JP2017510258A - 組織操作のためのシステム - Google Patents

Abstract

組織試料の操作のためのシステムは、シャーシと、シャーシ内に画定され、可撓性材料のシート間に配置される、試料処理区画と、可撓性材料のシート間に配置される、廃棄物チャンバとを含む、相補的デバイスを受容および保定するように構成される、チャンバとを含む。相補的デバイスは、本システムによる組織試料の操作中、組織試料を保定するように構成される。流体混合サブシステムは、試料処理区画内の組織試料を含む流体を攪拌および混合するように構成される。第１の加熱要素および第１の冷却要素のうちの少なくとも１つを含む、温度制御サブシステムは、試料処理区画と熱連通するように構成および配列される。電子コントローラは、流体混合サブシステムおよび温度制御サブシステムと通信し、それらの動作を制御するようにプログラムされる。

Description

多くの場合、脂質移植として知られる、自家脂肪移植とは、形成外科手術および美容手技において使用される技法であり、美容または治療目的のために、患者自身の脂質組織が、身体の一部、典型的には、腹部または大腿から採取され、患者の身体の別の部分に移植される。自家脂肪移植は、多くの場合、豊胸術および乳房再建術、顔面若返り、「ブラジリアンバットリフト」としても知られる臀部の増大、および他の手技において使用される。

自家脂肪移植は、典型的には、３つのステップ、すなわち、脂肪吸引と、脂質処理と、再注入とを伴う。

脂肪吸引とは、患者の身体から脂質組織が除去され、随意に、吸引を使用して採取される手技である。これはまた、脂肪彫刻、脂肪形成、および吸引補助下脂肪組織切除とも称される。脂肪吸引中、カニューレと呼ばれる小さな管が、皮膚における微小な切り口を通して挿入される。脂質組織は、医師がカニューレを皮膚下で標的具体的脂質堆積に移動させて回るにつれて、これを通して外へと吸引される。脂肪吸引は、シリンジに取り付けられるカニューレを使用して、完全に手動で実施され得る、または真空を生成し、脂質組織を受容するための容器を提供する機械の補助を用いて実施され得る。

乾式技法、湿式技法、スーパー湿式技法、チューメセント脂肪吸引、超音波補助下脂肪吸引、動力補助下脂肪吸引、水噴射補助下脂肪吸引、およびＬＩＰＯＳＥＬＥＣＴＩＯＮ（Ｒ）とも称されるＶＡＳＥＲ（Ｒ）脂肪吸引、ＳＭＡＲＴＬＩＰＯ（Ｒ）、ＣｏｏｌＬｉｐｏ（ＴＭ）、ＰｒｏＬｉｐｏ ＰＬＵＳ（ＴＭ）、ＬＩＰＯＬＩＴＥ（Ｒ）レーザ脂肪吸引技法、ＬｉｐｏＴｈｅｒｍｅ（ＴＭ）、ＬｉｐｏＣｏｎｔｒｏｌ（ＴＭ）等を含む、種々の脂肪吸引技法に関する多くの変形例および商標が存在する。

チューメセント脂肪吸引とは、リドカインおよびエピネフリンを含有する麻酔溶液が、吸引が印加される前に患者の脂質組織中に注入される技法である。この技法は、血液損失を最小限にし、全身麻酔の必要性およびリスクを低減させながら、脂肪吸引が局所麻酔下の患者に実施されることを可能にしている。ある場合には、局所麻酔が使用され、患者は、リラックスすることに役立つように、鎮静剤を与えられる場合もあり、与えられない場合もある。広い面積または大きな体積の脂質が処理されている場合、全身麻酔または局所麻酔薬を用いた深鎮静が、使用されてもよい。

動力補助下脂肪吸引（ＰＡＬ）は、電気モータまたは圧縮空気によって駆動される、取り付けられた脂肪吸引カニューレの迅速な出し入れ移動またはスピン回転を提供する、動力式デバイスを使用する。

超音波補助下脂肪吸引は、脂質を液化するために超音波を使用し、これは、脂質を除去することをより容易にする。この技法は、上腹部、側部、および背部から脂質を除去する際に特に有用であり得る。

水噴射補助下脂肪吸引は、身体から脂質を遊離させ、除去するために、高度集束水噴射の力に依拠する。水噴射の力は、脂質細胞および組織をそれらの周辺組織から剥離し、吸引カニューレが自由に移動することを可能にする。この技法は、皮膚と、筋肉と、神経と、血管と、隔壁結合部とを含む周辺組織への外傷の可能性を減少させる利益を有し得る。

レーザ脂肪吸引は、チューメセント流体の使用を要求し、脂質中にレーザエネルギーおよび熱を送達し、脂質除去を促進するために、小さな切開部を通して挿入されるマイクロカニューレを使用する。

脂肪吸引を使用して患者から採取された脂質組織は、吸引脂肪組織と称される。吸引脂肪組織試料は、再注入の前に処理されてもよい。１つのタイプの脂質処理は、組織洗浄ステップを含み、吸引脂肪組織は、吸引脂肪組織内の残留血液およびチューメセント麻酔の量を減少させ、再注入のための比較的純粋なグラフトを提供するために、濯がれ、洗浄される。洗浄は、例えば、遠心分離管内またはシリンジ内での遠心分離を含んでもよく、吸引脂肪組織は、遠心力下で、血液およびチューメセント溶液を含有する水相層と、脂肪組織（脂質組織）層と、遊離油層とに分離される。遊離油層は、破壊された脂肪細胞からの油を含み得る。脂肪組織層は、採取されてもよい。脂質組織と、血液を含有する水性溶液とにおける大きな密度差のため、脂質洗浄はまた、重力下で沈降を使用して実施されてもよい。代替として、吸引脂肪組織の洗浄は、吸引脂肪組織内に含有される水性溶液および遊離油が排出され、脂質組織が保定される、フィルタメッシュまたはストレーナを使用して達成されてもよい。

別のタイプの処理は、脂質組織、例えば、吸引脂肪組織から、非脂肪細胞を抽出するステップを含んでもよい。コラゲナーゼ等の酵素が、組織を解離し、脂肪細胞と、脂肪由来幹細胞と、線維芽細胞と、内皮前駆細胞と、周皮細胞とを含む、異種細胞集団を解放するように使用されてもよい。脂肪細胞集団は、次いで、多くの場合、間質血管細胞群（ＳＶＦ）と称される、実質的に非脂質細胞集団を生成するために、沈降、遠心分離、および／またはフィルタ処理を使用して、少なくとも部分的に除去されてもよい。

間質血管細胞群は、患者内への再注入のためのグラフトとして使用されてもよい、もしくはより大きな細胞集団および／またはより同種の細胞集団、例えば、脂肪由来幹細胞、前駆細胞、線維芽細胞、もしくは線維芽細胞様細胞を生成するために培養されてもよい。細胞培養および増殖ステップは、培養容器、例えば、フラスコ、ペトリ皿等の表面への細胞の粘着性に依拠してもよい。間質血管細胞群は、複数の系統、例えば、骨形成、脂肪形成、および軟骨形成系統に沿って分化する潜在性を有する細胞を含有し得る。ＳＶＦ細胞は、軟骨細胞、骨細胞、脂肪細胞、多くの異なる細胞型、血管、さらには組織を導出するように使用されてもよい。間質血管細胞群はさらに、多くの他の細胞型、またはさらには組織が治療のために導出、操作、もしくは使用され得る、多能性幹細胞になるように誘発され得る細胞を含有し得る。

脂肪組織に由来する細胞は、潜在的に、例えば、多くの他の潜在的組織型の中でもとりわけ、軟骨、骨、および脂質組織を生成する組織工学のために細胞の源を提供し得る。間質血管細胞群および脂肪由来幹細胞等の吸引脂肪組織に由来する細胞は、顔面若返り、皺取り、豊胸術等の美容手技においてだけではなく、創傷および傷害、ウイルス性疾患、泌尿器、生殖器、および妊娠に関する病気、一般病理症状、皮膚および結合組織疾患、（肺および気管支を含む）呼吸器疾患、栄養および代謝性疾患、神経系疾患、筋肉、骨、および軟骨疾患、口腔および歯疾患、免疫系疾患、心臓および血液疾患、腺およびホルモン関連疾患、眼疾患、先天性欠損および異常、消化器系疾患、癌および腫瘍、血液およびリンパ液の病気等を含む、疾患、病気、および兆候を治療するための臨床試験手技において使用されてもよい。

さらに別のタイプの処理は、凍結保存のために組織試料を調製するステップと、組織を凍結保存するステップとを含んでもよい。組織または細胞試料の凍結保存は、多くの場合、それぞれ、組織または細胞バンキングと称される。組織または細胞バンキングでは、試料または検体が、生物学的組織を凍結損傷（すなわち、氷形成に起因するもの）から保護するために使用される物質である、抗凍結剤を用いて処理される。一般的に使用される抗凍結剤の実施例は、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）である。エチレングリコール、プロピレングリコール、およびグリセロール等のグリコール（少なくとも２つのヒドロキシル基を含有するアルコール）もまた、研究目的のための抗凍結剤として使用されている。グリセロールおよびＤＭＳＯは、液体窒素内で凍結保存される精子および胚における氷形成を低減させるために、低温生物学者によって使用されてもよい。保存された細胞および組織は、後で同一患者内に再注入され、幹細胞または前駆細胞の源として使用され、多能性幹細胞を生成するために使用され、もしくは他の目的のために使用されてもよい。

吸引脂肪組織の再注入は、シリンジを使用する手動再注入を伴ってもよい。大きな体積の脂肪移植に関して、手動再注入は、非常に時間がかかり、人手がかかり得、患者を汚染および感染されやすくし得る。多くの既知の手技では、脂質グラフト、組織試料材料、および／または細胞材料が、開放環境において操作され、これは、材料を汚染に曝し、ひいては、感染のリスクを患者にもたらし、感染性疾患にかかるリスクをオペレータにもたらす。他の既知の手技では、組織試料を操作することは、統合されないいくつかの閉鎖システムまたは半閉鎖システムの手動操作を伴う。しかしながら、手動操作はさらに、手術室環境内に、多くの場合、無菌および非無菌人員を伴う訓練された人員を要求し、本手技を実施する時間を延ばし、オペレータエラーが起こりがちであり、プロセス変動を生じさせる。

本開示の発明者は、脂肪移植、試料操作、または組織処理の安全な、規格化された、効率的な、かつ汚染リスクが最小限の手技を可能にし得る、閉鎖システムを含むツールを提供することが所望され得ると判定している。本開示の発明者はまた、動力補助下、半自動化、または自動化ツールを使用して、脂質移植および／または組織処理を実施するための方法を提供することも所望され得ると判定している。本明細書に開示される側面および実施形態が、これらの必要性の一方または両方に対処し得る。

本開示の一実施形態では、システムは、閉鎖または半閉鎖相補的デバイスと、組織操作機械とを備える。本システムは、組織洗浄、解離、および細胞濾過を実施してもよい。

本開示の別の実施形態では、組織操作機械は、相補的デバイスを備える閉鎖システム内で、組織洗浄、解離、および細胞濾過手技を自動化する。

本開示のさらに別の実施形態では、システムは、相補的デバイスと、組織操作機械とを備え、本システムは、事前プログラムされたプロトコルに従う自動化様式で、吸引脂肪組織試料を洗浄し、解放された細胞集団を解放するために、吸引脂肪組織試料を酵素で消化させ、解放された細胞集団から細片および脂肪細胞を除去し、随意に、解放された細胞集団を血清溶液と接触させる。

本開示のさらに別の実施形態では、凍結保存のために組織試料を調製するためのシステムは、相補的デバイスと、組織操作機械とを備える。本システムは、事前プログラムされたプロトコルを使用して、試験のために組織試料の一部を試料採取するステップと、組織試料を洗浄するステップと、組織試料と抗凍結剤を混合するステップとを含む、いくつかのステップを実施してもよい。

本開示のさらに別の実施形態では、システムは、相補的デバイスと、組織操作機械とを備える。相補的デバイスは、無菌かつ単回使用であってもよく、命令を含有するＲＦＩＤタグを含んでもよい。組織操作機械は、コントローラ、例えば、プログラマブルコンピュータと、ＲＦＩＤ読取装置と、複数のソフトウェアプロトコルとを含有してもよい。組織操作機械は、ＲＦＩＤ読取装置を使用して、相補的デバイスからの命令を読み取り、命令に基づいてソフトウェアプロトコルを実行してもよい。

本開示のさらに別の実施形態では、システムは、複数の事前プログラムされたプロセスを含むプログラマブル組織操作機械と、ＲＦＩＤタグを含む相補的デバイスとを備える。事前プログラムされたプロセスが、ＲＦＩＤタグ内に含有される情報に従って、自動的に選択、起動、および実行される。

本開示のさらに別の実施形態では、システムは、組織操作機械と、複数のソフトウェアプロトコルと、単回使用相補的デバイスとを備える。組織操作機械は、ＲＦＩＤ読取装置を含有する。相補的デバイスは、ＲＦＩＤタグを含む。事前プログラムされたプロセスが、ＲＦＩＤタグ内に含有される情報に従って、プログラマブル組織操作機械のコントローラによって、相補的デバイス上で一意に選択、起動、および実行される。

本開示のさらに別の実施形態では、動力補助下脂肪移植のためのシステムは、相補的デバイスと、組織操作機械とを備える。相補的デバイスは、吸引された吸引脂肪組織を収容するための無菌環境を提供する。組織操作機械は、組織抽出デバイス、例えば、脂肪吸引のためのカニューレを通した吸引と、再注入のための注入デバイス、例えば、カニューレから吸引脂肪組織を移動させるための力と、吸引脂肪組織を濯ぐための流体とを提供し、それによって、無菌の半閉鎖または閉鎖システム内で、脂肪吸引、脂質洗浄、および脂質注入を促進する。

本開示のさらに別の実施形態では、無菌の半閉鎖または閉鎖デバイス内で、脂肪吸引、脂質洗浄、および脂質注入を実施するように構成されるシステムが、患者に脂肪吸引を実施するために使用される。患者からの吸引脂肪組織は、本システムによって提供される力を使用して、本システム内で洗浄され、患者内に再注入され、それによって、動力補助下脂肪移植手技を実施してもよい。

本開示のさらに別の実施形態では、脂肪吸引手技が、無菌の半閉鎖または閉鎖システム内で、脂肪吸引、脂質洗浄、および脂質注入を実施するように構成されるデバイスを使用して、患者に実施される。脂質組織（吸引脂肪組織）は、本デバイスによって提供される真空を使用して、患者の一部から除去され、本デバイス内に収集される。吸引脂肪組織は、次いで、随意に、溶液を使用して本デバイス内で洗浄され、移植中に吸引脂肪組織を駆動する同一デバイスを使用して、患者の別の部分内に戻して移植される。

本開示のさらに別の実施形態では、脂肪移植のための方法は、相補的デバイスを備える多機能性ツールを使用して、患者に脂肪吸引手技を実施するステップを含む。脂肪吸引手技から調達された脂質組織は、相補的デバイス内に収集され、次いで、洗浄される。洗浄された脂質組織は、次いで、多機能性ツールを使用して患者内に再注入される。

本開示のさらに別の実施形態では、脂肪吸引手技が、脂質組織試料を収集するために、臨床現場における患者に実施される。脂質組織試料は、次いで、凍結保存のための組織試料を調製するために、臨床現場において、短期間内、例えば、約３０分以内に処理される。組織試料は、次いで、組織試料を凍結保存するために、臨床現場において、短期間内、例えば、約９０分以内は冷却される。

本開示のさらに別の実施形態では、手技が、組織試料を収集するために、臨床現場における患者に実施される。組織試料は、細胞集団を生成するために、直ちに処理される。細胞集団は、次いで、抗凍結剤とともに直ちに混合され、−２０℃を下回るように冷却され、それによって、細胞集団の最大生存能力および機能を保存する。本手技は、脂肪吸引手技であってもよく、組織試料は、吸引脂肪組織試料であってもよい。

本開示のある側面によると、組織試料の操作のためのシステムが提供される。本システムは、シャーシと、シャーシ内に画定され、可撓性材料のシート間に配置される、試料処理区画と、可撓性材料のシート間に配置され、試料処理区画の出口に選択的に流体接続される、廃棄物チャンバとを含む、相補的デバイスを受容および保定するように構成される、チャンバとを備える。相補的デバイスは、本システムによる組織試料の操作中、組織試料を保定するように構成される。流体混合サブシステムは、チャンバ内に配置され、試料処理区画内の組織試料を含む流体を攪拌および混合するように構成される。温度制御サブシステムは、チャンバ内に配置され、試料処理区画と熱連通するように構成および配列される、第１の加熱要素および第１の冷却要素のうちの少なくとも１つを含む。電子コントローラは、流体混合サブシステムおよび温度制御サブシステムと通信し、それらの動作を制御するようにプログラムされる。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、シャーシ内に配置され、電子コントローラによって制御される、流体制御サブシステムと、電子コントローラと通信する、ユーザインターフェースとを備える。

いくつかの実施形態では、温度制御サブシステムは、シャーシ内に配置され、リンス溶液の源内に配置されるリンス溶液と熱連通する、第２の加熱要素および第２の冷却要素のうちの１つを含む。

いくつかの実施形態では、流体制御サブシステムは、相補的デバイス内に配置される弁を機械的に操作するように構成される、弁アクチュエータを含み、弁は、試料処理区画から廃棄物チャンバ中に、流体の重力ドレインを提供する状態を有する。

いくつかの実施形態では、流体制御サブシステムはさらに、リンス溶液の源からリンス溶液を抜き取り、リンス溶液を試料処理区画中に指向させるように構成される、第１のポンプを含む。

いくつかの実施形態では、第１のポンプは、第１のシリンジを備え、流体制御サブシステムはさらに、第１のシリンジのプランジャを操作するように構成される、第１の線形アクチュエータを含む。

いくつかの実施形態では、流体制御サブシステムはさらに、処理溶液を試料処理区画中に指向させるように構成される、第２のポンプを含む。

いくつかの実施形態では、第２のポンプは、第２のシリンジを備え、流体制御サブシステムはさらに、第２のシリンジのプランジャを操作するように構成される、第２の線形アクチュエータを含む。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、処理された細胞を相補的デバイスから抜き取るように構成される、第３のシリンジを備える。

いくつかの実施形態では、流体制御サブシステムはさらに、第３のシリンジのプランジャを操作するように構成される、第３の線形アクチュエータを含む。

いくつかの実施形態では、流体制御システムはさらに、電子コントローラと通信するセンサを含み、センサは、流量と、組織試料の色および組織試料の濁度から選択される、本システム内の流体の性質とのうちの１つを監視するように構成される。

いくつかの実施形態では、流体混合サブシステムは、試料処理区画内の流体を攪拌および混合するように構成される、ローラを含む。

いくつかの実施形態では、流体混合サブシステムは、試料処理区画内の流体を攪拌および混合するように構成される、回転アームを含む。

いくつかの実施形態では、流体混合サブシステムは、試料処理区画内の流体を攪拌および混合するように構成される、移動板を含む。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、電子コントローラと通信するセンサを含む、検出フィードバックシステムを備える。センサは、シャーシに結合される台上に配置される、濯ぎ溶液の袋の重量の指示を提供するように構成および配列される。流体制御サブシステムは、袋の重量の変化によって判定される、ある体積の濯ぎ溶液を試料処理区画中に分注するように構成される。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、電子コントローラと通信するセンサを含む、検出フィードバックシステムを備える。センサは、相補的デバイスがチャンバ内に適切に搭載されているかどうかの指示を提供すること、シリンジが本システム上に適切に搭載されているかどうかの指示を提供すること、チャンバの扉が閉鎖されているかどうかの指示を提供すること、およびチャンバの扉が施錠されているかどうかの指示を提供することのうちの１つを行うように構成および配列される。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、相補的デバイス上に含まれる識別タグを読み取るように構成される、識別タグ読取装置を備える。

いくつかの実施形態では、コントローラは、識別タグ読取装置によって識別タグから読み取られた情報によって定義される、組織操作プロトコルを実行するように構成される。

別の側面によると、組織試料を処理する方法が提供される。本方法は、組織試料を、試料処理区画および廃棄物チャンバを含むデバイスの試料処理区画中に導入するステップであって、試料処理区画および廃棄物チャンバは、可撓性材料の共通シート間に配置され、廃棄物チャンバは、試料処理チャンバの出口に選択的に流体接続される、ステップと、本デバイスを組織操作装置の処理チャンバ内に搭載するステップと、組織操作装置の電子コントローラの制御下で、処理チャンバ内に配置される流体混合サブシステムを用いて、試料処理区画内の組織試料を攪拌および混合するステップと、電子コントローラの制御下で、処理チャンバ内に配置される、第１の加熱要素および第１の冷却要素のうちの少なくとも１つを含み、試料処理区画と熱連通する、温度制御サブシステムを用いて、組織試料を加熱することおよび冷却することのうちの一方を行うステップとを含む。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、測定された体積のリンス溶液を試料処理区画中に分注することによって、試料処理区画内の組織試料を洗浄するステップを含む。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、測定された体積の解離溶液を試料処理区画中に分注することによって、試料処理区画内の組織試料を消化させるステップを含む。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、試料処理区画と廃棄物チャンバとの間で流体連通する弁を機械的に操作するステップを含み、弁を機械的に操作するステップは、廃流体を、重力の影響下で、試料処理区画から廃棄物チャンバに流動させる。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、測定された体積の抗凍結剤を試料処理区画中に分注することによって、凍結保存のために組織試料を調製するステップを含む。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、処理された組織試料を本デバイスから抜き取るステップを含む。

