JP2014155915A - 微粒子製造装置および微粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】所望の成分を含有する所定粒径の微粒子を、密閉された系内で即時的に得ることが可能な微粒子の製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】遠心管10と、内部に液体を貯留する貯留室21を有し遠心管10に陥入されるカートリッジ20と、遠心管10に陥入された状態のカートリッジ20における遠心管10の先端側に向かう面に貯留室21に連通する状態で設けられた液滴管23と、遠心管10の先端側に設けられた微粒子Sの排出口13と、排出口13を閉塞する蓋43とを備え、カートリッジ20は、遠心管10に陥入された状態で遠心管10に対してその先端方向に向かう遠心力Gが加わることにより、遠心管10の軸を中心にして遠心力Gに対応する速度で回転する微粒子製造装置1である。
【選択図】図4
【解決手段】遠心管10と、内部に液体を貯留する貯留室21を有し遠心管10に陥入されるカートリッジ20と、遠心管10に陥入された状態のカートリッジ20における遠心管10の先端側に向かう面に貯留室21に連通する状態で設けられた液滴管23と、遠心管10の先端側に設けられた微粒子Sの排出口13と、排出口13を閉塞する蓋43とを備え、カートリッジ20は、遠心管10に陥入された状態で遠心管10に対してその先端方向に向かう遠心力Gが加わることにより、遠心管10の軸を中心にして遠心力Gに対応する速度で回転する微粒子製造装置1である。
【選択図】図4
Description
本発明は微粒子製造装置および微粒子の製造方法に関し、特には均一な粒径の微粒子を密閉された系内で製造可能な医療用途に適する微粒子製造装置、および微粒子の製造方法に関する。
所望の成分を含有する所定粒径の微粒子を製造する場合には、例えば次のような手順が行われる。先ず、所望の成分を含む成分含有溶液と、この溶液と反応して硬化する反応液とを用意し、反応液に対して成分含有溶液をクラスター状にして供給する。これにより、成分含有溶液と反応液との反応によって硬化した所望の成分を含む微粒子を形成する。次いで、反応液に微粒子が分散された懸濁液から、所望の粒度の微粒子を選択的に分離して取り出す。この際、例えば次の2つの手法が開示されている。
第1の手法は、縦型遠心分離機の沈降槽に懸濁液を連続的に供給して越流させながら操作し、かつ懸濁液の越流量と沈降槽の回転数を正確に調整することにより、所望の粒径の微粒子を得る(以上、下記特許文献1参照)。
第2の手法は、孔を有する分離膜によって底部が構成された上部容器と、この底部に連結される下部容器とを有する分離回収用器を用い、所望の粒子と比重が近い媒体とを上部容器内に注入して遠心処理を行う。これにより、上部容器に比重が小さい粒子を残し、下部容器に比重が大きい粒子を移動させる(以上、下記特許文献2参照)。
しかしながら上述した微粒子の製造手順は、微粒子を形成した後に、その中から所望の微粒子のみを分離して取り出す手順であり、工程手順が多い。このため、例えば医療現場のように、患者から採取した組織を用いて微粒子状の製剤を作製し、これを患者に投与するといった、即時性を有する現場への適用は困難であった。
また、微粒子を形成する工程と、形成した微粒子から所定の粒径の微粒子のみを分離する工程とを密閉された系内で連続して行うことが難しく、無菌状態での微粒子の製造が困難であった。
そこで本願は、所望の成分を含有する所定粒径の微粒子を、密閉された系内で即時的に得ることが可能な微粒子の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。
以上のような目的を達成するための微粒子製造装置は、遠心管と、内部に液体を貯留する貯留室を有し、前記遠心管に陥入されるカートリッジと、前記遠心管に陥入された状態の前記カートリッジにおける当該遠心管の先端方向に向かう面に、前記貯留室に連通する状態で設けられた液滴管と、前記遠心管の先端側に設けられた微粒子の排出口と、前記排出口を閉塞する蓋とを備えている。そして特に、前記カートリッジは、当該カートリッジを前記遠心管に陥入した状態で当該遠心管に対してその先端方向に向かう遠心力を加えることにより、当該遠心管の軸を中心にして当該遠心力に対応する速度で回転する。
またこの微粒子製造装置を用いた製造方法は、次のように行う。まず、前記排出口を前記蓋で閉塞した状態で、所望の成分を含有する成分含有溶液と反応して固化する反応液を前記遠心管の先端側に貯留する。また、前記貯留室に前記成分含有溶液を貯留したカートリッジを、前記反応液が貯留された前記遠心管内に陥入する。その後、前記反応液が貯留され前記カートリッジが陥入された前記遠心管に対して、当該遠心管の先端方向に向かう遠心力を加える。これにより、前記貯留室内の前記成分含有溶液を前記液滴管から当該遠心管の先端側に押し出すと共に、前記当該遠心管の軸に対して当該カートリッジを回転させ、当該液滴管から押し出された前記成分含有溶液の液滴を前記反応液に滴下して微粒子を形成する。次いで、前記遠心管内から前記微粒子に対して選択的に前記反応液を排出することにより、当該反応液から前記微粒子を分離する。
以上のような構成の微粒子製造装置では、遠心管に加える遠心力に対応する速度で回転するカートリッジに貯留室を設け、これに液滴管を連通させた構成であることにより、所定の遠心力を加えることでカートリッジが所定の速度で回転するようになる。したがって、カートリッジの液滴管から滴下される液滴は、カートリッジの回転速度に対応する所定の容積となる。これにより、粒径毎に微粒子を分離する工程を行うことなく、所定粒径の微粒子のみが形成される。したがって、遠心管内に微粒子を残して反応液のみを排液することにより、微粒子を形成した遠心管内に所定粒径の粒子のみを分離した状態で得ることができる。
以上説明したように本発明によれば、微粒子を形成した遠心管内に所定粒径の粒子のみを分離した状態で得ることができることから、密閉された遠心管の系内において即時的に所定粒径の微粒子を得ることが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。尚、次に説明する第1実施形態〜第3実施形態においては、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
≪第1実施形態の微粒子製造装置1の構成≫
図1は、第1実施形態の微粒子製造装置を示す構成図であり、図1Aは微粒子製造装置に設けたカートリッジの平面図、図1Bは微粒子製造装置の分解図である。これらの図に示す微粒子製造装置1は、遠心管10と、遠心管10内に陥入されるカートリッジ20とを備えている。遠心管10は、その基端側にカートリッジ20を出し入れするための開口11が設けられ、これとは逆の先端側に微粒子の排出口13が設けられている。これらの開口11および排出口13には、それぞれに蓋41、43が設けられている。またカートリッジ20は、内部に液体を貯留する貯留室21が設けられたものであり、遠心管10に陥入された状態で、遠心管10の軸を中心にして回転するところが特徴的である。
図1は、第1実施形態の微粒子製造装置を示す構成図であり、図1Aは微粒子製造装置に設けたカートリッジの平面図、図1Bは微粒子製造装置の分解図である。これらの図に示す微粒子製造装置1は、遠心管10と、遠心管10内に陥入されるカートリッジ20とを備えている。遠心管10は、その基端側にカートリッジ20を出し入れするための開口11が設けられ、これとは逆の先端側に微粒子の排出口13が設けられている。これらの開口11および排出口13には、それぞれに蓋41、43が設けられている。またカートリッジ20は、内部に液体を貯留する貯留室21が設けられたものであり、遠心管10に陥入された状態で、遠心管10の軸を中心にして回転するところが特徴的である。
以下、各構成要素の詳細を、遠心管10、カートリッジ20、および蓋41、43の順に説明する。
<遠心管10>
遠心管10は、一方の端部を基端側として開口11が設けられ、他方の端部を先端側として内径が徐々に細く絞られた円筒形状の管であり、内径が細く絞られた先端部分に排出口13が設けられている。ここでは、円筒管形状の軸方向の1/3程度が、排出口13側に向かって内径が徐々に細く絞られた構成を図示している。しかしながら、遠心管10の形状がこれに限定されることはなく、円筒形状の大部分が排出口13側に向かって内径が徐々に細く絞られた構成であってもよい。
遠心管10は、一方の端部を基端側として開口11が設けられ、他方の端部を先端側として内径が徐々に細く絞られた円筒形状の管であり、内径が細く絞られた先端部分に排出口13が設けられている。ここでは、円筒管形状の軸方向の1/3程度が、排出口13側に向かって内径が徐々に細く絞られた構成を図示している。しかしながら、遠心管10の形状がこれに限定されることはなく、円筒形状の大部分が排出口13側に向かって内径が徐々に細く絞られた構成であってもよい。
また遠心管10の内壁には、遠心管10内においてのカートリッジ20の落下を防止するための落下防止ストッパ15、遠心管10内においてのカートリッジ20の移動を停止させるための移動停止用ストッパ17、およびカートリッジ20の蓋を外すためのピン19が設けられている。次に、遠心管10を構成する各部の詳細を説明する。
