JP4467428B2

JP4467428B2 - 減圧を用いた定方向組織成長

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Publication number: JP4467428B2
Application number: JP2004508743A
Authority: JP
Inventors: アルジェンタ、ルイス、シー．; モーリクワス、マイケル、ジェイ．; ウェブ、ローレンス、エックス．
Original assignee: Wake Forest University Health Sciences
Current assignee: Wake Forest University Health Sciences
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2023-05-28
Also published as: ATE521317T1; US20030225347A1; HK1119043A1; IL165508A0; EP2392302A1; ZA200409274B; EP1517660B1; JP5280969B2; JP2010046478A; KR101007625B1; CN101143120B; AU2009201422A1; WO2003101385A3; CA2490027C; EP1517660A2; AU2009201422B2; JP2005528167A; CN101143120A; WO2003101385A2; DK1517660T3

Description

本発明は、定方向組織成長を促進するための装置又は方法に関するものであり、より詳しくは、成長させる組織に減圧を適用して、宿主基質内での定方向組織成長を提供するための装置又は方法に関するものである。

組織、特に外傷若しくは疾患を通じて損傷した組織の成長の促進は、長い間、医療行為の関心分野であった。感染の合併症を含むそのような損傷若しくは疾患は、健康な組織成長が欠如しているため障害の治癒を遅らせる若しくは妨げる。多くの疾患と特定の障害は、自然には治癒しない患部組織を含む。このような場合は例えばピロン開放骨折などがある。従来、ピロン骨折は合併症を引き起こす確率が高い。そのような合併症は、感染、癒着不能、関節面の軽減の獲得若しくは維持の失敗、及び初期または後期関節炎を含む。そのような状況下において、ピロン骨折の十分な治癒に失敗すると切断を余儀なくされる。

１９７０年代及び１９８０年代初頭には、多くのピロン骨折損傷に対する所定の治療は観血的整復法及び内部固定であり、形而上学的骨移植を用いた。この方法による高確率な合併症の報告は、多くの外科医に、例えば外部固定を架橋する方法などの間接的な方法を用いるように、また前記関節面の軽減に対して必要なことだけに手術を限定するように促進した。タイミングが問題であるとの認識により段階的な手順を用いることが促進され、制限された手術ではあるが、最初に外部固定を架橋する方法に続いて開口を行った。前記切断は骨折パターンによって影響を受け、前記タイミングは軟部組織包膜の分解能によって影響を受ける。

しかしながらこれらの方法にも関わらず、例えばひどい感染などの重大な合併症が生じるケースが発生する。局所血管の前記合併症のような患者の治療状態によっては、遊離筋肉弁の適用による慣例的な治療は不適当である。そのような場合、従来の治療では前記患部組織の回復に対する乏しい予後が提供される。そのような場合、感染性癒着不能とそれに関連した痛み、変形と機能不良の可能性が存在するので、切断が適切で好ましい治療となる。従って、切断という荒治療を避けるために、そのような環境下で健康な骨組織の成長を促進する装置と方法を提供することは、医療行為の大きな進展になり得る。

さらなる例として、癌などの疾患はしばしば自然に治癒しない組織損傷を生じ、そのような結果生じた組織障害の治療は、組織成長を促進する装置及び方法から利益を得る。例えば、障害に悩む若しくは骨肉腫に苦しむ多くの患者は、骨の欠落した部分の交換を必要とする。骨交換のための現在の技術は、無傷部位から損傷部位へと骨片を移動する方法、死体の骨を使用する方法、若しくは金属棒或いは金属板を使用する方法を含む。これらの選択肢は、骨ドナー部位からの異常の可能性、若しくは死体骨の利用可能性がないため、必ずしも最善とは限らない。それ故に、新しい健康な骨組織の成長はそのような場合において、有用な治療選択肢を提供する。

骨組織の成長に加えて、例えば軟骨組織、皮膚、腱などの他の生体組織の成長、及び例えば肝臓または膵臓などの器官の成長は、医療行為において有用な発展を提供する。多くの疾患には、そのような損傷を自然修復する生体能力を超えた器官組織の損傷が存在する。例えば、ウイルス感染または他の原因を介した肝臓への慢性損傷は、最終的に肝硬変を導く。肝硬変が進行するにつれて、健康な組織は線維性組織に交換される。血管が肥厚しそれらのチャネル（経路）は閉塞し、その組織における血流が減少する。前記内部組織の正常構造は消滅し、機能不全の瘢痕組織のみが残る。健康な組織の欠如は最終的に死を導く。肝硬変の根本原因に対する治療と併用して、肝臓中の残った健康な組織の成長を促進することは大きな進歩となるであろう。

さらに、器官の組織の損傷によって引き起こされる他の疾患が多く存在し、その中でも糖尿病は差し迫って重要視されるものの１つである。現在、糖尿病の人数は１５年毎に２倍になっている。インシュリン治療は糖尿病性昏睡による早死にを防止することができるが、そのような治療は慢性で身体に障害を引き起こす病気の合併症は防止できない。現在、糖尿病はアメリカでは死因のトップ１０以内にあり、失明及び尿毒症の主要な原因である。

糖尿病１型（タイプＩ）は、インシュリンを分泌する膵臓の欠陥によって引き起こされる。通常、インシュリンは膵臓のランゲルハンス島のベータ細胞で合成される。タイプＩ糖尿病を患った個人は、島細胞欠損のためインシュリン欠乏となる。最近の医学研究によって、死体ベータ細胞を糖尿病患者へ移植することにより、インシュリンを産生する能力を有する膵臓を提供することができることを示された。しかしながら、そのような方法は死体ドナー細胞の利用可能性の欠如、その後の移植の必要性、また移植中に一般に直面する合併症と副作用、などのために制限があり、拒絶反応抑制剤の連続した使用を必要とする。従って、膵臓内での若しくは膵臓内への移植用の膵臓の外での、ベータ細胞定方向組織成長を提供する能力は、糖尿病などの疾患の治療の著しい進展となる。

