JP2001518008A - 圧力流システムおよび骨のような流体透過性加工物の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 例えば多孔性のような流体透過性加工物の内部を接触させるために、圧力流システムおよびその使用方法が提供される。このシステムは室壁の一つに形成された入口部およひ開口部を有する流体加圧室を有している。不均一表面を有する加工物の外部の周囲に流体密封を提供し得る調整可能なシールが開口部内に装着されている。加圧下の流体を加圧室に供給して流体を加工物の内部基質中を通過するようにさせる。好ましい態様ては、加工物は骨またはその切片であり、そして流体は骨の骨内膜から骨の骨膜へと骨の脈管構造および多孔性構造を経由して流れるようにされて、骨から血液、骨髄および（または）非骨成分を除去する。あるいはまた、流体は、骨の除染および（または）鉱物質除去を行い、骨を染色して骨の脈管構造の可視化を改善し、または薬剤（抗生物質、骨成長因子等）を含浸させて骨が送達システムとして働くようにするべく選択することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力流システムおよび骨のような流体透過性加工物の処理方法 〔技術分野〕 本発明は圧力差を用いて流体の流れを確立することによる流体透過性加工物の 内部を処理する、例えば清浄にするための装置および方法に関する。さらに詳し くは、本発明は、骨を様々に清浄化し、脱脂し、滅菌し、ウイルスに対して不活 性化し、消毒しそして（または）鉱物質除去するため、骨の構造の視覚化を容易 にするため、または骨に一種または二種以上の薬剤（抗生物質、骨成長因子等） を含浸させて骨を薬物送達システムとして作働させることができるようにするた め、移植を企図している骨の内部多孔性基質を処理流体一種または二種以上でア クセスするための圧力流システムを提供する。 〔背景技術〕 その後での移植のための骨組織の調製は、組織レシピエントに対して潜在的に 有害な疾病微生物を移動する危険性を最小限とし、また移植片関連抗原性を低減 させることを企図する無菌清浄操作の一種または二種以上を包含する。既知の骨 清浄操作は必ずしも完全で、そして（または）一貫して有効である訳ではない。 従って、既知の骨清浄化操作のいずれかを使用する際に、有害な微生物および（ または）抗原性材料が骨の中に残留し続ける危険性がある。 米国特許第５，３３３，６２６号には移植のための骨の調製方法が開示され、 この方法では骨をまず除染剤と接触させ、次に上昇した温度で高圧洗浄条件下に 洗浄剤と接触させる。米国特許第５，５１３，６６２号及び同第５，５５６，３ ７９号には、移植のための骨の調製方法として骨の内部基質から除去可能な材料 を置き換えるのを容易にするために、周囲の圧力より低い圧力、すなわち真空を 適用することが開示されている。上述した方法はある程度成功をおさめているが 、感染因子および（または）免疫原性高分子が存在し得る骨基質中に深部まで均 一に浸透するのに難点がある。 従って、移植片レシピエントが潜在的に有害な疾患および移植片関連抗原性に 曝されることを最小限とするような骨の清浄および除染のための改善された装置 および方法が要望されている。本文に開示されたシステムは、骨を薬剤て処理し て結果として改善された性能特性が得られる方法、骨を移植した身体に生物活性 剤の一種または二種以上を送達する手段として働く方法、診断または研究のため に骨の染色を可能にする方法または骨およびその脈管構造の流体の流れ特性を研 究する方法をさらに提供するものである。 〔発明の開示〕 本文に開示によれば、流体透過性加工物（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）を処理するた めの圧力流システムおよび方法が提供される。このシステムは、処理流体を流体 加圧室に供給するための流体サブシステムを少なくとも一つ包含している。流体 加圧室は入口部および室壁の少なくとも一つに形成された開口部を有して構成さ れている。非均一な外部表面を有する流体透過性加工物の外部の流体密封を提供 し得る調整可能なシールが開口部内に装着されている。加圧下の処理流体は流体 サブシステムから加圧室に供給され、流体を加工物の内部基質中を流れるように して加工物のいくつかの特徴を改変、変形またはその他に影響を与えるようにす る。好ましい実施態様では、流体透過性加工物は骨またはその切片であり、そし て流体は清浄または消毒流体であり、この流体は骨の脈管構造および多孔性構造 中を流れるようにされて、骨から血液、骨髄および（または）その他の非骨成分 の除去を行い、そして（または）骨を滅菌し、そして事実上不活性化する。