KR20000022284A - 합성 또는 천연 혈관 식피의 조직을 멸균, 내이식, 배양, 보존,수송 및 검사를 위한 장치 및 방법.e - Google Patents

합성 또는 천연 혈관 식피의 조직을 멸균, 내이식, 배양, 보존,수송 및 검사를 위한 장치 및 방법.e Download PDF

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노쉰 던켈만
앨빈 이. 피터슨
리 케이. 란덴
죠안 질팅거
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나우톤 질 케이.
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Abstract

본원은 혈관 식피를 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위한 장치 및 방법을 설명한다. 특히, 본 발명은 체세포와 혈관 식피를 내이식하고 배양하기 위한 장치 및 방법에 관련된다. 이 장치는 유체 저장장치(10), 펌프(12), 교번 압력원(16)과 하나 이상의 처리 챔버를 포함한다. 혈관 식피 골격이 놓인 처리 챔버 내의 지지 구조물에 교번 압력을 부여함으로써, 가변 방사상 응력이 골격에 가해진다. 다른 실시예에서, 유체는 혈관 식피를 통하여 직접 펌프 작용을 받아서 혈관 식피에 방사상 응력과 전단 응력을 가한다. 내이식하고 배양하는 동안 혈관 식피에 전단 응력 및 방사상 응력을 부여하면 생리학적 조건을 자극한다.

Description

합성 또는 천연 혈관 식피의 조직을 멸균, 내이식, 배양, 보존, 수송 및 검사를 위한 장치 및 방법.
동맥류, 동맥경화증 및 당뇨병과 같은 질병으로 인해 약화되거나 손상된 동맥, 정맥 혈관 부분을 고치고 대체하기 위해서 혈관, 흉관 외과 의사들은 혈관 식피를 사용한다. 역사적으로, 혈관 조직 이식은 폴리에스테르(예;데크론), 팽창된 폴리테트라플루오르에틸렌(ePTFE) 및 다른 복합재나 생물학적 조직 식피로 만들어진 인공기관 이식 또는 환자 자신의 복재에 의한 동종 이식으로 혈관 조직 이식이 행해졌다.
그러나, 합성 식피는 다수의 사용에 대해 부적합한 보존률을 가지는 반면, 동종 이식은 시간이 많이 걸리고, 고비용이 들며, 환자에게 쇼크를 줄 수 있는 대수술을 필요로 한다. 고정 조직 이식은 조직 유지 및 개조에 필수적인, 호스트 세포에 의한 전이 증식과 침윤을 허용하지 않는다. 결과적으로, 고정 조직 이식은 시간이 흐름에 따라 저하되어 제기능을 하지 못한다.
현재 이용되는 합성 및 생물학적 이식이 적합하지 못하고 동종 이식은 공급이 제한되고 고비용이 들기 때문에, 조직 강화 식피는 멸균되고 내이식된 후 세포와 배양되어 발달한다. 이 조직 강화 이식은 보결 요법에서 사용되는 다른 조직 이식보다 우수한데 왜냐하면 그것들은 장기간 치수가 안정되게 유지되고 정상 생리 기능을 가지는 천연 혈관의 보존률이 보다 높기 때문이다.
역사적으로, 혈관 식피의 내이식 및 배양은 페트리(Petri) 또는 배양 접시와 같은 정적인 환경에서 이루어졌다. 그러나 이런 환경에서 조직을 내이식하고 배양하는데 여러 가지 단점들이 있다. 예를 들어, 정적 시스템에서 영양분의 순환 부족은 내이식 및 배양을 비효과적으로 느리게 한다. 또, 동적 환경에서 내이식되고 배양된 세포는 일단 이식된 후 인체 내의 생리 기능이 더 좋게 유지된다. 따라서, 조직-강화 혈관 식피 및 다른 인공 기관을 내이식하고 배양하기 위해서 동적 환경이 요구된다.
본원은 1995년 4월 27일에 제출된, 공동 출원중인 제 08/430,768의 연속 출원이다.
본 발명은 혈관 식피의 멸균, 내이식, 배양, 보존, 수송 및 검사에 관련된다. 특히, 본 발명은 혈관 식피를 멸균한 후 내이식하고 이 식피를 체세포와 배양하며, 식피가 생존 가능한 체세포와 함께 존재하도록 하는 방법 및 장치에 관련된다.
본 발명의 특징과 장점은 첨부 도면을 참고로 하기 상세한 설명으로부터 쉽게 이해할 수 있다:
도 1 은 인공기관을 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위한 본 발명에 따른 장치를 나타낸 도면;
도 2 는 선호되는 실시예에 따른 교번 압력원을 나타낸 블록선도;
도 3 은 다수의 인공기관이 동시에 처리될 수 있는, 인공기관의 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위한 본 발명에 따른 장치를 나타낸 도면;
도 4 는 인공 기관을 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위해 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 5 는 인공 기관을 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위해 본 발명에 따른 장치의 또다른 실시예를 나타낸 도면.
