異なるチャンバーにおいて電界を発生する容器及び装置
本発明は、第１（４）および第２電極（５）を含む少なくとも一対の電極をそれぞれ備えるチャンバー（２）を備え、一対の電極に電圧を印加することにより１つのチャンバー（２）内に電界を発生させる容器（１）に関連する。異なるチャンバー（３）の少なくとも２つの第１電極（４）は導電結合しており、チャンバー（２）の少なくとも１つの第２電極（５）は単独に導電結合可能である。本発明はさらに、このような容器（１）を製造する方法ならびにこのような容器（１）の少なくとも１つと電気的に接触する装置に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのチャンバー内に電界を発生させるために電圧を印加する第１および第２電極を含む少なくとも一対の電極をそれぞれ含む各チャンバーを備えた容器に関する。本発明はさらに、このような容器を製造する方法ならびにこのような容器の少なくとも１つと電気的に接触する装置に関する。
【０００２】
上述のような性質の幾つかのチャンバーを備えた容器は、十分に確立されており、主に生化学や製薬の用途において複数のプローブを同時に試験する必要がある場合に用いられる。特定の用途としては例えば、生細胞の電気穿孔法、電気融合および電気刺激ならびにプローブを電界に曝す必要があるような用途がある。その目的は、最大量の試料を最小時間フレームで試験する必要があるので、特にＨＴ−分析（ＨＴ＝ハイスループット）を行う例えば９６または３８４個等の多数チャンバーを提供することである。通常、このような容器は、マルチウェルプレート、マイクロタイタープレートまたはマルチウェルと呼ばれる。
【背景技術】
【０００３】
周知の容器は通常、２つの電極をそれぞれ備えた幾つかのチャンバーからなり、これらの電極は、プローブ、例えばチャンバー内の細胞懸濁液と接触する。電圧が加わると、チャンバーの２つの電極によって、チャンバー内部に電界が発生し、これによって例えば直流が使用された場合には電極はそれぞれ異なる極性を示す。異なるチャンバーの同じ極性の電極、すなわち、すべての陰極および／またはすべての陽極は、共通の電圧源を介して電気的に接続可能なようにすべて一体化されているか、電気的に結合している。このような装置は、組立が比較的簡単であるという長所を有するが、すべてのチャンバーに関して電気パラメータが同じであり、従って個々のチャンバーを個別に動作させることはできないという短所がある。
【０００４】
生細胞の電気刺激用の装置は、例えば米国特許出願公開第２００２／００２８４８０号明細書から公知である。一実施態様において、帯状電極がマルチウェルプレートのグランド（ground）上に２個ずつ配置される。帯状電極は、このプレートの個々のチャンバー内にそれぞれ突出しており、従ってプローブと電気的に接触している。各帯状電極は，その開放端の１つに接触領域を有し、そこに電圧発生装置を接続可能である。一対の電極がそれぞれ一列のチャンバーに割り当てられる。特定の実施態様において電極のうちの幾つか、例えばすべての陽極は短絡されており、一列の電極のその他の部分、例えば陰極はそれぞれ単独で接続されている。しかしながら、いずれにせよこれらの周知の装置では、チャンバーの列全体をアクティブな状態にすることしかできず、即ち、電気パラメータはチャンバーのグループ全体に関してのみ調整可能であって、各チャンバーに関して個々に調整することはできない。
【０００５】
独国特許出願公開第１９９１７５７１号明細書によれば、電気穿孔法分析用の電極アレイが公知であり、電気絶縁体の表面上に導電路を平面的に配置したものからなる。導電路は、対向して配置された分枝状（ramifications）に配置され、電気穿孔用のプローブを受け入れる単一反応領域を備える。対向して配置される導電路は、電圧が印加された際電極として作用し、これによって各導電路が合成されて主導電路となり、電圧発生装置に接続される。この結果、この公知の装置によっても、電気パラメータを可変に調整することはできず、反応領域はすべて同じ電気状態に曝されることとなる。
【０００６】
中でも、国際公開第０３／０５７８１９号パンフレットは、異なるチャンバーの電極が少なくとも２個ずつ電気的に接続されており、電気パラメータが単一グループのチャンバーに関してのみ調整可能であり、各チャンバーに関して個々に調整可能ではないことを記載している。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００２８４８０号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９９１７５７１号明細書
【発明の開示】
【０００７】
斯くして、容器内の個々のチャンバーにおいて柔軟に個々の電界を迅速に発生可能な上述の容器を提供すると共に、このような容器に安全かつ信頼性をもって電気的に接触するための装置を提供することが、本発明の目的である。さらに、このような容器の低コストな製造方法を作り出す必要がある。
【０００８】
本発明によれば、上述のような種類の容器によって目的が達成され、異なるチャンバーの少なくとも２つの第１電極は導電結合しており、チャンバーの少なくとも１つの第２電極は単独に導電結合可能である。このように、容器の各チャンバーは簡便な方法で単独に選択、制御およびスイッチングが可能であり、各プローブを異なる状態に曝すことが可能である。本発明に係るこのような容器によれば、容器またはプローブを変更する必要なく短時間で多くの試料を異なる条件下で試験することが可能となり、したがって本発明に係る容器は自動化されたＨＴ方法に特に適している。幾つかの電極が導電接続しているので、電極の接触に関する限り技術的な複雑さが最小化される。
【０００９】
少なくとも同一極性の電極グループまたは同一極性のすべての電極、即ち直流が印加された場合に、同一の極性を有する異なるチャンバーに割り当てられた電極は導電結合が可能であるので、本発明に係る方法によれば、スピードアップが図れると共に電極の接触を単純にできる。
【００１０】
本発明の有利な実施態様において、電圧印加のために電気的に接触可能な特定の接触領域が電極に割り当てられている。異なるチャンバーの少なくとも２つの結合した電極は、共通接触領域によって接触可能である。したがって、製造工程が簡略化可能であり、電気接点および配線の必要量も最小化が可能である。
【００１１】
本発明に係る容器の特定の実施態様において、チャンバーの第２電極はそれぞれそれ専用に割り当てられた接触領域を有する。このような実施態様の容器により、単一容器を個別に作動させるために確実に各電極に直接かつ安全に接触可能となる。このように、本発明の好ましい実施態様において、接触領域は、電極に直接取り付けられる。
【００１２】
本発明の有利な実施態様において、電極は、容器のグランド上の電極の底面側(下)に配置され、底面からの接触が可能となり、容器は上部からも側面からもアクセスが可能なので特に自動化された方法に有利である。接触領域は、電極の下側底面の少なくとも全体とすることが可能であり、電極が導電性ポリマーからなる場合にチャンバー内の電界の分布が均一になり好ましい効果が得られる。
【００１３】
特定の用途、特にＨＴ−用途に関して、複数のチャンバー、好ましくは、６、８、１２、１６、２４、３２、４８、６４、９６、１２８、１９２、３８４、１５３６、３４５６または６１４４個のチャンバーを設けることを提案する。
【００１４】
本発明の有利な実施態様において、幾つかのチャンバーが一列または少なくとも２つの平行な列に配置され、一列の異なるチャンバーの同じ側に配置される電極の少なくとも一部が導電結合している。このような特別な装置によって、容器の製造が非常に簡略化され、さらに材料費が削減されるので、より低コストとなる。
【００１５】
隣接する列の異なるチャンバーの少なくとも２つの向かい合って配置される電極が、導電結合しているので、本発明に係る装置の製造が簡略化され、より低コストな方法で実施される。
【００１６】
少なくとも１つの電極は、例えば金属、好ましくは金、銀またはアルミニウムで形成することができる。
【００１７】
本発明の特に有利な実施態様において、少なくとも１つの電極は、導電性材料をドープしたポリマーからなり、特にカーボンファイバー、グラファイト、カーボンブラックおよび／またはカーボンナノチューブを、好ましくは４０〜８０重量％のドーピング濃度でドープしている。ポリマーは、例えばポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレン、ポリアミドであり、好ましくは、ポリアミド６またはポリアミド６６、ポリフェニレンサルファイドまたはこれらのポリマーの混合物であり、またはこれらのポリマーの１つまたは幾つかを主成分として含む。高い導電性を有するこのようなポリマー電極は射出成形工程により製造可能であり、試験結果に影響するまたは悪化させるような細胞毒性の物質を放出しない。
【００１８】
本発明の有利な実施態様において、接触領域は、電極に取り付けられた接触材料を備え、電極の材料よりも２３℃での比抵抗または境界抵抗が低い。好ましくは、接触材料は金属、好ましくは銅であり、または本質的に導電性の複合材料であり、および／または前記接触材料は、２３℃での比抵抗が１×１０-5オーム・ｃｍより小さく、好ましくは１×１０-6〜２×１０-6オーム・ｃｍである。比較的入力抵抗が高いポリマー電極を使用する場合に特に、接触材料の作用により、電極全体の抵抗を大幅に減少可能である。
【００１９】
上述の課題は、容器の製造方法によっても解決され、この方法によれば、チャンバーを構築し、チャンバー毎に少なくとも２つの予備領域を備える壁領域は、最初は非導電性ポリマーの射出成形により作成され、その後予備領域に導電性材料が付与されるかまたは、まずチャンバー毎の少なくとも２つの領域を導電性材料で製造または成形フレーム内に配置し、次に、チャンバーを構築する壁領域を非導電性ポリマーの射出成形により少なくとも２つの領域の周辺に作成する方法であって、導電性材料を含む、異なるチャンバーの少なくとも２つの領域は、互いに導電結合しており、チャンバーの少なくともその他の部分はそれぞれ電気接触に対して単独で接続する。この方法によれば、本発明に係る容器がトラブル無く、低コストで製造可能となる。
【００２０】
製造方法の特に有利な実施態様において、電気接触のために接触材料を導電性材料に取り付ける、または導電性材料、好ましくは金属または本質的に導電性の複合材料を圧力および／または熱の作用、好ましくはホットエンボスにより、および／または好ましくはより低い比抵抗を有する接着層の作用により、導電性材料に取り付ける。
【００２１】
この製造方法によれば、少なくとも１つのグループのチャンバーまたはすべてのチャンバーが導電性材料を備える少なくとも１つの各領域を介して導電接続していることが好ましい。
【００２２】
導電性材料は、例えば金属電極であればよく、金、銀またはアルミニウムであることが好ましく、これらの材料は予備領域に配置可能である。あるいは、成形フレーム内に配置した後に導電性材料の周辺に射出成形することができる。
【００２３】
別のさらに好ましい製造方法において、導電性材料として、ポリマー電極、好ましくは導電性材料、特に、カーボンファイバー、グラファイト、すす（煤）および／またはカーボンナノチューブ等を、好ましくは４０〜８０重量％のドーピング濃度でドープしたポリマーを、成形フレーム内または予備領域内で射出成形すればよい。
【００２４】
さらに、上述のような電気接触のための装置によって課題が解決され、この装置によれば容器の１つのチャンバーの少なくとも１つの第２電極それぞれに対して１つの接触素子がそれぞれ設けられ、電気的に結合した第１電極に対して幾つかの接触素子、好ましくは１〜６個の接触素子が設けられる。この実施態様において、結合しない第２電極は、１つの接触素子とそれぞれ接触するので各チャンバーを単独にスイッチングすることが可能である。結合する第１電極に関して幾つかの接触素子のみが必要であり、構成上の手間が削減されるので、本発明に係る装置の製造が簡略化可能である。接触素子は、ピン接触、バネ接触等であってよい。
