JP2010151516A - 遠心分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組織由来細胞の回収率を向上しつつ、細胞懸濁液内に含まれる脂分を効果的に除去する。
【解決手段】生体組織と消化酵素とを混合して得られた細胞懸濁液を収容する有底円筒状の遠心容器６と、該遠心容器６を、所定の揺動軸線５回りに揺動可能に支持する回転アーム３と、該回転アーム３を揺動軸線５に対して離間した回転軸線２回りに遠心運動させる回転駆動手段４と、遠心容器６の長手方向の途中位置において該遠心容器６内部の側壁近傍に開口する吸引口１０ａを備える吸引手段７と、遠心容器６を遠心運動させているときの液面位置が吸引口１０ａに一致するように遠心容器６の揺動角度を調節する揺動角度調節手段８とを備える遠心分離装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心分離装置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、一端を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、閉塞端に向けて比重の大きい成分が移動し、閉塞端側から比重の大きい順に並んで分離されるようになっている。

国際公開第２００５／０１２４８０号パンフレット

しかしながら、例えば、脂肪組織のような生体組織を消化酵素によって分解して得られる細胞懸濁液には、脂分が含まれるため、遠心分離して得られる上清のさらに上層には脂分が浮遊することになる。
特許文献１においては、細胞懸濁液をフィルタを通液させることにより、脂分をフィルタに捕捉させて除去する記載があるが、フィルタに細胞懸濁液を通液させると、脂分とともに、分離することが望まれる組織由来細胞自体もフィルタによって吸着されてしまい、回収率が低下してしまう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、組織由来細胞の回収率を向上しつつ、細胞懸濁液内に含まれる脂分を効果的に除去することができる遠心分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、生体組織と消化酵素とを混合して得られた細胞懸濁液を収容する有底円筒状の遠心容器と、該遠心容器を、所定の揺動軸線回りに揺動可能に支持する回転アームと、該回転アームを前記揺動軸線に対して離間した回転軸線回りに遠心運動させる回転駆動手段と、前記遠心容器の長手方向の途中位置において該遠心容器内部の側壁近傍に開口する吸引口を備える吸引手段と、前記遠心容器を遠心運動させているときの液面位置が前記吸引口に一致するように前記遠心容器の揺動角度を調節する揺動角度調節手段とを備える遠心分離装置を提供する。

本発明によれば、遠心容器内に細胞懸濁液を収容して回転駆動手段を作動させると、回転アームの回転によって遠心容器が遠心運動させられて、その底部が半径方向外方に向かうように揺動軸線回りに揺動させられる。細胞懸濁液には、半径方向外方に向かう遠心力が作用するので、細胞懸濁液内の細胞は、遠心容器の底部に集められ、上清は該細胞群の上層に集められ、脂分は上清のさらに上層に集められる。

そして、回転駆動手段による遠心運動を継続した状態のままで、揺動角度調節手段の作動により、遠心容器の揺動軸線回りに揺動角度が調節され、遠心容器内において液面が傾斜させられて、液面位置が吸引口に一致させられる。この状態で、吸引手段を作動させることにより、液面に浮遊している脂分が吸引口から吸引される。

上記発明においては、前記揺動角度調節手段が、前記吸引手段による前記遠心容器内部の液体の吸引量に応じて、前記遠心容器の揺動角度を変化させることとしてもよい。
吸引手段によって液体を吸引すると、液面位置が変動するので、揺動角度調節手段の作動により液面の傾斜角度を変化させることで、液面を吸引口に一致させて、脂分を含む上清を順次排出していくことができる。これにより、最終的には、油分を含まないペレット状の細胞群を得ることができる。

上記発明においては、前記揺動角度調節手段による揺動角度の調節に応じて、前記回転アームの回転速度を変化させる制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、揺動角度調節手段によって容器本体の揺動角度を調節すると、回転アームの回転軸線に対する遠心容器の底部の位置が変動するので、制御部の作動により回転アームの回転速度変化させることで、遠心容器の揺動角度が変化しても、同一の遠心分離条件で細胞懸濁液を遠心分離することができる。

