細胞分離装置および酸素溶解装置
【課題】臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能な細胞分離装置を提供すること。
【解決手段】臓器内の特定の細胞群を臓器から分離して取り出すための細胞分離装置１は、臓器を分解するための消化酵素入りの輸液が循環する循環路２と、循環路２内に配置され臓器が収納される臓器収納容器３と、循環路２内に配置され輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段７とを備えている。酸素付与手段７は、輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えている。
【解決手段】臓器内の特定の細胞群を臓器から分離して取り出すための細胞分離装置１は、臓器を分解するための消化酵素入りの輸液が循環する循環路２と、循環路２内に配置され臓器が収納される臓器収納容器３と、循環路２内に配置され輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段７とを備えている。酸素付与手段７は、輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臓器内の特定の細胞群を分離して取り出すための細胞分離装置、および、かかる細胞分離装置に注入される輸液に酸素を溶解させる酸素溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膵臓からのインシュリン分泌がなくなってしまうインシュリン依存糖尿病（１型糖尿病）に対する治療法として、糖尿病患者に対して膵臓を移植する膵臓移植が行われている。この膵臓移植は大規模な手術であり、患者の体の負担が大きい。そこで、患者の体の負担を軽減するための治療法として、膵臓に含まれる膵島を取り出してこの膵島を移植する膵島移植が行われている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】後藤昌史、外４名、「ヨーロッパにおける膵島移植」、今日の移植、株式会社日本医学館、２００５年６月、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．４、Ｐ４０１−４０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、膵臓から膵島を分離して取り出すためには、まず、心臓死あるいは脳死の患者から膵臓を摘出し、その後、消化酵素を含む溶液を用いて摘出した膵臓から膵島を分離して取り出す必要がある。そのため、従来は、膵臓から膵島を分離する際に、膵臓内の呼吸により酸素が消費され、酸素分圧が低下して、膵島細胞が死んでしまう確率が高く、膵島移植を行いたい場合であっても、必要数の膵島が確保できないといった問題が生じている。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、膵臓等の臓器から生きた状態の膵島等の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能な細胞分離装置を提供することにある。また、本発明の課題は、細胞分離装置に注入される輸液を、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能な輸液とするための酸素溶解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本願発明者は種々の検討を行った。その結果、消化酵素入りの輸液を用いて臓器から細胞群を分離する際に、輸液中の溶存酸素量を増やすことで、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能であることを知見するに至った。
【０００７】
本発明はかかる新たな知見に基づくものであり、臓器内の特定の細胞群を臓器から分離して取り出すための細胞分離装置であって、臓器を分解するための消化酵素入りの輸液が循環する循環路と、循環路内に配置され臓器が収納される臓器収納容器と、循環路内に配置され輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段とを備え、酸素付与手段は、輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の細胞分離装置では、循環路内に配置される酸素付与手段が、輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えている。そのため、酸素供給部に供給される気体状の酸素は酸素透過膜を透過して輸液通過部で輸液に接触する。したがって、輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させることができる。その結果、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能となる。
【０００９】
本発明において、酸素透過膜は、疎水性材料で形成されていることが好ましい。このように構成すると、輸液通過部を通過する輸液が酸素透過膜を透過して酸素供給部へ漏れ出すのを防止することが可能になる。
【００１０】
本発明において、細孔径の径は、０．００５μｍ〜１μｍであることが好ましい。このように構成すると、酸素供給部から輸液通過部に向かって細菌が酸素透過膜を透過するのを抑制することができ、輸液への細菌の混入を抑制することができる。また、輸液通過部から酸素供給部への輸液の漏れ出しを防止できる。
【００１１】
本発明において、細胞分離装置は、循環路内に配置され循環路で輸液を循環させるために輸液を吐出するポンプを備え、酸素付与手段は、ポンプの吐出側に配置されていることが好ましい。このように構成すると、輸液通過部内の輸液の圧力を高めることができる。そのため、酸素供給部から酸素透過膜を透過して輸液に混入しうる気泡（酸素の微小泡）の混入を防止することが可能になる。その結果、輸液を用いた適切な臓器の分解が可能になる。
【００１２】
本発明において、酸素透過膜は中空糸膜であり、中空糸膜の内部が輸液通過部となっていることが好ましい。このように構成すると、分離される細胞群が輸液とともに中空糸膜の内部を通過するため、分離される細胞群が中空糸膜の外部を通過する場合と比較して、分離される細胞群の回収が容易になる。
【００１３】
本発明において、たとえば、臓器は膵臓であり、細胞群は膵島である。この場合には、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。
【００１４】
また、本発明の酸素溶解装置は、上述の新たな知見に基づくものであり、臓器内の特定の細胞群を臓器から分離して取り出すための細胞分離装置に注入される輸液が循環する輸液循環路と、輸液循環路内に配置され輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段とを備え、酸素付与手段は、輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の酸素溶解装置では、輸液循環路内に配置される酸素付与手段が、輸液通過部と、酸素供給部と、輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えている。そのため、酸素供給部に供給される気体状の酸素は酸素透過膜を透過して輸液通過部で輸液に接触する。したがって、輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させることができる。その結果、細胞分離装置に注入される輸液を、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能な輸液とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明にかかる細胞分離装置では、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。また、本発明にかかる酸素溶解装置では、細胞分離装置に注入される輸液を、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能な輸液とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（膵島の分離手順）
