(57)【要約】【課題】移植された細胞・組織の体内での生存期間を向上できる細胞移植デバイス、細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法および細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法を提供する。【解決手段】本発明に係る細胞移植デバイス１００Ａは、酸素を発生させる酸素発生材１０５を収容する酸素発生材収容部１０１と、細胞１０８を収容する細胞収容部１０２と、前記酸素発生材収容部１０１と前記細胞収容部１０２との間に設けられ、前記酸素発生材１０５から発生した酸素を前記細胞収容部１０２に送致する酸素送致部１０３と、を備えるとともに、前記酸素発生材収容部１０１は、内部に対する出入を可能とする蓋部１０６を備え、かつ前記細胞収容部１０２は、前記細胞１０８が産生した産生物をデバイスの外部に放出する放出部１０９を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を発生させる酸素発生材を収容する酸素発生材収容部と、
細胞を収容する細胞収容部と、
前記酸素発生材収容部と前記細胞収容部との間に設けられ、前記酸素発生材から発生した酸素を前記細胞収容部に送致する酸素送致部と、を備えるとともに、
前記酸素発生材収容部は、内部に対する出入を可能とする蓋部を備え、かつ
前記細胞収容部は、前記細胞が産生した産生物をデバイスの外部に放出する放出部を備えている細胞移植デバイス。
【請求項２】
請求項１において、
前記酸素発生材収容部に前記酸素発生材が収容されている細胞移植デバイス。
【請求項３】
請求項１において、
前記酸素発生材が、過酸化物を化学反応させて前記酸素を発生させる化学反応剤および水を電気分解して前記酸素を発生させる電気分解部材のうちの少なくとも一方である細胞移植デバイス。
【請求項４】
請求項３において、
前記化学反応剤が、チューブ状またはシート状のカートリッジに収容され、前記カートリッジを前記酸素発生材収容部内に収容するか、または前記酸素発生材収容部内に直接収容されている細胞移植デバイス。
【請求項５】
請求項３において、
前記電気分解部材が、電池と、前記電池と接続された陰極および陽極と、を備えている細胞移植デバイス。
【請求項６】
請求項１において、
前記細胞収容部に前記細胞が収容されている細胞移植デバイス。
【請求項７】
請求項１において、
前記蓋部が体外に露出するように設けられる細胞移植デバイス。
【請求項８】
請求項１において、
デバイス全体が体内に植え込まれる細胞移植デバイス。
【請求項９】
請求項４において、
前記酸素発生材収容部内に前記化学反応剤を直接収容する場合において、前記酸素発生材収容部は、前記蓋部を複数有し、かつこれらの蓋部が相互に接続された流路状に形成されている細胞移植デバイス。
【請求項１０】
請求項１において、
前記蓋部がセプタム栓である細胞移植デバイス。
【請求項１１】
酸素を発生させる酸素発生材を収容する酸素発生材収容部と、細胞を収容する細胞収容部と、前記酸素発生材収容部と前記細胞収容部との間に設けられ、前記酸素発生材から発生した酸素を前記細胞収容部に送致する酸素送致部と、を備えるとともに、前記酸素発生材収容部は、内部に対する出入を可能とする蓋部を備え、かつ前記細胞収容部は、前記細胞が産生した産生物をデバイスの外部に放出する放出部を備えている細胞移植デバイスから酸素発生材を取り出す方法であり、
前記蓋部の少なくとも一部を開ける蓋開け工程と、
前記蓋開け工程後、前記蓋部の開けた部分から前記酸素発生材を取り出す取り出し工程と、
前記取り出し工程後、前記蓋部の開けた部分を閉じる蓋閉じ工程と、
を含む細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法。
【請求項１２】
酸素を発生させる酸素発生材を収容する酸素発生材収容部と、細胞を収容する細胞収容部と、前記酸素発生材収容部と前記細胞収容部との間に設けられ、前記酸素発生材から発生した酸素を前記細胞収容部に送致する酸素送致部と、を備えるとともに、前記酸素発生材収容部は、内部に対する出入を可能とする蓋部を備え、かつ前記細胞収容部は、前記細胞が産生した産生物をデバイスの外部に放出する放出部を備えている細胞移植デバイスから酸素発生材を交換する方法であり、
前記蓋部の少なくとも一部を開ける蓋開け工程と、
前記蓋開け工程後、前記蓋部の開けた部分から前記酸素発生材を取り出す取り出し工程と、
前記取り出し工程後、交換用の酸素発生材を前記酸素発生材収容部内に収容する収容工程と、
前記収容工程後、前記蓋部の開けた部分を閉じる蓋閉じ工程と、
を含む細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞移植デバイス、細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法および細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生医療において、チャンバー中に細胞を封入した（カプセル化した）細胞移植デバイスを生体に植え込んで種々の疾患および障害を治療することが行われている。このような細胞移植デバイスを用いた細胞・組織移植では、移植された細胞・組織への酸素供給が不足することによる細胞死が問題となっている。
【０００３】
この問題に対し、例えば、特許文献１には、チャンバー中に血管新生因子、成長（増殖）因子、ホルモンなどの生物学的活性剤および／または細胞を封入したカプセル化デバイス（細胞移植デバイス）を用いる旨記載されている。そして、この特許文献１には、カプセル化された細胞や組織に対する酸素利用可能性および送達性を良くするため、当該デバイスのアセンブリに使用される膜や材料などにパーフルオロ有機化合物、例えばパーフルオロカーボン類（ＰＦＣｓ）を使用する旨記載されている。また、この特許文献１には、液体ＰＦＣｓは４０体積％〜５５体積％の酸素を溶解するので、これを用いたＰＦＣエマルジョンにより酸素を細胞・組織に拡散させる旨記載されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、植え込み型医療機器（細胞移植デバイス）内に酸素を供給する手法として、針と任意のホースと酸素補給装置とによって気体状の酸素を細胞移植デバイスのガス貯留部に補給し、酸素透過膜を介して細胞などに供給する旨記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１２−５０８５８４号公報
