JP2007505631A - 組織解離装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】 組織解離装置（１０）は、解離させる組織と液体媒体を保持するための、無菌状態の内側を有する容器（１２）を含んでいる。本装置（１０）は、更に、組織と係合して組織を解離させるための解離要素（５４）を、容器（１２）の内側に含んでいる。本装置（１０）は、更に、組織の、解離要素（５４）による係合に応じた運動に抵抗するための抵抗要素（８１）を、容器（１２）の内側に含んでいる。解離要素（５４）と抵抗要素（８１）の間の相対的な動きと、その結果として抵抗要素（８１）が付与する抵抗とによって、解離要素（５４）が組織を効果的に解離させる。動力式組織解離装置は、解離要素（５４）を動かして組織と係合させるために、解離要素（５４）に作動的に接続されている動力源を含んでいる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、概括的には医療研究設備に、具体的には生物組織を解離させるための装置に関する。

本出願は、２００３年９月２２日出願の米国仮特許出願第６０／５０４，７７２号の恩典を請求する。
医療及び生物の研究分野では、しばしば生物組織を単細胞懸濁状態に解離させる必要がある。例えば、個人専用の癌ワクチンは、癌患者自身の腫瘍細胞を使って作られる。ワクチン処理の最初の段階は、患者から取り出した腫瘍を単細胞懸濁状態に解離させることである。組織の切断、擦り落とし、切り刻み又は灌流、及び酵素又は非酵素溶液による消化を含め、様々な物理的及び化学的な解離方法が知られている。細胞の生存能力とサンプルの無菌状態を維持しながら、組織を単細胞懸濁状態にするための、特に酵素の必要無しに作動する、組織解離装置がなお必要とされている。

当該技術分野では、様々な組織解離装置が知られている。例えば、Ｈａｋｋｉ他による「ネズミの免疫細胞におけるニコチンのアポトーシスの抑制」（実験的生物学及び医学２２６：９４７−９５３）は、脾臓又は胸腺の組織を手術によって取り出し、平衡状態の食塩水が１０ｍｌ入った無菌状態のプラスチックの袋に入れた実験を開示している。袋は、組織を単細胞懸濁状態に分裂させるため、１０秒間、Ｓｔｏｍａｃｈｅｒ ８０ Ｌａｂ Ｂｌｅｎｄｅｒに入れられた。ブレンダは、組織を分裂させるため袋を叩くパドルを有している。

１９９８年７月２８日にＫａｔｚ他に発行された米国特許第５，７８６，２０７号は、組織を単細胞懸濁状態に解離させるための装置を開示している。組織は、回転するダウエルで撹拌され、ろ過される。装置は、無菌環境を維持している。

当該技術分野では、様々な食品ブレンダも知られている。例えば、Ｔｏａｓｔｍａｓｔｅｒ Ｃｈｏｐｓｔｅｒ Ｍｉｎｉ Ｆｏｏｄ Ｃｈｏｐｐｅｒは、食品を小片に刻むための刃を保持する回転軸を有している。この小さな食品プロセッサーは、細胞の生存能力とサンプルの無菌状態を維持しながら組織を単細胞懸濁状態にするのには適していない。

１９７６年２月１７日にＭｏｒｅｔｏｎに発行された米国特許第３，９３８，７８４号は、半径方向外向きに突き出た刃を有する回転可能なインペラを含むブレンダを開示している。インペラの刃は、配合ボウルの内側表面に取り付けられ半径方向内向きに突き出ている静止した刃と協働する。ブレンダは、液体及び／又は粉末を混ぜ合わせるのには有用であるが、細胞の生存能力とサンプルの無菌状態を維持しながら組織を単細胞懸濁状態にするには適していない。
米国仮特許出願第６０／５０４，７７２号 米国特許第５，７８６，２０７号 米国特許第３，９３８，７８４号 Ｈａｋｋｉ他「ネズミの免疫細胞におけるニコチンのアポトーシスの抑制」実験的生物学及び医学２２６：９４７−９５３

本発明は、組織解離装置に関する。本装置は、解離させる組織と液体媒体を保持するための、内側が無菌状態の容器を含んでいる。本装置は、更に、組織と係合して組織を解離させるための可動解離要素を、容器の内側に含んでいる。本装置は、更に、解離要素による係合に応じた組織の運動に抵抗するための抵抗要素を、容器の内側に含んでいる。抵抗要素が付与する抵抗は、解離要素が効果的に組織を解離できるようにしている。

本発明は、更に、動力式組織解離装置に関する。本装置は、解離要素を動かして組織と係合させるために、解離要素に作動的に接続されている動力源を含んでいる。好適な実施形態では、動力源は、装置と噛み合う独立した動力ユニットである。

解離要素と抵抗要素の間には、相対的な動きが求められる。或る種の用途に有用な代替実施形態では、動力源は、容器と抵抗要素を駆動し、解離要素は、所定の位置に固定されているか、又は同じ方向に異なる速度で回転するように駆動されるか、或いは抵抗要素の回転とは反対の方向に回転するよう駆動される。複数の解離要素又は抵抗要素が設けられている場合も、それらは、所定の位置に固定してもよいし、他の解離要素及び抵抗要素と同じか又は異なる回転方向に、同じか又は異なる速度で駆動してもよい。