【００２５】
本発明の有利な実施態様において、好ましくは平板である構造体が設けられ、その上に接触素子が配置される、これによって構造体は、特にモータによって垂直方向および／または水平方向に可動である。
【００２６】
容器を設置するためのプラットフォームが設けられ、特にモータによって水平方向および／または垂直方向に可動であることが好ましい。プラットフォームは、少なくとも１つの開口を備え、または穴開けされた平板であり、穴の数は好ましくは接触素子の数に対応する。開口または穴には、電極との接触のために接触素子を挿入する。
【００２７】
さらに、内部空間が設けられ、その中に接触素子が配置され、および／または少なくとも１つの開口が設けられ、この開口を介して接触素子が挿入可能である。このように、電気接点を装置の内部空間に配置し、装置を操作する人の安全を確保する。
【００２８】
本実施態様の利点は、ケースの開口が設けられ、この開口を介して容器および／またはプラットフォームが前記内部空間に挿入可能であり、装置の安全性が増すことである。
【００２９】
有利な実施態様において、本発明に係る装置は、少なくとも１つの蓄積部を備え、または少なくとも１つの蓄積部に接続可能であって、蓄積部は好ましくはコンデンサである。幾つかの蓄積部を並列または直列に接続することも可能である。
【００３０】
さらに、蓄積部と容器の電極との間に少なくとも１つのスイッチング素子が配置され、および／または各内部空間および／または各結合した電極グループにスイッチング素子が割り当てられ、前記スイッチング素子は好ましくはリレーである。スイッチング素子を操作（制御）することにより、個々の電極またはチャンバーを個別にかつ安全にスイッチング可能である。
【００３１】
本発明の特別な実施態様において、スイッチング素子は、接触素子に直接取り付けられ、好ましくは接触素子がその上に配置される構造体の下に取り付けられる。このような有利な装置によれば、本発明の装置を非常に小型の構造とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係る容器１の特に優れた実施態様を異なる位置から見た様子をそれぞれ示したものである。ａ）は容器１の斜視図であり、ｂ）は上面図、ｃ）は底面図である。本発明に係る容器１は、１６個のチャンバー２を備えており、それぞれが壁領域３によって構築される。各チャンバー２は、第１電極４および第２電極５を含む一対の電極を備える。壁領域３は、ガラス、プラスチック等の非導電性材料からなるが、電極４，５は、導電性材料で出来ている。例えば、電極４，５は、金属、即ちアルミニウム、銅、銀または金からなる。ただし、導電性材料をドープしたポリマー製の電極も好ましい。この場合、カーボンファイバー、グラファイト、カーボンブラック（すす（煤））および／またはカーボンナノチューブ等でドープすればよい。このようなポリマーのドーピング濃度は、４０〜８０重量％とするとよい。このような導電性ポリマーは、好ましいコストで射出成形により簡単に製造可能であり、金属製の電極とは違って細胞毒性の金属イオンを発しないので有益である。ポリマー内のドーピング濃度は、一方でポリマーが十分な導電性を有し、もう一方で射出成形が可能であるような濃度とする必要がある。４０〜８０重量％の範囲の濃度であれば、このような特性が確保される。
【００３４】
各チャンバー２において、第１電極４と第２電極５とにより空隙６が形成され、核酸等の生理活性分子を生細胞と共に溶解する細胞懸濁液を空隙６に入れる。電極対に電圧を印加すると、空隙６内の細胞懸濁液内を電流が流れ、これによって生理活性分子が生細胞内に移動する。この技術は、電気穿孔法として一般に知られている。電圧が印加されると、電極４，５はそれぞれ異なる極性を有し、即ち、電極４，５のうち一方は負の電位を示して陰極として機能し、電極４，５のうちもう一方は正の電位を示して陽極として作用する。このように、電流の方向に応じて第１電極４および第２電極５がそれぞれ陰極または陽極として作用する。なお、本発明において、見た目の極性は重要ではない。例えば、直流を用いると両極性は固定されるが、交流を用いれば極性は二方向に共振するので交流電界が発生する。
【００３５】
電気的接点を設けるための接触領域７が各電極４，５に確保されている。これらの接触領域７は、例えば蓄積部（storage unit）、好ましくはコンデンサに接続しており、空隙６内に電界を発生させるために選択的に放電を行うことが可能である。図１に示した容器によれば、図ｃ）から明らかなように、接触領域７は電極４，５の底面側（下部）に配置されている。本実施態様において、電極４，５は、導電性材料をドープしたポリマーからなる。接触領域７は、好ましくは圧力および熱の作用により、すなわちホットエンボスにより導電性ポリマーに密着させた接触材料を備える。接触材料は、（２３℃での）抵抗率、入力または境界抵抗がそれぞれ電極４，５の材料である導電性材料よりも低い。本実施態様において、接触領域は、ホットエンボスにより電極４，５に取り付けた銅箔を備える。図ｃ）からさらに明らかなように、第１電極４はすべて、例えば容器１のすべての電極の一部である共通の接触領域８を有し、電圧が印加されると同一の極性を示す。例えば直流を用いる場合すべてが陰極となる。このような接触領域８は、すべての第１電極４に延在しそれらを完全に覆う連続した細片または帯状体を備える。従って、容器１の第１電極４はすべて導電結合している。本発明に係る容器１が低コストで簡単に製造可能であり、同極の電極が単一の電気接続を介して電気的に接触していることによって、複雑さが非常に減少することがこのような方法の利点の一つである。チャンバー２の第２電極５は、それぞれ、それ専用に割り当てられた接触領域９を備える。従って、すべてのチャンバー２の第２電極５は、個々の接触領域９を介して個別に接続可能である。このように、各チャンバー２の電界を別々に発生させることが可能である。電気パラメータをチャンバー毎に個々に調整可能であり、異なるチャンバー２内に配置された個々の細胞懸濁液およびプローブ毎に異なる条件を適用することが可能となるので、個々のチャンバー２を別々に制御することは有利である。
【００３６】
本実施態様において、１６個のチャンバー２を２列１０，１１に配置しており、各列は８個のチャンバー２を備える。このような列の配置により、列１０，１１のうち１つの列の同じ側に配置された第１電極４および隣り合う列１０，１１のそれぞれ対向して配置された第１電極４は、電気的に結合可能である。このように、本発明に係る容器１の製造は簡略化されており、必要な材料は少なく、さらに電気接続も容易である。本実施態様において接触領域７，８，９は、容器１のグランド１３上の電極４，５の底面側、即ち下部に配置されているので、底部から電気接触が可能となる。従って、特に例えば９６以上の多くのチャンバーを有する容器を使用する必要がある場合、構成上の手間がさらに削減可能となる。加えて、底部から電極４，５の両方に接触可能であるので、上部から細胞懸濁液に電極を浸さずにすみ、空隙６内の電界の均質性によい影響がある。
【００３７】
図２は、本発明に係る容器１５の特定の実施態様の上面図であり、図１に示した容器１に概ね対応している。容器１５も細片状に設計されており、少なくとも１つの自由上端部に特別な締結部材１６を備えており、細片をフレーム１７内に締結する役目を果たす。図ａ）に示すように、それぞれ１６個のチャンバーを有する単一の容器１５をフレーム１６に挿入したり、そこから外したりすることが可能である。従って、個別の容器１５を配置する必要がある場合であっても、フレーム１７を再利用可能である。この結果、必要な材料が少なくなり、環境との適応性も改善される。さらに、図示したシステムは、フレーム１７の大きさに応じて、異なる数のチャンバーを可変に装備することができる。図ｂ）に６個の容器１５を装備した満載の状態のフレーム１７を示す。このように、９６個のチャンバーを使用可能であり、これは標準的なマイクロタイタープレートに対応する。
【００３８】
図３は、本発明に係る更なる実施態様である容器２０を示したものであり、図１に示した容器１に概ね対応している。上述の容器１とは違って、容器２０は、１２列に配置された計９６個のチャンバーを備え、各列は８個のチャンバー２１を有する。１つの単一チャンバー２１の概略を斜視図で示す。このチャンバー２１は、円筒状に形成された導電性ポリマー製の壁領域２２を有する。チャンバー２１はさらに、第１電極２３と第２電極２４とを備える一対の電極を含む。両電極２３と２４とにより空隙２５が形成され、それぞれ細胞懸濁液とプローブとを受け入れる役目を果たす。チャンバー２１の壁領域２２の頂部は開口を有し、空隙２５への充填が可能となる。その内面２６は、空隙２５の方向に向かって開口２７から内側へと狭くなっている。開口２７がこのように漏斗状に設計されていることにより、開口２７がピペットの先端を誘導することになり、チャンバー２１の充填が容易となる。空隙２５は、底部に向かう方向に側壁２８が横方向に先細になっていることによりさらに細くなり、実際にはグランド領域においてチップ状になって終端する。従って、例えば１００μｌ未満の少量であっても、電極２３，２４間の空隙２５に確実に受け入れ可能となる。さらに、空隙２５がこのように設計されていることにより、チャンバー２１の外形寸法、すなわちチャンバー２１全体を変更する必要なく、様々な量を受け入れられるようチャンバー２１を改造することが可能となる。この結果、容器２０が自動化プロセスに供給される場合に、特に有用となる。チャンバー２１を様々な容量用に改造するには、製造プロセスにおいて側壁２８の傾きを変えるだけでよい。
【００３９】
図４は、図３に記載した容器２０の底面側を示す図である。図１ｃ）に示した容器１と同様、本実施態様においても、隣接する２列の第１電極、この図では判らないが、例えば直流電圧を印加した際に同じ極性を示す電極は、共通の接触領域２９を備える。従って、この例では、１６個のチャンバー２１がその第１電極２３を介して、常に電気的に結合している。つまり、容器２０は、計６個の共通接触領域２９を備える。例えば、直流電圧が印加された場合には逆の極性を示す、各チャンバー２１の第２電極２４は、それぞれ全く結合されておらず、各第２電極２４は、固有の接触領域３０を備える。この特有の構成により、本発明に係る容器２０の製造は簡略化されており、またすべての個別のチャンバー２１を別々に制御することも可能である。容器内の複数の第１電極が電気的に結合しているので、全体としての構成上の手間が低減され、さらに電極との接触を有効かつ安全に底部から取り出すことが可能となる。このことは、図５および６から明らかとなるであろう。
【００４０】
上述の実施態様において、各電極４，５，２３，２４は、半円状に設計されているが、少なくとも部分的に電極を平板状、即ち平坦に形成してもよい。好ましい実施態様において、容器の底部において電極を半円状に設計し、空隙に沿った上部において平板状に設計してもよい。ただし、この他の設計も可能である。
【００４１】
図５は、本発明に係る容器との接触のための本発明に係る装置における接触素子３１の配置を示す概略図である。接触素子３１は、専用に設計された構造体３２上にまたはその内部に配置される。このような構造体３２は、例えば平板またはフレーム枠等であってよい。このような接触素子３１は、例えばピン接触、バネ接触等であってよい。本実施態様において、接触素子３１は、図３および４の発明性を有する容器２０それぞれの電気接触を得るために、特に適するように構造体３２上に配置される。図において、黒い点として表されている様々な接触素子３３は、電気的に結合した第１電極および共通の接触領域とそれぞれ接触するために設けられている。一方、図で白抜きで表されている接触素子３４は、別々に接触可能な第２電極と接触するために設けられている。このように、この実施態様において、非結合の第２電極それぞれに対して１つの接触素子３４が設けられるのに対して、電気的に結合した第１電極すべてに対して唯一の接触素子３３が設けられる。従って、２列のチャンバー１つの場合は、１つの接触素子３３だけでよいことになる。さらに、接触素子３３はすべて電気的に結合していてもよく、電気接続数を大幅に減らすことが出来る。従って、製造コストおよび構造上の手間が減少する。ただし、各チャンバーに個々の接触素子３４が割り当てられているので、各チャンバーを別々に制御することは可能である。
