JP2013507984A - 再生細胞抽出ユニット及び再生細胞抽出システム - Google Patents

再生細胞抽出ユニット及び再生細胞抽出システム Download PDF

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Abstract

本発明は、再生細胞抽出システムを提供する。本発明による再生細胞抽出システムは、脂肪組織を分離するためのものとして、外部から回転力を提供されて回転しつつ脂肪組織が収容されるサブ容器と、サブ容器に挿入される中空型の出入管と、出入管と連結されてポンプを備える再生細胞分離ユニットと、を備え、また再生細胞分離ユニットから遠心分離されて排出された分離物を移送されて、2次遠心分離を通じて再生細胞を抽出するためのものとして、外部から回転力を提供されて回転するメイン容器と、メイン容器に挿入される中空型の第1排出管、第1排出管に連結される吸入装置を備え、分離対象物から分離された分離物のうち相対的に重い分離物が収容されるように、メイン容器の回転軸を中心として半径方向に沿って外側に突設される複数の突出収容部が形成されている再生細胞抽出ユニットと、を備える。

Description

本発明は、再生細胞抽出ユニット及びシステムに係り、さらに詳細には、脂肪組織を遠心分離して脂肪由来の幹細胞などの再生細胞を抽出するためのシステム及び該システムに使われる抽出ユニットに関する。
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保有す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。すなわち、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、最近の研究から確認されたように、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、造血細胞だけでなく多様な組織に分布し、最近に明らかになったように、血管、筋肉、骨、軟骨、皮膚、神経などに分化できる。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を多く含むと明らかになった。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、組織再生において役割を果たすことができる。
脂肪組織からの細胞収集のために多くの装置が開発されてきたが、これら装置は、脂肪組織の抽出が非効率的であるか、または、脂肪組織の収集から組織の処理までの全過程のうち一部が手動で行われるなど完全に自動化していない。また、従来の装置は密閉が不完全であって、脂肪組織の収集から処理までの全過程で組織が汚れるなどの問題が発生する。
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の純度を向上させることができる装置の開発が要求されている。
本発明は、前記の問題点を解決するためのものであり、脂肪組織から幹細胞の抽出までの全過程が気密状態で自動的に行われ、幹細胞の抽出効率が向上するように構造の改善された再生細胞抽出ユニット及びシステムを提供するところにその目的がある。
前記目的を達成するための本発明による再生細胞抽出ユニットは、外部から回転力を提供されて回転し、分離対象物が収容される収容部が形成されているメイン容器;一端部は前記メイン容器の下部に配され、他端部は前記メイン容器の外部に配されるように前記メイン容器に挿入される中空型の第1排出管;及び前記メイン容器の回転によって遠心分離された状態で、前記メイン容器の下端部に収容された分離物が前記第1排出管を通じて吸入されて前記メイン容器の外部に排出されるように、前記第1排出管に連結される吸入装置;を備え、前記分離対象物から分離された分離物のうち相対的に重い分離物が収容されるように、前記メイン容器の回転軸を中心として半径方向に沿って外側に突設し、前記収容部の周り方向に沿って一定角度の間隔で配される複数の突出収容部が設けられることに特徴がある。
本発明による再生細胞抽出システムは、再生細胞分離ユニットで1次的に攪拌、洗浄及び組織分解を行って幹細胞を含む水溶液を形成し、再生細胞抽出ユニットでは水溶液に対して2次的に遠心分離を行うことで、幹細胞抽出作業が効率的に行われ、幹細胞の抽出歩留まりが向上するという長所がある。
また、人体の脂肪組織から幹細胞を抽出する全過程がシステムによって自動で行われるので、作業性が向上して精密に制御できる。
また、再生細胞抽出システムは、全体として密閉されて気密が保持されるため、脂肪組織からの幹細胞の抽出や組織の洗浄過程での脂肪組織や細胞の汚れを防止できる。
本発明の一実施形態による再生細胞抽出システムの概略的な構成図である。 図1に示した再生細胞分離ユニットの概略的な断面図である。 本発明の一実施形態による再生細胞抽出ユニットの概略的な分離斜視図である。 図3に示した再生細胞抽出ユニットの結合された状態の概略的な斜視図である。 図4のV−V線の概略的な断面図である。 再生細胞分離ユニットで脂肪組織を洗浄した後の重力分離された状態を示す図である。 再生細胞分離ユニットに酵素を投入して脂肪組織を分解した後の状態を示す図である。 再生細胞抽出ユニットで収集部材を用いずに遠心分離を行った後の状態を示す図である。 収集部材及びガイド部材を用いて分離物を収集及び排出する過程を説明するための図である。 図1に示した多重フィルタの拡大図である。 本発明の他の実施形態による再生細胞抽出ユニットの概略的な断面図である。
本発明による再生細胞抽出ユニットは、外部から回転力を提供されて回転し、分離対象物が収容される収容部が形成されているメイン容器と、一端部は前記メイン容器の下部に配され、他端部は前記メイン容器の外部に配されるように、前記メイン容器に挿入される中空型の第1排出管と、前記メイン容器の回転によって遠心分離された状態で、前記メイン容器の下端部に収容された分離物が前記第1排出管を通じて吸入されて前記メイン容器の外部に排出されるように、前記第1排出管に連結される吸入装置と、を備え、前記分離対象物から分離された分離物のうち相対的に重い分離物が収容されるように、前記メイン容器の回転軸を中心として半径方向に沿って外側に突設され、前記収容部の周り方向に沿って一定角度の間隔で配される複数の突出収容部が設けられることを特徴とする。
