JPH07501734A - 関節液体脱圧及び濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 関節液体脱圧及び濾過装置 発明の背景 本発明は全般的に整形外科治療分野に関し、関節炎の関節処置及び人工の後付は 用関節に特に適用されるものである。

人間及び動物の正常な関節は２本の骨の末端からなり。

該末端は関節軟骨の円滑滑動面によって覆われて０る。

該両管の末端は関節炎と称する繊維構造によって接続され、該関節炎は関節を安 定化すると共に、関節を周辺組織から隔離する。関節炎の内面には特殊化された ４層であって滑液層と称する層が上張りされており、該層は動作に対応して関節 を潤滑する液体を創り出す、ｕｉ液体が占める空間は関節空間と称する。正常使 用時には関節軟骨及び関節滑液には交互に高圧及び低圧が発生され、この高圧及 び低圧は関節潤滑に重要である。

正常な関節は多年に亙って円滑な滑動運動が繰り返されることを許容する。しか しながら、異常又は過労は関節炎（関節の炎症）と称する罹患状態を来す。炎症 の基本的兆候は痛み、温感、赤味及び腫れ等である。一般には、この病状は生ま れ付きの（関節炎に罹患した軟骨）関節支承面欠陥と結びついており、それは軟 骨の疲労及び分裂と共に、関節空間内への摩耗産物の剥落をも包含する。

罹患関節及び摩耗関節を人造（後付は用）人工支承面と交換することは過去３０ 年を超える関節炎処置に革命を青した。最も概括的には、金属支承面はプラスチ ック支承面と組合せられるが、他の材料及びそれらの組合せも可能である。該面 の特有な形状は解剖学及び個別関節（臀部、膝、肩、肘、足首その他）の機械的 機能によって説明されている。人工関節は関節に対して多年に亙る円滑な滑動作 用を回復させる。関節炎の関節を人工関節と置換する手術に続いて、組織が関節 面を囲んで再生する。この組織は擬似関節嚢と称するもので、生まれ付きの関節 嚢とは区別すべきものである。正常な関節嚢と同じく、擬似関節嚢の滑液膜も液 体であって人工関節を潤滑するものを作り出す。

これらの人工関節の摩擦係数は正常な関節軟骨の摩擦係数よりも略１桁大きい。

これまでに知られている置換関節の材料は金属、プラスチック、セラミック及び 他のものである。これらの人工関節は次第に摩耗して、装着された支承面から粒 子の関節内への剥落を生ずる。機械式支承関節においては支承面の摩耗は必然的 で、それは用いられた材料の種別に無関係に成程度は生ずる。この摩耗により発 生する粒子は関節の円滑な作動を妨害するのに加えて、更には関節の円滑面を引 き裂き、その結果として関節面の摩耗及び破損を加速する。

これらの有害な機械的因子に加えて、逓か前から認識されていたことは関節空間 内へ剥落した摩耗による粒子が異物炎症反応を誘発することであり、その結果骨 の損傷を来たし得ると共に、近隣の骨への固定部の損傷に起因する後付は人工物 の緩みを来たし得るということである［Ｗｉｌｌｅｒｔ、Ｈ，−Ｇ、及びＳｅｍ １ｉｔｃｈ、阿、、Ｊ、Ｂｉｏｍｅｄ。

阿ａｔｅｒ、　Ｒｅｓ、　１１．１５７−１６４　（１９７７）］。

関節面の比較的大きな寸法及び発生する粒状摩耗破片の量の増大に起因して、股 関節面の置換が後付は部周辺の骨に再収着、緩み及び欠損等を比較的高い割合で 発生させることが実証されている。［Ｂｅ１ｌ、Ｒ，Ｓ、ｅｔ　ａｌ、。

Ｊ、　Ｂｏｎｅ　ｌｉ　Ｊ互ｉｎｔ　Ｓｕｒ　ｅｒ　６７−Ａ、　１１６５−１ １７５　（１９８５）；・・Ｈｏｗｉｅ　Ｄ、Ｗ、　ａｔ　ａｌ、、　Ｃｌ１ｎ 、　０ｒｔｈｏ　ａｅｄｉｃｓ　＆　Ｒｅ１ａｔｅｄＲｅｓ、２５５．　１４４ −１５９　（１９９０）；　Ｎａ５ｓｅｒ、　Ｓ、ａｔ　ａｌ、。

Ｃ１１ｎ、０ｒｔｈｏ　ａｅｄｉｃｓ　＆　Ｒｅ１ａｔｅｄ　Ｒｅｓ、２８４． 　１７１−１８５（１９９０）］。

Ｍ積された情報は実際上如何なる粒状物質も異物炎症反応を起こさせ得ることを 示す。炎症惹起反応の程度は粒径、組成、寸法及び個数に関連する様である。小 径粒子（一般的には粒径１μｍ未満のもの）はマクロファージと称する炎症惹起 細胞によって取り込まれ、他方、大径粒子は巨大細胞と称する炎症惹起細胞に取 り込まれる。

