JP2013257326A - 圧縮試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の生理学的状態を満たす圧縮試験機を提供する。
【解決手段】圧縮試験装置が、受け入れユニット３、及び受け入れユニット３に対して移動可能な押圧ユニット４を含む。受け入れユニット３は、外側ハウジング、外側ハウジング内に取り外し可能に挿入されるスリーブ、及び液体供給機構を含む。液体供給機構は、培地を強制的に外側ハウジング及びスリーブに流すように動作可能である。試料ユニットＢが外側ハウジング内に取り外し可能に配置される。液体供給機構の設計によって、試料ユニットＢに対して圧縮試験を行うことができ、細胞を試料ユニットＢ上で培養することができる。このように、試料ユニットＢと細胞との間の関係及び変化を、実生活をシミュレートする状況で観察することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、試験装置に関し、より詳細には、医学研究に適用可能な圧縮試験装置に関する。

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１２年６月１３日に出願された台湾出願第１０１１２１０１３号に対する優先権を主張する。

ヒトの骨への人工インプラントの使用は、人工インプラント手術又はヒトの骨を相互に連結する手術において一般的に見られる。人工インプラント手術の場合、人工インプラントは歯根として用いられ、骨に埋め込まれる。人工インプラントは、骨に埋め込まれた後で、強い咀嚼力に耐えることが可能でなければならない。その結果、人工インプラントの質を確実にするためにインプラントに圧縮試験及び疲労試験が必要となる。

歯科の動物実験研究では（例えば非特許文献１を参照のこと）、動物実験のために人工インプラントが動物の骨に埋め込まれ、人工インプラントが埋め込まれた動物の骨の一部が、その細胞接着及び生体適合性を観察するために切り取られる。しかし、上記の実験では、力、時間及び頻度を制御することができない。すなわち、この試験は、実生活をシミュレートする状況では行うことができない。

図１を参照すると、従来の試験装置１を用いて人工インプラントを試験し、従来の試験装置１はベース１１及び押圧部材１２を含む。ベース１１は受け部１１１を有する。支持部材１１２（例えばエポキシ樹脂から作られる）が、受け部１１１に取り外し可能に挿入される。人工インプラント１１３が支持部材１１２に固定されており、ベース１１から外方へ延びている。押圧部材１２は、種々の試験を行うために人工インプラント１１３を突くように移動可能である。

更に図２を参照すると、試験装置１は、培地を収容する箱１００に浸漬することができる。しかし、大量の培地が必要である。このことによって培養汚染のリスクが高まり、試験装置１の特定の部分を培地に浸漬することができないため、実生活をシミュレートする環境を達成することができない。

バイオマテリアルの場合、キトサン等のバイオマテリアルの研究では、試験機によって室温でバイオマテリアルの動的試験が行われる。試験後、バイオマテリアルは、細胞接着及び生体適合性の実験を行うために培養皿に入れられて細胞とともに培養される。そのような研究は、例えば非特許文献２に開示されている。この研究では、ポリウレタンから作られるバイオマテリアルが動的試験に付され、後に、細胞を収容する培養皿に入れられて培養される。

バイオマテリアル又は人工インプラントの種々の試験結果を上記の試験から得ることができるが、人工インプラントをヒトの骨に埋め込む場合、人工インプラントは歯肉細胞と接触する。すなわち、実際の生理学的状態では、人工インプラント及び生物活性組織の双方が圧縮されるため、生物活性組織の反応が生じる。その結果、上記の試験では実際の生理学的状態をシミュレートすることができない。

矯正学の例では、例えば、非特許文献３、及び単に生物活性組織をキャビティに入れて圧縮するという研究である非特許文献４が開示されている。圧縮試験のためにバイオマテリアル又は人工インプラントに生物活性組織を埋め込むことはこの文献には見られない。

図３を参照すると、骨切片１４が試験される。骨切片１４は、骨部分１４１及び骨髄部分１４２を含み、細胞の生物活性を維持するために培地に浸漬される。しかし、試験中に、骨切片１４はステンレス鋼から作られる中実の圧縮装置１５内にクランプされるため、培地の栄養が骨切片１４の上面及び底面１４３に届くことができない。歯科インプラント１６が骨切片１４の側面に埋め込まれる場合、圧縮装置１５が歯科インプラント１６に対して圧縮試験を行うことは不可能である。さらに、歯科インプラント１６と骨部分１４１及び骨髄部分１４２の細胞との間の細胞接着及び生体適合性を試験する研究を、圧縮装置１５によっては行うことができない。図４を参照すると、骨切片１４を含浸させるために、２つの多孔質のバイオマテリアル１７を骨切片１４の上側及び下側にそれぞれ配置して培地が上面及び底面１４３に届くようにすることが可能であるが、横方向に延びる歯科インプラント１６に対して試験を行うことは依然として不可能である。さらに、培地は循環するように流れることができず、これは実際の生理学的状態を満たしていない。

