(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
組織から単離されたある量の細胞の収容に使用され、該細胞を多孔性の壁を有する管状合成移植片の管腔内面上に植付けるための植付け管アセンブリであって、
一対の対向する端部を有する細長い管状部材と；
該一対の対向する端部の一方で該管状部材と密封して協働する入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリであって、液体中の該細胞を収容し、該細胞および液体を共に該移植片の該管腔に連絡し、そして複数のフィルター部材が協働して、該入口流路に沿って連続的に多数の乱流チャンバーを規定する、入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリと；
該一対の対向する端部の他方にて該管状部材と密封して協働し、該管状部材ならびに該入口およびフィルターパックアセンブリと協働して、該移植片が、該入口およびフィルターパックアセンブリから該移植片の該管腔へと該細胞および液体を収容し、該液体を該移植片の該多孔性の壁を通して外側に植付けチャンバーへと流すように配置されている、該植付けチャンバーを規定する出口取り付け具およびチェック弁アセンブリであって、該植付けチャンバーから該植付け管アセンブリの出口へ続く出口流路を規定し、該出口流路内に配置され、該流路に沿って該出口から該植付けチャンバーへ液体が逆流するのを防止するチェック弁デバイスを有する、出口取り付け具およびチェック弁アセンブリと；
を有する植付け管アセンブリ。
【請求項２】
前記入口およびフィルターパックアセンブリが、それぞれ、各前記フィルター部材の前に配置される４つの乱流チャンバーを規定する、請求項１に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項３】
前記複数のフィルター部材のそれぞれが、実質的に同一の開口面積を規定する、請求項２に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項４】
前記複数のフィルター部材のそれぞれが、前記流路に沿って前記植付けチャンバーの方向に次第に精細な開口サイズとなる、請求項２に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項５】
前記複数のフィルター部材の少なくとも１つが、ポリマー材料で形成される、請求項２に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項６】
前記複数のフィルター部材が、４つのフィルター部材を有し、該フィルター部材の第１番目が、２０×２０ワイヤーのメッシュを有する０．０１６０インチワイヤーの正方形織布で形成されて４６．２％の開口面積を有する実質的に０．０３４０平方インチの開口部を提供し；
該フィルター部材の第２番目が、４０×４０ワイヤーのメッシュを有する０．００８５インチワイヤーの正方形織布で形成されて４３．６％の開口面積を有する実質的に０．０１６５平方インチの開口部を提供し；
該フィルター部材の第３番目が、８８×８８ワイヤーのメッシュを有する０．００３５インチワイヤーの正方形織布で形成されて４７．９％の開口面積を有する実質的に０．００７９平方インチの開口部を提供し；そして
該フィルター部材の第４番目が、３２５×３２５ワイヤーのメッシュを有する０．００１１インチワイヤーの正方形織布で形成されて４１．６％の開口面積を有する実質的に０．００２０平方インチの開口部を提供する、請求項２に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項７】
前記ワイヤーがステンレス鋼で形成される、請求項６に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項８】
前記ワイヤーがパリレンでコーティングされる、請求項６に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項９】
前記細長い管状部材の前記一対の対向する端部が、実質的に互いに同一である、請求項１に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項１０】
前記入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリが、ステップ状の貫通孔を規定する管状本体を有し；
該管状本体が、前記管状部材の前記一対の対向する端部の１つに収容可能な円筒部分を有し；
密封部材が、該管状本体および該細長い管状部材と密封して配置され、ナット部材が、該入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリと係合し、かつ該管状本体を該入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリに密封して固定させ、該管状本体が、該管状本体から前記合成移植片を収容する該管状部材へと伸びるバーブ部材を規定し；そして