別の側面によると、組織操作のためのシステムが提供される。本システムは、組織処理ユニットと、組織処理ユニットに流体接続される、第１のカニューレコネクタと、組織処理ユニット内に配置される、収集キャニスタと、収集キャニスタ内に配置されるメッシュフィルタを含む、メッシュチャンバと、組織処理ユニットと連通する、真空源とを備える。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、カニューレコネクタと、組織処理ユニットとの間に流体接続される、組織ポンプを備える。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、収集キャニスタと流体連通する、リンス溶液の源を備える。

いくつかの実施形態では、本システムは、患者から収集キャニスタ中に脂肪組織を抜き取るように構成される。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、患者内に脂肪組織を再注入するように構成される。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、患者内に脂肪組織を再注入するステップに先立って、脂肪組織を濯ぐように構成される。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、患者内に脂肪組織を再注入するための第２のカニューレコネクタを備える。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、組織処理ユニットの内部体積と連通する、ベント弁およびベントフィルタを備える。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、流体廃棄物収集チャンバを備える。

別の側面によると、組織試料を処理するために、組織操作のためのシステムを動作させる方法が、提供される。本システムは、組織処理ユニットと、組織処理ユニットに流体接続される、第１のカニューレコネクタと、組織処理ユニット内に配置される、収集キャニスタと、収集キャニスタ内に配置されるメッシュフィルタを含む、メッシュチャンバと、組織処理ユニットと連通する、真空源とを備える。

いくつかの実施形態では、組織試料を処理するステップは、組織試料を洗浄するステップを含む。

いくつかの実施形態では、組織試料を処理するステップは、組織を解離させるステップを含む。

いくつかの実施形態では、組織試料を処理するステップは、凍結保存のために組織試料を調製するステップを含む。

別の側面によると、組織操作のためのシステムを用いて患者に手技を実施する方法が提供される。本システムは、組織処理ユニットと、組織処理ユニットに流体接続される、第１のカニューレコネクタと、組織処理ユニット内に配置される、収集キャニスタと、収集キャニスタ内に配置されるメッシュフィルタを含む、メッシュチャンバと、組織処理ユニットと連通する、真空源とを備える。

いくつかの実施形態では、本手技は、脂肪吸引を含む。

いくつかの実施形態では、本手技は、脂肪移植を含む。

いくつかの実施形態では、本手技は、自家脂肪移植を含む。

いくつかの実施形態では、本手技は、脂質注入を含む。

別の側面によると、組織試料の操作のためのシステムが提供される。本システムは、シャーシと、シャーシ内に画定され、第１の溶液の源に選択的に流体接続される、可撓性試料処理区画と、試料処理区画の出口に選択的に流体接続される、廃棄物チャンバとを含む、相補的デバイスを受容および保定するように構成され、相補的デバイスは、本システムによる組織試料の操作中、組織試料を保定し、第１の溶液を受容するように構成される、チャンバとを備える。流体混合サブシステムは、チャンバ内に配置され、試料処理区画内の第１の溶液および組織試料を含む流体を攪拌および混合するように構成される。温度制御サブシステムは、試料処理区画と熱連通するように構成および配列される、第１の加熱要素および第１の冷却要素のうちの少なくとも１つを含む。電子コントローラは、流体混合サブシステムおよび温度制御サブシステムと通信し、それらの動作を制御するようにプログラムされる。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、シャーシ内に配置され、電子コントローラによって制御される、流体制御サブシステムと、電子コントローラと通信する、ユーザインターフェースとを備える。

いくつかの実施形態では、廃棄物チャンバおよび試料処理区画は、可撓性材料のシート間に配置される。

いくつかの実施形態では、試料処理区画および廃棄物チャンバは、可撓性材料の共通シート間に配置される。

いくつかの実施形態では、流体混合サブシステムは、可撓性試料処理区画の少なくとも一部を操作するように構成され、可撓性試料処理区画にマッサージ作用を提供する。

いくつかの実施形態では、流体制御サブシステムは、相補的デバイス内に配置される弁を機械的に操作するように構成される、弁アクチュエータを含み、弁は、試料処理区画から廃棄物チャンバ中に、流体の重力ドレインを提供する状態を有する。

いくつかの実施形態では、流体制御サブシステムはさらに、第１の溶液を抜き取り、第１の溶液を試料処理区画中に指向させるように構成される、第１のポンプを含む。第１のポンプは、相補的デバイス内に含まれる、第１のシリンジを備えてもよく、流体制御サブシステムはさらに、第１のシリンジのプランジャを操作するように構成される、第１の線形アクチュエータを含む。本システムはさらに、第２の溶液を試料処理区画中に指向させるように構成される、第２のポンプを含んでもよい。第２のポンプは、相補的デバイス内に含まれる、第２のシリンジを備えてもよく、流体制御サブシステムはさらに、第２のシリンジのプランジャを操作するように構成される、第２の線形アクチュエータを含む。

いくつかの実施形態では、第１の溶液は、リンス溶液であり、第２の溶液は、酵素を含む試薬溶液である。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、処理された細胞を相補的デバイスから抜き取るように構成される、第３のシリンジを備える。流体制御サブシステムはさらに、第３のシリンジのプランジャを操作するように構成される、第３の線形アクチュエータを含んでもよい。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、電子コントローラと通信するセンサを含む、検出フィードバックシステムを備え、センサは、相補的デバイスがチャンバ内に適切に搭載されているかどうかの指示を提供すること、シリンジが本システム上に適切に搭載されているかどうかの指示を提供すること、チャンバの扉が閉鎖されているかどうかの指示を提供すること、およびチャンバの扉が施錠されているかどうかの指示を提供することのうちの１つを行うように構成および配列される。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、電子コントローラと通信するセンサを含む、検出フィードバックシステムを備え、センサは、シャーシに結合される台上に配置される、濯ぎ溶液の袋の重量の指示を提供するように構成および配列され、流体制御サブシステムは、袋の重量の変化によって判定される、ある体積の濯ぎ溶液を試料処理区画中に分注するように構成される。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、相補的デバイス上に含まれる識別タグを読み取るように構成される、識別タグ読取装置を備える。コントローラは、識別タグ読取装置によって識別タグから読み取られた情報によって定義される、組織操作プロトコルを実行するように構成されてもよい。

いくつかの実施形態では、温度制御サブシステムは、強制空気を使用して、試料処理区画と熱連通するように構成される。

いくつかの実施形態では、温度制御サブシステムは、第１の加熱要素および第１の冷却要素のうちの少なくとも１つと熱連通し、相補的デバイスと物理的に接触するように構成される、板を含む。

いくつかの実施形態では、流体混合サブシステムは、試料処理区画内の流体を攪拌および混合するように構成される、ローラを含む。

いくつかの実施形態では、流体混合サブシステムは、試料処理区画内の流体を攪拌および混合するように構成される、回転アームを含む。

いくつかの実施形態では、流体混合サブシステムは、試料処理区画内の流体を攪拌および混合するように構成される、移動板を含む。

いくつかの実施形態では、相補的デバイスはさらに、処理された細胞から細片を除去するように構成される、フィルタを含む。

いくつかの実施形態では、試料処理区画は、３ｃｍ^−１を上回る表面積対体積比率を有する。

いくつかの実施形態では、流体制御システムはさらに、電子コントローラと通信するセンサを含み、センサは、流量と、組織試料の色および組織試料の濁度から選択される、本システム内の流体の性質とのうちの１つを監視するように構成される。

いくつかの実施形態では、温度制御サブシステムは、試料処理区画内の組織を、２分以内に３５℃またはそれを上回るまで加熱するように構成される。

別の側面によると、組織試料を処理する方法が提供される。本方法は、可撓性材料のシート間に配置される、試料処理区画と、試料処理チャンバの出口に選択的に流体接続される、廃棄物チャンバとを含むデバイスを、組織操作装置の処理チャンバ上に搭載するステップと、組織試料を本デバイスの試料処理区画中に導入するステップと、組織を処理するために、流体を試料処理区画中に導入するステップとを含む。本方法はさらに、組織操作装置の電子コントローラの制御下で、処理チャンバに配置される流体混合サブシステムを用いて、試料処理区画内の組織試料を攪拌および混合するステップと、電子コントローラの制御下で、処理チャンバに配置される、第１の加熱要素および第１の冷却要素のうちの少なくとも１つを含み、試料処理区画と熱連通する、温度制御サブシステムを用いて、組織試料を加熱することおよび冷却することのうちの一方を行うステップとを含む。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、測定された体積の濯ぎ溶液を試料処理区画中に分注することによって、試料処理区画内の組織試料を洗浄するステップを含む。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、測定された体積の解離溶液を試料処理区画中に分注することによって、試料処理区画内の組織試料を消化させるステップを含む。解離溶液は、酵素を含有してもよい。

いくつかの実施形態では、試料処理区画および廃棄物チャンバは、可撓性材料の共通シート間に配置される。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、試料処理区画と廃棄物チャンバとの間で流体連通する弁を機械的に操作するステップを含み、弁を機械的に操作するステップは、廃流体を、重力の影響下で、試料処理区画から廃棄物チャンバに流動させる。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、細胞を含有する流体を本デバイスから抜き取るステップを含む。

いくつかの実施形態では、本方法はさらに、本デバイス内に含まれるフィルタを使用して、細片を除去するステップを含む。

いくつかの実施形態では、組織は、重量を有する脂肪組織であり、本方法はさらに、電子コントローラの制御下で、コラゲナーゼを含む測定された体積の解離溶液を、試料処理区画中に分注することによって、試料処理区画内の組織試料を消化させるステップを含み、本方法はさらに、生存有核細胞を含有する流体を本デバイスから収集するステップを含む。

いくつかの実施形態では、ある単位重量の脂肪組織から収集される生存有核細胞の数は、脂肪組織のグラムあたり７００，０００個を上回る。

いくつかの実施形態では、ある単位重量の脂肪組織から収集される生存有核細胞の試料内変動係数は、５％以下である。

いくつかの実施形態では、本方法は、５５分以内の時間において実施される。

少なくとも一実施形態の種々の側面が、縮尺通りに描かれることを意図していない、付随の図を参照して以下に議論される。図は、種々の側面および実施形態の例証およびさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、かつその一部を構成するが、本開示の限定の定義として意図されるわけではない。図では、種々の図に例証される各同じまたはほぼ同じ構成要素は、同様の番号によって表される。明確化を目的として、全構成要素が、全図において標識化され得るわけではない。図は、以下である。
図１Ａは、自動化組織操作のためのシステムの実施形態の立面図である。 図１Ｂは、図１Ａのシステムの機械の別の立面図である。 図１Ｃは、図１Ａのシステムの構成要素の概略図である。 図１Ｄは、図１Ａのシステムの等角図である。 図１Ｅは、図１Ａのシステムの機械の別の等角図である。 図１Ｆは、自動化組織操作のためのシステムのブロック図である。 図１Ｇは、自動化組織操作のためのシステムの別のブロック図である。 図２Ａは、自動化組織操作のためのシステムの別の実施形態の概略図である。 図２Ｂは、自動化組織操作のためのシステムの別の実施形態の概略図である。 図２Ｃは、自動化組織操作のためのシステムの別の実施形態の概略図である。 図２Ｄは、自動化組織操作のためのシステムの別の実施形態の概略図である。 図２Ｅは、自動化組織操作のためのシステムの別の実施形態の概略図である。 図２Ｆは、自動化組織操作のためのシステムの別の実施形態の概略図である。 図３Ａは、シリンジポンプの概略図である。 図３Ｂは、別のシリンジポンプの概略図である。 図３Ｃは、さらに別のシリンジポンプの概略図である。 図４Ａは、自動化組織操作のための別のシステムのブロック図である。 図４Ｂは、自動化組織操作のための別のシステムの別のブロック図である。 図５は、自動化組織操作のためのシステム上で測定される、温度プロファイルである。 図６Ａは、自動化組織操作のためのシステムを文献において公知の他のシステムと比較する、生存細胞回収データを示す、棒グラフである。 図６Ｂは、自動化組織操作のための３つの同じシステムからの生存細胞回収データを示す、棒グラフである。 図７Ａは、組織操作システムを使用して、ペーパータオル上で３つの線に描かれる、３つの吸引脂肪組織片の画像である。 図７Ｂは、組織操作システムを使用して分注される、１４個の連続的吸引脂肪組織片の重量を示す、棒グラフである。

本開示は、脂肪組織または吸引脂肪組織試料等の脂肪関連組織試料を処理するステップに限定されないことを理解されたい。本開示の多くの実施形態が、種々の組織試料を処理するステップに容易に適用可能である。本明細書に使用されるような用語「組織試料」は、限定ではないが、生死にかかわらず、組織、ヒト組織、動物組織、上皮組織、結合組織、神経組織、筋肉組織、固形腫瘍組織、ポリープ、乳房組織、子宮組織、内臓からの組織、生検標本、胎盤組織、臍帯組織、幹細胞含有組織、膵臓組織、脳組織、心臓組織、心筋組織、脂肪組織、吸引脂肪組織、細分化された組織、細分化された脂肪組織、メラノーマ腫瘍、原発性腫瘍、続発性腫瘍、包皮、皮膚組織、頭皮組織、固形組織、間質含有組織、膵島、膵臓組織、肝臓組織、前駆細胞および／または幹細胞含有組織、靱帯組織、骨組織、間葉組織、着目細胞含有組織、肝細胞含有組織、リンパ球含有組織、Ｔリンパ球含有組織、Ｔリンパ球含有腫瘍、腫瘍浸潤リンパ球含有腫瘍、腫瘍反応性リンパ球含有腫瘍、白血球含有組織、線維芽細胞含有組織、角化細胞含有組織、軟骨細胞含有組織、心筋細胞含有組織、卵母細胞含有組織、神経細胞含有組織、網膜組織、臍帯、臍帯からの組織、基質内に埋め込まれた細胞、細胞外基質内に埋め込まれた細胞、患者からの組織、植物組織、血液組織、骨髄組織、角膜、毛包、および他の生体由来の組織片を含んでもよい。本明細書に使用されるような用語「組織試料」はまた、多細胞生物、完全生物、藻類、寄生虫、バイオマス、前述される生物の集合体、食品試料、ハンバーガーパティ、牛肉、子羊肉、鶏肉、豚肉、七面鳥肉、貝、魚、家禽の肉、牛挽肉、挽肉、鶏挽肉、七面鳥挽肉、豚挽肉、子羊挽肉、ホットドッグ、アメリカンドッグ、混合肉、スナックバー、および／またはピーナッツバターを含んでもよい。本明細書に使用されるような用語「組織試料」はまた、器官、例えば、心臓、脳、肝臓、腎臓、膵臓、睾丸、乳房、卵巣、腸、胃、肺、膀胱、陰茎、結腸、胆嚢、胸腺、腺、舌、眼球、耳、鼻、手、足、腕、脚、血管、器官の細分化された試料、および前述される試料の任意の組み合わせを含んでもよい。本開示の多くの実施形態が、種々の組織試料を処理するステップに容易に適用可能である。

本開示は、形成外科手術、審美医療、または美容用途に限定されないことを理解されたい。例えば、本開示の一実施形態は、脂質組織バンキングとしても知られる、凍結保存のために脂質組織を採取および調製するために使用され得るシステムを含む。本開示の別の実施形態は、細胞バンキング、組織バンキング、研究、疾患を診察する、患者を階層化する、一連の治療を判定するために癌患者を階層化する、分子試験、細胞療法のために固形腫瘍から細胞を抽出する、細胞療法のために固形腫瘍からＴリンパ球、腫瘍浸潤リンパ球、および／または腫瘍反応性白血球等の免疫細胞を抽出する、心筋梗塞、心臓疾患、脳卒中、スポーツ傷害、靱帯断裂、骨折、火傷、創傷、非治癒性創傷、潰瘍等の兆候を治療する、および／または他の臨床的用途のために、組織から細胞を抽出する、例えば、吸引脂肪組織から脂肪組織由来細胞を抽出する、または固形腫瘍から細胞を抽出するためのシステムを含む。本開示のさらに別の実施形態は、食品安全試験および監視のために、食品検体から病原体、例えば、バクテリアを抽出するためのシステムを含む。

本開示は、以下の説明に記載される、または図面に例証される構成要素の構築および配列の詳細に、その用途が限定されない。本開示は、他の実施形態も可能であって、かつ種々の方法で実践または実行されることが可能である。また、本明細書に使用される語句および用語は、説明を目的としたものであって、限定的と見なされるべきではない。本明細書では、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含有する（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「伴う（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、およびそれらの変形例の使用は、以降で列挙されるアイテムおよびそれらの均等物ならびに付加的なアイテムを包含するように意図されている。

本開示の一実施形態は、概して、１００に示される、自動化組織操作のためのシステムを含む。そのようなシステムの実施例が、図１Ａ−１Ｇに示される。システム１００は、組織試料を洗浄し、組織試料から細胞を抽出し、組織試料を処理し、および／または凍結保存のために試料を調製するために使用されてもよい。システム１００はまた、当業者に公知の他の手技を実施するようにプログラムされてもよい。システム１００は、組織操作機械またはシステム２００（図１Ｂ）と、相補的デバイス３００（図１Ｃ）とを含む。図１Ｃに図式的に示される、例示的相補的デバイスは、あらゆる目的のために、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、国際公開第ＷＯ２０１３／０８６１８３ Ａ１号に開示される実施形態を含む。相補的デバイス３００は、無菌かつ単回使用であり、閉鎖または半閉鎖システムを形成するように構成されてもよく、組織試料は、汚染のリスクを最小限にして操作されることができる。相補的デバイス３００はさらに、臨床実験室または手術室内でその使用を促進する様式において、個別に包装されてもよい。

相補的デバイス３００は、試料処理区画３１１と、廃棄物チャンバ３１２とを含んでもよい（図１Ｃ）。試料処理区画３１１は、可撓性材料、例えば、可撓性プラスチック材料の１つまたはそれを上回るシートから形成されてもよい。以下に説明される、試料処理区画３１１、廃棄物チャンバ３１２、および細胞収集チャンバ３１３、ならびにこれらのチャンバ間の接続導管が、可撓性プラスチック材料の共通シート間に配置または形成されてもよい。相補的デバイス３００は、ＩＤタグ３４１を含んでもよい。組織洗浄のために相補的デバイス３００を使用するために、シリンジ３０２内に含有される組織試料が、試料入口ポート３０１を介して、試料処理区画３１１に装填されてもよい。シリンジ３０２は、組織試料が大きな粒子または凝集を含有するとき、大きな先端開口部、例えば、カテーテル先端またはトーミー先端を含んでもよい。試料処理区画３１１は、組織試料を保定するように構成される、第１のフィルタメッシュを含有してもよい。例えば、約５０μｍ〜約４００μｍの孔サイズを有するフィルタメッシュが、吸引脂肪組織試料を保定するように使用されてもよい。より具体的には、フィルタメッシュは、約７０μｍ〜約２００μｍ、例えば、約７０μｍ、約８５μｍ、約１００μｍ、約１２０μｍ、約１４０μｍ、約１７０μｍ、または約２００μｍの孔サイズを有してもよい。約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、約３０μｍ、約３５μｍ、約４０μｍ、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８５μｍ、約１００μｍ、約１２５μｍ、約１５０μｍ、約１７５μｍ、約２００μｍ、約２５０μｍ、約３００μｍ、約４００μｍ、約５００μｍ、約６００μｍ、約７００μｍ、約８００μｍ、または約１０００μｍの孔サイズを有するフィルタメッシュもまた、使用されてもよい。組織片が、試料処理区画３１１内に保定されている間に、組織試料内の過剰な流体、例えば、吸引脂肪組織試料からの血液、チューメセント溶液、および／または遊離油が、第１の活栓弁３２１を通して廃棄物チャンバ３１２中に排出されてもよい。第１の活栓弁３２１は、活栓３２１を定位置に保持する、活栓板３４０に取り付けられてもよい。活栓板３４０は、これが活栓３２１を組織操作機械、例えば、組織操作機械２００の実施形態上に嵌合させることを可能にするために、孔、ピン、および／または他の構造を含んでもよく、そのため、活栓３２１は、組織操作機械によって精密に作動されることができる。

他の実施形態、例えば、介在する活栓弁を伴わない、管類または可撓性導管によって流体接続されるチャンバを有する、相補的デバイスと協働するように構成される実施形態では、活栓３２１は、管類または可撓性導管を挟持して閉鎖させるように作動され得る、機械的アクチュエータ、例えば、ペンチまたはペンチ状構造によって増強または交換されてもよい。相補的デバイスの管類または可撓性導管は、そのような実施形態では、相補的デバイスの弁と見なされてもよい。

