CN100509071C - 向生物组织中注入细胞的方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于向生物组织内注入细胞的方法，该方法是用微小振动的针(200)刺透已吸附到组织吸附机构(210)中的组织(5)，并通过该针向组织内注射细胞悬浮液。本发明还提供一种用于向生物组织中注入细胞的装置。

Description

向生物组织中注入细胞的方法以及装置

技术领域

本发明主要涉及再生医疗、即代替无正常功能的患者自身的器官或组织而进行移植以恢复正常功能的医疗技术领域，具体地说，本发明涉及一种用于向移植用生物来源组织内注入细胞的方法以及装置。

背景技术

从采集自人供体或动物的生物组织中去除细胞成分，或者直接或利用例如戊二醛固定之类的化学处理制作移植用组织片，广泛应用于临床。在这种情况下，向移植用组织片中注入患者的自身细胞，使细胞在组织片内增殖，作为杂种(hybrid)再生组织进行移植是有利的。这是因为，这不仅可以避免患者相对已移植的组织产生免疫排斥反应，而且还可以促进移植组织通过患者发生自组织化。

另外，通常在制作这样的杂种再生组织时，向移植组织片中注入细胞时，术者必须自己使用注射器等进行注入，而上述组织片大多具有富于弹性的组织表面，所以即使向组织表面按压注射针而刺透时，由于组织表面会因该按压力而拉伸，不能顺利地使注射针刺透。

因而，作为向这样的富于弹性的组织片注入药剂等的方法或装置，例如在特开平8—322568号公报或特开2001—46500号公报中公开有给针施以由超声波等引起的微振动而刺透的注射方法或注射器械。

但是，在制作杂种再生组织时，必须以微升的水平且具有微米水平的位置精度，将含有移植细胞的溶液准确地注入靶部位，另外，由于其注入处达到1平方厘米为数千处，所以即使是熟练细致的术者使用上述注射器等，制作需要的杂种组织在事实上也是不可能的。

进而，用于制作杂种再生组织的移植用组织(片)存在如下问题：例如，由于将搏动的动物的心脏壁或壁厚度较薄的血管壁作为对象，所以即使使用上述针微振动的注射器械，也因为组织表面的上下振幅而无法准确地注入到组织内的规定的深度，或者组织(片)的厚度过薄，即使注入时的针出现的微小变形，发生微振动的针都会穿过组织(片)。

发明内容

为了解决上述课题，本发明提供一种注入细胞的方法和装置，其特征在于，在利用组织吸附机构吸附富于弹性的组织表面的至少一部分之后，通过被施以微振动的针刺透已吸附的该组织表面，将细胞注入到该组织内的需要的部位。

另外，为了将细胞以规定量注入到组织内的需要的部位，本发明的注入细胞的方法和装置的特征在于，可以组合精密注入机构以定量注入含有细胞的溶液。

进而，为了将细胞准确且自动地注入到组织内的需要的部位，本发明的注入细胞的方法和装置的特征在于，可以组合三维精密定位机构进行注入。

这样，当使用本发明的注入细胞的方法和装置时，其特征在于，可以得到如下效果：

(1)所谓能够在术中向需要供给细胞的部位注入细胞的向患者生物体的直接注入成为可能。

(2)来自于脑死或脏器死亡供体的移植用软组织处理、或来自于猪、牛等异种动物的移植用软组织处理成为可能。

(3)即使是移植用合成组织，也可以如同上述那样向组织内注入细胞。

附图说明

图1是表示本发明的整个自动注入装置的立体图。

图2是表示沿着图1的线X—X的截面图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1表示本发明的自动注入装置1的整体结构。自动注入装置1是由具备能够微小振动的振动针200的微振精密注入装置2，和在框架11上支撑微振精密注入装置2的三维精密定位装置3构成。

