【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に採取針を穿刺して骨髄を吸引採取する骨髄採取方法に係り、注入した灌流液とともに骨髄を採取する骨髄自動灌流採取方法およびその装置に関する。本発明は、また、移植医療における、幹細胞ソース（健常者ドナー、患者本人、死体、臍帯等）からの幹細胞採取用器具（白血病、悪性リンパ腫、その他血液・免疫系疾患全般）や、再生医療、遺伝子治療等に基づいた細胞療法における幹細胞ソース（健常者ドナー、患者本人、死体、臍帯等）からの幹細胞採取用器具（整形外科、脳神経外科、形成外科、心臓外科等、近未来のすべての医療分野において応用が可能な他、薬剤等の投与に用いられる医療用ポンプや骨に挿入する整形外科用器具）としても適用が可能である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、骨髄移植（Ｂｏｎｅ Ｍａｒｒｏｗ Ｔｒａｎｓｐｌａｎｔａｔｉｏｎ：ＢＭＴ）は、白血病、悪性リンパ腫等の血液疾患、免疫疾患等への効果的な治療法として確立されつつあり、骨髄移植に伴うドナーからの造血幹細胞採取は今後も増加することが予想されている。骨髄移植法では、患者の造血能を強力な化学療法により破壊し、その後、造血能再構築のためドナーから採取した骨髄液（造血幹細胞を含む）を患者に輸注する。今日の主流であるドナーからの移植用骨髄採取方法としては、例えば下記非特許文献１に例示されるような、１９７０年代にＴｈｏｍａｓらによって採用されたＡｓｐｉｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ（吸引法）が一般的に用いられている。該Ａｓｐｉｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄは、骨髄採取針を用いてドナーの腸骨から骨髄を吸引する方法で、内科医にとっても手技が容易であること、骨髄採取針やシリンジ等、比較的簡単な器具で手技が行えることから、広く臨床において普及し、確立した手法となっている。
【０００３】
また、近年提案されたドナーからの移植用骨髄採取方法として、例えば下記非特許文献２に例示されるような、灌流法（Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）がある。注入された灌流液とともに骨髄を採取する方法で、少ない穿刺回数で、末梢血混入の少ない骨髄が採取可能である等のメリットが、サル（体重２キロ程度）を用いた実験により報告されている。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｅ．Ｄ．Ｔｈｏｍａｓ，Ｒ．Ｓｔｏｒｂ共著「Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｈｕｍａｎ ｍａｒｒｏｗ ｇｒａｆｔｉｎｇ」Ｂｌｏｏｄ，１９７０年１０月３６（４）ＰＰ５０７〜５１５
【非特許文献２】
池原進：“造血幹細胞移植におけるＨＬＡバリアーの克服”、分子細胞治療、Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．５（２００１）ｐｐ４４−５０
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の吸引法による骨髄採取法は、内科医にとっても手技が容易であり、骨髄採取針やシリンジ等、比較的簡単な器具で手技が行えるものの、穿刺回数が多く、ドナーに及ぼす侵襲例が報告される等、多くの課題を含んでいる。また採取された骨髄も末梢血の混入が多く、レシピエントの拒絶反応の原因となり得る。さらに数名の術者により、２〜３時間の手技を要する。このように、従来の吸引法では、ドナーへの合併症を引き起こし易く、稀ではあるものの、重篤な合併症によりドナーの生命に危険が及ぶ場合も報告されている。Ｂｕｃｋｎｅｒらは、１１６０名のドナーのうち、６名が生命に関わる合併症（心肺機能不全、感染症、脳血管塞栓等）を発症したことを報告している。また、重篤なもの以外でも、日本骨髄移植推進財団の公表した統計によれば（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｍｄｐ．ｏｒ．ｊｐ）、１３．６％のドナーが３８度以上の発熱を起こし、また８２％が術後の痛みを訴えている。
【０００６】
また、従来の灌流法では、骨髄に与える過剰な陽圧、流量による脂肪塞栓症等の合併症の危険性がある。特に腸骨においてはその危険性が高い。また、報告された動物実験データから、ヒトの移植に要する細胞数を得るには、現在、一般的な吸引法に比較しても多くの作業時間が必要と考えられる。さらに、ヒト腸骨のような面積の大きい骨では、２点間の灌流では広い範囲をカバーできず、充分な量の細胞を確保できない可能性が高い。
【０００７】
一般的に、ドナーの合併症は、骨髄採取針による多数回の穿刺、低濃度骨髄の大量採取に伴う出血、長時間の全身麻酔の主に３つの要因が絡み合って生じていると言える。骨髄採取針を用いた吸引法では、１回の穿刺で１０ｍｌ程度の骨髄しか採取できないため、必要量である５００〜１２００ｍｌの骨髄を採取するためには５０〜３００回程度の穿刺を行う必要がある。そして、吸引法では採取骨髄の濃度が低いため、必要数の造血幹細胞を得るためには、多量の骨髄を採取しなければならない。その結果、手技に時間を要して、数時間の全身麻酔をドナーに施す必要があり、さらに、患者にとっても、濃度の低い骨髄はすなわち末梢血混入の多い骨髄ということになり、特にＴ細胞はＧＶＨＤ（Ｇｒａｆｔ ｖｓ．Ｈｏｓｔ Ｄｉｓｅａｓｅ）の原因となり得る。池原らの報告によれば、吸引法により採取された骨髄は２０％以上の末梢血由来のＴ細胞を包含している。
【０００８】
そこで、本件発明者は、前記従来の単なる吸引法（Ａｓｐｉｒａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ）における課題を解決して、ドナーの腸骨等に吸引針を穿刺して骨髄を吸引採取するように構成した骨髄採取装置において、マニピュレータにパワーユニットにより駆動され吸引機能を備えた回転自在で屈曲自在な軟性ドリルを設置して、ドナーへの低侵襲を可能にしつつ、体内への穿刺角度の自由度が高くかつ穿刺が容易で、多量の骨髄を短時間で広範囲から効率よく吸引することを可能にした骨髄採取装置を提案した（特願２００３−３２２０９５）。
【０００９】
