(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織処理チャンバと、その中に設置された破砕器具と、前記組織処理チャンバに設けられたキャップと、前記破砕器具によって前記組織処理チャンバから分離された細胞収集チャンバとを有する組織を処理するカートリッジ、および、
前記カートリッジを収容するプログラム可能なコンソールを有し、
前記コンソールが、破砕部材、その作動機構、およびプロセッサを含み、
前記プロセッサが、前記破砕部材が前記キャップを介して前記組織に圧縮力および回転力を加え、それにより前記組織が機械的に解離されるように前記作動機構を制御し、
前記組織を解離してその解離された組織が前記破砕器具を通過した後、細胞懸濁液が前記細胞収集チャンバに収集される、細胞採取移植システム。
【請求項２】
前記カートリッジは、更に、前記化学試薬を含む溶液を提供する容器を含み、前記化学試薬は前記組織の細胞外基質を分解することができる請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コンソールは、更に、前記容器から前記溶液を駆り出し、前記組織処理チャンバに入れる加圧機構を含み、その中で組織を化学的に解離する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記カートリッジは、更に、酵素溶液を供給する第１パケットと、緩衝溶液を供給する第２パケットを含み、両パケットは前記組織処理チャンバと流体的に連通し、前記酵素溶液は前記組織の前記細胞外基質を分解し、それにより前記組織を化学的に解離し、前記緩衝溶液は前記解離された組織を洗浄し前記細胞懸濁液内で細胞を懸濁する請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１パケットは、切断可能なシールで分離された第１及び第２容器を有し、前記第１容器は無菌水を収容し、前記第２容器は凍結乾燥された酵素粉末を収容し、前記シールが切断されたとき、前記凍結乾燥された酵素粉末が前記無菌水に接触してその中で溶解する請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記第１または第２容器は、袋、小瓶または注射器である請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記カートリッジは、使用前に無菌梱包で密封される請求項１〜６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記キャップは、作動機構に係合するために前記組織処理チャンバに脱着自在に配置されている、またはヒンジで結合され、前記キャップが組織処理チャンバを密封するための柔軟な部分を含むシールを有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記組織処理チャンバに対向する第１側にシールが作用面を有し、前記破砕部材が作動されて前記破砕部材に対向する前記シールの第２側に配置されたとき、前記作用面は前記組織処理チャンバ内の前記組織と接触し、前記圧縮力および回転力が前記シールを介して加えられる請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記カートリッジは、更に、前記組織処理チャンバに一度配置された前記キャップを固定するロック機構を有し、それにより前記システムの使用中に前記キャップが配置状態で維持される請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記カートリッジは、更に、外因性物質を提供する少なくとも１つの供給容器を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記外因性物質は熱ショック蛋白質またはその断片、ヒアルロン酸、血小板充満血漿、成長因子、脂肪幹細胞またはそれらの組み合わせである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記破砕部材は往復回転部材であり、前記破砕器具はメッシュ、スクリーングリッド、ブレードまたはそれらの組み合わせである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記カートリッジは、更に、前記組織処理チャンバ内に設置された破砕部材を含む、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記カートリッジは、更に、流体の移動期間中、圧力を均衡する機構を含み、好ましくは前記機構が抗菌フィルタまたは穿孔蛇行路である請求項１〜１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記細胞収集チャンバに対して、取り外し可能に、直接的または間接的に、且つ流体的に連通し、そこから前記細胞懸濁液を受け取ることができる使い捨てアプリケータを更に含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記アプリケータは、被移植部位またはスカフォールドに対して、その内部の前記細胞懸濁液を分注、噴霧、または滴下することができる請求項１６に記載の前記システム。
【請求項１８】
前記アプリケータの外面は、細胞移植のために無菌フィールドに運搬する前に、無菌包装状態で密封される請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記アプリケータは加圧されているまたはばね荷重を受けている請求項１６に記載のシステム。
【請求項２０】
前記アプリケータは、細胞懸濁液を軸方向に塗布するための枢動ヘッドを備える請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記カートリッジは、更に、前記処理された組織を濾過して大きな凝集物を取り除くために、前記破砕器具と前記細胞収集チャンバとの間に設けられているフィルタを含む、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記カートリッジは、更に、前記細胞懸濁液を濾過して大きな凝集物を取り除くために、前記細胞収集チャンバの後に設けられたフィルタを含む、請求項１〜２１のいずれかに１項に記載のシステム。
【請求項２３】
生体材料と接触している前記カートリッジの１つまたは複数のコンポーネントは、前記カートリッジ内に脱着可能に組み込まれ、それにより、前記コンポーネントをバイオハザード廃棄のために前記カートリッジから取り外すことができ、前記カートリッジの残部を再利用することができる請求項１〜２２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２４】
前記プロセッサに命令するカスタム制御ソフトウエアを更に含む、請求項１〜２３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２５】
データ収集と処理のために外部コンピュータに接続されている、請求項１〜２４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２６】
前記カートリッジは、更に、機械的な力及び／または化学試薬を前記組織に供給するための動力を提供する機構を含む、請求項１〜２５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２７】
前記細胞懸濁液を収容する担体を更に含み、前記担体は、前記細胞懸濁液を収容した後、移植または培養のために提供される請求項１〜２６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項２８】
前記担体は、細胞間質、スカフォールド、ドレッシングまたはそれらの組み合わせである請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記担体は、固体、半固体、多孔質または断片的なものである請求項２７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は２０１３年３月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／７８３，４２２号と２０１３年４月１３日に出願されたオーストラリア特許出願第２０１３２０５１４８号の利益と優先権を請求するものであり、両出願ともに参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
（技術分野）
本発明は少なくとも部分的に自動化された装置及びその装置を細胞懸濁液の調製に使用することに関するものであり、特に、懸濁液は組織再生に有用な生育可能な上皮細胞を含む。
【背景技術】
【０００３】
ヒトの組織再生はきわめて制限されており、損傷した臓器機能の修復にとって主要な難しい問題となっている。外傷治療は組織の再生が必要な典型的な箇所である。哺乳類組織の外傷（裂傷や開口）は、組織の破壊や外傷顔面の微小血管系の凝固になることがある。そのような組織の修復は、負傷に対して秩序ある、制御された細胞反応を示す。全ての軟部組織の外傷は、大きさに係わらず、類似の容相で治癒する。組織の成長と修復の機構は、生物学的であり、細胞の増殖と血管新生は酸素勾配があるところで生じる。連続的な形態学的構造的変化は、組織の修復期間に生じるが、たいへん詳細に特徴付けられ、事例によっては定量化されている。ＨＵＮＴ，Ｔ．Ｋ．らによる「血管新生の凝固とマクロファージ活性化及び外傷治癒」参照（Ｈｕｎｔ，  Ｔ．  Ｋ．，  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍａｃｒｏｐｈａｇｅ  ｓｔｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎｇｉｏｇｅｎｅｓｉｓ  ａｎｄ  ｗｏｕｎｄ  ｈｅａｌｉｎｇ，”  Ｔｈｅ  ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｗｏｕｎｄ，  ｐｐ．  １−１８，  ｅｄ．  Ｆ．  Ｄｉｎｅｅｎ  ＆  Ｇ．  Ｈｉｌｄｒｉｃｋ−Ｓｍｉｔｈ  （Ｌｅａ  ＆  Ｆｅｂｉｇｅｒ，  Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ：  １９８１））。
【０００４】
皮膚や心臓のような、さまざまな臓器の組織再生は、血液供給を回復し、角化細胞のような残留組織に特化する細胞または組織統合を再確立する筋肉を活動的にする結合組織に依存する。このため、間葉細胞、例えば、線維芽細胞または、さらに、線管束走行の上皮細胞が治癒プロセスを強化する要因分泌物、例えば、新血液血管（血液新生）または増殖性遊走性ケラチノサイトによって再上皮形成を促進する要因分泌物である。
【０００５】