本発明は、更に、組織解離装置を使って細胞懸濁状態を作る方法に関する。組織と液体媒体は、装置の容器に挿入される。組織は、装置の動いている解離要素と係合する。装置の抵抗要素は、解離要素による係合に応じた組織の運動に抵抗する。抵抗要素が付与する抵抗は、解離要素が、組織を効果的に細胞懸濁状態に解離できるようにする。

当業者であれば、添付図面を参照しながら好適な実施形態に関する以下の詳細な説明を読めば、本発明の様々な利点が明白となるであろう。

本発明は、生物組織を細胞懸濁状態に解離させることのできる組織解離装置に関する。図１は、本発明による組織解離装置１０の好適な実施形態を示している。装置は、解離させる組織と液体媒体を保持するための容器１２を含んでいる。容器は、適していればどの様な構造でもよい。図示の実施形態では、容器は、概ね円筒形の対称な外壁１４と、開いている上端部１６と、閉じている下端部１８とを有するカップの形をしている。容器は、無菌状態の内側１５を有している。或る実施形態、特に肺の腫瘍細胞に有用な実施形態では、容器は、約１００ｍｌ（約６立方インチ）から約１０００ｍｌ（約６０立方インチ）の容量を有している。容器の寸法は、解離させる組織の種類によって変わる。

容器は、容器の内側で下端部から上向きに伸張する管状の中央ハブ１９を含んでいる。外壁と中央ハブの間の距離は、解離させる前に、組織をそれらの間に挿入することができるだけの距離である。

容器は、容器を独立した動力源にロックするためのロック機構を有しているのが望ましい。適していればどの様なロック構造を使用してもよい。図示の実施形態では、容器は下部のリム２０を有しており、リムの内側の互いに反対側に、一対のタブ２２（その１つを図示している）が形成されている。タブを使って容器を動力源にロックすることについて、以下に説明する。

容器は、プラスチック又は金属のように、適していればどの様な材料で作ってもよい。容器は、解離及びそれに続くの処理の間、容器の内容物が見えるように、透明で剛性のあるプラスチックで作られているのが望ましい。容器は、空輸及び他の搬送方法に適合性があり、搬送と処理の両方に使える容器として機能するのが望ましい。

図示の装置１０は、更に、容器１２の上端部１６に接続された蓋２４を備えている。図示の蓋は、内側リム部分２６と外側リム部分２８を有している。蓋と容器は、何らかの適した接続構造で一体に接続される。図示の実施形態では、両者は、蓋２４の外側リム部分２８に設けられた受口３０と、容器１２の上端部に設けられた対応するタブ３２とを備えた、４つの等間隔に配置された差込ロック（その２つを図示している）で一体に接続されている。この例に限定する意図はなく、ねじ式接続も代わりの接続構造である。蓋は、適していればどの様な材料で作ってもよく、透明で剛性のあるプラスチックが望ましい。

蓋は、液体又は気体が蓋の回りから容器に出入りするのを防ぐため、密閉されているのが望ましい。適していればどの様な密閉構造を使用してもよい。図示の実施形態では、容器１２は、その上端部１６の回りにリング状の溝３４を有しており、溝の中にＯリングシール３６が配置されている。代わりに、リング状の溝とＯリングを、容器の端部ではなく蓋に設けてもよい（図示せず）。構成がどうであれ、蓋の内側リム部分２６は、容器１２の上端部１６を、両者の間のシール３６で囲み、容器と蓋の間に気密シールを作り出している。更に、蓋と容器の一部にねじ（図示せず）を設けて、蓋を容器の上端部にねじ込めるようにしてもよい。

図示の蓋２４は、解離後に、容器から細胞懸濁液を取り除けるようにする流体交換口３８を含んでいる。流体交換口３８は、新しい液体媒体を容器に入れられるようにもしている。蓋は、容器の内容物を完全に除去し易くする非対称構造を有しているのが望ましい。図示の実施形態では、蓋は、除去し易くする溜め４０を形成するように作られている。

容器は、除去前に内容物をろ過するために、流体交換口３８と関係付けられたフィルター４２を含んでいるのが望ましい。フィルター４２は、サイズに基づいて物質を選択的に分離するための、スクリーンでも何らかの他の装置でもよい。フィルターは、口が詰まらないようにし、下流のろ過処理を助ける。図示の実施形態では、フィルター４２は、蓋２４の内側に取り付けられているが、代わりに、容器１２の上端部１６の内側に取り付けてもよい。