本発明に従った定方向組織成長装置は、組織成長媒体を前記組織に適用すること、及び選択された期間で制御された方法において減圧・準常圧を、前記成長媒体及び前記組織に適用することによって、組織の成長を提供する。前記成長媒体と組織に減圧を適用することは、前記成長媒体内の前記組織の成長を促進し、それは、促進された治癒率及び、欠損した、疾患を患った、若しくは損傷した組織の交換などの利益を提供する。減圧の適用による処置に対してポジティブな反応を示す組織は、骨、軟骨、腱、神経、皮膚、胸組織、及び例えば肝臓や膵臓などの器官を含む。

本発明に従った前記定方向組織成長装置は、減圧適用器具を含み、これは組織を成長させる処置部位に適用される。そのような処置部位はｉｎｖｉｖｏ若しくはｉｎｖｉｔｒｏに位置付けされている。前記減圧適用器具は、成長させる組織と接触する場所としての組織成長媒体を含み、その媒体の中で細胞が成長する。前記組織成長媒体の形式は、成長させる組織の種類を考慮に入れて選択される。例えば、前記組織成長媒体は、損傷した若しくは欠損した皮膚を交換するための人工皮膚としての使用に適している物質の層を有する。そのような場合、前記組織成長媒体は生体吸収性物質を都合よく有している。生体吸収性物質は、前記組織で溶解し、若しくは実質的に区別されない成分として前記組織に取り込まれる物質である。前記組織成長媒体は多孔性足場若しくは基盤（マトリックス）も有しており、これは例えばコラーゲン、若しくは合成再吸収可能物質などの天然由来線維若しくは線維−タンパク質様物質の１若しくはそれ以上を含む。例えば、前記足場は生体ガラス若しくはセラミックのような骨代替物質を有する。多孔性物質により、前記物質の孔内での細胞の成長が可能になり、減圧の非適用期間内で前記組織に対する気体流（ガスフロー）を可能にする。加えて、そのような多孔性物質に準常圧が適用される期間、前記多孔性物質は、準常圧及び流動の分配を容易にする。

任意に、減圧源へ接続するための気孔形式セクションは、減圧を前記組織成長媒体へ適用するために、選択された組織成長媒体と連結して提供される。例えば、前記気孔形式セクションは、好ましくは、人工皮膚のような特定の組織成長媒体と共に用いられ、前記皮膚表面全体に準常圧をよりよく適用し分配する。

前記器具は、前記組織及び前記組織成長媒体を覆い、囲むためのカバーも含む。また、前記カバーは、前記気孔形式セクションを使用する際、それを覆い、囲む機能も果たす。前記カバーが吸引によって自動的に密閉しない場合の適用において、前記器具は、組織成長の間前記組織の周辺での減圧を維持するために、成長させる前記組織の周囲領域に前記カバーを密閉するシール手段も含む。前記カバーが前記組織部位を覆う位置で密閉された際、一般に流体密封性の若しくは気密性の密閉封入が、前記組織部位を覆って若しくはその周囲に形成される。前記シール手段は粘着性であり、この粘着性は前記カバーの下面に適用される、若しくは少なくとも前記組織の周囲領域をカバーで密閉するために前記カバーの下面の外周に適用されるものである。前記シール手段は、成長させる前記組織の周囲領域を囲むように位置する前記カバーと共に使用するために、粘着性ストリップ、シールリング、チューブパッド、若しくは膨張性バンドのような分離シール部材も含む。選択された実施形式において、前記カバー下方の密閉封入内の減圧は自己接着として働き、前記組織成長部位の位置で前記カバーを密閉する。前記減圧器具は、カバーの下方に囲まれた密閉容積内で供給される減圧を可能にするための吸引口も含む。前記吸引口は前記カバー上でニップル状である。或いは、前記吸引口は前記カバーに取り付けられたチューブ状である。もう１つの代替案として、前記吸引口は、前記カバーの下方に挿入される吸引チューブの口に提供される。

真空システムは、吸引若しくは減圧を器具に提供するために前記減圧器具と連結している。この目的のために、前記真空システムは、組織部位の全体に減圧を生成するために前記器具の吸引口と連結する、吸引ポンプ若しくは吸引装置を含む。前記真空システムは、真空ホースなどのホース若しくはチューブのセクションを含み、それは吸引装置と前記器具の吸引口とを相互連結し、組織部位で減圧を提供する。前記器具のチューブは、前記吸引装置と連結するための真空ホースとして働く。さらに、前記吸引ホースの口は、前記吸引ホースが分離口と連結されない場合には、吸引口として働く。

流動体トラップ（捕捉）の形式である回収装置が、吸引装置の真空ホースと器具の吸引口との中間に提供され、減圧器具によって組織から吸引されたあらゆる滲出物をトラップ（捕捉）する。また、停止メカニズムが前記真空システムに提供され、これは所定量の滲出物が回収された場合に、組織部位での減圧の適用を停止する。前記装置は、前記ポンプを制御し、且つ断続的な若しくは周期的な減圧を提供するための制御装置も含む。