【００４２】
図６は、接触素子３１の別の構成を示す図であり、計３つの接触素子３３が結合電極に対して設けられているという特徴を除けば、図５に示した構造に対応する。これら３つの接触素子３３は、結合した第２電極の共通する接触領域に沿って一列に配置される。接触素子３３を２つ追加することにより、電気接触が改善される。さらに、接触の不良や欠損の可能性も非常に減少する。この実施態様により、図２に示したフレーム１７内に単一容器１５が在るかどうかを確認するために抵抗を測定するために、これら３つの接触要素３３のうちの２つを用いることも可能となる。
【００４３】
接触素子３１は、例えば図３および４に示した容器２０の底面側を、構造体３２上に単純に合わせれば電気接触が得られるように、図５および６に示した構造体３２上に配置される。接触素子３１の配置は、結合第１電極と非結合第２電極２４の接触領域２９，３０の配置とそれぞれ正確に対応する。
【００４４】
図７は、本発明に係る容器と接触するための本発明に係る装置３５の概略斜視図である。装置３５は、ケース３６とケース３６の内部に配置された平板３７とを備え、その上にピン状の接触素子３８が固定される。平板３７は、図５および６に示した構造体３２にそれぞれ相当する。平板３７は、垂直方向に可動であるが、平板３７を移動させる機構については、この図には詳細に示されていない。装置３５は、さらに、水平方向に可動であるプラットフォーム３９を備えるが、プラットフォーム３９を移動させる機構についてもこの図には詳細に示されていない。プラットフォーム３９は、ケース３６の開口４０を介してケース３６の内部空間４１内に移動可能である。従って、ケース３６は実際、内部で放電が可能な一種のガレージのようである。例えば、電気穿孔法は高電圧パルスの使用を伴うので、ユーザに危険な場合があるかもしれず、安全上の理由によりこのような構造は有利である。本実施態様において、ユーザは、プラットフォーム３９上にプローブを含む容器を置くだけでよく、更なる処理を行う間、本発明に係る装置３５にさらに接する必要は無い。例えば、本発明に係る容器、例えば、図３および４に示した容器２０をプラットフォーム３９に置けば、容器を含むプラットフォーム３９が開口４０を介して本発明に係る装置３５のケース３６の内部空間４１内に移動する。この動作は、モータ駆動機構によって自動的に行えばよい。容器を含むプラットフォーム３９が内部空間４１に完全に配置されると、接触素子３８を含む平板３７が上方に移動する。これによって、ピン状の接触素子３８がプラットフォーム３９のそれぞれの穴４２に挿入され、容器の接触領域と接触可能となる。これによって、接触素子３８と容器の電極との電気接触がなされる。この後、保護ケース３６内部で、個々のチャンバー内に電界を発生させるための電圧パルスを作動させることが可能となる。
【００４５】
本発明に係る装置３５は、完全自動化プロセスで本発明に係る容器の接触を行うのにも適しており、特に非常にハイスループットの特徴を有する方法にも適している。本発明に係る装置によれば、確実にこのような方法を安全かつ信頼性高く実施することができる。別の異なる実施態様において、容器を含むプラットフォームをケースの外側に残しておき、接触素子を備えた構造体のみを垂直方向および／または水平方向に移動させて電極と接触させることも可能であろう。この場合、ユーザがプラットフォーム上に容器を既に置いていて、装置には触れていない時にのみ、電気接触するようにすればよい。完全自動化プロセスでは、容器の設置は手動ではなく機械的に行うので、本発明に係る装置の小型化が可能となり、このような別の実施態様もまた有利である。
【００４６】
図８ａ）は、本発明に係る方法を実施するための本発明に係る装置４５の実施態様の概略回路図である。装置４５は、２つの蓄積部４７，４８を含むパルス発生器４６を備える。これら蓄積部４７および４８はそれぞれ、所定の電荷まで充電されるコンデンサであり、選択的に放電することによって決まった電圧パルスを提供可能である。蓄積部４７，４８は、更なる蓄積部４９，５０によって予め設定された電荷まで充電される。なお、蓄積部４９，５０もまたコンデンサであり、エネルギー蓄積部５１に含まれる。このために、蓄積部４９，５０は、電源５２によって通電されている。電源５２と蓄積部４９，５０との間にさらに蓄積部４９，５０を挿入すると、蓄積部４７，４８がより速く充電され、従ってより高速な一連のパルスが実現可能となるので有益である。蓄積部４７，４８は、電力半導体（図示せず）に直接接続されており、これによって蓄積部４７，４８の選択的な放電を制御している。電力半導体は、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴであればよい。ただし、必要な回路時間（circuit time）で動作するよう電圧または電流を制御可能なその他の電子部品も使用可能である。２つの蓄積部４７，４８を使用することによって、２つの電圧パルスが、次々に短い間隔でまたは途切れることなく供給されることとなる。これは、特定種類の細胞の電気穿孔法には有利である。このような特定の用途において、短い時間幅の高電圧パルスの次により長い低電圧パルスが続き、第２のパルスは途切れることなく第１のパルスに続く場合がある。
【００４７】
本実施態様において、パルス発生器４６、即ち、蓄積部４８ならびに蓄積部４７は、センサ抵抗５５を介して共通電極５６と接続している。共通電極５６は、例えば本発明の容器の底部に配置され、すべてのチャンバー、本実施態様では９６のチャンバーに渡って延在する電極板とすればよい。従って、本実施態様において、容器のすべての第１電極は電気的に結合しており、すなわち直流電圧が印加される場合は同じ極性を示す。さらに、蓄積部４７，４８は、１つのチャンバーにそれぞれ割り当てられるスイッチング素子５７を介してチャンバーのそれぞれの第２電極に接続される。スイッチング素子５７は、好ましくはリレーである。例えば、直流電圧が印加された際に電極５６と逆の極性を示す第２電極５８は、単一のピン状電極であり、上方からチャンバーおよび細胞懸濁液またはプローブ内に浸漬される。９６個のチャンバーのうちの１つの各第２電極５８に、１つのリレーが割り当てられているので、チャンバーはすべて別々にスイッチングされ制御され、パルス発生器４６によって供給される電圧パルスそれぞれが各活性化されたチャンバーの電界の発生にそれぞれつながる。第１電極は、電気的に結合して１つの共通電極５６であるため、構造上の手間、特に単一電極の配線の手間が大幅に減少する。本実施態様において、容器内の９６個のチャンバーを９６個のスイッチング素子５７を介して別々に動作させることが可能であり、一つ一つのチャンバーすべてにおいて電気パラメータを変えることが可能である。スイッチング素子５７を連続的に接続するのが好ましく、即ち、異なるチャンバー内の電界の発生を連続的に行うことが好ましい。あるいは、例えば２つのパルス発生器を設けて、例えば全体的な動作速度を上げるために２つのリレーを並行に動作可能としてもよい。ただし、この場合、容器内のチャンバーを２つの領域に区分する必要があり、それぞれをパルス発生器に接続しなければならず、全体的な構造上の手間が増すことになる。
【００４８】
蓄積部４９，５０および蓄積部４７，４８の充電、ならびに電力半導体およびスイッチング素子５７の操作は、例えば従来のコンピュータ６０を用いて操作可能な制御部５９によって制御される。優れた本実施態様において、電圧パルスを印加している間、センサ抵抗５５を介して調節部６１により電流を計測可能であり、予め設定されたタイムスライス内の電流を積分することにより求められる総供給電荷によって、プロセスを制御することが可能である（Ｑ制御）。こうすれば、制御部５９によって、例えば、所定の総電荷量に達したらすぐに各リレーを開放するようにできる。制御部５９を用いた本発明に係る方法の制御については、図９を参照して後に詳しく述べる。
【００４９】
図８ｂ）は、本発明に係る方法を実施するための更なる実施態様である装置６２を示す図であり、この装置は、図８ａ）に示した装置４５と概ね対応している。装置６２が前述の装置４５と異なる点は、共通の第１電極ではなく、電気的に結合した計６グループの第１電極６３を有する点である。この実施態様は、図３および４に示した容器２０および図５に示した構造体３２それぞれと使用するのに適している。１つの容器の８個のチャンバーの２列の第１電極６３それぞれ、即ち、計１６の電極が電気的に結合、即ち、共通の接触領域を有する。従って、本実施態様においてパルス発生器は、結合した第１電極６３それぞれに関して、センサ抵抗５５を介して計６つの接触領域と接続している。各チャンバーの第２電極６４はそれぞれ、スイッチング素子６５を介してパルス発生器と接続されている。本実施態様において１つのチャンバーの各第２電極は、第２電極それぞれ専用に付与されるスイッチング素子６５を介して別々に動作可能なので、９６個のチャンバーそれぞれにおいて電界の発生を別々に制御可能であり、動作させるべきチャンバーをそれぞれ自由に選択可能である。
【００５０】
図９は、本発明に係る方法の一実施態様においてそれぞれの工程７０〜８４を示すフローチャートである。ルーチンがスタートすると、まずステップ７０において、電圧パルス用のプログラムが取得される。次に、ステップ７１において、所定のチャンバーに関してパルスパラメータのリストが作成される。ステップ７２において、ステップ７１のリストに応じて、第１および次のスイッチング素子または特定の実施態様によっては第１および次の複数のスイッチング素子を動作させる。これによって、所定の１つのチャンバーまたは複数のチャンバーを、別々に動作させることが可能となる。ステップ７３において、動作させるべきチャンバーの電気抵抗を測定する。ステップ７４において、測定した抵抗値を目標値と比較する。測定した抵抗値が目標範囲内にない場合、例えば、チャンバーが空の場合には、ステップ７５においてルーチンはステップ７２に戻り、リスト内の次のスイッチング素子（または複数のスイッチング素子）を動作させる。即ち、次の所定のチャンバーにルーチンを切り替える。これによって、エラーループをもう一度通過することになる。抵抗値が目標範囲内にある場合、即ち、チャンバーが正しい細胞懸濁液で充填されている場合は、ルーチンはステップ７６に移る。ステップ７６において、蓄積部または複数の蓄積部を所定の電圧（Ｕ１）または所定の電圧Ｕ１およびＵ２まで充電する。蓄積部が１つの場合は、本発明に係る方法は、電圧Ｕ１を有する１つの電圧パルスで実現される。一方、蓄積部が２つの場合には、本発明に係る方法は、電圧Ｕ１およびＵ２を有する、短い間隔でまたは途切れることなく次々に供給される２つの電圧パルスで実現可能である。ステップ７７において、蓄積部を充填する電圧をオフにして、所定のチャンバーが電圧パルスに曝されるように第１蓄積部（Ｕ１）の電力半導体を閉じる。これによって、センサ抵抗を介して電流を測定および制御可能となる。１つの蓄積部および１つの電圧パルスを使用している場合には、ルーチンは直接ステップ７９またはステップ８０に移る。あるいは、第１蓄積部（Ｕ１）の電力半導体も所定時間後に開放可能であり、その場合ルーチンは直接ステップ８４に移る。一方、２つの電圧パルスを供給するための２つの蓄積部が使用されている場合には、ルーチンはまずステップ７８に移る。ステップ７８において、所定の時間後に第１蓄積部（Ｕ１）の電力半導体を開放し、第２蓄積部（Ｕ２）の電力半導体を閉じて第２電圧パルスを供給する。ステップ７９において、周期的に測定した電流値を用いて電荷を積分し、総電荷量をそれぞれ求める。ステップ８０において、まず電圧パルスの所定最大時間に到達しているかどうかを判断する。到達している場合には、エラーループを介して電圧パルスを遮断する（ステップ８２）、すなわち、ルーチンはステップ８３に移る。パルスの最大時間に到達していない場合には、ステップ８１において所定の総電荷量に到達しているかどうかを判断する。到達していない場合は、ルーチンはステップ７９に戻り、もう一度ループを通過する。所定の総電荷量に到達している場合は、ルーチンはステップ８３に移り、第１蓄積部（Ｕ１）の電力半導体または該当する場合は第２蓄積部（Ｕ２）を開放する。ステップ８４において、リストの最後に到達したかどうかを判断する。到達していない場合は、ルーチンはステップ７２に戻り、ループ全体をもう一度通過する。リストの最後に到達していた場合は、ルーチンを終了する。各チャンバーにおける電界の発生はこのように別々に制御され、パルスパラメータは個々のチャンバー毎に別々に予め設定および制御可能である。各単一のチャンバー内の電界の発生は順次行われ、動作すべきチャンバーの順序は任意に予め設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明に係る方法を示すために、本発明に係る装置の一実施態様を異なる位置から見た様子をそれぞれ示したものであり、ａ）は斜視図であり、ｂ）は上面図、ｃ）は底面図である。