[排出口13]
排出口13は、所定の内径を有する円筒管として構成され、これによって以降に説明する蓋43で密閉され易く、かつ排出口13に対して、液体を排出させたり微粒子を取り出すための回収器が密閉状態を保って接合され易い構成となっている。また、排出口13の開口径は、この微粒子製造装置1によって製造する微粒子の径よりも十分に大きいこととする。さらにこのような排出口13は、遠心管10の軸と同軸で設けられていてよい。
排出口13は、所定の内径を有する円筒管として構成され、これによって以降に説明する蓋43で密閉され易く、かつ排出口13に対して、液体を排出させたり微粒子を取り出すための回収器が密閉状態を保って接合され易い構成となっている。また、排出口13の開口径は、この微粒子製造装置1によって製造する微粒子の径よりも十分に大きいこととする。さらにこのような排出口13は、遠心管10の軸と同軸で設けられていてよい。
[落下防止ストッパ15]
落下防止ストッパ15は、遠心管10の長さ方向の中段に配置され、次に説明するカートリッジ20の外壁に設けられた窪み20aに嵌合する突起物として設けられている。この落下防止ストッパ15は、可撓性を有することにより、遠心力によってカートリッジ20が遠心管10の先端方向に移動した場合に、カートリッジ20の外壁で押し倒されて窪み20aから外れる構成である。これにより、遠心管10の先端方向へのカートリッジ20の移動が開始される。
落下防止ストッパ15は、遠心管10の長さ方向の中段に配置され、次に説明するカートリッジ20の外壁に設けられた窪み20aに嵌合する突起物として設けられている。この落下防止ストッパ15は、可撓性を有することにより、遠心力によってカートリッジ20が遠心管10の先端方向に移動した場合に、カートリッジ20の外壁で押し倒されて窪み20aから外れる構成である。これにより、遠心管10の先端方向へのカートリッジ20の移動が開始される。
ここで図2に示すように、遠心管10にカートリッジ20を陥入した状態とは、遠心管10の落下防止ストッパ15がカートリッジ20の窪み20aに嵌合している状態であることとし、以下同様とする。
[移動停止用ストッパ17]
移動停止用ストッパ17は、落下防止ストッパ15よりも遠心管10の先端側に配置されている。この移動停止用ストッパ17は、可撓性を有しておらず、遠心管10を開口11方向から平面視的に見た場合に、カートリッジ20と十分に重なる程度に遠心管10の内壁から突出して設けられている。尚、図2に示すように、遠心管10にカートリッジ20を陥入した状態においては、カートリッジ20と移動停止用ストッパ17との間に十分な間隔dが保たれることとする。
移動停止用ストッパ17は、落下防止ストッパ15よりも遠心管10の先端側に配置されている。この移動停止用ストッパ17は、可撓性を有しておらず、遠心管10を開口11方向から平面視的に見た場合に、カートリッジ20と十分に重なる程度に遠心管10の内壁から突出して設けられている。尚、図2に示すように、遠心管10にカートリッジ20を陥入した状態においては、カートリッジ20と移動停止用ストッパ17との間に十分な間隔dが保たれることとする。
[ピン19]
ピン19は、カートリッジ20の窪み20aに落下防止ストッパ15を嵌合させた状態(すなわち遠心管10にカートリッジ20を陥入した状態)で、次に説明するカートリッジ20の蓋33を支持する位置に配置されている。このピン19は、遠心管10を開口11方向から平面視的に見た場合に、カートリッジ20の蓋33と十分に重なる程度に遠心管10の内壁から突出して設けられている。
ピン19は、カートリッジ20の窪み20aに落下防止ストッパ15を嵌合させた状態(すなわち遠心管10にカートリッジ20を陥入した状態)で、次に説明するカートリッジ20の蓋33を支持する位置に配置されている。このピン19は、遠心管10を開口11方向から平面視的に見た場合に、カートリッジ20の蓋33と十分に重なる程度に遠心管10の内壁から突出して設けられている。
以上のように構成された遠心管10は、排出口13の内壁、落下防止ストッパ15、移動停止用ストッパ17、およびピン19の材質も含んで、遠心管10内に導入される流体に対して耐性を有する材料で構成されていることとする。遠心管10内に導入される流体としては、以降の製造方法で詳細に説明するが、図3を参照して次のようである。
すなわち遠心管10内に導入される流体は、所望の成分を含有する成分含有溶液L2、成分含有溶液L2と反応して固化する反応液L1、カートリッジ20を回転させるための動力となるような比重を有する第1の流体F1および第2の流体F2である。成分含有溶液L2は、一例として多血小板血漿(PRP)または幹細胞等を含有するアルギン酸塩である。反応液L1は、一例として塩化カルシウム溶液である。第1の流体F1は、一例として空気である。第2の流体F2は、一例としてヒマシ油である。また、これらの流体に対して耐性を有する材料としては、例えばステンレスなどの金属材料、ガラス材料、フッ素樹脂やポリプロピレンなどのプラスチック材料等が例示される。
また特に、遠心管10における先端側(排出口13側)の内壁は、上述した耐性と共に、この先端側で形成される微粒子に対して密着性の低い材料で構成されることが好ましく、これによって遠心管10内においての微粒子の移動を容易にし、遠心管からの微粒子の回収率を確保する。
尚、遠心管10の材質は、その内壁が上述した特性を有する材料で構成されていれば、本体の材質が限定されることはない。
<カートリッジ20>
カートリッジ20は、内部に液体を貯留する貯留室21が設けられたものであり、遠心管10に陥入される。このカートリッジ20は、遠心管10に対してその先端方向に向かう遠心力Gを加えることにより、遠心管10に陥入された状態において遠心管10の軸を中心にして回転する。カートリッジ20が回転する速度は、遠心力Gに対応する速度である。このようなカートリッジ20は、例えば次のように構成されている。
カートリッジ20は、内部に液体を貯留する貯留室21が設けられたものであり、遠心管10に陥入される。このカートリッジ20は、遠心管10に対してその先端方向に向かう遠心力Gを加えることにより、遠心管10に陥入された状態において遠心管10の軸を中心にして回転する。カートリッジ20が回転する速度は、遠心力Gに対応する速度である。このようなカートリッジ20は、例えば次のように構成されている。
カートリッジ20は、遠心管10に内接する外径を有する円盤形状であり、遠心管10の内部を基端側(開口11側)と排出口13側(先端側)とに分離する状態で、遠心管10内に陥入される。
尚、カートリッジ20を遠心管10内に陥入した状態で、遠心管10とカートリッジ20との間は、液密に保たれると共に、遠心管10内でカートリッジ20が回動自在であることとする。
カートリッジ20の外壁には、上述した遠心管10の落下防止ストッパ15を陥入させる窪み20aが設けられている。一方、カートリッジ20の内部には、内部に液体を貯留する貯留室21、および貯留室21とカートリッジ20の外部とを連通する液滴管23が設けられている。貯留室21の内部には、押し子25が内接されている。またカートリッジ20は、円盤形状の両面に連通する供給管27と排出管29とを有している。さらに、供給管27における遠心管10の先端側の端部付近には、羽根31が設けられ、遠心管10の基端側の端部には蓋33が配置されている。次に、カートリッジ20を構成する各部の詳細を説明する。
[貯留室21]
貯留室21は、カートリッジ20の本体を構成する円盤形状の一方の底面側に開口21aを有し、この開口21aから円盤形状を途中深さまで一定形状で繰り抜いて形成されている。この貯留室21は、開口21a部分の開口径が、これよりも深い部分の開口径よりも小さく設定されており、開口21a部分では全周にわたって開口径が小さく絞られている。尚、カートリッジ20は、貯留室21の開口21aを遠心管10の基端側に向けた状態で、遠心管10内に陥入される。
貯留室21は、カートリッジ20の本体を構成する円盤形状の一方の底面側に開口21aを有し、この開口21aから円盤形状を途中深さまで一定形状で繰り抜いて形成されている。この貯留室21は、開口21a部分の開口径が、これよりも深い部分の開口径よりも小さく設定されており、開口21a部分では全周にわたって開口径が小さく絞られている。尚、カートリッジ20は、貯留室21の開口21aを遠心管10の基端側に向けた状態で、遠心管10内に陥入される。
[液滴管23]
液滴管23は、遠心管10に陥入された状態のカートリッジ20において、遠心管10の先端方向に向かう面側と、貯留室21とを連通する状態で設けられている。この液滴管23は、所定の内径を有していることとする。液滴管23の内径は、貯留室21内に貯留され、この液滴管23を通過して滴下される液体(すなわち上述した成分含有溶液L2)の液滴が、所定の容積となる大きさであることとする。液滴の容積は、この液滴を固化させて得られる微粒子が所定の径となるように設定された値である。このような液滴管23の内径は、遠心管10内においてのカートリッジ20の回転速度、および貯留室21内に貯留された液体(すなわち成分含有溶液)に対して加わる遠心力を考慮した適宜の値に設計されていることとする。例えば、液滴管23の内径は0.01mm〜3mm程度の大きさに設定されることが好ましく、0.05mm〜0.4mmがより好ましい。
