JP2002534210A - 組織、人造又は天然脈管移植片の滅菌、接種、培養、保存、輸送および試験のための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脈管移植片および他の補綴装置を滅菌、接種、培養、保存、輸送および試験するための装置および方法、特に、ヒトの細胞を用いて接種、培養を行うための装置および方法を提供する。 【解決手段】 この装置は、流体貯蔵部と、ポンプと、交番圧力源と、少なくとも１つの処理チャンバーとを具備してなる。流体を処理チャンバー内の脈管移植片を通って通過させ、脈管移植片に対し、半径方向並びに剪断応力を加える。交番圧力源は処理チャンバーを膨縮させ、接種、培養の間において処理チャンバー内に固定された脈管移植片に対し、異なる軸方向の応力を与える。このようにして、接種、培養の間において剪断力、半径方向並びに軸方向の応力を脈管移植片に対し加えることにより移植が行われた時の生理学的条件が似せて形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本出願は、１９９９年１月１４日に出願された出願番号６０／１１８，６５６
、発明の名称“組織、人造又は天然脈管移植片の滅菌、接種、培養、保存、輸送
および試験のための装置および方法”の仮特許出願に基づく優先権を請求してい
る。 本出願は、ＮＩＳＴにより与えられた協力協定Ｎｏ．７０ＮＡＮＢ７Ｈ３０６
０に基づき米国政府の支持のもとでなされたもので、米国政府は或る種の権利を
有する。

【０００２】 （発明の技術分野） 本発明は、脈管移植片およびその他の補綴装置の滅菌、接種、培養、保存、輸
送および試験に関する。具体的には、本発明は脈管移植片を滅菌し、ついでヒト
の細胞を用いて接種、培養し、脈管移植片が生来の生化学的、物理的および構造
的特性を示すようなものにすることに関する。 に関する。

【０００３】 （発明の背景） 脈管、胸部の外科医は脈管移植片を用いて、外傷又は病気、例えば動脈瘤、ア
テローム硬化症、真性糖尿病などにより弱った、損傷を受けた、又は閉塞された
動脈又は静脈のセグメントを治療あるいは置換することを行う。歴史的に見て、
脈管移植片は同種移植片、例えば患者自身の伏在静脈又は内部乳動脈、合成物質
で作られた補綴移植片、例えばポリエステル（例えば、ダクロン（Ｄａｃｒｏｎ
）、発泡ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、その他の複合材料で作ら
れたもの、あるいは生の、又は固定された生物学的組織移植片からなるものであ
る。

【０００４】 しかし、人造移植片は一般に開通性に問題があり多用することはできない。他
方、同種移植片の採取は大規模な外科手術を必要とし、時間および費用が大きく
なり、患者に外傷を生じさせる点で問題がある。固定組織移植片は組織再構築、
組織維持に欠くことのできない細胞による浸潤、コロニー化ができない。その結
果、固定組織移植片は経時的に劣化し、最終的に機能しなくなる。 このような従来の人造および生物学的移植片の欠点および高コスト、更に同種
移植片の限られた供給などの問題から、組織工作（ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉｎｅ
ｅｒｅｄ）移植片が開発されつつある。これは滅菌の後、細胞を用いてｉｎ ｖ
ｉｔｒｏで摂取、培養するものである。この組織工作（ｔｉｓｓｕｅ ｅｎｇｉ
ｎｅｅｒｅｄ）移植片は移植治療に用いる場合、他の移植片と比較して、長期間
寸法安定性、更に正常な生理学的機能を有する生来の動脈、導管の開通性を有す
る点で優れていると思われる。

【０００５】 歴史的に見て、脈管移植片および組織の接種および培養はペトリ皿又は培養皿
など静的環境で行われていた。しかし、そのような環境で接種および培養を行う
ことについては、種々の問題点がある。例えば、このような静的システムでは栄
養素の循環が悪く、接種および培養が緩慢となり効率的に良くない。更に、動的
環境で接種および培養された細胞は移植されたのちにおいて、人体内における生
理学的条件に対する耐性が良好になる傾向を示す。組織工作移植片およびその他
の補綴装置の接種および培養を動的環境で行うことの必要性が求められている。

【０００６】 （発明の概要） 従って、本発明は脈管移植片および他の型の組織移植片の所望の長さ、直径の
ものの接種、培養および試験を行うための動的環境を提供することを目的とする
。 更に、本発明の他の目的は、少ない動的部材でそのような動的環境を与え得る
正確な機械的装置を提供することである。 更に、本発明の他の目的は、組織移植片を汚染の虞れなく、滅菌、接種、培養
、保存、輸送および試験することができる密閉システムを提供することである。