도 6 은 인공 기관을 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위해 본 발명에 따라 혈관 식피의 유체 흐름을 위한 실시예를 나타낸 도면.
본 발명의 목적은 다양한 크기 및 지름의 혈관 식피를 내이식하고 배양하며 검사하는데 동적 환경을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 환경을 제공하도록 정밀 기계 장치에 최소의 가동 부품을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 혈관 식피를 멸균, 내이식, 배양, 보존, 수송 및 검사하기 위해 오염되지 않은 폐쇄 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 혈관 식피를 멸균, 내이식, 배양, 보존, 수송 및 검사하는 장치 및 방법이 제공된다. 특히, 본 발명은 체세포와 함께 혈관 식피를 내이식하고 배양하여, 조직 강화 혈관 식피가 생존가능한 체세포와 함께 존재할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 장치는 유체 저장장치, 펌프, 적어도 하나의 식피 처리 챔버, 처리 챔버에서 식피를 유지하기 위한 튜브 및 처리 챔버 내의 인공 기관에 방사상 응력을 가하기 위한 교번 압력원을 포함한다. 다른 실시예에서 본 발명에 따른 장치는 유체 저장 장치와 일렬로 적어도 하나의 혈관 식피를 부착하기 위한 장치를 제공한다. 이 교번 압력원은 방사상 응력과 전단 응력을 부여하여서 액체가 혈관 식피를 통과하도록 한다.
내이식하고 배양하는 동안 혈관 식피에 전단 및/방사상 응력을 부여하면 생리학적 조건을 자극한다. 이것은 인체에서 발견되는 생리학적 조건에 내성을 가지는 인공 기관을 형성한다. 이런 식으로, 본 발명은 조직-강화 혈관 식피나 다른 이식 기관을 내이식하고 배양하는 동적 환경을 만들기 위해서 기계적으로 간단한 장치를 사용한다.
본 발명에 따른 하기 실시예는 혈관 식피를 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위한 장치 및 방법을 기술하는데, 당해 분야에 숙련된 사람들은 기술한 방법 및 구조체를 응용하여 다양하게 적용할 수 있다는 것을 인지할 것이다. 다른 도면에서 동일한 부호 번호가 반복되는데, 이것은 각 도면에서 동일한 부분을 나타낸다.
도 1은 혈관 식피를 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위한 시스템을 나타낸다. 본 발명의 선호되는 실시예에 따르면, 이 이스템은 크게 유체 저장장치(10), 펌프(12), 처리챔버(14) 및 교번 압력원(16)으로 이루어진다.
유체 저장장치(10)는 이 시스템에서 유체를 저장하는데 사용된다. 적합한 저장장치의 예를 들면 멸균 가능한 강성 수용기 및 Gibco-BRL 1L 배양기가 있다. 상기 저장장치(10)는 시스템 내의 유체에 기체 공급원을 직접 제공하도록 단방향 여과기를 포함한다. 이 시스템에서 사용될 수 있는 유체는, 멸균 유체, 탠닝 유체, 세포를 함유한 유체 또는 배양체를 함유한 유체 등이 있다. 선호되는 실시예에서 검사하고, 내이식하고, 배양하는 동안 유리하게도 유체는 체온과 동일하게 유지되고 혈액의 점성과 거의 같은 점성을 가지는 유체로 이루어진다. 혈액 점성과 비슷한 점성을 가지는 유체의 예로는 글리세롤염이 있다.
유체 저장장치(10) 내의 유체는 펌프(12)에 의해 유체 라인(18)을 통하여 회수된다. 유체 라인(18) 및 이 시스템에서 다른 유체 라인은 사용할 때 유체를 수송하는데 적합한 내구성을 가지는 의료용 튜브의 형태이다. 펌프(12)는 가변 흐름율을 부여할 수 있는 유체 펌프가 적합하다. 이런 펌프로는 Cole-Palmer에서 제조된 Masterflex L/S 디지털 구동 펌프가 있는데, 당해 분야에 숙련된 사람들은 다양한 통용되는 펌프 중에서 적합한 펌프를 선택할 수 있다. 펌프(12)는 유체 저장장치(10)에서 처리 챔버(14)로 유체라인(20)을 통하여 유체를 이동시킨다.
