JP2018537154A - 軟骨自家移植片移送システムの組織トラップ - Google Patents

Abstract

軟骨修復技術は、カッタ／組織トラップ一体型デバイスを利用して、対象の低重量支承部位から軟骨組織を採取する。切断組織は、組織カッタのルーメンを通して吸引する。ルーメンは、第１の遠位窓を有する外側シャフトと、第２の遠位窓を有する内側シャフトとを含む。第１の遠位窓の縁部および第２の遠位窓の縁部が、内側シャフトが外側シャフト内で回転したときに、協働して両者の間で切断作用をもたらす。組織カッタに結合された組織トラップは、手術中に所望の大きさの組織切片を収集して、収集した切片を効率的に修復部位に送達するように構成される。組織トラップは、取外し可能な流入チャンバと取外し可能な流出チャンバの間に構成された筐体内にフィルタを含む。

Description

関連出願の相互参照
本願は、参照によりその内容の全体を本明細書に組み込む、２０１５年１１月２５日出願の「ＴＩＳＳＵＥ ＴＲＡＰ ＦＯＲ ＣＨＯＮＤＲＡＬ ＡＵＴＯＧＲＡＦＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国仮特許出願第６２／２５９９４５号の優先権を主張するものである。本願は、参照によりその内容の全体を本明細書に組み込む、２０１６年４月２０日出願の「ＴＩＳＳＵＥ ＴＲＡＰ ＦＯＲ ＣＨＯＮＤＲＡＬ ＡＵＴＯＧＲＡＦＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国仮特許出願第６２／３２５０８３号の優先権も主張するものである。本願は、参照によりその内容の全体を本明細書に組み込む、２０１６年４月２７日出願の「ＴＩＳＳＵＥ ＴＲＡＰ ＦＯＲ ＣＨＯＮＤＲＡＬ ＡＵＴＯＧＲＡＦＴ ＴＲＡＮＳＦＥＲ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国仮特許出願第６２／３２８１４８号の優先権も主張するものである。

本開示は、組織採取に関する。

関節軟骨は、骨の端部を覆って、関節の摩擦のない動きを容易にする、無血管性（avascular）、無神経性（aneural）、無リンパ性（alymphatic）の組織である。外傷または病気によって引き起こされる軟骨の損傷は治癒せず、この損傷により生じる病理学的変化は、大きな痛みの原因になる可能性があり、可動性を制限し、生活の質に有意な悪影響を与える。時間経過とともに、病変は、悪化して骨関節炎になる可能性が高い。骨関節炎の原因は外傷のみでなく、遺伝、肥満、関節の生体力学、食生活、および年齢が全て関与している。限局性軟骨欠損部は、痛みの一般的な原因であり、可動性の低下および骨関節炎の始まりにつながる可能性があるので、大きな臨床上の問題になっている。

損傷した軟骨を処置する既知の手術技術は、洗浄およびデブリドマン（関節を流体で洗い、損傷した組織を取り除いて一時的な症状の緩和をもたらす）、微小破壊（軟骨下骨を貫通して、繊維軟骨の治癒応答を促進するために軟骨病変への血液の流入を促す）、骨膜移植（自家培養骨膜を欠損部位に移植し、適所に縫合または糊付けする）、モザイクプラスティ（mosaicplasty）（軟骨および骨のプラグを関節の低重量支承領域から採取し、欠損部に移植する）、ならびに自家培養軟骨組織移植（ＡＣＩ）（非重量支承位置の軟骨生検材料から細胞を分離して増殖させ、この細胞を、第２の手順で、約６週間後に、懸濁液またはスキャフォールドで欠損部に再導入する（マトリクス誘導（Matrix-guided）ＡＣＩ−ＭＡＣＩ））を含む。

従来既知の手術技術の一部には、２日に分けて行われる別個の手術手順を必要とするものがある。さらに、従来既知の手術技術の一部の臨床結果は、修復性組織の長期的な生化学的および生体力学的性質が全体として満足のいくものではないことを示している。

米国特許第５８７１４９３号

以下に記載する組織採取技術は、ある範囲の手術または美容術の分野において組織の修復、再生、および／または増強を行うために使用することができる。

関節面の外傷は、スポーツでよくある傷害である。このような損傷によって生じる症状は、痛み、関節ロック、不安定性、および凝りを含む。この損傷により、軟骨および関節が摩耗および変性しやすくなり、こうした摩耗および変性は、骨関節炎および人工膝関節置換につながる恐れがある。例えば、人工膝関節置換を示唆する前に、組織採取技術を使用して限局性変性軟骨病変を処置し、人工膝関節置換が必要になるのを先送りしたり、その必要を解消したりすることができる。これらの技術により、手術チームは、１回の手術手順で、例えば滑膜／脂肪組織などの患者の組織の一意的な修復細胞集団を精製し、それらの細胞を患者の患者に戻して、ヒアリン状軟骨修復を促すことができる。欠損に近い部位（すなわち関節内）から修復細胞を関節鏡によって採取し、所望の範囲の修復細胞を、例えば濾過によって分離し、分離した細胞を、未加工状態で（例えば、それ以上の培養や濃縮などを行わずに）生体親和性ゲルと混合する。その後、ゲルと分離した採取細胞の混合物を、修復部位に供給する。

本開示の実施態様では、採取する脂肪組織は、被包性脂肪組織が局所的に蓄積した、脂肪パッドまたは脂肪体である。脂肪パッドは、例えば頬に見られ（頬脂肪体）、また特定の関節内にも見られ、この場合には、膝蓋下脂肪パッド、舟状骨（navicular）脂肪パッド、肘頭脂肪パッド、舟状骨（scaphoid）脂肪パッド、方形回内（pronator quadratus）脂肪パッド、およびプレアキレス（preachilles）脂肪パッドと呼ばれる。これらのパッドは、関節にわたって生じる力を吸収するクッションとして作用することができ、また、関節腔内に潤滑剤を分散させる助けになることもある。

Ｈｏｆｆａパッドおよび脂肪滑膜と呼ばれることもある膝蓋下脂肪パッドは、滑膜または滑膜脂肪組織を含み、膝蓋（膝蓋骨）の下に位置して、これを大腿顆から分離している。膝蓋下脂肪パッドは、大きさおよび体積が様々であるが、一般に、顆間陥凹の両側の２つの大きな基部突出部を含む。膝蓋に力が向けられている状況では、膝蓋下脂肪パッドが、衝撃吸収体として作用して、その下にある構造を保護する。外傷時には、膝蓋下脂肪パッドに、これらに限定されるわけではないが、滑膜下血管新生の増加による浮腫および出血に付随する脂肪パッドの体積増加、ならびにその後のマクロファージによる脂肪パッドの浸潤など、いくつかの変化が生じる。

発明者等は、前駆細胞を含む脂肪パッド組織の規定の大きさの断片を採取し、この断片をゲルなどの生体親和性スキャフォールドと組み合わせて体内の別の部位に再導入することによって、環境因子にさらされた後の組織断片とは異なるタイプの組織を生成することができることを発見した。

脂肪パッドの断片内に含まれる前駆細胞を、例えば、骨形成、脂質生成、軟骨形成、筋原性、神経原性系統に沿って送って、骨、軟骨、筋肉、または神経組織を発生させることもできると考えられる。

脂肪パッド断片が部位に移植されると、前駆細胞は、断片から移動して、周囲の組織に一体化し、これにより、前駆細胞は、適当な種類の内在性細胞に分化することができる。

脂肪パッド組織は、自家組織（autogeneic tissue）、同種組織、異種組織、およびそれらの組合せとすることができる。

免疫宿主反応および組織拒絶の可能性が大幅に低下するので、自家組織を使用することが特に望ましい。

自家脂肪パッドを使用する場合には、外科医が特に考慮することは、１次手術手順時に容易に脂肪パッドがどれほど入手できるかということである。例えば、外科医が大腿プラトー（femoral plateau）内の軟骨欠損部を修復している場合には、膝蓋下脂肪パッドを使用すれば適当である。これにより、外科医が行わなければならない切開が最小限に抑えられ、したがって、手術結果および患者の暮らしも改善することになる。

自家組織を軟骨修復インプラントのソースとして使用することは、入手可能性、ソース、痛み、および濃縮など、いくつかの問題によって制限されることが多い。膝蓋下脂肪パッドは、整形外科医が容易に入手できる関節組織であり、特に限局性欠損部の軟骨修復で使用するいくつかのスキャフォールドを装荷するのに十分な量存在している。さらに、膝蓋下脂肪パッドを使用することにより、骨髄吸引など他の組織ソースと比較して、２次的な部位の罹患の可能性が大幅に低下し、治療効果を示すように前駆細胞を濃縮する必要も大幅に低下する。

