JP6327415B2 - 血小板製剤保存装置および血小板製剤の保存方法 - Google Patents

Description

本発明は、血小板製剤保存装置および血小板製剤の保存方法に関する。

血小板の輸血が必要な患者に用いられる輸血用血小板製剤がある。輸血用血小板製剤は、水平振盪した状態で保存しないと、酸素の浸透が不十分となり、血小板の代謝が嫌気性に傾き、ｐＨの低下、または血小板の機能の低下などが生じる。そのため、輸血用血小板製剤は、例えば水平振盪機や水平および回転する振盪機などを用いて保存されている（例えば、特許文献１参照）。また、輸血用血小板製剤は、有効期限が採血後、一般的に４日間と定められている。このように、輸血用血小板製剤の保存条件は、赤血球製剤（採血後２１日間、保存温度：２〜６℃）や血漿製剤（採血後１年間、保存温度：−２０℃以下）などの他の血液製剤と比べて厳密であり、輸血用血小板製剤の有効期限も他の血液製剤と比べても短い。

また、本出願人は、骨髄間質細胞（ＢＭＳＣｓ）あるいは間葉系幹細胞（ＭＳＣｓ）を未分化の状態で増殖培養する装置として、多軸回転によって生成した模擬微小重力環境下で対象の細胞を三次元で回転させ、骨髄間質細胞及び間葉系幹細胞の培養、中枢神経系疾患治療用の移植細胞の製造など細胞培養等を行う、三次元クリノスタットを提案している（例えば、特許文献２参照）。

実開平３−７５８２９号公報 特開２０１０−２４６４３４号公報

輸血用血小板製剤を有効利用する観点から、輸血用血小板製剤の更なる保存期間の延長が望ましい。しかし、輸血用血小板製剤を水平振盪条件下で保存しても、輸血用血小板製剤の保存期間が長くなるにつれて血小板の機能の低下などの問題が起こり、臨床的に望ましくない。そのため、血小板の機能を低下させずに輸血用血小板製剤の保存期間の延長を図る技術が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、血小板製剤の機能低下の抑制を図ることができる血小板製剤保存装置および血小板製剤の保存方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するための本発明は、血小板製剤を保存する血小板製剤保存容器を収容する血小板製剤収容部と、互いに直交する第１回転軸と第２回転軸とを含むｎ軸の回転軸（ｎは、２以上の整数）を含み、ｎ軸の回転軸の回転速度を制御して、前記血小板製剤収容部を３次元でｎ軸回転（ｎは、２以上の整数）させ、擬似無重力状態を生成する回転装置と、を有することを特徴とする血小板製剤保存装置である。

本発明において、前記回転装置は、前記血小板製剤収容部を保持する保持部と、前記保持部が連結され、前記保持部を保持する第１回転体と、前記第１回転体を前記第１回転軸の回りに回転させる第１駆動部と、前記第１回転体を前記第１回転軸の回りに回転可能に保持する第２回転体と、前記第２回転体を前記第１回転軸の軸心方向とは異なる方向に軸心方向を有する第２回転軸の回りに回転可能に保持する脚部と、前記第２回転体を前記第２回転軸の回りに回転させる第２駆動部と、を有することが好ましい。

本発明において、前記血小板製剤収容部は、前記血小板製剤収容部の内部に複数の前記血小板製剤保存容器を仕切るための仕切り部を有することが好ましい。

また、本発明は、互いに直交する第１回転軸と第２回転軸とを含むｎ軸の回転軸（ｎは、２以上の整数）を含み、ｎ軸の回転軸の回転速度を制御して、血小板製剤を保存する血小板製剤保存容器を３次元でｎ軸回転（ｎは、２以上の整数）させ、擬似無重力状態を生成しながら前記血小板製剤を保存することを特徴とする血小板製剤の保存方法である。

本発明の血小板製剤保存装置を用いれば、血小板製剤の機能低下の抑制を図ることができる。本発明の血小板製剤の保存方法を用いれば、血小板製剤の機能低下の抑制を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る血小板製剤保存装置の一例を示す図である。 図２は、血小板製剤保存容器と血小板製剤収容部とを示す図である。 図３は、血小板製剤保存装置について定義された座標系を示す説明図である。 図４は、採血直後の多血小板血漿（ＰＲＰ）と、実施例１および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰの血小板数を示す図である。 図５は、採血直後のＰＲＰ及び実施例１および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰの平均血小板容積（ＭＰＶ）を示す図である。 図６は、採血直後のＰＲＰ及び実施例１および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰの血小板分布幅（ＰＤＷ）を示す図である。 図７は、採血直後のＰＲＰ及び実施例１および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰの血餅退縮率を示す図である。 図８は、採血直後のＰＲＰ及び実施例１および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰの低浸透圧ショック回復率を示す図である。 図９は、採血直後のＰＲＰ及び実施例１および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰの血小板凝集反応を示す図である。 図１０は、採血直後のＰＲＰ及び実施例２および比較例３の方法で保存した後のＰＲＰの血小板数を示す図である。 図１１は、採血直後のＰＲＰ及び実施例２および比較例３の方法で保存した後のＰＲＰのＭＰＶを示す図である。 図１２は、採血直後のＰＲＰ及び実施例２および比較例３の方法で保存した後のＰＲＰのＰＤＷを示す図である。 図１３は、採血直後のＰＲＰ及び実施例２および比較例３の方法で保存した後のＰＲＰの血小板凝集反応を示す図である。

以下、本発明に係る血小板製剤保存装置及び血小板製剤の保存方法を実施するための形態（以下、実施形態という）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

［実施の形態］
＜血小板製剤保存装置＞
本発明の実施形態に係る血小板製剤保存装置について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る血小板製剤保存装置の一例を示す図である。図２は、血小板製剤保存容器と血小板製剤収容部とを示す図である。

血小板製剤保存装置１０は、３次元クリノスタット（回転装置）１１と、血小板製剤収容部１２とを備える。なお、本実施形態では、血小板製剤は、人間、ウサギなどの動物の血小板が用いられる。

