(57)【要約】【課題】細胞にダメージを与えることなく消化させ、目的とする細胞の回収率を上げることができる細胞分離装置および細胞分離方法を提供することを目的とする。【解決手段】生体組織Ａを処理するための処理容器２と、供給された生体組織Ａの総重量を測定する重量測定手段９と、生体組織Ａに含まれるコラーゲンの量を測定するコラーゲン量測定手段５と、生体組織Ａに含まれる血液の量を測定する血液測定手段６と、生体組織Ａを構成する組織粒の粒径を測定する粒径測定手段７と、重量測定手段９、コラーゲン量測定手段５、血液測定手段６、および粒径測定手段７の測定値に基づいて、所定の量の酵素により生体組織Ａを消化する時間を決定する制御手段８とを備える細胞分離装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体組織を処理するための処理容器と、
供給された前記生体組織の総重量を測定する重量測定手段と、
前記生体組織に含まれるコラーゲンの量を測定するコラーゲン量測定手段と、
前記生体組織に含まれる血液の量を測定する血液測定手段と、
前記生体組織を構成する組織粒の粒径を測定する粒径測定手段と、
前記重量測定手段、前記コラーゲン量測定手段、前記血液測定手段、および前記粒径測定手段の測定値に基づいて、所定量の酵素による前記生体組織の消化時間を決定する制御手段とを備える生体組織処理装置。
【請求項２】
前記処理容器には、前記生体組織を供給する投入口と、
該投入口から供給された前記生体組織の一部を保持する保持部とが設けられ、
前記コラーゲン量測定手段、前記血液測定手段、および前記粒径測定手段は、該保持部内部に保持された前記生体組織を対象に測定する請求項１に記載の生体組織処理装置。
【請求項３】
前記コラーゲン量測定手段は、前記生体組織の硬さに基づいて、前記コラーゲンの量を測定する請求項１または２に記載の生体組織処理装置。
【請求項４】
前記コラーゲン量測定手段は、前記コラーゲンの濃度に基づいて、前記コラーゲンの量を測定する請求項１または２に記載の生体組織処理装置。
【請求項５】
前記血液測定手段は、前記血液の濃度に基づいて血液量を測定する請求項１または２に記載の生体組織処理装置。
【請求項６】
前記血液測定手段は、前記生体組織中に含まれる血管の体積に基づいて、血液量を測定する請求項１または２に記載の生体組織処理装置。
【請求項７】
前記粒径測定手段は、前記生体組織を撮像する撮像部を備え、
該撮像部により取得された画像データに基づいて粒径を測定する請求項１または２に記載の生体組織処理装置。
【請求項８】
供給された生体組織の総量を測定する重量測定ステップと、
前記生体組織に含まれるコラーゲンの量を測定するコラーゲン量測定ステップと、
前記生体組織に含まれる血液の量を測定する血液測定ステップと、
前記生体組織を構成する組織粒の粒径を測定する粒径測定ステップと、
前記重量測定ステップ、前記コラーゲン量測定ステップ、前記血液測定ステップ、および前記粒径測定ステップで得られた測定値に基づいて、所定の量の酵素により前記生体組織を消化する時間を算出する算出ステップと、を備える生体組織処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織処理装置および生体組織処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、酵素を用いて生体組織を消化し、細胞に分離する装置においては、予め必要な酵素量を決定するに当たり、生体組織の重量や体積を測定し、その測定値に基づいて投入する酵素量を決定する処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５１６４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の処理装置では、取得された生体組織により、その中に含まれるコラーゲン量や生体組織内に含まれる血液量、および生体組織の大きさ（例えば粒径）等、生体組織の組成比や状態は、個体差間や部位によって大きくが異なるため、単に生体組織の重量や体積に基づいて酵素量を決定して消化した場合には、細胞の回収率が低下するという不都合があった。