組織試料は、第１の溶液３０３、例えば、緩衝溶液、生理食塩水溶液、リンス溶液、リン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）溶液、培地溶液、乳酸リンゲル注入溶液（ＬＲＳ）等を使用して洗浄されてもよく、これは、スパイクコネクタ３３０と、第２の活栓３２２および第３の活栓３２３を備える活栓マニホールド３２７とを介して、試料処理区画３１１に流体接続される。第１の溶液３０３は、（本明細書では同義的に使用される）リンス溶液または濯ぎ溶液であってもよいが、第１の溶液３０３の機能は、濯ぎに限定され得ない。精密な体積の第１の溶液３０３が、活栓マニホールド３２７上の活栓のうちの１つ、例えば、第２の活栓３２２に取り付けられるシリンジ３２４を使用して、試料処理区画３１１中に圧送されることができる。代替として、図３Ｂに例証されるようなシリンジポンプが、精密な体積の第１の溶液３０３を、試料処理区画３１１中に圧送するために使用されてもよい。混合作用が、試料処理区画３１１を振動させる、マッサージする、反転させる、および／または圧搾することによって、組織試料を完全に洗浄するように提供されてもよい。洗浄ステップからの廃溶液が、廃棄物チャンバ３１２中に排出される流体を含んでもよい。相補的デバイス３００の別の実施形態では、試料処理チャンバ３１１は、メッシュフィルタを全く含有しなくてもよい。

相補的デバイス３００はさらに、細胞が組織試料から解放および抽出される、組織解離のために使用されてもよい。組織解離は、試料処理区画３１１における組織試料の１回または複数回の洗浄後に実施されてもよい。洗浄は、抽出された細胞の解離効率および／または純度を向上させ得る。システム１００は、事前判定されたレベルの試料清浄度に到達するまで、洗浄なし、１回の洗浄ステップ、２回の洗浄ステップ、３回の洗浄ステップ、４回の洗浄ステップ、５回の洗浄ステップ、６回の洗浄ステップ、または可変回数の洗浄ステップを実施するように構成されてもよい。組織解離を実施するために、試薬溶液、例えば、解離溶液、および／または１つもしくはそれを上回る酵素、例えば、コラゲナーゼを含有する溶液が、活栓マニホールド３２７に取り付けられるシリンジ３２５内に装填されてもよい。試薬溶液は、次いで、活栓３２３を通して試料処理区画３１１中に導入されてもよい。試料処理区画３１１は、振動および／またはマッサージ作用を使用して、混合を促進するように攪拌されてもよく、最適な組織解離のために、例えば、約３７℃まで加熱または冷却されてもよい。ある期間、例えば、約３分〜約２４０分、約３分、約５分、約１０分、約１５分、約２０分、約２５分、約３０分、約３５分、約４０分、約４５分、約５０分、約５５分、約６０分、約７５分、約９０分、約１０５分、約１２０分、約１５０分、約１８０分、または１晩の培養後、組織試料から解放された細胞が、シリンジ３２６内に採取されてもよい。

随意に、細胞収集チャンバ３１３が、解放された細胞を収集するために、相補的デバイス３００内に含まれてもよい。収集チャンバ３１３は、収集される解放された細胞における細片および凝集塊の量を低減させるために、例えば、約１０μｍ〜約１５０μｍ、約１０μｍ、約１５μｍ、約２０μｍ、約２５μｍ、約３０μｍ、約３５μｍ、約４０μｍ、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８５μｍ、約１００μｍ、約１２５μｍ、または約１５０μｍの孔サイズを有する第２のフィルタメッシュを含有してもよい。精製された細胞集団、すなわち、第２のフィルタメッシュを通過する細胞は、随意に、細胞収集チャンバ３１３に流体結合されるシリンジ３２６内に収集されてもよい。毛包および膵島等の細胞集合が分離されるべきいくつかの実施例に関して、より大きい孔サイズ、例えば、約１００μｍ〜約６００μｍ、約１００μｍ、約１５０μｍ、約２００μｍ、約２５０μｍ、約３００μｍ、約４００μｍ、約５００μｍ、または約６００μｍが、使用されてもよい。

相補的デバイス３００はさらに、組織試料を処理するために使用されてもよい。例えば、組織試料は、凍結保存のために調製するために、抗凍結剤、例えば、グリセロールまたはジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を用いて処理されてもよい。試料からの任意の過剰な流体（例えば、血液、緩衝溶液、チューメセント溶液等）の一部が、品質制御の目的で、例えば、試料が汚染されているかどうかを判定するために、バクテリア数および／または無菌培養試験のための検体として、（本明細書では検体チャンバ３１３とも称される）細胞収集チャンバ３１３内に収集されてもよい。検体チャンバ３１３は、細片、凝集塊、および／または試験に干渉し得る要因を除去するためのフィルタメッシュを含有してもよい。組織試料は、次いで、シリンジ３２５を使用して試料処理区画３１１中に圧送される、濯ぎ溶液３０３を使用して洗浄されてもよい。洗浄された試料はさらに、制御された温度および／または軽度の攪拌下で、別のシリンジ３２４内に事前装填される抗凍結剤を用いて処理されてもよい。抗凍結剤は、制御された比率において、試料処理区画３１１中に注入されてもよい。ＤＭＳＯ等のある抗凍結剤は、試料と混合されると熱を放出し得るため、試料処理区画３１１は、抗凍結剤を試料処理区画３１１中に注入するプロセス中、冷却または温度制御されてもよい。抗凍結剤を添加しながら、混合作用、例えば、マッサージおよび／または振動もまた、または代替として、試料処理区画３１１上で実施されてもよい。組織バンキングのための本プロセスは、多くの組織型に、例えば、吸引脂肪組織試料に適用され得ることを理解されたい。

本明細書に開示される相補的デバイス３００の種々の使用は、組み合わせられてもよく、本明細書に開示されるプロセスの順序は、改変されてもよく、本プロセスは、本明細書に開示される組織操作機械を使用して自動化されてもよい。例えば、細片および／または凝集塊除去に続いて、組織洗浄、解離（例えば、酵素消化）が、１つの相補的デバイス内で連続的に実施されてもよく、これは、特に、本プロセスが組織操作機械を使用して自動化されるとき、無菌閉鎖システム環境および他の有意な利点を提供し得る。活栓マニホールド３２７は、所望される限り多くのシリンジを収容するために、付加的な活栓を含んでもよい。付加的な試薬が、それらのシリンジ内に事前装填されてもよい。例えば、相補的デバイス３００はさらに、第１のシリンジ、第２のシリンジ、および第３のシリンジに接続される３つの活栓を有する、３連活栓マニホールドを備えてもよい。第１のシリンジは、正確な体積の第１の溶液を、試料処理区画３１１中に導入するためのシリンジポンプとして使用されてもよく、第２のシリンジは、第１の試薬、例えば、解離溶液、酵素溶液、またはコラゲナーゼ溶液が事前装填されてもよく、第３のシリンジは、第２の試薬、例えば、血清、自家血清、血漿、または多血小板血漿が事前装填されてもよい。本構成は、吸引脂肪組織試料を洗浄し、事前装填された酵素（例えば、コラゲナーゼ）を使用して吸引脂肪組織試料を消化させ、事前装填された血清を使用する消化後、酵素を非活性化し、中和し、および／または抑制するために使用されてもよい。第３のシリンジは、例えば、第２の酵素を含有する第２の解離溶液が事前装填されてもよい。本構成はまた、段階的に組織の異なる部分を解離し、同時または異なる時間において収集されるべき異なる細胞型を解放するために使用されてもよい。解放された細胞は、凝集塊および細片を除去するために、細胞ストレーナ（例えば、収集チャンバ３１３内のフィルタメッシュ）を通過させられてもよい。複数の収集チャンバが、異なる細胞型を収集するように構成されてもよい。

別の実施例では、本開示において開示される相補的デバイスは、組織試料を洗浄し、試料を解離し、解放された細胞の凍結保存に備えて抗凍結剤を用いて解放された細胞を処理するために使用されてもよい。組織試料、例えば、吸引脂肪組織が、相補的デバイス内で、洗浄され、酵素を用いて消化され、随意に、酵素を不活性化する（中和および／または抑制する）試薬（例えば、血清）を用いて処理され、および／または解放された細胞（例えば、ＳＶＦ）の凍結保存に備えて抗凍結剤と混合されてもよい。

本開示の一実施形態は、相補的デバイスを使用して実施され得るプロセスを自動化する、組織操作機械を含む。本開示の別の実施形態は、本明細書に開示される相補的デバイス３００の実施形態を使用して実施され得るプロセスを自動化する、組織操作機械である。本開示の例示的組織操作機械のブロック図が、図１Ｆおよび１Ｇに示される。組織操作機械２００は、本明細書では同義的にシャーシ２９０とも称される、機械的フレーム２９０と、温度制御システム２９１と、流体制御システム２９２と、流体混合システム２９３と、電子制御システム２９４と、ユーザインターフェース２９５と、随意に、検出フィードバックシステム２９６とを備えてもよい（図１Ｆ）。組織操作機械２００は、既知のシステムおよび装置よりも良好な品質、規格化、再現性、労力節約、無菌、および安全につながる、正確かつ精密なプロセス制御を提供し得る。組織操作機械２００はさらに、手動で実施することが困難である複雑なプロトコルまたはプロセスの実施を可能にするために、自動化を提供してもよい。

シャーシ２９０は、複数の制御システムおよび少なくとも１つの相補的デバイス３００を支持するための物理的な構造を提供する。組織操作機械２００は、相補的デバイス３００を受容および保定するように構成される、チャンバ２１１を含む。使用時、チャンバ２１１は、組織操作機械２００の扉２０１によって、密閉、例えば、密封されてもよい。他の実施形態では、チャンバ２１１は、使用中、少なくとも部分的に開放していてもよく、チャンバ２１１の内部体積の少なくとも一部および／またはチャンバ２１１内に配置される相補的デバイス３００の表面の少なくとも一部は、機械２００の外部の大気と連通してもよい。組織操作機械２００は、温度制御システム２９１の一部であり、扉２０１内に封入される、加熱チャンバ２０４（図１Ｅ）を含む。加熱チャンバ２０４および／または温度制御サブシステム２９１は、チャンバ２１１内に配置されてもよい。動作中、試料処理区画３１１が、加熱チャンバ２０４と接触して、その中に、またはそれに近接して位置付けられるように、相補的デバイス３００が、組織操作機械２００のチャンバ２１１内に搭載される。いくつかの実施形態では、相補的デバイス３００は、組織操作機械２００の前側および／または上部に装填される。リンス溶液袋３３１は、組織操作機械上のトレイ２０２、板、および／または表面上に搭載されてもよい。トレイ２０２は、重力の影響下で、および／またはポンプによって、スパイクコネクタ３３０が袋３３１から流体を引き込むことを可能にするように傾転させられてもよい。代替として、濯ぎ溶液袋３３１は、フック、またはポールおよびフックを備える構造上で垂直位置に懸下されてもよい。濯ぎ溶液の加熱または冷却が所望される場合、濯ぎ溶液またはリンス溶液袋３３１と接触するトレイ２０２および／または表面は、温度制御を提供するための加熱板または冷却板を含むように構成されてもよい。トレイ２０２を覆うカバーもまた、リンス溶液の温度均一性を向上させるために提供されてもよい。別の実施形態では、半封入型温度制御チャンバが、リンス溶液および／またはリンス溶液袋３３１を格納するために含まれてもよい。センサ、例えば、重量スケールが、濯ぎ溶液袋３３１が正しく搭載されているかどうか、および／または濯ぎ溶液袋３３１が正しい重量を有しているかどうかを検出するために、ならびに／もしくは濯ぎ溶液袋３３１内に存在する濯ぎ溶液３０３の量の指示を提供するために、組織操作機械２００内に組み込まれてもよい。重量スケールまたは重量検出器はまた、試料処理区画３１１に添加されるリンス溶液３０３の量を検出するために使用されてもよい。より具体的には、試料処理区画３１１に添加されるリンス溶液の量は、弁および重力供給を使用して、正確に制御されてもよい。例えば、３０ｇの生理食塩水溶液が試料処理区画３１１に添加される必要があるとき、弁は、生理食塩水溶液袋が３０ｇ軽くなるまで、生理食塩水溶液を重力下で流動させるように開放してもよい。

別の実施形態では、組織操作機械２００は、少なくとも１つの相補的デバイス３００を置くための表面を含む。表面は、相補的デバイスの少なくとも一部の温度を制御するために、加熱板または冷却板としての役割を果たしてもよい。

シャーシ２９０はまた、限定ではないが、アクチュエータ、センサ、ヒータ要素、電子回路基板、内蔵コンピュータ、電力供給部、および／またはタッチスクリーンを含む構成要素を支持するための機械的構造を提供してもよい。ある用途、例えば、臨床用途に関して、シャーシ２９０またはシャーシ２９０の少なくとも一部は、一般的殺菌剤、例えば、７０％エチルアルコールおよび１０％漂白剤に適合する材料を使用して、耐水性および／または耐殺菌剤性であるように構成されてもよい。シャーシ２９０の外部パネルは、使用中、偶発的流出に暴露され得る継目および／または開口部の数を低減させるために、１つの部品として加工されてもよい。シャーシ２９０は、ある重要な表面が、容易に拭き取られ、またはさらには殺菌剤を用いて噴霧され得るように構成されてもよい。シャーシ２９０は、相補的デバイス３００（一次封じ込め）が破られる、または損なわれる事故の場合において、二次封じ込めとしての役割を果たすように構成されてもよい。本特徴は、組織試料漏出または流出が潜在的な生物災害となり得る臨床環境において、特に有用であり得る。

例示的組織操作機械２００は、試料処理区画３１１を加熱チャンバ２０４内に封入してもよい。組織操作機械２００はさらに、相補的デバイス３００が破られる、または損なわれる事故の場合において、相補的デバイス３００からの任意の潜在的な漏出物を収集するように構成される、可撤性トレイ２０３を含んでもよい。トレイ２０３は、容易に引き出され、洗浄され、殺菌され得る。

温度制御システム２９１は、本明細書では加熱チャンバ２０４とも称される、温度制御チャンバ２０４と、ヒータ要素と、少なくとも１つの温度検出器と、随意に、冷却要素とを備えてもよい。いくつかの実施形態では、冷却要素は、相補的デバイス３００の一部、例えば、試料処理区画３１１を冷却するために使用されてもよい。温度制御チャンバ２０４の実施形態は、加熱のみに限定されなくてもよい。例示的組織操作機械２００では、温度制御システム２９１は、温度制御チャンバ２０４および試料処理区画３１１の温度を、１つまたはそれを上回る事前判定された値、例えば、約４℃〜約６０℃、約１８℃〜約４５℃、約２５℃〜約４２℃、約３４℃〜約３８℃、約３５℃〜約３７℃、約３６℃〜約３７．５℃、約３７℃、または解離が最も高い有効性を有する温度前後に維持するように構成されてもよい。具体的には、温度制御システム２９１は、プロセスが実施されるために最適な温度を提供するように構成されてもよい。例えば、酵素消化に関して、温度制御チャンバ２０４は、約３４℃〜約３８℃まで加熱されてもよい。より具体的には、温度制御チャンバ２０４は、コラゲナーゼを使用する酵素消化のために、約３５℃〜約３７℃、または約３７℃まで加熱されてもよい。別の実施例では、凍結保存のための調製用の試料にＤＭＳＯを添加することに関して、温度制御チャンバ２０４は、約０℃〜約１２℃、約２℃〜約８℃、約４℃、または約１８℃を下回るように冷却されてもよい。いくつかの実施形態では、温度制御チャンバ２０４は、試料とＤＭＳＯの混合中、摂氏約４度まで冷却されてもよい。温度制御チャンバ２０４の少なくとも一部が、温度均一性を増進するために、断熱されてもよい。温度制御チャンバ２０４内、特に、試料処理区画３１１内の温度が、約６℃未満、約４℃未満、約３℃未満、約２℃未満、摂氏約１度未満、約０．５℃未満、または約０．２℃未満の変動とともに維持されてもよい。加熱または冷却中、温度制御チャンバ２０４は、例えば、１分あたり摂氏約１度を上回る、１分あたり約２℃を上回る、１分あたり約３℃を上回る、１分あたり約４℃を上回る、１分あたり約５℃を上回る、１分あたり約６℃を上回る、１分あたり約７℃を上回る、１分あたり約８℃を上回る、１分あたり約１０℃を上回る、１分あたり約１２℃を上回る、１分あたり約１５℃を上回る、１分あたり約１８℃を上回る、１分あたり約２０℃を上回る、１分あたり約２５℃を上回る、１分あたり約３０℃を上回る、１分あたり約４０℃を上回る、１分あたり約５０℃を上回る、１分あたり約６０℃を上回る、１分あたり約８０℃を上回る、または１分あたり約１００℃を上回る急速な温度変化率を達成してもよい。

例示的組織操作機械２００では、ヒータ要素は、加熱要素、例えば、エッチングされたパッド加熱要素、ニクロムワイヤ、リボンまたはストリップ、抵抗ワイヤまたはコイル、エッチドフォイル、放射加熱要素（例えば、加熱ランプ）、ペルチェ要素、ペルチェ板等を備える、加熱板２０５を含んでいてもよい。加熱板２０５はさらに、加熱板２０５を横断する良好な温度均一性のために、加熱要素から生成される熱を拡散させるように、良好な熱伝導率を有する熱質量、例えば、アルミニウム板、銅板、および／または循環流体質量を備えてもよい。１つを上回るヒータ要素が、温度制御チャンバ２０４内の均一な温度プロファイルを生成するために使用されてもよい。加熱板２０５は、好ましくは、良好な熱伝達を確実にするために、相補的デバイス３００、例えば、試料処理区画３１１と直接接触するように構成されてもよい。温度制御システム２９１は、周囲動作温度よりも低い温度を生成するように構成される、少なくとも１つの冷却要素、例えば、冷蔵庫用コンプレッサ、ペルチェ要素、ペルチェ板、および／または熱電性デバイスを備えてもよい。冷却要素は、加熱板２０５中に組み込まれてもよい。熱シンクが、冷却要素によって除去された熱を放散させるために使用されてもよい。

温度制御システム２９１の別の構成は、強制空気が実質的に本システム内で循環することを可能にする、喚起口、空気取入口、および空気ダクトシステムを随意に含む、温度制御チャンバ２０４を有する、強制空気システムを備えてもよい。ファンが、空気循環を駆動するために使用されてもよい。加熱要素と、随意に、冷却要素と、随意に、循環空気から粉塵粒子を除去するフィルタとがまた、温度制御システム２９１内に含まれてもよい。温度制御チャンバ２０４および随意の空気ダクトを含む強制空気経路は、断熱されてもよい。断熱は、断熱発泡材等の断熱材料または真空チャンバを使用して達成されてもよい。強制空気温度制御システムは、温度制御チャンバ２０４内の均一な温度プロファイルを提供するように構成されてもよい。

相補的デバイスを加熱または冷却するために、相補的デバイスをチャンバ内に封入する必要がない場合がある。一実施形態では、相補的デバイスの一部が、加熱要素内に封入されることなく、加熱板と直接接触する。別の実施形態では、相補的デバイスが、チャンバ内に封入されることなく、組織操作機械上に搭載される。組織操作機械は、相補的デバイスの一部内の流体の温度を制御するために、相補的デバイスの一部にわたって吹く、温度制御された強制空気流を生成してもよい。本開示の一実施形態では、組織操作機械および相補的デバイスを備える組織操作システムが、試料処理チャンバおよび温度制御システムの高い表面積対体積比率設計を使用して、相補的デバイスの試料処理チャンバ内の含有物の急速かつ均一な加熱を達成する。例えば、相補的デバイスの試料処理チャンバは、１５ｃｍの幅および１０ｃｍの高さを有する、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）およびポリウレタン（ＰＵ）等の可撓性プラスチックシートから作製されるパウチから成ってもよく、これは、組織試料および流体を含む、約６０ｍｌの含有物を収容し得る。処理チャンバの内面は、約３００ｃｍ^２であり、表面積対体積比率は、約５ｃｍ^−１である。対照的に、約５０ｍｌの内部体積を有する標準遠心分離試験管が、約１０ｃｍの高さと、約２．５ｃｍの内径とを有する。試験管の表面積は、約８８ｃｍ^２であり、表面積対体積比率は、約１．７６ｃｍ^−１である。本実施例における試料処理チャンバは、相補的デバイスの表面積対体積比率が、試験管のものよりも約３倍大きいため、標準遠心分離試験管と比較して、急速かつ均一な方式において加熱することがはるかに容易であり得る。大きな表面積対体積比率が、加熱されるべき含有物の全体積に対して、試料処理チャンバの多大な表面が、熱を伝達するために使用され、急速かつ均一な加熱をもたらし得ることを確実にし得る。さらに、大きな表面積対体積比率の設計では、流体および組織試料含有物は、表面積対体積比率が低い構成におけるよりも薄く拡散し、熱が含有物全体を通して伝達するために必要な時間をさらに短縮し、加熱速度および均一性を増加させ得る。高い表面積対体積比率の試料処理区画構成は、急速かつ均一な冷却も可能にする。混合が、チャンバ内の流体の対流を通した熱伝達の速度をさらに増加させるために、試料処理チャンバに適用され、試料処理チャンバ内の急速な加熱および均一な温度分布をもたらしてもよい。相補的デバイスの処理チャンバは、約１．５ｃｍ^−１、約２ｃｍ^−１、約２．５ｃｍ^−１、約３ｃｍ^−１、約４ｃｍ^−１、約５ｃｍ^−１、約６ｃｍ^−１、約８ｃｍ^−１、約１０ｃｍ^−１、約１５ｃｍ^−１、約２０ｃｍ^−１、またはそれらを上回る内側表面積対体積比率を有してもよい。加熱または冷却源への効率的な暴露および良好な混合の組み合わせは、急速かつ均一な加熱および冷却を促進し得る。しかしながら、多くの構成では、温度源との効率的な接触、効率的な混合、および／または他の要因の間に、有意なトレードオフ、制約、および制限が存在し得る。例えば、中実容器（例えば、試験管またはシリンジ）では、含有物は、容器の内面と接触すると、加熱される。熱源との接触を最大限にすることは、容器がある程度満杯になるまで充填することを意味し得る。しかしながら、容器を充填することは、振動または反転混合構成における効率的な混合を促進する、容器内の空気および自由空間を低減させ、容器内に不活発な温度制御および非均一な温度分布をもたらす。本明細書に開示される（例えば、図１に示される）例示的組織処理システムは、高い表面積対体積比率かつ可撓性のパウチを試料処理区画として採用することによって、そのような制限を克服してもよい。高い表面積対体積比率は、温度制御への急速な反応をもたらす、加熱／冷却源への広い接触面積を可能にする一方、可撓性は、効率的な混合を可能にするためにマッサージ作用を使用することを可能にし、それによって、急速かつ均一な加熱または冷却を同時に達成する。