本発明によれば、前記収容部の下部は、上側から下側へ行くほど狭くなるように形成され、前記収容部の下部先端には凹溝部が形成される。
また本発明によれば、前記メイン容器の収容部に配され、凹状の収集部が形成されている収集部材と、前記収集部材の上部に形成され、遠心力によって前記メイン容器の内壁側に加圧されて遠心分離された状態で回転する分離物と干渉するように配され、回転している前記分離物を前記収集部材の収集部に誘導するガイド部材と、中空型に形成されて前記メイン容器に挿入されるものの、一端部は前記収集部材の収集部に配され、他端部は前記メイン容器の外部に配される第2排出管と、前記第2排出管と連結されて吸引力を提供することで、前記収集部材に収集された分離物を前記第2排出管を通じて外部に排出する前記第2ポンプと、をさらに備える。
また本発明によれば、前記第2排出管は、前記メイン容器の上部に形成された貫通孔に挟持され、前記第2排出管の外周面と前記貫通孔の内周面との間の気密を保持しつつ、前記第2排出管と前記メイン容器とが相対回転可能にする媒介部材をさらに備える。
また本発明によれば、前記第2排出管の外周面に沿って環状のフランジ部が形成され、前記媒介部材は、圧縮及び伸張可能なゴム素材として環状に形成され、前記第2排出管が挿入された状態で、前記フランジ部の下面と前記メイン容器の上面との間に圧着するように設けられ、前記媒介部材の上面には、ゴムに比べて摩擦係数の低い環状の接触部材が前記フランジ部と密着して設けられ、前記媒介部材と接触部材とは、前記メイン容器とフランジ部との間で、圧着状態で前記メイン容器と共に回転しつつ、前記メイン容器の上部に形成された貫通孔の内周面と前記第2排出管の外周面との間の気密を保持する。
一方、本発明による脂肪性細胞抽出システムは、脂肪組織を分離するためのものとして、外部から回転力を提供されて回転し、かつ組織が収容される空間部が形成されているサブ容器と、一端部が前記サブ容器の下側に配されるように前記サブ容器に挿入される中空型の出入管と、前記出入管と連結されて吸引力を提供するポンプと、を備える再生細胞分離ユニットと、前記再生細胞分離ユニットから分離されて前記出入管を通じて排出された分離物を移送されて、2次遠心分離を通じて再生細胞を抽出するためのものとして、前記の記載の構成からなる再生細胞抽出ユニットと、を備える。
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態による再生細胞抽出システム、及び再生細胞抽出ユニットについてさらに詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態による再生細胞抽出システムの概略的な構成図であり、図2は、図1に示した再生細胞分離ユニットの概略的な断面図である。
図1及び図2を参照すれば、本発明の望ましい実施形態による再生細胞抽出システム300は、再生細胞分離ユニット100と再生細胞抽出ユニット200とを備え、再生細胞分離ユニット100と再生細胞抽出ユニット200とは、ポンプ及びチューブによって互いに連結される。また、再生細胞分離ユニット100及び再生細胞抽出ユニット200は、回転ジグ700に設けられて既定の速度で回転しつつ遠心分離の機能を行う。
再生細胞分離ユニット100の構成を先ず説明する。再生細胞分離ユニット100は、脂肪組織を遠心分離するためのものであり、サブ容器110、出入管130及びポンプ170を備える。
サブ容器110は、脂肪組織を遠心分離するためのものであり、脂肪組織が収容される空間部113が形成される。サブ容器110は、サブ容器ボウル111と、サブ容器ボウル111の上部に結合されるサブ容器キャップ112とを備える。
サブ容器ボウル111の胴部は、下側へ行くほど直径が小さくなるように形成されるが、直径が小さくなる程度が小さい。もちろん直径が小さくならずに一定であってもよい。しかし、サブ容器ボウル111の下部は、下側へ行くほど直径が急減する形状になり、サブ容器ボウル111の最下端部には凹溝部113が形成される。
サブ容器キャップ112の中央部には貫通孔115が形成され、貫通孔115の外周から上側に突出するように突出壁部116が形成される。
また、サブ容器ボウル111の下部の内側壁には攪拌羽根117が形成される。この攪拌羽根117は、内側壁から空間部113に向かって突設され、サブ容器110の回転中心を基準として90゜間隔で4つが対称をなして配される。もちろん、この攪拌羽根117は1つだけあってもよく、必ずしも対称をなしていなくてもよい。攪拌羽根117は、サブ容器110の回転によって共に回転しつつ、脂肪組織を円滑に攪拌させる役割を行う。
出入管130は、サブ容器110の空間部113に洗浄液、酵素などを移送するか、または、サブ容器110内の物質を外部に排出させる流路として機能する。出入管130は中空型に形成されて、サブ容器110の貫通孔115を通じてサブ容器110に挿入される。出入管130の下端部は、サブ容器110の底部と近接した状態でサブ容器110の溝部114に配され、出入管130の上端部は、サブ容器110の上部に配される。
また本実施形態では、出入管130と独立した経路でサブ容器110の内部と外部とを互いに連通させる補助管140が設けられる。この補助管140は、サブ容器110内に空気が流出入する通路として機能する。したがって、補助管140はサブ容器110の下端部まで挿入される必要がなく、サブ容器110の上端部までのみ挿入されれば十分である。
出入管130及び補助管140とは別途に形成されてもよいが、本実施形態では一体に形成されている。すなわち、出入管130は上下方向に長く配され、上部は折り曲げられて形成されており、補助管140は出入管130より大きい直径で形成されて出入管130を包んで配される。補助管140の上部は、出入管130が折り曲げられた方向と逆の方向に折り曲げられて形成される。補助管140の内部、さらに正確には、補助管140の内周面と出入管130の外周面との間の空間が、空気の流動できる流路145を形成する。しかし、流路145が必ずしも空気の流出入の用途のみで使われるものではなく、必要に応じて血液汚染物などの物質を排出するか、洗浄液などを注入できるなど多様な物質の流出入路として使われてもよい。