図１は、本発明の実施の形態にかかる膵島の分離手順を説明するための図である。
【００１９】
本形態では、臓器としての膵臓から細胞群としての膵島が分離されて取り出される。すなわち、後述する本形態の細胞分離装置１は、膵臓から膵島を分離して取り出すための膵島分離装置である。したがって、以下では、本形態の細胞分離装置１を「膵島分離装置１」と表記する。
【００２０】
膵臓からの膵島の分離は、図１に示す手順で行われる。すなわち、まず、心臓死または脳死の患者の体内から膵臓を摘出し、膵島の分離が行われる所定の場所まで摘出された膵臓を運搬する。その後、膵管に逆行性に、たとえばコラゲナーゼ等の消化酵素（具体的には、消化酵素入りの消化溶液）を注入する。膵管に消化酵素を注入することで、膵臓全体に消化酵素を行き渡らせることができる。
【００２１】
その後、後述の膵島分離装置１で、輸液を用いて膵臓の分解（消化）を行う。そして、膵臓を分解した後の輸液に対して、遠心分離処理等の処理を行うことで、膵島と他の細胞とを分離する（すなわち、膵島を純化する。）。
【００２２】
以下、膵臓の分解を行うための膵島分離装置１の構成を説明する。
【００２３】
（膵島分離装置の構成）
図２は、本発明の実施の形態にかかる膵島分離装置１の概略構成を示す概念図である。
【００２４】
本形態の膵島分離装置１は、膵臓から膵島を分離して取り出すための装置である。この膵島分離装置１は、図２に示すように、膵臓を分解するための消化酵素入りの輸液が循環する循環路２と、消化酵素が注入された後の膵臓が収納される臓器収納容器としてのチャンバー３と、循環路２に輸液を注入し、また、循環路２から輸液を取り出すための輸液交換用口４と、輸液交換用口４から注入された輸液がたまる輸液バッグ５と、循環路２で輸液を循環させるために輸液を吐出するポンプ６と、輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段としての中空糸膜モジュール７と、チャンバー３内の温度を検出する温度センサ８と、温度センサ８での検出結果に基づいてチャンバー３内の輸液の温度を所定の温度に維持するための熱交換器９とを備えている。
【００２５】
なお、本形態の膵島分離装置１で使用される輸液はたとえば、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよび塩素等を含有するアセテートリンゲル液である。
【００２６】
循環路２は、複数の可撓性の管状部材（たとえば、シリコンゴム製のチューブ）によって構成されている。また、チャンバー３を基準とすると、循環路２内には、図２に示すように、チャンバー３、輸液交換用口４、輸液バッグ５、ポンプ６、中空糸膜モジュール７および熱交換器９がこの順番で配置されている。すなわち、チャンバー３と輸液交換用口４、輸液交換用口４と輸液バッグ５、輸液バッグ５とポンプ６、ポンプ６と中空糸膜モジュール７、中空糸膜モジュール７と熱交換器９、および、熱交換器９とチャンバー３との間にはそれぞれ、循環路２を構成する管状部材が配置されている。
【００２７】
上述のように、消化酵素が注入された後の膵臓がチャンバー３に収納され、輸液交換用口４から循環路２に輸液が注入される。そのため、消化酵素入りの輸液が循環路２を循環する。
【００２８】
チャンバー３は、たとえば、容器本体と蓋とからなる金属製の密閉容器である。このチャンバー３には、熱交換器９からの輸液が流入し、また、チャンバー３から輸液交換用口４に向かって輸液が流出する。
【００２９】
輸液交換用口４は、Ｔ型の継手である。この輸液交換用口４には、循環路２に輸液を注入する際、輸液が収納された輸液容器（図示省略）が接続される。また、輸液交換用口４には、循環路２から輸液を取り出す際、輸液を回収するための回収容器が接続される。
【００３０】
輸液バッグ５は、たとえば、プラスチック製の容器である。輸液交換用口４と輸液バッグ５とを接続する管状部材の端部、および、輸液バッグ５とポンプ６とを接続する管状部材の端部は、輸液バッグ５内にたまった輸液の中に配置されている。また、輸液バッグ５の口には、輸液バッグ５の内部と外気との接触を防止するための蓋（たとえば、ゴム製の蓋）が取り付けられている。
【００３１】
ポンプ６は、たとえば、ローラーポンプである。本形態では、輸液バッグ５からポンプ６に向かって輸液が流入し、ポンプ６は、中空糸膜モジュール７に向かって輸液を吐出する。すなわち、本形態では、ポンプ６の吐出側に、中空糸膜モジュール７が配置されている。
【００３２】
中空糸膜モジュール７には、ポンプ６からの輸液が流入し、また、中空糸膜モジュール７から熱交換器９に向かって輸液が流出する。この中空糸膜モジュール７には、酸素ボンベ等からなる酸素供給源１１が接続されており、酸素供給源１１から中空糸膜モジュール７に気体状の酸素が供給される。この中空糸膜モジュール７の詳細な構成については後述する。
【００３３】
熱交換器９は、所定の液体で満たされた容器１２と、容器１２に入っている液体内に配置される管部１３と、容器１２内の液体を加熱するためのヒータ（図示省略）とを備えている。管部１３の一端には、中空糸膜モジュール７と熱交換器９とをつなぐ管状部材が接続され、管部１３の他端には、熱交換器９とチャンバー３とをつなぐ管状部材が接続されている。この熱交換器９では、温度センサ８での検出結果に基づいて、ヒータがオンまたはオフし、容器１２内の液体の温度を制御することで、管部１３を通過する輸液の温度を調整する。また、管部１３を通過する輸液の温度を調整することで、チャンバー３内の輸液の温度を所定の温度に維持する。
【００３４】
（中空糸膜モジュールの構成）
図３は、図２に示す中空糸膜モジュール７の断面を説明するための概略図であり、（Ａ）は図２のＥ−Ｅ断面に相当する断面を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ断面を示す。
【００３５】
中空糸膜モジュール７は、図３に示すように、略円筒状に形成されたハウジング１５と、ハウジング１５の内部に配置された複数の中空糸膜１６とを備えている。本形態では、中空糸膜１６の内部を輸液が通過し、ハウジング１５の内部かつ中空糸膜１６の外部に酸素供給源１１から気体状の酸素が供給される。すなわち、本形態では、中空糸膜１６の内部は、輸液が通過する輸液通過部１７であり、また、ハウジング１５の内部かつ中空糸膜１６の外部は、気体状の酸素が供給される酸素供給部１８である。なお、本形態では、中空糸膜１６は、輸液通過部１７と酸素供給部１８との間に配置される酸素透過膜となっている。
【００３６】
ハウジング１５には、酸素供給部１８に連通する酸素の供給孔１５ａおよび排出孔１５ｂが形成されている。供給孔１５ａには酸素供給源１１が接続されており、酸素供給源１１から供給される気体状の酸素は、供給孔１５ａを通過して酸素供給部１８に流入する。
【００３７】
中空糸膜１６は、酸素が透過する細孔径（図示省略）を備えている。この中空糸膜１６の細孔径の径は、たとえば、０．０１μｍ〜１μｍである。本形態では、中空糸膜１６の細孔径の径は、０．１〜０．２μｍとなっている。また、中空糸膜１６の内径Ｄ１（すなわち、輸液通過部１７の径）は、たとえば、１ｍｍ以上である。本形態では、分離される膵島が輸液とともに通過可能となるように、中空糸膜１６の内径Ｄ１は、１．８ｍｍとなっている。また、本形態の中空糸膜１６の外径は、２．７ｍｍである。さらに、本形態では、中空糸膜モジュール７が有する中空糸膜１６の有効膜面積（すなわち、中空糸膜１６の内径側の表面積）の総和は、２５００ｃｍ２となっている。
【００３８】
また、中空糸膜１６は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）あるいはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の疎水性材料で形成されている。本形態の中空糸膜１６は、ＰＰで形成されている。
【００３９】
図３（Ｂ）の左右方向における酸素供給部１８の両端部には、酸素供給部１８に流入する酸素の漏れを防止するためのシール部材１９が配置されている。そのため、供給孔１５ａを通過して酸素供給部１８に流入する酸素は、排出孔１５ｂを通過して酸素供給部１８から流出する。
【００４０】