【０００７】 すなわち、本発明によれば、脈管移植片および他の補綴装置を滅菌、接種、培
養、保存、輸送および試験のための装置および方法が提供される。本発明の１態
様において、この装置は、流体貯蔵部と、ポンプと、少なくとも１つの移植片処
理チャンバー（処理チャンバー）と、交番圧力源とを具備してなる。更に、この
装置は、少なくとも１個の脈管移植片を上記流体貯蔵部と直接イン−ラインで取
着させる手段を含む。上記ポンプは流体を強制的に脈管移植片を通って通過させ
、それにより脈管移植片に対し、半径方向並びに剪断応力を加える。交番圧力源
は処理チャンバーを膨縮させ、接種、培養の間において処理チャンバー内に固定
された脈管移植片に対し、軸方向の応力を与える。このようにして、接種、培養
の間において半径方向並びに軸方向の応力を脈管移植片に対し加えることにより
生理学的条件が似せて形成される。これにより、人体内に移植されたのちにおい
て生理学的条件に対する耐性が良好な補綴（人工器官）が形成されると考えられ
る。

【０００８】 本発明の他の態様によれば、この装置は、流体貯蔵部と、ポンプと、軟骨処理
チャンバーと、交番圧力源とを具備してなる。上記ポンプは流体を強制的に軟骨
移植片の周りおよび中を通って通過させ、交番圧力源は処理チャンバーを膨縮さ
せ、それにより処理チャンバー内に固定された骨移植片に対し、接種、培養の間
において交番圧力を与える。 このようにして、本発明では、機械的に複雑でない装置を利用して動的環境を
形成することができ、その中で組織工作移植片およびその他の補綴装置の接種お
よび培養を行うことできる。

【０００９】 （発明の具体的説明） 以下の説明は、当業者にとって、より広範な用途、例えば骨、腱、靱帯などの
分野に容易に応用し得るものであるが、ここでは脈管移植片および他の補綴装置
を滅菌、接種、培養、保存、輸送および試験のための装置および方法について、
その実施態様を説明する。なお、異なる図面において同一の参照符号が用いられ
ているが、それらは各図面において対応するものとして示されている。

【００１０】 図１は補綴装置を滅菌、接種、培養、保存、輸送および試験のためのシステム
を示している。この好ましい１態様において、このシステムは、流体貯蔵部１１
０と、ポンプ１１２と、処理チャンバー１１４と、交番圧力源１１６とを具備し
てなる。 流体貯蔵部１１０はこのシステムのための流体を貯蔵するために用いられる。
この流体貯蔵部１１０の好ましい例としては、Ｇｉｂｃｏ−ＢＲＬ １Ｌメジア
バッグ、その他の滅菌可能な硬質の容器などが含まれる。流体貯蔵部１１０は更
にバクテリア固定フィルター１１１を備え、システム内の流体に対するガス源を
供給するようにしたものでもよい。このシステムで用いられる流体の例としては
、滅菌用流体、タニング（ｔａｎｎｉｎｇ）用流体、細胞含有流体、培養基含有
流体などがあるが、これらに限定されるものでもない。好ましい態様において、
試験、接種および培養の間、流体は体温に保たれていることが望ましく、又、ヒ
トの血液の粘度に近似させてもよい。ヒトの血液の粘度に近似させた流体の１例
としては、グリセロールを含有させた生理食塩水を挙げることができる。

【００１１】 流体貯蔵部１１０に収容させた流体は、ポンプ１１２により流体ライン１１８
を介して回収される。この流体ライン１１８並びに、このシステムでの他の流体
ラインは医療用グレードで、耐久性のもの（例えば、シリコーンチューブ）で使
用する流体の輸送に適したものであれば特に制限はない。ポンプ１１２は可変流
量を得られるものであればいかなる流体用ポンプであってもよい。その１例はＭ
ａｓｔｅｒｆｌｅｘ Ｌ／Ｓ デジタルドライブ蠕動ポンプ（Ｃｏｌｅ−Ｐａｌ
ｍｅｒ社）であるが、その他、市販の種々のポンプから選択することができよう
。ポンプ１１２は流体を流体貯蔵部１１０から流体ライン１２０を介して処理チ
ャンバー１１４へ推進させる。この流体ライン１２０に沿って、ポンプ１１２と
処理チャンバー１１４との間に、パルス減衰装置１１９を設け、ポンプ１１２か
らの流体の流れの搏動性を減衰させるようにしてもよい。適当なパルス減衰装置
の例としてはＭａｓｔｅｒｆｌｅｘ減衰装置（Ｃｏｌｅ−Ｐａｌｍｅｒ社）を挙
げることができる。

