KR101323774B1 - 동종이식편 제품을 처리하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부에 초음파 에너지를 전달하도록 구성된 초음파 처리 탱크(21); 상기 초음파 처리 탱크 내에 회전 가능하게 배치되고 동종이식편을 수용하도록 구성된 처리 통체(40); 및 상기 처리 통체와 유체 연통하는 처리 유체원(60, 62, 64, 66)을 구비하는 동종이식편 처리 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 장치를 이용하여 동종이식편을 처리하는 방법과 미생물 오염을 결정하는 방법에 관한 것이다.

Description

동종이식편 제품을 처리하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHODS FOR TREATING ALLOGRAFT PRODUCTS}

본 발명은 일반적으로 동종이식편 제품을 초음파 처리하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다.

지난 십년에 걸쳐, 재건 정형외과 수술과 기타 의과 수술에 근골격 동종이식편 조직의 사용이 상당히 증가하였다. 지난 십년간, 5백만 이상의 근골격 동종이식편이 안전하게 이식되었다. 가장 흔한 동종이식편은 뼈이다. 그러나, 힘줄, 피부, 심장 판막 및 각막은 조직 동종이식편의 흔한 다른 유형이다.

동종이식편 조직은, 실질적으로 미생물 오염의 제거뿐만 아니라 잔류 혈액 성분, 골수, 잔류 결합 조직 및 전체 근육 조직의 세정을 위하여, 사용 전에 여러 약품(agent)으로 처리되어야 한다. 동종이식편으로부터 오염을 제거하고 동종이식편에 잔존하는 오염 미생물을 불활화(inactivation)하기 위한 다양한 세정 방법이 개발되어 왔다. 그러나, 이러한 세정 및 불활화 방법은 많은 노력과 시간을 필요로 하고, 동종이식편의 충분한 세정 여부에 관한 높은 수준의 신뢰성을 제공하지 않는다(예를 들면, 미생물 오염의 로그 감소(log reduction)가 낮거나 일관성이 없다). 특히, 많은 종래의 동종이식편 세정 공정은 여러 단계 사이에 동종이식편의 상당한 조작을 필요로 하고, 그에 따라 환경 교차-오염의 가능성을 증가시킨다. 또한, 종래의 공정은 조절과 제어가 어려운 경향이 있고, 효과가 기술자에 따라 달라질 수 있다. 또한, 종래의 공정은 초음파 에너지 침투를 상당히 감소시킬 수 있는 차폐 효과 또는 층상화 효과(layering effect)를 나타내는 경향이 있고, 따라서 효과적인 세정이 이루어지지 않는다. 또한, 미생물은 용액 내에서 더욱 용이하게 박멸될 수 있는데, 차폐 효과는 오염 미생물이 조직으로부터 용액으로 유리(liberation)되는 것을 방해한다.

처리 후에, 동종이식편 제품은 이식용으로 조직을 공급(release)하기 전에 박테리아 오염에 대하여 검사되어야 한다. 그러나, 미생물 오염을 평가하는 종래 방법에는 전술한 많은 제한(예를 들면, 여러 단계 사이의 상당히 많은 조작, 환경 교차-오염 가능성, 조절과 제어의 어려움, 기술자에 대한 의존성 등)이 따른다.

과거에는, 동종이식편 제품의 미생물 오염의 감소 및/또는 제거를 위하여 초음파가 활용되어 왔다. 초음파는 대부분의 미생물을 정체시키고, 그람-음성의 박테리아에 대한 특정 살균 활성을 가지는 무생물로부터 미생물 부하(microbial load)를 감소시키기 위하여 주로 사용된다.

동종이식편 제품의 사용이 증가함에 따라, 가장 청결하고 안전한 동종이식편을 제공하는 데 도움이 되고 동종이식편이 박테리아에 오염되지 않도록 보장하기 위하여, 동종이식편의 처리 방법과 장치를 개선할 필요성이 있다.

본 발명은, 내부에 초음파 에너지를 전달하도록 구성된 초음파 처리 탱크(sonication tank)와, 초음파 처리 탱크 내에 회전 가능하게 배치되고 동종이식편을 수용하도록 구성된 처리 통체(treatment canister)와, 처리 통체와 유체 연통(fluid communication)하는 처리 유체원(treatment fluid source)을 포함하는 동종이식편 처리 장치를 제공한다. 한 실시 형태에서, 처리 통체는 초음파 처리 탱크 내의 유체가 처리 통체 내로 통과하도록 다수의 구멍을 구비할 수 있다. 대안적으로, 초음파 처리 탱크는 초음파 처리 유체를 수용할 수 있고, 처리 통체는 초음파 처리 탱크에 대하여 밀봉되어 초음파 처리 유체가 처리 통체 내부로 진입할 수 없게 된다. 다수의 처리 유체원이 세정 통체(cleaning canister)의 내부와 선택적으로 유체 연통하도록 제공될 수 있고, 처리 통체로부터 동종이식편을 제거하지 않더라도 처리 통체 내의 처리 유체를 교환하기에 적합한 유체 제어 시스템이 또한 포함될 수 있다.

한 실시 형태에서 장치는, 적어도 제1 및 제2 처리 유체원과 함께, 제1 처리 유체를 처리 통체에 공급하고 처리 통체 내의 제1 처리 유체를 제2 처리 유체로 교환하기에 적합한 제어 시스템을 포함한다. 처리 통체와 유체 연통하는 처리 유체 유출구와 함께, 처리 유체 유출구와 선택적으로 유체 연통하는 여과기가 또한 포함될 수 있다. 또한, 처리 통체의 내부는 회전축에 대해 수직인 면에서의 단면 형상이 비원형일 수 있다.

초음파 처리 탱크, 초음파 처리 탱크 내에 회전 가능하게 장착된 처리 통체, 및 처리 통체와 탱크의 내부에 초음파 에너지를 전송하도록 구성된 적어도 하나의 초음파 변환기를 포함하는 초음파 처리 장치를 제공하는 단계; 처리 통체 내부에 하나 이상의 동종이식편을 배치하는 단계; 및 동종이식편에 초음파 에너지를 가하고 초음파 처리 탱크 내에서 처리 통체를 회전시키면서, 처리 통체 내의 적어도 하나의 처리 유체에 동종이식편을 노출시키는 단계를 포함하는 동종이식편 처리 방법이 또한 제공된다. 한 실시 형태에서, 초음파 에너지는 대략 40kHz와 대략 170kHz 사이의 주파수에서 대략 26.4W/ℓ(100W/갤론)과 대략 145W/ℓ(550W/갤론) 사이의 출력으로 동종이식편에 가해진다. 다른 실시 형태에서, 초음파 에너지는 대략 72kHz와 대략 104kHz 사이의 주파수에서 대략 26.4W/ℓ(100W/갤론)과 대략 80.0W/ℓ(300W/갤론) 사이의 출력으로 동종이식편에 가해진다. 한 실시 형태에서, 동종이식편은 대략 20℃와 대략 50℃ 사이의 온도(즉, 초음파 처리 유체의 온도)에서 초음파 처리된다. 대안적으로, 동종이식편은 대략 45℃와 대략 50℃ 사이의 온도에서 초음파 처리된다.

적어도 하나의 처리 유체에 동종이식편을 노출시키는 단계는, 처리 통체 내에 처리 유체를 공급하는 것을 포함하고, 처리 통체로부터 동종이식편을 제거하지 않고 처리 통체 내의 처리 유체의 적어도 일부를 교체하는 단계를 또한 포함한다. 동종이식편은 제1 및 제2 처리 유체에 노출될 수 있으며, 제1 처리 유체는 초기에 처리 통체 내로 공급되어 그 후에 처리 통체 내에서 제2 처리 유체로 교체된다. 한 실시 형태에서, 제1 및 제2 처리 유체는 세정제, 효소액, 항생액, 산화제, 알코올, 멸균수, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택된다. 처리 방법은, 처리 통체 내에 추출 유체를 공급하는 단계와, 처리 통체를 회전시키면서 동종이식편에 초음파 에너지를 가하는 단계와, 추출 용액을 미생물 오염에 대해 분석하는 단계를 또한 포함한다.

도 1은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 처리 장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 처리 장치의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 처리 통체의 개략도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 처리 통체의 개략도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 처리 시스템의 개략도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 처리 시스템의 개략도이다.

도 7은 본 발명의 한 실시 형태에 따른 처리 시스템의 개략도이다.

도면을 참조하면, 이하의 상세한 설명이 더욱 완전히 이해될 수 있을 것이다.

도면에 도시된 여러 실시 형태는 본질적으로 예시적인 것이며, 청구범위에 의해 규정된 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 또한, 본 발명과 도면의 각 특징은 상세한 설명의 참조에 의해 더욱 충분히 이해될 수 있고 명확해질 것이다.