ある いはまた、圧力流システムは骨を鉱物質除去し、骨の視覚化を改善するために骨 の脈管構造を染色し、または生物活性剤を導入するのに使用し得る。 本文で使用される「流体透過性加工物」（“ｆｌｕｉｄ ｐｅｒｍｅａｂｌｅ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ”）なる表現は、加圧下にその中を流体が通過可能である いずれの物品、装置、材料等を包含していると解すべきである。「流体」（“ｆ ｌｕｉｄ”）なる用語は、圧力流システムの操業条件下に流動可能である流体お よび気体処理物質およびそれらの混合物の全てを包含するものである。 〔図面の簡単な説明〕 種々の好ましい態様を図面を参照してここに開示する。 図１は圧力流システムの一態様の略図である； 図２は図１に示した圧力流システムの清浄室の側面透視図である； 図３は図２に示した圧力流システムの清浄室の分離された部品での側面透視図 である； 図４は図３の線４−４に沿ってみた横断面図である； 図５は清浄室の一端の側面部分横断面図であり、端プレートを除去し、そして 流体透過性加工物、殊に骨の切片が清浄室内に装着されている； 図６は骨の切片が確保されている清浄室の一端の側面部分横断面図てある； 図７は清浄室の側面部分横断面図であり、骨の切片がその中に確保され、そし て加圧流体が加工物中に圧入されている； 図８は骨の未処理部分の横断面の写真である； 図９は本発明の圧力流システムを用いて処理した骨の部分の横断面の写真であ る； 図１０は真空法を用いて処理した骨の部分の横断面の写真である；そして 図１１は高圧スプレー法を用いて処理した骨の部分の横断面の写真である。 〔発明を実施するための最良の形態〕 本文に記載の圧力流システムの好ましい態様を図面を参照して詳細に記述する 。図面において、いくつかの図のそれぞれで同様な参照番号は同一または相当す る要素を指示している。 図１は一般に１０として示される本文に開示された圧力流システムの一態様を 例示している。要するに、圧力流システム１０は、流体供給マニホルド１６の一 端と通じている入口１４を有する圧力室１２を少なくとも一つ包含している。マ ニホルド１６の他端は水供給源１８および複数の処理流体サブシステム２０，２ ２および２４と通じている。サブシステム２０，２２および２４は処理流体を圧 力室１２に供給して、その中に部分的に装着されている流体透過性加工物を処理 する。システム１０は三つの流体サブシステムを有するものとして開示されてい るが、使用する特別な方法に適合するようにより多く、またはより少ない該サブ システムを備えていてよい。水供給源１８からの水は水バルブ１７を通ってポン プ１９によりマニホルド１６に供給される。流量調節器３５はポンプ１９の速度 を調節するための加圧室１２に装着された圧力変換器３３と通じていて室１２の 一定圧力を維持する。流量変換器３２はポンプ１９とサブシステム２０との間に マニホルド１６に装着され、サブシステム２０，２２および２４の上流でマニホ ルド１６を通過する水の流量を測定する。サブシステム２０，２２および２４は 以下にさらに詳しく記述する。 図２−４についてみるに、圧力室１２は室壁の一つに形成され、流体透過性加 工物６２を受容する寸法の開口部６０を有する室本体を包含している。開示され た態様において、加工物は骨またはその切片であり、その多孔性内部構造はその 中を加圧流体の流れを可能としている。円筒形を有するものとして例示されてい るが、室１２は矩形、箱様または骨６２を支持し、かつ加圧流体を受容し得るい ずれの他の形状であってよい。室１２は複式開口部を有していてもよく、その結 果数個の加工物が同じ室に適応させることができる。好ましくは、開口部６０は 除去可能な末端キャップ６４に形成され、このキャップは当業者に既知の着脱容 易なファスナーを用いて室１２の一端に確保されている。末端プレート６４は、 骨切片６２をその中に装着するために、または室１２の内部を清浄化するために 室１２の内部に出入するように、着脱可能である。バンド６５を用いて末端プレ ート６４を本体５９に確保することができる。骨の外部の周囲に流体密封シール を提供し得る調節可能なシール（若干不規則な横断面を有している）が開口部６ ０を取り囲んでいる。シール６６は前述した要件を満足するいずれのタイプのシ ールであってもよく、そして有利には、その横断面がいかに不規則であっても、 骨の外表面と密にかみ合うように選択的に加圧される空気圧または液圧で調節可 能なシールである。シール６６は末端プレート６４とスペーサー部材７０との間 に装着されたカラー６８の内部に支持されている。 ブロッキングカラー７４を有する保持プレート７２は開口部６０の前面でロッ ド７６で支持されている。ブロッキングカラー７４は好ましくは開口部６０と整 合させて加工物６２の一端とかみ合うようにして、加工物がシール６６にかかる 圧力差の結果として開口部６０内を移動するのを防止する。