JP2011078317A - 脂肪組織消化装置および細胞分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脂肪組織の消化不良を迅速に検出して、脂肪組織を再処理しても健全な状態の脂肪由来細胞を十分に得る。
【解決手段】脂肪由来細胞を含む脂肪組織および該脂肪組織を消化する消化酵素液を収容し、底面２ａに開口した排出口２ｂを有する容器２と、該容器２内において排出口２ｂを覆い、脂肪組織より小さい径寸法の孔を有するフィルタ３と、排出口２ｂに接続され容器２内から液体を排出する配管５と、該配管５の排出口２ｂ近傍に設けられ、配管５内の透過率を測定する測定部６ａ，６ｂと、消化酵素液により消化された脂肪組織の排出が開始されてから所定の時間が経過したときに測定部６ａ，６ｂにより測定された透過率を所定の閾値と比較し、透過率が閾値より大きい場合に脂肪組織の消化不良を報知する報知部８とを備える脂肪組織消化装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、脂肪組織消化装置および細胞分離装置に関するものである。

従来、体内から採取した脂肪組織から幹細胞などの脂肪由来細胞を分離する装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。脂肪由来細胞は脂肪組織に結合して包まれた状態で体内から採取されるので、脂肪組織を消化酵素液内で撹拌して脂肪由来細胞を脂肪組織から分離させる。そして、生成された細胞懸濁液を遠心分離することにより脂肪由来細胞が回収される。

特表２００５−５１９８８３号公報 国際公開第２００７／００９０３６号

しかしながら、使用された消化酵素の失活や操作者による消化酵素の投与の忘れ、消化酵素液を加温するヒータの停止などにより脂肪組織が消化酵素により正常に消化されず脂肪由来細胞が十分に分離されていなくても、処理の途中でそれを検出する手段がない。したがって、脂肪組織が消化不良であっても、遠心分離して回収された最終生成物を確認するまでそれを知ることができず、処理に要した時間が無駄になってしまうという不都合がある。

また、細胞懸濁液から不純物を除去するために遠心分離による洗浄を繰り返し行う場合、全ての処理が終了するまでに多くの時間を要する。したがって、全処理が終わるのを待ってから脂肪組織の消化不良が検出されて脂肪組織を再処理しても、脂肪組織内に残った脂肪由来細胞のダメージが大きく回収率が著しく低下してしまうという問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、脂肪組織の消化不良を迅速に検出して、脂肪組織を再処理しても健全な状態の脂肪由来細胞を十分に得ることができる脂肪組織消化装置および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、脂肪由来細胞を含む脂肪組織および該脂肪組織を消化する消化酵素液を収容し、底面に開口した排出口を有する容器と、該容器内において前記排出口を覆い、前記脂肪組織より小さい径寸法の孔を有するフィルタと、前記排出口に接続され前記容器内から液体を排出する配管と、該配管の前記排出口近傍に設けられ、前記配管内の透過率を測定する測定部と、前記消化酵素液により消化された前記脂肪組織の排出が開始されてから所定の時間が経過したときに前記測定部により測定された透過率を所定の閾値と比較し、前記透過率が前記閾値より大きい場合に前記脂肪組織の消化不良を報知する報知部とを備える脂肪組織消化装置を提供する。

本発明によれば、容器内で脂肪組織が消化酵素液と混合されることにより脂肪組織が消化されて脂肪由来細胞が脂肪組織から分離し、遊離した脂肪由来細胞を含む細胞懸濁液を生成することができる。また、容器を静置して、消化された脂肪組織を上層に、細胞懸濁液を下層に比重の差により層分離させてから排出口から排出すると、先に細胞懸濁液のみを排出させて次の処理工程へ送ることができる。

この場合に、細胞懸濁液が排出された後に消化された脂肪組織が排出されると、脂肪組織が正常に消化されている場合、脂肪組織は小さく分解されて液状化するためフィルタを通過して排出口から排出される。このときに、測定部により測定される透過率は細胞懸濁液が排出されたときに比べて低下する。一方、脂肪組織が正常に消化されていない場合、脂肪組織はフィルタを通過せずに排出口から離れた位置に保持されるため、配管内に空気が入り透過率が上昇して閾値を越え、排出から所定の時間が経過した時に報知部により報知される。

すなわち、脂肪組織が消化不良であった場合、脂肪由来細胞の全ての処理が終了するまで待つことなく迅速に脂肪組織の消化不良を検出して操作者がそれを認識することができる。また、操作者が迅速に消化不良の原因に対処して消化不良の脂肪組織内に残された脂肪由来細胞のダメージが少ないうちに脂肪組織の再処理を開始することにより、健全な状態の脂肪由来細胞を十分に得ることができる。

