JP2012096154A - 遠心分離ユニットおよび遠心分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリジョイントの構造を複雑にすることなく２本の配管によって遠心容器の給排を行う。
【解決手段】外部の管路が接続され中心軸線回りに回転可能なロータリジョイント１１に接続され、ロータリジョイント１１により外部の管路との間で流体を流通可能な第１の配管３１と、第１の配管３１を一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂに分岐する分岐管３３と、遠心分離装置に取り付けられて中心軸線回りに回転させられる有底円筒状の遠心容器１と、一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂ上における分岐管３３と遠心容器１との間に配置され、これらの第２の配管３５Ａ，３５Ｂ内を流通する流体の進行方向を互いに逆方向の一方向に規制する逆止弁３７Ａ，３７Ｂとを備える遠心分離ユニット１０を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、遠心分離ユニットおよび遠心分離装置に関するものである。

従来、生体組織を消化して得られた細胞懸濁液を収容した遠心容器を、遠心容器から離れた軸線回りに回転させることにより、細胞懸濁液内に含有されている成分を比重によって分離する細胞処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載された細胞処理装置は、ロータリジョイントにより遠心容器内の流体を外部の管路へ吸引可能にし、遠心分離された細胞懸濁液の上清を吸引する上清吸引管および最終生成物としての細胞を吸引する細胞吸引管を遠心容器内に配置している。

特開２００９−１３６１７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の細胞処理装置のように、上清を吸引する上清吸引管と細胞を吸引する細胞吸引管とをそれぞれ別個にロータリジョイントに接続すると、ロータリジョイントの内部に、これら２つの配管と外部の管路とを独立して接続する２つの流路を設けなければならず、ロータリジョイントの構造が複雑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、ロータリジョイントの構造を複雑にすることなく２本の配管によって遠心容器の給排を行うことができる遠心分離ユニットおよび遠心分離装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、外部の管路が接続され中心軸線回りに回転可能なロータリジョイントに接続され、該ロータリジョイントにより前記外部の管路との間で流体を流通可能な第１の配管と、該第１の配管を一対の第２の配管に分岐する分岐部と、該分岐部により分岐された前記一対の第２の配管が接続され、遠心分離装置に取り付けられて前記中心軸線回りに回転させられる有底円筒状の遠心容器と、前記一対の第２の配管上における前記分岐部と前記遠心容器との間に配置され、これらの第２の配管内を流通する流体の進行方向を互いに逆方向の一方向に規制する逆止弁とを備える遠心分離ユニットを提供する。

本発明によれば、ロータリジョイントに第１の配管を接続し、外部の管路から第１の配管に流体を送ると、逆止弁により、一方の第２の配管内を流通させて遠心容器に供給することができる。また、外部の管路から遠心容器内の流体を吸引すると、逆止弁により、他方の第２の配管内を流通させて第１の配管を介して外部へ排出することができる。

この場合において、これらの一対の第２の配管を分岐部を介して１本の第１の配管によってロータリジョイントに接続することで、ロータリジョイントにおいて外部の管路と第１の配管とを１本の流路により接続することができる。そのため、一対の第２の配管をそれぞれ別個にロータリジョイントに直接接続する場合のように、ロータリジョイントの内部に外部の管路と一対の第２の配管とを独立して接続する２つの流路を設ける必要がない。したがって、ロータリジョイントの構造を複雑にすることなく、２本の第２の配管によって遠心容器の給排を行うことができる。

上記発明においては、前記外部の管路および前記第１の配管を接続する前記ロータリジョイントを備えることとしてもよい。
このように構成することで、ロータリジョイントから遠心容器までを使い捨て（ディスポーザル）として使用することができる。

また、上記発明においては、前記第１の配管が前記一対の第２の配管の長さより長い可撓性を有する材質からなり、前記分岐部が前記遠心容器の近傍に配置されていることとしてもよい。