加工物６２の端のま わりで変形し得る弾性パッドであってよいシーリング部材７８をブロッキングカ ラー２８に固定して加工物６２の一端のまわりに流体密封シールを提供する。保 持ナット８０はロッド７６を可動なように確保して末端プレート６４に関して保 持プレート７２の調節を可能としている。ロッド７６は末端プレート６４、カラ ー６８およびスペーサー部材７０を室１２に確保するのにも使用し得るが、この 目的にはその他の締結装置を用いてもよい。室１２には圧力ゲージ８２、流体入 口バルブ８４、排気バルブ８６およびドレーン（図示されていない）を備えてい る。バルブ８４および８６はマスターコントローラー５８で制御し得る電気作動 バルブであってよい（図１）。 図５−７についてみるに、骨切片６２は、室本体５９から末端キャップ６４を 除去し、そして末端キャップ６４中の開口部６０を通して骨切片６２の第一の端 ８８を保持プレート７２の方にスライドさせるこによって室１２の中に確保する 。第一の端８８は保持プレート７２上のブロッキングカラー７４内部に装着され る。好ましくは、保持プレート７２の位置をロッド７６で調節して開口部６０の 外側て骨切片６２の縦の大きい方の部分を配置し、また骨の小さい部分のみは室 １２の内部に配置されでいる。保持プレート７２を適切に調節した後、末端キャ ップ６４は図５で矢印で指示した方向に末端キャップを移動させることにより室 本体５９に確保することができる。 図６についてみるに、カラー６８は調節可能なシール６６を加圧するための逆 止め口９０を包含している。骨切片６２を圧力室１２に適切に配置し、そして末 端キャップ６４を室本体５９に確保した後、流体圧力を調節可能なシール６６に 供給して骨の周囲で開口部６０内部に流体密封シールを提供する。図７に例示し ているように、骨切片６２を適切に密封した後、所定の圧力で流体を入口１４を 経て室１２に供給する。調節可能なシール６６にかかる圧力差のために、室１２ 内の加圧流体は室１２から骨の多孔性内部基質に押し入れられる。 図１を再び参照するに、圧力流システム１０は外科的移植が企図されている骨 （死体長骨、腸骨、肋骨等を包含する）を処理するのに特に適している。骨を処 理するための圧力流システム１０の好ましい態様では、流体サブシステム例えば 流体サブシステム２０は陰イオン性、陽イオン性、両性および（または）非イオ ン性の種類の界面活性剤を包含している。好ましくは、界面活性剤は、骨からタ ンパク質および脂質を除去するのに適当である非イオン性オクチルフェノキシポ リエトキシエタノール２６例えばＴｒｉｔｏｎ Ｘ−１００（登録商標）（Ｒｏ ｈｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ｃｏ．）であるが、その他の界面活性剤もまた使用し 得る。流体ポンプ２８は好ましくはぜん動ポンプであるが、その他の種類のポン プを使用することができる。流体ポンプは電気制御バルブ３０を経て界面活性剤 をマニホルド１６に供給する。フローコントローラー３４はフロートランスジュ ーサー３２に実働するように連結されてポンプ２８の速度をコントロールし、そ してこれによりマニホルド１６内の界面活性剤の濃度をコントロールする。 使用し得る陽イオン性界面活性剤は、四級アミノまたは窒素化合物；四級アン モニウム塩、例えば塩化ベンザルコニウム、アルキルトリメチルアンモニウム塩 およびアルキルピリジニウム塩；脂肪族モノ−、ジ、およびポリアミン；ロジン 誘導アミン；アミンオキシド、例えばポリオキシエチレンアルキル及び脂環式ア ミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラキス−置換エチレンジアミン、アミド結合アミン 、好ましくはカルボン酸とジ−またはポリアミンとの縮合により製造されたもの およびタウロ−２４，２５−ジヒドロフシジン酸ナトリウムを包含する。 使用し得る陰イオン性界面活性剤は、スルフェート例えばアルキルスルフェー ト（例えば、ドデシル硫酸ナトリウム）、硫酸化脂肪および油、硫酸化オレイン 酸、硫酸化アルカノールアミド、硫酸化エステルおよびアルコールスルフェート ；スルホネート例えばアルキルアリールスルホネート、オレフィンスルホネート 、エトキシ化アルコールスルフェート、およびエトキシ化アルキルフェノールの スルホネート；脂肪酸エステルのスルフェート；アルキルフェノールのスルフェ ートおよびスルホネート；リグノスルホネート；縮合ナフタレンのスルホネート ；ナフタレンのスルホネート、ジアルキルスルホスクシネート、好ましくはナト リウム誘導体；スルホスクシネートのナトリウム誘導体例えばスルホコハク酸の 二ナトリウムエトキシ化ノニルフェノール半エステル、エトキシ化アルコール（ Ｃ₁₀−Ｃ₁₁）二ナトリウム、等、石油スルホネート例えば石油スルホネートのア ルカリ塩；例えば、石油スルホン酸ナトリウム（Ａｃｔｏ ６３２）；ホスフ ェートエステル、例えばアルカリホスフェートエステルおよびホスフェートエス テルのカリウム塩（Ｔｒｉｔｏｎ Ｈ６６）；スルホン化アルキルエステル（例 えば、Ｔｒｉｔｏｎ ＧＲ７）；カルボキシレート例えば式（ＲＣＯＯ）−（Ｍ ）⁺（式中、Ｒは９−２１個の炭素原子を有するアルキル基であり、そしてＭは 金属またはアミンである）のカルボキシレート；および重合体性カルボン酸ナト リウム（Ｔａｍｏｌ ７３１）等を包含する。 