発明に係る上記方法により(更に)処理される。一定の状況においては、ガラス・ピペットを引伸ばすために使用されるのと同一の保持デバイスが本発明に係る上記方法のためにピペットを固定するために好適に使用されることも可能である。
【００２０】
既に説明されたように、本発明に係る上記方法の場合、固定されたガラス・ピペットは加熱デバイスの熱放射場内へと導入される。上記加熱デバイスの好適な構成は、本文の後段において本発明に係る装置と共に説明される。この点に関して述べられている箇所を、明示的に参照されたい。
【００２１】
この点に関し、当然乍ら、固定されたガラス・ピペットに対して上記加熱デバイスを移動させることは可能である。但し、本発明の場合には上記加熱デバイスにおける軟化もしくは溶融操作を光学的手段により好適に観察し得ることから、上記加熱デバイスがガラス・ピペットに対して移動されるのではなく、上記保持デバイスにより上記ガラス・ピペットが上記加熱デバイスに対して移動されることが好適である。このことは好適には、既に上記保持デバイスの一部であるか、または、この保持デバイスと相互作用するという位置決めデバイスの助力により行われる。
この点に関し、当然乍ら、上記加熱デバイスの上記熱放射場内への導入時に、固定されたガラス・ピペットは空間内の全ての３つの方向(ｘ、ｙおよびｚ方向)に移動され得る。但し多くの場合、上記加熱デバイスおよび上記保持デバイスは空間内で２つの方向(たとえばｙおよびｚ方向)において予め相互に対して固定されることが更に容易であり、その場合、固定されたガラス・ピペットを上記熱放射場内へと導入するために必要なことの全ては、上記位置決めデバイスの助力により上記保持デバイスを空間内における一方向(たとえばｘ方向)に移動させることである。これらの場合において上記ガラス・ピペットは通常、ｘ方向における移動が該ガラス・ピペットの軸心方向(長手方向)における移動に対応するように、上記保持デバイス内に固着される。いずれにしても、ｘ方向における移動は好都合であり且つ通常的に行われる、と言うのも、この移動(機能)によれば、上記保持デバイス内へのピペットの導入、および、該デバイスからのピペットの離脱(交換)も可能とされるからである。
上記で述べられた処は明らかに、拡開されたガラス・ピペットを上記加熱デバイスの熱放射場から外方移動する操作に対しても対応的に適用される。此処で、制御手段を簡素化するために、拡開操作に続いてガラス・ピペットは本質的に、該ピペットが上記熱放射場への導入に先立ち配置されていたという開始位置へと戻し移動されることが好適なことは明らかである。上記ガラス・ピペットは、其処で冷却され得る。漸進的な冷却の間において上記ピペットがその形状を更に変えるのを確実に阻止するために、好適にはたとえば冷却バルブにより空気をピペットに対して吹き付けることにより、冷却操作は促進され得る。
【００２２】
説明されたように、上記ガラス・ピペットの内部は、該ピペットの直径の所望の拡開を開始するために気体圧力に対して委ねられる。此処では、基本的に、この目的のために上記ピペットの内部は継続的な(一定の)気体圧力に対して委ねられることが好適である。この目的のために、たとえば比例弁が使用され得る。上記ガラス・ピペットはこの様にして、該ピペットを軟化／溶融する操作の前および／またはその間に、圧力に対して委ねられ得る。但し、此処で圧力パルスを使用することも可能であり、圧力パルスの持続時間、および、個々の圧力パルス間の中断期間の両方を変化させることが可能である。個々の圧力パルスの圧力値を変えることも可能である。これらの全ての対策によれば、上記方法を更に厳密な様式で実施することが可能である。本発明の目的のために、上記圧力は通常は0.1〜10バール(10〜1000KPa)である。１バール(100KPa)の大きさ程度の圧力が好適である。使用される気体は通常、空気である。
【００２３】
同様に既に説明されたように、上記ガラス・ピペットの直径の急激な拡開(および、適切であれば、拡開および溶融操作)は、光学的観察デバイスの助力により監視される。この目的のために、光学的に画像化されたピペットの形状に関して多様で異なるパラメータを選択することが可能である。故に基本的に、上記方法が行われるときにガラス・ピペットの全体的な輪郭線を観察することが可能である。簡素化された状況展開において、これらの測定に対する開始点または原点は、必ずしも必要ではないが便宜的に、円錐部の(最前の)先端であるべく選択される。すると、この“ゼロ位置”から(固定)距離にて、気体圧力によるガラス・ピペットの拡開操作の間、その間、または、その後において、該ピペットの少なくともひとつの直径を追尾することが可能である。この点に関し、上記ガラス・ピペットの最前先端から固定距離において３つの直径値を観察することが好適であることが判明した。
