(57)【要約】【課題】生体組織の個体差によらず、分解の進行状況を早期に確認でき、十分な数の健全な細胞群を効率的に得る。【解決手段】生体組織を分解する消化酵素を含む消化液Ａを貯留する容器２と、該容器２に貯留された消化液Ａ内に浸漬され、容器２に対して相対移動させられて消化液Ａを攪拌する攪拌羽根３と、該攪拌羽根３を駆動する駆動装置５と、生体組織の分解の進行状況を判定する分解状況判定部７とを備え、駆動装置５が、駆動源４と、該駆動源４と攪拌羽根３とを接続する弾性体１１とを備え、分解状況判定部７が、駆動源４の動作に対する攪拌羽根３の動作の遅れに基づいて、生体組織の分解の進行状況を判定する生体組織分解装置１を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織を分解する消化酵素を含む消化液を貯留する容器と、
該容器に貯留された消化液内に浸漬され、容器に対して相対移動させられて消化液を攪拌する攪拌羽根と、
該攪拌羽根を駆動する駆動装置と、
生体組織の分解の進行状況を判定する分解状況判定部とを備え、
前記駆動装置が、駆動源と、該駆動源と前記攪拌羽根とを接続する弾性体とを備え、
前記分解状況判定部が、前記駆動源の動作に対する前記攪拌羽根の動作の遅れに基づいて、生体組織の分解の進行状況を判定する生体組織分解装置。
【請求項２】
前記駆動源が前記攪拌羽根を回転させるモータであり、
前記分解状況判定部が、前記駆動源の回転角度に対する攪拌羽根の回転角度の差に基づいて生体組織の分解の進行状況を判定する請求項１に記載の生体組織分解装置。
【請求項３】
前記駆動源が前記攪拌羽根を往復回転運動させるモータであり、
前記分解状況判定部が、前記駆動源の往復回転運動に対する攪拌羽根の往復回転運動の位相差に基づいて生体組織の分解の進行状況を判定する請求項１に記載の生体組織分解装置。
【請求項４】
前記駆動源が前記攪拌羽根を往復直線運動させる直線移動機構であり、
前記分解状況判定部が、前記駆動部の往復直線運動に対する攪拌羽根の往復直線運動の位相差に基づいて生体組織の分解の進行状況を判定する請求項１に記載の生体組織分解装置。
【請求項５】
生体組織を分解する消化酵素を含む消化液内に生体組織を浸漬させた状態に配置した攪拌羽根を弾性体を介して駆動源により駆動する攪拌ステップと、
該攪拌ステップの途中において、駆動源の動作に対する攪拌羽根の動作の遅れを検出する検出ステップと、
該検出ステップにより検出された動作の遅れに基づいて、生体組織の分解の進行状況を判定する判定ステップとを含む生体組織分解方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脂肪組織等の生体組織を分解して、脂肪由来幹細胞等の細胞群を得るための生体組織分解装置および生体組織分解方法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細胞群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細胞群が分離されてくるが、その消化終了の時期については、クレーム９に「酵素は、脂肪組織上に残って組織を完全に消化してしまう前に、脂肪組織から除去される」と記載されているに過ぎず、具体的な判定方法は開示されていない。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０３／０５３３４６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的には、消化開始からの時間を計数することにより消化終了の判定を行うことが考えられるが、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細胞群を得ることができないという問題がある。すなわち、消化時間が短すぎると十分な量の細胞群を得ることができず、消化時間が長すぎると、酵素の作用により細胞群の健全性が害されるという不都合がある。また、脂肪組織の個体差によらず十分な脂肪由来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。
【０００５】