使用し得る非イオン性界面活性剤は、ポリオキシエチレン；エトキシ化アルキ ルフェノール、エトキシ脂肪族アルコール；カルボン酸エステル例えばグリセロ ールエステル、ポリエチレングリコールエステルおよびポリオキシエチレン脂肪 酸エステル；無水ソルビトールエステルおよびエトキシ化無水ソルビトールエス テル；脂肪酸のグリコールエステル；エトキシ化天然脂肪、油およびワックス； カルボン酸アミド、例えばジエタノールアミン縮合物、およびモノアルカノール アミン縮合物；ポリオキシエチレン脂肪酸アミド；ポリアルキレンオキシドブロ ックコポリマー、好ましくはポリエチレンおよびポリプロピレンオキシドブロッ クコポリマー；およびポリシロキサン−ポリオキシアルキレンコポリマー；１− ドデシルアザシクロペンタン−オンポリエチレングリコールモノラウレート；お よびＭａｃｈｅｍ’ｓ ＳＥＰＡ非イオン性界面活性剤を包含する。 好ましい非イオン性界面活性剤は、二個を超える、好ましくは少なくとも五個 のエチレンオキシド基を含有し、その少なくとも一個の末端基がアルコール、ア ルキルフェノールまたは長鎖脂肪酸を末端基としているエチレンオキシド縮合生 成物（ポリオキシエチレン）である。特に好ましい非イオン性界面活性剤はＴｒ ｉｔｏｎ Ｘ−１００として知られているオクチルフェノキシポリエトキシエタ ノール界面活性剤である。 両性界面活性剤はＮ−ココ−３アミノプロピオン酸およびそのナトリウム塩； Ｎ−牛脂−３−イミノジプロピオン酸の二ナトリウム塩およびＮ−ラウリル−３ −イミノジプロピオン酸の二ナトリウム塩；Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ ココア ルキル−Ｎ−ジメヂルアンモニウムヒドロオキシド；Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ −ジメチル−Ｎ−（９−オクタデセニル）アンモニウムヒドロオキシド；（１− カルボキシヘプタデシル）トリメチルアンモニウムヒドロオキシド；（１−カル ボキシウンデシル）トリメチルアンモニウムヒドロオキシド；Ｎ−ココアミドエ チル−Ｎ−ヒドロキシエチルグリシンのナトリウム塩およびＮ−ヒドロキシエチ ル−Ｎ−ステアルアミド−グリシンのナトリウム塩；Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ −ラウルアミド−Ｂ−アラニンのナトリウム塩およびＮ−ココアミド−Ｎ−ヒド ロキシエチル−Ｂ−アラニンのナトリウム塩；混合脂環式アミンのナトリウム塩 、２−アルキル−１−カルボキシメチル−１−ヒドロキシエチル−２−イミダゾ リニウムヒドロオキシドのエトキシ化および硫酸化ナトリウム塩または遊離酸； １，１−ビス（カルボギシメチル）−２−ウンデシル−２−イミダゾリニウムヒ ドロオキシドの二ナトリウム塩；およびプロポキシ化および硫酸化オレイン酸− エチレンジアミン縮合物のナトリウム塩を包含する。 別の流体サブシステム例えば流体サブシステム２２は酸の源３６を包含してい てもよく、この源は入口および出口バルブ３８および４０を経てポンプ４２によ りマニホルド１６に供給される。ｐＨコントローラー４４をマニホルド１６に装 着したｐＨトランスジューサー４６を実働して組み合わされて、酸ポンプ４２の 速度をコントロールし、かつマニホルド１６中の処理溶液を一定のｐＨに維持す る。好ましくは、ｐＨコントローラー４４はまたフロートランスジューサー３２ と実働して組み合わされて、酸の送達に対してさらに正確なコントロールを維持 する。この操作て使用し得る酸は、無機酸例えは塩酸および有機酸例えは過酢酸 を包含する。酸処理後、骨を注射用滅菌水で洗いすすぎし、緩衝剤で最終の所定 ｐＨに緩衝化し、そして最後に注射用水で洗いすすぎして酸および緩衝剤の残留 量を除去する。 別の流体サブシステム例えば流体サブシステム２４はエタノール源４８を包含 していてよく、このエタノールは電気的にコントロールされているバルブ５０お よび５２を経てポンプ５４によりマニホルド１６に供給される。コントローラー ５６は室１２上に装着された圧トランスジューサー３３に実働して組み合わされ 、エタノールポンプ５４の速度をコントロールする。