そして、出入管130の上端には挿入口135が形成され、挿入口135には栓136が螺合される。栓136を除去すれば、注射器針(図示せず)が挿入口135を通じて出入管130の内側に挿入されて、サブ容器110の溝部114に溜まっている液状物質を吸入できる。注射器針を使用しない場合には栓136で挿入口135を閉鎖させて、サブ容器110の内部の空間部113が汚れることを防止する。
そして、補助管140の下側には、遮蔽部材147が出入管130に挟持されて結合される。脂肪組織に対する遠心分離のためにサブ容器110が回転すれば、血液や洗浄液などの液状物質がサブ容器110の上部に急激に上昇し、これらの物質が補助管140の内部または補助管140とサブ容器110との貫通孔155に引っ込まれる。このため、遮蔽部材147で貫通孔112と補助管140とを包んで血液汚染物などが補助管140に引っ込まれることを防止する。ただし、補助管140は空間部113と通じていなければならないので、ここで包むということは、完全に密閉させるというものではなく、上部には空間部113と通じるように間隙dが形成される。
また、出入管130の外周面にはスパイラル状の補助攪拌羽根(図示せず)が形成されて、サブ容器110の下側の攪拌羽根と共に脂肪組織を攪拌できる。
一方、サブ容器110は、出入管130及び補助管140に対して相対回転せねばならず、出入管130及び補助管140とサブ容器110との間はシーリングされて、サブ容器110の空間部113は密閉されるべきである。
本実施形態では、圧縮性シーリング部材150と摩擦部材160とを採用して、サブ容器110が回転しつつも空間部113を密閉されるようにする。すなわち、本実施形態で採用されたシーリング部材150は、環状に形成されてサブ容器キャップ112の突出壁部116に挟持され、補助管140の外周面に形成されたフランジ部148とサブ容器キャップ112との間に介在される。シーリング部材150は弾性的に圧縮可能なゴム素材からなり、補助管140のフランジ部148とサブ容器キャップ112との間で圧着されれば、貫通孔115と補助管140との隙間は完全にシーリングできる。
しかし、サブ容器110と共にシーリング部材150が回転すれば、ゴム素材のシーリング部材150は摩擦係数が高くて、フランジ部148との摩擦によってスムーズな回転がなされず、かつ高い摩擦熱が発生する。このため、シーリング部材150の上側には、摩擦係数が小さくて熱伝逹係数の高い素材の摩擦部材160を付着する。本実施形態では、セラミック素材からなり、かつ環状に形成された摩擦部材160がシーリング部材150の上部に付着され、摩擦部材160は、補助管140のフランジ部148と密着して面接触される。
ただし、他の実施形態では、リテーナリング(図示せず)及び軸受(図示せず)を使用して、第2補助管140とサブ容器110との相対回転及びシーリングを図ることもある。
また、本実施形態では、補助管140が出入管130を包む形態で出入管130及び補助管140とが一体に形成された構造であるため、補助管140の外周面と貫通孔115との間のシーリングが問題になったが、他の実施形態では、補助管140が出入管130と別途に形成されているか、または採用されていない。これらの実施形態でも、出入管130は貫通孔115に挟持されるところ、出入管130と貫通孔115との間の密閉及び相対回転を保証するためには、出入管130の外周面にフランジ部(図示せず)が形成され、シーリング部材150及び摩擦部材160は、出入管130の外周面に形成されたフランジ部(図示せず)とサブ容器キャップ112との間に設けられればよい。
ポンプ150は、連結チューブtによって出入管130と連結され、出入管130を通じてサブ容器110に酵素、洗浄液などの物質を提供するか、サブ容器110から脂肪細胞や廃液などを外部に排出させる。本実施形態では、前記のように双方向に吸引力を提供せねばならないので、ポンプは一方向または逆方向に回転しつつ吸引力を提供するぜん動ポンプを使用する。
以上、再生細胞分離ユニット100の構成について説明し、以下では、図面を参照して本発明による再生細胞抽出ユニット200についてさらに詳細に説明する。
図3は、本発明の一実施形態による再生細胞抽出ユニットの概略的な分離斜視図であり、図4は、図3に示した再生細胞抽出ユニットの結合された状態の概略的な斜視図であり、図5は、図4のV−V線の概略的な断面図である。
図1及び図3ないし図5を参照すれば、本実施形態による再生細胞抽出ユニット200は、再生細胞分離ユニット100から一次的に遠心分離されて幹細胞を含めている水溶液を伝達され、この水溶液から幹細胞を抽出するためのものである。ただし、前記再生細胞分離ユニット100と共に使われずに単独で使われる場合には、脂肪組織から直接幹細胞を抽出するのに使われる。
前記の機能を行う再生細胞抽出ユニット200は、メイン容器210、第1排出管220、第2排出管230を備える。
メイン容器210は、本体部211及び蓋部212を備え、内部に脂肪組織または幹細胞を含む水溶液などの分離対象物が収容される収容部213が形成される。本体部211の下部は、上側から下側へ行くほど狭くなるように形成されるか、または一定の直径で形成され、特に、収容部213の最下端部には凹溝部214が形成される。
蓋部210の上面中央には、上面と下面との間を貫通する貫通ホール215が形成され、貫通ホール215の外周から上方に突出して環状の外壁部216が形成される。
また、メイン容器210の外側には凸状の突出収容部217が形成される。すなわち、突出収容部217は、メイン容器210の回転中心軸を中心として半径方向に沿ってメイン容器210の外側に突設し、メイン容器210の高さ方向に沿って長く形成される。
また、メイン容器210の回転に影響を及ぼさないように、突出収容部217はメイン容器210に対称をなして配されねばならず、本実施形態では、メイン容器210の回転中心軸cを基準として90゜間隔で対称をなして4箇所が配される。