液滴管23は、遠心管10に陥入された状態のカートリッジ20において、遠心管10の先端方向に向かう面側と、貯留室21とを連通する状態で設けられている。この液滴管23は、所定の内径を有していることとする。液滴管23の内径は、貯留室21内に貯留され、この液滴管23を通過して滴下される液体(すなわち上述した成分含有溶液L2)の液滴が、所定の容積となる大きさであることとする。液滴の容積は、この液滴を固化させて得られる微粒子が所定の径となるように設定された値である。このような液滴管23の内径は、遠心管10内においてのカートリッジ20の回転速度、および貯留室21内に貯留された液体(すなわち成分含有溶液)に対して加わる遠心力を考慮した適宜の値に設計されていることとする。例えば、液滴管23の内径は0.01mm〜3mm程度の大きさに設定されることが好ましく、0.05mm〜0.4mmがより好ましい。
また液滴管23は、貯留室21内に貯留され、この液滴管23を通過して滴下される液体(すなわち上述した成分含有溶液L2)に対しての濡れ性が低いこととする。例えば、撥水性を発揮する素材をコーティングしたり、大口径のフィルタを設置したりすることにより達成され得る。これにより、遠心力が加わらない状態においては貯留室21内の液体が液滴管23を通過し難い状態となっている。
尚、このような液滴管23は、貯留室21に対して複数配置されていても良い。この場合、隣接して配置される液滴管23の間隔は、各液滴管23を通過して形成された成分含有溶液L2の液滴同士が接触することのない大きさであることとし、液滴の大きさを考慮した適宜の値に設計されていることとする。
[押し子25]
押し子25は、貯留室21の内部に配置されており、貯留室21の深さ方向に摺動自在な板状のものであることとする。このような押し子25は、カートリッジ20を遠心管10に陥入した状態において、遠心力Gを加えることにより、遠心管10の先端方向に押圧される。
押し子25は、貯留室21の内部に配置されており、貯留室21の深さ方向に摺動自在な板状のものであることとする。このような押し子25は、カートリッジ20を遠心管10に陥入した状態において、遠心力Gを加えることにより、遠心管10の先端方向に押圧される。
[供給管27]
供給管27は、カートリッジ20の円盤形状の両面を連通する状態で設けられている。ここでは一例として、供給管27は、カートリッジ20の外周方向に開放された溝形状として構成され、カートリッジ20を遠心管10に陥入させた状態で、遠心管10の内壁で溝形状が塞がれた管状が構成されることとする。これにより供給管27は、カートリッジ20を遠心管10に陥入させた状態において、遠心管10の先端側と基端側とを連通する。
供給管27は、カートリッジ20の円盤形状の両面を連通する状態で設けられている。ここでは一例として、供給管27は、カートリッジ20の外周方向に開放された溝形状として構成され、カートリッジ20を遠心管10に陥入させた状態で、遠心管10の内壁で溝形状が塞がれた管状が構成されることとする。これにより供給管27は、カートリッジ20を遠心管10に陥入させた状態において、遠心管10の先端側と基端側とを連通する。
このような供給管27は、遠心管10の内壁のピン19を溝状の供給管27内に嵌合させた状態で、カートリッジ20を遠心管10内に陥入させた場合に、カートリッジ20の窪み20aに落下防止ストッパ15が陥入される位置に設けられていることとする。
また供給管27は、以降に説明するように、遠心管10内にカートリッジ20を陥入させた状態において、カートリッジ20を底部として遠心管10内に供給される第2の流体F2の通過が、次に説明する排出管29に対して自在であることとする。排出管29に対して自在であるとは、排出管29よりも、供給管27の方が、第2の流体F2に対して濡れ性が十分に高いことを意味する。例えば第2の流体F2が油である場合、供給管27は、その内壁が親油性を有し、油に対する濡れ性が排出管29よりも良好であることとする。
[排出管29]
排出管29は、カートリッジ20の円盤形状の両面を連通する状態で設けられており、カートリッジ20を遠心管10に陥入させた状態において、遠心管10の先端側と基端側とを連通する。
排出管29は、カートリッジ20の円盤形状の両面を連通する状態で設けられており、カートリッジ20を遠心管10に陥入させた状態において、遠心管10の先端側と基端側とを連通する。
この排出管29は、カートリッジ20よりも遠心管10の基端側に供給される第2の流体F2(例えばヒマシ油)に対して、濡れ性が低いこととする。一方、排出管29は、カートリッジ20と遠心管10の先端側との間に満たされた第1の流体F1(例えば空気)に対しては、良好な濡れ性を示すこととする。尚、第2の流体F2が排出管29へ流入することを確実に防ぐため、一方弁やフィルタなどを排出管29内に設けてもよい。
[羽根31]
羽根31は、カートリッジ20において遠心管10の先端側に向く面で、供給管27の開口付近に設けられている。この羽根31は供給管27から遠心管10の先端側に供給される第2の流体F2(例えば油)の流れを受けて、当該カートリッジ20を回転させるための推進力を生むものである。このような羽根31は、カートリッジ20を効率的に回転させるために、適宜の枚数、形状、および取り付け角度でカートリッジ20に取り付けられていればよい。
羽根31は、カートリッジ20において遠心管10の先端側に向く面で、供給管27の開口付近に設けられている。この羽根31は供給管27から遠心管10の先端側に供給される第2の流体F2(例えば油)の流れを受けて、当該カートリッジ20を回転させるための推進力を生むものである。このような羽根31は、カートリッジ20を効率的に回転させるために、適宜の枚数、形状、および取り付け角度でカートリッジ20に取り付けられていればよい。
[蓋33]
蓋33は、カートリッジ20を遠心管10に陥入した状態において、供給管27を閉塞する。ここで蓋33は、カートリッジ20を遠心管10内に陥入させた状態において、ピン19に支持された状態で供給管27を閉塞している。また蓋33は、カートリッジ20を遠心管10に陥入した状態において遠心力Gを加えることにより、カートリッジ20が遠心力Gによって遠心管10の先端方向に押圧された場合に、ピン19によって持ち上げられて供給管27から外され、供給管27の閉塞状態を解除する。
蓋33は、カートリッジ20を遠心管10に陥入した状態において、供給管27を閉塞する。ここで蓋33は、カートリッジ20を遠心管10内に陥入させた状態において、ピン19に支持された状態で供給管27を閉塞している。また蓋33は、カートリッジ20を遠心管10に陥入した状態において遠心力Gを加えることにより、カートリッジ20が遠心力Gによって遠心管10の先端方向に押圧された場合に、ピン19によって持ち上げられて供給管27から外され、供給管27の閉塞状態を解除する。
<蓋41、43>
蓋41、43は、それぞれが遠心管10の開口11と排出口13とを密閉状態を保って塞ぐものである。このような蓋41、43の開口11および排出口13への取り付けにより、遠心管10の内部は密閉状態に保たれる構成となっている。これらの蓋41、43は、開口11および排出口13に対して、必要に応じて着脱自在であることとする。
蓋41、43は、それぞれが遠心管10の開口11と排出口13とを密閉状態を保って塞ぐものである。このような蓋41、43の開口11および排出口13への取り付けにより、遠心管10の内部は密閉状態に保たれる構成となっている。これらの蓋41、43は、開口11および排出口13に対して、必要に応じて着脱自在であることとする。
さらに、排出口13には、蓋43に換えて、フィルタ43aが着脱自在に設けられた構成であってもよい。この場合、フィルタ43aには、上述した微粒子の径よりも小さい開口径を有する複数の孔が設けられていることとする。また、フィルタ43aは、ここでの図示を省略した吸引器に対して周囲との密閉状態を保って接合自在であることとする。
またこれらの蓋41、43は、例えば密閉状態を確保した状態で中空針の貫通が自在な構成であってもよい。この場合、排出口13に設けられる蓋43は、遠心管10と一体に構成されても良く、必ずしも排出口13に対して着脱自在である必要はない。
≪第1実施形態における微粒子の製造方法≫
次に、第1実施形態における微粒子の製造方法として、上述した微粒子製造装置1を用いた微粒子の製造方法を、図1〜図7に基づいて詳細に説明する。
次に、第1実施形態における微粒子の製造方法として、上述した微粒子製造装置1を用いた微粒子の製造方法を、図1〜図7に基づいて詳細に説明する。
[図1]
先ず、図1に示すように、遠心管10の排出口13を蓋43で塞いで密閉し、遠心管10の先端側に、反応液L1を貯留した状態とする。反応液L1の貯留量は、移動停止用ストッパ17よりも十分に低い位置が液面となる、微粒子の形成に十分な量であることとする。この反応液L1は、後述する成分含有溶液L2と反応して固化する溶液である。先にも説明したように、一例として成分含有溶液がPRPや幹細胞を含有するアルギン酸塩である場合、この反応液L1は例えば塩化カルシウム溶液である。
