JP2011004704A - 生体組織処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】細胞の洗浄が十分に行われたか否かを判定して、清浄かつ健全な状態の濃縮された細胞群を得る。
【解決手段】細胞懸濁液Ａを収容する遠心分離容器２と、該遠心分離容器２をその底部２ａが半径方向外方に向かうように回転させる回転部３と、遠心分離容器２内に分離された上清Ｂを吸引する上清吸引部４と、該上清吸引部４により上清Ｂが吸引された後に遠心分離容器２内に残る細胞群Ｄに対し洗浄液Ｃを供給する洗浄液供給部５と、該洗浄液供給部５により洗浄液Ｃを供給した後の遠心分離容器２内の細胞懸濁液Ａの濁度を検出する濁度検出部６と、該濁度検出部６により検出された濁度が、所定の閾値を超えている場合に、洗浄不良と判定する判定部７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、生体組織処理装置に関するものである。

従来、生体組織から分離された細胞を洗浄し、濃縮するために、生体組織を生理学的適合性のある塩類溶液中に懸濁し、消化酵素を添加することによって、生体組織を消化して得られた細胞懸濁液を遠心分離機を用いる処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この処置装置では、遠心分離容器内に細胞懸濁液を貯留して、遠心分離容器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、細胞懸濁液内に含まれる成分をその比重が大きい順に底部側から積層状態に分離することができる。

細胞懸濁液の遠心分離作業と、それによって細胞懸濁液の成分が細胞と上清とに分離された状態で上清を排出し、洗浄液を加えて再懸濁する作業とを繰り返すことで、細胞を洗浄し、最後の遠心分離作業によって、清浄な状態の細胞群を濃縮した状態で得ることができる。

国際公開第２００５／０１２４８０号パンフレット

しかしながら、細胞懸濁液に遠心力を作用させて細胞を分離する場合には、遠心分離容器の底部に分離された細胞がペレット状に固まってしまい、洗浄液を供給した際にペレット状の細胞群が解れないと、十分な洗浄が行われないという不都合がある。生体組織を消化して得られた細胞懸濁液には、比較的高い濃度の消化酵素が含有されているので十分な洗浄が行われないと、細胞がダメージを受ける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、細胞の洗浄が十分に行われたか否かを判定して、清浄かつ健全な状態の濃縮された細胞群を得ることができる生体組織処理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、細胞懸濁液を収容する遠心分離容器と、該遠心分離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回転部と、前記遠心分離容器内に分離された上清を吸引する上清吸引部と、該上清吸引部により上清が吸引された後に前記遠心分離容器内に残る細胞群に対し洗浄液を供給する洗浄液供給部と、該洗浄液供給部により洗浄液を供給した後の前記遠心分離容器内の細胞懸濁液の濁度を検出する濁度検出部と、該濁度検出部により検出された濁度が、所定の閾値を超えている場合に、洗浄不良と判定する判定部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、遠心分離容器内に細胞懸濁液を収容して回転部を作動させ、遠心分離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、細胞懸濁液内の成分がその比重によって、細胞群と上清とに分離される。そして、上清吸引部によって分離された上清が吸引され、遠心分離容器内に残った細胞群に対して、洗浄液供給部から洗浄液が供給されて細胞群が再懸濁される。

この後に濁度検出部の作動により、遠心分離容器内の細胞懸濁液の濁度を検出し、判定部によって濁度が所定の閾値を超えている場合に洗浄不良と判定される。すなわち、上清部分の細胞懸濁液が一定レベルより澄んでいる場合、あるいは、細胞群部分の細胞懸濁液が一定レベルより濁っている場合には、いずれも、洗浄不良と判定され、その逆の場合には、洗浄が良好に行われていると判定される。これにより、洗浄不良を簡易に判定して、清浄かつ健全な状態の濃縮された細胞群を得ることができる。

上記発明においては、前記遠心分離容器が、前記底部近傍に半径方向に光を透過する透明部分を備え、前記濁度検出部が、前記透明部分を介して前記遠心分離容器内に透過させる光を発生する発光部と、前記遠心分離容器を挟んで前記発光部とは反対側に配置され、前記遠心分離容器を透過してきた前記発光部からの光を検出する受光部と、該受光部により受光された光量に応じて前記細胞懸濁液の濁度を算出する濁度算出部とを備えていてもよい。

