JP2013507983A - 再生細胞抽出システム - Google Patents

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Abstract

再生細胞抽出システムが開示される。本発明の実施形態による再生細胞抽出システムは、第1ユニット、第2ユニット及び移送部を備える。第1ユニットは、真空吸入によって組織を採取し、攪拌及び遠心分離により採取された該組織から血液汚染物を分離させ、該血液汚染物が分離された組織から細胞を分離して液体に浮遊する状態の細胞を排出させる。第2ユニットは、第1ユニットから液体に浮遊する状態の細胞を投入され、遠心分離によって再生細胞を分離し、第1ユニットより小容量である。移送部は、第1ユニットと第2ユニットとの間に連結され、第1ユニット及び第2ユニットに洗浄水を注入し、第1ユニット及び第2ユニットからの抽出物を対応するバッグへ伝達し、第1ユニットから抽出された液体に浮遊する状態の細胞を第2ユニットに投入させるか、または組織及び細胞汚染物を移送する。該組織は脂肪組織であり、該再生細胞は脂肪由来の幹細胞である。

Description

本発明は、再生細胞抽出システムに係り、特に、脂肪組織の採取及び脂肪組織からの再生細胞の分離過程が、密閉状態で自動化したプログラムによって行われ、各段階別に、純粋な脂肪組織、純粋な成熟脂肪細胞、オイル及び脂肪由来の幹細胞をそれぞれ選択的に得ることができ、かつ採取される再生細胞量の調節が容易な再生細胞抽出システムに関する。
幹細胞は、特定条件で複数の細胞系統に分化できるクローン原性及び自己再生能を持っている細胞として定義される。はい芽幹細胞は、胚盤胞段階で、ほ乳動物のはい芽から由来して体内に存在するほぼ全ての細胞に分化できる能力を持っている一方、成体幹細胞は、出生後に分化した組織に極微量存在する細胞であり、幹細胞の能力を持っている細胞である。成体幹細胞は、はい芽幹細胞に比べて実際的な利点を提供する。はい芽幹細胞とは異なって、成体幹細胞は倫理的問題を引き起こさず、患者自身から抽出できる。これらは供給量が豊富で人体の多様な組織に内在する。成体幹細胞の最も可用性の高い供給源は、最近の研究で確認されたところのように、骨髄、末梢血、臍帯/臍帯血及び脂肪組織である。これら細胞は、生理学的細胞生成または傷に起因する組織損傷の結果であり、これら自身の特異的な組織内で最終分化した細胞を保持、産出、代替できる。
細胞形成性というかかる能力は、病んだ機関の生理現象及び機能を回復させる目的で、欠陥のある組織の再生を目指す治療的適用の開発を引出した。成体幹細胞は、数十年前から周知のように、造血細胞を産出できるだけでなく、最近に明らかになったように、血管、筋肉、骨、軟骨、皮膚、神経などを産出できる。これら細胞は、間葉系幹細胞として知られている。これに加えて、血小板濃縮液で製造された血小板は、傷治癒の加速化に利用でき、結果的に、骨、皮膚またはその他の組織などの組織の再構成に役立つ再生医薬で一定の役割を果たすことができる。
最近、脂肪組織は、治療的応用に好適な幹細胞、始原細胞及び基質物質の根源であると明らかになった。脂肪組織はまた、血管内皮細胞の豊富な根源であり、前記血管内皮細胞は、新血管の成長を促進して幹及び始原細胞の成長を刺激することで、組織再生及び組織工学で役割を果たすことができる。
ところが、多くの装置が脂肪組織からの細胞収集のために開発されてきたが、これら装置は、脂肪組織の回収のための吸出装置を好適に収容できないか、または、脂肪組織の収集から組織の処理までの部分的なまたは完全な自動化がなされていない。また、脂肪組織の収集から組織の処理までの部分または完全密閉システムの欠乏と、これによる汚染問題が発生するという問題がある。
したがって、脂肪組織の収集から組織の処理までの過程が、密閉状態でプログラムによって完全に自動化して進められ、脂肪組織から採取される再生細胞、すなわち、幹細胞の純度を向上させて最終的に注射器に入れて直ちに使用できるほどの量に低減させることができ、細胞の抽出後に操作の必要性を低める方法及び装置の開発が要求されている。
本発明が解決しようとする技術的課題は、脂肪組織の収集から組織の処理までの過程が、密閉状態でプログラムによって完全に自動化して進められ、脂肪組織から採取される再生細胞の純度を向上させて、最終的に注射器に入れて直ちに使用できるほどの量に低減させることができ、細胞の抽出後の別途操作の必要性を低める再生細胞抽出システムを提供するところにある。
前記技術的課題を達成するための本発明の実施形態による再生細胞抽出システムは、第1ユニット、第2ユニット及び移送部を備える。
第1ユニットは、真空吸入によって組織を採取し、攪拌及び遠心分離により採取された前記組織から血液汚染物を分離させ、前記血液汚染物が分離された組織から細胞を分離して液体に浮遊する状態の細胞を排出させる。
第2ユニットは、前記第1ユニットから前記液体に浮遊する状態の細胞を投入されて、遠心分離によって再生細胞を分離し、前記第1ユニットより小容量である。
移送部は、前記第1ユニットと前記第2ユニットとの間に連結され、前記第1ユニット及び前記第2ユニットに洗浄水を注入し、前記第1ユニット及び前記第2ユニットからの抽出物を対応するバッグへ伝達し、前記第1ユニットから抽出された液体に浮遊する状態の細胞を前記第2ユニットに投入させるか、または組織及び細胞汚染物を移送する。
前述したように、本発明の実施形態による再生細胞抽出システムは、脂肪組織の収集から再生細胞の抽出までプログラムにより制御される完壁な自動化が可能であり、また密閉状態で脂肪組織が移動して分離され、脂肪組織の分離に当って各段階別に、脂肪組織、成熟脂肪細胞、オイル(脂肪)及び脂肪由来の幹細胞をそれぞれ選択的に得ることができるという長所があり、胸拡大術などの大容量が求められる時にも、1回の作動で多くの純粋脂肪及び脂肪由来の幹細胞を得ることができて非常に便利である。また第2チャンバ内部の下板部の構造を多様に変更することで、血液などから必要な成分のみ選択的に分離し出すことができ、この場合、第2チャンバの容量に拘らず多量でも持続的に所望の組織を分離できるという長所がある。
また、第1ユニットと第2ユニットとの回転速度及びその他の動作をいずれもプログラムにより自動化させることで、組織の抽出から幹細胞の採取及び保管まで所定の時間及び容量を合わせて自動で行えるという長所がある。また移送部にフィルタを取り付けることで、多様な組織から幹細胞を含む多様な細胞を分離できるという長所がある。
本発明の詳細な説明で引用される図面をさらに十分に理解するために、各図面の簡単な説明が提供される。
本発明の実施形態による再生細胞抽出システムを説明する概念図である。 第1ユニットの構造を説明する断面図である。 図2Aの第1ユニットの他の構造を示す図である。 第2ユニットの構造を説明する断面図である。 図3の下板部の構造を説明する平面図である。 図3の下板部の他の構造を説明する平面図である。 図5の下板部に結合される選択排出部の平面図である。 選択排出部の側面断面図である。 選択排出部が下板部に結合された構造を説明するための第2ユニットの断面図である。 図3の下板部のさらに他の構造を説明する平面図である。 図7の下板部が取り付けられた態様を説明する断面図である。 さらに他の構造の下板部が第2チャンバに取り付けられた態様を説明する断面図である。
前記技術的課題を達成するための本発明の実施形態による再生細胞抽出システムは、第1ユニット、第2ユニット及び移送部を備える。
第1ユニットは、真空吸入によって組織を採取し、攪拌及び遠心分離により採取された前記組織から血液汚染物を分離させ、前記血液汚染物が分離された組織から細胞を分離して液体に浮遊する状態の細胞を排出させる。
第2ユニットは、前記第1ユニットから前記液体に浮遊する状態の細胞を投入され、遠心分離によって再生細胞を分離し、前記第1ユニットより小容量である。
移送部は、前記第1ユニットと前記第2ユニットとの間に連結され、前記第1ユニット及び前記第2ユニットに洗浄水を注入し、前記第1ユニット及び前記第2ユニットからの抽出物を対応するバッグへ伝達し、前記第1ユニットから抽出された液体に浮遊する状態の細胞を前記第2ユニットに投入させるか、または組織及び細胞汚染物を移送する。
前記組織は脂肪組織であり、前記再生細胞は脂肪由来の幹細胞である。
前記第1ユニットは、円筒状の上部胴体部、前記上部胴部の下部に一体に形成されて下方へ行くほど中心に向かって傾斜する中間胴体部、前記中間胴部に一体に形成されて前記上部胴部の内径より小さく、同じ内径を持って下方に延びる下部胴体部、前記上部胴部の上部面に一体に形成されて上部面を覆う蓋部を備える第1チャンバ、及び前記蓋部の中央に形成されたガイドホールを通じて前記下部胴部の底面に所定間隔離隔した位置まで挿入される中央管であり、前記中央管の上部を通じて組織が前記第1チャンバに投入され、前記第1チャンバから前記液体に浮遊する状態の細胞が排出される前記中央管と、を備え、前記第1チャンバの前記中間胴部の内壁面に採取された組織の攪拌を円滑にするために、第1羽根部が少なくとも一つ以上前記中央管方向に形成される。