上記発明においては、前記消化酵素により消化された前記脂肪組織の排出が開始されてから所定の時間が経過したときに前記測定部により測定された透過率を所定の閾値を比較し、前記透過率が前記閾値より大きい場合に前記脂肪組織の消化不良を判定する判定部と、前記配管の途中位置に設けられ、該判定部が前記脂肪組織の消化不良を判定したときに、前記排出口からの排出を停止する制御部とを備えることとしてもよい。

このようにすることで、脂肪組織が消化不良であった場合に排出が迅速に停止される。これにより、容器内に残された脂肪組織が過剰に吸引されて、脂肪組織がフィルタの孔に詰まったり、脂肪組織がフィルタに密着したりする不都合を未然に防ぎ、脂肪組織の再処理を円滑に進めることができる。

また、本発明は、上記いずれかに記載の脂肪組織消化装置と、該脂肪組織消化装置の前記フィルタを通過して前記排出口から排出された前記脂肪由来細胞を含む前記消化酵素液を遠心分離して前記脂肪由来細胞を濃縮する濃縮部と、前記脂肪組織消化装置の前記配管に接続され、前記容器から前記濃縮部へ前記脂肪由来細胞を含む前記消化酵素液を送液する送液経路とを備える細胞分離装置を提供する。

本発明によれば、脂肪組織消化装置において生成された細胞懸濁液を送液経路により濃縮部へ送り遠心分離すると、沈降して濃縮された脂肪由来細胞を回収して得ることができる。
この場合に、脂肪組織消化装置により脂肪組織が正常に消化されなかった場合、濃縮部における処理が終了するのを待たずにそれが報知されて操作者により認識される。これにより、脂肪組織の消化不良を迅速に検出して、脂肪組織を再処理しても健全な状態の脂肪由来細胞を十分に得るこができる。

本発明によれば、脂肪組織の消化不良を迅速に検出して、脂肪組織を再処理しても健全な状態の脂肪由来細胞を十分に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脂肪組織消化装置の全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る細胞分離装置の全体構成図である。 図２の細胞分離装置の動作を説明するフローチャートである。 図１の脂肪組織消化装置を用いて排出時に測定された透過率の時間変化を示すグラフであり、脂肪組織が（ａ）正常に消化された場合および（ｂ）消化不良の場合をそれぞれ示している。

本発明の一実施形態に係る脂肪組織消化装置１およびこれを備える細胞分離装置１００について、図１〜図４を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る脂肪組織消化装置１は、図１に示されるように、脂肪組織Ａを収容する処理容器（容器）２と、該処理容器２内に配置されたフィルタ３と、処理容器２が載置された振とう機４と、処理容器２に接続された配管５と、該配管５の途中位置に設けられた光電センサ（測定部）６およびバルブＶ１と、脂肪組織Ａの消化不良を判定する判定部７と、脂肪組織Ａの消化不良を報知する報知部８と、判定部７の判定に基づいてバルブＶ１を開閉させる制御部９とを備えている。

処理容器２は、円筒状であり、底面２ａが一方向に傾斜し、底面２ａの最も低い位置に排出口２ｂが開口している。また、処理容器２は、生体から採取された脂肪組織Ａと該脂肪組織Ａを消化する消化酵素液Ｂを収容し、上部が蓋２ｃにより塞がれている。

フィルタ３は、脂肪組織Ａより小さい径寸法の孔を有し、底面２ａの上方に略水平に配置されて、排出口２ｂを覆っている。これにより、脂肪組織Ａは、体内から採取されたままの状態では排出口２ｂからの排出が制限され、消化酵素液Ｂにより小さく分解された状態でフィルタ３の孔を通過して排出口２ｂから排出されるようになっている。

振とう機４は、処理容器２を載置する基台４ａと、該基台４ａに垂直に固定された回転軸４ｂを水平面内において回転させるモータ４ｃとを備えている。
基台４ａは、上方および側面の一部が開放された円筒状であり、底面が略水平に配置されている。また、基台４ａの側面は断熱材（図示略）により覆われ、基台４ａの底面にはシートヒータ４ｄが設けられて処理容器２内が約３７℃に保温されるようになっている。

