(57)【要約】【課題】移植用細胞収容装置に接続する配管が外れる可能性を低減することができる移植用細胞収容装置、移植用細胞収容システム及び移植用細胞収容装置の移植方法を提供する。【解決手段】筐体１１の免疫隔離膜１４側とは反対側の外部に設けられ、筐体１１よりも段差をなして高くなっている段差部１６と、段差部１６の先端１６ａから空洞部１３までを貫く流路であり空洞部１３内に酸素を外部から供給する導入流路１７と、段差部１６の先端１６ａから空洞部１３までを貫く流路であり空洞部１３内の排気を外部に排出する排気流路１８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に開口部が形成された筐体と、
前記筐体の内部の空間を仕切って当該筐体内に空洞部を形成する酸素透過膜と、
前記酸素透過膜の前記空洞部側とは反対側で前記開口部を覆うように形成された免疫隔離膜と、
前記酸素透過膜と前記免疫隔離膜とによって囲まれた細胞室と、
前記筐体の前記免疫隔離膜側とは反対側の面に設けられ当該面よりも段差をなして高くなっている段差部と、
前記段差部の先端から前記空洞部までを貫く流路であり当該空洞部内に酸素を外部から供給する導入流路と、
前記段差部の先端から前記空洞部までを貫く流路であり当該空洞部内の排気を外部に排出する排気流路とを備え、
生体内に移植されることを特徴とする移植用細胞収容装置。
【請求項２】
前記段差部は、高さが１ｍｍ以上あることを特徴とする請求項１に記載の移植用細胞収容装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の移植用細胞収容装置と、
前記移植用細胞収容装置の前記導入流路と配管で接続され当該導入流路を介して前記空洞部に酸素を供給する酸素供給装置とを備えることを特徴とする移植用細胞収容システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移植用細胞収容装置及び移植用細胞収容システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２００４−１４７５５５号公報（特許文献１）がある。この公報には、「酸素透過性材料からなり、内部に細胞が固着され且つ培養液が灌流される培養液用流路構造を有する少なくとも２つの細胞培養チャンバーが積層され、各細胞培養チャンバー間の少なくとも１カ所に、酸素透過性材料からなる気体用流路構造が設けられ、各チャンバーを積層面に対して垂直方向に接続し、前記培養液用流路構造に培養液を灌流させるための培養液灌流路を備える細胞培養装置。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４７５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１には、細胞を培養する装置内に酸素を供給する気体用流路構造が記載されている。しかし、特許文献１の技術は細胞を収容して生体内に移植する移植用細胞収容装置ではないため、細胞を収容する装置に酸素を供給し、同装置から排気を排出させる配管と同装置との接続部分が外れる可能性については考慮されていないという不具合がある。
そこで、本発明は、移植用細胞収容装置に接続する配管が外れる可能性を低減することができる移植用細胞収容装置及び移植用細胞収容システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の一形態である移植用細胞収容装置は、一方に開口部が形成された筐体と、前記筐体の内部の空間を仕切って当該筐体内に空洞部を形成する酸素透過膜と、前記酸素透過膜の前記空洞部側とは反対側で前記開口部を覆うように形成された免疫隔離膜と、前記酸素透過膜と前記免疫隔離膜とによって囲まれた細胞室と、前記筐体の前記免疫隔離膜側とは反対側の面に設けられ当該面よりも段差をなして高くなっている段差部と、前記段差部の先端から前記空洞部までを貫く流路であり当該空洞部内に酸素を外部から供給する導入流路と、前記段差部の先端から前記空洞部までを貫く流路であり当該空洞部内の排気を外部に排出する排気流路とを備え、生体内に移植されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、移植用細胞収容装置に接続する配管が外れる可能性を低減することができる移植用細胞収容装置及び移植用細胞収容システムを提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例に係る移植用細胞収容装置の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る移植用細胞収容システムの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例に係る移植用細胞収容装置を生体の移植先組織内に移植した状態の縦断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る移植用細胞収容装置を生体の移植先組織内に移植した状態における他の例の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