前記第1チャンバは、前記中央管を取り囲んで前記ガイドホールに挿入され、前記中央管と一体に形成され、前記第1チャンバを陰圧状態に作るための陰圧管が形成され、前記ガイドホールを形成する壁面と前記陰圧管との間には、前記第1チャンバが前記中央管及び陰圧管と独立して回転しつつも密閉性を維持するように、リテーナが取り付けられる。
前記中央管の下部先端が前記下部胴部の底面から離隔した位置は、底面から0.1mm〜3mm間である。前記中央管は、前記第1チャンバ内部に挿入された部分に、外側に突出する少なくとも一つ以上の補助羽根が形成される。
前記ガイドホールを形成する壁面と前記陰圧管との間には、前記リテーナと共に、前記第1チャンバの回転を円滑にする軸受がさらに取り付けられ、前記中央管を通じて投入される組織に存在する異物をろ過できるフィルタが、前記中央管下部の前記下部胴部の内側に取り付けられる。
前記第2ユニットは、一定の直径で垂直下方に延びる入口部と、前記入口部の下端から下部へ行くほど内径が大きくなっていて、最大内径を持つ細胞分離部から再び下部へ行くほど内径が小さくなる円筒状の上部胴体部と、前記上部胴体部の下部に一体に形成され、かつ一定の内径で下方に延びる下部胴体部で構成される第2チャンバと、前記入口部の下端から下部へ行くほど内径が大きくなる部分から前記細胞分離部までを上板部という時、前記上板部の内側面に対応するように設けられ、前記第2チャンバ内部に存在する再生細胞以外の生理的緩衝液が排出される通路を前記上板部との間に形成し、前記入口部の内側に形成される第1内径を持つ円筒状の第1内部入口部と、前記第1内部入口部を取り囲んで第1内径より大きい第2内径を持つ第2内部入口部とを備える下板部と、前記第1ユニットから排出される前記液体に浮遊する状態の細胞を前記第2チャンバ内部に投入させるために、前記第1内部入口部を通じて前記第2チャンバ内部に挿入される投入管と、前記投入管の内側を貫通して前記投入管より長く前記第2チャンバ内部に挿入され、前記第2チャンバの前記下部胴体部の底面に形成された前記再生細胞を排出させる通路になる第1排出管と、前記第2内部入口部の外壁面と前記入口部の内壁面との間に挿入されて、前記上板部と前記下板部との間の通路を通じて排出される前記再生細胞以外の生理的緩衝液を外部に排出させる第2排出管と、を備える。
前記第2チャンバは、リテーナにより前記投入管、前記第1排出管及び前記第2排出管と独立して回転しつつも密閉性を維持する。
前記投入管は、外側に前記第1内部入口部の外壁面を取り囲む第1支持羽根を備え、前記第2排出管は、前記入口部を取り囲む第2支持羽根を備え、前記第1支持羽根と前記第2内部入口部の内壁面との間と、前記入口部の外壁面と前記第2支持羽根との間に、前記第2チャンバが独立して回転しつつも密閉性を維持するための前記リテーナが取り付けられる。
前記第1支持羽根と前記第2内部入口部の内壁面との間と、前記入口部の外壁面と前記第2支持羽根との間には、前記リテーナと共に前記第2チャンバの回転を円滑にする軸受がさらに取り付けられる。
前記投入管は、前記上部胴体部の下端まで挿入され、前記第1排出管は、前記下部胴体部の底面から0.1mm〜2mm高さまで挿入される。
前記第2チャンバは、前記細胞分離部から前記上部胴体部の下端までの内壁面に、前記第2チャンバの回転時に攪拌を円滑にする第2羽根部が少なくとも一つ以上前記投入管方向に形成される。
前記下板部は、前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部と、前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部の下端に一体に形成され、前記上板部の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられて前記上板部と共に前記通路を形成する円形板と、を備え、前記上板部と前記下板部との間の通路は少なくとも一つ以上存在し、前記通路と通路との間の円形板部分は前記上板部に接着する構造である。
前記第2チャンバの回転速度及び前記円形板の長さを調節することで、前記第2チャンバの遠心力によって内部に形成される血液成分層による成分血液の採取が可能であり、再生細胞以外の生理的緩衝液が前記第2チャンバ内部に残る量を調節する。
前記下板部は、前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部と、前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部の下端に一体に形成され、前記上板部の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられて前記上板部と共に前記通路を形成する円形板と、前記下板部の前記第2内部入口部の外側を取り囲み、前記通路のうち少なくとも一つ以上の通路を選択的に前記第2排出管に連結させる中空の平たい円板状の選択排出部と、を備え、前記上板部と前記下板部との間の通路は少なくとも一つ以上存在し、前記通路と通路との間の円形板部分は前記上板部に接着され、前記円形板を直径方向に分離する時、分離されたそれぞれの半分部分の重量が互いに同一であり、一つの半分部分に形成される通路の長さが互いに異なり、分離されたそれぞれの半分部分に形成される互いに対向する通路は同じ長さを持ち、前記選択排出部の上面には、中央に前記第2内部入口部が貫通する貫通ホールと、前記貫通ホールの両側に前記第2排出管と連結される上面排出孔が形成され、側面には前記選択された通路と連結される側面排出孔が形成され、前記側面の下端部は前記円形板の上面に形成された結合溝に結合され、前記選択排出部は、前記結合溝に密着結合された後、回転することで前記通路を選択する。
前記投入管を通じて投入される前記液状の細胞のうち分解されていない組織またはコラーゲン塊がろ過できるろ過網が、前記投入管下部の前記下部胴体部の内側にさらに設けられる。
前記下板部は、前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部と、前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部の下端に一体に形成され、前記上板部の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられる円形板と、前記円形板の先端に一体に形成され、前記通路が内側に形成される複数の円筒羽根とを備える円形板部と、前記下板部の前記第2内部入口部の外側を取り囲み、前記円筒羽根のうち少なくとも一つ以上の円筒羽根を選択し、選択された円筒羽根内側の通路を前記第2排出管に連結させる中空の平たい円板状の選択排出部と、を備え、前記円筒羽根の上面は前記上板部に接着され、その長さが互いに異なって、前記第2チャンバの遠心力によって内部に形成される血液成分層を区分して成分血液を採取することができ、前記選択排出部の上面には、中央に前記第2内部入口部が貫通する貫通ホールと、前記貫通ホールの両側に前記第2排出管と連結される上面排出孔とが形成され、側面には、前記選択された通路と連結される側面排出孔が形成され、前記側面の下端部は、前記円形板の上面に形成された結合溝に結合され、前記選択排出部は、前記結合溝に密着結合された後、回転することで前記円筒羽根を選択する。
前記下板部は、前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部と、前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部の下端に一体に形成され、前記上板部の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられる円形板と、前記円形板の先端及び前記第2チャンバの内壁面に一側端が結合され、前記通路が内側に形成されて他側端に重りが取り付けられる複数の円筒羽根とを備える円形板部と、を備え、前記円筒羽根は弾性のある材質からなり、前記それぞれの円筒羽根に取り付けられる重りは、前記円筒羽根のバランスを合わせるためにそれぞれ異なる重量を持つか、または同じ重量を持ち、前記第2チャンバの回転による遠心力によって、前記円筒羽根が前記第2チャンバの内壁面方向に広がりつつ血液成分層による成分血液の採取ができる。
前記円形板部は、2個の対称になる円筒羽根を備え、前記円筒羽根に取り付けられる前記重りは同じ重量を持つ。
前記移送部は、前記複数のバッグと連結される第1マルチウェイ弁と、前記第1マルチウェイ弁と、前記第1ユニット及び前記第2ユニットと連結される第2マルチウェイ弁、及び前記第1マルチウェイ弁と前記第2マルチウェイ弁とを連結するポンプを備える。
前記移送部は、前記第1及び第2マルチウェイ弁の代わりに、前記複数のバッグとそれぞれ連結される複数のソレノイド弁を備え、前記ソレノイド弁により制御される移送管が前記ポンプと連結される。
前記移送部は、前記第1ユニットから前記第2ユニットへ移送される前記液状の細胞に含まれる、分解されていない酵素塊やコラーゲン塊などの異物をろ過できる移送フィルタが挿入される。前記移送フィルタは、2重フィルタである。
前記第1ユニットと前記第2ユニットとがそれぞれ取り付けられて一定の温度で回転されるジグを備え、前記ジグは、取り付けられた第1ユニットと第2ユニットとの温度及び回転速度の調節が可能である。