本開示の一実施形態では、組織操作機械および相補的デバイスを備える組織操作システムは、相補的デバイスの区画内の流体および組織試料含有物を、急速かつ均一に加熱および／または冷却し、ある期間にわたって温度を緊密な範囲内に維持してもよく、区画内の含有物は、少なくとも１０ｍｌ、１５ｍｌ、２０ｍｌ、２５ｍｌ、３０ｍｌ、３５ｍｌ、４０ｍｌ、５０ｍｌ、６０ｍｌ、７０ｍｌ、７５ｍｌ、８０ｍｌ、９０ｍｌ、１００ｍｌ、１１０ｍｌ、１２０ｍｌ、１３０ｍｌ、１５０ｍｌ、１７５ｍｌ、または少なくとも２００ｍｌであり、加熱比率は、少なくとも１℃／分、１．２℃／分、１．５℃／分、２℃／分、２．５℃／分、３℃／分、４℃／分、５℃／分、６℃／分、７℃／分、８℃／分、９℃／分、１０℃／分、１２℃／分、１５℃／分、２０℃／分、２５℃／分、３０℃／分、４０℃／分、または５０℃／分であり、温度は、少なくも１分、２分、３分、５分、７分、１０分、１２分、１５分、２０分、２５分、３０分、３５分、４０分、４５分、５０分、６０分、７５分、９０分、１０５分、１２０分、１５０分、または１８０分の期間にわたって、３℃、２．５℃、２℃、１．５℃、１．２℃、１℃、０．８℃、０．７℃、０．６℃、０．５℃、０．４℃、０．３℃、０．２℃、または０．１℃以内に維持される。本開示の別の実施形態では、組織操作機械および相補的デバイスを備える組織操作システムは、相補的デバイスの試料処理チャンバ内の少なくとも１０ｍｌ、１５ｍｌ、２０ｍｌ、２５ｍｌ、３０ｍｌ、３５ｍｌ、４０ｍｌ、５０ｍｌ、６０ｍｌ、７０ｍｌ、７５ｍｌ、８０ｍｌ、９０ｍｌ、１００ｍｌ、１１０ｍｌ、１２０ｍｌ、１３０ｍｌ、１５０ｍｌ、１７５ｍｌ、または少なくとも２００ｍｌの含有物を、短期間、例えば、約５分未満、約５分、約４分、約３分、約２分、約１分、約５０秒、約４０秒、約３０秒、約２５秒、約２０秒、約１５秒、約１０秒、または約５秒以内に、約３４℃〜約３９℃、例えば、約３４℃、約３５℃、約３６℃、約３７℃、約３８℃、または約３９℃の標的温度まで加熱することが可能であり、約１分〜約１８０分、例えば、約１分、約２分、約３分、約５分、約７分、約１０分、約１２分、約１５分、約２０分、約２５分、約３０分、約３５分、約４０分、約４５分、約５０分、約６０分、約７５分、約９０分、約１２０分、約１５０分、または約１８０分の期間にわたって、温度を約０．１℃〜約３℃、例えば、約３℃、２．５℃、２℃、１．５℃、１．２℃、１℃、０．８℃、０．７℃、０．６℃、０．５℃、０．４℃、０．３℃、０．２℃、または約０．１℃の緊密な範囲内に維持する。本開示のさらに別の実施形態では、組織操作機械および相補的デバイスを備える組織操作システムは、標的温度範囲に到達すると、相補的デバイスの試料処理チャンバ内の含有物の温度変動が、２℃、１．５℃、１．２℃、１℃、０．８℃、０．７℃、０．６℃、０．５℃、０．４℃、０．３℃、０．２℃、０．１５℃、または０．１℃以内であるように制御してもよい。解離試薬溶液は、温度感受性であり得る、例えば、コラゲナーゼの酵素活性は、約３７℃で最大になり得るため、急速かつ均一に温度を制御する能力は、有利なことには、より効率的な組織解離および処理、高い細胞生存能力、高い細胞回収率、および短い処理時間をもたらし得る。

温度制御システム２９１はさらに、濯ぎ溶液３３１および／または試薬シリンジ、例えば、シリンジ３２５内に含有される試薬を加熱もしくは冷却するための構成要素を含んでもよい。一実施形態では、濯ぎ溶液トレイ２０２は、濯ぎ溶液を、例えば、約２５℃〜約４５℃、３２℃〜約４０℃、約３２℃、約３５℃、約３６℃、約３７℃、または約４０℃まで加温および／または冷却するように構成される、加熱板を備える。別の実施形態では、温度制御システム２９１は、例えば、強制空気または当技術分野で公知である任意の加熱方法を使用して、解離溶液、例えば、シリンジ３２５内に装填された解離溶液を、約３０℃〜約４０℃、約３０℃、約３２℃、約３４℃、約３６℃、または約３７℃まで加熱するように構成される。

少なくとも１つの温度検出器、例えば、サーミスタ、温度計、サーモカップル、または当技術分野で公知である別のタイプの温度検出器が、温度制御チャンバ２０４内の温度を測定するために、温度制御チャンバ２０４に、またはその周囲に位置付けられてもよい。正確な温度測定が要求されるとき、高精度サーミスタが、利用されてもよい。温度情報は、電子制御システム２９４内に含まれ得るコントローラに提供されてもよく、これは、誤差値を、測定された温度と事前プログラムされた設定点との間の差異として計算する、制御ループアルゴリズムを使用して、少なくとも１つの制御要素（例えば、加熱要素、冷却要素、および／またはファン）を制御する。コントローラは、制御要素に提供される電力を調節することによって、誤差を最小限にし得る。コントローラは、比例積分微分コントローラ（ＰＩＤコントローラ）であってもよく、Ｐ、Ｉ、およびＤと表される、誤差値の比例、積分、および微分が、それぞれ、現在の誤差、過去の誤差の累積、および将来の誤差の予測を推定するために、温度変化の現在の比率に基づいて計算される。これらの３つの誤差の加重和、すなわち、概して、これらの３つの誤差の数学的組み合わせが、次いで、少なくとも１つの制御要素に送電される電力を調節するために使用されてもよい。当技術分野で公知である他のコントローラもまた、使用されてもよい。制御要素に送電された電力は、振幅変調、パルス変調、パルス幅変調、パルス振幅変調、または当技術分野で公知である任意の他の変調方法を使用して変調されてもよい。コントローラは、温度オーバーシュートを最小限にするように、または回避するように構成されてもよい。温度制御システム２９１は、ある温度プロファイルを実施するようにプログラムされてもよく、温度は、異なる時点で異なる値に設定される。

本開示の一実施形態では、組織操作システムが、急速、均一、かつ正確な温度制御（加熱および／または冷却）のために構成される、電子制御システムと、温度制御システムと、流体混合システムとを備える。

流体制御システム２９２は、線形アクチュエータおよび／または回転アクチュエータを備える、作動式弁およびポンプを含んでもよい。流体制御システム２９２内に含まれる弁は、組織操作機械２００上の回転アクチュエータによって作動される、相補的デバイス３００上の活栓を備えてもよい。例えば、相補的デバイス３００上の活栓３２１は、組織操作機械２００上の回転アクチュエータ２０６によって作動されてもよい。流体制御システム２９２内に含まれるポンプは、相補的デバイス３００上のシリンジと、組織操作機械２００上の線形アクチュエータと、例えば、シリンジ３２４と、線形アクチュエータ２０７とを備えてもよい。流体制御システム２９２は、複数のシリンジ、例えば、相補的デバイス３００の実施形態のシリンジ３２４および３２５から流体を個別に圧送するために、複数、例えば、２つまたはそれを上回る線形アクチュエータ２０７を含んでもよい。

別の実施形態では、流体制御システム２９２は、例えば、組織操作機械２００上の能動構成要素、例えば、アクチュエータによって駆動される、相補的デバイス３００上の１つまたはそれを上回る受動構成要素を含む、他の構成を備えてもよい。そのような実施形態の利点は、流体と直接接触する構成要素が、無菌、単回使用、かつ閉鎖システムであり得る、相補的デバイス３００の一部であることを含む。さらに別の実施形態では、流体制御システム２９２は、ピンチ弁、蠕動ポンプ、逆止弁、ダックビル弁、シリンジポンプ、容積式ポンプ、往復ポンプ、回転ポンプ、および／または当技術野で公知である他の流体制御要素を含んでもよい。一実施形態では、少なくとも１つのセンサ、例えば、光学センサ、電気容量センサ、超音波検出器、流量計、圧力センサ、またはドップラ流量検出器が、流体の流量、組織試料を含む流体の性質（例えば、色、濁度、光吸収、粘度等）、および流体ラインの閉塞等を検出するために使用されてもよい。検出された情報は、組織操作機械２００を制御し、および／または事前プログラムされた応答をトリガするために使用される、電子制御システム２９４に提供されてもよい。

別の実施形態では、流体制御は、重力を使用してもよい。例えば、流体は、活栓、逆止弁、またはピンチ弁等の弁を通して注入または排出されてもよい。移送される流体の量は、弁が開放または閉鎖される時間によって制御されてもよい。移送される流体の量はまた、チャンバの重量を測定することによって制御されてもよい。例えば、チャンバ、容器、または袋内に含有される溶液の重量は、弁が開放される前に測定されてもよい。弁は、次いで、溶液の重量が事前判定された量より少なくなるまで、流体流動を可能にするように開放される。

流体制御システム２９２内に含まれる回転アクチュエータが、ステッパモータを備えてもよい。いくつかの実施形態では、ステッパモータは、大きなギヤ比、例えば、約１０：１〜約５００：１、約１０：１、約１５：１、約２０：１、約２５：１、約３０：１、約４０：１、約５０：１、約６０：１、約８０：１、約１００：１、約１２０：１、約１５０：１、約２００：１、約２５０：１、約３００：１、約４００：１、または約５００：１のギヤ比を使用して、良好な正確度を伴う開ループ（位置フィードバックなし）で制御されてもよい。別の実施形態では、回転アクチュエータが、閉ループ（位置フィードバックあり）構成におけるステッパモータを備える。さらに別の実施形態では、ギヤボックスと結合されるブラシＤＣモータが、アクチュエータとして使用されてもよい。線形アクチュエータもまた、閉ループまたは開ループ構成におけるステッパモータを備えてもよい。エンコーダが、正確な閉ループ制御のための位置情報を提供するために、アクチュエータとともに使用されてもよい。リミットスイッチ、例えば、赤外リミットスイッチまたは光学リミットスイッチが、アクチュエータの位置を判定するために使用されてもよい。さらに別の実施形態では、空気圧式アクチュエータが、流体制御システム２９２内で使用される。種々のタイプの油圧式アクチュエータ、空気圧式アクチュエータ、電気的アクチュエータ、および／または機械的アクチュエータ等の当技術分野で公知である他のアクチュエータもまた、使用されてもよい。エンドストップ、例えば、赤外エンドストップまたは光学エンドストップが、線形アクチュエータの絶対位置を識別するために使用されてもよい。

例示的組織操作機械２００の実施形態における流体混合システム２９３は、回転アクチュエータによって前後に揺動する揺動アーム２０９上にローラ２０８を備えてもよい。代替として、ローラ２０８は、線形アクチュエータ上に搭載されてもよい。ローラ２０８は、加熱板２０５に対して、またはそれに向かって試料処理区画３１１の一部を圧接し、および／またはマッサージ作用を提供し、試料処理区画３１１の内側の流体を攪拌および混合するように構成されてもよい。ローラ速度は、試料および実施されるべきプロセスに従って最適化されてもよい。例えば、ローラは、約１ｃｍ／秒〜約２００ｃｍ／秒、例えば、約２００ｃｍ／秒、約１００ｃｍ／秒、約６０ｃｍ／秒、約４５ｃｍ／秒、約３０ｃｍ／秒、約２０ｃｍ／秒、約１５ｃｍ／秒、約１０ｃｍ／秒、約７ｃｍ／秒、約５ｃｍ／秒、約３ｃｍ／秒、約２ｃｍ／秒、または約１ｃｍ／秒の速度で移動するように制御されてもよい。ローラは、０．２Ｈｚ〜３Ｈｚ、例えば、約０．２Ｈｚ、約０．３Ｈｚ、約０．４Ｈｚ、約０．５Ｈｚ、約０．６Ｈｚ、約０．７Ｈｚ、約０．８Ｈｚ、約０．９Ｈｚ、約１Ｈｚ、約１．１Ｈｚ、約１．２Ｈｚ、約１．３Ｈｚ、約１．５Ｈｚ、約１．７Ｈｚ、約２Ｈｚ、約２．２Ｈｚ、約２．５Ｈｚ、および／または約３Ｈｚの周波数で移動するように制御されてもよい。吸引脂肪組織の処理に関して、ローラは、約３ｃｍ／秒〜約３０ｃｍ／秒の線形速度で移動してもよい。当技術分野で公知である他の混合機構もまた、使用されてもよい。代替実施形態では、流体混合システム２９３は、試料処理区画３１１の１つの表面に対して圧接する、回転アームを備える。別の実施形態では、流体混合システムは、試料処理区画３１１の１つの表面に対して、またはその中に圧接し、例えば、反対方向に回転する、２つの回転アームを備える。さらに別の実施形態では、流体混合システム２９３は、試料処理区画３１１の一部に対して周期的に圧接する、少なくとも１つの移動板を備える。さらに別の実施形態では、流体混合システム２９３は、試料処理区画３１１を振盪または振動させる、シェーカを備える。さらに別の実施形態では、流体混合システム２９３は、試料処理区画３１１内の試料に超音波エネルギーを印加する、超音波変換器を備える。

さらに別の実施形態では、流体混合システム２９３は、試料処理区画３１１を周期的に反転させる機構を備える。相補的デバイスをマッサージする、および／または変形させることに依拠する流体混合システム、例えば、本明細書に開示されるローラベース、回転アームベース、および移動板ベースのシステムに関して、混合機構は、加熱板からのある距離に位置付けられてもよい。一実施形態では、流体混合システムは、加熱板２０５に対して相補的デバイス３００の試料処理区画パウチの中へ圧接するように構成される、ローラ２０８を備える（図１Ｄ）。ローラは、ばね装填アーム上に搭載されてもよい。ローラは、試料処理区画上に力および／または圧力を印加してもよい。ローラは、加熱板に対して圧接してもよい。代替として、ローラは、加熱板からの間隙を残すように位置付けられてもよい。ローラは、加熱板から実質的に一定の距離を保つように構成されてもよく、またはローラの位置に応じて、加熱板からの距離を変動させるように構成されてもよい。ローラと加熱板との間の最小距離は、高い有効性の混合を達成するために、約０ｍｍ〜約４０ｍｍ、例えば、約０ｍｍ、約０．５ｍｍ、約１ｍｍ、約１．５ｍｍ、約２ｍｍ、約２．５ｍｍ、約３ｍｍ、約３．５ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約９ｍｍ、約１０ｍｍ、約１２ｍｍ、約１５ｍｍ、約１８ｍｍ、約２０ｍｍ、約２５ｍｍ、約３０ｍｍ、または約４０ｍｍであってもよい。一実施形態では、ローラと加熱板との間の距離は、１ｍｍ〜６ｍｍであってもよい。別の実施形態では、ローラと加熱板との間の距離は、２ｍｍ〜５ｍｍであってもよい。さらに別の実施形態では、ローラと、加熱板との間の距離は、３ｍｍ〜１０ｍｍであってもよい。さらに別の実施形態では、ローラと、加熱板との間の距離は、１ｍｍよりも短い。解離溶液とは有意に異なる密度を有する組織、例えば、水性酵素溶液中の脂質組織の効果的な解離に関して、組織が異なる浮力に起因して解離溶液から別様に分離し得るため、混合は、効率的な反応および解離を促進し得る。しかしながら、過剰混合が、組織を損傷させ、低い細胞生存能力および回収率につながり得る。流体混合システムは、０．１Ｈｚ〜５Ｈｚ、例えば、約０．１Ｈｚ、約０．２Ｈｚ、約０．３Ｈｚ、約０．４Ｈｚ、約０．５Ｈｚ、約０．６Ｈｚ、約０．７Ｈｚ、約０．８Ｈｚ、約０．９Ｈｚ、約１Ｈｚ、約１．１Ｈｚ、約１．２Ｈｚ、約１．３Ｈｚ、約１．５Ｈｚ、約１．７Ｈｚ、約２Ｈｚ、約２．２Ｈｚ、約２．５Ｈｚ、約３Ｈｚ、約４Ｈｚ、または約５Ｈｚの周波数で攪拌する、ローラ、移動アーム、および／または移動板等のアクチュエータを含んでもよい。

流体混合システム２９３は、具体的混合プロファイルを実行するようにプログラムされてもよい。攪拌強度、振幅、速度、および／または周波数が、時間の関数として変動されてもよい。例えば、流体混合システムは、電子またはコンピュータ制御を使用して、断続的な攪拌、速度可変攪拌等を実施してもよい。これらの混合プロファイルは、手動で、特に、正確度および再現性を伴って実施することが困難であり得る。組織解離のために有用な１つの攪拌プロファイルは、解離ステップの開始（混合の第１段階）において徹底的に攪拌し、解離ステップの終了に向かって緩やかに攪拌すること（混合の第２段階）であってもよい。例えば、ローラを使用して、混合の第１段階は、約３分〜約２０分、約３分、約５分、約１０分、約１５分、または約２０分の間、約２０ｃｍ／秒〜約８０ｃｍ／秒、約２０ｃｍ／秒、約３０ｃｍ／秒、約５０ｃｍ／秒、または約８０ｃｍ／秒の速度で実行されてもよい。混合の第２段階は、約１０分〜約６０分、約１０分、約１５分、約２０分、約３０分、約４５分、または約６０分の間、約３ｃｍ／秒〜約１５ｃｍ／秒、約３ｃｍ／秒、約５ｃｍ／秒、約１０ｃｍ／秒、または約１５ｃｍ／秒の速度で実行されてもよい。別の実施例では、混合の第１段階は、連続的に実行され、第２段階は、断続的に実行されてもよい。

組織解離のために有用な別の攪拌プロファイルは、それぞれ、１つの速度および／または周波数の第１段階を備え、異なる速度および／または周波数の第２段階が続く、多くの攪拌サイクルを備えてもよい。例えば、第１段階では、攪拌周波数は、０．３Ｈｚ〜３Ｈｚ、例えば、約０．３Ｈｚ、約０．４Ｈｚ、約０．５Ｈｚ、約０．６Ｈｚ、約０．７Ｈｚ、約０．８Ｈｚ、約０．９Ｈｚ、約１Ｈｚ、約１．１Ｈｚ、約１．２Ｈｚ、約１．３Ｈｚ、約１．４Ｈｚ、約１．５Ｈｚ、約１．６Ｈｚ、約１．８Ｈｚ、約２Ｈｚ、約２．２Ｈｚ、約２．５Ｈｚ、または約３Ｈｚであってもよい一方、第２段階では、攪拌周波数は、０Ｈｚ（攪拌なし）〜２Ｈｚ、例えば、攪拌なし、約０Ｈｚ、約０．０５Ｈｚ、約０．１Ｈｚ、約０．１５Ｈｚ、約０．２Ｈｚ、約０．３Ｈｚ、約０．４Ｈｚ、約０．５Ｈｚ、約０．６Ｈｚ、約０．７Ｈｚ、約０．８Ｈｚ、約０．９Ｈｚ、約１Ｈｚ、約１．１Ｈｚ、約１．２Ｈｚ、約１．３Ｈｚ、約１．４Ｈｚ、約１．５Ｈｚ、約１．６Ｈｚ、約１．８Ｈｚ、または約２Ｈｚであってもよい。第１段階のデューティサイクルは、１％〜８０％、５％〜６０％、５％〜２０％、５％〜３０％、または１０％〜２５％であってもよい。例えば、第１段階のデューティサイクルは、約３％、約５％、約８％、約１０％、約１２％、約１５％、約２０％、約２５％、約３０％、約３３％、約４０％、約５０％、約６０％、または約７５％であってもよい。別の実施形態では、混合プロファイルは、強攪拌段階および弱攪拌段階を含むサイクルを備えてもよく、弱攪拌段階は、いかなる攪拌も含まなくてもよい。攪拌の強度は、攪拌速度、ローラ速度、攪拌周波数、攪拌の振幅、加熱板からローラ等の混合機構の距離、変位される試料処理チャンバ内の流体の量、および混合機構が試料処理チャンバに付与する力のうちの少なくとも１つによって制御されてもよい。さらに別の実施形態では、混合プロファイルは、例えば、無作為な間隔におけるマッサージ、混合、および／または振動を使用する、攪拌のバーストを備えてもよい。さらに別の実施形態では、混合プロファイルは、可変速度、周波数、強度、および／またはデューティサイクルにおける混合を備えてもよい。さらに別の実施形態では、混合プロファイルは、無作為な速度、周波数、強度、および／またはデューティサイクルにおける混合を備えてもよい。さらに別の実施形態では、混合プロファイルは、周期的な速度、周波数、強度、および／またはデューティサイクルにおける混合を備えてもよい。