このように構成された中空糸膜モジュール７では、酸素供給部１８に供給される気体状の酸素が中空糸膜１６を透過して、中空糸膜１６の内周面で輸液通過部１７を通過する輸液に接触する。そのため、輸液通過部１７を通過する輸液に酸素が溶解し、輸液の溶存酸素量が増加する。
【００４１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の膵島分離装置１では、循環路２内に配置される中空糸膜モジュール７が、輸液通過部１７と、酸素供給部１８と、輸液通過部１７と酸素供給部１８との間に配置される中空糸膜１６とを備えている。そのため、上述のように、輸液通過部１７を通過する輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させることができる。その結果、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。
【００４２】
また、一般に細菌の大きさは一番小さいものでも０．２μｍ程度であるが、本形態の中空糸膜１６の細孔径の径は、０．１μｍ〜０．２μｍとなっており、かつ、中空糸膜１６は、所定の膜厚を有する。そのため、酸素供給部１８から輸液通過部１７に向かって細菌が中空糸膜１６を透過するのを防止することができる。したがって、輸液への細菌の混入を防止でき、細菌の混入に起因する輸液の汚染を防止できる。
【００４３】
特に、本形態では、中空糸膜１６が疎水性材料で形成され、中空糸膜１６の細孔径の径が０．１〜０．２μｍとなっているため、輸液通過部１７を通過する輸液が中空糸膜１６を透過して酸素供給部１８へ漏れ出すのを防止することができる。また、本形態では、中空糸膜モジュール７がポンプ６の吐出側に配置されているため、輸液通過部１７内の輸液の圧力を高めることができ、酸素供給部１８から中空糸膜１６を透過して輸液に混入しうる気泡（酸素の微小泡）の混入を防止することが可能になる。また、本形態では、中空糸膜１６の内部が輸液通過部１７となっており、分離される膵島は輸液とともに中空糸膜１６の内部を通過するため、分離される膵島の回収が容易になる。このように、本形態の膵島分離装置１では、輸液を用いて適切かつ容易に膵臓を分解して膵島を取り出すことができる。
【００４４】
以上の本形態の効果を、豚の膵臓から膵島を分離する膵島の分離実験のデータに基づいてより詳細に説明する。図４は、図２に示す循環路２での輸液の循環時間と輸液の溶存酸素量との関係を示す実験データである。
【００４５】
まず、実験条件について説明する。
【００４６】
膵島の分離実験では、まず、消化酵素が注入、充填された後の豚の膵臓をチャンバー３内に収納する。その後、輸液交換用口４から１０００ｍｌの輸液を注入し、ポンプ６を起動して、循環路２で輸液を循環させる。膵島分離装置１から所定の間隔で輸液のサンプリングを行い、チャンバー３内の膵臓の消化状態が十分だと思われた時点で、輸液交換用口４から膵臓消化液（輸液）を回収する。より多くの膵島細胞を回収するために、輸液交換用口４から１０００ｍｌの新たな輸液を注入しながら引き続き回収を継続する。１０００ｍｌの新たな輸液が循環路２を循環するのに要する時間は５分である。チャンバー３内が十分に希釈され、膵臓消化産物が回収できなくなるまでこの作業を継続する。通常、この作業に要する時間は、４０〜７０分位である。このように輸液を交換しながら、膵臓を分解し、回収された膵臓消化液に対して、遠心分離処理を行って、膵島と他の細胞とを分離する。
【００４７】
なお、この実験で、豚の膵臓に注入された消化酵素は、リベラーゼ（具体的には、Ｌｉｂｅｒａｓｅ Ｈｉ（ロシュ・ダイアグノスティックス社製））であり、循環路２で循環する輸液は、アセテートリンゲル液である。また、この実験では、温度センサ８と熱交換器９とによって、チャンバー３内の輸液の温度を３７℃に保っている。
【００４８】
この分離実験では、ポンプ６を起動して、循環路２で輸液を循環させる際に、酸素供給源１１から気体状の酸素を酸素供給部１８に供給する。具体的には、酸素供給源１１から濃度９９．５％の酸素を酸素供給部１８に供給する。酸素供給部１８に酸素が供給されると、循環路２内の輸液の溶存酸素量が増加する。具体的には、図４に示すように、循環路２に注入された直後は８ｍｇ／ｌであった輸液の溶存酸素量は、循環時間とともに次第に増加し、５分後には、３０ｍｇ／ｌを超え、１０分を経過すると、３３〜３４ｍｇ／ｌに収束した。
【００４９】
なお、この分離実験で使用された中空糸膜１６の細孔径の径は０．１〜０．２μｍであり、中空糸膜１６の内径Ｄ１は、１．８ｍｍであり、中空糸膜１６の外径は２．７ｍｍである。また、中空糸膜モジュール７全体の有効膜面積は２５００ｃｍ２である。
【００５０】
このような条件で膵島細胞の分離を行い、分離された膵島細胞を２４時間培養した後に、膵島細胞の、アドシン二燐酸（ＡＤＰ）とアドシン三燐酸（ＡＴＰ）との比であるＡＤＰ／ＡＴＰの値を測定した。その結果、膵島細胞のＡＤＰ／ＡＴＰの値は０．０１９であった。一方、比較のため、中空糸膜モジュール７を使用せずに（すなわち、輸液の中に酸素を溶解させずに）、かつ、その他の条件を同じにして膵島細胞を分離し、分離された膵島細胞を２４時間培養した後に、その膵島細胞のＡＤＰ／ＡＴＰの値を測定すると、その値は０．０７８であった。なお、これらの測定では、測定装置として、Ｐｒｏｍｅｇａ社製の「ＧｌｏＭａｘ２０／２０ｎＬｕｍｉｎｏｍｅｔｅｒ」を使用するとともに、ＡＤＰおよびＡＴＰ測定キット「ＡｐｏＧｌｏｗＡｓｓａｙｋｉｔ」を使用した。
【００５１】
ここで、ＡＤＰ／ＡＴＰは、本願発明者である後藤昌史らによって提案されている指標であり、このＡＤＰ／ＡＴＰの値と膵島の機能との関係については、後藤昌史ら他３名著の「Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｌａｎａｔａｔｉｏｎ ２００６；６：Ｐ２４８３−２４８７」に詳しく記載されている。このＡＤＰ／ＡＴＰの値が小さいと、分離後の膵島の機能が維持されていることを意味しており、本形態の膵島分離装置１を用いると、分離後の膵島の機能が大幅に維持されていることがわかる。なお、通常、ＡＤＰ／ＡＴＰの値が０．１より大きいとその膵島は膵島移植に不適とされている。
【００５２】
以上のように、本形態の膵島分離装置１を用いると、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。また、インシュリン発生能力の高い膵島を分離して取り出すことが可能になる。なお、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すために、膵島の分離時に、輸液の溶存酸素量を増加させるという構成は、本願の先願となる特願２００６−１４０２６号においても、本願発明者によって提案されている。
【００５３】
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
【００５４】
上述した形態では、膵島分離装置１が中空糸膜モジュール７を備え、循環路２で輸液を循環させながら、輸液に酸素を溶解させている。この他にもたとえば、膵島分離装置１での中空糸膜モジュール７の配置を省略するとともに、輸液交換用口４から膵島分離装置１に注入される輸液に予め酸素を溶解し、膵島分離装置１に注入される輸液の溶存酸素量を予め高めておいても良い。この場合には、たとえば、図５に示す酸素溶解装置３１を用いて、膵島分離装置１に注入される輸液に予め酸素を溶解させれば良い。以下、酸素溶解装置３１の構成を簡単に説明する。なお、図５では、上述した形態と共通する構成については同一の符号を付している。
【００５５】
酸素溶解装置３１は、膵島分離装置１に注入される輸液が収納された輸液容器３５と、酸素溶解装置３１内で輸液が循環する輸液循環路３２と、輸液循環路３２内に配置され輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段としての中空糸膜モジュール７とを備えている。また、中空糸膜モジュール７には、酸素供給源１１が接続されている。
【００５６】
輸液循環路３２は、循環路２と同様に、複数の可撓性の管状部材によって構成されている。また、輸液容器３５を基準とすると、輸液循環路３２内には、図５に示すように、輸液容器３５、ポンプ６および中空糸膜モジュール７がこの順番で配置されている。また、中空糸膜モジュール７は、ポンプ６の吐出側に配置されている。