図示の蓋２４は、更に、空気及び他の気体が容器に出入りできる気体交換口４４を含んでいる。随意的に、組織解離装置は、気体交換口に付帯する気体交換フィルター（図示せず）を含んでいてもよく、このフィルターは、気体は容器を出入りできるが、容器の内側の無菌状態は維持できるほど多孔性が低い。ろ過された気体の交換口は、容器及びその内容物を無菌状態に維持しながら、流体を容器へ導入し又は容器から排出し易くしている。気体交換フィルターは、適していれば装置の何処に配置してもよく、例えば、気体交換配管４６に取り付けてもよい（以下に説明する）。通気ではなく流体の量を変える別の方法には、可撓性のリザーバーを設けることが含まれる。可撓性のリザーバーは、限定するわけではないが、例えば、量を受け入れるために膨張し或いは収縮する風船でも、容器内の可撓性の壁でも、容器内の量を調整するピストン装置でもよい。

図示の容器は、１つの流体交換口３８と１つの気体交換口４４を含んでいるが、容器の交換口の数は、これ以上でも以下でもよい。例えば、容器に２つの流体交換口を設け、一方は流体を容器に導入するため、他方は容器から流体を取り除くため（例えば容器を洗浄するため）としてもよい。更に、図示の流体交換口３８と気体交換口４４は、容器１２の蓋２４に配置されているが、代わりに容器の別の位置に配置してもよい。例えば、流体交換口３８とフィルター４２は、容器の側部に配置してもよい。こうすると、もっと連続的な処理がやり易くなる。

容器の内側は、組織と液体媒体が挿入される前に殺菌され、容器は、無菌状態を維持するため閉鎖され密閉された状態に保たれるのが望ましい。「閉鎖」は、容器自体が閉鎖されているか、容器が、機能的に閉鎖されたシステムの一部である他の構成要素に接続されていることを意味している。図示の実施形態では、気体交換口４４と流体交換口３８の両方が、無菌接続装置（ＳＣＤ）配管、即ち、気体交換配管４６と流体交換配管４８それぞれに無菌接続できるように作られており、これらの配管は、閉鎖されたシステムの一部である他の容器に繋がっている。容器は、容器と蓋の間を上記シール３６によって、容器と駆動軸の間を別のシール（以下に説明する）によって密閉されている。ＳＣＤ配管は、ニュージャジー州０８８７３サマーセット、コットンテイルレーン２１０１ Ｔｅｒｕｍｏ Ｍｅｄｉｃａｌ社によって製造されている。

蓋２４は、更に、以下に説明するように、容器１２を、その蓋を動力ユニットに取り付けて、確実に正しく据え付けられるようにするインターロック機構４９を含んでいる。この目的に適していればどの様な構造を使用してもよい。図示の実施形態では、インターロック機構４９は、蓋の外周に形成された突起である。インターロック機構は、短く外向きに伸張している部分５１と短く上向きに伸張している部分５３を含んでいる。

図示の装置１０は、更に、蓋２４と配管４６及び４８を覆って取り付けられるカバー５０を含んでおり、カバーは、解離処理の前に取り外せるようになっている。カバーは、不透明で僅かに可撓性のプラスチックなど、適していればどの様な材料で作ってもよい。カバーは、適していればどの様な接続構造で蓋に接続させてもよい。図示の実施形態では、カバーは、蓋の内側リム部２６の回りにぴったりと嵌るリム５２を有している。蓋の内側リム部分は、カバーのリムに設けられた対応する溝（図示せず）に嵌るリッジ（図示せず）を有しているので、カバーは、リッジが溝に嵌るまで蓋の上にカバーを押し付けることによって、蓋に接続させることができる。

図１−３に示しているように、組織解離装置１０は、更に、容器の内側に、組織と係合して組織を解離させるための可動式の解離要素を含んでいる。この目的に適していればどの様な型式の要素でも使用することができる。例えば、解離要素は、刃、鋸歯状部材、表面が粗い部材、回転式ストランド（例えばモノフィラメント繊維）、３次元解離機構を有する部材（例えば或る長さの有刺鉄線）、又は組織を解離できる他の部材でもよい。

解離要素は、少なくとも１つの刃５４を備えているのが望ましい。図示の実施形態では、装置は、更に、解離要素として第２の刃５６を含んでいる。刃５４と５６は、組織を解離させるのに適していればどの様な構造でもよい。同様に、刃５４と５６は、それぞれの場所でスロット８２と８４を通って作動する複数の刃（図示せず）でもよい。図示の刃は、刃の両側に沿って傾斜の付いた切断エッジ５８と６０が設けられた略三角形のプレートである。刃は、ステンレス鋼など、適していればどの様な材料で作ってもよい。解離要素は、組織を解離させるのに適していればどの方向に可動であってもよく、例えば、回転又は振動運動するように配置してもよい。

組織解離装置は、通常、原動力を動力源から解離要素に伝えるための駆動構造を含んでいる。図示の実施形態では、刃は、容器の中心ハブ１９の回りに配置されている回転子６２に取り付けられている。回転子は、剛性のあるプラスチック又は金属など、適していればどの様な材料で作ってもよい。回転子は、回転運動のために、中心に配置されている駆動軸６４に取り付けられている。駆動軸と回転子は、回転に適していればどの様な構造で接続してもよい。図示の実施形態では、駆動軸と回転子は、駆動軸上端部のざらざらした外側表面６６が、回転子上端部内側のざらざらした内側表面７０と係合して、回転可能に接続されている。駆動軸は、ステンレス鋼のような金属など、適していればどの様な材料で作ってもよい。駆動軸は、容器１２の下端部１８を貫通して伸張している。駆動軸の下端部７４は、独立した動力ユニット（以下に説明する）に取り付けられるように、断面が四角形になっている。動力ユニットによる駆動軸の回転によって、刃が回転する。駆動軸の回転方向は、解離要素を、解離処理の間に生じ得るあらゆる障害から解放するため、逆転可能であることが望ましい。刃には互いに反対側に切断エッジ５８と６０が設けられているので、両方向に切断することができる。