メイン容器210が回転すれば、分離対象物は重量別に分離されつつ、重い成分はメイン容器210内から外側に配され、軽い成分は内側に配される。突出収容部217は、メイン容器210の回転中心を基準として最外郭に配されているので、最も重い成分の分離物が突出収容部217に収容される。脂肪組織から分離された幹細胞は他の成分に比べて重いので、遠心分離時に突出収容部217に収容される。これについては後述する。
一方、突出収容部217の下端部は、遮断部材240によって遮られている。すなわち、遠心分離によって突出収容部217には幹細胞が収容されねばならないが、突出収容部217の下端部がメイン容器の下端部と互いに連通していれば、遠心分離が正常に行われる前に分離対象物がメイン容器210の下端部から突出収容部に上がり、さらに水溶液が上がってきて突出収容部217に付着されている幹細胞が流失される恐れもある。このように突出収容部217に既に付着された幹細胞が安定して収容されるようにして、幹細胞の流失を回避するために遮断部材240が設けられる。
第1排出管220及び第2排出管230は、いずれもメイン容器210の収容部213とメイン容器210の外部とを互いに連通させるためのものであり、第1排出管220及び第2排出管230は互いに独立した経路を形成する。第1排出管220及び第2排出管230は、メイン容器210と同軸的に配されるが、第1排出管220は長く形成されて、その下端部がメイン容器210の下端部、さらに正確には溝部214に配されるが、第2排出管230は短く形成されて、その下端部がメイン容器210の上端部に配されるという点で差がある。
第1排出管220及び第2排出管230を通じて流動される物質は、使用形態によって変更できるが、本実施形態で第1排出管220を通じては、再生細胞分離ユニット100から分離された幹細胞を含む水溶液及び洗浄液などが流れ込み、メイン容器210から抽出された幹細胞や洗浄液などが排出されることもある。また、第2排出管を通じては空気が流出入でき、使用後の洗浄液などが排出されることもできる。
第1排出管220及び第2排出管230の具体的構成は、再生細胞分離ユニット100における出入管130及び補助管140と完全に同じ構成になっている。すなわち、第1排出管220は、再生細胞分離ユニット100の出入管130と同一であり、第2排出管230は補助管140と同一である。
第1排出管220と第2排出管230とは別途に形成されてもよいが、本実施形態では一体に形成されている。すなわち、第1排出管220は上下方向に長く配されて、上部は折り曲げられて形成されており、第2排出管230は第1排出管220より大きい直径で形成されて、第1排出管220を包んで配される。第2排出管220の上部は、第1排出管220が折り曲げられた方向と逆の方向に折り曲げられて形成される。第2排出管230の内部、さらに正確には、第2排出管230の内周面と第1排出管220の外周面との間の空間が、空気、洗浄液などの流体が流動できる流路235を形成する。
そして、第1排出管220の上端には挿入孔237が形成され、挿入孔237にはキャップ236が螺合される。キャップ236を除去すれば、補助排出管(図示せず)が挿入孔237を通じて第1排出管220の内側に挿入され、メイン容器210の溝部214まで挿入される。補助排出管(図示せず)は、注射器と連結されてメイン容器210の溝部214に溜まっている液状物質を吸入できる。ここで、補助排出管としては、注射器に連結された針が使われる。補助排出管を使用しない場合には、キャップ236で挿入孔237を閉鎖させてメイン容器210の内部の収容部213が汚れることを防止する。
一方、メイン容器210は、第1排出管220及び第2排出管230に対して相対回転せねばならず、第1排出管220及び第2排出管230とメイン容器210との間はシーリングされて、メイン容器210の収容部213が密閉される。
本実施形態では、媒介部材250及び接触部材260を採用して、メイン容器210が回転しつつも収容部213が密閉されるようにする。すなわち、本実施形態で採用された媒介部材250は、環状に形成されてメイン容器の蓋部212の外壁部216に挟持され、第2排出管230の外周面に形成されたフランジ部238とメイン容器の蓋部212との間に介在される。媒介部材250は、弾性的に圧縮可能なゴム素材からなり、第2排出管230のフランジ部248とメイン容器の蓋部212との間で圧着されれば、貫通ホール215と第2排出管230との間の隙間は完全にシーリング可能である。
しかし、メイン容器210と共に媒介部材250が回転すれば、ゴム素材の媒介部材250は摩擦係数が高くて、フランジ部248との摩擦によって円滑な回転がなされないだけでなく、高い摩擦熱が発生する。このため、媒介部材250の上側には、摩擦係数が小さくて熱伝逹係数の高い素材の接触部材260を付着する。本実施形態では、セラミック素材からなり、かつ環状に形成された接触部材260が媒介部材250の上部に付着され、接触部材260は、第2排出管230のフランジ部248と密着して面接触される。
また、本実施形態では、第2排出管230が第1排出管220を包む形態で第1排出管220と第2排出管230とが一体に形成された構造であるため、第2排出管230の外周面と貫通ホール215との間のシーリングが問題になっているが、他の実施形態では、第2排出管230が第1排出管130と別途に形成されているか、または採用されていないこともある。このように第2排出管230が採用されていない場合の実施形態でも、第1排出管220は貫通ホール215に挟持される構造であるため、第1排出管220と貫通ホール215との間の密閉及び相対回転の保証のためには、第1出棺220の外周面にフランジ部(図示せず)が形成され、媒介部材250及び接触部材260は、第1排出管220の外周面に形成されたフランジ部(図示せず)とメイン容器の蓋部212との間に設けられればよい。