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、一定品質の細胞群を得ることを可能にする生体組織分解装置および生体組織分解方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、生体組織を分解する消化酵素を含む消化液を貯留する容器と、該容器に貯留された消化液内に浸漬され、容器に対して相対移動させられて消化液を攪拌する攪拌羽根と、該攪拌羽根を駆動する駆動装置と、生体組織の分解の進行状況を判定する分解状況判定部とを備え、前記駆動装置が、駆動源と、該駆動源と前記攪拌羽根とを接続する弾性体とを備え、前記分解状況判定部が、前記駆動源の動作に対する前記攪拌羽根の動作の遅れに基づいて、生体組織の分解の進行状況を判定する生体組織分解装置を提供する。
【０００７】
本発明によれば、容器内に消化液と生体組織とを投入し、駆動装置の作動により攪拌羽根を駆動することによって、攪拌羽根が消化液内で容器に対して相対移動させられて、生体組織と消化液との混合液が攪拌される。これにより、消化液内に含まれる消化酵素の作用によって生体組織の分解が促進される。この場合において、駆動装置が作動させられると、駆動源の動作が弾性体を介して攪拌羽根に伝達される。
【０００８】
攪拌羽根は消化液と生体組織との混合液内に浸漬されているので、混合液の粘性に応じた遅れを伴って駆動源の動作に追従する。したがって、生体組織の分解の進行に伴って、混合液の粘性が低下していくので、駆動源の動作に対する攪拌羽根の動作の遅れは減少していく。これを利用することにより、分解状況判定部が上記遅れを監視することにより、生体組織の分解の進行状況を客観的に判断することができる。その結果、脂肪組織の個体差によらず、分解の開始を早期に確認できるとともに、一定品質の細胞群を得ることができる。
【０００９】
上記発明においては、前記駆動源が前記攪拌羽根を回転させるモータであり、前記分解状況判定部が、前記駆動源の回転角度に対する攪拌羽根の回転角度の差に基づいて生体組織の分解の進行状況を判定することとしてもよい。
このようにすることで、駆動源であるモータを回転させると、弾性体が変形し、攪拌羽根は、駆動源の動作に対し、弾性体の変形による弾性力と、攪拌羽根に加わる消化液からの粘性力とがバランス回転角度の差だけ遅れて動作する。したがって、分解状況判定部が、この回転角度の差を監視することにより、生体組織の分解の進行状況を簡易かつ客観的に判断することができる。
【００１０】
また、上記発明においては、前記駆動源が前記攪拌羽根を往復回転運動させるモータであり、前記分解状況判定部が、前記駆動源の往復回転運動に対する攪拌羽根の往復回転運動の位相差に基づいて生体組織の分解の進行状況を判定することとしてもよい。
このようにすることで、駆動源であるモータの往復回転運動に対し、攪拌羽根は、消化液の粘性に応じた遅れを伴って往復回転運動させられる。したがって、分解状況判定部がモータの往復回転運動に対する攪拌羽根の往復回転運動の位相差を監視することにより、生体の分解の進行状況を簡易かつ客観的に判断することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記駆動源が前記攪拌羽根を往復直線運動させる直線移動機構であり、前記分解状況判定部が、前記駆動部の往復直線運動に対する攪拌羽根の往復直線運動の位相差に基づいて生体組織の分解の進行状況を判定することとしてもよい。
このようにすることで、駆動源である直線移動機構の往復直線運動に対し、攪拌羽根は、消化液の粘性に応じた遅れを伴って往復直線運動させられる。したがって、分解状況判定部が直線移動機構の往復直線運動に対する攪拌羽根の往復直線運動の位相差を監視することにより、生体の分解の進行状況を簡易かつ客観的に判断することができる。
【００１２】
また、本発明は、生体組織を分解する消化酵素を含む消化液内に生体組織を浸漬させた状態に配置した攪拌羽根を弾性体を介して駆動源により駆動する攪拌ステップと、該攪拌ステップの途中において、駆動源の動作に対する攪拌羽根の動作の遅れを検出する検出ステップと、該検出ステップにより検出された動作の遅れに基づいて、生体組織の分解の進行状況を判定する判定ステップとを含む生体組織分解方法を提供する。