처리챔버(14)는 테프론, 폴리카보테이트, PVC 및 스테인레스 강과 같은 멸균될 수 있는 생물학적으로 적합한 강성재로 만들어진다. 그러나, 이것은 배양하고 냉동저장하는 동안 혈관 식피를 둘러싸는 체적을 제어할 수 있는 탄성재로 만들어질 수도 있다. 처리 챔버(14)는 두 부분으로 이루어지는데 이것은 결합제나 암수나사와 같은 수단을 통하여 누수되지 않도록 고정, 제작된다. 처리 챔버(14) 내에서 혈관 식피를 관찰하도록, 관찰 부분은 챔버의 모든 부분에 배치되거나, 챔버는 폴리카아보테이트 또는 PVC와 같은 광학 투명재로 만들어진다.
처리 챔버(14)의 유입부(28)와 유출부(30)는 챔버를 통하여 유체가 순환하도록 한다. 유입부(28)와 유출부(30)는 유체 라인(20,22)에 각각 처리 챔버(14)를 고정하는데 사용된다. 유체 라인(22)은 폐쇄 시스템을 만들기 위해서 유체 저장장치(10)와 챔버(14)를 연결한다.
처리 챔버(14)는 혈관 식피 골격(26)이 놓인 팽창가능한 튜브(32)를 둘러싼다. 하기에서 상세히 설명되듯이, 골격(26)은 천연 식피 골격 물질뿐만 아니라 거부 반응을 일으키지 않는 합성 물질로 만들어질 수 있다. 튜브(32)는 팽창 및 수축이 가능한, PET 또는 혈관 성형 수술에 사용되는 실리콘 벌룬과 같은, 적합한 탄성중합체로 만들어진다. 처리 챔버(14)와 튜브(32)는 다양한 길이 및 지름의 혈관 식피 골격(26)을 유지하도록 다양한 길이와 지름으로 만들어질 수 있다. 이것은 상기 시스템이 관상 동맥, 경동맥, 장골 및 다리 식피와 같은, 여러 가지 크기의 혈관 식피를 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 테스트할 때 유용하다. 처리하는 동안 튜브에서 제자리에 골격을 유지하기 위해서 다공성 클립 또는 그로밋(33)이 튜브(32)에서 골격(26)의 양쪽 단부에 배치된다. 그러나, 당해 분야에 숙련된 사람들은, 튜브(32)에서 골격(26)을 유지하기 위해 다양한 부품이 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 튜브에서 식피가 미끄러지지 않도록 하면서, 식피와 튜브 사이에서 유체가 순환할 수 있도록 튜브가 식피의 지름보다 작게 만들어지므로, 그로밋(33)이 유용하다.
튜브(32)는 교번 압력원(16)에 의해 팽창되거나 수축되는데, 그것의 선호되는 실시예는 도 2에 상세히 나타나 있다. 특히, 도 2는 피스톤이나 다이어프램 펌프과 같은 양(+)의 압력과 음(-)의 압력(진공)을 제공할 수 있는 펌프(34)를 나타낸다. 밸브(36)는 펌프(34)에서 각 라인(40,42)을 통하여 양의 압력과 음의 압력을 수용한다. 타이머(38)에서 발생한 신호에 따라 밸브(36)는 교번 압력이 라인(24)에서 튜브(32)로 가해지도록 한다. 밸브(36)는 다중 압력 라인을 조절하고 제어할 수 있는 인라인 밸브 형태이다. 이런 밸브로는 MAC 45S, 모델명 45A-AA1-DAAA-1BA가 있다.
교번 압력원(16)으로 튜브(32)를 팽창시키고 수축시킴으로써, 튜브(32)는 가변 방사상 응력을 혈관 식피 골격(26)에 가하여서 생리학적 조건을 자극한다. 이것은 인체 내에서 발견되는 생리학적 조건을 견디기 쉬운 인공 기관을 형성한다.
본 발명에 따른 시스템은 다수의 혈관 식피를 처리하기 위한 다수의 챔버(14)를 포함한다. 도 3은 두 개의 처리 챔버(14)를 가지는 본 발명에 따른 시스템을 나타낸다. 도 3에서는 본원 시스템에 단지 두 개의 챔버를 연결한 것을 나타내었지만, 당해 분야에 숙련된 사람들은 비슷한 방식으로 본원 시스템에 여러 챔버를 연결할 수 있다는 것을 분명히 알 것이다. 특히, 라인(20)은 각 유입부(28)에 연결되기 위해서 나누어질 수 있고, 라인(24)은 각 튜브(32)에 연결하기 위해서 나누어질 수 있으며, 라인(22)은 각 챔버(14)의 유출부(30)에 연결되도록 나누어질 수 있다. 상기 방법으로, 많은 혈관 식피는 동시에 내이식되고, 배양되거나 검사된다.