１つの態様では、本開示は、組織を収集する装置であって、入口および出口を画定する筐体と、筐体内に配置された第１のフィルタと、筐体内に配置された第２のフィルタとを含み、第２のフィルタが、筐体を通して吸引力が印加された状態で第１のフィルタを通過する所望の大きさの組織粒子を分離するように構成される、装置に関する。

様々な実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む可能性がある。例えば、この装置は、筐体内で第１のフィルタと第２のフィルタの間に配置された第３のフィルタをさらに含む。第２のフィルタは、筐体を通して吸引力が印加された状態で第１のフィルタおよび第３のフィルタを通過する所望の大きさの組織粒子を分離するように構成される。筐体内に配置された第１のフィルタと第２のフィルタが、筐体内に内部空間を画定し、この装置は、筐体内に画定された内部空間と流体流連絡している、筐体内に配置された口部をさらに含む。この装置は、ゲルを含むように構成された導入器をさらに含む。導入器は、筐体の出口に結合されて、筐体の内部空間内にゲルを導入して、使用時にゲルが第２のフィルタを通過して、第２のフィルタ上に収集された分離された組織粒子を除去するように構成され、ゲルと分離された組織粒子とが、筐体の内部空間に集まる。この装置は、ミキサおよび受け器をさらに含む。ミキサおよび受け器は、口部に脱着可能に結合されて、筐体の内部空間からゲルおよび分離された組織粒子を受けるように構成される。第１のフィルタは、孔径が約０．６ｍｍから約２．４ｍｍの孔のセットを含み、第２のフィルタは、孔径が約０．５ｍｍから約５０μｍの孔のセットを含み、第３のフィルタは、孔径が約０．６ｍｍから約１ｍｍの孔のセットを含む。この装置は、筐体の内部空間内に、入口および出口と流体流連絡している流体流導管をさらに含む。この装置は、筐体内に配置された第２の口部をさらに含む。第１の口部および第２の口部は、導管と流体流連絡している。この装置は、第１の弁および第２の弁をさらに含み、第１の弁および第２の弁は、入口と出口の間および第１の口部と第２の口部の間の流体流の選択的な制御を可能にするように構成される。

実施形態では、筐体は、取外し可能な蓋を含む。第１のフィルタは、蓋内に配置される。第３のフィルタは、蓋内で第１のフィルタと第２のフィルタの間に配置される。第２のフィルタは、バスケット状メッシュ、または実質的に円錐台形の構成を有する。第２のフィルタは、筐体または蓋に脱着可能に結合される。この装置は、第２のフィルタが筐体から取り外されたときに第２のフィルタをその中に受けるような形状を有する容器をさらに含む。

別の態様では、本開示は、組織を採取する方法であって、組織カッタを通して吸引される切断組織から所望の範囲の粒子を分離するステップと、分離した粒子を未加工状態で生体親和性ゲルと混合するステップと、混合した粒子およびゲルを、手術部位に移植するために導入器に収集するステップとを含む方法に関する。

様々な実施態様は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を含む可能性がある。例えば、所望の範囲の粒子を分離するステップは、切断組織を第１のフィルタおよび第２のフィルタに通すステップを含む。第２のフィルタは、所望の範囲の粒子を第２のフィルタ上に収集することを可能にするような大きさの開口を含む。この方法は、生体親和性ゲルを第２のフィルタに通して、分離された粒子を生体親和性ゲルと混合する前に、第２のフィルタ上に収集された分離された粒子を除去するステップをさらに含む。分離された粒子とゲルを混合するステップは、分離された粒子およびゲルを、導入器に結合されたミキサに通すステップを含む。分離された粒子とゲルを混合するステップは、また、収集された粒子を有する第２のフィルタを、第２のフィルタをその中に受けるように構成された容器内に配置するステップと、生体親和性ゲルを容器内に導入するステップとを含む。収集ステップは、混合した分離された粒子とゲルとを容器から導入器に吸引するステップを含む。切断組織は、滑膜組織または脂肪組織である。分離ステップは、組織収集デバイスを通して吸引力を組織カッタの吸引ルーメンに印加してこのルーメンを通して組織を吸引するだけで、所望の範囲の粒子を組織収集デバイスのフィルタに収集するステップを含む。

様々な利点として、同種移植を用いた処置に関連する病気の感染および免疫反応の危険が解消されること、若い患者だけでなく大人の患者でも限局性病変で軟骨修復手順を行うことが可能になること、ドナー部位の損傷が最小限に抑えられること、特定の大きさの範囲内の組織断片が分離されること、外科医による介入が最小限に抑えられること、ならびに１回の手術手順で、組織が採取され、組織が好都合にゲル内に装荷され、組織を含むゲルが衛生的に組織修復のために提供されること、が挙げられる。

本開示の１つまたは複数の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載されている。本開示のその他の特徴、目的、および利点は、この説明および図面、ならびに特許請求の範囲から明らかになるであろう。

本開示の態様は、修復性組織が一般的に満足できるものでなく、複数回の手術手順を必要とすることがある、細胞に基づく移植およびスキャフォールドまたはマトリクスに基づく移植など、通常の軟骨修復技術の欠点に対処するものである。

開示する軟骨修復技術は、シェーバ／カッタ／組織トラップ一体型デバイスを利用して、対象の低重量支承部位から軟骨組織を採取する。組織は、シェーバブレードによって切除され、次いで、組織カッタのルーメンを通して吸引される。このルーメンは、第１の遠位窓を有する外側シャフトと、第２の遠位窓を有する内側シャフトとを含む。第１の遠位窓の縁部および第２の遠位窓の縁部が、内側シャフトが外側シャフト内で回転したときに、協働して両者の間で切断作用をもたらす。シェーバブレードは、第１の窓を取り囲むように外側シャフトから延びるキュレート上に形成される。

組織収集装置は、可撓性吸引チュービングを介して切片の吸引経路内に結合される。組織収集装置は、所望の大きさ未満の組織粒子を通過させ、廃棄組織としてデバイスから吸引することができるようにする大きさの孔を有する第１の部分を含む。所望の大きさを有する組織粒子は、フィルタ部分に収集される。実施形態では、組織収集装置は、手術中に開いてフィルタ部分を取り出し、収集した組織粒子を入手することができる、２部分筐体を含むことがある。収集された軟骨組織粒子は、次いで、手術中に対象の軟骨修復部位に導入することができ、場合によってはフィブリン糊を使用して軟骨欠損部に固定することができる。

開示する方法および装置を使用することにより、複数回の手術を行う必要が低下し、また、１回の手術手順中に自家培養組織を効率的に採取して移植することにより、修復性組織の長期的な生化学的および生体力学的性質の改善も促される。

本開示の態様によれば、組織を収集する装置は、遠位端部および近位端部を有し、長手方向軸を有する、外側シャフトを含む。外側シャフトは、遠位端部の領域に第１の窓を含む。外側シャフトは、少なくとも１つの切れ刃を含む。

この外側シャフト内に、中空内側シャフトを受ける。中空内側シャフトは、内側中空シャフトが長手方向軸の周りで外側シャフトに対して回転するときに第１の窓の上記の少なくとも１つの切れ刃と協働して切断作用をもたらす少なくとも１つの切れ刃を含む少なくとも１つの開口を、その遠位端部に有する。本開示の態様によれば、第１の窓は、少なくとも部分的には、キュレート部分で囲まれている。例示的な実施形態では、キュレート部分は、第１の窓を完全に囲んでいる。キュレート部分は、分離縁部を組織内に突き刺すことによって組織および軟骨を身体から分離する分離縁部を含む。キュレート部分は、軟骨などの軟組織を切断することを可能にし、この軟組織が、次いでシャフト内に吸引される。軟組織が吸引されているときに、外側窓と内側窓が協働して、収集している軟組織片を細片化する。

使用中の組織採取アセンブリを示す図である。 図１のアセンブリの手術用メスのハブを示す断面図である。 図１のアセンブリの組織収集装置を示す斜視図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図３の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図３の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図３の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図３の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 使用中の代替の組織採取アセンブリを示す図である。 図５のアセンブリの組織収集装置を示す断面図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図６の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図６の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図６の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図６の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図６の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 所望の大きさの組織粒子を分離し、組織の修復のために組織を含むゲルの混合物を準備する、図６の組織収集装置の使用法を説明する概略図である。 図１のアセンブリの組織収集装置の代替の実施態様を示す図である。 図８の組織収集装置を示す断面図である。 本開示の態様による組織採取ツールを使用する手術技術を示す図である。 本開示の態様による組織採取ツールのカッタおよびスクレーパ部分を示す図である。 本開示の態様による組織採取ツールのカッタおよびスクレーパ部分を示す図である。 本開示の態様による組織採取ツールの組織収集器部分を示す図である。 本開示の態様による組織を採取する方法を示すプロセス流れ図である。 本開示の態様による組織採取ツールの組織収集器部分を示す展開図である。 本開示の態様による組織採取ツールの組織収集器部分に設置される多孔性ディスクを示す図である。 本開示の態様による組織採取ツールの組織収集器部分と併用されるプランジャを示す図である。 本開示の態様による組織採取ツールの組織収集器の中央本体部分の中に設置される組織プランジャを示す図である。