本発明と本発明の動作上の利点及び本発明の実施によってなされる目的を十分に理解するためには、本発明の望ましい実施形態を例示する添付図面及び図面に記載された内容を参照せねばならない。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を説明することで、本発明を詳細に説明する。各図面に示された同じ参照符号は同じ部材を表す。
図1は、本発明の実施形態による再生細胞抽出システムを説明する概念図である。図1を参照すれば、本発明の実施形態による再生細胞抽出システム10は、第1ユニット100、第2ユニット200及び移送部700を備える。
第1ユニット100は、真空吸入によって組織を採取し、攪拌及び遠心分離により採取された前記組織から血液汚染物を分離させ、前記血液汚染物が分離された組織から細胞を分離して液体に浮遊する状態の細胞を排出させる。
第2ユニット200は、第1ユニット100から前記液体に浮遊する状態の細胞を投入されて、遠心分離によって再生細胞を分離し、第1ユニット100より小容量である。
すなわち、第1ユニット100は、第2ユニット200より大容量である。顔面成形のように小容量(例えば、約100cc未満)の脂肪を処理する時には、第2ユニット200だけでも脂肪から必要な幹細胞を抽出することができる。しかし、第1ユニット100は、第2ユニット200が単独で処理し難いほどの多量の脂肪を処理するために必要である。例えば、約1リットルほどの組織を処理する場合、第1ユニット100によって組織を濃縮させて小量にした後、第2ユニット200に伝達して幹細胞を抽出する。
すなわち、第1ユニット100は多量の脂肪細胞で細胞を濃縮させ、これを第2ユニット200に送信する。
移送部700は、第1ユニット100と第2ユニット200との間に連結され、第1ユニット100と第2ユニット200とに洗浄水を注入し、第1ユニット100及び第2ユニット200からの抽出物を対応するバッグB1,B2〜Bnに伝達し、第1ユニット100から分離された液体に浮遊する状態の細胞を第2ユニット200に投入させるか、または組織及び細胞汚染物を移送する。ここで、組織は脂肪組織であり、前記再生細胞は脂肪由来の幹細胞である。
従来技術で説明されたように、多くの再生細胞抽出装置が脂肪組織から細胞を収集するために開発されてきたが、これら装置は、脂肪組織の回収のための吸出装置を好適に収容できないか、または脂肪組織の収集から組織の処理まで完全な自動化になっておらず、完全な密閉システムを揃えていない。また所望の細胞を濃縮する過程におけるシステムが本発明とは差別される。
図1に開示された本発明の実施形態による再生細胞抽出システム10は、前記のような問題点を解決している。すなわち、脂肪組織の収集から再生細胞の抽出までプログラムにより制御される完壁な自動化が可能であり、また密閉状態で脂肪組織が移動して分離され、脂肪組織の分離において各段階別に、洗浄の完了した脂肪組織、純粋な成熟脂肪細胞、オイル(脂肪細胞由来)及び脂肪由来の幹細胞をそれぞれ選択的に得ることができる。
すなわち、再生細胞抽出システム10は、脂肪由来の幹細胞の抽出、血液由来の汚染物が除去された純粋な脂肪組織の回収、純粋な成熟脂肪細胞及びオイル(脂肪細胞由来)抽出の動作を行うことができ、第1ユニット100は第2ユニット200より大きい容量であることが望ましく、真空吸入によって脂肪組織が人体から直接採取されて投入される。これは、脂肪吸入器を第1ユニット100に直接連結することで行われる。
したがって、既存の装置が人体から採取した組織を一応別途のバッグに入れてから再び再生細胞抽出装置に移すことに比べて、汚染の恐れが少なくて作業工程も簡単である。
第1ユニット100と第2ユニット200との間の移送部700は、ポンプと弁とによって第1ユニット100及び第2ユニット200と連結され、第1ユニット100及び第2ユニット200に洗浄水と酵素などの必要物質を投入し、第1ユニット100から血液汚染物の除去された液体に浮遊する状態の細胞を抽出して別途のバッグB1,B2〜Bnに保存するか、または脂肪由来の幹細胞が含まれた液体を第2ユニット200へ移送させ、第2ユニット200から分離される脂肪由来の幹細胞を抽出して別途のバッグB1,B2〜Bnに保存させる。
移送部700がポンプ及び弁を用いて構成される場合、弁としてマルチウェイ弁を利用できる。マルチウェイ弁は、平たくて丸い円板状であり、複数の通路が円板の円周側面に沿って形成され、複数の通路のうち一つを選択できる回転体が中央に形成される。通路は、それぞれ対応する複数のバッグB1,B2〜Bnと連結され、回転体を介して選択された通路に連結されたバッグに物質が移動及び保存される。回転体の上面には、他のマルチウェイ弁の回転体と連結される連結孔が形成される。
移送部700は、複数のバッグB1,B2〜Bnと連結される第1マルチウェイ弁(図示せず)と、第1ユニット100及び第2ユニット200と連結される第2マルチウェイ弁(図示せず)、そして第1マルチウェイ弁と第2マルチウェイ弁とを連結するポンプ(図示せず)で構成される。第2マルチウェイ弁は、第1ユニット100の中央管160と第2ユニット200の投入管270と連結される。
第1マルチウェイ弁は、バッグB1,B2〜Bnの数ほど通路が存在するものを使用でき、第2マルチウェイ弁の通路の数は、第1マルチウェイ弁の通路の数と同一であるか、またはそれより少ない。ポンプは、第1マルチウェイ弁と第2マルチウェイ弁との間に配されて、第1マルチウェイ弁と第2マルチウェイ弁との間で物質を移動させる。ポンプとして、ぜん動ポンプが利用される。
また、移送部700は、第1及び第2マルチウェイ弁の代わりに、複数のバッグB1,B2〜Bnとそれぞれ連結される複数の移送管(図示せず)及びソレノイド弁(図示せず)を備え、ソレノイド弁がポンプ(図示せず)と連結されている移送管を制御する構造で構成される。すなわち、複数のバッグB1,B2〜Bnは、移送管を通じて第1ユニット100または第2ユニット200と連結され、移送管をソレノイド弁により開閉しつつ、第1ユニット100から排出される物質を連結されたバッグB1,B2〜Bnに保存できる。
これらの移送部700の構造及び動作は、当業者ならば理解できるため、詳細な説明を省略する。
図2Aは、第1ユニットの構造を説明する断面図である。図2Aを参照すれば、第1ユニット100は、第1チャンバ110及び中央管160を備える。
第1チャンバ110は、組織を投入されて血液汚染物を除去し、かつ細胞を分離するために回転する部分であり、下部が傾斜してテーピングされている円筒である。
第1チャンバ110は、脂肪組織の吸入、血液由来の汚染物の除去、純粋脂肪組織の脱水(分離)、酵素(通常コラゲナーゼを使用するが、他の酵素を単独または混合して使用してもよい)を用いた分解動作が行われる。
さらに説明すれば、第1チャンバ110は、円筒状の上部胴部120と、上部胴部120の下部に一体に形成されて下方へ行くほど中心に向かって傾斜する中間胴部130と、中間胴部130に一体に形成されて上部胴部120の内径より小さく、同じ内径を持って下方に延びる下部胴部140と、上部胴部120の上部面に一体に形成されて上部面を覆う蓋部150とを備える。下部胴部140の底面の形状は多様であるが、図2に示したように、U字状に底面がやや突出する構造を持つことが望ましい。
第1チャンバ110のサイズは、直径120mm、高さ170mmほどのサイズであり、第2ユニット200の第2チャンバ210よりは大きくて、処理を所望する脂肪組織の容量によってそのサイズが調節される。
すなわち、容量が1,000cc未満である場合に第1チャンバ110の高さは50mmほど、1,000〜2,000ccまでは高さは150mmほど、2,000〜3,000ccまでは250mmほどになる。しかし、これは実施形態であるだけで、サイズは多様に定められる。
中央管160は、蓋部150の中央に形成されたガイドホール151を通じて下部胴部140の底面に、所定間隔離隔した位置まで挿入される。望ましくは、中央管160の下部先端が下部胴部140の底面から離隔した位置は、底面から0.1mm〜3mm間である。
中央管160の上部を通じて組織が第1チャンバ110に投入され、第1チャンバ110から前記細胞が排出される。中央管160の最上部に栓があり、この栓は安全注射器でよく見られるような構造(ルアーロック構造)になっていて、脂肪吸入器に直接連結されて、後述する陰圧管190の部位にかかる真空陰圧により吸入された脂肪が直接第1チャンバ110内へ入るようにし、脂肪の吸入後に脂肪細胞分離器に取り付けられるまで密閉される。
脂肪組織が直接第1チャンバ110に吸入されずに他の移送用バッグに入れられて運送された場合にも、中央管160の最上部に移送用バッグが連結され、陰圧管190に連結する別途の真空ポンプ(大体脂肪採取器に付いている)により誘導された陰圧により第1チャンバ100に脂肪組織が移送されるか、または本発明の再生細胞抽出装置に内蔵されたポンプを使用して第1チャンバ100内へ移送される。
第1チャンバ110には、中央管160を取り囲んでガイドホール151に挿入され、かつ中央管160と一体に形成されて第1チャンバ110を真空陰圧状態にするための陰圧管190が形成され、ガイドホール151を形成する壁面153と陰圧管190との間には、第1チャンバ110が中央管160及び陰圧管190と独立して回転しつつも密閉性を維持するように、リテーナ180が取り付けられる。