十分な個数の粒子が取り込まれると、特定の細胞過程が開始され、　′活性化マ クロファージ″に到る［　ＭＬＩｒＰ）ｌｙ＋Ｄ、Ｗ、ｌｉ　Ｒｕ５ｈｔｏｎ、 Ｎ、、Ｊ、Ｂｏｎｅ　ａｎｄ　Ｊｏｉｎｔ　Ｓｕｒ　、７２−Ｂ。

９８８−９９２．１９９０］。これらの細胞によって産出される数種の物質が隣 接する骨の破壊及び再収着に関与していることが実証された［Ｇｏｌｄｒｉｎｇ 、　Ｓ、Ｒ，ｅｔ　ａｌ、　Ｊ、　Ｂｏｎｅ　ａｎｄＪｏｉｒ＋ｔ　Ｓｕｒ　、 　６５−Ａ、　５７５−５８３．１９８３］。成員の粒状破片は許容され得るこ とから、この有害な反応を来さない。しかし、粒子が十分な個数で剥落され、十 分に小径であれば、如何なる後付は人工体の素材であってもマクロファージ活性 化を引き起こし得る様に見える。従って、左程激しくは用いられない人工関節（ 即ち、摩耗度の低いもの）は広範に用いられた人工関節（即ち、摩耗度の高いも の）に比して低欠陥度にある。

液圧が種々の関節炎状態及び骨再敗着において果たす役割が急速に明らかになっ て来ている。次のことが見出された。即ち、圧力下の関節液が骨に侵入してそれ を蝕み、骨関節炎に見られる軟骨下に位置する骨の球状嚢胞へ到る。更に、正常 及び後付けの人工関節には、液圧の実質的な変動が存在するという証拠が存在し 、変動は関節接合面を包み込む空間内においても［Ｈｅｎｄｒｉｘ、　Ｒ，Ｗ。

ｅｔ　ａｌ、、　Ｒａｄｉｏｌｏ　ＩＩＢ、　６４７−６５２　（１９８３）］ 、関節面から或距離だけ離れた装着周辺部位においても存在する［Ａｎｔｈｏｎ ｙ、Ｐ、Ｐ、ｅｔ　ａｌ、Ｊ、Ｂｏｎｅ　ａｎｄ　Ｊｏｉｎｔ、Ｓｕｒ　、７２ 一旦、　９７１−９７９　（１９９０）］という証拠がある。この増大した液圧 は液体及び粒子を関節から遠く隔たった位置へ輸送するという結果を生じ得る。

例えば、後付は股関節から遥か下方の大腿骨の骨幹と置端との接続部中へもであ る［　Ｐａｚｚａｇｌｉａ、　Ｕ、及びＢａｙｅｒｓ　Ｐ、Ｄ、、　Ｊ、　Ｂｏ ｎｅ　ａｎｄ　Ｊｏｉｎｔ　Ｓｕｒ　、　６６−８．３３７−３３９　（１９８ ４）］。該粒子はこれらの部位に集結し、骨中に炎症惹起反応を引き起こす。上 記の様に、この炎症は骨の再収着（骨溶解）を来すと共に、修復手術を要す、る 可能性もある。

今や次のことが認識された。即ち、多数の人工関節において関節液及び粒子状の 摩耗破片の到達範囲は関節面を囲む小さな空間よりも遥かに大きい。この遥かに 大きな空間は後付は部に隣接する骨及び軟質ｌＩａ織の全てを包含することは勿 論、関節面から遠く隔たった骨及び軟質組織の全てをも包含する。ポリエチレン 摩耗破片は腸骨及び大動脈リンパ瘤においてさえ確認されている［Ｃｈａｒｎｌ ｅｙ、１１　Ｌｏｗ　Ｆｒ１ｃｔｉｏｎ　Ａｒｔｈｒｏ　１ａｓｔ　ｏｆ　ｔｈ ｅ町、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ＋　ｐｐ−３３ ０−３３］　（１９７９）］　ｓこうして、今や次のことが理解されている。即 ち、関節空間は全ての区域、近接及び遠隔の双方であって、関節液及び粒状摩耗 破片が到達可能な領域を包含すると考えることができる。後付は関節の関節面が 全般的には粒状物□の大多数を発生させる一方で、粒状破片の別の発生源となり 得るものがあり、それは後付は及び／又は後付は一生物的インターフェースであ って、そこで材料が動作及び／又は浸食によって除かれ得るであろう［５ｖｅｎ ｓｏｎ。

０、　ｅｔ、　ａｌ、、Ｊ−Ｂｏｎｅ　ａｎｄ　Ｊｏｉｎｔ　Ｓｕｒ　、　７０ −Ａ、　１２３８−１２４２（１９８８）；　Ｌｏｍｂａｒｄｉ、　Ａ、Ｖ、　 ｅｔ　ａｌ、、　Ｊ、　Ｂｏｎｅ　ａｎｄ　Ｊｏｉｎｔ銃ユニ７１−Ａ、　１３ ３７−１３４２　（１９８９）］。関節面を囲む空間とインターフェース平面と の間の流通に起因して、一部位で発生した破片が装着部の周囲にある液体を介し て空間内の別の部位へ輸送され得る。