先ず、図1に示すように、遠心管10の排出口13を蓋43で塞いで密閉し、遠心管10の先端側に、反応液L1を貯留した状態とする。反応液L1の貯留量は、移動停止用ストッパ17よりも十分に低い位置が液面となる、微粒子の形成に十分な量であることとする。この反応液L1は、後述する成分含有溶液L2と反応して固化する溶液である。先にも説明したように、一例として成分含有溶液がPRPや幹細胞を含有するアルギン酸塩である場合、この反応液L1は例えば塩化カルシウム溶液である。
遠心管10内への反応液L1の導入は、カートリッジ20を遠心管10から取り出した状態において、開放された開口11側から行うか、または排出口13の蓋43に対して中空針の貫通が可能であれば、蓋43に刺した中空針を介して排出口13側から注入する。
一方、カートリッジ20の貯留室21内には、成分含有溶液L2を貯留させる。この際、貯留室21内には、液滴管23から成分含有溶液L2を注入することにより、押し子25を貯留室21の開口21a側に移動させつつ、押し子25で閉塞された貯留室21内に成分含有溶液L2を貯留させる。尚、カートリッジ20は、液滴管23とは別に、貯留室21に連通する注入口を有していても良い。この場合、注入口は押し子25と液滴管23との間において貯留室21に連通し、注入口からの成分含有溶液L2の注入によって押し子25が開口21a側に移動する構成であることとする。
[図2]
次いで図2に示すように、反応液L1を貯留させた遠心管10内に、貯留室21に成分含有溶液L2を貯留させたカートリッジ20を陥入させる。この際、液滴管23を遠心管10の先端側に向けた状態で、遠心管10にカートリッジ20を挿入し、カートリッジ20の供給管27にピン19を嵌合させつつ、カートリッジ20の窪み20aに落下防止ストッパ15を嵌合させると共に、ピン19で蓋33を支持させた状態とする。
次いで図2に示すように、反応液L1を貯留させた遠心管10内に、貯留室21に成分含有溶液L2を貯留させたカートリッジ20を陥入させる。この際、液滴管23を遠心管10の先端側に向けた状態で、遠心管10にカートリッジ20を挿入し、カートリッジ20の供給管27にピン19を嵌合させつつ、カートリッジ20の窪み20aに落下防止ストッパ15を嵌合させると共に、ピン19で蓋33を支持させた状態とする。
この状態においては、貯留室21内の成分含有溶液L2は、液滴管23の内壁に対しての濡れ性が低いため、液滴管23を通過して貯留室21から漏れ出すことはない。また、遠心管10内におけるカートリッジ20と反応液L1との間には、第1の流体F1として大気が充填された状態となっている。
[図3]
その後、図3に示すように、遠心管10内に、カートリッジ20を底面としてこの上部に第2の流体F2を供給する。第2の流体F2は、次のような(1)〜(3)の特性を有する。
その後、図3に示すように、遠心管10内に、カートリッジ20を底面としてこの上部に第2の流体F2を供給する。第2の流体F2は、次のような(1)〜(3)の特性を有する。
(1)第2の流体F2は、第1の流体F1(ここでは例えば大気)よりも比重が大きい。(2)第2の流体F2は、反応液L1および成分含有溶液L2とは反応しない。(3)第2の流体F2は、供給管27に対する濡れ性が良好である反面、排出管29に対する濡れ性が小さく、これにより排出管29を通過しない。
また特に、第2の流体F2の比重が反応液L1の比重よりも小さい場合、(4)第2の流体F2は、成分含有溶液L2よりも比重が小さいことが特性条件に加わる。これに対して、第2の流体F2の比重が反応液L1の比重よりも大きい場合、上記(2)の特性条件のうち、第2の流体F2は反応液L1に対して溶解・反応しなければ良い。
ここでは、一例として、反応液L1が塩化カルシウム溶液、成分含有溶液L2がPRPや幹細胞を含有するアルギン酸塩であり、第1の流体F1が空気である場合、上記(1)〜(5)を満たす第2の流体F2としてヒマシ油が用いられる。
以上のような第2の流体F2の供給は、蓋41が取り除かれた開口11から行えば良い。この場合、必要に応じて遠心管10の開口11を蓋41によって閉塞し、遠心管10の内部を密閉された状態とする。尚、蓋41に対して中空針の貫通が可能であれば、蓋41に刺した中空針を介して遠心管10内への第2の流体F2の供給を行っても良い。
[図4]
次いで図4に示すように、遠心管10に対してその先端方向に向かう遠心力Gを加える。この場合、遠心分離機を用いることにより、遠心管10に対して遠心力を加えればよい。ここでは、例えば一定の遠心力Gが加わる様に、遠心分離器での回転速度を調整する。ここで加える遠心力Gは、下記の動作が実行される大きさであることとする。
次いで図4に示すように、遠心管10に対してその先端方向に向かう遠心力Gを加える。この場合、遠心分離機を用いることにより、遠心管10に対して遠心力を加えればよい。ここでは、例えば一定の遠心力Gが加わる様に、遠心分離器での回転速度を調整する。ここで加える遠心力Gは、下記の動作が実行される大きさであることとする。
すなわち、遠心力Gによって、先ず遠心管10内のカートリッジ20が、遠心管10の先端方向に押圧される。これと共に、遠心管10の落下防止ストッパ15がカートリッジ20の窪み20aの内壁で押圧されて可撓性を発揮し、落下防止ストッパ15が窪み20aから外れ、遠心管10の先端側へのカートリッジ20の落下制限が解除される。
カートリッジ20の落下制限が解除されると、遠心管10の内壁のピン19がカートリッジ20の蓋33を持ち上げカートリッジ20の供給管27から蓋33が外され、供給管27を介して遠心管10の先端側に第2の流体F2が流れ込むと共に、ピン19が供給管27内から外れカートリッジ20の回動の制限が解除される。これにより、カートリッジ20の羽根31が第2の流体F2を受け、カートリッジ20の回転が開始される。
また遠心管10において、カートリッジ20よりも先端側を満たしていた第1の流体F1が、先端側の圧力の上昇によって排出管29から遠心管10の基端側に流れ出す。このため、遠心管10におけるカートリッジ20よりも先端側が一定の内圧の平衡状態に保たれ、供給管27を介しての第2の流体F2の流れ込みが継続される。
供給管27から遠心管10の先端側に流れ込んだ第2の流体F2は、反応液L1よりも比重が軽いため、反応液L1のカートリッジ20側に層を形成して貯留される。
また上記遠心力Gにより、貯留室21内の押し子25が遠心管10の先端側に押圧され、貯留室21内の成分含有溶液L2が、貯留室21に連通する液滴管23から滴下され、カートリッジ20の回転による剪断力によって分離されて液滴Cを形成する。液滴管23から連続して滴下される各液滴Cは、押し子25に加わる遠心力G、この遠心力Gに対応するカートリッジ20の回転速度、さらには液滴管23の開口径、および液滴管23内壁に対する成分含有溶液L2の濡れ性によって設定された所定の容積を有することとなる。
ここで、液滴管23から滴下された成分含有溶液L2の液滴Cは、第2の流体F2よりも比重が大きく、第2の流体F2とは反応しない。このため、成分含有溶液L2の液滴Cは、第2の流体F2中を通過して反応液L1に到達する。
反応液L1に到達した成分含有溶液L2の液滴Cは、反応液L1と接することでその外周が固化した殻s1が形成され、殻s1内に成分含有溶液L2が充填された微粒子Sが形成される。この微粒子Sの径φは、液滴管23から滴下された液滴Cの容積、すなわち遠心力Gに対応する所定値となり、液滴管23の内径よりも大きくなる。
尚、この際のカートリッジ20の回転速度は、微粒子Sが所定の径φとなる一定速度に保たれることが重要である。このためここでは、遠心力Gを一定にして回転速度を所定の一定速度に保つこととする。ただし、第2の流体F2および成分含有溶液L2の移動が、カートリッジ20の回転速度に影響を及ぼす場合であれば、カートリッジ20の回転速度が一定に保たれるように、遠心力Gを制御することとする。
[図5]
その後、図5に示すように、十分な量の微粒子Sが形成された状態で、遠心力Gの印加を停止させる。遠心力Gの印加の停止は、十分な量の微粒子Sが形成されていればよく、貯留室21内の成分含有溶液L2が空になった状態、カートリッジ20が移動停止用ストッパ17に当接した状態、または供給管27からの第2の流体F2の流れ込みが停止した状態を検知して行うようにしても良い。
その後、図5に示すように、十分な量の微粒子Sが形成された状態で、遠心力Gの印加を停止させる。遠心力Gの印加の停止は、十分な量の微粒子Sが形成されていればよく、貯留室21内の成分含有溶液L2が空になった状態、カートリッジ20が移動停止用ストッパ17に当接した状態、または供給管27からの第2の流体F2の流れ込みが停止した状態を検知して行うようにしても良い。
[図6]
以上の後には、図6に示すように、遠心管10から未反応の反応液L1および第2の流体F2を排出することにより、反応液L1および第2の流体F2から微粒子Sを分離する。このような反応液L1および第2の流体F2の排出は、例えば次のように行う。
以上の後には、図6に示すように、遠心管10から未反応の反応液L1および第2の流体F2を排出することにより、反応液L1および第2の流体F2から微粒子Sを分離する。このような反応液L1および第2の流体F2の排出は、例えば次のように行う。