【特許文献２】米国特許第８７８４３８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２のいずれにおいても、酸素が体内に拡散してしまい、細胞移植デバイス内に長期的に保持することが困難であり、また、細胞に供給できる酸素量が低いものであった。そのため、特許文献１、２のいずれにおいても、移植された細胞・組織への酸素供給が不足することによる細胞死という問題は十分に解消されていない状況であった。
【０００７】
本発明は前記状況に鑑みてなされたものであり、移植された細胞・組織の体内での生存期間を向上できる細胞移植デバイス、細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法および細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法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】
【０００８】
前記課題を解決した本発明に係る細胞移植デバイスは、酸素を発生させる酸素発生材を収容する酸素発生材収容部と、細胞を収容する細胞収容部と、前記酸素発生材収容部と前記細胞収容部との間に設けられ、前記酸素発生材から発生した酸素を前記細胞収容部に送致する酸素送致部と、を備えるとともに、前記酸素発生材収容部は、内部に対する出入を可能とする蓋部を備え、かつ前記細胞収容部は、前記細胞が産生した産生物をデバイスの外部に放出する放出部を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、移植された細胞・組織の体内での生存期間を向上できる細胞移植デバイス、細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法および細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法を提供できる。
前述した以外の課題、構成およ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】
【００１０】
【図１】本発明に係る細胞移植デバイスの第１実施形態を説明する模式断面図である。
【図２】本発明に係る細胞移植デバイスの第１実施形態を用いた一態様を説明する模式断面図である。
【図３】本発明に係る細胞移植デバイスの第１実施形態を用いた一態様における酸素発生材を交換する様子を説明する模式断面図である。
【図４】本発明に係る細胞移植デバイスの第１実施形態における酸素発生材の一態様を説明する斜視図である。
【図５】本発明に係る細胞移植デバイスの第２実施形態を説明する模式断面図である。
【図６】本発明に係る細胞移植デバイスの第２実施形態における酸素発生材を交換する様子を説明する模式断面図である。
【図７】本発明に係る細胞移植デバイスの第２実施形態における酸素発生材の一態様を説明する斜視図である。
【図８】本発明に係る細胞移植デバイスの第３実施形態を説明する模式断面図である。
【図９】本発明に係る細胞移植デバイスの第３実施形態における酸素発生材を交換する様子を説明する模式断面図である。
【図１０】本発明に係る細胞移植デバイスの第３実施形態における酸素発生材収容部の流路を示した図である。
【図１１】本発明に係る細胞移植デバイスの第４実施形態を説明する模式断面図である。
【図１２】本発明に係る細胞移植デバイスの第５実施形態を説明する模式断面図である。
【図１３】本発明に係る細胞移植デバイスの第６実施形態を説明する模式断面図である。
【図１４】本発明に係る細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
【図１５】本発明に係る細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法の一実施形態を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、実施形態を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張や変形、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、模式断面図や斜視図において、各部材のスケールや間隔が一致しない場合もある。なお、以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明はこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
本明細書に記載される「〜」は、その前後に記載される数値を下限値および上限値として有する意味で使用する。本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された下限値または上限値は、他の段階的に記載されている下限値または上限値に置き換えてもよい。
【００１２】
（細胞移植デバイス）
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る細胞移植デバイスの第１実施形態を説明する模式断面図である。図２は、本発明に係る細胞移植デバイスの第１実施形態を用いた一態様を説明する模式断面図である。図３は、本発明に係る細胞移植デバイスの第１実施形態を用いた一態様における酸素発生材を交換する様子を説明する模式断面図である。図４は、本発明に係る細胞移植デバイスの第１実施形態における酸素発生材の一態様を説明する斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａは、酸素発生材収容部１０１と、細胞収容部１０２と、酸素発生材収容部１０１と細胞収容部１０２との間に設けられた酸素送致部１０３と、を備えている。細胞移植デバイス１００Ａは、これらの要素を一つの筐体１０４内に収めている。筐体１０４の形状や大きさは特に限定されず、生体に植え込む部位や移植する細胞・組織などの対象に応じて任意に設定できる。一例として、筐体１０４は平面視で円形または多角形の筒状体であり、底部のないものを用いることができる。
