JP2012060920A - フィルタ装置、細胞分離装置および細胞分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルタの深部に捕捉された必要細胞の取り出しを容易にして、大量処理を容易にする。
【解決手段】必要細胞Ａを含む混合液Ｂを流入させる流入口２と、液体成分Ｂ’を排出させる流出口３とを備える容積可変のフィルタ容器４と、該フィルタ容器４内に収容された不織布からなるフィルタ部材５とを備え、該フィルタ部材５が、フィルタ容器４を拡大させたときに、空隙率を増加させるように構成されているフィルタ装置１を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、フィルタ装置、細胞分離装置および細胞分離方法に関するものである。

従来、末梢血および抗凝固剤等を混合した混合液を不織布を収容したフィルタ容器に導入し、混合液内に含まれる血管新生に必要な細胞を不織布によって捕捉し、捕捉した細胞をフィルタ容器に接続された他の容器に回収する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、赤血球を除去し有核細胞を回収する方法も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００５−３３６０８０号公報 特開２００４−２３６５２７号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示されている装置および方法では、不織布の目の細かさによって、赤血球は通すが、必要細胞は捕捉するものであり、必要細胞が捕捉されると不織布が目詰まりしてしまい、大量の処理が困難であるという不都合がある。また、フィルタ容器に供給する混合液の圧力を高めることで処理を促進する場合、必要細胞がフィルタの深部まで入り込んでしまい、逆洗によって回収しようとしても、フィルタの深部から取り出すことが困難にな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、フィルタの深部に捕捉された必要細胞の取り出しを容易にして、大量処理を容易にすることができるフィルタ装置、細胞分離装置および細胞分離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、必要細胞を含む混合液を流入させる流入口と、液体成分を排出させる流出口とを備える容積可変のフィルタ容器と、該フィルタ容器内に収容された不織布からなるフィルタ部材とを備え、該フィルタ部材が、前記フィルタ容器を拡大させたときに、空隙率を増加させるように構成されているフィルタ装置を提供する。

本発明によれば、フィルタ容器を収縮させ容積を低減させることによりフィルタ部材の空隙率を低下させた状態で、フィルタ容器の流入口から必要細胞を含む混合液を流入させることにより、混合液がフィルタ部材を通過する際に、必要細胞がフィルタ部材に捕捉され、他の液体成分がフィルタ部材を透過して流出口から排出される。この後に、フィルタ容器を拡大させて容積を増大させることによりフィルタ部材を構成する不織布の空隙率を増加させた状態で、フィルタ容器の流入口から洗浄液を流入させることにより、洗浄液が、フィルタ部材に捕捉されている必要細胞を剥離させて押し流す。

この場合において、フィルタ部材の空隙率が増加させられているので、フィルタ部材の深部に捕捉されていた必要細胞も洗浄液によって押し流され易くなっており、容易に回収することができる。そして、これにより必要細胞の付着による目詰まりを容易に解消し、細胞分離能力を容易に回復させることができる。このようにして、必要細胞が回収された後に再度、フィルタ容器を収縮させてフィルタ部材の空隙率を低下させることにより、必要細胞の捕捉を再開することができ、より多くの必要細胞を分離する処理を行うことができる。

上記発明においては、前記フィルタ部材が、層状に形成された不織布を複数積層してなり、前記フィルタ容器を拡大させたときに、前記不織布の層間を離間させるように構成されていてもよい。
このようにすることで、簡易にフィルタ部材の空隙率を増大させることができ、フィルタ部材の深部に捕捉されていた必要細胞も容易に回収することができる。

また、上記発明においては、前記フィルタ部材が、前記フィルタ容器を拡大させた状態においても、前記流入口と前記流出口とを全面にわたって区画するように構成されていてもよい。
このようにすることで、フィルタ容器を拡大させた状態で流入口から流入させる洗浄液が、フィルタ部材のいずれかの部分を通過することになり、フィルタ部材に捕捉されていた必要細胞を効果的に剥離させて流出口から洗浄液とともに流出させることができる。