外傷の細胞形態学は、３つの際立ったゾーンから構成される。中央血管外傷スペースは、酸素欠乏性、アシードシセス性及び過炭酸性であり、高い乳酸を有している。その外傷スペースの近傍に局部的な虚血の勾配ゾーンがあり、それは線維芽細胞を分割して分布している。リーディングゾーンの後ろには、成熟している線維芽細胞と膨大な数の新しく形成された毛細血管（つまり、血管形成）によって特徴づけられた活性コラーゲン合成箇所がある。新しい血管の成長（血管新生）は、外傷細胞の治癒に必要であるが、血管新生剤は、組織修復の付加的な生物学適合性効果を提供するという長年待望されていた要請を実行することはできない。加えて、鋭敏な外傷は（例えば、火傷やトラウマによって生じた裂傷）、人工的に創られた外傷（例えば、移植ドナー部位の審美的適応、形成処置または皮膚治療）、慢性外傷（例えば、静脈または動脈潰瘍）及び傷跡再造形、無毛皮膚損失負傷、着色組織、白斑及び美容的若返り処置のようなその他の適応もまた迅速で効率のよい治療が必要である。外傷のもっと迅速な治癒が必要にも係わらず、例えば、重い火傷、外科的切刻、裂傷及びその他のトラウマ）は、これまで薬剤による治癒促進は限られた成功のみであった。
【０００６】
従来の外傷処置の主な目標は、創口閉鎖の状態にすることである。開いた皮膚は、外傷の主要カテゴリの１つを表している。このカテゴリは鋭く外科的でトラウマ的、例えば、慢性潰瘍、火傷外傷、ニューロパシー潰瘍、圧力傷、動脈と静脈（血行静止状態）または静脈／動脈混合潰瘍及び糖尿病潰瘍のような慢性外傷を含んでいる。開いた皮膚外傷は、６つの主要コンポーネントからなるプロセスによって所定の治癒をする。当該コンポーネントは、ｉ）炎症、ｉｉ）線繊維増殖、ｉｉｉ）血管増殖、ｉｖ）結合組織合成、ｖ）上皮化及びｖｉ）外傷収縮である。これらのコンポーネントが、個別にまたは全体として、適切に機能しないとき、外傷治癒は阻害される。夥しい要因が外傷治癒に影響を及ぼすが、その要因は、栄養不良、感染症、薬剤（例えば、細胞毒薬剤及びコルチコステロイド）、糖尿病及び高齢化が含まれる。ハントらによる現行の外科診断と治療（ウエイ；アップレトン及びレンジ）ｐｐ．８６−９８（１９８８）  （Ｈｕｎｔ  ｅｔ  ａｌ．，  ｉｎ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｕｒｇｉｃａｌ  Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ＆  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  （Ｗａｙ；  Ａｐｐｌｅｔｏｎ  ＆  Ｌａｎｇｅ），  ｐｐ．  ８６−９８  （１９８８））  参照。
【０００７】
容易には治癒しない皮膚外傷は、対象者のかなりの身体的、情緒的、社会的苦痛並びに大きな出費になる。例えば、リチェイらによる形成外科紀要２３（２）：１５９−６５（１９８９）（Ｒｉｃｈｅｙ  ｅｔ  ａｌ，  Ａｎｎａｌｓ  ｏｆ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｓｕｒｇｅｒｙ  ２３（２）：  １５９−６５  （１９８９））参照。確かに適切に治療できない外傷は、最終的には自己皮膚移植（皮膚シートが移植された場合）または培養された新皮移植のような積極的な外科的処置を要するようになることもある。例えば、培養された真皮移植（ＣＥＡ）処置については、患者から皮膚細胞を採取し、研究室で新しいシート状の移植皮膚細胞に成長させる。新しいシートは移植に使用される。しかし、これらの移植の採取速度比率は、満足なものではない。例えば、ソードらによる火傷治療ジャーナル３１（４）：５５９−６８（２０１０）（Ｓｏｏｄ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｕｒｎ  Ｃａｒｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ３１（４）：５５９−６８  （２０１０））  参照。新しい移植手順はＣＥＡとより援護するための細胞間質を組み合わせたものである。例えば、培養されたまたは工業用真皮は、線繊維が一体化された異なった細胞間質を備えたＴｒａｎｓＣｙｔｅ（登録商標）及びＤｅｒｍａｇｒａｆｔ（登録商標）のような生成物である。しかし、これらの生成物は、広域の外傷において上皮化を誘発することにおいて効率的ではない。上皮細胞及び線繊維と一体となる培養された／工業用皮膚は、Ａｐｌｉｇｒａｆ（登録商標）（ノバルティスファーマ）及びＶｉｖｏＤｅｒｍ（登録商標）（ブリストルメイアーズスクイブ）として利用できる。しかし、培養上皮層と真皮層の間の親近性に関する問題があり、従って得られる臨床効果において不十分である。
【０００８】
改良された外傷治療の必要性、より広く言えば、組織再生技術の必要性が存在する。本発明は、さまざまな被移植部位の応用に好適な自己細胞懸濁液を提供し、その懸濁液は外傷のタイプや組織、患者の集団性に関係なく使用され得る。自動化装置と懸濁液の調製用の使用法もまた提供される。
【発明の概要】
【０００９】
一態様において、細胞を採取し移植する自動化システムが提供される。そのシステムは、
組織を処理する使い捨てカートリッジであって、組織処理チャンバ、そのチャンバに設置された破砕器具及びその破砕器具によって前述の組織処理チャンバから分離された細胞収集チャンバを有し、前述の組織処理チャンバの組織を機械的に及び／または化学的に解離し、解離された組織が前述の破砕器具を通過した後、細胞懸濁液が上述の細胞収集チャンバに収集されるものと、
直接的または間接的に、上述の細胞収集チャンバに脱着可能に流体的に連通され、前述の細胞収集チャンバから細胞懸濁液を受け取ることができる、オプションとしての使い捨てアプリケータと、
上述のカートリッジと上述のアプリケータを収容し、組織に機械的な力及び／または化学的試薬を供給する動力を提供する再使用可能なコンソールであって、そのコンソールは上述の組織処理チャンバに設置された組織に機械的な力を印加する破砕部材を作動する作動機構を含み、それにより組織を機械的に解離させるものと、を含んでいる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、カートリッジが、使用前に無菌パッケージで密封される。破砕器具は、メッシュ、スクリーン、グリッド、ブレードあるいはそれらの組み合わせたものでよい。設計によっては、カートリッジが、更に、作動機構と係合するために、組織処理チャンバに脱着自在に取り付けられるまたはヒンジで結合されているキャップを含むものもあり、そのキャップは組織処理チャンバを密封するシールを備えている。例えば、組織処理チャンバに対向するシールの第１側が作用面を有し、破砕部材に対向しているシールの第２側に破砕部材が作動され設置される場合、作用面は組織処理チャンバ内の組織と接触する。カートリッジは、更に、一度組織処理チャンバに配置されたキャップを固定するロック機構を含み、システムが使用されているとき、キャップは配置状態で維持される。
【００１１】
さまざまな実施形態において、カートリッジは、更に、酵素溶液を供給する第１パケットと緩衝溶液を供給する第２パケットを含む。両方のパケットは組織処理チャンバと流体的に連通されており、酵素溶液は組織の細胞外基質を分解し、それにより化学的に組織を解離し、緩衝溶液は解離された組織を洗浄し、細胞を細胞懸濁液に懸濁する。例えば、第１パケットは破断できるシールによって分離された第１及び第２容器を有することができ、第１容器には無菌水が入っており、第２容器には凍結乾燥酵素粉末が入っている。シールが破断されたとき、凍結乾燥酵素粉末は無菌水と接触し、無菌水に溶ける。係る第１または第２容器は、袋、小瓶または注射器であってもよい。組織に試薬を運ぶために、コンソールは、更に、酵素溶液を駆動する第１加圧機構と、第１パケット及び第２パケットの外に緩衝溶液を排出して組織処理チャンバに入れる第２加圧機構とを有する。実施形態によっては、第１パケットが、更に、使用後に残物酵素溶液を収集し、第２パケットが、更に、使用後に残物緩衝溶液を収集するものもある。全ての残物がまた１つのパケットに収集され得る。第１パケットは、酵素溶液と残物酵素溶液を圧送するために、第１ポンプと流体的に連通され得る。第２パケットは、緩衝溶液と残物緩衝溶液を圧送するために、第２ポンプと流体的に連通され得る。実施形態によっては、カートリッジが、更に、細胞収集チャンバから細胞懸濁液を引き入れ、充填後に、細胞懸濁液をアプリケータに圧送するポンプを有し、その第３ポンプは、細胞収集チャンバとアプリケータとに流体的に連通している。第１、第２及び第３ポンプのうち２つまたは全てが同じポンプであってもよい。第１、第２または第３ポンプは、蠕動、注射器またはその他のポンプでよく、使い捨てまたは再使用できるものでもよい。実施形態によっては、カートリッジが、更に、残物酵素溶液を汲む第１注射器と残物緩衝溶液を汲む第２注射器とを有し、両方の注射器が細胞収集チャンバに流体的に連通している。カートリッジが、更に、細胞収集チャンバから細胞懸濁液を引き入れ、充填後に、細胞懸濁液をアプリケータに圧送する第３注射器を有し、その第３注射器が細胞収集チャンバとアプリケータとに流体的に連通している。ある実施形態においては、カートリッジが、更に、酵素溶液と緩衝溶液の制御された計測を行う流体検出器を有する。袋の代わりとして、カートリッジは酵素溶液、無菌水及び凍結乾燥酵素粉末をそれぞれ供給する３つの容器を備えることができる。
【００１２】
ある実施形態においては、酵素溶液を撹拌して組織の処理／分解を促進するために、培養中に（例えば、決まった間隔または周波数で）少量の酵素溶液がチャンバに注入され、汲み出され得る。
【００１３】
さまざまな実施形態においては、カートリッジが、更に、外因性物質を供給する少なくとも１つの供給容器を有してもよい。その供給容器は、緩衝溶液を供給する同一のパケットであってもよい（例えば、緩衝溶液は外因性物質を含み得るし、あるいはパケットから緩衝溶液の放出後に外因性物質の溶液で置換され得る）。外因性物質は、例えば、熱ショック蛋白質またはその断片、ヒアルロン酸、血小板充満血漿、成長要因、脂肪幹細胞またはそれらの組み合わせであり得る。
【００１４】
ある実施形態においては、カートリッジは、更に、大きな凝集物を取り除くために処理された組織の濾過をするために、破砕器具と組織収集チャンバの間に設置されたフィルタを有する。フィルタは、大きな凝集物を取り除くために細胞懸濁液を濾過するために、細胞収集チャンバとアプリケ―タの間に、代替的にまたは付加的に設置され得る。
【００１５】
ある実施形態においては、カートリッジが、更に、流体移動中に圧力の均衡を取る機構を有し、それは抗菌フィルタまたは穿孔蛇行路であってもよい。
【００１６】
望ましいまたは必要な場合、生体材料と接触するカートリッジの１つまたは複数のコンポーネントは、コンポーネントが、カートリッジのバイオハザード廃棄のためにカートリッジから取り外され、カートリッジの残部がリサイクルされるように、カートリッジ内に脱着自在に組み込まれる。
【００１７】
アプリケータは、システムの一部または独立型装置であり得る。アプリケータの外面は、細胞移植ために無菌フィールドに搬送される前に、無菌梱包状態で密封され得る。実施形態によっては、細胞アプリケータが懸濁液を被移植部位または担体に分注し、噴霧し、または滴下することができるものもある。アプリケータは、加圧されてもよいし、ばね荷重を受けてもよい。アプリケータは、細胞懸濁液を軸方向に塗布する枢動ヘッドを備えてもよい。代替として、または、アプリケータに付加するにあたり、システムは細胞懸濁液を収容する担体または基質を備えることができ、担体は、細胞懸濁液を収容した後で、移植または培養に提供される。担体は、細胞間質、スカフォールド、ドレッシングまたはそれらの組み合わせであってよく、担体は固体、半固体、多孔性または断片的なものでもよい。
【００１８】
