ダイヤルイン時定数を有するエレクトロポレーション
【課題】方法、システム及び装置がエレクトロポレーションの正確な時定数を提供する。
【解決手段】所望の時定数を有するモデル電圧を提供するためにモデル電圧関数を作り出す（デジタル、アナログ又はこれらの組合せ）。電圧がサンプルに印加される。比較回路は、減衰することができる出力電圧と、モデル電圧とを比較し、出力制御信号を提供する。この出力信号は、サンプルに平行な抵抗を変化させるために用いられ、これによって、出力電圧を、所望の時定数を有するモデル電圧に近似するように変更する。一態様において、制御信号を、並列抵抗を変化させるよう抵抗に直列のトランジスタをオンオフするために用いることができる。
【解決手段】所望の時定数を有するモデル電圧を提供するためにモデル電圧関数を作り出す（デジタル、アナログ又はこれらの組合せ）。電圧がサンプルに印加される。比較回路は、減衰することができる出力電圧と、モデル電圧とを比較し、出力制御信号を提供する。この出力信号は、サンプルに平行な抵抗を変化させるために用いられ、これによって、出力電圧を、所望の時定数を有するモデル電圧に近似するように変更する。一態様において、制御信号を、並列抵抗を変化させるよう抵抗に直列のトランジスタをオンオフするために用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００８年８月２２日に出願された「エレクトロポレーションのダイヤルイン時定数」(DIAL-IN TIME CONSTANT FOR ELECTROPORATION)の表題の米国仮特許出願第６１／０９１，１７７号（代理人整理番号００２５５８−０８２１００ＵＳ）の利益を主張し、その内容は、参照によりそのままここに組み込まれる。
【０００２】
本願は、本発明の譲受人に譲渡された以下の米国特許出願：２００６年１２月６日に出願されたラグスデールによる「エレクトロポレーションにおけるサンプル抵抗の測定」(MEASURING SAMPLE RESISTANCE IN ELECTROPORATION)の表題の米国特許出願第１１／５６７，４３８号（以下、ラグスデールＩ）及び２００７年９月１９日に出願されたラグスデールによる「抵抗パルス変調」(RESISTANCE PULSE MODULATION)の表題の米国特許出願第１１／８５７，６７９号（以下、ラグスデールII）にも関連し、その内容は、参照によりそのままここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、一般的にエレクトロポレーションシステムに関し、更に詳しくは、正確かつユーザでも設定可能な時定数を有するエレクトロポレーションシステムを提供することに関する。
【０００４】
細胞又は他の生体分子を少しの間だけ強電界にさらすことによって膜を一時的に不安定化させる(destabilize)ことが知られている。この影響は、誘導膜透過電位(induced transmembrane potential)に起因する絶縁破壊として説明され、「エレクトロポレーション」と称される。エレクトロポレーションを用いる手順の一部は、モノクローナル抗体の製造(production of monoclonal antibodies)、細胞間融合(cell-cell fusion)、細胞組織融合(cell-tissue fusion)、膜タンパク質の挿入(insertion of membrane proteins)及び形質転換(genetic transformation)である。
【０００５】
細胞又は組織は、１以上の直流パルスを印加することによって電界にさらされる。これらのパルスは、電気的処理において印加され、その結果、細胞の損傷(cytotoxicity)を最小にしながら一時的に膜を不安定化させる。電気的処理の強度は、典型的には、印加される電界の電界強度に関して表現される。この電界強度は、電極に印加される電圧を電極間の距離で除算したものとして規定される。エレクトロポレーションで用いられる電界強度は、典型的には、２５０Ｖ／ｃｍから１０，０００Ｖ／ｃｍに及ぶ。
【０００６】
有効なエレクトロポレーションのためには、電気パルスの形状、例えば、時定数を制御する必要がある。例えば、エレクトロポレーションそれ自体は、電撃(electrocution)とほとんど又は全くエレクトロポレーションのないところとの間の狭い窓によって示されるパルス電圧やパルス持続時間のような狭い範囲のパラメータ内で生じる。非常に長い持続時間又は非常に高い電界強度を有するパルスが用いられる場合、細胞が溶解（破壊）されるおそれがある。パルスの持続時間が非常に短い又はパルスの電界強度が非常に低い場合、エレクトロポレーション効率が失われる。更に困難なことには、最適電圧及び時定数が細胞のタイプによって変化する。傷つきやすく(sensitive)かつトランスフェクト(transfect)（分子が膜を通過すること）が困難な細胞を研究するためにエレクトロポレーションを用いる際に電流を重要視することによって、エレクトロポレーション状態の制御が特に重要となる。
【０００７】
エレクトロポレーションパラメータを選択する際の問題の一つは、サンプルそれ自体（細胞及びバッファ）がエレクトロポレーションシステムに課される負荷、したがって、時定数の重要な要因であることである。ラグスデールＩは、サンプルの抵抗を測定する方法を説明している。理論的には、ラグスデールIIに記載されているように、適切な時定数を有するパルスの供給を可能にするために並列抵抗を設定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、サンプルの抵抗は時間的に変化し、これによって、印加される電気パルスの形状に影響を及ぼす。例えば、パルスが印加される前のサンプルの抵抗は、Ｘ秒後の抵抗とは異なり、Ｘ秒後の抵抗は、電気パルスを更に印加した後の抵抗とは異なる。したがって、所望の形状の電気パルスを取得するのは非常に困難である。
【０００９】
したがって、特定の時定数、例えば、ユーザがダイヤルイン(dial-in)できる（すなわち、ユーザが設定可能な）時定数を取得する方法、システム及び装置を提供することが所望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施の形態は、エレクトロポレーションシステムからサンプルに送信される経時変化する電気信号に対して所望の形状を取得するシステム及び方法を提供する。所望の形状を提供するためにモデル電圧関数(model voltage function)（アナログ、デジタル又はこれらの組合せ）が作り出される。比較回路は、電気信号の（減衰することができる）電圧とモデル電圧とを比較し、制御信号を出力する。この出力信号は、サンプルと並列な抵抗を変化させるために使用され、これによって、電気信号は、所望の形状を有するように変更される。一態様において、所望の形状は、電気信号の電圧の減衰速度を規定するユーザが設定可能な時定数を有する形状である。
【００１１】
一つの典型的な実施の形態によれば、エレクトロポレーションシステムのサンプル負荷に電気信号を供給する方法を提供する。電気信号がサンプル負荷に供給されている間、電気信号の第１の電圧が減少する。この第１の電圧を、サンプルによって受信された出力電圧又は減少した電圧とすることができる。第１の電圧は、電気信号の第１の電圧の所望の減少を表すモデル関数のモデル電圧と比較される。比較に基づいて、サンプル負荷に並列な抵抗は、電気信号がサンプル負荷に供給されている間に変化する。電気信号をモデル関数に近似させるように並列抵抗を変化させることができる。
【００１２】
他の典型的な実施の形態によれば、エレクトロポレーションシステムのサンプルに送信される電気信号の時定数又は形状の他の特性を正確に取得することができるエレクトロポレーションシステムを提供する。出力電圧をサンプル負荷に供給するコンデンサは、例えば、一度コンデンサが充電されると、選択的にサンプル負荷に結合される。サンプル負荷に並列な可変抵抗装置も、コンデンサに選択的に結合される。
【００１３】
モデリング回路は、所望の形状の出力電圧を有するモデル電圧を出力する。比較回路は、出力電圧及びモデル電圧を受信する。二つの電圧の比較に基づいて、比較回路は、可変抵抗装置の入力部に送信される制御信号を出力する。この制御信号は、可変抵抗装置の抵抗を変化させる。電気信号をモデル関数に近似させるように制御信号を提供することができる。
【００１４】
一実施の形態において、エレクトロポレーションシステムは、出力電圧を受信する電圧減少回路を有する比較回路を備える。比較回路は、モデル電圧も受信する。比較回路のコンパレータは、モデル電圧と減少した電圧との差を決定し、可変抵抗装置の抵抗を制御するために用いられる制御信号を出力する。
【００１５】
以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって、本発明の性質及び利点を更によく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態によるエレクトロポレーションシステム１００を示す。
【図２】図２は、本発明の実施の形態によるモデリング回路を有するエレクトロポレーションシステム２００を示す。
【図３】図３は、本発明の実施の形態によるエレクトロポレーションシステムのサンプル負荷に電気信号を供給する方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態による所望の形状の経時変化する電気信号を取得するために並列抵抗を変化させる方法のフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態による指数関数的に減衰する波形を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態によるモデル電圧及び出力波形の時間に対する電圧のプロット例を示す。
【図６】図６は、本発明の実施の形態によるアナログモデリング回路６００を有するエレクトロポレーションシステムのブロック図を示す。
【図７】図７は、本発明の実施の形態によるデジタルモデリング回路を有するエレクトロポレーションシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
しばらくの間、ユーザがエレクトロポレーションの時定数にダイヤルイン(dial-in)できるようにすることが所望されている。エレクトロポレーション中に送信される電気信号の所望の時定数を取得するために、実施の形態は、コンデンサを設定し、電気信号をコンデンサからサンプルに送信し、電気信号が送信されている間に、サンプルに並列な抵抗を調整する。所望の形状（例えば、時定数）の経時変化する電気信号は、並列抵抗を変化させることによって取得される。適切な変更は、電気信号の電圧と所望の形状を有するモデル関数のモデル電圧とを比較することによって決定される。したがって、電圧印加中にサンプルの抵抗が変化した場合でも、モデル電圧とほぼ同一の形状を取得するために、並列抵抗を比較に基づいて変化させる（例えば、増大又は減少）ことができる。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態によるエレクトロポレーションシステム１００を示す。システム１００は、電気信号をサンプル負荷（Ｒｓ）１２０に送信する。電気信号によって、サンプル１２０によって感知される経時変化する電圧が生じる。この電圧は、サンプル中の細胞の膜を不安定化させることができる。
【００１９】
エレクトロポレーションシステムが哺乳類細胞に用いられるとき、電圧は、典型的には５００Ｖ以下である。例えば３０００Ｖに至るまでの高電圧を他の細胞に用いることもできる。本発明の実施の形態は、任意の電圧値と連動する。複数のサンプルがテストされ又はパラメータが最適化されるような場合、サンプル負荷Ｒｓ１２０は、各々が電気信号を受信する複数の生物サンプルを含むことができる。そのような実施の形態において、異なるサンプルが、２：３矩形行列で配置されるマイクロタイタープレートのようなサンプルプレート上に存在することができる。
【００２０】
電気信号を送信する前に、充電回路１０５は少なくとも一つのコンデンサ１１０を充電する。充電中、スイッチ１１５、例えば、高電圧（ＨＶ）スイッチは、まだサンプル１２０に電圧を供給しないようにするために開いている。一実施の形態において、充電回路１０５は、電源又は他の何らかの定電力源若しくは定電流源である。他の実施の形態において、ＨＶスイッチ１１５は、パルス数、パルス持続時間及びバーストパルスのようなプログラマブルパラメータを有するドライバである。また、コンデンサ１１０を、任意の数の異なる容量値に設定することができる。
【００２１】
一度充電回路１０５がコンデンサ１１０を所望の値まで充電すると、ＨＶスイッチ１１５が閉じられる。この時点で、電気信号がＲｓ１２０に送信される。電気信号の例は、指数関数的に減衰するパルス、打切りされた(truncated)指数関数的に減衰するパルス又は垂下(droop)を有する方形波を含む。
【００２２】
電気信号は、Ｒｓ１２０に並列接続された可変抵抗Ｒｖ１２５にも送信される。Ｒｖ１２５の抵抗値を、所望の形状を有するよう電気信号を選択するために選択し又は変化させることができる。例えば、指数関数的に減衰するパルスに対して、Ｒｖ１２５の抵抗は、（所望のパルス持続時間にほぼ等しくすることができる）電気信号が所望の時定数τ＝ＣＲを有するように決定され、この場合、Ｒ＝（Ｒｓ×Ｒｖ）／（Ｒｓ＋Ｒｖ）であり、Ｃはコンデンサ１１０の容量である。
【００２３】
