細胞分離装置および細胞分離システム
【課題】細胞に与えるダメージを低減し、細胞収集率の増加を図る。
【解決手段】有底円筒状の遠心容器１を所定の揺動軸回りに揺動自在に支持可能な回転アームと、該揺動軸に対して離間した回転軸２３回りに回転アームを回転させるモータと、該モータの作動により回転軸２３回りに回転中の回転アームによって支持された遠心容器１に接触可能に配置され、該遠心容器１に振動を与える回転部材３１とを備える細胞分離装置２０を提供する。
【解決手段】有底円筒状の遠心容器１を所定の揺動軸回りに揺動自在に支持可能な回転アームと、該揺動軸に対して離間した回転軸２３回りに回転アームを回転させるモータと、該モータの作動により回転軸２３回りに回転中の回転アームによって支持された遠心容器１に接触可能に配置され、該遠心容器１に振動を与える回転部材３１とを備える細胞分離装置２０を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞分離装置および細胞分離システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織から脂肪由来幹細胞群（以下、単に「細胞」という。）を取り出す際に、細胞懸濁液を遠心分離し、細胞を濃縮する細胞分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。細胞懸濁液内の組織から細胞を取り出すために消化酵素を使用するが、消化酵素は人体に有害であるため、取り出した細胞から消化酵素を洗浄・除去する必要がある。
【０００３】
遠心分離により容器の底部に細胞が塊状に押し固められると、その細胞塊の中に消化酵素等が取り込まれてしまう。細胞塊の中に取り込まれた消化酵素等を除去するためには、例えば、細胞を１つ１つに分散させ、比重差を利用して細胞と消化酵素等を分離させる方法がある。特許文献１に記載の遠心分離システムは、遠心工程中に容器に洗浄液を注入し、遠心力により加速した洗浄液の水流により細胞を分散させることで、細胞塊の中に取り込まれた消化酵素等を細胞から分離させることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１２４８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の遠心分離システムのように、洗浄液の水流により細胞と消化酵素等とを分離させた場合、水流によって細胞にダメージが与えられ、細胞が壊れてしまうことがある。その結果、採取可能な細胞数が低減するという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞に与えるダメージが少なく、細胞収集率の増加を図ることができる細胞分離装置および細胞分離システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、有底円筒状の遠心容器を所定の揺動軸線回りに揺動自在に支持可能な回転アームと、前記揺動軸線に対して離間した回転軸線回りに前記回転アームを回転させる回転駆動部と、該回転駆動部の作動により回転中の前記回転アームによって支持された前記遠心容器に接触可能に配置され、該遠心容器に振動を与える振動伝達部とを備える細胞分離装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、回転駆動部の作動により、遠心容器を支持させた回転アームを回転させると、遠心容器が回転軸線回りに回転させられ、その底部が半径方向外方に向かうように揺動軸線回りに揺動させられる。遠心容器に細胞懸濁液を収容して回転駆動部を作動させれば、細胞懸濁液に半径方向外方に向かう遠心力が作用し、比重の大きな細胞が底部に集められ、比重の小さい他の成分が細胞の上層に集められる。
【０００９】
本発明に係る細胞分離装置は、遠心力により細胞と他の成分とを分離させていく過程で、遠心容器を振動伝達部に接触させて振動させることで、細胞懸濁液を攪拌し、遠心力により押し固められた塊状の細胞を分散させることができる。これにより、塊状の細胞の中に取り込まれていた他の成分を効果的に細胞から分離させることができる。したがって、水流による強い衝撃を与える方法と比較して細胞に与えるダメージを低減し、より多くの細胞を採取することが可能になる。
【００１０】
本発明は、細胞懸濁液を収容する有底円筒状の遠心容器と、上記本発明の細胞分離装置とを備える細胞分離システムを提供する。
本発明によれば、細胞分離装置により、遠心容器を回転させながら振動させることで、細胞懸濁液中の細胞を分散させて細胞と他の成分とを効果的に分離させることができる。したがって、細胞へのダメージが少なく、細胞収集率の増加を図ることができる。
【００１１】
上記発明においては、前記遠心容器が、軸方向の一端に配置される底部および他端に配置される開口部を有する筒状の容器本体と、該容器本体の開口部に弾性部材を介して着脱可能に設けられ、該開口部外方から前記底部近傍に向かって延びる棒状部材とを備え、前記回転アームの回転中に、前記棒状部材が前記振動伝達部に接触することとしてもよい。
【００１２】
