JP2012044939A - 生体組織処理容器および生体組織処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最終生成物に生体組織や消化酵素が混入しない消化処理および濃縮処理を行う容器及び装置の提供。
【解決手段】回転軸線の近傍に配置され、生体組織Ａおよび消化酵素液を収容する消化処理空間９と、その上部に連絡し、半径方向外方に延びて、回転軸線回りの回転による遠心力により細胞懸濁液Ｃを濃縮する濃縮処理空間１０と、濃縮処理空間１０から消化処理空間９への液体の流動を許容しかつ逆流を制限する流動制限手段１１と、消化処理空間９の底部から細胞懸濁液Ｃを外部に吸引する吸引配管４と、濃縮処理空間１０内に細胞懸濁液Ｃおよび洗浄液を供給する供給配管５とを備え、濃縮処理空間１０の半径方向最外位置近傍に、回転の停止時に、細胞懸濁液Ｃを濃縮して得られた細胞を含む少量の液体を貯留可能な凹部１２ａと、凹部１２ａにアクセスして細胞を含む液体を取り出し可能な取出ポート１５とが設けられている生体組織処理容器１。
【選択図】図３

Description

本発明は、生体組織処理容器および生体組織処理装置に関するものである。

従来、脂肪組織等の生体組織を消化酵素により消化し、分離された細胞を洗浄し、最終生成物としての高濃度の細胞懸濁液を得る生体組織処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

国際公開第２００８／１３３８７４号公報

しかしながら、特許文献１の生体組織処理装置においては、脂肪組織を消化して得られた脂肪組織および消化酵素を含む細胞懸濁液の取り出し、脂肪組織が除去された消化酵素を含む細胞懸濁液の供給、細胞懸濁液から細胞が分離除去された上清の取り出し、分離された細胞を洗浄した消化酵素を含む洗浄液の取り出し、および、最終生成物である洗浄後の細胞懸濁液の取り出しが、脂肪組織を消化した消化槽を介して行われる。

脂肪組織は容器の内壁に付着しやすいため、上記全ての工程において、取り出しおよび供給される液体は容器の内壁に付着している脂肪組織に接触させられる不都合がある。容器の内壁に付着している脂肪組織は洗浄されていないので、高濃度の消化酵素が付着している可能性があり、最終生成物である細胞懸濁液内に脂肪組織や消化酵素が含まれてしまう虞がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、最終生成物に生体組織や消化酵素が混入しないように、消化処理および濃縮処理を行うことができる生体組織処理容器および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、回転軸線の近傍に配置され、生体組織および消化酵素液を収容する消化処理空間と、該消化処理空間の上部に連絡し、半径方向外方に延びて、前記回転軸線回りの回転による遠心力により細胞懸濁液を濃縮する濃縮処理空間と、該濃縮処理空間から前記消化処理空間への液体の流動を許容しかつ逆流を制限する流動制限手段と、前記消化処理空間の底部から細胞懸濁液を外部に吸引する吸引配管と、前記濃縮処理空間内に細胞懸濁液および洗浄液を供給する供給配管とを備え、前記濃縮処理空間の半径方向最外位置近傍に、回転の停止時に、前記細胞懸濁液を濃縮して得られた細胞を含む少量の液体を貯留可能な凹部と、該凹部にアクセスして細胞を含む液体を取り出し可能な取出ポートとが設けられている生体組織処理容器を提供する。

本発明によれば、濃縮処理空間に生体組織および消化酵素液を収容して消化処理を行うと、生体組織の消化により生体組織由来細胞が分離されて、比重の大きな細胞懸濁液層が比重の小さい生体組織の下層に形成される。そして、吸引配管を介して細胞懸濁液を外部に吸引することにより、生体組織を消化処理空間に残して細胞懸濁液を消化処理空間から取り出すことができる。

この状態で、生体組織処理容器を回転軸線回りに回転させつつ、供給配管を介して濃縮処理空間内に、取り出されていた細胞懸濁液を供給することにより、半径方向外方に延びる濃縮処理空間内において、比重の大きな細胞が半径方向最外部に移動し、細胞懸濁液が細胞群と上清とに遠心分離される。
このとき、消化処理空間に残されている生体組織にも遠心力が作用するが、流動制限手段によって濃縮処理空間への流動が制限され、細胞懸濁液に混入しないように維持される。