本発明によれば、組織由来細胞の回収率を向上しつつ、細胞懸濁液内に含まれる脂分を効果的に除去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装置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装置１は、図１に示されるように、鉛直な軸線２回りに回転可能に支持された回転アーム３と、該回転アーム３を回転させるモータ４と、回転アーム３の両端に、軸線２から半径方向に離れた位置に配置される水平な２つの揺動軸５と、各揺動軸５回りに揺動可能に支持された２つの有底円筒状の遠心容器６と、該遠心容器６内に遠心分離された上清を吸引する上清吸引手段７と、遠心容器６の揺動軸５回りの揺動角度を調節する揺動角度調節手段８と、これらを制御する制御部９とを備えている。

遠心容器６は、底部６ａを有する円筒状に形成されている。
上清吸引手段７は、遠心容器６の軸方向の途中位置に吸引口１０ａを備えた吸引管１０と、該吸引管１０を介して遠心容器６内の液体を吸引するポンプ１１とを備えている。吸引管１０は回転軸２上に設けられたロータリージョイント１２に接続され、ポンプ１１の駆動によって、回転アーム３の回転中においても、遠心容器６内の液体の吸引を行うことができるようになっている。また、ロータリージョイント１２に接続された固定配管１３には、該固定配管１３内を流通する気泡と液体との割合を検出するセンサ１４が設けられている。センサ１４は、例えば、固定配管１３を挟んで配置された発光部１４ａと受光部１４ｂとを備え、受光部１４ｂにより検出される光強度のレベルにより、気泡と液体との混合割合を検出するようになっている。

モータ４は、例えば、中空モータである。回転軸１５は中空軸であり、モータ４の回転駆動力を回転アーム３に伝達するようになっている。
揺動角度調節手段８は、例えば、中空の回転軸１５を貫通して軸方向に直線移動可能に設けられた直動部材１６と、該直動部材１６を軸方向に位置調節可能に移動させるリニアアクチュエータ１７と、遠心容器６に固定され、直動部材１６を突き当てるレバー１８とを備えている。

制御部９は、モータ４を作動させて回転アーム３を所定の速度で所定時間にわたって回転させることで、遠心容器６内の細胞懸濁液を細胞群と上清とに遠心分離した状態で、上清吸引手段７を作動させて遠心容器６内の上清を吸引し、遠心容器６外に排出させるようになっている。
また、制御部９は、センサ１４による検出結果を監視して、上清吸引手段７の作動中に気泡が所定の割合で検出されているように、揺動角度調節手段８を制御するようになっている。

具体的には、上清吸引手段７の作動によって遠心容器６内の上清が吸引されている状態では、センサ１４によって検出される気泡の割合がゼロであるので、制御部９は揺動角度調節手段８を作動させ、遠心容器６を揺動軸５回りに揺動させて遠心容器６内の液面の角度を変化させることにより、液面位置をちょうど吸引口１０ａに一致させるようになっている。これにより、吸引管１０には上清とともに空気が吸引される。このような状態を維持することにより、常に液面位置において上清を吸引することができるようになっている。

また、制御部９は、揺動角度調節手段８により遠心容器６の揺動角度を変更したときには、その角度変更量に応じてモータ４による回転アーム３の回転速度を変化させるようになっている。具体的には、揺動角度の変更により、細胞群の回転半径が変化するので、細胞群に加わる遠心力が変動する。そこで、遠心容器６を揺動させることにより小さくなる遠心力を補償して同一の遠心条件を維持するように、回転アーム３の回転速度を増大させるようになっている。
図中符号１９は、直動部材１６を上下方向に直線移動可能に、かつ軸線２回りに回転自在に支持する軸受である。

このように構成された本実施形態に係る遠心分離装置１の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る遠心分離装置１を用いて細胞懸濁液から細胞群を遠心分離するには、例えば、脂肪組織のような生体組織を消化酵素液で分解することにより、生体組織由来細胞を単離させた状態で消化酵素液を含む液体内に浮遊させた細胞懸濁液２０（図４参照。）を遠心容器６内に収容し、モータ４を作動させる。

