(57)【要約】  脂肪組織の個体差によらず、一定品質の脂肪由来幹細胞群を得ることを可能にする。容器内に脂肪組織と酵素を含む生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液とを投入し、攪拌することにより脂肪組織を分解する脂肪組織消化装置に用いられ、攪拌後に静置されることにより容器内に形成される脂肪組織層と該脂肪組織層の下方に配される細胞懸濁液層との境界を、容器の外部から検出する境界検出部（８）と、該境界検出部（８）により検出された境界位置に基づいて、脂肪組織層の厚さを測定する層厚測定部（１０）と、測定された脂肪組織層の厚さと容器の横断面積とを乗算して脂肪組織層の容積を算出する脂肪容積算出部（１２）と、算出された脂肪組織層の容積に基づいて、消化の終了を判定する終了判定部（１３）とを備える脂肪消化終了判定装置（１）を提供する。
2008099696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に脂肪組織と酵素液と生理食塩水と、乳酸リンゲル液または緩衝液とを投入し、攪拌することにより脂肪組織を分解する脂肪組織消化装置に用いられ、
攪拌後に静置されることにより容器内に形成される脂肪組織層と該脂肪組織層の下方に配される細胞懸濁液層との境界を、容器の外部から検出する境界検出部と、
該境界検出部により検出された境界位置に基づいて、脂肪組織層の厚さを測定する層厚測定部と、
測定された脂肪組織層の厚さと、容器の横断面積とを乗算して脂肪組織層の容積を算出する脂肪容積算出部と、
算出された脂肪組織層の容積に基づいて、消化の終了を判定する終了判定部とを備える脂肪消化終了判定装置。
【請求項２】
前記容器が透明であり、
前記境界検出部が、前記容器の側壁に対向して配置され、容器の側壁を介して容器内部の脂肪組織層を撮影するカメラを備える請求項１に記載の脂肪消化終了判定装置。
【請求項３】
前記容器が透明であり、
前記境界検出部が、前記容器を挟んで対向配置される発光素子および受光素子を備える請求項１に記載の脂肪消化終了判定装置。
【請求項４】
前記発光素子と受光素子とが、容器の高さ方向に複数配列されている請求項３に記載の脂肪消化終了判定装置。
【請求項５】
前記発光素子と受光素子とを、容器の高さ方向に移動させる移動機構を備える請求項３に記載の脂肪消化終了判定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の脂肪消化終了判定装置を備える脂肪組織消化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は脂肪組織を消化して、脂肪由来幹細胞を得るための脂肪消化終了判定装置および脂肪組織消化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒトの脂肪組織を採取して、消化酵素および生理食塩水とともに攪拌することにより脂肪組織内に含まれる脂肪由来幹細胞を分離する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この技術においては、攪拌とともに消化が進行し脂肪組織が分解されて脂肪由来幹細胞が分離されてくるが、その消化終了の判定は、消化に要した時間を計数することにより行っていた。
【特許文献１】国際公開第２００５／０１２４８０号パンフレット
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、脂肪組織の消化は、その個体差により大きく相違するので、脂肪組織の消化終了の判定を経過時間により行う場合には、一定品質の脂肪由来幹細胞群を得ることができないという問題がある。そして、脂肪組織の個体差によらず十分な脂肪由来幹細胞群を得るためには、消化が遅い脂肪組織に要する処理時間に合わせて、長時間にわたり消化処理を行う必要があり、処理時間を短縮することができないという不都合がある。