【００１４】
（酸素発生材収容部）
酸素発生材収容部１０１は、酸素を発生させる酸素発生材１０５（図２参照）を収容する。つまり、酸素発生材収容部１０１は、酸素発生材１０５を収容する所定の容量を有している。言い換えると、酸素発生材１０５は、酸素発生材収容部１０１に収容できる容量で形成されている。なお、酸素発生材１０５については図２を参照して後述する。
【００１５】
酸素発生材収容部１０１は、酸素発生材収容部１０１の内部に対する出入を可能とする蓋部１０６を備えている。本実施形態では、この蓋部１０６を介して酸素発生材１０５の取り出しや、交換用の新しい酸素発生材１０５の酸素発生材収容部１０１への収容を行う。蓋部１０６は、酸素発生材収容部１０１の開口部１０７（図３参照）を塞ぐようにして設けられていればよく、取付け方法は限定されない。蓋部１０６は、螺着、接着、係止などの適宜の手段によって開口部１０７を塞ぐように固定することができる。なお、蓋部１０６は、酸素発生材収容部１０１の開口部１０７に対して開閉可能に取り付けられていることが好ましい。
【００１６】
そして、本実施形態においては、細胞移植デバイス１００Ａを生体に植え込んだ際に、蓋部１０６が体外に露出するように設けることができる。このようにすると、酸素発生材収容部１０１に収容された酸素発生材１０５が十分な量の酸素を発生できなくなった場合にこれを取り除いたり、交換用の酸素発生材１０５に容易に交換したりできる。また、このようにすると、生体外に露出している蓋部１０６を開閉することができるので、患者のＱＯＬ（Ｑｕａｌｉｔｙ  ｏｆ  ｌｉｆｅ）を低下させることなく、簡単に酸素発生材１０５を取り除いたり、交換したりできる。
もちろん、本実施形態においては、細胞移植デバイス１００Ａを生体に植え込んだ際に、蓋部１０６が体内に配置されるように設けてもよい。つまり、細胞移植デバイス１００Ａ全体が体内に植え込まれてもよい。この場合であっても、内視鏡などを用いて当該蓋部１０６を開閉等すれば、患者のＱＯＬをそれほど低下させることなく、簡単に酸素発生材１０５を取り除いたり、交換したりできる。
【００１７】
前記した筐体１０４および蓋部１０６は３Ｄプリンタを用いて製造できるが、これに限定されない。筐体１０４および蓋部１０６を形成する材料は、３Ｄプリンタで使用できる各種樹脂を用いることができるが、デバイスを植え込まれた生体が免疫反応を生じない樹脂を用いることが望ましい。筐体１０４および蓋部１０６を形成する材料としては、例えば、公知の生体適合性を満たしたポリプロピレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスチレン、ポリアクリルニトリル、ポリメチルメタクリレートなどが挙げられるが、これらに限定されない。
筐体１０４および蓋部１０６は、公知の抗菌剤を含ませるなどして抗菌性を備えさせるのも好ましい。
【００１８】
（細胞収容部）
細胞収容部１０２は、細胞１０８を収容する。細胞１０８は、生体にとって有用な物質を産生するものであれば、特に限定されることなく使用できる。なお、本実施形態で用いることのできる細胞１０８については後述する。細胞収容部１０２は、前記した細胞１０８が産生した産生物を細胞移植デバイス１００Ａの外部に放出する放出部１０９を備えている。産生物としては、例えば、インスリンなどが挙げられるが、前記したように、細胞１０８が産生するものであり、生体にとって有用な物質であればどのようなものも対象となる。放出部１０９は、細胞１０８が産生した産生物を細胞移植デバイス１００Ａの外部に放出するための孔を有することが好ましいが、細胞１０８が産生した物質を細胞移植デバイス１００Ａの外部に放出できればよく、特に限定されない。放出部１０９は、細胞収容部１０２内の細胞１０８を移植先の免疫系から保護するため、免疫隔離膜を用いることができる。免疫隔離膜として、例えば、半透膜を用いることができる。半透膜は、一定の大きさ以下の分子またはイオンのみを透過させる膜であるので、透過させる分子等の大きさを免疫系の細胞１０８や抗体以下の細孔サイズとすることにより、細胞収容部１０２内の細胞１０８を移植先の免疫系から保護できる。つまり、移植先の免疫系に起因する細胞収容部１０２内の細胞１０８の細胞死を抑制することができる。また、このようにすると、細胞収容部１０２内の細胞１０８に、移植先から酸素や栄養成分などを得ることができるので、移植された細胞１０８の体内での生存期間を向上させることができる。さらに、患者に免疫抑制剤を投与したり、用いる細胞１０８に対して免疫が作用しないような工夫をしたりする必要がない。なお、免疫隔離膜を用いると、移植先の免疫系から細胞移植デバイス１００Ａ内の細胞１０８を保護できるメリットがある一方で血管からの酸素の供給が減るデメリットがあるが、本実施形態においては酸素発生材１０５が酸素を発生し、供給できるので、当該デメリットは解消できる。本実施形態における半透膜としては、例えば、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）不織布、多孔質ポリカーボネートなどを用いることができる。また、半透膜として、これらのように物理的に孔のある膜以外に、アルギン酸などのハイドロゲルやポリスルホン酸などを用いることもできる。
【００１９】
（酸素送致部）
酸素送致部１０３は、酸素発生材１０５から発生した酸素を細胞収容部１０２に送致する。図１〜図３においては、酸素送致部１０３として、酸素透過膜を用いた例を示している（後述する図５、図６、図８、図９、図１１、図１２も同様に酸素透過膜を用いた例を示している）。酸素透過膜の素材としては、例えば、シリコーンなどを用いることができるが、酸素の透過係数が大きければこれに限定されずどのようなものも用いることができる。酸素の透過係数は、例えば、１×１０１１ｃｃ・ｃｍ／（ｃｍ２・ｓｅｃ・ａｔｍ）以上であることが好ましい。また、酸素透過膜は、物理的に孔が空いている膜を用いることもできる。そのような膜としては、例えば、ｅＰＴＦＥ膜やＰＴＦＥ不織布などを用いることができる。ｅＰＴＦＥ膜やＰＴＦＥ不織布は、疎水性が高いため水がしみ込み難く、水と接した状態でも酸素透過膜として機能する。酸素送致部１０３（酸素透過膜）は、任意の接着剤を使用して筐体１０４の所定の位置に固定したり、溶着機で筐体１０４の一部を溶着させて固定したりすることが好ましい。
