JP2010099616A - 遠心分離容器 - Google Patents

Abstract

【課題】配管系を複雑化させることなく、遠心分離された上清を迅速に廃液する。
【解決手段】先端に向かって漸次先細になる底面７ａを有し、底面７ａを鉛直下方に向けて直立配置した状態で、該底面７ａの最低位より高い位置において壁面を貫通する貫通穴１２が設けられた有底筒状の第１の容器７と、該第１の容器７の底面７ａ側の外部に、該第１の容器７に対して軸方向に相対移動可能に配置され、第１の容器７との相対位置の変化に応じて貫通穴１２を開閉する弁部材１７が設けられた有底筒状の第２の容器８と、第１の容器７と第２の容器８との間に配置され、これら２つの容器７，８の相対位置に応じて弾性変形させられて、軸方向に作用する遠心力が所定以下となったときに、弁部材１７により貫通穴１２を開放する付勢力を発生する弾性部材９とを備える遠心分離容器１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心分離容器に関するものである。

従来、脂肪組織を分解して脂肪由来細胞を単離させた細胞懸濁液を収容した遠心分離容器を、該遠心分離容器から離れた軸線回りに回転させることにより、細胞懸濁液内に含有されている成分を比重により分離する遠心分離装置が知られている（特許文献１参照。）。
遠心分離容器は、一端が閉塞された略円筒状に形成され、その閉塞端を半径方向外方に向けるように回転させられることにより、細胞懸濁液内の比重の大きい細胞群が閉塞端に向けて移動し、その上層に、細胞群より比重の小さい上清が積層状態に分離されるようになっている。

遠心分離容器を遠心運動させた結果、遠心分離された細胞群を取り出すためには、細胞群の上層に分離された上清を吸引して排出することが必要となる。
上清の吸引は、遠心動作を停止した状態で遠心分離容器の蓋を開けて、内部にシリンジの先端を挿入して手動で吸引する方法の他、上清と細胞群との境界面近傍に吸引口を配置した吸引管を介して、ポンプ駆動によって自動的に吸引する方法がある。

国際公開第２００５／０１２４８０号パンフレット

しかしながら、上清を手動で吸引する方法の場合には、遠心分離容器の蓋を開けて作業しなければならず、密閉性が保たれないので、最終的に回収する細胞群に塵埃等が混入する可能性がある。また、上清を自動で吸引する方法の場合には、密閉性を保つことができるため上記不都合はないが、遠心運動させられる遠心分離容器の外部に上清を取り出すための吸引管や回転継手、あるいは吸引するためのポンプを含む配管系が複雑になるという問題がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、配管系を複雑化させることなく、遠心分離された上清を迅速に廃液することができる遠心分離容器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、先端に向かって漸次先細になる底面を有し、前記底面を鉛直下方に向けて直立配置した状態で、該底面の最低位より高い位置において壁面を貫通する貫通穴が設けられた有底筒状の第１の容器と、該第１の容器の前記底面側の外部に、該第１の容器に対して軸方向に相対移動可能に配置され、前記第１の容器との相対位置の変化に応じて前記貫通穴を開閉する弁部材が設けられた有底筒状の第２の容器と、前記第１の容器と前記第２の容器との間に配置され、これら２つの容器の相対位置に応じて弾性変形させられて、軸方向に作用する遠心力が所定以下となったときに、前記弁部材により前記貫通穴を開放する付勢力を発生する弾性部材とを備える遠心分離容器を提供する。

本発明によれば、第１の容器の底面が半径方向外方に向かうように、遠心分離容器を遠心運動させて、第１の容器および第２の容器に対して軸方向に所定以上の遠心力をかけることにより、弾性部材が弾性変形させられつつ、第１の容器の貫通穴を第２の容器の弁部材によって閉塞した状態で、第１の容器内に収容した懸濁液（例えば、細胞懸濁液）を比重によって遠心分離することができる。第１の容器の底面は先端に向かって漸次先細に形成されているので、懸濁液内の比重の重い物質は、貫通穴よりも先端側に堆積し、貫通穴の位置には上清が配されるように分離される。

そして、遠心分離が終了した時点で、遠心分離容器に加えられていた遠心力を所定以下に低減することにより、弾性部材の付勢力によって、第１の容器と第２の容器とが軸方向に相対的に移動させられ、弁部材による貫通穴の閉塞状態が解除されて、貫通穴が開放され、第１の容器内に分離されていた上清が、貫通穴を介して第２の容器へと移動させられる。すなわち、遠心分離容器に加える遠心力を低下させるだけで、第１の容器内から上清を第２の容器へと廃液し、比重の重い物質（例えば、細胞群）のみを第１の容器内に残した状態に回収することができる。