본 발명은 동종이식편을 처리하기 위한 장치와 방법을 제공한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "처리" 및 "처리한다"라는 용어는, 동종이식편의 세정과, 동종이식편에 존재하는 오염 미생물의 불활화(inactivation)(동종이식편으로부터 그러한 오염이 세정된 후, 오염 미생물의 불활화를 포함)를 모두 포괄하기 위한 것이다. 또한 본 발명의 장치와 방법은 처리 후의 동종이식편 제품의 미생물 오염의 판단을 용이하게 한다.

본 발명의 장치와 방법은, 동종이식편이 처리 통체 내에서 회전하면서 초음파에 노출되는 동종이식편의 처리를 제공한다. 본 출원인은, 초음파장(ultrasonic field) 내에서 동종이식편을 회전시킴으로써 처리를 상당히 향상시킬 수 있다는 점을 밝혀내었다. 이론적으로 제한되는 것은 아니지만, 본 출원인이 생각하는 바로는, 회전에 의해 동종이식편이 서로 상하로 적층된 상태로 유지되지 않으므로 초음파 에너지의 차폐가 방지되고, 그에 따라 모든 동종이식편이 초음파 에너지에 최대한 노출되고, 또한 회전에 의해 화학 시약 침투가 용이하게 이루어진다.

초음파 처리 및 회전 중에, 동종이식편은 다양한 처리 용액 내에 침지될 수 있다. 몇몇 실시 형태에 있어서, 처리 공정은 다수의 처리 유체 내에서 단계적인 방식의 동종이식편의 초음파 처리를 포함한다. 또한, 본 발명의 몇몇 실시 형태는, 처리 통체를 개방하지 않더라도 여러 유형의 처리 유체가 처리 통체에 공급되고 그 후 처리 통체로부터 제거되는 것을 가능하게 한다. 이러한 방식으로, 동종이식편은 처리 공정 중에 환경 또는 어떠한 기술자의 조작에도 노출되지 않으며, 그에 따라 교차-오염의 가능성이 감소하게 된다. 처리 공정은 자동화(또는 반자동화)될 수도 있고, 그에 따라 공정에 대한 향상된 제어성과 기술자 의존도가 적은 더욱 일관성 있는 결과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 다른 처리 장치의 예시적인 한 실시 형태의 개략도이다. 특히, 초음파 처리 장치(20)는, 초음파 처리 탱크(21)와, 초음파 처리 탱크(21)에 회전 가능하게 장착된 처리 통체(40)를 포함한다. 도 1에 도시된 실시 형태에서, 처리 통체(40)는 초음파 처리 탱크(21) 내부에 대하여 밀봉되고 하나 이상의 동종이식편을 수용하도록 구성된다. 그러나, 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 처리 통체(40)는 초음파 처리 탱크(21) 내의 유체가 처리 통체(40) 내로 유입될 수 있도록 다수의 구멍을 구비할 수 있다.

처리 통체(40)가 초음파 처리 탱크(21)에 대해 밀봉된 도 1의 실시 형태에서, 초음파 처리 유체(22)는 초음파 처리 탱크(21) 내에 제공된다. 도시된 실시 형태에서, 충분한 양의 초음파 처리 유체(22)가 제공되어, 처리 통체(40)는 완전히 침지되거나 적어도 반이 침지된다. 하나 이상의 변환기(30)가 또한 제공되고, 예를 들면 초음파 처리 탱크(21)의 벽 내부에 위치할 수 있다. 초음파 변환기(30)는 초음파 처리 탱크(21) 특히 초음파 처리 유체(22)의 내부로 초음파 에너지를 전달하도록 구성된다. 그러한 초음파 에너지는 처리 통체(40)를 통과하여 전달될 수 있고, 따라서 처리 통체(40) 내에 수용된 동종이식편은 초음파 에너지를 받게 된다.

예시적인 한 실시 형태에서, 초음파 처리 탱크는 동종이식편 조직의 처리를 위하여 대략 76ℓ(20갤런)의 초음파 처리 유체를 수용하도록 구성된다. 다른 실시 형태에서, 초음파 처리 탱크는 최소 용적이 대략 (61ℓ)16갤런이고 최대 용적이 대략 (98ℓ)26갤런이다.

예시적인 한 실시 형태에서, 초음파 처리 탱크는 탱크의 상부까지의 높이가 대략 84cm(33인치) 내지 124cm(49인치)의 범위이고, 요람형 지지대(cradle) 상부까지의 높이가 대략 94cm(37인치) 내지 135cm(53인치)이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 초음파 처리 탱크의 높이는 탱크의 상부까지 대략 84cm(33인치)이고 지지대 의 상부까지 94cm(37인치)이다.

예시적인 한 실시 형태에서, 다양한 여러 유형의 제품의 처리를 위하여 회전식 세정 시스템이 사용될 수 있다. 예시적인 한 실시 형태는 인간 사체 동종이식편 조직의 처리이다.

인간 사체 동종이식편 조직은 근골격, 피부, 관절 및/또는 심장 혈관 조직을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

다른 예시적인 실시 형태에서, 회전식 세정 시스템은 조직 공학에 의해 제조된 골격(tissue engineered scaffold)과 폴리머 또는 세라믹 의료 기기 이식편(medical device implant)의 처리를 위하여 사용될 수 있다.

초음파 처리 유체(22)는 물(초음파 에너지를 전달하기 위한 우수한 매체)과 같은 다양한 조성물을 포함할 수 있다. 물론, 초음파 처리 유체의 온도 유지에 도움이 되도록, 인산 완충 식염수 또는 글리세롤계 용액과 같은 여러 다른 유형의 어떠한 유체라도 사용될 수도 있다. 또한, 초음파 처리 유체는, 용도에 따라 초음파 에너지를 증가 또는 감소하도록 변화시키는 다른 유체를 함유할 수도 있다. 처리 통체는 금속(특히, 스테인리스강), 유리, 폴리머 재료(예를 들면, 델린(DELRIN®) 아세틸 수지, PTFE 등)와 같은 다양한 재료로 이루어질 수 있다.

초음파 처리 탱크(21)는 초음파 처리 유체(22)의 온도를 유지하기 위한 가열기를 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면, 초음파 처리 유체(22)의 온도는 대략 20℃와 대략 70℃ 사이의 온도, 또는 대략 45℃와 대략 50℃ 사이의 온도로 유지될 수 있다. 온도가 증가하면, 단백질과 지질의 용해도가 증가함으로써 그러한 오염물 의 제거가 용이해지는 것으로 알려져 있다. 또한, 온도가 증가하면, 산화제와 항균제의 로그 감소 능력이 상당히 향상된다. 동종이식편 조직을 처리하기 위한 예시적인 한 실시 형태에서, 초음파 처리 유체는 대략 45℃와 대략 50℃ 사이로 유지된다.

초음파 탱크(21)와 특히 초음파 변환기(30)는 초음파 처리 유체(22) 내에 일정한 초음파 에너지 그리고/또는 펄스형의 초음파 에너지를 가하도록 구성될 수 있고, 이 초음파 에너지는 처리 통체(40)의 내부로 전달된다. 펄스형 초음파 에너지를 적용할 경우에, 초음파 에너지의 주파수 및/또는 전력은 동종이식편의 처리 중에 변화할 수 있다. 예를 들면 한 실시 형태에서, 초음파 처리 탱크(21)는 대략 40kHz와 대략 170kHz 사이의 주파수로 초음파 에너지를 가하도록 구성된다. 다른 실시 형태에서, 적용된 에너지의 주파수는 72kHz와 104kHz 사이일 수 있으며, 그러한 주파수는 단백질과 지질 성분의 세정과 생존 미생물의 유리를 더욱 향상시킨다. 한 실시 형태에서, 출력은 대략 26.4W/ℓ(100W/갤론)와 대략 145W/ℓ(550W/갤론) 사이일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 출력은 대략 26.4W/ℓ(100W/갤론)와 79.3W/ℓ(300W/갤론) 사이이다. 145W/ℓ(550W/갤론)을 초과하는 강도는 미생물의 추가 감소를 제공하는데, 그 이유는 그러한 전력 수준에서는 더욱 많은 미생물이 사멸되기 때문이다. 예시적인 한 실시 형태에서, 초음파 에너지는 조합 전력이 2000W 내지 2250W인 3개 또는 4개의 발전기(generator)에 의해 공급된다. 동종이식편 제품의 처리를 위한 다른 예시적인 실시 형태에서, 적용된 에너지의 주파수는 104kHz이다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 하나 이상의 민감하거나 견고한 제품의 처리에 대응하여 주파수가 변경될 수 있다. 예시적인 한 실시 형태에서, 대략 26.4W/ℓ(100W/갤론)의 출력이 동종이식편 조직에 전달된다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 발전기는 유체 누설에 대해 노출이 최소화되도록 배치(예를 들면, 초음파 처리 탱크 하방에 배치)된다. 다른 실시 형태에서, 모든 전기 및 전력 부품은, 시스템의 설치 면적(footprint)의 감소, 보수와 유지의 용이화, 및 모든 전기 위험성의 최소화를 위하여 인접하도록 배치되거나 다른 영역 내에 배치될 수 있다.