３次元クリノスタット１１は、保持部１３、内側フレーム（第１回転体）１４、外側フレーム（第２回転体）１５、脚部１６、第１モータ（第１駆動部）１７および第２モータ（第２駆動部）１８を備える。

保持部１３は、血小板製剤収容部１２を保持している。保持部１３は、対向する一対の保持板１３ａと、複数の連結部１３ｂとを備え、箱状に形成されている。一対の保持板１３ａは、それぞれ平板であり、内側フレーム１４を間に挟んだ位置に向かい合って配置されている。つまり、２枚の保持板１３ａは、面積が最も大きい面（正面）が向かい合う向きで、平行に配置されている。連結部１３ｂは、一端が内側フレーム１４に連結され、他端が保持板１３ａのいずれか一方に連結されている。連結部１３ｂは、保持板１３ａの四隅のうちのいずれか一箇所に連結されている。本実施形態では、連結部１３ｂは、保持板１３ａとネジで固定されている。保持板１３ａは、四隅のそれぞれが連結部１３ｂと連結している。保持板１３ａは、連結部１３ｂによって内側フレーム１４に対して固定される。保持部１３は、２枚の保持板１３ａを複数の連結部１３ｂによって内側フレーム１４に固定する。また、保持部１３は、２枚の保持板１３ａで囲まれた空間に血小板製剤収容部１２が配置されている。保持部１３は、一対の保持板１３ａで血小板製剤収容部１２を挟むことで、一対の保持板１３ａの間に血小板製剤収容部１２を固定する。なお、本実施形態では、保持部１３が血小板製剤保存容器１２をネジ止めによって支持、固定しているが、保持部１３が血小板製剤保存容器１２を支持、固定する機構は特に限定されない。ネジ止め以外の方法によって固定してもよい。また、対向する一対の保持板１３ａ同士の距離は、連結部１３ｂの長さを調整することで任意の長さに調整できる。このため、保持部１３は、保持部１３で挟まれる血小板製剤保存容器１２の長さ等に応じて適宜任意の長さに調整することができる。

内側フレーム１４は、四角形状の枠体である。内側フレーム１４は、保持部１３を介して血小板製剤収容部１２を保持している。内側フレーム１４は、第１回転軸αの回りに回転する。本実施形態おいては、第１回転軸αは、第１モータ１７の回転軸を通る軸である。内側フレーム１４の回転方向は、時計回りと反時計回りとのどちらでもよい。

外側フレーム１５は、４つの辺部１５ａで構成された四角形状の枠体であり、枠体の内部に保持部１３及び内側フレーム１４が配置されている。外側フレーム１５は、４つの辺部１５ａのうち、対向する一対の辺部１５ａが、内側フレーム１４が第１回転軸αの回りに回転できるように保持している。外側フレーム１５は、４つの辺部１５ａのうち、対向する他の一対の辺部１５ａが、外側フレーム１５が第２回転軸βの回りに回転できるように脚部１６に保持されている。なお、第２回転軸βは、第１回転軸αと直交する方向の軸である。外側フレーム１５の回転方向は、時計回りと反時計回りとのどちらでもよい。

脚部１６は、外側フレーム１５が第２回転軸βの回りに回転できるように保持している。脚部１６は、架台１９に対して固定されている。第１モータ１７は、内側フレーム１４を第１回転軸αの回りに回転させる。

第１モータ１７は、一対の辺部１５ａのうち一方の辺部１５ａの外側に設けられている。第１モータ１７は、ギア、ベルトなどの動力伝達機構を介して、内側フレーム１４を第１回転軸αの回りに回転する。

第２モータ１８は、一対の脚部１６のうちの一方の脚部１６に設けられている。第２モータ１８は、ギア、ベルトなどの動力伝達機構を介して、第２回転軸βの回りに外側フレーム１５を回転する。

本実施形態では、３次元クリノスタット１１は、第１回転軸αと第２回転軸βとが互いにほぼ直交するようにしている。内側フレーム１４、外側フレーム１５および脚部１６は、直交する第１回転軸αと第２回転軸βとを組み合わせることで任意の方向に傾斜できるジンバル機構を構成している。なお、第１回転軸αと第２回転軸βとは直交するように設けられることに限定されるものではなく、第１回転軸αと第２回転軸βとが所定の角度を有するように設けられてもよい。

次に、図２を用いて、血小板製剤収容部１２について説明する。血小板製剤収容部１２は、血小板製剤保存容器２１を複数収容可能な容器である。ここで、血小板製剤保存容器２１は、血小板製剤を保存する容器であり、血小板製剤を封入する試料封入部２３を備えている。血小板製剤保存容器２１は、試料封入部２３に小板製剤保存容器２１から取り外し可能な蓋２６を備えている。血小板製剤保存容器２１は、試料封入部２３に血小板製剤が封入された後、蓋２６で試料封入部２３を閉じられる。血小板製剤保存容器２１は、試料封入部２３に血小板製剤が封入されることで、内部に血小板製剤を保存する。試料封入部２３に血小板製剤を封入する方法は、試料封入部２３に取り外し可能な蓋２６を設ける方法に限定されるものではなく、試料封入部２３に開閉式の蓋を設けて、試料封入部２３に血小板製剤を封入するようにしてもよい。

血小板製剤収容部１２は、血小板製剤収容部１２の内部に仕切り部２４を複数備えている。仕切り部２４は、血小板製剤保存容器２１の幅に対応した間隔で形成されている。血小板製剤収容部１２は、仕切り部２４と仕切り部２４との間に血小板製剤保存容器２１を挿入することで、内部に血小板製剤保存容器２１を保持することができる。また、血小板製剤収容部１２は、複数の血小板製剤保存容器２１を仕切り部２４で仕切って収容しているため、血小板製剤収容部１２内での血小板製剤保存容器２１の位置を固定でき、かつ、血小板製剤保存容器２１を容易に着脱できる。血小板製剤収容部１２は、第１回転軸αと第２回転軸βとの交点の近傍にある。血小板製剤収容部１２は、保持部１３で保持されているため、内側フレーム１４と一体になって回転する。