他の変数Ｒｓ（サンプル１２０の抵抗）を測定することができ、Ｒｖ及びＣを、所望の時定数を取得するよう設定することができる。サンプル負荷１２５が複数の生物サンプルを有する場合、測定は、サンプルの全ての合成抵抗を反映することができる。Ｒｓを測定する典型的な方法は、電気信号（例えば、パルス）を供給する前にサンプル抵抗の所定野タイプの測定を必要とする。この場合、並列抵抗Ｒｖ及び容量Ｃを、適切な時定数を有するパルスを供給できるように設定することができる。しかしながら、これらの方法は、しばしば、時定数を正確に制御するのに必要な程度まで正確にならない。例えば、選択された容量Ｃの誤差は約２０％であり、選択された抵抗Ｒｖの誤差は約１０％である。
【００２４】
他の問題は、サンプル抵抗が時間的に変化し、分散が非線形であり、かつ、サンプル抵抗が用いられる電圧に依存しうる（例えば、電圧が高くなるに従ってサンプル抵抗が低くなる。）ことである。一態様において、この変動は、少なくとも部分的にバッファウォータ(buffer water)の電気分解に起因する。典型的には、電気パルスは、所望の速度よりも速く減少する。補償のために、実施例は、所望の形状の電気パルスを維持するためにＲｖ１２５を複数回変更する。Ｒｖ１２５に対する異なる抵抗を、ラグスデールIIに記載されているように取得することができる。
【００２５】
時定数を、サンプル負荷の細胞又は他のタイプの生体分子に基づいて特別に選択することができる。一部のセルは傷つきやすくトランスフェクトが困難であるので、正確に制御された時定数は、エレクトロポレーションの成功を促進することができる。
【００２６】
一態様において、Ｒｖに対する変化は、モデリング回路から受け取るモデル関数に基づく。モデル関数をアナログ又はデジタル形態とすることができる。モデリング回路は、所望の時定数に従う電圧を提供する。Ｒｖの抵抗値は、実際に印加される電圧とモデル電圧との比較に基づいて変化する。モデリング回路を用いたシステムの説明は、以下の通りである。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態によるモデリング回路を有するエレクトロポレーションシステム２００を示す。システム２００は、電気信号をサンプル負荷２２０に送信する。一態様において、電気回路の送信は、（少なくとも部分的に）コンピュータシステム２５０によって制御される。線は、電気的な接続を示し、矢印は、制御信号やデータのような情報の流れを示す。
【００２８】
コンピュータシステム２５０は、一つ以上のプロセッサと、ＲＡＭのようなメモリと、入力／出力用のユーザインタフェースと、ＣＤ、（例えば、フラッシュメモリを用いる）サムドライブ、ＤＶＤ等の外部記憶装置を受け入れるドッキングポート(docking port)と、を有することができる。プロセッサを、簡単なマイクロコントローラ又は更に複雑な中央処理装置とすることができる。
【００２９】
一実施の形態において、コンピュータシステム２５０は、電気信号の入力パラメータを受信する。これらの入力パラメータを、ユーザによって入力し、及び／又は、エレクトロポレーションシステムそれ自体によって測定（し又は検出）することができる。入力パラメータは、（ａ）波形（指数関数又は方形波(exponential or square wave)）、（ｂ）電圧の特定の値又は範囲（例えば、１０〜５００Ｖ）、（ｃ）容量の特定の値又は範囲（例えば、２５〜３，２７５ｍｆｄ）、（ｄ）並列抵抗の特定の値又は範囲（例えば、５０〜１０００Ω）及び（ｅ）サンプルの抵抗のうちの一つ以上を含む。
【００３０】
入力パラメータに基づいて、コンピュータシステム２５０は、所望の容量を取得するために、（例えば、制御ライン２３５を通じて）利用できるコンデンサのセットから一つ以上のコンデンサ２１０を選択する。一実施の形態において、電解コンデンサが用いられる。一実施の形態において、コンピュータシステム２５０は、当該セットの各コンデンサの容量値を含む記憶素子を含む。記憶素子を、フラッシュＲＡＭ又は他の適切な記憶装置とすることができる。コンピュータシステム２５０は、所望の容量になるコンデンサを選択することができる。
【００３１】
スイッチ２１５、例えば、高電圧（ＨＶ）スイッチが開いているときに、充電回路２０５は、コンピュータシステム２５０から充電コンデンサ２１０への命令を受け取ることができる。命令は、コンデンサ２１０への充電を継続するか否か又はコンデンサ２１０をどのレベルまで充電するかの命令を含むことができる。一実施の形態において、コンピュータシステム２５０は、分圧器２５５を通じて、コンデンサ２１０の両端間の電圧をモニタする。コンデンサ２１０の電圧が十分な値に到達すると、コンピュータシステム２５０は、負荷サンプルＲｓ２２０及びＲｓ２２０に並列接続された可変抵抗装置Ｒｖ２２５にコンデンサ２１０を接続するようＨＶドライバ２１５に信号を送信することができる。
【００３２】
この時点で、電気信号がＲｓ２２０及びＲｖ２２５に送信される。一部の実施の形態において、コンピュータシステム２５０は、複数のパルス、パルス持続時間及びバーストパルスを生じるようにするためにＨＶスイッチ２１５をオンオフする。一態様において、電気信号は、指数関数的に減衰するパルス、打切りされた指数関数的に減衰するパルス又は垂下を有する方形波である。垂下を有する方形波信号を、長い時定数の指数関数的に減衰するパルスの一部とすることができる。方形波の端部に到達した後、コンデンサの電荷の残り（例えば、パルスの残り）を、他の経路を通じてアース端子に放出することができる。一態様において、方形波の特定の割合の垂下は出力である。典型的には、約１０％の値が好適である。
【００３３】
Ｒｖ２２５の抵抗の初期値を、所望の形状の信号を取得するのを助けるために設定することができる。例えば、指数関数的に減衰するパルスに対して、Ｒｖ２２５の抵抗を、所望の時定数τ＝ＣＲに公称的に(nominally)到達するよう自動的に決定することができ、この場合、Ｒ＝（Ｒｓ×Ｒｖ）／（Ｒｓ＋Ｒｖ）であり、Ｃは、コンデンサ２１０の容量である。
【００３４】
Ｒｓの初期値を、ラグスデールＩに記載されているような種々の方法で決定することができる。例えば、低電圧を伴う交流電流を、電気パルスを送信する前に用いることができる。Ｒｓの初期値を、測定された抵抗を有する他のサンプルとの類似性に基づいて簡単に推定することもできる。
【００３５】
Ｒｓの値が変化すると、Ｒｖ２２５の初期値によって高精度の時定数を取得しない。しかしながら、電気信号の送信中のＲｖ２２５を変化させることによって、所望の高精度を提供することができる。
【００３６】
Ｒｖ２２５を変化させることを、エレクトロポレーションシステム２００からの電気信号（例えば、指数関数的なパルス(exponential pulse)）の出力電圧を例えばノード２６０でモニタすることによって決定することができる。所望の形状からの（例えば、特定時間の）出力電圧の差に基づいて、Ｒｖ２２５を、電気信号を所望の形状に近づけるように変化させることができる。一態様において、所望の形状は、特定の時点の電気信号の所望の電圧値に対応するモデル電圧に対応する。
【００３７】
一実施の形態において、差は、比較回路２４５を用いて決定される。例えば、電気信号の電圧は、比較回路２４５例えばコンパレータを用いてモデル電圧と比較される。比較回路２４５を、二つの値を比較することができる任意のアナログ又はデジタル回路とすることができる。デジタル形態において、アナログ−デジタルコンバータを用いることができる。一実施の形態において、コンパレータが比較的低い電圧で動作できるようにするために分圧器２８０又は他の電圧減少回路を用いる。
【００３８】
一例として、モデル電圧をモデリング回路２７０によって生成することができる。一態様において、このモデル電圧信号は、所望の時定数を有する。例えば、モデルは、容量、抵抗及び時間との間の正確かつ数学的な関係を生成することができ、その結果、所望の時定数を有する指数関数的な波形(exponential wave)となる。一実施の形態において、モデルは、後に詳細に説明するように、モデル電圧を生成するために既知の（一つ以上の）抵抗及び（一つ以上の）コンデンサを用いる。
【００３９】
出力電圧とモデル電圧との比較に基づいて、比較回路２４５は、Ｒｖ２２５を変化させる制御信号２４８を生成する。制御信号１２８を、アナログ又はデジタル信号とすることができる。種々の実施の形態において、制御信号１２８は、抵抗値を直接設定し、信号に比例する量によって抵抗を変化させ、又は更に複雑な関係によって抵抗を変化させることができる。任意の可変抵抗装置を用いることができることに留意されたい。
【００４０】
一実施の形態において、信号２４８は、（例えば、抵抗に直列の）トランジスタをオフ及びオンするよう制御し、したがって、抵抗２２５の値の制御を操作する。例えば、トランジスタを、高電圧出力波形がモデル化された波形より高くなり又は低くなるときにオン及びオフすることができる。
【００４１】
他の実施の形態において、信号２４８は、電圧の差分を搬送することができ、抵抗を、差に基づいて増減することができる。一例として、抵抗を増大するために、抵抗に直列のトランジスタに送信されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号の幅を増大することができる。この実施の形態及び他の実施の形態の更なる説明をラグスデールIIで見つけることができる。
【００４２】
一部の実施の形態において、Ｒｖ２２５を５Ωまで小さくすることができる。そのような実施の形態において、複数の抵抗を並列に用いることができ、制御信号は、各抵抗に直列の各トランジスタに供給される。
【００４３】
コンピュータシステム２５０は、制御信号によってＲｖ２２５を制御することもできる。例えば、コンピュータシステム２５０は、一つ以上のトランジスタを制御するためにＰＷＭを用いることもできる。
【００４４】
図３は、本発明の実施の形態によるエレクトロポレーションシステムのサンプル負荷に電気信号を供給する方法３００を示すフローチャートである。方法３００を、システム２００又はここで説明する実施の形態に対応する他のシステムによって実現することができる。
【００４５】
ステップ３１０において、所望の時定数を決定する。一実施の形態において、時定数の値を、システム２００のユーザによって特定することができる。ユーザは、所望の時定数を入力し、所望の時定数を供給するのに適切な公称Ｃ及び並列Ｒｖ２３５をシステムに選択させることができる。一態様において、システムは、並列Ｒｖ２３５を実用範囲内に保持するようにＣを選択する。
【００４６】
ユーザは、他の複数のパラメータを選択することができる。例えば、ユーザは、容量を選択するのと同時に時定数の値を選択することができ、この場合、システムは、選択した容量の付近の範囲内にある容量を用いて、選択した時定数を提供することを試みる。一実施の形態において、選択した容量の約２５〜３０％の範囲内の容量が用いられ、又は、選択した容量が選択した時定数に整合しない場合には、サンプル抵抗の推定値に必要だと予測される容量より約２５〜３０％高い容量が用いられる。ユーザは、並列抵抗を選択するのと同時に時定数を選択することもでき、この場合、システムは、所望の時定数が供給されている間に選択された公称並列抵抗付近の範囲に公称並列抵抗があると予測されるようにコンデンサ２１０の容量を決定する。
【００４７】
他の実施の形態において、システム２００は、サンプルに基づいて適切な時定数を決定することができる。例えば、時定数を、サンプルの抵抗を測定することによって決定することができる。この場合、適切な時定数を、この抵抗又はユーザによって入力することができる他のパラメータに基づいて選択することができる。
【００４８】
ステップ３２０において、モデル電圧関数を、例えばモデリング回路２７０によって決定する。モデル電圧は、所望の時定数又は他の所望の形状を有するように形成される。一実施の形態において、モデル関数は、異なる時点で生じる単なる一連の電圧値である。これらの電圧値を、エレクトロポレーションシステムのメモリに格納することができる。
【００４９】
他の実施の形態において、モデル電圧は、所望の時定数を提供する容量及び抵抗を有するＲＣ回路によって提供される。一態様において、使用されるモデルＲ及びＣ（又は電圧値）は、使用される実際のＲ（サンプル抵抗及び予測される並列抵抗）及び実際のＣに近似するように選択される。しかしながら、典型的には、モデル回路のＲ及びＣの値は、互いに同一（又はほぼ同一）の相対関係を有することができ、例えば、モデル回路のＲＣは、電気信号を供給するために用いられる実際のＲＣに近づく。例えば、典型的には、モデルＲは、１ＫΩと２ＭΩの範囲内にあり、これによって、モデルＣを０．０１〜２ｍｆｄの範囲内にすることができる。モデル回路２７０のような用いられるアナログ回路の５％のコンデンサ及び１％の抵抗を仮定すると、時定数を、典型的には６％内に選択することができる。図６は、この実施の形態の更なる説明を提供する。
【００５０】
他の実施の形態において、モデル関数は、所望の時定数の割合で減少する電圧値を出力する関数に対応する。例えば、関数を
【数１】
とすることができる。デジタルモデリング回路の利点は、常に所望の時定数を正確に有するようにモデル電圧を生成できることである。
【００５１】
ステップ３３０において、コンデンサ及びコンデンサの充電量を決定する。推定されたサンプル抵抗が与えられた条件で実際の時定数が所望の時定数に近似できるように適切な容量を選択する。種々の実施の形態において、容量は、モデル電圧の容量より高く、モデル電圧の容量と同一に又はモデル電圧の容量より低くなるように選択される。
【００５２】