초음파 처리 탱크(21), 특히 초음파 변환기(30) 및 탱크에 부속된 모든 가열기는, 처리 공정 중에 초음파 유체의 초음파 에너지의 적용과 온도의 제어를 위하여, 초음파 처리 장치용 제어 시스템(예를 들면, 제어기(80))에 전기 접속될 수 있다. 예시적인 한 실시 형태에서, 강도 측정 장치는 초음파 처리 탱크에 외측으로 또는 내측으로 배선된다.

동종이식편으로의 초음파 에너지의 적용을 용이하게 하고, (예를 들면, 미생물을 사멸시키거나 불활화함으로써) 선택적으로 미생물 감소와 세정과 같은 기타 기능을 수행하기 위하여, 처리 유체가 처리 통체(40) 내부에 또한 제공된다. 변환기(30)로부터의 초음파 에너지는, 초음파 처리 유체(22)와 처리 통체(40)의 벽을 통해 전달되고 나서 처리 통체(40) 내에 수용된 처리 유체를 통해 전달된다. 이러한 방식으로, 초음파 에너지가 동종이식편에 가해짐으로써, 동종이식편으로부터 미생물뿐만 아니라 잔류 단백질, 지질 및 조직 입자(tissue particle)가 유리된다. 미생물이 동종이식편 내의 보호 영역으로부터 유리되면, 처리 유체 내의 화학 약품은 공간 내로 분리된 미생물을 더욱 용이하게 사멸시키거나 불활화한다. 회전과 함 께 초음파 에너지의 적용은 조직의 틈(crevice)으로부터의 미생물의 유리를 용이하게 하고, 그 후 유리된 미생물은 처리 유체와 고온에 노출됨으로써 미생물의 불활화가 증가하게 된다. 주파수와 출력에 따라서, 초음파 에너지는 동종 이식편으로부터 유리된 미생물 또는 동종 이식편에 잔존하는 미생물을 불활화할 수도 있다.

처리 유체는 멸균수(sterile water)를 포함할 수 있으나, 본 출원인이 밝혀낸 바에 의하면, 본 명세서에서 추가로 기재되어 있는 바와 같이, 다양한 여러 처리 유체의 사용은 동종 이식편의 세정 및/또는 오염 미생물의 불활화를 용이하게 한다. 본 출원인이 또한 밝혀낸 바에 의하면, 2종 이상의 다른 처리 유체의 사용, 특히 단계적인 방식의 사용은, 동종이식편 처리를 더욱 용이하게 한다.

멸균수를 포함하여 다양한 처리 용액 중 어떠한 용액이라도 본 발명의 장치와 방법에 사용될 수 있다. 다른 적절한 처리 용액은 세정액, 항균액, 강염기 산화제, 알코올, 및 이들의 혼합물뿐만 아니라, 이들 중 1종 이상과 멸균수의 혼합물을 포함한다. 처리 용액의 순서는 세정과 미생물 불활화에 영향을 미칠 수 있다. 세정제, 효소제 및 항균 세제 등은, 혈액, 골수 및 기타 유기 물질의 제거를 위하여 우선 사용될 수 있다. 이에 따라, 밀봉 통체 내에 압력을 생성할 수 있고 기술자에게 잠재적인 위험이 될 수 있는 산화제(예를 들면, 과산화수소)와의 강한 반응이 제거된다. 전형적으로, 최종 미생물 불활화제 및 건조제로서 알코올이 최종 단계에서 사용된다. 폐기물의 제거를 더욱 용이하게 하고, 조직을 세척하여 최종 미생물 시험을 방해할 수 있는 모든 잔류 화학 약품을 제거하기 위하여, 단계들 사이에 멸균수가 사용될 수 있다.

적절한 세정액은 리파아제, 단백질 분해 효소, 리소자임 및 자일라나아제(xyloansase)를 포함한다. 1종 이상의 폴리믹신(polymyxin)(예를 들면, 폴리믹신 B)과 같은 항균 세제가 사용될 수 있다. 세정제는 동종이식편으로부터 혈액, 골수, 미생물 및 기타 오염물을 유리한다. 몇몇 세정제, 특히 항균 세제는 항균성을 또한 제공(즉, 미생물을 사멸시키거나 불활화)한다.

적절한 항균제는 술폰아미드, 플루오로퀴놀론(예를 들면, 시프로플록사신, 노르플록사신), 페니실린, 세팔로스포린(예를 들면, 세폭시틴), 테트라시클린(예를 들면, 옥시테트라시클린), 아미노글리코사이드(예를 들면, 스트렙토마이신, 겐타마이신, 네오마이신), 마크로라이드 항생제(예를 들면, 에리트로마이신, 클린다마이신), 당단백 항생제(반코마이신, 테이코플라닌), 랜티바이오틱스(예를 들면, 니신), 바시트라신 및 폴리믹신을 포함한다. 그와 같은 항균 용액은, 동종이식편에 존재하는 박테리아를 사멸 또는 불활성화하거나 초음파 에너지 및/또는 세정제에 의해 동종이식편으로부터 제거하기 위하여 사용될 수 있다.

적절한 산화제는 과산화수소, 오존, 페리시딕 산(pericidic acid), TAED(N,N,N',N'-테트라 아세틸 에틸렌 디아민), 과탄산나트륨, 과붕산나트륨, 폴리아크릴산나트륨, 염화물과 염소 화합물(예를 들면, 이산화염소, 차아염소산나트륨, 차아염소산칼슘), 및 과망간산칼륨을 포함한다. 산화제는 동종이식편에 존재하거나 유리된 미생물의 사멸과 불활화에 매우 유효하다. 산화제는 동종이식편의 백색화(whitening) 또는 표백(bleaching)에 중요한 역할을 한다.

처리 용액 내에 사용되는 알코올은 이소프로필 알코올과 에탄올 알코올을 포 함할 수 있다. 알코올은 미생물 감소제로 작용할 뿐만 아니라, 동종이식편으로부터 수분을 제거하는 탈수제로도 사용될 수 있다(보관 중에 동종이식편 상의 미생물 생존율을 감소시킨다). 강염기, 특히 NaOH와 같은 무기 강염기가 미생물 박멸을 위해 사용될 수 있다. 강염기는 프리온 저항성을 제공하다.

본 명세서에서 추가로 논의되는 바와 같이, 처리 용액은 처리 통체에 초음파 에너지가 가해질 때에 처리 통체(40)를 처리하기 위하여 단계적으로 제공될 수 있다. 대안적으로, 처리 통체는 처리 용액의 교체를 위하여 초음파 처리 탱크로부터 분리될 수 있다.

도 1의 처리 통체(40)는 원통형인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이 형상은 단지 예시적인 것이고, (추가로 논의되는 바와 같이) 처리 통체(40)에 대하여 다양한 여러 형상이 이용될 수 있다. 또한, 처리 통체(40)는 초음파 처리 탱크(21) 내에 회전 가능하게 장착되어, 처리 통체에 수용된 동종이식편에 초음파 에너지가 가해지는 동안에 처리 통체(40)가 회전할 수 있다.

예시적인 한 실시 형태에서, 처리 통체는 하나의 통체를 포함한다. 통체는 당업자에게 널리 공지된 재료로 제조될 수 있다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 통체는 스테인리스강 구조체를 포함한다. 스테인리스강 구조체는 소독과 살균이 용이하고 최대 초음파 에너지 전달을 가능하게 하므로 바람직하다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 구조체의 재료의 밀도가 높을수록, 많은 초음파 에너지가 통체에 의해 흡수되고 피처리 제품으로 전달되지 않는다. 구조체의 다른 예시적인 재료는 폴리머, 유리 및 기타 금속을 포함한다.

예시적인 한 실시 형태에서, 통체는 원통형으로 구성되고, 일정한 텀블링(tumbling) 작용을 보장하거나 최대화하는 배플(baffle) 시스템을 포함한다. 대안적 실시 형태에서, 통체는 다양한 다각 형상으로 구성된다. 다각 형상은 내측의 배플 시스템에 대한 필요성을 제거할 수도 있다.

다른 예시적인 시스템에 있어서, 통체는 내부 바스켓을 또한 포함한다. 내부 바스켓은 초음파 에너지 흡수를 최소화하면서 통체로의 제품의 무균 장입(aseptic loading)과 통체로부터의 무균 인출을 용이하게 하도록 구성된다. 한 실시 형태에서, 내부 바스켓은 통체로의 유체 이송 능력을 용이하게 하도록 구성되어, 외측의 통체가 정지되어 있는 동안에 내부 바스켓이 회전하고, 사용된 유체가 배출될 때에 내부 바스켓이 새로운 유체로 채워질 수 있다. 한 실시 형태에서, 통체는 직경이 대략 5.1cm(2인치) 내지 20.3cm(8인치)의 범위이고, 길이가 대략 10.2cm(4인치) 내지 45.7cm(18인치) 범위이다. 기계 이식편(machine graft)을 처리하기 위한 예시적인 한 실시 형태에서, 통체는 직경이 대략 7.6cm(3인치)이고 길이가 대략 11.4cm(4.5인치)이다. 절단 조직(cut tissue)을 처리하기 위한 다른 예시적인 실시 형태에서, 통체는 직경이 대략 15.2cm(6인치)이고 길이가 대략 33.0cm(13인치)이다. 연부 조직(soft tissue)을 처리하기 위한 또 다른 예시적인 실시 형태에서, 통체는 직경이 대략 12.7cm(5인치)이고 길이가 대략 16.5cm(6.5인치)이다.