Sato R, et al., Clin Oral Implants Res. 2011, 12, 1372-1378 Liu C, et al., Biomaterials, 2012, 33, 1052-1064 Miyamoto K, et al., Spine J. 2006, 6, 692-703 Hartman RA, et al., J Biomech. 2012, 45, 382-385

本発明の目的は、従来技術に関連する上述の欠点を克服することができる圧縮試験装置を提供することである。

本発明によると、圧縮試験装置は、受け入れユニット、及び受け入れユニットに対して移動可能な押圧ユニットを含む。受け入れユニットは、外側ハウジング、外側ハウジング内に取り外し可能に挿入されるスリーブ、及び液体供給機構を含む。液体供給機構は、培地を強制的に外側ハウジング及びスリーブに流すように動作可能である。試料ユニットが外側ハウジング内に取り外し可能に配置される。液体供給機構の設計によって、試料ユニットに対して圧縮試験を行うことができ、細胞を試料ユニット上で培養することができる。このように、試料ユニットと細胞との間の関係及び変化を、実生活をシミュレートする状況で観察することができる。

本発明のこれらの特徴及び利点並びに他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明において明らかとなるであろう。

従来の試験装置の斜視図である。 従来の試験装置が培地を収容する箱内に配置されていることを示す斜視図である。 骨切片の試験を示す概略図である。 骨切片の試験を示す概略図である。 本発明による圧縮試験装置の第１の好ましい実施形態の概略図である。 第１の好ましい実施形態の分解斜視図である。 第１の好ましい実施形態の断面図である。 第１の好ましい実施形態が循環装置とともに使用可能であることを示す概略図である。 第１の好ましい実施形態の受け入れユニットに対する変更を示す図である。 本発明による圧縮試験装置の第２の好ましい実施形態の概略図である。 第２の好ましい実施形態の切欠き斜視図である。 第２の好ましい実施形態が循環装置とともに使用可能であることを示す概略図である。 第２の好ましい実施形態の試料ユニットの異なる構造を示す断面図である。 第２の好ましい実施形態の試料ユニットの異なる構造を示す断面図である。 第２の好ましい実施形態の試料ユニットの異なる構造を示す断面図である。 第２の好ましい実施形態の試料ユニットの異なる構造を示す断面図である。 本発明による圧縮試験装置の第３の好ましい実施形態の分解斜視図である。 第３の好ましい実施形態の断面図である。 第３の好ましい実施形態の切欠き斜視図である。 第３の好ましい実施形態の押圧ユニットの斜視図である。 第３の好ましい実施形態の押圧ユニットの断面図である。

本発明を好ましい実施形態と関連してより詳細に説明する前に、同様の要素及び構造は開示全体を通して同様の参照符号によって示されることに留意されたい。

図５を参照すると、本発明による圧縮試験装置の第１の好ましい実施形態が、試料ユニット（Ｂ）を試験するために試験システム２に取り外し可能に配置されている。試験システム２は、被駆動端２１、及び被駆動端２１の正面に配置されるとともに被駆動端２１に対して移動するように動作可能である駆動端２２を含む。圧縮試験装置は、試験システム２の被駆動端２１に配置される受け入れユニット３、及び試験システム２の駆動端２２に取り付けられる押圧ユニット４を含み、それによって、試験システム２の駆動端２２は受け入れユニット３に対して移動するように動作可能である。押圧ユニット４は、押圧部材４１、及び当該押圧部材４１に接続されているとともに試験システム２の駆動端２２に取り外し可能に配置されている前方の位置決め部材４２を含む。試験システム２は本発明には関連しないため、その詳細な構造は説明しない。

図６及び図７を更に参照すると、受け入れユニット３は、外側ハウジング５、外側ハウジング５内に取り外し可能に挿入されるスリーブ６、培地を強制的に外側ハウジング５及びスリーブ６に流す液体供給機構７、外側ハウジング５の端に取り外し可能に配置されるとともに外側ハウジング５の端を封止するシールキャップ８、並びにシールキャップ８とスリーブ６との間にクランプされるシールガスケット９を含む。

外側ハウジング５は、スリーブ受け入れスペース５１１を画定しているハウジング本体５１、及び試験システム２の被駆動端２１に取り付けられる後方位置決め部材５２を含む。スリーブ６は、スリーブ受け入れスペース５１１内に取り外し可能に挿入される。外側ハウジング５には、内部に複数の貫通孔５１２が形成されている（図７を参照のこと）ため、スリーブ６をスリーブ受け入れスペース５１１から取り出すことができる。押圧部材４１はハウジング本体５１に対して接離するように移動可能である。