【０００４】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、脂肪組織の個体差によらず、一定品質の脂肪由来幹細胞群を得ることを可能にする脂肪消化終了判定装置および脂肪組織消化装置を提供することを目的としている。
【０００５】
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。
本発明の第一の態様は、容器内に脂肪組織と酵素液と生理食塩水と、乳酸リンゲル液または緩衝液とを投入し、攪拌することにより脂肪組織を分解する脂肪組織消化装置に用いられ、攪拌後に静置されることにより容器内に形成される脂肪組織層と該脂肪組織層の下方に配される細胞懸濁液との境界を、容器の外部から検出する境界検出部と、該境界検出部により検出された境界位置に基づいて、脂肪組織層の厚さを測定する層厚測定部と、測定された脂肪組織層の厚さと、容器の横断面積とを乗算して脂肪組織層の容積を算出する脂肪容積算出部と、算出された脂肪組織層の容積に基づいて、消化の終了を判定する終了判定部とを備える脂肪消化終了判定装置である。
【０００６】
上記第一の態様によれば、境界検出部の作動により、容器内の脂肪組織と細胞懸濁液との境界が検出され、層厚測定部の作動により前記境界の位置に基づいて脂肪組織層の厚さが測定され、脂肪容積算出部の作動により、脂肪組織層の厚さと容器の横断面積とに基づいて脂肪組織層の容積が算出される。脂肪組織は、消化の進行とともに、組織をつないでいるコラーゲンが分解されることで、細胞や細胞外組織等の微小組織が生理食塩水中に溶け出して細胞懸濁液となる。このため、脂肪組織層は、消化の進行に伴ってその厚さ寸法が薄くなっていく。したがって、脂肪組織層の容積を算出することにより、脂肪組織の消化の程度を正確に判断することができ、終了判定部の作動により消化の終了を判定することで、脂肪組織の個体差によらず、所定量の脂肪組織が消化された時点で消化処理を終了し、一定品質の脂肪由来幹細胞群を短時間で取得することができる。
【０００７】
上記第一の態様においては、前記容器が透明であり、前記境界検出部が、前記容器の側壁に対向して配置され、容器の側壁を介して容器内部の脂肪組織層を撮影するカメラからなることとしてもよい。
このようにすることで、カメラにより撮影された容器内部の脂肪組織層の画像を処理することにより、容易に脂肪組織層と細胞懸濁液との境界を検出することができ、簡易に脂肪組織の消化の終了を判定することができる。
【０００８】
また、上記第一の態様においては、前記容器が透明であり、前記境界検出部が、前記容器を挟んで対向配置される発光素子および受光素子からなる構成としてもよい。
このようにすることで、脂肪組織層と細胞懸濁液との物性の相違により光の吸収率が相違することを利用して、発光素子から発せられる光の内、受光素子により受光される受光量に基づいて、簡易に脂肪組織層と細胞懸濁液との境界を検出することができる。
【０００９】
また、上記構成においては、前記発光素子と受光素子とが、容器の高さ方向に複数配列されていることとしてもよい。
このようにすることで、容器内に投入される脂肪組織あるいは生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液の量が異なることにより、脂肪組織の終了判定時における脂肪組織層と細胞懸濁液との境界位置が相違しても、高さ方向に複数配列されたいずれかの発光素子および受光素子によって境界位置を簡易に検出することができる。
【００１０】
また、上記構成においては、前記発光素子と受光素子とを、容器の高さ方向に移動させる移動機構を備えることとしてもよい。
このようにすることで、容器内に投入される脂肪組織あるいは生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液の量が異なることにより、脂肪組織の終了判定時における脂肪組織層と細胞懸濁液との境界位置が相違しても、移動機構の作動により、発光素子および受光素子を高さ方向に移動させることによって境界位置を簡易に検出することができる。