【００１３】
本発明によれば、攪拌ステップにおいて、生体組織と消化液との混合液内で攪拌羽根を駆動することにより、消化液に含まれる消化酵素の作用によって生体組織の分解が促進される。この場合に、検出ステップが、駆動源の動作に対する攪拌羽根の動作の遅れを検出し、判定ステップが、検出された動作の遅れに基づいて生体組織の分解の進行状況を判断する。
【００１４】
生体組織と消化液との混合液は、生体組織の分解の進行に伴ってその粘性が低下するので、弾性体を介した駆動源の動作に対する攪拌羽根の動作の遅れは減少していく。したがって、この動作の遅れを監視することにより、生体組織の分解の進行状況を客観的に判断することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、生体組織の個体差によらず、分解の進行状況を早期に確認でき、十分な数の健全な細胞群を効率的に得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第１の実施形態に係る生体組織分解装置１について、図１〜図５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織分解装置１は、脂肪組織を分解する装置であって、図１に示されるように、容器２と、容器２内に水平回転可能に配置されるプロペラ状の攪拌羽根３と、該攪拌羽根３を往復回転運動させるモータ４を備える駆動部５と、攪拌羽根３の変位を検出する変位計６と、前記モータ４の回転角度の時間変化と、前記変位計６により検出された攪拌羽根３の変位の時間変化とに基づいて、脂肪組織の分解の進行状況を判定する分解状況判定部７とを備えている。
【００１７】
容器２には、脂肪組織を分解するトリプシン等のタンパク質分解酵素（消化酵素）と生理食塩水、乳酸リンゲル液または緩衝液等の溶媒とを混合してなる消化液が貯留される。そして、消化液内には脂肪組織が投入されることにより、該脂肪組織と消化液との混合液Ａが貯留されるようになっている。なお、容器２内に脂肪組織を投入しておき、後から消化液を供給することにしてもよい。容器２の深さ方向の途中位置には、略水平な支持プレート８が容器２内を上下に区画するように配置されている。
【００１８】
支持プレート８は、図２に示されるように、板厚方向に貫通する複数の貫通穴を有するメッシュ状に形成された透過部８ａを備え、脂肪組織が分解されることにより支持プレート８の貫通穴のサイズよりバラバラに小さくなった脂肪組織および脂肪由来細胞群Ｂを透過させて下側の空間に沈降させるようになっている。
また、支持プレート８には、その中央位置に、前記攪拌羽根３の中心軸３ａを回転自在に支持する支持孔８ｂが設けられている。該支持孔８ｂに攪拌羽根３の中心軸３ａを回転自在に嵌合させることにより、攪拌羽根３は、その中心軸３ａを鉛直方向に向けた状態で水平回転することができるようになっている。
【００１９】
また、容器２の底面には、バルブ９によって開閉される排出口１０が設けられ、バルブ９を開放することにより、支持プレート８の下方に透過した脂肪由来細胞群Ｂを含む細胞懸濁液Ｃを容器２外に排出することができるようになっている。
【００２０】
前記駆動部５は、その回転軸４ａを容器２内に突出して配置された前記モータ４と、該モータ４と前記攪拌羽根３とを接続するねじりコイルバネ１１のような弾性体と、前記モータ４に設けられたエンコーダのような回転角度検出手段４ｂとを備えている。
前記変位計６は、例えば、容器２の外部に配置されたレーザ変位計であって、図３に示されるように、容器２の外部から出射され、容器２の壁面を透過して、内部の攪拌羽根３において反射して戻るレーザ光Ｌを検出することにより、攪拌羽根３の表面の変位を検出することができるようになっている。
【００２１】