微振精密注入装置2，是由能够利用振子202微小振动的振动针200、和样品片吸附外壳210构成，其中，所述的样品片吸附外壳210是用于包围振动针200并吸附样品(片)5的表面以使针准确地刺透，在后面使用图2进行详细说明。

三维精密定位装置3，是在框架11上支撑上述微振精密注入装置2，在X—Y水平平面内对注入装置2进行准确定位，同时可以使振动针200精密地上下移动以便使其刺透在容器4内的样品(片)5的规定深度。

定位装置3，只要是通常市售的定位装置，就没有特别限制，在图1所示的具体例子1中，使用市售的三维定位装置。

本定位装置3由如下结构构成：即，用于支撑精密注入装置2并升降精密注入装置2的Z轴定位装置30、用于支撑Z轴定位装置30并在X—Y水平平面内对装置30进行定位的X—Y平面定位框架31、以及用于以能水平移动的方式支撑X—Y定位框架31同时对内装样品(片)5的容器4进行固定的材料固定台32。

接着，用图1对用于向移植用组织(片)5内部注入细胞的方法进行说明。

移植用组织(片)5以静置于容器4中的方式被其收容，且将其保持在湿润状态以便组织不会死灭或被污染，该容器4被固定在三维精密定位装置3的材料固定台32上。

就容器4的固定而言，只要适合容器的材料和形状即可，在本定位装置3中，通过使用了夹具(未图示)的机械固定方法而将容器4固定于固定台32上。

在定位装置3中，内置有X—Y平面定位框架31以及对Z轴定位装置30的移动进行控制的控制机构(未图示)，通过预先在该控制机构中设定注入位置、注入深度，可以向移植用组织(片)5的希望的部位注入规定量的细胞。

具体地说，通过手动操作使在定位框架31上被支撑的精密注入装置2的振动针200向组织(片)5的上方移动，然后在上述控制机构中存储该位置为X—Y平面中的基准点。然后，为了使精密注入装置2的样品吸附外壳210的下面212(参照图2)与组织(片)5的上部表面接触，通过手动操作使精密注入装置2整体缓缓下降，在上述控制机构中存储组织(片)5的上部表面所接触的位置为Z轴(垂直轴)中的基准点。

此时，在材料吸附室211(参照图2)内，产生用于吸附组织(片)5的适当的负压，而且为了不损伤已吸附的组织(片)5，振动针200的顶端被配置于吸附外壳下面212的同一平面或略微拉进去的位置。

振动针200可以与吸附外壳210相互独立地通过上述控制机构进行升降，控制机构根据与吸附外壳210的相对位置关系使振动针200下降。因而，例如在振动针200从吸附外壳下面212向下突出1毫米的情况下，其成为振动针200相对组织(片)5的注入深度。

此时，组织(片)5利用在吸附室211内产生的负压并通过吸附孔213被牢固地吸附于吸附外壳下面212，并且在向针200施以微小振动的同时刺透组织(片)5是重要的。

这是因为，通过将组织(片)5吸附于吸附外壳210，可以检测出与吸附外壳下面212成为同一相的组织(片)5的表面位置，可以将吸附外壳210的底面212即组织(片)5的表面作为基准而准确地决定振动针200的注入深度、以及、施加给针200的微小振动与由组织(片)5的表面吸附于吸附外壳210引起的适度的紧张状态互相结合，可以在不使富于弹性的组织(片)表面变形的情况下，顺利地使振动针200刺透需要的部位(深度)。

振动针200在振动针200顶端达到需要的部位之后，通过与振动针200液体连通的精密注入机构(未图示)，向上述部位注入规定量的含有细胞的溶液。

在注入细胞之后，为了从细胞(片)5拉拔出振动针200，使其与吸附外壳下面212为同一平面或使其向上上升。

进而，在振动针200被拉拔出之后，吸附室211内的负压被恢复到大气压或其以上的正压，将组织(片)5从吸附室211脱离，接着，通过Z轴定位装置30使精密注入装置2上升。