このように構成することで、ロータリジョイントに第１の配管を接続した状態で、遠心容器をその底部が中心軸線方向から半径方向外方を向くように姿勢を変化させる場合に、第１の配管を積極的に撓ませて第２の配管の撓みを低減することができる。これにより、２本の第２の配管を大きく撓ませる場合と比較して、遠心容器の揺動動作を容易にするとともに、第２の配管への負荷も低減することができる。

また、上記発明においては、前記遠心容器内に挿入され、一方の前記第２の配管がそれぞれ接続される一対の挿入管を備え、該一対の挿入管が、同心の２重管状に形成されていることとしてもよい。

このように構成することで、遠心容器内に挿入される２重管状の一対の挿入管を介して、一方の第２の配管から遠心容器内に流体を供給したり、他方の第２の配管から遠心容器内の流体を吸引したりすることができる。

本発明は、前記中心軸線回りに回転駆動させられ、上記いずれかの前記遠心容器を着脱可能に保持する保持部と、該保持部を前記中心軸線から離間された所定の揺動軸線回りに揺動可能に支持する回転アームと、前記中心軸線回りに前記回転アームを回転させる回転駆動部とを備える遠心分離装置を提供する。

本発明によれば、保持部により遠心容器を保持した状態で回転駆動部の作動により回転アームを回転させると、回転アームにより支持された保持部とともに遠心容器が中心軸線回りに回転させられ、遠心力により遠心容器がその底部を半径方向外方に向かうように姿勢を変化させて揺動軸線回りに揺動させられる。したがって、比重が異なる成分を含有する流体を遠心容器内に収容して回転させれば、流体内の成分を比重に応じて遠心容器の深さ方向に分離させることができる。

この場合において、ロータリジョイントの構造を複雑にすることなく、回転前または回転中の遠心容器に外部の管路から一方の第２の配管内を流通させて流体を供給したり、回転後の遠心容器から流体の不用な成分を他方の第２の配管内を流通させて外部へ排出したりすることができる。

本発明によれば、ロータリジョイントの構造を複雑にすることなく２本の配管によって遠心容器の給排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遠心分離装置の概略構成図である。 図１の静止時における遠心分離ユニットを示す縦断面図である。 図２の遠心分離ユニットの回転時の縦断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る静止時における遠心分離ユニットを示す縦断面図である。 図４の遠心分離ユニットの回転時の縦断面図である。

本発明の一実施形態に係る遠心分離ユニットおよび遠心分離装置について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る遠心分離装置１００は、図１に示すように、細胞懸濁液を収容する有底円筒状の２つの遠心容器１を備える遠心分離ユニット１０と、遠心分離ユニット１０の各遠心容器１を中心軸線Ａ回りに回転させる遠心分離機５０とを備えている。

遠心分離ユニット１０は、図２に示すように、遠心容器１の他に、中心軸線Ａ回りに回転可能なロータリジョイント１１と、ロータリジョイント１１に接続される第１の配管３１と、第１の配管３１を分岐する分岐管（分岐部）３３と、分岐管３３により第１の配管３１から分岐され、遠心容器１に接続される一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂとを備えている。

遠心容器１は、一端を閉塞する底部２と、他端に開口する開口部３とを備え、深さ方向の途中位置から底部２にかけて次第に先細になる略円錐形状に形成されている。また、遠心容器１は、フィルター（図示略）付きのストレーナ６を有する蓋部材５によって開口部３が閉塞され、内部が無菌的に密閉されるようになっている。

蓋部材５には、細胞懸濁液や洗浄液を供給したり最終生成物としての細胞を吸引したりする共通管（挿入管）７Ａおよび上清を吸引する吸引管（挿入管）７Ｂが固定されている。これらの共通管７Ａと吸引管７Ｂは、吸引管７Ｂが共通管７Ａの半径方向外方に同心に配置された２重管状に形成され、それぞれ蓋部材５の中央を貫通して遠心容器１の内部に挿入されている。共通管７Ａは遠心容器１の底部２近傍まで延び、吸引管７Ｂは遠心容器１の底部２から若干離れた位置まで延びている。