また、上記発明においては、前記フィルタ部材が、前記フィルタ容器を拡大させたときに、前記不織布の密度を低下させるように構成されていてもよい。
このようにすることで、フィルタ容器を収縮させ不織布の密度を増加させて空隙率を低下させることにより、必要細胞を効率的に捕捉させることができ、必要細胞の捕捉後には、フィルタ容器を増大させ不織布の密度を低下させて空隙率を増加させることにより、フィルタ部材の深部に捕捉された必要細胞を効率的に剥離させることができる。この場合に、不織布の密度を増減させることにより、必要細胞の捕捉能力を広い範囲にわたってより均一に変化させることができる。

また、本発明は、上記いずれかのフィルタ装置と、該フィルタ装置の前記流入口側に接続され、必要細胞を含む混合液を収容する混合液容器と、前記フィルタ装置の前記流出口側に接続され、前記フィルタ装置を透過した前記混合液の液体成分を回収する廃液容器と、該フィルタ装置に接続され、該フィルタの捕捉された前記必要細胞を回収するために前記フィルタ装置に流入させる洗浄液を収容する洗浄液容器と、該フィルタ装置に接続され、前記フィルタ装置を透過した前記洗浄液および前記必要細胞を回収する回収容器とを備える細胞分離装置を提供する。

本発明によれば、フィルタ装置のフィルタ容器を収縮状態に設定した状態で、入口側バルブを混合液容器とフィルタ装置との間の流路を開くように切り替える一方、出口側バルブを廃液容器とフィルタ装置との間の流路を開くように切り替えることにより、混合液容器内の混合液がフィルタ装置を通過させられ、その際に必要細胞がフィルタ部材に捕捉される。一方、フィルタ装置を透過した混合液の液体成分は、廃液容器に回収される。

この状態で、入口側バルブおよび出口側バルブを切り替え、フィルタ装置のフィルタ容器を拡大状態に設定することにより、洗浄液容器からの洗浄液をフィルタ装置に通過させて、空隙率を増加させたフィルタ部材の深部に捕捉されていた必要細胞を洗浄液によって効率的に剥離させて、回収容器に回収することができる。

上記発明においては、前記フィルタ容器の容積を変更する駆動部を備えていてもよい。
このようにすることで、駆動部の作動によりフィルタ容器の容積を増減させて、空隙率を増減させることにより、混合液からの必要細胞の分離回収を自動的に行うことが可能となる。

また、本発明は、層状に形成された不織布を複数積層してなるフィルタ部材に、必要細胞を含む混合液を供給して必要細胞を捕捉させるステップと、前記フィルタ部材の前記不織布の空隙率を低下させるステップと、空隙率が低下されたフィルタ部材に対し洗浄液を流通させるステップとを含む細胞分離方法を提供する。

本発明によれば、フィルタの深部に捕捉された必要細胞の取り出しを容易にして、大量処理を容易に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フィルタ装置を示す斜視図である。 図１のフィルタ装置のフィルタ容器を拡大させた状態を示す斜視図である。 図１のフィルタ装置の縦断面図である。 図２のフィルタ装置の縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る細胞分離装置を示す全体構成図である。 図５の細胞分離装置による細胞の回収工程を説明する全体構成図である。 本発明の一実施形態に係る細胞分離方法を示すフローチャートである。 図１のフィルタ装置の第１の変形例を示す縦断面図である。 図８のフィルタ装置のフィルタ容器を拡大させた状態を示す縦断面図である。 図１のフィルタ装置の第２の変形例であって、（ａ）フィルタ容器を収縮させた状態、（ｂ）フィルタ容器を拡大させた状態をそれぞれ示す縦断面図である。 図１のフィルタ装置の第３の変形例であって、（ａ）フィルタ容器を収縮させた状態、（ｂ）フィルタ容器を拡大させた状態をそれぞれ示す縦断面図である。 図１のフィルタ装置の第４の変形例であって、（ａ）フィルタ容器を収縮させた状態、（ｂ）フィルタ容器を拡大させた状態をそれぞれ示す縦断面図である。