上記発明においては、前記第１の容器と前記第２の容器とを相対移動可能に連結し、両容器間の隙間を密封するシール手段を備えていてもよい。
このようにすることで、シール手段により密封された２つの容器間の隙間からも塵埃が混入することを防止することができ、密閉性を保ったままで比重の重い物質を分離回収することができる。

また、上記発明においては、前記第２の容器が、前記第１の容器の外周面の半径方向外方に全周にわたって隙間をあけて配置される筒状部を備え、前記シール手段が、前記筒状部と前記第１の容器の外周面との間の隙間を密封するリング状のシール部材であってもよい。
このようにすることで、リング状のシール部材によって、第１の容器と第２の容器との軸方向に沿う相対的な移動を確保しつつ、両容器間の隙間を容易に密封することができる。

また、上記発明においては、前記第２の容器に、前記第１の容器の貫通穴を介して流出してきた液体を流入させる開口部が設けられ、前記シール手段が、前記貫通穴および前記開口部の半径方向外方を全周にわたって取り囲む位置に配置された蛇腹部材であってもよい。
このようにすることで、蛇腹部材によって、第１の容器と第２の容器との軸方向に沿う相対的な移動を確保しつつ、両容器間の隙間を容易に密封することができる。

また、上記発明においては、前記第１の容器および第２の容器が、軸方向に作用する遠心力によって相互に近接する方向に相対移動可能に設けられ、前記弾性部材が、前記第１の容器および第２の容器を相互に離間させる方向に付勢することとしてもよい。
また、上記発明においては、前記第１の容器および第２の容器が、軸方向に作用する遠心力によって相互に離間する方向に相対移動可能に設けられ、前記弾性部材が、前記第１の容器および第２の容器を相互に近接させる方向に付勢することとしてもよい。

本発明によれば、配管系を複雑化させることなく、遠心分離された上清を迅速に廃液す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遠心分離容器１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る遠心分離容器１は、遠心分離装置２に備えられる遠心バケット３に着脱可能に取り付けられ、遠心バケット３の遠心運動に従って遠心運動させられる容器である。

遠心分離装置２は、図２に示されるように、モータ４と、モータ４によって水平回転させられる回転アーム５と、回転アーム５の先端に設けられた揺動軸６回りに鉛直面内において揺動可能に支持された遠心バケット３とを備えている。遠心バケット３に遠心分離容器１を装着して、モータ４の作動により回転アーム５を水平回転させると、図２に破線で示されるように、遠心バケット３が遠心力によって揺動軸６回りに揺動して、遠心分離容器１が、その底部を半径方向外方に向ける姿勢となって遠心運動させられるようになっている。

遠心分離容器１は、図１に示されるように、先端に向かって漸次先細になる底面７ａを有する有底円筒状の第１の容器７と、該第１の容器７の底面７ａ側に軸方向に並んで配置され、第１の容器７に対して軸方向に相対移動可能に配置される有底円筒状の第２の容器８と、これら２つの容器７，８の間に配置されるコイルスプリング（弾性部材）９と、これら２つの容器７，８間の隙間１０を密封するシール部材１１とを備えている。

第１の容器７は、その底面７ａが、中央において最も低くなるテーパ内面状に形成されている。細胞懸濁液Ａ（図３参照。）を収容して遠心動作させることにより、比重の重い細胞群Ｂ（図４参照。）が底面７ａの傾斜によって中央に導かれ、中央部近傍に所定の深さ位置まで堆積させられるようになっている。底面７ａを鉛直下方に向けて第１の容器７を直立配置したときに細胞群Ｂの予定された堆積高さより高い位置となる底面７ａには、壁面を貫通する貫通穴１２が設けられている。

また、第１の容器７には、遠心運動中に第１の容器７内に細胞懸濁液Ａを供給する一方、第１の容器７の底面７ａに堆積した細胞群Ｂを吸引するための供給吸引管１３が、底面７ａに吸引口１３ａを対向させて設けられている。供給吸引管１３は、ロータリジョイント１４を介して固定配管１５に接続され、固定配管１５に設けられたポンプ１６（例えば、ペリスタポンプ）の駆動によって、遠心運動中に第１の容器７内に細胞懸濁液Ａを供給することができるようになっている。

第２の容器８は、第１の容器７の外径寸法よりも若干大きな内径寸法を有する円筒部（柱状部）８ａを備えている。円筒部８ａの内面は第１の容器７の外面に対して半径方向外方に隙間１０をあけて対向している。第１の容器７と第２の容器８との間の円筒状の隙間１０にはリング状のシール部材１１が配置されている。