このようにすることで、発光部から発せられた光が遠心分離容器の底部近傍の透明部分を介して遠心分離容器内に入射され、遠心分離容器内を透過してきた光が受光部により検出されて、濁度算出部により細胞懸濁液の濁度が算出される。これにより、遠心分離容器内から細胞懸濁液を取り出すことなく、非接触で、洗浄不良か否かを簡易に判定することができる。

また、上記発明においては、前記発光部と前記受光部との間に形成される光の経路が、前記回転部による前記遠心分離容器の回転動作後に前記遠心分離容器内に形成される上清と細胞群との境界面よりも上清側に配置され、前記判定部は、該濁度検出部により検出された濁度が、所定の閾値より低い場合に、洗浄不良と判定することとしてもよい。
このようにすることで、上清部分の細胞懸濁液が、細胞群の崩壊によって十分に濁った場合に、その濁度によって簡易に洗浄不良か否かを判定することができる。

また、上記発明においては、前記発光部と前記受光部との間に形成される光の経路が、前記回転部による前記遠心分離容器の回転動作後に前記遠心分離容器内に形成される上清と細胞群との境界面よりも細胞群側に配置され、前記判定部は、該濁度検出部により検出された濁度が、所定の閾値より高い場合に、洗浄不良と判定することとしてもよい。
このようにすることで、細胞群部分の細胞懸濁液が、細胞群の崩壊によって透明度が増大した場合に、その濁度によって簡易に洗浄不良か否かを判定することができる。

また、上記発明においては、前記発光部と前記受光部との間に形成される光の経路が、必要な洗浄液を前記遠心分離容器内に貯留した場合の液面位置よりも底部側に配置されていてもよい。
このようにすることで、洗浄不良を判定するための発光部と受光部とを利用して、洗浄液の供給不足か否かを判定することもできる。すなわち、洗浄液の供給が不足した場合には、細胞懸濁液の液面が発光部と受光部との間の光路に達せず、光が細胞懸濁液内を通過しないので、十分に低い濁度であると判定されるので、洗浄液の供給不足または洗浄不良であると判断することができる。

また、上記発明においては、前記判定部により洗浄不良と判定された場合に、その旨を外部に報知する報知部を備えていてもよい。
このようにすることで、報知部の作動により、洗浄不良の旨を外部に報知して、事後の対策を迅速に行わせることができる。

また、上記発明においては、前記判定部により洗浄不良と判定された場合に、前記回転部による前記遠心分離容器の回転動作と、前記上清吸引部による上清の吸引動作と、前記洗浄液供給部による洗浄液の供給動作とを１回以上繰り返すよう、前記回転部、前記上清吸引部および前記洗浄液供給部を制御する制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、洗浄不良と判定された場合に、制御部が、回転部、上清吸引部および洗浄液供給部を制御して、遠心分離容器の回転動作、上清の吸引動作および洗浄液の供給動作を１回以上繰り返すので、自動的に洗浄の機会を増加させて、洗浄不良を解消することができる。

本発明によれば、細胞の洗浄が十分に行われたか否かを判定して、清浄かつ健全な状態の濃縮された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処理装置を示す模式的な構成図である。 図１の生体組織処理装置による細胞の洗浄および濃縮処理を説明するフローチャートである。 図１の生体組織処理装置において、（ａ）洗浄不良、（ｂ）洗浄良好、（ｃ）洗浄液不足と判定される場合をそれぞれ示す遠心分離容器底部の縦断面図である。 図１の生体組織処理装置の変形例を示す模式的な構成図である。 図４の生体組織処理装置による細胞の洗浄および濃縮処理を説明するフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る生体組織処理装置１について図面を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織処理装置１は、図１に示されるように、細胞懸濁液Ａを収容する遠心分離容器２と、該遠心分離容器２を回転させて、内部の細胞懸濁液Ａを遠心分離する遠心分離機（回転部）３と、遠心分離容器２内部の上清Ｂを吸引する上清吸引管（上清吸引部）４と、遠心分離容器２内に洗浄液Ｃを供給する洗浄液供給管（洗浄液供給部）５と、遠心分離容器２内の細胞懸濁液Ａの濁度を検出する濁度検出装置（濁度検出部）６と、該濁度検出装置６により検出された濁度に基づいて洗浄の良否を判定する判定装置（判定部）７と、判定装置７による判定結果を報知する報知部８とを備えている。