図１を参照すると、組織採取アセンブリ１００は、手術用メス１０を通して吸引される所望の大きさの切断組織を分離するための組織収集デバイス４０に結合された、ドナー部位から滑膜組織または脂肪組織などの体組織Ｔを切断または切除するために使用される手術用メス１０を含む。以下に述べるように、同一の手術手順中に、分離された切断組織が、生体親和性ゲルなどの適当な担体に装荷され、または混合されて、組織修復部位に導入される。患者の外傷を最小限に抑え、より好都合な手術手順を実現するために、ドナー部位と修復部位は、同じ関節内にあることが好ましい。

参照によりその全体を本明細書に組み込む特許文献１にさらに十分に説明されているように、手術用メス１０は、チューブインチューブ構造を使用して、細長い外側の非回転管状部材１２と細長い内側の回転管状部材１４の切れ刃の間に配置された組織を剪断する。手術用メス１０は、ハブ２２を介して管状部材１２、１４に結合されたハンドピース２０を含む。外側管状部材１２は、ハブ２２に固定された近位端部１２ａと、切断口または窓となる開口１５を画定する遠位端部１２ｂとを有する。内側管状部材１４は、外側管状部材１２内に回転可能に受けられ、切れ刃（図示せず）を備えた遠位端部１４ａを有する。内側管状部材１４は、切れ刃と連絡して手術部位から切断組織および流体を除去する吸引ルーメン１６（図２）を画定する。メス１０を組み立てたときに、内側管状部材１４の切れ刃は、外側管状部材１２の開口１５に隣接して位置する。

図２を参照すると、手術用メス１０のハブ２２（図１）は、ハブ２２に形成された開口４１を介して外側管状部材１２に結合される。内側管状部材１４は、外側管状部材１２内に回転可能に受けられ、内側管状部材１４内を長手方向に延びる吸引ルーメン１６を画定する。内側管状部材１４は、メス１０のハブ領域内の部材１４の側壁１４ｂに形成された１つまたは複数の開口４５をさらに画定し、この開口４５は、ハブ２２内に画定される吸引ルーメン１６およびチャンバ２６と流体連絡している。ハブ２２は、ハブ２２の側壁２８に形成された、チャンバ２６と流体連絡する側方ポート２４をさらに含む。側方ポート２４は、内側管状部材１４の長手方向軸Ｌを実質的に横切る方向に延びる。側方ポート２４には、チュービングコネクタ２９が結合される。側方ポート２４は、流体および切断組織が手術用メス１０から組織収集デバイス４０に流れる経路を提供する。

図１、図３および図４Ａ〜図４Ｄを参照すると、組織収集デバイス４０に加えて、組織採取アセンブリ１００は、導入器６０（図４Ｂ〜図４Ｄ）およびミキサ６５（図４Ｂ〜図４Ｄ）を含む。組織収集デバイス４０は、可撓性チュービング５０を介してメス１０に結合される。組織収集デバイス４０は、入口４４および出口４６を有する実質的に円筒形の筐体４２を含む。入口４４は、チュービング５０を組織収集デバイス４０に結合する。出口４６は、組織収集デバイス４０を、チュービング５２を介して、真空ポンプまたは手術手順中に吸引を行うその他の適当な装置などの真空源９０（図１）に結合するために設けられる。さらに、チュービング５２を介して収集装置（図示せず）を組織収集デバイス４０に結合して、組織収集デバイス４０を通過する組織および流体を収集することもできる。

筐体４２内には、ディスクフィルタ４７、４８および４９などの濾過デバイスが位置決めされる。フィルタ４７が、入口４４の最も近く、または入口４４に隣接して配置され、フィルタ４９が、出口４６の最も近く、または出口４６に隣接して配置され、フィルタ４８は、フィルタ４７とフィルタ４９の間に配置される。フィルタ４７、４８および４９と筐体４２とが協働して、筐体４２内に内部空間４１を画定する。筐体４２には、筐体４２の内部空間４１と流体流連絡している口部４５が配置されている。

図１、図３および図４Ａ〜図４Ｄに示す実施態様では、フィルタ４７は、孔径が約０．６ｍｍから約２．４ｍｍの孔のセットを含み、フィルタ４８は、孔径が約０．６ｍｍから約１ｍｍの孔のセットを含み、フィルタ４９は、孔径が約０．５ｍｍから約５０μｍの孔のセットを含む。フィルタ４７および４８は、大きい組織粒子を濾過し、小さい粒子は通過させる。その後に、フィルタ４９が、所望の大きさの粒子７１を濾過し（図４Ｂ）、所望の大きさより小さい粒子を通過させる。この実施態様では２つのフィルタ４７、４８を示しているが、組織収集デバイス４０は、フィルタ４９と併用して所望の大きさの組織粒子７１を収集するために使用するフィルタを、フィルタ４７、４８のうちの一方しか含まないこともある。

例えば注射器などの導入器６０（図４Ｂ〜図４Ｄ）には、適当な量（例えば約１ｍｌ）の生体親和性ゲル６２が入っている。粒子収集後に、注射器６０を使用して、生体親和性ゲル６２を筐体４２内に注入して、以下でさらに詳細に述べるように、フィルタ４９によって収集した組織粒子７１を回収できるようにする。スタティックミキサ（static mixer）などのミキサ６５（図４Ｂ〜図４Ｄ）は、口部４５に脱着可能に結合されて、筐体の内部空間４１からゲル６２および分離された組織粒子７１を受け、ゲル６２と組織粒子７１の混合物８０を生成する。受け器７０（図４Ｂ〜図４Ｄ）が、ミキサ６５に脱着可能に結合されて、ミキサ６５から混合物８０を受け、例えば手術部位に混合物８０を提供する。

動作時には、図１および図４Ａ〜図４Ｄに示すように、手術用メス１０を、滑膜組織または脂肪組織などの所望の体組織に接触させる（図１）。操作者は、メス１０を使用して、所望量の組織をドナー部位から切断する。真空源９０が、内側管状部材１４の吸引ルーメン１６を通して流体および切断組織を組織収集デバイス４０まで吸引する。流体および切断組織の吸引中には、筐体４２の口部４５は、例えば弁、栓、プラグまたはその他の適当なデバイス４３を使用して閉じられている（図４Ａ）。フィルタ４７は、例えば約０．６ｍｍから約２．４ｍｍより大きい粒子など、望ましくない切断組織を、流体経路から除去する。フィルタ４７を通過した後、流体および切断組織の残りはフィルタ４８を通過し、このフィルタ４８が、例えば約０．６ｍｍから約１ｍｍより大きい粒子などの望ましくない切断組織を流体経路から除去する。流体および切断組織の残りはフィルタ４９を通過し、ここで、例えば約０．５ｍｍから約５０μｍより大きい粒子など所望の大きさの組織粒子７１が分離され、かつ／またはフィルタ４９上に保持される。切断組織および流体の体積の残りは、組織収集デバイス４０を通過し、収集装置（図示せず）まで吸引される。

流体および切断組織の吸引の後、例えば弁、栓、プラグまたはその他の適当なデバイス４３ａを使用して筐体４２の入口４４を閉じ、筐体４０をチュービング５０、５２から取り外し、受け器７０およびスタティックミキサ６５を、例えばルアーロック（図示せず）またはその他の適当なコネクタ（図４Ｂ）を使用して口部４５に取り付ける。ゲル６２が入っている注射器６０を、例えばルアーロック（図示せず）またはその他の適当な接続によって出口４６に結合する。次いで、ゲル６２をフィルタ４９を通して筐体４０内に注入し、組織粒子７１と混合して、フィルタ４９から排出する（図４Ｃ）。排出された組織粒子７１およびゲル６２は、筐体４２の内部空間４１を通過し、口部４５を通してミキサ６５に押し出される（図４Ｃ）。ミキサ６５は、組織粒子７１とゲル６２を混合して、ゲル６２内での組織粒子７１のさらなる分散を促進して混合物８０を生成し、この混合物８０が、注射器７０に流入する（図４Ｃ〜図４Ｄ）。所望の体積の混合物８０が注射器７０内に収集されたら、操作者は、注射器７０をミキサ６５から取り外し、注射器７０のプランジャ７０ａを取り付ける（図４Ｃ〜図４Ｄ）。次いで、操作者は、この混合物８０を図１に示す手術部位など所望の位置に塗布する。あるいは、混合物８０を組織スキャフォールドに配置する、またはさらに別の処理に使用することもできる。