【００２０】
（第１実施形態の使用態様）
本実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａは以上の構成を有しており、次のようにして使用する。
まず、細胞移植デバイス１００Ａは、図２に示すように、前記した酸素発生材収容部１０１に酸素発生材１０５を収容し、細胞収容部１０２に細胞１０８を収容する。その後、細胞移植デバイス１００Ａの少なくとも一部を体内に植え込む。例えば、細胞収容部１０２の放出部１０９が移植先において予定されている部分に位置するよう体内に植え込む。
なお、酸素発生材収容部１０１への酸素発生材１０５の収容および細胞収容部１０２への細胞１０８の収容は、それぞれ適時に行うことができる。すなわち、細胞移植デバイス１００Ａを体内に植え込む直前に、現場でこれらを収容してもよいし、これらのうちのいずれか一方を工場出荷時に収容しておき、他方を体内に植え込む直前に現場で収容してもよいし、これらの両方を工場出荷時に収容しておいてもよい。工場出荷時に細胞１０８を細胞収容部１０２に収容しておく場合は、細胞移植デバイス１００Ａを体内に植え込むまでに細胞１０８が死滅したり、弱ったりしないようにするため、例えば、温度や酸素濃度、二酸化炭素濃度などの管理を行うことが好ましい。
【００２１】
図２に示す第１実施形態における酸素発生材１０５は、過酸化物を化学反応させて酸素を発生させる化学反応剤を用いている。なお、本発明においては、化学反応剤を用いない他の態様も適用できる。化学反応剤を用いない他の態様については後述する。
前記した化学反応剤としては、例えば、過酸化物が挙げられる。過酸化物を用いると、過酸化物から過酸化水素が解離し、過酸化水素が不均化して水と酸素が発生するので、発生したこの酸素を移植した細胞１０８に送致（供給）することができる。過酸化物としては、例えば、金属過酸化物や過酸化水素包摂体などを用いることができる。金属過酸化物としては、例えば、過酸化カルシウム、過酸化マグネシウム、過酸化ナトリウム、過酸化バリウム、過酸化カリウム、過酸化亜鉛などを用いることができる。過酸化水素包摂体としては、例えば、過酸化水素尿素を用いることができる。
【００２２】
酸素発生材１０５として化学反応剤を用いる場合、化学反応により酸素を発生させるため、化学反応が停止した際には酸素の発生も停止する。そのため、本実施形態においては、必要に応じて一定期間ごとに化学反応剤を交換することが好ましい。必要に応じてであるので、例えば、酸素発生材１０５が最初の１回分のみあれば十分である場合は、酸素発生材１０５を交換せず、単にこれを酸素発生材収容部１０１から取り出す（取り除く）だけとすることもできる。これは、例えば、最初の１回分の酸素発生材１０５でデバイスの周りの血管新生が十分に促進され、酸素発生材１０５を取り除いた後は新生してできた血管からの酸素や栄養成分の供給で細胞収容部１０２内の細胞１０８が生存できる場合に適用できる。ここで、本実施形態では、前記した蓋部１０６を備えているため、図３に示すように、蓋部１０６の少なくとも一部を開閉することで酸素発生材１０５を容易に取り除いたり、交換したりできる。なお、図３は、蓋部１０６全体を開けて（外して）開口部１０７を開放し、酸素発生材１０５を取り除いたり、交換したりしている様子を図示している。酸素発生材１０５の交換頻度は限定されないが、交換頻度が低ければ低いほど患者のＱＯＬは高くなる。
【００２３】
化学反応剤を用いた酸素発生材１０５から発生する酸素が細胞１０８まで到達するときの好ましい酸素分圧は１ｋＰａ〜４０．５ｋＰａ（０．０１ａｔｍ〜０．４ａｔｍ）であり、より好ましくは５ｋＰａ〜２０．３ｋＰａ（０．０５ａｔｍ〜０．２ａｔｍ）である。酸素分圧がこの範囲であれば、細胞１０８に酸素を十分に補給でき、また、酸素分圧が高くなり過ぎることもないので細胞毒性が生じ難い。
【００２４】
酸素発生材１０５が化学反応剤である場合は、液体、固体、粉体、それらの混合物のいずれでもよい。酸素発生材１０５が化学反応剤であり、液体である場合は、流動性のある分散媒を用いることで実現できる。そのような分散媒としては、例えば、オリゴエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、シリコーンオイルなどの液状高分子、ミネラルオイルなどの低分子液体、パーフルオロエーテル類などのフッ素系液体、水や親水性高分子などの水溶液のほか、高級脂肪酸、油、テルペン類などが挙げられるが、これらに限定されない。酸素発生材１０５が化学反応剤であり、液体または粉体である場合は、例えば、図４に示すようなチューブ状のカートリッジ１１０に収容するとよい。また、チューブ状のカートリッジ１１０は中が空洞のものであれば、その形状は限定されない。なお、チューブ状のカートリッジ１１０内に収容された酸素発生材１０５がカートリッジ１１０の外に漏れるのを防ぐため、チューブ状のカートリッジ１１０の両端は密封する。また、細胞移植デバイス１００Ａ内に配置するカートリッジ１１０の数も限定されない。チューブ状のカートリッジ１１０は、例えば、シリコーン樹脂などで形成できる。
【００２５】
細胞収容部１０２に収容できる細胞１０８としては、例えば、全能性幹細胞、多能性幹細胞、単能性幹細胞（例えば、神経幹細胞、上皮幹細胞、肝幹細胞、生殖幹細胞、造血幹細胞、間葉系幹細胞、骨格筋幹細胞など）、人工多能性幹細胞などの幹細胞や、これらの幹細胞が分化してなる各種細胞（例えば、神経細胞、肝細胞、筋肉細胞、白血球など）などが挙げられる。細胞１０８は、ヒト、イヌ、ネコ、ウシ、ブタ、ヒツジ、ラット、マウス、トリなどの動物から得ることもできる。また、細胞１０８は、前記したものに限定されず、植物細胞、真正細菌、古細菌、藻類、原生生物などの微生物の細胞も用いることができる。細胞１０８として、好ましくは、例えば、インスリン産生細胞、単離された膵島、間葉系幹細胞などが挙げられる。なお、本実施形態においては、細胞１０８の由来、種類、フェノタイプ、遺伝子改変の有無、継代数などは限定されない。また、細胞１０８は、浮遊細胞、接着細胞、シングル（単一）細胞、細胞シート、オルガノイドなどの性質・形態も限定されない。また、細胞１０８の用途も限定されない。細胞１０８は、任意のゲルや培養していた寒天培地や液体培地とともに細胞収容部１０２に収容することもできる。また、細胞１０８は、血管新生因子、成長（増殖）因子、ホルモンなどの生物学的活性剤などとともに細胞収容部１０２に収容することもできる。