遠心分離容器２は、透明な材質からなる円筒状の容器であって、先端に向かって先細になるテーパ状の底部２ａを有している。
遠心分離機３は、遠心分離容器２を両端に装着する水平なアーム９と、該アーム９を水平回転させるモータ１０とを備えている。遠心分離容器２は、アーム９の両端に水平軸線１１回りにそれぞれ揺動可能に取り付けられている。これにより、モータ１０の作動によりアーム９を水平回転させると、アーム９の両端の遠心分離容器２が、その底部２ａを半径方向外方に向かわせるように揺動させられた状態で回転させられるようになっている。

上清吸引管４は、その先端開口４ａを遠心分離容器２内の長手方向の途中位置に配置している。この先端開口４ａの位置は、遠心分離容器２内の細胞懸濁液Ａが遠心分離されたときに形成される細胞群Ｄと上清Ｂとの境界面Ｅよりも若干上清Ｂ側となる位置に配置されている。これにより、上清吸引管４の先端開口４ａから遠心分離容器２内の上清Ｂを吸引すると遠心分離容器２の底部２ａに細胞群Ｄおよび若干の上清Ｂを残した状態となるまで上清Ｂを吸引することができるようになっている。

洗浄液供給管５は、その先端開口５ａを遠心分離容器２の底部２ａ近傍に配置している。これにより、上清Ｂが吸引された後に洗浄液供給管５の先端開口５ａから洗浄液Ｃを吐出すると、遠心分離容器２の底部２ａにペレット状に残留している細胞群Ｄを洗浄液Ｃの流れによって攪拌し、再懸濁することができるようになっている。

上清吸引管４および洗浄液供給管５は、ロータリジョイント１２を介して、外部の固定配管１３とアーム９に固定された可動配管１４とを接続して構成されている。これにより、遠心分離容器２の回転にかかわらず、上清吸引管４および洗浄液供給管５の接続状態が維持されている。また、固定配管１３には、それぞれポンプ１５，１６が設けられており、上清Ｂの吸引および洗浄液Ｃの供給をそれぞれ行うことができるようになっている。

濁度検出装置６は、モータ１０を停止して底部２ａを鉛直下方に配置した状態の遠心分離容器２を半径方向に挟んで両側に配置される発光部６ａと受光部６ｂとを備えている。発光部６ａから発せられた光Ｌは、遠心分離容器２内を通過して、その一部が受光部６ｂにより受光されるようになっている。発光部６ａと受光部６ｂとの間の光路は、遠心分離容器２内の細胞懸濁液Ａが遠心分離されたときに形成される細胞群Ｄと上清Ｂとの境界面Ｅよりも上清Ｂ側となる位置であって、上清吸引管４および洗浄液供給管５とは交差しない位置に配置されている。

また、発光部６ａと受光部６ｂとの間の光路は、細胞群Ｄを洗浄するために十分な量の洗浄液Ｃが遠心分離容器２内に供給された時点における細胞懸濁液Ａの液面Ｆよりも鉛直下方側の位置に配置されている。

判定装置７は、濁度検出装置６の受光部６ｂに接続され、受光部６ｂによって検出された光の光量に関する情報に基づいて、遠心分離容器２内の細胞群Ｄの洗浄度合を判定するようになっている。
具体的には、判定装置７は、洗浄が十分に行われた場合の光量に関する情報を閾値として記憶しており、受光部６ｂによって検出された光量に関する情報がその閾値より大きい場合に、洗浄不良であると判定するようになっている。
報知部８は、例えば、モニタまたはスピーカであって、洗浄不良であると判定された場合に、その旨の警報を表示または警報音を鳴らすようになっている。

このように構成された本実施形態に係る生体組織処理装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織処理装置１を用いて、細胞懸濁液Ａから濃縮された状態の清浄な細胞群Ｄを採取するには、図２に示されるように、遠心分離容器２内に細胞懸濁液Ａを収容し（ステップＳ１）、遠心分離機３の作動により細胞懸濁液Ａを遠心分離する（ステップＳ２）。

遠心分離機３は、モータ１０の作動によりアーム９を水平回転させて、アーム９の両端に取り付けられた遠心分離容器２を水平軸線１１回りに揺動させ、その底部２ａを半径方向外方に向けた状態で回転させる。これにより、底部２ａ方向に向かう遠心力を作用させて、比重の大きな細胞群Ｄを遠心分離容器２の底部２ａに、それより比重の小さい上清Ｂをその上層に積層状態に分離することができる。