본 출원인이 밝혀낸 바에 의하면, 초음파 처리와 처리 통체(40)의 회전의 조합은 동종이식편의 세정과 미생물 불활화를 향상시킨다. 초음파 처리 중의 처리 통체(40)의 회전은 통체(40) 내의 처리 유체의 운동을 증가시킬 뿐만 아니라 동종이 식편의 회전과 텀블링을 일으킨다. 또한 유체 운동의 증가에 의하여 동종이식편으로부터의 오염 제거가 향상되며, 동종이식편의 텀블링은 동종이식편으로부터 더욱 많은 양의 오염물을 유리시킬 할 뿐만 아니라 동종이식편의 더 넓은 표면적을 초음파 에너지에 노출시킨다. 처리 통체를 회전시키지 않을 경우에, 특히 다수의 동종이식편이 처리 통체 내에 배치되어 있으면, 본 출원인이 생각하는 바로는, 몇몇 동종이식편(또는 동종이식편의 일부분)은 다른 동종이식편에 의해 초음파 에너지가 차폐된다. 본 출원인이 생각하는 바로는, 처리 통체(40)의 회전에 의하여 차폐 효과가 상당히 감소(또는 제거)되고, 각 동종이식편의 표면 전체가 초음파 에너지에 노출되는 것이 보장된다. 본 명세서에 추가로 기재되어 있는 바와 같이, 이러한 효과는, 처리 유체가 초음파 처리 중에 처리 통체(40)를 통과하여 유동하거나 처리 통체 내에서 유동하도록 함으로써 또한 향상될 수 있다.

예시적으로, 처리될 동종이식편은 처리 통체(40) 내에 배치된다. 그 후, 예를 들면 처리 통체 내에 처리 유체가 주입됨으로써, 처리 유체가 처리 통체(40)에 공급되고, 통체가 밀봉된다. 그 후, 충진된 처리 통체(40)는 초음파 처리 탱크(21) 내에 장착되고, 처리 통체(40)가 회전되면서 초음파 처리 탱크(21)의 내부로 초음파 에너지가 가해진다. 초음파 에너지는, 동종이식편으로부터의 오염(예를 들면, 미생물, 잔류 단백질, 잔류 지질, 잔류 조직 입자 등)의 제거 및/또는 동종이식편에 존재하거나 동종이식편으로부터 유리된 오염 미생물의 불활화에 충분한 주파수와 전력으로, 소정 시간 동안 처리 장치(20) 내에 가해진다.

예시적인 한 실시 형태에서, 통체에 공급되는 처리 유체의 용적은 처리될 조 직의 질량에 의존한다. 예시적인 하나의 특정 실시 형태에서, 처리 유체의 용적은 용액(ml)과 조직(g)의 비로 1:2이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, 처리 유체의 용적은 용액(ml)과 조직(g)의 비로 1:5이다. 또 다른 예시적인 실시 형태에서, 처리 유체의 용적은 용액(ml)과 조직(g)의 비로 1:3이다. 하나의 예시적인 구성에서, 처리 유체의 용적은 통체당 대략 200ml 내지 대략 3200ml의 범위이고, 조직의 질량은 통체당 400g 내지 대략 6400g이다.

다수의 여러 처리 유체를 사용하는 처리 계획안(protocol)을 따라야 할 경우에, 처리 통체(40)는 초음파 처리 탱크(21)로부터 분리될 수 있고, 통체(40)로부터 제1 처리 유체가 배출될 수 있다. 그 후, 처리 통체(40)에 제2 처리 유체가 공급(예를 들면, 통체 내에 처리 유체가 주입)될 수 있고, 그 후 통체가 밀봉되고 초음파 처리 탱크(21) 내에 다시 삽입된다. 그 후, 앞서 기재된 바와 같이 동일한 방식으로, 초음파 에너지가 처리 통체(40)에 가해질 수 있다. 미리 설정된 계획안에 따라, 다수의 여러 처리 유체를 이용하더라도 이러한 공정은 반복될 수 있다. 필요한 경우에, 처리 유체가 처리 통체(40)로부터 배출된 후에, 동종이식편을 세척 또는 정화하기 위한 목적으로, 동종이식편으로부터 유리된 모든 추가 오염물과 모든 잔류 처리 용액의 제거를 위하여, 멸균수(또는 다른 유체)가 처리 통체(40)에 공급될 수 있다. 그 후, 세척 후의 멸균수는 배출되고, 처리 통체(40)에 다음 처리 용액이 공급되고, 처리 통체는 초음파 처리 탱크(21)에 다시 배치된다.

통체(40) 내의 특정 처리 유체를 동일 조성물의 처리 유체로 단순히 대체하는 것이 바람직할 수 있다는 점을 지적해 두고자 한다. 예를 들면, 처리 유체 내에 사용된 시약들 중 일부(예를 들면, 과산화수소)가 시간 경에 따라 강도를 잃거나 효과가 감소할 수 있다. 또한, 처리 유체 내에 폐기물(예를 들면, 잔류 조직 입자, 혈액, 단백질, 지질, 동종이식편으로부터 유리되어 사멸 또는 불활화된 미생물 등)이 축적될 수 있다. 따라서, 특정 처리 유체는 전술한 바와 같은 방법으로 통체(40)로부터 배출될 수 있고, 그 후 동일한 처리 용액 조성물로 계속 대체될 수 있다. 이는 특정 처리 유체를 보충하여 처리 유체 시약과 동종이식편 사이의 최대 반응성을 유지할 뿐만 아니라, 동종이식편으로부터 폐기물(예를 들면, 혈액, 골수, 동종이식편으로부터 유리된 미생물 등)을 제거한다. 이러한 방식으로, 동종이식편은 약화 및/또는 오염된 처리 유체 내에 유지되지는 않게 된다.

처리 통체(40) 내의 처리 유체는 배출되고, 밀봉된 처리 통체의 개방 없이 무균 상태로 동일 또는 다른 처리 유체로 대체될 수 있다는 점도 고려될 수 있다. 예를 들면, 처리 통체(40)는, 처리 통체 전체의 밀봉을 해제하지 않고 개방될 수 있는 배출구 또는 다른 유체 통로를 포함하도록 구성될 수 있다. 처리 통체는, 도 6과 관련하여 본 명세서에 추가로 기재된 바와 같이, 예를 들어 처리 통체가 용기(receptable) 내에 배치된 다음 하방으로 가압되어 스프링 작동식(spring-loaded)으로 배출구가 개방될 수 있도록, 스프링이 장착된 배출구를 포함한다. 이에 따라, 처리 통체 내의 유체는 그 안에 존재하는 모든 폐기물과 함께 배출된다. 그 후, 통체의 개방 없이, 새로운 처리 유체(통체로부터 배출된 처리 유체와 동일 조성물 또는 다른 조성물)가 처리 통체(40)에 무균으로 공급될 수 있다.

대안적으로 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따 른 처리 장치는, 통체가 초음파 처리 탱크에 장착된 후에, 하나 이상의 처리 유체를 처리 통체(40) 내부에 공급하도록 구성될 수 있고, 그에 따라 수작업 유체 교환의 필요성이 없게 되는데, 이러한 구성이 아닐 경우에는 초음파 처리 탱크로부터의 통체(40)의 분리를 필요로 하게 된다. 사실상, 특히 처리 통체(40) 내에 수용된 동종이식편의 처리를 위하여 1종 이상의 처리 유체가 사용될 경우에, 통체(40)에 처리 유체를 공급하기 위한 자동화 시스템이 제공될 수 있다.

도 1의 실시 형태에서, 처리 유체 유입 라인(71)은 하나 이상의 처리 유체원(예를 들면, 처리 유체 저장소(reservoir)(60))와 처리 통체(40) 사이에 유체 연통을 제공한다. 유사하게, 처리 통체(40)의 내부로부터 처리 유체가 방출될 수 있도록, 처리 유체 유출 라인(80)이 제공될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 처리 유체 저장소(60, 62, 64, 66)와 같은 다수의 처리 유체 저장소가 제공될 수 있다. 이러한 처리 유체 저장소는 (전술한 바와 같이) 동종이식편 처리 중에 처리 통체(40)로 공급되는 다양한 처리 유체를 수용할 수 있다. 하나 이상의 물(예를 들면, 멸균수) 공급원과 함께, 예를 들면 효소액, 항생액, 산화제 및 알코올과 같은 처리 유체가 제공될 수 있다.

