JP2008212021A - 生体組織の分解状況判定方法および生体組織分解装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体組織の個体差によらず、一定品質の細胞群を得ることを可能にする。
【解決手段】透明な容器２内に生体組織と酵素を含む生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液とからなる混合液を投入して生体組織を分解する処理において、容器２の外部から混合液のカラー画像を取得し、取得されたカラー画像から色成分を抽出し、抽出された色成分に基づいて分解の進行状況を判定する分解状況判定方法を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は脂肪組織等の生体組織を分解して、脂肪由来幹細胞等の細胞群を得る分解処理において、生体組織の分解状況を判定する分解状況判定方法および生体組織分解装置に関するものである。

従来、ヒトの脂肪組織を採取して、消化酵素および生理食塩水とともに攪拌することにより脂肪組織内に含まれる脂肪由来細胞群を分離する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この技術においては、攪拌とともに消化が進行し脂肪組織が分解されて脂肪由来細胞群が分離されてくるが、その消化終了の時期については、クレーム９に「酵素は、脂肪組織上に残って組織を完全に消化してしまう前に、脂肪組織から除去される」と記載されているに過ぎず、具体的な判定方法は開示されていない。

国際公開第０３／０５３３４６号パンフレット

一般的には、消化開始からの時間を計数することにより消化終了の判定を行うことが考えられるが、脂肪組織の消化は、その個体差により大きく相違するので、脂肪組織の消化終了の判定を経過時間により行う場合には、一定品質の脂肪由来細胞群を得ることができないという問題がある。すなわち、消化時間が短すぎると十分な量の細胞群を得ることができず、消化時間が長すぎると、酵素の作用により細胞群の健全性が害されるという不都合がある。また、脂肪組織の個体差によらず十分な脂肪由来細胞群を得るためには、消化が遅い脂肪組織に要する処理時間に合わせて、長時間にわたり消化処理を行う必要があり、処理時間を短縮することができないという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体組織の個体差によらず、一定品質の細胞群を得ることを可能にする生体組織分解装置および生体組織分解方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、透明な容器内に生体組織と酵素を含む生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液とからなる混合液を投入して生体組織を分解する処理において、容器の外部から混合液のカラー画像を取得し、取得されたカラー画像から色成分を抽出し、抽出された色成分に基づいて分解の進行状況を判定する分解状況判定方法を提供する。

本発明によれば、透明な容器内の混合液内の生体組織の塊が、分解の進行とともにバラバラの細胞となって混合液内に浮遊するので、混合液の色が細胞の色に変化していく。例えば、生体組織が脂肪組織である場合には、当初透明に近かった混合液の色が脂肪細胞の色である黄色に変化していく。そして、この混合液のカラー画像を取得し、種々の色成分が混合された混合液の色自体ではなく、その色に含まれる色成分を抽出し、抽出された色成分に基づいて判定することで、生体組織の個体差によらず、その分解の進行状況を精度よく判定することができる。

上記発明においては、取得されたカラー画像から、赤色成分、青色成分または黄色成分のいずれかを抽出し、抽出された色成分の内の少なくとも１つに基づいて分解の進行状況を判定することとしてもよい。
また、上記発明においては、抽出された色成分に基づいて彩度を算出し、算出された彩度に基づいて分解の進行状況を判定することとしてもよい。
彩度によれば、より正確に分解の進行状況を判定することができる。

また、上記発明においては、分解処理開始後の所定時間内において算出された彩度の変化量を、所定のしきい値と比較して分解の進行状況を判定することとしてもよい。
また、上記発明においては、分解処理開始後の所定時間内において算出された彩度の変化量が、所定のしきい値より小さい場合に、外部に対して報知することとしてもよい。
このようにすることで、より簡易に分解の進行状況を判定することができる。したがって、分解が開始されているか否かを早期に確認して、分解が行われないまま処理時間が経過してしまう無駄の発生を防止することができる。

また、上記発明においては、前記容器内に、未分解の生体組織を収容し、分解された生体組織を透過させるフィルタが配置され、フィルタの外部の混合液のカラー画像を取得することとしてもよい。
このようにすることで、分解の進行とともに、フィルタ内に配置された生体組織の塊が分解されて、バラバラの細胞となってフィルタの外部に透過するので、フィルタの外部の混合液のカラー画像を取得することで、分解されてバラバラになった細胞の色を分解前の生体組織の塊の色に影響されることなく検出できる。