【００１２】 時限弁１２３を圧力制御弁１４８と関連させて利用し、処理チャンバー１１４
に対し、交番流体圧を与えるようにしてもよい。すなわち、時限弁１２３が閉じ
たとき、圧力制御弁１４８が流体ライン１２０に沿って所望の圧力を生じさせる
ようにする。又、時限弁１２３が開いたとき、この圧力が処理チャンバー１１４
を介して開放されることになる。このようにして時限弁１２３を開閉させること
により、制御可能で繰返し性を有する搏動性の流体流が処理チャンバー１１４に
対し提供される。他方、この搏動性の流体流は処理チャンバー１１４内に収容さ
れた脈管移植片１２６（図２参照）に対し半径方向に変化する応力を与え、それ
により、人体内に移植されたのちの人体内の生理学的条件に対する耐性が脈管移
植片に形成される。なお、この実施例では、搏動性の流体流が時限弁１２３を用
いて形成されたが、その他公知の手段（例えば、流体減衰装置を有しない蠕動ポ
ンプ）を用いて搏動性の流体流を処理チャンバー１１４に対し与えるようにして
もよい。

【００１３】 圧力変換器１４０および流体変換器１４１を、ポンプ１１２と処理チャンバー
１１４との間の流体ライン１２０に設け、処理チャンバー１１４への流体の圧力
および流れを測定するようにしてもよい。この圧力変換器の適当な例としては、
Ｔｒａｎｓｐａｃ ＩＶ流体圧力計（Ａｂｂｏｔｔ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒ
ｅ Ｓｙｓｔｅｍ社）およびＨｏｎｅｙｗｅｌｌ流体圧力計（Ｎｅｗａｒｋ Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ社）が挙げられる。これらの変換器からの信号は監視制御
／データ探知システム１４９へ提供される。この監視制御／データ探知システム
１４９の例としては、ＬａｂＶＩＥＷ制御／データ探知システム（Ｎａｔｉｏｎ
ａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）が挙げられる。以下に説明するように、この
システム１４９は適当な電子信号を生成させ、図１に示すシステムにおける生理
学的条件、すなわち、接種、培養される特定の組織にとって有用な生理学的条件
をモニターするためのものである。

【００１４】 図２は処理チャンバー１１４の断面図を示している。図２に示すように、処理
チャンバー１１４は、本体１５０（例えば、ポリカーボネート製チューブ体から
なる）と、頂部キャップ１５２と、底部キャップ１５４とを具備してなる。本体
１５０は任意の標準的な漏れ防止手段、例えば内外捩子の螺合あるいは接着剤な
どを介して頂部キャップ１５２に固定されている。本体１５０は、更に蛇腹部１
５６により底部キャップ１５４に固定されている。この蛇腹部１５６は処理チャ
ンバー１１４の長手軸に沿う可撓性接合を付与している。この蛇腹部１５６はポ
リウレタン又はシリコーンなどの適当な弾性材料で形成することができ、浸漬成
形法により成形することができる。この蛇腹部１５６は本体１５０および底部キ
ャップ１５４に対し、任意の適当な手段、例えばバンドクランプを用いて取着す
ることができる。

【００１５】 処理チャンバー１１４は、更に底部マンドレル１２８および頂部マンドレル１
３３とを有する。処理チャンバー１１４の組立てにおいて、底部マンドレル１２
８は処理チャンバー１１４の頂部を介して挿入され、ついで図２に示すような内
外捩子の螺合のような適当な手段を介して底部キャップ１５４に固定される。こ
の底部キャップ１５４と底部マンドレル１２８との接合はシリコーンＯ−リング
１５５を用いることにより漏れ防止性にすることもできる。図２に示すように、
チューブ１２０が底部マンドレル１２８の孔部を介して処理チャンバー１１４内
に挿入され、アダプターポート１５８により脈管移植片１２６に固定されている
。このアダプターポート１５８は例えば内外捩子の螺合により底部マンドレル１
２８に固く固定されている。

【００１６】 このアダプターポート１５８は図２において僅か１個のポートを有するものを
用いているが、当業者に自明のように、アダプターポート１５８を多岐管とし、
枝分かれ（例えば、Ｙ型）した脈管移植片の多重端部をそのアダプターポート１
５８に上記同様にして接続させることも可能である。従って、この実施例に基づ
き、単一ブランチ、又は多重ブランチの脈管移植片の接種、培養又は処理を行い
得ることは当業者にとって自明であろう。 アダプターポート１５８は脈管移植片１２６に対し、任意の公知の手段、例え
ば、縫合、ｃ−クリップ、外科用ステープル、医用接着剤、タイラップ、弾性バ
ンドなどを用いて固定することができる。その他、脈管移植片１２６を大径のポ
ート１５８内に配置させ、脈管移植片１２６をアダプターポート１５８に対し押
圧することにより固定させることもできる。アダプターポート１５８は若干、多
孔質の材料で形成し、その取付け位置で組織を内方成長させるようにしてもよい
。