モータ４ｃは、回転軸４ｂを、その姿勢を保持しながら所定の円周軌道に沿って並進回転させるようになっている。
モータ４ｃを作動させると、基台４ａに載置された処理容器２が所定の円周軌道に沿って並進回転させられて脂肪組織Ａが消化酵素液Ｂ内において撹拌させられることにより消化される。そして、モータ４ｃを停止して処理容器２を静置すると、消化された脂肪組織Ａが上層に、脂肪組織Ａから分離された脂肪由来細胞Ｃを含む消化酵素液Ｂ、すなわち細胞懸濁液が下層に、比重の差により層分離させられる。

配管５は、一端が排出口２ｂに接続され、排出口２ｂ近傍に、透明度の高いガラス等の材質からなる窓５ａが、径方向に対向する位置に設けられている。

光電センサ６（以下、光電センサ６ａ，６ｂともいう。）は、検出光Ｌを出射する発光部６ａと、該発光部６ａから出射された検出光Ｌを受光する受光部６ｂとを備えている。発光部６ａと受光部６ｂは、配管５の窓５ａの外側に、配管５の径方向に対向して配置されている。発光部６ａから出射された検出光Ｌが、窓５ａおよび配管５内を通過して受光部６ｂに検出され、検出光Ｌの出射時と受光時の強度の比から配管５内の透過率が検出されるようになっている。また、光電センサ６ａ，６ｂにより検出された透過率の情報は、判定部７へ出力される。

判定部７は、処理容器２内からの排出中に光電センサ６から逐次入力されてくる透過率が、第１の所定の閾値Ｔ１より低くなったときに、細胞懸濁液の排出が終了して消化された脂肪組織Ａの排出が開始されたと判定する。
また、判定部７は、消化された脂肪組織Ａの排出が開始されてから所定の時間ｔ１を経過したときに、そのときの透過率と第２の所定の閾値Ｔ２とを比較する。そして、所定の時間ｔ１における透過率が、第２の所定の閾値Ｔ２以下のときはそのまま脂肪組織Ａの排出を続け、第２の所定の閾値Ｔ２を越えているときは脂肪組織Ａが消化不良であると判定して報知部８、例えば、アラームを鳴動させるようになっている。

第１の所定の閾値Ｔ１は、細胞懸濁液の透過率と消化された脂肪組織Ａの透過率との間の値が、第２の所定の閾値Ｔ２は、消化された脂肪組織Ａの透過率より大きく空気の透過率より十分小さい値が設定される。また、所定の時間ｔ１は、例えば、処理容器２内の脂肪組織Ａがすべて正常に消化されたときに要する排出時間の８割に設定する。すなわち、処理容器２内の脂肪組織Ａが８割以上消化されたときに脂肪組織Ａが正常に消化されたと判定される。
また、判定部７により脂肪組織Ａの消化不良が判定されると、制御部９がバルブＶ１を閉じるようになっている。

このように構成された脂肪組織消化装置１を備える細胞分離装置１００の構成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１００は、図２に示されるように、脂肪組織消化装置１と、該脂肪組織消化装置１で生成された細胞懸濁液を遠心分離して濃縮する濃縮部２０と、脂肪組織消化装置１および濃縮部２０の排液を収容する排液バッグ１１と、脂肪組織Ａおよび脂肪由来細胞Ｃを洗浄する洗浄液を収容する洗浄液バッグ１２と、脂肪組織消化装置１、濃縮部２０、排液バッグ１１および洗浄液バッグ１２を連絡する送液経路３０とを備えている。

濃縮部２０は、１対の遠心分離容器１０ａが装着された遠心分離機１０を備えている。濃縮部２０は、脂肪組織消化装置１から遠心分離容器１０ａ内へ送られてきた細胞懸濁液を遠心分離して上清を排液バッグ１１へ排出した後、洗浄液の供給、遠心分離および上清の排出を数回繰り返して脂肪由来細胞Ｃを洗浄する。また、最後の遠心分離の後、上清を少量残して排出する。これにより、各遠心分離容器１０ａ内に、洗浄された脂肪由来細胞Ｃのペレットと少量の洗浄液が残され、これらを同時に回収すると純度の高い脂肪由来細胞Ｃの濃縮液が得られるようになっている。

送液経路３０は、脂肪組織消化装置１、各遠心分離容器１０ａ、排液バッグ１１および洗浄液バッグ１２に接続されたチューブ１３と、該チューブ１３の途中に設けられた供給ポンプ１４ａおよび排出ポンプ１４ｂと、バルブＶ２〜Ｖ４とを備えている。
各バルブＶ２〜Ｖ４の開閉および各ポンプ１４ａ，１４ｂの動作は、判定部７の判定に基づいて制御部９により制御される。