また、蓋部材５には、共通管７Ａが接続されたＬ型ジョイント９Ａと、吸引管７Ｂが接続されたＴ型ジョイント９Ｂが設けられている。Ｌ型ジョイント９Ａには一方の第２の配管３５Ａが着脱可能に接続され、Ｔ型ジョイント９Ｂには他方の第２の配管３５Ｂが着脱可能に接続されている。

ロータリジョイント１１は、中心軸線Ａ上に配置される円筒形状の回転軸体１３と、回転軸体１３の外側に同心円に配置された円筒形状のハウジング１７と、回転軸体１３とハウジング１７とを中心軸線Ａ回りに相対回転可能に支持するベアリング２１と、回転軸体１３とハウジング１７との間に配置された円環形状のシール部材２３とを備えている。

回転軸体１３は、第１の配管３１が接続される口金１４を２つ備えている。また、回転軸体１３の内部には、一端が口金１４に開口する内部流路１５がそれぞれ形成されている。これら２つの口金１４には、同一に構成される第１の配管３１、分岐管３３、一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂ、遠心容器１等がそれぞれ設けられている。上述した遠心容器１を含め、一方の構成について説明し、他方の構成については同様であるので説明を省略する。

ハウジング１７は、図示しないポンプやシリンジ等の管路２５が接続される口金１８を２つ備えている。回転軸体１３の内部流路１５の他端は、それぞれハウジング１７の口金１８に開口することができるようになっている。

第１の配管３１および一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂは、それぞれ可撓性を有する材質により形成されている。一方の第２の配管３５Ａの他端がＬ型ジョイント９Ａに接続され、他方の第２の配管３５Ｂの他端がＴ型ジョイント９Ｂに接続されている。これらの第２の配管３５Ａ，３５Ｂには、それぞれ管内を流通する流体の進行方向を規制する逆止弁３７Ａ，３７Ｂが備えられている。

逆止弁３７Ａ，３７Ｂは、それぞれ第２の配管３５Ａ，３５Ｂ上における分岐管３３の近傍に配置され、第２の配管３５Ａ，３５Ｂ内を流通する流体の進行方向を互いに逆方向の一方向に規制するようになっている。具体的には、一方の第２の配管３５Ａ内は、逆止弁３７Ａにより、流体が第１の配管３１から遠心容器１へ流通し、遠心容器１から第１の配管３１へは流通しないようになっている。また、他方の第２の配管３５Ｂ内は、逆止弁３７Ｂにより、流体が遠心容器１から第１の配管３１へ流通し、第１の配管３１から遠心容器１へは流通しないようになっている。

遠心分離機５０は、内部にモータ（回転駆動部）４１を収容するベース４２と、ベース４２により鉛直方向に支持され、モータ４１によりベース４２に対して中心軸線Ａ回りに回転駆動させられる回転軸４３と、回転軸４３に固定され、中心軸線Ａに対して直交する方向に延びる梁状の回転アーム４５と、遠心容器１を内部に収容可能なバケット（保持部）５１と、回転アーム４５の両端に設けられ、バケット５１を揺動可能に支持する水平な２つの揺動軸（揺動軸線）４７とを備えている。

バケット５１は、軸方向の一端を閉塞する底部５２を有し、内壁が遠心容器１の形状に沿って筒状に成形されている。このバケット５１は、回転軸４３が回転することにより、回転アーム４５とともに中心軸線Ａ回りに回転させられ、遠心力の作用により底部５２が半径方向外方に向かうように揺動軸４７回りに揺動するようになっている。すなわち、バケット５１は、静止時には中心軸線Ａ方向下方に底部５２を向けた姿勢で支持され、回転時には半径方向外方に底部５２を向けるように変化した姿勢で支持されるようになっている。