具体的には、例えば、生体細胞外マトリクスであるコラーゲンの量が多い場合には、その消化を十分に行うことができず、目的とする細胞を十分に分離できないといった問題がある。また、生体組織中のコラーゲン量が少ない場合には、コラーゲンを消化した後も、酵素がコラーゲン以外のタンパク質を分解してしまうため、目的とする細胞にダメージを与えてしまい、細胞の回収率が低下するという問題がある。さらに、生体組織中に含まれる血液量が多い場合には、血液成分が酵素反応に影響し、酵素活性が阻害されて十分に消化が出来なくなるといった問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、細胞にダメージを与えることなく消化させ、目的とする細胞の回収率を上げることができる生体組織処理装置および生体組織処理方法を提供することを目的とする。
【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。
本発明の一態様は、供給された生体組織の総重量を測定する重量測定手段と、前記生体組織に含まれるコラーゲンの量を測定するコラーゲン量測定手段と、前記生体組織に含まれる血液の量を測定する血液測定手段と、前記生体組織を構成する組織粒の粒径を測定する粒径測定手段と、前記重量測定手段、前記コラーゲン量測定手段、前記血液測定手段、および前記粒径測定手段の測定値に基づいて、所定量の酵素による前記生体組織の消化時間を決定する制御手段とを備える生体組織処理装置である。
【０００７】
上記態様によれば、生体組織の重量のみならず、生体組織に含まれるコラーゲン量、血液量、および、組織粒径（体積）に基づいて生体組織の消化時間を決定する。単に生体組織の重量のみをパラメータとして酵素量を決定して生体組織を消化した場合と比較して、種々のパラメータに基づいて生体組織の消化時間を決定するため、生体組織を確実に消化させることができ、目的とする細胞の回収率を上げることができる。
【０００８】
上記態様においては、処理容器には、前記生体組織を供給する投入口と、該投入口から供給された前記生体組織の一部を保持する保持部とが設けられ、前記コラーゲン量測定手段、前記血液測定手段、および前記粒径測定手段は、該保持部内部に保持された前記生体組織を対象に測定することとしてもよい。
【０００９】
このようにすることで、供給された生体組織に含まれるコラーゲン量、血液量、および、組織粒径をより正確に測定することができ、所定の量の酵素による生体組織の消化時間をさらに正確に決定することができる。
【００１０】
上記態様においては、前記コラーゲン量測定手段は、前記生体組織の硬さに基づいて、前記コラーゲンの量を測定することとしてもよい。
このようにすることで、生体組織中のコラーゲン量を容易に測定することができる。
【００１１】
上記態様においては、前記コラーゲン量測定手段は、前記コラーゲンの濃度に基づいて、前記コラーゲンの量を測定することとしてもよい。
このようにすることで、生体組織中のコラーゲンの量を容易に測定することができる。
【００１２】
上記態様においては、前記血液測定手段は、前記血液の濃度に基づいて、前記血液の量を測定することとしてもよい。
このようにすることで、生体組織中の血液量を容易に測定することができる。
【００１３】
上記態様においては、前記血液測定手段は、前記生体組織中に含まれる血管の体積に基づいて、血液量を測定することとしてもよい。
上記態様によれば、生体組織中に含まれる毛細血管の体積を測定するだけで、生体組織中の血液量を容易に測定することができる。
【００１４】
上記態様においては、前記粒径測定手段は、前記生体組織を撮像する撮像部を備え、該撮像部により取得された画像データに基づいて粒径を測定することとしてもよい。
上記態様によれば、生体組織を撮像部により画像を取得し、取得した画像データに基づいて生体組織を構成する組織粒の粒径を求めるので、生体組織中の細胞粒径を容易に測定することができる。
【００１５】