【００１７】 頂部キャップ１５２、頂部マンドレル１３３、アダプターポート１５８および
流体ライン１２２は、全て、底部マンドレル１２８を処理チャンバー１１４に固
定させた後に、処理チャンバー１１４の下半部に関して説明したのと同様にして
取着させることができる。 処理チャンバー１１４内での脈管移植片１２６を監視可能にするため、該チャ
ンバーの任意の位置に監視孔を設けたり、該チャンバー自体を光学的に透明な材
料、例えば、ポリカーボネート又はＰＶＣで形成してもよい。なお、ポリカーボ
ネート材料の使用を上記説明で述べたが、処理チャンバー１１４の成分は任意の
生体適合性を有し、滅菌可能な硬質材料、例えばテフロン（登録商標）、ＰＶＣ
又はステンレス鋼で構成させてもよい。更に、可撓性を有する一方、培養又は凍
結保存の間、脈管移植片を囲む流体量の制御に役立つような材料で処理チャンバ
ー１１４を作成してもよい。

【００１８】 処理チャンバー１１４を組立てた後は、流体を底部マンドレル１２８から処理
チャンバー１１４を流通させることができる。具体的に述べると、流体は流体ラ
イン１２０を介して底部マンドレル１２８から入り、脈管移植片１２６を通過後
、頂部マンドレル１３３へと流れる。このようにして、流体を脈管移植片１２６
の中空内を通過させることにより、剪断応力が移植片の内壁に加えられる。更に
、時限弁１２３および圧力制御弁１４８が上述のように有利に操作されることに
より（搏動性を生じさせる）、変化する半径方向応力が脈管移植片１２６に加え
られる。このように、剪断応力および／又は半径方向の応力を接種、培養の間に
脈管移植片１２６に加えることにより人体と同様の生理学的条件が似せて形成さ
れる。 流体は脈管移植片１２６を通った後、頂部マンドレル１３３に入り、ついで流
体ライン１２５を介して排出される。図１に示すように、流体ライン１２５は頂
部マンドレル１３３を入口ポート１３１に接続させ、流体が再度、処理チャンバ
ー１１４内に入り、脈管移植片１２６の外表面を横切って灌流することを可能に
している。流体は脈管移植片１２６を横切って灌流したのち、出口ポート１３０
を介して処理チャンバー１１４から再度、排出される。なお、出口ポート１３０
は流体ライン１２２に固定されている。

【００１９】 本発明の他の実施態様において、弁１２９は例えば脈管移植片１２６の接種の
間、閉じられる。弁１２９を閉じることにより、流体は強制的に脈管移植片１２
６内に導入され、背圧により脈管移植片１２６を通って灌流し、ついで出口ポー
ト１３０を介して処理チャンバー１１４から排出される。このように弁１２９を
利用することにより、細胞を強制的に脈管移植片１２６を通過させる処理の最初
の段階において脈管移植片１２６の適切な接種が確実に行われる。接種が適当な
レベルに達したとき、弁１２９が開放され、上述のようにして流体の流れが進行
する。 流体が脈管移植片１２６を通って通過することにより、脈管移植片１２６に波
動を生じさせることがある。支持部材、例えば骨格形状のロッドを公知の手段に
よりアダプターポート１５８に取着させ、この波動を抑制してもよい。図２に示
す脈管移植片１２６の垂直方向の配向は必ずしも必要でない。但し、その場合、
移植片は、剪断応力を生じさせる移植片内部表面を横切る流体の流れを不当に妨
害させないような内部支持構造体により支持させる必要がある。そのような支持
構造体は、大きく、また遮られることのない開口部を有する副木構造又は硬質の
筒状スクリーンを更に具備するものであってもよい。