本発明の特定の実施形態において、減圧器具のためのカバーは、ポリウレタンなどの柔軟性物質のガス不透過性カバーシートの形式であり、組織部位を覆う前記シートを固定するための前記シールを提供する粘着性裏張りを有しており、組織部位を覆う気密性若しくは流体密封性の封入を提供する。また、半透性カバーも選択された適用において用いられる。組織治療装置の真空システムは、前記器具の吸引口として働く吸引チューブに連結された若しくは吸引チューブと一体の真空ホースを有する吸引ポンプを含む。前記組織部位を覆うような位置で密封した場合、前記器具用の吸引チューブは前記カバーシートの下方から、前記カバーシートの下方の前記組織に提供された前記流体密封性封入内へとつながる。カバーシートの粘着裏張りは、組織部位での吸引チューブのフィードスルーの周辺に流体密封性シールを提供するために用いられる。封入内で、吸引チューブは、組織を成長させる組織成長媒体と共に気孔形式セクションに連結される。前記組織成長媒体は、例えば皮膚代替物質の層などの形式をしている。前記気孔形式は、組織成長媒体全体により均一な減圧若しくは吸引を適用するために働く。同様に、気孔形式セクションは、封入された組織部位に減圧を適用している間、組織と実質的に接触しないようにカバーシートを保持しながら、カバーシートの下方の組織部位へ減圧を送る。

或いは、前記組織成長媒体は、骨代替物質などの多孔性構造を有している。そのような場合、前記吸引チューブは前記組織成長媒体に直接連結され、前記気孔形式セクションは省略される。

組織障害を治療する方法も提供され、組織成長媒体及び／若しくは組織内で、新しい細胞の成長を促進するのに十分な領域に亘って、成長させる組織に減圧を適用する工程を有している。組織が成長する方法は、成長させる前記組織に隣接した組織成長媒体を提供する工程を有している。その後、組織成長媒体及び組織へ減圧が適用される。前記減圧は、前記組織が媒体中で選択された成長段階へ進行するまで維持される。前記減圧では、減圧を適用する期間（適用期間）と適用しない期間（非適用期間）が交互に提供される。

より具体的には、前記減圧の適用は、成長させる組織と接触して組織成長媒体を設置する工程、前記組織を覆ってカバーを位置付ける工程、減圧チェンバーを形成するために前記組織の周囲に前記カバーを密閉する工程、及び減圧を生成するために前記カバーを若しくは少なくとも前記減圧チェンバーを真空システムと作動可能に連結する工程とを有している。特定の適用において、前記方法は、前記組織が前記組織成長媒体内で選択した成長段階へ進行するまで、前記減圧を維持する工程を含む。

本発明によると、減圧（すなわち大気圧以下）を適用することにより、選択された時間期間、制御された方法で吸引が組織部位に適用されるように組織の成長を促進する定方向組織成長装置が提供される。

図１を参照すると、定方向組織成長装置（概して２５として示されている）は、組織部位を封入するための減圧器具２９を有するように記載されており、これは準常圧の適用を介して組織成長媒体１０内で組織２４が成長するための、組織部位を覆う流体密封性若しくは気密性密閉を提供する。前記定方向組織成長装置２５は、減圧器具（一般的に２９として示されている）を含み、これは前記組織部位を封入するために前記組織部位に対して適用される及びそれらを覆って密閉され、流体密封性若しくは気密性封入内の、吸引若しくは減圧を用いて処置するための減圧チェンバーを前記組織部位の周囲に形成する。前記器具２９内に吸引力を生成する目的のために、前記組織部位で密閉された器具２９に対して吸引力源、若しくは減圧を提供するために、前記器具２９は真空システム（概して３０として示されている）に連結される。前記真空システム３０は、吸引装置３１と、前記ホース１２と吸引装置３１の中間にある任意な液体回収装置３２とを含む。前記液体回収装置３２は、前記組織から吸引されたあらゆる滲出物を回収する働きをする。停止メカニズム３３は、前記液体回収装置３２に所定量の液体を回収した時に、前記吸引装置３１の適用を停止するために提供される。前記器具２９は、組織部位での前記組織２４を覆い、封入するための柔軟で粘着性を有する流体不浸透性ポリマーシート形式の流体不浸透性組織カバー１８を含む。前記組織カバー１８は、粘着裏張り２０を含み、それは前記組織２４の周辺を囲う前記組織カバーを密閉するように働き、前記組織２４を覆う気密性若しくは流体密封性の封入を提供する。前記粘着カバーシート１８は、前記組織２４の周辺に流体密封性若しくは気密性シール１９を形成し、且つ吸引若しくは減圧を適用している間、接着部位で密閉接触している前記シート１８を保持するために、十分な粘着性を有しなくてはならない。或いは、前記カバー１８は、前記組織の周辺に流体密封性若しくは気密性シールを形成するような、剛体若しくは半剛体カバーの形式で提供される。選択した組織を治療するための減圧チェンバーを提供するために、適切な修正が前記器具に対して加えられ得る。

前記器具２９は、多孔性組織成長媒体１０も含み、これは前記カバー１８の下方、前記組織２４の上若しくはその中に位置付けられる。前記組織成長媒体１０は、前記組織２４の一面を十分に覆って配置され、前記組織成長媒体１０内に新しい組織細胞の十分な成長を促進する。前記組織成長媒体１０は、前記組織２４と前記組織成長媒体１０とに準常圧を提供する真空システム３０と連結を可能にするように、十分な多孔性でなくてはならない。前記組織成長媒体１０は、気体流（ガスフロー）を増強し、前記器具の重量を減らすためにも穴が開けられている。前記組織成長媒体１０の配置と構成は、特定の組織タイプに適応するように調整され得る。例えば、骨組織中での成長に対する前記組織成長媒体１０は、天然、合成、若しくは天然合成混成の多孔性物質を有し得る。そのような組織成長媒体１０は、骨伝導、すなわち骨形成を支持する若しくは方向付けるための足場を提供するように都合よく選択される。代わりに若しくは付加的に、そのような組織成長媒体１０は、幹細胞を造骨性細胞への分化を誘導する、すなわち骨誘導因子などの物質、若しくは骨髄穿刺などの幹細胞を提供する物質から選択される。