リテーナは、軸受のように回転を補助する機能を行いつつも空気が通じないように密閉させる機能を行う要素であり、リテーナ以外にもこのような機能を行う要素が利用されるということはいうまでもない。
ガイドホール151を形成する壁面153と陰圧管190との間には、リテーナと共に、第1チャンバ110の回転を円滑にする軸受(図示せず)がさらに取り付けられる。また、前記中央管を通じて投入される組織に存在する異物、すなわち、脂肪組織以外の物質、例えば、コラーゲン塊などをろ過して脂肪細胞の処理を円滑に行えるフィルタ(図示せず)が、中央管160の下部の下部胴部140の内側に取り付けられる。
陰圧部190には、汚れた空気の逆流を防止するためのフィルタ191が取り付けられる。陰圧部190は、手術室で脂肪組織の採取のために陰圧をかかる、すなわち、真空吸入器と連結できる部位であり、したがって、陰圧部190の栓及び栓結合部位は、安全注射器のような形態をなすことが望ましい。フィルタ191の種類は多様であり、真空吸入器で汚れた空気の逆流を防止するための0.22μmの空気フィルタである。
第1チャンバ110の中間胴部130の内壁面には、採取された組織の攪拌を円滑にするために第1羽根部170が、少なくても一つ以上中央管160側に形成される。第1羽根部170は、望ましくは、厚さが約1〜2mmであり、第1チャンバ110の内部に90°角度で4つ取り付けられる。第1羽根部170は、第1チャンバ110が回転及び停止を繰り返す時に脂肪組織と洗浄水とがよく混ざるようにする。
また、中央管160は、第1チャンバ110の内部に挿入された部分に外側に突出する少なくとも一つ以上の補助羽根175を備える。補助羽根175も、第1チャンバ110が回転及び停止を繰り返す時に脂肪組織と洗浄水とがよく混ざるようにする。
第1ユニット100は、ジグ(図示せず)に取り付けられて一定の速度及び温度を維持して回転する。ジグは、第1ユニット100の温度及び回転速度を調節でき、その構造及び動作は当業者ならば理解できるため、詳細な説明を省略する。
また、第1ユニット100が取り付けられるジグは、偏心モータを用いて、第1ユニット100が回転ではない振動を用いて攪拌の機能のみ行うようにする。
第1ユニット100の動作について、以下で説明される。第1に、脂肪組織を人体から吸収する(Fat tissue aspiration)。
中央管160の上部の栓を除去して、脂肪吸入装置の脂肪吸入針付き綱を中央管160の上部に連結する。脂肪吸入針は汎用で使われるので、中央管160の上部形状を脂肪吸入器に結合できる構造で形成することで、容易に脂肪吸入針付き綱と中央管160の上部とを連結できる。
陰圧部190の上部蓋を開けて同様に真空吸入器を連結する。そして、真空吸入器を動作させて身体から直接脂肪組織を採取する。採取した脂肪組織には血液などが共に含まれている。従来の再生細胞抽出システムが、身体から脂肪組織を採取して別途に保管した後、これを再び再生細胞抽出システムに投入させるのに比べて、本発明の再生細胞抽出システム10は、脂肪吸入装置と真空吸入器を直接第1ユニット100に連結することで、身体から直接脂肪組織を採取し、これを第1チャンバ110に収容できる。したがって、脂肪組織の汚染や感染、保管上の問題点などを一度に解決できる。
脂肪組織採取後に採取針と真空吸入器との連結管を除去する。この時、真空吸入器連結側の栓は封止せずにしばらく開けておく。すなわち、まず真空吸入器側の連結を除去して第1チャンバ110の内部が大気圧に戻った後、中央管160の採取針が連結された部位を除去することで、中央管160への汚れた空気の流れ込みを防止する。
真空吸入器に連結された陰圧管190にはフィルタ191があって、栓を開けておいても外部空気による細菌汚染は発生しない。
脂肪組織採取針が連結されている中央管160の上部に、移送部700の脂肪由来の幹細胞用キットを連結する。このキットは、臍帯血処理キットと同様に多様なバッグB1,B2〜Bnが連結されており、それぞれのバッグ前方にはソレノイド弁を取り付けて普段はソレノイド弁に連結された移送管を押圧して封止しており、それぞれ生理食塩水、酵素(コラゲナーゼ)、血液の除去された脂肪組織の保管のためのバッグ、処理した後で捨てられる液体を集めるバッグ、第2ユニット200に連結されるバッグなどが付いており、用途によって多様に構成できる。また、前述した通りに、ソレノイド弁と移送管及びポンプで構成する代わりに、マルチウェイ弁とポンプとを用いて構成されたキットを移送部700に連結してもよく、この時にはバッグ前方のソレノイド弁が必ず必要なものではない。
第2に、血液汚染物を除去する。(純粋脂肪組織の分離)
第1ユニット100を、第1ユニット100の外径と同じサイズの内径を持つ回転及び温度調節の可能なジグに取り付ける。もちろん、最初から取り付けたままで脂肪組織を吸収する動作が行われてもよい。
第1ユニット100及び第2ユニット200は、一定の温度を維持しつつ回転するジグにそれぞれ取り付けられる。ジグ(図示せず)は、取り付けられた第1ユニット100と第2ユニット200との温度及び回転速度の調節が可能である。
約1分間、第1ユニット100をそのまま静置させ、吸収された脂肪組織から脂肪組織と水とを分離させる。すると、脂肪組織が第1チャンバ110の内部で水より上に位置する。移送部700のポンプをキットの管に連結した後、ポンプを作動させて第1チャンバ110の下部に沈漬した血液で汚れた水を、中央管160を通じて吸入して除去する。この時、ポンプと、血液で汚れた水を収容するバッグとの連結管にセンサーを取り付けて、血液を含む水がいずれも通過すれば自動でポンプを停止させる。血液を含む水の色が脂肪組織とは異なって血液により赤色を帯びるようになるか、または脂肪組織に比べて非常に濃いため、センサーは、管を通過する物質の色(または明るさまたは密度または透過度)をセンシングして、血液を含む水とそうでない水とを区別してポンプの動作を制御できる。
あるいは、血液を含む物質の比重(重量)と脂肪組織の比重(重量)とが異なるため、比重の差をセンシングしてポンプの動作を制御できる。これらのセンサーの動作は当業者ならば理解できるであろうため、詳細な説明を省略する。
洗浄水(食塩水)バッグを開けて、ポンプの作動で第1ユニット100の第1チャンバ110内に残っている脂肪組織と類似した量の洗浄水を投入する。採取された脂肪組織の量により、予めプログラムによって投入される洗浄水の量をセットできる。そして、第1チャンバ110を回転させる。回転速度や回数も、採取された脂肪組織の量によって予めプログラム的に設定できる。例えば、分当り300回転内外で10秒回転、10秒停止を5回繰り返すなどで調節できる。
このように食塩水を投入して脂肪組織を洗浄し、再び洗浄した水を除去してさらに食塩水を添加して洗浄する動作を3〜5回ほど繰り返す。最終的に食塩水を除去する。脂肪由来の幹細胞を分離するために、必要なほどの脂肪組織のみ第1チャンバ110に残し、残りの洗浄された脂肪組織を、ポンプを用いて純粋脂肪を保管するためのバッグに移す。すなわち、本発明の実施形態による再生細胞抽出システム10は、必要に応じて洗浄されて残る純粋な脂肪組織のみを別途に分離することができる。
第3に、酵素を用いて細胞を分離する。
第1チャンバ110に残っている、洗浄された脂肪細胞と類似量の酵素(0.1%コラゲナーゼを利用する。しかし、当業者ならば他の酵素を利用でき、濃度を異ならせることを理解できるであろう。)を、ポンプを用いて第1チャンバ110に中央管160を通じて投入する。この時にも、あらかじめ予想した量があるので、初期に酵素の量をプログラムに設定できる。
酵素投入後、第1チャンバ110の回転及び停止をプログラムによって繰り返す。この時、第1チャンバ110の外部に熱を加えて37℃ほどに温度を維持する。これは、ジグから伝えられる熱によって行われ、酵素を活性化させるためである。
一定の時間の間(例えば、約30分)に回転及び停止を繰り返せば、第1チャンバ110の内部で酵素により成熟脂肪細胞と脂肪由来の細胞とが分解され、回転を止めて3〜5分ほど停止させれば、成熟脂肪細胞(上層部)と脂肪由来の細胞とが含まれた樹液層(下層部)が分離される。すると、コラゲナーゼの処理結果で分離された脂肪由来の細胞を含む樹液層を、ポンプを使用して第2ユニット200の第2チャンバ210に移動させる。もし、成熟脂肪細胞及び成熟脂肪細胞が採取または処理時に破れて生じた液状の脂肪(オイル)が必要な時には、前記で行った洗浄方法を用いて第1チャンバ110で酵素(コラゲナーゼ)を3〜5回洗浄した後、成熟脂肪細胞保管用バッグにポンプを使用して移す。この過程も初期にプログラムセットにより可能であり、センサーにより調節される。
このように、第1ユニット100は、脂肪組織の直接採取、純粋脂肪組織の抽出、酵素を用いて成熟脂肪細胞の抽出及び幹細胞を分離するための細胞の分離が行われ、これらの動作がプログラムにより予め条件が設定されて、全体または必要な工程のみ別途に行われる。
図2Bは、図2Aの第1ユニットの他の構造を示す図である。図2Bに示したように、陰圧部190は、蓋部150に結合された状態で直接取り付けられてもよい。そして、陰圧部190には、汚れた空気の逆流を防止するためのフィルタ191が取り付けられる。