シール部材１１は円筒部８ａの内面に固定されており、シール部材１１を第１の容器７の外面において摺動させることにより、第１の容器７と第２の容器８との相対的な移動を可能とし、第２の容器８に対して第１の容器７が相対的に移動しても、第１の容器７と第２の容器８との間の隙間１０がシール部材１１によって密閉状態に保たれるようになっている。

また、第２の容器８には、第１の容器７に設けられた貫通穴１２に相対する位置に、第２の容器８に対して第１の容器７が近接する（押し込まれる）方向に移動させられたときに、貫通穴１２に密着してこれを閉塞する弁部材１７（例えば、ゴム栓）が設けられている。
第２の容器８は、遠心バケット３に挿入されることにより、遠心バケット３によってその底部を支持されるようになっている。

コイルスプリング９は、圧縮バネであり、第２の容器８に対して第１の容器７を遠ざける（抜き出される）方向に常時付勢している。コイルスプリング９は、細胞懸濁液Ａを遠心分離するための遠心力が第１の容器７および第２の容器８に作用したときに、該遠心力によって弾性変形させられて第１の容器７を第２の容器８に対して相対的に移動させ、遠心力が所定以上となったときに弁部材１７によって貫通穴１２が閉塞されるまで、第１の容器７を相対移動させるような付勢力を発生す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遠心分離容器１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る遠心分離容器１を用いて細胞懸濁液Ａから細胞群Ｂを分離回収するには、遠心分離装置２に備えられた遠心バケット３に第２の容器８を挿入して支持させる。この状態では、第１の容器７は、コイルスプリング９の付勢力によって第２の容器８に対して離間した位置に配置され、第１の容器７の貫通穴１２は、弁部材１７が離れることによって開放されている。

このように遠心分離容器１が装着された状態で、遠心分離装置２を作動させ、モータ４によって回転アーム５を水平回転させる。図３に示されるように、細胞懸濁液Ａを遠心分離するために必要な遠心力Ｆが得られる回転数で回転させると、遠心力Ｆによって、遠心分離容器１が、底部を半径方向外方に向けた状態で遠心運動させられるとともに、コイルスプリング９の付勢力に抗して第２の容器８に対して第１の容器７が軸方向に移動させられる。

そして、これにより、第２の容器８に設けられた弁部材１７が、第１の容器７に設けられた貫通穴１２を閉塞する。
この状態で、ポンプ１６を作動させて、図３に示されるように、細胞懸濁液Ａを固定配管１５、ロータリジョイント１４および供給吸引管１３を介して第１の容器７内に供給する。貫通穴１２は弁部材１７によって閉塞されているので、細胞懸濁液Ａは、第１の容器７内にとどまって、遠心分離させられる。

所定の回転数で、所定以上の遠心力Ｆをかけながら所定時間にわたって遠心運動させることで、図４に示されるように、比重の大きな細胞群Ｂが第１の容器７の底面７ａの先端部近傍に集められ、その上層の上清Ｃと分離される。この状態で、モータ４による回転アーム５の回転数を低下させ、遠心力Ｆを低減していくと、図５に示されるように、コイルスプリング９の復元力によって第１の容器７が第２の容器８から徐々に離間し、貫通穴１２を閉塞していた弁部材１７が貫通穴１２から離れて貫通穴１２が開放される。

貫通穴１２は、第１の容器７の底面７ａにペレット状に遠心分離された細胞群Ｂから離れた位置に開口しているので、貫通穴１２を介して第１の容器７から第２の容器８に上清Ｃが排出される。次に、必要に応じて、回転アーム５の回転数を再上昇させて、貫通穴１２を弁部材１７によって閉塞し、供給吸引管１３から第１の容器７内に洗浄液を供給する。

これにより、ペレット状の細胞群Ｂが洗浄液によって再懸濁された細胞懸濁液Ａが生成されるので、これを再度遠心分離した後に、回転数を低下させて貫通穴１２を開放し、上清Ｃを排出する。この作業を繰り返すことにより、第１の容器７内には、洗浄されたペレット状の細胞群Ｂが残留する。

残留した細胞群Ｂを第１の容器７の外部に回収するには、回転アーム５の回転数を上昇させて、貫通穴１２を弁部材１７によって閉塞し、供給吸引管１３から第１の容器７内に微量の洗浄液を供給して再懸濁した後に、ポンプ１６の駆動方向を逆転させて、供給吸引管１３によって細胞懸濁液Ａを外部に吸引する。

このように、本実施形態に係る遠心分離容器１によれば、回転アーム５の回転数を低下させるだけで、第１の容器７内の上清Ｃを第２の容器８へ排出できる。したがって、上清Ｃを排出するために複雑な配管系を構築する必要がなく、また、上清Ｃの排出をきわめて迅速に行うことができるという利点がある。