【００２０】 流体を処理チャンバー１１４に通過させるとき、交番圧力源１１６を用い、処
理チャンバー１１４をその垂直軸方向に沿って繰返し伸縮させる。上述のように
、処理チャンバー１１４の延びは蛇腹部１５６の使用により可能となる。本発明
の１実施態様において、この交番圧力源１１６は空気シリンダー１７０と、四方
向ソレノイド弁１７２と、流量制御弁１７４と、底部位置センサー１７６と、頂
部位置センサー１７８とを具備してなる。処理チャンバー１１４に交互の垂直方
向の動きを生じさせるため、交番圧力源１１６に空気が空気供給部１８０から供
給される。空気圧は四方向ソレノイド弁１７２に接続された流量制御弁１７４に
より制御される。ソレノイド弁１７２は制御システム１４９により作動し、それ
により接種および培養されるべき組織に所望の歪みプロフィールを生じさせる。
より具体的には、制御システム１４９によりソレノイド弁１７２を作動させ、空
気シリンダー１７０内のピストンをその上下位置の間にて交互に駆動させる。制
御システム１４９はこれらの位置に到達したことの電気的示唆を頂部位置センサ
ー１７８および底部位置センサー１７６から受理する。処理チャンバー１１４を
交互に繰返し伸縮させることにより、軸方向の変化する応力が有利に脈管移植片
１２６に対し加えられる。この軸方向の応力はｉｎ−ｖｉｖｏ条件を似せて形成
させるので有利であり、その結果、生来の生化学的、物理的および構造的特性を
殆ど示す３次元組織がもたらされる。

【００２１】 当業者に自明のように、交番圧力源１１６は任意の適当な手段により処理チャ
ンバー１１４の頂部又は底部（蛇腹部１５６により分離されている）に取着させ
ることができる。更に、当業者に自明のように、交番圧力源１１６に接続されて
いない処理チャンバーの半分を所定位置に固定させ、処理の間に固定位置に保持
されるようにしてもよい。更に、当業者に自明のように、移植片に加えられる剪
断応力、半径方向および軸方向の応力（各応力の周期、大きさおよび／又は期間
）は所望に応じて変化させ、それにより接種および培養条件を最適化したり、ｉ
ｎ ｖｉｖｏでの生理学的条件に似せたりしてもよい。 圧力源１１６の１例について説明したが、それに限らず、処理チャンバー１１
４をその垂直軸に沿って交番圧力を加えることのできる任意の手段を利用するこ
とができよう。例えば、適当なカム形状を駆動させるロータリーモータを使用す
ることも可能である。

【００２２】 上述のように、処理チャンバー１１４は移植片足場（ｓｃａｆｆｏｌｄｉｎｇ
）１２６を収容している。下記の参照のため引用された特許に詳述されているよ
うに、この移植片１２６は、生体再吸収性および／又は生物学的適合性を有する
、編まれ、組まれ、織られ、フェルト化され又は合成された材料、あるいは生来
の移植足場材を有するものなど、任意のものであってよい。処理チャンバー１１
４は任意の長さ、直径の移植片足場１２６を収容し得る任意の長さ、直径のもの
とすることができる。これは、このシステムが冠動脈、頸動脈、腸骨および末梢
脚移植片など任意の大きさの脈管移植片の滅菌、接種、培養、保存、輸送および
試験に利用し得るという点から有利である。

【００２３】 なお、図１に示すシステムは脈管移植片足場１２６に関して記載したが、当業
者に自明のように、この発明の利点をより広い用途に応用することも可能である
。例えば、図３に示すように、処理チャンバー１１４に類似する処理チャンバー
２１４を図１のシステムとの関連で軟骨移植片２２６を接種、培養、処理するの
に使用することができる。この処理チャンバー２１４は多くの点で処理チャンバ
ー１１４に類似している。しかし、この処理チャンバー２１４は単一の入口２３
０と単一の出口２３１を有するに過ぎない。上方マンドレル２００および下方マ
ンドレル２０２は中実のもので、孔を有していない。 本発明のこの変形例において、流体は入口ポート２３０に導入され、上方アダ
プターポート１５８に取着された無孔プレート２０４の外周を流れる。ついで、
流体は移植片２２６を横切り、多孔プレート２０６を通過し、最後に出口ポート
を通って灌流する。このように、流体が移植片２２６を横切って灌流する間、交
番圧力源１１６を用いて、処理チャンバー２１４の繰返し伸縮が行われる。この
伸縮作用によりプレート２０４と２０６との間の容積が交互に圧縮、膨脹し、基
板２２６に圧力変化を生じさせる。