脂肪組織消化装置１の処理が終了してバルブＶ１，Ｖ３を開放して供給ポンプ１４ａを作動させると、脂肪組織消化装置１から各遠心分離容器１０ａへ細胞懸濁液が送液される。その後、判定部７が脂肪組織Ａの排出の開始を判定すると、制御部９はバルブＶ３を閉じて供給ポンプ１４ａを停止させ、また、バルブＶ４を開放して排出ポンプ１４ｂを作動させる。また、判定部７が脂肪組織Ａの消化不良を判定すると、制御部９はバルブＶ４を閉じて排出ポンプ１４ｂを停止させるようになっている。

このように構成された脂肪組織消化装置１および細胞分離装置１００の動作および作用について、図３のフローチャートを参照して以下に説明する。
本実施形態に係る脂肪組織消化装置１および細胞分離装置１００を用いて脂肪組織Ａから脂肪由来細胞Ｃを分離するには、振とう機４のモータ４ｃを駆動させて、処理容器２内で脂肪組織Ａを消化酵素液Ｂにより消化する（Ｓ１）。そして、モータ４ｃを停止して処理容器２内で消化された脂肪組織Ａと細胞懸濁液とに層分離させる。次に、細胞懸濁液を排出した後、洗浄液を注入し、再度振とう機４のモータ４ｃを駆動させて撹拌する。モータ４ｃを停止して処理容器２内で消化された脂肪組織Ａと細胞懸濁液とに層分離させる。

次に、処理容器２から排出を開始すると、細胞懸濁液から先に排出されて（Ｓ２）各遠心分離容器１０ａへ送液される。続いて処理容器２内から消化された脂肪組織Ａが排出され始めると、配管５内の透過率が急激に低下して第１の所定の閾値Ｔ１を下回り、判定部７が脂肪組織Ａの排出が開始されたと判定する（Ｓ３）。そして、送液の方向が排液バッグ１１へ切り替えられて脂肪組織Ａの排出が続けられ（Ｓ４）、所定の時間ｔ１が経過したときに透過率から脂肪組織Ａの消化の良否が判定される（Ｓ５）。

透過率が第２の所定の閾値Ｔ２以下の場合、脂肪組織Ａが正常に消化されていると判定されて排出が続けられる。そして、脂肪組織消化装置１の処理が終了すると、続いて濃縮部２０において脂肪由来細胞Ｃが洗浄されて（Ｓ６）、各遠心分離容器１０ａ内に高純度で濃縮された脂肪由来細胞Ｃが得られる。

一方、透過率が第２の所定の閾値Ｔ２を越えている場合、脂肪組織Ａが消化不良であると判定されてアラームが鳴動し（Ｓ７）排出が停止する（Ｓ８）。そして、操作者が消化不良の原因、例えば、消化酵素の失活やシートヒータ４ｄの停止などに対処してから再び脂肪組織Ａの消化（Ｓ１）から処理を開始すると、上述した動作が繰り返されて最終的に遠心分離容器１０ａ内に濃縮された脂肪由来細胞Ｃが得られる。

このように、本実施形態によれば、脂肪組織Ａが消化不良である場合、濃縮部２０の処理がすべて終了するのを待たずに、脂肪組織Ａの消化が終了してから迅速に脂肪組織Ａの消化不良が検出されて操作者に認識される。これにより、処理容器２内の脂肪組織Ａ内に残っている脂肪由来細胞Ｃのダメージが少ないうちに脂肪組織Ａの再処理を迅速に開始して、再処理した場合でも脂肪組織Ａから十分な量の健全な脂肪由来細胞Ｃを回収することができるという利点がある。また、無駄な洗浄処理やそれに要する時間を削減して効率よく作業を進めることができるという利点がある。

また、脂肪組織Ａが消化不良であった場合、消化酵素液Ｂが排出されて所定時間経過後に排出が停止される。これにより、フィルタ３により堰き止められた脂肪組織Ａが過剰に吸引されてフィルタ３の孔内に詰まって再処理の際に排出が困難になったり、脂肪組織Ａがフィルタ３に密着して消化酵素液Ｂを新たに注入したときに脂肪組織Ａが再浮遊しなくなったりする不都合が未然に防止され、同一の処理容器２およびフィルタ３を続けて使用して脂肪組織Ａを再処理してもスムーズに処理を進めることができる。

また、処理容器２や配管５、チューブ１３などの内部を開放することなく、脂肪組織Ａや細胞懸濁液に非接触で脂肪組織Ａの消化不良が検出される。これにより、処理容器２や送液経路３０等の内部が汚染されることなく、脂肪組織Ａを再処理した場合も滅菌性を維持した状態で処理を続けることができる。