【００１１】
また、本発明の第二の態様は、上記いずれかの脂肪消化終了判定装置を備える脂肪組織消化装置である。
上記第二の態様によれば、脂肪消化終了判定装置の作動により、容器内において消化されずに残る脂肪組織の量を精度よく検出でき、一定品質の脂肪由来幹細胞を得ることができる。
【００１２】
本発明によれば、脂肪組織の個体差によらず、一定品質の脂肪由来幹細胞群を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る脂肪組織消化装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の脂肪組織消化装置に備えられる脂肪消化終了判定装置を示す正面図である。
【図３】図２の脂肪消化終了判定装置を示すブロック図である。
【図４】図２の脂肪消化終了判定装置の第１の変形例を示す斜視図である。
【図５】図２の脂肪消化終了判定装置の第２の変形例を示す斜視図である。
【図６】図２の脂肪消化終了判定装置の第３の変形例を示す斜視図である。
【図７】図２の脂肪消化終了判定装置の第４の変形例を示す斜視図である。
【図８】図２の脂肪消化終了判定装置の第５の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
Ａ  フリーリピッド層（脂肪組織層）
Ｂ  組織層（脂肪組織層）
Ｃ  細胞懸濁液層
Ｄ  境界
１  脂肪消化終了判定装置
２  脂肪組織消化装置
３  透明容器（容器）
８  カメラ（境界検出部）
１０  層厚測定部
１２  脂肪容積算出部
１３  終了判定部（消化終了判定部）
２０  赤外線光電センサ（境界検出部）
２０ａ  発光素子
２０ｂ  受光素子
２２  昇汞機構（移動機構）
２４  静電容量センサ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の第１の実施形態に係る脂肪消化終了判定装置１および脂肪組織消化装置２について、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る脂肪組織消化装置２は、図１に示されるように、透明容器３と、該透明容器を略水平軸線回りに揺動させる揺動機構４と、本実施形態に係る脂肪消化終了判定装置１とを備えている。透明容器３は、高さ方向に内側横断面積の変化しない略円筒状の容器である。【００１６】
透明容器３にはヒトその他の哺乳類から採取した脂肪組織と、例えば、トリプシンのようなタンパク質分解酵素と、生理食塩水（または乳酸リンゲル液あるいは緩衝液）とが投入されるようになっている。投入された脂肪組織は、その比重の関係で生理食塩水の上方に浮遊し、静置することにより脂肪組織層を形成する。投入される脂肪組織は、その容積を予め測定して後述する記憶部に記憶しておく。【００１７】
酵素を含む生理食塩水内に投入された脂肪組織は、図２に示されるように、油および油を含む細胞からなるフリーリピッド層（Ａ層）と、生理食塩水と消化後の細胞とを含む細胞懸濁液層（Ｃ層）と、これらフリーリピッド層と細胞懸濁液層との間に配され両者を含む未消化の組織層（Ｂ層）とに分離するようになっている。そして、時間の経過とともに、Ａ層からＢ層を介してＣ層に変化していくようになっている。本実施形態においては、脂肪組織層はフリーリピッド層Ａおよび組織層Ｂを意味するものとする。【００１８】
前記揺動機構４は、前記透明容器３を揺動可能に支持するベース５と、モータ６と、該モータ６により回転駆動され、前記ベース５に支持された透明容器３を揺動させる伝達機構７とを備えている。伝達機構７は、例えば、プーリ７ａおよびベルト７ｂにより構成されている。【００１９】
