JP2009183148A

JP2009183148A - 細胞分離装置

Info

Publication number: JP2009183148A
Application number: JP2008023079A
Authority: JP
Inventors: Naoko Yamamura; 菜穂子山村
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2009-08-20

Abstract

【課題】細胞の健全性を維持しつつ、細胞に適度のせん断力を作用させて細胞を活性化させつつ、生体組織から細胞を単離させる。
【解決手段】生体組織Ａと消化酵素液とを混合してなる混合液Ｃを収容する容器２と、該容器２内の混合液Ｃの液面下に浸漬された状態に配置され、その軸線Ｘ回りに混合液Ｃに対して相対的に回転させられる回転部材３とを備え、該回転部材３が、軸線Ｘ回りの回転体形状を有する細胞分離装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、細胞分離装置に関するものである。

従来、組織集塊から細胞材料を分離回収する細胞分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この細胞処理装置においては、容器内に収容された細胞集塊に接触させた円板状の分離板に圧縮力を加えながら回転させることにより細胞集塊にせん断力を作用させるようになっている。

特表２００１−５０９５９０号公報

しかしながら、細胞集塊に分離板を押し付けて圧縮力を加えながら回転させる方法では、細胞材料に作用するせん断力が大きすぎて細胞材料にダメージが与えられてしまうという不都合がある。すなわち、分離板に接触した細胞材料は細胞集塊から剥離されるようなせん断力を受け、その健全性が損なわれてしまうことになる。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞の健全性を維持しつつ、細胞に適度のせん断力を作用させて細胞を活性化させつつ、生体組織から細胞を単離させることのできる細胞分離装置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、生体組織と消化酵素液とを混合してなる混合液を収容する容器と、該容器内の前記混合液の液面下に浸漬された状態に配置され、その軸線回りに前記混合液に対して相対的に回転させられる回転部材とを備え、該回転部材が、前記軸線回りの回転体形状を有する細胞分離装置を提供する。

本発明によれば、生体組織と消化酵素液とを混合してなる混合液内において、混合液に対して回転部材を相対的に回転させることにより、混合液と回転部材の表面との間に、混合液の粘性による流動速度分布が発生する。したがって、そのような流動速度分布の発生している領域に存在している生体組織あるいは浮遊している細胞は速度分布に応じたせん断力を混合液を介して受けるので、活性化されることになる。この場合に、回転部材は軸線回りの回転体形状を有しているので、その回転の有無にかかわらず、混合液内に占有する領域を変化させることがない。したがって、回転によって生体組織や細胞を打撃することがなく、細胞に与えるダメージを低減して細胞の健全性を維持することができる。

上記発明においては、前記回転部材が、円板状であってもよい。
このようにすることで、回転部材の表裏面および外周面によって、その周囲の混合液に流速分布を生じさせ、近接する細胞に適度のせん断力を付与することができる。

また、上記発明においては、前記回転部材が、前記軸線に沿う方向に間隔をあけて複数配置されていてもよい。
このようにすることで、各回転部材の表裏面および外周面によって周囲の細胞に効率的にせん断力を付与することができる。特に、生体組織が脂肪組織である場合のように、混合液の液面近傍に浮上する生体組織に対しては、液面近傍の生体組織と、下方の細胞懸濁液とに対してそれぞれせん断力を付与して細胞を活性化することができる。

また、上記発明においては、前記回転部材が、前記軸線に沿って延びる円筒状であってもよい。
このようにすることで、回転部材の表裏面において周囲の細胞に効率的にせん断力を付与することができる。回転部材の表面および裏面における周速度はそれぞれ一定であるので、広い範囲にわたって一定の流速分布を形成することができ、細胞に付与するせん断力を均一化することができる。
また、軸線方向に延びる円筒状とすることにより、比重の違いにより上下方向に分布する種々の状態の生体組織および細胞懸濁液に対して、それぞれせん断力を作用させることができる。

また、上記発明においては、前記回転部材が、半径方向に間隔をあけて複数配置されていてもよい。
このようにすることで、各回転部材の表裏面によって周囲の細胞に効率的にせん断力を付与することができる。