本発明の一態様は、供給された生体組織の総重量を測定する重量測定ステップと、前記生体組織に含まれるコラーゲンの量を測定するコラーゲン量測定ステップと、前記生体組織に含まれる血液の量を測定する血液測定ステップと、前記生体組織を構成する組織粒の粒径を測定する粒径測定ステップと、前記重量測定ステップ、前記コラーゲン量測定ステップ、前記血液測定ステップ、および前記粒径測定ステップで得られた測定値に基づいて、所定の量の酵素により前記生体組織を消化する時間を算出する算出ステップと、を備える生体組織処理方法である。
【００１６】
上記態様によれば、生体組織の重量のみならず、生体組織に含まれるコラーゲン量、血液量、および、組織の粒径といった、種々のパラメータに基づいて生体組織の消化時間を算出しているため、所定の量の酵素による生体組織の消化時間をより厳密に決定し、目的とする細胞の回収率を上げることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、細胞にダメージを与えることなく消化させ、目的とする細胞の回収率を上げることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体組織処理装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の生体組織処理装置の変形例を示す全体構成図である。
【図３】図１および図２の生体組織処理装置による生体組織処理工程の流れを示すフローチャートである。
【図４】図１および図２に係る生体組織処理装置による生体組織処理工程において、消化時間の決定方法を示したグラフである。
【図５】酵素の活性に対する赤血球の影響を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る生体組織処理装置について、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る生体組織処理装置１を示す全体構成図である。
本実施形態に係る生体組織処理装置１は、図１に示されるように、生体組織Ａを収容処理する処理容器２と、該処理容器２内部を撹拌する撹拌手段４と、処理容器２の底部に設けられ、供給された生体組織Ａの総重量を測定する重量センサ９と、生体組織Ａに含まれるコラーゲンの量を測定する細胞センサ５と、生体組織Ａに含まれる血液の量を測定する血液センサ６と、生体組織Ａを構成する組織粒の粒径を測定する粒径センサ７と、重量センサ９、細胞センサ５、血液センサ６、および粒径センサ７の測定値に基づいて、所定量の消化酵素液により生体組織Ａの消化時間を決定する制御手段８が設けられている。
【００２０】
また、処理容器２には、該処理容器２の外部に設けられた薬液タンク１０から配管１４を経て消化酵素液（酵素）を処理容器２に供給する酵素供給部１１が設けられている。
処理容器２の上部には投入口３が設けられており、ここから生体組織Ａが供給されるようになっている。処理容器２内に供給された生体組織Ａは、酵素供給部１１から供給された消化酵素液Ｂとともに撹拌手段４により撹拌される。
【００２１】
細胞センサ５は、生体組織Ａの硬さ（弾性）を測定することにより、コラーゲンの量を測定するようになっている。具体的には、生体組織Ａに含まれるコラーゲン含有量が多くなるほど弾性が増して硬さが上昇するため、生体組織Ａの弾性を測定することにより、生体組織Ａに含まれるコラーゲン含有量を算出することができる。生体組織Ａの硬さの測定は、例えば、光弾性の測定により行うことができる。
【００２２】
また、血液センサ６は、血液の濃度を測定することにより、生体組織Ａに含まれる血液の量を測定するようになっている。例えば、分光器により、赤血球の主要構成要素であるヘモグロビンの吸光度を測定して血液の濃度を測定し、測定された血液の濃度に基づいて、生体組織Ａ中に含まれる血液量を算出することができる。
【００２３】
また、粒径センサ７は、処理容器２に供給された生体組織Ａを構成する組織粒の外観データを取得し、取得されたデータに基づいて粒径を測定するようになっている。具体的には、組織粒の表面の凹凸具合や光の強度、色等をパラメータとした画像信号を処理することにより、組織粒の輪郭を描出し、これに基づいて組織粒の粒径を算出することができる。粒径センサ７としては、例えば、カメラ等の撮像手段を用いることができる。