図3は、第2ユニットの構造を説明する断面図である。
図4は、図3の下板部の構造を説明する平面図である。
図3及び図4を参照すれば、第2ユニット200は、第2チャンバ210、下板部264、投入管270、第1排出管275及び第2排出管280を備える。
第2チャンバ210は、一定の直径で垂直下方に延びる入口部220と、入口部220の下端から下部へ行くほど内径が大きくなっていて、最大内径を持つ細胞分離部225から再び下部へ行くほど内径が小さくなる円筒状の上部胴体部230と、上部胴体部230の下部に一体に形成され、かつ一定の内径で下方に延びる下部胴体部240で構成される。下部胴体部240の底面は扁平であるか、または図3に示したように底面がU字状に突出する構造でありうる。
上部胴体部230の細胞分離部225から下部へ行くほど、第2チャンバ210は中心に向かって傾斜するように形成されるが、これは、第2チャンバ210の回転時に中央部分より外側(壁面側)に遠心力が大きく作用するので、脂肪由来の幹細胞を含む液体の流入及び分離時に、分離された脂肪由来の幹細胞が細胞分離部225に集まるようにした構造である。
また、第1ユニット100から持続的に脂肪由来の幹細胞を含む液状体が流れ込む場合、投入管270の下端部の先部である流入口から遠い部分である壁面部分から脂肪由来の幹細胞の分離が始まるので、脂肪由来の幹細胞が除去された液状の溶液が上部にある流出口に除去される時に、細胞がそれと共に容易に抜け出ないようにするためである。
下板部264は、入口部220の下端から下部へ行くほど内径が大きくなる部分から細胞分離部225までを上板部250という時、上板部250の内側面に対応するように設けられる部分であり、上板部250と下板部264との間の通路265に沿って、第2チャンバ210の内部に存在する再生細胞以外の生理的緩衝液が排出される。
下板部264は、下板部264の上端と一体に連結され、第1内径を持つ円筒状の第1内部入口部261と、第1内部入口部261を取り囲んで第1内径より大きい第2内径を持つ第2内部入口部263とが入口部220の内側に延びる。
投入管270は、第1ユニット100から排出される前記細胞を第2チャンバ210の内部に投入させるために、第1内部入口部261を通じて第2チャンバ210の内部に挿入される。
第1排出管275は、投入管270の内側を貫通して投入管270よりさらに長く第2チャンバ210の内部に挿入され、第2チャンバ210の下部胴体部240の底面に形成された再生細胞を排出させる通路になる。
望ましくは、投入管270は、上部胴体部230の下端まで挿入され、第1排出管275は、下部胴体部240の底面から0.1〜2mm高さまで挿入される。
第1排出管275の上部は、回収完了した脂肪由来の幹細胞を外部に排出させるために、安全注射器が取り付けられうる形状を持ち、栓で封止されているか、または本過程を行うためのキットに連結される。第1排出管275の先端が下部胴体部240の底面から0.1〜2mm高さまで下がっているため、下部胴体部240の底面に溜まっている脂肪由来の幹細胞が第1排出管275を通じて外部に排出される。第1排出管275を取り囲んで、第1ユニット100から第2ユニット200への細胞の移送時に使われる投入管270が設けられる。
第2排出管280は、第2内部入口部263の外壁面と入口部220の内壁面との間に挿入されて、上板部250と下板部264との間の通路265を通じて排出される前記再生細胞以外の生理的緩衝液を外部に排出させる。
第2チャンバ210は、リテーナ281、283により、投入管270、第1排出管275及び第2排出管280と独立して回転しつつも密閉性を維持する。
第2ユニット200では、第1ユニット100から移送されてくる酵素を含む樹液に含まれた脂肪由来の幹細胞の洗浄及び脂肪由来の幹細胞の分離過程が行われる。
投入管270は、その外側に第1内部入口部261の外壁面を取り囲む第1支持羽根271を備え、第2排出管280は、入口部220を取り囲む第2支持羽根285を備える。第1支持羽根271と第2支持羽根285いずれも、第2チャンバ210が投入管270、第1排出管275及び第2排出管280と独立して回転しつつ、リテーナ281、283による密閉性が働くように補助する機能を行う。
すなわち、第1支持羽根271と第2内部入口部263の内壁面との間と、入口部220の外壁面と第2支持羽根281との間に、第2チャンバ210が独立して回転しつつも密閉性を維持するためのリテーナが取り付けられる。
リテーナは、軸受のように回転を補助する機能を行いつつも空気が通じないように密閉させる機能を行う要素であり、リテーナ以外にもこれらの機能を行う要素が用いられるということはいうまでもなく、リテーナと共に第2チャンバ210の回転を円滑にする軸受が同時に取り付けられうる。
第2チャンバ210は第1チャンバ110と同様に、細胞分離部225から上部胴体部230の下端までの内壁面に、第2チャンバ210の回転時に内部物質の攪拌を円滑にする第2羽根部211が少なくても一つ以上投入管270の方向に形成される。望ましくは、第1チャンバ110と同様に、4個の第2羽根部211が90°間隔で配され、第1チャンバ110の補助羽根175と同様に、投入管270の外部に第2羽根部(図示せず)を取り付けてもよい。
下板部264は、第1内部入口部261、第2内部入口部263及び円形板260で構成される。円形板260は、第1内部入口部261と第2内部入口部263との下端に一体に形成され、上板部250の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられて前記上板部250と共に通路265を形成する。
上板部250と下板部264との間の通路265は少なくとも一つ以上存在し、通路と通路との間の円形板260の部分410は上板部250に接着する構造である。
すなわち、図4に示したように、下板部264の円形板260の一定部分410は上板部250に接着する。上板部250に接着した部分410と部分410との間は上板部250と分離されることで、自然に通路265を形成する。図3の断面図には、通路265を理解しやすく表示しておいた。この通路265は、第2チャンバ210が回転するにつれて、第2チャンバ210の内部の細胞と洗浄水とが遠心力によって第2チャンバ210の最外側部分である細胞分離部225に集まり、この時、幹細胞は細胞分離部225の壁面に近く配され、洗浄水は幹細胞より細胞分離部225の壁面から離れて配されるので、この時に第2排出管280に陰圧をかけるか、または第2チャンバ210の内部に陽圧をかけるか、それとも同時に2つをいずれも行うことで、通路265を通じて洗浄水を抜き取って、第2チャンバ210の内部に少ない液体と幹細胞のみ残す。
第2チャンバ210の回転速度と円形板260の長さとを調節することで、第2チャンバ210の遠心力によって内部に形成される血液成分層による成分血液の採取が可能であり、内部に存在する再生細胞以外の生理的緩衝液が通路265を通じて排出される量や速度を調節できる。
投入管270を通じて投入される液状の細胞中から、酵素塊を含む分解されていない組織の残りまたはコラーゲン塊などの物質をろ過できるろ過網213が、投入管270の下部の下部胴体部240の内側に設けられる。ろ過網213は、0.5〜2mmほどの間隙を持つメッシュ網であり、これは、第1ユニット100から投入管270を通じて第2ユニット200に細胞が投入される時、完全に分解されていないコラーゲン塊または組織の一部(第1ユニット100で用いられた酵素により分解されていない多様な物質)をろ過網213でろ過させるためのものである。
そして、第2チャンバ210の回転時に細胞分離部225に集まった再生細胞が通路265を通じて抜け出られず洗浄水のみ抜け出るように、通路265の入口に防止膜215が設けられる。また、防止膜215は、図3に示したものとは異なって、下板部264の構造と類似していながらも円形板260と上板部250の内壁面との間の通路265部分に配されてもよい。この時、防止膜215は、図4のように中央に孔があり、一部分が図4の410部分のように上板部250の内壁面に接着する構造を持つ。
以下、第2ユニット200の動作が説明される。
第1に、第1ユニット100から移送された再生細胞が含まれた樹液(多様な培養液などを含む生理緩衝液)内に含まれた酵素の洗浄、及び樹液の体積を低減させて脂肪由来の細胞を濃縮させるための濃縮過程が行われる。
第1ユニット100から来たコラゲナーゼ及び細胞を含む食塩水は、投入管270を通じて徐々に第2ユニット200の第2チャンバ210に満たされる。第2チャンバ210は、最初には停止しているが、第2チャンバ210に予め設定された量が満たされれば第2チャンバ210を回転させる。例えば、コラゲナーゼと混ざっている脂肪細胞が第2チャンバ210の全体容積の半分を満たせば、第2チャンバ210を約150Gほど回転させることである(ここで、G値は75G〜1,000G以上までも変わり、G値が大きくなれば濃縮時間が短縮する)。第2チャンバ210の回転開始時期は、ポンプの回転当り移送される液体の量が一定であるので時間計算により移送される量を計算でき、これらの条件がプログラム化して自動で回転開始が可能である。
