説明

遠心分離装置および遠心分離方法

【課題】細胞群を効率的に洗浄して不要成分が除去された細胞群を含む細胞懸濁液を回収する。
【解決手段】細胞懸濁液を収容し、底部を半径方向外方に向けて回転させられる遠心分離容器6と、該遠心分離容器6を回転させる回転駆動機構2と、該回転駆動機構2による回転速度を周期的に変動させる制御部7とを備え、遠心分離容器6が、細胞懸濁液を収容する筒状の容器本体6aと、該容器本体6aの底部近傍に配置され、回転速度の変動により容器本体6aに対して相対的に変位可能に設けられた可動体6eとを備える遠心分離装置1を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、遠心分離装置および遠心分離方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、脂肪組織を分解して脂肪由来細胞を単離させた細胞懸濁液を収容した遠心分離容器を、該遠心分離容器から離れた軸線回りに回転させることにより、細胞懸濁液内に含有されている成分を比重により分離する遠心分離装置が知られている(特許文献1参照。)。
遠心分離容器は、一端を閉塞された略円筒状に形成され、その閉塞端を半径方向外方に向けるように回転させられることにより、閉塞端に向けて比重の大きい成分が移動し、閉塞端側から比重の大きい順に並んで分離されるようになっている。
【0003】
【特許文献1】国際公開第2005/012480号パンフレット
【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、細胞懸濁液を遠心分離することにより遠心分離容器の底部に分離された細胞群は遠心力によって押し固められた固形のペレット状に形成されてしまうという不都合がある。すなわち、細胞群がペレット状に形成されてしまうと、遠心分離後の細胞群を吸引により遠心分離容器内から取り出すことが困難になる。また、遠心分離時に細胞群の中にタンパク質分解酵素や脂肪分のような不要成分が取り込まれたままペレット状に形成されてしまうことがあり、不要成分を除去することが困難となる。
【0005】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、細胞群を効率的に洗浄して不要成分が除去された細胞群を含む細胞懸濁液を回収することができる遠心分離装置および遠心分離方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、細胞懸濁液を収容し、底部を半径方向外方に向けて回転させられる遠心分離容器と、該遠心分離容器を回転させる回転駆動機構と、該回転駆動機構による回転速度を周期的に変動させる制御部とを備え、前記遠心分離容器が、細胞懸濁液を収容する筒状の容器本体と、該容器本体の底部近傍に配置され、回転速度の変動により容器本体に対して相対的に変位可能に設けられた可動体とを備える遠心分離装置を提供する。
【0007】
本発明によれば、細胞懸濁液を遠心分離容器の容器本体内に収容した状態で回転駆動機構を作動させ、遠心分離容器の底部が半径方向外方に向かうように一定速度で回転させることにより、細胞懸濁液に遠心力を作用させ、比重の大きな細胞群を容器本体の底部に移動させて遠心分離することができる。この場合に、容器本体内に配置されている可動体にも一定の遠心力が作用するので、該可動体が容器本体内において静止した状態に維持され、細胞群が安定して遠心分離される。
【0008】
一方、細胞群を洗浄する際には、制御部によって回転駆動機構による回転速度を周期的に変動させる。これにより、容器本体内に配置されている可動体に作用する遠心力も変動するので、可動体が容器本体に対して相対的に移動させられる。その結果、容器の底部に遠心分離されたペレット状の細胞群が攪拌され、簡易かつ効率的に細胞群を洗浄して不要成分を除去することができる。
【0009】
上記発明においては、前記可動体が、先端を前記容器本体の底面に沿う方向に移動可能に設けられた片持ち梁状に設けられた弾性部材であってもよい。
このようにすることで、制御部によって回転駆動機構による回転速度を周期的に変動させると、片持ち梁状の弾性部材が、その先端を容器本体の底面に沿う方向に移動させられるので、容器本体の底部に遠心分離されていたペレット状の細胞群を効率的に攪拌することができる。
【0010】
また、上記発明においては、前記弾性部材の先端に質量部が設けられていてもよい。
このようにすることで、片持ち梁状の弾性部材の先端の質量部によって固有振動数を低下させ、より低い周波数による回転速度の変動によって弾性部材を変位させ、細胞群にダメージを与えることなく攪拌することができる。
【0011】
また、上記発明においては、前記可動体が、前記容器本体の底面に対して近接または離間する方向に移動可能に設けられた質量部と、該質量部の可動方向に伸縮可能に設けられたバネ部材とを備えていてもよい。
このようにすることで、制御部によって回転駆動機構による回転速度を周期的に変動させると、バネ部材が伸縮することによって、質量部が容器本体の底面に対して近接または離間する方向に移動させられる。これにより、容器本体の底部に遠心分離されていたペレット状の細胞群をたたくようにして効率的に攪拌することができる。
【0012】