さまざまな実施形態において、破砕部材はコンソールの一部であってもよい（例えば、作動機構に接続されている）またはカートリッジの一部であってもよい（例えば、組織処理チャンバ内に配置され、例えば、キャップに接続されている）。破砕部材は、乳棒またはグラインダである。乳棒を使用しているいくつかの実施形態では、乳棒が組織の処理を促進するために繰り返し上下動する及び／または回転する。乳棒はまた、１つまたは複数のフィンを有することができる。
【００１９】
いくつかの実施形態では、コンソールは、カートリッジをコンソールに挿入したりコンソールから排出したりするための機構と、処理中にカートリッジの取り外しを防ぐためのインターロックと、処理時間、必要な懸濁液量及び組織処理の起動を制御するオペレータインタフェースと、組織処理の状況を表示するディスプレイパネルと、充填後にアプリケータを排出するための排出機構のうちの１つまたは複数を含んでいる。
【００２０】
さまざまな実施形態において、システムは、自動化プロセスを制御するために、コンソール内のプロセッサまたはコンピュータチップに命令するカスタム制御ソフトウエアを含んでもよい。システムは、データを収集または処理するための外部のコンピュータに接続してもよい。
【００２１】
コンソールに加えて、カートリッジは、組織に対して機械的な力及び／または化学試薬を供給するように動力（例えば、熱）を提供するための機構を有していてもよい。
【００２２】
一態様において、細胞を採取及び移植するためのシステムは、組織を処理するためのカートリッジであって、組織処理チャンバとその組織処理チャンバに設置された破砕器具とその破砕器具によって前述の組織処理チャンバから離れた細胞収集チャンバを有し、前述の組織処理チャンバの組織を機械的に及び／または化学的に解離し、解離された組織が前述の破砕器具を通過した後、細胞懸濁液が前述の細胞収集チャンバに収集されるものと、上述のカートリッジを収容し組織に機械的動力及び／または化学試薬を供給する動力を提供し、機械的動力及び／または化学的試薬の供給を制御するプロセッサを含むプログラム可能なコンソールとを備えてもよい。
【００２３】
特定の実施形態では、組織は、カートリッジ内に設置される前に少なくとも部分的に処理された組織試料であってもよい。例えば、組織内の細胞外基質が分解するように、少なくとも部分的に処理された組織試料は、酵素で培養され、それによって組織が化学的に解離される。
【００２４】
さまざまな実施形態では、カートリッジは、さらに、化学試薬を含む溶液を提供するための容器を備えることができ、この容器における化学試薬は組織内の細胞外基質を分解することができる。それに応じて、コンソールは容器から溶液を駆り出し、組織処理チャンバに入れる加圧機構を備えており、その組織処理チャンバ内で組織を化学的に解離させる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、カートリッジが、使用前に無菌パッケージで密封されるものもある。カートリッジが、更に、作動機構と係合する組織処理チャンバに脱着自在に取り付けられている、またはヒンジで結合されているキャップを含むものもあり、そのキャップは組織処理チャンバを密封するシールを備えている。一実施形態において、組織処理チャンバに対向する第１側にシールが作用面を有し、破砕部材に対向しているシールの第２側に破砕部材が作動され配置されたとき、作用面は組織処理チャンバ内の組織と接触する。いくつかの実施形態では、カートリッジは、更に、一度組織処理チャンバに配置されたキャップの固定するロック機構を有し、そのためシステムが使用されているとき、キャップは配置状態で維持される。
【００２６】
いくつかの実施形態では、カートリッジは更に、外因性の薬剤を提供する少なくとも１つの供給容器を含む。外因性物質は、熱ショック蛋白質またはその断片、ヒアルロン酸、血小板充満血漿、成長因子、脂肪幹細胞、またはこれらの任意の組み合わせである。
【００２７】
ある実施形態では、コンソールは、更に、破砕部材及びそれを作動させるための作動機構を含み、上述の破砕部材が作動された場合、破砕部材が組織処理チャンバと係合し、そこに置かれた組織に対して機械的な力を印加し、組織を機械的に解離させる。いくつかの実施形態では、カートリッジは、組織処理チャンバ内に設置している破砕部材を備える。破砕部材は乳棒またはグラインダであり、（カートリッジ内の）破砕器具はメッシュ、スクリーン、グリッド、ブレード、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。
【００２８】
代替として、または破砕部材と作動機構に追加するにあたり、コンソールは、さらに、組織処理チャンバ内に設置された磁石を作動するための磁気源を備え、磁石の動きが組織処理チャンバ内に設置された組織に対して機械的な力を印加し、それによって組織を機械的に解離させることができる。
【００２９】
このシステムは、任意に、細胞収集チャンバに対して、取り外し可能に、直接的または間接的に、且つ流体的に連通する使い捨てアプリケータを含み、アプリケータは細胞収集チャンバから細胞懸濁液を受けることができる。アプリケータは、被移植部位又は担体上にその内部の細胞懸濁液を分注、噴霧または滴下できる。代替として、またはアプリケータに追加するにあたり、システムは、細胞懸濁液を収容する担体を備えることができ、担体は、細胞懸濁液を収容した後で、移植または培養に提供される。担体は、細胞間質、スカフォールド、ドレッシングまたはそれらの任意の組み合わせであってもよく、担体は、固体、半固体、多孔性または断片的なものであってもよい。
【００３０】
このシステムは更に、大きな凝集物を取り除くために処理済み組織の濾過をするために、破砕器具と細胞収集チャンバとの間に位置するフィルタを備えることができる。フィルタは、大きな凝集体を除去するために細胞懸濁液を濾過するために細胞収集チャンバの後に配置することができる。
【００３１】
いくつかの実施形態においては、生物材料と接触しているカートリッジの１つまたは複数のコンポーネントは、バイオハザード廃棄のためにカートリッジから取り外すことができ、カートリッジの残りの部分をリサイクルできるように取り外し可能に組み立てることができる。
【００３２】
さまざまな実施形態においては、システムは、自動化プロセスを制御するために、コンソール内のプロセッサまたはコンピュータチップに命令するためのカスタムコントロールソフトウエアを備えてもよい。システムは、また、データを収集または処理するために外部のコンピュータに接続することができる。
【００３３】
コンソールに加えて、カートリッジは、また、組織に対して機械的な力及び／または化学試薬を供給するように動力（例えば、熱）を提供する機構を備えてもよい。
【００３４】
本明細書に記載のシステムを使用して、細胞の採取及び移植を行う方法も提供される。この方法は以下を含むことができる。
組織処理チャンバ内に組織を配置し、
コンソール内のプロセッサに命令して破砕部材を作動させ、
細胞懸濁液を収容するアプリケータを回収する。
【００３５】
いくつかの実施形態は、以下の方法を含む。
組織処理チャンバ内に組織を配置し、
コンソール内のプロセッサに命令して組織に対して機械的な力及び／または化学試薬を供給させ、
細胞懸濁液を回収する。
【００３６】
さまざまな実施形態では、上記の細胞採取及び移植の方法では、組織内の細胞外基質が分解するように、組織は酵素で培養を受け、これによって組織が化学的に解離される。
【００３７】
本発明の他の態様及び利点は、以下の説明から当業者にとって明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】手動ＲｅＣｅｌｌキットを示す図
【図２Ａ】使い捨てカートリッジまたはカセットを示す図
【図２Ｂ】使い捨てカートリッジまたはカセットを示す図
【図３Ａ】使い捨てカートリッジまたはカセットを示す図
【図３Ｂ】使い捨てカートリッジまたはカセットを示す図
【図４Ａ】コンソールを示す図
【図４Ｂ】コンソールを示す図
【図５Ａ】コンソールを示す図
【図５Ｂ】コンソールを示す図
【図６Ａ】コンソールを示す図
【図６Ｂ】コンソールを示す図
【図７】アプリケータを示す図
【図８】アプリケータを示す図
【図９】アプリケータを示す図
【図１０】組織処理チャンバ及び細胞収集チャンバを示す図
【図１１】組織処理チャンバ及び細胞収集チャンバを示す図
【図１２】組織処理チャンバ及び細胞収集チャンバを示す図
【図１３】乳棒を示す図
【図１４】乳棒を示す図
【図１５Ａ】流体ハンドリングシステムを示す図
【図１５Ｂ】流体ハンドリングシステムを示す図
【図１５Ｃ】流体ハンドリングシステムを示す図
【図１６】ＯＲ用ワークフローを示す図
【図１７】診療用ワークフローを示す図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
当業者は、本明細書に記載の発明は具体的に記載されたもの以外の変形及び変更に適応可能であることを理解するだろう。本発明は全てのこのような変形及び修正を含むことを意図される。本発明はまた、本明細書中で参照または明らかにされた全ての工程、特徴、組成物及び化合物を、個別にまたは集合的に、任意及び全ての組み合わせまたは工程または特徴の任意の２つ以上を含む。
【００４０】
本発明は、例示の目的のみのために意図され、本明細書に記載の特定の実施形態によって範囲を限定されるものではない。本明細書に記載のように、機能的に同等の製品、組成物、及び適切な方法は、本発明の範囲内とすることは明らかである。
【００４１】
文脈上必要とされない限り、本明細書及びこれに従う特許請求における「含む」またはその変形である「含んでいる」という用語は、述べられた整数または整数の群を包含することを意味し、任意の他の整数または整数の群を排除することではない。
【００４２】
上記を考慮して、本発明は、上皮関連の手順では患者に適用するのに適した生体組織の細胞懸濁液を製造するのに適した独自の方法と装置を提供する。方法及び／または装置を適用することで、ドナー組織（例えば、無毛上皮、気道上皮、血管上皮、角膜上皮、及び腺上皮のような皮膚上皮）は、患者から採取され、組織解離手段にかけられ、同じ患者の被移植部位に適用できる適切な細胞を収集する。いくつかの実施形態では、被移植部位に適用する前に、そのように収集された細胞が体外で培養することができる。細胞は、細胞が人工組織や臓器に成長及び／または増殖することができるスカフォードまたは細胞間質に接種することができる。
【００４３】
細胞は、被移植部位上に即時分散に適する溶液中の細胞懸濁液（本明細書では「細胞的な懸濁液」と交換可能に使用される）の形で存在することができる（例えば、インビトロで細胞を培養することなく採取及び／またはフィルタリング直後に使用する）。細胞懸濁液は単独、または熱ショック蛋白質（複数可）、ヒアルロン酸、血小板に富む血漿、成長因子（複数可）などの追加の因子及び／または脂肪幹細胞と組み合わせて（直ちに採取した後、またはインビトロ培養後）被移植部位に分散させて、創傷治癒、皮膚のリサーフェシング、またはその他の上皮処置等を促進させることができる。細胞懸濁液は、噴霧、滴下、またはその他のアプリケーションプロセスを介して分散させることができる。細胞懸濁液は組織内に直接注射することができる。
【００４４】