本発明の一実施形態に係るフィルタ装置１、細胞分離装置１０および細胞分離方法について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係るフィルタ装置１は、図１〜図４に示されるように、流入口２と流出口３とを有するフィルタ容器４と、該フィルタ容器４内に収容されたフィルタ部材５とを備えている。

フィルタ容器４は、例えば、一方向に開口する箱状の容器本体６と、該容器本体６の開口部を閉塞するように被せられる蓋体７と、容器本体６および蓋体７の間の隙間を全周にわたって密封するシール部材８とを備えている。蓋体７は、図３および図４に示されるように、容器本体６に対して移動可能に設けられており、シール部材８によって隙間を密封状態に維持されたままフィルタ容器４の内容積を増減させることができるようになっている。

図１および図３は、容器本体６に対して蓋体７を、内容積が収縮する方向に移動させた状態を示し、図２および図４は、容器本体６に対して蓋体７を、内容積が増大する方向に移動させた状態を示している。
フィルタ部材５は、ポリエステルあるいはポリプロピレンを素材とする不織布であり、例えば、平均繊維径１．０〜３０μｍのものである。このような不織布により、血管新生に有効な細胞（以下、必要細胞Ａと言う。）を繊維に捕捉され易くすることができる。

フィルタ部材５は、該フィルタ部材５が収容されているフィルタ容器４の内容積を変化させるとその変化に追従してその体積を膨張あるいは収縮させるようになっている。そして、フィルタ部材５は、その体積を膨張させたときには、その体積を収縮させたときよりも空隙率を増加させるようになっている。すなわち、体積を膨張させて空隙率を増加させると、不織布の目の粗さが粗くなり、体積を収縮させて空隙率を低下させると、不織布の目の粗さが細かくなるようになっている。

次に、本実施形態に係る細胞分離装置１０について説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１０は、図５および図６に示されるように、本実施形態に係るフィルタ装置１の流入口２側に三方弁１１を介して接続された混合液容器１２および洗浄液容器１３と、フィルタ装置１の流出口３側に三方弁１４を介して接続された廃液容器１５および回収容器１６とを備えている。また、本実施形態に係る細胞分離装置１０は、フィルタ装置１を駆動する駆動手段１７を備えている。

混合液容器１２には、末梢血等の体液、抗凝固剤（ＣＰＤ）および生理食塩水を混合した混合液Ｂが収容されている。洗浄液容器１３には生理食塩水等の洗浄液Ｃが収容されている。
廃液容器１５および回収容器１６は、処理開始前には何も収容されていない。
駆動手段１７は、例えば、蓋体７に移動端が固定されたシリンダ等の直動機構である。

このように構成された本実施形態に係るフィルタ装置１および脂肪分離装置１０を用いた細胞分離方法について、図７を参照して以下に説明する。図７は、本実施形態に係る細胞分離方法を示すフローチャートである。
本実施形態に係る細胞分離装置１０を用いて必要細胞Ａを含む混合液Ｂから必要細胞Ａを分離回収するには、図５に示されるように、駆動手段１７を作動させて蓋体７を押圧し、図１および図３に示されるように、フィルタ容器４の内容積を収縮させてフィルタ部材５を収縮させておく（フィルタ容器収縮ステップＳ１）。

この状態で、図５に示されるように、フィルタ装置１の上流側の三方弁１１を、混合液容器１２とフィルタ装置１との間の流路が連通するように切り替えるとともに、フィルタ装置１の下流側の三方弁１４を、フィルタ装置１と廃液容器１５との間の流路が連通するように切り替える。図中、三方弁１１，１４の閉止状態のポートを黒塗りで、開放状態のポートを白抜きで表示している。

これにより、混合液容器１２内の混合液Ａが、三方弁１１を通過してフィルタ装置１のフィルタ容器４内に供給される（混合液供給ステップＳ２）。フィルタ容器４内に流入した混合液Ｂの内、フィルタ部材５を通過した液体成分Ｂ’は、三方弁１４を通過して廃液容器１５に回収される。この場合に、フィルタ部材５は収縮させられることにより空隙率を低下させられているので、フィルタ容器４内に流動させられる混合液Ｂ内の必要細胞Ａがフィルタ部材５を構成する不織布の繊維に接触する機会が増加させられており、図３に示されるように、必要細胞Ａが効率的に捕捉される。