【００２４】 なお、図３に示すシステムの変形例において、プレート２０４としてプレート
２０６のような多孔質のプレートが用いられる。すなわち、ポート２３０を介し
て処理チャンバー２１４に導入された流体はプレート２０４を通って通過する。
図示のように、移植片２２６はプレート２０４、２０６のいずれかに取着される
。あるいは、移植片２２６はプレート２０４、２０６間の支持構造体（図示しな
い）に装着される。好ましい使用方法において、流体は双方のポート２３０およ
び２３１を介して処理チャンバー２１４に導入され、処理チャンバー２１４から
排出される。軟骨移植基板２２６が接種された後、組織基質（マトリックス）は
成長し始め、交番圧力源１１６を用いて、処理チャンバー２１４の繰返し交互伸
縮が行われる。このチャンバー２１４の伸縮作用によりプレート２０４と２０６
との間の容積が交互に圧縮、膨脹し、基板２２６に圧力変化（接触圧力および／
又は流体圧力）を生じさせる。例えば、細胞が静的な流れの条件下で接種された
のち、基板２２６は成長の初期の段階で０％と７５％の間で交互に緩和と圧縮が
繰返され、その後半の段階で２５％と７５％の間で交互に緩和と圧縮が繰返され
る。なお、当業者に自明のように、基板２２６の圧縮、緩和の大きさ、周期およ
び期間は任意に選択、変更することができ、それにより培養条件を最適化したり
、ｉｎ ｖｉｖｏでの生理学的条件に似せたりすることができる。

【００２５】 更に他の実施態様において、図１に示すシステムは、複数の脈管移植片１２６
を処理するための複数の処理チャンバー１１４を有する。具体的に述べると、流
体ライン１２０は分割され、所望の多数の付加的チャンバー出口１４４に接続さ
れるようになっている。多重圧力源１１６を用いることもできるが、当業者に自
明のように、単一の圧力源を用いて多重処理チャンバー１１４に並列的に接続さ
せることもできる。同様にして、各処理チャンバー１１４を別々の貯蔵部１１０
およびポンプ１１２に接続させ、システムにおける多重処理チャンバーが単一の
交番圧力源１１６を分かち合うようにする。なお、多重ポンプラインを有するポ
ンプ１１２を用い、システムにおける各処理チャンバー１１４が同一の交番圧力
源と同一のポンプ１１２（それぞれ異なるポンプラインを使用する）を用いるが
、異なる流体貯蔵部１１０に接続するようにしてもよい。このようにして、複数
の脈管移植片を本発明に従って同時に、接種、培養および試験することが可能と
なる。

【００２６】 図１に示すシステムが、圧力変換器１４２および流体変換器１４３を、処理チ
ャンバー１１４の出口に設けるようにしてもよい。これらの変換器は追加のデー
タを制御／データ探知システム１４９へ提供し、それにより本システムが培養さ
れるべき組織に所望の歪みプロフィールを確実に生じさせることができる。更に
、流量制御弁１４６を流体ライン１２２に沿って設けることができ、それにより
、処理チャンバー１１４内の雰囲気圧力を所望により大気圧よりも大きくするこ
とができる。同様に、ｐＨ指示器１６１および酸素量指示器１６０を貯蔵部１１
０に連通させ、システムにおける流体のｐＨレベルと酸素量を周期的に測定する
ようにすることもできる。 処理チャンバー１１４の入口ポートおよび出口ポートは公知の方法（例えば、
ルアーロック又は捩子付き栓）により封止し、汚染の虞れのない封止処理チャン
バーを形成するようにしてもよい。この封止処理チャンバーは脈管移植片又は他
の補綴装置を滅菌、貯蔵、輸送するのに使用することができる。特に、封止処理
チャンバーを図１のシステムに配置する前に、封止処理チャンバー１１４内に固
定された脈管移植片足場１２６を或る種の化学的手段、例えば酸化エチレン又は
過酢酸、放射線手段、例えば電子線又はガンマー線、又は蒸気滅菌で滅菌しても
よい。この滅菌された脈管移植片足場又は滅菌された脈管移植片を収容した封止
処理チャンバー１１４をついで図１のシステムに戻し、システム又は脈管移植片
を汚染させることなく接種、培養を行う。

【００２７】 処理チャンバー１１４内での脈管移植片の接種、培養は一般に公知の技法によ
り行うことができ、この場合、成長の間、脈管移植片に加えられる半径方向の応
力、剪断力、軸方向の応力による利益および利点が付加される。３次元細胞培養
の成長のための適当な接種および培養方法の例は米国特許Ｎｏ．５，２６６，４
８０および米国特許出願Ｎｏ．０８／４８７，７４９（１９９５年６月７日出願
）、発明の名称“Ｉｎ Ｖｉｔｒｏ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｕｂｕ
ｌａｒ Ｔｉｓｓｕｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｂｙ Ｓｔｒｏｍａｌ Ｃｅｌ
ｌ Ｃｕｌｔｕｒｅ ｏｎ ａ Ｔｒｅｅ Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｆｒａｍ
ｅｗｏｒｋ”（参照として、ここに組込む）に記載されている。この米国特許Ｎ
ｏ．５，２６６，４８０および米国特許出願Ｎｏ．０８／４８７，７４９に記載
されているところの３次元マトリックスを形成し、所望の細胞でこのマトリック
スを接種し、培養基を保持する技法を本発明に容易に適用し得ることは当業者に
とって自明であろう。