【図２】図２は、本発明に係る装置の特別な実施態様の異なる上面図をそれぞれ示す図であり、特別に設計されたフレーム内に細片を挿入可能である。ａ）はフレームが部分的に充填された様子、ｂ）はフレームが完全に充填された様子を示す。
【図３】図３は、９６個のチャンバーを有する本発明の容器の一実施例の斜視図であり、ａ）はマイクロタイタープレート全体を示し、ｂ）は１つのチャンバーを特に示したものである。
【図４】図４は、図３に示した装置の底面側を示す概略上面図である。
【図５】図５は、本発明に係る装置の接触素子の配置を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明に係る装置において他の実施態様の接触素子の配置を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明に係る容器と電気的に接触する本発明に係る装置の概略斜視図である。
【図８】図８は、本発明に係る方法を実施するための装置の回路図であって、ａ）は共通／共同陰極を備える実施態様を示し、ｂ）は図５に示した接触素子の配置用の実施態様を示す。
【図９】図９は、本発明に係る方法の一実施例のそれぞれの工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１ 容器
２ チャンバー
３ 壁領域
４ 第１電極
５ 第２電極
６ 空隙
７ 接触領域
８ 接触領域
９ 接触領域
１０ 列
１１ 列
１２ 下部
１３ グランド
１５ 容器
１６ 締結部材
１７ フレーム
２０ 容器
２１ チャンバー
２２ 壁領域
２３ 第１電極
２４ 第２電極
２５ 空隙
２６ 表面
２７ 開口
２８ 側壁
２９ 接触領域
３０ 接触領域
３１ 接触素子
３２ 構造体
３３ 接触素子
３４ 接触素子
３５ 装置
３６ ケース
３７ 平板
３８ 接触素子
３９ プラットフォーム
４０ ケースの開口
４１ 内部空間
４２ 穴
４５ 装置
４６ パルス発生器
４７ 蓄積部
４８ 蓄積部
４９ 蓄積部
５０ 蓄積部
５１ エネルギー蓄積部
５２ 電源
５５ センサ抵抗
５６ 電極
５７ スイッチング素子
５８ 電極
５９ 制御部
６０ コンピュータ
６１ 調節部
６２ 装置
６３ 第１電極
６４ 第２電極
６５ スイッチング素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのチャンバー内に電界を発生させるために電圧を印加する第１および第２電極を含む少なくとも一対の電極をそれぞれ含む各チャンバーを備えた容器に関する。本発明はさらに、このような容器を製造する方法ならびにこのような容器の少なくとも１つと電気的に接触する装置に関する。
【０００２】
上述のような性質の幾つかのチャンバーを備えた容器は、十分に確立されており、主に生化学や製薬の用途において複数のプローブを同時に試験する必要がある場合に用いられる。特定の用途としては例えば、生細胞の電気穿孔法、電気融合および電気刺激ならびにプローブを電界に曝す必要があるような用途がある。その目的は、最大量の試料を最小時間フレームで試験する必要があるので、特にＨＴ−分析（ＨＴ＝ハイスループット）を行う例えば９６または３８４個等の多数チャンバーを提供することである。通常、このような容器は、マルチウェルプレート、マイクロタイタープレートまたはマルチウェルと呼ばれる。
【背景技術】
【０００３】
周知の容器は通常、２つの電極をそれぞれ備えた幾つかのチャンバーからなり、これらの電極は、プローブ、例えばチャンバー内の細胞懸濁液と接触する。電圧が加わると、チャンバーの２つの電極によって、チャンバー内部に電界が発生し、これによって例えば直流が使用された場合には電極はそれぞれ異なる極性を示す。異なるチャンバーの同じ極性の電極、すなわち、すべての陰極および／またはすべての陽極は、共通の電圧源を介して電気的に接続可能なようにすべて一体化されているか、電気的に結合している。このような装置は、組立が比較的簡単であるという長所を有するが、すべてのチャンバーに関して電気パラメータが同じであり、従って個々のチャンバーを個別に動作させることはできないという短所がある。
【０００４】
生細胞の電気刺激用の装置は、例えば米国特許出願公開第２００２／００２８４８０号明細書から公知である。一実施態様において、帯状電極がマルチウェルプレートのグランド（ground）上に２個ずつ配置される。帯状電極は、このプレートの個々のチャンバー内にそれぞれ突出しており、従ってプローブと電気的に接触している。各帯状電極は，その開放端の１つに接触領域を有し、そこに電圧発生装置を接続可能である。一対の電極がそれぞれ一列のチャンバーに割り当てられる。特定の実施態様において電極のうちの幾つか、例えばすべての陽極は短絡されており、一列の電極のその他の部分、例えば陰極はそれぞれ単独で接続されている。しかしながら、いずれにせよこれらの周知の装置では、チャンバーの列全体をアクティブな状態にすることしかできず、即ち、電気パラメータはチャンバーのグループ全体に関してのみ調整可能であって、各チャンバーに関して個々に調整することはできない。
【０００５】
独国特許出願公開第１９９１７５７１号明細書によれば、電気穿孔法分析用の電極アレイが公知であり、電気絶縁体の表面上に導電路を平面的に配置したものからなる。導電路は、対向して配置された分枝状（ramifications）に配置され、電気穿孔用のプローブを受け入れる単一反応領域を備える。対向して配置される導電路は、電圧が印加された際電極として作用し、これによって各導電路が合成されて主導電路となり、電圧発生装置に接続される。この結果、この公知の装置によっても、電気パラメータを可変に調整することはできず、反応領域はすべて同じ電気状態に曝されることとなる。
【０００６】
中でも、国際公開第０３／０５７８１９号パンフレットは、異なるチャンバーの電極が少なくとも２個ずつ電気的に接続されており、電気パラメータが単一グループのチャンバーに関してのみ調整可能であり、各チャンバーに関して個々に調整可能ではないことを記載している。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００２８４８０号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９９１７５７１号明細書
【発明の開示】
【０００７】
斯くして、容器内の個々のチャンバーにおいて柔軟に個々の電界を迅速に発生可能な上述の容器を提供すると共に、このような容器に安全かつ信頼性をもって電気的に接触するための装置を提供することが、本発明の目的である。さらに、このような容器の低コストな製造方法を作り出す必要がある。
【０００８】
本発明によれば、上述のような種類の容器によって目的が達成され、異なるチャンバーの少なくとも２つの第１電極は導電結合しており、チャンバーの少なくとも１つの第２電極は単独に導電結合可能である。このように、容器の各チャンバーは簡便な方法で単独に選択、制御およびスイッチングが可能であり、各プローブを異なる状態に曝すことが可能である。本発明に係るこのような容器によれば、容器またはプローブを変更する必要なく短時間で多くの試料を異なる条件下で試験することが可能となり、したがって本発明に係る容器は自動化されたＨＴ方法に特に適している。幾つかの電極が導電接続しているので、電極の接触に関する限り技術的な複雑さが最小化される。
【０００９】
少なくとも同一極性の電極グループまたは同一極性のすべての電極、即ち直流が印加された場合に、同一の極性を有する異なるチャンバーに割り当てられた電極は導電結合が可能であるので、本発明に係る方法によれば、スピードアップが図れると共に電極の接触を単純にできる。
【００１０】
本発明の有利な実施態様において、電圧印加のために電気的に接触可能な特定の接触領域が電極に割り当てられている。異なるチャンバーの少なくとも２つの結合した電極は、共通接触領域によって接触可能である。したがって、製造工程が簡略化可能であり、電気接点および配線の必要量も最小化が可能である。
【００１１】
本発明に係る容器の特定の実施態様において、チャンバーの第２電極はそれぞれそれ専用に割り当てられた接触領域を有する。このような実施態様の容器により、単一容器を個別に作動させるために確実に各電極に直接かつ安全に接触可能となる。このように、本発明の好ましい実施態様において、接触領域は、電極に直接取り付けられる。
【００１２】
本発明の有利な実施態様において、電極は、容器のグランド上の電極の底面側(下)に配置され、底面からの接触が可能となり、容器は上部からも側面からもアクセスが可能なので特に自動化された方法に有利である。接触領域は、電極の下側底面の少なくとも全体とすることが可能であり、電極が導電性ポリマーからなる場合にチャンバー内の電界の分布が均一になり好ましい効果が得られる。
【００１３】
特定の用途、特にＨＴ−用途に関して、複数のチャンバー、好ましくは、６、８、１２、１６、２４、３２、４８、６４、９６、１２８、１９２、３８４、１５３６、３４５６または６１４４個のチャンバーを設けることを提案する。
【００１４】
本発明の有利な実施態様において、幾つかのチャンバーが一列または少なくとも２つの平行な列に配置され、一列の異なるチャンバーの同じ側に配置される電極の少なくとも一部が導電結合している。このような特別な装置によって、容器の製造が非常に簡略化され、さらに材料費が削減されるので、より低コストとなる。
【００１５】
隣接する列の異なるチャンバーの少なくとも２つの向かい合って配置される電極が、導電結合しているので、本発明に係る装置の製造が簡略化され、より低コストな方法で実施される。
【００１６】
少なくとも１つの電極は、例えば金属、好ましくは金、銀またはアルミニウムで形成することができる。
【００１７】
本発明の特に有利な実施態様において、少なくとも１つの電極は、導電性材料をドープしたポリマーからなり、特にカーボンファイバー、グラファイト、カーボンブラックおよび／またはカーボンナノチューブを、好ましくは４０〜８０重量％のドーピング濃度でドープしている。ポリマーは、例えばポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリプロピレン、ポリアミドであり、好ましくは、ポリアミド６またはポリアミド６６、ポリフェニレンサルファイドまたはこれらのポリマーの混合物であり、またはこれらのポリマーの１つまたは幾つかを主成分として含む。高い導電性を有するこのようなポリマー電極は射出成形工程により製造可能であり、試験結果に影響するまたは悪化させるような細胞毒性の物質を放出しない。
【００１８】