本発明では、さらに、もう一つの骨髄採取方法である従来の単なる灌流法における課題を解決して、ドナーに対して最小限の侵襲で、多量の骨髄を短時間で広範囲から効率的に採取することを可能にした骨髄自動灌流採取方法およびその装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に採取針を穿刺して骨髄を吸引採取する骨髄採取方法において、吐出針により注入された灌流液を、骨髄とともに複数台のデバイスを用いて多数点から同時に灌流採取することを特徴とする。また本発明は、前記複数台のデバイスを協調駆動制御することにより、骨髄腔内に加わる圧力および骨内全体で積算した灌流量等のパラメータを計測し、最適条件下で骨髄を採取することを特徴とする。また本発明は、前記吐出針による注入灌流液に、高低差による僅かな陽圧のみを加えるとともに、採取針の陰圧を用いて灌流を生じさせることを特徴とする。また本発明は、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に採取針を穿刺して骨髄を吸引採取する骨髄採取装置において、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に穿刺され陰圧の付加が可能な複数台の採取針と、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に穿刺され陽圧の付加および灌流液の吐出が可能な少なくとも一つの吐出針とから構成されたことを特徴とする。また本発明は、前記骨髄腔内の圧力および灌流量を計測する計測手段を備えるとともに、該計測手段の結果に基づいて骨髄腔内を最適な状態に維持する制御手段を備えることを特徴とするもので、これらを課題解決のための手段とするものである。
【００１１】
【実施の形態】
以下、本発明の骨髄自動灌流採取方法およびその装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１〜図４は本発明の骨髄自動灌流採取方法およびその装置の１つの実施の形態を示すもので、図１は骨髄自動灌流採取装置の概念図、図２は骨髄自動灌流採取装置の試作機の全体写真図、図３は骨髄自動灌流採取装置における吸引部の写真図、図４は試作機のシステム構成図である。本発明の基本的な構成は、図１に示すように、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に採取針３を穿刺して骨髄を吸引採取する骨髄採取方法において、吐出針により注入された灌流液２を、骨髄とともに複数台のデバイス１を用いて多数点から同時に灌流採取することを特徴とするものである。
【００１２】
以下、本発明の骨髄自動灌流採取方法およびその装置の実施の形態について、試作機による実験結果の説明とともに、詳細に説明する。図１は本発明の骨髄自動灌流採取装置による骨髄灌流採取の概念図である。装置を用いた腸骨からの骨髄採取における構成要素を表１に示す。表１の符号は図１の符号と対応（以下の説明文中では○を除いた符号で説明する）している。まず腹臥位になったドナーから腸骨の腸骨稜に沿って、細径の骨髄採取針を用いて数点穿刺する。そして、１点（もしくは数点）から静脈圧程度の陽圧を加え、他点からは本発明装置におけるデバイス１を用いて陰圧を加え、生理食塩水等の液体を用いて灌流を行う。現行の灌流法では、灌流液を吐出する際に手動でシリンジを用いて陽圧を与え、骨髄を他の孔から流出させ採取するが、この手法では不意に髄腔に過度の陽圧を加える可能性があり、それが脂肪塞栓症等の合併症の要因となることが報告されている。
【表１】
【００１３】
吐出部と吸引部に圧力勾配を生じさせることができれば、物理的には同様な効果が期待できることから、本手法では灌流液の吐出には高低差による静脈圧程度の非常に弱い陽圧のみとし、吸引にデバイスを用いることで安全性を高めた。万が一のデバイスの誤作動時にも、逆流防止弁により骨髄腔に陽圧が加わることはない。ここでは本装置のデバイス１によって陰圧を発生させたが、逆に本装置により弱い陽圧を与え、他点から陰圧を発生させて骨髄を灌流採取することも同様に可能である。また、面積の大きいヒト腸骨の広範囲から骨髄を灌流採取するためには、既存の吸引法のような２点間の灌流ではカバーできないため、数点から骨髄を灌流採取する必要がある。数点から灌流するには数人の術者が必要であり、また骨全体としての灌流速度を安全な範囲に保つには、各点からの灌流が協調して行われなくてはならない。したがって、数点からの灌流を実現するためには、本発明のような装置におけるデバイスを用いた灌流が最適である。
【００１４】
本装置におけるデバイス１を複数台用いることで、各デバイス１に装備したアクチュエータを駆動し、機械的に数点から陰圧を発生させ自動的に灌流を行えるため、広範囲の骨髄採取が可能となる。また、各デバイス１から得られる圧力・流量等の計測手段からの計測データを制御用計算機（制御手段）で統合することで、骨全体としての流量などのパラメータを安全な範囲に抑えることも可能となる。腸骨からの灌流速度、圧力について最適な値が、今後の吸引法に関する医学的基礎研究の中で明らかになっていくと考えられる。センサを用いて圧力や流量などのパラメータを計測し、これらの医学的データにより設定した値との間でフィードバック等の制御をしながら、各デバイスのアクチュエータ駆動速度を制御していく。
【００１５】
また、上述したような腸骨からの骨髄採取が現在一般的だが、大腿骨や上腕骨など長管骨からの骨髄採取への応用も可能である。骨髄採取針を通し、灌流液吐出・吸引用の細管をそれぞれ髄腔に挿入する、あるいは吐出・吸引管が一体となったデバイスを髄腔に揮入して、腸骨と同様に灌流を行うことで、長管骨からの骨髄採取が可能である。
【００１６】
＜具体的実施例＞
＜プロトタイプの製作と性能評価＞
腸骨からの骨髄自動灌流採取装置として詳細設計された具体的実施例として、腸骨からの骨髄自動灌流採取装置の試作機を製作した。腸骨は、扁平な構造であり、広い面積（３２ｃｍ２ 程度）を持つ。この範囲から骨髄を灌流するため、腸骨稜を骨髄採取針で数点穿刺し、数台のデバイス１を用いて多点からの灌流を行う。腸骨からの骨髄自動灌流採取装置の機能としては、吸引用の陰圧の発生とその制御、灌流量の制御、そして灌流採取した骨髄の回収である。これらの機能を実現する装置のプロトタイプとして、図２に示す装置を製作した。この装置には図３に示すようなディスポーザブルシリンジと牽引機構が２組装備されており、それぞれが陰圧を発生させ骨髄を灌流採取していく。実際には、このデバイスをさらに数台並列駆動させて、多点からの骨髄灌流採取を実現することが可能である。
【００１７】
次に、図４に試作機のシステム構成を示す。大別して、デバイス本体、制御手段としての制御用ＰＣ、ＤＣモータドライバから成る。計測手段である圧力センサから圧力値が電圧値として出力され、ＰＣのＡ／Ｄボード（ＰＣＩ‐３５２１，Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ社）からこの値を入力し、あらかじめ設定した圧力目標値（ここでは−６０ｋＰａ）との差分をとる。この差分に比例定数ｋを乗算した値をモータ駆動電圧としてＤＣモータドライバ（ＰＣ‐０１４３−２，Ｏｋａｔｅｃｈ）に出力する。モータドライバでは、電圧入力に比例した回転数でモータを駆動するため、フィードバック制御が実現する。同時に、ＰＣではエンコーダからの入力をモータカウンタボード（ＰＣＩ‐６２０１Ｅ，Ｉｎｔｅｆａｃｅ社）で入力し、モータ駆動速度が過剰（ここでは２ｍ１／ｓｅｃ以下）とならないようモータドライバへの出力電圧に条件を与えている。
【００１８】