該管状本体が、該バーブの一端で開口するステップ状の貫通孔を規定し、前記入口流路を規定し、該入口流路に沿って前記複数の乱流チャンバーを規定する前記複数のフィルター部材を収容する、請求項１に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項１１】
前記入口およびフィルターパックアセンブリの前記ステップ状の孔が、さらに、前記複数のフィルター部材のうちの隣接するフィルター部材間にそれぞれ狭持される複数のスペーサースリーブ部材を収容する、請求項１０に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項１２】
前記管状本体が、さらに、前記ステップ状の貫通孔の一端を閉塞する閉塞部材を有し、該一端は前記管状部材から遠位に配置され、該閉塞部材が、前記複数のフィルター部材の第１番目に直面する凹部を規定し、そして前記複数の乱流チャンバーの第１番目のチャンバーを規定する、請求項１０に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項１３】
前記出口取り付け具およびチェック弁アセンブリの前記チェック弁が、密封して協働して前記出口から前記植付けチャンバーへの前記流路に沿った液体の逆流を防止する一対の圧力応答性リップを有する、該流路に配置されたチェック弁部材を有し、該一対のリップが、互いに解除され、該植付けチャンバーから該出口へ流体を流させる、請求項１に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項１４】
さらに、組織から単離された細胞の源を前記植付け管アセンブリに接続する導管を有し、該導管が、その各端部にて、自由に回転する固着カラーを有する雄ルエル型コネクターを有し、そして該植付け管アセンブリが、前記入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリに設けられる雌ルエル型コネクターを有し、かつ液体中の前記ある量の細胞を収容し、該細胞および液体を共に前記移植片の前記管腔に連絡する前記入口流路と連絡する、請求項１に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項１５】
組織から単離されたある量の細胞の収容に使用され、該細胞を多孔性の壁を有する管状合成移植片の管腔内面上に植付けするための植付け管アセンブリであって、実質的に互いに同一の一対の対向する端部を有する細長い管状部材と；
該一対の対向する端部の一方で該管状部材と密封して協働し、液体中の該ある量の細胞を収容し、かつ該細胞および液体を共に該移植片の該管腔に連絡する入口流路を規定し、ステップ状の貫通孔を規定する管状本体を有する、入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリであって、該管状本体が、該管状部材の該一対の対向する端部の１つに収容可能な円筒部分を有し、密封部材が、該円筒部分および該管状部材と密封して協働し、ナット部材が、該管状本体と係合して該管状本体を該管状部材に固定し、該管状本体が、該管状本体から該合成移植片の近位端部分を収容する該管状部材へと伸びるバーブ部材を規定し、該管状本体が、該バーブの一端で開口するステップ状の貫通孔を規定し、該入口流路の各部を規定し、間隔を置いて配置された複数のフィルター部材を収容して多数の乱流チャンバーを協働して規定し、該管状本体が、さらに、該管状部材から離れた該ステップ状の貫通孔の端部を閉塞する閉塞部材を有し、該閉塞部材が、該複数のフィルター部材の第１番目に直面する凹部を規定し、該複数の乱流チャンバーの第１番目のチャンバーを規定する、入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリと；
該一対の対向する端部の他方にて該管状部材と密封して協働する出口取り付け具およびチェック弁アセンブリであって、該入口およびフィルターパックアセンブリと、該出口およびチェック弁アセンブリとが、該管状部材と協働して、該移植片が該入口およびフィルターパックアセンブリから該移植片の該管腔へと該細胞および液体を収容し、かつ該液体を該移植片の該多孔性の壁を通して外側に植付けチャンバーへと流すように配置されている、該植付けチャンバーを規定し、該出口取り付け具およびチェック弁アセンブリが、該植付けチャンバーから該植付け管アセンブリの出口へ続く出口流路を規定し、該出口流路内に配置されるチェック弁部材を有し、該チェック弁部材が、密封して協働する一対の圧力応答性リップを有して該流路に沿って該出口から該植付けチャンバーへ液体が逆流するのを防止し、該一対のリップが、互いに解除され、該植付けチャンバーから該出口へ液体を流す、出口取り付け具およびチェック弁アセンブリと；
を有する植付け管アセンブリ。
【請求項１６】
前記入口およびチェック弁アセンブリが、前記複数のフィルター部材のそれぞれによって互いに分離された４つの乱流チャンバーを規定する、請求項１５に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項１７】