また、本発明は、生体組織と酵素を含む生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液とからなる混合液を投入して生体組織を分解する容器と、該容器の外部から前記混合液のカラー画像を取得する画像取得手段と、該画像取得手段により取得されたカラー画像から色成分を抽出する色成分抽出手段と、該色成分抽出手段により抽出された色成分に基づいて分解の進行状況を判定する判定手段とを備える生体組織分解装置を提供する。

本発明によれば、容器内に投入された生体組織が時間の経過とともに酵素により分解されると、バラバラになった細胞が容器内に貯留されている生理食塩水等に浮遊し、混合液の色が変化する。画像取得手段の作動により容器の外部から混合液のカラー画像が取得され、色成分抽出手段の作動により、カラー画像から色成分が抽出される。そして、判定手段の作動により色成分に基づいて分解の進行状況が判定される。種々の色成分が混合された混合液の色自体ではなく、その色に含まれる色成分を抽出し、抽出された色成分に基づいて判定することで、生体組織の個体差によらず、その分解の進行状況を精度よく判定することができる。

上記発明においては、前記判定手段が、前記色成分抽出手段により抽出された色成分を用いて彩度を算出し、算出された彩度に基づいて分解の進行状況を判定することとしてもよい。
彩度によれば、より正確に分解の進行状況を判定することができる。

また、上記発明においては、前記判定手段が、分解処理開始後の所定時間内において算出された彩度の変化量を所定のしきい値と比較し、比較の結果、変化量が前記しきい値より小さい場合に、外部に対して報知する報知手段を備えることとしてもよい。
このようにすることで、より簡易に分解の進行状況を判定することができる。したがって、分解が開始されているか否かを早期に確認して、分解が行われないまま処理時間が経過してしまう無駄の発生を防止することができる。

また、上記発明においては、前記容器内に、未分解の生体組織を収容し、分解された生体組織を透過させるフィルタが配置され、前記画像取得手段が、前記フィルタの外部の混合液のカラー画像を取得することとしてもよい。
このようにすることで、分解の進行とともに、フィルタ内に配置された生体組織の塊が分解されて、バラバラの細胞となってフィルタの外部に透過するので、フィルタの外部の混合液のカラー画像を取得することで、分解されてバラバラになった細胞の色を分解前の生体組織の塊の色に影響されることなく検出できる。

本発明によれば、生体組織の個体差によらず、一定品質の細胞群を得ることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る生体組織分解装置１および生体組織の分解進行状況判定方法について、図１〜図５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織分解装置１は、例えば、脂肪組織の分解装置であって、図１に示されるように、透明容器２と、該透明容器２を揺動させる揺動機構３と、透明容器２に対し照明光Ｌを照射する面光源４と、透明容器２の側面に対向して外部に配置されたカメラ５と、該カメラ５に接続された処理装置６とを備えている。

透明容器２内には、図２に示されるように脂肪組織Ａの塊を収容し、分解によりバラバラになった細胞を透過可能な網目を有するフィルタ７が配置されている。透明容器２内には、脂肪組織Ａを分解するトリプシン等のタンパク質分解酵素（消化酵素）と生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液等の溶媒とを混合してなる消化液Ｂが貯留される。そして、消化液Ｂ内には脂肪組織Ａが投入されることにより、該脂肪組織Ａと消化液Ｂとの混合液Ｃが貯留されるようになっている。なお、透明容器２内に脂肪組織Ａを投入しておき、後から消化液Ｂを供給することにしてもよい。

揺動機構３は、例えば、往復回転駆動させられるモータ８と、該モータ８に設けられたプーリ９と、透明容器２に固定されたプーリ１０と、これらプーリ９，１０に掛け渡されるベルト１１とを備えている。モータ８の作動により、プーリ９が往復回転運動させられると、ベルト１１が往復運動させられる結果、透明容器２が所定角度範囲にわたって往復揺動動作させられるようになっている。

前記カメラ５は、透明容器２の外部に配置され、透明容器２内に収容されている混合液Ｃのカラー画像を取得するようになっている。すなわち、透明容器２内にはフィルタ７が配置され、フィルタ７内には脂肪組織Ａの塊が収容されているので、カメラ５は、その撮像範囲Ｘ内にフィルタ７が入らないように設定されている。これにより、カメラ５には、分解の進行によりバラバラになった細胞Ｄがフィルタ７を透過してフィルタ７外の消化液Ｂ内に流出することにより構成された混合液Ｃの画像を取得するようになっている。なお、カメラ５により取得するカラー画像は透明容器２の全体画像とし、後述する処理装置６において、フィルタ７を含まない部分の混合液Ｃの画像を抽出することにしてもよい。