例えば、骨の成長で用いるための組織成長媒体１０は、生体ガラス（バイオガラス）、セラミック物質、若しくは他の天然或いは合成の多孔性物質である。特に、カルシウム硫酸塩若しくはカルシウムリン酸塩を有する物質は、骨組織成長媒体１０として用いるのに適している。カルシウム硫酸塩の骨代替物は、破骨細胞によって完全に吸収され、骨芽細胞は前記カルシウム硫酸塩の骨代替物に接着し、類骨をその上に構築する。破骨細胞による吸収の過程は完全で即座である。それ故、これは感染存在下で抗生物質と共に用いられる。主要な利点は、カルシウム硫酸塩の骨代替物が感染存在下で用いることができることと、一番安い骨代替物の１つであることである。カルシウム硫酸塩の骨代替物は、基本的に骨伝導性特性と非骨伝導性特性とを有しているが、そのような物質は骨誘導性特性を提供するように修飾され得る。１つの適切なカルシウム硫酸塩の骨代替物は、ＯＳＴＥＯＳＥＴ（登録商標）ＢｏｎｅＧｒａｆｔＳｕｂｓｔｉｔｕｔｅであり、これはテネシー州アーリントンのＷｒｉｇｈｔＭｅｄｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃの製品である。

最適な物質の別の分類として、カルシウムリン酸塩の様々な誘導体を有するものがあり、それは骨伝導のための構造マトリックスを提供するために用いられる。これらの誘導体も骨伝導特性を少しも有するものではない。共通で用いられる誘導体は、ハイドロキシアパタイト（サンゴ由来若しくは化学的由来合成セラミック）、フッ素リン灰石、トリカルシウムリン酸塩、生体ガラスセラミックス、及びそれらの組み合わせである。適切なカルシウムリン酸塩の骨代替物の１つは、ＯｓｔｅｏＧｒａｆｔ（登録商標）ＢｏｎｅｇｒａｆｔＳｕｂｓｔｉｔｕｔｅであり、これはカナダ、オンタリオのＭｉｌｌｅｎｉｕｍＢｉｏｌｏｇｉｘｏｆＫｉｎｇｓｔｏｎの製品である。

前記器具２９は、前記真空システム３０と直接的に若しくは間接的に連結する空洞吸引チューブ１２形式の吸引口も含み、前記密閉封入内の吸引を提供する。前記吸引チューブ１２の出口は前記器具２９の吸引口として働く。前記チューブ１２の端部１２ａは、前記組織カバー１８の下方に提供されたチェンバー内に吸引若しくは減圧を提供するために前記組織成長媒体１０内にはめ込まれる。また、前記組織成長媒体１０の気孔構造は、前記組織成長媒体１０が前記チェンバー内で減圧を分配することを可能にする。前記組織成長媒体１０内部にはめ込まれたチューブ１２の開口端部分１２ａをはめ込むことにより、前記組織成長媒体１０が遮蔽体として働くことを可能にし、この遮蔽体は前記組織カバー１８が不注意に吸引され、前記チューブの開口端が閉塞し、それにより前記チューブ１２に栓をして、気体流（ガスフロー）を制限することを妨ぐのに役立つ。前記組織成長媒体１０の気孔構造は、前記組織成長媒体１０が前記密閉封入内で減圧を分配することも可能にする。

前記組織成長媒体１０内にはめ込まれた前記チューブ部分１２ａは、前記組織成長媒体１０内部に位置付けるために少なくとも１つの側面開口部１４を任意に有しており、前記封入を通じて実質的に一定な減圧の適用を促進するものである。前記組織成長媒体１０内部にチューブ部分１２ａの側面開口部１４を位置付けることにより、前記組織成長媒体１０が前記側面開口部に対する遮蔽体として働くことも可能にし、それにより前記組織カバー１８が前記側面開口部に吸引され、気体流（ガスフロー）を制限することを妨げる。前記組織成長媒体１０の気孔は、その中での組織の成長を容易にし、前記封入を通じた気体流を容易にする。また、前記組織成長媒体１０は、前記封入内で吸引を適用している間、通常前記組織２４と接触しないように前記組織カバー１８を保持する働きをしている。

チューブ１２とチューブ部分１２ａは、このチューブの移動を可能にするのに十分に柔軟であるが、減圧が前記器具２９に供給されている時の、若しくは患者が前記チューブ１２の上若しくは前記減圧器具２９の上に座るか寝なければならないような位置に前記組織がある時その圧縮に耐え得る十分に固いものである。前記組織成長媒体１０と前記チューブ１２を有するアセンブリは、例えば鉗子を用いて内部通路を通じて前記チューブ部分の端部１２ａを引くなどにより、前記組織成長媒体１０の内部通路を通じて前記チューブ部分端部１２ａが蛇行することによって組み立てられる。前記アセンブリは、使用前に殺菌条件下で準備され、無菌パッケージ内に保存されることが好ましい。

前記組織２４の部位で前記減圧器具２９を用いるために、前記柔軟で流体不浸透性な粘着性組織カバーシート１８は、前記組織２４と接触して配置された前記組織成長媒体１０を覆うように、前記組織部位で固定される。前記組織カバーシート１８は、前記組織カバー１８の下面の粘着層２０によって接着部位２２に固定され密閉され、前記組織２４の周囲に気密性シール１９を形成する。また、前記組織カバー１８は、前記チューブ１２が前記組織カバー１８下方から表面に出てくるフィールドスルー位置２２aで、前記チューブ１２の周りにも気密性シールを提供する。前記組織カバー１８は、流体不浸透性の若しくは気体不透過性の柔軟な粘着シートが好ましく、例えばミネソタ州、ミネアポリスの３ＭＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製品であるＩｏｂａｎなどである。