一方、本実施形態では、遠心分離のためにメイン容器210が回転する間に幹細胞以外の洗浄液などを、第2排出管230を通じて再生細胞抽出ユニット100の外部に排出できる構造を提供する。すなわち、本実施形態では、メイン容器210の回転を停止させ、メイン容器210の下部から第1排出管220を通じて洗浄液などを排出させることもできるが、メイン容器210が回転する間にも、後述する収集部材270及びガイド部材280によって洗浄液などを外部に排出させることもできる。
収集部材270は、第1排出管220に挟持されて設けられ、後述するガイド部材280によってガイドされた分離物を一時的に収容できるように、凹状の収集部271が形成される。本実施形態では、収集部材270は凹状の円盤状に形成される。収集部材270はメイン容器210の上部に配され、さらに正確には、第2排出管230の下端部に密接に配される。また収集部材270の直径は、収集部材270の外周面がメイン容器210の内周面と近接できるサイズに設定される。
ガイド部材280は、収集部材270上に配されてメイン容器210の内部で遠心分離された状態で回転している分離物を、収集部材270の収集部に誘導するためのものである。本実施形態でガイド部材280は、収集部材270の上面から上部に突設され、収集部材270上に90゜間隔で対称をなして4つ配される。また複数のガイド部材280は、収集部材270の外周面から中心側に形成されるが、曲線状に曲げられるように配される。これにより、収集部材270上に配された複数のガイド部材280は、全体的にスパイラル状に形成される。
もちろん、このガイド部材280が必ずしも曲線状に曲げられるように配されるものではなく、直線状であってもよく、収集部材270の半径全体にわたって形成されず、分離物と接触する部分に短い切片で形成されてもよいなど多様な形態が可能である。また、ガイド部材の数も一つから複数まで多様に選択できる。
メイン容器210に収容された分離対象物は、メイン容器210の回転につれて遠心力によって外側に押し出されつつ共に回転するが、前述したように、重い成分である幹細胞は突出収容部217に収容され、洗浄液などの軽い成分はメイン容器210の内周面に密着した状態を維持する。メイン容器が回転し始めれば、分離対象物は共に回転しつつメイン容器210の下部から上部に水位を高めるが、図9に示したように、収集部材270の上部まで水位が高くなった分離物は、ガイド部材280と接触及び干渉しつつガイド部材280に沿って収集部材270の中央側にガイドされる。ポンプから第2排出管230に吸引力が印加されれば、収集部材270の中央部にガイドされた分離物は、この吸引力によって第2排出管230を通じて外部に排出される構造である。
また、収集部材270の中央部には複数の流通ホール272が形成されるが、この流通ホール272は、収集部材270に加えられる圧力を低下させて、急に多量の分離物が流れ込む時の分離物のオーバーフローを防止する。
一方、本実施形態による再生細胞抽出ユニット200は、吸入装置を備える。本実施形態では第1ポンプ291及び第2ポンプ292を備える。第1ポンプ291は、連結チューブtによって第1排出管220に連結され、第2ポンプ292も、連結チューブtによって第2排出管230と連結され、それぞれ第1排出管220及び第2排出管230を通じて流体を流出入させる。
本実施形態では、第1排出管及び第2排出管を通じてそれぞれ流体を流入及び排出させねばならないので、ポンプとしては、双方向に吸引力を提供するぜん動ポンプを使用する。
一方、図1に示したように、再生細胞分離ユニット100の出入管130と連結された連結チューブt1にはフォトセンサー181が設けられる。このフォトセンサー181は、連結チューブt1を流動する流体の色を感知でき、特に、再生細胞分離ユニット100から出入管130を通じて黄色の脂肪組織または脂肪細胞が排出されれば、黄色を感知して脂肪細胞または脂肪組織が排出されているという信号を、後述するコントローラ(図示せず)に送出する。
そして、再生細胞分離ユニット100の出入管130と連結された連結チューブt2には、塊状態のコラーゲンなどの巨大組織をフィルタリングできる多重フィルタfが設けられる。この多重フィルタfは、図10に示したように、メッシュ組織になっている袋が2つ重なっている態様であるが、小さい袋s1が大きい袋s2の中に入っている。多重フィルタfの一側には開口部oが形成されて、液体や粒子の小さな物質は多重フィルタfを通過できるが、コラーゲンなどの巨大組織は多重フィルタfにかかってこれ以上流動できない。
また、再生細胞抽出ユニット200の第1排出管220と連結された連結チューブt3、及び第2排出管230と連結された連結チューブt4には、この連結チューブを通じて空気の流動を感知するセンサー293、294が設けられ、特に、再生細胞抽出ユニット200から第1排出管220及び第2排出管230を通じて空気が排出されることを感知して、信号をコントローラに送出する。
一方、ボン再生細胞抽出システム300には、再生細胞分離ユニット100と再生細胞抽出ユニット200、回転ジグ(図示せず)及び各種弁など構成要素の動作を制御するコントローラ(図示せず)が設けられ、このコントローラによってあらゆる動作が制御される。
以下、前記の構成になっている再生細胞抽出システム300が脂肪組織を分離する過程について、図面を参照して説明する。
図6は、再生細胞分離ユニットで脂肪組織を洗浄した後で分離された状態を示す図であり、図7は、再生細胞分離ユニットに酵素を投入して脂肪組織を遠心分離した後の状態を示す図であり、図8は、再生細胞抽出ユニットで収集部材を用いずに遠心分離を行った後の状態を示す図である。
図1に示したように、再生細胞分離ユニット100と再生細胞抽出ユニット200とは、複数の連結チューブt1、t2、t3、t4によって互いに連結されており、連結チューブはまた、洗浄液が保管される保存バッグb1、酵素が保管される保存バッグb2、洗浄された脂肪組織が保存される保存バッグb3、使用後の廃薬が収容される保存バッグb4、及び幹細胞が保存される保存バッグb5など多様な保存バッグと連結される。保存バッグは、前記のもの以外にも、脂肪細胞が保存される保存バッグ(図示せず)や、抽出された幹細胞を冷凍保管するための保存バッグなど多様な保存バッグと連結されうる。
