JP2012060923A

JP2012060923A - 細胞分離装置

Info

Publication number: JP2012060923A
Application number: JP2010206997A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Togawa; 祐一戸川
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2010-09-15
Filing date: 2010-09-15
Publication date: 2012-03-29

Abstract

【課題】原料細胞液からの細胞の回収を効率よく行う。
【解決手段】流入口５ａ１〜５ｄ１から流入された細胞懸濁液内の細胞を捕捉しかつ細胞以外の懸濁液成分を排出口５ａ２〜５ｄ２から排出する複数のフィルタ５ａ〜５ｄと、細胞懸濁液を供給する供給配管２から各フィルタの流入口へ配管を分岐させる分岐部４と、懸濁液成分を廃棄する廃液配管６へ各フィルタの排出口を合流させる合流部７と、廃液配管６側から各フィルタに回収液を供給する回収液供給部９と、回収液によって各フィルタから流入口側に放出された細胞を回収液とともに回収する細胞回収部８と、分岐部４から合流部７までのいずれかの位置に配置され、各フィルタを流通する液体の流れをそれぞれ検出する複数の流動検出部１１ａ〜１１ｄおよび各フィルタ５ａ〜５ｄへの配管３ａ〜３ｄを開閉する複数のバルブ１０ａ〜１０ｄとを備える細胞分離装置１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、細胞分離装置に関するものである。

従来、血液等の原料細胞液から血管新生療法用細胞をフィルタを用いて分離回収する装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この装置では、原料細胞液をフィルタに一方向から流し、フィルタによって血管新生療法用細胞を捕捉した後、同一のフィルタに逆方向から回収液を流して、フィルタに捕捉された細胞を回収することとしている。また、フィルタによる細胞の分離回収には時間がかかるので、効率化のために、複数のフィルタを並列に接続して処理する方法も開示されている。

特開２００５−３３６０８０号公報

しかしながら、特許文献１の装置は、並列に接続した複数のフィルタの１つにおいて、細胞の分離工程を行いながら、他のフィルタにおいて細胞の回収工程を行うものであるが、各フィルタを含む管路系の流動抵抗によって一のフィルタに流そうとする原料細胞液が他のフィルタに回り込んだり、一のフィルタに流そうとする回収液が他のフィルタに回り込んだりして、分離工程や回収工程を効率よく行うことができない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、原料細胞液からの細胞の回収を効率よく行うことができる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、細胞懸濁液を流入させる流入口を有し、流入された細胞懸濁液内の細胞を捕捉するとともに、細胞以外の懸濁液成分を排出する排出口を有する複数のフィルタと、前記細胞懸濁液を供給する供給配管から各前記フィルタの流入口へ配管を分岐させる分岐部と、前記懸濁液成分を廃棄する廃液配管へ各前記フィルタの排出口を合流させる合流部と、前記廃液配管に切り替え可能に接続され、廃液配管側から各前記フィルタに回収液を供給する回収液供給部と、前記供給配管に切り替え可能に接続され、前記回収液によって各前記フィルタから流入口側に放出された細胞を回収液とともに回収する細胞回収部と、前記分岐部から前記合流部までのいずれかの位置に配置され、各前記フィルタを流通する液体の流れをそれぞれ検出する複数の流動検出部および各前記フィルタへの配管を開閉する複数のバルブとを備える細胞分離装置を提供する。

本発明によれば、供給配管から細胞懸濁液を供給すると、細胞懸濁液が分岐部によって複数のフィルタへの流入口への配管に分岐され、それぞれフィルタに流されることにより、各フィルタで細胞が捕捉され、細胞以外の懸濁液成分が排出口から排出される。排出された懸濁液成分は、合流部において廃液配管に合流されて廃棄される。
一方、フィルタに捕捉された細胞は、廃液配管に接続された回収液供給部から回収液を供給し、細胞懸濁液とは逆方向からフィルタに回収液を流動させることにより、フィルタから剥離され、供給配管に接続された細胞回収部に回収される。

この場合において、細胞懸濁液の流動中に、いずれかの配管に配置された流動検出部による細胞懸濁液の流れが他の配管における流れと比較して所定レベルより低くなった場合には、その配管のバルブを閉じて細胞懸濁液を他の配管に割り振ることができる。これにより、フィルタが目詰まりした可能性のある配管へのそれ以上の細胞懸濁液の供給を防止して、目詰まりしていないフィルタによる細胞の捕捉を促進することができる。

一方、回収液の流動中に、いずれかの配管に配置された流動検出部による回収液の流れが他の配管における流れと比較して所定レベルより高くなった場合には、その配管のバルブを閉じて回収液を他の配管に割り振ることができる。これにより、フィルタに捕捉されていた細胞が剥離して回収された可能性のある配管へのそれ以上の回収液の供給を防止して、回収の効率を向上し、回収される細胞の濃度を向上することができる。