【００２８】 脈管移植片が所望のレベルの細胞密度に達したとき、保存剤を処理チャンバー
１１４内に導入することができる。この処理チャンバーが保存剤で満たされたと
き、処理チャンバーの入口ポートと出口ポートを閉塞し、再び封止処理チャンバ
ーを形成させ、この培養され、保存された脈管移植片を貯蔵および／又は輸送に
供することができる。好ましくは、この保存剤は極低温保存剤とし、移植片は処
理チャンバー１１４内にて凍結させるようにする。このようにして、封止処理チ
ャンバー１１４を脈管移植片又は他の補綴装置の滅菌、培養、貯蔵および輸送の
ために使用することができる。 以上、本発明の種々の態様について説明したが、これらは説明のためのもので
、限定を意図するものでない。すなわち、請求の範囲を逸脱することなく、種々
の変更を加え得ることは当業者に自明であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 補綴装置の滅菌、接種、培養、保存、輸送および試験を行うための本発明に係
わる装置を模式的に示す図。

【図２】 脈管移植片を収容した脈管移植片処理チャンバーを示す断面図。

【図３】 軟骨移植片を収容した軟骨移植片処理チャンバーを示す断面図。

【符号の説明】

１１０ 流体貯蔵部 １１２ ポンプ １１４ 処理チャンバー １１６ 交番圧力源 １１９ パルス減衰装置 １２６ 脈管移植片

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 リー，アン，エイ． アメリカ合衆国 92672 カリフォルニア 州 サン クレメント，カレ デル セロ 58番 1100 (72)発明者 バウンガートナー，マーク，エフ． アメリカ合衆国 92126 カリフォルニア 州 サンディエゴ，カーマント ドライブ 915番 7125 (72)発明者 コレー，フレッド，アール． アメリカ合衆国 92130 カリフォルニア 州 サンディエゴ，トレー ビユー コー ト 3646 Ｆターム(参考） 4B029 AA02 BB11 CC03 DA04 DA10 DF10 DG01 DG10 4B065 AA90X AC20 BC01 BC18 BC25 BC50 CA43 CA44 4C097 AA01 AA15 AA21 BB10 MM06