スリーブ６は、収容スペース６１０を画定しているスリーブ本体６１、及びスリーブ本体６１から延びているとともに、スリーブ６を外側ハウジング５に対して位置決めするように外側ハウジング５の貫通孔５１２内にそれぞれ挿入される複数の位置決めスタブ６２を含む。この実施形態では、貫通孔５１２又は位置決めスタブ６２の数は２つであるため、スリーブ６をスリーブ受け入れスペース５１１から簡便かつ容易に取り出すことができる。しかし、貫通孔５１２及び位置決めスタブ６２の数は変えてもよい。スリーブ受け入れスペース５１１及びスリーブ本体６１のそれぞれの断面は円形に限定されない。

スリーブ本体６１は、水平方向に沿って取り外し可能に相互接続されているとともに相互に係合する表面を有する左側半体６３及び右側半体６４を有する。左側半体６３及び右側半体６４の相互に係合する表面は、互いに相補的である凹凸状の構造として構成されている。左側半体６３及び右側半体６４のそれぞれは、その上端に凹面６３１、６４１を有する。左側半体６３及び右側半体６４の凹面６３１、６４１は、左側半体６３及び右側半体６４を互いから離すように押すためにユーザーの指が凹面６３１、６４１と接触することを可能にするように互いに面している。代替的には、スリーブ６は一体部品として形成してもよい。

シールキャップ８は、内部に軸方向に形成される第１の孔８１を有する。シールガスケット９は、スリーブ６の収容スペース６１０の端内に密栓される中央突起９１を有し、中央突起９１内を延びるとともにシールキャップ８の第１の孔８１と位置合わせされる第２の孔９２を有し、それによって、試料ユニット（Ｂ）の一部が第１の孔８１及び第２の孔９２、並びに内部に軸方向に形成されるとともに中央突起９１から離間している第３の孔９３を通るようにする。シールガスケット９は、シールキャップ８と協働し、それらの間に流れスペース９０を画定する。この実施形態では、収容スペース６１０及び中央突起９１は円筒形である。

液体供給機構７は、ハウジング本体５１の壁を通して径方向に形成される複数の開口７１、スリーブ本体６１を通して径方向に形成されるとともに開口７１それぞれと連通する複数の第１の通路７２、スリーブ本体６１の軸方向に対して傾く方向に沿って延びる第２の通路７３、及び外側ハウジング５の開口７１を通ってそれぞれ延びる複数の接続チューブ７４を含む。この実施形態では、第１の通路７２、第２の通路７３及び収容スペース６１０のそれぞれは、洗浄の便宜上、左側半体６３と右側半体６４との間に画定され、位置決めスタブ６２は左側半体６３に形成される。

この実施形態では、開口７１の数は６つである。４つの開口７１が外側ハウジング５１の上端部に形成され、残りの開口７１がハウジング本体５１の下端部に形成される。代替的には、開口７１は、ハウジング本体５１の左側部分及び右側部分に形成してもよい。この実施形態では、第１の通路７２の数は３つである。説明の便宜上、６つの開口７１はそれぞれ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ、７１ｅ及び７１ｆとして示され、３つの第１の通路７２はそれぞれ７２ａ、７２ｂ及び７２ｃとして示される。この実施形態では、第２の通路７３は、第３の孔９３及び第１の通路７２ｃと流体連通している。開口７１の数及び位置は、スリーブ６の構造に従って変えてもよい。

試料ユニット（Ｂ）は、収容スペース６１０内に取り外し可能に配置される。この実施形態では、試料ユニット（Ｂ）は、支持部材（Ｂ１）、及び支持部材（Ｂ１）内に取り外し可能に挿入される人工インプラント（Ｂ２）を含む。

図５及び図７を特に参照すると、圧縮試験装置を用いて人工インプラント（Ｂ２）を圧縮する。支持部材（Ｂ１）がエポキシ樹脂又はバイオマテリアルから作られる場合、所定の環境における人工インプラント（Ｂ２）の疲労寿命、並びに人工インプラント（Ｂ２）及び支持部材（Ｂ１）の接続強度の双方を試験するために、人工インプラントに対して疲労試験を行うことができる。そのような試験では、接続チューブ７４は用いられず、液体供給機構７から省いてもよい。

図７及び図８を特に参照すると、支持部材（Ｂ１）が生体組織又は多孔質のバイオマテリアルから作られ、細胞がバイオマテリアルの細孔内で培養される場合、圧縮試験装置は循環装置（Ａ）と協働する必要がある。バイオマテリアルは、化学組成に従って、セラミック、金属、ポリマー及び複合材料である材料に分類される。バイオマテリアルは、骨の有機物の反応に従って、生体許容性材料、生体不活性材料、生体活性材料及び生体再吸収性材料に分類される。

図８を特に参照すると、循環装置（Ａ）は、液体回収容器（Ａ１）、液体回収容器（Ａ１）と流体連通しているポンプ（Ａ２）、ポンプ（Ａ２）及びハウジング本体５１の開口７１と流体連通している液体給送チューブ（Ａ３）、並びにポンプ（Ａ２）及びハウジング本体５１の開口７１と流体連通している液体排出チューブ（Ａ４）を含む。液体給送チューブ（Ａ３）及び液体排出チューブ（Ａ４）は蠕動チューブである。蠕動チューブの構造及び動作は当該技術分野において既知であるため、その更なる説明は記載しない。液体給送チューブ（Ａ３）及び液体排出チューブ（Ａ４）は、接続チューブ７４を介して開口７１と流体連通しており、開口７１の数及び形状に従って設計しなければならない。