본 명세서에 추가로 기재된 바와 같이, 동종이식편 처리의 관리(regiment)에 관한 몇몇 실시 형태는, 초음파 처리 중에 다양한 처리 유체를 동종 이식편에 공급하고 처리 유체들 사이에 처리 통체(40)를 멸균수로 세척하는 것을 포함한다. 그와 같은 경우에, 멸균수의 단일 공급원(예를 들면, 저장소(66))이 제공될 수 있고, 필요에 따라 처리 탱크(40)에 물이 공급된다. 그러한 실시 형태에서, 멸균수 저장소 는 다른 처리 유체 저장소보다 클 수 있다.

몇몇 실시 형태에서, 초음파 처리 탱크(21)가 가열되더라도, 가열된 처리 유체를 처리 통체(40)에 공급하는 것이 일반적으로 필요할 수도 있다. 처리 유체를 목표 온도(예를 들면, 대략 37℃와 대략 50℃ 사이, 더욱 구체적으로 대략 45℃와 대략 50℃ 사이의 온도)로 유지하기 위하여, 예를 들면, 처리 유체 저장소(60, 62, 64, 66)가 가열될 수 있다. 대안적으로 또는 부수적으로, 처리 유체 저장소와 처리 통체(40) 사이의 다기관(manifold)(70)의 전 및/또는 후에, 하나 이상의 열 교환기와 같은 하나 이상의 인-라인 가열기가 제공될 수 있다.

처리 유체가 처리 통체(40)에 공급되기 전에, 하나 이상의 처리 유체를 여과 멸균하는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들면, 처리 유체 저장소와 다기관(70) 사이에 하나 이상의 인-라인 여과기가 제공될 수 있고 그리고/또는 다기관(70)과 처리 통체(40) 사이에 하나 이상의 인-라인 여과기가 제공될 수 있다.

전술한 바와 같이, 예정된 계획에 따라 그리고/또는 작업자가 처리 유체를 다른 처리 유체로 교환하기 위해 처리 통체(40)를 개방할 필요 없이, 처리 유체가 처리 통체(40)에 공급되도록, 처리 공정은 적어도 부분적으로 자동화될 수 있다. 도 1에 도시된 실시 형태에서, 각 처리 유체 저장소는 다기관(70)(또는 이와 유사한 장치)과 유체 연통하고, 다기관은 다시 유체 유입 라인(71)과 연통한다. 다기관(70)은 저장소(60, 62, 64, 66)로부터 처리 통체(40) 내부로의 처리 유체 흐름을 제어하도록 구성된다. PLC 또는 기타 처리 장치와 같은 제어기(80)가 다기관(70)의 제어를 위하여 사용될 수 있다. 도 1에 또한 도시된 바와 같이, 저장소로부터 다기 관(70)으로 처리 유체의 이송을 위하여, 저장소(60, 62, 64, 66)에 대하여 펌프(61, 63, 65, 67)가 각각 제공될 수 있다. 제어기(80)는 이 펌프들을 제어하여 통체(40)로의 처리 유체의 이송을 조절하기 위하여 사용된다.

처리 통체(40)에 처리 유체가 이송되면, 통체 내의 이미 수용되어 있던 어떠한 처리 유체라도 유체 유출 라인(80)을 통해 방출된다. 통체(40)로부터의 처리 유체의 제거를 용이하게 하기 위하여, 펌프(81)가 제공될 수 있고 제어기(80)에 의해 제어될 수 있다. 처리 유체를 폐기 장치 또는 여과 장치(예를 들면, 여과기)로 직접 방출하기 위하여, 유출 라인(80)에 밸브(82)가 제공될 수도 있다. 후자의 경우, 방출된 처리 유체는 여과기를 통과하고, 그 후 여과기는 미생물 오염에 대하여 분석된다. 특히, 최종 처리 단계가 완료된 후에, 방출된 처리 유체는 오염 평가를 위하여 미생물 오염에 대해 분석될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 동종이식편의 미생물 오염은 처리 공정 후에 평가될 수 있다. 미생물 오염 평가에 관한 이러한 방법은 2004년 10월 28일자로 출원된 미국 특허출원 제10/976,078호에 기재된 방법을 따를 수 있으며, 이 출원은 참조되어 본 명세서에 포함된다.

처리 통체(40)는, 도 2의 예시적인 실시 형태와 같이 다양한 방식으로 초음파 처리 탱크(21) 내에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 도 2의 실시 형태에서, 도시된 바와 같이, 모터(25)와 그와 연관된 활차(26)가 탱크(21)의 외측에 장착된다. 활차(26)와 처리 통체(40)의 일단부의 주위에 벨트(27)가 연설된다. 통체(40)는 탱크(21) 내에 회전 가능하게 장착되어, 활차(26)가 모터(25)에 의해 회전함에 따라 처리 통체(40)가 탱크(21) 내에서 회전한다. 물론, 처리 통체는 직접 구동, 내부 기어 장치와 같은 어떠한 다양한 기구에 의해서라도 회전할 수 있다. 예시적인 한 실시 형태에서, 통체는 처리 장치 내에 소정 각도로 배치되고, 이 각도는 처리 유체가 통체로부터 배출되는 것을 가능하게 하도록 설정된다. 이는 펌프의 활용 및/또는 회전 등에 대한 대안적 실시 형태이다.

처리 통체는 도 1과 도 2에 도시된 원통형과 같은 다양한 형태와 구성을 가질 수 있다. 대안적으로, 처리 통체의 내부는 통체의 회전축에 수직인 면에서 비원형 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3은 삼각형 단면 형상을 가진 처리 통체(140)를 나타낸다. 처리 통체의 내부에 대한 그와 같은 비원형 단면 형상은 처리 통체(140) 내에 난류성 유체 유동을 증가시킬 뿐만 아니라, 처리 통체 내의 동종이식편의 텀블링 작용을 향상시킨다. 이러한 두 작용에 의하여, 동종이식편으로부터 오염이 추가로 제거될 뿐만 아니라, 초음파에 노출되는 동종이식편의 표면적의 양이 증가한다.

처리 통체에 대한 비원형 내부 형상에 부가하여 또는 대안적으로, 동종이식편의 텀블링 작용을 증가시키기 위하여, 처리 통체 내부에 하나 이상의 배플 또는 다른 구조체가 제공될 수 있다. 예를 들면, 도 4는 원통형 하우징 내에 배플 삽입체(245)가 배치되어 있는 처리 통체(240)를 나타낸다. 삽입체(245)는 회전 중에 통체(240) 내에서 동종이식편의 텀블링을 증가시키도록 설계된 다양한 형상과 구성을 가질 수 있다.

대안적으로 또는 부가적으로, 처리 통체의 내부 표면에 하나 이상의 홈 또는 리브(rib)(예를 들면, 총신(gun barrel)의 선조(rifle) 유사하게 종방향으로 연장 된 홈 또는 리브)가 제공될 수 있다. 물론, 동종이식편과의 물리적 접촉에 의해, 또는 통체 내에 난류성 처리 유체 유동을 일으키는 구조체에 의해, 동종이식편의 텀블링 작용을 증가시키기 위하여, 다양한 배플 구조체 또는 기타 형상체가 처리 통체 내부에 제공될 수 있다. 다른 예로서, 소정의 가장자리를 가지는 기하학적 형상(예를 들면, 8각형, 5각형 등과 같은 다각형 형상)과 같은 다양한 형상을 가지는 배플 삽입체 또는 다른 구조체가 이용될 수 있다. 그러한 소정의 가장자리는 처리 통체 내에 배치된 배플 삽입체에 제공되든지 처리 통체의 내부 표면에 형성되든지 간에, 처리 통체 내에서 동종 이식편이 구조체의 가장자리와 접촉할 때에, 가장자리는 동종이식편을 강제로 텀블링시키고, 따라서 동종이식편의 표면적을 추가로 초음파 에너지에 노출시킨다.

처리 통체(240)는, 하나 이상의 동종이식편이 처리 통체 내에 삽입된 후에 처리 통체의 양단에 확고히 부착될 수 있는 한 쌍의 단부 캡(241)을 포함할 수 있다. 처리 통체의 밀봉을 위하여, 하나 이상의 O-링(242)이 하나 이상의 걸쇠 기구(latching mechanism)(243)와 함께 제공될 수도 있다. 각 단부 캡(241)은 단부 캡과 처리 통체로부터 외측으로 연장되는 중공 샤프트(246)를 또한 포함한다. 처리 유체는 중공 샤프트(246)를 통해 처리 통체(240)의 내부에 공급되거나 처리 통체의 내부로부터 방출될 수 있다.

도 5는 처리 탱크(340)에 다수의 구멍이 형성된 대안적인 실시 형태를 나타낸다. 이 실시 형태에서, 처리 유체는 처리 중에 초음파 처리 탱크(321)에 공급되고 초음파 처리 유체로도 작용한다. 처리 통체(340)는 다수의 구멍을 구비하므로, 처리 유체는 처리 통체(340)의 내부로 통과하고 처리 통체 내에 수용된 동종이식편과 접촉한다. 처리 통체(340)는 처리 중에 처리 탱크 내에서 회전할 수 있도록 처리 탱크(321) 내에 장착되는데, 도 5에는 명확히 나타나도록 통체(340)를 회전시키기 위한 기구가 생략되어 있다.