前記脂肪消化終了判定装置１は、図３に示されるように、透明容器３の側壁の外面に対向して配置されたカメラ８と、該カメラ８により取得された画像を処理して脂肪組織層Ａ，Ｂとその下方の細胞懸濁液Ｃとの境界Ｄを検出する画像処理部（境界検出部）９と、該画像処理部９により検出された境界Ｄの位置に基づいて、脂肪組織層Ａ，Ｂの厚さを測定する層厚測定部１０と、透明容器３の横断面積および透明容器３内に投入された脂肪組織の消化開始前の容積とを記憶する記憶部１１と、測定された脂肪組織層Ａ，Ｂの厚さと、透明容器３の横断面積とを乗算して脂肪組織層Ａ，Ｂの容積を算出する脂肪容積算出部１２と、算出された脂肪組織層Ａ，Ｂの容積および記憶部１１に記憶されている消化開始前の脂肪組織の容積に基づいて、消化の終了を判定する消化終了判定部１３とを備えている。【００２０】
画像処理部９は、例えば、取得した画像を各画素の輝度値に基づいて、２値化することにより、脂肪組織層Ａ，Ｂと細胞懸濁液層Ｃとの境界Ｄの位置および脂肪細胞層Ａ，Ｂの上面Ｅの位置を検出する。前記層厚測定部１０は、画像処理部９により検出された脂肪細胞層Ａ，Ｂの上面Ｅ位置と境界Ｄ位置とに基づいて、これらの位置Ｄ，Ｅの間に配置されている脂肪組織層Ａ，Ｂの厚さ寸法を算出する。【００２１】
そして、脂肪容積算出部１２が、記憶部１１に予め記憶されている透明容器３の横断面積と、前記層厚測定部により算出された脂肪組織層の厚さ寸法とに基づいて、これらを乗算することにより脂肪組織層Ａ，Ｂの容積を算出する。
消化終了判定部１３は、このようにして算出された脂肪組織層Ａ，Ｂの容積と、記憶していた消化開始当初の脂肪組織の容積とを比較して所定の比率まで低減したときに、消化の終了を判定するようになっている。【００２２】
このように構成された本実施形態に係る脂肪組織消化装置２を用いて脂肪組織を消化するには、透明容器３内にヒトその他の哺乳類から採取した脂肪組織と、例えば、トリプシンのようなタンパク質分解酵素と、生理食塩水とを投入し、揺動機構４を作動させる。
揺動機構４の作動によって透明容器３がベース５に対して揺動させられることにより、タンパク質分解酵素を含む生理食塩水内で脂肪組織が攪拌され、脂肪組織が酵素によって消化される。その結果、時間の経過とともにフリーリピッド層Ａに含まれる脂肪組織をつないでいるコラーゲンが分解されて、細胞や細胞外組織等の微小組織が生理食塩水内に溶け出し、組織層Ｂとなり、その後、さらに消化が進行して細胞懸濁液層Ｃとなる。【００２３】
そして、揺動機構４の作動による攪拌動作が進行すると、フリーリピッド層Ａおよび組織層Ｂが薄くなっていく。この過程において、脂肪消化終了判定装置１の作動により、消化判定が行われる。具体的には、揺動機構４による透明容器３の揺動動作を停止し、所定時間、例えば、５分間静置する。これにより、脂肪組織層Ａ，Ｂと細胞懸濁液層Ｃとが分離する。【００２４】
そして、透明容器３の側壁の外面に対向して配置されたカメラ８により画像を取得し、取得された画像が画像処理部９により処理されることで、脂肪組織層Ａ，Ｂと細胞懸濁液層Ｃとの境界Ｄが検出される。その後、層厚測定部１０の作動により境界Ｄの位置に基づいて脂肪組織層Ａ，Ｂの厚さが測定され、脂肪容積算出部１２の作動により、脂肪組織層Ａ，Ｂの容積が算出される。そして、消化終了判定部１３の作動により、脂肪組織層Ａ，Ｂの容積が、消化開始当初の脂肪組織層の容積に対して所定の割合まで減少していると判断されたときに、消化終了の判定がなされる。【００２５】
このように、本実施形態に係る脂肪組織消化装置２によれば、脂肪消化終了判定装置１の作動により、脂肪組織の容積の減少量を精度よく測定できる。すなわち、従来、脂肪組織の消化終了を時間の計数によって判定する方法と比較すると、脂肪組織の消化に個体差があっても、一定品質の脂肪由来幹細胞を得ることができるという利点がある。【００２６】
また、透明容器３の側壁の外面に対向して配置されたカメラ８により取得された画像に基づいて、脂肪組織の消化終了判定を行うので、透明容器３から脂肪組織を取り出して、その重量や容積を測定する必要がなく、非接触で、簡易に脂肪組織の容積を算出することができる。その結果、脂肪組織の終了判定を自動化することができるという利点もある。【００２７】