また、ボールねじによる直動機構の可動範囲内で駆動するよう設定するため、装置にはフオトインタラプタが装備されている。フオトインタラプタからの出力がＯＮの際にはモータをそのまま駆動し、ＯＦＦに変化した際には即座にモータの駆動を停止する。停止した後、スイッチを切り替えることで、シリンジ内に採取された骨髄が回収バッグに流出する。陰圧は、ディスポーザプルシリンジを、アクチユエータを用いて牽引することで発生させる。手動で行う現行の灌流法では、３０ｍ１のシリンジを用いて生理食塩水を吐出し灌流している。試作機を用いる場合、シリコンチユープ内や骨髄採取針の内部にエアが存在する状態で灌流を開始することになるため、ディスポーザブルシリンジとしては、エアによるデッドスペースを考慮して６０ｍ１のものを選定した。アクチユエータとしてはＤＣモータを利用し、ボールねじと組み合わせた直動機構を構成し、シリンジを牽引する。ボールねじとしては、装置の小型化を考え、外径６ｍｍ、ピツチ９ｍｍのミニチユア樹脂すべりねじ（Ｒ‐ＭＳＳ０６０９Ｍ、ＮＴＮ）を選定した。
【００１９】
次に、牽引速度について考える。現行の灌流法では、３０ｍｌの生理食塩水を、麻酔を除いて穿刺等の所要時間も含め約２０分で灌流採取している。灌流速度についての規定は特にない（吸引法においては採取速度は５００ｍｌ／３０ｍｉｎを越えないように規定されている）。プロトタイプにおいては、灌流速度は最高２ｍｌ／ｓｅｃと設定し設計を進めていく。また、シリンジ内に発生している陰圧の計測には、連成式圧力センサ（ＡＰ‐４４，キーエンス）を用い、発生陰圧の計測による陰圧のフィードバック制御を行う。灌流採取された骨髄は、シリンジ内に集積される。デバイスがフルストローク駆動した後、シリンジを逆に駆動し、骨髄を抗凝固剤の入った回収バッグに蓄積する。シリコンチユーブにチェックバルプが装備されており、シリンジを押し込んだ場合には回収バッグヘ採取された骨髄が流出するよう設計している。
【００２０】
ユーザインタフェースとしては、術者は装置のメインスイッチをＯＮにするのみで、自動的に灌流採取を行っていく。装置におけるデバイス１の１ストローク分の採取が終了した後、スイッチを切り替えれば自動的に回収バッグへ採取された骨髄が集積される。プロトタイプにおいて、灌流液として生理食塩水を用い、その吐出に陽圧を機械的に加えるのではなく、高低差を利用して静脈圧程度の陽圧で吐出することとした。機器の誤作動により陽圧が加わる危険性がないため、高い安全性が期待できる。
【００２１】
具体的には、輸液バッグに入れた生理食塩水を高さ１０ｃｍ程度の高さに吊り下げ、シリコンチュープで骨髄採取針の外筒と接続して生理食塩水を吐出する。生理食塩水の吐出に加える陽圧は静脈圧程度に抑える反面、骨髄の吸引は、手動で行う現行の灌流法に比べて高い陰庄で行う。予備実験において、吸引法による骨髄採取では、手動で陰圧を加えた場合の最高圧が−６０ｋＰａ程度である。そこで、腸骨における骨髄自動灌流採取装置のプロトタイプでは、−６０ｋＰａ程度を最高圧として吸引圧を制御する。デバイスをシリコンチユーブを介して穿刺した骨髄採取針に接続し、骨髄腔に陰圧を加え骨髄を灌流採取する。
【００２２】
＜ｉｎ ｖｉｔｒｏでの腸骨骨髄採取実験結果＞
試作機の性能評価として、ｉｎ ｖｉｔｒｏでのブタ腸骨を用いた骨髄灌流採取実験を行った。対象として、ブタ成体腸骨を利用し、回収できる骨髄の範囲を計測した。方法としては、染色した灌流液を用いて採取を行った後、腸骨断面を取り着色された面積を計測した。その結果、吐出点１点、デバイス１台による吸引点２点からの灌流により、ブタ腸骨の約６０％の範囲から骨髄を採取可能であった。つまり、３点のみの穿刺を行うことで、ブタ腸骨の広範囲から骨髄が採取できることが確認された。
【００２３】
＜実験動物を用いた骨髄採取実験結果＞
試作機の性能評価と、臨床の環境を想定した問題点の明確化を行うため、実験動物における試作機を用いた骨髄灌流採取実験を行った（写真図５）。実験対象としては、ブタ生体（４０ｋｇ、オス）の腸骨を用いた。右腸骨に対して、ｉｎｖｉｔｒｏでの実験と同様に３点を穿刺し、１点（腸骨翼）から生理食塩水を静脈圧程度の陽圧で吐出、他の２点（腸骨稜）からデバイス試作機を用いて陰圧を加え、灌流を生じさせた。また対照実験として、吸引法により骨髄１０ｍ１を腸骨から採取した。
【００２４】
その結果、写真図６に示したような骨髄を灌流採取することに成功した。採取骨髄の塗抹標本を作成し、幹細胞を含む有核細胞数をカウントした。図７に塗抹標本の１例を示したが、多くの骨髄芽球を含んでいることが分かる。これらの結果から、この装置を用いて体重４０ｋｇのレシピエントに対し移植を行うことを想定した場合、現在一般的に行われている吸引法との比較を表２に示す。表２に示すように、本装置を用いることで、現在一般的に行われている吸引法の１０分の１以下の穿刺回数で、短時間に移植用骨髄を採取可能であることが明らかとなった。さらに、この作業に置いてデバイスの操作は一人で行うことができ、マンパワーの節減にも大きく貢献できる。
【表２】
【００２５】
＜大腿骨からの骨髄自動灌流採取装置＞
具体的実施例として、長管骨からの骨髄自動灌流採取装置の試作機によるブタ大腿骨からの骨髄採取実験を行った。大腿骨大転子から骨髄採取針を経皮的に穿刺し、そこから生理食塩水吐出管・吸引管が一体となったカテーテル状の装置を骨髄腔に挿入した。挿入と併行して生理食塩水の吐出・吸引を行い、骨髄を灌流採取した。その結果、単位時間当たりに採取できる有核細胞数は、吸引法に対し２．７倍となり、効率的に骨髄採取が可能であることが確認された。
【００２６】
＜骨髄ファントム（グリセリン溶液）を用いた評価試験＞
試作機を用いて、骨髄ファントム（グリセリン溶液）を灌流採取し、試作機の陰圧発生に関する機械的な性能を評価した。大気圧の状態からデバイスを駆動させて、徐々に陰圧を発生させ、その際に生じた圧力変化を時系列に計測した。流量については、２ｍｌ／ｓｅｃ以下になるように速度制御を行った。また、既定値として設定する圧力を変化させた際に、既定値に圧力が達するまでの所要時間を計測した。その結果を図８に示す。
【００２７】
実験結果によると、流量２ｍｌ／ｓｅｃ以下の条件の下で目標値との誤差を１．８ｋＰａ以下に抑えることが可能であった。吸引法を用いた際にも−４０ｋＰａ程度の陰圧が生じていることを考えれば、許容できる範囲と考えられる。また、目標値に対して±２０ｋＰａ以下の範囲に収束するまでに要する時間は、−２０ｋＰａの時は７．８ｓｅｃに対して、−４０ｋＰａの時には１２ｓｅｃとなった。ただし、吸引法においては少ない流量で緩やかに灌流することが望ましいため、応答性に関しても充分な性能が確保できたものと思料される。
【００２８】
本発明の骨髄自動灌採取方法によれば、以下のような効果が期待できる。
＜骨髄移植適用患者へのドナー出現率の向上＞
現在の骨髄採取法ではドナーへの侵襲が大きいため、提供を断念せざるを得ないドナー候補者を、再び候補者として再考することができる。よって、潜在的なドナー数を大幅に向上することが可能となる。
＜移植後患者のＧＶＨＤの緩和＞
現在の採取法に比して、末梢血混入の少ない骨髄を採取できるため、移植後の患者のＧＶＨＤを軽減できる。また、灌流により採取した骨髄は骨髄微小環境をも同時に採取できるため、生体内の機序によりＨＬＡ型不一致ドナーからの臓器移植が可能となるという報告もあり、今後骨髄移植以外の移植医療にも応用が期待される。
【００２９】
＜ドナーの侵襲の軽減＞
ドナーヘの侵襲を軽減できるため、ドナーの受ける肉体的・精神的苦痛が緩和される。また、ドナーの要入院期間を短縮でき、社会的な負担も軽減される。
＜医師の肉体的、時間的負担を軽減＞