또는 각 처리 챔버(14)는 분리된 유체 저장장치(10) 및 펌프(12)에 연결될 수 있으므로 본원 시스템에서 다중 처리 챔버는 단 하나의 교번 압력원(16)을 공유한다. 본원 시스템에서 각각의 처리 챔버(14)는 동일 교번 압력원과 동일 펌프(12)(각각은 다른 펌프 라인을 이용)를 사용하지만, 다른 매체 저장 장치(10)에 연결되도록 다중 펌프 라인을 가지는 펌프(12)가 사용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
도 4는 혈관 식피를 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위한 본 발명에 따른 다른 실시예를 나타낸다. 이 실시예에 따르면 본원 시스템은 크게 유체 저장장치(10), 블래더형 펌프(50), 처리챔버(46) 및 교번 압력원(54)으로 이루어진다.
유체 저장장치(10)와 유체 저장장치 내의 유체는 도 1을 참고로 상세히 설명되었다.
처리 챔버(46)는 테프론, 폴리카보네이트, PVC 및 스테인레스 강과 같은 멸균될 수 있는 생물학적으로 적합한 강성재로 만들어진다. 처리 챔버(46)는 두 부분으로 이루어지는데 이 두 부분은 접착제나 암수나사를 통하여 고정되고 누설 방지된다. 처리 챔버(46) 내에 혈관 식피를 볼 수 있도록, 챔버의 모든 부분에 관찰점이 형성될 수 있고, 폴리카보테이트나 PVC와 같은 투명한 물질로 챔버가 만들어질 수도 있다.
처리 챔버(46)는 혈관 식피 골격이 놓인 다공성 튜브(48)를 둘러싼다. 골격(26)은 도 1을 참고로 상세히 설명되었다. 다공성 튜브(48)는 테프론, PVC, 폴리카보네이트 또는 스테인레스 강과 같은 적절한 강성재로 만들어지고, 유체가 통과할 수 있다. 적합한 다공성 튜브의 예로는 Porex Technologies에서 제조된 다공성 플라스틱 튜브가 있다. 다공성 튜브(48)는, 팽창 및 수축이 가능하고 유체가 통과할 수 있는 PET 또는 혈관 성형 수술에도 사용되는 실리콘 벌룬과 같은 적합한 탄성 중합체로 만들어진다. 다양한 길이와 지름의 혈관 식피 골격(26)에 맞도록 처리 챔버(46)와 튜브(48)의 길이와 지름은 다양하게 만들 수 있다. 이것은, 상기 시스템이 여러 가지 크기의 혈관 식피를 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 테스트할 때 유용하다. 처리하는 동안 튜브에서 제자리에 골격을 유지하기 위해서 다공성 클립 또는 그로밋(33)이 튜브(48)에서 골격(26)의 양쪽 단부에 배치된다.
처리 챔버(46)의 유입부(68)와 배출부(70)는 챔버를 통하여 유체를 순환시킨다. 유입부와 배출부(70)는 처리 챔버(46)를 유체 라인(58,56)에 각각 연결하는데 사용된다. 유체 라인(56)은 폐쇄된 시스템을 형성하도록 유체 저장장치(10)와 챔버(46)를 연결한다. 비록 단 하나의 처리 챔버만 도 4에 나타나 있지만, 유체 라인(56,58,60)은 본 발명에 따른 시스템에 하나 이상의 처리 챔버를 연결하도록 갈라져 형성될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
유체 저장장치(10) 내의 유체는 블래더 펌프(50)에 의해 유체 라인(60)을 통하여 회수된다. 본 발명의 시스템에서 유체 라인(60)과 다른 모든 유체 라인은 유체를 수송하기에 적합한, 내구성이 있는 의료용 튜브로 만들어진다. 블래더 펌프(50)는 공압 압력 챔버(51)와 블래더(53)로 만들어지는데, 이것은 알맞은 탄성 중합 재료로 만들어진다. 적절한 블래더의 예로는 Cutter/Miles의 이중 밸브가 있는 수동 작동 혈액 펌프이다. 블래더 펌프(50)는 밸브(52) 및 타이머(55)와 함께 교번 압력원(54)에 의해 압축, 팽창됨으로써 유체 라인(58)을 통해 유체 저장장치(10)에서 처리 챔버(46)로 유체를 이송한다. 교번 압력원(54)은 피스톤 또는 다이어프램 펌프와 같은, 포지티브 및 네거티브(또는 진공) 압력을 부여할 수 있는 표준형 펌프이다. 밸브(52)는 펌프(54)로부터 라인(64,66)을 통하여 각각 포지티브 압력과 네거티브 압력을 수용한다. 타이머(55)에서 입력한 신호에 따라, 밸브(52)는 포지티브 및 네거티브 압력을 라인(62)으로부터 블래더(53)로 적용될 수 있도록 한다. 밸브(52)는 다중 라인의 방향을 설정하고 조정할 수 있는 인-라인 밸브이다. 이런 밸브의 예로는 MAC 45S, 모델 45A-AA1-DAAA-1BA가 있다.