先ず、分離対象になる脂肪組織を、出入管130を通じて再生細胞分離ユニット100の内部に流入させる。例えば、注射器を通じて人体から脂肪組織を先抽出した後、再び脂肪組織を分離ユニット100に流入させることもある。しかし、移送過程における汚染を防止するためには、人体に直接注射器針を打って注射器と連結されたチューブなどを出入管130に連結した状態で、ポンプ170を用いてサブ容器110の内部を陰圧雰囲気に形成すれば、脂肪組織が人体から直接サブ容器110の内部に流入される。
前記のように、脂肪組織がサブ容器110に流れ込めば、弁v2を開いてポンプ170を作動させて、洗浄液を再生細胞分離ユニット100へ移送する。回転ジグを作動させて、再生細胞分離ユニット100に対する回転及び停止を繰り返す。このように回転及び停止を一定周期で反復すれば、脂肪組織と洗浄液とが互いに攪拌しつつ遠心分離され、血液由来の汚染物と共に流れ込んだ脂肪組織は洗浄される。
サブ容器110を停止させた状態で約1分ほど定置させれば、図6に示したように、サブ容器100の下部には洗浄液、血液、体液などの重い成分が配され、これら上部に洗浄された脂肪組織が配され、オイル成分は最上層に配される。
再びポンプ170を作動させて、出入管130を通じてサブ容器110の下部にある血液、洗浄液などを排出させる。洗浄液などがいずれも排出されれば、黄色を帯びる脂肪組織が出入管130を通じて排出されるが、連結チューブt1に設けられているフォトセンサー181は、脂肪組織の色を感知してコントローラに信号を送出する。コントローラではポンプ170の動作を中断させ、前記過程を3〜4回ほど反復しつつ脂肪組織を完全に洗浄させる。
前記のように、人体から抽出した脂肪組織から血液汚染物、体液及びオイル成分を分離して脂肪組織が完全に洗浄された後、必要ならば、洗浄された脂肪組織の一部を保存バッグb3へ移送させて保管できる。
次いで、ポンプ170を作動させつつ弁v3を開いて、酵素保存バッグb2からコラゲナーゼを、出入管130を通じて再生細胞分離ユニット100へ移送する。コラゲナーゼがサブ容器110に流れ込めば、ポンプの作動を中止させてサブ容器110を約30分ほど回転及び攪拌させる。この時、回転ジグなどの回転手段を通じてサブ容器110の温度を37℃ほどに維持する。コラゲナーゼは脂肪組織を分解し、分解された成分はサブ容器110の回転で遠心分離される。サブ容器110の回転を停止させて1分ほど定置させれば、図7に示したように、脂肪由来の幹細胞を含む水溶液は相対的に重い成分であるためサブ容器110の下部に配され、その上に成熟脂肪細胞とオイル成分が配される。
ポンプを再び作動させて、出入管130を通じて幹細胞が含まれた水溶液を再生細胞抽出ユニット200へ移送する。移送時には、ポンプ170と第2ポンプ292とが共に作動する。そして、フォトセンサー181で再び黄色が感知されれば、幹細胞が含まれた水溶液はいずれも排出された後で脂肪細胞が排出されるのであるため、ポンプの作動を中止させる。そして、必要な場合に成熟脂肪細胞を別途の保存バッグに保管できる。
前記のように、幹細胞を含む水溶液がいずれも再生細胞抽出ユニット200のメイン容器210に流れ込めば、幹細胞を抽出する過程を行うが、収集部材270及びガイド部材280を使用しても、使用しなくてもよい。
先ず、収集部材270及びガイド部材280を使用しない場合、あらゆる弁を閉じてポンプも作動を中止させた状態で、メイン容器210を約5分ほど回転させた後で自然減速させる。幹細胞を含む水溶液はこの過程で遠心分離されるが、図8に示したように、相対的に重い幹細胞は、遠心力によって加圧されて収容突出部217の内壁に付着され、体液、洗浄液、酵素などはメイン容器110の下部に収容される。重要な事項は、メイン容器110の回転を中止させる時、人為的に減速させずに自然減速させることである。これは、人為的に回転にブレーキをかければ、収容突出部217の内壁に付着されていた幹細胞がメイン容器110の下部に落ちる恐れがあるためである。
遠心分離が完了すれば、第1ポンプ291を駆動させて第1排出管220を通じて、体液などの水溶液を廃液保存バッグb4へ移送する。第1排出管220に連結された連結チューブt3に設けられたセンサー293で空気が感知されれば、水溶液がいずれも排出されたということであるため、第1ポンプ291の作動を中止して次の段階に移る。
一方、収集部材270及びガイド部材280を使用する場合には、メイン容器110の回転と共に第2ポンプ292を作動させて、第2排出管230を通じて吸引力を提供する。メイン容器210が回転しつつ幹細胞が含まれた水溶液も共に回転し、幹細胞は突出収容部217の内壁に付着される。幹細胞を除外した残りの水溶液は回転しつつ水位を高め続ける。水溶液が収集部材270の上部まで移動すれば、図9に示したように、回転する水溶液がガイド部材280と干渉しつつ、ガイド部材280に沿って収集部材270の中心側に誘導される。収集部材270の中央部上側には第2排出管230が配されるので、第2ポンプ292の吸引力によって、水溶液は第1排出管220と第2排出管230との間の流路235を通じて外部に排出されて、廃液保存バッグb4に移送される。この時にも、第2排出管230と連結された連結チューブt4に設けられたセンサー294で空気が感知されれば、水溶液がいずれも排出されたと判断してポンプの作動を中止する。次いで、メイン容器210を自然減速して停止させれば、メイン容器210の内部には幹細胞のみ突出収容部217の内壁に付着した状態に存在する。一部の水溶液が排出されずにメイン容器210の下部に残存する場合には、第1ポンプ291を駆動して、第1排出管220を通じて廃液保存バッグb4へ移送すればよい。
前記のように、幹細胞を含む水溶液に対する遠心分離が完了した後、突出収容部217の内壁に付着された幹細胞を洗浄するために、微量の洗浄液をメイン容器210に投入し、メイン容器に対する回転及び停止を5回ほど繰り返した後、再び遠心分離しつつメイン容器210を自然減速させる。このように回転及び停止を繰り返しつつメイン容器を加速及び減速させれば、突出収容部217の内壁に付着されていた幹細胞がメイン容器210の下部に落ちる。そして、前記幹細胞抽出過程を数回繰り返して行えば、最終的に得られる幹細胞に含まれる異物を最小化できる。