遠心分離後、回転数を低減することによって遠心力を弱めると、遠心分離された上清が濃縮処理空間から消化処理空間に流れるが、遠心分離された細胞群は、少量の上清とともに凹部に貯留されて濃縮処理空間内に残される。この後に、生体組織処理容器を回転軸線回りに再度回転させつつ、供給配管を介して洗浄液を供給することにより、細胞群が洗浄液によって再懸濁される。そして、洗浄液の供給、遠心分離および上清の消化処理空間への排出を繰り返すことにより、細胞が洗浄され、生体組織片や消化酵素が除去される。

最後の遠心分離後に、回転数を低減することによって遠心力を弱めると、遠心分離された上清が濃縮処理空間から消化処理空間に排出され、遠心分離された細胞群が少量の上清とともに、最終生成物として凹部に貯留された状態に残される。これにより、取出ポートを介して、シリンジ等によって凹部にアクセスし、最終生成物を取り出すことができる。
すなわち、本発明によれば、最終生成物である細胞懸濁液を消化処理空間に戻さずに取り出せるので、最終生成物への生体組織片や消化酵素の混入をより確実に防止することができる。

上記発明においては、前記流動制限手段が、前記消化処理空間の上方に全周にわたって設けられ、前記消化処理空間の内面より半径方向内方に突出する括れ部であってもよい。
このようにすることで、生体組織処理容器を回転軸線回りに回転させると、消化処理空間内の収容物は遠心力によって消化処理空間の内壁に張り付いて半径方向最外方に移動しようとするが、括れ部によってそれ以上の上昇が制限される。一方、濃縮処理空間において分離された上清については、遠心力を弱めることで重力により、括れ部を通過して容易に消化処理空間に流動することができる。すなわち、簡易な構成によって消化処理空間への流入の許容と、濃縮処理空間への逆流の制限をより確実に行うことができる。

また、本発明は、上記生体組織処理容器と、該生体組織処理容器を前記回転軸線回りに回転させる回転駆動部と、前記吸引配管に接続され、前記細胞懸濁液を吸引する吸引手段と、前記供給配管に接続され、前記吸引手段により吸引された前記細胞懸濁液を供給する懸濁液供給手段と、前記供給配管に接続され、前記洗浄液を供給する洗浄液供給手段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、生体組織処理容器内に生体組織と消化酵素液とを収容し、消化処理を行うことによって分離された細胞懸濁液を吸引手段の作動によって吸引配管を介して生体組織処理容器の外部に排出し、回転駆動部の作動により生体組織処理容器を回転軸線回りに回転させつつ、懸濁液供給手段の作動により、排出された細胞懸濁液を供給配管を介して濃縮処理空間に供給することで遠心分離により細胞と上清とを分離することができる。

この状態から、回転駆動部による回転を弱めて遠心力を低下させることで、上清を消化処理空間へ排出する動作、回転を再度強めて回転させつつ洗浄液供給手段の作動により、濃縮処理空間内の細胞に対して洗浄液を供給して懸濁させる動作、細胞懸濁液を遠心分離させる動作を繰り返すことにより細胞を洗浄する。そして、最終的に上清を排出した状態で濃縮処理空間の凹部に残る細胞と少量の洗浄液とからなる細胞懸濁液を取出ポートから最終生成物として取り出すことができる。

本発明によれば、最終生成物に生体組織や消化酵素が混入しないように、消化処理および濃縮処理を行う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容器を示す縦断面図である。 図１の生体組織処理容器を備える生体組織処理装置を示す全体構成図である。 図２の生体組織処理装置を用いた消化処理部における脂肪層と細胞懸濁液層との分離工程を示す縦断面図である。 図２の生体組織処理装置を用いた細胞懸濁液の濃縮工程を示す縦断面図である。 図２の生体組織処理装置を用いた濃縮された細胞から上清を廃棄する工程を示す縦断面図である。 図２の生体組織処理装置を用いた最終生成物である濃縮された細胞懸濁液の取り出し工程を示す縦断面図である。 図２の生体組織処理装置の変形例を示す全体構成図である。 図１の生体組織処理容器の変形例を示す縦断面図である。

本発明の一実施形態に係る生体組織処理容器１および生体組織処理装置２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容器１は、図１に示されるように、容器本体３と、該容器本体３内に液体を供給する２本の容器内配管４，５と、容器本体４，５外部の固定配管６，７と容器内配管４，５とを接続する接続部８とを備えている。