次に、このように構成された本実施形態に係る遠心分離ユニット１０および遠心分離装置１００の作用について、以下に説明する。
本実施形態に係る遠心分離ユニット１０および遠心分離装置１００を用いて、細胞懸濁液から濃縮した細胞を回収するには、まず、生体組織を消化酵素により消化し、得られた細胞懸濁液をポンプにより管路２５から遠心分離ユニット１０へ送る。

細胞懸濁液は、回転軸体１３の口金１４から内部流路１５を介して第１の配管３１に送られ、逆止弁３７Ａにより一方の第２の配管３５Ａ内を流通させられて共通管７Ａから遠心容器１内に注入される。この段階では、図１に示すように、遠心容器１は静止している。

次に、モータ４１を作動させ、遠心容器１を中心軸線Ａ回りに回転させることにより、遠心容器１内の細胞懸濁液を遠心分離する。
モータ４１の作動により、回転軸４３と共に回転アーム４５が回転すると、遠心力によりバケット５１が揺動軸４７回りに揺動し、中心軸線Ａ方向下方に底部５２を向けた姿勢から半径方向外方に底部５２を向けるように姿勢を変化させる。このとき、ハウジング１７は、遠心動作とは同期せずに静止している。

バケット５１が回転しながら姿勢を変化させることにより、図３に示すように、バケット５１に収容されている遠心容器１もバケット５１とともに中心軸線Ａ回りに回転し、半径方向外方に底部２を向けた姿勢に変化する。これにより、遠心容器１内の細胞懸濁液に遠心力が作用し、細胞と他の成分とが比重に応じて遠心容器１の深さ方向に積層状態に分離される。具体的には、比重の大きな細胞が遠心容器１の底部２に集められ、比重の小さな他の成分が細胞の上層に集められる。

次に、モータ４１の駆動を一旦停止し、遠心容器１を静止状態に戻す。口金１８に接続されているポンプを逆回転させ、吸引管７Ｂにより遠心容器１内の上清を吸引する。吸引管７Ｂから吸引された上清は、逆止弁３７Ｂにより他方の第２の配管３５Ｂ内を流通させられて、回転軸体１３の内部流路１５を介して外部に排出される。このとき、一方の第２の配管３５Ａ内は、逆止弁３７Ａにより液密になっており、内部に残存する流体は動かない。

上清が外部に排出されたら、細胞懸濁液の遠心分離と同様に、ポンプにより管路２５から遠心容器１に洗浄液を供給し、遠心容器１を中心軸線Ａ回りに回転させて細胞を洗浄処理する。また、洗浄処理後は、遠心容器１内の上清を外部に排出する。この場合において、洗浄液は、逆止弁３７Ａにより一方の第２の配管３５Ａ内を流通させられて遠心容器１に供給され、上清は逆止弁３７Ｂにより他方の第２の配管３５Ｂ内を流通させられて外部に排出される。
洗浄液は、遠心動作中に遠心容器１に供給することとしてもよい。

洗浄処理後、一方の第２の配管３５Ａが接続されているＬ型ジョイント９Ａを取り外し、例えば、ルアージョイントタイプの一般的なシリンジ等（図示略）をこの部分に接続する。シリンジにより、遠心容器１の底部２に残存する最終生成物としての細胞を共通管７Ａを介して取り出す。

以上説明したように、本実施形態に係る遠心分離ユニット１０および遠心分離装置１００によれば、一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂを分岐管３３を介して１本の第１の配管３１によってロータリジョイント１１に接続することで、ロータリジョイント１１において１本の内部流路１５により外部の管路２５と第１の配管３１とを接続することができる。そのため、一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂをそれぞれ別個にロータリジョイント１１に直接接続する場合のように、ロータリジョイント１１の内部に管路２５と一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂとを独立して接続する２つの内部流路を設ける必要がなく、ロータリジョイント１１の構造を簡略化することができる。したがって、ロータリジョイント１１の構造を複雑にすることなく、一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂにより、回転前または回転中の遠心容器１に細胞懸濁液や洗浄液等の流体を供給したり、回転後の遠心容器１から上清を吸引したりすることができる。