後付は部分に移植された材料及び／又は骨破片からの硬質粒子が液体によって関 節空間を貫通して関節内へ輸送され得る。支承面の摩耗は第三の材料からなる粒 子であって肩関節面の間に介在する粒子の存在によって加速される。全ての支承 面は第三材料の存在下では実質的に機能低下を示し、生ずる摩耗文様は三体摩耗 と呼ばれる。

両支承面の間に介在する如何なる粒径の硬質粒子もボールベアリング中の砂の様 に振る舞うものであって、第三の材料が無という理想的条件下においては両表面 がたとえ如何に良好に機能するにしても。この加速された摩耗は多数の一層摩耗 した粒子を創り出し、更に強い炎症を引き起こし、一層の骨敗着に到る。

コリア−に付与された米国特許第４，８２２，３６８号は機能体を用いて関節面 の周囲の摩耗破片を包み込むことを記述すると共に、それによってそれが周囲の 組織を傷付けない様にすることを記述している。関節面を可撓性の編織重合体包 囲物によって隔離し、該包囲物（股関節用）をその一端で大腿骨に装着させると 共に、他端で座骨へ装着されるという提案がある。この方式で、関節面が隣接組 織から隔離される。

これは魅力的な構想ではあるが、それはしかし、実務上の、しかも該包囲物の機 械的本性に関する問題を伴っている。仮に該包囲物が可撓性であって関節の作動 を許容するとしても、大腿骨の頚部及び座骨がその作動の最大端において包囲部 に損傷を与える可能性を伴うと共に該包囲物は摩耗する可能性及び／又は裂断さ れる可能性もある。それに加えて、この機能体は摩耗粒子を関節面から取り除き はしない。寧ろ、既に産出された該摩耗粒子は関節面において研削されて一層小 径になると共に一層増加し、該包囲物を通過して散逸するに十分な程に小径にな り得る。それに加えて、該可撓性包囲物それ自体が繰返し作動（股関節は年間に 約１００万回の作動を受ける）によって摩耗を受ける可能性があり、その結果と してそれ自体が摩耗破片の更に１個の発生源になる可能性がある。これらの粒子 も同様に第三物体として作用し得る結果、関節面の加速摩耗を来す。その種の包 囲物の機械的欠陥が原因となって、その中に包み込まれている粒子の本丸領域へ の解放であって、隔離機能体が防御すべき領域への侵入を来たす虞もあろう。こ れらの理由によって、次の様なシステムが望ましい。即ち、粒子状破片を集める ばかりでなく、関節空間から該粒子を効率的に取り除くと共にそれらを捕集し、 それによって粒子が組織内へ散逸し得ない様にするシステムである。その目的は 、米国特許第４，８２２，３６８に提案されている様に包囲部材による関節領域 内へ摩耗粒子を単純に包み込むよりもむしろ、粒子状破片の機械的及び生物学的 問題の双方を最小限に抑える方法を採用するものである。

如何なる機械的支承システムにおいても、生まれ付きであると後付けであるとを 問わず、摩耗は必然的である。

新素材及び新製遣方法は支承面に対して改良された摩耗特性を賢す。しかし、如 何なる材料が用いられようとも、機械的支承部の摩耗は完全には解消され得ない ６　せいぜいそれを低水準に留め得るに過ぎない。

本発明は方法及び装置であって如何なる関節、人間又は動物、生まれつき又は後 付けであろうとも、一般に適用可能なものを提供している。即ち、 該方法及び装置が摩耗破片の機械的逆効果及び生物学的逆対応（包括概念的には 炎症と称する）の双方によって生ずる罹患状態を粒状破片に関係付けるものであ って、罹患状態とは例えばリューマチ性及び骨性関節炎は当然として、後付は関 節における粒状破片でもある。摩耗水準が低ければ大抵の関節においては問題に されないから。

全ての粒状物を捕捉する必要は無さそうに見える。

１１立ｌ上 本発明に従えば、流出手段経由で関節からの流れを受け止める為に受器が装備さ れる。流出手段は受器からの流れを放流する為に装備される。各種の態様におい ては、関節液圧を低下させる為の装置及び手法が装備され、それらは関節炎に罹 患中の関節からの関節液を濾過するもの及び生まれつきの関節を置換する為に用 いられた後付は関節からの粒状破片を捕捉するものである。関節外の低圧後付は 受器であって関節面を包み込む空間と流通する受器及び／又は他の如何なる方式 においても関節からの液体と流通する受器が採用される。

本発明は関節内液圧の変動を利用して液体及び粒状破片を受器中へ汲み出すもの である。該受器中へ汲み出された関節液は次いで濾過される。粒状破片は捕集器 によって集められる。一連の捕集器であって、ある種の粒子。