前記複数のフィルター部材のそれぞれが、実質的に同一の開口面積を規定する、請求項１５に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項１８】
前記複数のフィルター部材のそれぞれが、前記入口流路に沿って前記植付けチャンバーの方向に次第に精細な開口サイズとなる、請求項１５に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項１９】
前記複数のフィルター部材の少なくとも１つが、ポリマー材料で形成される、請求項１６に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項２０】
前記複数のフィルター部材が４つのフィルター部材を有し、該フィルター部材の第１番目が、２０×２０ワイヤーのメッシュを有する０．０１６０インチワイヤーの正方形織布で形成されて４６．２％の開口面積を有する実質的に０．０３４０平方インチの開口部を提供し；
該フィルター部材の第２番目が、４０×４０ワイヤーのメッシュを有する０．００８５インチワイヤーの正方形織布で形成されて４３．６％の開口面積を有する実質的に０．０１６５平方インチの開口部を提供し；
該フィルター部材の第３番目が、８８×８８ワイヤーのメッシュを有する０．００３５インチワイヤーの正方形織布で形成されて４７．９％の開口面積を有する実質的に０．００７９平方インチの開口部を提供し；そして
該フィルター部材の第４番目が、３２５×３２５ワイヤーのメッシュを有する０．００１１インチワイヤーの正方形織布で形成されて４１．６％の開口面積を有する実質的に０．００２０平方インチの開口部を提供する、請求項１５に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項２１】
前記ワイヤーがステンレス鋼で形成される、請求項２０に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項２２】
前記ワイヤーがパリレンでコーティングされる、請求項２０に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項２３】
前記入口およびフィルターパックアセンブリが、さらに、前記複数のフィルター部材のうちの隣接するフィルター部材間にそれぞれ狭持される複数のスペーサースリーブ部材を有する、請求項１５に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項２４】
さらに、組織から単離された細胞の源を前記植付け管アセンブリと接続するための導管を有し、該導管が、その各端部にて、自由に回転する固着カラーを有する雄ルエル型コネクターを有し、そして該植付け管アセンブリが、前記入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリに設けられる雌ルエル型コネクターを有し、液体中の前記ある量の細胞を収容し、かつ該細胞および液体を共に前記移植片の前記管腔に連絡する前記入口流路と連絡する、請求項１５に記載の植付け管アセンブリ。
【請求項２５】
多孔性の壁を有する細長い管状血管移植片の管腔内面上に細胞を植付けする方法であって、
細長い形状保持管状本体を提供してそれに沿って伸びる流路、およびその内部に細長い植付けチャンバーを規定する工程と；
該移植片を該植付けチャンバーの内部および該植付けチャンバーに沿って配置する工程と；
該移植片の遠位端にプラグを固定する工程と；
凝集した細胞のペレットを提供する工程と；
該凝集した細胞のペレットを液体の流れを用いて該細長い管状本体に流す工程と；
該凝集した細胞のペレットを制御されたレベルの液体の乱れに連続かつ繰り返して曝して該凝集物を個々の細胞および次第により小さな凝集物に分解し、その一方で、該細胞の凝集物を次第に精細となる一連の濾過に同時にかけて、所定サイズを越える該細胞の凝集物が該移植片および該植付けチャンバーに到達するのを防止する工程と；
該所定サイズ未満の細胞の凝集物と共に該液体および個々の細胞を該管状血管移植片の該管腔に導入する工程と；
該所定サイズ未満の該個々の細胞および凝集物を該移植片の該管腔内面上に植付けながら、該移植片の該多孔性の壁を通して該流体を流す工程と；
を包含する方法。
【発明の詳細な説明】
関連出願の相互参照
本願は、本願の譲受人に譲渡されている、1993年７月１日付けで提出された米国特許出願第08/086,778号（現在米国特許第-,---,---号）および1994年７月１付けで提出された米国特許出願第08/270,073号（現在米国特許第-,---,----号）の両方の主題に関連する主題を開示する。
発明の背景
発明の分野
本発明は、血管移植の分野に関する。より特定すると、本発明は、多孔性管腔内面を有する合成移植片が移植される患者から微細血管細胞（一般に、内皮細胞と呼ばれる）を単離し、該内皮細胞をこの移植片の管腔内面上に植付ける（sodding）方法および装置に関する。内皮細胞を移植片の多孔性管腔内面上およびその内部に沈着することは、移植片の管腔表面上での移植後の血栓の形成（トロンボゲン形成）を低減または排除する効果的な方法である。従って、この管腔内面からのこのような移植後の血栓による移植片の閉塞またはこのような移植後の血栓の脱落によって生じる患者の循環系における血栓症および塞栓の発生もまた、本発明によって低減または排除される（即ち、トロンボゲン形成が低減される）。