組織採取アセンブリ２００の代替の実施態様を、図５、図６および図７Ａ〜図７Ｆに示す。組織採取アセンブリ２００は、組織収集デバイス１４０と、例えば適当な量（例えば約１ｍｌ）のゲル６２が入っている注射器などの導入器１６０（図７Ｅ〜図７Ｆ）とを含む。組織収集デバイス１４０は、入口４４および出口４６を有する実質的に円筒形の筐体１４２を含む。筐体１４２は、例えば対合ねじ（図示せず）、摩擦ばめ、またはその他の適当な接続を使用して筐体１４２に脱着可能に結合される蓋１４３を含む。

筐体１４２内には、ディスクフィルタ１４７および１４８、ならびに実質的に円錐台形またはバスケット状の構成を有するフィルタ１４９などの濾過デバイスが位置決めされる。フィルタ１４７が、入口４４の最も近く、または入口４４に隣接して配置され、フィルタ１４９が、出口４６の最も近く、または出口４６に隣接して配置され、フィルタ１４８は、フィルタ１４７とフィルタ１４９の間に配置される。特に、フィルタ１４７、１４８は、蓋１４３内に配置され、フィルタ１４９は、例えばねじ（図示せず）、摩擦ばめ、またはその他の適当な接続を使用して蓋１４３の下側１４３ａに取外し可能に取り付けられる。筐体１４０は、円筒形筐体１４０の内部の周囲に配置された１つまたは複数の突出リブ１４５（図６）を含む。リブ１４５は、フィルタ１４９を受け、例えば摩擦ばめによってフィルタ１４９を筐体１４０内に脱着可能に保持するような構成および形状を有する。

フィルタ１４７は、孔径が約０．６ｍｍから約２．４ｍｍの孔のセットを含み、フィルタ１４８は、孔径が約０．６ｍｍから約１ｍｍの孔のセットを含み、フィルタ１４９は、孔径が約０．５ｍｍから約５０μｍの孔のセットを含む。フィルタ１４７および１４８は、大きい組織粒子を濾過し、小さい粒子は通過させる。その後に、フィルタ１４９が、所望の大きさの粒子７１を濾過し（図７Ｂ）、所望の大きさより小さい粒子を通過させる。２つのフィルタ１４７、１４８を示しているが、組織収集デバイス１４０は、フィルタ１４９と併用して所望の大きさの組織粒子７１を収集するために使用するフィルタを、フィルタ１４７、１４８のうちの一方しか含まないこともある。

アセンブリ２００は、フィルタ１４９をその中に液密に受けるような構成および形状を有する空洞１７０ａ（図７Ｃ〜図７Ｆ）を画定する容器１７０をさらに含む。容器１７０の上側部分１７０ｂは、ねじまたはその他の適当な対合接続を備える構成になっており、以下でさらに詳細に述べるように筐体１４０の蓋１４３を受ける。

例えば注射器などの導入器１６０（図７Ｅ〜図７Ｆ）には、適当な量（例えば約１ｍｌ）のゲル６２が入っている。注射器１６０を使用して、容器１７０内でゲル６２を組織粒子７１と混合して混合物８０を生成し、その後、この混合物８０を容器１７０から吸引する。

動作時には、図５および図７Ａ〜図７Ｆに示すように、手術用メス１０を、滑膜組織または脂肪組織などの所望の体組織に接触させる（図５）。操作者は、メス１０を使用して、所望量の組織をドナー部位から切断する。真空源９０が、内側管状部材１４の吸引ルーメン１６を通して流体および切断組織を組織収集デバイス１４０まで吸引する。吸引中に、流体および切断組織はフィルタ１４７を通って流れ、このフィルタ１４７が、例えば約０．６ｍｍから約２．４ｍｍより大きい粒子など、望ましくない切断組織を、流体経路から除去する。フィルタ１４７を通過した後、流体および切断組織の残りはフィルタ１４８を通過し、このフィルタ１４８が、例えば約０．６ｍｍから約１ｍｍより大きい粒子などの望ましくない切断組織を流体経路から除去する。流体および切断組織の残りはフィルタ１４９を通過し、ここで、例えば約０．５ｍｍから約５０μｍより大きい粒子など所望の大きさの組織粒子７１が分離され（図７Ｂ）、かつ／またはフィルタ１４９上に保持される。切断組織および流体の体積の残りは、組織収集デバイス１４０を通過し、収集装置（図示せず）まで吸引される。

流体および切断組織の吸引の後、フィルタ１４７、１４８および１４９も含めて蓋１４３を筐体１４２から取り外し（図７Ｂ）、容器１７０（図７Ｃ〜図７Ｄ）の上側部分１７０ｂに結合する。空洞１７０ａは、フィルタ１４９と空洞１７０ａの間に、例えば摩擦ばめによってフィルタ１４９液密に受ける。フィルタ１４９が容器１７０内に位置決めされたら、操作者は、フィルタ１４７、１４８も含めて蓋１４３を容器１７０から取り外すが、フィルタ１４９は容器１７０の空洞１７０ａ内に残す。例えば、フィルタ１４９がねじ接続を用いて蓋１４３に結合され、蓋１４３がねじ接続によって容器１７０に結合される場合には、この２組のねじ接続は、蓋１４３を容器１７０から取り外したときにフィルタ１４９が蓋１４３から取り外されるように構成することができる。あるいは、例えばフィルタ１４９が摩擦ばめによって蓋１４３に結合される場合には、容器１７０の空洞１７０ａが、蓋１４３を容器から取り外すときにフィルタ１４９を保持するのに十分な力を提供するように構成される。

蓋１４３が容器１７０から取り外されたら、操作者は、注射器１６０を使用して、ゲル６２を空洞１７０ａ内に注入する。ゲル６２は、組織粒子７１と混合して、組織とゲルの混合物８０となる（図７Ｅ）。混合物８０は、次いで、注射器１６０を使用して容器１７０から吸引される（図７Ｆ）。所望の体積の混合物８０が注射器１６０内に収集されたら、操作者は、この混合物８０を図５に示す手術部位など所望の位置に塗布することができる。あるいは、混合物８０を組織スキャフォールドに配置する、またはさらに別の処理に使用することもできる。

図８および図９に示す代替の実施態様では、組織収集デバイス２４０は、入口２４４および出口２４６を有する筐体２４２を含む。筐体２４２内には、フィルタ２４７および２４８が位置決めされる。フィルタ２４７は、入口２４４に隣接して配置され、フィルタ２４９は、出口２４６に隣接して配置される。入口２４４と出口２４６の間に、入口２４４、出口２４６ならびにフィルタ２４７および２４９と流体流連絡する流体流導管２５０が延びている。筐体２４２は、導管２５２ａを介して導管２５０と流体流連絡している口部２５２と、導管２５４ａを介して導管２５０と流体流連絡している口部２５４とをさらに含む。導管２５０と２５２ａの交差部および導管２５０と２５４ａの交差部には、それぞれ、以下でさらに詳細に説明するように、入口２４４と出口２４６の間の流体および組織または細胞の流れ、ならびに口部２５２と２５４の間のゲルおよびゲルと組織または細胞の混合物の流れを制御する三方弁２５６および２５８がある。

図８および図９に示す実施態様では、フィルタ２４７は、約０．６ｍｍから約２．４ｍｍの範囲の孔径を有し、この孔径より小さい粒子はフィルタ２４７を通過させる孔のセットを含み、フィルタ２４９は、約５０μｍから約０．５ｍｍの孔径を有し、約５０μｍより大きい粒子をフィルタ２４９に捕捉する孔のセットを含む。

動作時には、操作者は、上述のように手術用メス１０を使用して、所望量の組織をドナー部位から切断し、流体および切断組織が、入口２４４を介して組織収集デバイス２４０を通して吸引される。流体および切断組織の吸引中には、口部２５２および２５４は、三方弁２５６および２５８によって流体流に対して閉じられている。フィルタ２４７は、約０．６ｍｍから約２．４ｍｍより大きい範囲の粒子など、望ましくない切断組織を、流体経路から除去する。フィルタ２４７を通過した後、流体および切断組織は、導管２５０を通り、フィルタ２４９を通過し、ここで、例えば約０．５ｍｍから約５０μｍより大きい粒子など所望の大きさの組織粒子が分離され、かつ／またはフィルタ２４９上に保持される。切断組織および流体の体積の残りは、組織収集デバイス２４０を通過し、収集装置（図示せず）まで吸引される。

流体および切断組織の吸引の後、筐体２４２の入口２４４を流体流に対して閉じ、口部２５２を、例えば三方弁２５６を使用して流体流に対して開く。同様に、筐体２４２の出口２４６を流体流に対して閉じ、口部２５４を、例えば三方弁２５６を使用して流体流に対して開く。次いで、上述した受け器７０と、任意選択でスタティックミキサ６５とを、口部２５２に取り付けることができる。次いで、ゲル６２が入っている注射器６０を、口部２５４に結合し、ゲル６２をフィルタ２４９を通して筐体２４０内に注入し、組織粒子（図示せず）と混合して、フィルタ２４９から排出する。排出された組織粒子およびゲル６２は、導管２５０を通過し、上述のように、口部２５２を通して例えばミキサ６５に押し出され（図４Ｃ）、受け器７０に押し出される。