次に、全ての混合液Ｂをフィルタ装置１に流入させた後に、図６に示されるように、駆動手段１７を作動させて蓋体７を引っ張り、図２および図４に示されるように、フィルタ容器４の内容積を拡大させてフィルタ部材５を膨張させておく（フィルタ容器拡大ステップＳ３）。
この状態で、図６に示されるように、フィルタ装置１の上流側の三方弁１１を、洗浄液容器１３とフィルタ装置１との間の流路が連通するように切り替えるとともに、フィルタ装置１の下流側の三方弁１４を、フィルタ装置１と回収容器１６との間の流路が連通するように切り替える。

これにより、洗浄液容器１３内の洗浄液Ｃが、三方弁１１を通過してフィルタ容器４内に供給される（洗浄液供給ステップＳ４）。フィルタ容器４内に流入した洗浄液Ｃは、フィルタ部材５に付着している必要細胞Ａを剥離させて押し流す。このとき、フィルタ部材５は膨張させられて、空隙率が増加させられているので、多くの必要細胞Ａを付着させることによってフィルタ部材５に目詰まりが生じていた場合においても、剥離された必要細胞Ａがフィルタ部材５を通過し易くなっている。これにより、図４に示されるように、フィルタ部材５内に留まる必要細胞Ａを少なくして、洗浄液Ｃとともに効率よく回収容器１６に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、フィルタ容器４の容積を変化させることにより、フィルタ部材５自体を膨張あるいは収縮させてその目の粗さを変化させることとしたが、これに代えて、図８〜図１２に示されるように、複数層積層された層状のフィルタ部材５ａ〜５ｄを用意し、フィルタ容器４の容積の変化に伴って、各層のフィルタ部材５ａ〜５ｄを離間させることとしてもよい。

例えば、図８および図９に示す例では、フィルタ部材５ａ，５ｂは容器本体６に固定されているフィルタ部材５ｂと、蓋体７に固定されているフィルタ部材５ａの２層構造になっている。図８に示されるように、フィルタ容器４を収縮させた状態では、各フィルタ部材５ａ，５ｂが相互に密着して一体となっており、図９に示されるように、フィルタ容器４を拡大させた状態では、各フィルタ部材５ａ，５ｂが離間して隙間Ｄが形成されている。

このように構成することとしても、図８のように密着した状態でフィルタ部材５ａ，５ｂに捕捉された必要細胞Ａは、図９のように離間した状態で形成される隙間Ｄを介して下流側に流動し易くなり、効率よく回収することができる。なお、図８および図９に示す例では、フィルタ部材５ａ，５ｂを２つの層状の部分に分割したが、これに代えて、３つ以上の部分に分割してもよい。

図１０に示される例では、中間板１８を挟んで４層のフィルタ部材５ａ〜５ｄを設け、容器本体６と中間板１８、中間板１８と蓋体７とを弾性部材１９によって連結している。これにより、図１０（ａ）に示されるように、フィルタ容器４が収縮した状態では、フィルタ部材５ａ，５ｂおよびフィルタ部材５ｃ，５ｄを密着させて一体化し、図１０（ｂ）に示されるように、フィルタ容器４の内容積を拡大させたときには、それに伴って弾性部材１９を伸ばして、層状のフィルタ部材５ａ〜５ｄどうしを離間させ、層間の隙間Ｄを形成することができる。

また、図１１に示す例では、フィルタ部材５は、分割線Ｅによって分割された２層状に形成されているが、一部において接続されて一体化している。その結果、フィルタ容器４が収縮した図１１（ａ）の状態では、図８と同様に、２層のフィルタ部材５は相互に密着して一体となっているため、必要細胞Ａを効率的に捕捉することができる。