解離要素と抵抗要素の間には相対運動が必要なので、用途によっては、別の実施形態が有用である。図面には示していないが、動力源が、容器１２、蓋２４、カバー５０又は抵抗要素８１自体を駆動して抵抗要素を動かすことによって装置を駆動するように構成されており、解離要素が所定の位置に固定されていてもよい。或いは、用途の求めに応じて、解離要素と抵抗要素が、互いに異なる速度で又は逆の回転方向に動き回転してもよい。

装置１０は、液体又は気体が駆動軸の回りで容器に出入りするのを防ぐため、シール構造を含んでいるのが望ましい。図示の実施形態では、一対のシール７５と７６が、駆動軸６４と容器１２の中心ハブ１９の間に配置されている。ゴムカップシールなど、適していればどの様な型式のシールを使用してもよい。

装置１０は、更に、駆動軸６４の整列、従って回転子６２と刃５４及び５６の整列を維持するための機構を含んでいる。図示の実施形態では、一対のブシング７７と７８が、駆動軸６４と容器１２の中心ハブ１９の間に配置されている。ブシングに加えて、軸方向位置を維持し、摩擦を下げるため、スラスト座金７９が用いられている。スラスト座金７９は、容器の下端部１８と、駆動軸を容器に固定するスナップリング８０との間に配置されている。

組織解離装置１０は、更に、容器の内側に、解離要素との係合に応じた組織の動きに抵抗するための抵抗要素を含んでいる。抵抗要素は、解離要素との係合に応じて発生する組織の動きに対する抵抗を提供する。抵抗は、組織によるあらゆる型式の様々な運動として生じるものであり、例えば、組織は、抵抗要素によって静止状態に保持されることも、抵抗要素によって解離要素の運動方向と逆に動かされることも、解離要素の運動方向にそれよりゆっくりと動くこともある。抵抗要素は、抵抗要素と解離要素の間の相対運動がこの抵抗を作り出す限りにおいて、動いていても静止していてもよい。この目的に適していればどの様な型式の要素を使用してもよい。例えば、抵抗要素は、バッフルでも、静止しているか解離要素と反対の方向に動いている１つ又は複数の刃でも、刃の形をした解離要素が通過するスロットを有する垂直の金属フィンでもよい。

図示の実施形態では、抵抗要素は、容器１２の外壁１４から内向きに、容器の下端部１８から上向きに伸張する静止バッフル８１である。上から見ると（図２及び図３）、バッフル８１は、２つの交差する弓形の形状をしている。バッフルは、プラスチックか金属など、適していればどの様な材料で形成してもよい。図示の実施形態では、バッフルは、剛性のあるプラスチック部片を接着剤で容器の下端部と外壁に接着したものだが、容器と一体に成形してもよい。

バッフル８１は、容器１２の外壁１４近くまで半径方向に伸張している第１及び第２のスロット８２、８４を有している。第１及び第２のスロットは、それぞれ第１及び第２の刃５４、５６と同じ水準に軸方向に配置されている。装置の刃が１つしかない場合は、バッフルのスロットは１つでよく、装置が３つ以上の刃を有している場合は、バッフルのスロットも３つ以上となる。刃は、回転すると、バッフルのスロットを通過する。バッフルには、バッフルの重量とコストを下げるため、随意的に中空領域８５を設けてもよい。

別の実施形態では、バッフルは容器の中心に取り付けられており、刃が、容器の外壁から内側に向いたリングの上で回転する。又別の実施形態では、バッフルが動き、刃は静止している（その場合、バッフルが解離要素で、刃は抵抗要素になる）。

抵抗要素の提供する抵抗によって、解離要素は、組織を効果的に解離させることができる。「解離させる」とは、組織が単細胞及び／又は細胞の小さな塊、或いは所望の用途で関心事の細胞の群に分けられることを意味する。これは、組織の切断、切り刻み、引裂又は剪断のような何らかの適した方法で実現される。解離要素と組織と抵抗要素の間の相互作用が、この解離を引き起こす。抵抗要素が無ければ、解離要素は、組織を解離させるのに非効果的か又は効果が少ない。例えば、比較的低速で動く刃（以下に説明するように）は、組織を効果的に切断するのではなく、組織を容器の回りに押し付けるだけであり、バッフルが組織を拘束していれば、低速の刃でも組織を効果的に切断することができる。