３次元クリノスタット１１は、第１モータ１７により内側フレーム１４を第１回転軸αに回転させ、第１モータ１７により外側フレーム１５を第２回転軸βの回りに回転させ、血小板製剤収容部１２を２軸回転する。３次元クリノスタット１１は、第１回転軸αと第２回転軸βとを組み合わせて、血小板製剤保存容器２１を３次元で回転させることで、擬似無重力状態を生成する。なお、疑似無重力状態とは、互いに直行する２軸の回転速度を制御することで中央の資料設置位置における重力の時間的平均が１×１０^-3Ｇ程度の微小重力（無重力）状態となることをいう。３次元クリノスタット１１は、血小板製剤を擬似無重力状態に置くことにより、血小板製剤の品質を維持することができ、かつ、血小板製剤の保存期間を長くすることができる。ここで、本発明者らは、３次元クリノスタット１１で血小板製剤収容部１２を２軸回転させることで、血小板製剤中の血小板に働く重力の方向が分散されるため、血小板製剤中の血小板を３次元に一定の荷重で均一に撹拌させることができる。このため、３次元クリノスタット１１は、一般に利用されている水平振盪機を用いて血小板製剤を水平に振盪させる場合に比べて血小板に与えるストレスを軽減させることができると思慮する。これにより、３次元クリノスタット１１は、血小板凝集作用の機能低下を抑制し、血小板製剤を保存することができるため、血小板製剤の品質を維持することができると共に血小板製剤の保存期間の延長を図ることができるものと思慮する。

血小板製剤の品質として、例えば、血小板製剤中の血小板数、平均血小板容積（mean platelet volume：ＭＰＶ）、血小板分布幅（platelet distribution width：ＰＤＷ）、血餅退縮率、低浸透圧ショック回復率および血小板凝集反応などが挙げられる。血小板数の増減は、血小板の損傷の指標として用いられる。ＭＰＶおよびＰＤＷは、血小板の形態の変化を示す指標となる。血小板数、ＭＰＶおよびＰＤＷは、例えば、従来より公知の自動血球計数装置を用いて測定される。血餅退縮率は、血小板の機能の指標となる。血餅退縮率は、血小板製剤にトロンビン溶液を所定量加え、所定時間経過した後に測定することで求められる。低浸透圧ショック回復率は、血小板製剤に蒸留水を添加して血小板の形態の変化と、所定時間経過後の回復状態を、濁度の変化として測定することで求められる。血小板凝集反応は、血小板製剤に所定濃度（例えば１０μＭ）のアデノシンニリン酸（ＡＤＰ）を添加して凝集反応を比濁法により測定することで求められる。

また、本実施形態では、３次元クリノスタット１１は、血小板製剤保存容器１２を２軸回転しているが、これに限定されるものではなく、血小板製剤保存容器１２を更に複数の回転軸（例えば、ｎ軸回転：ｎは、２以上の整数であり、好ましくは２以上１０以下の整数であり、より好ましくは２以上５以下の整数であり、更に好ましくは２である。） の回りに回転するようにしてもよい。この場合でも、２軸回転の場合と同様に、血小板製剤保存容器１２の回転により血小板製剤中の血小板に働く重力の方向が分散され、各血小板が３次元に一定の荷重で均一に撹拌させることができる。

（３次元クリノスタット１１の回転の制御）
次に、血小板製剤保存装置１０が３次元クリノスタット１１の回転を制御して擬似無重力状態を生成する場合の一例について説明する。図３は、血小板製剤保存装置１０で定義された座標系を示す説明図である。なお、図３では、第１回転軸αおよび第２回転軸βがＸ_０軸及びＹ_０軸に対応する。本実施形態では、架台１９に対して固定された不動の基準座標系｛Ｐ_０，Ｘ_０，Ｙ_０，Ｚ_０｝が定義される。また、外側フレーム１５に対して固定された座標系｛Ｐ_１，Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１｝が定義され、内側フレーム１４に対して固定された座標系｛Ｐ_２，Ｘ_２，Ｙ_２，Ｚ_２｝が定義される。なお、各座標系の原点は一致し、Ｐ_０＝Ｐ_１＝Ｐ_２である。Ｘ_０軸及びＹ_０軸は水平方向を向き、Ｚ_０軸は鉛直下向きである。

また、血小板製剤保存装置１０は、回転角度検出器３１と、回転角度検出器３２と、モータ制御部（モータコントローラ）３３及び軌道生成部３４を有する制御装置３５とを備えている。回転角度検出器３１は、外側フレーム１５の架台１９に対するＹ_０軸まわりの回転角度θを検出し、検出回転角度θ^Ｓとしてモータ制御部３３に出力する。回転角度検出器３２は、内側フレーム１４の外側フレーム１５に対するＸ_１軸まわりの回転角度φを検出し、検出回転角度φ^Ｓとしてモータ制御部３３に出力する。軌道生成部３４は、回転角度指令θ^＊及び回転角度指令φ^＊をモータ制御部３３に出力する。モータ制御部３３は、検出回転角度θ^Ｓを回転角度指令θ^＊に一致させるようにトルク指令τ_θ ^＊をモータコントローラ３３に出力し、検出回転角度φ^Ｓを回転角度指令φ^＊に一致させるようにトルク指令τ_φ ^＊をモータコントローラ３４に出力する。モータコントローラ３３は、トルク指令τ_θ ^＊に従って外側フレーム１５をＹ_０軸まわりに回転させる。モータコントローラ３４は、トルク指令τ_φ ^＊に従って内側フレーム１４をＸ_１軸まわりに回転させる。