처리 유체는, 예를 들면 미리 정해진 계획안(protocol)에 따른 덮개(331) 개방 및 처리 유체의 주입과 같은 수작업에 의해, 초음파 처리 탱크(321) 내에 제공될 수 있다. 대안적으로, 자동화 처리 유체 공급 시스템이 제공될 수 있다. 예를 들면, 다수의 처리 유체 저장소(360, 362, 364 및 366)가 그에 대응하는 펌프(각각 361, 363, 365 및 367)와 함께 제공될 수 있다. 예정된 처리 계획안에 따라 적절한 시간에 초음파 처리 탱크(321)에 적정 처리 유체를 공급하기 위하여, 다기관(370)과 제어기(380)가 제공될 수도 있다. 유체 공급 라인(371)은 초음파 처리 탱크(321) 상의 유체 유입구(328)와 유체 연통되어 있다. 유사하게, 초음파 처리 탱크(321)로부터 방출되는 처리 유체를 위한 유체 유출구(329)가 제공된다. 처리 통체(340)의 내부는 도시된 바와 같이 원통형일 수 있다. 대안적으로, 앞서 설명된 어떠한 비원형 단면 형상이라도 사용될 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 초음파 처리 장치(420)의 또 다른 실시 형태의 개략도이다. 도 6의 실시 형태에서, 시스템(420)은 한 쌍의 처리 통체(440A, 440B)가 초음파 처리 탱크(421) 내에서 동시에 처리될 수 있도록 구성된다. 이러한 방식으로, 2개의 다른 공여체(donor)로부터의 동종이식편이 동시에 처리될 수 있다. 도 6의 실시 형태에서, 처리 통체(440A, 440B)는 초음파 처리 탱크(421)의 내부에 대해 밀봉되고 하나 이상의 동종이식편을 수용하도록 구성된다. 초음파 처리 탱크(421)는 앞서 설명된 방식으로 초음파 처리 유체를 수용하도록 구성된다. 예시적인 한 실시 형태에서, 처리 장치는 동시에 처리하기 위한 4개까지의 처리 통체를 포함한다. 그와 같이, 4개의 공여체 제품(donor product)이 1회의 처리 작업으로 처리될 수 있다. 대안적 실시 형태에서, 처리 장치는 4개 이상의 처리 통체를 수용하도록 구성될 수 있다.

도 6에는 도시되어 있지 않으나, 초음파 처리 탱크(421)는 처리 탱크(421) 내의 목표 온도의 유지를 위하여 하나 이상의 가열기를 또한 포함할 수 있다. 도 6의 실시 형태는, 초음파 처리 유체를 냉각하여 목표 온도를 유지하기 위한 냉각 기구를 또한 포함한다. 특히, 도 6의 시스템은 초음파 처리 탱크(421)의 바로 아래에 배치된 냉각조(431)를 포함한다. 도 6에는 보이지 않으나, 초음파 처리 탱크(421)는 바닥에 하나 이상의 배출구를 포함하며, 배출구에 의하여 유체는 탱크(421)의 바닥으로부터 냉각조(431)로 흐를 수 있다. 재순환 냉각기/펌프 장치(430)가 또한 제공되고, 도시된 바와 같이 냉각조(431)와 초음파 처리 탱크(421) 모두에 유체 연통한다. 사용 중에, 초음파 처리 탱크(421)로부터 냉각조(431)로 배출되는 초음파 처리 유체는 재순환 냉각기/펌프(430)에 의해 냉각되고 초음파 처리 탱크에 회송된다. 물론, 재순환 냉각기/펌프(430)의 작동을 조절하여 초음파 처리 탱크(421) 내의 목표 온도를 유지하기 위하여, 적절한 제어 시스템이 제공될 수 있다. 초음파 처리 탱크(421) 내의 초음파 변환기 또는 초음파 처리 탱크에 결합된 초음파 변환기는 초음파 처리 유체의 온도를 상승시키므로, 재순환 냉각기/펌프(430)의 사용은 처리 중에 초음파 처리 유체의 온도 제어를 더욱 용이하게 한다. 도 6에 도시된 시스템은, 처리 시스템(420)의 여러 구성요소에 필요 전력을 제공하는 전원 공급부(480)를 또한 포함한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 처리 통체(440A, 440B)는 초음파 처리 탱크(421) 내로 하강할 수 있는 운반대(carriage)에 회전 가능하게 장착된다. 특히 운반대는, 처리 통체(440A, 440B)에 소정의 회전을 일으킬 뿐만 아니라 처리 통체를 초음파 처리 탱크 내에서 승강시키는 모터(425)를 포함한다. 대안적으로 처리 통체의 승강은 수동으로 이루어질 수 있거나, 적절한 제어 시스템의 자동 제어 조건으로도 이루어질 수 있다. 모터의 회전을 처리 통체에 전달하여 초음파 처리 탱크(421) 내의 처리 통체(440A, 440B)를 회전시키기 위하여, 활차(426)와 벨트(427)가 사용될 수 있다. 물론, 도 6은 처리 공정 중에 초음파 처리 탱크(421) 내에서 처리 통체가 회전할 수 있는 하나의 가능한 방법을 나타낼 뿐이다.

예시적인 한 실시 형태에서, 처리 통체의 회전은 회전 속도가 대략 분당 10 회전인 간접 벨트 구동 시스템을 포함한다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 다양한 회전 구동 시스템이 활용될 수 있다. 대안적 회전 구동 시스템은 회전 속도가 분당 0.1 회전과 60 회전 사이인 가변 시스템을 구비하는 직접 구동 시스템(즉, 기어를 구비하거나 일체형(solid) 구동 시스템)을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 동종이식편 조직의 처리를 위한 예시적인 한 실시 형태에서, 회전 속도는 분당 8 회전 내지 대략 12 회전의 범위이다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 회전 구동 시스템에 대해서는 고정 속도 또는 가변 속도 모터가 이용될 수 있다. 예시적인 한 실시 형태에서, 회전 구동 시스템은 고정 속도 모터를 포함한다.

도 6의 처리 시스템은, 처리 유체의 교환, 특히 처리 통체를 개방하지 않고 처리 유체를 교환하는 것을 용이하게 하도록 구성된다. 또한 시스템(420)은, (제1 및 제2 처리 통체(440A, 440B)를 이용하여) 2개의 다른 공여체로부터의 동종이식편을 동시에 처리할 뿐만 아니라 다른 공여체의 조직들 간에 교차 오염의 위험성 없이 그러한 처리를 실시하도록 구성된다. 특히 도 6에 도시된 바와 같이, 처리 시스템(420)은 배출 지지대(drainage cradle)(432)와 충진 지지대(filing cradle)(433)를 포함한다. 배출 라인(434)은 배출 지지대(432)와 유체 연통하도록 제공되어, 배출 지지대(432) 내에 배치된 처리 통체로부터 제거된 처리 유체와 폐기물은 배출 호스(434)를 통해 배출된다(배출 후, 폐기되거나 다음 분석을 위해 회수된다).

도 6에 도시된 실시 형태에서, 처리 시스템(420)은 3종의 다른 처리 유체를 동종이식편 처리용 처리 통체로 이송하도록 구성된다. 물로, 어떠한 수의 처리 유체라도 사용될 수 있고, 처리 시스템은 그에 따라 구성될 수 있다. 도시된 실시 형태에서, 유체 배관(461, 463, 465)은 사용될 처리 유체용의 하나 이상의 저장 탱크와 유체 연통하도록 제공된다. 이러한 배관은 적절한 처리 유체를 처리 유체 이송 장치(460, 462, 464)에 각각 이송한다. 이러한 이송 장치는 제2 저장 탱크를 포함할 수 있으며, 제2 저장 탱크로부터 유체가 (예를 들면 중력 이송에 의해) 다기관(470)으로 이송되고 충진 배관(471)(예를 들면, 호스)을 통해 처리 통체에 전달된다. 대안적으로, 유체 이송 장치(460, 462, 464) 각각은 유체 이송 장치로 이송 되는 해당 유체용의 유체 펌프, 열 교환기, 및/또는 여과 시스템을 포함할 수 있다.

각 처리 유체 이송 장치는 다기관(470)과 유체 연통하고, 다기관은 다시 처리 충진 배관(471)과 연통한다. 필요에 따라, 다기관(470)과 유체 연통하도록 불용액 회송 배관(waste return conduit)(467)이 제공되고, 과잉 처리 유체를 다기관(470)으로부터 배출시키기 위하여 이용될 수 있다. 부수적으로 또는 대안적으로, 불용액 회송 배관(467)은 적소(in-place)에 멸균 능력을 제공하기 위하여(예를 들면, 도 6에 도시된 처리 통체 내부, 다기관(470) 또는 기타 유체 이송 구성요소를 멸균하기 위하여) 이용될 수 있다. 도 6에 도시된 특정 실시 형태에서, 유체 배관(461)은 과산화수소 공급원과 유체 연통할 수 있고, 유체 배관(463)은 멸균수 공급원과 유체 연통할 수 있고, 유체 배관(465)은 이소프로필 알코올 공급원과 유체 연통할 수 있다.