このように構成することで、棒状部材が振動伝達部に接触して振動すると、弾性部材により、棒状部材の振動が容器本体に伝わるのを抑制され、棒状部材と容器本体とが相対変位する。したがって、棒状部材により、容器本体内の細胞懸濁液を効果的に攪拌し、細胞の分散を促進することができる。これにより、細胞と他の成分との分離を助長することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記棒状部材が、該長手方向に対して交差する方向に延びる鍔状部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、鍔状部材により、棒状部材の振動に対する細胞懸濁液の抵抗が大きくなる。したがって、細胞懸濁液に水流を起こし、細胞懸濁液を効果的に攪拌することができる。抵抗部材には、例えば、振動方向に交差する方向に延びる複数の凹凸部を設けることとしてもよい。このようにすることで、凹凸部により細胞懸濁液の抵抗を大きくし、水流をより起こし易くすることができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記遠心容器が、軸方向の両端に開口部を有する筒状の容器本体と、該容器本体の一方の前記開口部に弾性部材を介して着脱可能に設けられる底部とを備え、前記回転アームの回転中に、前記底部が前記振動伝達部に接触することとしてもよい。
【００１５】
このように構成することで、遠心容器の底部が振動伝達部に接触して振動すると、弾性部材により、底部の振動が容器本体に伝わるのを抑制され、容器本体と底部とが相対変位する。したがって、塊状の細胞が堆積している底部周辺の洗浄液を効果的に攪拌し、細胞の分散を促進することができる。これにより、細胞と他の成分との分離を助長することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、細胞に与えるダメージを低減し、細胞収集率の増加を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る細胞分離システムの概略構成図である。
【図２】図１の遠心容器の縦断面図である。
【図３】図２の遠心容器を第１の回転軸線周りに回転させた状態を示す図である。
【図４】図１の細胞分離システムにより細胞懸濁液から細胞を遠心分離する工程を示すフローチャートである。
【図５】遠心容器の配管が振動する様子を示す図である。
【図６】配管の振動により細胞懸濁液が拡販されて細胞が分散する様子を示す図である。
【図７】超音波振動子により配管に振動を与える様子を示す図である。
【図８】遠心容器の配管の先端に攪拌部材を設けた状態を示す図である。
【図９】（ａ）はなめらかな表面形状の攪拌部材を示し、（ｂ）は幅方向に延びる溝が形成された表面形状の攪拌部材を示し、（ｃ）は幅方向に対して傾斜する方向に延びる溝が形成された表面形状の攪拌部材を示し、（ｄ）は風車のような形状の攪拌部材を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る細胞分離システムの概略構成図である。
【図１１】図１０の遠心容器の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る細胞分離装置および細胞分離システムについて、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離システム１００は、図１に示すように、一端が先細になって閉塞されている有底円筒状の２つの遠心容器１と、これらの遠心容器１を各遠心容器１から離れた回転軸線Ａ回りに回転させる細胞分離装置２０とを備えている。
【００１９】
遠心容器１は、図２に示すように、軸方向の一端を閉塞する底部３および他端に開口する開口部５を有する容器本体７と、容器本体７内に挿脱可能に設けられる筒状の配管（棒状部材）９とを備えている。最終生成物としての細胞Ｃ（図３参照）は、容器本体７の開口部５から取り出すことができるようになっている。
【００２０】
配管９は、開口部５に弾性接着剤Ｓを介して着脱可能に取り付けられている太径の基端部１３と、基端部１３から底部３近傍に向かって延びる細径のパイプ１５とを備えている。
基端部１３は、開口部５の外方に突出する長さの略円筒形状に形成されている。基端部１３には、ＰＶＣ管（ポリ塩化ビニル管）等の管路１８Ａが接続されている。
パイプ１５は、基端部１３を介して管路１８Ａと接続され、細胞Ｃを含む細胞懸濁液を吸引することができるようになっている。
【００２１】
これらの基端部１３およびパイプ１５は、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ ｓｐｅｃｉａｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）やチタン等の金属材料により形成されている。弾性接着剤Ｓとしては、例えば、シリコーン系接着剤やウレタンゴム等を用いることができる。符号１６は、洗浄液を供給したり上清を吸引したりする他の配管を示し、符号１８Ｂは他の配管９に接続されるＰＶＣ管等の他の管路を示している。
【００２２】
細胞分離装置２０は、内部にモータ２１を収容するベース２２と、ベース２２により鉛直方向に支持され、モータ２１によりベース２２に対して回転軸線Ａ回りに回転駆動させられる回転軸２３と、回転軸２３に固定され、回転軸線Ａに対して直交する方向に延びる梁状の回転アーム２５と、回転アーム２５の両端に設けられ、遠心容器１を揺動可能に支持する水平な２つの揺動軸（揺動軸線）２７とを備えている。
【００２３】
回転アーム２５は、回転軸２３が回転することにより、遠心容器１を回転軸線Ａ回りに回転させるようになっている。この場合において、遠心容器１は、遠心力の作用により揺動軸２７回りに揺動させられ、図１に示すように回転軸線Ａ方向下方に底部３を向けた姿勢から、図３に示すように半径方向外方に底部３を向けた姿勢に変化して回転させられるようになっている。
【００２４】
また、細胞分離装置２０には、図３に示すように、回転軸２３の内部に設けられたモータ３１と、回転軸２３の外壁に弾性接着剤Ｓを介して設けられ、モータ３１により回転アーム２５の長手軸に平行な回転軸線Ｂ回りに回転させられる円板形状の回転部材（振動伝達部）３５とを備えている。符号２９は、モータ３１に電力を供給する電源を示している。