【００２６】
（第２実施形態）
図５は、本発明に係る細胞移植デバイスの第２実施形態を説明する模式断面図である。図６は、本発明に係る細胞移植デバイスの第２実施形態における酸素発生材を交換する様子を説明する模式断面図である。図７は、本発明に係る細胞移植デバイスの第２実施形態における酸素発生材の一態様を説明する斜視図である。
【００２７】
図５および図２に示すように、第２実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｂと、第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａとは、第２実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｂの酸素発生材収容部１０１に収容される酸素発生材１０５が、シート状（袋状）のカートリッジ１１０に収容されている点で、酸素発生材１０５がチューブ状のカートリッジ１１０に収容されている第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａと相違している。第２実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｂにおけるその他の構成要素は第１実施形態と同様であるので説明を省略し、相違点について説明する。
【００２８】
図５に示すように、第２実施形態においては、酸素発生材１０５が酸素発生材収容部１０１の内容積と略同じ大きさである１つのシート状のカートリッジ１１０に収容されている。そして、図５に示すように、そのようなシート状のカートリッジ１１０に収容された酸素発生材１０５が酸素発生材収容部１０１に収容されている。このような態様とすると、酸素発生材１０５が１つのカートリッジ１１０に収容されているので、図６に示すように、蓋部１０６を開けた後、一回の操作で容易にカートリッジ１１０を酸素発生材収容部１０１から取り除いたり、交換したりできる。シート状のカートリッジ１１０は、同じ容積の酸素発生材収容部１０１に用いる場合、前記チューブ状のカートリッジ１１０と比較して容積が大きいので、酸素発生材１０５が化学反応剤であり、固体である場合に好適に用いることができる。シート状のカートリッジ１１０は、チューブ状のカートリッジ１１０と同様の材料で形成できる。なお、酸素発生材収容部１０１内に配置するシート状のカートリッジ１１０の数は２以上であってもよい。シート状のカートリッジ１１０に収容される酸素発生材１０５（化学反応剤）は、第１実施形態と同様のものを用いることができる。
【００２９】
シート状のカートリッジ１１０は中が空洞のものであれば、その形状は限定されない。図７は、シート状のカートリッジ１１０の一例を立体的に図示したものである。図７に示すように、シート状のカートリッジ１１０は、例えば、酸素発生材収容部１０１の形状に合わせて直方体形状などとすることができる。
【００３０】
（第３実施形態）
図８は、本発明に係る細胞移植デバイスの第３実施形態を説明する模式断面図である。図９は、本発明に係る細胞移植デバイスの第３実施形態における酸素発生材を交換する様子を説明する模式断面図である。図１０は、本発明に係る細胞移植デバイスの第３実施形態における酸素発生材収容部１０１の流路を示した図である。
【００３１】
図８および図２に示すように、第３実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｃと、第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａとは、第３実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｃの酸素発生材収容部１０１が、縦断面視略Ｌ字状の流路１１１として形成されている点で、酸素発生材収容部１０１が立方体形状または直方体形状に形成されている第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａと相違している。第３実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｃにおけるその他の構成要素は第１実施形態と同様であるので説明を省略し、相違点について説明する。
【００３２】
また、第３実施形態における酸素発生材収容部１０１は、図１０に示すように、縦断面視略Ｌ字状の流路１１１を複数（図１０においては２つ）有し、これらの流路１１１の端部がそれぞれ直角に屈曲して連通している。つまり、図１０に示すように、第３実施形態における酸素発生材収容部１０１は、蓋部１０６（図８）および開口部１０７（図９、図１０）を筐体１０４の上面部１１２に複数有し、かつこれらの開口部１０７が筐体１０４内で相互に接続されている。流路１１１を平面視すると略Ｕ字状となっている。
【００３３】
このような構成の第３実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｃは、酸素発生材１０５を酸素発生材収容部１０１から取り除く際に、図９および図１０に示すように、両方の開口部１０７の蓋部１０６を開けた後、いずれか一方の開口部１０７に空気を注入したり、いずれか一方の開口部１０７から酸素発生材１０５を吸引したりすることで容易にこれを取り除くことができる。また、第３実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｃは、酸素発生材１０５を交換する際には、使用後の酸素発生材１０５を前記したようにして取り除いた後または取り除きつつ、他方の開口部１０７から交換用の酸素発生材１０５を注入することで容易にこれを行うことができる。