容器本体３は、下部に配される消化処理空間９と上部に配される濃縮処理空間１０とを間に配置される仕切壁１１によって上下に区画した回転体形状を有している。
仕切壁１１は、中央に貫通孔１１ａを有するリング板状に形成され、容器本体３の内壁から全周にわたって半径方向内方に向かって延びるとともに、半径方向内方に向かって若干下降する形状を有している。

消化処理空間９は、略水平な底面を有し、鉛直に配される回転軸線Ｘを中心軸とする略円筒状に形成され、内部に脂肪組織（生体組織）および消化酵素液を収容して攪拌することにより、消化酵素液によって脂肪組織を消化し、脂肪組織由来細胞を分離させる空間である。

消化処理空間９には、接続部８から鉛直下方に向けて延びる１本の容器内配管４である吸引配管（以下、吸引配管４という。）が、仕切壁１１の中央の貫通孔１１ａを貫通して挿入されている。吸引配管４は、その先端開口４ａが消化処理空間９の底面に微小隙間をあけて対向する位置に配置されている。

濃縮処理空間１０は、消化処理空間９の側壁よりも、全周にわたって半径方向外方に突出する突出部１２を有し該突出部１２の上下の側壁１３，１４は、突出部１２に向かって漸次広がるテーパ面状に形成されている。
突出部１２は、空洞のドーナッツ状に形成され、内面には全周にわたって鉛直下方に凹む円環状の凹部１２ａを有している。

濃縮処理空間１０には、接続部８から鉛直下方に延びる１本の容器内配管５である供給配管（以下、供給配管５という。）が、水平方向に湾曲させられて、その先端の開口部５ａを突出部１２の内面に対向する方向に向けて配置されている。

この凹部１２ａの容積は、所定量の細胞懸濁液を遠心分離して得られる脂肪由来細胞と少量の液体とを含む細胞懸濁液を収容することができる程度の大きさに設定されている。
また、突出部１２には、その周方向の１箇所に、前記凹部１２ａの上方に配置された取出ポート１５が備えられている。取出ポート１５は突出部１２の壁面を貫通する貫通孔１５ａと、該貫通孔１５ａを開閉可能に閉塞する蓋部材１５ｂとを備えている。

蓋部材１５ｂを取り外して貫通孔１５ａを開口させ、図示しないシリンジ等の注射針を差し込んで凹部１２ａに貯留されている細胞懸濁液を吸引することにより容器本体３の外部に細胞懸濁液を取り出すことができるようになっている。
容器本体３と接続部８とは、軸受部材及びシール部材（いずれも不図示）を備えており、それぞれ回転軸線Ｘに対して回転自在である。したがって、容器本体３を軸線Ｘで回転させても、吸引配管４、供給配管５、固定配管６，７および接続部８は固定したままの位置をとることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る生体組織処理装置２について、図２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２は、上述した容器本体３をその回転軸線Ｘ回りに回転させるモータ２２と、接続部８を介して吸引配管４および供給配管５に接続され、容器本体３内の細胞懸濁液を吸引および供給する懸濁液給排手段（吸引手段、懸濁液供給手段）１６と、接続部８を介して供給配管５に接続され、洗浄液を供給する洗浄液供給手段１７とを備えている。

懸濁液給排手段１６は、シリンジ１６ａとバルブ１６ｂ，１８，１９とを備えている。容器本体３内の細胞懸濁液を吸引する際には、バルブ１９を閉じてバルブ１６ｂ，１８を開放し、シリンジ１６ａのピストンを引くことにより、吸引配管４の開口部４ａから消化処理空間９内の細胞懸濁液を吸引することができるようになっている。また、バルブ１８を閉じてバルブ１６ｂ，１９を開放し、シリンジ１６ａのピストンを押すことにより、供給配管５の開口部５ａから濃縮処理空間１０内へ細胞懸濁液を供給することができるようになっている。