サブシステム２０，２２お よび２４の操作の全操作および調時はオペレーターインプットおよびマスターコ ントローラー５８（フロートランスジューサー３２と実働して組み合わされてい る）によってコントロールされ、これらのサブシステムの各々の操作を調整する 。 各々のサブシステムは単独で、または骨を処理するその他のサブシステムのいず れかとの組み合わせで、操作することができる。 その他の流体も、既に述べたものに加えて、または組み合わせてシステム１０ て提供される。例えば、好ましい脱脂／消毒薬溶液はエタノールと非イオン性界 面活性剤との水溶液であり、エタノールは脂質に対する有効な溶剤であり、また 水は溶液が骨にさらに深く浸透するようにする有効な親水性担体である。水性エ タノール溶液は増殖型微生物およびウイルスを殺滅することにより骨を消毒する 。例えは、非イオン界面活性剤は脂質トガウイルス例えばＨＩＶおよびＨＢＶを 殺滅する。通常、少なくとも約１０％〜４０％水（すなわち、約６０％〜９０％ 脱脂剤例えばアルコール）が最短時間で最適の脂質除去および消毒を生じるのに 脱脂、消毒溶液中に存在していなければならない。脱脂溶液の好適な濃度範囲は 約６０％〜８５％アルコール、最も好ましくは約７０％アルコールである。 上述したものに加えて、圧力流システム１０によって供給し得る医療上／外科 上有用な物質には、例えば抗ウイルス剤、特にＨＩＶおよび肝炎に有効な抗ウイ ルス剤；抗微生物剤および（または）抗生物質例えばエリスロマイシン、バシト ラシン、ネオマイシン、ペニシリン、ポリミキシンＢ、テトラサイクリン、バイ オマイシン、クロロマイセチンおよびストレプトマイシン、セフアゾリン、アン ピシリン、アザクタム、トブラマイシン、クリンダマイシンおよびゲンタマイシ ン等；アミノ酸、マガイニン、ペプチド、ビタミン、無機元素、タンパク合成の ための補因子、ホルモン、内分泌組織または組織断片；シンセサイザー、酵素例 えばコラゲナーゼ、ペプチダーゼ、オジダーゼ等；表面細胞抗原エリミネーター ；脈管形成性薬物およびこの薬物を含有する重合体性担体；コラーゲン格子；生 物相容性界面活性剤；抗原性薬剤；細胞骨格形成剤；軟骨断片、生存細胞例えば 軟骨細胞、骨髄細胞、間充織幹細胞、天然抽出物、組織移植片、バイオアドヒー シブ、骨誘導細胞タンパク質（ＢＭＰｓ）、トランスフォーミング増殖因子（Ｔ ＧＦ−β）、インスリン様増殖因子（ＩＧＦ−１）；成長ホルモン例えばソマト トロピン；骨消化剤；抗腫瘍剤；フィブロネクチン；細胞性誘引物質および付着 剤、透過増強剤例えば脂肪酸エステル例えばポリエチレングリコールのラウリン 酸、ミリスチン酸およびステアリン酸モノエステル、エナミン誘導体、α− ケトアルデヒド等；核酸、および生物担有性ポリマー例えば米国特許第４，７６ ４，３６４号および同第４，７６５，９７３号および欧州特許出願第１６８，２ ７７号に開示されでいるポリマーが包含される。このような任意に添加される物 質の量は広い範囲で変化させることができ、最適のレベルは特定の症例において 通常の実験によって容易に決定される。 骨を処理するための圧力流システム１０の好ましい操作サイクルの一例を以下 に示す。 図６に例示しているように、骨切片６２を圧力室１２に確保した後、水ポンプ １９およびポンプ２８を動かして既知濃度の溶液を圧力室１２に供給する。選択 される特別な溶液は実施される処理方法のタイプに左右される。流体は同時に二 個以上の室１２に供給することができる。すなわち、数個の圧力室を用意して複 数の骨または骨切片を同時に処理することができる。流れの期間は清浄化される 骨のタイプに基づいて変り得る。特定の期間後に、ポンプ２８を遮断し、一方水 ポンプ１９を動かしてシステムをフラッシする。特定のフラッシング期間後に、 水ポンプ１９を停止し、そしてエタノールポンプ５４を動かして骨の脈管構造お よび多孔性構造をフラッシする。 骨清浄方法の代替的態様において、骨を当初の処理溶液でフラッシした後、骨 の髄管６２をシール７８を用いて密封することができる（図６）。次に、骨を通 過する流体を骨の格子状組織中を流れるようにし、次いで髄管を経るよりもむし ろ骨の皮質組織を経て骨を出ていく。 骨は二つのタイプの組織、皮質組織および格子状組織からなっている。骨の骨 膜組織は大量の固形物を伴う多孔性構造を有する皮質組織から形成されている。 骨の骨肉膜部分はスポンジ様外観を有し、またより少ない量の固形物を有する多 孔性構造を包含する格子状組織から形成されている。各々の種類の組織の相対量 は異なった骨で、かつ同一の骨の別異の部分内で変化して骨の必須強度要件に適 合している。長骨の内部は髄管と称される中心腔を包含している（図７を参照） 。 