また、脂肪組織Ａの消化の良否を判定するには配管５に光電センサ６を取り付けるだけでよく、また、操作者による手作業や判断が不要である。これにより、細胞数を計測して消化の良否を判定する場合と比較して大きなまたは高価な設備が不要であり、脂肪組織消化装置１を簡易にかつ安価に構成することができる。また、操作者の負担を減らし、操作者の操作方法や判断などにより消化の良否の判定にばらつきが生じることなく、正確に脂肪組織Ａの消化の良否を判定することができる。

図４（ａ），（ｂ）は、脂肪組織消化装置１を用いて５００ｇの脂肪組織を消化した後の排液の透過率を測定した結果を示すグラフであり、図４（ａ）は脂肪組織が十分に消化された場合、図４（ｂ）は脂肪組織が消化不良である場合をそれぞれ示している。横軸は、細胞懸濁液の排出を開始した時刻を０秒としたときの排出時間であり、縦軸は、光電センサにより測定された透過率を、洗浄液として用いられる乳酸リンゲル液（ＬＲ液）の透過率に対する比として表している。

図４（ａ）から、消化された脂肪組織は、ＬＲ液に対して約０．１強の透過率を有し、細胞懸濁液の後に約１１０秒間にわたって排出されていることが分かる。一方、図４（ｂ）では、消化酵素液に続いて液状化した一部の脂肪組織が排出されて透過率が０．４を下回った後、消化酵素液の排出が終わってから約１０秒後には配管内に気泡が入って透過率が上昇していることが分かる。

したがって、図４（ａ）と同様の条件で５００ｇの脂肪組織を処理する場合、例えば、第１の所定の閾値を０．５とし、脂肪組織の消化不良を判定する時間ｔ１を、正常に消化された脂肪組織の排出に要する時間の約８割である９０秒、第２の所定の閾値を０．３に設定することにより、脂肪組織の消化不良を正確にかつ迅速に検出することができる。

１ 脂肪組織消化装置
２ 処理容器（容器）
２ａ 底面
２ｂ 排出口
２ｃ 蓋
３ フィルタ
４ 振とう機
４ａ 基台
４ｂ 回転軸
４ｃ モータ
４ｄ シートヒータ
５ 配管
５ａ 窓
６ａ 光電センサ、発光部（測定部）
６ｂ 光電センサ、受光部（測定部）
７ 判定部
８ 報知部
９ 制御部
１０ 遠心分離機
１０ａ 遠心分離容器
１１ 排液バッグ
１２ 洗浄液バッグ
１３ チューブ
１４ａ 供給ポンプ
１４ｂ 排出ポンプ
２０ 濃縮部
３０ 送液経路
１００ 細胞分離装置
Ａ 脂肪組織
Ｂ 消化酵素液
Ｃ 脂肪由来細胞
Ｌ 検出光
Ｖ１〜Ｖ４ バルブ

Claims (3)

1. 脂肪由来細胞を含む脂肪組織および該脂肪組織を消化する消化酵素液を収容し、底面に開口した排出口を有する容器と、
   該容器内において前記排出口を覆い、前記脂肪組織より小さい径寸法の孔を有するフィルタと、
   前記排出口に接続され前記容器内から液体を排出する配管と、
   該配管の前記排出口近傍に設けられ、前記配管内の透過率を測定する測定部と、
   前記消化酵素液により消化された前記脂肪組織の排出が開始されてから所定の時間が経過したときに前記測定部により測定された透過率を所定の閾値と比較し、前記透過率が前記閾値より大きい場合に前記脂肪組織の消化不良を報知する報知部とを備える脂肪組織消化装置。
2. 前記消化酵素により消化された前記脂肪組織の排出が開始されてから所定の時間が経過したときに前記測定部により測定された透過率を所定の閾値を比較し、前記透過率が前記閾値より大きい場合に前記脂肪組織の消化不良を判定する判定部と、
   前記配管の途中位置に設けられ、該判定部が前記脂肪組織の消化不良を判定したときに、前記排出口からの排出を停止する制御部とを備える請求項１に記載の脂肪組織消化装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の脂肪組織消化装置と、
   該脂肪組織消化装置の前記フィルタを通過して前記排出口から排出された前記脂肪由来細胞を含む前記消化酵素液を遠心分離して前記脂肪由来細胞を濃縮する濃縮部と、
   前記脂肪組織消化装置の前記配管に接続され、前記容器から前記濃縮部へ前記脂肪由来細胞を含む前記消化酵素液を送液する送液経路とを備える細胞分離装置。

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