JP2010162000A - 生体組織処理装置および生体組織処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大型化することなく、十分な攪拌を得て、簡易に必要な細胞数を生体組織から分離する。
【解決手段】生体組織を含む液体Ａを導入する組織導入部２と、消化酵素Ｂを導入する酵素導入部４と、組織導入部２から導入された生体組織を含む液体Ａと酵素導入部４から導入された消化酵素Ｂとを含む混合液Ｃを循環させる循環流路７と、該循環流路７に設けられ、循環流路７内を循環させられた混合液Ｃを排出する排出口８と、該排出口８を開閉するバルブ１６とを備える生体組織処理装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体組織処理装置および生体組織処理方法に関するものである。

従来、生体組織から細胞を分離するために、生体組織を生理学的適合性のある塩類溶液中に懸濁し、消化酵素を添加し、生体組織を消化して細胞を分離する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、生体組織を含む塩類溶液と消化酵素との混合液を容器内に収容して攪拌することで、生体組織を消化した後に、得られた細胞懸濁液を細胞濃縮装置に配管によって導くことが行われる。

また、消化用の容器を用いることなく、生体組織を含有する液体と消化酵素との混合液を細胞濃縮装置に接続される配管内を流動させながら消化する方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。

国際公開第２００５／０１２４８０号パンフレット 国際公開第２００７／００９０３６号パンフレット

しかしながら、特許文献１の方法では、容器内で消化された後、配管を介して細胞濃縮装置に導かれるまでに相当の時間を要し、処理が長期化するという不都合がある。
一方、特許文献２の方法では、配管内を流動させながら消化するので、時間の無駄をなくすことはできるが、配管内において混合液を十分に攪拌するためには、乱流状態で流動させるために高速に流動させなければならない。そして、混合液を高速に流動させながら十分に攪拌するためには、配管を十分に長くする必要があり、装置が大型化する不都合がある。逆に配管を短くすると、十分な攪拌が得られずに、分離される細胞数が減少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、装置を大型化することなく、十分な攪拌を得て、簡易に十分な細胞数を生体組織から分離することができる生体組織処理装置および生体組織処理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、生体組織を含む液体を導入する組織導入部と、消化酵素を導入する酵素導入部と、前記組織導入部から導入された生体組織を含む液体と前記酵素導入部から導入された消化酵素とを含む混合液を循環させる循環流路と、該循環流路に設けられ、循環流路内を循環させられた混合液を排出する排出口と、該排出口を開閉するバルブとを備える生体組織処理装置を提供する。

本発明によれば、バルブによって排出口を閉鎖した状態で、組織導入部から導入された生体組織を含む液体と酵素導入部から導入された消化酵素とを含む混合液が循環流路内を循環させられることにより、循環流路内において、消化酵素の作用によって生体組織が消化され、細胞が分離される。この後に、バルブによって排出口を開放することにより、分離された細胞を含む細胞懸濁液が排出口から排出される。

この場合において、循環流路内における流速を高くして循環流路内を乱流状態にすることにより、消化を促進することができる。細胞濃縮装置に接続する単純な流路によって細胞濃縮装置に向けて流動させる間に消化する従来の細胞処理装置では、流速を増大させつつ十分な消化時間を得るために長い流路が必要となって装置が大型化するが、本発明によれば、循環流路を高い流速で流動させつつ生体組織を消化することで、装置を大型化することなく、十分な消化を行うことができる。

上記発明においては、前記循環流路が、環状の流路と、該流路の途中位置に配置され、前記流路内の混合液を流動させるポンプとを備えていてもよい。
このようにすることで、循環流路の環状の流路に流入した生体組織を含む液体と酵素との混合液は、ポンプの作動によって循環流路内を高い流速で循環させられる。これにより、流路を複数回にわたって周回する間に、十分な消化が行われ、十分な数の細胞を分離することができる。

また、上記発明においては、前記排出口に接続され、該排出口から排出された混合液内の細胞を濃縮する細胞濃縮部を備えていてもよい。
このようにすることで、循環流路内において生体組織が十分に消化されることにより得られた細胞懸濁液は、排出口のバルブの開放によって排出口に接続された細胞濃縮部に供給され、そこで濃縮されて、純度の高い細胞を得ることができる。循環流路を細胞濃縮部への細胞懸濁液の供給用の管路としても利用することができる。

また、上記発明においては、前記細胞濃縮部が、前記排出口から排出された混合液を収容する容器を備え、該容器の底部を半径方向外方に向けて回転させる遠心分離装置であってもよい。
このようにすることで、混合液を収容した容器をその底部が半径方向外方に向かうように回転させることにより、底部側から比重の大きさ順に細胞と上清とを分離することができ、細胞を簡易に濃縮することができる。

また、上記発明においては、前記循環流路が、前記環状の流路に近接して配置され、流路内を流動する混合液を加温するヒータを備えていてもよい。
このようにすることで、ヒータの作動により環状の流路を流動している混合液を消化に適した温度に加温することができ、消化を促進して、生体組織の十分な消化と処理時間の短縮とを図ることができる。