一実施の形態において、容量は、所望の時定数をＲｓで除算したものより高くなるように選択される。この選択は、所望の時定数を取得するために更に速く減少するような並列抵抗Ｒｖを用いることができるように更に高い最初の時定数を有効に用いる。並列抵抗Ｒｖが（例えば、Ｒｖに直列のトランジスタをオンにすることによって）減少すると、この減少によって時定数を有効に低減する。
【００５３】
一実施の形態において、含まれない並列抵抗によって、所望の時定数は、最初の時定数より例えば約２５〜３０％（又は５０％まで）短くなる。上述したように、一度並列抵抗がオンになると、時定数が減少する。また、（一実施の形態において常に）最小値の並列抵抗を有することによって、時定数を、所望の時定数より例えば５０％短くすることができる。
【００５４】
ステップ３４０において、電気信号をサンプル電圧に送信する。この処理の例は上述した通りである。サンプル前のあるポイント（ノード）の電圧は、出力電圧とみなされる。
【００５５】
ステップ３５０において、例えば比較回路２４５を用いることによって、出力電圧をモデル電圧と比較する。一実施の形態において、比較の一部は、モデル電圧との更に直接的な比較（例えば、差）の前の規定される量による出力電圧の減少を含む。一態様において、規定された量は、モデルの容量と高電圧システムの容量との間の比である。
【００５６】
出力電圧とモデル電圧の両方は、これらが経時的に変化する点で時間的に変化する。したがって、比較を、異なる瞬時に複数回行うことができる。一実施の形態において、比較を、例えばアナログ回路によって行われる連続的な計算とする。一態様において、比較を非常に速く行うことができる。例えば、コンパレータは、１００ＫＨｚから２ＭＨｚの間で振動することができる。
【００５７】
他の実施の形態において、例えばデジタル回路を用いて周期的な間隔で比較を行う。出力電圧（又は減少した出力電圧）を、デジタル値に変換し、デジタル回路（例えば、モデル関数に基づいてデジタル値を出力する回路）からの値と比較することができる。
【００５８】
ステップ３６０において、並列抵抗を比較に基づいて変化させる。種々の実施の形態において、変更が、連続的、断続的又は周期的に行われる。変更を、システム２００の制御信号２４８によって行うことができる。
【００５９】
一実施の形態において、出力電圧がモデル電圧の値と交差するとき、すなわち、出力電圧がモデル電圧の値より低くなり、モデル電圧の値より高くなり又はモデル電圧の値と同一になるとき、並列抵抗を変化させる。例えば、出力波形がモデル電圧より低いとき、制御信号２４８は、（例えば、抵抗に直列のトランジスタをオフにすることによって）並列抵抗２２５をオフにすることができる。このようにオフにすることによって、出力電圧は、モデル電圧の減少よりも緩慢に減少し、これによって、出力電圧がモデル電圧に整合する。出力波形がモデル電圧より高いとき、制御信号２４８は、並列抵抗をオフにし、これによって、出力電圧は、モデル電圧の減少よりも急速に減少する。
【００６０】
他の実施の形態において、並列抵抗を、比較動作の度に又は少なくとも電圧差が特定方向に変化する度に変化させる。例えば、制御信号２４８は、特定抵抗を設定し又はそれを設定するために用いられ、すなわち、無限抵抗(infinite resistance)（例えば、回路からの並列抵抗装置の切離し）の他に設定し又はそれを設定するために用いられる。出力電圧とモデル電圧との差が増大する場合、並列抵抗は、例えば差の大きさに比例して適切に増大／減少し続けることができる。出力電圧とモデル電圧との差が減少する場合、出力電圧がモデル電圧に交差するが符号が逆であるときに生じうる電圧の差が最小となるように並列抵抗を変化させることもできる。
【００６１】
ステップ３７０において、抵抗の変更に応答して、出力電圧は、モデル電圧に近似するように急速又は緩慢に減少する。換言すれば、出力電圧は、モデル電圧に一致するように戻る。したがって、所望の時定数を取得することができる。抵抗を変化させる一実施の形態を以下説明する。
【００６２】
図４は、本発明の実施の形態による並列抵抗を変化させることによってモデル関数に近似するよう出力電圧を変更する方法４００を示すフローチャートである。一例として、方法４００を、方法４００の実施の形態を示す図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら示す。図５Ａは、モデル関数として用いられる指数的に減衰する波形を示す。図５Ｂは、時間に対する電圧のプロットとして指数的に減衰する波形５１０の拡大図を示し、本発明の実施の形態による出力電圧５２０を示す。出力電圧５２０が分圧器２８０によって取得されるような減少した出力電圧に対応することに留意されたい。
【００６３】
ステップ４１０において、電気信号の初期電圧を、例えばコンデンサに特定量を充電することによって設定する。上述したように、一実施の形態において、並列抵抗が用いられないときにモデル関数より長い時定数を生成するとともに並列抵抗が用いられるときにモデル関数より短い時定数を生成することができる容量を有するように高電圧コンデンサ２１０が選択される。本実施の形態において、初期出力電圧（場合によっては、減少した出力電圧）をモデル電圧と同一の電圧で開始する場合、出力電圧は、（１）並列抵抗が回路の一部となりえない場合には常にモデル電圧より高く、又は、（２）（例えば、スイッチによって制御されるように）並列抵抗が常に回路の一部である場合には常にモデル電圧より低くなる。
【００６４】
他の実施の形態において、初期出力電圧を、モデル電圧より高い電圧で開始するように設定することができる。例えば、図５Ｂは、モデル電圧５１０より高い電圧で開始する出力電圧５２０を示す。この場合、並列抵抗が常に回路の一部である場合にモデル関数は出力電気信号より低い状態で開始するが、モデル関数が出力電気信号より低い状態は比較的短い。
【００６５】
更に別の実施の形態において、初期出力電圧を、モデル電圧より低い状態で開始するように設定することができる。この場合、並列抵抗が回路の一部となりえない場合にモデル関数は出力電気信号より高い状態で開始するが、モデル関数が出力電気信号より高い状態は比較的短い。
【００６６】
ステップ４２０において、電圧が等しくなるまで出力電圧を並列抵抗とともに変更する。図５Ｂの例において、初期出力電圧がモデル電圧より高い状態で開始するので、出力電圧は減少する。
【００６７】
一実施の形態において、開始領域５３０において、比較回路２４５からの出力は、並列抵抗２２５を起動する信号を提供する。その理由は、出力３２０がモデル３１０より高いからである。例えば、ハイ信号が一つ以上のトランジスタのゲートを起動し、サンプル２２０に印加される電圧の並列な供給を有効に行う。一態様において、出力５２０がモデル電圧５１０より高い場合、並列抵抗２２５が最小値となる。他の態様において、並列抵抗２２５の値は、出力５２０がモデル５１０の減少より迅速に減少するのに十分小さい。
【００６８】
ステップ４３０において、例えば、比較回路２４５を用いることによって、モデル電圧と交差する出力電圧を検出する。例えば、出力５２０は、ポイント５３５でモデル電圧５１０と交差する。この検出を、二つの電圧間の差の符号の変化を識別することによって行うことができる。比較回路２４５からの制御信号２４８は、差の符号の変化に基づいて変化することができる。
【００６９】
ステップ４４０において、並列抵抗の値を、二つの電圧間の差の変化に応答して変更する。図５Ｂに示すように、ポイント３３５において、抵抗２２５の値は、出力電圧５２０がモデル電圧５１０より低くなると増大する。一実施の形態において、抵抗２２５がオフになり、極端に高い抵抗（無限でない場合）を有効に提供する。
【００７０】
出力５２０は、二つの電圧を比較する時間及び抵抗２２５の値を変更する時間の遅延のためにモデル５１０より急速に減少し続ける。この遅延を非常に短い期間にすることができる。図５Ｂは拡大図であるので、遅延時間は実際には非常に短い。出力５２０のラインを、一つにはシステムの容量のために更に曲げて滑らかにすることもできる。また、少なくとも一実施の形態において、遷移間の時間間隔は、一つにはある実施の形態において（１００ＫＨｚから２ＭＨｚまでの）高周波数で振動する傾向がある比較回路２４５のコンパレータが高速であるために小さい。
【００７１】
領域５４０のあるポイントにおいて、出力５２０は、抵抗２２５が増大するために急速に増大し始め、抵抗２２５に流れる電荷の量が降下する。上述したように、一実施の形態において、並列抵抗の値を、オフ又はオンのときよりも緩慢に変更することができる。そのような実施の形態において、並列抵抗を、電圧間の差が減少し始める領域５４０のこのポイントまで特定の速度で減少させることができる。このポイントにおいて、並列抵抗を、大きなオーバーシュートを防止するために安定に保持し又は増大し始めることができる。
【００７２】
方法４００は、モデル電圧と交差する出力電圧の検出４３０及び並列抵抗の変更４４０を複数回繰り返す。例えば、ポイント５４５において、出力はモデル５１０より大きく、したがって、抵抗２２５はオンになり又は少なくとも減少する。したがって、出力５２０は、再びモデル５１０よりも急速に減少し始める。このようにして、モデル電圧が追跡され、所望の時定数を取得する。出力電圧をモニタし及び変更する時間間隔を、電気信号がサンプルに送信される期間の全て又はその期間の一部のみとすることができる。
【００７３】
一実施の形態において、出力電圧５２０が段階的に処理されるように示されるが、エレクトロポレーションシステムの固有の容量は結果を平滑化することができる。また、段階的な関数は非常に小規模であり、したがって、出力電圧は円滑であるように見え、円滑化機能として機能的に処理を行うことに留意されたい。
【００７４】
上述したように、モデリング回路を、アナログ、デジタル又は両方の組合せとして実現することができる。図６及び図７は、異なる実施の形態の例を提供する。
【００７５】
図６は、本発明の実施の形態によるアナログモデリング回路６００を有するエレクトロポレーションシステムのブロック図を示す。回路６００は、所望の形状に従う（例えば、所望の時定数を提供する）電圧を出力するＲＣ（抵抗−コンデンサ）回路を有する。一態様において、このモデリング回路６００は、二重充電システム(duplicate charging system)を提供する。しかしながら、このシステムは、制御される全抵抗を有する。
【００７６】
一連のスイッチ（ゲート）６１０は、モデル回路のコンデンサ６１５のスイッチングイン(switching-in)を許容する。ゲート６０５は、充電を開始し及び停止するために用いられる。ショットキーダイオード６１７は、放電を制御するために用いられる。ゲート６１０がオンであるとき、充電のために対応するコンデンサが選択される。対応するダイオード６１７によって、充電されたコンデンサから適切な電流を放電中に流すことができる。
【００７７】
簡単のために、二つのコンデンサの選択がゲート６１０及びダイオード６１７によって行われる。他の実施の形態において、例えば、利用できる容量の増分量が利用できる全容量の少なくとも１％（又は０．５％）となるように少なくとも１２個のコンデンサを設ける。
【００７８】
電気信号をコンデンサ２１０からサンプル負荷２２０に送信するのとほぼ同様に、コンデンサ６１５の電荷を放出するために電気信号をコンデンサから（可変又は可変でない）抵抗６２０に送信する。電気信号の送信を、ゲート（スイッチ）６２５を切り替えることによって開始することができる。
【００７９】
一実施の形態において、抵抗６２０の値を、実際のエレクトロポレーションシステムの全抵抗（並列抵抗及びサンプル抵抗）と同様に選択する。抵抗を更に有効に制御するために、ゲート６２５を、コンピュータシステム６５０又は他のマイクロプロセッサ６３０からのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いて制御することができる。ＰＷＭ信号のデューティサイクルを、抵抗６２０及びゲート６２５によって達成される実効抵抗を設定するために用いることができる。ラグスデールIIは、そのような手順の更なる説明を提供する。一態様において、ＰＷＭ信号は、３０：１範囲(30:1 range)に亘る調整を行うことができ、すなわち、デューティサイクルは、（一つ以上の抵抗の実効抵抗Ｘを３０倍したものを与える）時間の１／３０から（実効抵抗Ｘを与える）時間の全てまで変化することができる。
【００８０】
一態様において、システムマイクロプロセッサ（コンピュータシステム）６５０は、デューティサイクルを設定することができる他のマイクロプロセッサ６３０及びモデル回路の並列抵抗に情報を提供する。他の態様において、コンピュータシステム６５０がデューティサイクルを設定する。
【００８１】
他の態様において、モデル回路６００は、製造コスト及び動作コストの低減のような実用的な理由により低電圧で動作する。例えば、上述したように、典型的には、モデルＲ（ゲート６２５の影響を含む抵抗６２０の値）は、１ＫΩから２ＭΩの範囲にあり、これによって、モデルＣ（コンデンサ６１５）を０．０１ｍｆｄから２ｍｆｄの範囲にすることができる。典型的な電圧範囲を、モデル回路６００に対して０．０２〜１０．０Ｖとすることができる。低電圧範囲で動作することによって、回路６００は、コンデンサ６１５と抵抗６２０との間のスイッチを、使用可能であっても使用しなくてよい。
【００８２】
抵抗６２０に送信される電圧６４２は、コンパレータ６４０（又は他の比較回路）にも出力される。電圧６４２は、上述したようなモデル電圧である。
【００８３】
したがって、動作中、システムマイクロプロセッサ６５０は、モデル回路の容量（すなわち、コンデンサ６１５）及び高電圧回路６７０の容量を設定する。システムマイクロプロセッサ６５０は、高電圧コンデンサを充電し、パルスを搬送する。コンパレータ６４０は、モデル電圧６４２と、高電圧回路６７０から受信し又は取得した出力電圧６４４とを比較する。