移植用細胞収容装置は、内部に所定の細胞を収容した状態で人間や動物の生体内に移植して、当該細胞が分泌する分泌物によって医療効果を発揮するようにした装置である。
【０００９】
典型的な例を説明すると、移植用細胞収容装置内に脳死状態の人体から摘出して得られた、あるいは、ｉＰＳ細胞（induced Pluripotent Stem cells）由来である膵島の細胞を収容して人体に埋め込んで用いる例が挙げられる。これにより、当該膵島が分泌するインスリンによって１型糖尿病を治療することができる。
【００１０】
このような移植用細胞収容装置に関連する技術としては、前記特許文献１に開示のものが知られている。すなわち、特許文献１には、細胞を培養する装置内に酸素を供給する気体用流路構造が記載されている。しかし、特許文献１の技術は、細胞を収容して生体内に移植する移植用細胞収容装置ではないため、細胞を収容する装置に酸素を供給し、同装置から排気を排出させる各配管と同装置との接続部分が外れる可能性については考慮されていないという不具合がある。
【００１１】
すなわち、移植用細胞収容装置には、特許文献１の技術とは異なり、その内部に酸素を供給し、また、その内部からの排気を外部に排出する配管を接続する必要がある。しかし、移植用細胞収容装置と配管との接続部分が生体（人間又は動物）の皮下組織内に存在する場合は、生体が動くことにより生体から応力を受けることなる。そして、この応力によって、移植用細胞収容装置と配管とが外れてしまう恐れがあるという不具合がある。
そこで、以下では、移植用細胞収容装置と配管との接続が外れてしまう可能性を低減することができる発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態である移植用細胞収容装置１の縦断面図である。移植用細胞収容装置１は、筐体１１を備えている。筐体１１は図１の上側から視た形状が円形でもよいし、長方形状でもよいし、その他、様々な形状をとることができる。筐体１１の内部は空間になっており、筐体１１の一方（図１で下側）は開口部１１ａをなしている。筐体１１の材料としては、生体に悪影響のない材料であれば様々な材料を用いることができるが、一例を挙げれば樹脂を用いることができる。なお、樹脂も含め、筐体１１の材料としては疎水性の高い材料であることが望ましい。生体内に移植したときに生体側から体液が筐体１１に沁み込まないようにするためである。
筐体１１の内部の空間を仕切るように酸素透過膜１２が設けられている。酸素透過膜１２は、その一方の面の外周縁部分が、筐体１１内部の空間の図１における中間高さにある段部１１ｂに接着等により接合されている。
【００１３】
酸素透過膜１２は、細胞や体液等の水分は通過させないが酸素は透過させる性質を有する膜である。酸素透過膜１２としては、酸素の透過係数がある程度大きな材料であれば様々な材料を使用できるが、例えばシリコーンなどを用いることができる。また、物理的に微細な孔が空いている膜を酸素透過膜として用いることもできる。例えば、W.L.Gore&Associates,Incが開発したｅＰＴＦＥ（expanded polytetrafluoroethylene）膜や、ＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）不織布などは、疎水性が高いため水分が沁み込みにくく、水分と接した状態でも酸素透過膜１２として機能する。
筐体１１内の空間が酸素透過膜１２で仕切られることによって、当該空間の図１における上部の空間は、筐体１１の内周面と酸素透過膜１２とで囲まれた空間である空洞部１３を形成する。
【００１４】
酸素透過膜１２の空洞部１３側とは反対側（図１において下側）には、筐体１１の開口部１１ａを覆うように免疫隔離膜１４が形成されている。免疫隔離膜１４は、その一方の面の外周縁部分が筐体１１の開口部１１ａの端縁部１１ｃに接着等によって接合されている。酸素透過膜１２と免疫隔離膜１４と筐体１１の内周面とで囲まれた空間は、細胞室１５を形成する。細胞室１５は、所定の細胞が収容される空間である。