図７及び図８を特に参照すると、ポンプ（Ａ２）の動作中に、培地が液体回収容器（Ａ１）から液体給送チューブ（Ａ３）を通して開口７１内へ送られ、第１の通路７２を通して収容スペース６１０内に流れ込む。この実施形態では、液体給送チューブ（Ａ３）は第１の通路７２ａ、７２ｂと流体連通しており、培地が収容スペース６１０内に均質かつ迅速に流れ込むことを可能にする。培地は支持部材（Ｂ１）内でゆっくりと流れ、生体組織又はバイオマテリアルの細孔内の細胞に十分な栄養を与える。余剰の培地は、ポンプ（Ａ２）の動作によって、第２の孔９２を通って流れスペース９０内に、次に、第３の孔９３、第２の通路７３、第１の通路７２ｃ及び液体排出チューブ（Ａ４）を含む第１の経路を通って液体回収容器（Ａ１）内に流れ込む。

図７を特に参照すると、接続チューブ７４の下端が、ハウジング本体５１とスリーブ本体６１との間のスペース内への培地の流れを防止するように対応する第１の通路７２内に延びている。図６を特に参照すると、シールガスケット９はＯリングではなく、左側半体６３と右側半体６４とシールキャップ８との間に液密なシールを確立するようにより大きい面積を有する。

ねじ（図示せず）が、培地が外側ハウジング５内に給送される前に第１の通路７２ｃ及び開口７１ｆを封止するように第１の通路７２ｃ及び開口７１ｆに螺入され、その後、支持部材（Ｂ１）が十分な時間培地に浸漬された後で第１の通路７２ｃ及び開口７１ｆから取り外される。ねじの取り外し時に、対応する接続チューブ７４が開口７１ｆに挿入される。２つの位置決めスタブ６２の設計に起因して、圧縮試験又は疲労試験中のハウジング本体５１に対するスリーブ６の回転を防止することができる。位置決めスタブ６２を単に押すことによって、スリーブ６を収容スペース５１１から取り出すことができる。

圧縮試験装置は、実生活をシミュレートする状況において研究を行うために細胞培養箱（図示せず）に入れることができることに留意されたい。又は、圧縮試験装置は室温環境に置かれる。この場合、受け入れユニット３に、図には示されていないサーモスタット及び二酸化炭素分離装置を取り付ける必要がある。受け入れユニット３は、試験システム２の被駆動端２１と駆動端２２との間に、図５に示されているような水平方向で、図９に示されているような水平線（図示せず）に対して３０度の角度を形成する方向に、又は垂直方向に配置することができる。

上記の設計を通して、支持部材（Ｂ１）がエポキシ樹脂、又は骨セメント若しくは骨粉等の人工インプラント（Ｂ２）を固定することが可能な他の材料から作られる場合、人工インプラント（Ｂ２）及び支持部材（Ｂ１）のアセンブリに対して疲労試験を行うことができる。支持部材（Ｂ１）がバイオマテリアルから作られる場合、圧縮試験装置を用いて人工インプラント（Ｂ２）とバイオマテリアルとの間の細胞接着及び生体適合性を試験することができる。支持部材（Ｂ１）が液体供給機構７及び循環装置（Ａ）を用いることによって細胞とともに培養される生体組織又はバイオマテリアルから作られる場合、生体組織又は細胞の生存を維持することができ、生体組織又は細胞のバイオマテリアルに対する細胞接着及び生体適合性を実現することができる。すなわち、実生活をシミュレートする研究設備が実現される。

図１０及び図１１は、第１の好ましい実施形態と同様の構成である、本発明による圧縮試験装置の第２の好ましい実施形態を示している。第１の好ましい実施形態とは異なり、スリーブ本体６１は、上側半体６５、垂直方向に沿って上側半体６５に取り外し可能に接続される下側半体６６、上側半体６５及び下側半体６６の後端に取り外し可能に接続されるベース部分６０、並びにベース部分６０と上側半体６５との間、及びベース部分６０と下側半体６６との間にクランプされる垂直シールガスケット６９を有する。上側半体６５及び下側半体６６は、互いに対して相補的である凹凸構造として構成される相互に係合する表面を有する。上側半体６５及び下側半体６６のそれぞれは、凹面６５１、６６１を有する。上側半体６５及び下側半体６６の凹面６５１、６６１は、上側半体６５及び下側半体６６を互いから離すように押すためにユーザーの指が凹面６５１、６６１と接触することを可能にするように互いに面している。この実施形態では、第１の通路７２の数は６つである。第１の通路７２のうちの４つは上側半体６５に形成され、残りの第１の通路７２は下側半体６６に形成される。第２の通路７３は下側半体６６に形成される。ベース部分６０は、底壁６０１、及び試料ユニット（Ｂ）を収容スペース６１０内に位置決めするために底壁６０１から収容スペース６１０内に延びる環状フランジ６０２を有する。位置決めスタブ６２はベース部分６０に形成される。この実施形態では、シールガスケット９の中央突起９１及び収容スペース６１０の断面は矩形である。代替的には、収容スペース６１０及び収容スペース６１０の断面は、図６に示されているような円筒形、又は他の形状であってもよい。又は、ベース部分６０は、上側半体６５及び下側半体６６とともに形成してもよく、そのためシールガスケット６９を省いてもよい。