骨髄採取の所要時間、労働量が軽減されるため、医師の肉体的・時間的負担を軽減できる。それにより、医師の骨髄採取への必要人員も削減できる。
＜再生医療・遺伝子治療等の細胞療法における幹細胞ソースの確保＞
再生医療等の幹細胞ソースである骨髄を容易に採取できることで、現在問題となっている幹細胞ソースの確保ができる。再生医療の臨床応用には大量の幹細胞が必要であり、骨髄を効率的に低侵襲で採取する技術により、万人の幹細胞ソースが確保されたことになる。また、遺伝子治療においてもベクター等として幹細胞の利用が考えられる。
【００３０】
以上、本発明の骨髄自動灌流採取方法およびその装置の実施の形態を説明してきたが、本発明の趣旨の範囲内で、吐出針の形状、形式、数、灌流液の種類、採取針の形状、形式、数、相互の配列等を含む複数台のデバイスの形状、形式およびその吸引（陰圧付加）形態（陰圧発生用アクチュエータを往復動リニアスライダとする他、骨髄液に損傷を与える虞れのない遠心ポンプ等により構成することもできる）ならびに協調駆動制御形態、骨髄腔内等の吸引部における圧力および灌流量等のパラメータ計測形態（計測手段の形式も含めて）、吐出針による注入灌流液の加圧形態（好適には高低差により陽圧が付加されるが、その他の適宜の装置による適正圧付加形態が採用され得る）等については適宜選定することができる。また、前記本件発明者の提案した骨髄採取装置（特願２００３−３２２０９５）における骨穿孔軟性ドリルを用いた造血幹細胞採取マニピュレータによって腸骨内部を穿孔しながら、ルートを形成した後に、本発明の骨髄自動灌流採取デバイスにより、骨髄を灌流採取するように構成することもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に採取針を穿刺して骨髄を吸引採取する骨髄採取方法において、吐出針により注入された灌流液を、骨髄とともに複数台のデバイスを用いて多数点から同時に灌流採取することにより、ドナーに対する最小限の侵襲にて広範囲から短時間に多量の骨髄を効率的に灌流採取することができて、ドナーへの負担及び術者である医師の負担も軽減される他、術者の要員も減らすことが可能となる。
【００３２】
また、前記複数台のデバイスを協調駆動制御することにより、骨髄腔内に加わる圧力および骨内全体で積算した灌流量等のパラメータを計測し、最適条件下で骨髄を採取することにより、ドナーに対する侵襲が少なく安全で、最適条件下にて高品位の骨髄を灌流採取することができるので、潜在的なドナー数の増加をもたらすとともに、骨髄移植を受けた患者への影響が少ない。さらに、前記吐出針による注入灌流液に、高低差による僅かな陽圧のみを加えるとともに、採取針の陰圧を用いて灌流を生じさせることにより、ドナー骨髄腔内に過度の陽圧が加わることで引き起こされる合併症の危険性が解消される。
【００３３】
さらにまた、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に採取針を穿刺して骨髄を吸引採取する骨髄採取装置において、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に穿刺され陰圧の付加が可能な複数台の採取針と、ドナーの腸骨等の骨髄腔内に穿刺され陽圧の付加および灌流液の吐出が可能な少なくとも一つの吐出針とから構成されたことにより、吐出針と複数の採取針とを組み合わせた簡素な装置により、ドナーに対する最小限の侵襲にて広範囲から短時間に多量の骨髄を効率的に灌流採取することができて、ドナーへの負担及び術者である医師の負担も軽減される他、術者の要員も減らすことが可能となる。
【００３４】
また、前記骨髄腔内の圧力および灌流量を計測する計測手段を備えるとともに、該計測手段の結果に基づいて骨髄腔内を最適な状態に維持する制御手段を備えることにより、自動的に骨髄腔内の圧力および灌流量を常に適正に維持して、装置の動作を最適な骨髄採取条件に設定することがきる。かくして、ドナーに対して最小限の侵襲で、多量の骨髄を短時間で広範囲から効率的に採取することを可能にした骨髄自動灌流採取方法およびその装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の骨髄自動灌流採取方法およびその装置の１つの実施の形態を示すもので、骨髄自動灌流採取装置の概念図である。
【図２】同、骨髄自動灌流採取装置の試作機の全体写真図である。
【図３】同、骨髄自動灌流採取装置における吸引部の写真図である。
【図４】同、試作機のシステム構成図である。
【図５】実験動物における試作機を用いた骨髄灌流採取実験の写真図である。
【図６】同実験により灌流採取した骨髄の写真図である。
【図７】同実験により得られた塗抹標本の１例の写真図である。
【図８】骨髄ファントムを用いた評価試験結果図である。
【符号の説明】
１ 採取デバイス
２ 灌流液
３ 骨髄採取針[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bone marrow collection method for aspirating and collecting bone marrow by piercing a collection needle into a bone marrow cavity such as a iliac bone of a donor, and relates to a bone marrow automatic perfusion collection method and apparatus for collecting bone marrow together with an injected perfusate. The present invention also relates to a device for collecting stem cells from a stem cell source (healthy donor, patient, cadaver, umbilical cord, etc.) (leukemia, malignant lymphoma, other blood and immune system diseases in general), regenerative medicine, Instruments for collecting stem cells from stem cell sources (healthy donors, patients, cadaver, umbilical cord, etc.) in cell therapy based on gene therapy etc. (Orthopedic surgery, neurosurgery, plastic surgery, cardiac surgery, etc., all future medical treatments) In addition to being applicable in the field, it is also applicable as a medical pump used for administration of medicines and the like and an orthopedic instrument inserted into a bone).