また、上記発明においては、前記回転部材が、前記容器に対して相対回転可能に配置され、該回転部材を前記容器に対して前記軸線回りに回転させる駆動手段を備えていてもよい。
このようにすることで、駆動手段の作動により回転部材を容器に対して相対回転させ、回転部材の表面近傍に配される細胞に適度のせん断力を作用させて細胞を活性化させることができる。

また、上記発明においては、前記回転部材が、前記容器に固定され、前記容器を前記軸線回りに回転させる駆動手段を備えていてもよい。
このようにすることで、駆動手段を作動させると、容器および容器に固定された回転部材が回転させられ、混合液の慣性力によって、容器の内面および回転部材の表面近傍において流速分布が発生するので、その近傍に配されている細胞に適度のせん断力が作用して細胞を活性化させることができる。

また、上記発明においては、前記駆動手段が前記容器を往復回転させてもよい。
このようにすることで、混合液の慣性力を利用して、流速分布を増大させ、より大きなせん断力を細胞に作用させることが可能となる。

また、上記発明においては、間隔をあけて隣接する回転部材が異なる回転速度で回転させられてもよい。
このようにすることで、隣接する回転部材の回転速度の差に応じて流速分布の大きさを調整することができる。

本発明によれば、細胞の健全性を維持しつつ、細胞に適度のせん断力を作用させて細胞を活性化させつつ、生体組織から細胞を単離させることのできるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る細胞分離装置１について、図１および図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１は、図１に示されるように、脂肪組織から脂肪由来細胞を分離する分離装置であって、脂肪組織（生体組織）Ａと消化酵素液との混合液Ｃを収容する円筒状の側壁を有する容器２と、該容器２内に配置される２枚の回転円板（回転部材）３と、これら２枚の回転円板３を軸線Ｘ回りに回転させるモータ４とを備えている。図中符号５は、モータ４と回転円板３とを連結するシャフトである。

２枚の回転円板３は、軸線Ｘ方向に平行間隔をあけて配置されている。
各回転円板３は、容器２の側壁内面に微小間隙をあけて同心に配置されている。
また、上側の回転円板３は、容器２内に収容される混合液Ｃの液面と、該混合液Ｃの脂肪組織Ａと細胞懸濁液Ｂとの境界面Ｄとの中間の深さ位置に配置され、下側の回転円板３は前記境界面Ｄと容器２の底面との中間の深さ位置に配置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細胞分離装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１を用いて脂肪組織Ａから細胞を単離するには、図２に示されるように、脂肪組織Ａおよび消化酵素液を容器２内に収容し、これらの混合液Ｃの液面下に回転円板３を浸漬された状態に配置する。

そして、モータ４の作動により回転円板３をその軸線Ｘ回りに回転させる。回転円板３は、軸線Ｘ回りの回転体形状を有しているので、モータ４の作動によって軸線Ｘ回りに回転させられても混合液Ｃ内における占有領域を変化させることなくその場で回転させられる。したがって、周囲の混合液Ｃに対しては純粋にせん断力のみが作用し、回転円板３の表面近傍において混合液Ｃに流速分布が発生する。

混合液Ｃに流速分布が発生すると、混合液Ｃが攪拌されて消化酵素液の作用により脂肪組織Ａが分解され、脂肪由来細胞が単離されるようになる。そして、混合液Ｃに流速分布が発生している領域における細胞懸濁液Ｂ内に浮遊している細胞や、脂肪組織Ａ内に存在する細胞に対しても混合液Ｃを介して適度のせん断力が作用し、細胞を活性化することができる。

すなわち、本実施形態に係る細胞分離装置１によれば、回転円板３が細胞を打撃することなくせん断力のみを作用させるので、細胞の健全性を維持しつつ脂肪組織Ａから細胞を単離させ、その際に併せて細胞の活性化を図ることができる。

なお、本実施形態においては、混合液Ｃ内に２枚の回転円板３を配置したので、上層の脂肪組織Ａと下層の細胞懸濁液Ｂとにおいてそれぞれ流速分布を生じさせ、細胞にせん断力を作用させる機会を増大させることができる。したがって、細胞懸濁液Ｂ内に浮遊する細胞のみにせん断力を作用させるためには回転円板３は１枚でもよく、さらに機会を増大させるためには３枚以上の回転円板３を配置してもよい。