三维精密定位装置3，由于在其控制机构中存储通过上述的方法振动针200最初刺透、注入的X—Y平面中的基准点、以及作为吸附外壳210吸附组织(片)5的位置的Z轴(垂直轴)中的基准点，所以根据该基准点，决定接下来的已被预先设定的注入位置、注入深度，将规定量的细胞注入到需要的部位，如此反复实行上述方法。

图2表示从图1中的X—X方向观察的微振精密注入装置2的样品吸附外壳210的截面。

精密注入装置2，是由可以通过振子2进行微小振动的振动针200，和用于包围振动针200并吸附样品(片)5的表面以便准确地使针刺透的样品片吸附外壳210构成，振动针200由于被升降凸缘203所支撑，所以可以使其与吸附外壳210独立升降，其中，所述的升降凸缘203以可以上下移动的方式被安装于吸附外壳210内。

即，吸附外壳210的构成是，通过被Z轴定位装置30主体直接支撑，可以伴随Z轴定位装置30主体的上下移动进行升降，另一方面，通过吸附外壳210内的振动针200的构成是，通过被升降机构(未图示)所支撑，可以与吸附外壳210独立升降，其中，所述的升降机构将与振动针200嵌合而不可分地进行结合的振动针引导杆201内置于Z轴定位装置30主体内。

另外，为了向组织(片)5注入规定量的含有细胞的溶液，使振动针200与精密注入机构(未图示)以液体连通的方式进行连接。

精密注入机构只要是通常市售的精密注入机构，就可以没有特别限制地使用，另外，也可以组装到微振精密注入装置2中而安装，另外也可以在精密注入装置2的外部连接。

在图1所示的具体例子中，精密注入机构借助与振动针200液体连通的细胞悬浮液供给管205，在精密注入装置2的外部连接。

在如上所述地外部连接精密注入机构的情况下，具有下述优点：精密注入装置2的内部结构被简单化，维护变得容易，同时故障因素减少，装置的可靠性提高。

另外，因为可以在自动注入装置1的外部独立进行应该注入的溶液的提供，所以也具有改善装置的操作性的优点。

在吸附外壳210的内部形成吸附室211，为了能够在该吸附室211中产生负压或正压，设置有用于连接外部正压和负压源(未图示)的吸排气口214。

正压和负压源例如可以使泵或预先保持规定的气压的正压箱和负压箱之类的装置，在图2所示的具体例子中，借助与吸排气口214气体连通的吸排气塞215和吸排气管216，与上述正压和负压源连接，将样品(片)5吸附于吸附外壳210上，在此情况下，在吸附室211内产生负压，在使样品(片)5脱离的情况下，产生大气压或其以上的正压。

在吸附外壳210的底部，在适当的位置上设置有吸附孔213，该吸附孔213用于在吸附室211内产生负压时吸附样品(片)5。另外，就吸附外壳210的底面212而言，为了使已吸附的样品(片)5的表面成为一定平面，另外为了提高样品(片)5的吸附性，在X—Y水平平面中具有同一平面的形状。

吸附外壳210的上部和下部分别以固定的方式配备滑动套管217和218，以使振动针200的升降稳定并保持吸附室211的密封性。

在吸附外壳210的下部，使振动针200滑动套管217中升降自如且在保证密封性的情况下通过，另外，在吸附外壳210的上部，使与振动针200嵌合而不可分地结合的振动针引导杆210升降自如地且在保证密封性的情况下通过套管218之中。

通过以升降自如的方式被安装在吸附室211内的升降凸缘203支撑振动针200，能够将其定位成可以在垂直方向上且在规定的范围在上述吸附室211内升降。

另外，升降凸缘202与振动针引导杆201连接固定，通过利用在Z轴定位装置30主体中内置的升降机构来使该引导杆201上下移动，与已支撑的振动针200一起升降。即，振动针200与吸附外壳210可以彼此独立地相对升降，因而，将吸附外壳下面212作为基准面，将振动针200的顶端位于外壳下面212下方或上方时的针的突出长度作为向组织(片)5中的注入深度或拉进深度来进行控制。