一実施形態では、少なくとも１つのセンサ、例えば、光学センサ、電気容量センサ、および／または超音波センサが、解離の範囲を検出し、電子制御システム２９４にフィードバックを提供して、それに応じて混合作用の強度、速度、および／または周波数を調節するために、使用されてもよい。

検出フィードバックシステム２９６は、相補的デバイス３００のステータスを検出するように構成される、センサを備える。センサは、限定ではないが、機械的または光学リミットスイッチ、赤外（ＩＲ）リミットスイッチ、重量センサ、温度センサ、圧力センサ、流体圧力センサ、流量センサ等を含む、当技術分野で公知のものを備えてもよい。検出フィードバックシステム２９６の実施形態は、誤差を最小限にするように設計され、双方向性ユーザ体験を提供する。重量スケールまたは重量検出器が、正しい濯ぎ溶液３０３が搭載されているかどうかを検出するために、組織操作機械２００内に組み込まれてもよい。圧力センサが、流体接続および閉塞を検出するために使用されてもよい。光学センサが、組織試料の色を検出し、および／またはその濁度を測定することによって、組織試料が完全に洗浄されたかどうかを検出するために使用されてもよい。電気センサが、組織試料が完全に解離されたかどうかを判定するように、例えば、相補的デバイス３００の試料処理区画３１１上の２つの場所上の容量の変化を検出するために使用されてもよい。例示的組織操作機械２００における検出フィードバックシステム２９６は、例えば、相補的デバイス３００が組織操作機械２００内に適切に搭載されているかどうか、シリンジ３２４、３２５、３２６が定位置にあるかどうか、扉２０１が閉鎖されているかどうか、および随意に、濯ぎ溶液３０３がトレイ２０２上の定位置にあるかどうかを含む、相補的デバイス３００の状態を検出するためのセンサを備えてもよい。組織操作機械２００は、電子制御システム２９４によって制御され得る、扉ロックを含んでもよい。扉２０１は、偶発的な中断を防止するために、実行中は自動的に施錠されてもよい。組織操作機械２００はさらに、扉の状態（例えば、開放または閉鎖、もしくは施錠または開錠）を検出するために、扉ロック検出器を含んでもよい。図１Ｇに示される一実施形態では、検出フィードバックシステム２９６は、例えば、リミットスイッチ（機械的または光学的のいずれか）、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）読取装置／書込装置、および随意に、重量センサを備える、シリンジ検出器を含む。シリンジ３２４、３２５の存在は、プロセスの実施の成功のために重要であり得るため、検出フィードバックシステム２９６は、本プロセス中、シリンジ３２４、３２５の存在を検出するように構成されてもよい。検出フィードバックシステム２９６によって得られた情報は、シリンジ３２４、３２５の存在の状態を監視し、シリンジ３２４、３２５が不在であると検出されると、事前判定された（プログラムされた）手順に従って反応するために、電子制御システム２９４に送信されてもよい。例えば、警告メッセージが、画面２１０上に表示されてもよく、エラーメッセージが、ログファイルに記録されてもよく、ブザー音が、ブザーを使用してユーザに通知するために鳴ってもよく、および／またはプロセスが、本状況が解決されるまで中断もしくは一時停止されてもよい。検出フィードバックシステム２９６が誤差を検出すると、他の措置が、事前プログラムされた様式で講じられてもよい。

一実施形態では、相補的デバイス３００は、通し番号、プロセスパラメータのセット、および／または組織操作機械３００によって実行されるべきプロセスもしくはプロトコルを判定する情報等の、本明細書ではＩＤ情報と称される情報を含有し得る、識別（ＩＤ）タグ３４１を含む。識別（ＩＤ）タグ３４１は、高周波識別（ＲＦＩＤ）タグ、バーコード、線形バーコード、マトリクス（２Ｄ）バーコード、または当技術分野で公知である任意の組織操作機械可読ＩＤ表現もしくはメモリデバイスを備えてもよい。組織操作機械２００、特に、その検出フィードバックシステム２９６は、組織操作機械２００上に装填されている相補的デバイス３００のＩＤ情報を読み取る、ＩＤ読取装置を含んでもよい。一実施形態では、ＩＤ情報は、電子制御システム２９４に送信され、組織操作機械２００によって実行されるべきプロセスを自動的に判定するために使用される。例えば、ＩＤ情報は、組織操作機械２００が読み取り、相補的デバイス３００が脂質組織試料を洗浄および解離するために使用される予定であることを判定する、通し番号を含有してもよい。組織操作機械２００は、次いで、脂質洗浄および解離を実施するために、特定の事前プログラムされたプロセスを実行してもよい。別の実施例では、ＩＤ情報は、プロセスのパラメータ情報を含有する。組織操作機械２００は、ＩＤ情報を読み取り、相補的デバイス３００によって規定されたパラメータを使用して、プロトコルを実行してもよい。識別（ＩＤ）タグ３４１によって提供される情報は、識別情報に限定されなくてもよい。例えば、識別（ＩＤ）タグ３４１は、組織操作機械によって実行されるべきサブルーチンを含有してもよい。ＩＤ情報はまた、組織操作機械２００がユーザと相互作用する方法を判定するために、例えば、ユーザインターフェースを変更する、ある言語でメッセージを表示する、プロセスパラメータを変更するための追加柔軟性をユーザに与える等のために使用されてもよい。例えば、組織操作機械２００は、相補的デバイス３００からＩＤ情報を読み取り、ユーザインターフェースが韓国語で示されるべきであると判定し、第１の事前プログラムされたサブルーチンを実行してもよい。複数のサブルーチン、例えば、約３個〜約１０，０００個、約３個、約５個、約１０個、約２０個、約５０個、約１００個、約２００個、約３００個、約５００個、約８００個、約１，０００個、約２，０００個、約３，０００個、約４，０００個、約５，０００個、約７，０００個、または約１０，０００個のサブルーチンが、組織操作機械２００上に、例えば、組織操作機械２００の電子制御システム２９４上に事前ロードされてもよい。本用語が本明細書に使用されるとき、サブルーチンは、限定ではないが、組織操作機械２００によって実行され得るプロセスを含むイベントのシーケンスを制御する事前プログラムされた命令を指す。サブルーチンおよびプロセスは、例えば、有線または無線接続を通したインターネットを通して、更新されてもよい。ＩＤ情報はまた、相補的デバイス３００が真正、使用済、または期限切れであるかどうかを判定するために使用されてもよい。

一実施形態では、組織操作機械は、少なくとも１つの組織処理プロセスの命令、どの処理サブルーチンを実行するかについての情報、または処理サブルーチンについての情報を含有するタグデバイスからの情報を読み取る、タグ読取装置を含む。タグ読取装置は、相補的デバイスに取り付けられ得る、または相補的デバイスから分離し得るタグデバイス上の情報にアクセスする（読み取るおよび／または書き込む）ように構成されてもよい。タグデバイスを相補的デバイスに取り付ける利点は、相補的デバイスを使用して誤ったプロセスを実行するリスクを最小限にすることを含み得る。

図１Ａ−１Ｅに示される例示的システムでは、相補的デバイス３００は、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグを含み、組織操作機械２００は、ＲＦＩＤ読取装置を含む。組織操作機械はさらに、ＩＤ情報を改変もしくは消去するために、またはＲＦＩＤタグを無効化する、もしくは書き込むために、ＲＦＩＤ書込装置を含んでもよい。識別（ＩＤ）タグシステムは、相補的デバイス３００の再使用または偽造を防止することに役立ち、高レベルの安全および品質制御を提供し得る。

組織操作機械２００によって実施されるべきプロセスを判定するために、相補的デバイス３００上のＩＤタグを使用する、本明細書に開示される方法は、本明細書に開示される特定のシステムに限定されないことを理解されたい。また、本明細書に説明されるＩＤタグは、ＩＤ情報のみを提供することに限定されないことも理解されたい。ＩＤタグは、プロセス、サブルーチン、および／または製品情報を含む他の情報を提供してもよく、さらには、相補的デバイスが使用されたかどうか、相補的デバイスが使用された回数、相補的デバイスが使用される時間および日付、どの機械によってどの相補的デバイスが使用されるか等の新しい情報を保持してもよい。本開示の一実施形態では、臨床的試料を処理するためのシステムが、単回使用相補的デバイス３００と、組織操作機械２００とを備え、相補的デバイス３００は、組織操作機械２００によって実施されるべきプロセスを可能にし、および／または判定する情報を含有する、ＩＤタグ３４１を含む。そのようなシステムは、潜在的な誤差を最小限にしながら、高レベルの安全、品質制御、ユーザ体験、および自動化を提供する有意な利点を提示し得る。本システムは、他の医療デバイス、実験室機器、工業機器およびシステム等において使用されてもよい。

電子制御システムまたはコントローラ２９４は、外部、内蔵、または埋込であるかどうかにかかわらず、プロセッサおよび／またはコンピュータを含んでもよい。プロセッサは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、記憶装置（例えば、ハードドライブまたはフラッシュメモリ）と、グラフィックスアクセラレータと、１つまたはそれを上回るマイクロコントローラとを含んでもよい。プロセッサはまた、当技術分野で公知のデータ転送のためのＲＳ−２３２、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、イーサネット（登録商標）、高解像度マルチメディアインタフェース（ＨＤＭＩ（登録商標））、周辺構成要素インターコネクト（ＰＣＩ）、周辺構成要素インターコネクトエクスプレス（ＰＣＩエクスプレス）コネクタ、および／または任意の他のコネクタ、内部バス、ならびに／もしくは外部バスを含んでもよい。プロセッサは、組織操作機械２００、例えば、温度制御システム２９１、流体制御システム２９２、流体混合システム２９３、ユーザインターフェース２９５、および／または検出フィードバックシステム２９６を制御するために、ソフトウェア、例えば、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、および／またはＡｎｄｒｏｉｄのうちの１つを含み得るオペレーティングシステム、ならびに／もしくはファームウェアを用いてプログラムされてもよい。ソフトウェアは、周期的に、または時折更新されてもよい。電子制御システム２９４はさらに、プロセッサを補完するための制御ユニットを含んでもよい。制御ユニットは、ドライバ、アクチュエータのための高電流ドライバ、加熱要素のための電力ドライバ、冷却要素のための電力ドライバ、信号調整回路、デジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）、アナログ／デジタル変換器（ＡＤＣ）、パルス変調器、および／または通信バスを備えてもよい。制御ユニットは、プリント回路基板（ＰＣＢ）上に実装されてもよいが、これはまた、回路基板を伴わない離散回路、例えば、ワイヤラップまたはポイントツーポイント構築として実装されてもよい。本開示の一実施形態では、プロセッサおよび制御ユニットが、１つのコンピュータに統合される。本開示の別の実施形態では、システムは、組織操作機械２００と、組織操作機械２００を制御し得る外部コンピュータ、例えば、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、またはデスクトップコンピュータとを備える。

ユーザインターフェース２９５は、ユーザ入力を受信するための少なくとも１つのデバイス、例えば、ボタンスイッチ、キーボード、トラックボール、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、カラーＬＣＤタッチスクリーン等と、信号を生成するためのトランスデューサ、例えば、光信号を生成するための発光デバイス（ＬＥＤ）、音を生成するためのスピーカ、ブザー音を生成するためのブザー、メッセージを示すための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、グラフィックインターフェース（ＧＵＩ）を示すための内蔵ＬＣＤディスプレイ、外部モニタ、タッチスクリーン、カラーＬＣＤタッチスクリーン等とを備えてもよい。本開示の一実施形態では、ユーザインターフェースは、タッチスクリーンディスプレイ２１０と、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）とを備える。ＧＵＩは、単一のフルスクリーンウィンドウとして作動してもよく、ユーザ入力のためのボタン、数字キーボード、キーボード、ＱＷＥＲＴＹキーボード、入力フィールド、テキスト入力フィールド、スライダ等のグラフィックオブジェクト、および／またはユーザ出力のための画像、ステータスバー、テキストラベル、アイコン、ならびにアニメーション等のグラフィックオブジェクトを備えてもよい。ユーザインターフェース２９５は、オペレータ（ユーザ）に、処理されるべき組織試料の試料ＩＤを入力するように促してもよい。試料ＩＤは、組織試料が抽出される患者、ドナー、または動物に一意に割り当てられてもよい。試料ＩＤは、追跡可能性および品質制御目的で使用されてもよい。ユーザインターフェース２９５はさらに、組織操作機械２００の状態、警告、および／または誤差をユーザに通知するため、ユーザに、動作手順を行う、例えば、相補的デバイス３００を装填する、組織試料を装填する、および／または相補的デバイス３００を非装填するように促すため、ユーザに実行されるべきプロセスを選択するように促すため、ならびに／もしくはユーザにプロセスパラメータを提供するように依頼するために、テキストであるかまたはグラフィックであるかにかかわらず、メッセージを提供してもよい。

本開示の一実施形態では、電子制御システム２９４および／またはユーザインターフェース２９５は、組織操作機械２００の外部に、コンピュータデバイス、例えば、ラップトップコンピュータ、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ポータブルコンピュータ、デスクトップコンピュータ等を含んでもよい。

本明細書に開示される実施形態は、本開示に定義されるような多くのタイプの組織試料に適用され得ることを理解されたい。また、本明細書に開示されるシャーシ２９０、温度制御システム２９１、流体制御システム２９２、流体混合システム２９３、電子制御システム２９４、ユーザインターフェース２９５、および検出フィードバックシステム２９６は、本開示に開示される他の実施形態および構成において使用され得ることも理解されたい。

本開示の別の実施形態では、組織操作システムは、脂肪組織が患者から収集され、随意に、洗浄され、再注入カニューレに通過され得る、無菌かつ好ましくは単回使用の半閉鎖または閉鎖システムを提供する、相補的デバイスと、電子、機械、および／またはコンピュータ制御を使用して、吸引、随意の組織洗浄、および組織分注機能を提供する、脂肪移植機械とを備える。

本開示のさらに別の実施形態では、概して、図２Ａの４００に示される、組織操作システムが提供される。本システムは、処理ユニット４１０と、組織抽出および／または注入デバイスと、組織ポンプ４８０とを備える。組織抽出および／または注入デバイスは、カニューレコネクタ４５２およびカニューレ４５１を含む、カニューレアセンブリ４５０を備えてもよい。カニューレコネクタ４５２は、カニューレ４５１に接続するように構成されてもよく、これは、脂肪吸引手技中に患者から脂肪組織を引き込み、および／または患者に脂質を注入するように構成ならびに使用されてもよい。カニューレ４５１はまた、他の目的のために構成および／または使用されてもよい。脂肪吸引のために使用されるとき、脂肪組織は、カニューレ４５１によって小片に分解される。カニューレ４５１は、無菌デバイス、例えば、無菌包装で包まれる単回使用デバイスまたは滅菌もしくは加圧滅菌され得る再使用可能デバイスであってもよい。カニューレコネクタ４５２は、ユーザ（例えば、外科医）が、手技中にカニューレアセンブリ４５０を保持することを容易にする、カニューレハンドル４９０を備えてもよい。カニューレハンドル４９０は、オペレータによる良好な握持を促進し、オペレータの疲労を低減させるように人間工学的に構成されてもよい。カニューレハンドル４９０は、手術室内の無菌野における使用のために構成および配列されてもよい。例えば、カニューレハンドル４９０は、単回使用の無菌デバイスであってもよい。別の実施例では、カニューレハンドル４９０は、加圧滅菌され得る再使用可能デバイスであってもよい。さらに別の実施例では、カニューレハンドル４９０は、使用後に交換され得る無菌ラップを有してもよい。カニューレアセンブリ４５０は、管類４５７および吸引制御弁４６１を通して処理ユニット４１０に接続されてもよい。

処理ユニット４１０は、収集キャニスタ４１１と、収集キャニスタ４１１内に配置される、メッシュチャンバ４１５とを含む。収集キャニスタ４１１は、様々なサイズの１つまたはそれを上回る剛性キャニスタを備えてもよい。収集キャニスタ４１１はまた、または代替として、１つまたはそれを上回る可撓性袋から成ってもよい。１つまたはそれを上回る可撓性袋は、真空が印加されるときに圧潰の可能性を低減させるように構成される、内部または外部フレームを用いて支持されてもよい。収集キャニスタ４１１は、収集されるべき任意の所望量の組織試料だけではなく、廃溶液も保持するように定寸されてもよい。メッシュチャンバ４１５は、収集キャニスタ４１１の底部に収集され得る、組織片を保定し、流体、例えば、血液、遊離油、およびチューメセント溶液を排出するように構成される、メッシュフィルタ４１２を含有してもよい。メッシュフィルタ４１２の孔サイズは、操作されるべき組織型、および／またはカニューレ４５１の孔サイズに基づいて選択されてもよい。例えば、約５０μｍ〜約４００μｍの孔サイズが、吸引脂肪組織試料に使用されてもよい。具体的には、約７０μｍ〜約３００μｍ、例えば、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、約１００μｍ、約１１０μｍ、約１２５μｍ、約１５０μｍ、約１７５μｍ、約２００μｍ、約２５０μｍ、約３００μｍ、約３５０μｍ、または約４００μｍの孔サイズが、吸引脂肪組織試料に使用されてもよい。処理ユニット４１０は、真空源４３０に接続されてもよい。一実施形態では、真空源４３０は、真空ポンプと、圧力調整器とを備える。真空源４３０は、周囲圧力に対して、約−０．１ｐｓｉ〜約−１４．６ｐｓｉの真空を生成してもよい。具体的には、真空源４３０は、約−０．２ｐｓｉ、約−０．５ｐｓｉ、約−１ｐｓｉ、約−２ｐｓｉ、約−３ｐｓｉ、約−４ｐｓｉ、約−５ｐｓｉ、約−６ｐｓｉ、約−７ｐｓｉ、約−８ｐｓｉ、約−９ｐｓｉ、約−１０ｐｓｉ、約−１１ｐｓｉ、約−１２ｐｓｉ、約−１３ｐｓｉ、または約−１４ｐｓｉの真空を生成してもよい。真空制御弁４６５が、処理ユニット４１０に印加される真空を制御および／または調整するために使用されてもよい。本開示の一実施形態では、組織操作システム４００は、真空源４３０、真空制御弁４６５、および／または吸引制御弁４６１によって調整され得る、吸引圧力の正確な制御を提供してもよい。

処理ユニット４１０は、処理ユニット４１０内の空間を清浄および／または無菌に保ちながら、収集キャニスタ４１１内の陽圧または陰圧を解放するために、ベントフィルタ４７１、例えば、約０．２μｍの定格膜フィルタ、約０．４５μｍの定格ポリテトラフルオロエチレン膜フィルタ、または当技術分野で公知である別のベントフィルタを含んでもよい。ベント弁４６４、例えば、ピンチ弁または活栓弁が、圧力解放を制御するために使用されてもよい。活栓弁４８１が、図２Ｄに示されるように、リンス溶液の流動だけではなく、ベントフィルタ４８２を使用して、収集キャニスタ４１１の通気を制御するためにも使用されてもよい。本開示の一実施形態では、ベントフィルタは、処理ユニット４１０の内側空間の無菌状態を維持するために使用される。本開示の別の実施形態では、ベントフィルタは、使用されない。