【００５７】
輸液容器３５は、たとえば、プラスチック製の容器である。中空糸膜モジュール７と輸液容器３５とを接続する管状部材の端部、および、輸液容器３５とポンプ６とを接続する管状部材の端部は、輸液容器３５内にたまった輸液の中に配置されている。また、輸液容器３５の口には、輸液容器３５の内部と外気との接触を防止するための蓋が取り付けられている。
【００５８】
このように構成された酸素溶解装置３１を用いて、膵島分離装置１に注入される輸液に予め酸素を溶解させる場合にも、上述した形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、この場合にも、溶存酸素量の多い輸液を用いて、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。また、輸液への細菌の混入を防止でき、細菌の混入に起因する輸液の汚染を防止できる。さらに、輸液を用いて適切かつ容易に膵臓を分解して膵島を取り出すことができる。なお、酸素溶解装置３１を用いて、輸液に予め酸素を溶解させる場合には、中空糸膜１６の内部を分離される膵島が通過することがないため、中空糸膜１６の内径Ｄ１を小さくすることができる。
【００５９】
上述した形態では、酸素付与手段として、中空糸膜モジュール７が使用されているが、酸素付与手段は、中空糸膜モジュール７には限定されない。たとえば、酸素付与手段は、図６に示すように、酸素透過膜としての平膜４６を備える平膜モジュール３７であっても良い。なお、図６（Ａ）は、平膜モジュール３７の、輸液の通過方向に直交する方向の断面を図示し、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＧ−Ｇ断面を図示している。
【００６０】
この平膜モジュール３７では、ハウジング４５の内部に平面状またはシート状の平膜４６が配置され、ハウジング４５の内部が平膜４６によって上下方向に仕切られている。図６に示す例では、ハウジング４５の内部であってかつ平膜４６の上側は、輸液が通過する輸液通過部４７となっており、ハウジング４５の内部であってかつ平膜４６の下側は、気体状の酸素が供給される酸素供給部４８となっている。また、ハウジング４５には、酸素供給部４８に連通する酸素の供給孔４５ａおよび排出孔４５ｂが形成されており、供給孔１５ａには、酸素供給源１１が接続されている。また、図６（Ｂ）の左右方向における酸素供給部４８の両端部には、酸素供給部４８に流入する酸素の漏れを防止するためのシール部材４９が配置されている。
【００６１】
また、酸素付与手段は、中空糸膜１６や平膜４６以外の精密ろ過膜（たとえば、中空糸膜１６よりも太い管状ろ過膜）を酸素透過膜として備える膜モジュールであっても良い。また、酸素付与手段は、シリコンゴム等で形成された酸素透過膜を備える膜モジュールであっても良い。
【００６２】
上述した形態では、中空糸膜１６の内部が輸液通過部１７となり、ハウジング１５の内部かつ中空糸膜１６の外部が酸素供給部１８となっている。この他にもたとえば、中空糸膜１６の内部が酸素供給部となり、ハウジング１５の内部かつ中空糸膜１６の外部が輸液通過部となっても良い。
【００６３】
上述した形態では、中空糸膜モジュール７は、ポンプ６の吐出側に配置されているが、中空糸膜モジュール７は、ポンプ６の流入側に配置されても良い。また、上述した形態では、チャンバー３を基準とすると、循環路２内には、チャンバー３、輸液交換用口４、輸液バッグ５、ポンプ６、中空糸膜モジュール７および熱交換器９がこの順番で配置されているが、これらの構成の配置順序は、必要に応じて入れ替えても良い。
【００６４】
上述した形態では、膵臓内から膵島を分離して取り出す膵島分離装置１を例に本発明の実施の形態にかかる細胞分離装置を説明しているが、他の臓器から所定の細胞群を分離して取り出すために、膵島分離装置１と同様の構成を備える細胞分離装置を用いても良い。たとえば、肝臓から肝臓内の所定の細胞群を分離して取り出すために、膵島分離装置１と同様の構成を備える細胞分離装置を用いても良い。また、他の臓器から所定の細胞群を分離して取り出すための細胞分離装置に注入される輸液の溶存酸素量を予め高めておくために、酸素溶解装置３１を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態にかかる膵島の分離手順を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる膵島分離装置の概略構成を示す概念図である。
【図３】図２に示す中空糸膜モジュールの断面を説明するための概略図であり、（Ａ）は図２のＥ−Ｅ断面に相当する断面を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ断面を示す。
【図４】図２に示す循環路での輸液の循環時間と輸液の溶存酸素量との関係を示す実験データである。
【図５】本発明の実施の形態にかかる酸素溶解装置の概略構成を示す概念図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかる酸素付与手段としての平膜モジュールの断面を説明するための概略図であり、（Ａ）は輸液の通過方向に直交する方向の断面を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＧ−Ｇ断面を示す。
【符号の説明】
【００６６】
１ 膵島分離装置（細胞分離装置）
２ 循環路
３ チャンバー（臓器収納容器）
６ ポンプ
７ 中空糸膜モジュール（酸素付与手段）
１６ 中空糸膜（酸素透過膜）
１７、４７ 輸液通過部
１８、４８ 酸素供給部
３１ 酸素溶解装置
３２ 輸液循環路
３７ 平膜モジュール（酸素付与手段）
４６ 平膜（酸素透過膜）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、臓器内の特定の細胞群を分離して取り出すための細胞分離装置、および、かかる細胞分離装置に注入される輸液に酸素を溶解させる酸素溶解装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膵臓からのインシュリン分泌がなくなってしまうインシュリン依存糖尿病（１型糖尿病）に対する治療法として、糖尿病患者に対して膵臓を移植する膵臓移植が行われている。この膵臓移植は大規模な手術であり、患者の体の負担が大きい。そこで、患者の体の負担を軽減するための治療法として、膵臓に含まれる膵島を取り出してこの膵島を移植する膵島移植が行われている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】後藤昌史、外４名、「ヨーロッパにおける膵島移植」、今日の移植、株式会社日本医学館、２００５年６月、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．４、Ｐ４０１−４０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、膵臓から膵島を分離して取り出すためには、まず、心臓死あるいは脳死の患者から膵臓を摘出し、その後、消化酵素を含む溶液を用いて摘出した膵臓から膵島を分離して取り出す必要がある。そのため、従来は、膵臓から膵島を分離する際に、膵臓内の呼吸により酸素が消費され、酸素分圧が低下して、膵島細胞が死んでしまう確率が高く、膵島移植を行いたい場合であっても、必要数の膵島が確保できないといった問題が生じている。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、膵臓等の臓器から生きた状態の膵島等の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能な細胞分離装置を提供することにある。また、本発明の課題は、細胞分離装置に注入される輸液を、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能な輸液とするための酸素溶解装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本願発明者は種々の検討を行った。その結果、消化酵素入りの輸液を用いて臓器から細胞群を分離する際に、輸液中の溶存酸素量を増やすことで、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能であることを知見するに至った。