上述の手術用メスアセンブリとの併用の他に、組織収集デバイス４０、１４０および２４０にはそれぞれ、他の方法で生物学的成分を装荷することができる。例えば、インビトロで培養した細胞ペレットを、（例えば真空源を使用して）組織収集デバイス４０、１４０および２４０のうちの１つを通して吸引し、次いで上述した方法で生体親和性ゲルと混合することができる。

本開示の別の態様は、軟骨組織を採取し、細片化し、収集するように構成された軟骨自家移植片移送システム（ＣＡＴＳ）ツールを含む。図１０を参照すると、ＣＡＴＳツールは、シェーバブレード（shaver blade）および組織収集器の一体型デバイスを含む。本開示の態様によれば、ＣＡＴＳツールは、軟骨組織などの軟組織を採取して細片化するように構成され、この軟組織が、次いで組織収集器に収集される。本開示の態様による例示的な組織収集器を、図１２に示す。

本開示の態様によるＣＡＴＳツールの例示的な実施形態は、Ｄｙｏｎｉｃｓハンドピースおよび電源など、既存のハンドピースおよび電源に結合することができ、これと協働して機能することができる。

この例示的な実施形態では、ＣＡＴＳツールは、ルーメン１００６の遠位端部のシェーバブレード１００２の部分と、ルーメンの近位端部のハブ１００４とを含む。ＣＡＴＳツールのシェーバブレード１００２と、ＣＡＴＳツールの組織収集器部分（図１２の１２００）とは、標準的なプラスチック製チュービングを用いて協働可能に接続することができる。１つの例では、ハブ１００４側に穴を設けて、ＣＡＴＳツールに吸引力を印加したときに流体が流れ易くする。この穴にバーブ（barb）１００８を挿入して、この修正形態のブレードに標準的なチュービングを取り付けることができるようにする。バーブ１００８は、ハブから組織収集器までの吸引経路を方向付ける。本開示の態様によれば、ルーメン１００６側でも、ハブ１００４内のルーメンの近位端部に追加の穴を設ける。

吸引力が掛かっている状態で、細片化された組織を搬送する流体は、このデバイスの近位端部に取り付けられる従来の再利用可能ハンドピース（図示せず）を通過しなくても、側方ポートから、組織収集器につながるチュービング（図示せず）に流入するように方向付けられる。標準的なプラスチック製チュービングの一端を、バーブ１００８上に設置する。図１２を参照すると、この標準的なチュービングの他端は、組織収集器１２００（図１２）の流入部分１２０２に取り付けられる。この実施形態では、追加の標準的なプラスチック製チュービングを組織収集器１２００の流出部分１２０４に取り付けて、標準的な手術室手順に従って廃棄物をデバイスを通過させて廃棄できるようにする。

ＣＡＴＳツールの組織カッタ部分１１００について、図１１Ａおよび図１１Ｂを参照してさらに説明する。組織カッタ部分１１００は、外側シャフト１１０６と、外側シャフト１１０６内で回転可能な内側シャフトとを有する、ルーメン１１０１を含む。外側シャフト１１０６は、第１の遠位窓（図示せず）を含み、内側シャフトは、第２の遠位窓（図示せず）を有する。外側シャフト１１０６内で内側シャフトが回転すると、第１の遠位窓および第２の遠位窓の縁部が協働して、両者の間で切断作用をもたらす。シェーバブレード１１０３は、第１の窓を囲むように外側シャフト１１０６から延びるキューレット（curette）１１０２上に形成される。キューレット１１０２は、外側シャフト１１０６の遠位端部に取り付けられる。これにより、このデバイスは、開環キューレットのように関節軟骨の軟表面を掘削して組織を採取することができる。

自家培養組織がＣＡＴＳツールを通過するときに、この自家培養組織は、シェーバブレードと、第１の遠位窓および第２の遠位窓の縁部の切断作用とによって細分化され、その後に組織収集器１２００（図１２）に収集される。細分化された自家培養組織は、次いで、軟骨欠損部１０１０（図１０）に移植され、例えばフィブリンなどの生体材料によって固定することができる。

図１２を参照すると、組織収集器１２００は、外側筐体の流入部分１２０２と、外側筐体の流出部分１２０４とを含む。フィルタ部分１２０６は、外側筐体内に位置する。フィルタ部分１２０６は、細分化された組織断片が組織収集器１２００内を流れるときに、これを捕捉して収集する。所望の範囲の大きさの組織の収集は、組織断片より小さいフィルタ部分１２０６の孔によって容易になる。

１実施形態では、流入部分１２０２および流出部分１２０４は、筐体の可逆的な開閉を可能にする磁気機構を用いて閉じられる。フィルタ部分１２０６は、外側筐体から可逆的に取外し可能である。

手術中には、標準的な技術を使用して軟骨欠損部位１０１０を準備する。これは、損傷した軟骨を骨層（bony layer）まで除去して、清浄な垂直壁面を有する空隙空間を残すことを伴うことがある。これは、キュレートを使用した機械的デブリドマンによって実施することができる。軟骨欠損部位１０１０から離れた第２の部位１０２０において、開示したシェーバブレードおよび組織収集器の一体型デバイスを使用して自家培養軟骨組織を採取する。第２の部位は、大腿骨顆間陥凹あるいは上内側縁または側方滑車などの低負荷支承部位とすることができる。これらは、例えば自家培養軟骨組織移植（ＡＣＩ）およびモザイクプラスティなど他の軟骨修復手順用の組織を採取するために現在使用されている箇所である。

本開示の別の態様による、開示したＣＡＴＳツールを使用する方法１３００について、図１３を参照して説明する。ブロック１３０２で、この方法は、患者の低重量支承部位から自家培養軟骨組織を採取するステップを含む。ブロック１３０４で、この方法は、自家培養軟骨組織がＣＡＴＳツールを通過するときに、この自家培養軟骨組織を細片化するステップを含む。ブロック１３０６で、この方法は、生存可能な細胞の流入流を供給することによって組織の修復を強化するために限局性軟骨欠損部に移植するために、細片化した自家培養軟骨組織を収集するステップを含む。この開示する方法１３００は、モザイクプラスティと同様であるが、本開示方法では、骨軟骨欠損ではなく軟骨欠損を扱い、骨軟骨プラグではなく軟骨断片を移植する点が異なる。採取した軟骨組織は、軟骨欠損部に固定することができる。例示的な実施形態では、採取した軟骨組織は、フィブリン糊を使用して軟骨欠損部に固定する。

代替の実施形態では、修正形態のシェーバブレードの遠位切断端部は、キュレートの角度を変化させる、窓の開口の大きさおよび形状を変化させる、ならびに／または内側ピースおよび外側ピースの直径を変化させるなど、様々に修正することができる。代替の実施形態では、組織収集器も修正することができる。例えば、孔径を変化させることによって内側部分１２０６を変化させることもできる。孔径の変化は、組織収集器によって捕捉／収集される細片化された組織の大きさに影響を及ぼす。

代替の実施形態では、細片化された組織を軟骨スキャフォールド製品内または軟骨スキャフォールド製品上に接種した後で、軟骨病変に移植することもできる。軟骨スキャフォールドは、コラーゲンスキャフォールドなどの多孔性のスポンジ状の生体材料、またはアルギン酸などのゲル状の生体材料であることがある。軟骨スキャフォールドは、例えばフィブリンなどの代わりに使用してもよいし、それらと併用してもよい。

本開示の態様によれば、開示する装置の細片化機構は、例えば外側シャフトに対する内側シャフトの回転を停止することによって、オフにすることができる。これにより、より大きな軟骨組織のストリップを移植のために採取して収集することが容易になる。軟骨欠損部位の軟骨下骨には、任意選択で、細片化した軟骨組織を移植する前に微小破壊を施すこともできる。微小破壊は、現在は、ピック、突きぎりおよびドリルビットを使用して行われる。

本開示のいくつかの実施態様について説明した。ただし、本開示の趣旨および範囲を逸脱することなく、様々な修正を加えることができることは理解されるであろう。例えば、組織収集デバイス４０、１４０、２４０は、可撓性チュービング５０を介してメス１０に結合されるものとして説明したが、これらのデバイス４０、１４０、２４０は、例えばメス１０の口部２４に直接結合してもよい（図１および図５参照）。さらに、組織収集デバイス４０、１４０、２４０は、実質的に円筒形の筐体４２、１４２、２４２をそれぞれ含むものとして説明したが、筐体４２、１４２、２４２は、任意の適当な形状にすることができる。さらに、注射器６０、１６０には約１ｍｌの体積の生体親和性ゲル６２が入っているものとして説明したが、注射器６０、１６０に入れるゲル６２の量は、処置対象の欠損の大きさに応じて、これより多くすることも、少なくすることもできる。