免疫隔離膜１４は、細胞は通過させないが、体液等の水分は通過させる性質を有する膜である。これにより、細胞室１５内の細胞は生体の免疫細胞によって攻撃されることが防止され、また、細胞室１５内の細胞が移植用細胞収容装置１の外に漏れ出ることも防止される。
【００１５】
免疫隔離膜１４の材料としては、移植先の生体の免疫細胞から細胞室１５内の細胞を保護可能で、細胞室１５内の細胞が分泌するインスリン等の分泌物が透過して生体側に供与することが可能となる材料であれば限定されない。免疫隔離膜１４の材料としては、例えば、多孔質ポリカーボネート、ｅＰＴＦＥ膜、ＰＴＦＥ不織布などを挙げることができる。
【００１６】
筐体１１には段差部１６が設けられている。段差部１６は、筐体１１の免疫隔離膜１４側とは反対側（図１で上側）の外部に設けられ、筐体１１の図１における上面よりも段差をなして高くなっている。段差部１６も筐体１１同様、生体に悪影響のない材料であれば様々な材料を用いることができるが、一例を挙げれば樹脂を用いることができる。なお、樹脂も含め、段差部１６の材料としては疎水性の高い材料であることが望ましい。生体内に移植したときに生体側から体液が段差部１６に沁み込まないようにするためである。段差部１６は、筐体１１と一体成型で形成することができる。段差部１６の筐体１１からの高さは使用形態によって様々に設定できるが、少なくとも１ｍｍ以上の高さを有していることが望ましい。
【００１７】
筐体１１には、導入流路１７が設けられている。導入流路１７は、段差部１６の先端１６ａから空洞部１３までを貫き、空洞部１３内に外部から酸素を供給する流路となる。
筐体１１には、排気流路１８も設けられている。排気流路１８は、段差部１６の先端１６ａから空洞部１３までを貫き、空洞部１３内の排気を外部に排出する流路となる。
【００１８】
次に、移植用細胞収容装置１を含めた移植用細胞収容システム２１について説明する。図２は、移植用細胞収容システム２１の構成を示すブロック図である。移植用細胞収容システム２１は、移植用細胞収容装置１と酸素供給装置３１とを備えている。酸素供給装置３１は、導入流路１７を介して空洞部１３内に酸素を供給する装置である。酸素供給装置３１は、配管４１を介して外気を取り込んで送給するポンプ３２と、このポンプ３２の吐出側と移植用細胞収容装置１の導入流路１７とを接続する配管４２とを備えている。ポンプ３２は、制御部３３の制御に基づいて駆動する。また、図示はされていないが、ポンプ３２及び制御部３３は、酸素供給装置３１に内蔵されている１次電池又は２次電池等を電源として駆動する。
【００１９】
移植用細胞収容装置１は、生体の移植先組織１００内に移植されていて、配管４２が移植先組織１００から生体外部に延びている。また、排気流路１８に接続された配管４３も移植先組織１００から生体外部に延びている。なお、配管４３は必ずしも設けなくてもよい。酸素供給装置３１は、純粋な酸素を移植用細胞収容装置１に供給するのではなく、ポンプ３２によって配管４１から空気を取り込んで、配管４２を介して移植用細胞収容装置１に供給する。よって、空洞部１３に供給する気体には酸素以外にも窒素等、空気中の気体成分が含まれる。なお、配管４１，４３には、空気中の塵埃等の異物が、極力、空洞部１３に入り込まないようにフィルタを設けることが望ましい。配管４３を設けないときは排気流路１８の出口側にフィルタを設けることが望ましい。
【００２０】
次に、移植用細胞収容装置１の移植方法について説明する。図３は、移植用細胞収容装置１を生体の移植先組織１００内に移植した状態の縦断面図である。図３の例では、移植用細胞収容装置１を生体の移植先組織１００内の最も浅い部位に移植した状態を示している。すなわち、移植用細胞収容装置１の筐体１１は、移植先組織１００における皮膚１０１の直下の皮下組織１０２に免疫隔離膜１４側を皮下組織１０２の深い方向側として移植している。そして、図３における筐体１１の上面よりも段差部１６の高さを利用して高くなっている段差部１６の先端１６ａは生体の移植先組織１００の外部に露出させる。移植用細胞収容装置１を皮膚１０１の直下の皮下組織１０２に移植する場合でも、人体の皮膚１０１の厚さを考慮して、段差部１６の筐体１１からの高さは１ｍｍ以上あることが望ましい。この生体の移植先組織１００の外部に露出している段差部１６の先端１６ａの導入流路１７、排気流路１８にそれぞれ配管４２，４３を接着剤等で接続する。