なお、本実施形態においては、透明容器３の側壁の外面に対向して配置されたカメラ８により取得された画像を処理して脂肪組織の終了判定を行うこととしたが、これに代えて、図４に示されるように赤外線光電センサ２０を用いることにしてもよい。この場合に、透明容器３の周方向の一部に、半径方向に突出するとともに、高さ方向に延びる細長い測定用突出部２１を設け、該測定用突出部２１を周方向に挟む位置に、発光素子２０ａと受光素子２０ｂとを配置すればよい。発光素子２０ａおよび受光素子２０ｂからなる赤外線光電センサ２０は、高さ方向に複数隣接して配置されている。【００２８】
このように構成することで、脂肪組織と細胞懸濁液における赤外光の吸収率の差を利用して脂肪組織層Ａ，Ｂと細胞懸濁液層Ｃとの境界Ｄの位置を検出することができる。
また、この場合に、図５に示されるように、測定用突出部２１を周方向に間隔をあけて２カ所以上に設けて、赤外線光電センサ２０の高さ位置を各測定用突出部２１毎にずらすことにより、境界Ｄの位置検出の分解能を高め、さらに精度よく検出することが可能となる。【００２９】
また、赤外線光電センサ２０を、高さ方向に複数設けることに代えて、図６に示されるように、単一の赤外線光電センサ２０を任意の昇降機構２２により、上下方向に移動させることにしてもよい。赤外線光電センサ２０を作動させながら昇降機構２２を作動させることにより、脂肪組織層Ａ，Ｂと細胞懸濁液層Ｃとの境界Ｄを連続的に探索することが可能となり、高い精度で境界位置を検出することができる。昇降機構２２としては、スライダ２３を直線的に上下動させることができる任意の直線移動機構を採用することができる。【００３０】
また、赤外線光電センサ２０に代えて、図７に示されるように、測定用突出部２１を周方向に挟む一対の金属プレート２４ａ，２４ｂからなる静電容量センサ２４を採用してもよい。脂肪組織と細胞懸濁液の誘電率の相違に基づいて、静電容量センサ２４の金属プレート２４ａ，２４ｂに挟まれる脂肪組織層Ａ，Ｂと細胞懸濁液層Ｃとの比率と静電容量との関係が変化することを利用して、両者間に形成される境界Ｄの位置を精度よく検出することができる。【００３１】
また、図８に示されるように、透明容器３の底面に密着する超音波発振器２５ａと超音波受信器２５ｂとを設け、超音波発信器２５ａから発せられ、脂肪組織層Ａ，Ｂと細胞懸濁液層Ｃとの境界Ｄ面において反射して戻る超音波を超音波受信器２５ａにおいて受信することにより、境界Ｄの位置を検出することにしてもよい。【００３２】
また、本実施形態においては、脂肪組織層Ａ，Ｂと細胞懸濁液層Ｃとの境界Ｄを求め、これに基づいて脂肪組織層Ａ，Ｂの容積の変化を監視して、消化の終了判定をすることとしたが、これに代えて、経時変化により組織層Ｂが減少していくことを利用して、組織層Ｂの厚さ寸法が所定寸法以下になったときに消化の終了判定を行うことにしてもよい。【００３３】
なお、前記実施例では、投入される脂肪組織は、その容量を予め測定して前記記憶部に記憶しておくこととしたが、上述した構成および装置を用いて、予め測定される脂肪容積を、酵素投入前に、比重の関係で生理食塩水の上方に浮遊した脂肪組織層を測定することにより、その脂肪容積を算出してもよい。さらに、この測定結果に基づき、脂肪容積算出部の演算機能を用いて、その脂肪容積に基づいた消化に必要な酵素量を算出し、この算出結果に基づき、必要酵素量を投入するようにしてもよい。
【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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【国際調査報告】
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