圧力流システム１０を用いて骨を処理している間、室１２の内部からの流体を 室１２の外側に位置している骨６２の部分の内部のシール６６を超えた位置に対 して骨６２の骨膜部分から骨６２の骨内膜部分に流れるようにしている。次に、 流体を骨の骨内膜部分から骨の骨膜部分に流れるようにして室１２の外側で骨６ ２を出ていく。処理流体を、骨の自然の循環経路に沿って、すなわち骨の骨膜部 分から骨の骨内膜部分に流れるようにすると、骨基質、殊に骨の皮質組織中への 流体の浸透がさらに均一で、かつさらに深くなることが見い出された。 処理溶液を広い範囲の圧力下に流れるようにさせることができる。圧力範囲の低 端は骨の脈管構造の抵抗性によってのみ限定される。骨中の生理学的脈圧は約１ ０ｍｍＨｇであり、この数値またはより大きい数値の圧力差が本システム中の流 れの若干のレベルを規定するものと予想される。圧力範囲の上端は物理的または 生物学的損傷が骨に生じる圧力であるものと予測される。約５０ｐｓｉまで実験 を行ったが、有害な効果は認められなかった。より高い圧力も好都合であるもの と予想される。以下の実施例では、本発明の圧力流システムを用いる骨清浄操作 、および、比較のために、米国特許第５，５１３，６６２号および同第５，５５ ６，３７９号に記載の真空法、米国特許第５，３３３，６２６号に記載の高圧ス プレー法および骨の未処理部分（図８）を例示する。 実施例１ 本発明の圧力流システム ヒトの右基部けい骨から軟組織および骨膜を全て切除した。中軸領域で手動鋸 て切断した。基部部分（長さ約１８ｃｍ）を膨張式シールで圧力流システムに固 定し、それにより基部頭部が室の内側にあり、軸の大部分が外側にあるようにし た。室に１％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００（登録商標）（４０℃）を満たし、圧力 を定着させた。流体が開放髄管から外に流れ出るのが観察される。最初、流体は 赤色であり、完全に濁っていた。合計３．７５Ｌの溶液を骨を通じて流すと（約 ２分で）、溶液が事実上透明であり、流れを停止させた。これらの知見は溶液の 吸光度を測定する分光光度計で流体液を分析することによってチェックした。管 が詰まると、温１％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００で流れを再び確立した。溶液は皮 質中軸の表面から多くの小さいリビュレット（ｒｉｖｕｌｅｔ）に流れるのが観 察された。骨を通して約１Ｌの溶液を流した後（約３分して）、流れを停止させ 、室内の流体を３７℃の水道水に交換した。約５分で約１．３Ｌが骨を通って流 れるまで流れを再び確立した。室内の流体をここでメチレンブルー色素の水溶液 に交換した。約４分で約１Ｌの色素が骨を通って流れるまで流れを確立した。流 れ を停止させ、骨を装置からとり出し、そして横断片を開放管の端から約３ｃｍで 切断した。外、内および横断面が青色に染色されているのが観察された。横断面 の薄い切片をさらに粉砕し、スライドにのせ、顕微鏡で観察した。いずれのＨａ ｖｅｒｓｉａｎおよびＶｏｌｋｓｍａｎｎ管が色素を含むことが認められ、また 事実上全ての骨細胞窩も青色であることが認められた。 実施例２ 米国特許第５，５５６，３７９号の真空法 ヒト左けい骨（実施例１と同一のドナーから提供）から軟組織および骨膜を全 て切除した。中軸領域で手動鋸で切断した。基部部分の管（長さ約１８ｃｍ）を キュレットおよび水洗浄を用いて事実上全ての骨髄を清浄化した。膨張式シール を用いて骨の開放末端に真空ラインを装着して気密接点を形成させた。次に、骨 を１％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００（登録商標）（４５℃）の容器に浸漬し、そし て真空ポンプを用いて真空を確立した。骨を通過してトラップ中に入る液体の定 常流を提供するようにポンプを調整した。約３．５Ｌがポンプを停止させたとき に約１１分で引かれていた。次に、骨を温水道水の容器に入れ、そして約５分で 骨を通して約２Ｌの水を引くように真空を再び確立した。次いで、骨をメチレン ブルー色素水溶液の容器に入れ、そして約４分で約１．５Ｌを引くようにした。 骨を装置からとり出し、横断切片を開放管端から約３ｃｍ切断した。図１０を参 照。外および内の表面が青色に染色されていることが観察されたが、外および内 の表面に近い薄いリングのみが横断面で青色であることが観察された。内部のほ とんとは黄色乃至白色のままであった。横断面の薄い切片をさらに粉砕し、スラ イドにのせ、そして検査した。ＨａｖｅｒｓｉａｎおよびＶｏｌｋｓｍａｎｎ管 の５０％未満が色素を含有していることが観察され、骨細胞窩のほとんどが青色 に染色されていなかった。 実施例３ 米国特許第５，３３３，６２６号の高圧スプレーシステム ヒトの右端部けい骨（実施例１および２と同一のドナーから提供）から軟組織 および骨膜を全て切除した。