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元組織成長を容易にする脈管移植片であって、細胞によ
   る橋渡し可能な間隙を含む生物学的適合性非生体３次元骨格を有するものと； 流体を通過させる第１のポートと第２のポートを有するチャンバーと； 該チャンバー内で該脈管移植片を接続するための手段と； 該脈管移植片に半径方向の応力および剪断応力を付与するための手段と； 該脈管移植片に軸方向の応力を適用するための手段と； を具備してなる装置。
2. 【請求項２】 該第１のポートと該第２のポートとが、該チャンバー内にて
   該脈管移植片の孔により連通し、該付与手段が該脈管移植片を介して流体を該第
   １のポートから該第２のポートへ強制的に通過させる手段を含み、それにより流
   体を該脈管移植片と接触させるようにした請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 該付与手段が更に、該脈管移植片内で交番圧力を生じさせる
   手段を具備してなる請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 該チャンバーが更に、流体を通過させる第３および第４のポ
   ートを具備し、該第３ポートと該第４のポートとが該チャンバーにより連通し、
   該第３ポートから該第４のポートへの流体が該脈管移植片の外表面と接触するよ
   うにした請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 該圧力を生じさせる手段が、該脈管移植片への流体流の圧力
   を交番して発生させる手段を具備する請求項３記載の装置。
6. 【請求項６】 該流体流の圧力を交番して発生させる手段が時限弁からなる
   請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 該軸方向の応力を適用する手段が、該チャンバーを伸張させ
   る手段を有する請求項５記載の装置。
8. 【請求項８】 該チャンバーが膨脹可能な蛇腹を含み、該伸張手段が空気ピ
   ストンを含む請求項７記載の装置。
9. 【請求項９】 流体の交番流を該第１のポートを介して該チャンバーに与え
   るポンプを更に具備してなる請求項８記載の装置。
10. 【請求項１０】 頂部壁面と、底部壁面と、少なくとも１個の側壁とにより
    画成されたチャンバーと； 該チャンバーへの第１および第２の流体入口と、該チャンバーからの第１およ
    び第２の流体出口と； ３次元組織成長を容易にする脈管移植片であって、細胞による橋渡し可能な間
    隙を内在する生物学的適合性非生体３次元骨格を有するものと； 該チャンバー内に装着された第１の取付け部材であって、第１流体入口と連通
    し、該脈管移植片の第１の端部を開口した状態で受理、保持するべく形状を有し
    、流体を該脈管移植片を通って通過させるものと； 該チャンバー内に装着された第２の取付け部材であって、第１流体出口と連通
    し、該脈管移植片の第２の端部を開口した状態で受理、保持するべく形状を有し
    、流体を該脈管移植片から排出させるものと； 第１流体入口と連通し、該第１の取付け部材を介して搏動性流体流を与え、更
    に第２流体入口と連通し、該チャンバー内に収容された該脈管移植片の外面を横
    切り、該第２の流体出口を通過させる流体流を与える流体供給システムであって
    、該第２流体入口と該第２の流体出口とが該チャンバーを介して連通したものと
    ； 該チャンバーを膨脹させ該脈管移植片に軸方向の応力を加えるための手段と； を具備してなる脈管移植片を接種、培養するための装置。
11. 【請求項１１】 該少なくとも１つの取付け部材が該チャンバーの頂部壁面
    に装着され、受理された脈管移植片がそこからほぼ垂直方向に垂下されている請
    求項１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 該出口が該流体供給システムと連通し、封止された流体供
    給システムを与えるようにした請求項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】 脈管移植片を接種、培養するための方法であって； ３次元組織成長を容易にする脈管移植片を提供する工程であって、該脈管移植
    片が細胞による橋渡し可能な間隙を内在する生物学的適合性非生体３次元骨格を
    有し； 該脈管移植片を流体培養基に接触させる工程と； 該接種および培養の少なくとも１つの期間において該脈管移植片に半径方向の
    応力と剪断応力を与え生理学的条件を似せて形成させる工程と； 該接種および培養の少なくとも１つの期間において該脈管移植片に軸方向の応
    力を加え生理学的条件を似せて形成させる工程と； を具備してなる方法。
14. 【請求項１４】 該流体培養基への接触させる工程が該脈管移植片を通過す
    るよう流体流を向けさせる工程と； 該応力付与工程が、該流体培養基を該脈管移植片を搏動性を伴って通過するよ
    う強制し、それにより該脈管移植片に半径方向の応力と剪断応力を与えるように
    した請求項１３記載の方法。
15. 【請求項１５】 ３次元組織成長を容易にする軟骨移植片であって、細胞に
    よる橋渡し可能な間隙を含む生物学的適合性非生体３次元骨格を有するものと； 流体を通過させる第１のポートと第２のポートを有するチャンバーと； 該チャンバー内で該軟骨移植片を接続するための手段と； 該軟骨移植片に剪断応力を付与するための手段と； 該軟骨移植片に圧縮力を適用するための手段と； を具備してなる装置。
16. 【請求項１６】 該チャンバーが可変長さを有し、該適用手段が該チャンバ
    ーの長さを変化させる手段を具備してなる請求項１５記載の装置。
17. 【請求項１７】 該適用手段が更に、該チャンバー内に第１の対向プレート
    と、第２の対向プレートとを具備し、該軟骨移植片がこれらプレート間に配置さ
    れ、該チャンバーの長さの減少がプレート間の距離を減少させ、該軟骨移植片に
    圧縮力を加えるようにした請求項１６記載の装置。
18. 【請求項１８】 該チャンバーが膨脹可能な蛇腹を有し、該長さを変化させ
    る手段が空気ピストンからなる請求項１７記載の装置。
19. 【請求項１９】 ３次元組織成長を容易にする移植片であって、細胞による
    橋渡し可能な間隙を含む生物学的適合性非生体３次元骨格を有するものと； 流体を通過させる第１のポートと第２のポートを有するチャンバーと； 該チャンバー内で該移植片を接続するための手段と； 該移植片に剪断応力を付与するための手段と； 該移植片に軸方向の応力を適用するための手段と； を具備してなる装置。
20. 【請求項２０】 該移植片がルーメンを有する脈管移植片であり、更に、該
    ルーメン内に圧力を変化させる手段を具備し、それにより該移植片に半径方向の
    応力を付与するようにした請求項１９記載の装置。
21. 【請求項２１】 該移植片が脈管移植片、腱移植片、靱帯移植片又は骨移植
    片である請求項１９記載の装置。
22. 【請求項２２】 該応力適用手段が該チャンバーを伸張させる手段を有する
    請求項２１記載の装置。
23. 【請求項２３】 該チャンバーが膨脹可能な蛇腹を有し、該チャンバー伸張
    手段が空気ピストンを有する請求項２２記載の装置。