本発明の有利な実施態様において、接触領域は、電極に取り付けられた接触材料を備え、電極の材料よりも２３℃での比抵抗または境界抵抗が低い。好ましくは、接触材料は金属、好ましくは銅であり、または本質的に導電性の複合材料であり、および／または前記接触材料は、２３℃での比抵抗が１×１０-5オーム・ｃｍより小さく、好ましくは１×１０-6〜２×１０-6オーム・ｃｍである。比較的入力抵抗が高いポリマー電極を使用する場合に特に、接触材料の作用により、電極全体の抵抗を大幅に減少可能である。
【００１９】
上述の課題は、容器の製造方法によっても解決され、この方法によれば、チャンバーを構築し、チャンバー毎に少なくとも２つの予備領域を備える壁領域は、最初は非導電性ポリマーの射出成形により作成され、その後予備領域に導電性材料が付与されるかまたは、まずチャンバー毎の少なくとも２つの領域を導電性材料で製造または成形フレーム内に配置し、次に、チャンバーを構築する壁領域を非導電性ポリマーの射出成形により少なくとも２つの領域の周辺に作成する方法であって、導電性材料を含む、異なるチャンバーの少なくとも２つの領域は、互いに導電結合しており、チャンバーの少なくともその他の部分はそれぞれ電気接触に対して単独で接続する。この方法によれば、本発明に係る容器がトラブル無く、低コストで製造可能となる。
【００２０】
製造方法の特に有利な実施態様において、電気接触のために接触材料を導電性材料に取り付ける、または導電性材料、好ましくは金属または本質的に導電性の複合材料を圧力および／または熱の作用、好ましくはホットエンボスにより、および／または好ましくはより低い比抵抗を有する接着層の作用により、導電性材料に取り付ける。
【００２１】
この製造方法によれば、少なくとも１つのグループのチャンバーまたはすべてのチャンバーが導電性材料を備える少なくとも１つの各領域を介して導電接続していることが好ましい。
【００２２】
導電性材料は、例えば金属電極であればよく、金、銀またはアルミニウムであることが好ましく、これらの材料は予備領域に配置可能である。あるいは、成形フレーム内に配置した後に導電性材料の周辺に射出成形することができる。
【００２３】
別のさらに好ましい製造方法において、導電性材料として、ポリマー電極、好ましくは導電性材料、特に、カーボンファイバー、グラファイト、すす（煤）および／またはカーボンナノチューブ等を、好ましくは４０〜８０重量％のドーピング濃度でドープしたポリマーを、成形フレーム内または予備領域内で射出成形すればよい。
【００２４】
さらに、上述のような電気接触のための装置によって課題が解決され、この装置によれば容器の１つのチャンバーの少なくとも１つの第２電極それぞれに対して１つの接触素子がそれぞれ設けられ、電気的に結合した第１電極に対して幾つかの接触素子、好ましくは１〜６個の接触素子が設けられる。この実施態様において、結合しない第２電極は、１つの接触素子とそれぞれ接触するので各チャンバーを単独にスイッチングすることが可能である。結合する第１電極に関して幾つかの接触素子のみが必要であり、構成上の手間が削減されるので、本発明に係る装置の製造が簡略化可能である。接触素子は、ピン接触、バネ接触等であってよい。
【００２５】
本発明の有利な実施態様において、好ましくは平板である構造体が設けられ、その上に接触素子が配置される、これによって構造体は、特にモータによって垂直方向および／または水平方向に可動である。
【００２６】
容器を設置するためのプラットフォームが設けられ、特にモータによって水平方向および／または垂直方向に可動であることが好ましい。プラットフォームは、少なくとも１つの開口を備え、または穴開けされた平板であり、穴の数は好ましくは接触素子の数に対応する。開口または穴には、電極との接触のために接触素子を挿入する。
【００２７】
さらに、内部空間が設けられ、その中に接触素子が配置され、および／または少なくとも１つの開口が設けられ、この開口を介して接触素子が挿入可能である。このように、電気接点を装置の内部空間に配置し、装置を操作する人の安全を確保する。
【００２８】
本実施態様の利点は、ケースの開口が設けられ、この開口を介して容器および／またはプラットフォームが前記内部空間に挿入可能であり、装置の安全性が増すことである。
【００２９】
有利な実施態様において、本発明に係る装置は、少なくとも１つの蓄積部を備え、または少なくとも１つの蓄積部に接続可能であって、蓄積部は好ましくはコンデンサである。幾つかの蓄積部を並列または直列に接続することも可能である。
【００３０】
さらに、蓄積部と容器の電極との間に少なくとも１つのスイッチング素子が配置され、および／または各内部空間および／または各結合した電極グループにスイッチング素子が割り当てられ、前記スイッチング素子は好ましくはリレーである。スイッチング素子を操作（制御）することにより、個々の電極またはチャンバーを個別にかつ安全にスイッチング可能である。
【００３１】
本発明の特別な実施態様において、スイッチング素子は、接触素子に直接取り付けられ、好ましくは接触素子がその上に配置される構造体の下に取り付けられる。このような有利な装置によれば、本発明の装置を非常に小型の構造とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【００３３】
図１は、本発明に係る容器１の特に優れた実施態様を異なる位置から見た様子をそれぞれ示したものである。ａ）は容器１の斜視図であり、ｂ）は上面図、ｃ）は底面図である。本発明に係る容器１は、１６個のチャンバー２を備えており、それぞれが壁領域３によって構築される。各チャンバー２は、第１電極４および第２電極５を含む一対の電極を備える。壁領域３は、ガラス、プラスチック等の非導電性材料からなるが、電極４，５は、導電性材料で出来ている。例えば、電極４，５は、金属、即ちアルミニウム、銅、銀または金からなる。ただし、導電性材料をドープしたポリマー製の電極も好ましい。この場合、カーボンファイバー、グラファイト、カーボンブラック（すす（煤））および／またはカーボンナノチューブ等でドープすればよい。このようなポリマーのドーピング濃度は、４０〜８０重量％とするとよい。このような導電性ポリマーは、好ましいコストで射出成形により簡単に製造可能であり、金属製の電極とは違って細胞毒性の金属イオンを発しないので有益である。ポリマー内のドーピング濃度は、一方でポリマーが十分な導電性を有し、もう一方で射出成形が可能であるような濃度とする必要がある。４０〜８０重量％の範囲の濃度であれば、このような特性が確保される。
【００３４】
各チャンバー２において、第１電極４と第２電極５とにより空隙６が形成され、核酸等の生理活性分子を生細胞と共に溶解する細胞懸濁液を空隙６に入れる。電極対に電圧を印加すると、空隙６内の細胞懸濁液内を電流が流れ、これによって生理活性分子が生細胞内に移動する。この技術は、電気穿孔法として一般に知られている。電圧が印加されると、電極４，５はそれぞれ異なる極性を有し、即ち、電極４，５のうち一方は負の電位を示して陰極として機能し、電極４，５のうちもう一方は正の電位を示して陽極として作用する。このように、電流の方向に応じて第１電極４および第２電極５がそれぞれ陰極または陽極として作用する。なお、本発明において、見た目の極性は重要ではない。例えば、直流を用いると両極性は固定されるが、交流を用いれば極性は二方向に共振するので交流電界が発生する。
【００３５】
電気的接点を設けるための接触領域７が各電極４，５に確保されている。これらの接触領域７は、例えば蓄積部（storage unit）、好ましくはコンデンサに接続しており、空隙６内に電界を発生させるために選択的に放電を行うことが可能である。図１に示した容器によれば、図ｃ）から明らかなように、接触領域７は電極４，５の底面側（下部）に配置されている。本実施態様において、電極４，５は、導電性材料をドープしたポリマーからなる。接触領域７は、好ましくは圧力および熱の作用により、すなわちホットエンボスにより導電性ポリマーに密着させた接触材料を備える。接触材料は、（２３℃での）抵抗率、入力または境界抵抗がそれぞれ電極４，５の材料である導電性材料よりも低い。本実施態様において、接触領域は、ホットエンボスにより電極４，５に取り付けた銅箔を備える。図ｃ）からさらに明らかなように、第１電極４はすべて、例えば容器１のすべての電極の一部である共通の接触領域８を有し、電圧が印加されると同一の極性を示す。例えば直流を用いる場合すべてが陰極となる。このような接触領域８は、すべての第１電極４に延在しそれらを完全に覆う連続した細片または帯状体を備える。従って、容器１の第１電極４はすべて導電結合している。本発明に係る容器１が低コストで簡単に製造可能であり、同極の電極が単一の電気接続を介して電気的に接触していることによって、複雑さが非常に減少することがこのような方法の利点の一つである。チャンバー２の第２電極５は、それぞれ、それ専用に割り当てられた接触領域９を備える。従って、すべてのチャンバー２の第２電極５は、個々の接触領域９を介して個別に接続可能である。このように、各チャンバー２の電界を別々に発生させることが可能である。電気パラメータをチャンバー毎に個々に調整可能であり、異なるチャンバー２内に配置された個々の細胞懸濁液およびプローブ毎に異なる条件を適用することが可能となるので、個々のチャンバー２を別々に制御することは有利である。
【００３６】
本実施態様において、１６個のチャンバー２を２列１０，１１に配置しており、各列は８個のチャンバー２を備える。このような列の配置により、列１０，１１のうち１つの列の同じ側に配置された第１電極４および隣り合う列１０，１１のそれぞれ対向して配置された第１電極４は、電気的に結合可能である。このように、本発明に係る容器１の製造は簡略化されており、必要な材料は少なく、さらに電気接続も容易である。本実施態様において接触領域７，８，９は、容器１のグランド１３上の電極４，５の底面側、即ち下部に配置されているので、底部から電気接触が可能となる。従って、特に例えば９６以上の多くのチャンバーを有する容器を使用する必要がある場合、構成上の手間がさらに削減可能となる。加えて、底部から電極４，５の両方に接触可能であるので、上部から細胞懸濁液に電極を浸さずにすみ、空隙６内の電界の均質性によい影響がある。
【００３７】
図２は、本発明に係る容器１５の特定の実施態様の上面図であり、図１に示した容器１に概ね対応している。容器１５も細片状に設計されており、少なくとも１つの自由上端部に特別な締結部材１６を備えており、細片をフレーム１７内に締結する役目を果たす。図ａ）に示すように、それぞれ１６個のチャンバーを有する単一の容器１５をフレーム１６に挿入したり、そこから外したりすることが可能である。従って、個別の容器１５を配置する必要がある場合であっても、フレーム１７を再利用可能である。この結果、必要な材料が少なくなり、環境との適応性も改善される。さらに、図示したシステムは、フレーム１７の大きさに応じて、異なる数のチャンバーを可変に装備することができる。図ｂ）に６個の容器１５を装備した満載の状態のフレーム１７を示す。このように、９６個のチャンバーを使用可能であり、これは標準的なマイクロタイタープレートに対応する。
【００３８】
図３は、本発明に係る更なる実施態様である容器２０を示したものであり、図１に示した容器１に概ね対応している。上述の容器１とは違って、容器２０は、１２列に配置された計９６個のチャンバーを備え、各列は８個のチャンバー２１を有する。１つの単一チャンバー２１の概略を斜視図で示す。このチャンバー２１は、円筒状に形成された導電性ポリマー製の壁領域２２を有する。チャンバー２１はさらに、第１電極２３と第２電極２４とを備える一対の電極を含む。両電極２３と２４とにより空隙２５が形成され、それぞれ細胞懸濁液とプローブとを受け入れる役目を果たす。チャンバー２１の壁領域２２の頂部は開口を有し、空隙２５への充填が可能となる。その内面２６は、空隙２５の方向に向かって開口２７から内側へと狭くなっている。開口２７がこのように漏斗状に設計されていることにより、開口２７がピペットの先端を誘導することになり、チャンバー２１の充填が容易となる。空隙２５は、底部に向かう方向に側壁２８が横方向に先細になっていることによりさらに細くなり、実際にはグランド領域においてチップ状になって終端する。従って、例えば１００μｌ未満の少量であっても、電極２３，２４間の空隙２５に確実に受け入れ可能となる。さらに、空隙２５がこのように設計されていることにより、チャンバー２１の外形寸法、すなわちチャンバー２１全体を変更する必要なく、様々な量を受け入れられるようチャンバー２１を改造することが可能となる。この結果、容器２０が自動化プロセスに供給される場合に、特に有用となる。チャンバー２１を様々な容量用に改造するには、製造プロセスにおいて側壁２８の傾きを変えるだけでよい。