ここで、Ｐ_０、Ｘ_０、Ｙ_０、Ｚ_０は、式（数１）：

で表される。ここで、上付き文字「Ｔ」は、「転置」を意味している。

外側フレーム１５がＹ_０軸まわりに回転角度θだけ回転したときの座標系｛Ｘ_１，Ｙ_１，Ｚ_１｝は式（数２）：

で表される。

内側フレーム１４がＸ_１軸まわりに回転角度φだけ回転したときの座標系｛Ｘ_２，Ｙ_２，Ｚ_２｝は式（数３）：

で表される。

ここで、Ｒ_Ｙは、Ｙ_０軸まわりの回転を表す座標変換行列であり、式（数４）：

で表される。また、Ｒ_Ｘは、Ｘ_１軸まわりの回転を表す座標変換行列であり、式（数５）：

で表される。

上式より、内側フレーム１４に対して固定された座標系は、式（数６）：

で表される。

外側フレーム１５の角速度ベクトルをω_１、内側フレーム１４の角速度ベクトルをω_２とすると、式（数７）：

及び式（数８）：

が成立する。

したがって、内側フレーム１４の角加速度ベクトルα_２は、式（数９）：

で表される。

ゆえに、試料が固定される内側フレーム１４の角加速度α_２の大きさは、式（数１０）：

で表される。

軌道生成部３４は、θ（ｔ）及びφ（ｔ）をそれぞれ示す回転角度指令θ^＊及び回転角度指令φ^＊をモータ制御部３３に対して出力する。θ（ｔ）及びφ（ｔ）は、時間ｔ、所定の周期Ｔ、所定の係数ｂ_１、ｂ_２ｋ＋１、所定の正の整数ｋ、Ｍ、Ｎに対して式（数１１）：

で表される。
ここで、Ｍ、Ｎは、任意の正の整数ｍに対して式（数１２）：

を満たす。また、ｂ_１及びｂ_２ｋ＋１は、式（数１３）：

の解である。

血小板製剤保存装置１０の制御が式（数１１）に基づいて行われる場合は、試料に作用する重力ベクトルの時間平均がゼロになり、試料に作用する重力の影響が互いに直交する３軸に均等に分散され、擬似無重力状態が生成される。

式（数１１）においては、Ｘ_１軸まわりの回転角加速度ｄ^２φ／ｄｔ^２がゼロであるから、式（数１０）から明らかなように、内側フレーム１４の角加速度α_２の大きさが小さくなる。

また、式（数１１）により規定される軌道は、解析的な式で表現されているため、ＭやＮのようなパラメータを変更したときに軌道がどのようになるかの予想が容易である。

さらに、式（数１１）により規定される軌道は、周期性を有しているから、擬似無重力状態で実験をする場合における血小板製剤保存装置１０の運転条件の設定が容易になる。例えば、実験者は、実験時間が周期Ｔの正の整数倍となるように周期Ｔを決定し、周期Ｔの間にＹ_０軸まわりの回転とＸ_１軸まわりの回転とをそれぞれ何回転させるかによってパラメータＭ及びＮを決定すればよい。

さらに、式（数１１）により規定される軌道においては、任意の時間ｔにおける無限階の微分関数も連続となるため、Ｙ_０軸まわり及びＸ_１軸まわりの回転角度、回転角速度、回転角加速度が急激に変化することが防がれる。したがって、血小板製剤保存装置１０を運転したときに振動が発生することが防がれる。

以下、式（数１１）〜式（数１３）の導出について説明する。

座標系｛Ｐ_２，Ｘ_２，Ｙ_２，Ｚ_２｝の３軸における重力加速度の成分ｇ_Ｘ、ｇ_Ｙ、ｇ_Ｚが時間的に相殺されてゼロになるためには、（ｎ−１）Ｔ≦ｔ≦ｎＴ（ｎ＝１、２、・・・）で表された周期Ｔの各区間において式（数１４）：

が成立すればよい。

また、試料に作用する重力の影響が互いに直交する３軸に均等に分散されるためには、式（数１５）：

が成立すればよい。

ここで、重力加速度の成分ｇ_Ｘ、ｇ_Ｙ、ｇ_Ｚは、式（数１６）：

で表される。したがって、式（数１４）で与えられた重力が時間的に相殺される条件は、式（数１７）〜式（数１９）：

で表される。また、式（数１５）で与えられた重力の均等分散の条件は、式（数２０）：

で表される。

式（数２０）において、各被積分項の和が１であるから、重力の均等分散の条件は式（数２１）〜式（数２３）：

で表される。

式（数１７）〜式（数１９）及び式（数２１）〜式（数２３）を満たす軌道を周期関数として求めるため、周期Ｔの間のＹ_０軸及びＸ_１軸まわりの回転数をそれぞれＭ回転及びＮ回転とする。このとき、周期ごとの境界条件は、式（数２４）：

で表される。

ここで、Ｙ_０軸まわり又はＸ_１軸まわりの回転角速度が一定のときは、それぞれの軸まわりの角加速度がゼロとなるから、式（数１０）で表される角加速度α_２の大きさを小さくすることができる。

そこで、式（数２５）：

に示すようにＹ_０軸まわりの回転角速度を一定とした場合に、式（数１７）〜式（数１９）及び式（数２１）〜式（数２３）の条件を満たすかどうか検討する。

この場合、式（数１７）は満たすが、式（数２１）の左辺を計算すると、式（数２６）：

に示されるように式（数２１）を満たさない。

つぎに、式（数２７）：

に示されるようにＸ_１軸まわりの回転角速度を一定とした場合に、式（数１７）〜式（数１９）及び式（数２１）〜式（数２３）の条件を満たすかどうかを検討する。

式（数２７）で表されたφ（ｔ）を式（数２２）に代入すると式（数２８）：

が得られる。

ここで、式（数２８）の右辺第１項と第３項の和は式（数２９）：

のように計算される。

式（数２８）の右辺第４項に含まれるｓｉｎ^２θは偶関数である。そして、外側フレーム１５が周期Ｔの間にＹ_０軸まわりにＭ回転することからｓｉｎθの基本角周波数は２πＭ／Ｔであるから、ｓｉｎθが２乗されたｓｉｎ^２θの基本角周波数は４πＭ／Ｔとなる。このとき、ｓｉｎ^２θは、一般に偶関数のフーリエ級数で表すことができるので、式（数３０）：