所定量の吸引若しくは減圧が前記真空システム３０によって作られる。前記真空システム３０は、制御装置若しくは制御回路によって制御されることが好ましく、これはユーザーが選択した間隔に従って前記真空システム３０の周期的なオン（ｏｎ）／オフ（ｏｆｆ）操作を提供するように設定されたスイッチ若しくはタイマーを含む。或いは、前記真空システム３０は、周期的タイマーの使用なしに連続的に操作される。前記制御は、前記システムによって産生される吸引量を制御できる圧力セレクタも含み、適切な準常圧がチェンバー内に作られる。前記真空システム３０の操作は、適用された真空量の段階的な増加、若しくは適用された真空量の段階的な減少を可能にするように制御される。

図２を参照すると、前記減圧器具１２９の別の形態が示されており、これは図１の前記減圧器具２９と類似するものである。図１に描写された同類の要素に類似している図２の前記器具１２９の要素は、図１に用いられた参照番号と同じものを用いているが、１００番台が追加された参照番号である。図２の減圧器具１２９と図１の減圧器具との原理的な違いは、多孔性気孔形式セクション１１１が前記真空システム１３０との連結用に用いられていることである。前記気孔形式セクション１１１は次に、多孔性若しくは非多孔性の前記組織成長媒体１１０と連結する。

定方向組織成長装置１２５は、減圧器具（概して１２９として示される）を含み、これは流体密封性若しくは気密性封入内での吸引若しくは減圧を用いた処置のために、組織部位を封入する手段として組織部位に適用され、それらを覆って密閉するものである。前記器具１２９内に吸引を生成することを目的として、前記器具１２９は、前記組織部位の前記密閉器具１２９に対して吸引若しくは減圧源を提供する真空システム（概して１３０として示される）に連結される。前記器具１２９は、流体不浸透性組織カバー１１８を含み、これは前記組織部位で前記組織１２４を覆い封入するために、柔軟で流体不浸透性ポリマーシート状である。前記組織カバー１１８は、少なくとも前記組織１２４に隣接した前記組織カバーを密閉するために働く前記カバーの外周にある粘着裏張り１２０を含み、それは前記組織１２４を覆って気密性封入若しくは流体密封性封入を提供する。前記粘着性カバーシート１１８は、前記組織１２４の周囲に流体密封性若しくは気密性のシール１１９を形成し、吸引若しくは減圧を適用している間、前記シート１１８を前記組織１２４の周辺の接着部位に接触して固定するための十分な粘着性を有していなくてはならない。前記カバー１１８は、前記組織周辺に流体密封性若しくは気密性シールを形成するために適したシールと提携する、剛体若しくは半剛体カバーの形式で提供される。

前記器具１２９は、多孔性気孔形式セクション１１１も含み、これは前記カバー１１８の下方に置かれ、組織成長媒体１１０に直接的に若しくは間接的に接触して置かれる。前記気孔形式セクション１１１は、前記真空システム１３０への連結を可能にし、準常圧を前記組織１２４及び前記組織成長媒体１１０に伝達するために十分な多孔でなくてはならない。前記組織成長媒体１１０は、前記組織成長媒体１１０内の新しい組織細胞の十分な成長を促進するように、前記組織１２４の一面を覆って設置される。前記組織成長媒体１１０及び／若しくは前記形式セクション１１１は、気体流（ガスフロー）を増強し、前記器具の重量を軽減するために穿孔される若しくは通路を開けられる。図２に描写された前記配置は、非多孔性成長媒体若しくは、皮膚代替物質などの比較的薄い成長媒体での使用に特に適している。皮膚代替物質は、成長させる組織と接触するためのコラーゲン層と、前記形式セクション１１１に接着するためのコラーゲン層の上に設置されたシリコン層などを有する多層構造を有している。適切な皮膚代替物質は、ニュージャージー州、プレーンズボロのＩｎｔｅｇｒａＬｉｆｅｓｃｉｅｎｃｅｓＣｏｒｐ．の製品であるＩＮＴＥＧＲＡ（登録商標）ＤｅｒｍａｌＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｅｍｐｌａｔｅである。前記シリコン層は、組織が内殖している間前記コラーゲン層を支持するための除去可能な裏張りを提供する。目的とする段階まで増殖が続いた後、前記シリコン層は、薄い分裂密集皮膚グラフトが置かれている所定の位置に新生真皮を残し、前記コラーゲン層から除去される。

別の適用として、前記成長媒体１１０は、例えば膵臓若しくは肝臓などの臓器の成長を目的として作成され得る。前記成長媒体１１０は、天然由来の分子（例えばコラーゲンなど）若しくは再吸収可能な物質（例えばポリグリコール酸或いはポリガラクトール酸、またはそれらの組み合わせ）のどちらかの足場／マトリックスの形式をとる。前記成長媒体１１０は、目的の厚さに重ねられる商業用に利用可能なスクリーンから形成される。

前記器具１２９は、空洞の吸引チューブ１１２の形式である吸引口も含み、これは図１の前記チューブ１２と類似しており、前記密閉封入内に吸引を提供するために前記真空システム１３０に連結している。前記吸引チューブ１１２は、前記器具１２９用に少なくとも１つの吸引口を提供する。図１の装置とは違い、前記チューブ１１２の端部１１２ａは、前記組織カバー１１８下方に提供された前記封入内に吸引若しくは減圧を提供するために、前記組織成長物質内よりも前記形式セクション１１１内にはめ込まれる。前記形式セクション１１１の前記気孔構造は、前記形式セクション１１１が前記封入内に減圧を分配することを可能にする。前記形式セクション１１１の内部にはめ込まれたチューブ１１２の開口端部１１２ａは、前記形式セクション１１１が遮蔽体として働くことを可能にし、これにより前記組織カバー１１８が不注意に吸引され、前記チューブの開口端部が閉塞し、それにより前記チューブ１１２に栓をし、気体流（ガスフロー）を制限することを妨ぐのに役立つ。前記形式セクション１１１の前記気孔構造は、前記形式セクション１１１が前記密閉封入内に圧力を分配することも可能にする。