また、洗浄液供給手段１７は、シリンジ１７ａと三方弁１７ｂと洗浄液を収容する洗浄液容器１７ｃとを備えている。容器本体３の濃縮処理空間１０内に洗浄液を供給するには、三方弁１７ｂのシリンジ１７ａと洗浄液容器１７ｃとの間を開放し、シリンジ１７ａのピストンを引くことによって洗浄液容器１７ｃ内の洗浄液をシリンジ１７ａ内に吸引した後、三方弁１７ｂのシリンジ１７ａとバルブ１８との間を開放するように切り替えて、バルブ１８を閉じてバルブ１９を開放する。そして、シリンジ１７ａのピストンを押すことにより、シリンジ１７ａ内に吸引していた洗浄液を供給配管５を介して濃縮処理空間１０内に供給することができ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生体組織処理装置２を用いて脂肪組織Ａから脂肪由来細胞を分離抽出するには、洗浄液容器１７ｃ内の洗浄液の一部をシリンジ１７ａ内に吸引しておく。そして、消化処理空間９内に脂肪組織Ａと消化酵素液とを収容し、モータ２２を作動させて、容器本体３をゆっくり回転させることにより、消化処理空間９内の脂肪組織Ａと消化酵素液とを攪拌する。

これにより、脂肪組織Ａが消化酵素により消化され、脂肪由来細胞が分離される。そして、モータ２２の作動を停止して、所定時間にわたって静置することにより、図３に示されるように、消化処理空間９内の脂肪組織Ａと消化酵素液との混合液が、脂肪層Ｂとその下層の細胞懸濁液層Ｃとに分離する。

この状態で、バルブ１９を閉じてバルブ１６ｂ，１８を開き、懸濁液給排手段１６を構成するシリンジ１６ａのピストンを引くことにより、消化処理空間９の底部に延びた吸引配管４の開口部４ａから下層の細胞懸濁液Ｃをシリンジ１６ａ内に吸引することができる。この状態でバルブ１８を閉じる。

細胞懸濁液Ｃが十分に吸引された後には、モータ２２を作動させて容器本体３を回転軸線Ｘ回りに回転させつつ、バルブ１９およびバルブ１６ｂを開く。そして、細胞懸濁液Ｃを収容している懸濁液給排手段１６のシリンジ１６ａのピストンを押すことにより、供給配管５を介して濃縮処理空間１０内に細胞懸濁液Ｃが供給される。

濃縮処理空間１０内に供給された細胞懸濁液Ｃは、容器本体３の回転による遠心力を受けて、図４に示されるように、半径方向最外方に配置されている突起部１２内に貯留されていく。そして、細胞懸濁液Ｃ内の各成分は、比重の大きさに応じて突起部１２内に半径方向外方から比重の大きい順に堆積されていくことになる。すなわち、細胞懸濁液Ｃ内において比重の大きな細胞が半径方向最外方に配置され、その内側には、上清が配されるようになる。

このとき、図４に示されるように、消化処理空間９内に残されている脂肪Ｂにも遠心力が作用して、脂肪Ｂが側壁に貼り付いた形態に配されるが、消化処理空間９と濃縮処理空間１０との間は仕切壁１１によって区画されているので、脂肪Ｂが濃縮処理空間１０に流入することは防止される。

そして、濃縮処理空間１０内の細胞懸濁液Ｃが、十分に遠心分離された状態で、モータ２２の回転数を低下させていくと、図５に示されるように、上清Ｄが突出部１２から下側に流れ出し、仕切壁１１の中央の貫通孔１１ａを介して消化処理空間９へと流入させられる。突出部１２内面には凹部１２ａが設けられているので、回転の低下とともに全ての細胞懸濁液Ｃが突出部１２から流出するのではなく、分離された脂肪由来細胞と少量の上清とを含む細胞懸濁液Ｃ’が凹部１２ａに捉えられるようにして残される。

次に、モータ２２の回転を速めて、細胞懸濁液Ｃ’に遠心力を付与しつつ、バルブ１８を閉じてバルブ１７ｂ，１９を開き、洗浄液供給部１７のシリンジ１７ａのピストンを押す。洗浄液は供給配管５を介して濃縮処理空間１０内に供給され、突出部１２内に収容されている細胞懸濁液Ｃ’に向けて吐出されて、細胞が再懸濁される。そして、このようにして生成された細胞懸濁液Ｃ’の遠心分離、上清Ｄの除去および洗浄液の供給による再懸濁を繰り返すことにより、細胞に付着していた組織片や消化酵素が細胞から取り除かれ、清浄な状態の細胞が得られる。