【００３４】
第３実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｃは、このような態様であるため、液体状の酸素発生材１０５（化学反応剤）を用いる際に好適である。なお、本実施形態においては、図８や図９に示すように、流路１１１として形成されている酸素発生材収容部１０１が酸素送致部１０３を備えているので、これにより液体状の酸素発生材１０５が細胞収容部１０２に拡散したり、漏れ出したりしない。また、第３実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｃは、このような態様であるため、酸素発生材収容部１０１内に酸素発生材１０５（化学反応剤）を直接収容する際に好適である。第３実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｃは、粉末状の酸素発生材１０５（化学反応剤）についても好適に適用できる。
【００３５】
（第４実施形態）
図１１は、本発明に係る細胞移植デバイスの第４実施形態を説明する模式断面図である。
図１１および図２に示すように、第４実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｄと、第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａとは、第４実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｄの酸素発生材収容部１０１が、酸素発生材１０５（化学反応剤）を直接収容する点で、酸素発生材１０５をカートリッジ１１０に収容し、このカートリッジ１１０を酸素発生材収容部１０１に収容する第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａと相違している。
また、第４実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｄと、第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａとは、第４実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｄの酸素発生材収容部１０１が蓋部１０６として特にセプタム栓１０６ａを用いている点で、蓋部１０６の形態を特定していない第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａと相違している。第４実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｄにおけるその他の構成要素は第１実施形態と同様であるので説明を省略し、相違点について説明する。
【００３６】
図１１に示すように、第４実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｄは、酸素発生材収容部１０１が蓋部１０６としてセプタム栓１０６ａを用いており、酸素発生材１０５（化学反応剤）を直接収容している。そのため、酸素発生材収容部１０１の酸素発生材１０５を取り除く場合は、注射針をセプタム栓１０６ａに穿刺して酸素発生材１０５を吸引等することでこれを行うことができる。また、第４実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｄは、酸素発生材収容部１０１の酸素発生材１０５を交換する場合は、例えば、注射針をセプタム栓１０６ａに穿刺して酸素発生材１０５を吸引して取り除いた後または取り除きつつ、他の注射針をセプタム栓１０６ａに穿刺して交換用の酸素発生材１０５を注入することで容易にこれを行うことができる。第４実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｄは、このような態様であるため、特に、酸素発生材１０５（化学反応剤）が液体状である場合に好適である。なお、第４実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｄは、粉末状の酸素発生材１０５（化学反応剤）についても好適に適用できる。なお、セプタム栓１０６ａは、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンなどの材料で形成したものを用いることができる。
【００３７】
（第５実施形態）
図１２は、本発明に係る細胞移植デバイスの第５実施形態を説明する模式断面図である。
図１２および図２に示すように、第５実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｅと、第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａとは、第５実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｅが酸素発生材１０５として、水を電気分解して酸素を発生させる電気分解部材１２０を用いる点で、酸素発生材１０５として化学反応剤を用いている第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａと相違している。すなわち、第５実施形態は、本発明において化学反応剤を用いない他の態様を採用するものである。
【００３８】