【０００７】
本発明はかかる新たな知見に基づくものであり、臓器内の特定の細胞群を臓器から分離して取り出すための細胞分離装置であって、臓器を分解するための消化酵素入りの輸液が循環する循環路と、循環路内に配置され臓器が収納される臓器収納容器と、循環路内に配置され輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段とを備え、酸素付与手段は、輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の細胞分離装置では、循環路内に配置される酸素付与手段が、輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えている。そのため、酸素供給部に供給される気体状の酸素は酸素透過膜を透過して輸液通過部で輸液に接触する。したがって、輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させることができる。その結果、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能となる。
【０００９】
本発明において、酸素透過膜は、疎水性材料で形成されていることが好ましい。このように構成すると、輸液通過部を通過する輸液が酸素透過膜を透過して酸素供給部へ漏れ出すのを防止することが可能になる。
【００１０】
本発明において、細孔径の径は、０．００５μｍ〜１μｍであることが好ましい。このように構成すると、酸素供給部から輸液通過部に向かって細菌が酸素透過膜を透過するのを抑制することができ、輸液への細菌の混入を抑制することができる。また、輸液通過部から酸素供給部への輸液の漏れ出しを防止できる。
【００１１】
本発明において、細胞分離装置は、循環路内に配置され循環路で輸液を循環させるために輸液を吐出するポンプを備え、酸素付与手段は、ポンプの吐出側に配置されていることが好ましい。このように構成すると、輸液通過部内の輸液の圧力を高めることができる。そのため、酸素供給部から酸素透過膜を透過して輸液に混入しうる気泡（酸素の微小泡）の混入を防止することが可能になる。その結果、輸液を用いた適切な臓器の分解が可能になる。
【００１２】
本発明において、酸素透過膜は中空糸膜であり、中空糸膜の内部が輸液通過部となっていることが好ましい。このように構成すると、分離される細胞群が輸液とともに中空糸膜の内部を通過するため、分離される細胞群が中空糸膜の外部を通過する場合と比較して、分離される細胞群の回収が容易になる。
【００１３】
本発明において、たとえば、臓器は膵臓であり、細胞群は膵島である。この場合には、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。
【００１４】
また、本発明の酸素溶解装置は、上述の新たな知見に基づくものであり、臓器内の特定の細胞群を臓器から分離して取り出すための細胞分離装置に注入される輸液が循環する輸液循環路と、輸液循環路内に配置され輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段とを備え、酸素付与手段は、輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の酸素溶解装置では、輸液循環路内に配置される酸素付与手段が、輸液通過部と、酸素供給部と、輸液通過部と酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えている。そのため、酸素供給部に供給される気体状の酸素は酸素透過膜を透過して輸液通過部で輸液に接触する。したがって、輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させることができる。その結果、細胞分離装置に注入される輸液を、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能な輸液とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明にかかる細胞分離装置では、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。また、本発明にかかる酸素溶解装置では、細胞分離装置に注入される輸液を、臓器から生きた状態の細胞群をより高い確率で分離して取り出すことが可能な輸液とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
（膵島の分離手順）
図１は、本発明の実施の形態にかかる膵島の分離手順を説明するための図である。
【００１９】
本形態では、臓器としての膵臓から細胞群としての膵島が分離されて取り出される。すなわち、後述する本形態の細胞分離装置１は、膵臓から膵島を分離して取り出すための膵島分離装置である。したがって、以下では、本形態の細胞分離装置１を「膵島分離装置１」と表記する。
【００２０】
膵臓からの膵島の分離は、図１に示す手順で行われる。すなわち、まず、心臓死または脳死の患者の体内から膵臓を摘出し、膵島の分離が行われる所定の場所まで摘出された膵臓を運搬する。その後、膵管に逆行性に、たとえばコラゲナーゼ等の消化酵素（具体的には、消化酵素入りの消化溶液）を注入する。膵管に消化酵素を注入することで、膵臓全体に消化酵素を行き渡らせることができる。
【００２１】
その後、後述の膵島分離装置１で、輸液を用いて膵臓の分解（消化）を行う。そして、膵臓を分解した後の輸液に対して、遠心分離処理等の処理を行うことで、膵島と他の細胞とを分離する（すなわち、膵島を純化する。）。
【００２２】
以下、膵臓の分解を行うための膵島分離装置１の構成を説明する。
【００２３】
（膵島分離装置の構成）
図２は、本発明の実施の形態にかかる膵島分離装置１の概略構成を示す概念図である。
【００２４】
本形態の膵島分離装置１は、膵臓から膵島を分離して取り出すための装置である。この膵島分離装置１は、図２に示すように、膵臓を分解するための消化酵素入りの輸液が循環する循環路２と、消化酵素が注入された後の膵臓が収納される臓器収納容器としてのチャンバー３と、循環路２に輸液を注入し、また、循環路２から輸液を取り出すための輸液交換用口４と、輸液交換用口４から注入された輸液がたまる輸液バッグ５と、循環路２で輸液を循環させるために輸液を吐出するポンプ６と、輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段としての中空糸膜モジュール７と、チャンバー３内の温度を検出する温度センサ８と、温度センサ８での検出結果に基づいてチャンバー３内の輸液の温度を所定の温度に維持するための熱交換器９とを備えている。
【００２５】
なお、本形態の膵島分離装置１で使用される輸液はたとえば、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよび塩素等を含有するアセテートリンゲル液である。
【００２６】
循環路２は、複数の可撓性の管状部材（たとえば、シリコンゴム製のチューブ）によって構成されている。また、チャンバー３を基準とすると、循環路２内には、図２に示すように、チャンバー３、輸液交換用口４、輸液バッグ５、ポンプ６、中空糸膜モジュール７および熱交換器９がこの順番で配置されている。すなわち、チャンバー３と輸液交換用口４、輸液交換用口４と輸液バッグ５、輸液バッグ５とポンプ６、ポンプ６と中空糸膜モジュール７、中空糸膜モジュール７と熱交換器９、および、熱交換器９とチャンバー３との間にはそれぞれ、循環路２を構成する管状部材が配置されている。
【００２７】
上述のように、消化酵素が注入された後の膵臓がチャンバー３に収納され、輸液交換用口４から循環路２に輸液が注入される。そのため、消化酵素入りの輸液が循環路２を循環する。
【００２８】
チャンバー３は、たとえば、容器本体と蓋とからなる金属製の密閉容器である。このチャンバー３には、熱交換器９からの輸液が流入し、また、チャンバー３から輸液交換用口４に向かって輸液が流出する。
【００２９】