先ず、遠心管10の開口11から蓋41を取り外し、カートリッジ20の貯留室21に残された第2の流体F2を除去する。また、遠心管10内の汚染に対して気を遣う必要のない場合であれば、遠心管10内からカートリッジ20を取り出しても良い。その後、必要に応じて再び遠心管10の開口11を蓋41で閉塞する。
次いで、排出口13を密閉していた蓋43をフィルタ43aに取り換える。このフィルタ43aは、先に図1を用いて説明したように、微粒子Sの径よりも小さい開口径を有する複数の孔が設けられたものである。この際、遠心管10内の微粒子Sおよび反応液L1が排出口13から漏れ出すことのないように、排出口13を上方に向けるように遠心管10を傾けてもよい。
次に、交換したフィルタ43aに、たとえば注射器型の吸引器51を密閉状態で接合させ、接合部分を下方に向けて反応液L1および第2の流体F2を排出口13側に貯留した状態とする。この状態で、フィルタ43aを介して吸引器51によって反応液L1および第2の流体F2を吸引し、遠心管10の先端側から微粒子Sに対して選択的に反応液L1および第2の流体F2を排出する。これにより、遠心管10内には、反応液L1および第2の流体F2と分離された微粒子Sが残される。
尚、吸引器51自体が、吸引先端に分離フィルタを装着させたものである場合、排出口13に対してフィルタ43aを装着する必要はない。この場合、蓋43が取り外された排出口13に対して、分離フィルタが装着された吸引器を密閉状態で接合させ、吸引器の分離フィルタを介して反応液L1および第2の流体F2を吸引し、遠心管10内から反応液L1および第2の流体F2を選択的に排出すればよい。また、蓋43が、中空針の貫通が可能な構成であれば、この蓋に刺した中空針を介して排出口13から反応液L1および第2の流体F2を吸引してもよい。この場合、中空針の開口径は、微粒子Sの径よりも小さいこととする。
[図7]
以上の後には、図7に示すように、必要に応じて遠心管10から微粒子Sを取り出す。この際、反応液L1および第2の流体F2の排出時に排出口13に装着されていたフィルタ43aを、中空針の貫通が自在な蓋43と取り換える。次いで、蓋43に対して、たとえば注射器型の吸引機能を有する回収器53に取り付けられた中空針を貫通させる。中空針は、微粒子Sの径よりも十分に大きな開口径を有していることとする。この状態で、中空針を介して回収器53内に微粒子Sを吸引して回収する。尚、図4および他の図面においては、説明のために微粒子Sの大きさを、他の部材と比べて大きく示してある。
以上の後には、図7に示すように、必要に応じて遠心管10から微粒子Sを取り出す。この際、反応液L1および第2の流体F2の排出時に排出口13に装着されていたフィルタ43aを、中空針の貫通が自在な蓋43と取り換える。次いで、蓋43に対して、たとえば注射器型の吸引機能を有する回収器53に取り付けられた中空針を貫通させる。中空針は、微粒子Sの径よりも十分に大きな開口径を有していることとする。この状態で、中空針を介して回収器53内に微粒子Sを吸引して回収する。尚、図4および他の図面においては、説明のために微粒子Sの大きさを、他の部材と比べて大きく示してある。
ここで、微粒子Sの回収は、フィルタ43aを取り外して、排出口13に対して直接、注射器型の吸引機能を有する回収器を接合させ、この回収器に微粒子Sを吸引して回収しても良い。
また、このような微粒子Sの回収に先立ち、遠心処理を行うことにより、排出口13側に微粒子Sを集める手順を行ってもよい。さらに、遠心管10内において洗浄液を用いて微粒子Sを洗浄する手順を行っても良い。また回収器53は、そのまま微粒子Sを投与するための注射器として用いられるものであってもよい。
≪第1実施形態の効果≫
以上説明した第1実施形態の微粒子製造装置1および微粒子製造方法によれば、密閉状態に保たれた遠心管10内において、遠心力Gに対応する所定の径φを有する微粒子Sを形成し、これを未反応の反応液L1および第2の流体F2から分離するまでを行うことができる。このため、無菌状態で即時的に所定粒径の微粒子を得ることが可能になる。
以上説明した第1実施形態の微粒子製造装置1および微粒子製造方法によれば、密閉状態に保たれた遠心管10内において、遠心力Gに対応する所定の径φを有する微粒子Sを形成し、これを未反応の反応液L1および第2の流体F2から分離するまでを行うことができる。このため、無菌状態で即時的に所定粒径の微粒子を得ることが可能になる。
≪第2実施形態の微粒子製造装置2の構成≫
図8は、第2実施形態の微粒子製造装置を示す構成図である。この図に示す第2実施形態の微粒子製造装置2が第1実施形態の微粒子製造装置と異なるところは、遠心管10a内に分離フィルタ60が設けられているところにある。またこれにより、排出口13’の位置が変更されているところ、および遠心管10aの先端側には排出口13’とは別に液体の排液口61が設けられているところにある。その他の構成は、第1実施形態と同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図8は、第2実施形態の微粒子製造装置を示す構成図である。この図に示す第2実施形態の微粒子製造装置2が第1実施形態の微粒子製造装置と異なるところは、遠心管10a内に分離フィルタ60が設けられているところにある。またこれにより、排出口13’の位置が変更されているところ、および遠心管10aの先端側には排出口13’とは別に液体の排液口61が設けられているところにある。その他の構成は、第1実施形態と同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<遠心管10a>
遠心管10aは、一方の端部を基端側として開口11を設け、他方の端部を先端側として内径が徐々に細く絞られた円筒形状の管であること、さらに内壁に落下防止ストッパ15、移動停止用ストッパ17、およびピン19が設けられていることは、第1実施形態の遠心管と同様である。このような遠心管10aの先端側には、次に詳細な構成を説明する分離フィルタ60が、遠心管10内を基端側と先端側とに分離する状態で設けられている。これによってカートリッジ20が陥入された状態においての遠心管10aの先端側は、カートリッジ20側の微粒子形成室10−1と、遠心管10aの先端側の排液室10−2との2室に分離される。
遠心管10aは、一方の端部を基端側として開口11を設け、他方の端部を先端側として内径が徐々に細く絞られた円筒形状の管であること、さらに内壁に落下防止ストッパ15、移動停止用ストッパ17、およびピン19が設けられていることは、第1実施形態の遠心管と同様である。このような遠心管10aの先端側には、次に詳細な構成を説明する分離フィルタ60が、遠心管10内を基端側と先端側とに分離する状態で設けられている。これによってカートリッジ20が陥入された状態においての遠心管10aの先端側は、カートリッジ20側の微粒子形成室10−1と、遠心管10aの先端側の排液室10−2との2室に分離される。
このうち、微粒子形成室10−1には、微粒子Sの排出口13’が設けられている。また遠心管10aの先端側に位置する排液室10−2には、排液口61が設けられている。
排出口13’は、所定の内径を有する円筒管として構成され、これによって以降に説明する蓋43で密閉され易く、かつ排出口13’に対して、微粒子Sを取り出すための吸引器が密閉状態を保って接合され易い構成となっている。また、排出口13’の開口径は、この微粒子製造装置2によって製造する微粒子Sの径よりも十分に大きいこととする。さらにこのような排出口13’は、遠心管10aの側周部分に設けられていることとする。
排液口61は、排出口13’と同様に、所定の内径を有する円筒管として構成され、これによって以降に説明する蓋63で密閉され易く、かつ排液口61に対して、液体を排出させるための吸引器が密閉状態を保って接合され易い構成となっている。このような排液口61は、遠心管10a本体の軸と同軸で設けられていてよい。
以上のように構成された遠心管10aは、排出口13’および排液口61の内壁、落下防止ストッパ15、移動停止用ストッパ17、およびピン19の材質も含んで、遠心管10a内に導入される流体に対して耐性を有する材料で構成されていることは、第1実施形態と同様である。
また特に、遠心管10aの微粒子形成室10−1は、上述した耐性と共に、この微粒子形成室10−1で形成される微粒子Sに対して密着性の低い材料で構成されることが好ましく、これによって微粒子形成室10−1内においての微粒子Sの移動を容易にし、微粒子Sの回収率を確保する。
尚、遠心管10aの材質は、その内壁が上述した特性を有する材料で構成されていれば、本体の材質が限定されることはないことも、第1実施形態と同様である。
<分離フィルタ60>
分離フィルタ60は、遠心管10a内の先端側に、遠心管10aの軸と垂直に設けられている。遠心管10a内における分離フィルタ60の設置位置は、以降に説明する微粒子Sの形成に妨げになることのない位置であればよい。例えば、分離フィルタ60とカートリッジ20との間には、以降に説明する微粒子Sの形成において、カートリッジ20から分離フィルタ60側に供給される液滴Cの滴下の妨げになることのない間隔が保たれていることとする。尚、分離フィルタ60の配置位置は、排液口61の先端であっても良く、この場合には、遠心管10aの先端側に排液室10-2は設けられず、微粒子形成室10−1のみとなる。