モータ４の作動により回転アーム３を軸線２回りに回転させると、図２に示されるように、遠心容器６がその底部６ａを半径方向外方に向けるように揺動軸５回りに揺動した状態で遠心運動させられる。これにより、遠心容器６内部の細胞懸濁液２０には遠心力が作用して、細胞懸濁液２０内の細胞群２０ａと上清２０ｂとが比重の差によって遠心容器６の軸方向に積層状態に分離される。また、細胞懸濁液２０内に含まれている脂分２０ｃは、上清２０ｂのさらに上層に分離される。

そして、回転アーム３を軸線２回りに回転させたままの状態で、上清吸引手段７を作動させると、遠心容器６の側壁に配置した吸引口１０ａから上清２０ｂが吸引される。ここで、制御部９は、センサ１４からの検出結果を監視して、流動する液体に気泡が混合されていない場合には、図３に示されるように、揺動角度調節手段８を制御して、遠心容器６内における液面の角度を調節する。そして、センサ１４により、液体と気泡との混合割合が所定の値となるように維持する。

このようにすることで、図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、吸引管１０の吸引口１０ａには、常に上清２０ｂの液面が一致させられ、液面位置において上清２０ｂを吸引することができる。遠心分離直後においては、上清２０ｂの液面には脂分２０ｃが浮いているので、吸引口１０ａからは脂分２０ｃが優先的に吸引排出される。したがって、上清２０ｂが十分に吸引されたときに、上清２０ｂに浮かぶ脂分２０ｃが存在せず、また、遠心容器６の内面にも脂分２０ｃを付着させずに済むので、最終的に分離回収される細胞群２０ａに混入する脂分２０ｃを十分に低減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、リニアアクチュエータ１７によって直動部材１６を直線移動させて、遠心容器６を揺動させることとしたが、その機構には特に限定されるものではなく、他の任意の機構を採用することにしてもよい。
また、図５に示されるように、遠心容器６に強磁性体あるいは磁石２１を固定し、遠心容器６に近接する位置に軸線２回りに円環状に配列した電磁石２２による磁力の調整によって、遠心容器６を揺動させることにしてもよい。

なお、本実施形態においては、細胞懸濁液として、脂肪組織を消化酵素液で分解してなるものを例示したが、これに代えて、他の生体組織を消化酵素液で分解したものに適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装置を示す正面図である。 図１の遠心分離装置により遠心容器を遠心運動させた状態を示す正面図である。 図１の遠心分離装置の揺動角度調節手段を作動させた状態を示す正面図である。 図３の揺動角度調節手段の（ａ）遠心分離直後、（ｂ）上清排出中段（ｃ）上清排出後段の動作をそれぞれ説明する拡大図である。 図１の遠心分離装置の変形例を示す正面図である。

符号の説明

１ 遠心分離装置
２ 軸線（回転軸線）
３ 回転アーム
４ モータ（回転駆動手段）
５ 揺動軸（揺動軸線）
６ 遠心容器
７ 上清吸引手段（吸引手段）
８ 揺動角度調節手段
９ 制御部
１０ａ 吸引口
２０ 細胞懸濁液

Claims (3)

1. 生体組織と消化酵素とを混合して得られた細胞懸濁液を収容する有底円筒状の遠心容器と、
   該遠心容器を、所定の揺動軸線回りに揺動可能に支持する回転アームと、
   該回転アームを前記揺動軸線に対して離間した回転軸線回りに遠心運動させる回転駆動手段と、
   前記遠心容器の長手方向の途中位置において該遠心容器内部の側壁近傍に開口する吸引口を備える吸引手段と、
   前記遠心容器を遠心運動させているときの液面位置が前記吸引口に一致するように前記遠心容器の揺動角度を調節する揺動角度調節手段とを備える遠心分離装置。
2. 前記揺動角度調節手段が、前記吸引手段による前記遠心容器内部の液体の吸引量に応じて、前記遠心容器の揺動角度を変化させる請求項１に記載の遠心分離装置。
3. 前記揺動角度調節手段による揺動角度の調節に応じて、前記回転アームの回転速度を変化させる制御部を備える請求項１または請求項２に記載の遠心分離装置。

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