高分子及び／又は化学物質に対してそれぞれに特有なものが受器の中から採用さ れ得る。濾過された関節液は次に隣接した関節外組織中へ放出されるか又は隔た った位置にある何等かのものの中へ放出されるか及び／又は関節面へ還流される 。常に低圧であることに起因して、該受器は関節液の流動に最低の抵抗しか示さ ない流通路であり、粒状物は渡過材／捕集器によって関節液から除去される。こ の方式で、後付は部周辺組織は病的に高い液圧、粒状破片及び併発逆組織反応（ 特に、骨再収着）から保護される。それに加えて、何れかの根源から関節液中に 放出される硬質粒子は関節液によって受器へ運ばれて捕集器中に集められ、これ によって第三物体摩耗を生ずる可能性を低減し得る。

図面の簡単な説明 本発明をここで添付の図面を参照しながら説明する。

該図面は単に図示の為に提示されるものであって、如何なる意味においても本発 明の範囲を限定するものではない： 図１は人間の股関節の線図であって、慣用の芯柱付き）全体的股関節置換によっ て再構築された本発明の１態様である； 図２は図（訳者注：多分「１］）に示された本発明の態様の断面立面図である； 図３は図２を線３−３に沿って切断した本発明の態様の断面図である； 図４は図１に示された本発明の態様における流入部材）の拡大所面図である； 図５は図１に示された本発明の態様における別の流入部材の見取り図である； 図６は図１に示された本発明の態様における流出部材の模式的１部分所面図であ る。

の　な　Ｉ 各種の罹患状態は生まれつきの関節軟骨の喪失を来たし、それは炎症及び痛み（ 関節炎）を引き起こす。次のことは明確に実証されている。即ち、罹患した生ま れつきの支承面の切除及び人工支承面への置換は痛みを和らげる為及び関節機能 向上の為には極めて有効である。図１は人間の股関節の包括的例を示し、それは 慣用の（芯柱付き）全体的股関節置換によって再構築されたものであって、大腿 骨成分１０及び座骨成分２０からなっている。大腿骨成分１０は大腿骨端１２． 大腿関節面１４、大腿骨頂部１６及び大腿骨芯柱１８からなっている。座骨成分 ２０は座骨殻２２、座骨本体２４及び座骨関節面２６からなる。生まれつきの股 関節は緻密な組織層であって関節嚢と呼ばれるものに囲まれ、それは多少とも水 密性である。関節の再構築期間中は、該真に切り目を付ける外は無く、屡々完全 に又は部分的に切除される。該嚢が切り目を入れられるだけか又は部分的に切除 されるだけであれば、関節再構築に続いてその修復が行なわれれば済む。何れに せよ、多少とも水密性の軟質組織層２８が関節の作動に対応して支承面の周囲に 再生する。この軟質組織層２８は元来の（ｏｒｉｇｉｎａｌ）又は生まれつきの 嚢と区別する為に擬似嚢と呼ばれる。該擬似嚢２８は数種の機能を果たす。即ち 、関節（ｉｌｌ滑）液３０として大腿関節及び座骨関節支承面１４及び２６を潤 滑すると共に或種の粒状摩耗破片を取集又は蓄積する場所（ｓｉｔｅ）として作 用する。該関節空間３１は後付は組み込み物である関節面を包み込む範囲であっ て、擬似嚢２８によって囲まれることは勿論、他の如何なる範囲とも同様に関節 液３０が流れ行く目的地である。該股関節は数種の大筋肉によって覆われている （不図示）、これらの筋肉の取縮及び関節位置の変化は擬似ｌＩ２８の圧縮及び 関節内液圧の変更を来す。

図１は本発明の好適態様を示し、それは概括的には次のものからなる。即ち、低 圧液溜め又は受器４８であって１以上の流入口３２を備え、該流入口は関節液３ ０と流通するものである。好適態様の各種構成要素は生体適合性材料例えば、重 合体類及び／又は金属類で形成されている。各種各様な材料がこの目的に適合し 、例えば不銹鋼、チタン又はコバルト基材合金、ポリスルホン、ポリウレタン、 ポリエチレン、ポリアセタール及び／又はポリテトラプルオロエチレンである。

好適態様の装置は関節空間３１内に位置する流入口３２又を備え、これは換言す れば関節液３０と流通する。

該流入口３２は支承面１４及び２６に真近に位置し得るが、関節の作動を妨げる ことも、他の如何なる意味においても関節の機械的機能をを妨げることも無い。

可動部分に近い位置に設置されることは流入口３２が軟質組織によって覆われる 事態にならないことを保証する。該流入口３２は特定の位置及び挿入された関節 の形に応じてその形状及び寸法を広範に選び得る。流入口に対しては各種の形状 及び構成が本発明に従う使用に適するとはいえ、該流入口はその寸法及び形状が 粒状物による流入口３２の閉塞が本質的に予防される様に形成される。

例えば、人間の股関節では流入口３２は円筒形状で内径１〜２０■であり得る。

１の好適態様においては、図５（人間の股関節用）に詳しく示されている様に、 該流入口３２は可撓性で生体適合性の重合体からなっていて円筒形状で内径５■ である。流入口の壁にはそれよりも小径（本態様では１．５〜３　■）の開孔３ ４が設けられ、その目的は流入口３２の内壁への液体到達量を増大させるもので ある。図４に示された別の態様においては、流入口３６は漏斗型でその口部３８ における内径は１５ｎｍ及び稜４０において５ｍｍである。当業者には容易に判 る様に、同等に各種の関節又は他の目的に対する個々の用い方に応じた態様のも のが用いられ得る。収集される液体の量を増す為には、複数個の流入口が同一の 関節内の各種の位置に用いられ得ることは図１に示されている通りである。