【００２５】
モータ３１としては、例えば、ブラシ付きモータ、または、ブラシレスモータを用いることができる。
回転部材３５は、その中心位置を回転軸線Ｂに対して偏心させた円板カムを構成している。この回転部材３５は、回転アーム２５とほぼ同じ高さに設けられ、遠心容器１が半径方向外方に底部３を向けた姿勢に変化した場合に、配管９の基端部１３に周期的に接触するように配置されている。すなわち、回転部材３５は、回転軸線Ｂ回りに１回転する間に、回転軸線Ｂに近い外縁部が遠心容器１に対して非接触となり、回転軸線Ｂから離れた外縁部が遠心容器１に接触するようになっている。
【００２６】
次に、このように構成された本実施形態に係る細胞分離装置２０および細胞分離システム１００の作用について、図４のフローチャートを参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離システム１００を用いて細胞懸濁液から細胞を遠心分離するには、まず、消化酵素により処理した細胞懸濁液を、ペリスタポンプやシリンジポンプ等を用いて遠心容器１に注入する（ステップＳ１）。この段階では、図１に示すように、遠心容器１は回転軸線Ａ方向下方に底部３を向けた姿勢で停止している。
【００２７】
次に、モータ２１を作動させ、回転軸２３を回転軸線Ａ回りに回転させる（ステップＳ２）。モータ３１は作動させず、回転部材３５が遠心容器１の基端部１３に接触しないように停止させておく。回転軸２３と共に回転アーム２５が回転すると、図３に示すように、遠心力により遠心容器１が揺動軸２７回りに揺動し、底部３を半径方向外方に向けた姿勢に変化して回転軸線Ａ回りに回転させられる。
【００２８】
これにより、遠心容器１内の細胞懸濁液に遠心力が作用し、細胞Ｃと消化酵素等の他の成分とが比重差によって遠心容器１の軸方向に積層状態に分離される。具体的には、比重の大きな細胞Ｃが遠心容器１の底部３に集められ、比重の小さい消化酵素等が細胞Ｃの上層に集められる。
【００２９】
底部３に集められた細胞Ｃは塊状に押し固められ、その細胞塊の中に消化酵素等が取り込まれているため、次に、細胞Ｃを１つ１つに分散させる。まず、モータ２１の作動を一旦停止し、遠心容器１を底部３が回転軸線Ａ方向下方に向けた姿勢に戻す。そして、遠心容器１に洗浄液を注入する（ステップＳ３）。
【００３０】
次に、モータ２１を再び作動させ、遠心容器１を底部３が半径方向外方に向いた姿勢に変化させて回転軸線Ａ回りに回転させる。また、モータ３１を作動させ、回転部材３５を回転軸線Ｂ回りに回転させる（ステップＳ４）。遠心加速度は、例えば、４００Ｇとする。
【００３１】
回転部材３５が回転することにより、底部３を半径方向外方に向けた姿勢で遠心分離中の遠心容器１の配管９の基端部１３に回転部材３５が周期的に接触し、配管９に振動が与えられる。配管９は、例えば、図５に示すように、パイプ１５の長手方向に対して交差する方向に振動する。これにより、細胞懸濁液が攪拌され、図６に示すように、底部３に堆積している塊状の細胞Ｃが分散させられる。したがって、細胞塊の中に取り込まれていた消化酵素等を細胞Ｃから分離させ、細胞Ｃから他の成分を除去することができる。
【００３２】
この場合において、弾性接着剤Ｓにより、配管９の振動が容器本体７に伝わるのを抑制されるので、配管９と容器本体７とが相対変位する。したがって、配管９により、容器本体７内の細胞懸濁液を効果的に攪拌することができ、細胞Ｃの分散を促進して細胞Ｃと他の成分との分離を助長することができる。
【００３３】
次に、細胞Ｃから消化酵素等が十分に除去されたら、モータ３１の作動を停止する。そして、モータ２１の作動により遠心容器１を回転軸線Ａ回りに回転させ、遠心力により、遠心容器１の底部に細胞Ｃを堆積させて塊状に押し固める（ステップＳ５)。
次に、モータ３１の作動を停止し、遠心容器１を静止状態に戻して、底部３に堆積している細胞Ｃを取り出す（ステップＳ６)。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係る細胞分離装置２０および細胞分離システム１００によれば、遠心力により細胞Ｃと他の成分とを分離させていく過程で、遠心容器１の配管９を振動させて細胞懸濁液を攪拌することで、底部３に堆積している細胞Ｃを分散させて、細胞Ｃから他の成分を効果的に分離させることができる。したがって、水流による強い衝撃を与える方法と比較して細胞Ｃへのダメージが少なく、細胞収集率の向上を図ることができる。
【００３５】
本実施形態においては、振動伝達部として、モータ３１により回転する円板カムの回転部材３５を例示して説明したが、振動伝達部は、回転中の遠心容器１の配管９の基端部１３に接触して遠心容器１に振動を与えることができればよく、例えば、回転中心位置を偏心させた多角形状の回転部材を用いることとしてもよい。
【００３６】
また、モータ３１と回転部材３５に代えて、図７に示すように、振動を発生させる超音波素子のような振動子３７と、振動子３７において発生した振動を遠心容器１に伝える樹脂あるいは金属等からなる振動伝達部材（振動伝達部）３９を採用することとしてもよい。このようにすることで、振動子３７により発生させる振動の方向を変えることにより、パイプ１５の長手方向に交差する方向やパイプ１５が延びる方向に配管９を振動させることができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、例えば、図８および図９（ａ）に示すように、パイプ１５の先端に、パイプの長手方向に対して交差する方向に延びる直方体形状の攪拌部材（鍔状部材）４１を設けることとしてもよい。このようにすることで、攪拌部材４１により、配管９の振動に対する細胞懸濁液の抵抗が大きくなるので、細胞懸濁液に水流を起こし、底部３周辺の細胞懸濁液を効果的に攪拌することができる。