分離フィルタ60は、遠心管10a内の先端側に、遠心管10aの軸と垂直に設けられている。遠心管10a内における分離フィルタ60の設置位置は、以降に説明する微粒子Sの形成に妨げになることのない位置であればよい。例えば、分離フィルタ60とカートリッジ20との間には、以降に説明する微粒子Sの形成において、カートリッジ20から分離フィルタ60側に供給される液滴Cの滴下の妨げになることのない間隔が保たれていることとする。尚、分離フィルタ60の配置位置は、排液口61の先端であっても良く、この場合には、遠心管10aの先端側に排液室10-2は設けられず、微粒子形成室10−1のみとなる。
このような分離フィルタ60は、遠心管10aの内周壁に対して周縁を隙間なく固着させた状態で設けられていてよい。
またこの分離フィルタ60には、微粒子形成室10−1で形成される微粒子Sの径よりも小さな開口径を有する複数の孔が形成されている。これらの孔は、一定の開口径である必要はない。また孔と孔との間隔も限定されることはなく、全体的な開口率が大きいほど好ましい。
以上のような分離フィルタ60は、微粒子形成室10−1で形成される微粒子Sに対して密着性の低い材料で構成されることが好ましく、これによって微粒子形成室10−1内においての微粒子Sの移動を容易にし、微粒子Sの回収率を確保する。
またカートリッジ20は、第1実施形態と同様の構成のものであるが、さらに微粒子形成室10−1に向く面が、微粒子形成室10−1で形成される微粒子Sに対して密着性の低い材料で構成されることが好ましく、これによって微粒子形成室10−1内においての微粒子Sの移動を容易にし、微粒子Sの回収率を確保する。
<蓋63>
蓋63は、密閉状態を保って排液口61を塞ぐものである。このような蓋63の排液口61への取り付けにより、遠心管10aの内部は密閉状態に保たれる構成となっている。この蓋63は、排液口61に対して必要に応じて着脱自在であることとする。
蓋63は、密閉状態を保って排液口61を塞ぐものである。このような蓋63の排液口61への取り付けにより、遠心管10aの内部は密閉状態に保たれる構成となっている。この蓋63は、排液口61に対して必要に応じて着脱自在であることとする。
またこの蓋63は、例えば密閉状態を確保した状態で中空針の貫通が自在な構成であっても良く、この場合、蓋63は排液口61に対して着脱自在である必要はないことは、排出口13’を閉塞する蓋43と同様である。
≪第2実施形態における微粒子の製造方法≫
次に、第2実施形態における微粒子の製造方法として、上述した微粒子製造装置2を用いた微粒子の製造方法を、図8〜図10に基づいて詳細に説明する。
次に、第2実施形態における微粒子の製造方法として、上述した微粒子製造装置2を用いた微粒子の製造方法を、図8〜図10に基づいて詳細に説明する。
[図8]
先ず図8に示したように、遠心管10aの先端側に、分離フィルタ60が十分に浸漬される程度に十分な量の反応液L1を貯留した状態とする。この場合、第1実施形態の微粒子の製造方法の説明において、図1を用いて説明したと同様の手順を行う。ただし、反応液L1の注入箇所として、排液口61も選択肢に加えられる。
先ず図8に示したように、遠心管10aの先端側に、分離フィルタ60が十分に浸漬される程度に十分な量の反応液L1を貯留した状態とする。この場合、第1実施形態の微粒子の製造方法の説明において、図1を用いて説明したと同様の手順を行う。ただし、反応液L1の注入箇所として、排液口61も選択肢に加えられる。
尚、遠心管10aの先端側における反応液L1の貯留量は、分離フィルタ60よりもカートリッジ20側で、移動停止用ストッパ17よりも十分に低い位置が液面となり、微粒子の形成に十分な量であることとする。
また、開口11から遠心管10aの内部に貯留室21に成分含有溶液L2を貯留させたカートリッジ20を陥入した状態とする。
以上の後、遠心管10a内にカートリッジ20を底面としてこの上部に第2の流体F2を供給する。次いで、蓋41によって開口11を閉塞して遠心管10aの内部を密閉された状態とし、遠心管10aに対してその先端方向に向かう遠心力Gを加える。これによって、成分含有溶液L2の液滴Cを貯留室21から反応液L1に滴下して微粒子Sを形成する。この場合、第1実施形態の微粒子の製造方法の説明において、図1〜図4を用いて説明した手順と同様の手順を行なう。これにより、遠心力Gに対応する径φの微粒子Sを形成する。
[図9]
次に図9に示すように、十分な量の微粒子Sが形成されて、遠心力Gの印加を終了させた後、微粒子形成室10−1および排液室10−2内に残された未反応の反応液L1および第2の流体F2を、排液口61から排出することにより、反応液L1および第2の流体F2から微粒子Sを分離する。
次に図9に示すように、十分な量の微粒子Sが形成されて、遠心力Gの印加を終了させた後、微粒子形成室10−1および排液室10−2内に残された未反応の反応液L1および第2の流体F2を、排液口61から排出することにより、反応液L1および第2の流体F2から微粒子Sを分離する。
この際、分離フィルタ60の開口径が微粒子Sの径よりも小さいため、反応液L1および第2の流体F2のみが分離フィルタ60を通過して排液室10−2に移動する。これにより、微粒子Sに対して選択的に反応液L1および第2の流体F2のみが排液口61から排液される。この場合、例えば排液口61の蓋63が、中空針の貫通が可能な構成であれば、この蓋63に刺した中空針を介して、吸引器51を用いて排液口61から反応液L1および第2の流体F2を吸引して排液する。また、蓋63を外して排液口61に直接吸引器51を接合させて反応液L1および第2の流体F2を吸引して排液しても良い。
尚、以上のような反応液L1及び第2の流体F2の排出に先だち、遠心管10aの開口11から蓋41を取り外し、カートリッジ20の貯留室21に残された第2の流体F2を除去するか、遠心管10内からカートリッジ20を取り出す手順を行っても良いことは、第1実施形態と同様である。
[図10]
その後は図10に示すように、微粒子形成室10−1から微粒子Sを取り出す。この場合、遠心管10a内にカートリッジ20が残され、さらに貯留室21内に第2の流体F2が残されていれば、先ずこれを除去する手順を行う。また遠心管10内からカートリッジ20を取り出しても良い。
その後は図10に示すように、微粒子形成室10−1から微粒子Sを取り出す。この場合、遠心管10a内にカートリッジ20が残され、さらに貯留室21内に第2の流体F2が残されていれば、先ずこれを除去する手順を行う。また遠心管10内からカートリッジ20を取り出しても良い。
その後、例えば排出口13’の蓋43が、中空針の貫通が可能な構成であれば、注射器型の吸引機能を有する回収器53に取り付けられた中空針を貫通させる。中空針は、微粒子Sの径よりも十分に大きな開口径を有していることとする。この状態で、中空針を介して回収器53内に微粒子Sを吸引して回収する。この際、微粒子Sの径φは、分離フィルタ60の孔の開口径よりも大きいため、微粒子Sが排液室10−2に移動することはなく、微粒子形成室10−1の排出口13’から回収される。
尚、このような微粒子Sの回収に先立ち、遠心管10a内において洗浄液を用いて微粒子Sを洗浄する手順を行っても良い。また回収器53は、そのまま微粒子Sを投与するための注射器として用いられるものであってもよいことは、第1実施形態と同様である。
≪第2実施形態の効果≫
以上説明した第2実施形態の微粒子製造装置2および微粒子製造方法であっても、密閉状態に保たれた遠心管10a内において、遠心力Gに対応する径φの微粒子Sを形成し、これを未反応の反応液L1から分離するまでを行うことができる。このため、無菌状態で即時的に所定粒径の微粒子を得ることが可能になる。
以上説明した第2実施形態の微粒子製造装置2および微粒子製造方法であっても、密閉状態に保たれた遠心管10a内において、遠心力Gに対応する径φの微粒子Sを形成し、これを未反応の反応液L1から分離するまでを行うことができる。このため、無菌状態で即時的に所定粒径の微粒子を得ることが可能になる。
≪第3実施形態の微粒子製造装置3の構成≫
図11は、第3実施形態の微粒子製造装置を示す構成図である。この図に示す第3実施形態の微粒子製造装置3が第1実施形態の微粒子製造装置と異なるところは、遠心管10b内に、仕切り板70を設けているところにある。その他の構成は、第1実施形態と同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
図11は、第3実施形態の微粒子製造装置を示す構成図である。この図に示す第3実施形態の微粒子製造装置3が第1実施形態の微粒子製造装置と異なるところは、遠心管10b内に、仕切り板70を設けているところにある。その他の構成は、第1実施形態と同様であるため、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
<遠心管10b>