一方、フィルタ容器４が拡大した図１１（ｂ）の状態では、２層のフィルタ部材５間の分割線Ｅが離間させられるが、図９の場合とは異なり、フィルタ容器４への流入口２と流出口３とを完全に区画するようにフィルタ部材５が配置される。これにより、洗浄液Ｃは、必ずフィルタ部材５を横切ってフィルタ容器４の下流側に流出することとなり、必要細胞Ａを剥離するためにより効率的に使用されることになる。

また、図１２に示す例は、フィルタ部材５に３つの分割線Ｅを設け、（ａ）に示されるように４層のフィルタ部材５が一体化して必要細胞Ａを捕捉させた状態から、（ｂ）に示されるように各層を離間させた状態に変化させて洗浄液Ｃを供給するものである。

また、本実施形態においては、駆動手段１７としてシリンダのような直動機構を例示したが、これに限定されるものではなく、モータによって蓋体７を傾斜させる等してフィルタ容器４の容積を変化させてもよい。
また、蓋体７を磁性材料によって構成しておき、外部に配置した磁石（図示略）による磁気吸引力によって、蓋体７を移動させることにしてもよい。

また、本実施形態においては、洗浄液容器１３をフィルタ装置１の流入口２側に設け、回収容器１６をフィルタ装置１の流出口３側に設けたが、逆でもよい。

Ａ 必要細胞
Ｂ 混合液
Ｂ’ 液体成分
Ｃ 洗浄液
Ｓ２ 混合液供給ステップ（必要細胞を捕捉させるステップ）
Ｓ３ フィルタ容器拡大ステップ（不織布の層間を離間させるステップ）
Ｓ４ 洗浄液供給ステップ（洗浄液を流通させるステップ）
１ フィルタ装置
２ 流入口
３ 流出口
４ フィルタ容器
５，５ａ〜５ｄ フィルタ部材
１０ 細胞分離装置
１１ 三方弁（入口側バルブ）
１２ 混合液容器
１３ 洗浄液容器
１４ 三方弁（出口側バルブ）
１５ 廃液容器
１６ 回収容器
１７ 駆動手段（駆動部）

Claims (7)

1. 必要細胞を含む混合液を流入させる流入口と、液体成分を排出させる流出口とを備える容積可変のフィルタ容器と、
   該フィルタ容器内に収容された不織布からなるフィルタ部材とを備え、
   該フィルタ部材が、前記フィルタ容器を拡大させたときに、空隙率を増加させるように構成されているフィルタ装置。
2. 前記フィルタ部材が、層状に形成された不織布を複数積層してなり、前記フィルタ容器を拡大させたときに、前記不織布の層間を離間させるように構成されている請求項１に記載のフィルタ装置。
3. 前記フィルタ部材が、前記フィルタ容器を拡大させた状態においても、前記流入口と前記流出口とを全面にわたって区画するように構成されている請求項１または請求項２に記載のフィルタ装置。
4. 前記フィルタ部材が、前記フィルタ容器を拡大させたときに、前記不織布の密度を低下させるように構成されている請求項１に記載のフィルタ装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のフィルタ装置と、
   該フィルタ装置の前記流入口側に接続され、必要細胞を含む混合液を収容する混合液容器と、
   前記フィルタ装置の前記流出口側に接続され、前記フィルタ装置を透過した前記混合液の液体成分を回収する廃液容器と、
   該フィルタ装置に接続され、該フィルタの捕捉された前記必要細胞を回収するために前記フィルタ装置に流入させる洗浄液を収容する洗浄液容器と、
   該フィルタ装置に接続され、前記フィルタ装置を透過した前記洗浄液および前記必要細胞を回収する回収容器とを備える細胞分離装置。
6. 前記フィルタ容器の容積を変更する駆動部を備える請求項５に記載の細胞分離装置。
7. 層状に形成された不織布を複数積層してなるフィルタ部材に、必要細胞を含む混合液を供給して必要細胞を捕捉させるステップと、
   前記フィルタ部材の空隙率を低下させるステップと、
   空隙率が低下されたフィルタ部材に対し洗浄液を流通させるステップとを含む細胞分離方法。

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