図１２に示すように、第５実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｅは、酸素発生材収容部１０１に電気分解部材１２０を備えている。電気分解部材１２０は、例えば、電池１２１と、この電池１２１と接続された陰極１２３および陽極１２４と、で形成されている。電気分解部材１２０はこれらの構成要素を硬質カートリッジ１２５内に収めている。電気分解部材１２０は、例えば、硬質カートリッジ１２５の内側に水を貯める貯水部１２６を有している。そして、前記した陰極１２３および陽極１２４をこの貯水部１２６に露出するように設け、陰極１２３および陽極１２４に電気を流す電池１２１を硬質カートリッジ１２５内において水と接触しないように隔離して設けている。電気分解部材１２０で用いる水は、予め貯水部１２６に滅菌水などを収容しておき、これを使用することが挙げられる。また、例えば、図１２に示すように、酸素発生材収容部１０１の一部および貯水部１２６の一部にそれぞれ半透膜１２７ａ、１２７ｂを設け、これらを介して生体由来の水分を貯水部１２６に取り込んで電気分解に使用してもよい。このような電気分解部材１２０で水を電気分解することによって細胞移植デバイス１００Ｅ中の細胞１０８に酸素を供給することができる。なお、電気分解によって発生した水素は、半透膜１２７ａ、１２７ｂを介して、および／または放出部１０９を介してデバイス外に拡散する。放出部１０９から血中に拡散した水素は、血中でまたは体内の任意の箇所に運ばれて活性酸素を還元し、無害化することが期待されるため、各種疾患の改善や老化防止に役立つと考えられる。
【００３９】
硬質カートリッジ１２５は、従来公知の樹脂や金属などで形成できる。陰極１２３および陽極１２４は金属製のものであればどのようなものでも用いることができる。半透膜１２７ａ、１２７ｂは、第１実施形態で挙げたものを使用することができる。
なお、電気分解部材１２０から発生する酸素が細胞１０８まで到達するときの好ましい酸素分圧は、化学反応剤の場合と同様の理由から０．０１ａｔｍ〜０．４ａｔｍであり、より好ましくは０．０５ａｔｍ〜０．２ａｔｍである。
【００４０】
（第６実施形態）
図１３は、本発明に係る細胞移植デバイスの第６実施形態を説明する模式断面図である。
図１３および図２に示すように、第６実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｆと、第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａとは、第６実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｆが、酸素発生材収容部１０１と、細胞収容部１０２とを別々の筐体１０４ａ、１０４ｂで設けている点で、これらを１つの筐体１０４内に設けている第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａと相違している。
【００４１】
図１３に示すように、第６実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｆは、酸素発生材収容部１０１と、細胞収容部１０２とを別々の筐体１０４ａ、１０４ｂで設けており、これらを中空管で構成した酸素送致部１０３で接続している。つまり、第６実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｆは、酸素発生材収容部１０１で発生させた酸素を中空管で構成した酸素送致部１０３を介して細胞収容部１０２に送致する。なお、筐体１０４ａ、１０４ｂはともに平面視で円形または多角形の筒状体であり、有底筒状のものを用いることができる。
【００４２】
第６実施形態における酸素送致部１０３は、中空管内の酸素を外部に拡散させない気密性を有することが好ましい。第６実施形態における酸素送致部１０３の長さは必要に応じて任意に設定できる。そのため、第６実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ｆは、例えば、細胞収容部１０２を体内の奥深くに設置し、酸素発生材収容部１０１全体または酸素発生材収容部１０１のうちの一部（例えば、蓋部１０６）を体外に露出させて設けることができる。このようにすると、体外にある蓋部１０６を開閉することによって酸素発生材収容部１０１内の酸素発生材１０５の取り出しを容易に行うことができる。また、酸素発生材収容部１０１内の酸素発生材１０５の交換を容易に行うことができる。酸素発生材収容部１０１全体を体外に露出させる場合、酸素送致部１０３の任意の位置で体外に露出させるようにしてもよい。このようにすると、侵襲面積を小さくすることができるので、患者のＱＯＬが低下し難い。
【００４３】
第６実施形態における酸素送致部１０３は、例えば、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリブチレンなどで形成できるが、管内の酸素を外部に拡散させない気密性を有する材料であればこれらに限定されることなく使用できる。
第６実施形態における酸素発生材収容部１０１の筐体１０４ａおよび細胞収容部１０２の筐体１０４ｂは、第１実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａの筐体１０４と同様の材料および手法で形成できる。第６実施形態における蓋部１０６および放出部１０９も第１実施形態と同様の材料で形成できる。
第６実施形態における酸素発生材１０５から発生する酸素が細胞１０８まで到達するときの好ましい酸素分圧は、第１実施形態の場合と同様の理由から０．０１ａｔｍ〜０．４ａｔｍであり、より好ましくは０．０５ａｔｍ〜０．２ａｔｍである。
【００４４】
以上に説明した第１実施形態から第６実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａ〜１００Ｆは、ヒト、ウシ、ブタ、マウス、ラットなどの動物に使用することができる。
【００４５】
以上に説明した第１実施形態から第６実施形態に係る細胞移植デバイス１００Ａ〜１００Ｆは、以上に述べた酸素発生材収容部１０１、細胞収容部１０２および酸素送致部１０３を備えているので、移植された細胞・組織の体内での生存期間を向上できる。また、以上に説明した細胞移植デバイス１００Ａ〜１００Ｆは、酸素発生材収容部１０１が蓋部１０６を備えているので、酸素発生材１０５の取り出しや交換を容易に行うことができ、患者のＱＯＬが低下し難い。
【００４６】
（細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法）
次に、本発明に係る細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法の一実施形態について説明する。