遠心管10bは、一方の端部を基端側として開口11が設けられ、先端側に設けた排出口13に向かって内径が徐々に絞られた円筒形状の管であること、さらに内壁に落下防止ストッパ15、移動停止用ストッパ17、およびピン19が設けられていることは、第1実施形態の遠心管と同様である。このような遠心管10bの先端側には、次に構成を説明する仕切り板70が設けられたことにより、遠心管10b内が基端側と先端側とに仕切られている。
遠心管10bは、一方の端部を基端側として開口11が設けられ、先端側に設けた排出口13に向かって内径が徐々に絞られた円筒形状の管であること、さらに内壁に落下防止ストッパ15、移動停止用ストッパ17、およびピン19が設けられていることは、第1実施形態の遠心管と同様である。このような遠心管10bの先端側には、次に構成を説明する仕切り板70が設けられたことにより、遠心管10b内が基端側と先端側とに仕切られている。
カートリッジ20が陥入された状態において、仕切り板70よりも遠心管10bのカートリッジ20側となる部分には、排液口61’が設けられている。この排液口61’は、排出口13と同様に所定の内径を有する円筒管として構成され、これによって蓋63で密閉され易く、かつ排液口61’に対して、液体を排出させるための吸引器が密閉状態を保って接合され易い構成となっている。このような排液口61’は、遠心管10bの側周部分に設けられていることとする。尚、排液口61’を閉塞する蓋63は、第2実施形態で説明したと同様のものであってよい。
以上のように構成された遠心管10bは、排出口13および排液口61’の内壁、落下防止ストッパ15、移動停止用ストッパ17、およびピン19の材質も含んで、遠心管10b内に導入される流体に対して耐性を有する材料で構成されていることは、第1実施形態と同様である。
<仕切り板70>
仕切り板70は、カートリッジ20が陥入された状態においての遠心管10bの先端側に設けられ、この遠心管10bをカートリッジ20側と排出口13側とに仕切る状態で設けられている。この仕切り板70は、例えば排液口61’と対向する位置に開口71を有し、遠心管10bの内周壁に周縁を固着させた状態で設けられている。また、仕切り板70は、カートリッジ20に対して傾けた状態で設けられており、その傾きは、開口71の位置がカートリッジ20から最も遠くなるように設定されている。
仕切り板70は、カートリッジ20が陥入された状態においての遠心管10bの先端側に設けられ、この遠心管10bをカートリッジ20側と排出口13側とに仕切る状態で設けられている。この仕切り板70は、例えば排液口61’と対向する位置に開口71を有し、遠心管10bの内周壁に周縁を固着させた状態で設けられている。また、仕切り板70は、カートリッジ20に対して傾けた状態で設けられており、その傾きは、開口71の位置がカートリッジ20から最も遠くなるように設定されている。
遠心管10b内における仕切り板70の設置位置は、以降に説明する微粒子Sの形成に妨げになることのない位置であって、仕切り板70と排出口13との間に十分な量の微粒子Sが貯留可能な空間が設けられる位置であることとする。また、仕切り板70とカートリッジ20との間には、以降に説明する微粒子Sの形成において、カートリッジ20から遠心管10bの先端側に供給される液滴Cの滴下の妨げになることのない間隔が保たれていることとする。
以上のような仕切り板70は、遠心管10bの先端側で形成される微粒子Sに対して密着性の低い材料で構成されることが好ましく、遠心管10bの排出口13側においての微粒子Sの移動を容易にし、微粒子Sの回収率を確保する。
≪第3実施形態における微粒子の製造方法≫
次に、第3実施形態における微粒子の製造方法として、上述した微粒子製造装置3を用いた微粒子の製造方法を、図11〜図12に基づいて詳細に説明する。
次に、第3実施形態における微粒子の製造方法として、上述した微粒子製造装置3を用いた微粒子の製造方法を、図11〜図12に基づいて詳細に説明する。
[図11]
先ず図11に示したように、遠心管10bの先端側に反応液L1を貯留した状態とする。この場合、第1実施形態の微粒子の製造方法の説明において、図1を用いて説明した手順と同様の手順を行う。ただし、反応液L1の注入箇所として、排液口61’も選択肢に加えられる。
先ず図11に示したように、遠心管10bの先端側に反応液L1を貯留した状態とする。この場合、第1実施形態の微粒子の製造方法の説明において、図1を用いて説明した手順と同様の手順を行う。ただし、反応液L1の注入箇所として、排液口61’も選択肢に加えられる。
尚、遠心管10bの先端側における反応液L1の貯留量は、仕切り板70よりも上方でかつ移動停止用ストッパ17よりも十分に低い位置が液面となり、微粒子Sの形成に十分な量であることとする。
また、開口11から遠心管10bの内部に貯留室21に成分含有溶液L2を貯留させたカートリッジ20を陥入させる。
その後、遠心管10b内にカートリッジ20を底面としてこの上部に第2の流体F2を供給する。次いで、蓋41によって開口11を閉塞して遠心管10bの内部を密閉された状態とし、遠心管10bに対してその先端方向に向かう遠心力Gを加える。これによって、成分含有溶液L2の液滴Cを貯留室21から反応液L1に滴下して微粒子Sを形成する。この場合、第1実施形態の微粒子の製造方法の説明において、図1〜図4を用いて説明した手順と同様の手順を行なう。これにより、遠心力Gに対応する径φの微粒子Sを形成する。
またこの際、遠心力Gにより、仕切り板70よりも排出口13に近い開口71に微粒子Sが移動し、この開口71から排出口13側に微粒子Sが集められる。
[図12]
次に図12に示すように、十分な量の微粒子Sが形成され、遠心力Gの印加を終了させた後、未反応の反応液L1および第2の流体F2を、排液口61’から排出することにより、反応液L1および第2の流体F2から微粒子Sを分離する。
次に図12に示すように、十分な量の微粒子Sが形成され、遠心力Gの印加を終了させた後、未反応の反応液L1および第2の流体F2を、排液口61’から排出することにより、反応液L1および第2の流体F2から微粒子Sを分離する。
この際、反応液L1及び第2の流体F2の排出に先だち、遠心管10bの開口11から蓋41を取り外し、カートリッジ20の貯留室21に残された第2の流体F2を除去するか、遠心管10b内からカートリッジ20を取り出す手順を行っても良いことは、第1実施形態と同様である。
その後、仕切り板70の開口71を上方に向け、排液口61’を下方に向けるように遠心管10bを傾ける。この際、仕切り板70よりも排出口13側に微粒子Sを留め置いた状態で、排液口61’側に反応液L1および第2の流体F2を流し込むようにする。
この状態で、排液口61’から反応液L1および第2の流体F2を排液する。この際、例えば排液口61’の蓋63が、中空針の貫通が可能な構成であれば、この蓋63に刺した中空針を介して、吸引器51を用いて排液口61’から反応液L1および第2の流体F2を吸引して排液する。
その後は、遠心管10bから微粒子Sを回収する。この場合、第1実施形態の微粒子の製造方法の説明において、図7を用いて説明した手順と同様に、蓋43に対して、微粒子Sの径よりも十分に大きな開口径を有した中空針を貫通させ、この中空針を介して注射器型の回収器内に微粒子Sを吸引して回収する。また、蓋43を取り外して、排出口13に対して直接、注射器型の吸引機能を有する回収器を接合させ、この回収器に微粒子Sを吸引して回収しても良い。
また、このような微粒子Sの回収に先立ち、遠心処理を行うことにより、排出口13側に微粒子Sを集める手順を行ってもよい。さらに、遠心管10内において洗浄液を用いて微粒子Sを洗浄する手順を行っても良い。また回収器53は、そのまま微粒子Sを投与するための注射器として用いられるものであってもよい。
尚、微粒子Sを回収するに当たり、仕切り板70よりも排出口13側に、少量の反応液L1や第2の流体F2が残されている場合、第1実施形態の微粒子製造方法の説明において、図6を用いて説明したと同様に、蓋43を、微粒子Sの径よりも小さい開口径を有する複数の孔が設けられたフィルタと取り換え、これに注射器型の吸引器を密閉状態で接合させて、吸引器によって反応液L1および第2の流体F2を吸引してこれらを遠心管10b内から除去しても良い。
≪第3実施形態の効果≫
以上説明した第3実施形態の微粒子製造装置3および微粒子製造方法であっても、密閉状態に保たれた遠心管10b内において、遠心力Gに対応する径φの微粒子Sを形成し、これを未反応の反応液L1から分離するまでを行うことができる。このため、無菌状態で即時的に所定粒径の微粒子を得ることが可能になる。
以上説明した第3実施形態の微粒子製造装置3および微粒子製造方法であっても、密閉状態に保たれた遠心管10b内において、遠心力Gに対応する径φの微粒子Sを形成し、これを未反応の反応液L1から分離するまでを行うことができる。このため、無菌状態で即時的に所定粒径の微粒子を得ることが可能になる。
尚、以上の第3実施形態においては、仕切り板70の開口71は、遠心管10bの内周壁に沿った位置としたが、円筒管形状の遠心管10bにおける軸付近であっても良い。この場合であっても、開口71が最もカートリッジ20から遠くになるように、カートリッジ20に対して傾けて設けることが好ましい。このような構成であれば、形成した微粒子Sを排出口13側に移動させる際に遠心処理を施した場合、最も効果的に微粒子Sを排出口13側に移動させることが可能になる。