本発明による動力式組織解離装置は、解離要素と作動的に接続されている動力源を含んでおり、解離要素を動かして組織と係合させる。或る実施形態（図示せず）では、動力源は、組織解離装置の容器に填り込んでいる。動力源は、通常、容器の下端部の下のような何れかの適した位置で容器に取り付けられているか、容器と一体に形成されているハウジングを含んでいる。電気モーターのような動力源は、ハウジングの内側に取り付けられている。モーターは、解離要素を動かすための何らかの適切な手段によって、例えば容器内の歯車列又はベルトを通して駆動軸まで接続され、刃を回転させる。

図４に示している好適な実施形態では、組織解離装置は、独立した動力ユニット８６を含んでいる。図示の動力ユニット８６は、駆動機構アッセンブリ８８と、駆動機構アッセンブリを覆って装着されるハウジングアッセンブリ９０を含んでいる。ハウジングアッセンブリは、何らかの適切な方法で、例えば、駆動機構アッセンブリの基板９６の丸穴９４を通ってハウジングアッセンブリの底の対応するねじ付き穴（図示せず）へと伸張する複数のファスナ９２（例えばソケットヘッドキャップねじ）で、駆動機構アッセンブリに接続されている。随意的に、ファスナと共に座金９８を使用してもよい。

図示の駆動機構アッセンブリ８８は、基板９６に取り付けられたフレーム１００を含んでいる。ＤＣ電気歯車モーター１０２のような何らかの適した動力源がフレームの後部に取り付けられている。解離要素の所望の動きを実現する動力源が選択される。図示の実施形態では、組織解離装置の刃の所望の回転速度を実現するモーターが選択されている。

駆動機構アッセンブリは、更に、フレーム前部の穴を貫通して上向きに伸張する回転可能な出力軸１０８を含んでいる。モーターは、何らかの適した機構、例えば歯付ベルト駆動（図示せず）によって出力軸に接続され、回転力を提供する。出力軸は、上端部に孔１１０を有している。図示の孔は、方形の断面を有しており、組織解離装置の駆動軸６４の方形の下端部７４が中に填り込んで、出力軸と駆動軸との間に駆動接続が形成されるようになっている。しかしながら、孔と駆動軸の下端部は、駆動接続を形成するのに適していればどの様な構造でもよく、例えば、三角形や長方形の断面、又はスプライン構造でもよい。

図示のハウジングアッセンブリ９０は、ハウジング本体１１２を含んでいる。ハウジング本体と、駆動機構アッセンブリの基板及びフレームは、剛性のあるプラスチック材料又は金属など、適していればどの様な材料で作ってもよい。ハウジング本体の後部の上面には、前進／逆進／オフスイッチ１１４が取り付けられている。ハウジングには、更に、主ヒューズ付電気スイッチ（図示せず）と、ＤＣモーター用のＡＣ／ＤＣ変換電源と、動力ユニットを過熱から守る熱動過温度スイッチ（図示せず）とが入っている。

動力ユニットは、組織解離装置の容器と接合部を形成するように作られている。この目的に沿うものであれば、どの様な構造を用いてもよい。図示の実施形態では、ハウジング本体の前部は陥凹領域１１６になっている。この陥凹領域は、組織解離装置の容器１２を収容できる寸法形状になっている。取り付け構造１１８は、容器を動力ユニットに取り付けるため、陥凹領域の底に形成されている。取り付け構造は、容器を動力ユニットにロックするためのロック構造を含んでいる。適していればどの様なロック構造を使用してもよい。図示の実施形態では、取り付け構造には、容器のタブ２２（図１）を挿入する切り込み１２０が設けられている。容器を回転すると、容器は取り付け構造にロックされる。取り付け構造には穴１２２が設けられており、この孔を通って動力ユニットの出力軸１０８が伸長し、組織解離装置の駆動軸６４に連結される。

動力ユニットは、更に、蓋の取り付けられた容器が動力ユニットに正しく装着されるまで、動力ユニットが作動しないようにする連動機構１２４を含んでいる。この目的に沿うものであれば、どの様な構造を用いてもよい。図示の実施形態では、連動機構１２４は、ハウジング本体１１２の陥凹領域１１６の内側部分を通る溝を含んでいる。溝は、幅が広い部分１２６と狭い部分１２８を有している。容器を動力ユニットに据え付けると、蓋２４の外周に形成されている突起４９（図１）が、溝の幅広部分を通って伸張する。容器を回して動力ユニットにロックすると、突起は、溝の幅狭部分まで回る。突起の外向きに伸張している部分は溝を通って伸張し、突起の上向きに伸張している部分が、溝に隣接するハウジング本体の内側に配置され、それによって容器が動力ユニットにロックされる。突起の上向きに伸張している部分がこの位置にくると、その部分が、ハウジング上面の前進／逆進／オフスイッチ１１４と直列になっている連動スイッチ（図示せず）を内向きに押す。前進／逆進／オフスイッチ１１４は、連動スイッチが蓋の突起によって押し下げられるまで、モーターを始動させる能力は無い。

