JP2018130548A - 成分分離器 - Google Patents

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Abstract

【課題】従来技術に比べて工程を単純化させながらも、分離された血液または幹細胞などの目的成分の純度を保障することができ、成分分離過程における空気汚染を防止することができる成分分離器を提供する。【解決手段】本発明の成分分離器は、一端部に体液の流通する流通管が設けられ、他端部に本体雌ねじ部が配置される中空の本体と、前記本体の内部で前後進しながら、前記本体の本体空間を可変させるプランジャーと、前記本体雌ねじ部に螺合可能な加圧ねじ部を有する加圧チューブ、および前記加圧チューブの内部に対して出入りし、前記プランジャーの下部のプランジャーねじ部に螺合するチューブねじが形成されたプランジャー結合チューブを有する作動部材と、を含んでなることを特徴とする。【選択図】図2

Description

本発明は、成分分離器に係り、さらに詳しくは、従来技術に比べて工程を単純化させながらも、分離された血液または幹細胞などの目的成分の純度を保障することができ、成分分離過程における空気汚染を防止することができる成分分離器に関する。
幹細胞(Stem cell)を利用する治療または施術方法は多様である。幹細胞は、美容整形や美容施術に使用可能であり、脱毛の治療と慢性難治性疾患および疼痛の治療にも使用可能である。その活用範囲は、かなり広く、今後さらに多く拡張するだろうと思われる。幹細胞とは、自己複製(Self renewal)が可能な能力と他の細胞への分化(Differentiation)が可能な能力を持つ細胞をいう。
幹細胞は大きく胚性幹細胞(Embryonic stem cell)と成体幹細胞(Adult stem cell)に区分することができる。他の分類としては自家細胞と他家細胞に区別することができ、他家幹細胞群としては臍帯血幹細胞、臍帯幹細胞、絨毛(胎盤)幹細胞などがあり、自家幹細胞群としては骨髄由来−幹細胞群(Bone marrow derived stem cells)と脂肪由来−幹細胞群(Adipose derived stem cells、ADSC)などに大きく区分することができる。これらの主な細胞は造血幹細胞(Hematopoietic stem cell、HSC)と中間葉幹細胞(Mesenchymal stem cell、MSC)である。既存の幹細胞を分離する方法は、研究所で抽出する方式を応用して抽出過程が行われるが、その抽出方法が非常にやかましく、習得が難しく、多くの時間がかかるという欠点だけでなく、抽出過程中に些細な不注意にも空気汚染と機構による汚染を引き起こすおそれがあるうえ、抽出する人によって効率が大幅に異なるという欠点があった。このような理由から、より容易かつ簡単に汚染を防止する方法に対する必要性が提起されている。
血液の構成成分の一つである血小板内には多くの種類の成長因子が含まれているが、これらの成長因子を利用する治療は皮膚疾患および創傷の治癒に良好な効果を示している。これらの血小板内の成長因子は、PRP(Platelet Rich Plasma:多血小板血漿)の形で使用されている。遠心分離を行うと、ほとんどの血小板と白血球は、血球と血漿との境界面に生成される軟膜(Buffy coat)層に位置することになる。また、血液内の血漿(Plasma、PPP(Platelet Poor Plasma:乏血小板血漿))も様々な医学的目的で使用されている。
このため、様々な医学的目的により細胞間の比重差を利用して体液成分を分離した後、各成分要素を抽出するより便利で進歩した方法が求められている。
特に、脂肪由来幹細胞の場合、全体原液(脂肪とコラゲナーゼ溶液との混合液)の体積に対する抽出量が少ないため、従来の方法では高純度の幹細胞を得ることが困難である。
よって、本出願人は、このような体成分の分離のために成分分離器(特許文献1)を提示している。
ところが、上記の発明では、分離動作中に外乱が発生する可能性により、分離された成分が互いに混合できるので、所望の成分のみを分離するときにかなり注意を払わなければならないという煩わしさがある。
韓国特許第10−1179548号公報