【００３８】
攪拌部材４１は、図９（ａ）に示すような表面が滑らかな形状であってもよいが、例えば、配管９の振動方向に交差する方向に延びる複数の溝（凹凸部）を表面に有することとしてもよい。例えば、図９（ｂ）に示すように攪拌部材４１の幅方向に溝４３が形成されていてもよいし、または、図９（ｃ）に示すように攪拌部材４１の幅方向に対して傾斜する方向に溝４３が形成されていてもよい。このようにすることで、表面の溝４３により、配管９の振動に対する細胞懸濁液の抵抗を大きくし、水流をより起こし易くすることができる。
また、鍔状部材としては、例えば、図９（ｄ）に示すように、パイプ１５の長手方向に対して交差する方向に複数の羽４７が延びる風車のような形状の攪拌部材４５であってもよい。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
本実施形態に係る細胞分離システム２００は、図１０および図１１に示すように、遠心容器１０１の底部１０３が容器本体１０７に着脱可能に設けられている点と、細胞分離装置１２０の回転アーム２５が回転軸線Ａに対して直交する方向にさらに長く形成され、その長手方向の途中位置に揺動軸２７を備えるとともに、長手方向の両端に振動子３７と振動伝達部材（振動伝達部）３９を備える点で、第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係る細胞分離装置２０および細胞分離システム１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
容器本体１０７は、テーパ状に先細になるようにつぼまった先端部が開口している。
底部１０３は、例えば、ＳＵＳやチタン等の金属材料からなり、お椀型に形成されている。この底部１０３は、遠心容器１０１の先端部の開口に弾性接着剤Ｓを介して取り付けられるようになっている。
【００４１】
振動子３７および振動伝達部材３９は、回転アーム２５に弾性接着剤Ｓを介して取り付けられている。振動伝達部材３９は、遠心容器１０１が半径方向外方に底部３を向けた姿勢に変化すると、その底部１０３が接触する位置に配置されている。また、振動伝達部材３９は、接触した遠心容器１０１の底部１０３に振動子３７により発生された振動を伝え、底部１０３を振動させることができるようになっている。
【００４２】
このように構成された細胞分離装置１２０および細胞分離システム２００によれば、遠心容器１０１を回転軸線Ａ回りに回転させ、底部１０３を半径方向外方に向けた姿勢に変化させて振動伝達部材３９に接触させることにより、振動子３７において発生した振動を底部１０３に伝え、底部１０３を振動させることができる。これにより、遠心容器１０３の底部１０３周辺の細胞懸濁液を攪拌し、底部３に堆積している塊状の細胞Ｃを分散させることができる。
【００４３】
この場合において、弾性接着剤Ｓにより、底部１０３の振動が容器本体７に伝わるのを抑制されるので、底部１０３と容器本体１０７とを相対変位させて、底部１０３周辺の細胞懸濁液を集中的に攪拌することができる。これにより、細胞Ｃの分散を促進し、細胞塊の中に取り込まれていた消化酵素等を細胞Ｃから効果的に分離させることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施形態においては、容器本体７に対して弾性接着剤Ｓを介して配管９を取り付けることとしたが、弾性接着剤Ｓを介さずに容器本体７に配管９を取り付けることとしてもよい。このようにした場合、配管９を振動させると容器本体７にその振動が伝わるため、遠心容器１ごと振動させて細胞懸濁液を攪拌し、底部３に堆積している細胞Ｃを分散させることができる。同様に、上記変形例においては、容器本体１０７に対して弾性接着剤Ｓを介さずに底部１０３を取り付けることとしてもよい。この場合も、底部１０３を振動させると容器本体１０７にその振動が伝わるため、遠心容器１０１ごと振動させて細胞懸濁液を攪拌することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１，１０１ 遠心容器
３，１０３ 底部
５ 開口部
９ 配管（棒状部材）
２０ 細胞分離装置
２１ モータ（回転駆動部）
２５ 回転アーム
２７ 揺動軸（揺動軸線）
３５ 回転部材（振動伝達部）
３９ 振動伝達部材（振動伝達部）
１００，２００ 細胞分離システム
Ａ 回転軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞分離装置および細胞分離システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織から脂肪由来幹細胞群（以下、単に「細胞」という。）を取り出す際に、細胞懸濁液を遠心分離し、細胞を濃縮する細胞分離装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。細胞懸濁液内の組織から細胞を取り出すために消化酵素を使用するが、消化酵素は人体に有害であるため、取り出した細胞から消化酵素を洗浄・除去する必要がある。
【０００３】