【００３９】
図４は、図３に記載した容器２０の底面側を示す図である。図１ｃ）に示した容器１と同様、本実施態様においても、隣接する２列の第１電極、この図では判らないが、例えば直流電圧を印加した際に同じ極性を示す電極は、共通の接触領域２９を備える。従って、この例では、１６個のチャンバー２１がその第１電極２３を介して、常に電気的に結合している。つまり、容器２０は、計６個の共通接触領域２９を備える。例えば、直流電圧が印加された場合には逆の極性を示す、各チャンバー２１の第２電極２４は、それぞれ全く結合されておらず、各第２電極２４は、固有の接触領域３０を備える。この特有の構成により、本発明に係る容器２０の製造は簡略化されており、またすべての個別のチャンバー２１を別々に制御することも可能である。容器内の複数の第１電極が電気的に結合しているので、全体としての構成上の手間が低減され、さらに電極との接触を有効かつ安全に底部から取り出すことが可能となる。このことは、図５および６から明らかとなるであろう。
【００４０】
上述の実施態様において、各電極４，５，２３，２４は、半円状に設計されているが、少なくとも部分的に電極を平板状、即ち平坦に形成してもよい。好ましい実施態様において、容器の底部において電極を半円状に設計し、空隙に沿った上部において平板状に設計してもよい。ただし、この他の設計も可能である。
【００４１】
図５は、本発明に係る容器との接触のための本発明に係る装置における接触素子３１の配置を示す概略図である。接触素子３１は、専用に設計された構造体３２上にまたはその内部に配置される。このような構造体３２は、例えば平板またはフレーム枠等であってよい。このような接触素子３１は、例えばピン接触、バネ接触等であってよい。本実施態様において、接触素子３１は、図３および４の発明性を有する容器２０それぞれの電気接触を得るために、特に適するように構造体３２上に配置される。図において、黒い点として表されている様々な接触素子３３は、電気的に結合した第１電極および共通の接触領域とそれぞれ接触するために設けられている。一方、図で白抜きで表されている接触素子３４は、別々に接触可能な第２電極と接触するために設けられている。このように、この実施態様において、非結合の第２電極それぞれに対して１つの接触素子３４が設けられるのに対して、電気的に結合した第１電極すべてに対して唯一の接触素子３３が設けられる。従って、２列のチャンバー１つの場合は、１つの接触素子３３だけでよいことになる。さらに、接触素子３３はすべて電気的に結合していてもよく、電気接続数を大幅に減らすことが出来る。従って、製造コストおよび構造上の手間が減少する。ただし、各チャンバーに個々の接触素子３４が割り当てられているので、各チャンバーを別々に制御することは可能である。
【００４２】
図６は、接触素子３１の別の構成を示す図であり、計３つの接触素子３３が結合電極に対して設けられているという特徴を除けば、図５に示した構造に対応する。これら３つの接触素子３３は、結合した第２電極の共通する接触領域に沿って一列に配置される。接触素子３３を２つ追加することにより、電気接触が改善される。さらに、接触の不良や欠損の可能性も非常に減少する。この実施態様により、図２に示したフレーム１７内に単一容器１５が在るかどうかを確認するために抵抗を測定するために、これら３つの接触要素３３のうちの２つを用いることも可能となる。
【００４３】
接触素子３１は、例えば図３および４に示した容器２０の底面側を、構造体３２上に単純に合わせれば電気接触が得られるように、図５および６に示した構造体３２上に配置される。接触素子３１の配置は、結合第１電極と非結合第２電極２４の接触領域２９，３０の配置とそれぞれ正確に対応する。
【００４４】
図７は、本発明に係る容器と接触するための本発明に係る装置３５の概略斜視図である。装置３５は、ケース３６とケース３６の内部に配置された平板３７とを備え、その上にピン状の接触素子３８が固定される。平板３７は、図５および６に示した構造体３２にそれぞれ相当する。平板３７は、垂直方向に可動であるが、平板３７を移動させる機構については、この図には詳細に示されていない。装置３５は、さらに、水平方向に可動であるプラットフォーム３９を備えるが、プラットフォーム３９を移動させる機構についてもこの図には詳細に示されていない。プラットフォーム３９は、ケース３６の開口４０を介してケース３６の内部空間４１内に移動可能である。従って、ケース３６は実際、内部で放電が可能な一種のガレージのようである。例えば、電気穿孔法は高電圧パルスの使用を伴うので、ユーザに危険な場合があるかもしれず、安全上の理由によりこのような構造は有利である。本実施態様において、ユーザは、プラットフォーム３９上にプローブを含む容器を置くだけでよく、更なる処理を行う間、本発明に係る装置３５にさらに接する必要は無い。例えば、本発明に係る容器、例えば、図３および４に示した容器２０をプラットフォーム３９に置けば、容器を含むプラットフォーム３９が開口４０を介して本発明に係る装置３５のケース３６の内部空間４１内に移動する。この動作は、モータ駆動機構によって自動的に行えばよい。容器を含むプラットフォーム３９が内部空間４１に完全に配置されると、接触素子３８を含む平板３７が上方に移動する。これによって、ピン状の接触素子３８がプラットフォーム３９のそれぞれの穴４２に挿入され、容器の接触領域と接触可能となる。これによって、接触素子３８と容器の電極との電気接触がなされる。この後、保護ケース３６内部で、個々のチャンバー内に電界を発生させるための電圧パルスを作動させることが可能となる。
【００４５】
本発明に係る装置３５は、完全自動化プロセスで本発明に係る容器の接触を行うのにも適しており、特に非常にハイスループットの特徴を有する方法にも適している。本発明に係る装置によれば、確実にこのような方法を安全かつ信頼性高く実施することができる。別の異なる実施態様において、容器を含むプラットフォームをケースの外側に残しておき、接触素子を備えた構造体のみを垂直方向および／または水平方向に移動させて電極と接触させることも可能であろう。この場合、ユーザがプラットフォーム上に容器を既に置いていて、装置には触れていない時にのみ、電気接触するようにすればよい。完全自動化プロセスでは、容器の設置は手動ではなく機械的に行うので、本発明に係る装置の小型化が可能となり、このような別の実施態様もまた有利である。
【００４６】
図８ａ）は、本発明に係る方法を実施するための本発明に係る装置４５の実施態様の概略回路図である。装置４５は、２つの蓄積部４７，４８を含むパルス発生器４６を備える。これら蓄積部４７および４８はそれぞれ、所定の電荷まで充電されるコンデンサであり、選択的に放電することによって決まった電圧パルスを提供可能である。蓄積部４７，４８は、更なる蓄積部４９，５０によって予め設定された電荷まで充電される。なお、蓄積部４９，５０もまたコンデンサであり、エネルギー蓄積部５１に含まれる。このために、蓄積部４９，５０は、電源５２によって通電されている。電源５２と蓄積部４９，５０との間にさらに蓄積部４９，５０を挿入すると、蓄積部４７，４８がより速く充電され、従ってより高速な一連のパルスが実現可能となるので有益である。蓄積部４７，４８は、電力半導体（図示せず）に直接接続されており、これによって蓄積部４７，４８の選択的な放電を制御している。電力半導体は、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴであればよい。ただし、必要な回路時間（circuit time）で動作するよう電圧または電流を制御可能なその他の電子部品も使用可能である。２つの蓄積部４７，４８を使用することによって、２つの電圧パルスが、次々に短い間隔でまたは途切れることなく供給されることとなる。これは、特定種類の細胞の電気穿孔法には有利である。このような特定の用途において、短い時間幅の高電圧パルスの次により長い低電圧パルスが続き、第２のパルスは途切れることなく第１のパルスに続く場合がある。
【００４７】
本実施態様において、パルス発生器４６、即ち、蓄積部４８ならびに蓄積部４７は、センサ抵抗５５を介して共通電極５６と接続している。共通電極５６は、例えば本発明の容器の底部に配置され、すべてのチャンバー、本実施態様では９６のチャンバーに渡って延在する電極板とすればよい。従って、本実施態様において、容器のすべての第１電極は電気的に結合しており、すなわち直流電圧が印加される場合は同じ極性を示す。さらに、蓄積部４７，４８は、１つのチャンバーにそれぞれ割り当てられるスイッチング素子５７を介してチャンバーのそれぞれの第２電極に接続される。スイッチング素子５７は、好ましくはリレーである。例えば、直流電圧が印加された際に電極５６と逆の極性を示す第２電極５８は、単一のピン状電極であり、上方からチャンバーおよび細胞懸濁液またはプローブ内に浸漬される。９６個のチャンバーのうちの１つの各第２電極５８に、１つのリレーが割り当てられているので、チャンバーはすべて別々にスイッチングされ制御され、パルス発生器４６によって供給される電圧パルスそれぞれが各活性化されたチャンバーの電界の発生にそれぞれつながる。第１電極は、電気的に結合して１つの共通電極５６であるため、構造上の手間、特に単一電極の配線の手間が大幅に減少する。本実施態様において、容器内の９６個のチャンバーを９６個のスイッチング素子５７を介して別々に動作させることが可能であり、一つ一つのチャンバーすべてにおいて電気パラメータを変えることが可能である。スイッチング素子５７を連続的に接続するのが好ましく、即ち、異なるチャンバー内の電界の発生を連続的に行うことが好ましい。あるいは、例えば２つのパルス発生器を設けて、例えば全体的な動作速度を上げるために２つのリレーを並行に動作可能としてもよい。ただし、この場合、容器内のチャンバーを２つの領域に区分する必要があり、それぞれをパルス発生器に接続しなければならず、全体的な構造上の手間が増すことになる。
【００４８】
蓄積部４９，５０および蓄積部４７，４８の充電、ならびに電力半導体およびスイッチング素子５７の操作は、例えば従来のコンピュータ６０を用いて操作可能な制御部５９によって制御される。優れた本実施態様において、電圧パルスを印加している間、センサ抵抗５５を介して調節部６１により電流を計測可能であり、予め設定されたタイムスライス内の電流を積分することにより求められる総供給電荷によって、プロセスを制御することが可能である（Ｑ制御）。こうすれば、制御部５９によって、例えば、所定の総電荷量に達したらすぐに各リレーを開放するようにできる。制御部５９を用いた本発明に係る方法の制御については、図９を参照して後に詳しく述べる。
【００４９】
図８ｂ）は、本発明に係る方法を実施するための更なる実施態様である装置６２を示す図であり、この装置は、図８ａ）に示した装置４５と概ね対応している。装置６２が前述の装置４５と異なる点は、共通の第１電極ではなく、電気的に結合した計６グループの第１電極６３を有する点である。この実施態様は、図３および４に示した容器２０および図５に示した構造体３２それぞれと使用するのに適している。１つの容器の８個のチャンバーの２列の第１電極６３それぞれ、即ち、計１６の電極が電気的に結合、即ち、共通の接触領域を有する。従って、本実施態様においてパルス発生器は、結合した第１電極６３それぞれに関して、センサ抵抗５５を介して計６つの接触領域と接続している。各チャンバーの第２電極６４はそれぞれ、スイッチング素子６５を介してパルス発生器と接続されている。本実施態様において１つのチャンバーの各第２電極は、第２電極それぞれ専用に付与されるスイッチング素子６５を介して別々に動作可能なので、９６個のチャンバーそれぞれにおいて電界の発生を別々に制御可能であり、動作させるべきチャンバーをそれぞれ自由に選択可能である。