輸液交換用口４は、Ｔ型の継手である。この輸液交換用口４には、循環路２に輸液を注入する際、輸液が収納された輸液容器（図示省略）が接続される。また、輸液交換用口４には、循環路２から輸液を取り出す際、輸液を回収するための回収容器が接続される。
【００３０】
輸液バッグ５は、たとえば、プラスチック製の容器である。輸液交換用口４と輸液バッグ５とを接続する管状部材の端部、および、輸液バッグ５とポンプ６とを接続する管状部材の端部は、輸液バッグ５内にたまった輸液の中に配置されている。また、輸液バッグ５の口には、輸液バッグ５の内部と外気との接触を防止するための蓋（たとえば、ゴム製の蓋）が取り付けられている。
【００３１】
ポンプ６は、たとえば、ローラーポンプである。本形態では、輸液バッグ５からポンプ６に向かって輸液が流入し、ポンプ６は、中空糸膜モジュール７に向かって輸液を吐出する。すなわち、本形態では、ポンプ６の吐出側に、中空糸膜モジュール７が配置されている。
【００３２】
中空糸膜モジュール７には、ポンプ６からの輸液が流入し、また、中空糸膜モジュール７から熱交換器９に向かって輸液が流出する。この中空糸膜モジュール７には、酸素ボンベ等からなる酸素供給源１１が接続されており、酸素供給源１１から中空糸膜モジュール７に気体状の酸素が供給される。この中空糸膜モジュール７の詳細な構成については後述する。
【００３３】
熱交換器９は、所定の液体で満たされた容器１２と、容器１２に入っている液体内に配置される管部１３と、容器１２内の液体を加熱するためのヒータ（図示省略）とを備えている。管部１３の一端には、中空糸膜モジュール７と熱交換器９とをつなぐ管状部材が接続され、管部１３の他端には、熱交換器９とチャンバー３とをつなぐ管状部材が接続されている。この熱交換器９では、温度センサ８での検出結果に基づいて、ヒータがオンまたはオフし、容器１２内の液体の温度を制御することで、管部１３を通過する輸液の温度を調整する。また、管部１３を通過する輸液の温度を調整することで、チャンバー３内の輸液の温度を所定の温度に維持する。
【００３４】
（中空糸膜モジュールの構成）
図３は、図２に示す中空糸膜モジュール７の断面を説明するための概略図であり、（Ａ）は図２のＥ−Ｅ断面に相当する断面を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ断面を示す。
【００３５】
中空糸膜モジュール７は、図３に示すように、略円筒状に形成されたハウジング１５と、ハウジング１５の内部に配置された複数の中空糸膜１６とを備えている。本形態では、中空糸膜１６の内部を輸液が通過し、ハウジング１５の内部かつ中空糸膜１６の外部に酸素供給源１１から気体状の酸素が供給される。すなわち、本形態では、中空糸膜１６の内部は、輸液が通過する輸液通過部１７であり、また、ハウジング１５の内部かつ中空糸膜１６の外部は、気体状の酸素が供給される酸素供給部１８である。なお、本形態では、中空糸膜１６は、輸液通過部１７と酸素供給部１８との間に配置される酸素透過膜となっている。
【００３６】
ハウジング１５には、酸素供給部１８に連通する酸素の供給孔１５ａおよび排出孔１５ｂが形成されている。供給孔１５ａには酸素供給源１１が接続されており、酸素供給源１１から供給される気体状の酸素は、供給孔１５ａを通過して酸素供給部１８に流入する。
【００３７】
中空糸膜１６は、酸素が透過する細孔径（図示省略）を備えている。この中空糸膜１６の細孔径の径は、たとえば、０．０１μｍ〜１μｍである。本形態では、中空糸膜１６の細孔径の径は、０．１〜０．２μｍとなっている。また、中空糸膜１６の内径Ｄ１（すなわち、輸液通過部１７の径）は、たとえば、１ｍｍ以上である。本形態では、分離される膵島が輸液とともに通過可能となるように、中空糸膜１６の内径Ｄ１は、１．８ｍｍとなっている。また、本形態の中空糸膜１６の外径は、２．７ｍｍである。さらに、本形態では、中空糸膜モジュール７が有する中空糸膜１６の有効膜面積（すなわち、中空糸膜１６の内径側の表面積）の総和は、２５００ｃｍ２となっている。
【００３８】
また、中空糸膜１６は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）あるいはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の疎水性材料で形成されている。本形態の中空糸膜１６は、ＰＰで形成されている。
【００３９】
図３（Ｂ）の左右方向における酸素供給部１８の両端部には、酸素供給部１８に流入する酸素の漏れを防止するためのシール部材１９が配置されている。そのため、供給孔１５ａを通過して酸素供給部１８に流入する酸素は、排出孔１５ｂを通過して酸素供給部１８から流出する。
【００４０】
このように構成された中空糸膜モジュール７では、酸素供給部１８に供給される気体状の酸素が中空糸膜１６を透過して、中空糸膜１６の内周面で輸液通過部１７を通過する輸液に接触する。そのため、輸液通過部１７を通過する輸液に酸素が溶解し、輸液の溶存酸素量が増加する。
【００４１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の膵島分離装置１では、循環路２内に配置される中空糸膜モジュール７が、輸液通過部１７と、酸素供給部１８と、輸液通過部１７と酸素供給部１８との間に配置される中空糸膜１６とを備えている。そのため、上述のように、輸液通過部１７を通過する輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させることができる。その結果、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。
【００４２】
また、一般に細菌の大きさは一番小さいものでも０．２μｍ程度であるが、本形態の中空糸膜１６の細孔径の径は、０．１μｍ〜０．２μｍとなっており、かつ、中空糸膜１６は、所定の膜厚を有する。そのため、酸素供給部１８から輸液通過部１７に向かって細菌が中空糸膜１６を透過するのを防止することができる。したがって、輸液への細菌の混入を防止でき、細菌の混入に起因する輸液の汚染を防止できる。
【００４３】
特に、本形態では、中空糸膜１６が疎水性材料で形成され、中空糸膜１６の細孔径の径が０．１〜０．２μｍとなっているため、輸液通過部１７を通過する輸液が中空糸膜１６を透過して酸素供給部１８へ漏れ出すのを防止することができる。また、本形態では、中空糸膜モジュール７がポンプ６の吐出側に配置されているため、輸液通過部１７内の輸液の圧力を高めることができ、酸素供給部１８から中空糸膜１６を透過して輸液に混入しうる気泡（酸素の微小泡）の混入を防止することが可能になる。また、本形態では、中空糸膜１６の内部が輸液通過部１７となっており、分離される膵島は輸液とともに中空糸膜１６の内部を通過するため、分離される膵島の回収が容易になる。このように、本形態の膵島分離装置１では、輸液を用いて適切かつ容易に膵臓を分解して膵島を取り出すことができる。
【００４４】
以上の本形態の効果を、豚の膵臓から膵島を分離する膵島の分離実験のデータに基づいてより詳細に説明する。図４は、図２に示す循環路２での輸液の循環時間と輸液の溶存酸素量との関係を示す実験データである。
【００４５】
まず、実験条件について説明する。
【００４６】
膵島の分離実験では、まず、消化酵素が注入、充填された後の豚の膵臓をチャンバー３内に収納する。その後、輸液交換用口４から１０００ｍｌの輸液を注入し、ポンプ６を起動して、循環路２で輸液を循環させる。膵島分離装置１から所定の間隔で輸液のサンプリングを行い、チャンバー３内の膵臓の消化状態が十分だと思われた時点で、輸液交換用口４から膵臓消化液（輸液）を回収する。より多くの膵島細胞を回収するために、輸液交換用口４から１０００ｍｌの新たな輸液を注入しながら引き続き回収を継続する。１０００ｍｌの新たな輸液が循環路２を循環するのに要する時間は５分である。チャンバー３内が十分に希釈され、膵臓消化産物が回収できなくなるまでこの作業を継続する。通常、この作業に要する時間は、４０〜７０分位である。このように輸液を交換しながら、膵臓を分解し、回収された膵臓消化液に対して、遠心分離処理を行って、膵島と他の細胞とを分離する。
【００４７】
なお、この実験で、豚の膵臓に注入された消化酵素は、リベラーゼ（具体的には、Ｌｉｂｅｒａｓｅ Ｈｉ（ロシュ・ダイアグノスティックス社製））であり、循環路２で循環する輸液は、アセテートリンゲル液である。また、この実験では、温度センサ８と熱交換器９とによって、チャンバー３内の輸液の温度を３７℃に保っている。