発展例においては、拡開操作の前、その間、および、その後において、円錐部の基底面と頂面との間における上記先端の長さに対する値が決定されることも好適であることが判明した。此処で、上記円錐部の頂面の箇所は、該円錐部の最前先端の箇所に一致し、故に、上記起点位置(ゼロ位置)と一致する。上記先端の長さに対する値は好適には、上記最前先端から所定距離における少なくともひとつの直径と共に、好適には上述の３つの直径値と共に決定される。これにより、拡開済みピペットの幾何学形状を監視するために合計で４個の測定値が提供される。
形式的に、上記方法が全体として、記述された好適な様式で行われるとき、該方法は本質的に３つの方法パラメータ、すなわち、
固定されたガラス・ピペットに作用する熱放射場の温度、
固定されたガラス・ピペットのｘ位置、および、
その直径を拡開するための気体圧力、
により決定されることも述べられねばならない
【００２４】
本発明に係る上記方法に加え、本発明は以下のデバイスを有する特にパッチクランプ試験のために提供されるというガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリを作製する装置も包含する：
ガラス・ピペットを固定するための保持デバイス。
熱放射場の助力により上記ガラス・ピペットの複数の領域を軟化、特に溶融する加熱デバイス。
上記加熱デバイスに関して、少なくとも上記ガラス・ピペットの軸心方向における該ガラス・ピペットの制御式の移動および位置決めのための位置決めデバイス。此処で上記保持デバイスは好適には、この位置決めデバイスの助力により移動される。
上記ガラス・ピペットの内部を所定様式で気体圧力に対して委ねるデバイス。
上記ガラス・ピペットが加熱されて気体圧力に対して委ねられるときにおける、該ガラス・ピペットの光学的観察、特に該ガラス・ピペットの先端の領域の光学的観察のための観察デバイス。
上記装置により実施される方法のパラメータを選択して影響を与えるという制御／監視デバイスであって、特に、上記加熱デバイスにおける温度と、上記気体圧力と、(特に上記ピペットの軸心方向における)上記位置決めデバイスの移動とに対して影響を与えるという制御／監視デバイス。
【００２５】
本発明に係る上記装置の個々のデバイスの機能を説明するために、以下において述べられている箇所、および、本発明に係る上記方法に関して既に述べられた箇所も、(明示的に)参照されたい。本発明に係る上記方法に関する上記説明は、本発明に係る装置に関する説明の一部も明示的に構成すべきであり、逆も同様である。
【００２６】
本発明に係る上記装置の好適実施例の場合、上記保持デバイスは上記ピペットまたはキャピラリのための挟持手段である。このことは、上記ピペットが容易に、上記保持デバイス内に固定されて該デバイスから再び離脱され得ることを意味する。
【００２７】
上記ピペットを拡開する操作の間における圧力損失を回避するために、且つ、上記方法が行われる様式の制御可能性を向上させるために、本発明の目的に対して上記ガラス・ピペットは好適には、上記保持デバイス内に気密様式で固定され得る。
【００２８】
熱放射場を生成するために、基本的には、熱放射線(IR放射線)を生成する任意の適切な加熱デバイスを使用することが可能である。これはたとえば、気体火炎(たとえばアセチレン火炎)、または、赤外レーザの形態とされ得る。但し、上記加熱デバイスが所謂る加熱フィラメントであれば好適である。斯かる加熱フィラメントは、当業者に公知である。
【００２９】
発展例において、本発明の目的に対して上記加熱デバイス、特に上記加熱フィラメントは本質的に環状またはU形状の設計態様であり、故にその場合にそれは、上記ガラス・ピペットをその外周の回りで少なくとも部分的に囲む。径方向に均一な熱放射場を生成するための斯かるガラス・ピペットの包囲は、斯かるU形状の加熱デバイスもしくは加熱フィラメントにより容易に実現され得る。
【００３０】
意図される処は、特に上記熱放射場においてガラスを軟化させる操作において、特に部分的な溶融の間、および、気体圧力による拡開の間に上記ピペットを観察することなので、光学的検出目的で上記加熱デバイスがピペットの自由視認を許容するならば好適である。このことは特に、上記ガラス・ピペットの長手方向に対して傾斜して位置決めされた上記加熱デバイスまたは加熱フィラメントにより達成される。この傾斜位置決めは好適には、約45°の角度にて行われる。