【００８４】
モデル回路６００が比較的低い電圧で動作する実施の形態において、分圧器６６０又は電圧を減少させる他の回路が、高電圧回路６７０からの出力部６３８とコンパレータ６４０との間に存在する。電圧の減少量は、高電圧システムの電圧と低電圧システムの電圧との差又は比に対応する。
【００８５】
コンパレータ６４０からの出力６４８は、出力波形がモデルに従うように必要に応じて高電圧回路の並列抵抗をオン及びオフ（又は他の制御を）することができる。したがって、サンプル抵抗が非線形的に機能するとしても、システムは、自動的に補償を行い、出力波形をモデルに従わせる。一態様において、高電圧回路の時定数は、高電圧並列抵抗Ｒがオフのときにモデルの時定数より長くなる必要があり、高電圧並列抵抗Ｒがオンのときにモデルの時定数より短くなる必要がある。
【００８６】
図７は、本発明の実施の形態によるデジタルモデリング回路を有するエレクトロポレーションシステムのブロック図を示す。本実施の形態において、モデル電圧は、モデル電圧に対応するデジタル離散値として提供される。一態様において、デジタル値を、入力としてのＲ及び／又はＣを有する数学関数によって決定することができる。
【００８７】
他の態様において、デジタル値を、数学関数及び関係に基づいて又は単純に実験結果若しくは知識(intuition)に基づいて、所望の形状を有するように選択することができる。したがって、モデル電圧の各値（すなわち、各時間ステップに対する電圧）を、異なる時間ステップの他の値に関係なく選択することができる。このようにして、モデル電圧は、完全に柔軟性があり、任意の形状をとるように形成することができる。例えば、電圧のテーブルを用いることができる。
【００８８】
図示したように、マイクロプロセッサ７３０は、デジタルモデル電圧値をデジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）７３５に供給し、デジタル−アナログコンバータ７３５は、出力を比較回路７４０に供給する。一態様において、デジタルモデル電圧値は、クロックサイクルごとに又は予め決定されたクロックサイクル数の後に変化する。デジタルモデル電圧値が連続的に変化しないとしても、デジタル−アナログコンバータは、連続的に比較回路７４０に電圧を供給する。
【００８９】
他の実施の形態において、マイクロプロセッサ７３０は、アナログ電圧を直接比較回路７４０に供給することができる。更に別の実施の形態において、マイクロプロセッサ７３０は、デジタル値を比較回路７４０に供給する。
【００９０】
デジタル値が比較回路７４０に供給された場合、（電圧減少回路７６０の前段又は後段にある）高電圧回路７７０からのアナログ出力電圧をデジタル値に変換するためにアナログ−デジタルコンバータが用いられる。コンピュータシステム７５０は、（デジタル又はアナログの）モデル電圧値を提供することもでき、他のプロセッサを必要としない。コンピュータシステム７５０は、高電圧回路７７０からの出力電圧に対応するデジタル値を受信した後に比較回路の機能を提供することもできる。
【００９１】
典型的には、高電圧回路７７０の出力を、比較回路７４０又は比較機能を有するコンピュータシステム７５０による比較の前に減少させる。図示した実施の形態において、（分圧器のような）電圧減少回路７６０は、高電圧回路７７０の出力を受信する。他の実施の形態において、電圧減少回路７６０の出力は、比較を行うためにコンピュータシステム７５０に送信される。
【００９２】
本発明の特定の態様の特定の詳細を、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくあらゆる適切な方法で組み合わせることができる。しかしながら、本発明の他の形態は、個別の態様にそれぞれ関連する特定の実施の形態又はこれらの個別の態様の特定の組合せを対象にすることができる。
【００９３】
上述したような本発明をハードウェア及び／又はソフトウェアを用いた制御論理の形態においてモジュールで又は一体となって実現できることを理解すべきである。ここで提供した開示及び教示に基づいて、当業者は、ハードウェア及びハードウェアとソフトウェアの組合せを用いて本発明を実現する他の手法及び／又は方法を知り及び理解することができる。
【００９４】
本明細書に記載したソフトウェアコンポーネント又は機能のいずれかを、例えば従来技術又はオブジェクト指向技術を用いたＪａｖａ（登録商標），Ｃ＋＋，パール等の任意の適切な言語を用いてプロセッサによって実行されるソフトウェアコードとして実現することができる。ソフトウェアコードを、記憶及び／又は送信のために一連の命令又はコマンドとしてコンピュータ読取可能媒体に記憶させることができ、適切な媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードドライブやフロッピー（登録商標）ディスクのような磁気媒体、コンパクトディスク（ＣＤ）やＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）のような光媒体、フラッシュメモリ等を含む。コンピュータ読取可能媒体をそのような記憶又は送信装置の任意の組合せとすることができる。
【００９５】
そのようなプログラムを、インターネットを含む様々なプロトコルに適合する有線ネットワーク、光ネットワーク及び／又は無線ネットワークを通じて送信するのに適合した搬送波信号を用いて符号化し及び送信することもできる。そのようなものとして、本発明の実施の形態によるコンピュータ読取可能媒体を、そのようなプログラムを用いて符号化されたデータ信号を用いて作り出すことができる。プログラムコードによって符号化されたコンピュータ読取可能媒体を、互換性のある装置に含ませることができ又は（例えばインターネットのダウンロードを通じて）他の装置から個別に提供することができる。そのようなコンピュータ読取可能媒体は、単一のコンピュータプログラム製品（例えば、ハードドライブ又は全コンピュータシステム）上に又はその中に存在することができ、システム又はネットワーク内の異なるコンピュータプログラム製品上又はその中に存在することができる。コンピュータシステムは、モニタ、プリンタ、又はここで説明する結果のいずれかをユーザに提供する他の適切なディスプレイを有することができる。
【００９６】
本発明の典型的な実施の形態の上記の説明は、実例及び説明のために提示した。本発明は、上述したままの形態に包括され又は限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が、上述した教示を考慮すると可能である。実施の形態は、本発明の原理及びその実用的なアプリケーションを最もよく説明するために選択され及び説明され、これによって、他の当業者は、本発明を、種々の実施の形態において及び意図した特定の用途に適切となるように種々の変更を用いて最適に利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２００８年８月２２日に出願された「エレクトロポレーションのダイヤルイン時定数」(DIAL-IN TIME CONSTANT FOR ELECTROPORATION)の表題の米国仮特許出願第６１／０９１，１７７号（代理人整理番号００２５５８−０８２１００ＵＳ）の利益を主張し、その内容は、参照によりそのままここに組み込まれる。
【０００２】
本願は、本発明の譲受人に譲渡された以下の米国特許出願：２００６年１２月６日に出願されたラグスデールによる「エレクトロポレーションにおけるサンプル抵抗の測定」(MEASURING SAMPLE RESISTANCE IN ELECTROPORATION)の表題の米国特許出願第１１／５６７，４３８号（以下、ラグスデールＩ）及び２００７年９月１９日に出願されたラグスデールによる「抵抗パルス変調」(RESISTANCE PULSE MODULATION)の表題の米国特許出願第１１／８５７，６７９号（以下、ラグスデールII）にも関連し、その内容は、参照によりそのままここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、一般的にエレクトロポレーションシステムに関し、更に詳しくは、正確かつユーザでも設定可能な時定数を有するエレクトロポレーションシステムを提供することに関する。
【０００４】
細胞又は他の生体分子を少しの間だけ強電界にさらすことによって膜を一時的に不安定化させる(destabilize)ことが知られている。この影響は、誘導膜透過電位(induced transmembrane potential)に起因する絶縁破壊として説明され、「エレクトロポレーション」と称される。エレクトロポレーションを用いる手順の一部は、モノクローナル抗体の製造(production of monoclonal antibodies)、細胞間融合(cell-cell fusion)、細胞組織融合(cell-tissue fusion)、膜タンパク質の挿入(insertion of membrane proteins)及び形質転換(genetic transformation)である。
【０００５】
細胞又は組織は、１以上の直流パルスを印加することによって電界にさらされる。これらのパルスは、電気的処理において印加され、その結果、細胞の損傷(cytotoxicity)を最小にしながら一時的に膜を不安定化させる。電気的処理の強度は、典型的には、印加される電界の電界強度に関して表現される。この電界強度は、電極に印加される電圧を電極間の距離で除算したものとして規定される。エレクトロポレーションで用いられる電界強度は、典型的には、２５０Ｖ／ｃｍから１０，０００Ｖ／ｃｍに及ぶ。
【０００６】
有効なエレクトロポレーションのためには、電気パルスの形状、例えば、時定数を制御する必要がある。例えば、エレクトロポレーションそれ自体は、電撃(electrocution)とほとんど又は全くエレクトロポレーションのないところとの間の狭い窓によって示されるパルス電圧やパルス持続時間のような狭い範囲のパラメータ内で生じる。非常に長い持続時間又は非常に高い電界強度を有するパルスが用いられる場合、細胞が溶解（破壊）されるおそれがある。パルスの持続時間が非常に短い又はパルスの電界強度が非常に低い場合、エレクトロポレーション効率が失われる。更に困難なことには、最適電圧及び時定数が細胞のタイプによって変化する。傷つきやすく(sensitive)かつトランスフェクト(transfect)（分子が膜を通過すること）が困難な細胞を研究するためにエレクトロポレーションを用いる際に電流を重要視することによって、エレクトロポレーション状態の制御が特に重要となる。
【０００７】
エレクトロポレーションパラメータを選択する際の問題の一つは、サンプルそれ自体（細胞及びバッファ）がエレクトロポレーションシステムに課される負荷、したがって、時定数の重要な要因であることである。ラグスデールＩは、サンプルの抵抗を測定する方法を説明している。理論的には、ラグスデールIIに記載されているように、適切な時定数を有するパルスの供給を可能にするために並列抵抗を設定することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、サンプルの抵抗は時間的に変化し、これによって、印加される電気パルスの形状に影響を及ぼす。例えば、パルスが印加される前のサンプルの抵抗は、Ｘ秒後の抵抗とは異なり、Ｘ秒後の抵抗は、電気パルスを更に印加した後の抵抗とは異なる。したがって、所望の形状の電気パルスを取得するのは非常に困難である。
【０００９】
したがって、特定の時定数、例えば、ユーザがダイヤルイン(dial-in)できる（すなわち、ユーザが設定可能な）時定数を取得する方法、システム及び装置を提供することが所望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施の形態は、エレクトロポレーションシステムからサンプルに送信される経時変化する電気信号に対して所望の形状を取得するシステム及び方法を提供する。所望の形状を提供するためにモデル電圧関数(model voltage function)（アナログ、デジタル又はこれらの組合せ）が作り出される。比較回路は、電気信号の（減衰することができる）電圧とモデル電圧とを比較し、制御信号を出力する。この出力信号は、サンプルと並列な抵抗を変化させるために使用され、これによって、電気信号は、所望の形状を有するように変更される。一態様において、所望の形状は、電気信号の電圧の減衰速度を規定するユーザが設定可能な時定数を有する形状である。
【００１１】
一つの典型的な実施の形態によれば、エレクトロポレーションシステムのサンプル負荷に電気信号を供給する方法を提供する。電気信号がサンプル負荷に供給されている間、電気信号の第１の電圧が減少する。この第１の電圧を、サンプルによって受信された出力電圧又は減少した電圧とすることができる。第１の電圧は、電気信号の第１の電圧の所望の減少を表すモデル関数のモデル電圧と比較される。比較に基づいて、サンプル負荷に並列な抵抗は、電気信号がサンプル負荷に供給されている間に変化する。電気信号をモデル関数に近似させるように並列抵抗を変化させることができる。
【００１２】
他の典型的な実施の形態によれば、エレクトロポレーションシステムのサンプルに送信される電気信号の時定数又は形状の他の特性を正確に取得することができるエレクトロポレーションシステムを提供する。出力電圧をサンプル負荷に供給するコンデンサは、例えば、一度コンデンサが充電されると、選択的にサンプル負荷に結合される。サンプル負荷に並列な可変抵抗装置も、コンデンサに選択的に結合される。
【００１３】