図１４は、本発明に係る細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法（以下、単に「取り出し方法」ということがある）の一実施形態を説明するフローチャートである。
本実施形態に係る取り出し方法は、前述した細胞移植デバイス１００Ａ〜１００Ｆの酸素発生材１０５を取り出すための方法である。従って、細胞移植デバイス１００Ａ〜１００Ｆの構成要素については既に説明しているので、詳細な説明を省略する。
【００４７】
図１４に示すように、本実施形態に係る取り出し方法は、蓋開け工程Ｓ１と、取り出し工程Ｓ２と、蓋閉じ工程Ｓ３と、を含み、これらの工程についてはこの順で行う。
蓋開け工程Ｓ１は、蓋部１０６の少なくとも一部を開ける工程である。
そして、取り出し工程Ｓ２は、前記蓋開け工程Ｓ１後、蓋部１０６の開けた部分から酸素発生材１０５を取り出す工程である。
最後に、蓋閉じ工程Ｓ３は、前記取り出し工程Ｓ２後、蓋部１０６の開けた部分を閉じる工程である。
【００４８】
本実施形態に係る取り出し方法は、これらの工程Ｓ１〜Ｓ３を行うことで細胞移植デバイス１００Ａ〜１００Ｆの酸素発生材収容部１０１から酸素発生材１０５を取り出すことができる。これは、酸素発生材１０５を１回分だけ使用すれば十分な場合があり、そのような場合に本実施形態に係る取り出し方法は有効である。そのような場合として、例えば、最初の１回分の酸素発生材１０５でデバイスの周りの血管新生が十分に促進され、酸素発生材１０５を取り除いた後は新生してできた血管からの酸素や栄養成分の供給で細胞収容部１０２内の細胞１０８が生存できる場合などが挙げられる。本実施形態においては、これらの工程の前後において適宜殺菌等することが好ましいが、感染症などを予防できるのであればこの限りではない。
【００４９】
（細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法）
次に、本発明に係る細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法の一実施形態について説明する。
図１５は、本発明に係る細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法（以下、単に「交換方法」ということがある）の一実施形態を説明するフローチャートである。
本実施形態に係る交換方法は、前述した細胞移植デバイス１００Ａ〜１００Ｆの酸素発生材１０５を交換するための方法である。従って、細胞移植デバイス１００Ａ〜１００Ｆの構成要素については既に説明しているので、詳細な説明を省略する。
【００５０】
図１５に示すように、本実施形態に係る交換方法は、蓋開け工程Ｓ１１と、取り出し工程Ｓ１２と、収容工程Ｓ１３と、蓋閉じ工程Ｓ１４と、を含み、これらの工程についてはこの順で行う。
なお、本実施形態に係る交換方法における蓋開け工程Ｓ１１および取り出し工程Ｓ１２と、前記した取り出し方法における蓋開け工程Ｓ１および取り出し工程Ｓ２とは同様の工程である。また、本実施形態に係る交換方法における蓋閉じ工程Ｓ１４と、前記した取り出し方法における蓋閉じ工程Ｓ３とは、蓋閉じ工程Ｓ１４が収容工程Ｓ１３後に行うのに対し、蓋閉じ工程Ｓ３が取り出し工程Ｓ２後に行う点でのみ相違しており、その他は同様である。そのため、本実施形態に係る交換方法における蓋開け工程Ｓ１１、取り出し工程Ｓ１２、蓋閉じ工程Ｓ１４については詳細な説明を省略し、収容工程Ｓ１３について説明する。
【００５１】
収容工程Ｓ１３は、前記取り出し工程Ｓ１２後、交換用の酸素発生材１０５を酸素発生材収容部１０１内に収容する工程である。
これらの工程Ｓ１１〜Ｓ１４を含む本実施形態に係る交換方法を行うことで、酸素発生材収容部１０１内に収容されていた酸素発生材１０５を新しい交換用の酸素発生材１０５に交換することができる。従って、本実施形態に係る交換方法を行うことにより、移植された細胞・組織の体内での生存期間を向上できる。
【００５２】
以上、本発明に係る細胞移植デバイス、細胞移植デバイスの酸素発生材取り出し方法および細胞移植デバイスの酸素発生材交換方法について実施形態により詳細に説明したが、本発明の主旨はこれ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、前記した実施形態は本発明を分かり易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。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１００Ａ〜１００Ｆ  細胞移植デバイス
１０１  酸素発生材収容部
１０２  細胞収容部
１０３  酸素送致部
１０４、１０４ａ、１０４ｂ  筐体
１０５  酸素発生材
１０６  蓋部
１０６ａ  セプタム栓
１０７  開口部
１０８  細胞
１０９  放出部
１１０  カートリッジ
１１１  流路
１１２  上面部
１２０  電気分解部材
１２１  電池
１２３  陰極
１２４  陽極
１２５  硬質カートリッジ
１２６  貯水部
１２７ａ、１２７ｂ  半透膜
Ｓ１    蓋開け工程
Ｓ２    取り出し工程
Ｓ３    蓋閉じ工程
Ｓ１１  蓋開け工程
Ｓ１２  取り出し工程
Ｓ１３  収容工程
Ｓ１４  蓋閉じ工程
【図１】
2020137495.tif 000003
【図２】
2020137495.tif 000004
【図３】
2020137495.tif 000005
【図４】
2020137495.tif 000006
【図５】
2020137495.tif 000007
【図６】
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【図７】
2020137495.tif 000009
【図８】
2020137495.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020137495.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2020137495.tif 000015
【図１４】
2020137495.tif 000016
【図１５】
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