【００３１】
発展例において上記加熱デバイスは、その加熱出力が電流制御されるように構成される。このことは、ガラス・ピペットを軟化する操作の間において上記熱放射場を変化させることが容易であることを意味する。
【００３２】
本発明に係る上記装置の場合、上記ガラス・ピペットの内部を所定様式で気体圧力に対して委ねる上記デバイスは好適には、上記ガラス・ピペットを継続的な圧力に対して委ねるべく設計される。このデバイスは好適には、上記ガラス・ピペットを調整可能な様式で継続的に圧力に対して委ねるために比例弁を有する。関連する利点は、本発明に係る上記方法に関して既に説明されている。
【００３３】
上記ガラス・ピペットが溶融されて気体圧力に対して委ねられるときにおける該ガラス・ピペットの光学的観察のために、基本的には、たとえばCCDまたはCMOS技術を使用するデバイスなどの全ての可能的な光学的観察デバイスが使用され得る。本発明は好適に、CCDカメラを備えた測定用顕微鏡と称され得る観察デバイスを使用する。故に、CCDカメラと組み合わされた例えば10倍の倍率を有する拡大レンズが使用される。このカメラは、グレースケール・カメラの形態とされ得る。この観察デバイスはピペットの先端に対して焦点合わせされ、自動的な焦点合わせデバイスが好適に提供される。
【００３４】
本発明に係る上記装置に対する上記制御／監視デバイスは好適には画像処理システムを備え、該システムの助力により、上記ガラス・ピペットが加熱されて圧力に委ねられるときに該ガラス・ピペットの外側輪郭部の変化を追尾し得る。同様に、対応する画像シーケンスが記録されるという措置が為され得る。
【００３５】
最後に、本発明に係る上記装置は、ガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリを引伸ばすデバイスも備え得る。これにより、引伸ばされたばかりのピペットまたはキャピラリが本発明に係る上記装置に対して直接的に導入され得る。
【００３６】
本発明の更なる特徴は、従属請求項と併せて以下の好適実施例の説明から理解され得る。此処で、個別的な特徴は、それら自体で、または、相互に組み合わされて実現され得る。記述された各実施例は、単に説明目的で更に良好な理解を与えるためのものであり、如何なる意味においても限定的と解釈されるべきではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１に係る概略図は、一方では本発明に係る装置の多数の必須な構成部分を、且つ、他方では本発明に係る方法により追随される概略的なシーケンスを示している。
【００３８】
故に図１は、保持デバイス2(挟持手段)内に固定されたガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリ1を示している。保持デバイス2は(不図示の)位置決めデバイスを備え、その助力により、保持デバイス2内に固定されたキャピラリ1は、ｘ方向に、すなわち該キャピラリ1の軸心方向に移動され得る。
【００３９】
図１はまた、キャピラリ1を軟化もしくは溶融すべく径方向に均一な熱放射場を生成し得るU形状の加熱フィラメントの形態の加熱デバイス3も示している。
図１には、ランプ5と、顕微鏡光学機器6と、CCDカメラ7とを備える観察デバイス4も配備される。この移動可能な観察デバイス4によれば、軟化／溶融操作の間において、且つ、上記ピペットが気体圧力に委ねられるときに、該ピペット1の観察が可能とされる。この観察を確実とするために、上記加熱フィラメントは観察方向に関して約45°だけ傾斜して位置決めされる。
【００４０】
図１において、本発明に係る装置の他の詳細、特に、所定様式で上記ガラス・ピペットの内部を気体圧力に対して委ねるデバイス、および、存在し得る一切の制御および監視デバイスは示されていない。
【００４１】
図１には、本発明に係る方法により追随されるシーケンスも示されており、該図は、方法段階I、II、IIIおよびIVにおけるキャピラリ1の形状および概略的位置を示している。
【００４２】
故に方法段階Iにおいて、保持デバイス2内に固定されたキャピラリ1は加熱デバイス3の熱放射場内へとｘ方向に移動され、その場合に拡開されるべき上記(第1)キャピラリ区画は上記熱放射場内に配置されることになる。この第1区画は好適には、上記方法が行われるときに(キャピラリに関して)該キャピラリの先端から最も遠い区画である。
【００４３】