さらに、組織収集デバイス４０とともにスタティックミキサを使用してゲル６２内での組織粒子７１のさらなる拡散を促進するのではなく、ゲル６２と組織粒子７１の混合物８０を、筐体４２の内部空間４１内でのみ得ることもでき、注射器７０を口部４５に直接結合して、筐体４２の内部空間４１から混合物８０を直接回収することもできる。さらに、ゲルと組織とを容器１７０などの別個の容器内で混合するのではなく、組織収集デバイス１４０の出口４６をプラグなどによって密閉して、ゲル６２と組織粒子７１の混合物８０を組織収集デバイス１４０内で直接得ることもできる。

さらに、濾過デバイスは、ディスク状またはバスケット状のフィルタとして説明したが、任意数の可能な幾何学的形状を有するその他の適当な濾過デバイスを利用することができる。そのような例としては、例えば正方形、円筒形、管状、または丸形の幾何学的形状を有する、有核細胞、微細濾過、管状、または中空繊維濾過デバイスがある。さらに、組織、流体、またはその他の手術材の任意の関連する組成物と接触する任意の濾過表面は、無菌である、または容易に殺菌することができる。

本開示では、注入可能なゲル６２は、任意の適当な生物学的または合成ゲルを含み得る。例えば、ゲルは、ヒアルロン酸、アルギン酸、架橋アルギン酸、コラーゲン、フィブリン糊、フィブリン塊、ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、アガロース、キチン、キトサン、セルロース、多糖、ポリオキシアルキレン、ポリエチレンオキシド−ポリプロピレンオキシドの共重合体、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、Ｍａｔｒｉｇｅｌ、またはそれらの混合物を含む可能性がある。

本明細書に記載する装置およびシステムは、使い捨て式と考えることができるが、ガンマ線照射、エチレンオキシド、フォルマリン、過酸化水素、または次亜塩素酸ナトリウムなどによる殺菌後に再使用してもよい。本明細書に記載するフィルタおよび注射器は、市販のものでよい。特定の実施態様では、これらの装置および構成要素は、プラスチック、金属、またはその他の適当な材料で構成することができる。

チュービングコネクタ２９（図２）は、チャンバ２６を介して内側管状部材１４の吸引ルーメン１６と連絡するのではなく、内側管状部材１４に直接結合することもできる。チュービングコネクタ２９は、糊、溶接、プレス嵌めなど任意の適当な形態の接続を使用して側方ポート２４に結合することもできるし、あるいは、ハブ２２と一体に形成することもできる。本明細書に記載するチュービングコネクタは、プラスチック、金属、またはその他の任意の適当な材料で構成することができる。

さらに、組織採取アセンブリは、軟組織などの体組織を切断または切除するために使用される手術用メス１０を含むものとして説明したが、組織採取アセンブリは、骨組織などの体組織を除去するための例えばキュレートまたはバー（burr）を収容した装置を含むこともできる。

本開示の別の態様によれば、軟骨修復技術は、シェーバ／カッタおよび組織トラップの一体型デバイスを利用して、対象の低重量支承部位から軟骨組織を採取する。シェーバブレードによって削り取られた組織は、組織カッタのルーメンを通して吸引される。

図１４〜図１７に示す組織収集装置は、可撓性吸引チュービングを介して切断片の吸引経路内に結合される。この組織収集装置は、所望の大きさ未満の組織粒子を通過させ、廃棄組織としてデバイスから吸引することができるようにする大きさの孔を有する可動多孔性ディスクを含む。少なくとも所望の大きさを有する組織粒子は、多孔性ディスク上に収集される。この組織収集装置は、中央筐体部分に磁気的に取り付けられた流入チャンバおよび流出チャンバを含む。流入チャンバおよび流出チャンバは、多孔性ディスク上に収集された組織粒子を入手するために、手術中に中央筐体部分から容易に取り外すことができる。

本開示のこの態様によれば、所望量の組織を多孔性ディスク上に収集した後で、流入チャンバを中央筐体部分から取り外す。次いで、中央筐体部分の内径と一致する直径を有する第１のプランジャを、中央筐体部分の流入端部に挿入して、収集した全ての組織を多孔性ディスクに押し付けて圧縮する。次いで、第１のプランジャを取り外し、流出チャンバを中央筐体部分から取り外す。第２のプランジャを中央筐体部分の流出端部に挿入して、多孔性ディスクと圧縮された組織とを、中央筐体部分の流入端部側に押す。開示した実施形態では、第１のプランジャおよび第２のプランジャは、１本のシャフトの両端に形成される。

多孔性ディスクは、中央筐体部分の流入端部と面一になるまで押す。これにより、収集した全ての組織を、中央筐体部分から滑らかにこすり取ることができる。次いで、手術中に、収集した軟骨組織粒子を、対象の軟骨修復部位に導入し、場合によってはフィブリン糊を使用して軟骨欠損部に固定することができる。

本開示のこの態様による軟骨組織を採取し、細片化し、収集する装置は、英国ロンドンのＳｍｉｔｈ ＆ Ｎｅｐｈｅｗ社製のＤｙｏｎｉｃｓモデルハンドピースなどのハンドピースを使用するシェーバブレードと、電源と、軟骨組織の収集および自家培養移送を行う可動組織トラップとを含む。

切除された軟骨組織は、自家培養移送を可能にする組織トラップに捕捉される。組織トラップは可動であり、プランジャと協働して、収集した軟骨を圧縮して、限局性軟骨欠損部に送る。開示する装置を使用して、自家培養軟骨組織を低重量支承部位から採取し、デバイスを通過する間に細片化し、次いで、生存可能な細胞の流入流を供給することによって組織の修復を強化するために限局性軟骨欠損部に移植するために収集する。

開示する組織トラップの展開図を、図１４に示す。この組織トラップ１４００は、標準の１／４インチのプラスチック製チュービングにより、開示する修正形態のシェーバブレードに接続することができる。このチュービングは、組織トラップの流入チャンバに接続され、収集した軟骨を吸引によって通す。

図１５を参照すると、組織トラップ１４００は、可動多孔性ディスク１５０２を含む。この可動ディスク１５０２の孔は、所望の大きさの軟骨断片の収集を可能にする大きさである。所望の大きさに満たない断片は、吸引によって標準の１／４インチのプラスチック製チュービングを通して吸引し、標準的な手術室手順に従って廃棄する。例示的な実施形態では、十分な吸引を可能にするために、これらの構成要素を磁気によって１つにまとめる。

この組織トラップは、図１６〜図１７に示すように、プランジャ１６００と協働する。組織トラップ１４００に組織を収集した後で、流入チャンバ１４０４を取り外す。プランジャ１６００の大端部１６０２を、中央筐体部分１４０２に通して、軟骨を圧縮してディスクにする。次に、流出チャンバ１４０６を中央筐体部分１４０２から取り外す。次いで、プランジャ１６００の小端部１６０４を使用して、捕捉した組織粒子とともにフィルタを流出端部から押して、フィルタが外部で面一になるようにする。

多孔性ディスク１５０２は、中央筐体部分１４０２内にある。その孔は、所望の大きさより小さい組織粒子が通過し、吸引され廃棄されるような大きさになっている。多孔性ディスク１５０２は、考えられる全ての軟骨を捕捉するように、中央筐体部分１４０２の内側本体と面一になっている。

多孔性ディスク１５０２は、中央筐体部分１４０２内に滑入する。例示的な実施形態では、筐体およびチャンバ内に磁気的機構が位置している。この磁気的機構は、流入チャンバおよび流出チャンバを筐体に取外し可能に結合するように機能する。

多孔性ディスク１５０２上に軟骨組織断片を収集することにより、軟骨を軟骨欠損部に容易に移送することができる。多孔性ディスク１５０２は、中央筐体部分１４０２内に収容される。

中央筐体部分１４０２は、プランジャ１６００を使い易くするような大きさおよび構成を有する。中央筐体部分１４０２は、２つの開口を有する。筐体の１つの開口は、流入チャンバ１４０４に取外し可能に結合される。中央筐体部分１４０２の他方の開口は、流出チャンバ１４０６に取外し可能に結合される。例示的な実施形態では、流入チャンバ１４０４に結合する開口は、約１．２２インチの直径を有し、流出チャンバ１４０６に結合する開口は、約０．９６インチの直径を有する。このような大きさにすることにより、多孔性ディスク１５０２は、中央筐体部分１４０２内に無理なく収まることができる。

この例示的な実施形態では、プランジャ１６００は、それぞれの端部が異なる大きさになっている。プランジャ１６００の大端部１６０２は、中央筐体部分１４０２の大きい開口は容易に通過するが、筐体の内壁とは接触するような大きさになっている。これは、中央筐体部分１４０２の壁面上に集まる任意の組織粒子がディスク状に圧縮されることを確実にするためである。プランジャの反対側の小端部１６０４は、中央筐体部分１４０２の小さい方の開口を容易に通過するような大きさになっている。これは、収集後に、プランジャ１６００が多孔性ディスク１５０２および組織を大きい方の開口に向かって移動させることができることを確実にするためである。収集したいかなる組織断片も喪失しないように、組織トラップ１４００は、これらの手順の間、垂直向きに保持される。