本発明の態様は、細胞の採取と移植のためのシステムであり、このシステムは、組織を処理するためのカートリッジであって、組織処理チャンバと、その組織処理チャンバに設置された破砕器具と、破砕器具によって組織処理チャンバから分離された細胞収集チャンバとを有し、前述の組織処理チャンバ内の組織を機械的に及び／または化学的に解離し、解離された組織が前述の破砕器具を通過した後、細胞懸濁液が上述の細胞収集チャンバに収集されるものと、上述のカートリッジを収容し組織に機械的な力及び／または化学的試薬を供給する動力を提供し、機械的な力及び／または化学的試薬の供給を制御するプロセッサを含むプログラム可能なコンソールとを備えている。
【００４５】
いくつかの実施形態では、本発明のシステムは、ＲｅＣｅｌｌ  Ｎｅｘｔ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  （ＮＧ）製品システムとすることができる。このシステムは、再利用可能なコンソールと、使い捨てカートリッジ（本明細書では同じ意味で「カセット」を使用する）と、必要に応じて使い捨てのアプリケータとを含む。アプリケータは、使用するまで、カートリッジ内に保持してもよい。アプリケータを含むカートリッジは無菌パッケージ化使い捨てカートリッジであってもよい。カートリッジは、組織処理チャンバと、治療及び皮膚試料を処理するために必要な物質（液体及び／または固体）を含む。カートリッジ及びアプリケータは、（カートリッジがコンソールに挿入後）必要な機械的な組織作業及び流体の動きを達成するために、コンソールによって機械的に作用している受動的なデバイスである。すべての電源及びコントロールは、コンソール内に含むことができる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、プロセスの基本的な機能は、１）加熱された酵素に浸漬することにより、皮膚試料を事前に処理する、２）緩衝液で皮膚試料をすすぎ、３）皮膚試料を追加緩衝溶液に沈めながら必要な細胞を解離させるために機械的に挽く、４）緩衝液において細胞を懸濁する、次いで５）アプリケータは、患者の調整した創傷床に細胞懸濁液を適用するために、オペレータによって手動で使用することができるように生成物懸濁液をアプリケータに搬送する。
【００４７】
組織の処理は、いくつかの方法または方法の組み合わせによって実現できる。本明細書に記載の実施形態では、破砕工程は、部材に対して部分的な回転運動を付与しながら特別に設計された部材を介して（「乳棒表面」）を皮膚試料に圧縮及び／又は回転力を加えることを含む。流体処理プロセスは、酵素溶液を処理チャンバに導入する前に、減菌水で酵素粉末を自動的に再構成することを含み、その後廃棄物容器への酵素の除去に続き、残りのプロセスの間に、１つまたは複数の緩衝液またはその他の溶液が処理チャンバに導入される。最後に、皮膚細胞の懸濁液である製品の流体は、創傷への導入のためのアプリケータ、その他の血管または細胞間質に圧送される。
【００４８】
以下、本発明の１つの可能な実施形態であるＲｅＣｅｌｌ（登録商標）ＮＧが記述されている。このシステムは、手動ＲｅＣｅｌｌキット（図１、以下に詳細に説明）よりも大きな箇所の治療のためにユーザに新規で改良され、自動化され、安全で、効率的で、予測可能で、信頼性が高く、使いやすいデバイスを提供するために、設計、開発及び製造された。
【００４９】
自動化されたシステムのいくつかの利点は次のとおりである。
●  処理するための時間を最小化
●  手動のプロセスステップを排除、ユーザの相互作用を最小限にし、自動化されたプロセスを提供
●  プロセスの終わりに、外側は無菌のままの容器またはアプリケータでユーザに細胞懸濁液を提供
●  より直感的な使用のためのアプリケータとノズルアプリケーションを改善
●  ユーザに懸濁液の整合性に対する信頼性を提供
【００５０】
本発明のさらなる特徴は、以下に記載されている。これは、これらの実施例は単に本発明を例示する目的のために含まれていると理解すべきである。これらの実施例は上述した本発明の広範囲な説明をなんら制限しないものと理解すべきである。
【００５１】
以下の説明は、本明細書において請求する組成物及び／又は方法の作製と評価方法の例示的な説明を当業者に提供するために記載され、本発明の単なる例示であることを意図しており、本発明者らが本発明とみなすものの範囲を限定するものではない。以下の実施例のさまざまな態様の変形及び変化が当業者にとって明らかであり、本発明の範囲内に含まれている。いくつかの例は、皮膚関連処置に関して記載されているが、例えば、同様にわずかに修正した非皮膚上皮組織（例えば、気道上皮、血管上皮、腺上皮、角膜上皮など）に適用することができ、当業者の水準の範囲内である。
【００５２】
システム及びその中のさまざまなコンポーネントのいくつかの例示的な設計を以下に記載する。
１．概要
【００５３】
ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧシステムは、治療箇所に採取した細胞の液体懸濁液を適用することによって、皮膚またはその他の上皮に関連するさまざまな状態を治療するために使用される自己細胞を採取し、移植するシステムである。この細胞懸濁液は、自動化した自己プロセスにおいて患者自身の皮膚またはその他の上皮組織の試料から調製される。
【００５４】
この方法は、酵素及び／又は機械的作用を利用して組織試料から細胞を解離し、その細胞を緩衝溶液中の懸濁液に置く。
【００５５】
システムは、使い捨てカートリッジまたはカセット（図２Ａ〜３Ｂに２つの異なる設計が示されている）及びカセットが挿入される再利用可能なコンソール（図４Ａ〜６Ｂに２つの異なる設計が示されている）、また必要に応じて、使用するまでカセット内に収納されている使い捨てのアプリケータ（図７〜９）を含む。
【００５６】
カセットは、無菌で提供ができ、プロセス材料と組織試料を保持するチャンバを含むことができる。カセットは、微生物の侵入に対して密封されている。アプリケータは、処理中にカセット内に収容されている間に細胞懸濁液を充填し、そしてカセットをコンソールから取り外した後、使用のために取り外される。コンソールは、動力と制御の一部または全部を提供する。コンソールに加えて、カートリッジは、また、機械的な力及び／又は組織への化学試薬を供給するように動力（例えば、熱）を与えるための機構を有してもよい。
【００５７】
アプリケータは、カセット内の被移植部位またはその担体上に細胞懸濁液を分注、噴霧または滴下できる。例えば、アプリケータは、医師の選択で、細胞懸濁液の液を治療箇所に噴霧または滴下できるか、既に所定の位置にコンタクト層ドレッシングの下で適用できるようにする。アプリケータに代えてまたは加えて、システムは、細胞懸濁液を収容するために担体を備えることができ、細胞懸濁液を収容した後、担体は移植または培養のために提示される。担体は、細胞間質、スカフォード、ドレッシングまたはそれらの任意の組み合わせであってもよい。担体は、半固体、固体、多孔性または断片的なものであってもよい。
２．マニュアルＲｅＣｅｌｌ
【００５８】
ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧシステムは、以前に開発されたＲｅＣｅｌｌ手動プロセスを少なくとも部分的に自動化されたバージョンである。
【００５９】
手動のプロセスは、無菌及び非無菌のコンポーネントで提供されるＲｅＣｅｌｌキット（図１）を採用している。ＲｅＣｅｌｌキットは、それぞれ無菌水、凍結乾燥酵素（粉末）と乳酸ナトリウム緩衝液化合物（「緩衝液」）の小瓶を含む。酵素は、酵素の小瓶に、無菌水１０ｍｌを導入することによって再構成される。酵素溶液は、その後、溶液を３７℃まで加熱するためにキットの加熱されたウェル内に置かれる。細胞外基質を分解し、表皮と真皮層との間の付着を低減するために、皮膚試料は一定の時間に加熱した酵素の中に置かれる。緩衝液は、小瓶から採取し、ＲｅＣｅｌｌ処理ユニットのリンスウェルに配置される。細胞懸濁液を作成するために、緩衝液の必要量は、５ｍｌ注射器で引き込まれる。細胞懸濁液の体積の増加量は、より大きな表面積の処理を可能にする。皮膚試料は、デルマトームまたはその他の同様の標準的な装置を用いて得られた分層生検（表皮、真皮表皮接合部及びいくつかの真皮を含む）であってもよい。例えば、細胞懸濁液１−４ｍｌを作成するために１−４ｃｍ２の生検を使用できる。必要に応じて、細胞懸濁液の体積を増加または減少させるために細胞懸濁液を希釈または濃縮できる。
【００６０】
皮膚試料が酵素での処理を完了すると、リンスウェルに浸漬することによって緩衝液に洗浄される。次いで、試料は表皮側を上にキット「トレイ」に設定される。緩衝液の小さなプールに細胞を収集するために、メスを用いて、手動で表皮接合細胞層を掻き落とす。掻き落としている間に、脱凝集した細胞を懸濁液に落とすために試料は緩衝液滴で湿らせる。所望の細胞懸濁液の量を作成するために、正確な総量の緩衝液を使用する。
【００６１】
細胞懸濁液をトレイの角に移動させるためにトレイを手動で傾斜し、注射器で細胞懸濁液を引き込む。トレイを洗浄し、細胞の最大数を収集するために、細胞懸濁液を複数回に吸引する。細胞懸濁液はＲｅＣｅｌｌ処理ユニットの第三ウェルに配置された細胞ストレーナーバスケットの中に注射器から分配される（例えば、４０、８０、１００または２００ミクロンサイズのメッシュ、または所望のフィルタリングの用途に応じて任意の他のサイズ）。ストレーナを除去し、濾過した細胞懸濁液を、新しい無菌注射器でウェルから吸引する。次いで、注射器にスプレーヘッドを取り付けることによって、治療箇所に細胞懸濁液を噴霧又は滴下するために使用されるアプリケータを作成する。代わりに、鈍い針をドレッシングの下に細胞懸濁液を導入するために使用する。
３．ＲＥＣＥＬＬシステム
【００６２】
ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧ自動化されたプロセスは、流体処理（オプション）、組織処理及びアプリケーションという３つのサブシステムを含む。
【００６３】
流体ハンドリング及び組織処理システムは、カセット内に組織試料と流体を接触し、囲むコンポーネントを有する。これらのコンポーネントは、密閉したシステムを形成する。コンソールの磁気及び／又は機械的なコンポーネントは、密封されたシステムのコンポーネントに力を及ぼし、システムのシールを機械的に破ることなく、密封されたシステム内での動きを引き起こす。これは、微生物障壁を維持しながら、組織試料及び流体運動の機械的作用を達成する。
【００６４】
システムは、微生物に対して密封されている。組織処理チャンバは「穿孔蛇行路」ベントまたはシステム内の抗菌フィルタ用いて通気することができ、システムに微生物を送ることなく、空気を入れたり出したりすることができる。これは、システムを通る流体の容量と圧力の変化に対応するために必要である。
【００６５】
組織試料の基本的な機械加工が破砕部材を用いて達成することができる。さまざまな実施形態において、破砕部材はコンソールの一部であってもよい（例えば、作動機構に接続されている）またはカートリッジの一部であってもよい（例えば、組織処理チャンバに設置し、キャップに接続されている）。破砕部材は、乳棒またはグラインダである。
【００６６】