前記形式セクション１１１内部にはめ込まれた前記チューブ部分１１２ａは、前記封入を通じて実質的に一定な減圧の適用を促進するために、前記形式セクション１１１内部に位置付けるために少なくとも１つの側面開口部１１４を有していることが好ましい。前記形式セクション１１１内部に位置付けられたチューブ部分１１２ａの前記側面開口部１１４は、前記形式セクション１１１が前記側面口に対する遮蔽体として働くことを可能にし、これにより前記組織カバー１１８が前記側面開口部１１４へ吸引され、気体流（ガスフロー）を制限することを妨げる。前記形式セクション１１１の前記気孔は、前記封入を通した気体流（ガスフロー）を容易にする。加えて、前記形式セクション１１１は、前記封入内での吸引の適用の間前記組織１２４と接触しないように、前記組織カバー１１８を保持するように働く。

図１の前記器具２９と同様に、器具１２９の前記柔軟で流体不浸透性な粘着性組織カバーシート１１８は、使用中、前記形式セクション１１１と組織１２４に接触する組織成長媒体１１０とを覆って、前記組織部位で固定されている。前記組織カバーシート１１８は、前記組織カバー１１８の下面の粘着層１２０によって接着部位１２２に固定、密閉され、前記組織１２４の周囲に気密性シール１１９を形成する。前記組織カバー１１８は、前記チューブ１１２が前記組織カバー１１８の下方から表面にでてくるフィードスルー位置１２２ａで、前記チューブ１１２の周りに気密性シールも提供する。

減圧器具は様々な組織の成長に有用である。組織の定方向成長は、以前示し記載したように減圧器具を治療部位に固定し、前記器具内に新しく成長した組織が目的の成長段階に到達するまで、実質的に一定な若しくは周期的な減圧を維持することにより、実行可能である。その方法は、約０．５〜約０．９８気圧の範囲の準常圧を用いて実行され、より具体的には約０．７３気圧〜約０．９５気圧であり、より好ましくは約０．８〜約０．９気圧間の範囲の準常圧を用いて実行され得る。前記方法の組織への使用期間は、好ましくは少なくとも４８時間であるが、例えば複数日に延長しても良い。様々な種類の組織の十分な成長は、大気圧以下の約１〜８ｉｎ．Ｈｇと同等の減圧の使用を介して得られる。

断続的な或いは周期的な方法で前記器具へ減圧を供給することは、組織の成長に望ましい。器具への減圧の断続的な或いは周期的な供給は、前記真空システムの手動或いは自動制御によって達成され得る。"オン（ｏｎ）"時間の"オフ（ｏｆｆ）"時間に対する比である周期比は、断続的な減圧処理の場合には、低い時には１：１０であり、高い時には１０：１である。好ましい比率は約５分であり、５分間に減圧供給を５分間と非供給を２分間という交互の間隔で通常達成される。

最適な真空システムは、少なくとも５ｍｍＨｇの吸引を前記組織に提供できるあらゆる吸引ポンプを含み、好ましくは最大１２５ｍｍＨｇの吸引までであり、最も好ましくは最大約２００ｍｍＨｇの吸引まで、若しくは約０．５大気圧の準常圧を達成するために必要な吸引である。前記ポンプは、医療目的に適している必要な吸引を提供できる、あらゆる普通の吸引ポンプである。前記ポンプと前記減圧器具とを相互接続している前記チューブの面積は、操作に必要な吸引レベルを提供するポンプの能力によって制御される。例えば、１／４インチ直径のチューブが適している。

本発明は、マトリックス若しくは足場物質内で細胞の成長を促進するのに十分な、選択された時間及び選択された大きさで、組織に減圧を適用する工程を有する組織成長の方法も含む。さらに、その使用に対する前記装置と方法の特徴は、以下に続く例で明らかにされるであろう。

例１
この例は、皮膚代替物質における血管内殖の割合を加速させる本発明の方法の有効性を例示するために設計されたものである。

何頭かの２５ｋｇのブタを、落ち着かせ手術の準備をした。一連の２ｃｍｘ５ｃｍの全層欠損（深層背筋の深さまで）が、前記動物の背中の両側に作成された。図２に示されたタイプの定方向組織成長装置は、ＩＮＴＥＧＲＡ（登録商標）ＤｅｒｍａｌＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｅｍｐｌａｔｅを有しており、各動物の片側の傷部位に適用された。前記ＩＮＴＥＧＲＡ（登録商標）ＤｅｒｍａｌＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｅｍｐｌａｔｅは、取り扱い説明書の指示に従って適用された。真空（連続的な１２５ｍｍＨｇ）が前記ブタの片側の選択された傷部分に位置付けられた前期定方向組織成長装置に適用された。７２時間後、前記装置は除去され、前記ＩＮＴＥＧＲＡ（登録商標）ＤｅｒｍａｌＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｅｍｐｌａｔｅの部分を前記真空処置傷部分及び非処理部分から１０ｃｍ／秒ではがした。前記部分をはがすために必要な力を記録した。対応するＴ検定を用いて、はがす力のデータの統計的有意差を決定した。

非処理傷部分での前記ＩＮＴＥＧＲＡ（登録商標）ＤｅｒｍａｌＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｅｍｐｌａｔｅでは、前記Ｔｅｍｐｌａｔｅを前記傷部分からはがすために１．２Ｘ１０^５＋／−０．１５ｘ１０^５ｄｙｎｅｓの力を必要とした。真空処理傷部分での前記ＩＮＴＥＧＲＡ（登録商標）ＤｅｒｍａｌＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｅｍｐｌａｔｅでは、前記真空処理Ｔｅｍｐｌａｔｅを前記傷部分からはがすために２．２５ｘ１０^５＋／−０．５１ｘ１０^５ｄｙｎｅｓ以上の力を必要とした。前記真空処理傷部分におけるこの増加したはがす力は、前記真空処置の結果、前記皮膚代替物質において脈管構造の内殖の増加を示した。この血管内殖の増加は、前記動物から除去された前記真空処理、及び非処理した前記ＩＮＴＥＧＲＡ（登録商標）ＤｅｒｍａｌＲｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｅｍｐｌａｔｅ部分の顕微鏡像によって確認された。