네거티브 압력이 블래더(53)에 적용될 때, 블래더(53)가 유체로 채워지고 팽창된 상태로 될 때까지 유체 라인(60)을 통해 유체 저장장치(10)에서 유체를 흡입한다. 블래더(53)가 팽창하는 동안, 체크 밸브(74)는 어떠한 유체도 유체 라인(53)으로부터 흡수되지 않도록 보장한다. 일단 타이머(55)에서 입력된 신호가 블래더(53)에 포지티브 압력이 가해지도록 한다면, 블래더 내 유체는 블래더 밖으로 나와 유체 라인(58)을 통해처리 챔버(46)로 이동한다. 유체가 블래더(53) 밖으로 이송되었을 때, 체크 밸브(72)는 어떠한 유체도 유체 라인(60)으로 되돌아가지 않도록 보장한다. 이것은 튜브(48)를 통하여 처리 챔버로 유체가 펄스 형태로 주기적으로 흘러가서 배출부(70) 밖으로 이동하도록 한다.
튜브(48)가 강성 다공 재료로 만들어진다면, 블래더 펌프(50)의 작동에 의해 바뀌는 유압은 유체가 다공성 재료를 통하여 흐를 수 있도록 한다. 다공성 재료를 통하여 흐르는 유체는 혈관 식피 골격(26)에 가변 방사상 응력을 부여한다. 또는, 튜브(48)가 다공성 탄성 중합재로 만들어진다면, 튜브(48)는 블래더 펌프(50)에 의해 부여된 가변 유압에 의해 팽창, 수축된다. 블래더 펌프(50)로 다공성 튜브(48)를 수축, 팽창시킴으로써, 튜브(48)는 혈관 식피 골격(26)에 가변 방사상 응력을 부여한다. 또, 강성 튜브(48)를 가지는 경우에, 탄성 다공성 재료를 통과하는 유체의 이동은 골격(26)에 가변 방사상 응력을 부여한다. 이것은 골격과 이 골격에서 유지되는 세포에 주기적으로 방사상 응력을 가한다. 이것은 인체 내에서 발견되는 생리학적 조건에 내성을 가지는 혈관 식피를 생성한다.
도 5는 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸다. 바이오리액터 하우징 재료와 구조는 이하 기술된 바를 제외하고는 도 4를 참고로 상세히 설명된다. 이 실시예에서 혈관 식피(84)는 루어(80)나 다른 적절한 연결 수단을 사용해 처리 챔버(78)에 직접 연결된다. 이 연결 수단은, 유체가 유체 라인(58)으로부터 혈관 식피(84)로 들어가는 수단을 구비한다. 처리 챔버 캡(78)은 처리 챔버(46) 내에서 처리되는 다중 혈관 식피로 균일하게 유체를 분산하기 위한 수단을 제공한다. 도 6에 잘 나타난 것처럼 루어(80)는 혈관 식피 재료 내에 배치되고 혈관 식피(84)는 봉합, C-클립, 외과용 스테플러, 의료용 접착제, 타이 랩(tie wraps), 탄성 밴드와 같은 종래 기술에 따른 접착 수단(81)에 의해 고정된다. 또, 혈관 식피(84)는 더 긴 지름을 가지는 루어(83) 내에 배치되고 루어(83)의 내벽에 대해 혈관 식피(84)를 압축함으로써 고정된다. 다른 실시예는 맨드릴(85)에 대해 혈관 식피(84)를 배치하고 그것을 고정한다. 루어(80) 또는 맨드릴(85)은 고정 부분에서 조직 내부증식을 허용하는 다공성 재료로 만들어진다. 연결 수단에 일단 고정되고 나면, 연결 수단의 대향한 단부는 처리 챔버 캡(78)의 내부에 연결되어 유체가 이동할 수 있도록 한다. 예로서, 혈관 식피(84)는 설명된 수 루어(80)의 단부(79)에 연결된다. 루어(80)의 수 단부(86)는 처리 챔버 캡에 고정된 암 단부(88)에 부착되거나 처리 챔버 캡(78)과 일체 성형된다. 다른 루어(90)나 다른 한정 오리피스는, 유체가 순환하는 동안 배압을 제공하기 위해서 혈관 식피(84)의 반대쪽 단부에 고정도니다. 배압은 펄스 흐름에 감응하여 혈관 식피(84)에 점증적으로 가변 방사상 응력을 부여한다. 혈관 식피(84)를 통과하는 유체 흐름은 혈관 식피(84)를 파상 운동시킨다. 막대(92)와 같은 지지 부재는 공지 기술에 따른 수단에 의해 루어(80)에 부착되고 파상 운동을 멈추기 위해서 혈관 식피(84)의 반대쪽 단부에 부착된다. 본 발명의 전술한 실시예에서처럼 식피 내에서 탄성 튜브를 통과하는 것과는 달리, 직접 혈관 식피(84)를 통하여 유체가 이동하면, 충격 흐름에 의한 전단응력을 식피 내벽에 가할 수 있다. 내이식하고 배양하는 동안 혈관 식피(84)에 전단 및 방사상 응력을 가하면 생리학적 조건을 자극한다.