流入口３２は骨及び／又は軟質組織を経由して関節空間へ入り得る。該流入口３ ２は締付は接合（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｉｔ）によって関節空間内に確 保されるか又は入口周辺を囲む骨もしくは軟質組織への機械的緊締によって関節 空間内に確保される。固定の好適手法の１は流入口３２の基礎の周囲にはめ込ま れた多孔質層４２からなり、それは組織が長期間に亙り安定して内部生長するこ とを許容する。勿論別の固定手段でもよく、該突出部は流入口と入口周辺の組織 との間に封止を創り出すと共に維持される。

流入口３２は流入管４４に接続され、該管は可撓性でありながら非圧縮性である 。該流入管４４が流入口３２を受器４８へ接続することは以下に詳しく説明され ている。該流入管４４は極めて広い範囲に亙って、内径及び長さを変え得る。典 型的には、該流入管４４は流入口３２の内径に略対応する内径を備えている。上 記の例では。

これは約５■である。機能体の各種態様においては、それと組み合わされた受器 ４８は流入口間近に又は流入口３２から成程度隔たった位置に設置されていても 良い。

従って、流入管４４は１ｍｍ未満〜５０ｃｍまでの長さを持ち得る。記載された 好適態様においては、流入管４４は円筒状で生体適合性の重合体又は合金であっ て長さ１゜〜１５ｃ票であり得る。

該システムが最小の新面積を備えている場合には、液体及び粒子が該機能体中を 貫流することに対する抵抗は第一に流入管４４及び流出管７４．７６の内径によ って決定され、第二にこれらの長さによって決定される。全般的に、太き目の直 径と短めの長さく考慮中の関節に関して述べられた様に）とが該機能体内を貫く 液体流動に対する抵抗を減少させるであろう。しかし、ある場合には管路の断面 を抵抗体として作用させることが望ましく、その目的は関節液の過剰流出を避け ることにある。新面積減少を来たしている管路の何れかの部分がその種の抵抗体 として作用しているであろう。ｒｇＪ２は流入接続５２への装着部周辺における 小径短管区間であって、それが抵抗体４６を形成することを示している。別ＷＩ Ａ様として、該抵抗体４６は流出接続５４に設けることもできる。抵抗の程度は 勿論のことこの短管区間の内径によって決定される。また別態様として、該管路 の短管区間は僅かに融通性を高めて機械的緊締による外部からの圧縮を許容して も良いであろう。この機械的緊締は締め付は性で非吸収性の外科縫合、締め付は 性金属環、クランプその他の形態を執ることもできる。抵抗の程度は勿論のこと 、この融通性区間の締め付は量によって決定される通りに変更可能である。

受器４８の構造は図２に詳細に示され、本体５ｏ及び流入接続５２及び流出接続 ５４からなっている。該受器４８は後付けの低圧液溜めとしての機能を示す、低 圧液溜めとしての機能を示す為には、受器は関節外位置であって、その位置では 平均静水圧が関節内液圧よりも低い位置に設置される。該受器４８は多様な手段 によって隣接組織に確保されて良く、例えば縫合又は機械的緊締及び／又は外側 殻であって組織が内部生長を許容されるものに多孔質材料を付設することによっ て行なう。該受器はこの様にして骨内、軟質組織内、又は内蔵された後付は関節 の構築物内に設置されても良い。その諸元は勿論のこと意図される用途に応じて 変更される０次のことが熟考される。即ち、受器４８として容積０．１２５ｍｍ ３〜１２５ｃｉ３のものが大抵の目的に用いるには適する。受器４８の個別形状 は勿論その比元は当然ながら本発明を実施する為には臨界的ではない。−例とし て、単純な筒状又はカプセル形状が満足なものである。

受器４８の流入接続５２及び流出接続５４はモジュール型であり、受器の本体５ ０に連結されると共に、流入管４４及び流出管７４．７６へも締付は接合５６又 は他の機械的緊締手段によって連結されている。モジュール型構造は流入管４４ への連結にも流出管７４．７６への連結にも多様性を許容することは勿論、受器 ４８の内部及び内容物への働き掛けをも許容する。

図２及び３に詳細に示されている好適態様においては、受器４８は典型的には外 側圧縮抵抗殻５８であって内部構造として少なくとも１個の筒状内部スクリーン 濾材６０、筒状の捕捉空間６４、筒状の半透膜製上張り６２及び穿孔カップ型で 該半透膜製上貼り６２用の支持板６１からなるものを備えている。該内部スクリ ーン濾材６０は粒子を濾過すると共に、媒体例えば多孔質材６６を捕捉空間６４ 内に支持する。外側殻５８は保護ケーシングとして働き、それは外部からの圧縮 に抵抗すると共に、受器の内部が低圧液溜めとして働くことも保証する。該受器 の内部構造は濾過メカニズムであって、固体粒状破片の関節液の液体部分からの 分離を許容するものである。