前記処理装置６は、図４に示されるように、カメラ５により取得されたカラー画像を処理して色成分（Ｒ・Ｇ・Ｂ）を抽出する色成分抽出部１２と、該色成分抽出部１２により抽出された色成分を記憶するメモリ１３と、抽出された色成分に基づいて彩度を算出する彩度算出部１４と、算出された彩度に基づいて分解の進行状況を判定する判定部１５と、該判定部１５による判定結果を報知する報知部１６とを備えている。

彩度は、以下のようにして算出することができる。
（Ｒ・Ｇ・Ｂの最大値−Ｒ・Ｇ・Ｂの最小値）／Ｒ・Ｇ・Ｂの最大値

判定部１５は、彩度算出部１４により算出された彩度を所定のしきい値と比較し、彩度が所定のしきい値を越えた場合には、分解が進行していると判定し、所定時間経過後にしきい値を越えていない場合には、分解が進行していないと判定するようになっている。判定部１５が分解は進行していないと判定した場合には、その判定結果が報知部１６により外部に報知されるようになっている。

このように構成された本実施形態に係る生体組織分解装置１の作用および分解進行状況判定方法について説明する。
本実施形態に係る生体組織分解装置１を用いて脂肪組織Ａを分解するには、透明容器２内のフィルタ７内に脂肪組織Ａを収容し、透明容器２内に所定量の生理食塩水等を注入する。この状態でカメラ５を作動させ、透明容器２のフィルタ７外のカラー画像を取得し、取得されたカラー画像から色成分を抽出してメモリ１３に記憶しておく。

次に、透明容器２内に消化液Ｂを注入し、揺動機構３を作動させて透明容器２を約５分間往復揺動させる。これにより、透明容器２内の混合液Ｃが攪拌され、脂肪組織Ａの分解が促進される。そして、５分後に攪拌を停止し、透明容器２のフィルタ７外のカラー画像を再度取得し、色成分を抽出する。

脂肪組織Ａの塊は酵素により分解されると、バラバラの細胞Ｄ群となり、フィルタ７の網目を透過してフィルタ７外の混合液Ｃ内に流出する。これにより、フィルタ７外の混合液Ｃ内の細胞Ｄの濃度が増加していく。フィルタ７外の混合液Ｃにおける細胞Ｄの濃度は、当初ほぼゼロであるが、時間の経過とともに、浮遊する細胞Ｄ数が増加していく。
この場合において、脂肪細胞Ｄは黄色であるため、フィルタ７外の混合液Ｃの色は黄色が濃くなっていくことになる。

判定手段は、メモリ１３から攪拌前の混合液Ｃの色成分、色成分抽出部１２から５分間攪拌後の混合液Ｃの色成分を受け取り、受け取った色成分に基づいて、各カラー画像の彩度を算出する。そして、判定部１５においては、算出された彩度の差分を算出し、彩度の差分が所定のしきい値以上か否かを判断する。

例えば、脂肪組織Ａの分解が正常に行われる場合、混合液Ｃの彩度は、図４に示されるように変化していく。
したがって、判定の結果、彩度の差分が所定のしきい値以下である場合には、何らかの原因により分解が正常に行われていない可能性があるため、報知部１６により判定結果が外部に報知される。

作業者は、報知部１６による判定結果が異常であることの報知を受けたときは、消化液を確認し、消化液Ｂの濃度や量をチェックし、不備がある場合には、正常な消化液を再注入することができる。
一方、判定の結果、彩度の差分が所定のしきい値以上である場合には、分解が正常に行われていると判断できる。したがって、生体組織分解装置１は、透明容器の揺動を再開し、所定時間にわたり、分解行程を継続する。

このように、本実施形態に係る生体組織分解装置１および分解進行状況判定方法によれば、脂肪組織Ａが分解されてバラバラになった細胞Ｄを含む混合液Ｃのカラー画像を取得し、種々の色成分が混合された混合液Ｃの色自体ではなく、その色に含まれる彩度を算出し、算出された彩度に基づくことで、脂肪組織Ａの個体差によらず、その分解の進行状況を精度よく判定することができる。