また、本発明は、容器内の底部近傍に、該容器に対して相対的に変位可能な可動体を配置した容器内に細胞懸濁液を収容し、前記容器の底部を半径方向外方に向けて回転させるとともに、前記容器の内部において前記可動体が変位するように、容器の回転速度を周期的に変動させる遠心分離方法を提供する。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、細胞群を効率的に洗浄して不要成分が除去された細胞群を含む細胞懸濁液を回収することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0014】
本発明の一実施形態に係る遠心分離装置1について、図1〜図6を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る遠心分離装置1は、図1に示されるように、モータ2と、鉛直方向に配置され、モータ2により回転駆動される回転軸3と、該回転軸3に固定され、半径方向外方に向かって延びる梁状のアーム4と、該アーム4の両端にアーム4の長手軸に直交する軸線5a回りに揺動可能に支持された2つの保持部5と、該保持部5にそれぞれ着脱可能に支持される2つの遠心分離容器6と、モータ2の回転速度を制御する制御部7とを備えている。
【0015】
遠心分離容器6は、図2に示されるように、一端が開口し、他端がテーパ状に漸次先細になって閉塞されている略円筒状の容器本体6aと、該容器本体6aの開口部6bを閉塞する蓋体6cと、該蓋体6cの中央から容器本体6aの軸線に沿って延び、洗浄液を供給したり上清を吸引したりする配管6dと、該配管6dの先端に設けられた片持ち梁状の弾性部材6eとを備えている。
【0016】
弾性部材6eは、その先端が容器本体6aの底面に隙間をあけて対向しており、外力の作用によって、図3に示されるようにその容器本体6aを保持している保持部5の揺動方向と同一方向にその先端を変位させることができるようになっている。弾性部材6eは、例えば、ポリカーボネート製で、直径0.3mm、長さ10mmに構成されている。この場合、弾性部材6eの曲げ方向の固有振動数は、約6Hzとなる。弾性部材6eは、細胞懸濁液A内の粘性の強い凝集した細胞群Bの内部に配置されるため、固有振動数より低い振動数において、外力により励振させることができる。
【0017】
制御部7は、モータ2を所定の回転速度で回転させる第1のモードと、図4に示されるように、回転速度を周期的に変化させる第2のモードとにより、モータ2を回転駆動させることができるようになっている。すなわち、細胞懸濁液Aを遠心分離させる際には第1のモードによって所定の回転速度でモータ2を駆動して細胞に所定の遠心力を作用させ、細胞を比重によって分離する一方、遠心分離された細胞を洗浄液とともに攪拌する際には、第2のモードによってモータ2の回転速度を周期的に変化させるようになっている。
【0018】
このように構成された本実施形態に係る遠心分離装置1の作用について説明する。
本実施形態に係る遠心分離装置1を用いた細胞懸濁液A内の細胞の遠心分離方法は、図5に示されるように、まず、アーム4の両端に設けられた保持部5内に遠心分離容器6を保持させ、該遠心分離容器6内に細胞懸濁液Aを収容する(ステップS1)。この状態で、制御部7が第1のモードによりモータ2を回転駆動する(ステップS2)。第1のモードにおいては、予め定められた1以上の回転速度および回転時間でモータ2を回転駆動する。
【0019】
遠心分離容器6を保持している保持部5は、アーム4の両端に揺動可能に取り付けられているので、モータ2の回転駆動により、回転軸3およびアーム4が回転させられると、アーム4に対して保持部5が揺動して容器本体6aの底部が半径方向外方に向かう姿勢に変化して回転させられる。これにより、遠心分離容器6内の細胞懸濁液Aには容器本体6aの底部に向かう方向に遠心力が作用し、細胞懸濁液A内の細胞の比重に応じて、比重が大きい順に容器本体6aの底面側から順に堆積されていく。
【0020】
この第1のモードにおいては、モータ2が所定の回転速度で回転させられるので、配管6dの先端に設けられた弾性部材6eは励振されず、細胞群Bは攪拌されることなく明確な境界面によって上清から分離される。
この後に、モータ2を一旦停止し、配管6dを介して上清を吸引する(ステップS3)。その後、配管6dを容器本体6a内に残った細胞群Bに対して洗浄液を供給する(ステップS4)。細胞群Bがペレット状に凝集していても、供給される洗浄液の流動エネルギによってある程度攪拌される。
【0021】
この状態で、制御部7は、第2のモードによってモータ2を回転駆動する(ステップS5)。
第2のモードにおいては、モータ2の回転速度が周期的に変化させられるので、図6に示されるように、アーム4に対して保持部5の揺動角度が変動して、配管6dの先端に片持ち梁状に設けられている弾性部材6eが保持部5の揺動方向に励振され、その先端が容器本体6aの底面に沿う方向に往復移動させられる。
【0022】
その結果、容器本体6aの底面に堆積している細胞群Bの中に配置されている弾性部材6eによって細胞群Bが直接攪拌される。したがって、細胞群Bがペレット状に凝集していても、効率的に攪拌してほぐすことができる。
【0023】
遠心分離により凝集した細胞群Bの中には、不要な組織片や消化液成分等が巻き込まれるようにして保持されてしまっている場合があるので、細胞群Bをほぐすように攪拌することにより、そのような不要な組織片や洗浄液成分を細胞群Bから解放して放出させることができる。