組織破片及び大径粒子を濾過する為に、内部スクリーン濾材の開孔径は０．０５ 〜２ｍｍの大きさであり得る。濾過効率を改良する為に、一連の内部スクリーン 濾材であってそれぞれが別異の開孔径であるものは同様に採用され得る。

上貼り贋の半透膜材は液体及び高分子であってコロイド圧を発現するものが通過 することを許容するが、粒子であってサブミクロンを超える粒子の通過は許さな い。

次のことは自明である。即ち、一覧の半透膜上貼り層が系列状の内部殻構造に使 眉可能である。カップ型の支持板６１は０．０１〜０．０５ｍｍの大きさの開孔 を有し、液体の無制限通過を許容するが、組織破片又は大径粒子の通過は許さず 、しかも強固な支持ハウジングを半透膜上貼り６２の為に提供する。外側用耐圧 縮性膜５８に、内部スクリーン濾材６ｏ及びカップ型の支持板６１に何れも好適 な材料は生体適合性重合体又は合金を包含する。

半透膜上貼り６２に好適な材料は酢酸セルロースであって、最大開孔径５０〜１ ００Ａのものである。

本発明の好適態様においては、受器４８は更に追加のメカニズムを備えても良く 、例えば中央管状芯６８を固体粒状破片及び／又は溶質種を関節液３０から分離 させる為に備えても良い。種特定濾過メカニズムの数例は次のものを包含するが 、それに限定されない二金属粒子用の磁性材料；イオン額用の木炭及び／又は逆 浸透技術ｉ並びに分子配位座とイオン形成及び／又は化学結合形成用の取着性材 料。更に、次のことも容易に明らかになる筈である。即ち、濾過手段は該組上げ 体の如何なる部分に取り込まれても良い。

本発明の好適態様においては、受器４８は少なくとも１個の空間６４を粒子状物 （固体）及び／又は非粒状（溶質）種の収集及び取り込みの為に備えている。該 粒子捕集器６４は例えば、多孔質材料６６で充たされていても良い。液体が受器 中に流れ込むに伴って、粒子は絡まり合うか又は多孔質物質６６からなる三次元 繊維編織物（ｆｉｂｅｒ−ｗｅａｖｅ）中に捕捉される。該材料の細孔径は捕捉 されるべき粒径の範囲を決定する。この方式で、多様な粒径のものが捕捉可能で ある。本発明に従って適切な扇孔径は１００Ａ〜３００μｍの範囲である。該多 孔質物質６６は１種以上の生体適合性重合体からなっており、それらは例えばポ リウレタン、ポリスルホン及び／又はセルロースである。組合せ粒子捕集器であ って粒径特定のものも用い得る。異なる粒径の材料を組合わせて広範な粒径範囲 の粒子を捕捉することもできる０種指定粒子捕捉器は次のものを備えているが、 それに限定されるものではない：金属粒子用の磁性材料；イオン額用の木炭及び ／又は逆浸透技術；並びに高分子配位座とイオン形成及び／又は化学結合形成用 の取着性材料、例えばイムノグロブリン類及び／又は化学瞑想剤例えばプロスタ グランディン類及び／又はインターロイキン類９例えば、金属破片が予想される 場合には、特定粒子捕捉器は適切には磁性材料で構築される。これらは鉄又はコ バルト合金から形成された材料であって、同様に磁性粒子のコロイド懸濁液でも よい。金属粒子は該受器の磁性部分で捕捉され、その様にしてそれらを関節空間 及びその後付は周辺組織から除去する。受器４８の内容物の種々の構成要素はモ ジュール化されて交換可能となると共に置換可能となり、更に要素類の多様な組 合せをも許容する様になる。

操作においては、関節液３０が流、入口３２．３６へ流入し、次いで流入管４４ を経て受器４８へ到る。液体は次に筒状芯６８から溢流し、スクリーン認材６０ 、多孔質材料６６を包み込んでいる捕捉空間６４及び半透膜上貼り層６２を貫い て支持板１の開孔を抜けて流出する。

該液体は次に受器空間５９へ入り、流出管７４．７６を経由して受器４８から流 出する。

該受器からの液体流出は受器４８の流出接続５４に連結された流出管７４．７６ によって起こる。該流出管７４．７６は十分な径を備えていて液体が受器４８か ら流出することに対する抵抗を生ずることはなく、しかもその構成においては流 入管４４と類似である６図６に記載された態様においては、これは内径５■の筒 状の管であって生体適合性の重合体又は合金で構成されている。流出管７７の末 端は開孔３４を備えていても良い１図６に示された線状開孔３４は０．５〜３■ ×２〜６■の大きさである。流出管７４は単に濾液を受器の周囲の組織中へ放流 しても良い。別方式として、流出管が濾液を関節から遥かに隔たった部位へ輸送 しても良い。例えば、腹膜−腹腔へ輸送しても良い。収態様では、濾液が流出管 ７６を経て図１に示されている様な関節３１の関節面を包み込む空間へ輸送され ている様である。従って、次の様に考えられる。即ち、流出管７４．７６は典型 的には長さ１■未満〜２００ｃ１１までの範囲を有する。多列流出管が濾過済み 関節液を種々の位置へ分配する為に用いられても良い。