당해 분야에 숙련된 사람들은, 분리된 아암을 다중 피팅(fitting)(80)에 고정함으로써 전술한 대로 처리 챔버 캡(78)에 y형으로 분기된 혈관 식피의 여러 단부가 부착될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명은 당해업자들이 단일 가지 또는 여러 가지로 분기된 혈관 식피를 내이식, 배양하거나 처리할 수 있도록 한다. 또, 전단 응력이 발생하는 식피의 내면에서 흐름을 방해하지 않는 내부 지지 구조물에 의해 식피가 유지된다면 도 5에 나타낸 식피의 수직 배향은 반드시 필요하지 않다. 상기 지지 구조물은 큰 개구부를 가지는 강성 관상 스크린 또는 부목 구조물을 포함할 수 있다.
혈관 식피(84)가 처리 챔버 캡(78)에 부착된 후, 이것은 처리 챔버(46) 내에 수용된다. 처리 챔버(46)는 가스킷이나 O-링을 사용함으로써 누설되지 않도록 만들어지고 일련의 플랜지에 대해 죄어주며, 나사와 공지된 고정 수단에 의해 처리 챔버 캡(78)에 고정될 수 있다. 또, 혈관 식피(84)는 처리 챔버(46)에서 제거되어 냉동 보존, 수송 및 저장을 위해 만들어진 다른 혈관 식피 하우징으로 옮겨질 수 있다.
유체는 베이스 저장장치(10)로부터 유체 라인(60)을 통하여 블래더 펌프(50)로 흡입되고, 도 4를 참고로 설명된 것처럼 유체 라인(58)을 통하여 처리 챔버(46)로 옮겨진다. 혈관 식피(84)는 유체 라인(58)과 일렬로 배치되므로 처리 챔버(46)로 유입되었을 때 유체는 혈관 식피(84)를 통하여 직접 이동한다. 두 개의 유체 라인(76a,76b)은 폐쇄 시스템을 형성하기 위해서 처리 챔버(46)를 베이스 저장 장치(10)에 연결한다.
선호되는 작동 모드에서, 유체 라인(76a,76b)은 혈관 식피(84)를 내이식하고 증식하는 동안 닫혀져 있다. 내이식하는 동안 유체 위에 떠 있도록 혈관 식피(84)를 유지하는 것이 유리하다. 이 모드에서 유체 라인(76a)은 닫혀져 있고, 유체 라인(76b)은 열려져 있으므로 유체는 유체 라인(76b)을 통해 유체 저장 부분(10)으로 역류하고 유체 처리 챔버(46)는 일부 또는 거의 완전히 비어있다. 증식하는 동안, 혈관 식피(84)를 유체 내에 침수시켜 유지하는 것이 유리하다. 이 모드에서 유체 라인(76b)은 닫혀져 있고, 76a는 열려져 있으므로 유체는 유체 라인(76a)을 통해 저장 부분(10)으로 회수되고 혈관 식피(84)는 침수되어 있다. 밸브나 클램프는 유체 라인(76a,76b)을 개폐하는데 사용될 수 있다. 당해업자들은, 타이밍 장치에 의해 제어된 전기, 공압 또는 다른 자동 밸브가 전술한 유체 라인(76a,76b)을 개폐하기에 충분하다는 것을 이해할 것이다.