第2チャンバ210も、第1チャンバ110と同様にジグ(図示せず)に取り付けられて、一定の速度と温度とを維持して回転する。このように、回転時間と温度、回転速度などを予めプログラムによって設定し、第1ユニット100と第2ユニット200とを制御することで、脂肪組織の採取から脂肪由来の幹細胞の分離まで全過程を自動化できる。
これらのプログラム及び自動化は当業者ならば理解でき、詳細な説明を省略する。
第2チャンバ210の回転開始と同時に、約5分ほど第1ユニット100から来る細胞を含む生理的緩衝液を遮断して細胞の流失を防止する。回転が始まった初期から同時に、第1ユニット100から伝送される細胞を含む生理的緩衝液の流入と、第2チャンバ210の回転による再生細胞が分離された生理的緩衝液の流出とを共に進めれば、流れ込んだ生理的緩衝液に含まれた再生細胞が分離される前に一部が直ちに流出されて、再生細胞の回収率を大きく低減させる。したがって、一定量以上に第2チャンバ210を満たした後、5分ほど回転させて再生細胞を生理的緩衝液から完全に分離した後、徐々に第1ユニット100から細胞を含む生理的緩衝液の流入と分離流出とを再開して初めて再生細胞の流失を防止できる。
約5分後、再び第1ユニット100に残っているコラゲナーゼ及び細胞成分が含まれた生理的緩衝液を持続的に第2チャンバ210に移送し、同時に第2排出管280を通じて、持続的に液体成分(洗浄水)を第2チャンバ210から除去する。回転と同時に第2チャンバ210の内部の液体成分を除去するので、脂肪由来の幹細胞は第2チャンバ210の細胞分離部225に集まり、液体成分を採取し続ければ、遠心力により若干の液体のみ第2チャンバ210に残るようになる。生理的緩衝液の流入と脂肪由来の幹細胞の分離流出とが同時に進められるこの時期にも、回転速度と流入及び流出速度の調和は、再生細胞の流失を防止するために非常に重要である。
このように、第2チャンバ210は、第1チャンバ110から投入管270を通じて再生細胞が酵素及び食塩水と共に混ざって投入され、回転によって通路265を通じて幹細胞を除外した液体成分を第2排出管280を通じて排出することで、純粋に幹細胞のみを分離し出すことができる。
第2に、第2チャンバ210の回転を中止させて食塩水を第2チャンバ210に再び添加する。そして、第2チャンバ210の回転及び停止動作を繰り返す。例えば、約10秒回転、10秒停止を3〜5回繰り返すことである。次いで、第2チャンバ210を再び回転させつつ食塩水を除去する。これらの洗浄過程を3〜5回繰り返す。最後の洗浄過程後に第2チャンバ210の回転を停止させる。第2チャンバ210の回転が停止すれば、細胞分離部225の壁面に集まっていた脂肪由来の幹細胞が、上部胴体部230の傾斜面に沿って下部胴体部240の底面に流れ落ちる。
最後に、第1排出管275の最上部にある栓を除去して注射器を差し込み、所望の量ほどまたは全量の脂肪由来の幹細胞を含む食塩水を注射器で取り出す。第1排出管275の先端が下部胴体部240の底面0.1〜2mmまで降りるため、下部胴体部240の底面に集まっている脂肪由来の幹細胞を容易に外部に抽出できる。
身体から採取される脂肪組織の量が多くない場合には、第1ユニット100なしに第2ユニット200のみであらゆる過程が行われて脂肪由来の幹細胞を分離できる。すなわち、脂肪組織の量が少ない場合、第2ユニット200で脂肪組織の洗浄、成熟脂肪細胞の分離、酵素投入による再生細胞の分離、脂肪由来の幹細胞の純度を高めるための洗浄及び洗浄液の排出、脂肪由来の幹細胞の排出動作が第2ユニット200のみで行われてもよい。
図5は、図3の下板部の他の構造を説明する平面図である。
図6Aは、図5の下板部に結合される選択排出部の平面図である。
図6Bは、選択排出部の側面断面図である。
図6Cは、選択排出部が下板部に結合された構造を説明するための第2ユニットの断面図である。
図5及び図6Aないし図6Cを参照すれば、本発明の他の実施形態による下板部264−1は、第1内部入口部261、第2内部入口部263及び、第1内部入口部261と第2内部入口部263との下端に一体に形成されて上板部250の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられ、上板部250と共に通路265を形成する円形板260−1及び下板部264−1の第2内部入口部263の外側を取り囲み、通路265−1のうち少なくとも一つ以上の通路を選択的に第2排出管280に連結させる、中空の平たい円板状の選択排出部600を備える。
構造をさらに詳細に説明すれば、上板部250と下板部264−1との間の通路265−1は少なくとも一つ以上存在し、通路と通路との間の円形板部分510は上板部250に接着する。
円形板260−1を直径方向に分離する時、分離されたそれぞれの半分の重量が互いに同一であり、一つの半分に形成される通路の長さが互いに異なり、分離されたそれぞれの半分に形成される互いに対向する通路は同じ長さを持つ。
すなわち、図5に示したように、円形板260−1は、短いものから長いものまで互いに異なる長さを持つ通路265−1が互いに対称をなす構造になっている。
通路265−1の長さを互いに異ならせることで、第2チャンバ210の回転による血液などの遠心分離結果で生成されるそれぞれの層で相異なる物質を得なければならない場合、必要な位置で所望の物質を得ることができる。
また、対称構造を持つ理由は、遠心分離時に重心が合わなければ、回転する第2チャンバ210に振動が発生する恐れがあるためである。この場合、対称構造を持っていなくても、円形板260−1の相異なる長さを持つ通路265−1の重量が互いに対称になるように合わせるならば、第2チャンバ210の回転時にも振動を発生させなくできる。重量を調整することは遠心分離装置の基本的な原理であり、当業者ならば理解できるので、詳細な説明を省略する。
図6A及び図6Bの選択排出部600の上面640には、中央に第2内部入口部263が貫通する貫通ホール605と、貫通ホール605の両側に第2排出管280と連結される上面排出孔610とが形成される。貫通ホール605を形成する選択排出部600の内側壁面263−1は、図6Bに示したように、第2内部入口部263に接触しやすく上下部に一定長さほど延設される。
選択排出部600の側面には、選択された通路265−1と連結される側面排出孔615が形成され、側面の下端部620は、円形板260−1の上面に形成された結合溝520に結合される。
図6Cに示したように、選択排出部600の下端部620は、円形板260−1の結合溝520に挿入されて密着結合される。そして、選択排出部600の側面排出孔615が、対応する通路265−1を選択できるように回転する。選択排出部600の側面下端部620と結合溝520とが密着結合されたところは、シリコンリングなどを用いて密閉させることができ、選択排出部600の側面下端部620が結合溝520に結合した状態で回転することで通路が選択される。選択排出部600が結合溝520と結合して回転する構造は、当業者ならば理解できるため、詳細な説明を省略する。
これらの構造を持つ第1ユニット100及び第2ユニット200は、回転ジグ(図示せず)に取り付けられて回転し、回転速度は、予めプログラムによって設定されて自動的に調節できる。これらの回転速度や脂肪組織の採取から脂肪由来の幹細胞の分離及び分離物質のバッグB1〜Bnへの保存過程は、プログラム及びソフトウェアによって自動化でき、これらの自動化過程は、ソフトウェア分野の当業者ならば理解できるため、詳細な説明を省略する。
図7は、図3の下板部のさらに他の構造を説明する平面図である。
図8は、図7の下板部が取り付けられた態様を説明する断面図である。
図7には、下板部264−2の平面図と、下板部264−2に結合される選択排出部700の平面図及び側面図とが共に図示される。
図7及び図8を参照すれば、本発明の実施形態による下板部264−2の他の構造は、図4及び図5の下板部264、264−1の構造とは異なって、通路を構成する円筒羽根750を別途に備える。
さらに説明すれば、下板部264−2は、第1内部入口部261及び第2内部入口部263と、円形板部761及び選択排出部700とを備える。
円形板部761は、第1内部入口部261及び第2内部入口部263の下端に一体に形成され、上板部250の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられる円形板760と、円形板760の先端に一体に形成されて通路265−2が内側に形成される複数の円筒羽根750とを備える。
選択排出部700は、下板部264−2の第2内部入口部263の外側を取り囲み、円筒羽根750のうち少なくとも一つ以上の円筒羽根を選択し、選択された円筒羽根内側の通路265−2を第2排出管280に連結させる中空の平たい円板状を持つ。
図8に示したように、円筒羽根750の上面は上板部250に接着され、その長さが互いに異なって、第2チャンバ210の遠心力によって内部に形成される血液成分層を区分して成分血液を採取できる。
すなわち、第2チャンバ210が回転すれば、遠心力によって内部の脂肪由来の細胞を含む生理的緩衝液に含まれた物質が、その比重によって層を形成する。したがって、円筒羽根750の長さによって血液成分層への物質を分離して排出させることができる。