遠心分離により容器の底部に細胞が塊状に押し固められると、その細胞塊の中に消化酵素等が取り込まれてしまう。細胞塊の中に取り込まれた消化酵素等を除去するためには、例えば、細胞を１つ１つに分散させ、比重差を利用して細胞と消化酵素等を分離させる方法がある。特許文献１に記載の遠心分離システムは、遠心工程中に容器に洗浄液を注入し、遠心力により加速した洗浄液の水流により細胞を分散させることで、細胞塊の中に取り込まれた消化酵素等を細胞から分離させることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００５／０１２４８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の遠心分離システムのように、洗浄液の水流により細胞と消化酵素等とを分離させた場合、水流によって細胞にダメージが与えられ、細胞が壊れてしまうことがある。その結果、採取可能な細胞数が低減するという問題がある。
【０００６】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞に与えるダメージが少なく、細胞収集率の増加を図ることができる細胞分離装置および細胞分離システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、有底円筒状の遠心容器を所定の揺動軸線回りに揺動自在に支持可能な回転アームと、前記揺動軸線に対して離間した回転軸線回りに前記回転アームを回転させる回転駆動部と、該回転駆動部の作動により回転中の前記回転アームによって支持された前記遠心容器に接触可能に配置され、該遠心容器に振動を与える振動伝達部とを備える細胞分離装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、回転駆動部の作動により、遠心容器を支持させた回転アームを回転させると、遠心容器が回転軸線回りに回転させられ、その底部が半径方向外方に向かうように揺動軸線回りに揺動させられる。遠心容器に細胞懸濁液を収容して回転駆動部を作動させれば、細胞懸濁液に半径方向外方に向かう遠心力が作用し、比重の大きな細胞が底部に集められ、比重の小さい他の成分が細胞の上層に集められる。
【０００９】
本発明に係る細胞分離装置は、遠心力により細胞と他の成分とを分離させていく過程で、遠心容器を振動伝達部に接触させて振動させることで、細胞懸濁液を攪拌し、遠心力により押し固められた塊状の細胞を分散させることができる。これにより、塊状の細胞の中に取り込まれていた他の成分を効果的に細胞から分離させることができる。したがって、水流による強い衝撃を与える方法と比較して細胞に与えるダメージを低減し、より多くの細胞を採取することが可能になる。
【００１０】
本発明は、細胞懸濁液を収容する有底円筒状の遠心容器と、上記本発明の細胞分離装置とを備える細胞分離システムを提供する。
本発明によれば、細胞分離装置により、遠心容器を回転させながら振動させることで、細胞懸濁液中の細胞を分散させて細胞と他の成分とを効果的に分離させることができる。したがって、細胞へのダメージが少なく、細胞収集率の増加を図ることができる。
【００１１】
上記発明においては、前記遠心容器が、軸方向の一端に配置される底部および他端に配置される開口部を有する筒状の容器本体と、該容器本体の開口部に弾性部材を介して着脱可能に設けられ、該開口部外方から前記底部近傍に向かって延びる棒状部材とを備え、前記回転アームの回転中に、前記棒状部材が前記振動伝達部に接触することとしてもよい。
【００１２】
このように構成することで、棒状部材が振動伝達部に接触して振動すると、弾性部材により、棒状部材の振動が容器本体に伝わるのを抑制され、棒状部材と容器本体とが相対変位する。したがって、棒状部材により、容器本体内の細胞懸濁液を効果的に攪拌し、細胞の分散を促進することができる。これにより、細胞と他の成分との分離を助長することができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記棒状部材が、該長手方向に対して交差する方向に延びる鍔状部材を備えることとしてもよい。
このように構成することで、鍔状部材により、棒状部材の振動に対する細胞懸濁液の抵抗が大きくなる。したがって、細胞懸濁液に水流を起こし、細胞懸濁液を効果的に攪拌することができる。抵抗部材には、例えば、振動方向に交差する方向に延びる複数の凹凸部を設けることとしてもよい。このようにすることで、凹凸部により細胞懸濁液の抵抗を大きくし、水流をより起こし易くすることができる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記遠心容器が、軸方向の両端に開口部を有する筒状の容器本体と、該容器本体の一方の前記開口部に弾性部材を介して着脱可能に設けられる底部とを備え、前記回転アームの回転中に、前記底部が前記振動伝達部に接触することとしてもよい。
【００１５】
このように構成することで、遠心容器の底部が振動伝達部に接触して振動すると、弾性部材により、底部の振動が容器本体に伝わるのを抑制され、容器本体と底部とが相対変位する。したがって、塊状の細胞が堆積している底部周辺の洗浄液を効果的に攪拌し、細胞の分散を促進することができる。これにより、細胞と他の成分との分離を助長することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、細胞に与えるダメージを低減し、細胞収集率の増加を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る細胞分離システムの概略構成図である。
【図２】図１の遠心容器の縦断面図である。
【図３】図２の遠心容器を第１の回転軸線周りに回転させた状態を示す図である。
【図４】図１の細胞分離システムにより細胞懸濁液から細胞を遠心分離する工程を示すフローチャートである。
【図５】遠心容器の配管が振動する様子を示す図である。
【図６】配管の振動により細胞懸濁液が拡販されて細胞が分散する様子を示す図である。
【図７】超音波振動子により配管に振動を与える様子を示す図である。