図１０を特に参照すると、この実施形態では、試料ユニット（Ｂ）は、生体組織から得られる生物活性組織セクション（Ｂ３）、セグメント（Ｂ３）の上側及び下側にそれぞれ配置される２つの補助的な材料（Ｂ４）及び人工インプラント（Ｂ２）を含む。補助的な材料（Ｂ４）のそれぞれは、培地を内部に受け入れることが可能な細孔を有する多孔質のバイオマテリアルとして構成される。代替的には、補助的な材料（Ｂ４）のそれぞれに損傷補修因子を加えてもよく、又は補助的な材料（Ｂ４）のそれぞれは生体組織の別の組織セクションとして構成される。組織セクション（Ｂ３）は、切り取られて平坦な上面及び底面（Ｂ３１）を形成する、不規則形状を有する骨から採取することができることに留意されたい。補助的な材料（Ｂ４）は上面及び底面（Ｂ３１）をそれぞれ全体的に覆い、上面及び底面（Ｂ３１）と密接する。この実施形態では、補助的な材料（Ｂ４）のそれぞれの面積は、上面及び底面（Ｂ３１）の対応する面積よりも大きい。代替的には、補助的な材料（Ｂ４）のそれぞれの面積は、上面及び底面（Ｂ３１）の対応する面積に相当する外径を有していてもよい。

図１０及び図１１を特に参照すると、組み立て中に、組織セクション（Ｂ３）に最初に穴をあけて孔（Ｂ３２）を形成する。次に、人工インプラント（Ｂ２）を孔（Ｂ３２）に入れ、上側半体６５と下側半体６６との間にクランプし、続いて、人工インプラント（Ｂ２）と上側半体６５及び下側半体６６のアセンブリとの間に位置するスペースが骨セメント又はプラスチック材料で充填されるまで、骨セメント又はプラスチック材料をシリンジ（Ｃ）から開口７１ｄを通して収容スペース６１０内に注入し、組織セクション（Ｂ３）を収容スペース６１０内に固定する。骨セメント又はプラスチック材料を注入するプロセス中に、ボルト（図示せず）を用いて開口７１ｆ及び第１の通路７２ｆを閉じ、骨セメント又はプラスチック材料が流出することを防止し、ボルトは、骨セメント又はプラスチック材料が固化した後で取り外される。補助的な材料（Ｂ４）は、骨セメント又はプラスチック材料が組織セクション（Ｂ３）の上面及び底面（Ｂ３１）内に浸透することを防止することができる。

組織セクション（Ｂ３）を圧縮試験装置に組み付けた後で、人工インプラント（Ｂ２）に対して圧縮試験を行うことができる。圧縮試験中に、組織セクション（Ｂ３）の生物活性を維持するために循環装置（Ａ）によって培地も提供される。培地は、培地の循環を可能にするように、開口７１ａ、７１ｂ及び７１ｃの１つ又は２つを通して選択的に給送され、上側の補助的な材料（Ｂ４）、組織セクション（Ｂ３）及び第１の通路７２ｅを含む流路、並びに下側半体６６の開口７１ｅを通って液体排出チューブ（Ａ４）内に流れ込むことができる。開口７１ａ、７１ｂ及び７１ｃは、培地が全く導入されないことに起因して、減圧に用いることができる。これによって培地のスムーズな流れが容易になる。