モデリング回路は、所望の形状の出力電圧を有するモデル電圧を出力する。比較回路は、出力電圧及びモデル電圧を受信する。二つの電圧の比較に基づいて、比較回路は、可変抵抗装置の入力部に送信される制御信号を出力する。この制御信号は、可変抵抗装置の抵抗を変化させる。電気信号をモデル関数に近似させるように制御信号を提供することができる。
【００１４】
一実施の形態において、エレクトロポレーションシステムは、出力電圧を受信する電圧減少回路を有する比較回路を備える。比較回路は、モデル電圧も受信する。比較回路のコンパレータは、モデル電圧と減少した電圧との差を決定し、可変抵抗装置の抵抗を制御するために用いられる制御信号を出力する。
【００１５】
以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって、本発明の性質及び利点を更によく理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施の形態によるエレクトロポレーションシステム１００を示す。
【図２】図２は、本発明の実施の形態によるモデリング回路を有するエレクトロポレーションシステム２００を示す。
【図３】図３は、本発明の実施の形態によるエレクトロポレーションシステムのサンプル負荷に電気信号を供給する方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態による所望の形状の経時変化する電気信号を取得するために並列抵抗を変化させる方法のフローチャートである。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態による指数関数的に減衰する波形を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態によるモデル電圧及び出力波形の時間に対する電圧のプロット例を示す。
【図６】図６は、本発明の実施の形態によるアナログモデリング回路６００を有するエレクトロポレーションシステムのブロック図を示す。
【図７】図７は、本発明の実施の形態によるデジタルモデリング回路を有するエレクトロポレーションシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
しばらくの間、ユーザがエレクトロポレーションの時定数にダイヤルイン(dial-in)できるようにすることが所望されている。エレクトロポレーション中に送信される電気信号の所望の時定数を取得するために、実施の形態は、コンデンサを設定し、電気信号をコンデンサからサンプルに送信し、電気信号が送信されている間に、サンプルに並列な抵抗を調整する。所望の形状（例えば、時定数）の経時変化する電気信号は、並列抵抗を変化させることによって取得される。適切な変更は、電気信号の電圧と所望の形状を有するモデル関数のモデル電圧とを比較することによって決定される。したがって、電圧印加中にサンプルの抵抗が変化した場合でも、モデル電圧とほぼ同一の形状を取得するために、並列抵抗を比較に基づいて変化させる（例えば、増大又は減少）ことができる。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態によるエレクトロポレーションシステム１００を示す。システム１００は、電気信号をサンプル負荷（Ｒｓ）１２０に送信する。電気信号によって、サンプル１２０によって感知される経時変化する電圧が生じる。この電圧は、サンプル中の細胞の膜を不安定化させることができる。
【００１９】
エレクトロポレーションシステムが哺乳類細胞に用いられるとき、電圧は、典型的には５００Ｖ以下である。例えば３０００Ｖに至るまでの高電圧を他の細胞に用いることもできる。本発明の実施の形態は、任意の電圧値と連動する。複数のサンプルがテストされ又はパラメータが最適化されるような場合、サンプル負荷Ｒｓ１２０は、各々が電気信号を受信する複数の生物サンプルを含むことができる。そのような実施の形態において、異なるサンプルが、２：３矩形行列で配置されるマイクロタイタープレートのようなサンプルプレート上に存在することができる。
【００２０】
電気信号を送信する前に、充電回路１０５は少なくとも一つのコンデンサ１１０を充電する。充電中、スイッチ１１５、例えば、高電圧（ＨＶ）スイッチは、まだサンプル１２０に電圧を供給しないようにするために開いている。一実施の形態において、充電回路１０５は、電源又は他の何らかの定電力源若しくは定電流源である。他の実施の形態において、ＨＶスイッチ１１５は、パルス数、パルス持続時間及びバーストパルスのようなプログラマブルパラメータを有するドライバである。また、コンデンサ１１０を、任意の数の異なる容量値に設定することができる。
【００２１】
一度充電回路１０５がコンデンサ１１０を所望の値まで充電すると、ＨＶスイッチ１１５が閉じられる。この時点で、電気信号がＲｓ１２０に送信される。電気信号の例は、指数関数的に減衰するパルス、打切りされた(truncated)指数関数的に減衰するパルス又は垂下(droop)を有する方形波を含む。
【００２２】
電気信号は、Ｒｓ１２０に並列接続された可変抵抗Ｒｖ１２５にも送信される。Ｒｖ１２５の抵抗値を、所望の形状を有するよう電気信号を選択するために選択し又は変化させることができる。例えば、指数関数的に減衰するパルスに対して、Ｒｖ１２５の抵抗は、（所望のパルス持続時間にほぼ等しくすることができる）電気信号が所望の時定数τ＝ＣＲを有するように決定され、この場合、Ｒ＝（Ｒｓ×Ｒｖ）／（Ｒｓ＋Ｒｖ）であり、Ｃはコンデンサ１１０の容量である。
【００２３】
他の変数Ｒｓ（サンプル１２０の抵抗）を測定することができ、Ｒｖ及びＣを、所望の時定数を取得するよう設定することができる。サンプル負荷１２５が複数の生物サンプルを有する場合、測定は、サンプルの全ての合成抵抗を反映することができる。Ｒｓを測定する典型的な方法は、電気信号（例えば、パルス）を供給する前にサンプル抵抗の所定野タイプの測定を必要とする。この場合、並列抵抗Ｒｖ及び容量Ｃを、適切な時定数を有するパルスを供給できるように設定することができる。しかしながら、これらの方法は、しばしば、時定数を正確に制御するのに必要な程度まで正確にならない。例えば、選択された容量Ｃの誤差は約２０％であり、選択された抵抗Ｒｖの誤差は約１０％である。
【００２４】
他の問題は、サンプル抵抗が時間的に変化し、分散が非線形であり、かつ、サンプル抵抗が用いられる電圧に依存しうる（例えば、電圧が高くなるに従ってサンプル抵抗が低くなる。）ことである。一態様において、この変動は、少なくとも部分的にバッファウォータ(buffer water)の電気分解に起因する。典型的には、電気パルスは、所望の速度よりも速く減少する。補償のために、実施例は、所望の形状の電気パルスを維持するためにＲｖ１２５を複数回変更する。Ｒｖ１２５に対する異なる抵抗を、ラグスデールIIに記載されているように取得することができる。
【００２５】
時定数を、サンプル負荷の細胞又は他のタイプの生体分子に基づいて特別に選択することができる。一部のセルは傷つきやすくトランスフェクトが困難であるので、正確に制御された時定数は、エレクトロポレーションの成功を促進することができる。
【００２６】
一態様において、Ｒｖに対する変化は、モデリング回路から受け取るモデル関数に基づく。モデル関数をアナログ又はデジタル形態とすることができる。モデリング回路は、所望の時定数に従う電圧を提供する。Ｒｖの抵抗値は、実際に印加される電圧とモデル電圧との比較に基づいて変化する。モデリング回路を用いたシステムの説明は、以下の通りである。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態によるモデリング回路を有するエレクトロポレーションシステム２００を示す。システム２００は、電気信号をサンプル負荷２２０に送信する。一態様において、電気回路の送信は、（少なくとも部分的に）コンピュータシステム２５０によって制御される。線は、電気的な接続を示し、矢印は、制御信号やデータのような情報の流れを示す。
【００２８】
コンピュータシステム２５０は、一つ以上のプロセッサと、ＲＡＭのようなメモリと、入力／出力用のユーザインタフェースと、ＣＤ、（例えば、フラッシュメモリを用いる）サムドライブ、ＤＶＤ等の外部記憶装置を受け入れるドッキングポート(docking port)と、を有することができる。プロセッサを、簡単なマイクロコントローラ又は更に複雑な中央処理装置とすることができる。
【００２９】
一実施の形態において、コンピュータシステム２５０は、電気信号の入力パラメータを受信する。これらの入力パラメータを、ユーザによって入力し、及び／又は、エレクトロポレーションシステムそれ自体によって測定（し又は検出）することができる。入力パラメータは、（ａ）波形（指数関数又は方形波(exponential or square wave)）、（ｂ）電圧の特定の値又は範囲（例えば、１０〜５００Ｖ）、（ｃ）容量の特定の値又は範囲（例えば、２５〜３，２７５ｍｆｄ）、（ｄ）並列抵抗の特定の値又は範囲（例えば、５０〜１０００Ω）及び（ｅ）サンプルの抵抗のうちの一つ以上を含む。
【００３０】
入力パラメータに基づいて、コンピュータシステム２５０は、所望の容量を取得するために、（例えば、制御ライン２３５を通じて）利用できるコンデンサのセットから一つ以上のコンデンサ２１０を選択する。一実施の形態において、電解コンデンサが用いられる。一実施の形態において、コンピュータシステム２５０は、当該セットの各コンデンサの容量値を含む記憶素子を含む。記憶素子を、フラッシュＲＡＭ又は他の適切な記憶装置とすることができる。コンピュータシステム２５０は、所望の容量になるコンデンサを選択することができる。
【００３１】
スイッチ２１５、例えば、高電圧（ＨＶ）スイッチが開いているときに、充電回路２０５は、コンピュータシステム２５０から充電コンデンサ２１０への命令を受け取ることができる。命令は、コンデンサ２１０への充電を継続するか否か又はコンデンサ２１０をどのレベルまで充電するかの命令を含むことができる。一実施の形態において、コンピュータシステム２５０は、分圧器２５５を通じて、コンデンサ２１０の両端間の電圧をモニタする。コンデンサ２１０の電圧が十分な値に到達すると、コンピュータシステム２５０は、負荷サンプルＲｓ２２０及びＲｓ２２０に並列接続された可変抵抗装置Ｒｖ２２５にコンデンサ２１０を接続するようＨＶドライバ２１５に信号を送信することができる。
【００３２】
この時点で、電気信号がＲｓ２２０及びＲｖ２２５に送信される。一部の実施の形態において、コンピュータシステム２５０は、複数のパルス、パルス持続時間及びバーストパルスを生じるようにするためにＨＶスイッチ２１５をオンオフする。一態様において、電気信号は、指数関数的に減衰するパルス、打切りされた指数関数的に減衰するパルス又は垂下を有する方形波である。垂下を有する方形波信号を、長い時定数の指数関数的に減衰するパルスの一部とすることができる。方形波の端部に到達した後、コンデンサの電荷の残り（例えば、パルスの残り）を、他の経路を通じてアース端子に放出することができる。一態様において、方形波の特定の割合の垂下は出力である。典型的には、約１０％の値が好適である。
【００３３】
Ｒｖ２２５の抵抗の初期値を、所望の形状の信号を取得するのを助けるために設定することができる。例えば、指数関数的に減衰するパルスに対して、Ｒｖ２２５の抵抗を、所望の時定数τ＝ＣＲに公称的に(nominally)到達するよう自動的に決定することができ、この場合、Ｒ＝（Ｒｓ×Ｒｖ）／（Ｒｓ＋Ｒｖ）であり、Ｃは、コンデンサ２１０の容量である。
【００３４】
Ｒｓの初期値を、ラグスデールＩに記載されているような種々の方法で決定することができる。例えば、低電圧を伴う交流電流を、電気パルスを送信する前に用いることができる。Ｒｓの初期値を、測定された抵抗を有する他のサンプルとの類似性に基づいて簡単に推定することもできる。
【００３５】
Ｒｓの値が変化すると、Ｒｖ２２５の初期値によって高精度の時定数を取得しない。しかしながら、電気信号の送信中のＲｖ２２５を変化させることによって、所望の高精度を提供することができる。
【００３６】
Ｒｖ２２５を変化させることを、エレクトロポレーションシステム２００からの電気信号（例えば、指数関数的なパルス(exponential pulse)）の出力電圧を例えばノード２６０でモニタすることによって決定することができる。所望の形状からの（例えば、特定時間の）出力電圧の差に基づいて、Ｒｖ２２５を、電気信号を所望の形状に近づけるように変化させることができる。一態様において、所望の形状は、特定の時点の電気信号の所望の電圧値に対応するモデル電圧に対応する。
【００３７】
一実施の形態において、差は、比較回路２４５を用いて決定される。例えば、電気信号の電圧は、比較回路２４５例えばコンパレータを用いてモデル電圧と比較される。比較回路２４５を、二つの値を比較することができる任意のアナログ又はデジタル回路とすることができる。デジタル形態において、アナログ−デジタルコンバータを用いることができる。一実施の形態において、コンパレータが比較的低い電圧で動作できるようにするために分圧器２８０又は他の電圧減少回路を用いる。
【００３８】
一例として、モデル電圧をモデリング回路２７０によって生成することができる。一態様において、このモデル電圧信号は、所望の時定数を有する。例えば、モデルは、容量、抵抗及び時間との間の正確かつ数学的な関係を生成することができ、その結果、所望の時定数を有する指数関数的な波形(exponential wave)となる。一実施の形態において、モデルは、後に詳細に説明するように、モデル電圧を生成するために既知の（一つ以上の）抵抗及び（一つ以上の）コンデンサを用いる。