で表される。ここで、係数ａ_０及びａ_ｍは、式（数３１）：

で表される。

式（数２８）の右辺第４項の被積分項に式（数３０）を代入すると、式（数２８）の右辺第４項は、式（数３２）：

のように表される。

ここで、任意の正の整数ｍに対して式（数１２）が成立するように回転数Ｍ、Ｎを選べば、式（数３３）：

に示すように、式（数２８）の右辺第４項はゼロとなる。

式（数２９）及び式（数３３）を式（数２８）に代入すれば、式（数３４）：

が得られる。ここで、式（数３４）を整理すれば式（数２１）と同じ形になる。

したがって、式（数２４）に示した周期毎の境界条件の下でφ（ｔ）を式（数２７）で定義し、式（数２１）を満たすθ（ｔ）を求めれば、求まったθ（ｔ）は式（数２２）も同時に満たす。

同様の考え方により、式（数２１）を満たすθ（ｔ）は、式（数２３）も満たすことがわかる。

そこで、式（数２１）を満たすθ（ｔ）を求めることにする。

θ（ｔ）が式（数２５）で表されるときは、Ｙ_０軸まわりの回転について角加速度が生じないから、θ（ｔ）は式（数２５）に示される関数に近いことが望ましい。式（数（３１）の両辺の正弦をとれば、式：ｓｉｎθ（ｔ）＝ｓｉｎ（２πＭ／Ｔ）ｔが得られる。したがって、この基本正弦波ｓｉｎ（２πＭ／Ｔ）ｔに対して波形整形を施して、式（数２１）を満たすｓｉｎθ（ｔ）を求める。

求めようとするｓｉｎθ（ｔ）は、奇関数の周期関数であるから、一般に式（数３５）：

のようなフーリエ級数として表すことができる。ここで、係数ｂ_ｉは、式（数３６）：

で表される。

ここで、高調波の次数を奇数とすれば、基本正弦波ｓｉｎ（２πＭ／Ｔ）ｔに同期してｓｉｎθ（ｔ）の増加時と減少時を対象な波形にすることができるので、回転角加速度α_２の偏りを減少させることができる。そこで、式（４１）において、ｉ＝１の項（基本正弦波の項）とｉ＝２ｋ＋１の項（次数が奇数である高調波の項）を残し、他の項を消去すれば波形整形に必要な次数以外の周波数成分をカットできるので結果的に角加速度の発生を抑えることができる。このとき、式（数３７）：

が得られる。ここで、ｋは任意の正の整数である。

式（数３７）で表されたｓｉｎθ（ｔ）は、式（数１７）を満たす。なお、外側フレーム１５が周期Ｔの間にＹ_０軸まわりにＭ回転することから、ｓｉｎθは２πＭ／Ｔを基本角周波数とするフーリエ級数で表されるため、ｓｉｎθ（ｔ）が式（数３７）で表されない場合であっても、式（数１７）が成立するのは明らかである。また、ｃｏｓθも２πＭ／Ｔを基本角周波数とするフーリエ級数で表されるため、式（数１８）が成立し、さらに、任意の正の整数ｍに対して式（数１２）が成立するように回転数Ｍ、Ｎを選択すれば、式（数１９）も成立する。

また、式（数３７）で表されたｓｉｎθ（ｔ）は式（数２１）を満たす必要があるから、係数ｂ_１及びｂ_２ｋ＋１は、式（数３８）：

を満たす必要がある。

さらに、回転の連続性を与えるためには、ｔ＝（ｎ−１）Ｔ＋Ｔ／４Ｍのときｓｉｎθ（ｔ）＝１でなければならないから、係数ｂ_１及びｂ_２ｋ＋１は、式（数３９）：

を満たす必要がある。

以上より、ｋが奇数（ｋ＝１、３、５・・・）のときは、ｓｉｎθ（ｔ）は、基本正弦波と、基本正弦波に対して基本角周波数の３、７、１１・・・倍の角周波数を持つ高調波とが重畳される。このとき、式（数３９）は式（数４０）：

になる。

したがって、式（数３８）及び式（数４０）より、係数ｂ_１、ｂ_２ｋ＋１の解は式（数４１）：

で表される。

一方、ｋが偶数（ｋ＝２、４、６・・・）のときは、ｓｉｎθ（ｔ）は、基本正弦波と、基本正弦波に対して基本角周波数の５、９、１３・・・倍の角周波数を持つ高調波とが重畳される。このとき、式（数３９）は式（数４２）：

になる。

したがって、式（数３８）及び式（数４２）より、係数ｂ_１、ｂ_２ｋ＋１の解は式（数４３）：

で表される。

ゆえに、式（数１１）〜式（数１３）が導き出された。

ここで、ｋが奇数のときと偶数のときの２つの場合に分けて考えたが、いずれの場合においても、係数ｂ_１、ｂ_２ｋ＋１の解として、２組の解が得られる。ここで、どちらの組の解を選択してもよいが、ｂ_２ｋ＋１の絶対値がｂ_１の絶対値よりも小さくなる方の解を選択すれば、式（数１０）で表される角加速度α_２の大きさを小さくできる。

また、式（数１０）で表される角加速度α_２の大きさを小さくするためには、ｓｉｎθ（ｔ）に含まれる高調波の角周波数が低いことが望ましい。そこで、ｋ＝１とし、ｂ_２ｋ＋１の絶対値がｂ_１の絶対値よりも小さくなる方の解を選択すれば、角加速度α_２の大きさが最小になる。

このとき、ｓｉｎθ（ｔ）は式（数４４）：

で表される。ここで、係数ｂ_１、ｂ_３は、式（数４５）：

で与えられる。

よって、角加速度α_２の大きさを最小にするθ（ｔ）は、式（数４６）：

で表される。

＜血小板製剤の保存方法＞
本発明の実施形態に係る血小板製剤の保存方法について説明する。本実施形態に係る血小板製剤の保存方法は、３次元クリノスタット１１を用いて所定の温度領域で行う。