上側半体６５及び下側半体６６は、ベース部分６０に取り外し可能に組み付けられるため、実際の使用時には、更に図１３を参照して、スリーブ６は外側ハウジング５内に配置されるベース部分６０のみを含むことができることに留意されたい。この場合、試料ユニット（Ｂ）は以下の構造のいずれかであるものとすることができる：
（ａ）図１３に示されているように、支持部材（Ｂ１）は環状フランジ６０２によって位置決めされ、細胞が培養される多孔質のバイオマテリアルから作られる。補助的な材料（Ｂ３）は別のバイオマテリアルから作られ、支持部材（Ｂ１）を囲み、試験に必要な薬剤を添加することができる；
（ｂ）同様に図１３に示されているように、支持部材（Ｂ１）は環状フランジ６０２によって位置決めされ、表面処理に付されるセラミック又は金属系バイオマテリアルから作られる。補助的な材料（Ｂ３）は別のバイオマテリアルから作られ、支持部材（Ｂ１）を囲み、試験に必要な薬剤を添加することができる細胞とともに培養される；
（ｃ）図１４に示されているように、支持部材（Ｂ１）は環状フランジ６０２によって位置決めされ、細胞とともに培養される多孔質のバイオマテリアルから作られる。人工インプラント（Ｂ２）は支持部材（Ｂ１）に固定される。補助的な材料（Ｂ３）は別のバイオマテリアルから作られ、支持部材（Ｂ１）を囲み、試験に必要な薬剤を添加することができる；
（ｄ）図１５に示されているように、支持部材（Ｂ１）はスリーブ受け入れスペース５１１を充填し、細胞とともに培養される多孔質のバイオマテリアルから作られる；
（ｅ）図１６に示されているように、支持部材（Ｂ１）はスリーブ受け入れスペース５１１を充填し、細胞とともに培養される多孔質のバイオマテリアルから作られる。人工インプラント（Ｂ２）は支持部材（Ｂ１）に固定される。

多孔質の材料は発泡ポリウレタン又はメッシュ状構造であるものとすることができる。試料ユニット（Ｂ）が構造（ａ）又は（ｄ）を有する場合、支持部材（Ｂ１）に対して圧縮試験及び疲労試験を行うことができる。試料ユニット（Ｂ）が構造（ｄ）又は（ｅ）を有する場合、人工インプラント（Ｂ２）に対して圧縮試験及び疲労試験を行うことができる。試料ユニット（Ｂ）が構造（ｂ）を有し、シールキャップ８が取り外される場合、支持部材（Ｂ１）及び補助的な材料（Ｂ３）に対して圧縮試験及び疲労試験を行うことができる。上記の試験を通して、支持部材（Ｂ１）をなすバイオマテリアルの特徴、並びに細胞接着及び生体適合性を観察することができる。試料ユニット（Ｂ）が構造（ａ）、（ｂ）又は（ｃ）を有する場合、補助的な材料（Ｂ３）内に配置された薬剤の支持部材（Ｂ１）に対する効果を観察することができる。当然ながら、上記の試験を可能にするには循環装置（Ａ）（図１２を参照のこと）が必要である。

補助的な材料（Ｂ３）は細孔を有するため、培地は支持部材（Ｂ１）に達することができ、細孔は、支持部材（Ｂ１）が圧縮されると支持部材（Ｂ１）の変形を可能にするスペースを形成することに留意されたい。

上記の設計によって、異なる構造の試料ユニット（Ｂ）に対して圧縮試験又は疲労試験を行うことができ、人工インプラント（Ｂ２）と組織セクション（Ｂ３）との間の関係（例えば骨密度及び骨修復）を研究することができる。加えて、異なる構造の試料ユニット（Ｂ）を選択することによって、細胞接着及び生体適合性の研究を達成することができる。さらに、この実施形態を用いて、第１の好ましい実施形態と同様に支持部材（Ｂ１）及び人工インプラントを試験し、それによって適用可能な範囲を広げることができる。

図１７、図１８及び図１９は、第１の好ましい実施形態と同様の構成である、本発明による圧縮試験装置の第３の好ましい実施形態を示している。第１の好ましい実施形態とは異なり、スリーブ本体６１は、前方リング部分６７、及び前方リング部分６７の後ろに配置されているとともに前方リング部分６７に取り外し可能に接続されている後方リング部分６８を有する。前方リング部分６７及び後方リング部分６８は、培地が前方リング部分６７と後方リング部分６８との間の隙間を通ってスリーブ本体６１から流れることを防止するように、凹凸構造として構成されるとともに互いに対して相補的である相互に係合する表面を有する。第１の通路８０が前方リング部分６７及び後方リング部分６８に形成される。

図１８及び図１９を特に参照すると、後方リング部分６８は、周囲壁６８１、後端壁６８２、及び後端壁６８２から収容スペース６１０内に延びる環状フランジ６８３を有する。位置決めスタブ６２は後端壁６８２に形成されて後端壁６８２の後ろに配置されている。前方リング部分６７は、周囲壁６７１、周囲壁６７１から径方向及び内方に延びる複数の突起６７２（１つのみを図１９に示す）、及び突起６７２に一体的に接続されているとともに周囲壁６７１から離間している内側リング６７３を有し、任意の２つの隣接する突起６７２が周囲壁６７１及び内側リング６７３と協働して間に液体通過可能スペース６７４を画定するようにする。試料ユニット（Ｂ）は内側リング６７３を通って延びる。この実施形態では、シールガスケット９は、前方リング部分６７と後方リング部分６８との間に配置されていないため、Ｏリングとして構成することができる。代替的には、スリーブ６は一体部品であってもよい。