上記発明においては、前記供給配管を介した前記細胞懸濁液の供給時に、前記流動検出部により液体の流れが所定の閾値以下に低下した前記フィルタの配管に設けられた前記バルブを閉鎖するよう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、細胞懸濁液の流動中に、制御部が、フィルタが目詰まりした可能性のある配管へのそれ以上の細胞懸濁液の供給を自動的に防止して、目詰まりしていないフィルタによる細胞の捕捉を促進することができる。

また、上記発明においては、前記回収液供給部からの回収液の供給時に、前記流動検出部により液体の流れが所定の閾値以上に上昇した前記フィルタの配管に設けられた前記バルブを閉鎖するよう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、回収液の流動中に、制御部が、フィルタに捕捉されていた細胞が剥離して回収された可能性のある配管へのそれ以上の回収液の供給を自動的に防止して、回収の効率を向上し、回収される細胞の濃度を向上することができる。

本発明によれば、原料細胞液からの細胞の回収を効率よく行うことができるという硬化を奏する。

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１の細胞分離装置による細胞の分離動作を説明するフローチャートである。図２の分離動作の変形例を示すフローチャートである。

本発明の一実施形態に係る細胞分離装置１について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１は、図１に示されるように、単一の供給配管２と、該供給配管２を複数、図１に示される例では４つの分岐配管３ａ〜３ｄに分岐する分岐部４と、各分岐配管３ａ〜３ｄに配置されたフィルタ５ａ〜５ｄと、単一の廃液配管６と、該廃液配管６に４つの分岐配管３ａ〜３ｄを合流させる合流部７とを備えている。

また、本実施形態に係る細胞分離装置１は、供給配管２に接続された回収部８と、廃液配管６に接続された回収液供給部９とを備えている。
さらに、本実施形態に係る細胞分離装置１は、各分岐配管３ａ〜３ｄの分岐部４とフィルタ５ａ〜５ｄとの間に配置されたバルブ１０ａ〜１０ｄおよび流動センサ（流動検出部）１１ａ〜１１ｄと、該流動センサ１１ａ〜１１ｄにより検出された液体の流動状態に基づいてバルブ１０ａ〜１０ｄ等を制御する制御部１２とを備えている。
供給配管２の上流には細胞懸濁液供給源１３が接続され、廃液配管６の下流には廃液容器１４が接続されている。

フィルタ５ａ〜５ｄとしては、例えば、不織布フィルタであり、赤血球等の微小粒子を含む液体を実質的に捕捉せず、所定の粒径以上の細胞を捕捉することができるものが使用されている。すなわち、フィルタ５ａ〜５ｄの流入口５ａ１〜５ｄ１から細胞懸濁液を流すと、細胞懸濁液中の細胞が捕捉され、他の懸濁液成分は捕捉されずに通過させられて、排出口５ａ２〜５ｄ２から排出されるようになっている。

回収液供給部９は、回収液を貯留する回収液容器９ａと、該回収液容器９ａ内の回収液を供給するポンプ９ｂと、廃液配管６における流動方向を切り替えるバルブ９ｃ，９ｄとを備えている。
回収部８は、回収されてきた細胞を含む回収液を貯留する回収容器８ａと、供給配管２における流動方向を切り替えるバルブ８ｂ，８ｃとを備えている。

流動センサ１１ａ〜１１ｄは、例えば、圧力センサであって、各分岐配管３ａ〜３ｄ内の圧力変化を検出するようになっている。具体的には、細胞懸濁液の供給中に、流動センサ１１ａ〜１１ｄにより検出された圧力が所定の閾値以上に上昇した場合には、フィルタ５ａ〜５ｄにおいて目詰まりが発生していると考えられる。一方、回収液の供給中に流動センサ１１ａ〜１１ｄにより検出された圧力が所定の閾値以下に低下した場合には、フィルタ５ａ〜５ｄに捕捉されていた細胞が剥離して回収液の流動速度が高まったと考えられる。

制御部１２は、細胞懸濁液の供給開始時には、バルブ８ｂを閉じてバルブ８ｃを開放し、細胞懸濁液供給源１３から送られてくる細胞懸濁液を分岐部４に流入させるとともに、全ての分岐配管３ａ〜３ｄのバルブ１０ａ〜１０ｄを開放して、全ての分岐配管３ａ〜３ｄに細胞懸濁液を供給するようになっている（細胞捕捉工程）。そして、廃液配管６のバルブ９ｄを開放してバルブ９ｃを閉鎖し、フィルタ５ａ〜５ｄを通過した液体成分を廃液容器１４に送るようになっている。

さらに、制御部１２は、細胞懸濁液の供給中においては、流動センサ１１ａ〜１１ｄにより検出された圧力が所定の閾値以上に上昇した場合には、その圧力の上昇を検出した流動センサ（例えば、流動センサ１１ａ）が設けられている分岐配管３ａのバルブ１０ａを閉鎖するようになっている。