最終的には、洗浄工程の終了後に、図５に示されるように上清Ｄを排出した後、図６に示されるように突出部１２に設けられた取出ポート１５の蓋部材１５ｂを取り外して、図示しないシリンジの注射針を貫通孔１５ａに挿入し、凹部１２ａに貯留されている脂肪由来細胞と少量の洗浄液とを含む細胞懸濁液Ｃ’を吸引することにより、矢印に示すようにシリンジ内に最終生成物を回収することができる。

このように、本実施形態に係る生体組織処理容器１および生体組織処理装置２によれば、脂肪組織Ａの消化に使用した消化処理空間９内に最終生成物である細胞懸濁液Ｃ’を戻さないので、細胞懸濁液Ｃ’が高濃度の消化酵素や脂肪Ｂに触れることがなく清浄な状態のまま回収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、脂肪組織Ａおよび消化酵素液を消化処理空間９に収容した状態から開始したが、図７に示されるように、吸引配管４に接続したシリンジ２０を介して脂肪組織Ａおよび消化酵素液を消化処理空間９内に供給してもよい。この場合には、消化処理前の脂肪組織Ａの供給経路と、最初の細胞懸濁液Ｃの回収経路とが同一となるため、最初の回収時には細胞懸濁液Ｃに脂肪組織Ａ片や消化酵素が付着する可能性があるが、その後の洗浄工程や最終的な取り出し工程においては、細胞懸濁液Ｃ’と脂肪Ｂとの接触が回避されるので、清浄な状態の脂肪由来細胞を回収することができる。

また、本実施形態においては、消化処理空間９と濃縮処理空間１０とを仕切壁１１によって区画することとしたが、これに限定されるものではなく、図８に示されるように、消化処理空間９と濃縮処理空間１０とをその間に配置された半径方向内方に突出する括れ部２１によって区画することとしてもよい。図８に示す例では、容器本体３は、消化処理空間９を構成する部分において、下方に向かって広がるテーパ面状に形成されている。これにより、遠心力が作用すると、脂肪Ｂはテーパ面に沿って鉛直下方に付勢される。これによっても、脂肪Ｂが括れ部２１を超えて濃縮処理空間１０に入ることを阻止することができる。

Ａ 脂肪組織（生体組織）
Ｃ 細胞懸濁液
Ｃ’ 細胞懸濁液（液体）
Ｄ 上清（液体）
Ｘ 回転軸線
１ 生体組織処理容器
２ 生体組織処理装置
４ 吸引配管
５ 供給配管
９ 消化処理空間
１０ 濃縮処理空間
１１ 仕切壁（流動制限手段、括れ部）
１２ａ 凹部
１５ 取出ポート
１６ 懸濁液給排手段（吸引手段、懸濁液供給手段）
１７ 洗浄液供給手段
２１ 括れ部
２２ モータ（回転駆動部）

Claims (3)

1. 回転軸線の近傍に配置され、生体組織および消化酵素液を収容する消化処理空間と、
   該消化処理空間の上部に連絡し、半径方向外方に延びて、前記回転軸線回りの回転による遠心力により細胞懸濁液を濃縮する濃縮処理空間と、
   該濃縮処理空間から前記消化処理空間への液体の流動を許容しかつ逆流を制限する流動制限手段と、
   前記消化処理空間の底部から細胞懸濁液を外部に吸引する吸引配管と、
   前記濃縮処理空間内に細胞懸濁液および洗浄液を供給する供給配管とを備え、
   前記濃縮処理空間の半径方向最外位置近傍に、回転の停止時に、前記細胞懸濁液を濃縮して得られた細胞を含む少量の液体を貯留可能な凹部と、該凹部にアクセスして細胞を含む液体を取り出し可能な取出ポートとが設けられている生体組織処理容器。
2. 前記流動制限手段が、前記消化処理空間の上方に全周にわたって設けられ、前記消化処理空間の内面より半径方向内方に突出する括れ部である請求項１に記載の生体組織処理容器。
3. 請求項１または請求項２に記載の生体組織処理容器と、
   該生体組織処理容器を前記回転軸線回りに回転させる回転駆動部と、
   前記吸引配管に接続され、前記細胞懸濁液を吸引する吸引手段と、
   前記供給配管に接続され、前記吸引手段により吸引された前記細胞懸濁液を供給する懸濁液供給手段と、
   前記供給配管に接続され、前記洗浄液を供給する洗浄液供給手段とを備える生体組織処理装置。

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