処理ユニット４１０は、袋４４０内に包装されるリンス溶液４４１、例えば、袋４４０内に包装される乳酸リンゲル溶液（ＬＲＳ）、食塩水溶液、生理食塩水溶液、０．９％ｗ／ｖ塩化ナトリウム溶液、および／またはリンゲル溶液の源に接続されてもよい。スパイクコネクタ４７２が、リンス溶液４４１を処理ユニット４１０に流体接続するために使用されてもよい。リンス溶液制御要素４６２、例えば、弁、ピンチ弁、または活栓弁が、処理ユニット４１０へのリンス溶液４４１の添加を制御するために使用されてもよい。代替として、リンス溶液制御要素４６２は、処理ユニット４１０に添加されるリンス溶液４４１の量を正確に制御するために、ポンプ、例えば、蠕動ポンプまたはシリンジポンプを含んでもよい。リンス溶液４４１は、試料を濯ぐために、収集された試料４７５に添加されてもよい。廃溶液４７６は、収集キャニスタ４１１の底部に収集されてもよい。一実施形態では、処理ユニット４１０は、リンス溶液４４１を用いて収集された試料を濯ぐことを促進するために、収集された試料４７５と接触してメッシュキャニスタ４１５内に配置される、混合機構、例えば、攪拌子または磁気攪拌子を含む。別の実施形態では、処理ユニット４１０は、温度制御され、メッシュチャンバ４１５内の温度は、例えば、約２０℃〜約４０℃、約２５℃〜約３７℃、約４℃、約８℃、約１２℃、約２０℃を下回って、約２２℃、約２５℃、約２８℃、約３０℃、約３３℃、または約３７℃に維持される。さらに別の実施形態では、リンス溶液４４１は、例えば、約２０℃〜約４０℃、約２５℃〜約３７℃、約４℃、約８℃、約１２℃、約２０℃を下回って、約２２℃、約２５℃、約２８℃、約３０℃、約３３℃、または約３７℃まで加温もしくは冷蔵される。

処理ユニット４１０はさらに、組織移送管（ＴＴＴ）４１３を含んでもよい。組織移送管４１３は、メッシュチャンバ４１５の底部に接近して位置付けられ得る開口部を含有し、収集された試料４７５の一部をメッシュチャンバ４１５内から抜き取るように構成される。組織ポンプ４８０は、収集された試料４７５の一部を、組織移送管４１３を通して、カニューレアセンブリ４５０に向かって移送するように構成されてもよい。注入のために好適なカニューレ４５１が、収集された試料４７５の一部を患者に注入するために使用されてもよい。本開示の一実施形態では、組織操作システム４００は、組織ポンプ４８０の速度に対する正確な制御を提供する。本開示の別の実施形態では、組織操作システム４００は、組織ポンプ４８０の流量に対する正確な制御を提供する。具体的には、組織操作システム４００は、約０．０２ｍｌ／秒〜約２０ｍｌ／秒、約０．０２ｍｌ／秒、約０．０２５ｍｌ／秒、約０．０３ｍｌ／秒、約０．０４ｍｌ／秒、約０．０５ｍｌ／秒、約０．０６ｍｌ／秒、約０．０７５ｍｌ／秒、約０．０９ｍｌ／秒、約０．１ｍｌ／秒、約０．１５ｍｌ／秒、約０．２ｍｌ／秒、約０．２５ｍｌ／秒、約０．０３ｍｌ／秒、約０．４ｍｌ／秒、約０．５ｍｌ／秒、約０．６ｍｌ／秒、約０．７ｍｌ／秒、約０．８ｍｌ／秒、約１ｍｌ／秒、約１．５ｍｌ／秒、約２ｍｌ／秒、約３ｍｌ／秒、約５ｍｌ／秒、約７ｍｌ／秒、約１０ｍｌ／秒、および／または約２０ｍｌ／秒のうちの少なくとも１つの制御された組織分注率を提供してもよい。本開示の別の実施形態では、組織操作システム４００は、組織ポンプ４８０の流量に対する正確な制御を提供する。本開示のさらに別の実施形態では、組織操作システム４００の組織ポンプ４８０は、収集された組織試料４７５の断続的および／またはパルス状分注を提供する。

本開示の一実施形態では、組織操作システム４００は、少なくとも２つのモード、すなわち、第１のモードと第２のモードとの間で切り替えられてもよい。第１のモードでは、組織ポンプ４８０は、オフにされ（または解除され）、吸引制御弁４６１は、作動可能にされ、開放してもよい。真空源４３０から生成される陰圧（真空）が、処理ユニット４１０に印加されてもよい。第１のモードは、カニューレに吸引を提供してもよい。組織操作システム４００は、本システム内に含まれる流体制御要素、例えば、吸引制御弁４６１、真空制御弁４６５、および／または真空源４３０を作動させることによって、吸引を制御するように構成されてもよい。第１のモードは、脂肪吸引を実施するため、および脂質組織（吸引脂肪組織）を採取するために使用されてもよい。

第２のモードでは、組織ポンプ４８０は、作動可能にされてもよく（ならびにオンにされ、および／または起動されてもよく）、吸引制御弁４６１は、閉鎖されてもよい。収集された試料４７５の組織材料は、組織ポンプ４８０によって提供される駆動力を使用して、カニューレ４５１に分注されてもよい。ベントフィルタ４７１が、処理ユニット４１０内の陰圧蓄積を防止または解放するために（ベント弁４６４を開放することによって）採用されてもよい。第２のモードは、カニューレ４５１において組織分注を提供してもよく、脂質注入のために使用されてもよい。組織操作システム４００は、本システム内に含まれる流体制御要素、例えば、組織ポンプ４８０を作動させることによって、分注の強度を制御するように構成されてもよい。組織の分注は、連続的、断続的、またはパルス状であり得る。

本開示の別の実施形態では、組織操作システム４００はさらに、第３のモードに切り替えられてもよく、リンス溶液４４１は、メッシュチャンバ４１５内に収集された材料を濯ぐために使用されてもよい。第３のモードでは、ベントフィルタ４７１は、リンス溶液４４１が処理ユニット４１０中に導入されるときに陽圧蓄積を防止するために係合されてもよい。

組織操作システム４００は、種々のモード間で切り替えるために、ユーザインターフェース、例えば、機械的スイッチ、ダイヤルノブ、ボタンのセット、キーボード、フットペダル、またはタッチスクリーンを含んでもよい。第１のモード、第２のモード、および随意に、第３のモードは、組織操作システム４００が、半閉鎖または閉鎖システム内で、半自動化および／または動力補助下脂肪吸引、再注入、ならびに随意に、脂質洗浄を提供することを可能にする。

組織操作システム４００は、それぞれ、第１のモードまたは第２のモードにおける吸引もしくは分注を制御するために、少なくとも１つのユーザ制御要素、例えば、スイッチ、ボタン、ダイヤルノブ、またはフットペダルを含んでもよい。ユーザ制御要素は、カニューレハンドル４９０上にボタン４５６を含んでもよい。ユーザ制御要素は、１人のユーザ、例えば、形成外科医が、手技を実施しながら、組織操作システム４００の吸引強度または分注速度を制御することを可能にしてもよい。

従来、形成外科医は、シリンジを使用し、外科医がシリンジのプランジャをどの程度強く引動または押動するかに基づいて、吸引強度または分注速度を手動で制御する必要があり得る。従来のプロセスは、外科医の手に大きな負担をかけ、手の疲労を引き起こし得、オペレータ毎および手技毎の変動を受ける。例示的組織操作システム４００は、オペレータがユーザ制御要素を軽く押圧するだけでよい、動力補助下および機械制御様式で、制御された吸引および分注を提供し、脂質移植手技の品質を増大させ、オペレータの疲労を低減させ、成果を向上させ得る。組織操作システム４００上で吸引および／または分注を制御するアクチュエータは、バイナリ様式でユーザ制御要素からの信号に応答してもよく、作動は、作動の強度が複数のレベルの強度のうちの１つに切り替えられ得る、不連続的可変様式で、または作動の強度が、ユーザ制御要素が押圧される程度に基づいて連続的に調節され得る、連続的可変様式で、オンもしくはオフのいずれかに切り替えられてもよい。

本開示の一実施形態では、組織操作システム４００は、本システムによって提供される吸引および分注を制御する、ユーザ制御要素を含む。本発明の別の実施形態では、組織操作システム４００は、本システムによって提供される、吸引を制御する第１のユーザ制御要素と、分注を制御する第２のユーザ制御要素とを含む。

本開示の別の実施形態では、組織操作システム４００は、壁４６９によって２つの区画、すなわち、組織収集区画４１６および廃棄物収集区画４１７に分割される、収集キャニスタ４１１を含む（図２Ｂ）。真空源４３０は、廃棄物収集区画４１７に接続されてもよい。組織収集区画４１６および廃棄物収集区画４１７は、真空が印加されると、廃溶液の廃棄物収集区画４１７中への通過を可能にするように構成される、逆止弁、例えば、ダックビル弁、アンブレラ弁、エラストマー弁、ボール弁、および／または当技術分野で公知である他の逆止弁構成、もしくはフィルタ膜を含み得る、流体通路４６８によって接続されてもよい。廃棄物収集区画４１７は、組織収集区画４１６から分離されてもよく、廃溶液４７６が組織試料４７５と混合することを防止し得る。

本開示のさらに別の実施形態では、組織操作システム４０１は、組織収集キャニスタ４１１と、廃棄物収集キャニスタ４２０とを含む（図２Ｃ）。真空源４３０は、廃棄物収集キャニスタ４２０に接続されてもよい。組織収集キャニスタ４１１および廃棄物収集キャニスタ４２０は、組織収集キャニスタ４１１に供給される真空を制御および／または調整するために使用され得る、弁４６３、例えば、ピンチ弁または活栓弁を備える、流体通路によって接続されてもよい。

本開示のさらに別の実施形態では、組織操作システム４０２（図２Ｄ）は、吸引カニューレ４５１に結合するように構成される吸引カニューレコネクタ４５２を含む、吸引カニューレアセンブリ４５０と、注入カニューレ４５３に結合するように構成される注入カニューレコネクタ４５４を含む、注入カニューレアセンブリ４５５とを含む。組織操作システム４０２は、吸引カニューレ４５１に吸引を提供してもよく、注入カニューレ４５３を通して収集された組織を分注してもよい。随意に、リンス溶液４４１が、収集された組織試料４７５を濯ぐ、または洗浄するために提供されてもよい。システム４０２は、吸引を提供すること、または組織を分注することのいずれかを行うが、吸引および組織分注を同時に提供しないように構成されてもよい。代替として、システム４０２は、吸引カニューレ４５１における吸引および注入カニューレ４５３における組織試料の分注を同時に提供するように構成されてもよい。システム４０２はさらに、吸引および／または組織分注とともに、リンス溶液４４１を使用して組織洗浄を実施してもよい。そのようなシステム４０２は、脂肪吸引および脂肪再注入手技が、同時に、例えば、２人の外科医によって実施されることを可能にし、脂肪移植手技の効率を有意に増加させ得る。

本開示のさらに別の実施形態では、処理ユニット４１０は、吸引脂肪組織から大きな組織片を除去するように構成される、組織ストレーナを含んでもよい。組織ストレーナは、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約１ｃｍ、またはそれらより大きい孔を有するメッシュを備えてもよい。組織ストレーナは、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約１ｃｍ、またはそれらより大きい通路を備えてもよい。組織ストレーナは、大きすぎて出力組織ポンプおよび再注入カニューレを円滑に通過し得ない組織片を保定するように構成される、約２ｍｍ、約２．５ｍｍ、約３ｍｍ、約４ｍｍ、約５ｍｍ、約６ｍｍ、約７ｍｍ、約８ｍｍ、約１０ｍｍ、約１２ｍｍ、または約１５ｍｍ幅のスロットを備えてもよい。

本開示のさらに別の実施形態では、組織操作システムは、図２Eに図式的に示される、組織操作機械と、相補的デバイス４０３とを備える。相補的デバイス４０３は、処理ユニット４１０と、出力組織ポンプ４８０と、入力組織ポンプ４８３と、廃棄物収集区画４２０とを含む。処理ユニット４１０は、少なくとも１つの組織入口と、少なくとも１つの組織出口と、廃溶液出口と、随意に、リンス溶液入口とを含む。組織入口は、吸引カニューレ４５１に流体接続され、患者から脂肪組織を吸引脂肪組織として引き込み、吸引脂肪組織を処理ユニット４１０中に堆積するように構成される、入力組織ポンプ４８３に流体接続される。入力組織ポンプ４８３は、約１０ｍｌ、約２０ｍｌ、約３０ｍｌ、約６０ｍｌ、約１００ｍｌ、約１５０ｍｌ、または約２００ｍｌの容積を有する少なくとも１つのシリンジを含む、シリンジポンプを備えてもよい。処理ユニット４１０は、例えば、ＰＶＣシートまたはポリウレタン（ＰＵ）シートから作製される、パウチ、袋、可撓性区画、キャニスタ、もしくは容器を備えてもよく、脂肪組織を保定し、廃流体、例えば、血液、チューメセント溶液、および／または他の体液を排出するように構成される、メッシュ４１２を含有してもよい。具体的には、メッシュ４１２は、脂肪組織が、組織入口から廃溶液出口にではなく、組織入口から組織出口に通過することを可能にするように構成される。廃溶液出口は、例えば、パウチ、袋、キャニスタ、または容器を備え得る、廃棄物収集区画４２０に流体接続される。処理ユニット４１０はさらに、コネクタ４７２、例えば、ルアーコネクタ、カテーテルコネクタ、またはスパイクコネクタを使用して、リンス溶液、例えば、乳酸リンゲル溶液（ＬＲＳ）、食塩水溶液、生理食塩水溶液４４１、０．９％ｗ／ｖ塩化ナトリウム溶液、リンゲル溶液の源に流体接続されてもよい。出力組織ポンプ４８０は、組織出口において処理ユニット４１０に流体接続され、脂肪組織を処理ユニット４１０から注入カニューレ４５３に向かって移送するように構成される。出力組織ポンプ４８０は、約１．５ｍｌ、約２ｍｌ、約２．５ｍｌ、約３ｍｌ、約５ｍｌ、約７ｍｌ、約１０ｍｌ、約１２ｍｌ、約１５ｍｌ、または約２０ｍｌの容積を有する少なくとも１つのシリンジを含む、シリンジポンプを備えてもよい。処理ユニット４１０はさらに、リンス溶液および／または廃溶液の流動を制御するように構成される、少なくとも１つの弁、例えば、活栓弁４８５を備えてもよい。例えば、活栓４８５は、廃溶液を排出するために、処理ユニット４１０を廃棄物収集区画４２０に接続してもよく、または組織を洗浄するためのリンス溶液を導入するために、処理ユニット４１０をリンス溶液４４１に接続してもよい。処理ユニット４１０は、処理ユニット４１０内に蓄積し得る余剰空気圧を解放するために、ベントフィルタ４７１を含んでもよい。相補的デバイス４０３は、随意に、リンス溶液流の正確な制御を提供するためにリンス溶液ポンプ４８４を含んでもよい。組織ストレーナ４８６が、再注入のために好適ではない大きな組織片を濾過して取り除くために、入力組織ポンプ４８３と処理ユニット４１０との間に含まれてもよい。組織ストレーナ４８７もまた、処理ユニット４１０の組織出口と出口組織ポンプ４８０との間に含まれてもよい。処理ユニット４１０の組織出口は、堆積される脂肪組織よりも低い位置に構成されてもよい。処理ユニット４１０の組織入口が、図２Ｅに示されるような処理ユニットの上部に構成され得る一方、これはまた、図２Ｆに示されるような処理ユニットの底部に構成されてもよい。本開示の相補的デバイスの位置、形状、および構成は、本明細書の図に示される実施形態に限定されない。

本開示のさらに別の実施形態では、脂肪移植のための組織操作システムは、出力組織ポンプと注入カニューレとの間に配置され、注入カニューレを通過する組織流を変調するように構成される、変調器を含む。変調器は、注入カニューレにおける組織流の制御を向上させてもよく、組織の離散分注を可能にしてもよい。これは、吸引脂肪組織が、均質ではない組織片を含み、少量の吸引脂肪組織を精密に分注することは、手動で実施されるときに困難であり得るため、非常に望ましくあり得る。一実施形態では、変調器は、組織ポンプを備える。変調器は、一次出力組織ポンプにとっての第２段階ポンプとして役割を果たしてもよい。別の実施形態では、変調器は、容積式ポンプを備える。さらに別の実施形態では、変調器は、注入カニューレに接続されるハンドピースとしての役割を果たし得る、注入カニューレコネクタ内に格納される。さらに別の実施形態では、変調器は、約０．５ｍｌ、約１ｍｌ、約１．５ｍｌ、約２ｍｌ、約２．５ｍｌ、約３ｍｌ、約５ｍｌ、または約１０ｍｌのシリンジを含む、シリンジポンプを備える。さらに別の実施形態では、変調器は、入口および出口を有する可撓性導管と、可撓性導管の入口端部における第１の逆止弁、例えば、ダックビル弁、クロススリット弁、またはドーム弁と、随意に、可撓性導管の出口端部における第２の逆止弁とを備える。可撓性導管は、出口端部に組織のパルスを出力するように圧搾および弛緩されてもよい。変調器は、注入カニューレを保持するためのハンドピースとしての役割を果たし得る、カニューレハンドルまたはカニューレハンドピースとも称される注入カニューレコネクタ内に格納されてもよく、導管の出口端部は、注入カニューレに近接近し、注入カニューレにおける組織分注の制御および精度を向上させ得る。さらに別の実施形態では、カニューレハンドピース内に格納される変調器は、変調器の手動起動を可能にするための受動構成を含む。例えば、変調器は、組織ポンプを使用して処理ユニットから移送される組織で補充され得る、シリンジであってもよい。変調器は、米国特許第８，８０１，６５９ Ｂ２号、米国特許第８，６３２，４９８ Ｂ２号、米国特許第７，６３２，２５１ Ｂ２号、および米国特許第８，５２３，８２５号に開示されるように、カニューレハンドピース内に格納され、事前判定された体積をシリンジから注入カニューレ中に手動で注入するように構成される機構を含んでもよい。別の実施例として、カニューレハンドピース内に格納される、可撓性導管および少なくとも１つの逆止弁を備える変調器は、押しボタン、例えば、図２のボタン４５６を含んでもよい。ボタンは、可撓性導管に圧力を印加し、それによって、ボタンを押すと、注入カニューレを通して組織のパルスを分注するように構成されてもよい。変調器は、代替として、注入カニューレを通して事前判定された体積の組織を駆動するように構成される、カニューレハンドピース内に格納されたアクチュエータを含んでもよい。アクチュエータは、バッテリ動力式、電動式、機械的動力式、および／または空気圧動力式であり得る。さらに別の実施形態では、変調器は、注入カニューレから組織の一連の離散小片を分注するように構成され、各小片は、約１０μｌ、約１５μｌ、約２０μｌ、約２５μｌ、約３０μｌ、約４０μｌ、約５０μｌ、約６０μｌ、約７５μｌ、約９０μｌ、約１００μｌ、約１２５μｌ、約１５０μｌ、約１７５μｌ、約２００μｌ、約２５０μｌ、約３００μｌ、約４００μｌ、または約５００μｌの事前判定された公称体積を有してもよい。変調器および出力組織ポンプは、組織出力の離散小片を生成するために同期されるように構成されてもよい。例えば、変調器および出力組織ポンプは両方とも、フットペダルまたはカニューレハンドピース上のボタンから信号を受信すると、ある体積の吸引脂肪組織を処理ユニットから注入カニューレに向かって移送するように作動されてもよい。変調器はまた、より離散した体積において組織を分注するように構成されてもよい。例えば、出力組織ポンプは、事前定義された量の組織を変調器に向かって圧送してもよく、変調器は、事前定義された量の組織の初期体積を圧搾して出すために使用される圧力を増大させるように律動してもよい。組織の体積の精密かつ小さなパルスを分注する利点のうちの１つは、グラフト保持力を増加させ、脂肪移植成果を向上させることが示されている、コールマン技法を半自動化様式で可能にすることであり得る。

本開示のさらに別の実施形態では、脂肪移植方法は、本明細書に開示される組織操作システム、例えば、図２Ｅに図式的に表される組織操作システムを使用して、脂肪吸引、組織洗浄、および再注入ステップを実施することを含む。脂肪吸引は、吸引カニューレ４５１を使用して、患者に実施される。抽出される脂肪組織（吸引脂肪組織）は、処理ユニット４１０内に吸引および収集される。リンス溶液が、吸引脂肪組織を濯ぐために、処理ユニット４１０に導入される。混合、例えば、マッサージまたは振動作用が、吸引脂肪組織を洗浄するために、処理ユニット４１０に適用されてもよい。血液、チューメセント溶液、および他の廃流体が、次いで、廃棄物容器４２０中に排出される。リンス溶液を導入するステップと、随意に、リンス溶液と洗浄されるべき組織を混合するステップと、廃流体を排出するステップとを含む、洗浄ステップは、複数回、例えば、２回、３回、４回、または約５回繰り返して実施されてもよい。洗浄された組織は、少なくとも１つの出力組織ポンプ４８０を使用して、処理ユニット４１０から圧送され、好ましくは、複数の小量で、注入カニューレを介して患者に戻して注入される。組織操作システムの組織操作機械は、自動化または半自動化脂肪移植プロセスを達成するために、電子、コンピュータ、機械的、および／または空気圧制御ならびに作動を提供する。

本開示では、リンス溶液は、限定ではないが、乳酸リンゲル溶液（ＬＲＳ）、食塩水溶液、生理食塩水溶液４４１、０．９％ｗ／ｖ塩化ナトリウム溶液、リンゲル溶液、ハートマン溶液、乳酸ナトリウム化合物（ＣＳＬ）溶液、リン酸緩衝食塩水溶液、ハンクス平衡塩類溶液、細胞培地、またはヒト注入、動物注入、もしくは細胞培養のために好適な当技術分野で公知である他の溶液を備えてもよい。