本発明は、かかる問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、従来技術に比べて工程を単純化させながらも、分離された血液または幹細胞などの目的成分の純度を保障することができ、成分分離過程における空気汚染を防止することができる成分分離器を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明は、一端部に体液の流通する流通管が設けられ、他端部に本体雌ねじ部が配置される中空の本体と、前記本体の内部で前後進しながら、前記本体の本体空間を可変させるプランジャーと、前記本体雌ねじ部に螺合可能な加圧ねじ部を有する加圧チューブ、および前記加圧チューブの内部に対して出入りし、前記プランジャーの下部のプランジャーねじ部に螺合するチューブねじが形成されたプランジャー結合チューブを有する作動部材と、を含んでなることを特徴とする、成分分離器が提供される。
前記本体雌ねじ部および前記加圧ねじ部のねじ方向は、前記プランジャーねじ部および前記チューブねじのねじ方向と反対であることを特徴とする。
また、前記チューブねじの端部には、ねじ山のないオフセットが設けられることを特徴とする。
また、前記チューブねじの下側には、前記チューブねじの突出量を制限するチューブ突出ストッパーが設けられることを特徴とする。
また、前記加圧チューブの下部には、チューブ離脱防止カバーが設置され、前記プランジャー結合チューブの外周面の下部には、前記チューブ離脱防止カバーにより前記プランジャー結合チューブの移動を制限させるチューブ離脱ストッパーが設けられることを特徴とする。
また、前記チューブ離脱ストッパーと前記チューブ離脱防止カバーとの間にばねが設置されることで、前記チューブねじと前記プランジャーねじ部との着脱を容易に誘導することを特徴とする。
また、前記加圧チューブに設けられる加圧チューブ突起と前記プランジャー結合チューブに設けられるチューブ突出ストッパーとの間にばねが設置されることで、前記チューブねじと前記プランジャーねじ部との着脱を容易に誘導することを特徴とする。
本発明によって、血液成分分離作業にかかる時間およびコストを節減することができる。特に、比重の軽いPPP、PRPの順に上方に圧力を加えて分離することにより、血球の混入を最小限に抑えるか或いは遮断することができるため、分離されたPRPとPPPの純度も確実である。
また、血液採血から血液分離過程中に外部空気と遮断された状態で移動するため、空気による汚染を防止することができる。よって、血液分離過程における血液の空気汚染時に予想される病原菌の感染または合併症の発生を予防することができる。
また、本発明によっては幹細胞の分離も可能である。原液比極少量を分離するために、幹細胞を容易に抽出することができるようにする特殊な形態の作動部材を採用して高純度の幹細胞を簡単に抽出することができる。よって、幹細胞を利用した治療の際に、治療費を大幅に節減することができる。
本発明の実施例に係る成分分離器の斜視図である。 本発明の実施例に係る成分分離器の分解斜視図である。 本発明の実施例に係る成分分離器の、図2とは別の方向から見た分解斜視図である。 図1の成分分離器の断面図である。 本発明の実施例に係る成分分離器に、作動部材を取り除いて下部栓を挿入する様子の斜視図である。 図1の成分分離器内に血液を装入した様子の断面図である。 図6の血液が装入された成分分離器内で遠心分離機を用いて血液を層分離させた状態の断面図である。 図7の成分分離器に作動部材を結合し、作動部材を上昇させて成分分離器の上側の血液成分を押すことにより、成分分離器に連結された成分収集器へ供給する状態の断面図である。 純粋脂肪とコラゲナーゼ溶液との混合物を遠心分離機を用いて層分離させた状態の成分分離器の断面図である。 図9の成分分離器に作動部材を結合し、作動部材を上昇させて成分分離器の上側の上澄み液を押すことにより、成分収集器に排出する状態の断面図である。
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。下記の各図面の構成要素に参照符号を付加するにあたり、同一の構成要素に限っては、たとえ他の図面上に表示されても、できる限り同一の符号を持つようにし、本発明の要旨を無駄に曖昧にするおそれがあると判断される公知の機能および構成についての詳細な説明は省略する。