一方、回収液の供給開始時には、バルブ９ｄを閉じてバルブ９ｃを開放し、全ての分岐配管３ａ〜３ｄのバルブ１０ａ〜１０ｄを開放して、ポンプ９ｂを作動させて、回収液容器９ａ内の回収液を全ての分岐配管３ａ〜３ｄに供給するようになっている（細胞回収工程）。そして、回収液の供給中においては、流動センサ１１ａ〜１１ｄにより検出された圧力が所定の閾値以下に低下した場合に、その圧力の低下を検出した流動センサ（例えば、流動センサ１１ｄ）が設けられている分岐配管３ｄのバルブ１０ｄを閉鎖するようになっている。
また、制御部１２は、細胞懸濁液供給源１３から送られてくる細胞懸濁液の有無を示す情報に基づいて、細胞捕捉工程と細胞回収工程とを切り替え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細胞分離装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離装置１を用いて、細胞懸濁液から細胞を分離回収するには、図２に示されるように、制御部１２は、細胞捕捉工程を開始する。

細胞捕捉工程は、回収液供給部９および回収部８へ分岐する配管のバルブ８ｂ，９ｃを閉じ、供給配管２および廃液配管６のバルブ８ｃ、９ｄを開放するとともに、全ての分岐配管３ａ〜３ｄのバルブ１０ａ〜１０ｄを開放して、細胞懸濁液供給源１３から細胞懸濁液を供給する（ステップＳ１）。

細胞懸濁液は、供給配管２を介して分岐部４により各分岐配管３ａ〜３ｄへ分岐され、フィルタ５ａ〜５ｄに供給される。これにより、各フィルタ５ａ〜５ｄにおいては、細胞が捕捉されて、細胞以外の懸濁液成分が通過させられる。フィルタ５ａ〜５ｄを通過した細胞以外の懸濁液成分は、合流部７において廃液配管６に合流されて、廃液容器１４に排出される。

ここで、制御部１２は、流動センサ１１ａ〜１１ｄの出力を監視して、圧力が所定値以上となっている分岐配管３ａ〜３ｄの有無を判定する（ステップＳ２）。圧力が所定値以上となっている分岐配管（例えば、分岐配管３ａ）が存在する場合には、当該分岐配管３ａに設けられているバルブ１０ａを閉鎖する（ステップＳ３）。

バルブ１０ａを閉鎖した場合には、全てのバルブ１０ａ〜１０ｄが閉鎖されたか否かを判定し（ステップＳ４）、閉鎖されていない場合には、細胞懸濁液供給源１３における細胞懸濁液の残量を確認し（ステップＳ５）、残量があることを条件としてステップＳ１からの工程が繰り返される。
一方、全ての分岐配管３ａ〜３ｄの圧力が所定値より小さい場合には、ステップＳ１を繰り返す。

全てのバルブ１０ａ〜１０ｄが閉鎖された場合、および細胞懸濁液供給部１３における細胞懸濁液の残量が無い場合には、回収工程を開始する。
回収工程においては、供給配管２および廃液配管６のバルブ８ｃ，９ｄが閉鎖され、回収液供給部９および回収部８へ分岐する配管のバルブ９ｃ，８ｂが開かれるとともに、全ての分岐配管３ａ〜３ｄのバルブ１０ａ〜１０ｄが開放されて、回収液供給部９のポンプ９ｂが作動させられる。これにより、回収液が廃液配管６に供給される（ステップＳ６）。

廃液配管６に供給された細胞懸濁液は合流部７を逆流して分岐配管３ａ〜３ｄに分岐され、全てのフィルタ５ａ〜５ｄに細胞懸濁液の流動方向とは逆方向から流動させられる。これにより、フィルタ５ａ〜５ｄに捕捉されていた細胞は回収液の流動によって剥離され、分岐部４によって供給配管２に流入し、回収部８に続く配管を介して回収容器８ａに回収される。

この場合においても、制御部１２は、流動センサ１１ａ〜１１ｄの出力を監視して、圧力が所定値以下となっている分岐配管３ａ〜３ｄの有無を判定する（ステップＳ７）。圧力が所定値以下となっている分岐配管（例えば、分岐配管３ｄ）が存在する場合には、当該分岐配管３ｄに設けられているバルブ１０ｄを閉鎖する（ステップＳ８）。バルブ１０ｄを閉鎖した場合には、全てのバルブ１０ａ〜１０ｄが閉鎖されたか否かを判定し（ステップＳ９）、閉鎖されていない場合には、ステップＳ６からの工程が繰り返される。一方、全ての分岐配管３ａ〜３ｄの圧力が所定値より大きい場合には、ステップＳ６を繰り返す。