本発明は更に１以上の弁７８．８０を備えて図４及び６に示された様に方向性の 液流を確実にすることもできる。これらの弁は簡単な葉型であって例えば哺乳類 の静脈系における一方向性弁の様なものであり、生体適合性重合体で形成され得 る。収態様では、流入口３２の近（に位置する流入弁７８が開くのは関節空間内 の圧力が高くなった場合であり、それによって液体及び粒子が流入管４４へ流入 することを許容し、次いで弁が閉じるのは関節空間内の圧力が低くなってからで ある。液圧の一時的増加が液体及び粒状破片な受器４８中へ移動させる。

濾材メカニズム及び粒子捕捉器に起因して１粒子を除いて液体が受器４８から流 出管７４．７６を経由して器外へ流出する。流出管７６内の圧力が関節空間３１ 内の圧力よりも高くなれば、流出管７６中の流出弁８０が開く。

この方式では、濾過済みの関節液は関節面１４．２６へ潤滑の目的で還流されて も良い。

必要であり得ることは機能体中を貫いて周期的に液体及び破片をフラッシュさせ ることである。これを実行する一手段は簡単なポンプメカニズム８２（図５）で あって紡錘径の膨張器であって長さ２又は３ｃＩＩのものを流入管４４の途中に 備えている。この断面の内径は大雑把には流入管の残余部の内径（好ましくは１ 〜２０ｉｌ）の２〜４倍である。膨隆ポンプ区画８２は生体適合性重合体で形成 され得る。該ポンプ区画の材料は流入管４４の残余の部分よりも大きな変形受容 性を備えている。この方式では、ポンプに向かう方向性を与えられた外部からの 圧縮力は流入管４４中のこの膨隆ポンプ区画８２を圧縮し、それによって該機能 体内の液圧を増大させる。別法として、生理食塩水の様な無菌液体は経皮的にポ ンプ区画８２へ注入され、その目的は液体及び破片を該機能体内の全域に亙って フラッシュさせることにある。該機能体内の全域に亙って液体及び破片をフラッ シュさせる為のその種のポンプメカニズム又は他の手段は同等に良好に本発明の 機能体の流出管システム又は他の部位に組み込まれ得る。

本発明装置の好適な態様は関節を開かずに挿入可能であり、該装置の要素部分は モジュール型であって交換可能である。濾材及び粒子捕捉器は交換可能又は変更 可能であって、液体流動に対する抵抗は改善され得ることに加えて、濾液の流出 周辺は本質的に日常業務的方式に変更可能であり、或場合には深刻な侵醒的外科 手術も行なわずに済む。

本発明の機能体を設置する為に可能な場所は多数存在する。本発明の一好適態様 に従えば、本発明の機能体は後付けの関節要素内に組み込むことができる。例と して股関節を用いれば、本発明の機能体は後付けの大腿骨頭１２、後付けの大腿 骨頚部１６、大腿骨の芯柱部１８、座骨要素の本体部２４に組み込まれ得ること 及び／又は如何なる後付けの要素へも物理的に装着できる。この態様においては 、流入及び流出管は後付けの関節内に穿孔する形態を採っていて、その結果とし て管路は極めて短い。粒子捕捉器を備えた受器はその結果として後付けの関節要 素中に包み込まれている。人工関節内へのその種の組み込みは何等かの哺乳接続 の応用である。更に、その種の組み込みはまた。膝関節は勿論、股関節を人工関 節へ交換するに当り１表面張り替え型の応用を行なったものである。これらの事 例における濾材及び捕捉器の交換は嚢切開手術を経て関節空間の切開を要したで あろう。

しかしながら、現存する工学を思えば、本発明の機能体を既に姐み込んだ後付は 用人工体を生産する能力は有意義な進歩を提供する０本発明の機能体が後付けの 関節要素に組み込まれる際には、後付けの機能体の総括的一体性は妥協されるべ きではないことが勿論重要である。

別法として、ｕ１１機体は別異の形状に作成されても良く、その目的は関節空間 ３１内の関節面及び覆いに隣接して及び／又は骨取付は用インターフェース２７ 内に位置を占めることにある。この態様では、機能体は装着の周辺に固有な形状 を備えている。再度言うが、流入及び流出管は受器内に穿孔する形態を採り得る ことに加えて、該管路は極めて短くても良い。この型の態様では１粒子はインタ ーフェースへ到達直前に捕捉され、該インターフェースは骨と後付は人工体（そ れらは最大の損害を受ける虞あり）との間にある。確立され、限定された場所に おける骨の再敗着（骨溶解）を伴う場合には、流入口３２が溶解範囲の内部へ直 接に設置されることが良い。