本実施形態は、以下のように変形することができる。
例えば、本実施形態においては、分岐管３３がロータリジョイント１１の近傍に配置されることとしたが、変形例においては、図４に示すように、第１の配管３１の長さを長くして分岐管３３を回転軸体１３の口金１４から離れた位置に配置し、一対の第２の配管３５Ａ，３５Ｂの長さを短くして分岐管３３および逆止弁３７Ａ，３７Ｂを各ジョイント９Ａ，９Ｂの近傍に配置することとしてもよい。

このようにすることで、図５に示すように、ロータリジョイント１１に第１の配管３１を接続した状態で、遠心容器１がその底部２を中心軸線Ａ方向から半径方向外方に向けるように姿勢を変化させる場合に、すなわち、遠心動作により遠心容器１を揺動軸４７回りに揺動させる場合に、第１の配管３１を積極的に撓ませて第２の配管３５Ａ，３５Ｂの撓みを低減することができる。これにより、２本の第２の配管３５Ａ，３５Ｂを大きく撓ませるような場合と比較して、遠心容器１の揺動動作を容易にするとともに、第２の配管３５Ａ，３５Ｂへの負荷も低減することができる。

また、共通管７Ａの先端から逆止弁３７Ａまでの距離および吸引管７Ｂの先端から逆止弁３７Ｂまでの距離をそれぞれ短くすることで、これらの共通管７Ａおよび第２の配管３５Ａ内に残存する細胞懸濁液の量や洗浄液の量や、吸引管７Ｂおよび第２の配管３５Ｂ内に残存する排液の量を減少することができる。これにより、最終生成物としての細胞の回収効率および洗浄効率を向上することができる。

１ 遠心容器
７Ａ 供給管（挿入管）
７Ｂ 吸引管（挿入管）
１０ 遠心分離ユニット
１１ ロータリジョイント
１５ 内部流路
２５ 管路
３１ 第１の配管
３３ 分岐管（分岐部）
３５Ａ，３５Ｂ 第２の配管
３７Ａ，３７Ｂ 逆止弁
４１ モータ（回転駆動部）
４５ 回転アーム
４７ 揺動軸（揺動軸線）
５１ バケット（保持部）
１００ 遠心分離装置
Ａ 中心軸線

Claims (5)

1. 外部の管路が接続され中心軸線回りに回転可能なロータリジョイントに接続され、該ロータリジョイントにより前記外部の管路との間で流体を流通可能な第１の配管と、
   該第１の配管を一対の第２の配管に分岐する分岐部と、
   該分岐部により分岐された前記一対の第２の配管が接続され、遠心分離装置に取り付けられて前記中心軸線回りに回転させられる有底円筒状の遠心容器と、
   前記一対の第２の配管上における前記分岐部と前記遠心容器との間に配置され、これらの第２の配管内を流通する流体の進行方向を互いに逆方向の一方向に規制する逆止弁とを備える遠心分離ユニット。
2. 前記外部の管路および前記第１の配管を接続する前記ロータリジョイントを備える請求項１に記載の遠心分離ユニット。
3. 前記第１の配管が前記一対の第２の配管の長さより長い可撓性を有する材質からなり、前記分岐部が前記遠心容器の近傍に配置されている請求項２に記載の遠心分離ユニット。
4. 前記遠心容器内に挿入され、一方の前記第２の配管がそれぞれ接続される一対の挿入管を備え、
   該一対の挿入管が、同心の２重管状に形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心分離ユニット。
5. 前記中心軸線回りに回転駆動させられ、請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心容器を着脱可能に保持する保持部と、
   該保持部を前記中心軸線から離間された所定の揺動軸線回りに揺動可能に支持する回転アームと、
   前記中心軸線回りに前記回転アームを回転させる回転駆動部とを備える遠心分離装置。

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