【００２４】
図３に示されるように、制御手段８は、重量センサ９、細胞センサ５、血液センサ６、および粒径センサ７により測定されたデータに基づいて分注手段１３を制御し、消化酵素液Ｂを処理容器２内に供給するようになっている。
また、制御手段８は、重量センサ９、細胞センサ５、血液センサ６、および粒径センサ７により測定されたデータに基づいて、生体組織Ａの消化時間を算出し、生体組織Ａの消化時間を決定する。
制御手段８は、この決定された消化時間の間、処理容器２が撹拌手段４により撹拌されるよう制御する。
【００２５】
このように構成された本実施形態に係る生体組織処理装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織処理装置１を用いて生体組織Ａの処理を行うには、まず、処理容器２の上部に設けられた投入口３から生体組織Ａを供給する。
供給された生体組織Ａは、図３に示されるように、処理容器２の底部に設けられた重量センサ９により、その重量が測定される。測定されたデータは、信号処理手段１５により信号処理された後、制御手段８に送信される。
【００２６】
生体組織Ａは、細胞センサ５により、その硬さ（弾性）が測定される。これによりコラーゲンの量が測定される。細胞センサ５により測定されたデータは、信号処理手段１５により信号処理された後、制御手段８に送信され、生体組織Ａに含まれるコラーゲンの量が算出される。
【００２７】
また、生体組織Ａは、血液センサ６により、生体組織Ａに含有される血液の濃度が測定される。血液センサ６により測定されたデータは、信号処理手段１５により信号処理された後、制御手段８に送信され、生体組織Ａに含まれる血液量が算出される。
【００２８】
また、生体組織Ａは、粒径センサ７により、生体組織Ａを構成する組織粒の外観データが取得される。測定されたデータは、信号処理手段１５により信号処理された後、制御手段８に送信され、生体組織Ａを構成する組織粒の粒径が算出される。
【００２９】
その後、図３に示されるように、重量センサ９により測定された生体組織Ａの重量データ、および、制御手段８で算出された生体組織Ａに含まれるコラーゲン量、血液量、および組織粒の粒径のデータに基づいて、生体組織Ａを消化する消化酵素液の量が制御手段８により決定される。
そして、制御手段８は、決定された量の消化酵素液が、薬液タンク１０から処理容器２内に供給されるよう、分注手段１３を制御する。
【００３０】
また、制御手段８は、図３に示されるように、重量センサ９、細胞センサ５、血液センサ６、および粒径センサ７により測定されたデータに基づいて、生体組織Ａの消化時間を算出する。
具体的には、図４に示されるように、生体組織Ａの重量のみをパラメータとして設定した消化時間を標準設定時間（ｓｅｃ）とし、ここから、生体組織Ａに含まれるコラーゲン量、血液量および粒径の算出値にそれぞれ補正係数（組織の種類により異なる）を乗じたものを加減することで、生体組織Ａごとに最適な消化時間を算出する。
消化時間（ｓｅｃ）＝標準設定時間（ｓｅｃ）＋（±組織硬さ＊Ｂ±組織粒径＊Ｃ±血液量＊Ｄ）
ここで、Ｂ，Ｃ，Ｄは、補正係数である。
【００３１】
例えば、血液量の補正係数Ｄは以下のように定められる。
生体組織Ａに含まれる血液の赤血球密度が、１０７（cells/ml）よりも少ない場合には、図5に示されるように、生体組織Ａに赤血球が含まれていない場合と比較しても、遜色ない程度に酵素活性は保たれている。しかし、赤血球密度が１０７（cells/ml）を超えると、ゼラチン分解能（Ｇｅｌａｔｉｎｏｌｙｔｉｃ  ａｃｔｉｖｉｔｙ）や、カゼイン分解能（Ｃａｓｅｉｎｏｌｙｔｉｃ  ａｃｔｉｖｉｔｙ）等の酵素活性が急激に阻害される。例えば、図５に示されるように、１０７から１０８へと、赤血球密度が１０倍になった場合、酵素活性が、約３０％低下していることがわかる。
【００３２】
よって、赤血球密度が１０７（数／ｍｌ）を超える場合には、酵素活性が阻害された分の消化時間を補うため、以下の式により補正係数Ｄを設定して消化時間を補正する。