また仕切り板70は、開口71が最もカートリッジ20から遠くになるように、カートリッジ20に対して傾けて設けることとした。しかしながら、仕切り板70と微粒子Sとの密着性が極めて低い場合であれば、遠心管10bを傾けることによって開口71から微粒子Sを排出口13側に移動させることが容易であるため、仕切り板70をカートリッジ20に対して平行に設けても良い。
また、以上の各実施形態においては、カートリッジ20の貯留室21に設けた押し子25を板状のものとして説明した。しかしながら、この押し子25は、板状の上面に柱状部を設け、この柱状部を貯留室21の開口21aから突出させた構成であっても良い。この場合、押し子25の柱状部を、貯留室21の開口21aに対して内接させた構成とすることが好ましい。これにより、遠心力Gによって押し子25が貯留室21内に押し込まれた場合であっても、貯留室21内に第2の流体F2が入り込んで残留することを防止でき、残留した第2の流体F2を除去する手間を省くことが可能になる。
さらにカートリッジ20を回転させるための推進力は、モーターのような動力源によって発生させても良い。
1、2、3…微粒子製造装置。
10、10a、10b…遠心管
10−1…微粒子形成室
10−2…排液室
11…カートリッジ20を出し入れするための開口
13、13’…排出口
15…落下防止ストッパ
17…移動停止用ストッパ
19…ピン
20…カートリッジ
20a…窪み
21…貯留室
21a…貯留室の開口
23…液滴管
25…押し子
27…供給管
29…排出管
31…羽根
33…供給管の閉塞状態を解除する蓋
41、43…蓋
43a…フィルタ
51…吸引器
53…回収器
60…分離フィルタ
61、61’…排液口
63…蓋
70…仕切り板
71…開口
C…液滴
d…間隔
F1…第1の流体
F2…第2の流体
G…遠心力
L1…反応液
L2…成分含有溶液
S…微粒子
s1…殻
φ…微粒子の径
10、10a、10b…遠心管
10−1…微粒子形成室
10−2…排液室
11…カートリッジ20を出し入れするための開口
13、13’…排出口
15…落下防止ストッパ
17…移動停止用ストッパ
19…ピン
20…カートリッジ
20a…窪み
21…貯留室
21a…貯留室の開口
23…液滴管
25…押し子
27…供給管
29…排出管
31…羽根
33…供給管の閉塞状態を解除する蓋
41、43…蓋
43a…フィルタ
51…吸引器
53…回収器
60…分離フィルタ
61、61’…排液口
63…蓋
70…仕切り板
71…開口
C…液滴
d…間隔
F1…第1の流体
F2…第2の流体
G…遠心力
L1…反応液
L2…成分含有溶液
S…微粒子
s1…殻
φ…微粒子の径
Claims (13)
- 遠心管と、
内部に液体を貯留する貯留室を有し、前記遠心管に陥入されるカートリッジと、
前記遠心管に陥入された状態の前記カートリッジにおける当該遠心管の先端方向に向かう面に、前記貯留室に連通する状態で設けられた液滴管と、
前記遠心管の先端側に設けられた微粒子の排出口と、
前記排出口を閉塞する蓋とを備え、
前記カートリッジは、当該カートリッジを前記遠心管に陥入した状態で当該遠心管に対してその先端方向に向かう遠心力を加えることにより、当該遠心管の軸を中心にして当該遠心力に対応する速度で回転する
微粒子製造装置。 - 前記カートリッジの貯留室には、前記遠心力によって前記遠心管の先端方向に押圧される押し子が内設されている
請求項1に記載の微粒子製造装置。 - 前記カートリッジは、
前記遠心管に陥入された状態で当該遠心管の先端側と基端側とを連通する供給管および排出管を有し、
前記遠心管の先端側に向かう面に、前記遠心力によって前記供給管から当該先端側に供給される流体を受けて当該カートリッジを回転させる羽根が設けられた
請求項1または2に記載の微粒子製造装置。 - 前記遠心管にカートリッジを陥入させた状態で当該カートリッジよりも当該遠心管の基端側に供給される流体に対して、前記供給管は前記排出管よりも濡れ性が高い
請求項3記載の微粒子製造装置。 - 前記カートリッジには、前記遠心管に陥入された状態で前記供給管を閉塞すると共に、前記遠心力によって当該供給管の閉塞状態を解除する蓋が設けられた
請求項3または4に記載の微粒子製造装置。 - 前記遠心管の内壁には、前記遠心力による当該遠心管内においての前記カートリッジの移動を停止させるストッパが設けられている
請求項1〜5の何れかに記載の微粒子製造装置。 - 前記遠心管は、内部が密閉状態に保たれる
請求項1〜6の何れかに記載の微粒子製造装置。 - 前記排出口には、前記微粒子の径よりも小さい開口径の孔を有するフィルタが着脱自在に設けられる
請求項1〜7の何れかに記載の微粒子製造装置。 - 前記遠心管の先端側は、前記微粒子の径よりも小さい開口径の孔を有する分離フィルタによって分離され、
前記遠心管内に陥入された前記カートリッジと前記分離フィルタとの間に、前記排出口が設けられ、
前記分離フィルタよりも前記遠心管の先端側には、液体の排液口が設けられた
請求項1〜7の何れかに記載の微粒子製造装置。 - 前記遠心管の先端側には、一部の開口を残して当該遠心管の内部を仕切る仕切り板が設けられ、
前記遠心管内に陥入された前記カートリッジと前記仕切り板との間における前記開口と離れた位置には、液体の排液口が設けられた
請求項1〜8の何れかに記載の微粒子製造装置。 - 遠心管と、
内部に液体を貯留する貯留室を有し、前記遠心管に陥入されるカートリッジと、
前記遠心管に陥入された状態の前記カートリッジにおける当該遠心管の先端方向に向かう面に、前記貯留室に連通する状態で設けられた液滴管と、
前記遠心管の先端側に設けられた微粒子の排出口と、
前記排出口を閉塞する蓋とを備え、
前記カートリッジは、当該カートリッジを前記遠心管に陥入した状態で当該遠心管に対してその先端方向に向かう遠心力を加えることにより、当該遠心管の軸を中心にして当該遠心力に対応する速度で回転する微粒子製造装置を用いた微粒子の製造方法であって、
前記排出口を前記蓋で閉塞した状態で、所望の成分を含有する成分含有溶液と反応して固化する反応液を前記遠心管の先端側に貯留し、
前記貯留室に前記成分含有溶液を貯留したカートリッジを、前記反応液が貯留された前記遠心管内に陥入し、
反応液が貯留され前記カートリッジが陥入された前記遠心管に対して、当該遠心管の先端方向に向かう遠心力を加えることにより、前記貯留室内の前記成分含有溶液を前記液滴管から当該遠心管の先端側に押し出して供給すると共に、前記当該遠心管の軸に対して当該カートリッジを回転させ、当該液滴管から供給された前記成分含有溶液の液滴を前記反応液に滴下して微粒子を形成し、
前記遠心管内から前記微粒子に対して選択的に前記反応液を排出することにより、当該反応液から前記微粒子を分離する
微粒子の製造方法。 - 前記微粒子の形成から前記反応液の排出までは、前記遠心管内を密閉状態に保つ
請求項11に記載の微粒子の製造方法。 - 前記カートリッジは、
前記遠心管に陥入された状態で当該遠心管の先端側と基端側とを連通する供給管および排出管を有し、
前記遠心管の先端側に向かう面に、前記遠心力によって前記供給管から当該先端側に供給される流体を受けて当該カートリッジを回転させる羽根が設けられたものであり、
前記微粒子を形成する前に、前記カートリッジと前記反応液との間を満たす第1の流体よりも重い第2の流体を、当該カートリッジよりも前記遠心管の基端側に供給し、
前記微粒子を形成する際には、前記遠心管に対して前記遠心力を加えることにより、前記第2の流体を前記供給管から前記羽根に向けて押し出して前記カートリッジを回転させる
請求項11または12に記載の微粒子の製造方法。
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KR101727536B1 (ko) * | 2015-09-11 | 2017-04-17 | 한국기초과학지원연구원 | 회전형 디스펜서 및 이를 이용한 리튬 티타늄 산화물 페블 제조 장치 |
CN114288972A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 浙江拓普药业股份有限公司 | 一种达格列静中间体的反应设备及其制备方法 |
-
2013
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101727536B1 (ko) * | 2015-09-11 | 2017-04-17 | 한국기초과학지원연구원 | 회전형 디스펜서 및 이를 이용한 리튬 티타늄 산화물 페블 제조 장치 |
CN114288972A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 浙江拓普药业股份有限公司 | 一种达格列静中间体的反应设备及其制备方法 |
CN114288972B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-04-12 | 浙江拓普药业股份有限公司 | 一种达格列静中间体的反应设备及其制备方法 |
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