本実施形態において、血小板製剤とは、輸血用に用いることができるのであれば特に限定されないが、一般的には末梢血から血小板を濃縮した血漿である多血小板血漿（platelet rich plasma：ＰＲＰ）と同義である。通常、血小板製剤はクエン酸加血漿で１単位あたり０．２×１０^１１の血小板を含有している。また、本実施形態において、血小板製剤保存容器とは血小板を安定に保存することができる容器であれば特に限定されないが、（容器の材質として可能なものを列挙）を挙げることができ、（容器の材質のうち、好ましいもの）が好ましい。また、本実施形態において、所定の温度領域とは、血液製剤を保存するのに最適な温度領域であれば特に限定されないが、一般に、血液製剤が、血小板製剤の場合、最適な温度領域は、２２℃±２℃である。また、血液製剤が、赤血球製剤の場合、最適な温度領域は、４℃±２℃である。血液製剤が、血漿製剤の場合、最適な温度領域は、−２０℃以下である。本実施形態では、血小板製剤を保存する場合であるため、最適な温度領域は、２２℃±２℃である。なお、この温度領域を室温という場合がある。

血小板製剤を少なくとも１つの血小板製剤保存容器２１の試料封入部２３に封入する。その後、血小板製剤収容部１２内に血小板製剤保存容器２１を少なくとも１つ収容する。その後、３次元クリノスタット１１を運転して、血小板製剤収容部１２を２軸回転させる。これにより、血小板製剤保存容器２１を３次元で回転させることができるため、血小板製剤中の血小板を３次元に一定の荷重で均一に撹拌させながら保存することができる。

よって、本実施形態に係る血小板製剤の保存方法を用いれば、血小板製剤中の血小板を３次元で回転して、一定の荷重で均一に撹拌させることで、水平振盪法を用いて血小板製剤を水平に振盪させる場合に比べて血小板に与えるストレスを軽減することができる。そのため、血小板の凝集を抑制しながら血小板製剤を保存することができるため、血小板製剤の品質を維持することができると共に血小板製剤の保存期間の延長を図ることができる。

なお、本実施形態では、血小板製剤保存容器２１を血小板製剤収容部１２内に収容する前に内側フレーム１４に血小板製剤収容部１２を保持するようにしているが、これに限定されるものではなく、血小板製剤保存容器２１を血小板製剤収容部１２内に収容した後、内側フレーム１４に血小板製剤収容部１２を保持させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、３次元クリノスタット１１を用いて血小板製剤保存容器２１を回転しながら保存する場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、３次元または３次元以上の多次元で回転可能な回転装置を用いて血小板製剤保存容器２１を回転しながら保存するようにしてもよい。

また、本実施形態では、３次元クリノスタット１１を用いて血小板製剤を保存する場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、血小板の他に、例えば、抗凝固剤、保存液などを含む血小板製剤保存液、赤血球製剤、血漿製剤などの血小板製剤以外の他の血液製剤、人、動物または植物の細胞を含む培養液、または人工臓器などを保存するようにしてもよい。

本実施形態の内容を実施例及び比較例を用いて以下に詳細に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。

＜保存方法＞
（実施例１）
日本白色種ウサギの血液（１００ｍｌ）を採血した後、遠心重力を約４００Ｇとして１０分間遠心分離を行ない、沈殿した赤血球を除いた上清である多血小板血漿（platelet rich plasma：ＰＲＰ）を採取した。この採取したＰＲＰをOpticell(NUNC社製)中において、３次元クリノスタット１１に設置した収容部材２２内に収容して回転している状態（３次元回転条件）で、室温、７２時間で保存した。なお、本実施例において、室温とは、血小板製剤を保存するために最適な温度領域であり、２０℃以上２４℃以下の範囲をいう。

（比較例１、２）
比較例１では、ＰＲＰの保存条件を静止した状態（静置条件）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして行った。
比較例２では、ＰＲＰの保存条件を水平に振盪した状態（水平振盪条件：ＢＣ−７３０ ＢＩＯ ＣＲＡＦＴ社製）に変更し、２次元の移動で保存したこと以外は、実施例１と同様にして行った。

＜評価方法＞
採血直後のＰＲＰと、各実施例および比較例の方法で保存した後のＰＲＰとの血小板数、平均血小板容積（ＭＰＶ）、血小板分布幅（ＰＤＷ）、血餅退縮率、低浸透圧ショック回復率および血小板凝集反応を以下の方法で測定し、評価した。

（血小板数、平均血小板容積（ＭＰＶ）、血小板分布幅（ＰＤＷ））
採血直後のＰＲＰと、各実施例および比較例の方法で保存した後のＰＲＰとを、自動血球計数装置（Ｆ−８２０、シスメックス株式会社）を用いて、血小板数、ＭＰＶおよびＰＤＷを測定した。血小板数、ＭＰＶは、試料を１１個 作成してその平均値を求めた。ＰＤＷは、試料を８個作成してその平均値を求めた。

（血餅退縮率）
採血直後のＰＲＰと、各実施例および比較例の方法で保存した後のＰＲＰ０．２ｍＬに、トロンビン溶液５ｕｎｉｔ／ｍＬを加え、よく混和した後、３７度で３０分静置した。その後、血餅退縮により生じた血清の重量を電子天秤で測定し、下記式（Ａ）に基づいて血餅退縮率を求めた。血餅退縮率は、試料を６個作成 してその平均値を求めた。
血餅退縮率＝血清重量／当初ＰＲＰ重量×１００（％） 式（Ａ）

（低浸透圧ショック回復率）
低浸透圧ショック回復率は、採血直後のＰＲＰと、各実施例および比較例の方法で保存した後のＰＲＰの濁度の変化により測定した。濁度の変化は、ＰＲＰ０．４ｍＬに蒸留水０．２ｍＬを加え、ＣＡＦ−１００（日本分光社製）を用いて測定した５分間の濁度の変化により測定した。蒸留水を加えた直後の濁度の変化を１００％とし、５分後に濁度が回復した割合を低浸透圧ショック回復率とした。低浸透圧ショック回復率は、試料を８個作成 してその平均値を求めた。

（血小板凝集反応）
血小板凝集反応は、採血直後のＰＲＰと、各実施例および比較例の方法で保存した後のＰＲＰ０．４ｍＬに、１０μＭの濃度のアデノシンニリン酸（ＡＤＰ）を添加して凝集反応を比濁法により測定した。血小板凝集反応は、試料を８個作成 してその平均値を求めた。