[0002]
[Prior art]
In recent years, bone marrow transplantation (BMT) has been established as an effective treatment for blood diseases such as leukemia and malignant lymphoma, and immune diseases, and the collection of hematopoietic stem cells from donors accompanying bone marrow transplantation will be carried out in the future. Is also expected to increase. In bone marrow transplantation, a patient's hematopoietic potential is destroyed by intense chemotherapy, and bone marrow fluid (including hematopoietic stem cells) collected from a donor is then infused into the patient for hematopoietic reconstitution. As a method of collecting bone marrow for transplantation from a donor, which is the mainstream of today, for example, Aspilation Method (aspiration method) adopted by Thomas et al. In the 1970s, as exemplified in Non-Patent Document 1 below, is generally used. ing. The Aspilation Method is a method in which bone marrow is aspirated from the iliac bone of a donor using a bone marrow collection needle. The procedure is easy for a physician, and the procedure can be performed with relatively simple instruments such as a bone marrow collection needle and a syringe. Therefore, it is widely used in clinical practice and has become an established method.
[0003]
Further, as a recently proposed method of collecting bone marrow for transplantation from a donor, there is a perfusion method as exemplified in Non-Patent Document 2 below. An experiment using monkeys (about 2 kg in weight) has reported that the method of collecting bone marrow together with the infused perfusate enables the collection of bone marrow with little peripheral blood contamination with a small number of punctures. .
[0004]
[Non-patent document 1]
E. FIG. D. Thomas, R.A. Storb co-authored "Technique for human marlow grafting" Blood, October 36, 1970 (4) PP507-515.
[Non-patent document 2]
Susumu Ikehara: "Overcoming the HLA Barrier in Hematopoietic Stem Cell Transplantation", Molecular Cell Therapy, Vol. 2, No. 5 (2001) pp44-50
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional bone marrow sampling method using a suction method is easy for a physician to perform the procedure with a relatively simple instrument such as a bone marrow sampling needle or a syringe, but the number of times of puncture is large, and it is difficult for the donor. It involves many issues, including reports of invasive cases. The collected bone marrow is also highly contaminated with peripheral blood and may cause rejection of the recipient. In addition, a few hours of the procedure are required by several operators. As described above, it has been reported that the conventional suction method easily causes a complication to the donor, and in rare cases, serious complications may endanger the life of the donor. Buckner et al. Report that out of 1160 donors, six developed life-threatening complications (cardiopulmonary dysfunction, infection, cerebral vascular embolism, etc.). According to statistics published by the Japan Bone Marrow Transplantation Promotion Foundation (http://www.jmdp.or.jp), 13.6% of donors have a fever of 38 ° C. 82% also complain of postoperative pain.
[0006]
Further, in the conventional perfusion method, there is a risk of complications such as fat embolism due to excessive positive pressure and flow rate applied to the bone marrow. The risk is particularly high in the iliac bone. In addition, it is considered that much work time is required to obtain the number of cells required for human transplantation from the reported animal experiment data, as compared with the current general aspiration method. Furthermore, in a bone having a large area such as a human iliac bone, perfusion between two points cannot cover a wide range, and there is a high possibility that a sufficient amount of cells cannot be secured.
[0007]
In general, it can be said that the complications of the donor are mainly caused by three factors, that is, a large number of punctures with a bone marrow sampling needle, bleeding accompanying a large amount of low-concentration bone marrow, and prolonged general anesthesia. In the suction method using a bone marrow collection needle, only about 10 ml of bone marrow can be collected by one puncture, so it is necessary to perform about 50 to 300 punctures to collect the required amount of 500 to 1200 ml of bone marrow. is there. Since the concentration of the collected bone marrow is low in the suction method, a large amount of bone marrow must be collected in order to obtain the required number of hematopoietic stem cells. As a result, the procedure requires time, requires several hours of general anesthesia for the donor, and, for the patient, the bone marrow having a low concentration is a bone marrow with a high concentration of peripheral blood, and particularly the T cell May cause GVHD (Graft vs. Host Disease). According to the report of Ikehara et al., Bone marrow collected by the aspiration method contains 20% or more of T cells derived from peripheral blood.
[0008]
In view of the above, the present inventor has solved a problem in the conventional simple aspiration method (Aspiration Method), and in a bone marrow collecting apparatus configured to aspirate and collect bone marrow by puncturing a iliac bone of a donor with a suction needle, A rotatable and bendable soft drill with a suction function driven by a power unit is installed on the manipulator, enabling low invasiveness to the donor, high degree of freedom of puncture angle into the body and easy puncture, A bone marrow collection device that enables efficient suction of a large amount of bone marrow from a wide area in a short time has been proposed (Japanese Patent Application No. 2003-322095).