【００２１】
図４は、移植用細胞収容装置１を生体の移植先組織１００内に移植した状態の他の例における縦断面図である。図４の例では、筐体１１を生体の移植先組織１００の深い位置に移植する例を示している。筐体１１を生体の移植先組織１００の深い位置に移植する分、段差部１６の高さを図３の例よりも高くして段差部１６の先端１６ａは生体の移植先組織１００の外部に露出させている。
【００２２】
次に、本実施例の作用効果について説明する。
本実施例では、図３、図４に示すように、移植用細胞収容装置１の細胞室１５内に所定の細胞１１１を収納してから筐体１１に免疫隔離膜１４を取り付ける。この移植用細胞収容装置１を前記の移植方法のように移植する。配管４２，４３は、移植前に移植用細胞収容装置１に接続してもよいし、移植後に接続してもよい。酸素供給装置３１はポータブルな装置であり、人間の場合であれば腰部等に装着して使用する。これによって、配管４２、導入流路１７を介して酸素を含む空気が空洞部１３内に供給される。そして、空気中の酸素が酸素透過膜１２を介して細胞室１５内の細胞１１１に供給される。
なお、移植先組織１００における移植用細胞収容装置１の移植位置は、図４のような皮下組織１０２の深い部位とするよりも、図３のような皮下の位置であることが望ましい。皮下は手術が比較的容易で侵襲性も低いため、移植用細胞収容装置１の移植部位として好適だからである。
細胞１１１は所定の分泌物を分泌し、この分泌物は免疫隔離膜１４を介して生体に供給される。例えば、膵島の細胞を細胞１１１として細胞室１５内に収容し当該膵島が分泌するインスリンによって１型糖尿病を治療する等である。また、空洞部１３内の排気は、排気流路１８、配管４３を介して外部に排出される。
【００２３】
本実施例では、移植用細胞収容装置１が段差部１６を備えることによって、その先端１６ａを生体の移植先組織１００の外部に露出させている。そのため、配管４２，４３と、導入流路１７、排気流路１８との接続部分は、生体の外部に露出している。もし、当該接続部分が生体の移植先組織１００内に存在する場合は、生体が動くことで、その移植先組織１００から当該接続部分は応力を受ける。このため、配管４２，４３と、導入流路１７、排気流路１８との接続部分ははずれ易くなる。これに対して、本実施例では、配管４２，４３と、導入流路１７、排気流路１８との接続部分は、生体の外部に露出しているため、当該接続部分は生体から応力を受けることがない。そのため、配管４２，４３と、導入流路１７、排気流路１８との接続部分が外れる可能性を低減することができる。
【００２４】
また、皮膚１０１の直下の皮下組織１０２という最も移植先組織１００の浅い位置に移植する場合でも、皮膚１０１の厚さ（人間の場合）を考慮すれば、段差部１６の筐体１１からの高さは１ｍｍ以上あることが望ましい。これによって、最も移植先組織１００の浅い位置に移植する場合でも、段差部１６の先端１６ａを皮膚１０１の外側に露出させることができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【００２５】
例えば、空洞部１３に導入するのは空気ではなく、酸素キャリアを含む液体などでもよい。
細胞１１１としては、例えばインスリン産生細胞、単離された膵島、間葉系幹細胞など、様々な細胞を用いることができる。
【００２６】
［実験例］
３Ｄプリンタ（Ｓｔｒａｔａｓｙｓ製で、ＭＥＤ６１０インクを使用）を用いて製造した筐体１１に、接着剤を用いて酸素透過膜１２と免疫隔離膜１４とを接着して移植用細胞収容装置１とした。段差部１６の高さは１ｍｍとした。
得られた移植用細胞収容装置１をマウス皮下に移植したところ、段差部１６の先端１６ａは、マウスの皮膚よりも外側に露出する状態となることが確認された。  配管４２から空気を１．６ｍＬ／ｍｉｎの流速で継続して通気することで酸素供給しながら経過観察した。1週間後の細胞１１１の生存率は６０％と比較的高い値であった。
【符号の説明】
【００２７】
１      移植用細胞収容装置
１１    筐体
１１ａ  開口部
１２    酸素透過膜
１３    空洞部
１４    免疫隔離膜
１５    細胞室
１６    段差部
１６ａ  先端
１７    導入流路
１８    排気流路
３１    酸素供給装置
４２    配管
【図１】
2020010618.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020010618.tif 000005
【図４】
2020010618.tif 000006