選択排出部700の上面には、中央に第2内部入口部263が貫通する貫通ホール705と、貫通ホール705の両側に第2排出管280と連結される上面排出孔710とが形成される(図7の中間部分を参照)。
選択排出部700の側面には、選択された通路と連結される側面排出孔715が形成され、側面の下端部720は、円形板760の上面に形成された結合溝722に結合され、選択排出部700は、結合溝722に密着結合された後で回転することで円筒羽根750を選択する。
図7に示したように、選択排出部700は、貫通ホール705を持つ平たい円板状であり、円形板760の結合溝722に下端部720が挿入され、結合溝722で回転することで側面排出孔715が通路を選択できる。結合溝722にはシリコンリングなどの装置が設けられて、下端部720と結合溝722との結合を密閉させる。
図8に示したように、下板部264−2の円筒羽根750は、対応する上板部250に接着する。下板部264−2の円形板760は、円筒羽根750が形成される円形板760の円周の周りに沿って結合溝722が形成され、結合溝722に選択排出部700が結合される。
円筒羽根750の長さを異ならせることで、血液成分層から必要な物質を別途に分離させて保管できる。
貫通ホール705を形成する選択排出部700の内側壁面263−2は、図7に示したように、第2内部入口部263に接触しやすく上下部に一定の長さほど延設される。
図9は、さらに他の構造の下板部が第2チャンバに取り付けられた態様を説明する断面図である。
下板部は、第1内部入口部261及び第2内部入口部263と円形板部961とを備える。円形板部961は、第1内部入口部261及び第2内部入口部263の下端に一体に形成され、上板部250の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられる円形板960と、円形板960の先端及び第2チャンバ210の内壁面に一側端が結合されて通路265−3が内側に形成され、他側端に円筒羽根のバランスを合わせるためにそれぞれ異なる重量を持つか、または同じ重量を持つ重り(図示せず)が取り付けられる複数の円筒羽根950とを備える。
図9の下板部264−3は、図7の下板部264−2と同様に円形板960の先端に円筒羽根950が形成されているが、図7の下板部264−2の円筒羽根750は上板部250に接着固定され、かつ長さの異なる複数で構成されるが、他の実施形態として、図9の円筒羽根950は2つのみあってもよい。そして、円筒羽根950は弾性のある材質からなり、それぞれの円筒羽根に取り付けられる重り(図示せず)は、互いに円筒羽根のバランスを合わせるために異なる重量を持つか、または同じ重量を持つ。
もし、円筒羽根が2つである場合には、円筒羽根に取り付けられる重りは同じ重量を持つべきである。
円筒羽根950は、第2チャンバ210が停止している時には、図9に示したように、重り(図示せず)によって下方に下げられており、第2チャンバ210が回転すれば、その時に発生する遠心力によって円筒羽根950が第2チャンバ210の内壁面方向に広げられて、血液成分層による成分血液の採取が可能になる。
遠心力は第2チャンバ210の外側に作用するので、第2チャンバ210の回転速度によって円筒羽根950が第2チャンバ210の内壁面方向に広げられる。回転速度が速ければ、第2チャンバ210の内壁面に非常に近くなり、回転速度が遅ければ、第2チャンバ210の内壁面から遠く離れるようになる。このような原理で、円筒羽根950は、第2チャンバ210の内部に形成された血液成分層から必要な層の物質を選別的に排出させる。
円筒羽根950は、円形板960の先端に連結されると同時に、第2チャンバ210の内壁面にも固定されねばならない。図9の丸印部分を説明すれば、円筒羽根950の円形板960の連結部位の反対部位が第2チャンバ210の内壁面に連結されるが、固定をきちんとするために、円筒羽根950の一側先端部分が内壁面に形成された係止爪970にかかって固定される構造を持つ。
円筒羽根950が第2チャンバ210の内壁面に固定される方法はいろいろあるが、当業者ならば理解できるため詳細な説明を省略する。
移送部700は、第1ユニット100から第2ユニット200へ移送される液状の細胞に含まれる、分解されていないコラーゲン塊などの異物をろ過できる移送フィルタ(図示せず)が挿入される。移送フィルタは二重フィルタでありうる。二重フィルタは、メッシュ網に形成されたホールサイズの小さいフィルタを配し、その外部をメッシュ網に形成されたホールサイズの大きいフィルタで取り囲む構造である。具体的に、二重フィルタは、移送部700に0.5mm〜2mmフィルタと0.1mm〜0.5mmフィルタとを順次に取り付ける構造になりうる。さらに他の実施形態として、移送フィルタは、二重フィルタではない単一フィルタであってもよい。
このように、移送部700に取り付けられるフィルタによって、脂肪由来の幹細胞以外の多様な組織から、幹細胞を含む多様な細胞を分離できる。
以上のように図面及び明細書で最適の実施形態が開示された。ここで特定の用語が使われたが、これは単に本発明を説明するための目的で使われたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使われたものではない。したがって、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想により定められねばならない。

Claims (24)

  1. 真空吸入によって組織を採取し、攪拌及び遠心分離により採取された前記組織から血液汚染物を分離させ、前記血液汚染物が分離された組織から細胞を分離して、液体に浮遊する状態の細胞を排出させる第1ユニットと、
    前記第1ユニットから前記液体に浮遊する状態の細胞を投入され、遠心分離によって再生細胞を分離し、前記第1ユニットより小容量の第2ユニットと、
    前記第1ユニットと前記第2ユニットとの間に連結され、前記第1ユニット及び前記第2ユニットに洗浄水を注入し、前記第1ユニット及び前記第2ユニットからの抽出物を対応するバッグへ伝達し、前記第1ユニットから抽出された液体に浮遊する状態の細胞を前記第2ユニットに投入させるか、または組織及び細胞汚染物を移送する移送部と、を備えることを特徴とする再生細胞抽出システム。
  2. 前記組織は脂肪組織であり、前記再生細胞は脂肪由来の幹細胞であることを特徴とする請求項1に記載の再生細胞抽出システム。
  3. 前記第1ユニットは、
    円筒状の上部胴体部、前記上部胴部の下部に一体に形成され、かつ下方へ行くほど中心に向かって傾斜する中間胴体部、前記中間胴部に一体に形成されて前記上部胴部の内径より小さく、同じ内径を持って下方に延びる下部胴体部、前記上部胴部の上部面に一体に形成されて上部面を覆う蓋部を備える第1チャンバと、
    前記蓋部の中央に形成されたガイドホールを通じて前記下部胴部の底面に所定間隔離隔した位置まで挿入される中央管であり、前記中央管の上部を通じて組織が前記第1チャンバに投入され、前記第1チャンバから前記液体に浮遊する状態の細胞が排出される前記中央管と、を備え、
    前記第1チャンバの前記中間胴部の内壁面に採取された組織の攪拌を円滑にするために、第1羽根部が少なくとも一つ以上前記中央管方向に形成されることを特徴とする請求項1に記載の再生細胞抽出システム。
  4. 前記第1チャンバは、
    前記中央管を取り囲んで前記ガイドホールに挿入され、前記中央管と一体に形成され、前記第1チャンバを陰圧状態に作るための陰圧管が形成され、
    前記ガイドホールを形成する壁面と前記陰圧管との間には、前記第1チャンバが前記中央管及び陰圧管と独立して回転しつつも密閉性を維持するように、リテーナが取り付けられることを特徴とする請求項3に記載の再生細胞抽出システム。
  5. 前記中央管の下部先端が前記下部胴部の底面から離隔した位置は、底面から0.1mm〜3mm間であることを特徴とする請求項3に記載の再生細胞抽出システム。
  6. 前記中央管は、
    前記第1チャンバ内部に挿入された部分に、外側に突出する少なくとも一つ以上の補助羽根が形成されることを特徴とする請求項3に記載の再生細胞抽出システム。
  7. 前記ガイドホールを形成する壁面と前記陰圧管との間には、前記リテーナと共に、前記第1チャンバの回転を円滑にする軸受がさらに取り付けられ、
    前記中央管を通じて投入される組織に存在する異物をろ過できるフィルタが、前記中央管下部の前記下部胴部の内側に取り付けられることを特徴とする請求項3に記載の再生細胞抽出システム。
  8. 前記第2ユニットは、
    一定の直径で垂直下方に延びる入口部と、前記入口部の下端から下部へ行くほど内径が大きくなっていて、最大内径を持つ細胞分離部から再び下部へ行くほど内径が小さくなる円筒状の上部胴体部と、前記上部胴体部の下部に一体に形成され、かつ一定の内径で下方に延びる下部胴体部で構成される第2チャンバと、
    前記入口部の下端から下部へ行くほど内径が大きくなる部分から前記細胞分離部までを上板部という時、前記上板部の内側面に対応するように設けられ、前記第2チャンバ内部に存在する再生細胞以外の生理的緩衝液が排出される通路を前記上板部との間に形成し、前記入口部の内側に形成される第1内径を持つ円筒状の第1内部入口部と、前記第1内部入口部を取り囲んで第1内径より大きい第2内径を持つ第2内部入口部とを備える下板部と、