動力ユニットの取り付け構造１１８は、動力ユニットと容器の協働する連動機構を、確実に互いに正しく整列させる。この目的に沿うものであれば、どの様な構造を用いてもよい。図示の実施形態では、取り付け構造１１８は、概ね円盤の形をしている。円盤の直径は、容器１２の下部のリム２０（図１）の内径とほぼ同じなので、容器は、取り付け構造上の所定の位置にぴったりと嵌る。取り付け構造は、ハウジング本体の、連動機構を互いに整列するように配置する位置に配置されている。

動力源は、動力を加えた組織解離装置が詰まって動かなくなったときに、その構成要素を保護するため、過電流防止装置を有しているのが望ましい。動力源は、組織解離装置内の組織の詰まりを排除できるように、逆転可能であるのが望ましい。随意的に、動力ユニットは、組織の詰まりが起こると、自動的に警告を出すか、自動的に刃の運動を逆転させる詰まり防止機構（図示せず）を追加で含んでいてもよい。

動力ユニットは、随意的に、所定の時間に解離処理を自動的に停止させる時限機構（例えば時間指示器又は制御器）（図示せず）を含んでいてもよい。
組織解離装置を使って細胞懸濁状態を作る方法では、解離させる組織と液体媒体が、装置の容器に挿入される。組織解離装置を使えば、どの様な種類の、人間、動物又は植物組織を含む生物組織、及び天然又は人工組織でも、実際に解離させることができる。組織は、肺、肝臓、腎臓、膵臓、脳又は心臓のような人間又は動物の器官からの組織でもよい。限定するわけではないが、例えば、或る特定の実施形態では、組織解離装置は、人間の肺腫瘍細胞を解離させるのに用いられる。組織を容器に挿入するのは、適していれば何処でで行ってもよい。或る種の用途では、組織の挿入は、手術室で無菌状態で行われる。

組織と共に容器に挿入された液体媒体は、組織が細胞懸濁状態へ効果的に解離されるようにする。液体媒体無しに組織解離装置を作動させると、組織を効果的に解離させない。これは、液体媒体無しに意図した目的を果たすフードチョッパーのような装置と対照的である。液体媒体は、組織と解離処理に適合するのであれば、実際にはどの様な種類の液体でもよい。通常、液体媒体は、水が主成分で、細胞が浸透圧差で破裂するのを防ぐため塩を十分に含んでいる。適切な液体媒体の例を挙げると、食塩水、緩衝食塩水、リンゲル乳酸塩溶液、細胞培養媒体、Ｐｌａｓｍａｌｙｔｅ及び当該技術で既知の他の流体がある。抗生物質、安定剤、蛋白質及び他の添加剤を液体媒体に入れてもよい。

液体媒体は、容器に事前に充填していてもよいし、後で加えてもよい。用いられる液体媒体の量は、具体的な用途に対して決定される。液体媒体と組織の比は、解離処理によって作られる細胞の生存能力の維持に影響を及ぼす。例えば、組織と液体媒体は、細胞の相当部分が生存能力を維持できる重量比で容器に挿入される。使用される液体媒体の量は、解離にも影響を及ぼす。例えば、適量の液体媒体を使用すれば、組織は、容器内で回転する刃の経路に収まるが、使用する液体媒体の量が多すぎると、組織は、液体媒体の上面、即ち刃の上方に浮く。容器には、適量の液体媒体を表示する満杯線が設けられている。

組織と液体媒体が容器に加えられた後、組織は、先に述べた回転刃のような動いている解離要素と係合する。抵抗要素が組織の運動に対して抵抗を働かせるので、解離要素は組織を細胞懸濁状態に効果的に解離することができる。解離要素と抵抗要素の協働により、解離要素は、解離法によって作られる細胞の生存能力を維持しながら、一方では組織を単細胞及び／又は細胞の塊に効果的に解離させる様式で動くことができる。本方法による生存可能な細胞と生存可能な物質の収量は、原材料と使用の目的に依る。本装置は、所望される場合、健康な組織からの高い収量と高い生存能力を実現する。

例えば、解離要素と抵抗要素による組織への協働作用によって、解離要素は、組織を効果的に解離させながら比較的遅い速度で動くことにより細胞の生存能力を維持することができる。通常、解離要素は、本方法によって作られる細胞の相当部分（約５０％以上）が解離され且つ生存可能な範囲の解離速度で動く。幾つかの使用例では、本発明によって作られる細胞の９５％までが生存可能であった。実施形態の中には、解離要素が、解離中に最も迅速に動く部分（例えば、回転刃の先）を有しており、この部分が約１００ｍｍ／秒（約２５０インチ／分）から約２００ｍ／秒（約５００インチ／分）の速度で動くものもある。例えば、解離要素が回転刃の場合、刃は長さが約２５ｍｍ（約１インチ）から約５０ｍｍ（約２インチ）で、約５０ｒｐｍから約１００ｒｐｍの速度で回転する。解離速度は、具体的な用例と解離装置の構造、並びに所望の細胞生存可能性のレベル、解離量、解離処理の時間によって決まる。

解離要素の動きは、普通は組織を解離要素の経路に引き込むには十分である。つまり、組織が、液体媒体の上面に留まるのではなく、液体媒体の中に、そして解離要素の経路に引き込まれるように、解離要素は十分な撹拌を生じさせる。