예시적인 한 실시 형태에서, 처리 장치는 적소에서 처리 통체와 바스켓을 가열수로 세척(대략 70℃에서 20분)하고 그리고/또는 화학 소독제로 세척하는 방법과 같이 당업자에게 공지된 통상의 방법에 의하여 소독된다.

도 6의 처리 시스템(420)을 이용하기 위해서는, 처리될 동종이식편이 우선 처리 통체들 중 하나의 처리 통체(440A 또는 440B) 내에 배치된다. 그 후, 처리 통체(예를 들면, 도 4에 도시된 처리 통체)의 단부가 밀봉되고, 처리 통체가 충진 지지대(433) 내에 배치된다. 그 후, 배관(471)의 단부가 처리 통체의 일단부에 제공된 유입구에 연결된다. 그 후, 처리 유체가 배관(471)을 통해 처리 통체 내로 주입 된다. 그 후, 처리 통체는 도시된 바와 같이 운반대 내에 장착된다. 다른 처리 통체는, 필요한 경우에, 처리될 동종이식편과 함께, 동종이식편 처리 중에 사용될 제1 처리 유체로 유사한 방식으로 충진될 수 있다. 그 후, 운반대가 초음파 처리 탱크(421) 내로 하강하고, 처리 통체가 회전하면서 처리 통체에 초음파 에너지가 가해진다.

미리 설정된 시간이 경과한 후에, 운반대는 초음파 처리 탱크(421)로부터 상승하고, 처리 통체들 중 하나가 운반대로부터 분리되어 배출 지지대(432) 내에 배치된다. 처리 통체의 적어도 하나의 단부는 스프링 작동식 배출구를 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 스프링 작동식 배출구는, 처리 통체가 배출 지지대(432)에 삽입되고 하방으로 가압되었을 때에, 배출 지지대(432) 내의 구조체가 작용하여 스프링 작동식 배출구를 개방하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 사용된 처리 유체뿐만 아니라 폐기물은, 조작자에 의한 처리 통체의 개방 없이, 배출 배관(434)을 통해 처리 통체로부터 배출된다. 배출 후에, 처리 통체는 충진 지지대(433) 내에 배치되고 충진 배관(471)이 연결된다. 그 후, 처리 통체는 (제1 처리 유체와 동일하거나 다를 수도 있는) 제2 처리 유체로 충진되거나 세척 용액으로 충진될 수 있으며, 세척 용액은 그 후에 배출 지지대(432)의 사용에 의해 처리 통체로부터 배출될 수 있다.

처리 통체 내부의 세척 또는 정화는, 처리 통체가 배출 지지대(432) 내에 배치되어 있는 상태에서, (예를 들면, 충진 배관(471)을 통해 멸균수와 같은 세척 유체를 처리 통체에 공급하면서, 그와 동시에 또는 주기적으로 처리 통체의 단부에 제공된 스프링 작동식 배출구를 개방함으로써) 이루어질 수 있다는 점이 고려될 수도 있다. 처리 통체 내부의 세척 및/또는 정화는 필요에 따라 반복될 수 있다. 그 후, 처리 통체는, 충진 지지대(433)의 사용에 의해, 예정된 처리 단계에 따라 미리 설정된 처리 유체로 충진된다. 처리 통체는, 추가 처리를 위하여, 운반대에 다시 장착되고 초음파 처리 탱크(421) 내로 하강한다. 이러한 전체 공정은, 필요에 따라, 특히 미리 설정된 공정 단계에 따라 여러 회 반복될 수 있다.

본 발명에 따른 초음파 처리 장치(720)의 다른 실시 형태가 도 7에 도시되어 있다. 이 실시 형태에서 초음파 처리 장치(720)는 초음파 처리 탱크(730) 내에서 4개까지의 통체(725)가 동시에 처리될 수 있도록 구성된다. 이러한 방식으로, 하나 내지 4개의 다른 공여체로부터의 동종이식편이 동시에 처리될 수 있다. 본 실시 형태에서, 장치(720)는 작업자 제어 인터페이스(operator control interface)(740)를 또한 포함한다. 작업자 제어 인터페이스(740)는 사용자가 장치에 대한 소정의 처리 파라미터를 입력할 수 있도록 구성되어 있다.

어느 처리 장치가 사용되는지와 무관하게, 다양한 처리 계획안이 채용될 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 의해 제공되는 하나의 장점은 동종이식편의 처리가 시종, 동종이식편의 멸균성을 손상하지 하지 않으면서, 여러 멸균 표준을 가진 별개의 장소 또는 설비 내에서 실시될 수 있다는 점이다.

예를 들면, 적출된 조직(recovered tissue)은 우선 적출실에서 처리될 수 있다. 이 공정은 표면 절제(debridement)와, 모든 근육 조직, 결합 조직 및 혈액 성분의 제거를 포함할 수 있다. 그 후, 무손상 조직(intact tissue)은 동종이식편 제 품으로 절단된다. 그 후, 동종이식편은 처리 통체(예를 들면, 도 1의 처리 통체(40)) 내에 수납된다. 몇몇 실시 형태에서, 처리 통체는 이 때 밀봉될 수 있다.

그 후 동종이식편이 수납된 처리 통체는, 본 발명에 따른 처리를 위하여, 동종이식편 처리실과 같은 제2 설비 또는 장소로 이송된다. 예를 들면, 동종이식편이 수납된 처리 통체는 초음파 처리 탱크 내에 배치될 수 있다. 그 후, 처리 통제의 개방 또는 동종이식편의 노출 없이, 처리 통체 내로 제1 처리 유체가 자동적으로 주입(pumping)되며, 따라서 세정된 동종이식편의 무결성(integrity)이 보존될 뿐만 아니라 환경 교차 오염이 최소화된다. 동종이식편은 미리 설정된 계획에 따라 초음파 처리 및 회전 처리된다. 처리 통체 내의 처리 유체는, 예를 들면 (통체 내의 기존 처리 유체와 동일하거나 다른) 추가 처리 유체를 주입하면서 통체 내의 기존 처리 유체가 배출될 수 있도록 함으로써(그리고, 선택적으로 통체 내의 기존 처리 유체를 강제 배출(pumping out)함으로써), 주기적으로 교체될 수 있다.

처리 후에, 밀봉된 처리 통체 내에 수용된 동종 이식편은 포장실과 같은 제3 설비 또는 장소로 이송된다. 여기서 동종이식편은 시각 검사, 평가 및 무균 포장되어, 다음의 최종 멸균 공정을 거치거나 의사에게 공급되어 사용된다.

<실시예>

본 발명의 실시예에 따라 절단 동종이식편(즉, 피질/해면질, 해면질, 침지 이식편(soaking graft) 및 기계 이식편)을 처리하기 위한 한 공정은 아래와 같다.

처리	시간	온도	회전 파라미터(rpm)
단계 1: 건식 스핀 원심분리 @ 1460 RCF	3분	N/A	N/A
단계 2: 바시트라신/폴리믹신 B*	30분	45~50℃	~10RPM/104kHz(100W/Gal)
단계 3:정적 멸균수 세척	~0.5분	22~40℃	N/A
단계 4: 3% 과산화수소	60분	45~50℃	~10RPM/104kHz(100W/Gal)
단계 5: 정적 멸균수 세척	~0.5분	22~40℃	N/A
단계 6: 바시트라신/폴리믹신 B	60분	45~50℃	~10RPM/104kHz(100W/Gal)
단계 7: 정적 멸균수 세척	~0.5분	22~40℃	N/A
단계 8: 3% 과산화수소	60분	45~50℃	~10RPM/104kHz(100W/Gal)
단계 9: 정적 멸균수 세척	~0.5분	22~40℃	N/A
단계 10: 70% 이소프로필 알코올	30분	45~50℃	~10RPM/104kHz(100W/Gal)
단계 11: 정적 멸균수 세척	~0.5분	22~40℃	N/A
총 처리 시간	242.5분
순 로그 감소	~3로그

*50 U/mL 바시트라신 및 500 U/mL 폴리믹신 B

본 발명의 한 실시예에 따라 연부 조직(즉, 골편이 존재하거나 존재하지 않는 인대 및 힘줄 조직)을 처리하기 위한 한 공정은 다음과 같다.