[0009]
The present invention further solves the problem of another conventional method of collecting bone marrow, the conventional simple perfusion method, and efficiently collects a large amount of bone marrow in a short period of time with minimal invasion of a donor. It is an object of the present invention to provide a bone marrow automatic perfusion collection method and apparatus capable of performing the above.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention provides a bone marrow collection method in which a collection needle is pierced into a bone marrow cavity such as the iliac bone of a donor to aspirate and collect bone marrow, wherein a perfusion solution injected by a discharge needle is used together with bone marrow using a plurality of devices. Perfusion from multiple points at the same time. Also, the present invention measures the parameters such as the pressure applied to the intramedullary cavity and the perfusion flow integrated over the entire bone by controlling the plurality of devices in a coordinated drive, and collects bone marrow under optimal conditions. Features. Further, the present invention is characterized in that only a slight positive pressure due to a height difference is applied to the perfusate injected by the discharge needle, and perfusion is generated using the negative pressure of the sampling needle. Further, the present invention provides a bone marrow collecting apparatus for puncturing a bone marrow such as a iliac bone of a donor by piercing a sampling needle into a bone marrow cavity of the donor to provide a negative pressure. It is characterized by comprising a plurality of collection needles and at least one ejection needle which is punctured into a medullary cavity such as the iliac bone of a donor and capable of applying a positive pressure and ejecting a perfusate. Further, the present invention is characterized in that it comprises a measuring means for measuring the pressure and perfusion flow in the medullary cavity, and a control means for maintaining the inside of the medullary cavity in an optimal state based on the result of the measuring means. These are the means for solving the problems.
[0011]
Embodiment
Hereinafter, embodiments of the method and apparatus for automatically collecting bone marrow according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 4 show one embodiment of the method and the apparatus for automatic bone marrow perfusion collection of the present invention. FIG. 1 is a conceptual diagram of the apparatus for automatic bone marrow perfusion collection, and FIG. FIG. 3 is a photograph of the suction unit in the bone marrow automatic perfusion sampling apparatus, and FIG. 4 is a system configuration diagram of the prototype. As shown in FIG. 1, the basic configuration of the present invention is a perfusion injected by a discharge needle in a bone marrow collection method in which a collection needle 3 is punctured into a bone marrow cavity such as a iliac bone of a donor to aspirate and collect bone marrow. It is characterized in that the liquid 2 is simultaneously perfused and collected from multiple points using a plurality of devices 1 together with bone marrow.
[0012]
Hereinafter, embodiments of the method and apparatus for automatically collecting bone marrow according to the present invention will be described in detail, together with the description of experimental results by a prototype machine. FIG. 1 is a conceptual diagram of bone marrow perfusion collection by the automatic bone marrow perfusion collection apparatus of the present invention. Table 1 shows the components used in collecting bone marrow from the iliac bone using the apparatus. The reference numerals in Table 1 correspond to the reference numerals in FIG. 1 (in the following description, the description will be made with reference numerals except for o). First, several points are punctured using a small-diameter bone marrow sampling needle from the donor in the prone position along the iliac crest of the iliac bone. Then, from one point (or several points), a positive pressure of about the venous pressure is applied, and from the other points, a negative pressure is applied using the device 1 of the device of the present invention, and perfusion is performed using a liquid such as saline. In the current perfusion method, positive pressure is manually applied using a syringe to discharge the perfusate, and bone marrow is drained from another hole and collected, but this method unexpectedly applies excessive positive pressure to the medullary cavity It has been reported that it may cause complications such as fatty embolism.
[Table 1]
If a pressure gradient can be created between the discharge unit and the suction unit, the same effect can be expected physically.Therefore, in this method, only a very weak positive pressure such as venous pressure due to the height difference is used for discharging the perfusate. By using the device for suction, safety was improved. In the unlikely event that the device malfunctions, the check valve does not apply positive pressure to the medullary cavity. Here, a negative pressure is generated by the device 1 of the present apparatus. Conversely, it is similarly possible to apply a weak positive pressure to the present apparatus and generate a negative pressure from another point to perform perfusion sampling of bone marrow. In addition, in order to perform perfusion sampling of bone marrow from a wide area of a large human iliac bone, it is necessary to perform perfusion sampling of bone marrow from several points because perfusion between two points as in an existing suction method cannot be covered. Perfusion from several points requires several operators, and perfusion from each point must be coordinated to keep the perfusion rate of the whole bone in a safe range. Therefore, in order to realize perfusion from several points, perfusion using a device in an apparatus such as the present invention is optimal.
[0014]
By using a plurality of devices 1 in the present apparatus, actuators provided in each device 1 are driven, negative pressure is mechanically generated from several points, and perfusion can be automatically performed, so that a wide range of bone marrow collection can be performed. . In addition, by integrating the measurement data from the measurement means such as pressure and flow rate obtained from each device 1 with a control computer (control means), it is possible to suppress parameters such as flow rate of the whole bone to a safe range. It becomes. The optimal values for the perfusion rate and pressure from the iliac bone will be clarified in future basic medical research on aspiration. Parameters such as pressure and flow rate are measured using a sensor, and the actuator driving speed of each device is controlled while controlling feedback and the like between the values set based on these medical data.
[0015]
Moreover, although bone marrow collection from the iliac bone as described above is currently common, application to bone marrow collection from a long bone such as a femur or a humerus is also possible. Through the bone marrow sampling needle, insert the tubule for perfusate discharge / aspiration into the medullary canal, or pierce the medullary cavity with a device with an integrated perfusion / aspirate tube, and perform perfusion in the same manner as the iliac bone Thus, bone marrow can be collected from long bones.
[0016]
<Specific examples>
<Production of prototype and performance evaluation>
As a specific example specifically designed as an apparatus for automatically collecting bone marrow perfusion from iliac bone, a prototype of an apparatus for automatically collecting bone marrow perfusion from iliac bone was manufactured. The ilium has a flat structure and a large area (32 cm). 2 Degree). To perfuse the bone marrow from this range, several points are punctured in the iliac crest with a bone marrow sampling needle, and perfusion from multiple points is performed using several devices 1. The functions of the bone marrow automatic perfusion collection device from the iliac bone are to generate and control a negative pressure for suction, control the perfusion flow, and collect the perfused bone marrow. The device shown in FIG. 2 was manufactured as a prototype of the device realizing these functions. This device is equipped with two sets of disposable syringes and traction mechanisms as shown in FIG. 3, each of which generates negative pressure and perfuses bone marrow. In practice, it is possible to drive several more devices in parallel to realize bone marrow perfusion sampling from multiple points.