本発明の組織解離装置を使用する組織の解離は、通常、従来の解離方法より速い。例えば、腫瘍組織の解離は、本組織解離装置を使えば約１０から１５分掛かるのに対して、メスを使った切断と酵素消化による組織の解離には２時間以上掛かる。普通は、組織解離装置を使用する解離は、１５分も掛からない。

組織解離装置は、多くの異なる用途に使用することができ、様々な方式で用いられる。本装置を使用する組織解離の代表的な方法では、組織のサンプルは、搬送用媒体（普通は抗生物質が入っている細胞培養媒体）と共に装置の容器内に入れられる。次に、容器は、望ましくは腫瘍組織の場合は冷蔵状態で、処理センターまで移送されるが、適切な媒体内の植物組織のような別の組織の場合は冷蔵する必要はない。搬送用媒体は、処理前に無菌状態で排出される。処理流体（液体媒体、通常は緩衝食塩水）が、無菌状態で容器に加えられる。次に、容器は、独立した動力ユニットに取り付けられる。動力ユニットのスイッチを入れ、組織解離装置を作動させ、組織を細胞懸濁状態に解離させる。次に、細胞懸濁液を無菌状態でろ過処理する。ろ過の後、細胞懸濁液は、更なる処理のために無菌状態で無菌容器に移される。

或る特定の用途では、組織解離装置は、癌患者自身の腫瘍細胞を使って個人専用の癌ワクチンを作るための処理の一部として用いられる。腫瘍組織のサンプルは、手術室で外科医によって患者から取り出される。腫瘍組織は、組織をワクチン処理所に輸送するため、組織解離装置の容器に直接入れられる。腫瘍組織は、輸送中に組織の生存能力を維持する助けとするため、容器内で搬送媒体内に浸けられる。容器は、腫瘍組織の殺菌状態を維持するため、手術室以後は閉じたままである。ワクチン処理所では、腫瘍組織を細胞懸濁状態に解離させるため、組織解離装置の容器がその動力ユニット上に装着される。随意的には、組織解離装置と組み合わせて酵素を使用して、組織を消化し、それによって解離を支援することもできる。コラゲナーゼなど、適していればどの様な酵素を使用してもよい。組織解離装置は、ＳＣＤ配管を通して酵素を容器の流体交換口に導入することによって、消化室として働くこともできる。これは、処理を加速し、閉じられたシステムの中で組織の無菌状態を維持するのに役立つ。

組織解離装置を使用して一連の２０回の試験を行い、様々な種類の人間の腫瘍組織から細胞を回収した。結果を以下の表にまとめている。

以上、特許法の規定に従って、本発明の原理及び作用の形態について、その好適な実施形態を使って説明し図示してきた。しかしながら、本発明は、その精神又は範囲から逸脱することなく、具体的に説明し図示したものと別の様式でも実行できる旨理解されたい。

本発明による組織解離装置の側面立面断面図である。 図１の２−２線に沿う、組織解離装置の断面である。 図１の３−３線に沿う、組織解離装置の断面である。 組織解離装置の独立した動力ユニットの斜視図である。

Claims (32)