＜実施例１、および比較例１、２の評価結果＞
採血直後のＰＲＰと、実施例１、および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰとの血小板数、ＭＰＶ、ＰＤＷ、血餅退縮率、低浸透圧ショック回復率および血小板凝集反応のそれぞれの評価結果を図４〜図１０に示す。図４は、採血直後のＰＲＰと、実施例１、および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰとの血小板数の評価結果を示す図であり、図５は、採血直後のＰＲＰと、実施例１、および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰとのＭＰＶの評価結果を示す図であり、図６は、採血直後のＰＲＰと、実施例１、および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰとのＰＤＷの評価結果を示す図であり、図７は、採血直後のＰＲＰと、実施例１、および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰとの血餅退縮率の評価結果を示す図であり、図８は、採血直後のＰＲＰと、実施例１、および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰとの低浸透圧ショック回復率の評価結果を示す図であり、図９は、採血直後のＰＲＰと、実施例１、および比較例１、２の方法で保存した後のＰＲＰとの血小板凝集反応の評価結果を示す図である。

（血小板数）
図４に示すように、比較例１、２よりも実施例１の方が、採血直後のＰＲＰの血小板数と近い値だった。血小板数の減少は、血小板の損傷の指標となる。静置条件下で、室温で７２時間、ＰＲＰを保存した場合には、採血直後に比べて血小板数が減少する傾向が認められることから（比較例１参照）、静置条件で血小板製剤を保存した場合には、血小板の破壊が起きている可能性が考えられる。水平振盪条件または３次元回転条件で、室温で７２時間、ＰＲＰを保存した場合には、静置条件で血小板製剤を保存した場合に比べて血小板数の減少を抑制する傾向が認められた（実施例１、比較例２参照）。特に、３次元回転条件でＰＲＰを保存した場合の血小板数は、採血直後のＰＲＰの血小板数とほぼ近い値に維持され、かつ、水平浸透条件に比べて有意に高い血小板数を維持されていた（実施例１参照）。よって、３次元回転条件でＰＲＰを保存した場合には、血小板の破壊を抑制する傾向があることがわかった。

（ＭＰＶおよびＰＤＷ）
図５、図６に示すように、実施例１および比較例１、２のいずれの保存方法を用いて保存した後のＰＲＰのＭＰＶおよびＰＤＷは、採血直後のＰＲＰのＭＰＶおよびＰＤＷとほぼ近い値であり、ほとんど変化しなかった。ＭＰＶおよびＰＤＷは、血小板の形態の変化を示す指標となる。よって、静置条件および水平振盪条件に代えて３次元回転条件で、室温で７２時間、ＰＲＰを保存しても血小板の形態はこれまでの保存方法と同様に維持できていることがわかった。

（血餅退縮率）
図７に示すように、実施例１および比較例１、２のいずれの保存方法を用いて保存した後のＰＲＰの血餅退縮率は、採血直後のＰＲＰの血餅退縮率よりも低い値であったが、比較例１、２よりも実施例１の方が血餅退縮率は高い値になった。血餅退縮とは、凝固した血液（血餅）が体積を減少させ、血清を生じる反応である。この血清を生じる反応は、血小板が関与することから、血餅退縮率は、血小板の機能の指標となる。静置条件、水平振盪条件または３次元回転条件で、室温で７２時間、ＰＲＰを保存しても、血小板の機能は低下しているため、ＰＲＰの保存方法の相違による差は明確には生じていない。しかし、比較例１、２よりも実施例１の方が血餅退縮率は高い値になったことから、静置条件および水平振盪条件よりも３次元回転条件でＰＲＰを保存した場合の方が血小板の機能の低下は抑制傾向にあることがわかった。

（低浸透圧ショック回復率）
図８に示すように、比較例１、２に比べて実施例１は、採血直後のＰＲＰの低浸透圧ショック回復率とほぼ近い値であり、ほぼ同等の値であった。血小板は低浸透圧に曝されると、血小板の体積は一旦膨張するが、その後、血小板が収縮するため、血小板の体積は減少する。よって、静置条件および水平振盪条件に代えて３次元回転条件で、室温で７２時間、ＰＲＰを保存すれば、採血直後のＰＲＰとほぼ同等の機能を維持できていることがわかった。

（血小板凝集反応）
図９に示すように、実施例１および比較例１、２のいずれの保存方法を用いて保存した後のＰＲＰの血小板凝集反応は、採血直後のＰＲＰの血小板凝集反応よりも低い値であったが、比較例１、２よりも実施例１の方が、保存後のＰＲＰの血小板凝集反応は高かった。血小板の凝集は、止血に重要な反応であるため、血小板凝集反応は、血小板の機能の指標となる。静置条件または水平振盪条件でＰＲＰを保存すると、採血直後のＰＲＰに比べて血小板の凝集反応に関わる機能は低下させるといえる。比較例１、２よりも実施例１の方が血小板凝集反応は高い値になったことから、静置条件および水平振盪条件よりも３次元回転条件でＰＲＰを保存した場合の方が血小板の血小板凝集反応に関する機能の低下はより抑えられるため、ＰＲＰの保存方法として好ましいといえる。特に、３次元回転条件でＰＲＰを保存したＰＲＰでは、ＡＤＰに対する血小板凝集反応は、水平振盪条件に比べ有意に高く、血小板の凝集反応に関する機能が維持されているといえる。よって、静置条件および水平振盪条件に代えて３次元回転条件で、室温で７２時間、ＰＲＰを保存すれば、採血直後のＰＲＰとほぼ同等の機能を維持できていることがわかった。

（実施例２）
ヒト（２０代〜４０代成人男性５人 ） の血液を用いたこと以外は実施例１と同様にしてＰＲＰを採取した。この採取したＰＲＰをOpticell(NUNC社製)中において、３次元クリノスタット１１に設置した収容部材２２内に収容して回転している状態（３次元回転条件）で、７日間保存した。