この状態で、遠心分離機３の作動を停止して、遠心分離容器２をその長手方向が鉛直方向となるように直立状態とし、発光部６ａと受光部６ｂとの間に配置する。
そして、上清吸引管４に接続されたポンプ１５を作動させ、先端開口４ａから上清Ｂを吸引することにより、遠心分離容器２内には、分離されたペレット状の細胞群Ｄと若干の上清Ｂとを残すことができる（ステップＳ３）。

この後に、洗浄液供給管５に接続されたポンプ１６を作動させ、先端開口５ａから洗浄液Ｃを吐出することにより、遠心分離容器２内においては、ペレット状の細胞群Ｄが洗浄液Ｃによって再懸濁される（ステップＳ４）。
そして、発光部６ａから光を発して遠心分離容器２内に入射させ、遠心分離容器２を透過してくる光の光量を受光部６ｂによって検出する（ステップＳ５）。

判定装置７は、受光部６ｂによって検出された光の光量に関する情報が、記憶されている閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ６）。閾値より大きい場合には洗浄不良であると判定し（ステップＳ７）、閾値以下の場合には洗浄が良好であると判定する。判定装置７において判定不良であると判定された場合には、報知部８によってその旨が警報として外部に報知される（ステップＳ８）。

すなわち、遠心分離された細胞群Ｄはペレット状に固まっているため、図３（ａ）に示されるように、洗浄液Ｃの供給によってもペレット状の形態が維持されたまま浮遊するだけで解れない場合がある。この場合には、各細胞の表面に付着した消化酵素や塵埃が十分に除去できない。細胞群Ｄが解れない場合には、上清Ｂ内に舞い上がる細胞数が少ないために、上清Ｂの透明度が維持された不均一な細胞懸濁液Ａとなり、濁度は低いままである。したがって、このような場合には、受光部６ｂによって検出された光量に関する情報が、記憶されている閾値より大きくなり、洗浄不良であると判定することができる。

また、洗浄液Ｃが供給されることにより細胞群Ｄが解れて均一な細胞懸濁液Ａが構成された場合には、図３（ｂ）に示されるように、細胞懸濁液Ａの濁度は、上清Ｂより増大し、受光部６ｂにより受光される光量は、閾値より小さくなる。これにより、洗浄が良好に行われたものと判定することができる。

また、図３（ｃ）に示されるように、供給される洗浄液Ｃが十分ではない場合においても、十分な洗浄を行うことができない。この場合には、洗浄液Ｃを供給した後の細胞懸濁液Ａ全体の液面Ｆが所定の高さに達しておらず、発光部６ａと受光部６ｂとの間の光路は、液面Ｆの上方の空間を通過する。したがって、この場合にも、受光部６ｂにより検出される光量は大きく、洗浄不良である場合と同様に、洗浄液不足として検出することができる。

さらに、この場合に、上清Ｂを透過して受光部６ｂにより検出される光量より空間を通過して検出される光量の方が大きいので、洗浄不良を判定する閾値とは別に、洗浄液不足を判定する閾値を設けることで、判定内容を区別して報知することができる。
遠心分離容器２が複数備えられている場合には、モータ１０の回転によって、各遠心分離容器２を発光部６ａと受光部６ｂとの間に配置して、それぞれ、洗浄の良否を判定することにすればよい。

報知部８により、洗浄不良あるいは洗浄液不足が報知された場合には、オペレータは、洗浄液Ｃの注入を行い（ステップＳ９）、十分な洗浄が行われていない場合にはステップＳ２からの動作を繰り返すことができる（ステップＳ１０）。そして、十分な洗浄が行われた場合には、再度遠心分離を行い（ステップＳ１１）、上清Ｂを吸引することによって（ステップＳ１２）、濃縮された清浄な細胞群Ｄ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によれば、透明な遠心分離容器２の外部から透過させた光の光量を検出するだけで、細胞を遠心分離容器２内から取り出して検査することなく、非接触で洗浄の良否を簡易に判定することができる。したがって、洗浄が十分に行われないまま細胞群Ｄが濃縮されてしまう不都合の発生を防止して、清浄で健全な細胞群Ｄを得ることができる。

なお、本実施形態においては、洗浄不良あるいは洗浄液不足である旨を報知部８によって報知することにより、ユーザにより洗浄液Ｃの追加供給を行わせて、十分な洗浄を繰り返させることとしたが、これに代えて、図４および図５に示されるように、洗浄不良が判定されたら、遠心分離動作、上清吸引動作および洗浄液供給動作を繰り返させるように、遠心分離機３およびポンプ１５，１６を制御する制御装置（制御部）１７を備えることにしてもよい。あるいは、報知部８による洗浄不良の報知と、制御装置１７による動作の繰り返しの両方を行わせることにしてもよい。