図1〜図3において、図面符号100は本発明の実施例に係る成分分離器を示す。前記成分分離器100は、基本的には、一端部に体液の流通する流通管108が設けられ、他端部に本体雌ねじ部142が配置される中空の本体102と、前記本体102の内部で前後進しながら、前記本体102の本体空間103を可変させるプランジャー118と、前記プランジャー118を押し上げ、場合によっては前記プランジャー118を引っ張る作動部材とを含んでなる。
前記本体102は、内部を見ることができる透明体からなることが好ましく、プラスチックまたはガラスなどで製作できる。前記本体は、前記流通管108によって他の注射器などと連結されるか、或いは流通管栓112が結合できる。
前記本体102の他端部には前記本体雌ねじ部142が配置される。前記本体雌ねじ部142は、前記本体102に一体に形成されるか、或いは、本発明の実施例のように前記本体102の下部に対して着脱される本体カバー138に本体雌ねじ部142が設けられることも可能である。前記本体カバー138は、前記本体102の下部に設けられる本体結合ねじ110に螺合される本体カバーねじ140によって前記本体102と着脱可能に結合される。
前記本体雌ねじ部142は、連なるねじ山であることも可能であるが、図2および図3に示すように、ねじ山の一部である突起状に設けられることも可能である。
前記本体102の外周面には本体ストッパー104が設けられ、前記流通管108側から前記本体ストッパー104に向かって前記本体102を外挿する、アダプター空間115を有する管状の本体アダプター114が設置される。前記本体アダプター114は、前記成分分離器100が遠心分離機(図示せず)のバケットに挿入されるとき、公差を減らして揺れを軽減する目的で設置される。
前記本体アダプター114には、本体102の内部物質の体積を測定するために目盛116が設けられる。前記本体アダプター114の側部には嵌合溝117が設けられるが、この嵌合溝117は、前記本体102の外周面に突設される嵌合突起106と嵌合される。その結果、前記本体アダプター114が前記本体102に定着できる。
前記プランジャー118は、前記本体102の内部で前後進しながら、前記本体102の内部に体液などが流入する空間を変化させることができる。前記作動部材の回転運動は前記プランジャー118の直線運動に変換される。よって、前記プランジャー118と前記流通管108との間に体液などの液体を装入または排出させることが可能である。
また、前記プランジャー118のプランジャーヘッド124の上面には、血液または体液などと接触する収集部が図2及び図4の如く凹設できる。前記プランジャーヘッド124と一体に形成されるプランジャー下部122の中心にはプランジャーねじ部126が設けられ、前記プランジャーねじ部126は前記チューブねじ148に結合される。
前記作動部材は、前記本体雌ねじ部142に螺合可能な加圧ねじ部130を有する加圧チューブ128と、前記加圧チューブ128の内部に対して出入りし、前記プランジャー下部122のプランジャーねじ部126に螺合するプランジャー結合チューブ144とを有する。
前記加圧チューブ128は、外周面に加圧ねじ部130が設けられ、上部に加圧チューブホール136が設けられるので、前記プランジャー結合チューブ144のチューブねじ148が挿入される。前記加圧ねじ部130の前端には加圧チューブ突起132が配置され、該加圧チューブ突起は前記プランジャー下部122の底面と当接する。前記加圧チューブ128の後端にはカバー結合ねじ134が設けられ、チューブ離脱防止カバー160が結合できる。また、ばねが、加圧チューブ128の加圧チューブ突起132と前記プランジャー結合チューブ144のチューブ突出ストッパー150との間に設置されることも可能である。
前記プランジャー結合チューブ144の先端には、前記加圧チューブホール136を介して突出できるチューブねじ148が設けられる。前記チューブねじ148は前記プランジャーねじ部126に結合される。また、前記チューブねじ148の先端には、前記プランジャーねじ部126に挿入されて前記プランジャー結合チューブ144の動きを制限するように、前記プランジャーねじ部126の内径と同じかそれより小さいオフセット152が設けられる。前記チューブねじ148の上部の前記オフセット152は、前記チューブねじ148がプランジャーねじ部126に螺合されていない状態では、前記加圧チューブ128の先端の前記加圧チューブ突起132よりも上部に突出していることが好ましい。すなわち、前記加圧チューブ128を回転させて前記プランジャー118を上部に前進させる場合には、前記プランジャー下部122に前記オフセット152のみが単純挿入された状態で左右への動きが制限される状態で動作する。