また、回転円板３に代えて、他の任意の回転体形状を有する回転部材を採用してもよい。
例えば、図３に示されるように、半球体状の回転部材３′を採用してもよい。
また、図４に示されるように円筒状の回転部材３″を採用してもよい。この場合には、図４に示されるように、容器３内の混合液Ｃに対して回転部材３を鉛直方向に挿入することができ、上層の脂肪組織Ａおよび下層の細胞懸濁液Ｂのいずれに対してもせん断力を付与することができる。図中、符号６は空気抜き孔である。

また、この場合には、図４に示されるように、半径方向に間隔をあけて複数の円筒状の回転部材３″を挿入することが好ましい。
円筒状の回転部材３″は、その外周面および内周面が軸線Ｘから均一な距離に配されているため、周速度を均等にすることができる。したがって、細胞に対して均等なせん断力を付与することができるという利点もある。

また、本実施形態においては、容器２を固定して回転円板３を回転駆動することとしたが、これに代えて、回転円板３を固定し、容器２を回転円板３の軸線Ｘ回りに回転させることにしてもよい。
また、容器２および回転円板３を軸線Ｘ回りに異なる速度で、あるいは、逆方向に回転駆動することにしてもよい。

また、複数の回転円板３を軸線Ｘ回りに異なる速度であるいは逆方向に回転駆動することにしてもよい。
特に、隣接する回転円板３どうしの回転方向を異ならせることとすれば、回転円板３間に存在する混合液Ｃに大きな速度分布を形成することができ、そこに存在する細胞に、より大きなせん断力を作用させることができる。

また、図５に示されるように回転円板３を容器２に一体的に固定し、容器２および回転円板３を軸線Ｘ回りに一体的に回転駆動することにしてもよい。図中符号７は、混合液Ｃを流通させるために回転円板３の中央に形成した貫通孔である。
また、図６に示されるように、混合液Ｃと同等の比重を有する回転円板３を構成することができれば、これを混合液Ｃ中に浮遊させた状態で、容器２を回転円板３の軸線Ｘ回りに回転駆動することにしてもよい。この場合、一方向に回転させると回転円板３も連れ回りしてしまうので、正逆方向に往復回転させることが好ましい。

本発明の一実施形態に係る細胞分離装置を示す斜視図である。図１の細胞分離装置内に混合液を供給した状態を示す縦断面図である。図１の細胞分離装置の回転部材の変形例を示す縦断面図である。図１の細胞分離装置の回転部材の他の変形例を示す縦断面図である。図１の細胞分離装置の回転部材を容器に固定した変形例を示す縦断面図である。図１の細胞分離装置の回転部材を混合液中に浮遊させた変形例を示す縦断面図である。

符号の説明

Ａ生体組織
Ｃ混合液
Ｘ軸線
１細胞分離装置
２容器
３，３′，３″ 回転部材
４モータ（駆動手段）

Claims

生体組織と消化酵素液とを混合してなる混合液を収容する容器と、
該容器内の前記混合液の液面下に浸漬された状態に配置され、その軸線回りに前記混合液に対して相対的に回転させられる回転部材とを備え、
該回転部材が、前記軸線回りの回転体形状を有する細胞分離装置。
前記回転部材が、円板状である請求項１に記載の細胞分離装置。
前記回転部材が、前記軸線に沿う方向に間隔をあけて複数配置されている請求項２に記載の細胞分離装置。
前記回転部材が、前記軸線に沿って延びる円筒状である請求項１に記載の細胞分離装置。
前記回転部材が、半径方向に間隔をあけて複数配置されている請求項４に記載の細胞分離装置。
前記回転部材が、前記容器に対して相対回転可能に配置され、
該回転部材を前記容器に対して前記軸線回りに回転させる駆動手段を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の細胞分離装置。
前記回転部材が、前記容器に固定され、
前記容器を前記軸線回りに回転させる駆動手段を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の細胞分離装置。
前記駆動手段が前記容器を往復回転させる請求項７に記載の細胞分離装置。
間隔をあけて隣接する回転部材が異なる回転速度で回転させられる請求項３または請求項５に記載の細胞分離装置。