本開示では、吸引カニューレ（例えば、図２の吸引カニューレ４５１）は、脂肪吸引の分野において使用されるカニューレ、例えば、コブラ型バイべベルカニューレ、コブラ型丸形先端カニューレ、メルセデスカニューレ、ピラミッド型カニューレ、標準カニューレ、動力式カニューレ、スティーブンススピードカニューレ等を備えてもよい。吸引カニューレの内径は、１．５ｍｍ〜６ｍｍ、２．５ｍｍ〜４．５ｍｍ、またはより具体的には、約３ｍｍ〜約４ｍｍであってもよい。

本開示では、注入カニューレ（例えば、図２Ｄのカニューレ４５３）は、ゲージ８〜ゲージ２４、またはより具体的には、ゲージ１２〜ゲージ２０であってもよい。本開示の一実施形態では、注入カニューレは、ゲージ１４〜ゲージ１８である。注入カニューレは、丸形先端、長円形開口部、スプーン先端開口部、および／またはＪ．Ｗ．Ｌｉｔｔｌｅタイプ開口部を有してもよい。これはまた、直線状または曲線状であり得る。

本開示では、ベントフィルタ（例えば、図２Ｄのベントフィルタ４７１およびベントフィルタ４８２）が、限定ではないが、約０．１μｍ、約０．１５μｍ、約０．２μｍ、約０．２２μｍ、約０．２５μｍ、約０．３μｍ、約０．４μｍ、約０．４５μｍ、約０．５μｍ、約０．６μｍ、約０．８μｍ、約１μｍ、約１．５μｍ、または約２μｍに定格される膜フィルタ、例えば、０．２２μｍの定格アセチルセルロース（ＣＡ）膜フィルタ、０．４５μｍの定格ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜フィルタ等を備えてもよい。無菌用途のために、小孔定格が、好ましくあり得る。

本開示の一実施形態では、組織ポンプ（例えば、図２Ｅの組織ポンプ４８０および／または組織ポンプ４８３）が、容積式ポンプ、例えば、往復ポンプ、回転ローブポンプ、プログレッシブキャビティポンプ、回転ギヤポンプ、ピストンポンプ、プランジャポンプ、ダイヤフラムポンプ、ねじポンプ、ギヤポンプ、回転ベーンポンプ、再生（渦流）ポンプ、蠕動ポンプ、ロープポンプ、可撓性インペラポンプ、およびシリンジポンプを備えてもよい。本開示の一実施形態では、組織ポンプは、図３Ａおよび３Ｂに示されるように、シリンジポンプ５００、５１１を備える。一実施例（図３Ａ）では、組織ポンプ５００は、活栓５０２に接続されるシリンジ５０１を備える。流体および／または組織試料が、最初に、シリンジ５０１を入口５０３に流体接続するように活栓５０２を旋回させ、シリンジ５０１を充填するようにシリンジプランジャ５０５を引動し、シリンジ５０１を出口５０４に流体接続するように活栓５０２を旋回させ、次いで、シリンジ５０１を空にするようにプランジャ５０５を押動することによって、ポンプ５００の入口５０３から出口５０４に向かって駆動されてもよい。別の実施例（図３Ｂ）では、組織ポンプ５１０は、第１の逆止弁５１２および第２の逆止弁５１３に接続される、シリンジ５１１を備える。含まれる逆止弁は、ダックビル弁、クロススリット弁、ドーム弁、または組織流を制御するために好適な当技術分野で公知の任意の他の弁であってもよい。本開示の一実施形態では、逆止弁５１２、５１３は、ダックビル弁を備える。流体および／または組織試料が、最初に、逆止弁５１２を通して流体をシリンジ５１１中に引き込むようにシリンジプランジャ５１６を引動し、次いで、逆止弁５１３を通してシリンジ５１１を空にするようにプランジャ５１６を押動することによって、ポンプ５１０の入口５１４から出口５１５に向かって駆動されてもよい。シリンジポンプ５００、５１０は、アクチュエータを使用して作動されてもよい。例えば、回転アクチュエータが、活栓５０２を駆動するために使用されてもよく、線形アクチュエータが、シリンジ５０１、５１１のプランジャを押動および／または引動するために使用されてもよい。シリンジポンプ内に含まれるシリンジは、約０．５ｍｌ、約１ｍｌ、約１．５ｍｌ、約２ｍｌ、約２．５ｍｌ、約３ｍｌ、約４ｍｌ、約５ｍｌ、約７ｍｌ、約１０ｍｌ、約１２ｍｌ、約１５ｍｌ、約２０ｍｌ、約２５ｍｌ、約３０ｍｌ、約４０ｍｌ、約５０ｍｌ、約６０ｍｌ、約７５ｍｌ、約９０ｍｌ、約１００ｍｌ、約１２５ｍｌ、約１５０ｍｌ、約２００ｍｌ、または約３００ｍｌの容積を有してもよい。

本開示の別の実施形態では、組織ポンプ４８０は、２つのシリンジポンプを備える（図３Ｃ）。シリンジポンプ（５００または５１０）は、引動段階および押動段階を含むサイクルで圧送し得るため、シリンジポンプは、連続的流体出力を提供し得ない。２つのシリンジポンプは、連続的および／または途切れない動作を提供するために、共通入口５２７および共通出口５２８に流体接続されてもよい。第１のシリンジ５２５が、出口５２８に流体を提供している間に、第２のシリンジ５２６は、入口５２７から流体を引き込んでもよく、逆もまた同様である。逆止弁５２１、５２２、５２３、５２４は、共通入口５２７から共通出口５２８への流体の流動を制御してもよい。２つのシリンジポンプを組み合わせると、組織ポンプ４８０は、中断なしで連続的に動作してもよい。入力組織ポンプとして使用されるとき、本構成は、連続的吸引を提供してもよい。出力組織ポンプとして使用されるとき、本構成は、組織の連続的分注または途切れない一連の組織の小片を提供してもよい。

本開示の一実施形態では、組織操作システム６００（図４Ａ）は、カニューレアセンブリ４５０、処理ユニット４１０、組織ポンプ４８０、および／または真空源４３０（図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ）を含み得る組織操作機械を含み得る、相補的デバイスを備えてもよい。本開示のさらに別の実施形態では、組織操作システムは、無菌かつ半閉鎖システムである、相補的デバイスと、電子および／またはコンピュータ制御ならびに作動を提供する、組織操作機械とを含む。組織操作システム６００の例示的ブロック図が、図４Ａに示される。相補的デバイス６１０は、無菌かつ単回使用の閉鎖デバイスであってもよい。相補的デバイス６１０はまた、単回使用の無菌構成要素と、加圧滅菌され得る再使用可能構成要素、例えば、金属カニューレとを含んでもよい。組織操作機械はさらに、流体ポンプ、組織ポンプ、変調器、および／または相補的デバイス６１０内に含有される弁を作動させるためのアクチュエータを備える、流体制御システム６０１を備えてもよい。例えば、組織操作機械は、相補的デバイス６１０上のシリンジを駆動するためのアクチュエータと、活栓弁を駆動するための駆動ハブおよびモータまたはステッパモータを備えるアクチュエータとを含んでもよい。組織操作機械はさらに、機械の状態、相補的デバイスの状態、および／または組織操作システムの状態を監視するために、検出フィードバックシステム６０２を備えてもよい。組織操作機械はさらに、機械の電子制御および／またはコンピュータ制御を提供するために、電子制御システム６０３と、ユーザインターフェース６０４とを備えてもよい。本開示の一実施形態では、組織操作システムは、検出フィードバックシステム６０２、電子制御システム６０３、およびユーザインターフェース６０４のうちの少なくとも１つを備える。組織操作機械はさらに、リンス溶液と組織試料を混合し、効率的な洗浄を達成するために、例えば、ローラ、マッサージ機構、または本開示に開示される別の機構を備える、流体混合システム６０５（図４Ｂ）を備えてもよい。

本開示される組織操作システムのユーザインターフェースは、フットペダルまたは吸引カニューレハンドピース上のボタンから信号を受信するように構成される、センサを備えてもよい。センサは、ユーザからの圧力信号または強度信号を、機械信号、例えば、電気信号または機械的信号に変換してもよく、これは、組織操作機械の電子制御システムに、吸引カニューレへ吸引を印加するように知らせる。印加される吸引は、センサによって検出される圧力または強度に対応もしくは比例するように構成されてもよい。センサはまた、フットペダルまたは注入カニューレハンドピース上のボタンから信号を受信するように構成されてもよい。センサは、ユーザからの強度および／または持続時間情報を含有し得る信号を検出してもよい。組織操作機械は、次いで、組織分注出力を生成するように信号を変換し、その分注率は、強度信号に対応してもよく、その持続時間は、持続時間信号に対応してもよい。本開示の一実施形態では、脂肪移植のために構成される組織操作システムが、約０．１５秒毎、約０．２秒毎、約０．２５秒毎、約０．３秒毎、約０．４秒毎、約０．５秒毎、約０．６秒毎、約０．７秒毎、約０．８秒毎、約０．９秒毎、約１秒毎、約１．１秒毎、約１．２５秒毎、約１．５秒毎、約１．７５秒毎、および／または約２秒毎に、吸引脂肪組織の小体積片を分注してもよい。脂肪移植のための組織操作システムは、約０Ｈｚ〜約６Ｈｚ、またはより具体的には、約０．５Ｈｚ〜約４Ｈｚの周波数で一連の小量の組織を分注するように構成されてもよい。

本開示のさらに別の実施形態では、組織操作システム４００、４０１、４０２は、動力補助下脂肪吸引（ＰＡＬ）、超音波補助下脂肪吸引、水噴射補助下脂肪吸引、レーザ脂肪吸引、または当技術分野で公知である他の脂肪吸引方法を実施するように構成される、組織抽出デバイスを含んでもよい。

本開示のさらに別の実施形態では、組織操作システム４００が、脂肪吸引と、脂質再注入と、随意に、脂質洗浄手技とを含む、脂肪移植手技を患者に実施するために使用されてもよく、組織操作システムは、脂肪吸引のための真空吸引および脂質再注入のための機械動力式脂質分注を提供する。本開示のさらに別の実施形態では、組織操作システムが、患者の一部に脂肪吸引を実施し、吸引脂肪組織を収集し、随意に、吸引脂肪組織を洗浄し、洗浄された吸引脂肪組織を患者の異なる部分に再注入し、それによって、患者で脂肪移植を達成するために使用される。

（実施例１）組織処理システムにおける流体の加熱
本実施例は、それぞれ、図１Ａおよび１Ｃに示される、組織操作機械と相補的デバイスとを備える組織処理システムが、流体を標的温度まで急速に加熱し、狭い範囲内でその温度を維持するために使用され得る方法を示す。ＰＶＣの２つのシートから作製される相補的デバイスは、約１６ｃｍ×１１ｃｍの試料処理区画を含む。７０ｍｌの水が、加熱板と接触している試料処理区画内に装填される。約１０ｃｍ／秒で移動するローラが、内側の流体を約０．５Ｈｚの周波数で混合するために、試料処理区画に圧接する。温度プローブが、試料処理区画の内側の水温を測定するために使用され、温度ロガーが、温度を記録するために使用される。標的温度が、本実施例では３７．５℃に設定される。図５に示されるように、水の温度は、約１６０秒以内に、３２℃から標的温度の０．５℃以内である３７℃まで加熱される。次の６０秒以内に、いかなるオーバーシュートも伴わずに、標的温度の３７．５℃に到達する。温度は、１０分間、３７．５℃の標的温度からプラスまたはマイナス０．１℃以内に維持され得る。

本実施例は、本開示に開示される組織処理システムが、試料を室温（約２５℃）から標的温度、例えば、組織解離のために最適な温度、酵素消化のために最適な温度、３７℃等まで、約５００秒、約４００秒、約３００秒、約２５０秒、約２００秒、約１８０秒、約１５０秒、約１２０秒、約１００秒、約９０秒、約８０秒、約７０秒、約６０秒、約５０秒、約４５秒、約４０秒、約３５秒、約３０秒、約２５秒、または約２０秒以内に、２℃、１．５℃、１．２℃、１℃、０．８℃、７℃、０．６℃、０．５℃、０．４℃、０．３℃、０．２℃、または０．１℃を上回る過熱（温度オーバーシュート）を伴わずに急速に加熱し、標的温度に対して温度を±１℃、±０．８℃、±０．６℃、±０．５℃、±０．４℃、±０．３℃、±０．２℃、または±０．１℃以内に維持するように構成され得ることを示し、試料は、約１ｍｌ〜約５００ｍｌ、例えば、約１ｍｌ、約１．５ｍｌ、約２ｍｌ、約３ｍｌ、約５ｍｌ、約７ｍｌ、約１０ｍｌ、約１２ｍｌ、約１５ｍｌ、約２０ｍｌ、約２５ｍｌ、約３０ｍｌ、約３５ｍｌ、約４０ｍｌ、約４５ｍｌ、約５０ｍｌ、約６０ｍｌ、約７０ｍｌ、約８０ｍｌ、約９０ｍｌ、約１００ｍｌ、約１２０ｍｌ、約１５０ｍｌ、約２００ｍｌ、約２５０ｍｌ、約３００ｍｌ、約４００ｍｌ、または約５００ｍｌの体積を有する。温度制御システム内の加熱要素は、約１，０００Ｗ、約８００Ｗ、約６００Ｗ、約５００Ｗ、約４００Ｗ、約３００Ｗ、約２５０Ｗ、約２００Ｗ、約１８０Ｗ、約１５０Ｗ、約１２５Ｗ、約１００Ｗ、約７５Ｗ、約６０Ｗ、約５０Ｗ、約４０Ｗ、約３０Ｗ、約２５Ｗ、約２０Ｗ、約１５Ｗ、または約１０Ｗの電力で熱を送達することが可能であり得る。加熱要素は、広い範囲の電力、例えば、５Ｗ〜５００Ｗ、１０Ｗ〜１，０００Ｗ、２Ｗ〜２００Ｗ、１Ｗ〜１００Ｗ、３Ｗ〜３００Ｗ、１Ｗ〜５０Ｗ、０．３Ｗ〜３０Ｗ等で熱を送達するように変調されてもよい。

（実施例２）自動化組織操作システムを使用した吸引脂肪組織試料からの間質血管細胞群（ＳＶＦ）の単離
それぞれ、図１Ａおよび図１Ｃに示され、本開示に開示される、組織処理機械２００と、無菌かつ単回使用の相補的デバイス３００とを備える、自動化組織操作システム１００は、線維芽細胞、平滑筋細胞、内皮細胞、内皮前駆細胞（ＥＰＣ）、前脂肪細胞、血管前駆細胞、造血前駆細胞、間葉間質細胞、間葉幹細胞、造血幹細胞、周皮細胞、および／または外膜上細胞を含み得る間質血管細胞群（ＳＶＦ）を、脂質組織から抽出するように構成される。本システムは、ヒトまたは動物源からの約１５ｍｌ〜約６０ｍｌの吸引脂肪組織および／または細分化された脂質組織を処理するように構成される。本システムはさらに、コンピュータ制御を自動的に使用して、組織洗浄、酵素消化、ＳＶＦ／脂肪細胞分離、および細片除去機能を実施するように構成される。５００ｍｌの袋内の乳酸リンゲル溶液（ＬＲＳ）が、濯ぎ溶液として使用される。１０ｍｌのＬＲＳ中で溶解される１００ｍｇのコラゲナーゼＮＢ４標準グレード（ＳＥＲＶＡ、カタログ番号１７４５４）が、解離溶液として使用される。合計処理時間は、約５０分に構成される。

異なる同意済ドナーからの未使用ヒト吸引脂肪組織の４つの試料が、本明細書に開示されるシステムを使用して、脂肪吸引から１２時間以内に処理された。各試料の４０ｍｌ〜６０ｍｌが、処理のために本システム中に装填された。処理後、出力は、６０ｍｌシリンジ内に自動的に収集される。全ての出力体積が、約５６ｍｌ〜５９ｍｌとなるように測定される。各出力溶液は、約１０％のウシ胎児血清を含有する、等しい体積の培地溶液と混合され、室温℃で１０分間、１２００ｇで遠心分離される。次いで、上清が除去され、細胞が培地中に再懸濁される。この溶液は、自動細胞計数機（ＡＤＡＭ ＭＣ， ＮａｎｏＥｎＴｅｋ Ｉｎｃ．， Ｋｏｒｅａ）を使用して、有核細胞数および生存能力について計測される。

結果は、図６Ａに示される。図６Ａは、処理された１グラムの吸引脂肪組織から回収される生存有核細胞の数として計算される、生存細胞回収率を示す。本明細書に開示されるシステムを使用する平均生存細胞回収率は、文献において公知である５つの他のＳＶＦ処理システム、すなわち、ＰＮＣ Ｍｕｌｔｉ Ｓｔａｔｉｏｎ、ＣＨＡ Ｂｉｏｔｅｃｈ Ｃｈａ−Ｓｔａｔｉｏｎ、Ｃｙｔｏｒｉ Ｃｅｌｕｔｉｏｎ ８００／ＣＲＳ Ｓｙｓｔｅｍ、Ｍｅｄｉ−Ｋｈａｎ Ｌｉｐｏｋｉｔ ｗｉｔｈ ＭａｘＳｔｅｍ、およびＢｉｏｓａｆｅ Ｓｅｐａｘの生存細胞回収性能とともにプロットされる（Ａｒｏｎｏｗｉｔｚ ＪＡ， Ｅｌｌｅｎｈｏｒｎ ＪＤ， “Ａｄｉｐｏｓｅ ｓｔｒｏｍａｌ ｖａｓｃｕｌａｒ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ：ａ ｈｅａｄ−ｔｏ−ｈｅａｄ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｆｏｕｒ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｃｅｌｌ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ” Ｐｌａｓｔ Ｒｅｃｏｎｓｔｒ Ｓｕｒｇ．２０１３ Ｄｅｃ；１３２（６）：９３２ｅ−９ｅ．、Ｇｕｖｅｎ Ｓ、Ｋａｒａｇｉａｎｎｉ Ｍ， Ｓｃｈｗａｌｂｅ Ｍ，ｅｔ．ａｌ．， “Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ａｕｔｏｍａｔｅｄ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｔｏ ｉｓｏｌａｔｅ ｈｕｍａｎ ａｄｉｐｏｓｅ ｔｉｓｓｕｅ−ｄｅｒｉｖｅｄ ｃｅｌｌｓ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｓｅｐａｘ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ” Ｔｉｓｓｕｅ Ｅｎｇ Ｐａｒｔ Ｃ Ｍｅｔｈｏｄｓ． ２０１２ Ａｕｇ；１８（８）：５７５−８２）。５つの他のＳＶＦ処理システムは、脂肪組織を処理するために使用される方法およびシステムに応じて、高度に可変の生存有核細胞回収率を提供することに留意されたい。平均生存有核細胞回収率は、吸引脂肪組織のグラムあたり約５，０００個の生存細胞（Ｃｈａ−ｓｔａｔｉｏｎ）〜吸引脂肪組織のグラムあたり約２６０，０００個の生存細胞（Ｓｅｐａｘ）に及び、差異は約５０倍である。文献で公知である５つのシステムの各個々のシステムはまた、参考文献によると、広く一貫性のない範囲の生存細胞回収率をもたらす。対照的に、本明細書に開示されるシステムは、吸引脂肪組織のグラムあたり約５００，０００個〜吸引脂肪組織のグラムあたり約８００，０００個の一貫した生存細胞回収率を生じ、吸引脂肪組織のグラムあたり約６７６，０００個の生存細胞の平均値および吸引脂肪組織のグラムあたり約１１９，０００個の細胞の標準偏差（誤差バーによって表される）を伴う試料間変動を反映した。処理された脂質組織のグラムあたりの回収された生存細胞の平均値によって除算される、処理された脂質組織のグラムあたりの回収された生存細胞の標準偏差として定義される、生存細胞回収率の試料間変動係数は、約１７．６％である。本明細書に開示されるシステムの最小生存細胞回収率（約５００，０００個の細胞／ｇ）は、Ｃｙｔｏｒｉ Ｃｅｌｕｔｉｏｎ ８００／ＣＲＳ ＳｙｓｔｅｍおよびＢｉｏｓａｆｅ Ｓｅｐａｘからの平均結果の約２倍である一方、本明細書に開示されるシステムの平均生存細胞回収率（約６７６，０００個の細胞／ｇ）は、Ｃｙｔｏｒｉ Ｃｅｌｕｔｉｏｎ ８００／ＣＲＳ ＳｙｓｔｅｍおよびＢｉｏｓａｆｅ Ｓｅｐａｘシステムからの平均結果の約２．６倍である。本明細書に開示されるシステムを使用して生成されるＳＶＦの生存能力は、約８０％を上回り、平均して約８５％である。