【００３９】
出力電圧とモデル電圧との比較に基づいて、比較回路２４５は、Ｒｖ２２５を変化させる制御信号２４８を生成する。制御信号１２８を、アナログ又はデジタル信号とすることができる。種々の実施の形態において、制御信号１２８は、抵抗値を直接設定し、信号に比例する量によって抵抗を変化させ、又は更に複雑な関係によって抵抗を変化させることができる。任意の可変抵抗装置を用いることができることに留意されたい。
【００４０】
一実施の形態において、信号２４８は、（例えば、抵抗に直列の）トランジスタをオフ及びオンするよう制御し、したがって、抵抗２２５の値の制御を操作する。例えば、トランジスタを、高電圧出力波形がモデル化された波形より高くなり又は低くなるときにオン及びオフすることができる。
【００４１】
他の実施の形態において、信号２４８は、電圧の差分を搬送することができ、抵抗を、差に基づいて増減することができる。一例として、抵抗を増大するために、抵抗に直列のトランジスタに送信されるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号の幅を増大することができる。この実施の形態及び他の実施の形態の更なる説明をラグスデールIIで見つけることができる。
【００４２】
一部の実施の形態において、Ｒｖ２２５を５Ωまで小さくすることができる。そのような実施の形態において、複数の抵抗を並列に用いることができ、制御信号は、各抵抗に直列の各トランジスタに供給される。
【００４３】
コンピュータシステム２５０は、制御信号によってＲｖ２２５を制御することもできる。例えば、コンピュータシステム２５０は、一つ以上のトランジスタを制御するためにＰＷＭを用いることもできる。
【００４４】
図３は、本発明の実施の形態によるエレクトロポレーションシステムのサンプル負荷に電気信号を供給する方法３００を示すフローチャートである。方法３００を、システム２００又はここで説明する実施の形態に対応する他のシステムによって実現することができる。
【００４５】
ステップ３１０において、所望の時定数を決定する。一実施の形態において、時定数の値を、システム２００のユーザによって特定することができる。ユーザは、所望の時定数を入力し、所望の時定数を供給するのに適切な公称Ｃ及び並列Ｒｖ２３５をシステムに選択させることができる。一態様において、システムは、並列Ｒｖ２３５を実用範囲内に保持するようにＣを選択する。
【００４６】
ユーザは、他の複数のパラメータを選択することができる。例えば、ユーザは、容量を選択するのと同時に時定数の値を選択することができ、この場合、システムは、選択した容量の付近の範囲内にある容量を用いて、選択した時定数を提供することを試みる。一実施の形態において、選択した容量の約２５〜３０％の範囲内の容量が用いられ、又は、選択した容量が選択した時定数に整合しない場合には、サンプル抵抗の推定値に必要だと予測される容量より約２５〜３０％高い容量が用いられる。ユーザは、並列抵抗を選択するのと同時に時定数を選択することもでき、この場合、システムは、所望の時定数が供給されている間に選択された公称並列抵抗付近の範囲に公称並列抵抗があると予測されるようにコンデンサ２１０の容量を決定する。
【００４７】
他の実施の形態において、システム２００は、サンプルに基づいて適切な時定数を決定することができる。例えば、時定数を、サンプルの抵抗を測定することによって決定することができる。この場合、適切な時定数を、この抵抗又はユーザによって入力することができる他のパラメータに基づいて選択することができる。
【００４８】
ステップ３２０において、モデル電圧関数を、例えばモデリング回路２７０によって決定する。モデル電圧は、所望の時定数又は他の所望の形状を有するように形成される。一実施の形態において、モデル関数は、異なる時点で生じる単なる一連の電圧値である。これらの電圧値を、エレクトロポレーションシステムのメモリに格納することができる。
【００４９】
他の実施の形態において、モデル電圧は、所望の時定数を提供する容量及び抵抗を有するＲＣ回路によって提供される。一態様において、使用されるモデルＲ及びＣ（又は電圧値）は、使用される実際のＲ（サンプル抵抗及び予測される並列抵抗）及び実際のＣに近似するように選択される。しかしながら、典型的には、モデル回路のＲ及びＣの値は、互いに同一（又はほぼ同一）の相対関係を有することができ、例えば、モデル回路のＲＣは、電気信号を供給するために用いられる実際のＲＣに近づく。例えば、典型的には、モデルＲは、１ＫΩと２ＭΩの範囲内にあり、これによって、モデルＣを０．０１〜２ｍｆｄの範囲内にすることができる。モデル回路２７０のような用いられるアナログ回路の５％のコンデンサ及び１％の抵抗を仮定すると、時定数を、典型的には６％内に選択することができる。図６は、この実施の形態の更なる説明を提供する。
【００５０】
他の実施の形態において、モデル関数は、所望の時定数の割合で減少する電圧値を出力する関数に対応する。例えば、関数を
【数１】
とすることができる。デジタルモデリング回路の利点は、常に所望の時定数を正確に有するようにモデル電圧を生成できることである。
【００５１】
ステップ３３０において、コンデンサ及びコンデンサの充電量を決定する。推定されたサンプル抵抗が与えられた条件で実際の時定数が所望の時定数に近似できるように適切な容量を選択する。種々の実施の形態において、容量は、モデル電圧の容量より高く、モデル電圧の容量と同一に又はモデル電圧の容量より低くなるように選択される。
【００５２】
一実施の形態において、容量は、所望の時定数をＲｓで除算したものより高くなるように選択される。この選択は、所望の時定数を取得するために更に速く減少するような並列抵抗Ｒｖを用いることができるように更に高い最初の時定数を有効に用いる。並列抵抗Ｒｖが（例えば、Ｒｖに直列のトランジスタをオンにすることによって）減少すると、この減少によって時定数を有効に低減する。
【００５３】
一実施の形態において、含まれない並列抵抗によって、所望の時定数は、最初の時定数より例えば約２５〜３０％（又は５０％まで）短くなる。上述したように、一度並列抵抗がオンになると、時定数が減少する。また、（一実施の形態において常に）最小値の並列抵抗を有することによって、時定数を、所望の時定数より例えば５０％短くすることができる。
【００５４】
ステップ３４０において、電気信号をサンプル電圧に送信する。この処理の例は上述した通りである。サンプル前のあるポイント（ノード）の電圧は、出力電圧とみなされる。
【００５５】
ステップ３５０において、例えば比較回路２４５を用いることによって、出力電圧をモデル電圧と比較する。一実施の形態において、比較の一部は、モデル電圧との更に直接的な比較（例えば、差）の前の規定される量による出力電圧の減少を含む。一態様において、規定された量は、モデルの容量と高電圧システムの容量との間の比である。
【００５６】
出力電圧とモデル電圧の両方は、これらが経時的に変化する点で時間的に変化する。したがって、比較を、異なる瞬時に複数回行うことができる。一実施の形態において、比較を、例えばアナログ回路によって行われる連続的な計算とする。一態様において、比較を非常に速く行うことができる。例えば、コンパレータは、１００ＫＨｚから２ＭＨｚの間で振動することができる。
【００５７】
他の実施の形態において、例えばデジタル回路を用いて周期的な間隔で比較を行う。出力電圧（又は減少した出力電圧）を、デジタル値に変換し、デジタル回路（例えば、モデル関数に基づいてデジタル値を出力する回路）からの値と比較することができる。
【００５８】
ステップ３６０において、並列抵抗を比較に基づいて変化させる。種々の実施の形態において、変更が、連続的、断続的又は周期的に行われる。変更を、システム２００の制御信号２４８によって行うことができる。
【００５９】
一実施の形態において、出力電圧がモデル電圧の値と交差するとき、すなわち、出力電圧がモデル電圧の値より低くなり、モデル電圧の値より高くなり又はモデル電圧の値と同一になるとき、並列抵抗を変化させる。例えば、出力波形がモデル電圧より低いとき、制御信号２４８は、（例えば、抵抗に直列のトランジスタをオフにすることによって）並列抵抗２２５をオフにすることができる。このようにオフにすることによって、出力電圧は、モデル電圧の減少よりも緩慢に減少し、これによって、出力電圧がモデル電圧に整合する。出力波形がモデル電圧より高いとき、制御信号２４８は、並列抵抗をオフにし、これによって、出力電圧は、モデル電圧の減少よりも急速に減少する。
【００６０】
他の実施の形態において、並列抵抗を、比較動作の度に又は少なくとも電圧差が特定方向に変化する度に変化させる。例えば、制御信号２４８は、特定抵抗を設定し又はそれを設定するために用いられ、すなわち、無限抵抗(infinite resistance)（例えば、回路からの並列抵抗装置の切離し）の他に設定し又はそれを設定するために用いられる。出力電圧とモデル電圧との差が増大する場合、並列抵抗は、例えば差の大きさに比例して適切に増大／減少し続けることができる。出力電圧とモデル電圧との差が減少する場合、出力電圧がモデル電圧に交差するが符号が逆であるときに生じうる電圧の差が最小となるように並列抵抗を変化させることもできる。
【００６１】
ステップ３７０において、抵抗の変更に応答して、出力電圧は、モデル電圧に近似するように急速又は緩慢に減少する。換言すれば、出力電圧は、モデル電圧に一致するように戻る。したがって、所望の時定数を取得することができる。抵抗を変化させる一実施の形態を以下説明する。
【００６２】
図４は、本発明の実施の形態による並列抵抗を変化させることによってモデル関数に近似するよう出力電圧を変更する方法４００を示すフローチャートである。一例として、方法４００を、方法４００の実施の形態を示す図５Ａ及び図５Ｂを参照しながら示す。図５Ａは、モデル関数として用いられる指数的に減衰する波形を示す。図５Ｂは、時間に対する電圧のプロットとして指数的に減衰する波形５１０の拡大図を示し、本発明の実施の形態による出力電圧５２０を示す。出力電圧５２０が分圧器２８０によって取得されるような減少した出力電圧に対応することに留意されたい。
【００６３】
ステップ４１０において、電気信号の初期電圧を、例えばコンデンサに特定量を充電することによって設定する。上述したように、一実施の形態において、並列抵抗が用いられないときにモデル関数より長い時定数を生成するとともに並列抵抗が用いられるときにモデル関数より短い時定数を生成することができる容量を有するように高電圧コンデンサ２１０が選択される。本実施の形態において、初期出力電圧（場合によっては、減少した出力電圧）をモデル電圧と同一の電圧で開始する場合、出力電圧は、（１）並列抵抗が回路の一部となりえない場合には常にモデル電圧より高く、又は、（２）（例えば、スイッチによって制御されるように）並列抵抗が常に回路の一部である場合には常にモデル電圧より低くなる。
【００６４】
他の実施の形態において、初期出力電圧を、モデル電圧より高い電圧で開始するように設定することができる。例えば、図５Ｂは、モデル電圧５１０より高い電圧で開始する出力電圧５２０を示す。この場合、並列抵抗が常に回路の一部である場合にモデル関数は出力電気信号より低い状態で開始するが、モデル関数が出力電気信号より低い状態は比較的短い。
【００６５】
更に別の実施の形態において、初期出力電圧を、モデル電圧より低い状態で開始するように設定することができる。この場合、並列抵抗が回路の一部となりえない場合にモデル関数は出力電気信号より高い状態で開始するが、モデル関数が出力電気信号より高い状態は比較的短い。
【００６６】
ステップ４２０において、電圧が等しくなるまで出力電圧を並列抵抗とともに変更する。図５Ｂの例において、初期出力電圧がモデル電圧より高い状態で開始するので、出力電圧は減少する。
【００６７】
一実施の形態において、開始領域５３０において、比較回路２４５からの出力は、並列抵抗２２５を起動する信号を提供する。その理由は、出力３２０がモデル３１０より高いからである。例えば、ハイ信号が一つ以上のトランジスタのゲートを起動し、サンプル２２０に印加される電圧の並列な供給を有効に行う。一態様において、出力５２０がモデル電圧５１０より高い場合、並列抵抗２２５が最小値となる。他の態様において、並列抵抗２２５の値は、出力５２０がモデル５１０の減少より迅速に減少するのに十分小さい。
【００６８】
ステップ４３０において、例えば、比較回路２４５を用いることによって、モデル電圧と交差する出力電圧を検出する。例えば、出力５２０は、ポイント５３５でモデル電圧５１０と交差する。この検出を、二つの電圧間の差の符号の変化を識別することによって行うことができる。比較回路２４５からの制御信号２４８は、差の符号の変化に基づいて変化することができる。
【００６９】
ステップ４４０において、並列抵抗の値を、二つの電圧間の差の変化に応答して変更する。図５Ｂに示すように、ポイント３３５において、抵抗２２５の値は、出力電圧５２０がモデル電圧５１０より低くなると増大する。一実施の形態において、抵抗２２５がオフになり、極端に高い抵抗（無限でない場合）を有効に提供する。
【００７０】
出力５２０は、二つの電圧を比較する時間及び抵抗２２５の値を変更する時間の遅延のためにモデル５１０より急速に減少し続ける。この遅延を非常に短い期間にすることができる。図５Ｂは拡大図であるので、遅延時間は実際には非常に短い。出力５２０のラインを、一つにはシステムの容量のために更に曲げて滑らかにすることもできる。また、少なくとも一実施の形態において、遷移間の時間間隔は、一つにはある実施の形態において（１００ＫＨｚから２ＭＨｚまでの）高周波数で振動する傾向がある比較回路２４５のコンパレータが高速であるために小さい。
【００７１】