最後に、メイン容器210の下部に存在する幹細胞を、第1排出管220を通じて幹細胞保存バッグb5へ移送することで、幹細胞抽出過程が完了する。
前記の全過程は、本発明による再生細胞抽出システム300によって自動で行われるため正確かつ効率的なだけでなく、全体システムが密閉された条件で行われるため汚染も発生しない。
特に、再生細胞分離ユニット100で1次遠心分離を行って幹細胞を含む濃縮液を形成し、再生細胞抽出ユニット200では濃縮液に対して2次遠心分離を行うことで、抽出作業が効率的であり、抽出歩留まりが向上するという長所がある。
一方、図11には、前記で説明及び図示した実施形態とは異なる形態の再生細胞抽出ユニットが図示されている。
図11を参照すれば、本形態の再生細胞抽出ユニット400は、他のあらゆる構成要素は前記の実施形態と同一であるが、媒介部材として軸受410が適用されたという点と、収集部材420の形状が異なって形成されるという点とで差がある。このため、同じ構成要素についての説明は前記の実施形態についての説明で代え、差のある部分のみについて説明する。
まず、本実施形態では第2排出管230の外周面に下側の開口された形態のカバー部411が形成され、軸受410は、このカバー部411の内周面と第2排出管230の外周面との間に支持されて、メイン容器210が第1排出管220及び第2排出管230に対して相対回転できる。また、軸受410は密閉機能のあるものを使用して、第2排出管230と貫通ホール215との間がシーリングされる。
そして、収集部材420は、第1排出管220に挟持されて結合される円盤型の胴体421を備える。そして、胴体421の外周面から下方に傾斜して形成されてメイン容器の蓋部212と互いに対面する傾斜部422が形成される。そして、前述した実施形態と同様に、傾斜部422の上面には、上部に突出するガイド部材423が形成される。
この傾斜部422は、メイン容器の蓋部212と非常に近接して配されることで、傾斜部422とメイン容器の蓋部212との間が液体の流路425として作用できる。すなわち、前記の実施形態では、回転しつつメイン容器210の内面に沿って上昇した液体が流路425を通じて円盤型の胴体421に収集された後、第2排出管230を通じて排出される。
説明していないv1〜v9は、連結チューブに設けられている弁であり、本実施形態では、ソレノイド弁が使われる。
これまで本発明が脂肪組織を分離すると説明及び図示したが、本発明による再生細胞抽出ユニット及び再生細胞抽出システムは、脂肪組織はもとより他の組織を細かく粉砕した後、これら組織を分離するか、またはこれらから幹細胞を抽出することもできる。
前述したように、本発明の詳細な説明では本発明の望ましい実施形態について説明したが、当業者ならば、本発明の範ちゅうを逸脱しない限度内で多様な変形ができるということはいうまでもない。
したがって、本発明の権利範囲は、説明された実施形態に限って定められてはならず、特許請求の範囲だけではなく、特許請求の範囲と均等なものにより定められねばならない。

Claims (23)

  1. 外部から回転力を提供されて回転し、分離対象物が収容される収容部が形成されているメイン容器と、
    一端部は前記メイン容器の下部に配され、他端部は前記メイン容器の外部に配されるように、前記メイン容器に挿入される中空型の第1排出管と、
    前記メイン容器の回転によって遠心分離された状態で、前記メイン容器の下端部に収容された分離物が前記第1排出管を通じて吸入されて前記メイン容器の外部に排出されるように、前記第1排出管に連結される吸入装置と、を備え、
    前記分離対象物から分離された分離物のうち相対的に重い分離物が収容されるように、前記メイン容器の回転軸を中心として半径方向に沿って外側に突設され、前記収容部の周り方向に沿って一定角度の間隔で配される複数の突出収容部が設けられることを特徴とする再生細胞抽出ユニット。
  2. 前記分離対象物は、脂肪組織または幹細胞が含まれている水溶液のうち少なくとも一つであり、
    前記突出収容部に収容される分離物は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ユニット。
  3. 前記収容部の下部は、上側から下側へ行くほど狭くなるよう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ユニット。
  4. 前記収容部の下部先端には凹溝部が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ユニット。
  5. 前記第1排出管に連結された吸入装置は第1ポンプであり、
    中空型に形成されて前記第1排出管の内部に挿入され、一端部が前記メイン容器の下端部に配され、他端部は前記メイン容器の外部で注射器と連結される補助排出管をさらに備え、
    前記メイン容器の下端部に遠心分離された状態になっている分離物は、前記ポンプによって前記第1排出管に吸入されて排出されるか、または、前記注射器によって前記補助排出管に吸入されて排出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ユニット。
  6. 前記メイン容器の収容部に配され、凹状の収集部が形成されている収集部材と、
    前記収集部材の上部に形成され、遠心力によって前記メイン容器の内壁側に加圧されて遠心分離された状態で回転する分離物と干渉するように配され、回転している前記分離物を前記収集部材の収集部に誘導するガイド部材と、
    中空型に形成されて前記メイン容器に挿入されるものの、一端部は前記収集部材の収集部に配され、他端部は前記メイン容器の外部に配される第2排出管と、
    前記第2排出管と連結されて吸引力を提供することで、前記収集部材に収集された分離物を前記第2排出管を通じて外部に排出する前記第2ポンプと、をさらに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ユニット。
  7. 前記収集部材は凹状の円盤状であり、