１つの例示的なシステムでは、可撓性シールを介して組織試料に線形力及びねじり力、そして繰り返して衝撃を与える往復回転される「乳棒」という部材（図１３〜１４）によって機械加工を達成する。乳棒の作動部分（「乳棒アクチュエータシリンダ」）はコンソールの一部であり、組織試料に接触しない。組織試料は可撓性シール（「乳棒面」）の内側に取り付けられたコンポーネントによって加工される。この乳棒面を介して、コンソールにおける作動部材からの力が与えられる。これらの力は、粗い金属メッシュまたは任意の適切な組織の破砕器具（例えば、穴抜きシート、ブレード、格子、スクリーンなど）に位置している組織に対して適用され、このメッシュまたは破砕器具は力を集中し、液体及び細胞をそれを通して滴下させる。乳棒表面は力を集中するために、複数の放射状の隆起部を有していてもよく、乳棒が回転することで、現行のＲｅＣｅｌｌキットで使用されるメスの作用を模倣している。隆起部の数、その形状及び動き、力、また解離を達成するための必要な時間は調整し、最適化することができる。グラインダのような他の破砕部材を使用することもできる。
【００６７】
乳棒の運動の代わりとしてまたはそれとの組み合わせで、緩衝液のバス（例えば、乳酸ナトリウム緩衝液化合物）に配置された組織試料を激しく攪拌することにより機械加工を達成することができる。例えば、組織試料は、カセット内の無菌マグネチックスターラと一緒に緩衝液のバスに配置してもよい。コンソールは、磁気撹拌機の動き（例えば、回転）を作動する磁力を提供することができ、それによって、物理的に細胞の層を破壊し、細胞を解離する。
【００６８】
アプリケータの外表面は、細胞移植のための無菌フィールドに輸送する前に、無菌パッケージに密封することができる。例えば、アプリケータは、アプリケータの外側が微生物バリア内に維持されるように、剥離フィルムまたはその他の無菌パッケージで密封されたカセット内のコンパートメントに収容することができる。アプリケータは、システムの一部または独立型装置であり得る。アプリケータは、加圧されてもよいし、ばね荷重を受けてもよい。アプリケータは、細胞懸濁液を軸方向に塗布する枢動ヘッドを備えてもよい。無菌フィールドで医師によって治療箇所に噴霧されるまで、細胞懸濁液が露出しないように、アプリケータは、プロセス中の流体ハンドリングシステムから密封路を介して細胞懸濁液を充填することができる。
【００６９】
代替として、またはアプリケータに加えて、システムは細胞懸濁液を受けるための担体を備えることができ、その担体は、細胞懸濁液を受けた後、移植または培養のために提示される。担体は、細胞間質、スカフォールド、ドレッシング、またはそれらの任意の組み合わせであってもよい。担体は、固体、半固体、多孔性または断片的なものでもよい。
４．流体ハンドリングシステム
【００７０】
流体ハンドリングシステムは任意である。例えば、組織試料は、カセット内に配置される前に、部分的に処理されている場合（例えば、トリプシン溶液のような酵素とインキュベートし、洗浄し、緩衝溶液に置かれた場合）、流体ハンドリングシステムをなくすことができる。例示的な流体ハンドリングシステムは、図１５Ａ〜１５Ｃに示されている。図１５Ａは、その動作を示す概略図である。図１５Ｂ及び１５Ｃは、流体を取り扱うカートリッジ内の代表的なハードウェアを示す。これは、特に記載しない限り、カセットの一部であり、次の項目を含む。
【００７１】
さまざまな実施形態において、カートリッジは、更に、酵素溶液を供給する第１パケットと緩衝溶液を供給する第２パケットを含み、両方のパケットは組織処理チャンバと流体的に連通状態にあり、酵素溶液は組織中で細胞外基質を分解し、それにより化学的に組織を解離し、緩衝溶液は解離された組織を洗浄し、細胞を細胞懸濁液で懸濁する。例えば、第１パケットは破断できるシールによって分離された第１及び第２容器を有することができ、第１容器は無菌水が入っており、第２容器は凍結乾燥酵素粉末が入っている。ここで、シールが破断されたとき、凍結乾燥酵素粉末は無菌水と一緒になり、無菌水に溶ける。係る第１または第２容器は、袋、小瓶または注射器であってもよい。組織に試薬を届けるために、コンソールは、更に、酵素溶液を作動する第１加圧機構と第１パケット及び第２パケットからそれぞれ緩衝溶液を排出して組織処理チャンバに入れる第２加圧機構から構成できる。実施形態によっては、第１パケットが、更に、使用後に残物酵素溶液を収集し、第２パケットが、更に、使用後に残物緩衝溶液を収集するものもある。第１パケットは酵素溶液と残物酵素溶液を汲む第１ポンプと流体的に連通状態にあり得る。第２パケットは緩衝溶液と残物緩衝溶液を汲む第２ポンプと流体的に連通状態にあり得る。実施形態によっては、カートリッジが、更に、細胞収集チャンバから細胞懸濁液を引き込み、充填後に、細胞懸濁液をアプリケータに圧送するポンプを有し、その第３ポンプは細胞収集チャンバとアプリケータとに流体的に連通している。第１、第２及び第３ポンプのうち２つまたは全てが同じポンプであってもよい。第１、第２または第３ポンプは、蠕動、注射器またはその他のポンプでよく、使い捨てまたは再使用できるものでもよい。実施形態によっては、カートリッジが、更に、残物酵素溶液を汲む第１注射器と残物緩衝溶液を汲む第２注射器で構成され、両方の注射器とも細胞収集チャンバに流体的に連通しているものもある。カートリッジが、更に、細胞収集チャンバから細胞懸濁液を引き込み、充填後に、細胞懸濁液をアプリケータに圧送する第３注射器を有し、その第３注射器は細胞収集チャンバとアプリケータとに流体的に連通している。ある実施形態においては、カートリッジが、更に、酵素溶液と緩衝溶液の制御された計測を行う流体検出器から構成される。袋の代わりとして、カートリッジは酵素溶液、無菌水及び凍結乾燥酵素粉末をそれぞれ供給する３つの容器を備えることができる。
【００７２】
例示的な流体ハンドリングシステムが以下を含む。
●  流体及び酵素粉末を保持する２つの密封されたパケット（これは例えば、トリプシン、ディスパーゼ、コラゲナーゼ、トリプシン‐ＥＤＴＡ、サーモリシン、プロナーゼ、ヒアルロニダーゼ、エラスターゼ、パパインとパンクレアチンなどの酵素での消化する組織を化学的に分解するためのものを含む）。パケット１は、シールで分離された２つのチャンバを有している。第１チャンバは、無菌水を保持し、第２チャンバは、凍結乾燥酵素粉末を保持している。パケット２は、細胞懸濁液を構成するために乳酸ナトリウム緩衝液、またはその他の溶液を保持している。あるいは、３つのコンテナは、それぞれ、酵素溶液、無菌水、凍結乾燥酵素粉末を提供するために使用することができる。水及び酵素は、チューブまたはその他の手段によって接続された別々の容器に保存することができる。
●  パケットの外部から流体を駆動するために使用される２つのローラ（または、圧力プレートのような他の適当な加圧機構）（コンソールの一部である）。
●  組織処理チャンバに２つのパケットを接続する２つの流体経路。
●  組織処理チャンバ（組織処理システムの一部でもある）。
●  組織処理チャンバの下にある細胞収集チャンバ。
●  それぞれの流体を計量、移動させるためのポンプ及び流体／空気検出器と接続するチューブを含む共通流体経路。
●  アプリケータを充填するための流体経路。
●  プロセスサイクルに必要なときにそれぞれの流体経路を開閉するように上下するピンチバルブ（または、ロータリー、ピストン、スライドするゲートバルブなど、その他のバルブ、コンソールの一部である）のセット。
●  無菌フィールドでの医師による使用のためにカセットから取り外されるまで、流体ハンドリングシステムの不可欠な部分となるアプリケータ（任意）。
●  さまざまな実施形態では、カートリッジは、更に、外因性の薬剤を提供するために少なくとも１つの供給容器を備えることができる。例えば、外因性の薬剤は、熱ショック蛋白質またはその断片、ヒアルロン酸、血小板に富む血漿、成長因子、脂肪幹細胞、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。
【００７３】
望ましいまたは必要な場合、カートリッジまたは生物学的材料に接触する流体ハンドリングシステムの１つまたは複数のコンポーネントは、カートリッジ内に取り外し可能に構成されており、そのようなコンポーネントは、バイオハザード廃棄のためにカートリッジから取り外すことができ、カートリッジの残部を再使用可能にする。
【００７４】
ポンプが必要とされる場合、そのポンプは、蠕動、注射器、またはポンプの他のタイプとすることができ、使い捨てまたは再使用可能であってもよい。ポンプは、コンソールの一部で再利用可能であるか、またはカセットの一部で使い捨てである。例えば、蠕動ポンプモータ及びアクチュエータは、チューブの長さ、耐久性及びコンソールインタフェースに組み込むことができる。蠕動ポンプモータは、いずれかの回転または線形構成で接続されているローラを有する。これらのローラは、チューブに接触することができ、配管経路に沿って流体を駆動するためチューブを絞って閉塞することができる。
【００７５】
使い捨てポンプ（例えば、蠕動ポンプ）は、全体がシステムの消耗カセット部内に封入されている完全な、簡単で安価なポンプとして有利であり得る。使い捨てポンプは耐久性のあるコンソールの一部であるモータに簡単な、物理的なインタフェースを介して嵌合することができる。典型的な使い捨てポンプはＱｕａｎｔｅｘ  Ａｒｃ株式会社（ロンドン、英国）から入手可能なＱｕａｎｔｅｘポンプである。
５．流体処理プロセス
【００７６】
このプロセスは、組織試料がカセットに配置される前に、処理または部分的に処理されているか、あるいは処理されていないかに応じた任意のプロセスである。組織試料は、カセット内に挿入される前に、少なくとも部分的に処理されている場合、流体処理を省略することができる。部分的な処理は、一例では、カセット内に組織試料を配置する前に、トリプシン溶液などの酵素で組織試料をインキュベートし、洗浄し、衝溶液の中に配置することを含む。
【００７７】
流体処理が必要とされている場合は、コンソールのカセットの挿入時にすべてのバルブが閉じられる。第１ローラ（「酵素ローラ」）が前方に押し出し、無菌水を圧縮し、酵素粉末パックでシールを破断する。これによって、２つのチャンバは１つにされる。
【００７８】
第１ローラは、酵素が水に溶解する遅延時間を与えるために一時停止する。第１ローラは一時停止するまでに設定された割合で前進するか、圧力スイッチによって制御される。
【００７９】
第１バルブ（「酵素搬送チューブ」において）が開く。第１ローラは、次いで前進を続けて、無菌水／酵素パケットと組織処理チャンバにつながる「酵素フィードチューブ」との間の第２シールを破断する。
【００８０】
第１ローラは、酵素溶液をパケットから移動させるために前進し続ける。蠕動ポンプ（またはその他のポンプ）が結合された組織処理チャンバと細胞収集チャンバを充填するまで酵素溶液を搬送し、組織を浸す。第１バルブが閉じる。可変／設定可能に遅延して、組織試料を酵素溶液に浸す。（注：温度はこの期間中に組織処理チャンバの壁内のセンサとコイルまたはコンソールから延在する熱ピンを介して維持することができる。この期間中、酵素溶液を攪拌し、組織処理を促進するために乳棒が繰り返し上下してもよい。これによって、浸漬期間を短くすることができる。フィンを追加したまたはしていない乳棒を回転させるなどにより、酵素溶液の少量をチャンバに出入りするように圧送する、流体を移動させる他の手段を採用してもよい）。
【００８１】