    前記第1ユニットから排出される前記液体に浮遊する状態の細胞を前記第2チャンバ内部に投入させるために、前記第1内部入口部を通じて前記第2チャンバ内部に挿入される投入管と、
    前記投入管の内側を貫通して前記投入管より長く前記第2チャンバ内部に挿入され、前記第2チャンバの前記下部胴体部の底面に形成された前記再生細胞を排出させる通路になる第1排出管と、
    前記第2内部入口部の外壁面と前記入口部の内壁面との間に挿入されて、前記上板部と前記下板部との間の通路を通じて排出される前記再生細胞以外の生理的緩衝液を外部に排出させる第2排出管と、を備え、
    前記第2チャンバは、リテーナにより前記投入管、前記第1排出管及び前記第2排出管と独立して回転しつつも密閉性を維持することを特徴とする請求項1に記載の再生細胞抽出システム。
  9. 前記投入管は、外側に前記第1内部入口部の外壁面を取り囲む第1支持羽根を備え、前記第2排出管は、前記入口部を取り囲む第2支持羽根を備え、
    前記第1支持羽根と前記第2内部入口部の内壁面との間と、前記入口部の外壁面と前記第2支持羽根との間に、前記第2チャンバが独立して回転しつつも密閉性を維持するための前記リテーナが取り付けられることを特徴とする請求項8に記載の再生細胞抽出システム。
  10. 前記第1支持羽根と前記第2内部入口部の内壁面との間と、前記入口部の外壁面と前記第2支持羽根との間には、前記リテーナと共に前記第2チャンバの回転を円滑にする軸受がさらに取り付けられることを特徴とする請求項9に記載の再生細胞抽出システム。
  11. 前記投入管は、
    前記上部胴体部の下端まで挿入され、前記第1排出管は、前記下部胴体部の底面から0.1mm〜2mm高さまで挿入されることを特徴とする請求項8に記載の再生細胞抽出システム。
  12. 前記第2チャンバは、
    前記細胞分離部から前記上部胴体部の下端までの内壁面に、前記第2チャンバの回転時に攪拌を円滑にする第2羽根部が少なくとも一つ以上前記投入管方向に形成されることを特徴とする請求項8に記載の再生細胞抽出システム。
  13. 前記下板部は、
    前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部と、
    前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部の下端に一体に形成され、前記上板部の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられて前記上板部と共に前記通路を形成する円形板と、を備え、
    前記上板部と前記下板部との間の通路は少なくとも一つ以上存在し、前記通路と通路との間の円形板部分は前記上板部に接着する構造であることを特徴とする請求項8に記載の再生細胞抽出システム。
  14. 前記第2チャンバの回転速度及び前記円形板の長さを調節することで、前記第2チャンバの遠心力によって内部に形成される血液成分層による成分血液の採取が可能であり、再生細胞以外の生理的緩衝液が前記第2チャンバ内部に残る量を調節することを特徴とする請求項13に記載の再生細胞抽出システム。
  15. 前記下板部は、
    前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部と、
    前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部の下端に一体に形成され、前記上板部の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられて前記上板部と共に前記通路を形成する円形板と、
    前記下板部の前記第2内部入口部の外側を取り囲み、前記通路のうち少なくとも一つ以上の通路を選択的に前記第2排出管に連結させる中空の平たい円板状の選択排出部と、を備え、
    前記上板部と前記下板部との間の通路は少なくとも一つ以上存在し、前記通路と通路との間の円形板部分は前記上板部に接着され、
    前記円形板を直径方向に分離する時、分離されたそれぞれの半分部分の重量が互いに同一であり、一つの半分部分に形成される通路の長さが互いに異なり、分離されたそれぞれの半分部分に形成される互いに対向する通路は同じ長さを持ち、
    前記選択排出部の上面には、
    中央に前記第2内部入口部が貫通する貫通ホールと、前記貫通ホールの両側に前記第2排出管と連結される上面排出孔が形成され、
    側面には前記選択された通路と連結される側面排出孔が形成され、前記側面の下端部は前記円形板の上面に形成された結合溝に結合され、
    前記選択排出部は、前記結合溝に密着結合された後、回転することで前記通路を選択することを特徴とする請求項8に記載の再生細胞抽出システム。
  16. 前記投入管を通じて投入される前記液状の細胞のうち分解されていない組織またはコラーゲン塊がろ過できるろ過網が、前記投入管下部の前記下部胴体部の内側にさらに設けられることを特徴とする請求項8に記載の再生細胞抽出システム。
  17. 前記下板部は、
    前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部と、
    前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部の下端に一体に形成され、前記上板部の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられる円形板と、前記円形板の先端に一体に形成され、前記通路が内側に形成される複数の円筒羽根とを備える円形板部と、
    前記下板部の前記第2内部入口部の外側を取り囲み、前記円筒羽根のうち少なくとも一つ以上の円筒羽根を選択し、選択された円筒羽根内側の通路を前記第2排出管に連結させる中空の平たい円板状の選択排出部と、を備え、
    前記円筒羽根の上面は前記上板部に接着され、その長さが互いに異なって、前記第2チャンバの遠心力によって内部に形成される血液成分層を区分して成分血液を採取することができ、
    前記選択排出部の上面には、
    中央に前記第2内部入口部が貫通する貫通ホールと、前記貫通ホールの両側に前記第2排出管と連結される上面排出孔とが形成され、
    側面には、前記選択された通路と連結される側面排出孔が形成され、前記側面の下端部は、前記円形板の上面に形成された結合溝に結合され、
    前記選択排出部は、前記結合溝に密着結合された後、回転することで前記円筒羽根を選択することを特徴とする請求項8に記載の再生細胞抽出システム。
  18. 前記下板部は、
    前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部と、
    前記第1内部入口部及び前記第2内部入口部の下端に一体に形成され、前記上板部の傾斜と同じ傾斜を持って笠状に広げられる円形板と、前記円形板の先端及び前記第2チャンバの内壁面に一側端が結合され、前記通路が内側に形成されて他側端に重りが取り付けられる複数の円筒羽根とを備える円形板部と、を備え、
    前記円筒羽根は弾性のある材質からなり、前記それぞれの円筒羽根に取り付けられる重りは、前記円筒羽根のバランスを合わせるためにそれぞれ異なる重量を持つか、または同じ重量を持ち、前記第2チャンバの回転による遠心力によって、前記円筒羽根が前記第2チャンバの内壁面方向に広がりつつ血液成分層による成分血液の採取ができることを特徴とする請求項8に記載の再生細胞抽出システム。
  19. 前記円形板部は、2個の対称になる円筒羽根を備え、前記円筒羽根に取り付けられる前記重りは同じ重量を持つことを特徴とする請求項18に記載の再生細胞抽出システム。
  20. 前記移送部は、
    前記複数のバッグと連結される第1マルチウェイ弁と、前記第1マルチウェイ弁と、前記第1ユニット及び前記第2ユニットと連結される第2マルチウェイ弁、及び前記第1マルチウェイ弁と前記第2マルチウェイ弁とを連結するポンプを備えることを特徴とする請求項1に記載の再生細胞抽出システム。
  21. 前記移送部は、
    前記第1及び第2マルチウェイ弁の代わりに、前記複数のバッグとそれぞれ連結される複数のソレノイド弁を備え、
    前記ソレノイド弁により制御される移送管が前記ポンプと連結されることを特徴とする請求項1に記載の再生細胞抽出システム。
  22. 前記移送部は、
    前記第1ユニットから前記第2ユニットへ移送される前記液状の細胞に含まれる、分解されていない酵素塊やコラーゲン塊などの異物をろ過できる移送フィルタが挿入されることを特徴とする請求項1に記載の再生細胞抽出システム。
  23. 前記移送フィルタは、2重フィルタであることを特徴とする請求項22に記載の再生細胞抽出システム。
  24. 前記第1ユニットと前記第2ユニットとがそれぞれ取り付けられて一定の温度で回転されるジグを備え、
    前記ジグは、取り付けられた第1ユニットと第2ユニットとの温度及び回転速度の調節可能なことを特徴とする請求項1に記載の再生細胞抽出システム。
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