そして、全てのバルブ１０ａ〜１０ｄが閉鎖された場合には、細胞懸濁液供給部１３における細胞懸濁液の残量を確認し（ステップＳ１０）、残量が存在する場合に、ステップＳ１からの細胞捕捉工程から繰り返され、細胞懸濁液の残量が無い場合には、制御部１２は全ての工程を終了する。

このように、本実施形態に係る細胞分離装置１によれば、細胞捕捉工程において複数のフィルタ５ａ〜５ｄのいずれかに目詰まりが生じたときあるいは回収工程において複数のフィルタ５ａ〜５ｄのいずれかに捕捉されていた細胞が回収されたときは、これを検知して、他のフィルタ５ａ〜５ｄに細胞懸濁液あるいは回収液を振り分けることができ、効率的に細胞を分離回収することができるという利点がある。

特に、回収工程においては、細胞がフィルタ５ａ〜５ｄから剥がれることにより目詰まりが解消して回収液が流動しやすくなったフィルタ５ａ〜５ｄへの回収液の供給を停止するので、回収部８に回収される細胞に対する回収液の割合を減らすことができ、相対的に高濃度の細胞を回収することができるという利点がある。
また、細胞捕捉工程において、全てのフィルタ５ａ〜５ｄが目詰まりした時点で、回収液により逆洗する回収工程を実施し、各フィルタ５ａ〜５ｄの分離能力を回復させた後に、細胞捕捉工程を繰り返すので、短時間で効率よく細胞を分離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、全てのフィルタ５ａ〜５ｄが目詰まりした時点で、回収工程を実施することとしたが、これに代えて、図３に示されるように、１つのフィルタ５ａ〜５ｄに目詰まりが生じた時点で回収工程を実施することにしてもよい。
すなわち、細胞懸濁液を供給している細胞捕捉工程（ステップＳ１）において、いずれかの分岐配管３ａ〜３ｄに設けられた流動センサ（例えば、流動センサ１１ａ）が所定値以上の圧力を検出した場合（ステップＳ２）には、該当する分岐配管３ａ以外の分岐配管３ｂ〜３ｄに設けられているバルブ１０ｂ〜１０ｄを閉鎖し（ステップＳ１１）、細胞捕捉工程から回収工程（ステップＳ６）に切り替えて、回収液によって目詰まりしたフィルタ５ａを逆洗することにより細胞を回収することにすればよい。

そして、フィルタ５ａの目詰まりが解消した場合には（ステップＳ７）、細胞懸濁液供給源１３に細胞懸濁液が残留しているか否かを確認し（ステップＳ１０）、残留している場合には細胞捕捉工程Ｓ１から繰り返すことにすればよい。

また、本実施形態においては、流動センサ１１ａ〜１１ｄが圧力を検出することとして、分岐配管３ａ〜３ｄにおける流動状態を間接的に検出することとしたが、これに代えて、流体の流れ自体を直接的に検出するセンサを用いることにしてもよい。

１細胞分離装置
２供給配管
４分岐部
５ａ１〜５ｄ１流入口
５ａ２〜５ｄ２排出口
５ａ〜５ｄフィルタ
６廃液配管
７合流部
８回収部（細胞回収部）
９回収液供給部
１０ａ〜１０ｄバルブ
１１ａ〜１１ｄ流動センサ（流動検出部）
１２制御部

Claims

細胞懸濁液を流入させる流入口を有し、流入された細胞懸濁液内の細胞を捕捉するとともに、細胞以外の懸濁液成分を排出する排出口を有する複数のフィルタと、
前記細胞懸濁液を供給する供給配管から各前記フィルタの流入口へ配管を分岐させる分岐部と、
前記懸濁液成分を廃棄する廃液配管へ各前記フィルタの排出口を合流させる合流部と、
前記廃液配管に切り替え可能に接続され、廃液配管側から各前記フィルタに回収液を供給する回収液供給部と、
前記供給配管に切り替え可能に接続され、前記回収液によって各前記フィルタから流入口側に放出された細胞を回収液とともに回収する細胞回収部と、
前記分岐部から前記合流部までのいずれかの位置に配置され、各前記フィルタを流通する液体の流れをそれぞれ検出する複数の流動検出部および各前記フィルタへの配管を開閉する複数のバルブとを備える細胞分離装置。
前記供給配管を介した前記細胞懸濁液の供給時に、前記流動検出部により液体の流れが所定の閾値以下に低下した前記フィルタの配管に設けられた前記バルブを閉鎖するよう制御する制御部を備える請求項１に記載の細胞分離装置。
前記回収液供給部からの回収液の供給時に、前記流動検出部により液体の流れが所定の閾値以上に上昇した前記フィルタの配管に設けられた前記バルブを閉鎖するよう制御する制御部を備える請求項１に記載の細胞分離装置。