第１バルブは再び開き、蠕動ポンプ（またはその他のポンプ）が酵素ドレインチューブを介して結合された組織処理チャンバと細胞収集チャンバから酵素溶液を吸引し、廃棄物としてパケット＃１（現在は空の酵素ポーチ）に格納する。そして、第１バルブが閉じる。第２バルブが（「バッファフィードチューブ」において）開く。第２ローラ（「バッファローラ」）は、部分的に進み、シールを破断する。蠕動ポンプ（またはその他のポンプ）が計量するとともに、組織処理チャンバ内の組織試料をリンスするために、バッファフィードチューブを介して緩衝液を搬送する（緩衝液は、表面被覆のために複数のポートを介して注入されてもよい）。組織処理／細胞収集チャンバの組み合わせを完全に充填するために十分な緩衝液が搬送される。バルブは、その後閉じる。
【００８２】
第１バルブが再び開く。蠕動ポンプ（またはその他のポンプ）は、すべてのリンス緩衝液を処理チャンバから汲み、廃棄物としてパケット＃１に格納する。
【００８３】
細胞収集チャンバの容積は、使用される組織試料のサイズと緩衝液の量に合わせて調整できる。
【００８４】
次に、解離プロセスが開始する（下記の組織処理のセクション参照）。第２バルブが開き、第２ローラが前進し続け、蠕動ポンプ（またはその他のポンプ）が、緩衝液滴に組織試料を繰り返して浸すために乳棒が動作している間に一回または数回緩衝液をチャンバ内に移動させ、乳棒の動作と協調して一時停止する。バルブは、一定分量の間に閉じる。（注：バッファパケットは、小容量用途において容量精度を高めるために、段階的な幅を有するように設計されてもよい。ローラは、流量制御計測器を用いて制御することができる。
【００８５】
上記のプロセスの間に、緩衝液は、組織試料から解放された細胞を採取し、作成された細胞懸濁液が重力によって細胞収集チャンバ内に取り付けられた１００ミクロンフィルター（または４０、８０、１５０あるいは２００ミクロンサイズのメッシュ、または所望のフィルタリングの用途に応じた他のサイズ）を通過して細胞収集チャンバに排出される（組織処理のセクション及び組織処理チャンバと細胞収集チャンバとのアセンブリについての図１０〜１２参照）。乳棒サイクルの終わりに、細胞収集チャンバを洗浄し、すべての脱凝集した細胞を収集し、そして必要な細胞懸濁液の量を補償するために追加の緩衝液を補足する。これは、すべての細胞を完全に採取し、所望の容量を達成するために複数回実行されてもよい。第２バルブは閉じ、その後閉じたままである。
【００８６】
組織処理が完了後、バルブ（「細胞収集チューブ」において）が開く。ポンプが細胞懸濁液を（フィルタを通して）収集チャンバからアプリケータに汲む。ポンプは、その後逆転し、細胞懸濁液を直ちに組織処理チャンバ／細胞収集チャンバに戻し、チャンバと乳棒の表面から細胞を洗い落とし、更に細胞を活性化する。これらは、繰り返されてもよい。このプロセス後、懸濁液がアプリケータに残る。バルブは、その後閉じる。
【００８７】
上記の通り、細胞収集チャンバを洗浄し、追加の脱凝集した細胞を収集し、そして必要な細胞懸濁液の量を達成するために追加の緩衝液滴をバッファパケットから引き込み、チャンバに圧送してもよい。これは、すべての細胞を完全に捕捉し、所望の容量を達成するために複数回実行されてもよい。この追加の懸濁液は、アプリケータに圧送され、ポンプは、その後逆転し、細胞懸濁液を直ちに組織処理チャンバ／細胞収集チャンバに戻し、チャンバと乳棒の表面から細胞を洗い落とし、更に細胞を活性化する。
６．組織処理システム
【００８８】
組織処理システムは、図２Ａ〜３Ｂ（２つの異なるカートリッジ設計、＃１、＃２）、図４Ａ〜６Ｂ（２つの異なるコンソール設計、＃１と＃２）、図１０〜１２（組織処理チャンバ及び細胞収集チャンバ）に示したカートリッジとコンソールの要素を組み合わせたものである。
【００８９】
組織処理チャンバ：ボトムの開口部上（組織処理メッシュ）にスチールメッシュ（または任意の他の適切な破砕器具）を有するエンジニアリング樹脂（または任意の他の適切な材料）で構成された容器、その容器が強いリブ構造または円周的に支持されている。チャンバの上部は、キャップ（「チャンバキャップ」）で閉じられている。チャンバ内の１つの組み合わされたポートまたは２つの別々のポートは、酵素溶液と緩衝溶液をポンプで注入することを可能にする（緩衝液が、表面被覆のために１つ、２つまたは複数のポートを介して注入されてもよい）。
【００９０】
チャンバキャップ：組織処理チャンバに脱着自在に取り付けられているまたはヒンジで結合されているキャップは、例えば、バイオネット継手を介してその上部開口部を密封するために使用できる。いったん閉じると、キャップは、ロック機構によってロックされ、それにより、キャップは処理中閉じた状態で維持され、また再び開けることができないまたは最初の使用後に再利用することができない。キャップの本体は、キャップのチャンバ側に固定される隆起した乳棒面（球面凸）を備える柔軟なエラストマー（例えば、ポリウレタン）のシールと、キャップの上部のスプラインインデントとを含んでいる。キャップがチャンバに固定されると、Ｏリングシールまたは他の場所での穿孔蛇行路ベント（あるいは、抗菌フィルタ）は、空気を通過させるが、微生物の侵入に対して密封する。キャップはまた、Ｏリングあるいはクワッドシールあるいはその他の密封装置を使用する垂直葉腋の形態であって実質的に剛体である。
【００９１】
組織処理メッシュ：組織処理チャンバの底部の開口部を覆う凹球状のステンレスメッシュが組織処理チャンバを下に位置している細胞収集チャンバから分離する。組織試料は、組織処理チャンバに配置される場合には、組織処理メッシュ上に位置している。任意の適切な組織破砕器具（穴抜きシート、ブレード、格子、スクリーンなど）も使用できる。
【００９２】
細胞収集チャンバ：組織処理チャンバの下に位置しているフィルタ付きチャンバ（例えば、１００ミクロン、２００ミクロン、またはそれより大きいか小さいもの）であり、そのフィルタは、大きな凝集体または組織片を収集するために、組織処理チャンバから排出された細胞懸濁液が細胞収集チャンバの底部に搬送される前にそのフィルタを通過するように取り付けられている。ある実施形態では、大きな凝集物を除去するために処理された組織をフィルタリングするためにカートリッジは、更に、破砕器具と細胞収集チャンバとの間にフィルタを備えている。大きな凝集物を除去するための細胞懸濁液の濾過に関して、フィルタは、代替的または追加的に、細胞収集チャンバとアプリケータとの間に位置することができる。（注：細胞収集チャンバの容積は、組織処理終了まで緩衝液によって組織試料のカバレッジを維持しながら、使用される少量の緩衝溶液を考慮して変化可能であってもよい）。
【００９３】
作動機構（コンソールコンポーネント）：力をキャップを介して組織試料に作用させる部材である。作動機構は、分解を可能にするために、チャンバのキャップと係合可能なキーを有する。ピボットアームが後退位置（図５Ｂ上のパネル、図６Ｂ上のパネル及び図１３）にあるとき、筒状破砕部材（コンソールコンポーネント）は、カセットがコンソールに挿入されたり、コンソールから取り除いたりする動きを妨げないように、引っ張られてキャップから離れている。ピボットアームが所定の位置（図５Ｂ下のパネル、図６Ｂ下のパネル及び図１４）にあるときに、破砕部材の底部はキャップ内のシール又は膜上に配置される。例えば、組織処理チャンバに対向するシールの第１側は作用面を有することができ、破砕部材に対向しているシールの第２側に破砕部材が作動されて配置される場合、作用面は組織処理チャンバ内の組織と接触した状態になる。代わりとして、破砕部材は、カートリッジの一部とすることができ（例えば、チャンバキャップまたは組織処理チャンバに接続された）、作動機構と係合すると、破砕部材は、組織に力を印加するように作動機構によって作動されることができる。
【００９４】
作動機構は円弧振動の状態に回転されることができる。これにより、組織試料にねじれ力を印加することができる。
【００９５】
作動機構がばね荷重を受ける、または、機械的、磁気的、あるいは他の力を受けることにより、直接的または膜を介して、安定した力を組織試料に印加されることができる。
【００９６】
作動機構の周期的な上下動によって、組織試料に対して衝撃やさまざまな力を印加することができる。
【００９７】
上記の全ての印加力は、シールを破断することなく、直接（破砕部材がカートリッジの一部である場合）またはカセットのチャンバキャップ上のシールを介して、組織試料に伝達され、そのため、プロセス全体を通して組織試料の周りの微生物障壁が維持される。
【００９８】
上記のチャンバキャップと作動機構モジュールの代わりとしてまたは追加として、組織処理チャンバ内に磁気撹拌機を提供し、コンソールが提供する磁力によって磁気撹拌機を駆動する。磁気撹拌機は、十分に激しく攪拌すると、組織試料を細胞のプルームに分解し、その細胞は濾過されて細胞収集チャンバ内に収集される。
７．組織処理
【００９９】
このプロセスは、金属メッシュと乳棒からの衝撃という追加作業要素があるが、手動ＲｅＣｅｌｌキットにおけるトレイ表面のメスの解体作用を模倣しようとする。試料の向きに関係なく、これらの追加の作業要素は必要な細胞を分解するのに十分な作用を提供しようとするものである。
【０１００】
上記の緩衝液リンス後、作動機構は、キー付きチャンバキャップ面と嵌合するためにキャップに向かって移動し、組織試料に対して（直接または乳棒表面への）力を加える（図１４参照）。
【０１０１】
作動機構を所定周波数で周期的に上昇、下降および／または回転する機構が、乳棒表面の周期的衝撃力または可変力を組織試料に与えるために適用される。
【０１０２】
作動機構に搭載されたリンクにより、乳棒アクチュエータを回転させる機能が与えられる。この円弧振動の動作は、乳棒表面の複数の隆起部によって、試料表面の全体にわたる隆起物を一掃することができる。
【０１０３】
上記のプロセスは、所定の回数のサイクルの間継続する。完了時には、真皮の残部の中にはメッシュに固着されるものもある。所望の細胞が、細胞収集チャンバの緩衝液において懸濁される。
【０１０４】
代替的に、または、上述の作動機構と組み合わせて、コンソールは組織処理チャンバに予め設置された磁気攪拌機を駆動する磁力を供給できる。磁気攪拌機の作動により組織試料を細胞のプルームに分解できる。
８．アプリケータ
【０１０５】
アプリケータの設計は図７〜９に示されている。
【０１０６】
アプリケータは、ばね荷重を受けている注射器を有し、注射器の充填に抵抗するようにばねが設けられている。
【０１０７】
アプリケータの作動バルブがアプリケータの注射器を充填するように配置されて構成されているが、作動バルブは流体がアプリケータのスプレーノズルから出るのを防ぐように構成されている。
【０１０８】
代わりに、アプリケータが隔膜または、例えば、シリコーンゴムを備えてもよい。この隔膜はカートリッジの同類の隔膜と隣接して設置される。カートリッジがコンソールに挿入されるとき、固定用のボスと結合する。これにより、ばね荷重を受けているニードルが、両方の隔膜を介して、カートリッジの管から流体が満たされるアプリケータに至る流体経路を確立する。カートリッジがコンソールから取り外されると、ばね荷重を受けているニードルが後退して両方の隔膜を再シールし、無菌状態が確保される。
【０１０９】
ばね圧縮は、流体がアプリケータにある間、後で処置面に移されるまで流体への圧力を維持する。
【０１１０】
アプリケータが充填されると、カセットはコンソールから外され、カセットは無菌フィールドに搬送され、巡回看護師がカートリッジのいまだ無菌のアプリケータチャンバを開き、それを手術室看護師又は外科医に提示し、その人たちは患者に使用するために無菌状態で回収する。
【０１１１】