そのような用語及び表現において示された、並びに説明された特徴若しくはその部分の相当語句を除くことを意図するものではないが、請求の範囲に記載されている発明の範囲内で様々な修正が可能であることは留意されるものである。

前述の要約と、本発明の好ましい実施形式の詳細な説明は、添付された図面と併せて読むとより理解されるだろう。
図１は、減圧器具の横断面の概略図であり、この減圧器具は多孔性組織成長媒体と、前記組織成長媒体を真空システムに連結するための柔軟なホースと、成長させる組織を覆うシールを提供するために前記成長媒体を覆っている粘着性裏張り可塑性ポリマーシートとを有している。図２は、減圧器具の横断面の概略図であり、この減圧器具は、組織成長媒体と連結した形式セクションと、前記形式セクションを真空システムに連結するための柔軟なホースと、成長させる組織を覆うシールを提供するために前記成長媒体と形式セクションのアセンブリを覆っている粘着性裏張り可塑性ポリマーシートとを有している。

Claims

損傷骨組織の定方向成長を促進するために減圧処理を施すための装置であって、
（ａ）前記成長させる組織を覆い囲い、前記損傷骨組織部位で減圧を維持するように構成されたカバーと、
（ｂ）前記損傷骨組織の周囲を前記カバーで密閉するためのシールと、
（ｃ）吸引源と連結され、前記カバーと協働して前記カバーの下方に減圧を供給する減圧供給手段と、
（ｄ）前記損傷骨組織と前記カバーとの間に位置させられる多孔質骨代替物質であって、この骨代替物質は十分に多孔質な気孔構造を有し、これにより前記減圧を損傷骨組織に分配し、骨組織がこの骨代替物質内で成長することを促進するように構成された、前記多孔質骨代替物質と
を有することを特徴とする装置。
請求項１の装置において、
前記骨代替物質は、生体吸収性物質を有するものである。
請求項１の装置において、
前記骨代替物質は、カルシウム硫酸塩、カルシウムリン酸塩、生体ガラス、若しくはセラミックの少なくとも１つを有するものである。
請求項１の装置において、
前記カバーは、柔軟性シートを有するものである。
請求項１の装置において、
前記骨代替物質は、骨誘導性物質、骨伝導性物質、又はその組み合わせを有するものである。
請求項１の装置において、
前記シールは、前記カバー上に、成長させる前記組織に前記カバーを固定するように構成された粘着性物質を含むものである。
請求項１の装置において、
前記減圧供給手段は、前記骨代替物質内にはめ込まれたチューブ部分を含むものである。
損傷骨組織における骨組織を成長させるための装置であって、
前記損傷骨組織に減圧を作るための真空手段と、
前記組織の周りの領域に接触することにより、前記損傷骨組織で前記減圧を維持するための前記真空手段と作動的に連結したシール手段と、
前記シール手段内で前記損傷骨組織に位置付けるための、且つそこで組織成長を促進するように構成された多孔質骨代替物質であって、この骨代替物質は十分に多孔質な気孔構造を有し、これにより前記減圧を損傷骨組織に分配し、骨組織がこの骨代替物質内で成長することを促進するように構成された、前記多孔質骨代替物質と
を有することを特徴とする装置。
請求項８の装置において、
前記骨代替物質は、生体吸収性物質を有するものである。
請求項８の装置において、
前記骨代替物質は、カルシウム硫酸塩、カルシウムリン酸塩、生体ガラス、若しくはセラミックの少なくとも１つを有するものである。
請求項８の装置において、
前記シール手段は、前記組織の周囲領域と接触する、柔軟性シールリムを含むものである。
請求項８の装置において、
前記シール手段は、前記骨代替物質を覆っている柔軟性ポリマーシートを含むものであり、そのポリマーシートは前記組織の周囲領域に前記ポリマーシートを接着し密閉するために、少なくとも前記組織に向いている表面に粘着性を有していることを特徴とする装置。
請求項８の装置において、
前記シール手段は、流体不浸透性カバーを有しているものである。
請求項８の装置において、
前記真空手段は、前記組織に対して０．５〜０．９８気圧の間の減圧を供給するものである。
請求項８の装置において、
前記真空手段は、前記組織に対して０．７３〜０．９５気圧の間の減圧を供給するものである。
請求項８の装置において、
前記真空手段は、前記組織に対して０．８〜０．９気圧の間の減圧を供給するものである。
請求項８の装置において、
前記真空手段は、連続的に動作するものである。
請求項８の装置において、
前記真空手段は、周期的に動作する吸引の適用期間と非適用期間とを提供するものである。
請求項１８の装置において、
前記真空手段は、適用期間の非適用期間に対する持続期間の比率が、１：１０〜１０：１の間である、吸引の適用期間と非適用期間を提供するものである。
請求項１９の装置において、
前記適用期間の持続期間は、５分である。
請求項２０の装置において、
前記非適用期間の持続期間は、２分である。
流体不浸透性シールの下方の損傷骨組織に減圧を提供するための装置であって、
前記損傷骨組織を覆うように形作られた前記シールの下方に位置付けるための多孔質骨代替物質であって、前記減圧は前記骨代替物質内で維持され且つ前記組織に適用されるものであり、前記骨代替物質は十分に多孔質な気孔構造を有し、これにより前記減圧を損傷骨組織に分配し、骨組織がこの骨代替物質内で成長することを促進するように構成された、前記多孔質骨代替物質と、
前記骨代替物質と連結するために挿入された吸い込み末端と、前記シールから延びている前記減圧を供給するための放出末端とを有する柔軟性チューブと