領域５４０のあるポイントにおいて、出力５２０は、抵抗２２５が増大するために急速に増大し始め、抵抗２２５に流れる電荷の量が降下する。上述したように、一実施の形態において、並列抵抗の値を、オフ又はオンのときよりも緩慢に変更することができる。そのような実施の形態において、並列抵抗を、電圧間の差が減少し始める領域５４０のこのポイントまで特定の速度で減少させることができる。このポイントにおいて、並列抵抗を、大きなオーバーシュートを防止するために安定に保持し又は増大し始めることができる。
【００７２】
方法４００は、モデル電圧と交差する出力電圧の検出４３０及び並列抵抗の変更４４０を複数回繰り返す。例えば、ポイント５４５において、出力はモデル５１０より大きく、したがって、抵抗２２５はオンになり又は少なくとも減少する。したがって、出力５２０は、再びモデル５１０よりも急速に減少し始める。このようにして、モデル電圧が追跡され、所望の時定数を取得する。出力電圧をモニタし及び変更する時間間隔を、電気信号がサンプルに送信される期間の全て又はその期間の一部のみとすることができる。
【００７３】
一実施の形態において、出力電圧５２０が段階的に処理されるように示されるが、エレクトロポレーションシステムの固有の容量は結果を平滑化することができる。また、段階的な関数は非常に小規模であり、したがって、出力電圧は円滑であるように見え、円滑化機能として機能的に処理を行うことに留意されたい。
【００７４】
上述したように、モデリング回路を、アナログ、デジタル又は両方の組合せとして実現することができる。図６及び図７は、異なる実施の形態の例を提供する。
【００７５】
図６は、本発明の実施の形態によるアナログモデリング回路６００を有するエレクトロポレーションシステムのブロック図を示す。回路６００は、所望の形状に従う（例えば、所望の時定数を提供する）電圧を出力するＲＣ（抵抗−コンデンサ）回路を有する。一態様において、このモデリング回路６００は、二重充電システム(duplicate charging system)を提供する。しかしながら、このシステムは、制御される全抵抗を有する。
【００７６】
一連のスイッチ（ゲート）６１０は、モデル回路のコンデンサ６１５のスイッチングイン(switching-in)を許容する。ゲート６０５は、充電を開始し及び停止するために用いられる。ショットキーダイオード６１７は、放電を制御するために用いられる。ゲート６１０がオンであるとき、充電のために対応するコンデンサが選択される。対応するダイオード６１７によって、充電されたコンデンサから適切な電流を放電中に流すことができる。
【００７７】
簡単のために、二つのコンデンサの選択がゲート６１０及びダイオード６１７によって行われる。他の実施の形態において、例えば、利用できる容量の増分量が利用できる全容量の少なくとも１％（又は０．５％）となるように少なくとも１２個のコンデンサを設ける。
【００７８】
電気信号をコンデンサ２１０からサンプル負荷２２０に送信するのとほぼ同様に、コンデンサ６１５の電荷を放出するために電気信号をコンデンサから（可変又は可変でない）抵抗６２０に送信する。電気信号の送信を、ゲート（スイッチ）６２５を切り替えることによって開始することができる。
【００７９】
一実施の形態において、抵抗６２０の値を、実際のエレクトロポレーションシステムの全抵抗（並列抵抗及びサンプル抵抗）と同様に選択する。抵抗を更に有効に制御するために、ゲート６２５を、コンピュータシステム６５０又は他のマイクロプロセッサ６３０からのパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を用いて制御することができる。ＰＷＭ信号のデューティサイクルを、抵抗６２０及びゲート６２５によって達成される実効抵抗を設定するために用いることができる。ラグスデールIIは、そのような手順の更なる説明を提供する。一態様において、ＰＷＭ信号は、３０：１範囲(30:1 range)に亘る調整を行うことができ、すなわち、デューティサイクルは、（一つ以上の抵抗の実効抵抗Ｘを３０倍したものを与える）時間の１／３０から（実効抵抗Ｘを与える）時間の全てまで変化することができる。
【００８０】
一態様において、システムマイクロプロセッサ（コンピュータシステム）６５０は、デューティサイクルを設定することができる他のマイクロプロセッサ６３０及びモデル回路の並列抵抗に情報を提供する。他の態様において、コンピュータシステム６５０がデューティサイクルを設定する。
【００８１】
他の態様において、モデル回路６００は、製造コスト及び動作コストの低減のような実用的な理由により低電圧で動作する。例えば、上述したように、典型的には、モデルＲ（ゲート６２５の影響を含む抵抗６２０の値）は、１ＫΩから２ＭΩの範囲にあり、これによって、モデルＣ（コンデンサ６１５）を０．０１ｍｆｄから２ｍｆｄの範囲にすることができる。典型的な電圧範囲を、モデル回路６００に対して０．０２〜１０．０Ｖとすることができる。低電圧範囲で動作することによって、回路６００は、コンデンサ６１５と抵抗６２０との間のスイッチを、使用可能であっても使用しなくてよい。
【００８２】
抵抗６２０に送信される電圧６４２は、コンパレータ６４０（又は他の比較回路）にも出力される。電圧６４２は、上述したようなモデル電圧である。
【００８３】
したがって、動作中、システムマイクロプロセッサ６５０は、モデル回路の容量（すなわち、コンデンサ６１５）及び高電圧回路６７０の容量を設定する。システムマイクロプロセッサ６５０は、高電圧コンデンサを充電し、パルスを搬送する。コンパレータ６４０は、モデル電圧６４２と、高電圧回路６７０から受信し又は取得した出力電圧６４４とを比較する。
【００８４】
モデル回路６００が比較的低い電圧で動作する実施の形態において、分圧器６６０又は電圧を減少させる他の回路が、高電圧回路６７０からの出力部６３８とコンパレータ６４０との間に存在する。電圧の減少量は、高電圧システムの電圧と低電圧システムの電圧との差又は比に対応する。
【００８５】
コンパレータ６４０からの出力６４８は、出力波形がモデルに従うように必要に応じて高電圧回路の並列抵抗をオン及びオフ（又は他の制御を）することができる。したがって、サンプル抵抗が非線形的に機能するとしても、システムは、自動的に補償を行い、出力波形をモデルに従わせる。一態様において、高電圧回路の時定数は、高電圧並列抵抗Ｒがオフのときにモデルの時定数より長くなる必要があり、高電圧並列抵抗Ｒがオンのときにモデルの時定数より短くなる必要がある。
【００８６】
図７は、本発明の実施の形態によるデジタルモデリング回路を有するエレクトロポレーションシステムのブロック図を示す。本実施の形態において、モデル電圧は、モデル電圧に対応するデジタル離散値として提供される。一態様において、デジタル値を、入力としてのＲ及び／又はＣを有する数学関数によって決定することができる。
【００８７】
他の態様において、デジタル値を、数学関数及び関係に基づいて又は単純に実験結果若しくは知識(intuition)に基づいて、所望の形状を有するように選択することができる。したがって、モデル電圧の各値（すなわち、各時間ステップに対する電圧）を、異なる時間ステップの他の値に関係なく選択することができる。このようにして、モデル電圧は、完全に柔軟性があり、任意の形状をとるように形成することができる。例えば、電圧のテーブルを用いることができる。
【００８８】
図示したように、マイクロプロセッサ７３０は、デジタルモデル電圧値をデジタル−アナログコンバータ（ＤＡＣ）７３５に供給し、デジタル−アナログコンバータ７３５は、出力を比較回路７４０に供給する。一態様において、デジタルモデル電圧値は、クロックサイクルごとに又は予め決定されたクロックサイクル数の後に変化する。デジタルモデル電圧値が連続的に変化しないとしても、デジタル−アナログコンバータは、連続的に比較回路７４０に電圧を供給する。
【００８９】
他の実施の形態において、マイクロプロセッサ７３０は、アナログ電圧を直接比較回路７４０に供給することができる。更に別の実施の形態において、マイクロプロセッサ７３０は、デジタル値を比較回路７４０に供給する。
【００９０】
デジタル値が比較回路７４０に供給された場合、（電圧減少回路７６０の前段又は後段にある）高電圧回路７７０からのアナログ出力電圧をデジタル値に変換するためにアナログ−デジタルコンバータが用いられる。コンピュータシステム７５０は、（デジタル又はアナログの）モデル電圧値を提供することもでき、他のプロセッサを必要としない。コンピュータシステム７５０は、高電圧回路７７０からの出力電圧に対応するデジタル値を受信した後に比較回路の機能を提供することもできる。
【００９１】
典型的には、高電圧回路７７０の出力を、比較回路７４０又は比較機能を有するコンピュータシステム７５０による比較の前に減少させる。図示した実施の形態において、（分圧器のような）電圧減少回路７６０は、高電圧回路７７０の出力を受信する。他の実施の形態において、電圧減少回路７６０の出力は、比較を行うためにコンピュータシステム７５０に送信される。
【００９２】
本発明の特定の態様の特定の詳細を、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくあらゆる適切な方法で組み合わせることができる。しかしながら、本発明の他の形態は、個別の態様にそれぞれ関連する特定の実施の形態又はこれらの個別の態様の特定の組合せを対象にすることができる。
【００９３】
上述したような本発明をハードウェア及び／又はソフトウェアを用いた制御論理の形態においてモジュールで又は一体となって実現できることを理解すべきである。ここで提供した開示及び教示に基づいて、当業者は、ハードウェア及びハードウェアとソフトウェアの組合せを用いて本発明を実現する他の手法及び／又は方法を知り及び理解することができる。
【００９４】
本明細書に記載したソフトウェアコンポーネント又は機能のいずれかを、例えば従来技術又はオブジェクト指向技術を用いたＪａｖａ（登録商標），Ｃ＋＋，パール等の任意の適切な言語を用いてプロセッサによって実行されるソフトウェアコードとして実現することができる。ソフトウェアコードを、記憶及び／又は送信のために一連の命令又はコマンドとしてコンピュータ読取可能媒体に記憶させることができ、適切な媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ハードドライブやフロッピー（登録商標）ディスクのような磁気媒体、コンパクトディスク（ＣＤ）やＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）のような光媒体、フラッシュメモリ等を含む。コンピュータ読取可能媒体をそのような記憶又は送信装置の任意の組合せとすることができる。
【００９５】
そのようなプログラムを、インターネットを含む様々なプロトコルに適合する有線ネットワーク、光ネットワーク及び／又は無線ネットワークを通じて送信するのに適合した搬送波信号を用いて符号化し及び送信することもできる。そのようなものとして、本発明の実施の形態によるコンピュータ読取可能媒体を、そのようなプログラムを用いて符号化されたデータ信号を用いて作り出すことができる。プログラムコードによって符号化されたコンピュータ読取可能媒体を、互換性のある装置に含ませることができ又は（例えばインターネットのダウンロードを通じて）他の装置から個別に提供することができる。そのようなコンピュータ読取可能媒体は、単一のコンピュータプログラム製品（例えば、ハードドライブ又は全コンピュータシステム）上に又はその中に存在することができ、システム又はネットワーク内の異なるコンピュータプログラム製品上又はその中に存在することができる。コンピュータシステムは、モニタ、プリンタ、又はここで説明する結果のいずれかをユーザに提供する他の適切なディスプレイを有することができる。
【００９６】
本発明の典型的な実施の形態の上記の説明は、実例及び説明のために提示した。本発明は、上述したままの形態に包括され又は限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が、上述した教示を考慮すると可能である。実施の形態は、本発明の原理及びその実用的なアプリケーションを最もよく説明するために選択され及び説明され、これによって、他の当業者は、本発明を、種々の実施の形態において及び意図した特定の用途に適切となるように種々の変更を用いて最適に利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号をエレクトロポレーションシステムのサンプル負荷に供給する方法であって、前記電気信号の第１の電圧は、前記サンプル負荷に供給されている間に減少し、
前記電気信号の前記第１の電圧の減少のモデル関数を決定し、
前記電気信号を前記サンプル負荷に送信して、出力電圧を前記サンプル負荷によって受信させ、
前記第１の電圧と前記モデル関数のモデル電圧とを比較し、
前記比較に基づいて、前記電気信号が前記サンプル負荷に送信されている間に前記サンプル負荷に並列な抵抗を変化させることを備える方法。
【請求項２】