外科医はアプリケータノズルを治療部分に向けて、滴からスプレーまでの望ましい流体強度とするために、操作バルブを部分的にまたは完全に開く。（操作バルブは任意の好適なバルブでもよい。）アプリケータは、細胞懸濁液の軸方向の塗布のために枢動ヘッドを備えることができる。
【０１１２】
代替的に、または、アプリケータに加えて、システムは細胞懸濁液を収容する担体を含むことができ、その担体は、細胞懸濁液を収容した後で、移植または培養のために提供される。担体は細胞間質、スキャホールド、ドレッシング、またはそれらの組み合わせでもよく、担体は、固体、半固体、多孔性でまたは粉々にされているものもある。
９．コンソール
【０１１３】
コンソール内部レイアウトは、図５Ａ〜６Ｂに２つの異なった設計として示されている（コンソール設計＃１及び＃２）。
【０１１４】
システムの能動的な動力機械コンポーネント及び電気コンポーネントのいくつかまたは全てが、コンソール内に存在する。（カセットに配置され得る加熱コイルとセンサが例外となる可能性があるが、全てのカセットコンポーネントが受動的であって、動力コンソールコンポーネントによって機械的に駆動されてもよい）。コンソールは、カセット内の受動的信号装置にもとづいて、カセットが純正であって使用済みでない（例えば、バーコードやＩＤチップによる認証）と認識する装置または手段を持つことができる。代わりに、カートリッジは、また、組織に機械的な力及び／または化学試薬を供給するために、原動力（例えば熱）を供給するような能動的なコンポーネントであってもよい。
【０１１５】
実施形態によっては、コンソールは、更に、コンソールからカートリッジを取り入れまたは取り出す１つまたは複数の機構として：処理中にカートリッジの取り出しを防ぐインターロック；処理時間、必要な懸濁液量及び組織処理の活性化を制御するオペレータインタフェース；組織処理の状態を表示する表示パネル：及び充填時にアプリケータを取り出す取出機構、を有する。
【０１１６】
さまざまな実施形態では、システムは、自動化プロセスを制御するために、コンソール内のプロセッサまたはコンピュータチップに命令するカスタムコントロールソフトウエアを備えてもよい。システムは、また、データを収集して処理する外部コンピュータに接続されてもよい。
【０１１７】
機械システム
主要な機械システムは、上述の通りであり、要約すると、次の通りである。
●  流体パケットローラ：これらはステップモータにより駆動されるリードねじに搭載され、各ローラにモータが１つ設けられている。
●  ポンプ：カートリッジに流体移動管を備えたインタフェース。
●  作動機構：破砕部材とその回転リンクに力と振動を与える機構
●  バルブアクチュエータ：全てのチューブの開閉を制御するバルブであり、ソレノイドによって作動される。
【０１１８】
コントロールエレクトロニクスは、次の事項を達成するために設けられている。
●  ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧ計器内部サブシステムの作動がさまざまなアクチュエータ、センサ及びユーザインタフェースコンポーネントと接続される１つまたは複数のマイクロコントローラを含む電子システムによって監視され制御される。
●  マイクロコントローラの追加リソースは、フラッシュメモリ、電源バックアップ付リアルタイムクロック及び外部コンピュータとのシリアルインタフェースを含んでもよい。マイクロコントローラ用のインストラクションが、フラッシュメモリを搭載したファームウェアプログラムに内蔵され、更新／アップグレードのインストールが容易にできる。
●  モータなどのアクチュエータが、デジタル出力（ＤＯ）回路を介して、マイクロコンピュータによってＯＮ―ＯＦＦされる。代わりに、パルス幅変調（ＰＷＭ）と呼ばれる技術である、タイマやカウンタによって制御されるデジタル出力を使用して、モータへの電力（従って、速度）を変化させることができる。
●  センサを、ローラ機構の位置、ローラによって供給される力、または、内部温度のような重要な物理パラメータを測定または表示するために使用してもよい。センサ出力は、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）またはデジタル入力（ＤＩ）回路を使用するマイクロコントローラによって読まれる。
●  ユーザインタフェース（例えば、バックライトカラーＬＣＤタッチスクリーン、固定タッチスクリーン、簡単なボタンまたはノブあるいはＬＥＤなど）は、データ入力手段、さまざまなデータをディスプレイに出力する手段、表示器またはオーディオ信号発生器を含む。これらのタイプの装置は、より複雑なコンポーネント（例えば、タッチスイッチまたはディスプレイ）を作動させ、内部バスを介して、しばしばマイクロコントローラと通信する回路を含むモジュールとして購入され得る。
●  マイクロコンピュータで実行するプログラムは、ユーザインタフェーススイッチ、位置センサまたは温度センサなどの各種入力を走査し、モータまたはヒータのＯＮ−ＯＦＦ切替などの出力動作を決定する。ソフトウエアは、後で詳細に考察される。
【０１１９】
オペレータインタフェース：例示的なオペレータインタフェースは、コントロールパネルであり得る。そのインタフェースは、タッチスクリーンであってもよい。次の機能が含まれる。
●  ３メートル離れたところから且つ最小４５°の角度からキーパラメータを視認できる（バーまたはその他の量の表示器ならびにカウントダウンクロック）
●  プロセス完了及び懸濁液準備表示器
●  故障またはエラー表示器
●  交流電力表示器：コンソールのＯＮ−ＯＦＦに係わらず、プラグが差し込まれて電力が使用可能な場合に点灯する。
●  オンオフスイッチ
●  状況表示器
●  電力オン／オフ
●  処理及び動作状況
●  スタンドバイ
●  故障／エラー
●  ユーザインタフェースは、典型的な手術室の照明条件を含むが、変化している照明状況でも読み取りできる。
●  １分以内の精度があるカウントダウンタイマ
●  プロセス完了及び故障／エラーの視聴覚表示器
●  聴覚フィードバックを有するユーザ入力用ボタン、キーまたはタッチパッド
●  ユーザに対してインストラクションまたはプロンプトを提供する
●  所望の懸濁液量をユーザが入力し得る
●  プロセスレベルをユーザが入力できる
●  計器がカートリッジに適切に設置されていることを積極的にフィードバックする
●  計器はカートリッジが全ての処置で適切に設置されていることを確認し、カートリッジが揺れたり、作動位置から移動したりすることを検出すると、故障状態の通知を出す
●  カートリッジは自動的にコンソールのインタフェースに位置合わせする
●  カートリッジはコンソールと一方向に係合する
●  細胞処理はオペレータによって見えなくてもよい
●  休止―計器は自動的に電源を切断する：
●  電源投入からサイクルが開始されるまでに１２０分間休止状態が続いた後（ボタンの押圧、カセットの挿入などがない）
●  サイクル終了にカセットが取り出されて９０分後
●  シャットダウン１５分前に視聴覚の事前通知
●  オーバーライドオプションを提供する
●  サイクル終了時にカセットが取り出されていない場合には電源を切断せずに、２分間隔で視聴覚リマインダ信号を供給する
●  アラーム
●  カートリッジが適切に設置されていない
●  すり鉢の過度な温度
●  処理の内部故障
●  電力故障
【０１２０】
さまざまな実施形態において、自動処理を制御するために、システムがコンソール内のプロセッサまたはコンピュータチップに命令するカスタム制御ソフトウエアを含んでもよい。システムは、また、データを収集して処理するための外部コンピュータに接続されてもよい。
【０１２１】
ソフトウエア
●  ソフトウエアは、Ｃ／Ｃ＋＋またはその他のプログラム言語で作成され得る。リアルタイムオペレーティングシステムまたは実行可能システムは、タイミングやリソース管理サポートを提供するために使用されてもよい。いくつかの機能が、ＦＰＧＡのようなプログラマブルハードウエアソリューションまたは「チップ上のプログラマブルシステム」のようなコンビネーションハードウエア／ソフトウエア装置を使って実行され得る
●  処理アーキテクチャは処理及びタイミング要件、電力消費制限などによって決定され得る。マルチプロセッサ設計が機能の分割ために使用される（例えば、表示、タッチスクリーン、バッテリモニタ、消耗品インタフェースのためのセパレートプロセッサ）。
●  各プロセッサの開発ツール（例えば、クロスコンパイラ、ＪＴＡＧデバッグインタフェース）は、計器内で利用される。Ｇｉｔ，ＣＶＳ，Ｂｕｇｚｉｌｌａなどのようなオープンソースツールは、ソフトウエア構成管理及び欠陥追跡のために使用される
●  計器インタフェースとデバッグ機能を果たすサポートソフトウエアを含むことができる
●  次の機能が含まれる
●  消耗品インタフェースの監視と制御
〇  熱制御
〇  ポンプ、位置、ポーチローラ位置、バルブ作動及び必要なセンサ（空気、圧力、位置など）を含む流体制御
〇  脱凝集制御（乳棒位置と移動制御、必要なセンサなど）
〇  消耗品検出（欠乏または不適切設置防止）
〇  消耗品認証（純正カセット保証と再使用防止）
●  ユーザインタフェース
〇  細胞処理ワークフロー
〇  ハードウエアインタフェース：図表ディスプレイ、音声出力、ディスクリート状況表示器及びオペレータ入力
●  電力
〇  交流電力の状態監視
〇  直流電力の状態と制御
〇  バッテリ状態の監視
〇  バッテリ充電の制御
〇  作動電力節約モードを実行するシステムエレクトロニクスの制御
●  リスク解析と制御による計器自己テスト（独立モニタプロセッサまたは番犬タイマ、ＰＯＳＴなど）
〇  スタートアップ自己テスト
〇  基本的な機能を維持するインプロセス自己監視
●  日付／時間用リアルタイムクロックの監視と制御
●  配線インタフェースを介する外部コンピュータとの二重通信（ＵＳＢ２．０、ＲＳ−２３２）
●  イベントログにおける計器動作ログ
●  サービスログにおける検出された警告、故障などのログ
●  計器動作の構成（例えば、言語選択）
●  配線通信ポート（ＵＳＢ，ＲＳ２３２，ＪＴＡＧなど）を介して実行されるデバッグ／ソフトウエアアップデート機構
【０１２２】
電力
●  エレクトロニクスシステムは、バッテリ、または、ＡＣライン電圧をさまざまな回路に必要ないくつかのＤＣレベルに変換できるユニバーサルサプライによって駆動されることができる。当該ユニバーサルサプライは、ほとんどの国で使用されている入力ライン電圧の範囲を受け入れることができることを意味する。さまざまな国でさまざまな壁コンセントに適応するために、個別の電力コードが使われる。
●  電力コードは、電力スイッチと電磁気互換性（ＥＭＣ）に適合するために望ましくない伝達されたライン周波数を減衰させるラインフィルタとを備えたエントリーモジュールに差し込まれる。回路遮断器が特定の故障によって引き起こされる損傷から計器を保護するために設けられる。
●  電力供給はＩＥＣ６０６０１−１のような医療用電子機器に適用される安全規則及びその他の関係国家準則を遵守しなければならない（例えば、ＵＬ、ＣＳＡ、ＥＮ）。電力供給内のさまざまな信号は、計器の信頼性確保のために、マイクロコンピュータで監視される。
１０．システムコンテキスト
【０１２３】
ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧは、患者の分層皮膚試料から細胞を脱凝集するために使用され、患者の調整された創傷床に再導入する当該細胞を収集するために使用される。