前記本体雌ねじ部142および前記加圧ねじ部130のねじ方向は、前記プランジャーねじ部126および前記チューブねじ148のねじ方向と反対であることが好ましい。例えば、図2に示すように、前記本体雌ねじ部142および前記加圧ねじ部130のねじ方向が右ねじ方向であれば、前記プランジャーねじ部126および前記チューブねじ148のねじ方向は左ねじ方向であることが好ましい。その理由は、前記加圧チューブ128を用いて前記プランジャー118を押し上げる必要がある場合には、前記プランジャーねじ部126と前記チューブねじ148とが結合されていない状態でも可能である。ところが、前記プランジャー118を引いて後退させる必要がある場合は、前記プランジャーねじ部126と前記チューブねじ148とが結合された状態でのみ可能である。これは、前記プランジャー118を後退させる場合、前記プランジャーねじ部126と前記チューブねじ148との結合状態が緩まないようにするためである。
前記チューブねじ148の突出量を制限するために、プランジャー結合チューブボディ146の前記チューブねじ148の下側にチューブ突出ストッパー150が設けられる。前記チューブ突出ストッパー150は環状または突起状に形成できる。
また、前記加圧チューブ128の下部には、前記プランジャー結合チューブ144の一部が貫通可能なチューブ離脱防止カバーホール162を有するチューブ離脱防止カバー160が設置される。前記プランジャー結合チューブ144の外周面の下部には、前記チューブ離脱防止カバー160によって移動が制限されるチューブ離脱ストッパー154が前記チューブ突出ストッパー150よりも下側に形成できる。前記チューブ突出ストッパー150および前記チューブ離脱ストッパー154の外径は、揺れを最小限に抑えるために、前記加圧チューブホール136の内径と近似するかよりやや小さいことが公差を減らすことができて望ましい。
前記プランジャー結合チューブ144の下部には、手で握って回しやすいようにローレット切り(knurling)加工されたチューブハンドル156を有する。
また、前記チューブ離脱ストッパー154と前記チューブ離脱防止カバー160との間にばね158が設置され、前記チューブねじ148と前記プランジャーねじ部126との着脱を容易に誘導することができる。前記ばね158は、一端が前記チューブ離脱ストッパー154に当接し、他端は前記チューブ離脱防止カバー160のばね着座部164に着座する。また、前記ばね158の両端は、前記チューブ離脱ストッパー154と前記チューブ離脱防止カバー160のばね着座部164に直接結合できる。
本発明の実施例1による成分分離器100は、基本的に、上述したように構成される。以下、前記成分分離器100による成分分離過程を説明する。
まず、血液成分をPPPとPRPに分離する方法について説明する。軟膜(buffy coat)層3を含む血漿4をPRP(Platelet Rich Plasma)といい、軟膜層3を含んでいない血漿4をPPP(Platelet Poor Plasma)という。まず、図6に示すように、注射器10などを用いて前記成分分離器100に血液1を装入する。血液1の装入された成分分離器100を流通管栓112に結合したままで遠心分離を行うと、図7に示すように、血液成分は下から血球2、軟膜層3、血漿4の順に層を成した状態となる。遠心分離を行うとき、図5に示すように、前記本体102の下部に本体栓170を塞いで汚染を防止することができる。前記本体栓170には本体栓結合部材172が設けられることで、前記本体102の下部に安定的に結合できるようにする。