【００５０】
図９は、本発明に係る方法の一実施態様においてそれぞれの工程７０〜８４を示すフローチャートである。ルーチンがスタートすると、まずステップ７０において、電圧パルス用のプログラムが取得される。次に、ステップ７１において、所定のチャンバーに関してパルスパラメータのリストが作成される。ステップ７２において、ステップ７１のリストに応じて、第１および次のスイッチング素子または特定の実施態様によっては第１および次の複数のスイッチング素子を動作させる。これによって、所定の１つのチャンバーまたは複数のチャンバーを、別々に動作させることが可能となる。ステップ７３において、動作させるべきチャンバーの電気抵抗を測定する。ステップ７４において、測定した抵抗値を目標値と比較する。測定した抵抗値が目標範囲内にない場合、例えば、チャンバーが空の場合には、ステップ７５においてルーチンはステップ７２に戻り、リスト内の次のスイッチング素子（または複数のスイッチング素子）を動作させる。即ち、次の所定のチャンバーにルーチンを切り替える。これによって、エラーループをもう一度通過することになる。抵抗値が目標範囲内にある場合、即ち、チャンバーが正しい細胞懸濁液で充填されている場合は、ルーチンはステップ７６に移る。ステップ７６において、蓄積部または複数の蓄積部を所定の電圧（Ｕ１）または所定の電圧Ｕ１およびＵ２まで充電する。蓄積部が１つの場合は、本発明に係る方法は、電圧Ｕ１を有する１つの電圧パルスで実現される。一方、蓄積部が２つの場合には、本発明に係る方法は、電圧Ｕ１およびＵ２を有する、短い間隔でまたは途切れることなく次々に供給される２つの電圧パルスで実現可能である。ステップ７７において、蓄積部を充填する電圧をオフにして、所定のチャンバーが電圧パルスに曝されるように第１蓄積部（Ｕ１）の電力半導体を閉じる。これによって、センサ抵抗を介して電流を測定および制御可能となる。１つの蓄積部および１つの電圧パルスを使用している場合には、ルーチンは直接ステップ７９またはステップ８０に移る。あるいは、第１蓄積部（Ｕ１）の電力半導体も所定時間後に開放可能であり、その場合ルーチンは直接ステップ８４に移る。一方、２つの電圧パルスを供給するための２つの蓄積部が使用されている場合には、ルーチンはまずステップ７８に移る。ステップ７８において、所定の時間後に第１蓄積部（Ｕ１）の電力半導体を開放し、第２蓄積部（Ｕ２）の電力半導体を閉じて第２電圧パルスを供給する。ステップ７９において、周期的に測定した電流値を用いて電荷を積分し、総電荷量をそれぞれ求める。ステップ８０において、まず電圧パルスの所定最大時間に到達しているかどうかを判断する。到達している場合には、エラーループを介して電圧パルスを遮断する（ステップ８２）、すなわち、ルーチンはステップ８３に移る。パルスの最大時間に到達していない場合には、ステップ８１において所定の総電荷量に到達しているかどうかを判断する。到達していない場合は、ルーチンはステップ７９に戻り、もう一度ループを通過する。所定の総電荷量に到達している場合は、ルーチンはステップ８３に移り、第１蓄積部（Ｕ１）の電力半導体または該当する場合は第２蓄積部（Ｕ２）を開放する。ステップ８４において、リストの最後に到達したかどうかを判断する。到達していない場合は、ルーチンはステップ７２に戻り、ループ全体をもう一度通過する。リストの最後に到達していた場合は、ルーチンを終了する。各チャンバーにおける電界の発生はこのように別々に制御され、パルスパラメータは個々のチャンバー毎に別々に予め設定および制御可能である。各単一のチャンバー内の電界の発生は順次行われ、動作すべきチャンバーの順序は任意に予め設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明に係る方法を示すために、本発明に係る装置の一実施態様を異なる位置から見た様子をそれぞれ示したものであり、ａ）は斜視図であり、ｂ）は上面図、ｃ）は底面図である。
【図２】図２は、本発明に係る装置の特別な実施態様の異なる上面図をそれぞれ示す図であり、特別に設計されたフレーム内に細片を挿入可能である。ａ）はフレームが部分的に充填された様子、ｂ）はフレームが完全に充填された様子を示す。
【図３】図３は、９６個のチャンバーを有する本発明の容器の一実施例の斜視図であり、ａ）はマイクロタイタープレート全体を示し、ｂ）は１つのチャンバーを特に示したものである。
【図４】図４は、図３に示した装置の底面側を示す概略上面図である。
【図５】図５は、本発明に係る装置の接触素子の配置を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明に係る装置において他の実施態様の接触素子の配置を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明に係る容器と電気的に接触する本発明に係る装置の概略斜視図である。
【図８】図８は、本発明に係る方法を実施するための装置の回路図であって、ａ）は共通／共同陰極を備える実施態様を示し、ｂ）は図５に示した接触素子の配置用の実施態様を示す。
【図９】図９は、本発明に係る方法の一実施例のそれぞれの工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１ 容器
２ チャンバー
３ 壁領域
４ 第１電極
５ 第２電極
６ 空隙
７ 接触領域
８ 接触領域
９ 接触領域
１０ 列
１１ 列
１２ 下部
１３ グランド
１５ 容器
１６ 締結部材
１７ フレーム
２０ 容器
２１ チャンバー
２２ 壁領域
２３ 第１電極
２４ 第２電極
２５ 空隙
２６ 表面
２７ 開口
２８ 側壁
２９ 接触領域
３０ 接触領域
３１ 接触素子
３２ 構造体
３３ 接触素子
３４ 接触素子
３５ 装置
３６ ケース
３７ 平板
３８ 接触素子
３９ プラットフォーム
４０ ケースの開口
４１ 内部空間
４２ 穴
４５ 装置
４６ パルス発生器
４７ 蓄積部
４８ 蓄積部
４９ 蓄積部
５０ 蓄積部
５１ エネルギー蓄積部
５２ 電源
５５ センサ抵抗
５６ 電極
５７ スイッチング素子
５８ 電極
５９ 制御部
６０ コンピュータ
６１ 調節部
６２ 装置
６３ 第１電極
６４ 第２電極
６５ スイッチング素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１（４、２３）および第２（５、２４）電極を含む少なくとも一対の電極をそれぞれ備える各チャンバー（２、２１）を備え、前記一対の電極に電圧を印加することにより１つのチャンバー（２、２１）内に電界を発生させる容器（１、１５、２０）であって、
異なるチャンバー（２、２１）の少なくとも２つの第１電極（４、２３）は導電結合しており、前記チャンバー（２、２１）の少なくとも１つの第２電極（５、２４）は単独に導電結合可能である容器。
【請求項２】
前記電圧印加のために電気的に接触可能な特定の接触領域（７、８、９、２９、３０）が前記電極（４、５、２３、２４）に割り当てられている、請求項１に記載の容器。
【請求項３】
異なるチャンバー（２、２１）の前記少なくとも２つの結合した電極（４、２３）は、共通接触領域（８、２９）によって接触可能である、請求項２に記載の容器。
【請求項４】
チャンバー（２、２１）の前記第２電極（５、２４）はそれぞれそれ専用に割り当てられた接触領域（９、３０）を有する、請求項２または３に記載の容器。
【請求項５】
前記接触領域（７、８、９、２９、３０）は、前記電極（４、５、２３、２４）に直接取り付けられる、請求項２、３または４に記載の容器。
【請求項６】
前記接触領域（７、８、９、２９、３０）は、前記容器（１、１５、２０）のグランド（１３）上の前記電極（４、５、２３、２４）の底面側に配置される、請求項２〜５に記載の容器。
【請求項７】
複数のチャンバー（２、２１）、好ましくは６、８、１２、１６、２４、３２、４８、６４、９６、１２８、１９２、３８４、１５３６、３４５６または６１４４個のチャンバーが設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の容器。
【請求項８】
幾つかのチャンバー（２、２１）が一列または少なくとも２つの平行な列に配置され、一列の前記異なるチャンバー（２、２１）の同じ側に配置される電極（４、５、２３、２４）の少なくとも一部が導電結合している、請求項１〜７のいずれかに記載の容器。
【請求項９】
隣接する列の異なるチャンバー（２、２１）の少なくとも２つの向かい合って配置される電極（４、５、２３、２４）が導電結合している、請求項８に記載の容器。
【請求項１０】
少なくとも１つの電極（４、５、２３、２４）は、導電性材料をドープしたポリマーからなり、特にカーボンファイバー、グラファイト、カーボンブラックおよび／またはカーボンナノチューブを好ましくは４０〜８０重量％のドーピング濃度でドープしている、請求項１〜９のいずれかに記載の容器。
【請求項１１】
前記接触領域（７、８、９、２９、３０）は、前記電極（４、５、２３、２４）に取り付けられた接触材料を備え、前記電極（４、５、２３、２４）の材料よりも２３℃での比抵抗または境界抵抗が低い、請求項２〜１０のいずれかに記載の容器。
【請求項１２】
前記接触材料は金属、好ましくは銅であり、または本質的に導電性の複合材料であり、および／または前記接触材料は、２３℃での比抵抗が１×１０-5オーム・ｃｍより小さく、好ましくは１×１０-6〜２×１０-6オーム・ｃｍである、請求項１１に記載の容器。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の容器（１、１５、２０）の製造方法であって、前記チャンバー（２、２１）を構築し、チャンバー（２、２１）毎に少なくとも２つの予備領域を備える壁領域（３）は、最初は非導電性ポリマーの射出成形により作成され、その後前記予備領域に導電性材料が付与されるかまたは、まずチャンバー（２、２１）毎の少なくとも２つの領域を導電性材料で製造または成形フレーム内に配置し、次に、前記チャンバー（２、２１）を構築する壁領域（３）を非導電性ポリマーの射出成形により前記少なくとも２つの領域の周辺に作成する方法であって、導電性材料を含む、異なるチャンバー（２、２１）の少なくとも２つの領域は、互いに導電結合しており、チャンバー（２、２１）の少なくともその他の部分はそれぞれ前記電気接触に対して単独で接続する方法。
【請求項１４】
電気接触のために接触材料を前記導電性材料に取り付ける、または導電性材料、好ましくは金属または本質的に導電性の複合材料を圧力および／または熱の作用、好ましくはホットエンボスにより、および／または好ましくはより低い比抵抗を有する接着層の作用により、前記導電性材料に取り付ける、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれかに記載の容器（１、１５、２０）の少なくとも１つと電気的に接触するための装置（３５）であって、前記容器（１、１５、２０）の１つのチャンバー（２、２１）の少なくとも１つの第２電極（５、２４）それぞれに対して１つの接触素子（３１、３４、３８）がそれぞれ設けられ、前記電気的に結合した第１電極（４、２３）に対して幾つかの接触素子（３１、３３）、好ましくは１〜６個の接触素子が設けられる装置。
【請求項１６】