中軸領域で手動鋸で切断した。基部部分の管（長さ 約１８ｃｍ）をキュレットおよび水洗浄を用いて事実上全ての骨髄を清浄化した 。高圧スプレーシステムおよびスプレーガンを約２０００ｐｓｉで動かして次の 溶液を送達した： （Ａ）４５℃でＴＲＩＴＯＮ Ｘ−１００の１０Ｌ； （Ｂ）水の１０Ｌ；および （Ｃ）水溶液のメチレンブルー色素４Ｌ。 スプレーは皮質中軸領域中の一点に焦点を合わせた。次に、横断面切片を皮質 中軸を通して切断した（図１１を参照）。外および内表面が青色に染色されてい ることが観察され、スプレーの焦点直下の内表面にかなり浸透していた。完全な 浸透の証拠はスプレーの焦点の外側では存在していなかった。 図８−１１をみると、骨の最小陥凹である骨細胞窩は圧力流システムにより十 分に接近することができることが明らかであり、一方、システムを匹敵するパラ メーターおよび条件下で動かすと、真空法および高圧スプレー法を用いるとさら に小さい％が得られる。 〔産業上の利用可能性〕 上述の如く、圧力流システム１０を清浄化に加えて処理操作を実施するのに使 用することができる。例えば、圧力流システム１０を使用して骨を通して酸また は鉱物質除去剤を圧入することにより骨の鉱物質除去を実施することができる。 これは、水ポンプ１９および酸ポンプ４２を活動させて酸性溶液を圧力室１２に 供給することによって達成することができる。特定の期間後、酸ポンプ４２を停 止させ、水ポンプ１９のみを運転して骨から酸をフラッシした。骨が何らかの著 しい横断面寸法を有している場合、鉱物質除去の現行方法（例えば酸浴）は溶剤 フロント法により鉱物質除去の進行をもたらすものである。これにより、その中 心に向けて増大する若干量の鉱物質を保持する骨が得られる。対照的に、本文記 載の圧力流システムによれば、かかる現行方法よりもさらに均一な鉱物質除去プ ロフィールを有する鉱物質除去された骨が提供され、本質的には骨全体にわたる 脈管チャネルを鉱物質除去することにより多孔性が増大する。 このシステムは構造支持体を提供することができる同種異系移植片形態を開発 するのに使用することが企図されているが、骨の鉱物質除去された微孔性構造に よる脈管の接近が改善されているので、宿主骨に再構築される能力が増大されて いるものである。この方法により、骨誘導性重量担持同種異系移植片の開発を可 能とする。 本文に開示した態様について様々な変化をなし得ることが明らかである。例え ば、流れシステムは清浄または鉱物質除去のために使用される必要はなく、代わ って組織学ツールとして使用することができる。上述した圧力流システムは鉱物 質除去された組織の浸透に有効であることが立証されているので、このシステム を使用して色素またはいずれのその他の適当な造影剤例えばメチレンブルー色素 を骨細胞窩を包含する骨の最小陥凹中に注入してこれらの微細構造の視覚化を改 善し、かつ骨の脈管構造の研究をより良く可能とすることができる。この室は骨 脈管構造中の流体流れ力学を研究するのに使用することもできる。これは骨を薬 理学的薬剤（抗生物質、骨成長因子等）で含浸するのに使用することができ、そ れによって骨が送達システムとして作用し得る。さらに、二個以上の圧力室を同 時に使用して一個または数個の加工物を処理することができる。例えば、全骨を 第一の圧力室内に骨の一端を確保し、そして骨の他の端を第二の圧力室内に確保 することによって処理することができる。さらに他の例では、圧力室は、単独の 室を用いて数個の加工物を同時に処理するのを容易にするために、各開口部に位 置するシールを有する二個以上の開口部を包含することができる。それ故、上掲 の記載は限定しているものと解すべきではなく、単に好ましい態様を例示するだ けである。当業者は請求の範囲の範囲および精神の範囲内でその他の変化を企図 し得る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ (72)発明者 ラッセル，ジェームス エル アメリカ合衆国ニュージャージー州 07739 リトル シルバー パーグ サー クル 57 (72)発明者 ダウド，マイケル アメリカ合衆国ニュージャージー州 08060 イースタンプトン ケンジントン ドライブ 998