[0017]
Next, FIG. 4 shows the system configuration of the prototype. It roughly comprises a device body, a control PC as a control means, and a DC motor driver. A pressure value is output as a voltage value from a pressure sensor which is a measuring means, and this value is input from an A / D board of a PC (PCI-3521, Interface), and a preset pressure target value (here, -60 kPa) is set. Take the difference of A value obtained by multiplying the difference by a proportional constant k is output as a motor drive voltage to a DC motor driver (PC-0143-2, Okatech). In the motor driver, the motor is driven at a rotation speed proportional to the voltage input, so that feedback control is realized. At the same time, in the PC, the input from the encoder is input by the motor counter board (PCI-6201E, Interface), and conditions are given to the output voltage to the motor driver so that the motor drive speed does not become excessive (here, 2 m1 / sec or less). ing.
[0018]
The apparatus is equipped with a photo-interrupter in order to drive the linear motion mechanism within the movable range of the ball screw. When the output from the photointerrupter is ON, the motor is driven as it is, and when it is turned OFF, the driving of the motor is immediately stopped. By switching the switch after the stop, the bone marrow collected in the syringe flows out to the collection bag. Negative pressure is generated by pulling the disposer pull syringe using an actuator. In the current manual perfusion method, physiological saline is discharged and perfused using a 30 ml syringe. When a prototype is used, perfusion is started in the presence of air inside the silicon tip or inside the bone marrow sampling needle. Therefore, a disposable syringe with a size of 60 m1 is selected in consideration of the dead space caused by air. did. A DC motor is used as an actuator, and a linear motion mechanism combined with a ball screw is configured to pull the syringe. As the ball screw, a miniature resin slide screw (R-MSS0609M, NTN) having an outer diameter of 6 mm and a pitch of 9 mm was selected in consideration of the miniaturization of the device.
[0019]
Next, consider the towing speed. In the current perfusion method, 30 ml of physiological saline is perfused and collected in about 20 minutes including the time required for puncture and the like except for anesthesia. There is no particular limitation on the perfusion rate (in the suction method, the sampling rate is specified not to exceed 500 ml / 30 min). In the prototype, the perfusion rate is set at a maximum of 2 ml / sec, and the design proceeds. Further, the negative pressure generated in the syringe is measured using a combined pressure sensor (AP-44, Keyence), and feedback control of the negative pressure is performed by measuring the generated negative pressure. The perfused bone marrow is accumulated in a syringe. After the device has been driven full stroke, the syringe is driven back and the bone marrow accumulates in the collection bag containing the anticoagulant. The silicon tube is equipped with a check valve so that when the syringe is pushed in, the collected bone marrow flows into the collection bag.
[0020]
As the user interface, the operator automatically turns on the main switch of the apparatus to automatically perform perfusion collection. After the collection of one stroke of the device 1 in the apparatus is completed, if the switch is switched, the collected bone marrow is automatically accumulated in the collection bag. In the prototype, physiological saline was used as the perfusate, and a positive pressure of about a venous pressure was discharged using a height difference instead of mechanically applying a positive pressure to the discharge. Since there is no danger of positive pressure being applied due to equipment malfunction, high safety can be expected.
[0021]
Specifically, the physiological saline put in the infusion bag is suspended at a height of about 10 cm, and connected to the outer tube of the bone marrow sampling needle with a silicone tube to discharge the physiological saline. The positive pressure applied to the discharge of physiological saline is suppressed to about the venous pressure, but the aspiration of bone marrow is performed in a higher pressure than the current manual perfusion method. In preliminary experiments, in the bone marrow collection by the suction method, the maximum pressure when a negative pressure is manually applied is about −60 kPa. Therefore, in the prototype of the bone marrow automatic perfusion sampling device for the iliac bone, the suction pressure is controlled with a maximum pressure of about -60 kPa. The device is connected to a punctured bone marrow collection needle through a silicon tube, and a negative pressure is applied to the bone marrow cavity to perform perfusion collection of bone marrow.
[0022]
<Results of iliac bone marrow collection experiment in vitro>
As a performance evaluation of the prototype, an in vitro bone marrow perfusion sampling experiment using porcine iliac bone was performed. As a subject, the range of bone marrow that can be collected was measured using adult pig iliac bone. As a method, after sampling using a stained perfusate, a section of the iliac bone was taken and the colored area was measured. As a result, bone marrow could be collected from about 60% of the porcine iliac bone by perfusion from one discharge point and two suction points by one device. That is, it was confirmed that bone marrow can be collected from a wide range of the porcine iliac bone by performing puncture only at three points.
[0023]
<Results of bone marrow collection experiment using experimental animals>
In order to evaluate the performance of the prototype and clarify the problems assuming the clinical environment, a bone marrow perfusion collection experiment was performed on the experimental animal using the prototype (Photograph 5). The iliac bone of a pig living body (40 kg, male) was used as an experimental subject. Three points were punctured into the right iliac bone in the same manner as in the in vitro experiment, and physiological saline was discharged from one point (iliac wing) at a positive pressure of about venous pressure, and the other two points (iliac crest) , A negative pressure was applied using a device prototype to generate perfusion. As a control experiment, 10 ml of bone marrow was collected from the iliac bone by a suction method.
[0024]
As a result, the bone marrow as shown in FIG. 6 was successfully perfused and collected. A smear of the collected bone marrow was prepared, and the number of nucleated cells including stem cells was counted. FIG. 7 shows an example of the smear, which shows that it contains many myeloblasts. Based on these results, Table 2 shows a comparison with the currently commonly used suction method when transplantation is performed on a recipient weighing 40 kg using this device. As shown in Table 2, it is clear that the use of this device makes it possible to collect bone marrow for transplantation in a short period of time with less than one-tenth the number of times of puncture compared to the currently commonly used suction method. became. Furthermore, in this work, the device can be operated alone, which can greatly contribute to saving manpower.
[Table 2]
[0025]
<Automated perfusion apparatus for bone marrow from femur>
As a specific example, a bone marrow extraction experiment was performed from a porcine femur using a prototype of an apparatus for automatically extracting bone marrow from a long bone. A bone marrow sampling needle was percutaneously punctured from the greater trochanter of the femur, and a catheter-like device integrating a saline discharge tube and a suction tube was inserted into the bone marrow cavity therefrom. At the same time as the insertion, the physiological saline was discharged and aspirated, and the bone marrow was perfused and collected. As a result, the number of nucleated cells that can be collected per unit time was 2.7 times that of the suction method, and it was confirmed that the bone marrow could be efficiently collected.
[0026]
<Evaluation test using bone marrow phantom (glycerin solution)>
Using a prototype, a bone marrow phantom (glycerin solution) was perfused and collected, and the mechanical performance of the prototype with respect to negative pressure generation was evaluated. The device was driven from the state of the atmospheric pressure to gradually generate a negative pressure, and the pressure change generated at that time was measured in a time series. The flow rate was controlled so as to be 2 ml / sec or less. Further, when the pressure set as the default value was changed, the time required until the pressure reached the default value was measured. FIG. 8 shows the result.