前記分解状況判定部７は、前記回転角度検出手段４ｂからの回転角度信号と、前記変位計６からの攪拌羽根３の表面の変位信号とを入力され、これに基づいて、図４に示されるように、回転角度信号の時間変化と変位計からの変位信号の時間変化とから、両者の位相差φを算出し、算出された位相差φが所定のしきい値以下であるか否かに基づいて分解の進行状況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生体組織分解装置１を用いた生体組織分解方法について、図５を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織分解装置１を用いて脂肪組織を分解するには、容器２内に消化液と脂肪組織の混合液Ａを貯留し、攪拌羽根３が混合液Ａ内に浸漬されるようにする。そして、駆動部５の作動により、攪拌羽根３を往復回転運動させる。
【００２３】
これにより、脂肪組織を含む混合液Ａが攪拌されるので、時間の経過とともに、消化液内のタンパク質分解酵素が作用して脂肪組織の分解が促進される（攪拌ステップＳ１）。
そして、この攪拌ステップＳ１の途中において、モータ４の回転角度変化と、攪拌羽根３の変位の時間変化とを検出する（検出ステップＳ２，Ｓ３）。
【００２４】
脂肪組織の分解開始時には、脂肪組織を含む混合液Ａは比較的高い粘性を有しているので、攪拌羽根３に加わる粘性抵抗力は比較的大きく、該粘性抵抗力に抗して攪拌羽根３を回転させるために大きなトルクが必要となる。このため、モータ４の回転が開始されても、瞬時には攪拌羽根３は回転し始めず、モータ４と攪拌羽根３とを接続しているねじりコイルバネ１１が大きくねじられてから攪拌羽根３の回転が開始される。すなわち、モータ４の往復回転運動に対して攪拌羽根３の往復回転運動は、所定の位相差φを伴って実施される。
【００２５】
脂肪組織の分解が進行すると、脂肪組織を構成している脂肪由来細胞群Ｂがバラバラに分離されるので、脂肪組織を含む混合液Ａの粘性は低下していく。その結果、攪拌羽根３に加わる粘性抵抗力が低下し、モータ４の往復回転運動に対する攪拌羽根３の往復回転運動の位相差φが減少していく。
【００２６】
したがって、この位相差φを監視して、所定のしきい値１よりも低下したか否かを判定することにより（判定ステップＳ４〜Ｓ８）、脂肪組織の分解が進行しているか否かを早期に、簡易かつ客観的に判定することができる。特に、分解開始後の比較的早い段階で、位相差φに減少傾向が見られるか否かを判断し（ステップＳ５）、減少していない場合には、処理を中止することができる（ステップＳ８）。また、この位相差φは分解の進行とともに漸次減少していくので、さらに低いしきい値２よりも低下したか否かを判定する（ステップＳ７）ことにより、脂肪組織の分解の終了を判定することができる。
【００２７】
このように、本実施形態に係る生体組織分解装置１および生体組織分解方法によれば、脂肪組織が完全に分解されるほどの十分な時間の経過を待つことなく、攪拌ステップＳ１の途中において上記測定を行うことにより、簡易に分解の進行状況を確認することができる。したがって、何らかの理由により分解が行われていない場合には、これを報知することで早期にその事実を確認して対処できる。これにより、分解が行われないまま長時間が経過してしまう無駄の発生を未然に防止することができる。
【００２８】
また、本実施形態に係る生体組織分解装置１および生体組織分解方法によれば、攪拌羽根３の往復回転運動を停止することなく、また、脂肪組織を容器２から取り出すことなく、分解の進行状況を確認することができる。したがって、攪拌ステップＳ１を中断することなく進行状況を確認し、分解処理の効率化を図ることができる。
【００２９】
さらに、本実施形態に係る生体組織分解装置１および生体組織分解方法によれば、脂肪組織の分解の進行状況を簡易かつ迅速に確認できる。また、位相差φが所定のしきい値以下になった場合に、直ちに攪拌ステップＳ１を終了することができる。したがって、分解された脂肪由来細胞群Ｂが長時間消化液に浸漬され続けることによってタンパク質分解酵素により健全性が低下してしまう不都合の発生を未然に防止することができる。
【００３０】
そして、攪拌ステップＳ１の終了判定がなされたときには、駆動部５を停止して攪拌羽根３の回転を停止し、バルブ９を開放して容器２の支持プレート８の下方に沈降した脂肪由来細胞群Ｂを排出口１０から排出し、容易に回収することができる。
【００３１】
なお、本実施形態に係る生体組織分解装置１においては、平板状の支持プレート８を採用したが、これに代えて、図６に示されるように、攪拌羽根３を取り囲む籠状に形成し、分解された脂肪由来細胞群Ｂを下方のみならず半径方向外方へも透過させて、効率的に分離することとしてもよい。