前記流通管栓112を取り除いて他の注射器20などを前記流通管108に連結し、前記本体102の下部に前記作動部材を結合する。前記加圧チューブ128を回すと、前記本体雌ねじ部142と前記加圧ねじ部130とが結合して前記加圧チューブ128が上昇しながら、前記プランジャー118を上昇させる。この際、前記プランジャーねじ部126および前記チューブねじ148のねじ方向は前記本体雌ねじ部142および前記加圧ねじ部130のねじ方向と反対であるので、結合されていない状態を維持する。前記オフセット152が前記プランジャーねじ部126に挿入されて前記プランジャー結合チューブ144が揺れず、前記プランジャーねじ部126の回転中心と前記プランジャー結合チューブ144の回転中心とを一致させることができる。
その結果、前記血漿4など分離しようとする成分を、前記注射器20に向かって排出することができる。その後、上述したような作業を繰り返し行い、さらに純度の高い成分を分離することが可能である。
以下、脂肪由来幹細胞を分離する方法について説明する。まず、脂肪由来幹細胞を抽出するために、人体から脂肪を吸引などの方法で得る。得られた脂肪からデキャンティング(decanting)過程または遠心分離過程を経て水の部位を除去し、純粋脂肪を得る。その後、純粋脂肪に、生理食塩水とコラゲナーゼとを混ぜたコラゲナーゼ溶液を混合し、脂肪細胞の間に存在する幹細胞が十分に遊離できるようにする過程(インキュベーション過程)を行った後、幹細胞の含まれている目的溶液を前記流通管108を介して前記成分分離器100に装入する。または、純粋脂肪とコラゲナーゼ溶液とを混合した後、前記成分分離器100に直接入れて、脂肪細胞の間に存在する幹細胞を遊離させるインキュベーション過程を成分分離器100内で行うこともできる。
そして、前記成分分離器100を遠心分離機(図示せず)に挿入して目的溶液を層分離させる。その結果、図9に示すように、前記幹細胞液5は下側に、上澄み液6は上側に配置される。(厳密に言えば、プランジャーの収集部120にペレットの形で存在する細胞が密集した塊を幹細胞分画(fraction)といい、この幹細胞分画が微量の上澄み液6に浮遊した状態を幹細胞液(fluid)ということができるが、便宜上、幹細胞分画と幹細胞液の両方を幹細胞液と呼ぶことにする。)。次いで、図10に示すように、作動部材を利用して上澄み液6の大部分を排出させ、下部の幹細胞液5のみを残す。
その後、再び洗浄液を前記成分分離器100に追加供給する。このとき、前記流通管108に他の注射器を連結した後、上部注射器を圧迫して洗浄液を前記本体102の内部に装入し、或いは洗浄液の含まれている上部注射器を前記流通管108に接続した後、前記作動部材を後退させる方法で洗浄液の装入が可能である。この場合、前記プランジャー結合チューブ144を回転させて前記プランジャーねじ部126と前記チューブねじ148とを結合させ、前記加圧チューブ128を回して後退させる。前記チューブねじ148と前記加圧ねじ部130は互いに反対方向のねじ方向を持つので、前記加圧チューブ128が回転しても、前記プランジャーねじ部126と前記チューブねじ148との結合関係は維持される。さらに洗浄液の装入された成分分離器100を再び遠心分離機に入れて層分離過程を行う。上述したような過程を3〜4回繰り返し行い、最終的に所望の幹細胞液を得る。
次に、骨髄由来幹細胞を分離する方法について説明する。骨髄由来幹細胞の場合には、まず、腸骨(iliac bone)などの部位で特殊な骨髄抽出用針を用いて骨髄を抽出する。骨髄抽出物は血液と似ている様相を持っているので、前述した血液成分分離方法と同様の方法で抽出することができる。これに加えて、上述した方法を利用すれば、リンパ球細胞、免疫細胞、臍帯血幹細胞なども細胞の比重差を利用して分離が可能である。すなわち、同種細胞または異種細胞も、細胞の比重差を用いた上記の方法を利用すれば分離が可能となる。
上述のように、本発明の好適な実施例を参照して説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、下記特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱することなく、本発明を多様に修正及び変更させることができることが理解できるだろう。
(付記)
(付記1)
一端部に体液の流通する流通管が設けられ、他端部に本体雌ねじ部が配置される中空の本体と、
前記本体の内部で前後進しながら、前記本体の本体空間を可変させるプランジャーと、