次の実験では、３つの自動化組織操作システム１００が、ドナーからの同一の脂肪吸引手技から収集された４５ｍｌの吸引脂肪組織試料の３つのアリコートを処理するために使用された。６ｍｌのＬＲＳ中で再構成された５ｍｇのＬｉｂｅｒａｓｅ ＴＭ（Ｒｏｃｈｅ ０５４０１１１９００１）が、各システムのための解離溶液として使用された。約４５分かかった処理後、細胞が収集され、１２％のウシ胎児血清を含有する同一体積の培地を用いて中和され、１０分間、１２００ＲＣＦで遠心分離された。次いで、上清が除去され、細胞ペレットが培地中に再懸濁された。自動細胞計数機（ＡＤＡＭ ＭＣ， ＮａｎｏＥｎＴｅｋ Ｉｎｃ．， Ｋｏｒｅａ）が、有核細胞を計測し、それらの生存能力を測定するために使用された。自家血清が、酵素を中和するために代わりに使用され得ることに留意されたい。

結果は、図６Ｂに示される。３つのシステムは、それぞれ、１グラムの吸引脂肪組織から７５４，０００個、７４５，０００個、および７５３，０００個の生存細胞を抽出した。処理された脂質組織のグラムあたりの回収された生存細胞の平均値によって除算される、本システムの間で処理された脂質組織のグラムあたりの回収された生存細胞の標準偏差として定義される、生存細胞回収率についてのシステム間試料内変動係数は、約０．６％であり、本明細書に開示される自動化システムは、顕著な再現性および実行間の一貫性を達成することが可能であることを示す。そのようなレベルの再現性は、オペレータが、毎回必ずしも同一の方法で同一のプロトコルを実施し得るわけではなく、異なる実験室における異なるオペレータが、さらにより異なるように同一のプロトコルを実施し得ることを考慮すると、手動方法を使用して達成することは非常に困難であり得る。そのようなレベルの再現性はまた、出願者が認識しているいかなる公開されたシステムによっても実証されていない。高いシステム間再現性は、精密なコンピュータ制御された温度制御システム、流体制御システム、および／または流体混合システムに起因し得る。この高いシステム間再現性は、オペレータが誰であるか、実験室がどこであるかにかかわらず、可能な限り最良の結果および成果が毎回実現され得ることを確実にする。本開示の一実施形態では、システムは、５％より小さい、４％より小さい、３％より小さい、２％より小さい、または１％より小さい生存細胞回収率についてのシステム間試料内変動係数を達成するように構成される。本開示の別の実施形態では、システムは、約５％、約４％、約３％、約２％、約１％、または約０．５％以内の試料内変動を達成するように構成される。

本明細書に開示されるシステムは、類似する脂肪吸引手技、例えば、従来の脂肪吸引を使用して収集される吸引脂肪組織試料の少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％について、１２０分未満、９０分未満、７５分未満、６０分未満、５０分未満、４５分未満、４０分未満、３５分未満、３０分未満、２５分未満、または２０分未満の処理時間を用いて、１グラムの吸引脂肪組織から約５００，０００〜約１，０００，０００個の生存有核細胞、１グラムの吸引脂肪組織から約５００，０００〜約８００，０００個の生存有核細胞、１グラムの吸引脂肪組織から約６００，０００〜約１，０００，０００個の生存有核細胞、または１グラムの吸引脂肪組織から約７００，０００〜約１，２００，０００個の生存有核細胞を回収することが可能であり得る。

さらなる最適化を伴って、または伴わずに、本明細書に開示されるシステムは、８０％を上回る、８５％を上回る、８８％を上回る、９０％を上回る、９２％を上回る、または９５％を上回る平均生存能力を伴って、１グラムの吸引脂肪組織または脂肪組織から、平均で少なくとも約５００，０００個、約６００，０００個、約７００，０００、約８００，０００個、約９００，０００個、約１，０００，０００個、約１，２００，０００個、約１，３００，０００個、約１，５００，０００個、約１，８００，０００個、約２，０００，０００個の生存有核細胞を回収することが可能であり得ることを理解されたい。本明細書に開示されるシステムは、１グラムの脂肪組織から、５００，０００個を上回る、６００，０００個を上回る、７００，０００個を上回る、７５０，０００個を上回る、８００，０００個を上回る、８００，０００個を上回る、９００，０００個を上回る、９９９，０００個を上回る、１，０００，０００個を上回る、１，１００，０００個を上回る、１，２００，０００個を上回る、１，２５０，０００個を上回る、１，３００，０００個を上回る、１，５００，０００個を上回る、１，７５０，０００個を上回る、２，０００，０００個を上回る、３，０００，０００個を上回る、または４，０００，０００個を上回る生存有核細胞を回収することが可能であり得る。本明細書に開示されるシステムを使用する生存細胞回収率の試料間変動係数は、類似する脂肪吸引手技、例えば、従来の脂肪吸引を使用して、類似する年齢および体格指数（ＢＭＩ）の患者コホートから収集される試料間で、約２５％より小さく、約２０％より小さく、約１８％より小さく、約１６％より小さく、約１５％より小さく、約１４％より小さく、約１２％より小さく、または約１０％より小さくあり得る。

本開示に開示される自動化組織操作システムは、異なる量の試料、例えば、約０．１ｇ、約０．２ｇ、約０．３ｇ、約０．４ｇ、約０．５ｇ、約０．６ｇ、約０．７ｇ、約０．８ｇ、約０．９ｇ、約１ｇ、約１．２ｇ、約１．５ｇ、約１．７ｇ、約２ｇ、約２．５ｇ、約３ｇ、約４ｇ、約５ｇ、約６ｇ、約７ｇ、約８ｇ、約９ｇ、約１０ｇ、約１２ｇ、約１４ｇ、約１６ｇ、約１８ｇ、約２０ｇ、約２５ｇ、約３０ｇ、約３５ｇ、約４０ｇ、約４５ｇ、約５０ｇ、約５５ｇ、約６０ｇ、約７０ｇ、約８０ｇ、約９０ｇ、約１００ｇ、約１１０ｇ、約１２５ｇ、約１５０ｇ、約１７５ｇ、約２００ｇ、約２５０ｇ、約３００ｇ、約３５０ｇ、約４００ｇ、約５００ｇ、約６００ｇ、約７００ｇ、約７５０ｇ、約８００ｇ、約９００ｇ、約１，０００ｇ、約１，２００ｇ、約１，５００ｇ、約２，０００ｇ、約０．１ｍｌ、約０．２ｍｌ、約０．３ｍｌ、約０．４ｍｌ、約０．５ｍｌ、約０．６ｍｌ、約０．７ｍｌ、約０．８ｍｌ、約０．９ｍｌ、約１ｍｌ、約１．２ｍｌ、約１．５ｍｌ、約１．７ｍｌ、約２ｍｌ、約２．５ｍｌ、約３ｍｌ、約４ｍｌ、約５ｍｌ、約６ｍｌ、約７ｍｌ、約８ｍｌ、約９ｍｌ、約１０ｍｌ、約１２ｍｌ、約１４ｍｌ、約１６ｍｌ、約１８ｍｌ、約２０ｍｌ、約２５ｍｌ、約３０ｍｌ、約３５ｍｌ、約４０ｍｌ、約４５ｍｌ、約５０ｍｌ、約５５ｍｌ、約６０ｍｌ、約７０ｍｌ、約８０ｍｌ、約９０ｍｌ、約１００ｍｌ、約１１０ｍｌ、約１２５ｍｌ、約１５０ｍｌ、約１７５ｍｌ、約２００ｍｌ、約２５０ｍｌ、約３００ｍｌ、約３５０ｍｌ、約４００ｍｌ、約５００ｍｌ、約６００ｍｌ、約７００ｍｌ、約７５０ｍｌ、約８００ｍｌ、約９００ｍｌ、約１，０００ｍｌ、約１，２００ｍｌ、約１，５００ｍｌ、または約２，０００ｍｌを処理するように構成されてもよい。本開示に開示される自動化組織操作システムはまた、異なる体積範囲の試料、例えば、約０．０５ｇ〜２，０００ｇ、約０．１ｇ〜約３０ｇ、約０．２ｇ〜約１０ｇ、約５ｇ〜約２０ｇ、約１ｇ〜約３０ｇ、約３ｇ〜約３０ｇ、約２０ｇ〜約６０ｇ、約１０ｇ〜約５０ｇ、約１０ｍｌ〜約１００ｍｌ、約２０ｍｌ〜約７５ｍｌ、約３０ｍｌ〜約６０ｍｌ、約２０ｍｌ〜約５０ｍｌ、約４０ｍｌ〜約６０ｍｌ、約５０ｍｌ〜約２００ｍｌ、約１００ｍｌ〜約９００ｍｌ、約５０ｍｌ〜約５００ｍｌ、約２００ｍｌ〜約２，０００ｍｌ、約１５ｍｌ〜約６０ｍｌ、約５００ｍｌ〜約１，０００ｍｌ、約１００ｍｌ〜約６００ｍｌ、約５ｍｌ〜約８０ｍｌ等を処理するように構成されてもよい。本システムは、試料を約５分、約１０分、約１２分、約１５分、約２０分、約２５分、約３０分、約３５分、約４０分、約４５分、約５０分、約５５分、約６０分、約７０分、約７５分、約８０分、約９０分、約１００分、約１０５分、約１２０分、約１３５分、約１５０分、約１８０分、約２００分、約２１０分、約４時間、約５時間、約６時間、約７時間、約８時間、約１０時間、約１２時間、約１８時間、または約２４時間で処理するように構成されてもよい。本システムはさらに、約１０ｍｌ、約１５ｍｌ、約２０ｍｌ、約２５ｍｌ、約３０ｍｌ、約３５ｍｌ、約４０ｍｌ、約４５ｍｌ、約４８ｍｌ、約５０ｍｌ、約５２ｍｌ、約５５ｍｌ、約５８ｍｌ、約５９ｍｌ、または約６０ｍｌの出力体積を有するように構成されてもよい。

（実施例３）吸引脂肪組織の洗浄および分注
１２５μｍの孔サイズのメッシュフィルタを含む処理ユニットと、（図３Ｃに示されるような）４つのダックビル弁および２つの１０ｍｌシリンジを含む出力組織ポンプと、ボタンを備えるカニューレハンドピースと、約３．２ｍｍ内径の可撓性導管およびダックビル弁を備える変調器と、１６ゲージで長さ１０ｃｍ長の注入カニューレとを備える、図２Ｅに示されるような組織操作システムが、吸引脂肪組織を洗浄および分注するために使用された。吸引脂肪組織試料が、処理ユニット中に注入され、乳酸リンゲル溶液を用いて洗浄される。出力組織ポンプは、約１００μｌの吸引脂肪組織を変調器に向かって圧送するように構成される。変調器は、カニューレハンドピース上のボタンを使用して、可撓性導管を圧搾することによって作動される。

図７Ａは、本システムの注入カニューレを使用して、１枚の薄葉紙上に描かれる、吸引脂肪組織の３つの線を示す。各線は、吸引脂肪組織の離散体積を表し、体積は、公称上約１００μｌとなるように事前設定される。各線は、異なるサイズの脂肪組織片を含むが、３つの線は、約同一体積を含有することが分かり得る。次の実証では、１４個の離散体積の吸引脂肪組織が、（「離散体積」とも称される）各小片の重量を測定するために分注および計量され、公称体積は、組織小片あたり約１００μｌとなるように設定される。結果は、図７Ｂに示される。小片の平均重量は、約８６．４ｇであり、小片の重量の標準偏差は、約１１．９ｇであり、約１４％の小片重量についての変動係数に対応する。吸引脂肪組織分注のこのレベルの一貫性および変動係数は、手動で制御されたシリンジを使用して達成することが非常に困難であり得る。

本開示に開示される組織操作システムは、約３０％、約２５％、約２０％、約１５％、約１４％、約１３％、約１２％、約１１％、約１０％、約９％、約８％、約７％、約６％、約５％、約４％、または約３％より小さい変動係数の一貫性を伴って、小片あたり約１０μｌ、約１５μｌ、約２０μｌ、約２５μｌ、約３０μｌ、約４０μｌ、約５０μｌ、約６０μｌ、約７０μｌ、約８０μｌ、約１００μｌ、約１２０μｌ、約１５０μｌ、約１７５μｌ、約２００μｌ、約２５０μｌ、約３００μｌ、約４００μｌ、約５００μｌの組織小片を分注することが可能であり得ることを理解されたい。

少なくとも一実施形態のいくつかの側面を上記で説明したが、種々の改変、修正、および改良が、当業者に容易に想起されるであろうことを理解されたい。そのような改変、修正、および改良は、本開示の一部であることを意図し、かつ本開示の範囲内であることを意図する。本明細書に開示される任意の実施形態の任意の部分は、任意の他の実施形態内に含まれ、または任意の他の実施形態の任意の他の部分に対して代用され得ることを理解されたい。故に、前述の説明および図面は、実施例にすぎず、本明細書に開示される側面および実施形態の範囲は、添付される請求項の適切な構成およびそれらの均等物から判定されるべきである。

Claims (38)

1. 組織試料の操作のためのシステムであって、前記システムは、
   シャーシと、
   前記シャーシ内に画定され、第１の溶液の源に選択的に流体接続される、可撓性試料処理区画と、前記試料処理区画の出口に選択的に流体接続される、廃棄物チャンバとを含む、相補的デバイスを受容および保定するように構成されたチャンバであって、前記相補的デバイスは、前記システムによる前記組織試料の操作中、前記組織試料を保定し、前記第１の溶液を受容するように構成される、チャンバと、
   前記チャンバ内に配置され、前記試料処理区画内の前記第１の溶液および前記組織試料を含む流体を攪拌および混合するように構成される、流体混合サブシステムと、
   前記試料処理区画と熱連通するように構成および配列される、第１の加熱要素および第１の冷却要素のうちの少なくとも１つを含む温度制御サブシステムと、
   前記流体混合サブシステムおよび前記温度制御サブシステムと通信し、それらの動作を制御するようにプログラムされる、電子コントローラと
   を備える、システム。
2. 前記シャーシ内に配置され、前記電子コントローラによって制御される、流体制御サブシステムと、
   前記電子コントローラと通信する、ユーザインターフェースと
   をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記廃棄物チャンバおよび試料処理区画は、可撓性材料のシート間に配置される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記試料処理区画および前記廃棄物チャンバは、可撓性材料の共通シート間に配置される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記流体混合サブシステムは、前記可撓性試料処理区画の少なくとも一部を操作するように構成され、前記可撓性試料処理区画にマッサージ作用を提供する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記流体制御サブシステムは、前記相補的デバイス内に配置される弁を機械的に操作するように構成される、弁アクチュエータを含み、前記弁は、前記試料処理区画から前記廃棄物チャンバ中に、流体の重力ドレインを提供する状態を有する、請求項２に記載のシステム。
7. 前記流体制御サブシステムはさらに、前記第１の溶液を抜き取り、前記第１の溶液を前記試料処理区画中に指向させるように構成される、第１のポンプを含む、請求項２に記載のシステム。
8. 前記第１のポンプは、前記相補的デバイス内に含まれる、第１のシリンジを備え、前記流体制御サブシステムはさらに、前記第１のシリンジのプランジャを操作するように構成される、第１の線形アクチュエータを含む、請求項７に記載のシステム。
9. 前記システムはさらに、第２の溶液を前記試料処理区画中に指向させるように構成される、第２のポンプを含む、請求項７に記載のシステム。
10. 前記第２のポンプは、前記相補的デバイス内に含まれる、第２のシリンジを備え、前記流体制御サブシステムはさらに、前記第２のシリンジのプランジャを操作するように構成される、第２の線形アクチュエータを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 前記第１の溶液は、リンス溶液であり、前記第２の溶液は、酵素を含む試薬溶液である、請求項９に記載のシステム。
12. 処理された細胞を前記相補的デバイスから抜き取るように構成される、第３のシリンジをさらに備える、請求項２に記載のシステム。
13. 前記流体制御サブシステムはさらに、前記第３のシリンジのプランジャを操作するように構成される、第３の線形アクチュエータを含む、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記電子コントローラと通信するセンサを含む、検出フィードバックシステムをさらに備え、前記センサは、前記相補的デバイスが前記チャンバ内に適切に搭載されているかどうかの指示を提供すること、前記シリンジが前記システム上に適切に搭載されているかどうかの指示を提供すること、前記チャンバの扉が閉鎖されているかどうかの指示を提供すること、および前記チャンバの扉が施錠されているかどうかの指示を提供することのうちの１つを行うように構成および配列される、請求項１に記載のシステム。
15. 前記電子コントローラと通信するセンサを含む、検出フィードバックシステムをさらに備え、前記センサは、前記シャーシに結合される台上に配置される、濯ぎ溶液の袋の重量の指示を提供するように構成および配列され、前記流体制御サブシステムは、前記袋の重量の変化によって判定される、ある体積の濯ぎ溶液を前記試料処理区画中に分注するように構成される、請求項１に記載のシステム。
16. 前記相補的デバイス上に含まれる識別タグを読み取るように構成される、識別タグ読取装置をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
17. 前記コントローラは、前記識別タグ読取装置によって前記識別タグから読み取られた情報によって定義される、組織操作プロトコルを実行するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記温度制御サブシステムは、強制空気を使用して、前記試料処理区画と熱連通するように構成される、請求項１に記載のシステム。
19. 前記温度制御サブシステムは、前記第１の加熱要素および前記第１の冷却要素のうちの少なくとも１つと熱連通し、前記相補的デバイスと物理的に接触するように構成される、板を含む、請求項１に記載のシステム。
20. 前記流体混合サブシステムは、前記試料処理区画内の流体を攪拌および混合するように構成される、ローラを含む、請求項１に記載のシステム。
21. 前記流体混合サブシステムは、前記試料処理区画内の流体を攪拌および混合するように構成される、回転アームを含む、請求項１に記載のシステム。
22. 前記流体混合サブシステムは、前記試料処理区画内の流体を攪拌および混合するように構成される、移動板を含む、請求項１に記載のシステム。
23. 前記相補的デバイスはさらに、処理された細胞から細片を除去するように構成される、フィルタを含む、請求項１に記載のシステム。
24. 前記試料処理区画は、３ｃｍ^−１を上回る表面積対体積比率を有する、請求項１に記載のシステム。
25. 前記流体制御システムはさらに、前記電子コントローラと通信するセンサを含み、前記センサは、流量と、前記組織試料の色および前記組織試料の濁度から選択される、前記システム内の流体の性質とのうちの１つを監視するように構成される、請求項２に記載のシステム。
26. 前記温度制御サブシステムは、前記試料処理区画内の組織を、２分以内に３５℃またはそれを上回るまで加熱するように構成される、請求項１に記載のシステム。
27. 組織試料を処理する方法であって、前記方法は、
    可撓性材料のシート間に配置される、試料処理区画と、前記試料処理チャンバの出口に選択的に流体接続される、廃棄物チャンバとを含むデバイスを、組織操作装置の処理チャンバ上に搭載するステップと、
    前記組織試料を前記デバイスの試料処理区画中に導入するステップと、
    前記組織を処理するために、流体を前記試料処理区画中に導入するステップと、
    前記組織操作装置の電子コントローラの制御下で、前記処理チャンバに配置される流体混合サブシステムを用いて、前記試料処理区画内の前記組織試料を攪拌および混合するステップと、
    前記電子コントローラの制御下で、前記処理チャンバに配置される、第１の加熱要素および第１の冷却要素のうちの少なくとも１つを含み、前記試料処理区画と熱連通する、温度制御サブシステムを用いて、前記組織試料を加熱することおよび冷却することのうちの一方を行うステップと
    を含む、方法。
28. 前記電子コントローラの制御下で、測定された体積のリンス溶液を前記試料処理区画中に分注することによって、前記試料処理区画内の前記組織試料を洗浄するステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
29. 前記電子コントローラの制御下で、測定された体積の解離溶液を前記試料処理区画中に分注することによって、前記試料処理区画内の前記組織試料を消化させるステップをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
30. 前記解離溶液は、酵素を含有する、請求項２９に記載の方法。
31. 前記試料処理区画および前記廃棄物チャンバは、可撓性材料の共通シート間に配置される、請求項２７に記載の方法。
32. 前記電子コントローラの制御下で、前記試料処理区画と前記廃棄物チャンバとの間で流体連通する弁を機械的に操作するステップをさらに含み、前記弁を機械的に操作するステップは、廃流体を、重力の影響下で、前記試料処理区画から前記廃棄物チャンバに流動させる、請求項２７に記載の方法。
33. 前記電子コントローラの制御下で、細胞を含有する流体を前記デバイスから抜き取るステップをさらに含む、請求項２７−３２のいずれかに記載の方法。
34. 前記デバイス内に含まれるフィルタを使用して、細片を除去するステップをさらに含む、請求項２９に記載の方法。
35. 前記組織は、重量を有する脂肪組織であり、前記方法はさらに、前記電子コントローラの制御下で、コラゲナーゼを含む測定された体積の解離溶液を、前記試料処理区画中に分注することによって、前記試料処理区画内の組織試料を消化させるステップを含み、前記方法はさらに、生存有核細胞を含有する流体を前記デバイスから収集するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
36. ある単位重量の前記脂肪組織から収集される生存有核細胞の数は、脂肪組織のグラムあたり７００，０００個を上回る、請求項３５に記載の方法。
37. ある単位重量の前記脂肪組織から収集される生存有核細胞の試料内変動係数は、５％以下である、請求項３５に記載の方法。
38. 前記方法は、５５分以内の時間において実施される、請求項３５に記載の方法。
    
    

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