（比較例３）
比較例３では、ＰＲＰの保存条件を水平に振盪した状態（水平振盪条件：ＢＣ−７３０ ＢＩＯ ＣＲＡＦＴ社製）に変更し、２次元の移動で保存したこと以外は、実施例２と同様にして行った。

＜実施例２および比較例３の評価結果＞
図１０は、採血直後のＰＲＰと、実施例２および比較例３の方法で保存した後のＰＲＰとの血小板数の評価結果を示す図であり、図１１は、採血直後のＰＲＰと、実施例２および比較例３の方法で保存した後のＰＲＰとのＭＰＶの評価結果を示す図であり、図１２は、採血直後のＰＲＰと、実施例２および比較例３の方法で保存した後のＰＲＰとのＰＤＷの評価結果を示す図であり、図１３は、採血直後のＰＲＰと、実施例２および比較例３の方法で保存した後のＰＲＰとの血小板凝集反応の評価結果を示す図である。

（血小板数）
図１０に示すように、実施例２では、室温で７日間保存してもほぼ一定であったのに対し、比較例３では、経過日数とともに徐々に血小板数が減少する傾向が見られた。また、７日間経過後の実施例２血小板数と比較例３の血小板数との間では、血小板数に有意な差異が認められた。よって、３次元回転条件でＰＲＰを保存した場合には、血小板の破壊を抑制することがわかった。

（ＭＰＶおよびＰＤＷ）
図１１、図１２に示すように、実施例２および比較例３のいずれの保存方法を用いて保存した後のＰＲＰのＭＰＶおよびＰＤＷは、保存２日後から上昇する傾向が認められたが、実施例２および比較例３との間に有意な差異は認められなかった。

（血小板凝集反応）
図１３に示すように、実施例２および比較例３のいずれの保存方法を用いて保存した後のＰＲＰの血小板凝集反応は、保存日数と共に減少する傾向が認められ、保存７日後にはほぼ認められなくなった。一方で、比較例３のＰＲＰの血小板凝集反応の低下率の方は、実施例２ＰＲＰの血小板凝集反応の低下率に対して大きく、特に、保存５日後の実施例２ＰＲＰの血小板凝集反応と比較例３のＰＲＰの血小板凝集反応との間には有意な差異が見られた。比較例３よりも実施例２の方が血小板凝集反応は高い値になったことから、水平振盪条件よりも３次元回転条件でＰＲＰを保存した場合の方が、より高い凝集反応を示す傾向が認められるため、ＰＲＰの保存方法として好ましいといえる。特に、３次元回転条件でＰＲＰを保存したＰＲＰでは、ＡＤＰに対する血小板凝集反応は、水平振盪条件に比べ有意に高く、血小板の凝集反応に関する機能が維持されているといえる。よって、水平振盪条件に代えて３次元回転条件で、ＰＲＰを保存することにより、採血直後のＰＲＰに対する機能の低下を抑えることができることがわかった。

これらの各結果から、血小板製剤を保存する際に、２次元よりも３次元で血小板製剤を保存する方が、採血直後の血小板を保持する傾向が強いことが確認できる。よって、血小板製剤を３次元で回転しながら保存することにより、血小板製剤を保存する際の攪拌運動を最小限に抑制することができ、血小板に加わる負担を最小限にすることができる可能性が高いといえる。このため、血小板製剤を３次元で回転しながら保存することは、血小板の機能の低下を抑制し、血小板の機能を保持することに寄与するといえる。

よって、血小板製剤を３次元で回転させながら保存し、血小板製剤を保存する際の攪拌運動を最小限に抑制することで、血小板の数を維持すると共に血小板の凝集を抑制しながら保存することができるため、血小板製剤の品質を維持しつつ血小板製剤の保存期間の延長に寄与することができる。この結果、品質の高い血小板製剤を提供することに寄与することが可能である。

１０ 血小板製剤保存装置
１１ ３次元クリノスタット（回転装置）
１２ 血小板製剤収容部
１３ 保持部
１４ 内側フレーム（第１回転体）
１５ 外側フレーム（第２回転体）
１６ 脚部
１７ 第１モータ（第１駆動部）
１８ 第２モータ（第２駆動部）
１９ 架台
２１ 血小板製剤保存容器
２３ 試料封入部
２４ 仕切り部
２６ 蓋
３１ 回転角度検出器
３２ 回転角度検出器
３３ モータ制御部（モータコントローラ）
３４軌道生成部
３５制御装置

Claims (4)

1. 血小板製剤を保存する血小板製剤保存容器を収容する血小板製剤収容部と、
   互いに直交する第１回転軸と第２回転軸とを含むｎ軸の回転軸（ｎは、２以上の整数）を含み、ｎ軸の回転軸の回転速度を制御して、前記血小板製剤収容部を３次元でｎ軸回転（ｎは、２以上の整数）させ、擬似無重力状態を生成する回転装置と、
   を有することを特徴とする血小板製剤保存装置。
2. 請求項１において、
   前記回転装置は、
   前記血小板製剤収容部を保持する保持部と、
   前記保持部が連結され、前記保持部を保持する第１回転体と、
   前記第１回転体を前記第１回転軸の回りに回転させる第１駆動部と、
   前記第１回転体を前記第１回転軸の回りに回転可能に保持する第２回転体と、
   前記第２回転体を前記第１回転軸の軸心方向とは異なる方向に軸心方向を有する第２回転軸の回りに回転可能に保持する脚部と、
   前記第２回転体を前記第２回転軸の回りに回転させる第２駆動部と、
   を有することを特徴とする血小板製剤保存装置。
3. 請求項１または２において、
   前記血小板製剤収容部は、前記血小板製剤収容部の内部に複数の前記血小板製剤保存容器を仕切るための仕切り部を有することを特徴とする血小板製剤保存装置。
4. 互いに直交する第１回転軸と第２回転軸とを含むｎ軸の回転軸（ｎは、２以上の整数）を含み、ｎ軸の回転軸の回転速度を制御して、血小板製剤を保存する血小板製剤保存容器を３次元でｎ軸回転（ｎは、２以上の整数）させ、擬似無重力状態を生成しながら前記血小板製剤を保存することを特徴とする血小板製剤の保存方法。

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