1. 組織解離装置において、
   容器と、
   組織と係合して前記組織を解離させるための、前記容器の内側に配置されている解離要素と、
   前記解離要素との係合に応じた前記組織の運動に抵抗するための、前記容器の内側に配置されている抵抗要素と、を備えており、
   前記解離要素と前記抵抗要素の少なくとも一方は、他方に対して可動であり、
   前記抵抗要素の付与する抵抗は、前記解離要素が効果的に前記組織を解離させることができるようにしている、装置。
2. 前記解離要素は少なくとも１つの刃を備えている、請求項１に記載の装置。
3. 前記刃は、前記容器の内側で回転運動するように配置されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記抵抗要素は少なくとも１つのバッフルを備えている、請求項２に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つのバッフルは、前記少なくとも１つの刃が通過するスロットを有している、請求項４に記載の装置。
6. 前記バッフルは、少なくとも２つのスロットを更に備えており、前記解離要素は、少なくとも２つの刃を更に備えており、前記刃は、個々の刃が前記各スロットを通過するように配置されている、請求項５に記載の装置。
7. 前記装置は、前記解離要素と前記抵抗要素の少なくとも一方を互いに相対運動するように駆動して前記組織と係合させるための、少なくとも１つの動力源を更に含んでおり、前記動力源によって駆動される相対回転の方向は、前記解離要素と前記抵抗要素が障害物に束縛されないように逆転させることができる、請求項１に記載の装置。
8. 前記装置は、前記解離要素を駆動して前記組織と係合させるための回転可能な駆動軸を含んでおり、前記容器は、シールを含んでおり、前記駆動軸は、液体又は気体が前記駆動軸の回りで前記容器に出入りするのを防ぐため、前記シールを通って伸張している、請求項１に記載の装置。
9. 前記容器は、蓋を含んでおり、前記蓋は、液体又は気体が前記蓋の回りで前記容器に出入りするのを防ぐため密閉されている、請求項１に記載の装置。
10. 前記容器は、前記容器から内容物を取り除くための口を含んでおり、前記容器は、前記内容物を、取り除く前にろ過するための、前記口に付帯するフィルターを更に含んでいる、請求項１に記載の装置。
11. 前記容器は、前記容器から前記内容物を取り除くための口を有する蓋を含んでおり、前記蓋は、前記内容物を完全に除去し易くする非対称構造を有している、請求項１に記載の装置。
12. 前記容器は、回転力に対し前記容器を固定位置にロックするためのロック機構を含んでいる、請求項１に記載の装置。
13. 前記容器は外壁と中心ハブを含んでおり、前記外壁と前記中心ハブの間の距離は、解離させる前に前記組織をそれらの間に挿入することができるだけの距離である、請求項１に記載の装置。
14. 前記容器は、気体交換口と、前記気体交換口に付帯するフィルターを含んでおり、前記フィルターは、前記容器の内側の無菌状態を維持しながら、気体が前記容器を出入りできるほど多孔性が低い、請求項１に記載の装置。
15. 前記容器は、気体交換口と流体交換口を含んでおり、両方の口は、無菌接続部となるように構成されている、請求項１に記載の装置。
16. 前記装置の内側は殺菌されている、請求項１に記載の装置。
17. 前記装置は、前記解離要素と前記抵抗要素の少なくとも一方を互いに相対運動するように駆動して前記組織と係合させるために作動的に接続されている少なくとも１つの動力源を更に含んでいる、請求項１に記載の装置。
18. 前記少なくとも１つの動力源は、前記容器を収容するように作られた動力ユニット本体と、前記動力ユニット本体に関係付けられた少なくとも１つのモーターとを備えている独立した動力ユニットであり、前記装置は、動力を、前記少なくとも１つのモーターから前記解離要素と前記抵抗要素の少なくとも一方に直接又は間接的に伝達するための駆動構造を更に備えている、請求項１７に記載の装置。
19. 前記装置は、前記容器の蓋と、前記蓋が取り付けられた前記容器が前記動力ユニットに正しく装着されるまで、前記動力ユニットが作動しないようにする動力連動機構と、を更に含んでいる、請求項１８に記載の装置。
20. 前記動力ユニットは、解離中に組織が詰まると、自動的に警告を発するか、又は前記抵抗要素に対する前記解離要素の運動を自動的に逆転させる詰まり防止機構を更に含んでいる、請求項１８に記載の装置。
21. 前記動力源は、所定の時間に解離処理を自動的に停止させる時限機構を更に含んでいる、請求項１８に記載の装置。
22. 前記解離要素と前記抵抗要素は、同じ方向に異なる速度で回転する、請求項１に記載の装置。
23. 組織解離装置を使って細胞懸濁液を作る方法において、
    前記組織と液体媒体を前記装置の容器に挿入する段階と、
    前記容器内の解離要素と抵抗要素の間に相対的な動きを作り出す段階と、
    前記組織を前記装置の前記解離要素と係合させる段階と、
    前記組織の前記解離要素による係合に応じた運動に、前記装置の前記抵抗要素によって抵抗する段階と、
    前記組織を細胞懸濁液に解離させる段階と、から成る方法。
24. 前記相対的な動きを作り出す前記段階は、前記解離要素が前記抵抗要素に対して、前記方法によって作られた前記細胞の相当部分が解離され且つ生存可能な範囲の解離速度で、動くようにする、請求項２３に記載の方法。
25. 前記相対的な動きを作り出す前記段階は、前記解離要素の最も速く動く部分を、前記抵抗要素に対して、約１００ｍｍ／秒（約２５０インチ／分）から約２００ｍ／秒（約５００インチ／分）の範囲の速度で動かす、請求項２４に記載の方法。
26. 前記解離要素は、約２５ｍｍ（約１インチ）から約５０ｍｍ（約２インチ）の範囲の長さを有する刃を備えており、前記相対的な動きを作り出す前記段階は、前記刃を、前記抵抗要素に対して、約５０ｒｐｍから約１００ｒｐｍの範囲の速度で回転させる、請求項２４に記載の方法。
27. 前記解離は、約１５分以下の時間で行われる、請求項２４に記載の方法。
28. 前記組織を細胞懸濁液に解離させる前記段階は、前記細胞の９５％までが生存可能な細胞懸濁液を作る段階を含んでいる、請求項２４に記載の方法。
29. 前記組織と前記液体媒体を挿入する前記段階は、両者が、前記細胞の相当部分の生存能力を維持できる重量比で挿入されるように実施される、請求項２４に記載の方法。
30. 前記抵抗要素に対する前記解離要素の動きは、前記組織を、前記解離要素の経路に引き込む、請求項２３に記載の方法。
31. 前記組織を挿入する前記段階は、無菌状態で手術室で行われる、請求項２３に記載の方法。
32. 前記細胞懸濁液をフィルターに通す段階と、その後、前記容器から前記細胞懸濁液を取り除く段階を、更に含んでいる、請求項２３に記載の方法。

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