好ましくは平板（３７）である構造体（３２）が設けられ、その上に前記接触素子（３１、３３、３４、３８）が配置される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記構造体（３２）は、特にモータによって垂直方向および／または水平方向に可動である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記容器（１、１５、２０）を設置するためのプラットフォーム（３９）が設けられ、特にモータによって水平方向および／または垂直方向に可動である、請求項１５、１６または１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記プラットフォーム（３９）は、少なくとも１つの開口を備え、または前記プラットフォーム（３９）は穴開けされた平板（punched plate）であり、穴（４２）の数は好ましくは接触素子（３１、３３、３４、３８）の数に対応する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
内部空間（４１）が設けられ、その中に前記接触素子（３８）が配置され、および／または少なくとも１つの開口が設けられ、前記開口を介して前記接触素子（３８）が挿入可能である、請求項１５〜１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
ケースの開口（４０）が設けられ、前記開口を介して容器（１、１５、２０）および／またはプラットフォーム（３９）が前記内部空間（４１）に挿入可能である、請求項１５〜２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
少なくとも１つの蓄積部（４７、４８、４９、５０）を備え、または少なくとも１つの蓄積部（４７、４８、４９、５０）に接続可能であって、前記蓄積部（４７、４８、４９、５０）は好ましくはコンデンサである、請求項１５〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記蓄積部（４７、４８、４９、５０）と前記容器（１、１５、２０）の前記電極（４、５、２３、２４）との間に少なくとも１つのスイッチング素子（５７、６５）が配置され、および／または各内部空間（２、２１）および／または各結合した電極グループ（４、２３）にスイッチング素子（５７、６５）が割り当てられ、前記スイッチング素子（５７、６５）は好ましくはリレーである、請求項１５〜２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記スイッチング素子（５７、６５）は、前記接触素子（３１、３３、３４、３８）に直接取り付けられ、好ましくは前記接触素子（３１、３３、３４、３８）がその上に配置される前記構造体（３２）の下に取り付けられる、請求項２３に記載の装置。
【請求項１】
第１（４、２３）および第２（５、２４）電極を含む少なくとも一対の電極をそれぞれ備える各チャンバー（２、２１）を備え、前記一対の電極に電圧を印加することにより１つのチャンバー（２、２１）内に電界を発生させる容器（１、１５、２０）であって、
異なるチャンバー（２、２１）の少なくとも２つの第１電極（４、２３）は導電結合しており、前記チャンバー（２、２１）の少なくとも１つの第２電極（５、２４）は単独に導電結合可能である容器。
【請求項２】
前記電圧印加のために電気的に接触可能な特定の接触領域（７、８、９、２９、３０）が前記電極（４、５、２３、２４）に割り当てられている、請求項１に記載の容器。
【請求項３】
異なるチャンバー（２、２１）の前記少なくとも２つの結合した電極（４、２３）は、共通接触領域（８、２９）によって接触可能である、請求項２に記載の容器。
【請求項４】
チャンバー（２、２１）の前記第２電極（５、２４）はそれぞれそれ専用に割り当てられた接触領域（９、３０）を有する、請求項２または３に記載の容器。
【請求項５】
前記接触領域（７、８、９、２９、３０）は、前記電極（４、５、２３、２４）に直接取り付けられる、請求項２、３または４に記載の容器。
【請求項６】
前記接触領域（７、８、９、２９、３０）は、前記容器（１、１５、２０）のグランド（１３）上の前記電極（４、５、２３、２４）の底面側に配置される、請求項２〜５に記載の容器。
【請求項７】
複数のチャンバー（２、２１）、好ましくは６、８、１２、１６、２４、３２、４８、６４、９６、１２８、１９２、３８４、１５３６、３４５６または６１４４個のチャンバーが設けられる、請求項１〜６のいずれかに記載の容器。
【請求項８】
幾つかのチャンバー（２、２１）が一列または少なくとも２つの平行な列に配置され、一列の前記異なるチャンバー（２、２１）の同じ側に配置される電極（４、５、２３、２４）の少なくとも一部が導電結合している、請求項１〜７のいずれかに記載の容器。
【請求項９】
隣接する列の異なるチャンバー（２、２１）の少なくとも２つの向かい合って配置される電極（４、５、２３、２４）が導電結合している、請求項８に記載の容器。
【請求項１０】
少なくとも１つの電極（４、５、２３、２４）は、導電性材料をドープしたポリマーからなり、特にカーボンファイバー、グラファイト、カーボンブラックおよび／またはカーボンナノチューブを好ましくは４０〜８０重量％のドーピング濃度でドープしている、請求項１〜９のいずれかに記載の容器。
【請求項１１】
前記接触領域（７、８、９、２９、３０）は、前記電極（４、５、２３、２４）に取り付けられた接触材料を備え、前記電極（４、５、２３、２４）の材料よりも２３℃での比抵抗または境界抵抗が低い、請求項２〜１０のいずれかに記載の容器。
【請求項１２】
前記接触材料は金属、好ましくは銅であり、または本質的に導電性の複合材料であり、および／または前記接触材料は、２３℃での比抵抗が１×１０-5オーム・ｃｍより小さく、好ましくは１×１０-6〜２×１０-6オーム・ｃｍである、請求項１１に記載の容器。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の容器（１、１５、２０）の製造方法であって、前記チャンバー（２、２１）を構築し、チャンバー（２、２１）毎に少なくとも２つの予備領域を備える壁領域（３）は、最初は非導電性ポリマーの射出成形により作成され、その後前記予備領域に導電性材料が付与されるかまたは、まずチャンバー（２、２１）毎の少なくとも２つの領域を導電性材料で製造または成形フレーム内に配置し、次に、前記チャンバー（２、２１）を構築する壁領域（３）を非導電性ポリマーの射出成形により前記少なくとも２つの領域の周辺に作成する方法であって、導電性材料を含む、異なるチャンバー（２、２１）の少なくとも２つの領域は、互いに導電結合しており、チャンバー（２、２１）の少なくともその他の部分はそれぞれ前記電気接触に対して単独で接続する方法。
【請求項１４】
電気接触のために接触材料を前記導電性材料に取り付ける、または導電性材料、好ましくは金属または本質的に導電性の複合材料を圧力および／または熱の作用、好ましくはホットエンボスにより、および／または好ましくはより低い比抵抗を有する接着層の作用により、前記導電性材料に取り付ける、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれかに記載の容器（１、１５、２０）の少なくとも１つと電気的に接触するための装置（３５）であって、前記容器（１、１５、２０）の１つのチャンバー（２、２１）の少なくとも１つの第２電極（５、２４）それぞれに対して１つの接触素子（３１、３４、３８）がそれぞれ設けられ、前記電気的に結合した第１電極（４、２３）に対して幾つかの接触素子（３１、３３）、好ましくは１〜６個の接触素子が設けられる装置。
【請求項１６】
好ましくは平板（３７）である構造体（３２）が設けられ、その上に前記接触素子（３１、３３、３４、３８）が配置される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記構造体（３２）は、特にモータによって垂直方向および／または水平方向に可動である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記容器（１、１５、２０）を設置するためのプラットフォーム（３９）が設けられ、特にモータによって水平方向および／または垂直方向に可動である、請求項１５、１６または１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記プラットフォーム（３９）は、少なくとも１つの開口を備え、または前記プラットフォーム（３９）は穴開けされた平板（punched plate）であり、穴（４２）の数は好ましくは接触素子（３１、３３、３４、３８）の数に対応する、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
内部空間（４１）が設けられ、その中に前記接触素子（３８）が配置され、および／または少なくとも１つの開口が設けられ、前記開口を介して前記接触素子（３８）が挿入可能である、請求項１５〜１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
ケースの開口（４０）が設けられ、前記開口を介して容器（１、１５、２０）および／またはプラットフォーム（３９）が前記内部空間（４１）に挿入可能である、請求項１５〜２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
少なくとも１つの蓄積部（４７、４８、４９、５０）を備え、または少なくとも１つの蓄積部（４７、４８、４９、５０）に接続可能であって、前記蓄積部（４７、４８、４９、５０）は好ましくはコンデンサである、請求項１５〜２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記蓄積部（４７、４８、４９、５０）と前記容器（１、１５、２０）の前記電極（４、５、２３、２４）との間に少なくとも１つのスイッチング素子（５７、６５）が配置され、および／または各内部空間（２、２１）および／または各結合した電極グループ（４、２３）にスイッチング素子（５７、６５）が割り当てられ、前記スイッチング素子（５７、６５）は好ましくはリレーである、請求項１５〜２２のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
前記スイッチング素子（５７、６５）は、前記接触素子（３１、３３、３４、３８）に直接取り付けられ、好ましくは前記接触素子（３１、３３、３４、３８）がその上に配置される前記構造体（３２）の下に取り付けられる、請求項２３に記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公表番号】特表２００７−５２９２１５（Ｐ２００７−５２９２１５Ａ）
【公表日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０３４３９（Ｐ２００７−５０３４３９）
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００５／０００６６３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９０５４７
【国際公開日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（５０３１４７７３４）アマクサ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (9)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１５日（２００５．３．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＩＢ２００５／０００６６３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０９０５４７
【国際公開日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（５０３１４７７３４）アマクサ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (9)
【Ｆターム（参考）】
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