この方式では、液圧及びこの区域における粒子負荷とが減少される。

今までに見受けられた様に、本発明の装置には驚くべき大きな融通性が構成及び 製作において存在する。

関節内の液圧を減少させることに加えて、本発明の装置及び手法は如何なる種類 の粒状破片をも収集するという有益な目的に役立つ。この破片の除却は第三物体 摩耗を減少させ、しかも関節の機械的機能を妨害しない、特に重要な点は本発明 が粒状破片から生ずる第三物体摩耗問題と共に、粒状物によって誘発された滑膜 炎から生ずる液圧上昇の双方に同時に取り組んでいることである。

本発明の装置は関節の正常な使用によって生ずる液圧変化に依存し、従って可動 部分を全く又は殆ど備えていない。その結果として１本発明は多種多様な諸種の 使用形態及び構造的実例に適用可能である。本発明の機能体は関節が人工体によ って置換されたと同時に又はその後何時でも、内蔵させることができる。

この機能体はまた、内蔵体／支承面の結合からなる固定済み要素としても組み込 まれ得る。

次のことは理解されるべきである。即ち、先行の詳細な説明が例示的及び説明的 なものであるが１本発明を限定するものではないことである。特に、股関節人工 体は図示の目的で用いられたものであって、本発明の構成要件は包括概念的に記 載され、従ってそれらは全ての動物及び人間の関節の幾何学的及び生物医学的特 性を備えたものに適用可能であるに加えて、全ての関節人工体に適用可能である 。

本発明の基本的新規な構成要件を図示すると共に説明してきた処によれば、形状 及び図示された避妊具の詳細における種々の省略、置換及び変更は当業者によれ ば、本発明の精神から離れずに実行可能であろう。

田野臘審報牛 国際調査報告 フロントページの続き ＨＵ、Ｊ　Ｐ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＯ，ＰＬ 、ＲＯ，ＲＵ、５Ｄ （７２）発明者　ジャスティ、ムラリ アメリカ合衆国、マサチューセッツ州 ０２１９３　、ウニストン、ウエレスリイ　ストリート７５２

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．哺乳類の関節からの関節液及び破片を受容する為に該関節と連通する流入手 段；及び該流入手段に連通する受器とから構成される哺乳類の関節の液圧低下及 びそれからの破片の捕集装置。
2. ２．流入手段が液体の受器内への進入を許容する為に該関節中に挿入された該受 器の開口部を備え、且つ、該受器から該液体を放出する為に該受器と流通した流 出手段を備えた請求項１に記載の装置。
3. ３．流入手段が、該流入手段と受器とを連結する流入管路を更に備えた請求項２ に記載の装置。
4. ４．該流入管路が可撓性の管である請求項３に記載の装置。
5. ５．該受器内に内蔵濾過手段が破片除去の為に更に備えられている請求項１に記 載の装置。
6. ６．受器が非圧縮性の外殻及び半透膜の上張りを備えると共に、受器内の圧力が 関節内の液圧よりも低いかそれと等しい請求項５に記載の装置。
7. ７．受器が少なくとも１個の流入弁及び少なくとも１個の流出弁を更に備えて液 体及び破片が殻内へ進入することを許容すること並びに濾過後に液体の流出手段 への放流を許容する請求項６に記載の装置。
8. ８．該受器が少なくとも１枚の半透膜を装置した粒子捕捉器からなり、液体が受 器から流出することは許容するが破片は受器内に留める請求項１に記載の装置。
9. ９．流出手段が液体を潤滑の為に関節へ還流する流出管路から構成される請求項 １に記載の装置。
10. １０．流出管路が弁を備え、該弁が関節内側の圧力が低い場合には関節に対して 開き、その他の場合には該弁が閉じられている請求項９に記載の装置。
11. １１．該関節からの液体及び破片を受容すること；並びに該受容された液体を受 器中に収集することから構成される哺乳類の関節の液圧低下及びそれからの破片 収集の手法。
12. １２．受器中の液体から更に破片を捕捉及び除去する請求項１１に記載の手法。
13. １３．関節液を更に関節へ潤滑の為に還流させる請求項１２に記載の手法。
14. １４．哺乳類の関節から関節液及びそれに同伴する破片とを受容する為に該関節 と連通する流入手段；該液及びそれに同伴する破片を受容する為に該流入手段に 連絡する低圧液溜めを備えた受器；該受器からの該液体を放出する為に該受器と 流過する流出手段；並びに 該液体から破片を分離する為に装着される濾過手段から構成される哺乳類の関節 からの波及び破片を収集及び濾適する装置。
15. １５．装置内の破片を収集する為に装着される捕捉手段を更に備えている請求項 １４に記載の装置。
16. １６．液体を何れかの位置へ放出する為の手段を更に備えている請求項１５に記 載の装置。
17. １７．捕捉手段が機械的、磁気的、化学的、イオン的又は浸透圧的濾過手段を備 えている請求項１５に記載の装置。
18. １８．方向性の液体流を提供する為の手段を更に備えている請求項１７に記載の 装置。
19. １９．抵抗体手段を更に備えている請求項１８に記載の装置。
20. ２０．液体及びそれと組み合わされた破片とを装置内全域において周期的にフラ ッシュさせる為の手段を更に備えている請求項１９に記載の装置。