消化時間（ｓｅｃ）＝  標準設定時間（ｓｅｃ）＊（１００／Ｙ）
Ｙ＝−  ３０＊Ｌｏｇ（赤血球密度（cells/ml））＋３１０
Ｄ＝１００／Ｙ
また、赤血球密度が１０７（数／ｍｌ）よりも少ない場合には、図５に示されるように、血液が酵素活性に影響を及ぼさないことから、Ｄ＝０として消化時間（ｓｅｃ）を算出する。
このようにして生体組織Ａの消化時間は算出される。
【００３３】
制御手段８は、処理容器２内の生体組織Ａが、算出された消化時間中、供給された消化酵素液Ｂとともに撹拌手段４により撹拌されて消化するよう制御する。これにより、生体細胞外マトリクスであるコラーゲンが分解されるとともに、生体組織Ａに結合していた生体組織由来細胞が消化酵素液内に遊離して細胞懸濁液が生成される。
【００３４】
生体組織Ａの消化時間は、生体組織Ａ内に含まれるコラーゲン量、血液量、生体組織Ａを構成する組織粒の粒径に基づいて厳密に決定されているので、単に生体組織の重量のみをパラメータとして酵素量を決定して生体組織を消化した場合と比較して、種々のパラメータに基づいて生体組織の消化時間を決定するため、コラーゲンの消化を十分に行うことができると同時に、目的とする細胞にダメージを与えず、目的とする細胞の回収率を上げることができる。
血液量が多い場合であっても酵素活性の阻害を補う消化時間を設定することができるので、目的とする細胞の回収率を上げることができる。
【００３５】
なお、本実施形態に係る生体組織処理装置１においては、処理容器２内部の生体組織Ａ全体についてのデータを取得することとしたが、これに代えて、図２に示されるように、投入口３と処理容器２との間に、処理容器２に供給される生体組織Ａの一部を保持する保持部１２を設け、この保持部１２内に保持された生体組織Ａについて、細胞センサ５、血液センサ６、および、粒径センサ７によりデータを取得することとしてもよい。
このようにすることで、生体組織Ａに含まれるコラーゲン量、血液量、および、組織粒径をより正確に算出することができるので、消化酵素液による生体組織Ａの消化時間をさらに正確に決定することができる。
【００３６】
また、本実施形態においては、細胞センサ５によるコラーゲン量の測定は、生体組織Ａの硬さ（弾性）を測定することにより求めることとしたが、これに代えて、コラーゲンの濃度を測定することにより行うこととしてもよい。例えば、特定の波長を有する光を生体組織Ａに照射することによって、生体組織Ａに含まれるコラーゲンの分光特性を測定し、この測定結果に基づいて生体組織Ａ中に含まれるコラーゲンの含有量を算出することができる。
【００３７】
また、本実施形態においては、血液センサ６による血液量の測定は、生体組織Ａ中の血液の濃度を測定することにより行うこととしたが、これに代えて生体組織Ａに含まれる血管の体積を測定することにより行うこととしてもよい。例えば、可視光や赤外光、好ましくは近赤外光を用いて、生体組織Ａ中に含まれる毛細血管の密度を測定することにより、生体組織Ａ中に含有される毛細血管の密度が求め、この値に基づいて血液量を算出することができる。
【００３８】
また、本実施形態においては、生体組織Ａの消化時間を決定するためのパラメータとして、コラーゲン量、血液量、および、粒径のデータを用いることとしたが、これらのデータに限られず、消化酵素液による生体組織Ａの消化時間に影響を与えるパラメータであれば、どのようなデータを用いることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  生体組織処理装置
２  処理容器
５  細胞センサ（コラーゲン量測定手段）
６  血液センサ（血液測定手段）
７  粒径センサ（粒径測定手段）
８  制御手段
９  重量センサ（重量測定手段）
１２  保持部
Ａ  生体組織（組織）
【図１】
2012254036.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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