を有することを特徴とする装置。
請求項２２の装置において、
前記骨代替物質は、生体吸収性物質を有するものである。
請求項２２の装置において、
前記骨代替物質は、カルシウム硫酸塩、カルシウムリン酸塩、生体ガラス、若しくはセラミックの少なくとも１つを有するものである。
損傷骨組織における骨組織を成長させるための装置であって、
前記損傷骨組織に隣接するように形作られた多孔質骨代替物質であって、この骨代替物質は十分に多孔質な気孔構造を有し、これにより前記減圧を損傷骨組織に分配し、骨組織がこの骨代替物質内で成長することを促進するように構成された、前記多孔質骨代替物質と、
前記骨代替物質を覆っている流体不浸透性カバーであって、前記カバーが前記カバーの下方に減圧を維持するために、前記損傷骨組織の周囲領域にシールを形成するように構成されたものである、前記流体不浸透性カバーと、
前記骨代替物質の一部と連結する第１の端部を有し、前記カバー下方に減圧を供給するために、前記カバーの下方から前記カバーの外部位置まで伸びている第２の端部とを有しているチューブ部材と
を有することを特徴とする装置。
請求項２５の装置において、
前記骨代替物質は、生体吸収性物質を有するものである。
請求項２５の装置において、
前記骨代替物質は、カルシウム硫酸塩、カルシウムリン酸塩、生体ガラス、若しくはセラミックの少なくとも１つを有するものである。
請求項２５の装置において、
前記チューブ部材の第１の端部は、前記骨代替物質内にはめ込まれているものである。
損傷骨組織における骨組織を成長させるための装置であって、
前記損傷骨組織に減圧を作るための真空手段と、
前記損傷骨組織の周囲領域に接触することによって前記損傷骨組織で減圧を維持するために、前記真空手段と作動的に連結したシール手段と、
前記シール手段内で前記損傷骨組織に位置付けるための多孔質骨代替物質であって、この骨代替物質は、十分に多孔質な気孔構造を有し、これにより前記減圧を損傷骨組織に分配し、骨組織がこの骨代替物質内で成長することを促進するように構成され、前記骨代替物質は、その中で組織成長を可能にするために十分な大きさの孔サイズを有するものである、前記骨代替物質と
を有することを特徴とする装置。
請求項２９の装置において、
前記骨代替物質は、生体吸収性物質を有するものである。
請求項２９の装置において、
前記骨代替物質は、カルシウム硫酸塩、カルシウムリン酸塩、生体ガラス、若しくはセラミックの少なくとも１つを有するものである。
請求項２９の装置において、
前記シール手段は、前記組織の周囲領域と接触する、柔軟性シールリムを含むものである。
請求項２９の装置において、
前記シール手段は、前記骨代替物質を覆っている柔軟性ポリマーシートを含むものであり、前記ポリマーシートは前記組織の周囲領域に前記ポリマーシートを接着し密閉するために、少なくとも前記組織に向いている表面に粘着性を有していることを特徴とする前記装置。
請求項２９の装置において、
前記真空手段は、連続的に動作するものである。
請求項２９の装置において、
前記真空手段は、周期的に動作する吸引の適用期間と非適用期間とを提供するものである。
請求項３５の装置において、
前記真空手段は、適用期間の非適用期間に対する持続期間の比率が、１：１０〜１０：１の間である、吸引の適用期間と非適用期間を提供するものである。
請求項３６の装置において、
前記適用期間の持続期間は、５分である。
請求項３７の装置において、
前記非適用期間の持続期間は、２分である。
損傷骨組織における骨組織を成長させるための装置であって、
前記損傷骨組織と連結するように構成された多孔質骨代替物質であって、この骨代替物質は十分に多孔質な気孔構造を有し、これにより前記減圧を損傷骨組織に分配し、骨組織がこの骨代替物質内で成長することを促進するように構成された、前記多孔質骨代替物質と、
前記骨代替物質を覆っているカバーであって、前記カバーは前記カバーの下方に減圧を維持するために、前記損傷骨組織の周囲領域にシールを形成するように構成されたものである、前記カバーと、
前記骨代替物質の一部と連結する第１の端部を有し、前記カバーから前記カバーの外部位置まで伸びている第２の端部とを有しているチューブ部材と、
前記損傷骨組織へ減圧を供給するために、前記チューブ部材の第２の端部と連結した真空源と
を有することを特徴とする装置。
請求項３９の装置において、
前記骨代替物質は、生体吸収性物質を有するものである。
請求項３９の装置において、
前記骨代替物質は、カルシウム硫酸塩、カルシウムリン酸塩、生体ガラス、若しくはセラミックの少なくとも１つを有するものである。
請求項３９の装置において、
前記真空源は、前記組織に対して０．５〜０．９８気圧の間の減圧を供給するものである。
請求項３９の装置において、
前記真空源は、前記組織に対して０．７３〜０．９５気圧の間の減圧を供給するものである。
請求項３９の装置において、
前記真空源は、前記組織に対して０．８〜０．９気圧の間の減圧を供給するものである。
請求項３９の装置において、
前記チューブ部材の第１の端部は、前記骨代替物質内にはめ込まれているものである。
請求項１〜３のいずれか一つの装置において、
前記骨代替物質は、骨誘導性物質を有するものである。
請求項８〜１０、２２〜２４、２５〜２７、２９〜３１、又は３９〜４１のいずれか一つの装置において、
前記骨代替物質は、骨誘導性物質を有するものである。