以下、手術手順について詳述する。手術時には、標準的な技術を使用して、軟骨欠損部を準備する。これは、損傷した軟骨を骨層まで除去して、清浄な垂直壁面を有する空隙空間を残すことを伴う。これは、通常は、キュレートを使用した機械的デブリドマンによって実施される。

軟骨欠損部位から離れた第２の部位において、シェーバブレード／組織トラップの一体型デバイスを使用して自家培養軟骨組織を採取する。第２の部位は、例えば自家培養軟骨組織移植（ＡＣＩ）およびモザイクプラスティなど他の軟骨修復手順用の組織を採取するために現在使用されている箇所である、大腿骨顆間陥凹あるいは上内側縁または側方滑車などの、低負荷支承部位である。

自家培養組織は、デバイスを通過するときに、このデバイスによって細片化され、次いで、組織トラップに収集される。組織トラップに収集された後で、プランジャがこの組織を圧縮し、次いで持ち上げてフィルタから外に出す。次いで、細片化された自家培養組織を、自家培養血液と混合して、組織粒子が互いにまとまるのを促進することができる。この血液／組織粒子溶液を、次いで、カニューレを通して限局性軟骨欠損部に送ることができる。

本開示の他の態様によれば、組織収集器の様々な点を修正することができる。例えば、組織収集器が捕捉して収集する対象の細片化組織の所望の大きさに応じて孔径を変化させることにより、多孔性ディスクを変更することができる。例えば、磁気的に１つにまとめるのではなく、部片同士を互いにねじり合わせることを可能にするねじを導入することによって、組織トラップの構成要素を保持する機構を変更することもできる。これらの構成要素は、例えば互いにプレス嵌めすることもできる。

収集した組織は、フィブリンなどの生体材料と組み合わせて、粒子をまとめて保持することもできる。組織は、例えば、軟骨スキャフォールド製品上／内に接種した後で、軟骨病変に移植することもできる。軟骨スキャフォールドは、コラーゲンスキャフォールドなどの多孔性のスポンジ状の生体材料、またはアルギン酸などのゲル状の生体材料であることがある。軟骨スキャフォールドは、フィブリンの代わりに使用してもよいし、フィブリンと併用してもよい。

フィルタは、筐体内で自家培養血液を断片と組み合わせるように修正することができる。フィルタの表面または筐体内壁をエッチングして、自家培養血液と接触したときの血栓形成を促進することができる。血漿噴霧も、自家培養血液の存在下で血栓形成を促進すると考えられている。細片化した軟骨組織を移植する前に、任意選択で、軟骨欠損部位の軟骨下骨に微小破壊またはアブレーション処置を施してもよい。

本開示の別の態様による組織を収集する装置は、流入端部および流出端部を含む中央筐体部分と、中央筐体部分の流入端部に取外し可能に結合される流入チャンバと、中央筐体部分の流出端部に取外し可能に結合される流出チャンバとを含む。流入チャンバは、装置内に高圧空間を画定し、流出チャンバは、装置内に低圧空間を画定する。

中央筐体部分は、高圧ゾーンを低圧ゾーンから分離する取外し可能フィルタを含む。取外し可能フィルタは、流体は通過させるが、切断組織断片は通過させない大きさの孔を含む。取外し可能フィルタは、流入チャンバおよび流出チャンバから分離可能である。

本開示の態様によれば、この装置は、取外し可能フィルタを中央筐体部分の流入端部に向かって押すように設定された直径を有するプランジャも含む。本開示のこの態様によれば、取外し可能フィルタは、流入チャンバおよび流出チャンバが中央筐体部分から分離されたときに取外し可能フィルタがプランジャによって中央筐体部分から押し出されるように構成されるように、一定の断面形状を有する。例えば、取外し可能フィルタは、ディスクまたはシリンダの形状を有することがある。

本開示の別の態様によれば、組織カッタは、流入チャンバと流体連絡した状態で結合される。例示的な実施形態では、組織カッタは、近位端部および遠位端部を有するルーメンを含む。ルーメンは、装置の吸引経路内に構成され、外側シャフトおよび内側シャフトを含む。組織カッタは、ルーメンの近位端部に結合されたハブも含む。カッタ部分は、ルーメンの遠位端部に形成される。カッタ部分は、内側シャフトの第２の窓と協働可能な外側シャフトの第１の遠位窓を含む。第１の遠位窓および第２の遠位窓の縁部は、外側シャフト内で内側シャフトが回転したときに、協働して両者の間で切断作用をもたらすように構成される。

本開示の別の態様による組織を収集する方法は、収集デバイスにわたって収集デバイスの高圧ゾーンを画定する流入チャンバから収集デバイスの低圧ゾーンを画定する流出チャンバに流体圧力を印加するステップを含む。中央筐体は、流入チャンバと流出チャンバの間に取外し可能に結合される。この方法は、収集デバイス中で取り外し、フィルタ上に切断組織断片を収集するステップを含む。取外し可能フィルタは、高圧ゾーンを低圧ゾーンから分離する。

例示的な実施形態では、この方法は、流入チャンバおよび流出チャンバを収集デバイスから分離するステップと、流入チャンバおよび流出チャンバが収集デバイスから分離されている間に収集デバイスの中にプランジャを挿入して、プランジャが取外し可能フィルタおよび組織を収集デバイスから押し出すようにするステップとを含む。プランジャは、取外し可能フィルタを流入端部に向かって押すように設定された直径を有する。取外し可能フィルタは、流入チャンバおよび流出チャンバが収集デバイスから分離されたときに取外し可能フィルタがプランジャによって収集デバイスから押し出されるように構成されるように、一定の断面形状を有する。例えば、取外し可能フィルタは、ディスクまたはシリンダの形状を有することがある。

本開示の別の態様によれば、この方法は、流入チャンバを組織カッタの吸引経路に結合するステップも含む。例示的な実施形態では、組織カッタは、近位端部および遠位端部を有するルーメンを含む。ルーメンは、装置の吸引経路内に構成され、外側シャフトおよび内側シャフトを含む。ハブが、ルーメンの近位端部に結合され、カッタ部分が、ルーメンの遠位端部に形成される。カッタ部分は、内側シャフトの第２の窓と協働可能な外側シャフトの第１の遠位窓を含む。第１の遠位窓および第２の遠位窓の縁部は、外側シャフト内で内側シャフトが回転したときに、協働して両者の間で切断作用をもたらすように構成される。

本開示の態様による組織を収集するシステムは、流入端部と、流出端部と、流入端部と流出端部の間に円筒形空間を画定するシェルとを有する、中央筐体部分を含む。流入チャンバは、中央筐体部分の流入端部に取外し可能に結合され、流出チャンバは、中央筐体部分の流出端部に取外し可能に結合される。滑動可能な多孔性フィルタが、円筒形空間内に位置する。例示的な実施形態では、このフィルタは、少なくとも所定の大きさを有する濾過対象の切断組織断片を保持するような大きさの孔を有し、円筒形空間と一致するように設定された直径を有する。このフィルタは、例えばディスク形状を有することがある。

このシステムは、多孔性フィルタを中央筐体部分の流入端部に向かって押すように構成された第１のプランジャも含む。例示的な実施形態では、このシステムは、第１のプランジャに結合されたプランジャシャフト、およびプランジャシャフトに結合された第２のプランジャも含む。第２のプランジャは、円筒形空間と一致し、切断組織断片を多孔性フィルタに押し付けて圧縮するように設定された直径を有する。

本開示のこれらの態様は、軟骨修復を関節鏡によって、またはミニオープン（mini-open）手順として実行するための一段階自家培養治癒溶液を提供する。スポーツ医学の膝手術では、開示する方法は、患者に再移植することができる、操作を最小限に抑えた自家培養生存可能軟骨細胞／組織を収集する、費用効果の高い整形外科ツールを利用する。将来は、軟骨スキャフォールドと組み合わせて、微小破壊より改善された軟骨修復のための高度なオーソバイオロジック（orthobiologic）溶液を提供することによって、この製品の概念をさらに発展させることもできる。

この技術の利点は、１回の手術手順中に自家培養組織を効率的に採取して移植することにより、複数回の手術を回避し、非関節鏡（nonarthroscopic）手術を回避し、修復性組織の長期的な生化学的および生体力学的性質を改善することができることである。

関節軟骨欠損部の１段階修復に使用することができる、細片化した自家培養軟骨を採取して収集する新規のデバイスの実現可能性を評価する。粒子状の自家培養軟骨を切除して収集する、新規のデバイスを作製した。この研究の目的は、軟骨を細片化することが、軟骨細胞の挙動に影響を及ぼす可能性があるかどうかを判定することである。生化学的アッセイおよび組織学的評価を使用して、細胞の生存可能性および軟骨形成の可能性を決定した。