【００３２】
また、本実施形態においては、攪拌羽根３を往復回転運動させることにより、攪拌羽根３の往復回転運動とモータ４の往復回転運動との位相差φに基づいて分解の進行状況を判定することとしたが、これに代えて、モータ４を一方向に一定速度で回転させ、ねじりコイルバネ１１の弾性変形によりモータ４に遅れて回転する攪拌羽根３の回転角度差を監視することにより、分解の進行状況を判定することとしてもよい。
【００３３】
また、本実施形態においては、攪拌羽根３をその中心軸３ａ回りに水平回転させることとしたが、これに代えて、図７に示されるように、中心軸３ａを水平に配置し、攪拌羽根３を垂直面内において回転させることにしてもよい。
【００３４】
また、攪拌羽根３の変位をレーザ変位計からなる変位計６により検出することとしたが、これに代えて、他の任意の変位計６を採用してもよい。例えば、モータ４と攪拌羽根３とを接続する弾性体１１に歪みゲージを取り付け、該歪みゲージの出力により弾性体１１のねじり変形量を検出してもよい。
【００３５】
また、本実施形態においては、モータ４の往復回転運動に対する攪拌羽根３の往復回転運動の遅れに基づいて分解の進行状況を判定することとしたが、これに代えて、図８に示されるように、駆動部として直線移動する直線移動機構５′を採用し、混合液Ａ内において攪拌羽根３′を往復直線運動させることとしてもよい。この場合においても、直線移動機構５′の可動部５ａと攪拌羽根３′とを弾性体（例えば、コイルバネ）１１′により接続し、可動部５ａの往復直線運動に対する攪拌羽根３の往復直線運動の位相差φに基づいて分解の進行状況を判定することとしてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態においては、駆動部５と攪拌羽根３とを接続する弾性体としてねじりコイルバネ１１を用いたが、これに代えて、ゴムその他の弾性部材を採用してもよい。
また、上記実施形態においては、分解する生体組織として、脂肪組織を例示して説明したが、これに代えて、他の生体組織の分解に適用することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体組織分解装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の生体組織分解装置の容器内部に配置される支持プレートを示す平面図である。
【図３】図１の生体組織分解装置の容器内部に配置される攪拌羽根の変位検出方法を説明する平面図である。
【図４】図１の生体組織分解装置のモータの回転角度と攪拌羽根の変位の時間変化の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る生体組織分解方法を示すフローチャートである。
【図６】図１の生体組織分解装置の第１の変形例を示す縦断面図である。
【図７】図１の生体組織分解装置の第２の変形例を示す縦断面図である。
【図８】図１の生体組織分解装置の第３の変形例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ  混合液（消化液）
φ  位相差（遅れ）
Ｓ１  攪拌ステップ
Ｓ２，Ｓ３  検出ステップ
Ｓ４〜Ｓ８  判定ステップ
１  生体組織分解装置
２  容器
３  攪拌羽根
４  モータ（駆動源）
５  駆動部（駆動装置）
５′  直線移動機構（駆動装置）
７  分解状況判定部
１１  ねじりコイルバネ（弾性体）
１１′  コイルバネ（弾性体）
【図１】
2008212019.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008212019.tif 000005
【図４】
2008212019.tif 000006
【図５】
2008212019.tif 000007
【図６】
2008212019.tif 000008
【図７】
2008212019.tif 000009
【図８】
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