図１７及び図１８を特に参照すると、試料ユニット（Ｂ）が支持部材（Ｂ１）のみを含む状況では、支持部材（Ｂ１）はバイオマテリアルから作られ、圧縮試験及び疲労試験に付すことができる。押圧ユニット４の押圧部材４１が図２０に示されており、シールキャップ８の孔８１を通して支持部材（Ｂ１）を突くように移動可能である。押圧部材４１は、図２１に示されるように前方の位置決め部材４２に接続固定することができる。このように、押圧部材４１は交換可能である。

図１８及び図２０を特に参照すると、圧縮試験中に、バイオマテリアルの圧縮特徴を試験するために、押圧部材４１によって支持部材（Ｂ１）に対して衝撃が加えられて支持部材（Ｂ１）を圧縮する。疲労試験中には、支持部材（Ｂ１）の疲労寿命を観察するために所定の力が加えられて支持部材（Ｂ１）を選択回数圧縮する。圧縮試験及び疲労試験によって、支持部材（Ｂ１）をなすバイオマテリアルの材料特徴を実現することができる。支持部材（Ｂ１）が生物活性組織であるか又は細胞とともに培養される多孔質のバイオマテリアルから作られる場合、上記の試験を同様に試験するには、細胞間の関係を実現するために循環装置（Ａ）（図１２を参照のこと）が必要である。内側リング６７３と突起６７２との協働によって、培地は液体通過可能スペース６７４をスムーズに流れることができる（図１９を参照のこと）。

図１８及び図１９を特に参照すると、環状スペースが支持部材（Ｂ１）と周囲壁６７１、６８１との間に残されている。したがって、試験中の支持部材（Ｂ１）の移動を防止するように、支持部材（Ｂ１）を内側リング６７３及び環状フランジ６８３によって収容スペース６１０内に固定することができる。さらに、環状スペースは、支持部材（Ｂ１）が圧縮されたときに変形することを可能にする。

上記の設計によって、この実施形態は、第１の好ましい実施形態と同じ効果を達成することができ、支持部材（Ｂ１）に対して圧縮試験及び疲労試験を行うように動作可能である。さらに、支持部材（Ｂ１）が細胞とともに培養される状況では、細胞と支持部材（Ｂ１）との間の細胞接着及び生体適合性を観察するために試験を行い、それによって適用可能な範囲を広げることができる。

上記を考慮すると、液体供給機構７の動作によって、培地を外側ハウジング５及びスリーブ６内で循環させることができ、また、実生活をシミュレートする状況で支持部材（Ｂ１）を試験することを可能にし、かつ必要な培地を低減することによって培養汚染を低下させることができるように、圧縮試験装置を用いて、バイオマテリアル又は生物活性組織から作られる支持部材（Ｂ１）、及び人工インプラントと支持部材（Ｂ１）との間の相互作用を試験することができる。

本発明をこのように説明したが、本発明の範囲及び主旨から逸脱することなく多くの変更及び変形を加えることができることが明らかである。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲の記載のみによって限定されることが意図される。

Claims (9)