また、本実施形態に係る生体組織分解装置１および分解進行状況判定方法によれば、分解処理開始後の所定時間内において算出された彩度の変化量を、所定のしきい値と比較して分解の進行状況を判定するので、より簡易に分解の進行状況を判定することができる。したがって、分解が開始されているか否かを早期に確認して、分解が行われないまま処理時間が経過してしまう無駄の発生を防止することができる。

また、本実施形態に係る生体組織分解装置１および分解進行状況判定方法によれば、透明容器２内に配置したフィルタ７の外部の混合液Ｃのカラー画像に基づいて判定するので、分解されてバラバラになった細胞Ｄの色を分解前の脂肪組織Ａの塊の色に影響されることなく検出できる、分解の進行状況をさらに精度よく判定することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、カラー画像から抽出した色成分に基づいて彩度を算出し、該彩度の変化に基づいて分解の進行状況を判定することとしたが、これに代えて、抽出された色成分自体、あるいは、色成分を用いて算出した他のパラメータに基づいて分解の進行状況を判定することとしてもよい。
また、上記各実施形態においては、生体組織として、脂肪組織Ａを例示して説明したが、これに代えて、他の生体組織の分解に適用することとしてもよい。

本発明の一実施形態に係る生体組織分解装置を示す正面図である。 図１の生体組織分解装置の透明容器内部における分解前の状態を示す縦断面図である。 図１の生体組織分解装置の透明容器内部における分解後の状態を示す縦断面図である。 図１の生体組織分解装置の処理装置を示すブロック図である。 図１の生体組織分解装置による生体組織の分解の進行に伴う彩度の時間変化を示すグラフである。

符号の説明

Ａ 脂肪組織（生体組織）
Ｃ 混合液
１ 生体組織分解装置
２ 透明容器（容器）
５ カメラ（画像取得手段）
７ フィルタ
１２ 色成分抽出部（色成分抽出手段）
１６ 報知部（報知手段）
１７ 判定手段

Claims (10)

1. 透明な容器内に生体組織と酵素を含む生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液とからなる混合液を投入して生体組織を分解する処理において、
   容器の外部から混合液のカラー画像を取得し、
   取得されたカラー画像から色成分を抽出し、
   抽出された色成分に基づいて分解の進行状況を判定する分解状況判定方法。
2. 取得されたカラー画像から、赤色成分、青色成分または黄色成分のいずれかを抽出し、
   抽出された色成分の内の少なくとも１つに基づいて分解の進行状況を判定する請求項１に記載の分解状況判定方法。
3. 抽出された色成分に基づいて彩度を算出し、
   算出された彩度に基づいて分解の進行状況を判定する請求項１に記載の分解状況判定方法。
4. 分解処理開始後の所定時間内において算出された彩度の変化量を、所定のしきい値と比較して分解の進行状況を判定する請求項３に記載の分解状況判定方法。
5. 分解処理開始後の所定時間内において算出された彩度の変化量が、所定のしきい値より小さい場合に、外部に対して報知する請求項４に記載の分解状況判定方法。
6. 前記容器内に、未分解の生体組織を収容し、分解された生体組織を透過させるフィルタが配置され、
   フィルタの外部の混合液のカラー画像を取得する請求項１に記載の分解状況判定方法。
7. 生体組織と酵素を含む生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液とからなる混合液を投入して生体組織を分解する容器と、
   該容器の外部から前記混合液のカラー画像を取得する画像取得手段と、
   該画像取得手段により取得されたカラー画像から色成分を抽出する色成分抽出手段と、
   該色成分抽出手段により抽出された色成分に基づいて分解の進行状況を判定する判定手段とを備える生体組織分解装置。
8. 前記判定手段が、前記色成分抽出手段により抽出された色成分を用いて彩度を算出し、算出された彩度に基づいて分解の進行状況を判定する請求項７に記載の生体組織分解装置。
9. 前記判定手段が、分解処理開始後の所定時間内において算出された彩度の変化量を所定のしきい値と比較し、
   比較の結果、変化量が前記しきい値より小さい場合に、外部に対して報知する報知手段を備える請求項８に記載の生体組織分解装置。
10. 前記容器内に、未分解の生体組織を収容し、分解された生体組織を透過させるフィルタが配置され、
    前記画像取得手段が、前記フィルタの外部の混合液のカラー画像を取得する請求項７に記載の生体組織分解装置。

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