そして、再度第1のモードによりモータ2を回転駆動する(ステップS6)。これにより、不要な成分を放出した細胞群Bを遠心分離することができる。
【0024】
必要により、ステップS3〜S6を繰り返すことにより、細胞群B内に含有される不要な成分の濃度を十分に低減した清浄な細胞群Bを得ることができる(ステップS7)。そして、容器本体6a内に得られた細胞群Bを回収する前に、もう一度、第2のモードによってモータ2を回転駆動する(ステップS8)。これにより、回収される細胞群Bがペレット状に凝集された状態から攪拌によりほぐされて洗浄液内に均一に分散した細胞懸濁液を生成することができる。
【0025】
このようにして生成された細胞懸濁液は、開口部6bからピペットあるいはシリンジ(図示略)を差し入れて吸引することにより、細胞群Bを容器本体6a内に残すことなく吸引回収することができる(ステップS9)。したがって、本実施形態に係る遠心分離装置1によれば、細胞の収率を向上することができるという利点がある。
【0026】
なお、本実施形態に係る遠心分離装置1においては、弾性部材6eとして配管6dの先端に設けた棒状の部材を採用したが、これに代えて、図7に示されるように、管状部材によって構成してもよい。この場合、弾性部材6eの先端が容器本体6aの底面近傍に配置されるので、最終生成物である遠心分離後の細胞群Bを懸濁した細胞懸濁液を吸引回収するための吸引管10の先端部を弾性部材6eによって構成することが好ましい。
また、図8に示されるように、弾性部材6eの先端に錘(質量部)11を設けることで、固有振動数を下げ、より低い振動数で励振されやすくすることにしてもよい。
【0027】
また、本実施形態においては、弾性部材6eとして片持ち梁状のものを例示したが、これに代えて、図9に示されるように、錘11とコイルスプリング(バネ部材)12とにより構成してもよい。
このようにすることで、制御部7がモータ2の回転速度を周期的に変化させると、錘11に作用する遠心力が変動するので、コイルスプリング12が容器本体6aの底面に近接または離間する方向に伸縮する。これにより、容器本体6aの底面に堆積した細胞群Bを錘11によって堆積方向にたたくようにして細胞群Bを攪拌することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の一実施形態に係る遠心分離装置を示す全体構成図である。
【図2】図1の遠心分離装置に備えられる細胞懸濁液を収容した状態の遠心分離容器を示す縦断面図である。
【図3】図2の遠心分離容器の底面近傍を示す拡大断面図である。
【図4】図1の遠心分離装置の第2のモードによるモータの回転速度変化を示すグラフである。
【図5】図1の遠心分離装置による遠心分離方法を説明するフローチャートである。
【図6】図1の遠心分離装置の第2のモードにおける遠心分離容器の動作を説明する全体構成図である。
【図7】図2の遠心分離容器の変形例を示す縦断面図である。
【図8】図2の遠心分離容器の他の変形例を示す縦断面図である。
【図9】図2の遠心分離容器の他の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【0029】
A 細胞懸濁液
B 細胞群
1 遠心分離装置
2 モータ(回転駆動機構)
6 遠心分離容器
6a 容器本体
6e 弾性部材(可動体)
7 制御部
11 錘(質量部、可動体)
12 コイルスプリング(バネ部材)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
細胞懸濁液を収容し、底部を半径方向外方に向けて回転させられる遠心分離容器と、
該遠心分離容器を回転させる回転駆動機構と、
該回転駆動機構による回転速度を周期的に変動させる制御部とを備え、
前記遠心分離容器が、細胞懸濁液を収容する筒状の容器本体と、該容器本体の底部近傍に配置され、回転速度の変動により容器本体に対して相対的に変位可能に設けられた可動体とを備える遠心分離装置。
【請求項2】
前記可動体が、先端を前記容器本体の底面に沿う方向に移動可能に設けられた片持ち梁状に設けられた弾性部材である請求項1に記載の遠心分離装置。
【請求項3】
前記弾性部材の先端に質量部が設けられている請求項2に記載の遠心分離装置。
【請求項4】
前記可動体が、前記容器本体の底面に対して近接または離間する方向に移動可能に設けられた質量部と、該質量部の可動方向に伸縮可能に設けられたバネ部材とを備える請求項1に記載の遠心分離装置。
【請求項5】
容器内の底部近傍に、該容器に対して相対的に変位可能な可動体を配置した容器内に細胞懸濁液を収容し、
前記容器の底部を半径方向外方に向けて回転させるとともに、
前記容器の内部において前記可動体が変位するように、容器の回転速度を周期的に変動させる遠心分離方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2010−115175(P2010−115175A)
【公開日】平成22年5月27日(2010.5.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−292277(P2008−292277)
【出願日】平成20年11月14日(2008.11.14)
【出願人】(000000376)オリンパス株式会社 (11,466)
【Fターム(参考)】