また、上記発明においては、前記ヒータに前記流路が巻き付けられていてもよい。
このようにすることで、流路が環状であるためにヒータの周囲に容易に巻き付けることができ、構成を簡易にすることができる。

また、上記発明においては、前記循環流路が、前記混合液を上下方向に循環させるように配置されていることが好ましい。
このようにすることで、水より比重の小さい脂肪組織のような生体組織を処理する場合に、循環流路の流通断面の上部に生体組織、下部に液体成分が分離した状態で循環させられる不都合を防止して、より効率的に攪拌することができる。

また、本発明は、生体から採取された生体組織と、消化酵素との混合液を環状の流路内に循環させて、生体から細胞を分離させる生体組織処理方法を提供する。
上記発明においては、生体組織と消化酵素との混合液を環状の流路に循環させることで、流路長を増大させることなく、高速に流動させて、十分に攪拌して消化することができる。

本発明によれば、装置を大型化することなく、十分な攪拌を得て、簡易に十分な細胞数を生体組織から分離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生体組織処理装置を示す全体構成図である。 図１の生体組織処理装置の循環流路に混合液を循環させた状態を示す全体構成図である。 図１の生体組織処理装置の排出流路を介して混合液を細胞濃縮装置に排出する状態を示す全体構成図である。 図１の生体組織処理装置の細胞濃縮装置による細胞の濃縮動作を説明する全体構成図である。 図１の生体組織処理装置の変形例であって、循環流路を巻き付けるヒータを備える生体組織処理装置を示す部分的な正面図である。

本発明の一実施形態に係る生体組織処理装置１および生体組織処理方法について図面を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織処理装置１は、図１に示されるように、生体（例えば、ヒトの体内）から採取された生体組織（例えば、脂肪組織）を含む液体Ａ（生理学的適合性のある塩類溶液）を導入する組織導入口（組織導入部）２を一端に備えた第１の導入流路３と、消化酵素Ｂを収容した酵素容器（酵素導入部）４を一端に接続した第２の導入流路５と、これら第１の導入流路３と第２の導入流路５との合流後の流路６に接続された循環流路７と、該循環流路７に接続された排出流路（排出口）８と、該排出流路８の排出端に接続された細胞濃縮装置９とを備えている。

第１の導入流路３および第２の導入流路５には、それぞれ、生体組織を含む液体Ａ、消化酵素液Ｂおよびこれらの混合液Ｃを一方向に送るポンプ１０，１１と、各導入流路３，５を開閉するバルブ１２，１３とが設けられている。
また、循環流路７には、環状に形成された流路７ａと、該流路７ａ内に流入した混合液Ｃを一方向に送ることで周回させるポンプ１４と、循環流路７内の空気Ｄを排出する空気抜きバルブ１５が設けられている。

排出流路８には、循環流路７から排出流路８への混合液Ｃの流入を許可または禁止するように開閉されるバルブ１６と、排出流路８に流入した混合液Ｃを排出端に向けて送るポンプ１７と、排出流路８に流入してきた未消化組織を捕集するフィルタ１８とが設けられている。図において、白抜きのバルブは開放状態、黒塗りのバルブは閉止状態をそれぞれ示している。
細胞濃縮装置９は、遠心分離容器１９と、該遠心分離容器１９の底部を半径方向外方に向けて回転させる遠心分離機２０とを備えている。

このように構成された本実施形態に係る生体組織処理装置１を用いた生体組織処理方法について説明する。
本実施形態に係る生体組織処理装置１を用いて生体組織から細胞を分離して濃縮するには、まず、生体から採取された生体組織を含む液体Ａを組織導入口２から第１の導入流路３に導入し、バルブ１２を開いてポンプ１０を作動させることにより、循環流路７の方向に向けて流動させる。また、第２の導入流路５のバルブ１３を開いてポンプ１１を作動させることにより、酵素容器４に収容されている消化酵素液Ｂを循環流路７の方向に向けて流動させる。

第１の導入流路３と第２の導入流路５とは、循環流路７への接続前に合流しているので、第１の導入流路３を流動してきた生体組織を含む液体Ａと、流路６において、第２の導入流路５を流動してきた消化酵素液Ｂとが混合され、その混合液Ｃが循環流路７内に流入する。
このとき、循環流路７のポンプ１４は停止しておく。また、排出流路８のバルブ１６は閉止しておき、ポンプ１７の作動は停止しておく。

混合液Ｃが循環流路７に流入すると、流路７ａ内に封入されている空気Ｄが空気抜きバルブ１５を介して外部に排出され、流路７ａ内が混合液Ｃで満たされる。この状態で、図２に示されるように、第１の導入流路３および第２の導入流路５のポンプ１０，１１を停止し、バルブ１２，１３を閉止する。そして、循環流路７のポンプ１４を作動させて流路７ａ内に満たされた混合液Ｃを流路７ａに沿って周回させる。