[0027]
According to the experimental results, it was possible to suppress the error from the target value to 1.8 kPa or less under the condition that the flow rate was 2 ml / sec or less. Considering that a negative pressure of about −40 kPa is generated even when the suction method is used, it is considered to be an allowable range. The time required to converge to the range of ± 20 kPa with respect to the target value was 7.8 sec at −20 kPa, and 12 sec at −40 kPa. However, in the suction method, since it is desirable to gently perfuse at a small flow rate, it is considered that sufficient performance was secured also in response.
[0028]
According to the method for automatically collecting bone marrow of the present invention, the following effects can be expected.
<Improvement of the incidence of donors in bone marrow transplant patients>
With the current bone marrow sampling method, donor invasion is so great that donor candidates who have to give up can be reconsidered as candidates. Therefore, the number of potential donors can be greatly increased.
<Relief of GVHD in patients after transplantation>
Since bone marrow with less peripheral blood contamination can be collected as compared with the current collection method, GVHD of a patient after transplantation can be reduced. In addition, since bone marrow collected by perfusion can simultaneously collect the bone marrow microenvironment, it has been reported that organ transplantation from an HLA-type mismatched donor is possible due to the in vivo mechanism, and it will be used in transplantation medicine other than bone marrow transplantation in the future. Application is expected.
[0029]
<Reduction of donor invasion>
Since the invasion of the donor can be reduced, the physical and mental distress of the donor is reduced. In addition, the hospitalization period of the donor can be shortened, and the social burden is reduced.
<Reducing the physical and time burden on doctors>
Since the time and labor required for collecting bone marrow are reduced, the physical and time burden on doctors can be reduced. As a result, the number of doctors required for bone marrow sampling can be reduced.
<Securing a source of stem cells in cell therapy such as regenerative medicine and gene therapy>
Since bone marrow, which is a stem cell source for regenerative medicine, can be easily collected, a stem cell source, which is currently a problem, can be secured. The clinical application of regenerative medicine requires a large amount of stem cells, and the technology for efficiently and minimally invasively collecting bone marrow has secured a source of stem cells for everybody. In gene therapy, the use of stem cells as a vector or the like can be considered.
[0030]
The embodiments of the bone marrow automatic perfusion collection method and the apparatus thereof according to the present invention have been described above. However, within the scope of the present invention, the shape, type and number of discharge needles, the type of perfusate, and the shape of the collection needle , Type, number, mutual arrangement, etc., the shape and type of a plurality of devices and their suction (negative pressure) form (the actuator for generating negative pressure is a reciprocating linear slider, and the bone marrow fluid may be damaged) Can be configured by a centrifugal pump or the like without a pump), cooperative drive control mode, parameter measurement mode (including the type of measuring means) such as pressure and irrigation flow in the suction unit in the medullary cavity, etc., injection by the discharge needle The form of pressurization of the perfusate (preferably, a positive pressure is applied depending on the height difference, but an appropriate form of pressure application by another appropriate device can be adopted) and the like can be appropriately selected. In addition, after forming a route while piercing the inside of the iliac bone with a hematopoietic stem cell collection manipulator using a bone drilling soft drill in the bone marrow collection device proposed by the present inventor (Japanese Patent Application No. 2003-322095), the bone marrow of the present invention was obtained. The automatic perfusion collection device can also be configured to perfuse the bone marrow.
[0031]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in a bone marrow collection method for aspirating and collecting bone marrow by piercing a collection needle into a bone marrow cavity such as a iliac bone of a donor, the perfusate injected by a discharge needle is used. By simultaneously performing perfusion sampling from multiple points using multiple devices together with bone marrow, a large amount of bone marrow can be efficiently perfused from a wide range in a short period of time with minimal invasion of the donor. In addition to reducing the burden on the operator and the burden on the doctor who is the surgeon, the number of operators can be reduced.
[0032]
Further, by controlling the plurality of devices in a coordinated manner, parameters such as pressure applied to the intramedullary cavity and perfusion flow integrated over the entire bone are measured, and bone marrow is collected under optimal conditions, so that the The minimally invasive and safe, high-quality bone marrow can be perfused under optimal conditions, resulting in an increased number of potential donors and less impact on patients undergoing bone marrow transplantation. Furthermore, by applying only a slight positive pressure due to the height difference to the perfusate injected by the discharge needle and causing perfusion using the negative pressure of the sampling needle, excessive positive pressure is applied in the bone marrow cavity of the donor. The risk of complications caused by is eliminated.
[0033]
Furthermore, in a bone marrow sampling device that aspirates and collects bone marrow by piercing a sampling needle into a bone marrow cavity of a donor's iliac bone or the like, a plurality of machines capable of applying a negative pressure by puncturing a bone marrow cavity of a donor's iliac bone or the like. A collection needle, and at least one discharge needle capable of applying a positive pressure and discharging a perfusate by being punctured into the medullary cavity such as the iliac bone of the donor, thereby forming a discharge needle and a plurality of collection needles. With a simple device that combines the above, a large amount of bone marrow can be efficiently perfused and collected in a short time from a wide area with minimal invasion of the donor, reducing the burden on the donor and the burden on the doctor who is the operator In addition, the number of operators can be reduced.
[0034]
In addition, a measuring means for measuring the pressure and perfusion flow in the medullary cavity is provided, and a control means for maintaining the inside of the medullary cavity in an optimal state based on the result of the measuring means is provided, so that the medullary cavity is automatically provided. The operation of the device can be set to optimal bone marrow collection conditions by always maintaining the pressure and perfusion rate in the inside properly. Thus, there is provided a bone marrow automatic perfusion collection method and apparatus capable of efficiently collecting a large amount of bone marrow from a wide area in a short time with minimal invasion of a donor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a bone marrow automatic perfusion collection apparatus, showing one embodiment of a bone marrow automatic perfusion collection method and apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an overall photograph of a prototype of the bone marrow automatic perfusion sampling apparatus.
FIG. 3 is a photographic view of a suction unit in the bone marrow automatic perfusion sampling apparatus.
FIG. 4 is a system configuration diagram of the prototype.
FIG. 5 is a photographic diagram of a bone marrow perfusion sampling experiment using a prototype in an experimental animal.
FIG. 6 is a photograph of bone marrow collected by perfusion in the same experiment.
FIG. 7 is a photograph of one example of a smear obtained by the same experiment.
FIG. 8 is a diagram showing an evaluation test result using a bone marrow phantom.
[Explanation of symbols]
1 Collection device
2 Perfusion solution
3 Bone marrow sampling needle