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. ａ）流体入口部分および流体透過性加工物の少なくとも一部分が通過可能な ような寸法を有する室の壁を通して形成された開口部を有する流体圧力室；およ び ｂ）加工物の表面に適合し、そして流体密封かみ合わせ可能な、開口部の周囲に 配置されている加圧可能なシールからなり、 流体圧力室が加圧されたときに、圧力室からの流体が圧力室から加工物の内部 を通って流れ、そして圧力室の外側で加工物をでて行くようになっていることを 特徴とする流体透過性加工物の内部を流体で処理するための圧力流システム。 2. 加圧可能なシールを気体または液体で加圧する請求の範囲１項記載の圧力流 システム。 3. 加工物の移動を防止するための保持装置をさらに包含する請求の範囲１項記 載の圧力流システム。 4. 保持装置が流体圧力室の外部に調節可能なように取り付けられたプレートで ある請求の範囲３項記載の圧力流システム。 5. 保持装置で支持された密封装置をさらに包含し、この密封装置が加工物の一 端とかみ合い、そして密封するように配置されている請求の範囲４項記載の圧力 流システム。 6. 流体入口部分と連絡している少なくとも第一および第二の流体源をさらに包 含する請求の範囲１項記載の圧力流システム。 7. 加工物が骨であり、第一の流体源が界面活性剤であり、そして第二の流体源 がエタノールである請求の範囲６項記載の圧力流システム。 8. 界面活性剤がオクチルフェノキシポリエトキシエタノールである請求の範囲 ７項記載の圧力流システム。 9. 第一および第二の流体源により圧力室に供給される第一および第二の流体の 比を自動的に制御するためのコントロール手段をさらに包含する請求の範囲６項 記載の圧力流システム。 10．ａ）流体圧力室を提供し； ｂ）流体圧力室の内部の中に流体透過性加工物の少なくとも第一部分および流体 圧力室の外側に加工物の少なくとも第二部分を配置し；そして ｃ）流体を大気圧よりも高い圧力で流体圧力室に供給して流体を室内から加工物 の内部基質を経由して流体圧室の外側の位置に流れるようにしている流体透過性 加工物の内部基質を処理する方法。 11．流体圧力室中の開口部の周囲に調節可能なシールを提供する工程をさらに包 含し、調節可能なシールが流体透過性加工物の周囲で流体密封シールを提供する 請求の範囲１０項記載の方法。 12．流体透過性加工物が骨またはその切片を包含し、そして流体が水、石けん、 溶剤、生物活性剤、滅菌剤、抗微生物剤、防腐剤、色素および鉱物質除去剤から なる群から選択される請求の範囲１０項記載の方法。 13．流体を供給する工程が少なくとも第一および第二の流体の供給を包含する請 求の範囲１０項記載の方法。 14．流体が石けんを包含し、そして骨の内部基質を清浄および（または）消毒を するために供給する請求の範囲１２項記載の方法。 15．石けんが陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活 性剤および両性界面活性剤からなる群から選択される界面活性剤である請求の範 囲１４項記載の方法。 16．流体が酸を包含する鉱物質除去剤である請求の範囲１２項記載の方法。 17．流体が骨の内部基質を染色する色素である請求の範囲１２項記載の方法。 18．流体を供給する工程が界面活性剤およびエタノールを引き続いて供給するこ とを包含する請求の範囲１２項記載の方法。 19．流体の供給の順序および調時を自動的にコントロールする工程をさらに包含 する請求の範囲１８項記載の方法。 20．流体が骨誘導細胞タンパク質（ＢＭＰｓ）、骨活性化剤、トランスフォーミ ング増殖因子（ＴＧＦ−β）、インスリン様増殖因子（ＩＧＦ）、およびＰＤＧ ＦおよびＦＧＦを包含するその他の増殖因子からなる群から選択される生物活性 剤である請求の範囲１２項記載の方法。 21．流体透過性加工物が骨またはその切片を包含し、そして流体が抗生物質およ びホルモンを包含する薬理学的薬剤からなる群から選択される請求の範囲１０項 記載の方法。 22．処理流体を骨の骨内膜から骨の骨膜に流れるようにして骨をでて行くことか らなる骨の内部基質を処理する方法。 23．処理流体が水、石けん、溶剤、生物活性剤、滅菌剤、抗微生物性防腐剤、色 素および鉱物質除去剤からなる群から選択される請求の範囲２２項記載の方法。 24．処理流体が石けんを包含し、そして骨の内部基質を清浄および（または）殺 菌のために供給される請求の範囲２３項記載の方法。 25．石けんが陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活 性剤および両性界面活性剤からなる群から選択される界面活性剤である請求の範 囲２４項記載の方法。 26．処理流体が鉱物質除去剤である請求の範囲２２項記載の方法。 27．処理流体が色素である請求の範囲２２項記載の方法。 28．流体が骨誘導細胞タンパク質（ＢＭＰｓ）、骨活性化剤、トランスフォーミ ング増殖因子（ＴＧＦ−β）、インスリン様増殖因子（ＩＧＦ）およひＰＤＧＦ およびＦＧＦを包含するその他の増殖因子からなる群から選択される生物活性剤 である請求の範囲２２項記載の方法。 29．処理流体が抗生物質およびホルモンを包含する薬理学的薬剤からなる群から 選択される請求の範囲２２項記載の方法。