前記第１の電圧は、前記出力電圧である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の電圧は、前記出力電圧を予め規定された量だけ減少することによって作り出される減少した電圧である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記比較を時間間隔中に複数回実行し、前記時間間隔は、前記電気信号が前記サンプル負荷に送信される時間の少なくとも一部である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記比較は、前記時間間隔中に連続的に起きる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記比較は、前記時間間隔中に周期的な時間で起きる請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記モデル関数は、周期的な時間でデジタル値によって表され、前記デジタル値は、前記モデル電圧を提供する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記デジタル値をアナログ値に変換し、
前記アナログ値をコンパレータに供給することを更に備え、前記出力電圧と前記モデル電圧とを比較することは、前記コンパレータによって前記複数回の各々で前記アナログ電圧の各々と前記出力電圧とを比較することを有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の電圧が前記モデル電圧と異なるときに並列抵抗を変化させる請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の電圧が前記モデル電圧より大きいときに前記並列抵抗を減少し、これによって、前記第１の電圧を前記モデル電圧よりも急速に減少させる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の電圧が前記モデル電圧より小さいときに前記並列抵抗を増大し、これによって、前記第１の電圧を前記モデル電圧よりも緩慢に減少させる請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記モデル関数の決定は、前記エレクトロポレーションシステムのユーザによって提供される時定数に基づく請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記サンプル負荷に並列な抵抗を変化させることによって、前記電気信号を前記モデル関数に近似させる請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
サンプル負荷に選択的に結合され、出力電圧を前記サンプル負荷に供給するコンデンサと、
前記コンデンサに選択的に結合され、前記サンプル負荷に並列に結合された可変抵抗装置と、
モデル電圧を提供するモデリング回路と、
前記出力電圧を受信する第１の入力部、前記モデル電圧を受信する第２の入力部及び前記可変抵抗装置の入力部に結合した出力部を有する比較回路であって、前記比較回路は、前記出力電圧と前記モデル電圧との比較に基づいて制御信号を出力し、前記制御信号は、前記可変抵抗装置の入力部によって受信され、前記可変抵抗装置の抵抗を制御する、前記比較回路と、を備えるエレクトロポレーションシステム。
【請求項１５】
前記比較回路の入力部で受信した電圧がデジタル値によって表される請求項１４に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項１６】
前記モデリング回路は、前記モデル電圧として前記比較回路に提供されるデジタル値を決定するプロセッサを備える請求項１４に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項１７】
前記比較回路は、前記モデル電圧のデジタル値を受信し、前記比較回路が前記出力電圧と前記モデル電圧との比較のために用いる前記モデル電圧のアナログ値を出力するアナログ−デジタルコンバータを有する請求項１６に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項１８】
前記比較回路は、
予め規定された量だけ前記出力電圧を減少する分圧器と、
減少した出力電圧と前記モデル電圧とを比較するコンパレータと、を有する請求項１６に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項１９】
前記モデリング回路は、少なくとも一つの抵抗及び少なくとも一つのコンデンサを備え、前記モデル電圧に対するアナログ値を出力する請求項１４に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項２０】
前記可変抵抗装置は、
抵抗と、
前記抵抗に直列に結合したスイッチであって、前記制御信号は、前記スイッチを開くか閉じるかを制御する、前記スイッチと、を有する請求項１４に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項２１】
サンプル負荷に選択的に結合され、出力電圧を前記サンプル負荷に供給するコンデンサと、
前記コンデンサに選択的に結合され、前記サンプル負荷に並列に結合された可変抵抗装置と、
モデル電圧を提供するモデリング回路と、
第１の入力部で前記出力電圧を受信する電圧減少回路、前記モデル電圧を受信する第２の入力部及び前記モデル電圧と減少した出力電圧との間の差に応答して制御信号を出力するコンパレータを有する比較回路であって、前記可変抵抗装置は前記コンパレータの出力部に結合され、前記制御信号は、前記可変抵抗装置の抵抗を制御する、前記比較回路と、を備えるエレクトロポレーションシステム。
【請求項２２】
前記制御信号によって、前記減少した出力電圧が前記モデル電圧より小さいときに前記可変抵抗装置の抵抗を増大し、前記減少した出力電圧が前記モデル電圧より大きいときに前記可変抵抗装置の抵抗を減少する請求項２１に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項１】
電気信号をエレクトロポレーションシステムのサンプル負荷に供給する方法であって、前記電気信号の第１の電圧は、前記サンプル負荷に供給されている間に減少し、
前記電気信号の前記第１の電圧の減少のモデル関数を決定し、
前記電気信号を前記サンプル負荷に送信して、出力電圧を前記サンプル負荷によって受信させ、
前記第１の電圧と前記モデル関数のモデル電圧とを比較し、
前記比較に基づいて、前記電気信号が前記サンプル負荷に送信されている間に前記サンプル負荷に並列な抵抗を変化させることを備える方法。
【請求項２】
前記第１の電圧は、前記出力電圧である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の電圧は、前記出力電圧を予め規定された量だけ減少することによって作り出される減少した電圧である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記比較を時間間隔中に複数回実行し、前記時間間隔は、前記電気信号が前記サンプル負荷に送信される時間の少なくとも一部である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記比較は、前記時間間隔中に連続的に起きる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記比較は、前記時間間隔中に周期的な時間で起きる請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記モデル関数は、周期的な時間でデジタル値によって表され、前記デジタル値は、前記モデル電圧を提供する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記デジタル値をアナログ値に変換し、
前記アナログ値をコンパレータに供給することを更に備え、前記出力電圧と前記モデル電圧とを比較することは、前記コンパレータによって前記複数回の各々で前記アナログ電圧の各々と前記出力電圧とを比較することを有する請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の電圧が前記モデル電圧と異なるときに並列抵抗を変化させる請求項４に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の電圧が前記モデル電圧より大きいときに前記並列抵抗を減少し、これによって、前記第１の電圧を前記モデル電圧よりも急速に減少させる請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の電圧が前記モデル電圧より小さいときに前記並列抵抗を増大し、これによって、前記第１の電圧を前記モデル電圧よりも緩慢に減少させる請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記モデル関数の決定は、前記エレクトロポレーションシステムのユーザによって提供される時定数に基づく請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記サンプル負荷に並列な抵抗を変化させることによって、前記電気信号を前記モデル関数に近似させる請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
サンプル負荷に選択的に結合され、出力電圧を前記サンプル負荷に供給するコンデンサと、
前記コンデンサに選択的に結合され、前記サンプル負荷に並列に結合された可変抵抗装置と、
モデル電圧を提供するモデリング回路と、
前記出力電圧を受信する第１の入力部、前記モデル電圧を受信する第２の入力部及び前記可変抵抗装置の入力部に結合した出力部を有する比較回路であって、前記比較回路は、前記出力電圧と前記モデル電圧との比較に基づいて制御信号を出力し、前記制御信号は、前記可変抵抗装置の入力部によって受信され、前記可変抵抗装置の抵抗を制御する、前記比較回路と、を備えるエレクトロポレーションシステム。
【請求項１５】
前記比較回路の入力部で受信した電圧がデジタル値によって表される請求項１４に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項１６】
前記モデリング回路は、前記モデル電圧として前記比較回路に提供されるデジタル値を決定するプロセッサを備える請求項１４に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項１７】
前記比較回路は、前記モデル電圧のデジタル値を受信し、前記比較回路が前記出力電圧と前記モデル電圧との比較のために用いる前記モデル電圧のアナログ値を出力するアナログ−デジタルコンバータを有する請求項１６に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項１８】
前記比較回路は、
予め規定された量だけ前記出力電圧を減少する分圧器と、
減少した出力電圧と前記モデル電圧とを比較するコンパレータと、を有する請求項１６に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項１９】
前記モデリング回路は、少なくとも一つの抵抗及び少なくとも一つのコンデンサを備え、前記モデル電圧に対するアナログ値を出力する請求項１４に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項２０】
前記可変抵抗装置は、
抵抗と、
前記抵抗に直列に結合したスイッチであって、前記制御信号は、前記スイッチを開くか閉じるかを制御する、前記スイッチと、を有する請求項１４に記載のエレクトロポレーションシステム。
【請求項２１】
サンプル負荷に選択的に結合され、出力電圧を前記サンプル負荷に供給するコンデンサと、
前記コンデンサに選択的に結合され、前記サンプル負荷に並列に結合された可変抵抗装置と、
モデル電圧を提供するモデリング回路と、
第１の入力部で前記出力電圧を受信する電圧減少回路、前記モデル電圧を受信する第２の入力部及び前記モデル電圧と減少した出力電圧との間の差に応答して制御信号を出力するコンパレータを有する比較回路であって、前記可変抵抗装置は前記コンパレータの出力部に結合され、前記制御信号は、前記可変抵抗装置の抵抗を制御する、前記比較回路と、を備えるエレクトロポレーションシステム。
【請求項２２】
前記制御信号によって、前記減少した出力電圧が前記モデル電圧より小さいときに前記可変抵抗装置の抵抗を増大し、前記減少した出力電圧が前記モデル電圧より大きいときに前記可変抵抗装置の抵抗を減少する請求項２１に記載のエレクトロポレーションシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１２−５００６２９（Ｐ２０１２−５００６２９Ａ）
【公表日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２３９４１（Ｐ２０１１−５２３９４１）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４２０４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２２０８６
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５９１０９９８０９）バイオ−ラッド ラボラトリーズ，インコーポレイティド (79)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０５４２０４
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０２２０８６
【国際公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（５９１０９９８０９）バイオ−ラッド ラボラトリーズ，インコーポレイティド (79)
【Ｆターム（参考）】
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