JP2010115175A - 遠心分離装置および遠心分離方法 - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】図１

Description

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。

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。

国際公開第２００５／０１２４８０号パンフレット

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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２の遠心分離容器の変形例を示す縦断面図である。 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

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）

Claims (5)

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。
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。
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。
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。
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。

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