    前記ガイド部材は、前記収集部材の外側から中心に向かって曲線に曲がって形成され、前記収集部材の上面に一定角度の間隔で複数が配されることを特徴とする請求項6に記載の再生細胞抽出ユニット。
  8. 前記収集部材の中央部には、前記収集部材の上面と下面との間を貫通する複数の流通ホールが形成されることを特徴とする請求項6に記載の再生細胞抽出ユニット。
  9. 前記第2排出管は、前記第1排出管を包むように配され、
    前記収集部材の収集部に置かれた前記分離物は、前記第2ポンプによって前記第1排出管と第2排出管との間の流路を通じて排出されることを特徴とする請求項6に記載の再生細胞抽出ユニット。
  10. 前記第2排出管は、前記メイン容器の上部に形成された貫通孔に挟持され、
    前記第2排出管の外周面と前記貫通孔の内周面との間の気密を保持しつつ、前記第2排出管と前記メイン容器とが相対回転可能にする媒介部材をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の再生細胞抽出ユニット。
  11. 前記第2排出管の外周面に沿って環状のフランジ部が形成され、
    前記媒介部材は、圧縮及び伸張可能なゴム素材として環状に形成され、前記第2排出管が挿入された状態で、前記フランジ部の下面と前記メイン容器の上面との間に圧着するように設けられ、前記媒介部材の上面には、ゴムに比べて摩擦係数の低い環状の接触部材が前記フランジ部と密着して設けられ、
    前記媒介部材と接触部材とは、前記メイン容器とフランジ部との間で、圧着状態で前記メイン容器と共に回転しつつ、前記メイン容器の上部に形成された貫通孔の内周面と前記第2排出管の外周面との間の気密を保持することを特徴とする請求項10に記載の再生細胞抽出ユニット。
  12. 前記第2排出管には連結チューブが連結され、
    前記第2排出管を通じて空気が排出されるかどうかを感知できるように、前記連結チューブに設けられるセンサーをさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の再生細胞抽出ユニット。
  13. 前記第1排出管には連結チューブが連結され、
    前記第2排出管を通じて空気が排出されるかどうかを感知できるように、前記連結チューブに設けられるセンサーをさらに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ユニット。
  14. 前記第1排出管は、前記メイン容器の上部に形成された貫通孔に挟持され、
    前記第1排出管の外周面と前記貫通孔の内周面との間の気密を保持しつつ、前記第1排出管と前記メイン容器とが相対回転可能にする媒介部材をさらに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ユニット。
  15. 前記第1排出管の外周面に沿って環状のフランジ部が形成され、
    前記媒介部材は、圧縮及び伸張可能なゴム素材として環状に形成され、前記第1排出管が挟持された状態で前記フランジ部の下面と前記メイン容器の上面との間に圧着するように設けられ、前記媒介部材の上面には、ゴムに比べて摩擦係数の低い環状の摩擦部材が前記フランジ部と密着して設けられ、
    前記媒介部材と摩擦部材とは、前記メイン容器とフランジ部との間で、圧着状態で前記メイン容器と共に回転しつつ、前記メイン容器の上部に形成された貫通孔の内周面と前記第1排出管の外周面との間の気密を保持することを特徴とする請求項14に記載の再生細胞抽出ユニット。
  16. 前記突出収容部の下端部には、前記メイン容器収容部の下端部と前記突出収容部との間を遮断する遮断部材が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ユニット。
  17. 組織(tissue)を分離するためのものであり、外部から回転力を提供されて回転し、かつ組織が収容される空間部が形成されているサブ容器と、一端部が前記サブ容器の下側に配されるように前記サブ容器に挿入される中空型の出入管と、前記出入管と連結されて吸引力を提供するポンプと、を備える再生細胞分離ユニットと、
    前記再生細胞分離ユニットから分離されて前記出入管を通じて排出された分離物を移送されて、2次遠心分離を通じて再生細胞を抽出するためのものであり、前記請求項1ないし16のうちいずれか一項に記載の再生細胞抽出ユニットと、を備えることを特徴とする脂肪性細胞抽出システム。
  18. 前記組織の分離を促進するように、前記サブ容器の内側壁には、前記サブ容器の空間部に向かって内側に突出する複数の攪拌羽根が形成されることを特徴とする請求項17に記載の再生細胞抽出システム。
  19. 前記出入管の外周面には、補助攪拌羽根が突設されることを特徴とする請求項17に記載の再生細胞抽出システム。
  20. 前記サブ容器には、前記出入管と独立した経路に前記空間部と前記サブ容器の外部とを連通させるように補助管が挿入され、
    前記出入管は、複数の連結チューブを通じて分岐されて、複数の保存バッグ及び前記再生細胞抽出ユニットの第1排出管に連結され、
    前記再生細胞分離ユニットの出入管を通じて排出された分離物は、前記第1排出管を通じて前記再生細胞抽出ユニットへ移送されることを特徴とする請求項17に記載の再生細胞抽出システム。
  21. 前記再生細胞分離ユニットの出入管から前記再生細胞抽出ユニットの第1排出管を連結する連結チューブには、異物をろ過するための多重フィルタが設けられることを特徴とする請求項17に記載の再生細胞抽出システム。
  22. 前記出入管には連結チューブが連結され、
    前記再生細胞分離ユニットから排出される分離物の色彩を鑑別できるように、前記連結チューブに設けられるフォトセンサーをさらに備えることを特徴とする請求項17に記載の再生細胞抽出システム。
  23. 前記メイン容器と前記サブ容器とが取り付けられる回転ジグを備えるが、
    前記回転ジグは、前記メイン容器と前記サブ容器とを一定回転速度で回転させ、一定温度を維持するように加熱することを特徴とする請求項17に記載の再生細胞抽出装置。
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