また、本実施形態においては、遠心分離容器２全体が透明な材質により構成されている場合を例示して説明したが、これに代えて、発光部６ａからの光が透過させられる領域のみに部分的に透明部分を有する遠心分離容器２を採用してもよい。

また、上清Ｂと細胞群Ｄとの境界面Ｅと、洗浄液供給後の細胞懸濁液Ａの液面Ｆとの間に発光部６ａから受光部６ｂに至る光路を配置することとしたが、これに代えて、境界面Ｅよりも底部２ｂ側に光路を配置することにしてもよい。
この場合には、判定装置７は、所定の閾値よりも光量が低い場合に洗浄不良であると判定することにすればよい。すなわち、ペレット状の細胞群Ｄはほとんど光を透過させないので、受光部６ｂに検出される光量は低く、洗浄液供給によって細胞群Ｄが解れることにより、透明度が増加して光量が高くなるので、所定の閾値より光量が低い場合には、洗浄不良であると判定することができる。

Ａ 細胞懸濁液
Ｂ 上清
Ｃ 洗浄液
Ｄ 細胞群
Ｅ 境界面
Ｆ 液面
Ｌ 光
１ 生体組織処理装置
２ 遠心分離容器
２ａ 底部
３ 遠心分離機（回転部）
４ 上清吸引管（上清吸引部）
５ 洗浄液供給管（洗浄液供給部）
６ 濁度検出装置（濁度検出部）
６ａ 発光部
６ｂ 受光部
７ 判定装置（判定部、濁度算出部）
８ 報知部
１５ ポンプ（上清吸引部）
１６ ポンプ（洗浄液供給部）
１７ 制御装置（制御部）

Claims (7)

1. 細胞懸濁液を収容する遠心分離容器と、
   該遠心分離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回転部と、
   前記遠心分離容器内に分離された上清を吸引する上清吸引部と、
   該上清吸引部により上清が吸引された後に前記細胞懸濁液内に残る細胞群に対し洗浄液を供給する洗浄液供給部と、
   該洗浄液供給部により洗浄液を供給した後の前記遠心分離容器内の細胞懸濁液の濁度を検出する濁度検出部と、
   該濁度検出部により検出された濁度が、所定の閾値を超えている場合に、洗浄不良と判定する判定部とを備える生体組織処理装置。
2. 前記遠心分離容器が、前記底部近傍に半径方向に光を透過する透明部分を備え、
   前記濁度検出部が、前記透明部分を介して前記遠心分離容器内に透過させる光を発生する発光部と、前記遠心分離容器を挟んで前記発光部とは反対側に配置され、前記遠心分離容器を透過してきた前記発光部からの光を検出する受光部と、該受光部により受光された光量に応じて前記細胞懸濁液の濁度を算出する濁度算出部とを備える請求項１に記載の生体組織処理装置。
3. 前記発光部と前記受光部との間に形成される光の経路が、前記回転部による前記遠心分離容器の回転動作後に前記遠心分離容器内に形成される上清と細胞群との境界面よりも上清側に配置され、
   前記判定部は、該濁度検出部により検出された濁度が、所定の閾値より低い場合に、洗浄不良と判定する請求項２に記載の生体組織処理装置。
4. 前記発光部と前記受光部との間に形成される光の経路が、前記回転部による前記遠心分離容器の回転動作後に前記遠心分離容器内に形成される上清と細胞群との境界面よりも細胞群側に配置され、
   前記判定部は、該濁度検出部により検出された濁度が、所定の閾値より高い場合に、洗浄不良と判定する請求項２に記載の生体組織処理装置。
5. 前記発光部と前記受光部との間に形成される光の経路が、必要な洗浄液を前記遠心分離容器内に貯留した場合の液面位置よりも底部側に配置されている請求項２または請求項３に記載の生体組織処理装置。
6. 前記判定部により洗浄不良と判定された場合に、その旨を外部に報知する報知部を備える請求項１に記載の生体組織処理装置。
7. 前記判定部により洗浄不良と判定された場合に、前記回転部による前記遠心分離容器の回転動作と、前記上清吸引部による上清の吸引動作と、前記洗浄液供給部による洗浄液の供給動作とを１回以上繰り返すよう、前記回転部、前記上清吸引部および前記洗浄液供給部を制御する制御部を備える請求項１に記載の生体組織処理装置。

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