【図８】遠心容器の配管の先端に攪拌部材を設けた状態を示す図である。
【図９】（ａ）はなめらかな表面形状の攪拌部材を示し、（ｂ）は幅方向に延びる溝が形成された表面形状の攪拌部材を示し、（ｃ）は幅方向に対して傾斜する方向に延びる溝が形成された表面形状の攪拌部材を示し、（ｄ）は風車のような形状の攪拌部材を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る細胞分離システムの概略構成図である。
【図１１】図１０の遠心容器の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る細胞分離装置および細胞分離システムについて、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離システム１００は、図１に示すように、一端が先細になって閉塞されている有底円筒状の２つの遠心容器１と、これらの遠心容器１を各遠心容器１から離れた回転軸線Ａ回りに回転させる細胞分離装置２０とを備えている。
【００１９】
遠心容器１は、図２に示すように、軸方向の一端を閉塞する底部３および他端に開口する開口部５を有する容器本体７と、容器本体７内に挿脱可能に設けられる筒状の配管（棒状部材）９とを備えている。最終生成物としての細胞Ｃ（図３参照）は、容器本体７の開口部５から取り出すことができるようになっている。
【００２０】
配管９は、開口部５に弾性接着剤Ｓを介して着脱可能に取り付けられている太径の基端部１３と、基端部１３から底部３近傍に向かって延びる細径のパイプ１５とを備えている。
基端部１３は、開口部５の外方に突出する長さの略円筒形状に形成されている。基端部１３には、ＰＶＣ管（ポリ塩化ビニル管）等の管路１８Ａが接続されている。
パイプ１５は、基端部１３を介して管路１８Ａと接続され、細胞Ｃを含む細胞懸濁液を吸引することができるようになっている。
【００２１】
これらの基端部１３およびパイプ１５は、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ ｓｐｅｃｉａｌ Ｕｓｅ Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ）やチタン等の金属材料により形成されている。弾性接着剤Ｓとしては、例えば、シリコーン系接着剤やウレタンゴム等を用いることができる。符号１６は、洗浄液を供給したり上清を吸引したりする他の配管を示し、符号１８Ｂは他の配管９に接続されるＰＶＣ管等の他の管路を示している。
【００２２】
細胞分離装置２０は、内部にモータ２１を収容するベース２２と、ベース２２により鉛直方向に支持され、モータ２１によりベース２２に対して回転軸線Ａ回りに回転駆動させられる回転軸２３と、回転軸２３に固定され、回転軸線Ａに対して直交する方向に延びる梁状の回転アーム２５と、回転アーム２５の両端に設けられ、遠心容器１を揺動可能に支持する水平な２つの揺動軸（揺動軸線）２７とを備えている。
【００２３】
回転アーム２５は、回転軸２３が回転することにより、遠心容器１を回転軸線Ａ回りに回転させるようになっている。この場合において、遠心容器１は、遠心力の作用により揺動軸２７回りに揺動させられ、図１に示すように回転軸線Ａ方向下方に底部３を向けた姿勢から、図３に示すように半径方向外方に底部３を向けた姿勢に変化して回転させられるようになっている。
【００２４】
また、細胞分離装置２０には、図３に示すように、回転軸２３の内部に設けられたモータ３１と、回転軸２３の外壁に弾性接着剤Ｓを介して設けられ、モータ３１により回転アーム２５の長手軸に平行な回転軸線Ｂ回りに回転させられる円板形状の回転部材（振動伝達部）３５とを備えている。符号２９は、モータ３１に電力を供給する電源を示している。
【００２５】
モータ３１としては、例えば、ブラシ付きモータ、または、ブラシレスモータを用いることができる。
回転部材３５は、その中心位置を回転軸線Ｂに対して偏心させた円板カムを構成している。この回転部材３５は、回転アーム２５とほぼ同じ高さに設けられ、遠心容器１が半径方向外方に底部３を向けた姿勢に変化した場合に、配管９の基端部１３に周期的に接触するように配置されている。すなわち、回転部材３５は、回転軸線Ｂ回りに１回転する間に、回転軸線Ｂに近い外縁部が遠心容器１に対して非接触となり、回転軸線Ｂから離れた外縁部が遠心容器１に接触するようになっている。
【００２６】
次に、このように構成された本実施形態に係る細胞分離装置２０および細胞分離システム１００の作用について、図４のフローチャートを参照して以下に説明する。
本実施形態に係る細胞分離システム１００を用いて細胞懸濁液から細胞を遠心分離するには、まず、消化酵素により処理した細胞懸濁液を、ペリスタポンプやシリンジポンプ等を用いて遠心容器１に注入する（ステップＳ１）。この段階では、図１に示すように、遠心容器１は回転軸線Ａ方向下方に底部３を向けた姿勢で停止している。
【００２７】
次に、モータ２１を作動させ、回転軸２３を回転軸線Ａ回りに回転させる（ステップＳ２）。モータ３１は作動させず、回転部材３５が遠心容器１の基端部１３に接触しないように停止させておく。回転軸２３と共に回転アーム２５が回転すると、図３に示すように、遠心力により遠心容器１が揺動軸２７回りに揺動し、底部３を半径方向外方に向けた姿勢に変化して回転軸線Ａ回りに回転させられる。
【００２８】
これにより、遠心容器１内の細胞懸濁液に遠心力が作用し、細胞Ｃと消化酵素等の他の成分とが比重差によって遠心容器１の軸方向に積層状態に分離される。具体的には、比重の大きな細胞Ｃが遠心容器１の底部３に集められ、比重の小さい消化酵素等が細胞Ｃの上層に集められる。
【００２９】