【０１２４】
指示
●  病院設定において
○  火傷、熱湯焼及びトラウマ的負傷
○  ドナー部位
○  組織と色の改善のために行う大きい瘢痕の修正手術
●  診療設定
○  白斑のような着色疾患
○  毛様母斑及び皮膚癌瘢痕のような表皮欠陥
○  急性外傷の治療用予防薬の使用
○  レーザ切除による表面再生、削皮術またはディープケミカルピーリング
○  慢性外傷（脚潰瘍／治癒困難）
【０１２５】
２つの計器が設計され得る。
●  診療コンソール
〇  ２以上の試料の処理が並行してでき、１つの皮膚試料は１つの消耗品を使う
〇  小さな（例えば、４ｍｌ）カートリッジのみ受け入れるべく少量（例えば、４ｍｌ）の細胞懸濁液（ＣＳ）の受け入れに限定される
●  手術室（ＯＲ）コンソール
〇  ２以上の試料の処理が並行してでき、１つの皮膚試料は１つの消耗品を使う
〇  １６ｍｌまでのＣＳの生成ができる
〇  小さなまたは大きなカートリッジを入れるべきであるが、小さなカートリッジは少量（例えば、４ｍｌ）のＣＳに限定される
【０１２６】
２つの消耗品カートリッジが設計され得る
●    少量（例えば、４ｍｌ）カートリッジは診療用であり、４ｍｌまでの懸濁液を運ぶ
●  大きな（例えば、１６ｍｌ）カートリッジはＯＲ用であり、１６ｍｌまでの懸濁液を運ぶ
１１．ワークフロー解析の一例
【０１２７】
２つの別個のワークフローがある：１つはＯＲ用（図１６）、もう１つは診療用（図１７）である。簡単に言えば、ワークフローは次のステップを含むことができる。
●    皮膚試料（未処理または部分的に処理（例えば、酵素溶液で培養される）されたもの）をカートリッジに入れ込む
●    カートリッジを計器に挿入する
●    懸濁液の容積をセットし、要求されるレベルで処理する
●    スタートを押す
●    更にオペレータの行動を要さずに、２０分以内に細胞懸濁液がアプリケータに供給される（標準プロセスの場合）
【０１２８】
ＲＥＣＥＬＬ  ＮＧ手術室処置
●    １つの提案されたシナリオ（図１６）においては、ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧが、無菌フィールド以外の手術室（ＯＲ）のテーブル、ベンチまたはカートの上にある。コンソールは、ウオームアップと自己テストのために電源が入れられる。いまだ無菌包装内にある（製造中に放射線で殺菌される）カセットも、予備加熱される。
●    無菌技術を使用して、カセットは無菌フィールドに導入される。手術室看護師または技術員が、キャップを外して脱凝集物チャンバを開き、細胞試料（患者から取得したばかりの）をウェルの中に入れ、キャップを再び取り付ける。そのキャップはそのままにし、処理中を通して密封を維持して処分する。細胞試料は特定の方向に向けられるわけではない。
●    手術室看護師は巡回看護師にカセットを渡し、巡回看護師はカセットをコンソールに戻し、カセットをコンソールのスロットに挿入し、コンソールに引き込まれ、さもなければロックされるまでカセットをコンソールのスロットに挿入する。巡回看護師は、処理時間と必要とされる懸濁液量を表示するためのコンソールオペレータインタフェースを使用し、処理サイクルを起動する。
●    システムは、オペレータからのさらなる入力なしで、自動的に酵素（皮膚試料がカセットに設置される前に部分的に処理されてしまった場合、例えば、皮膚試料が酵素溶液中で培養されてしまった場合、酵素は必要とされない）を再構成し、組織を処理し、懸濁液を作成して濾過し、アプリケータに入れる。細胞処理中に進捗表示は更新され、処理の状況と処理終了までの残り時間を示す。処理サイクルが完了すると（およそ３０分）、通知トーンと光によって、細胞懸濁液が準備されアプリケータに入っていることをユーザに知らせる。
●    巡回看護師は、コンソールからカセットを取り外し、無菌場所に持ち込み、無菌処理技術を使用し、アプリケータコンパートメントを開き無菌アプリケータを手術室看護師または技術員に提供する。
●    次いで外科医は細胞懸濁液を処置箇所に塗る。
【０１２９】
ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧの処理プロセスの一例
●    テーブルトップユニットは無菌フィールドの外に配置される。
●    テーブルトップユニットを作動させる。装置は自動的に自己テストを実行し、ヒータが起動する。自己テストの結果が良ければ、計器は所望の懸濁液の容積を含む入力を促す。
●    無菌カートリッジを無菌フィールドに導入する
●    外科医は皮膚試料（薄片生体組織検査）を採取し、カートリッジに入れる
●    巡回看護師または技術員はカートリッジをコンソールに挿入し、懸濁液の容積を設定して「作動」を押す
●    計器は組織を処理する（推定プロセス）
●    酵素を無菌水内で分解する；そのままにするか混合するために撹拌する（任意）
●    皮膚試料に浸すために酵素溶液をすり鉢にポンプで注入する（任意）
●    酵素溶液の温度が２２°Ｃかそれ以上に達したときにタイマを開始する
●    ３７°Ｃに加熱する
●    指定時間後にヒータを切断し酵素溶液を廃棄のために排出する
●    皮膚試料を緩衝溶液で洗浄；洗浄液を廃棄するために排出する
●    細胞を収集するために少量の緩衝液を加え、皮膚試料を取り除く処理をし、細胞を収集する
●    細胞を濾過し、処置部分サイズに合った適量の懸濁液を生成する
●    懸濁液を搬送装置に移す
●    完了の信号を出す
●    カートリッジがコンソールから外され、巡回看護師または技術員はアプリケータコンパートメントを開く。外科看護師は運搬容器（外面は無菌のままである）をカートリッジの無菌のままの内部から外し、外科医に手渡しする。
●    外科医は懸濁液を処置部分に噴霧し、滴化しまたは注ぐ。
１２．データ
【０１３０】
システムは、内部的または外部的に、オペレーション記録を維持するために十分なデータストレージユニットを備えることができる。例えば、コンソールは、報告、トラブルシューティング及び継続的な改良のために、活動を記録するための装置を内蔵することができる。コンソールは、また、コンソールの最大出力サイズの少なくとも４つの処置に関して、自己テスト、準備モード、入力パラメータ、カートリッジ挿入時間、イベント開始の時刻、及び温度／時刻データを記録する機能を具備することができる。加えて、例えば、１秒の分解能を持った時間のスタンプが押されたデータ並びにログにアクセスし表示する手段もまた含まれ得る。
１３．処理パラメータ（細胞懸濁液）
【０１３１】
さまざまな皮膚またはその他の上皮組織が処置のために取得され得る。組織試料は、組織処理チャンバに適合する最大寸法（例えば、４ｃｍｘ４ｃｍ）を有し、小さい（例えば、１．０ｃｍ２）方が好ましい。推奨厚さ範囲は、およそ０．００６〜０．００８インチ（０．１５−０．２０ｍｍ）であり、それより薄くても厚くてもよい（例えば、０．１インチ（２．５４ｍｍ））。本発明のシステムでの処理に適した、いくつかの例示サイズは、次の通りである。
●    標準時間：４ｃｍ２まで，０．００６〜０．００８インチの厚さ
●    中間時間：１６ｃｍ２まで，０．０１０〜０．０１２インチの厚さ
●    長時間：１６ｃｍ２まで，０．１０インチの厚さまで
【０１３２】
試料は、不規則な形状の可能性が高く、矩形ではなく、潜在的に厚くてもよい。
【０１３３】
流体搬送の一例
●    再構成酵素：１０±０．２ｍｌ（例えば、泡の発生、容器から酵素溶液の回収などを回避すべきである）
●    分解後に皮膚試料を緩衝液で洗浄：１０±１．０ｍｌ（皮膚試料から酵素を取り除き不活性化する）
●    細胞懸濁液の創製：表１からユーザによって選択された量、許容誤差±０．２ｍｌ。推奨皮膚試料サイズと最初に使用される緩衝液量とが表１に示されている。
【０１３４】
【表１】
0006479757.tif 000002
【０１３５】
培養中、装置は最低温度３５°Ｃ及び最高温度４２°Ｃに維持することができる（火傷手術室の周囲温度は４２°Ｃ程度の高温であってもよい）。培養後、温度上昇は必要ではなく、チャンバは周囲温度下に移されても構わない。（なお、火傷処置のＯＲ温度は、しばしば３７℃を越えるため、周囲は３７℃を越えることもあり得る。周囲温度以下に冷却する必要はない。）
【０１３６】
処置タイミング：処置全体は、標準処置の場合２０分で完了する。時間は試料のサイズと厚さによって変わる。
【０１３７】
結果として生じる細胞懸濁液（ＣＳ）は、さまざまな適合性と機能性の皮膚細胞を含んでいる。分化した細胞、分化しつつある細胞及び未分化細胞を含む。いくつかの細胞は分裂可能である。細胞によっては、正常な機能を提供できるものもある。角化細胞、ランゲルハンス細胞、線維芽細胞及びメラニン形成細胞を含むことができる。実施形態によっては、４ｍｌのＣＳが、最大処置面積３２０ｃｍ２まで、１６ｍｌのＣＳが、最大処置面積１２８０ｃｍ２まで使用することができる。
【０１３８】
脱凝集物プロセスの出力が、より大きな粒子を取り除くために１００μｍまたはその他のサイズのフィルタを使って濾過され得る。結果として生じる細胞懸濁液（ＣＳ）流体は、アプリケータに移される。出力の容積は、オペレータによって設定され得る。
【０１３９】
プロセスからの廃棄物はガイドライン及び使用箇所の生物学材料の慣例に沿って破棄用消耗品内に蓄えられなければならない。使い果たされたカートリッジ及び使用されたアプリケータの両方またはそれらのコンポーネントは、生物学的廃棄物として取り扱われ得る。
１４．環境要件
【０１４０】
ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧシステムは、次の動作条件の下で、その規定の仕様に従って動作される。
0006479757.tif 000003
【０１４１】
ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧシステムは、次の搬送条件に曝された後で、その規定の仕様に従って動作される。
0006479757.tif 000004
【０１４２】
ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧシステムは、次の貯蔵条件に曝された後で、その規定の仕様に従って動作される。
0006479757.tif 000005
【０１４３】
ＲｅＣｅｌｌ  ＮＧシステムは、搬送コンテナのランダム振動試験用ＡＳＴＭ  Ｄ４７２８標準試験を受けた後で、その規定の仕様に従って動作される。
【０１４４】
本発明について記述された方法と装置について、本発明の範囲と真髄を逸脱しない修正及び変形は、当業者にとって明らかである。本発明は、特定の好ましい実施態様に関連して記載されているが、請求された発明は当該特定の好ましい実施態様に不当に制限されるべきではない。それどころか、本発明に関連している当業者にとって明らかな、本発明を実施するための記述された態様のさまざまな修正は、特許請求の範囲内であることが意図されている。
【図１】
0006479757.tif 000006
【図２Ａ】
0006479757.tif 000007
【図２Ｂ】
0006479757.tif 000008
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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