1. 試料ユニットを試験する試験システムに取り付けられるように構成されている圧縮試験装置であって、前記試験システムは、被駆動端、及び該被駆動端の正面に配置されるとともに該被駆動端に対して移動するように動作可能な駆動端を含み、該圧縮試験装置は：
   前記試験システムの前記被駆動端に配置されるように構成されているとともに、外側ハウジング、該外側ハウジング内に取り外し可能に挿入されるスリーブ、並びに、培地を強制的に前記外側ハウジング及び前記スリーブに流すように構成されている液体供給機構を含む受け入れユニットであって、前記外側ハウジングは前記試料ユニットを取り外し可能に受け入れるように構成されている、受け入れユニット、並びに
   押圧ユニットであって、前記試験システムの前記駆動端が該押圧ユニットを前記受け入れユニットに対して移動させるよう動作可能であるように、前記試験システムの前記駆動端に取り付けられるように構成されている、押圧ユニット
   を備える、圧縮試験装置。
2. 前記外側ハウジングは、内部にスリーブ受け入れスペースを画定するハウジング本体、及び前記試験システムの前記被駆動端に取り付けられるように構成されている後方位置決め部材を含み；
   前記押圧ユニットは、押圧部材、及び該押圧部材が前記外側ハウジングに対して接離するよう移動可能であるように、前記押圧部材に接続されているとともに前記試験システムの前記駆動端に取り外し可能に配置されるように構成されている前方位置決め部材を含む、請求項１に記載の圧縮試験装置。
3. 前記外側ハウジングは内部に形成される複数の貫通孔を更に含み；
   前記スリーブは、前記試料ユニットを受け入れるように構成されている収容スペースを画定するスリーブ本体、及び該スリーブ本体から延びるとともに該スリーブを前記外側ハウジングに対して位置決めするように前記外側ハウジングの前記貫通孔内にそれぞれ挿入される複数の位置決めスタブを含む、請求項２に記載の圧縮試験装置。
4. 前記受け入れユニットは、前記外側ハウジング内に取り外し可能に配置されるとともに前記外側ハウジングの端を封止するシールキャップ、及び該シールキャップの端と前記スリーブとの間にクランプされるシールガスケットを含み、前記シールキャップは、内部に軸方向に形成される第１の孔を有し、前記シールガスケットは、前記スリーブの前記収容スペースの端内に密栓される中心突起を有し、また、前記中心突起を通って延びるとともに前記シールキャップの前記第１の孔と位置合わせされる第２の孔であって、前記試料ユニットの一部が前記第１の孔及び該第２の孔を通って延びるようにする、第２の孔、並びに、内部に軸方向に形成されるとともに前記中心突起から離間する第３の孔を有し、前記シールキャップは前記シールガスケットと協働して間に流れスペースを画定し；
   前記液体供給機構は、前記外側ハウジングの壁を通して径方向に形成される複数の開口、前記スリーブ本体を通して径方向に形成されるとともに前記開口とそれぞれ流体連通する複数の第１の通路、及び前記スリーブ本体の軸方向に対して傾く方向に沿って延びるとともに前記第３の孔及び前記第１の通路のうちの１つと流体連通する第２の通路を含む、請求項３に記載の圧縮試験装置。
5. 前記スリーブ本体は、水平方向に沿って取り外し可能に相互接続されているとともに相互に係合する表面を有する左側半体及び右側半体を有し、前記相互に係合する表面は、互いに相補的である凹凸の構造として構成されており、前記第１の通路、前記第２の通路及び前記収容スペースのそれぞれは前記左側半体と前記右側半体との間に画定され、前記位置決めスタブは前記左側半体に形成され、前記左側半体及び前記右側半体のそれぞれは、それらの上端に凹面を有し、前記左側半体及び前記右側半体の前記凹面は、該左側半体及び該右側半体を互いから離すように押すためにユーザーの指が前記凹面と接触することを可能にするように互いに面している、請求項４に記載の圧縮試験装置。
6. 前記スリーブ本体は、上側半体、垂直方向に沿って該上側半体に取り外し可能に接続される下側半体、前記上側半体の端及び前記下側半体の端に取り外し可能に接続されるベース部分、並びに、該ベース部分と前記上側半体との間、及び該ベース部分と前記下側半体との間にクランプされる垂直シールガスケットを有し、前記上側半体及び前記下側半体は相互に係合する表面を有し、該相互に係合する表面は、互いに相補的である凹凸の構造として構成されており、前記第１の通路は前記上側半体及び前記下側半体に形成され、前記第２の通路は前記下側半体に形成され、前記ベース部分は、底壁、及び該底壁から前記収容スペース内に延びるとともに前記試料ユニットを前記収容スペース内に位置決めするように構成されている環状フランジを有し、前記位置決めスタブは前記ベース部分に形成され、前記上側半体及び前記下側半体のそれぞれは凹面をし、該上側半体及び該下側半体の該凹面は、該上側半体及び該下側半体を互いから離すように押すためにユーザーの指が該凹面と接触することを可能にするように互いに面している、請求項４に記載の圧縮試験装置。
7. 前記スリーブ本体は、前方リング部分、及び該前方リング部分の後ろに配置されるとともに該前方リング部分に取り外し可能に接続される後方リング部分を有し、該前方リング部分及び該後方リング部分は相互に係合する表面を有し、該相互に係合する表面は、互いに相補的である凹凸の構造として構成されており、前記後方リング部分は、周囲壁、後端壁、及び該後端壁から前記収容スペース内に延びるとともに前記試料ユニットを該収容スペース内に位置決めするように構成されている環状フランジを有し、前記第１の通路は前記前方リング部分及び前記後方リング部分に形成され、前記位置決めスタブは前記後端壁に形成されるとともに該後端壁の後ろに配置され、前記前方リング部分は、周囲壁、前記後方リング部分の前記周囲壁から径方向及び内方に延びる複数の突起、及び該突起に一体的に接続されているとともに前記前方リング部分の前記周囲壁から離間している内側リングを有し、前記突起のうちの任意の２つの隣接する突起が前記前方リング部分の前記周囲壁及び前記内側リングと協働して間に液体通過可能スペースを画定するようにし、前記内側リングは前記試料ユニットが内部に延びることを可能にするように構成されている、請求項３に記載の圧縮試験装置。
8. 前記スリーブ本体はベース部分を有し、該ベース部分は底壁、及び該底壁から前方に延びるとともに前記試料ユニットを前記外側ハウジングに対して位置決めするように構成されている環状フランジを有し、前記位置決めスタブは前記底壁に形成される、請求項３に記載の圧縮試験装置。
9. 前記液体供給機構は、前記外側ハウジングの前記開口をそれぞれ通って延びる複数の接続チューブを更に含む、請求項３に記載の圧縮試験装置。