【００４８】
この分離実験では、ポンプ６を起動して、循環路２で輸液を循環させる際に、酸素供給源１１から気体状の酸素を酸素供給部１８に供給する。具体的には、酸素供給源１１から濃度９９．５％の酸素を酸素供給部１８に供給する。酸素供給部１８に酸素が供給されると、循環路２内の輸液の溶存酸素量が増加する。具体的には、図４に示すように、循環路２に注入された直後は８ｍｇ／ｌであった輸液の溶存酸素量は、循環時間とともに次第に増加し、５分後には、３０ｍｇ／ｌを超え、１０分を経過すると、３３〜３４ｍｇ／ｌに収束した。
【００４９】
なお、この分離実験で使用された中空糸膜１６の細孔径の径は０．１〜０．２μｍであり、中空糸膜１６の内径Ｄ１は、１．８ｍｍであり、中空糸膜１６の外径は２．７ｍｍである。また、中空糸膜モジュール７全体の有効膜面積は２５００ｃｍ２である。
【００５０】
このような条件で膵島細胞の分離を行い、分離された膵島細胞を２４時間培養した後に、膵島細胞の、アドシン二燐酸（ＡＤＰ）とアドシン三燐酸（ＡＴＰ）との比であるＡＤＰ／ＡＴＰの値を測定した。その結果、膵島細胞のＡＤＰ／ＡＴＰの値は０．０１９であった。一方、比較のため、中空糸膜モジュール７を使用せずに（すなわち、輸液の中に酸素を溶解させずに）、かつ、その他の条件を同じにして膵島細胞を分離し、分離された膵島細胞を２４時間培養した後に、その膵島細胞のＡＤＰ／ＡＴＰの値を測定すると、その値は０．０７８であった。なお、これらの測定では、測定装置として、Ｐｒｏｍｅｇａ社製の「ＧｌｏＭａｘ２０／２０ｎＬｕｍｉｎｏｍｅｔｅｒ」を使用するとともに、ＡＤＰおよびＡＴＰ測定キット「ＡｐｏＧｌｏｗＡｓｓａｙｋｉｔ」を使用した。
【００５１】
ここで、ＡＤＰ／ＡＴＰは、本願発明者である後藤昌史らによって提案されている指標であり、このＡＤＰ／ＡＴＰの値と膵島の機能との関係については、後藤昌史ら他３名著の「Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｌａｎａｔａｔｉｏｎ ２００６；６：Ｐ２４８３−２４８７」に詳しく記載されている。このＡＤＰ／ＡＴＰの値が小さいと、分離後の膵島の機能が維持されていることを意味しており、本形態の膵島分離装置１を用いると、分離後の膵島の機能が大幅に維持されていることがわかる。なお、通常、ＡＤＰ／ＡＴＰの値が０．１より大きいとその膵島は膵島移植に不適とされている。
【００５２】
以上のように、本形態の膵島分離装置１を用いると、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。また、インシュリン発生能力の高い膵島を分離して取り出すことが可能になる。なお、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すために、膵島の分離時に、輸液の溶存酸素量を増加させるという構成は、本願の先願となる特願２００６−１４０２６号においても、本願発明者によって提案されている。
【００５３】
（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
【００５４】
上述した形態では、膵島分離装置１が中空糸膜モジュール７を備え、循環路２で輸液を循環させながら、輸液に酸素を溶解させている。この他にもたとえば、膵島分離装置１での中空糸膜モジュール７の配置を省略するとともに、輸液交換用口４から膵島分離装置１に注入される輸液に予め酸素を溶解し、膵島分離装置１に注入される輸液の溶存酸素量を予め高めておいても良い。この場合には、たとえば、図５に示す酸素溶解装置３１を用いて、膵島分離装置１に注入される輸液に予め酸素を溶解させれば良い。以下、酸素溶解装置３１の構成を簡単に説明する。なお、図５では、上述した形態と共通する構成については同一の符号を付している。
【００５５】
酸素溶解装置３１は、膵島分離装置１に注入される輸液が収納された輸液容器３５と、酸素溶解装置３１内で輸液が循環する輸液循環路３２と、輸液循環路３２内に配置され輸液に酸素を溶解させて輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段としての中空糸膜モジュール７とを備えている。また、中空糸膜モジュール７には、酸素供給源１１が接続されている。
【００５６】
輸液循環路３２は、循環路２と同様に、複数の可撓性の管状部材によって構成されている。また、輸液容器３５を基準とすると、輸液循環路３２内には、図５に示すように、輸液容器３５、ポンプ６および中空糸膜モジュール７がこの順番で配置されている。また、中空糸膜モジュール７は、ポンプ６の吐出側に配置されている。
【００５７】
輸液容器３５は、たとえば、プラスチック製の容器である。中空糸膜モジュール７と輸液容器３５とを接続する管状部材の端部、および、輸液容器３５とポンプ６とを接続する管状部材の端部は、輸液容器３５内にたまった輸液の中に配置されている。また、輸液容器３５の口には、輸液容器３５の内部と外気との接触を防止するための蓋が取り付けられている。
【００５８】
このように構成された酸素溶解装置３１を用いて、膵島分離装置１に注入される輸液に予め酸素を溶解させる場合にも、上述した形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、この場合にも、溶存酸素量の多い輸液を用いて、膵臓から生きた状態の膵島をより高い確率で分離して取り出すことが可能になる。また、輸液への細菌の混入を防止でき、細菌の混入に起因する輸液の汚染を防止できる。さらに、輸液を用いて適切かつ容易に膵臓を分解して膵島を取り出すことができる。なお、酸素溶解装置３１を用いて、輸液に予め酸素を溶解させる場合には、中空糸膜１６の内部を分離される膵島が通過することがないため、中空糸膜１６の内径Ｄ１を小さくすることができる。
【００５９】
上述した形態では、酸素付与手段として、中空糸膜モジュール７が使用されているが、酸素付与手段は、中空糸膜モジュール７には限定されない。たとえば、酸素付与手段は、図６に示すように、酸素透過膜としての平膜４６を備える平膜モジュール３７であっても良い。なお、図６（Ａ）は、平膜モジュール３７の、輸液の通過方向に直交する方向の断面を図示し、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＧ−Ｇ断面を図示している。
【００６０】
この平膜モジュール３７では、ハウジング４５の内部に平面状またはシート状の平膜４６が配置され、ハウジング４５の内部が平膜４６によって上下方向に仕切られている。図６に示す例では、ハウジング４５の内部であってかつ平膜４６の上側は、輸液が通過する輸液通過部４７となっており、ハウジング４５の内部であってかつ平膜４６の下側は、気体状の酸素が供給される酸素供給部４８となっている。また、ハウジング４５には、酸素供給部４８に連通する酸素の供給孔４５ａおよび排出孔４５ｂが形成されており、供給孔１５ａには、酸素供給源１１が接続されている。また、図６（Ｂ）の左右方向における酸素供給部４８の両端部には、酸素供給部４８に流入する酸素の漏れを防止するためのシール部材４９が配置されている。
【００６１】
また、酸素付与手段は、中空糸膜１６や平膜４６以外の精密ろ過膜（たとえば、中空糸膜１６よりも太い管状ろ過膜）を酸素透過膜として備える膜モジュールであっても良い。また、酸素付与手段は、シリコンゴム等で形成された酸素透過膜を備える膜モジュールであっても良い。
【００６２】
上述した形態では、中空糸膜１６の内部が輸液通過部１７となり、ハウジング１５の内部かつ中空糸膜１６の外部が酸素供給部１８となっている。この他にもたとえば、中空糸膜１６の内部が酸素供給部となり、ハウジング１５の内部かつ中空糸膜１６の外部が輸液通過部となっても良い。
【００６３】
上述した形態では、中空糸膜モジュール７は、ポンプ６の吐出側に配置されているが、中空糸膜モジュール７は、ポンプ６の流入側に配置されても良い。また、上述した形態では、チャンバー３を基準とすると、循環路２内には、チャンバー３、輸液交換用口４、輸液バッグ５、ポンプ６、中空糸膜モジュール７および熱交換器９がこの順番で配置されているが、これらの構成の配置順序は、必要に応じて入れ替えても良い。
【００６４】