进而，即使在吸附室211内产生正压或负压的情况下，为了不在升降凸缘203的上面和下面产生压力差，升降凸缘203的凸缘面优选为气体连通结构。

这是因为，如果在升降凸缘203的上面和下面之间产生压力差，就会给升降凸缘203的升降带来障碍，进而，给振动针200的垂直方向上的位置控制精度带来不良影响。

在图2所示的具体例子中，考虑到升降凸缘203的强度和通气性，在凸缘面上适当设置有弯曲孔204。

在振动针200上，在其大致中间部安装有振子202以便对针200施以微小振动。

振子202只要是能够对针施以微小振动的振子，就可以没有特别限制地使用，例如，利用了机械振幅或旋转运动的振子、利用电线圈的激发振动的振子、或利用了超声波振动的振子等，可以在本发明的振子202中使用。

这样，在本发明中，为了使振动针200准确地刺透，将吸引压用作吸附固定组织(片)5的机构，作为用于上述吸附固定的机构，并不特别限定于本实施例。

例如，将组织(片)收容于金属容器中，可以考虑利用磁力间接地吸附固定组织(片)的方法、或利用不会给组织(片)带来不良影响的粘合剂的方法等。

实施例1

如果使用本发明的自动注入方法和装置，可以向静置于容器4中的猪心肌组织中，在1×1厘米四方的范围内，以200微米的间隔，在2500处且深度为2毫米的位置，注入100皮升的细胞悬浮液(每1毫升为1×105个细胞)。

实施例2

如果使用本发明的自动注入方法和装置，可以向静置于容器4中的正在搏动的猪心脏壁中，以200微米的间隔，在50处深度为5毫米的位置，注入100皮升的细胞悬浮液。

Claims (12)

1.一种注入细胞的方法，是在利用组织吸附机构吸附富于弹性的组织表面的至少一部分之后，利用被施加微小振动的针刺透已吸附的该组织表面，将细胞注入该组织内的需要的部位。

2.根据权利要求1所述的注入方法，其中，

为了将细胞以规定量注入到该组织内的需要的部位，使用精密注入机构进行定量注入。

3.根据权利要求1或者2所述的注入方法，其中，

为了将细胞准确且自动地注入到该组织内的需要的部位，使用三维精密定位机构进行定位。

4.根据权利要求1所述的注入方法，其中，

该组织的吸附是通过利用吸引压进行吸附。

5.根据权利要求1所述的注入方法，其中，

施加给针的微小振动是机械振动、通过电线圈激发的振动、或由含有超声波的物理振动产生的振动。

6.根据权利要求1所述的注入方法，其中，

富于弹性的组织是人、动物或植物生物来源组织。

7.一种细胞注入装置，其中，具备：

用于吸附富于弹性的组织表面的至少一部分的组织吸附机构；和

用于刺透已吸附的该组织表面并将细胞注入到该组织内的需要的部位的且具备微小振动机构的针部。

8.根据权利要求7所述的注入装置，其中，

具备用于将细胞以规定量注入到该组织内的需要的部位的精密注入机构。

9.根据权利要求7或者8所述的注入装置，其中，

具备用于将细胞准确且自动地注入到该组织内的需要的部位的三维精密定位机构。

10.根据权利要求7所述的注入装置，其中，

该组织吸附机构利用了吸引压。

11.根据权利要求7所述的注入装置，其中，

在该针部具备的微小振动机构是机械振动、通过电线圈激发的振动、或由含有超声波的物理振动产生的振动。

12.根据权利要求7所述的注入装置，其中，

富于弹性的该组织是人、动物或植物生物来源组织。

Images