拡開されるべき上記キャピラリのその(第1)区画が上記熱放射場内に配置されると直ちに、該キャピラリの内部は約1バールの一定気体圧力に対して委ねられる。基本的に、既に気体圧力に対して委ねられたキャピラリを上記熱放射場内へと導入することも可能である。
【００４４】
図１における方法段階IIに概略的に示されたように、軟化／溶融された第1キャピラリ区画は、上記気体圧力により拡開される。このことが、本発明に従い企図された光学的監視下で(所望の程度まで)行われると直ちに、ｘ方向における上記キャピラリの対応移動により、次の(第2)キャピラリ区画が上記熱放射場内へと移動される。この次の(第2)キャピラリ区画は、既に拡開された上記第1キャピラリ区画よりも上記キャピラリの先端に近い。上記キャピラリのガラスが上記第2キャピラリ区画においても軟化もしくは溶融されると直ちに、此処でも、継続的に行き渡る気体圧力により対応拡開が引き起こされ、これは再び光学的に監視されるというのが実状である。これは、図１における方法段階IIIに概略的に示される。
【００４５】
この場合、本発明の目的に対して上記手順は、上記方法が行われる持続時間の全体に亙り一定に維持される如きである。この場合、上記キャピラリの先端の方向において区画毎に拡開が行われるという選択的手順に対し、(たとえば、使用される加熱フィラメントの電流を制御することにより)上記熱放射場のエネルギ容量を変化させることが可能である。此処で通常、上記キャピラリの先端に対して区画が近いほど、使用されるエネルギ容量／加熱出力レベルが低いというのが実状である。これは、ガラス・キャピラリの壁厚は通常は先端の方向に向けて減少するという事実に依るものである。
但し、上記方法の持続時間に対してエネルギ容量／加熱出力を一定に維持すると共に、上記キャピラリの基端から先端にかけて気体圧力を対応して減少することによっても同一の結果が達成され得る。
【００４６】
図１における方法段階IVは第4の最終的な方法段階を示しており、この場合、キャピラリ自体の先端の領域が拡開される。この目的のために、上記先端に最も近いか、または、上記先端から成るキャピラリ区画は、ｘ方向の移動により上記熱放射場内へと導入されると共に、依然として行き渡る一定気体圧力により拡開される。これにより、残りの円錐状先端の基底面から、ピペット／キャピラリの本質的に管状の区画までの直径の急激な拡開により、上記ピペット／キャピラリの最終的な特性形状が与えられる。
【００４７】
最後に、これは図１には示されていないが、所望様式で拡開されたピペットは上記熱放射場からｘ方向に完全に外方移動され、または、この熱放射場が作動停止される。完成したピペットは次に、通常は次第に空気冷却される。この冷却操作は、不図示の手段を用いてピペットに対して冷気を送ることにより付加的に促進され得る。
【００４８】
図２は、本発明に係る上記方法および本発明に係る上記装置を用いて達成され得る代表的なガラス・ピペットまたはガラス・キャピラリの形状および寸法を示している。固有の特徴は、円錐状先端の領域と、この先端に隣接するキャピラリの本質的に管状の区画との間における該キャピラリの直径の急激な拡開である。
【００４９】
図２はまた、上記説明において説明されたように、本発明に係る上記方法を用いたピペットまたはキャピラリの作製の間において直径の急激な拡開を監視および制御するために決定された４つの値も示している。記述されたように、原点位置(ゼロ位置)は、円錐部の(最前部の)先端であるべく選択される。その場合、決定された上記の４つの値の内の第1の値は、(円錐部の頂面における)ゼロ位置／起点位置と、上記円錐部の基底面との間における上記先端の長さである。更に、上記管状区画における各直径値は、３個の(所定)箇所において決定される。
【００５０】
この場合、上記先端の長さは31.4μmである。上記管状区画における３個の直径値は、138.9μm、169.0μm、および、189.0μmである。当然乍らこれらの値は単なる一例であることから、如何なる意味においても本発明の主題を制限し得ない。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る方法および本発明に係る装置を説明するための概略図である。
【図２】本発明に係る方法および本発明に係る装置により作製され得るピペットまたはキャピラリの概略図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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