처리 챔버(14)(도 1과 3)와 처리 챔버(46)(도 4와 5)의 유입부와 배출부는 오염되지 않게 밀폐된 처리 챔버를 형성하도록 공지된 방법으로(예, 루어 로크나 플러그) 밀폐된다. 이 밀폐된 챔버는 혈관 식피나 다른 인공 기관을 멸균하고, 저장하며 이송하는데 사용될 수 있다. 특히, 도 1,3,4와 5의 시스템으로 밀폐된 챔버를 배치하기 전에, 밀폐된 챔버(14,46) 내에 고정된 혈관 식피 골격(26) 및 밀폐된 챔버(46) 내에 고정된 혈관 식피(84)는 에틸렌 옥사이드 및 과산화 산과 같은 화학물질, 전자 빔 또는 감마선과 같은 방사능 수단이나, 증기 멸균에 의해 멸균된다. 멸균된 혈관 식피 골격이나 멸균된 혈관 식피를 포함하는, 밀폐된 처리 챔버(14,46)는 본 발명에 따른 시스템이나 혈관 식피를 오염시키지 않으면서 내이식하고 배양하기 위한 도 1,3,4와 5에 나타낸 시스템으로 배치할 수 있다.
처리 챔버(14,46) 내 혈관 식피를 내이시하고 배양하는 것은 공지된 기술에 의해 이루어지는데, 이것은 증식하는 동안 혈관 식피에 방사상/전단 응력을 부여할 수 있다는 장점을 부가한다. 3차원 세포 배양물의 증식을 위한 적절한 내이식 및 배양 방법의 예로는 본원에 참고로 실린, 미국 특허 제 5,266,480에 기술된다.
3차원 기질을 확립하고, 원하는 세포에 기질을 주입하고, 배양을 유지하기 위해 미국 특허 제 5,266, 480에 설명된 기술은 이 분야에서 통상의 기술을 가진 사람에 의해 쉽게 이용될 수 있다.
혈관 식피가 원하는 정도의 세포 밀도에 도달하면, 보존액이 처리 챔버(14,46)에 주입될 것이다. 처리 챔버가 보존액으로 채워진다면, 챔버의 유입부와 배출부는 닫혀서, 배양되고 보존된 혈관 식피를 저장하고 옮기는데 사용될 수 있는 밀폐된 챔버를 형성한다. 보존액은 저온 보존액이 선호되므로 식피는 챔버(14,46)에서 동결될 것이다. 전술한 방식으로 밀봉 처리 챔버(14,46)는 혈관 식피나 다른 기관을 멸균, 배양, 저장 및 수송하는데 사용될 수 있다.
본 발명에 대한 여러 가지 실시예가 설명되었다. 본원의 상세한 설명은 단지 예시에 불과한 것으로 본 발명은 상기 예시에 국한되지 않는다. 따라서 이 분야에 숙련된 사람들은 하기 청구항의 범위에서 벗어나지 않으면서 기술된 대로 본 발명을 수정할 수 있다는 것을 분명히 이해할 것이다.

Claims (24)

  1. 유체가 흐를 수 있는 제 1, 제 2 부분을 가지는 챔버;
    상기 챔버 내에 하나 이상의 혈관 식피를 연결하기 위한 수단;
    하나 이상의 혈관 식피에 방사상 응력과 전단응력을 부여하는 장치로 구성된 혈관 식피를 멸균, 내이식, 배양, 저장, 수송 및 검사하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 응력 분배 장치는 연결 수단에 부착되어서 유체가 하나 이상의 혈관 식피를 통과할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 응력 분배 장치는 하나 이상의 혈관 식피를 통하여 유체가 이동하는 수단을 포함하므로 유체는 하나 이상의 혈관 식피와 접촉하게 되고; 유체를 수송하는 수단은 유체의 교번 흐름 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 응력 분배 장치는 하나 이상의 혈관 식피 내에 교번 배압을 발생시키는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 배압 발생 장치는 하나 이상의 혈관 식피 밖으로 유체가 흐르는 것을 제한하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 유체 흐름 교번 장치는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 매체가 이동할 수 있도록 제 1 포트와 두 개 이상의 제 2 포트를 가지는 내이식, 배양 챔버를 가지는 하우징; 및
    이 챔버 내에서 하나 이상의 혈관 식피를 연결하는 수단을 포함하는데, 이 연결 수단은 유체가 이동할 수 있도록 하나 이상의 혈관 식피를 제 1 포트에 연결하므로 매체는 제 1 포트로부터 하나 이상의 혈관 식피를 통하여 하나 이상의 제 2 포트 밖으로 이동하며;
    하나 이상의 혈관 식피를 통과하는 매체 흐름은 하나 이상의 혈관 식피에 방사상 응력과 전단 응력을 부여하는, 혈관 식피를 내이식하고 배양하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 하우징으로 유체를 교번 이동시키는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 하나 이상의 혈관 식피는 하우징 내에서 수직으로 배향되어 아래쪽으로 매달려 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 유체의 흐름은 하나 이상의 혈관 식피와 접하게 되고 이 혈관 식피에 방사상 응력과 전단 응력을 분배하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 하나 이상의 측벽과 상부 및 하부벽에 의해 한정된 챔버;