底部３に集められた細胞Ｃは塊状に押し固められ、その細胞塊の中に消化酵素等が取り込まれているため、次に、細胞Ｃを１つ１つに分散させる。まず、モータ２１の作動を一旦停止し、遠心容器１を底部３が回転軸線Ａ方向下方に向けた姿勢に戻す。そして、遠心容器１に洗浄液を注入する（ステップＳ３）。
【００３０】
次に、モータ２１を再び作動させ、遠心容器１を底部３が半径方向外方に向いた姿勢に変化させて回転軸線Ａ回りに回転させる。また、モータ３１を作動させ、回転部材３５を回転軸線Ｂ回りに回転させる（ステップＳ４）。遠心加速度は、例えば、４００Ｇとする。
【００３１】
回転部材３５が回転することにより、底部３を半径方向外方に向けた姿勢で遠心分離中の遠心容器１の配管９の基端部１３に回転部材３５が周期的に接触し、配管９に振動が与えられる。配管９は、例えば、図５に示すように、パイプ１５の長手方向に対して交差する方向に振動する。これにより、細胞懸濁液が攪拌され、図６に示すように、底部３に堆積している塊状の細胞Ｃが分散させられる。したがって、細胞塊の中に取り込まれていた消化酵素等を細胞Ｃから分離させ、細胞Ｃから他の成分を除去することができる。
【００３２】
この場合において、弾性接着剤Ｓにより、配管９の振動が容器本体７に伝わるのを抑制されるので、配管９と容器本体７とが相対変位する。したがって、配管９により、容器本体７内の細胞懸濁液を効果的に攪拌することができ、細胞Ｃの分散を促進して細胞Ｃと他の成分との分離を助長することができる。
【００３３】
次に、細胞Ｃから消化酵素等が十分に除去されたら、モータ３１の作動を停止する。そして、モータ２１の作動により遠心容器１を回転軸線Ａ回りに回転させ、遠心力により、遠心容器１の底部に細胞Ｃを堆積させて塊状に押し固める（ステップＳ５)。
次に、モータ３１の作動を停止し、遠心容器１を静止状態に戻して、底部３に堆積している細胞Ｃを取り出す（ステップＳ６)。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係る細胞分離装置２０および細胞分離システム１００によれば、遠心力により細胞Ｃと他の成分とを分離させていく過程で、遠心容器１の配管９を振動させて細胞懸濁液を攪拌することで、底部３に堆積している細胞Ｃを分散させて、細胞Ｃから他の成分を効果的に分離させることができる。したがって、水流による強い衝撃を与える方法と比較して細胞Ｃへのダメージが少なく、細胞収集率の向上を図ることができる。
【００３５】
本実施形態においては、振動伝達部として、モータ３１により回転する円板カムの回転部材３５を例示して説明したが、振動伝達部は、回転中の遠心容器１の配管９の基端部１３に接触して遠心容器１に振動を与えることができればよく、例えば、回転中心位置を偏心させた多角形状の回転部材を用いることとしてもよい。
【００３６】
また、モータ３１と回転部材３５に代えて、図７に示すように、振動を発生させる超音波素子のような振動子３７と、振動子３７において発生した振動を遠心容器１に伝える樹脂あるいは金属等からなる振動伝達部材（振動伝達部）３９を採用することとしてもよい。このようにすることで、振動子３７により発生させる振動の方向を変えることにより、パイプ１５の長手方向に交差する方向やパイプ１５が延びる方向に配管９を振動させることができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、例えば、図８および図９（ａ）に示すように、パイプ１５の先端に、パイプの長手方向に対して交差する方向に延びる直方体形状の攪拌部材（鍔状部材）４１を設けることとしてもよい。このようにすることで、攪拌部材４１により、配管９の振動に対する細胞懸濁液の抵抗が大きくなるので、細胞懸濁液に水流を起こし、底部３周辺の細胞懸濁液を効果的に攪拌することができる。
【００３８】
攪拌部材４１は、図９（ａ）に示すような表面が滑らかな形状であってもよいが、例えば、配管９の振動方向に交差する方向に延びる複数の溝（凹凸部）を表面に有することとしてもよい。例えば、図９（ｂ）に示すように攪拌部材４１の幅方向に溝４３が形成されていてもよいし、または、図９（ｃ）に示すように攪拌部材４１の幅方向に対して傾斜する方向に溝４３が形成されていてもよい。このようにすることで、表面の溝４３により、配管９の振動に対する細胞懸濁液の抵抗を大きくし、水流をより起こし易くすることができる。
また、鍔状部材としては、例えば、図９（ｄ）に示すように、パイプ１５の長手方向に対して交差する方向に複数の羽４７が延びる風車のような形状の攪拌部材４５であってもよい。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
本実施形態に係る細胞分離システム２００は、図１０および図１１に示すように、遠心容器１０１の底部１０３が容器本体１０７に着脱可能に設けられている点と、細胞分離装置１２０の回転アーム２５が回転軸線Ａに対して直交する方向にさらに長く形成され、その長手方向の途中位置に揺動軸２７を備えるとともに、長手方向の両端に振動子３７と振動伝達部材（振動伝達部）３９を備える点で、第１の実施形態と異なる。
以下、第１の実施形態に係る細胞分離装置２０および細胞分離システム１００と構成を共通する箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
容器本体１０７は、テーパ状に先細になるようにつぼまった先端部が開口している。
底部１０３は、例えば、ＳＵＳやチタン等の金属材料からなり、お椀型に形成されている。この底部１０３は、遠心容器１０１の先端部の開口に弾性接着剤Ｓを介して取り付けられるようになっている。
【００４１】