また、本実施形態によれば、第１の容器７と第２の容器８との隙間１０がシール部材１１によって密閉されているので、最終的に回収される細胞群Ｂに外部から塵埃が混入することを防止することができる。

なお、本実施形態に係る遠心分離容器１においては、リング状のシール部材１１によって第１の容器７と第２の容器８との隙間１０を密閉することとしたが、これに代えて、図６に示されるように、第２の容器８に、貫通穴１２から流出してきた上清Ｃを受け入れる開口部８ｂを設け、その開口部８ｂおよび貫通穴１２の外側を取り囲むように、第１の容器７と第２の容器８との間を連結する蛇腹部材１８によって密封することにしてもよい。

また、本実施形態においては、遠心バケット３に第２の容器８を保持させ、第２の容器８に対して第１の容器７を相対的に移動させることとしたが、これに代えて、図７に示されるように、遠心バケット３に第１の容器７を保持させ、第１の容器７に対して第２の容器８を相対的に移動させることにしてもよい。

この場合には、コイルスプリング９としては、第１の容器７と第２の容器８とを相互に近接する方向に常時付勢する引っ張りバネを採用し、所定以上の遠心力が作用したときには、付勢力に抗して第２の容器８を第１の容器７から離間する方向に移動させ、かつ、その状態で貫通穴１２を閉塞する弁部材１７を第２の容器８に設けておく。
これにより、本実施形態と同様にして、遠心力を低下させるだけで、第１の容器７内に遠心分離された上清Ｃを第２の容器８へ排出することができる。

また、弾性部材としてコイルスプリングを採用したが、これに代えて、ゴム等の他の任意の弾性部材を採用することにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る遠心分離容器を示す縦断面図である。 図１の遠心分離容器を用いて遠心分離を行う遠心分離装置を示す模式図である。 図１の遠心分離容器を遠心運動させながら、細胞懸濁液を供給した状態を示す縦断面図である。 図３の状態からさらに遠心運動を継続して、細胞懸濁液を遠心分離させた状態を示す縦断面図である。 図４の状態から回転数を低下させて、第１の容器内の上清を第２の容器に排出した状態を示す縦断面図である。 図１の遠心分離容器のシール部材の変形例を示す縦断面図である。 図１の遠心分離容器の変形例を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｆ 遠心力
１ 遠心分離容器
７ 第１の容器
７ａ 底面
８ 第２の容器
８ａ 円筒部（筒状部）
８ｂ 開口部
９ コイルスプリング（弾性部材）
１０ 隙間
１１ シール手段
１２ 貫通穴
１７ 弁部材
１８ 蛇腹部材

Claims (6)

1. 先端に向かって漸次先細になる底面を有し、前記底面を鉛直下方に向けて直立配置した状態で、該底面の最低位より高い位置において壁面を貫通する貫通穴が設けられた有底筒状の第１の容器と、
   該第１の容器の底部側の外部に、該第１の容器に対して軸方向に相対移動可能に配置され、前記第１の容器との相対位置の変化に応じて前記貫通穴を開閉する弁部材が設けられた有底筒状の第２の容器と、
   前記第１の容器と前記第２の容器との間に配置され、これら２つの容器の相対位置に応じて弾性変形させられて、軸方向に作用する遠心力が所定以下となったときに、前記弁部材により前記貫通穴を開放する付勢力を発生する弾性部材とを備える遠心分離容器。
2. 前記第１の容器と前記第２の容器とを相対移動可能に連結し、両容器間の隙間を密封するシール手段を備える請求項１に記載の遠心分離容器。
3. 前記第２の容器が、前記第１の容器の外周面の半径方向外方に全周にわたって隙間をあけて配置される筒状部を備え、
   前記シール手段が、前記筒状部と前記第１の容器の外周面との間の隙間を密封するリング状のシール部材である請求項２に記載の遠心分離容器。
4. 前記第２の容器に、前記第１の容器の貫通穴を介して流出してきた液体を流入させる開口部が設けられ、
   前記シール手段が、前記貫通穴および前記開口部の半径方向外方を全周にわたって取り囲む位置に配置された蛇腹部材である請求項２に記載の遠心分離容器。
5. 前記第１の容器および第２の容器が、軸方向に作用する遠心力によって相互に近接する方向に相対移動可能に設けられ、
   前記弾性部材が、前記第１の容器および第２の容器を相互に離間させる方向に付勢する請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心分離容器。
6. 前記第１の容器および第２の容器が、軸方向に作用する遠心力によって相互に離間する方向に相対移動可能に設けられ、
   前記弾性部材が、前記第１の容器および第２の容器を相互に近接させる方向に付勢する請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心分離容器。

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