    챔버로 향하는 하나 이상의 유체 유입부와 챔버로부터 나오는 하나 이상의 유체 배출부;
    챔버 내에 장착되고, 유입부와 연결되어 유체가 이동하며, 식피를 통하여 유체가 이동할 수 있도록 관상 혈관 식피의 단부를 열린 채로 유지하고 수용하도록 치수가 정해지고 구조된 피팅(fitting); 및
    하나 이상의 피팅을 통하여 유체가 펄스 이동하도록 유체 유입부와 연결된 유체 공급 시스템으로 구성된 혈관 식피를 내이식하고 배양하는 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 하나 이상의 피팅은 챔버의 상부 벽에 장착되어서 수용된 혈관 식피는 일반적으로 수직 정렬되어 아래쪽으로 걸려있는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    챔버는 제 1 유체 배출부와 이 제 1 유체 배출부 위에 수직으로 배치된 제 2 유체 배출부를 포함하고;
    제 1 유체 배출부는 하나 이상의 피팅에 수용된 혈관 식피 아래에 위치한 챔버에서 유체 높이를 부여하도록 위치 설정되며;
    하나 이상의 제 2 배출부는 하나 이상의 피팅에 수용된 혈관 식피를 덮는 챔버 내에서 유체 높이를 부여하기에 충분한 높이로 제 1 배출부 위에 위치 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 배출부는 닫혀진 유체 공급 시스템을 제공하도록 유체 공급 시스템과 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 11 항에 있어서, 챔버 내에 장착된 피팅과 대향하여 관상 혈관 식피의 단부에 연결되도록 치수가 정해지고 구성되며, 관상 혈관 식피 내주보다 짧은 지름을 가지는 오리피스를 포함한 하나 이상의 피팅으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 상부벽은 다수의 관상 혈관 식피를 수용하기 위한 다수의 피팅과 하나 이상의 유체 유입부를 가지는 매니포울드로 구성되고, 이 매니포울드는 각각의 피팅에 동일하게 유체를 분배하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 상기 혈관 식피를 유체 매체에 노출하고;
    생리학적 조건을 자극하기 위해서 내이식하고 배양하는 동안 혈관 식피에 방사상 응력과 전단 응력을 부여하는 과정으로 이루어진, 혈관 식피를 내이식하고 배양하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 노출 단계는, 혈관 식피를 통하여 유체가 흐르도록 방향을 설정하는 단계를 포함하고;
    상기 응력 분배 단계는, 펄스 흐름으로 혈관 식피를 통하여 유체 매체가 이동하도록 하여서 방사상 및 전단 응력을 혈관 식피에 분배하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 노출 단계는:
    수직으로 식피가 매달려 있도록 공동이 있는 부재로 혈관 식피의 단부를 지지하고;
    상기 공동이 있는 부재에 혈관 식피를 고정하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 지지 과정은 공동이 있는 부재 내에 혈관 식피를 배치하는 것을 포함하고;
    고정 과정은 공동이 있는 부재의 내벽에 대해 혈관 식피를 압축하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 지지 단계는, 공동이 있는 부재에 대해 혈관 식피를 배치하는 과정을 포함하고;
    상기 고정 단계는, 공동이 있는 부재의 외벽에 대해 혈관 식피를 압축하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 유체 공급원을 제공하고;
    유체가 흐르도록 상기 공급원으로부터 유체에 펌프 작용을 가하며;
    매체 챔버 내 유체 흐름과 혈관 식피를 연결하여 유체가 이동하고;
    식피를 통과하여 흐르도록 팽창된 위치와 비팽창 위치 사이에서 혈관 식피의 가변 운동을 일으키는 과정으로 이루어진 혈관 식피를 처리하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    유체가 흐르도록 연결한 단계는 공동 부재에 대해 혈관 식피를 배치하고, 상기 공동 부재의 외벽에 대해 혈관 식피를 압축함으로써 공동이 있는 부재에 혈관 식피를 고정하고;
    상기 가변 운동 단계는 혈관 식피 내에서 가변 압력을 부여하도록 혈관 식피를 통하여 매체 흐름을 바꾸는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    유체가 흐르도록 연결한 단계는, 공동이 있는 부재의 내벽에 대해 혈관 식피를 압축함으로써 공동이 있는 부재 내에 혈관 식피를 배치하고, 혈관 식피를 공동 부재에 고정하는 과정을 포함하고;
    가변 운동 단계는, 혈관 식피 내에 가변 압력을 부여하기 위해서 혈관 식피를 통하여 매체 흐름을 바꾸는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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