처리	시간	온도	회전 파라미터(rpm)
단계1: 건식 스핀 원심분리 @ 1460 RCF	3분	N/A	N/A
단계2: 폴리믹신 B (1000U/mL)	30분	45~50℃	~10RPM/104kHz(100W/Gal)
단계3:정적 멸균수 세척	~0.5분	22~40℃	N/A
단계4: 70% 이소프로필 알코올	3분	45~50℃	~10
단계5: 정적 멸균수 세척	~0.5분	22~40℃	N/A
단계6: 바시트라신/폴리믹신 B*	30~35분	45~50℃	~10RPM/104kHz(100W/Gal)
단계7: 정적 멸균수 세척	~0.5분	22~40℃	N/A
총 처리 시간	67.5분
순 로그 감소	~3로그

본 명세서에 기재된 구체적인 설명과 실시 형태는 사실상 예시적인 것이고 청구범위에 의해 한정된 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 이러한 구체적인 설명을 참조하면 당업자에게는 다른 실시 형태와 실시예가 명백히 이해될 수 있고, 이는 청구된 발명의 범위 내에 속한다.

Claims (54)

1. 동종이식편 처리 장치로서,

   (a) 초음파 에너지를 내부로 전달하도록 구성된 초음파 처리 탱크를 포함하되, 상기 초음파 처리 탱크는 초음파 처리 유체를 수용하도록 구성되고,

   (b) 상기 초음파 처리 탱크 내에 배치되고 초음파 처리 탱크에 의해 지지되는 처리 통체를 포함하되, 상기 처리 통체는, 초음파 처리 탱크에 대하여 동종이식편을 수용하여 회전 가능하게 위치시키도록 구성되고, 상기 처리 통체 내부로 초음파 처리 유체가 유입될 수 없도록 초음파 처리 탱크에 대하여 밀봉되어 있고,

   (c) 상기 처리 통체와 유체 연통하고 처리 통체에 회전 가능하게 연결된 라인을 구비하는 처리 유체 공급원을 포함하되, 상기 처리 유체 공급원은 적어도 하나의 처리 유체를 초음파 처리 탱크에 의해 처리 통체 내부에 공급하도록 구성되고, 상기 처리 통체에 회전 가능하게 연결된 상기 라인은, 상기 처리 통체가 유체 공급원에 유체 연통되어 유지되는 동안에, 처리 통체의 회전과 처리 통체에 처리 유체의 교환을 동시에 가능하게 하도록 구성되고,

   (d) 상기 처리 통체로부터 동종이식편을 제거하지 않고 상기 처리 통체 내의 처리 유체를 교환하도록 구성된 유체 제어 시스템을 포함하는

   것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 처리 탱크에 의해 지지된 상기 처리 통체의 내부와 선택적으로 유체 연통하는 다수의 처리 유체 공급원을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
3. 제1항에 있어서,

   적어도 제1 및 제2 처리 유체 공급원을 포함하며,

   처리 통체로부터 동종이식편을 제거하지 않고 제1 처리 유체를 상기 처리 통체 내에 이송하여 교환하고 상기 처리 통체 내의 제1 처리 유체를 상기 제2 처리 유체로 교체하도록 구성된 유체 제어 시스템을 또한 포함하는

   것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
4. 제3항에 있어서,

   적어도 제1 및 제2 처리 유체 공급원을 포함하며,

   상기 제어 시스템은 제1 처리 유체를 상기 처리 통체에 이송하고 상기 처리 통체 내의 제1 처리 유체를 상기 제2 처리 유체로 교체하도록 구성된 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 처리 유체 공급원은 상기 초음파 처리 탱크 내에서 멸균수 공급원과 연통하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 처리 통체 내에 내부 바스켓을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
7. 동종이식편 처리 장치로서,

   (a) 초음파 에너지를 내부로 전달하도록 구성된 초음파 처리 탱크를 포함하되, 상기 초음파 에너지는 40kHz와 170kHz 사이의 주파수에서 26.4W/ℓ(100W/갤론)과 145W/ℓ(550W/갤론) 사이의 출력으로 전달되고, 상기 초음파 처리 탱크는 초음파 처리 유체를 수용하도록 구성되고,

   (b) 상기 초음파 처리 탱크에 의해 지지된 처리 통체를 포함하되, 상기 처리 통체는, 상기 초음파 처리 탱크에 대하여 동종이식편을 수용하도록 구성되고, 상기 처리 통체 내부로 상기 초음파 처리 유체가 유입될 수 없도록 상기 초음파 처리 탱크에 대하여 밀봉되어 있고,

   (c) 상기 처리 통체의 내부와 선택적 유체 연통하고 처리 통체에 회전 가능하게 연결된 라인을 구비하는 다수의 처리 유체 공급원을 포함하되, 상기 처리 유체 공급원은 상기 초음파 처리 탱크에 의해 지지된 상기 처리 통체의 내부에 처리 유체를 공급하도록 구성되고, 상기 처리 통체에 회전 가능하게 연결된 상기 라인은, 상기 처리 통체가 다수의 유체 공급원에 유체 연통되어 유지되는 동안에, 처리 통체의 회전과 처리 통체에 처리 유체의 교체를 동시에 가능하게 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 초음파 처리 탱크에 의해 지지된 상기 처리 통체의 내부에 처리 유체를 공급하는 유체 유입 라인을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
9. 제7항에 있어서,

   상기 초음파 처리 탱크에 의해 지지된 상기 처리 통체의 내부로부터 처리 유체를 수용하는 유체 유출 라인을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
10. 제7항에 있어서,

    상기 처리 유체 공급원은 상기 초음파 처리 내에서 상기 처리 통체에 멸균수를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
11. 제6항에 있어서,

    상기 내부 바스켓은, 상기 처리 통체가 정지되어 있는 동안에 상기 내부 바스켓이 회전할 수 있도록, 상기 처리 통체에 회전 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
12. 제7항에 있어서,

    상기 처리 통체 내에 내부 바스켓을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 내부 바스켓은, 상기 처리 통체가 정지되어 있는 동안에 상기 내부 바스켓이 회전할 수 있도록, 상기 처리 통체에 회전 가능하게 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 장치.
14. (a) 초음파 처리 탱크와,

    상기 초음파 처리 탱크 내에 회전 가능하게 장착될 수 있게 배치된 처리 통체와,

    상기 처리 통체와 유체 연통하고 회전 가능하게 연결된 라인을 구비하는 처리 유체 공급원으로서, 상기 처리 유체 공급원은 상기 초음파 처리 탱크에 의해 지지된 상기 처리 통체의 내부에 적어도 하나의 처리 유체를 공급하도록 구성되고, 상기 처리 통체에 회전 가능하게 연결된 상기 라인은, 상기 처리 통체가 유체 공급원에 유체 연통되어 유지되는 동안에, 상기 처리 통체의 회전과 상기 처리 통체에서의 적어도 하나의 처리 유체의 교환을 동시에 가능하게 하도록 구성되어 있는 처리 유체 공급원과,

    상기 처리 탱크의 내부 및 상기 처리 통체에 초음파를 전달하도록 구성된 적어도 하나의 초음파 변환기와,

    상기 처리 통체로부터 동종이식편을 제거하지 않고 상기 처리 통체 내의 처리 유체를 교환하도록 구성된 유체 제어 시스템을 포함하는 초음파 처리 장치를 제공하는 단계,

    (b) 상기 처리 통체 내에 하나 이상의 동종이식편을 배치하는 단계,

    (c) 상기 동종이식편에 초음파 에너지를 적용하고 상기 초음파 처리 탱크 내의 상기 처리 통체를 회전시키면서, 상기 처리 통체 내에서 적어도 하나의 처리 유체에 상기 동종이식편을 노출시키는 단계,

    (d) 상기 처리 통체 내에 처리 유체를 제공하는 단계, 및

    (e) 상기 동종이식편을 회전시키면서 상기 동종이식편에 초음파 에너지를 적용하는 단계를

    포함하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 처리 통체는 상기 초음파 처리 탱크에 대하여 밀봉되어 있고, 상기 탱크 내에 초음파 처리 유체가 제공되는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 방법.
16. 제14항에 있어서,

    상기 처리 통체 내에서 적어도 하나의 처리 유체에 상기 동종이식편을 노출시키는 단계는, 상기 처리 통체 내에 처리 유체를 제공하는 단계를 포함하고, 처리 통체로부터 동종이식편을 제거하지 않고 상기 처리 통체 내의 상기 처리 유체의 적어도 일부를 교환하기 위하여 유체 제어 시스템을 이용하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 방법.
17. 제14항에 있어서,

    상기 처리 통체에 추출 유체(extraction fluid)를 제공하는 단계;

    상기 처리 통체를 회전시키면서 상기 동종이식편에 초음파 에너지를 적용하는 단계, 및

    추출 유체를 미생물 오염에 대하여 분석하는 단계를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 방법.
18. 제14항에 있어서,

    상기 동종이식편을 상기 처리 통체 내에서 적어도 하나의 유체에 노출시킨 후에, 상기 초음파 처리 탱크로부터 처리 통체를 제거하고, 상기 처리 통체를 무균 포장 장소(aseptic packaging site)로 이송하고, 상기 처리 통체로부터 상기 동종이식편을 제거하고, 상기 동종이식편을 무균 포장하는 것을 특징으로 하는 동종이식편 처리 방법.
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