上述した形態では、膵臓内から膵島を分離して取り出す膵島分離装置１を例に本発明の実施の形態にかかる細胞分離装置を説明しているが、他の臓器から所定の細胞群を分離して取り出すために、膵島分離装置１と同様の構成を備える細胞分離装置を用いても良い。たとえば、肝臓から肝臓内の所定の細胞群を分離して取り出すために、膵島分離装置１と同様の構成を備える細胞分離装置を用いても良い。また、他の臓器から所定の細胞群を分離して取り出すための細胞分離装置に注入される輸液の溶存酸素量を予め高めておくために、酸素溶解装置３１を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態にかかる膵島の分離手順を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる膵島分離装置の概略構成を示す概念図である。
【図３】図２に示す中空糸膜モジュールの断面を説明するための概略図であり、（Ａ）は図２のＥ−Ｅ断面に相当する断面を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＦ−Ｆ断面を示す。
【図４】図２に示す循環路での輸液の循環時間と輸液の溶存酸素量との関係を示す実験データである。
【図５】本発明の実施の形態にかかる酸素溶解装置の概略構成を示す概念図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかる酸素付与手段としての平膜モジュールの断面を説明するための概略図であり、（Ａ）は輸液の通過方向に直交する方向の断面を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＧ−Ｇ断面を示す。
【符号の説明】
【００６６】
１ 膵島分離装置（細胞分離装置）
２ 循環路
３ チャンバー（臓器収納容器）
６ ポンプ
７ 中空糸膜モジュール（酸素付与手段）
１６ 中空糸膜（酸素透過膜）
１７、４７ 輸液通過部
１８、４８ 酸素供給部
３１ 酸素溶解装置
３２ 輸液循環路
３７ 平膜モジュール（酸素付与手段）
４６ 平膜（酸素透過膜）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
臓器内の特定の細胞群を上記臓器から分離して取り出すための細胞分離装置であって、
上記臓器を分解するための消化酵素入りの輸液が循環する循環路と、上記循環路内に配置され上記臓器が収納される臓器収納容器と、上記循環路内に配置され上記輸液に酸素を溶解させて上記輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段とを備え、
上記酸素付与手段は、上記輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し上記輸液通過部と上記酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えることを特徴とする細胞分離装置。
【請求項２】
前記酸素透過膜は、疎水性材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の細胞分離装置。
【請求項３】
前記細孔径の径は、０．００５μｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の細胞分離装置。
【請求項４】
前記循環路内に配置され、前記循環路で前記輸液を循環させるために前記輸液を吐出するポンプを備え、
前記酸素付与手段は、上記ポンプの吐出側に配置されていることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の細胞分離装置。
【請求項５】
前記酸素透過膜は中空糸膜であり、上記中空糸膜の内部が前記輸液通過部となっていることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の細胞分離装置。
【請求項６】
前記臓器は膵臓であり、前記細胞群は膵島であることを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の細胞分離装置。
【請求項７】
臓器内の特定の細胞群を上記臓器から分離して取り出すための細胞分離装置に注入される輸液が循環する輸液循環路と、上記輸液循環路内に配置され上記輸液に酸素を溶解させて上記輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段とを備え、
上記酸素付与手段は、上記輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し上記輸液通過部と上記酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えることを特徴とする酸素溶解装置。
【請求項１】
臓器内の特定の細胞群を上記臓器から分離して取り出すための細胞分離装置であって、
上記臓器を分解するための消化酵素入りの輸液が循環する循環路と、上記循環路内に配置され上記臓器が収納される臓器収納容器と、上記循環路内に配置され上記輸液に酸素を溶解させて上記輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段とを備え、
上記酸素付与手段は、上記輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し上記輸液通過部と上記酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えることを特徴とする細胞分離装置。
【請求項２】
前記酸素透過膜は、疎水性材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載の細胞分離装置。
【請求項３】
前記細孔径の径は、０．００５μｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１または２記載の細胞分離装置。
【請求項４】
前記循環路内に配置され、前記循環路で前記輸液を循環させるために前記輸液を吐出するポンプを備え、
前記酸素付与手段は、上記ポンプの吐出側に配置されていることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の細胞分離装置。
【請求項５】
前記酸素透過膜は中空糸膜であり、上記中空糸膜の内部が前記輸液通過部となっていることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の細胞分離装置。
【請求項６】
前記臓器は膵臓であり、前記細胞群は膵島であることを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の細胞分離装置。
【請求項７】
臓器内の特定の細胞群を上記臓器から分離して取り出すための細胞分離装置に注入される輸液が循環する輸液循環路と、上記輸液循環路内に配置され上記輸液に酸素を溶解させて上記輸液の溶存酸素量を増加させる酸素付与手段とを備え、
上記酸素付与手段は、上記輸液が通過する輸液通過部と、気体状の酸素が供給される酸素供給部と、酸素が透過する細孔径を有し上記輸液通過部と上記酸素供給部との間に配置される酸素透過膜とを備えることを特徴とする酸素溶解装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−５６０４（Ｐ２００９−５６０４Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６８４１７（Ｐ２００７−１６８４１７）
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（５９６１２７２９９）野村ユニソン株式会社 (10)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２７日（２００７．６．２７）
【出願人】（５９６１２７２９９）野村ユニソン株式会社 (10)
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【Ｆターム（参考）】
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