前記本体雌ねじ部に螺合可能な加圧ねじ部を有する加圧チューブ、および前記加圧チューブの内部に対して出入りし、前記プランジャーの下部のプランジャーねじ部に螺合するチューブねじが形成されたプランジャー結合チューブを有する作動部材と、を含んでなることを特徴とする、成分分離器。
(付記2)
前記本体雌ねじ部および前記加圧ねじ部のねじ方向は前記プランジャーねじ部および前記チューブねじのねじ方向と反対であることを特徴とする、付記1に記載の成分分離器。
(付記3)
前記チューブねじの端部にはねじ山のないオフセットが設けられることを特徴とする、付記1に記載の成分分離器。
(付記4)
前記チューブねじの下側には、前記チューブねじの突出量を制限するチューブ突出ストッパーが設けられることを特徴とする、付記1に記載の成分分離器。
(付記5)
前記加圧チューブの下部には、チューブ離脱防止カバーが設置され、前記プランジャー結合チューブの外周面の下部には、前記チューブ離脱防止カバーにより前記プランジャー結合チューブの移動を制限させるチューブ離脱ストッパーが設けられることを特徴とする、付記1に記載の成分分離器。
(付記6)
前記チューブ離脱ストッパーと前記チューブ離脱防止カバーとの間にばねが設置されることで、前記チューブねじと前記プランジャーねじ部との着脱を容易に誘導することを特徴とする、付記5に記載の成分分離器。
(付記7)
前記加圧チューブに設けられる加圧チューブ突起と前記プランジャー結合チューブに設けられるチューブ突出ストッパーとの間にばねが設置されることで、前記チューブねじと前記プランジャーねじ部との着脱を容易に誘導することを特徴とする、付記5に記載の成分分離器。
1 血液
2 血球
3 軟膜層
4 血漿
5 幹細胞液
6 上澄み液
10、20 注射器
12、22 プランジャー
100 成分分離器
102 本体
103 本体空間
104 本体ストッパー
106 嵌合突起
108 流通管
110 本体結合ねじ
112 流通管栓
114 本体アダプター
115 アダプター空間
116 目盛
117 嵌合溝
118 プランジャー
120 収集部
122 プランジャー下部
124 プランジャーヘッド
126 プランジャーねじ部
128 加圧チューブ
130 加圧ねじ部
132 加圧チューブ突起
134 カバー結合ねじ
136 加圧チューブホール
138 本体カバー
140 本体カバーねじ
142 本体雌ねじ部
144 プランジャー結合チューブ
146 プランジャー結合チューブボディ
148 チューブねじ
150 チューブ突出ストッパー
152 オフセット
154 チューブ離脱ストッパー
156 チューブハンドル
158 ばね
160 チューブ離脱防止カバー
162 チューブ離脱防止カバーホール
164 ばね着座部
170 本体栓
172 本体栓結合部材

Claims (3)

  1. 一端部に体液の流通する流通管が設けられ、他端部に本体雌ねじ部が配置される中空の本体と、
    前記本体の内部に挿入され、前記本体雌ねじ部側にプランジャーねじ部が形成されたプランジャーと、
    前記本体の内部で前記プランジャーを前後進させて、本体空間を可変させる作動部材と、
    を含み、
    前記作動部材は、
    前記本体雌ねじ部と螺合されており、回転方向によって前記本体の内部に移動可能に挿入されるように外周面上に加圧ねじ部が設けられ、前記プランジャー側の端部に加圧チューブ突起が設けられる中空の加圧チューブと、
    前記加圧チューブの内部に滑り可能に挿入され、前記プランジャー側の端部が前記加圧チューブ突起に掛かった状態で、前記加圧チューブ突起の内部に開放形成された加圧チューブホールを介して、前記プランジャーねじ部に螺合するチューブねじが延長形成されたプランジャー結合チューブと、
    を含み、
    前記本体雌ねじ部および前記加圧ねじ部のねじ方向は、前記プランジャーねじ部および前記チューブねじのねじ方向と反対であることを特徴とする、成分分離器。
  2. 前記チューブねじの端部にはねじ山のないオフセットが設けられることを特徴とする、請求項1に記載の成分分離器。
  3. 前記チューブねじの下側には、前記チューブねじの突出量を制限するチューブ突出ストッパーが設けられることを特徴とする、請求項1に記載の成分分離器。
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