振動子３７および振動伝達部材３９は、回転アーム２５に弾性接着剤Ｓを介して取り付けられている。振動伝達部材３９は、遠心容器１０１が半径方向外方に底部３を向けた姿勢に変化すると、その底部１０３が接触する位置に配置されている。また、振動伝達部材３９は、接触した遠心容器１０１の底部１０３に振動子３７により発生された振動を伝え、底部１０３を振動させることができるようになっている。
【００４２】
このように構成された細胞分離装置１２０および細胞分離システム２００によれば、遠心容器１０１を回転軸線Ａ回りに回転させ、底部１０３を半径方向外方に向けた姿勢に変化させて振動伝達部材３９に接触させることにより、振動子３７において発生した振動を底部１０３に伝え、底部１０３を振動させることができる。これにより、遠心容器１０３の底部１０３周辺の細胞懸濁液を攪拌し、底部３に堆積している塊状の細胞Ｃを分散させることができる。
【００４３】
この場合において、弾性接着剤Ｓにより、底部１０３の振動が容器本体７に伝わるのを抑制されるので、底部１０３と容器本体１０７とを相対変位させて、底部１０３周辺の細胞懸濁液を集中的に攪拌することができる。これにより、細胞Ｃの分散を促進し、細胞塊の中に取り込まれていた消化酵素等を細胞Ｃから効果的に分離させることができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施形態においては、容器本体７に対して弾性接着剤Ｓを介して配管９を取り付けることとしたが、弾性接着剤Ｓを介さずに容器本体７に配管９を取り付けることとしてもよい。このようにした場合、配管９を振動させると容器本体７にその振動が伝わるため、遠心容器１ごと振動させて細胞懸濁液を攪拌し、底部３に堆積している細胞Ｃを分散させることができる。同様に、上記変形例においては、容器本体１０７に対して弾性接着剤Ｓを介さずに底部１０３を取り付けることとしてもよい。この場合も、底部１０３を振動させると容器本体１０７にその振動が伝わるため、遠心容器１０１ごと振動させて細胞懸濁液を攪拌することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１，１０１ 遠心容器
３，１０３ 底部
５ 開口部
９ 配管（棒状部材）
２０ 細胞分離装置
２１ モータ（回転駆動部）
２５ 回転アーム
２７ 揺動軸（揺動軸線）
３５ 回転部材（振動伝達部）
３９ 振動伝達部材（振動伝達部）
１００，２００ 細胞分離システム
Ａ 回転軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有底円筒状の遠心容器を所定の揺動軸線回りに揺動自在に支持可能な回転アームと、
前記揺動軸線に対して離間した回転軸線回りに前記回転アームを回転させる回転駆動部と、
該回転駆動部の作動により回転中の前記回転アームによって支持された前記遠心容器に接触可能に配置され、該遠心容器に振動を与える振動伝達部とを備える細胞分離装置。
【請求項２】
細胞懸濁液を収容する有底円筒状の遠心容器と、
請求項１に記載の細胞分離装置とを備える細胞分離システム。
【請求項３】
前記遠心容器が、軸方向の一端に配置される底部および他端に配置される開口部を有する筒状の容器本体と、
該容器本体の開口部に弾性部材を介して着脱可能に設けられ、該開口部外方から前記底部近傍に向かって延びる棒状部材とを備え、
前記回転アームの回転中に、前記棒状部材が前記振動伝達部に接触する請求項２に記載の細胞分離システム。
【請求項４】
前記棒状部材が、該長手方向に対して交差する方向に延びる鍔状部材を備える請求項３に記載の細胞分離システム。
【請求項５】
前記遠心容器が、軸方向の両端に開口部を有する筒状の容器本体と、
該容器本体の一方の前記開口部に弾性部材を介して着脱可能に設けられる底部とを備え、
前記回転アームの回転中に、前記底部が前記振動伝達部に接触する請求項２に記載の細胞分離システム。
【請求項１】
有底円筒状の遠心容器を所定の揺動軸線回りに揺動自在に支持可能な回転アームと、
前記揺動軸線に対して離間した回転軸線回りに前記回転アームを回転させる回転駆動部と、
該回転駆動部の作動により回転中の前記回転アームによって支持された前記遠心容器に接触可能に配置され、該遠心容器に振動を与える振動伝達部とを備える細胞分離装置。
【請求項２】
細胞懸濁液を収容する有底円筒状の遠心容器と、
請求項１に記載の細胞分離装置とを備える細胞分離システム。
【請求項３】
前記遠心容器が、軸方向の一端に配置される底部および他端に配置される開口部を有する筒状の容器本体と、
該容器本体の開口部に弾性部材を介して着脱可能に設けられ、該開口部外方から前記底部近傍に向かって延びる棒状部材とを備え、
前記回転アームの回転中に、前記棒状部材が前記振動伝達部に接触する請求項２に記載の細胞分離システム。
【請求項４】
前記棒状部材が、該長手方向に対して交差する方向に延びる鍔状部材を備える請求項３に記載の細胞分離システム。
【請求項５】
前記遠心容器が、軸方向の両端に開口部を有する筒状の容器本体と、
該容器本体の一方の前記開口部に弾性部材を介して着脱可能に設けられる底部とを備え、
前記回転アームの回転中に、前記底部が前記振動伝達部に接触する請求項２に記載の細胞分離システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−７０６６４（Ｐ２０１２−７０６６４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１７７４３（Ｐ２０１０−２１７７４３）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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