このとき、ポンプ１４による混合液Ｃの流動速度を十分に高くすることで、混合液Ｃを乱流状態で流動させることができ、これによって、混合液Ｃを十分に攪拌し、消化を促進することができる。生体組織を含む液体Ａと消化酵素液Ｂとの混合液Ｃが攪拌されることにより、生体組織が消化されて細胞が分離される。したがって、混合液Ｃ中には、未消化の生体組織と、生体組織から分離された細胞とが浮遊することになる。

そして、生体組織の消化が十分に行われた時点で、図３に示されるように、循環流路７のポンプ１４を停止して、排出流路８のバルブ１６を開放し、ポンプ１７を作動させる。これにより、流路７ａ内に収容されている混合液Ｃを、排出流路８を介して細胞濃縮装置９へと導くことができる。排出流路８の途中位置にはフィルタ１８が設けられているので、混合液Ｃ内に含まれる未消化の生体組織はフィルタ１８によって捕集され、生体組織から分離した細胞および液体成分がフィルタ１８を透過して細胞濃縮装置９に導入される。

細胞濃縮装置９に導かれた混合液Ｃは、遠心分離容器１９内に収容される。そこで、図４に示されるように、遠心分離機２０を作動させて遠心分離容器１９をその底部が半径方向外方に向かうように回転させることにより、底部側に比重の大きな細胞群がペレット状に堆積され、細胞群に対して底部から離れた側に液体成分が分離される。すなわち、遠心分離容器１９内の液体成分を吸引除去することにより、濃縮された細胞群を得ることができる。

このように、本実施形態に係る生体組織処理装置１および生体組織処理方法によれば、生体組織導入口２から細胞濃縮装置９に至る途中に配置されている循環流路７において、生体組織を含む液体Ａと消化酵素液Ｂとの混合液Ｃを高速で循環させる間に生体組織が消化される。したがって、装置をコンパクトに構成しつつ、混合液Ｃを十分に攪拌して消化を促進することができ、未消化のまま残る生体組織を低減して、効率的に細胞を回収することができる。

なお、本実施形態においては、循環流路７の配置は任意でよいが、混合液Ｃが上下方向に循環するように循環流路７が配置されていることが好ましい。水平面内において循環するように循環流路７が配置されていると、水より比重の小さい脂肪組織のような生体組織が、循環流路７の流通断面の上部に、液体成分が流通断面の下部に分離した状態となってそのまま循環させられてしまう。上下方向に循環させることで、流通断面内における生体組織と液体成分との分離を防止し、より効率的に消化を行うことができる。

また、本実施形態においては、図５に示されるように、ヒータ２１の周囲に循環流路７を構成する流路７ａを巻き付けてもよいし、逆に流路７ａに沿ってヒータ２１を配置あるいは巻き付けることにしてもよい。また、流路７ａをヒータ２１の周囲に１巻き周回させることとしたが、これに代えて、複数巻き周回させることにしてもよい。
また、処理する生体組織として脂肪組織を例示したがこれに限定されるものではなく、他の任意の生体組織の処理に使用してもよい。

Ａ 生体組織を含む液体
Ｂ 消化酵素液（消化酵素）
Ｃ 混合液
１ 生体組織処理装置
２ 組織導入口（組織導入部）
４ 酵素容器（酵素導入部）
７ 循環流路
７ａ 流路
８ 排出流路（排出口）
９ 細胞濃縮装置（細胞濃縮部）
１４ ポンプ
１６ バルブ
１９ 遠心分離容器（容器）
２０ 遠心分離機（遠心分離装置）
２１ ヒータ

Claims (8)

1. 生体組織を含む液体を導入する組織導入部と、
   消化酵素を導入する酵素導入部と、
   前記組織導入部から導入された生体組織を含む液体と前記酵素導入部から導入された消化酵素とを含む混合液を循環させる循環流路と、
   該循環流路に設けられ、循環流路内を循環させられた混合液を排出する排出口と、
   該排出口を開閉するバルブとを備える生体組織処理装置。
2. 前記循環流路が、環状の流路と、該流路の途中位置に配置され、前記流路内の混合液を流動させるポンプとを備える請求項１に記載の生体組織処理装置。
3. 前記排出口に接続され、該排出口から排出された混合液内の細胞を濃縮する細胞濃縮部を備える請求項１に記載の生体組織処理装置。
4. 前記細胞濃縮部が、前記排出口から排出された混合液を収容する容器を備え、該容器の底部を半径方向外方に向けて回転させる遠心分離装置である請求項３に記載の生体組織処理装置。
5. 前記循環流路が、前記環状の流路に近接して配置され、流路内を流動する混合液を加温するヒータを備える請求項２に記載の生体組織処理装置。
6. 前記ヒータに前記流路が巻き付けられている請求項５に記載の生体組織処理装置。
7. 前記循環流路が、前記混合液を上下方向に循環させるように配置されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の生体組織処理装置。
8. 生体から採取された生体組織と、消化酵素との混合液を環状の流路内に循環させて、生体から細胞を分離させる生体組織処理方法。

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