ウシの膝を食肉処理場から入手した。軟骨は、新規のデバイスを使用して側方滑車溝または顆間陥凹から切除し、インライン組織トラップに収集した。このデバイスの様々なバージョンを使用して、様々な大きさの切除断片を作成した。収集した断片を、ＦＢＳを含むが成長因子は含まない細胞培養媒体を有する１２ウェルのネットウェルプレートに配分して移送した。断片自体はプレートの基材より上に維持しながら、増殖した軟骨細胞を通過させてプレートの基材に付着させるために、適当な孔径のネットウェルを使用した。媒体を週に３回交換して適当に継代しながら、様々な期間（ｔ＝０日、７日、１４日、２１日）にわたって軟骨断片を培養した。各時点で、増殖した細胞をトリプシン処理し、微量ずつさらに３週間培養して、軟骨形成の可能性を評価した。３週間後に、培養した微量細胞を、生化学的アッセイまたは組織学的評価に配分した。軟骨形成の可能性は、ｓ−ＧＡＧ含有量を定量化するＤＭＭＢアッセイを使用して決定した。細胞の生存可能性は、ＤＮＡ含有量を定量化するＰｉｃｏｇｒｅｅｎアッセイを使用して決定した。グループ間の比較は、正規化ｓＧＡＧ：ＤＮＡ比に基づいて行い、細胞ごとの適当なＥＣＭ生成を決定した。培養した微量細胞は、また、固定し、切り出し、一般染料としてのヘマトキシリン−エオシン（Ｈ＆Ｅ）およびｓ−ＧＡＧ含有物用のサフラニン−Ｏで着色した。

収集した断片の大きさと軟骨細胞の移動および増殖との間の相関に留意した。小さい断片ほど、３週間の間に、断片からのより大きな軟骨細胞の移動および増殖を示した。小さい断片（＜１ｍｍ^２）では、３週間の間に、大きい断片（１．５±０．５ｍ^２、〜５０００００個）より高い軟骨細胞の増殖（〜１００００００個）があった。小さい断片の培養微量細胞は、大きい断片のｓＧＡＧ：ＤＮＡ（０．０２５）よりかなり高いｓＧＡＧ：ＤＮＡ（０．０３９）を有していた（Ｐ＝０．０３４）。微量培地の染色により、軟骨細胞の形態学の典型的な特徴である、細胞が円形になって小腔内に存在することが明らかになり、また、ｓＧＡＧが存在することを示すサフラニン−Ｏによる強い陽性染色も明らかになった。

軟骨を細片化して粒子状軟骨断片を生成することにより、断片からの軟骨細胞の移動および増殖が改善される。これは、粒子状軟骨の表面積が大きく、このことが軟骨マトリクスからの細胞の移動を改善することによる可能性が高い。断片の大きさが小さくなるほど、細胞の増殖が大きくなり、軟骨断片から移動した細胞のＥＣＭ生成が増大するという相関があった。粒子状断片に保持される細胞の細胞生存性も、３週間にわたって維持されていた。これらの結果は、細片化した自家培養軟骨を採取して収集する新規のデバイスの実現可能性を実証している。このデバイスは、関節軟骨欠損部の１段階修復に使用される新技術としての将来性がある。

したがって、他の実施形態も、以下の特許請求の範囲に含まれる。

１０ 手術用メス
１２ 外側非回転管状部材
１４ 内側回転管状部材
１５ 開口
１６ ルーメン
２０ ハンドピース
２２ ハブ
２４ 側方ポート
２６ チャンバ
４０ 組織収集デバイス
４２ 筐体
４７ フィルタ
４８ フィルタ
４９ フィルタ
５０ 可撓性チュービング
６０ 導入器
６２ 生体親和性ゲル
６５ ミキサ
７０ 受け器
７１ 組織粒子
９０ 真空源
１００ 組織採取アセンブリ

Claims (20)

1. 組織を収集する装置であって、
   流入端部および流出端部を有する中央筐体部分と、
   前記中央筐体部分の前記流入端部に結合された、前記装置内に高圧ゾーンを画定する、流入チャンバと、
   前記中央筐体部分の前記流出端部に結合された、前記装置内に低圧ゾーンを画定する、流出チャンバと、
   を含み、
   前記中央筐体部分が、前記高圧ゾーンと前記低圧ゾーンとを分離するフィルタをさらに含み、前記フィルタが、流体は通過させるが、切断組織断片は通過させない大きさの孔を有し、前記フィルタが、前記流入チャンバおよび前記流出チャンバから分離可能である、装置。
2. 前記流入チャンバおよび前記流出チャンバが前記中央筐体部分から分離されたときに前記フィルタがプランジャによって前記中央筐体部分から押し出されるように構成されるように、前記フィルタが一定の断面形状を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記フィルタが、ディスク形状を有する、請求項２に記載の装置。
4. 前記フィルタが、シリンダ形状を有する、請求項２に記載の装置。
5. 前記流入チャンバと流体連絡する組織カッタをさらに含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記組織カッタが、
   近位端部および遠位端部を有するルーメンであり、前記装置の吸引経路内に構成され、外側シャフトおよび内側シャフトを含む、ルーメンと、
   前記ルーメンの前記近位端部に結合されたハブと、
   前記ルーメンの前記遠位端部に形成されたカッタ部分であり、前記内側シャフトの第２の遠位窓と協働可能な前記外側シャフトの第１の遠位窓を含むカッタ部分と、
   を含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記第１の遠位窓の縁部および前記第２の遠位窓の縁部が、前記内側シャフトが前記外側シャフト内で回転したときに、協働してそれらの間で切断作用をもたらすように構成される、請求項６に記載の装置。
8. 組織を収集する方法であって、
   中央筐体部分にわたって、前記中央筐体部分の高圧ゾーンを画定する流入チャンバから前記中央筐体部分の低圧ゾーンを画定する流出チャンバに向かって流体圧力を印加するステップと、
   収集デバイスに結合されたフィルタ上に切断組織断片を収集するステップであり、前記フィルタが前記高圧ゾーンと前記低圧ゾーンとを分離しているステップと、
   前記中央筐体部分にプランジャを挿入して、前記プランジャが前記切断組織断片を圧縮するようにするステップと、
   を含む、方法。
9. 前記流入チャンバを組織カッタの吸引経路に結合するステップを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記組織カッタが、
    近位端部および遠位端部を有するルーメンであり、装置の前記吸引経路内に構成され、外側シャフトおよび内側シャフトを含む、ルーメンと、
    前記ルーメンの前記近位端部に結合されたハブと、
    前記ルーメンの前記遠位端部に形成されたカッタ部分であり、前記内側シャフトの第２の遠位窓と協働可能な前記外側シャフトの第１の遠位窓を含むカッタ部分と、
    を含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１の遠位窓の縁部および前記第２の遠位窓の縁部が、前記内側シャフトが前記外側シャフト内で回転したときに、協働してそれらの間で切断作用をもたらすように構成される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記フィルタが、ディスク形状を有する、請求項８に記載の方法。
13. 前記フィルタが、シリンダ形状を有する、請求項８に記載の方法。
14. 前記流入チャンバおよび前記流出チャンバが前記中央筐体部分から分離されたときに前記フィルタがプランジャによって前記中央筐体部分から押し出されるように構成されるように、前記フィルタが一定の断面形状を有する、請求項８に記載の方法。
15. 組織を収集するシステムであって、
    流入端部、流出端部、前記流入端部と前記流出端部の間に位置するルーメン、前記ルーメンに結合されたフィルタを含む中央筐体部分であり、前記フィルタが、少なくとも所定の大きさを有する切断組織断片を保持する大きさの孔を有する、中央筐体部分と、
    前記中央筐体部分の前記流入端部に取外し可能に結合された流入チャンバと、
    前記中央筐体部分の前記流出端部に取外し可能に結合された流出チャンバと、
    前記ルーメンと一致し、前記切断組織断片を圧縮するように設定された直径を有するプランジャと、
    を含む、システム。
16. 前記フィルタが、シリンダ形状を有する、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記フィルタが、ディスク形状を有する、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記流入チャンバと流体連絡する組織カッタをさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記組織カッタが、
    近位端部および遠位端部を有するカッタルーメンであり、装置の吸引経路内に構成され、外側シャフトおよび内側シャフトを含む、カッタルーメンと、
    前記カッタルーメンの前記近位端部に結合されたハブと、
    前記カッタルーメンの前記遠位端部に形成されたカッタ部分であり、前記内側シャフトの第２の遠位窓と協働可能な前記外側シャフトの第１の遠位窓を含むカッタ部分と、
    を含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記第１の遠位窓の縁部および前記第２の遠位窓の縁部が、前記内側シャフトが前記外側シャフト内で回転したときに、協働してそれらの間で切断作用をもたらすように構成される、請求項１９に記載のシステム。