関連技術
合成表面または天然に存在する表面を微細血管内皮細胞で処理する従来の技術は、1989年４月11日付けで発行されたStuart K. Williamsらの米国特許第4,820,626号に提示されている。要約すると、このWilliams特許の教示は、微細血管内皮細胞が豊富な組織を得て、その内皮細胞を他の組織から分離し、これらの細胞を移植片の管腔内面上に配置することである。
Williams特許に開示される方法論を実施するには、労力および技術の両方が集約される。従って、得られる結果は、その時によって異なり、この手法を行う技術者の熟練度、技術力および注意力に依存する。また、この手法は、使用される方法論が労力集約型であり、高度の熟練者がこの方法を行う必要があるため費用がかさむ。
近年、微細血管内皮細胞の採収、分離、単離、培養および合成微細血管移植片への沈着の技術が、当初用いられていた労力および技術集約型の実験室的方法を幾分か越えて進歩してきた。その結果、合成血管移植片のトロンボゲン形成を低減させるこの技術の有効性を証明するために当初用いられた時間のかかる方法が、現在では、この手法を時間のかからず、エラーの少ない傾向にあり、無菌であり、患者および医療に携わる者に対してより安全にする装置を用いて実行されている。
上記に加えて、移植片が移植される患者から脂肪吸引法によって取られた内皮細胞の管腔ライニングを有する合成血管移植片を調製する従来の装置および方法は、1991年７月30日付けで発行されたPaul G. Alchasらの米国特許第5,035,708号により公知である。Alchas特許によると、内皮細胞単離デバイスは第一チャンバーを備え、第一チャンバーは第二チャンバーまたはアンプルに向かって下向きにテーパ状にされる。第二チャンバーはまた、細胞単離デバイスの外部と連絡する上部入口ポートおよび下部出口ポートを有する。微細血管内皮細胞を含む消化された脂肪組織スラリーは、上部第一チャンバーに導入され、単離デバイスは、約700Gで約７分間遠心分離にかけられ、本質的に内皮細胞から構成される「ペレット」状の内皮細胞生産物を生産する。次に、この内皮細胞のペレットは、単離デバイスのチャンバー内にある脂肪細胞および赤血球から単離され、細胞単離デバイスから細胞沈着装置に移される。
Alchasの'708号特許の細胞沈着装置は、自己血清および媒体の溶液中において内皮細胞を分散するものと信じられている。この懸濁液から、内皮細胞は、合成血管移植片の多孔性管腔内面上およびその内部に沈着される。細胞沈着デバイスは、内管および外管の両方を有する。外管内では、回転装置がその軸を中心に内管を回転させるように配置されている。移植片が配置される回転内管に懸濁液中の微細血管細胞が流れるように、内管の各端部では回転流体取り付け具が必要とされる。さらに、加熱パッドは、外管の内部および内管の周囲に配置され、内皮細胞が移植片の管腔内面上に植付けられる間の移植片の温度を安定化するのに影響する。渦／メッシュアセンブリは、内皮細胞ペレットを分解し、粗い粒子を濾別するものとされている。内皮細胞は、自己血清／媒体溶液中で再懸濁され、真空によって移植片の管腔内面上に引き寄せられるものとされる。
しかし、経験から示されるように、従来技術によるデバイスおよび方法は、その構造が非常に複雑で、使用しにくい。これらの従来のデバイスを用いて得られる結果は、期待され得るほど良くない。即ち、内皮細胞のペレットは、利用可能な細胞を最良な利用を達成するために必要とされるほど効果的に分解されず、そして細胞は、移植片への植付けのための調製での血清および／または媒体の溶液中に効果的に再懸濁されない。分解されない内皮細胞の集塊物および凝集物は、移植片に送達される前に捉えられるか、またはこれらの集塊物を形成する細胞が移植片の管腔内面上にほとんどまたは全く効果的に植付けされることなく移植片から流される。事実、Alchasの'708号特許による装置の深刻な欠点は、渦／メッシュアセンブリの主要な構成要素としてスタティックミキサーを用いていることに起因する。このようなスタティックミキサーは、一般に、個々の流体流の一つの流路の一端に同時に導入される２つ以上の流体流を混合するために用いられる。スタティックミキサーは、この一つの流路の長さ方向に沿って配置され、均質な一つの流体フローが成し遂げられるまで個々のフロー流の部分を繰り返し分離および再混合させる。これらのスタティックミキサーは、流体流の異なるサブ部分を繰り返し分離および再混合することによって流体流の均質性を成し遂げる。２液型のエポキシ接着剤のような粘性流体を混合するために使用されるとき、これらのスタティックミキサーは、エポキシの２つの部分を互いに良好に混合する。しかし、このようなミキサーは、比較的低粘度の液体中に懸濁させた固体のペレットまたは凝集物（微細血管細胞など）を分解することを意図せず、分解を効果的に行うものではない。
さらに、従来技術のデバイスおよび方法では、用いられる構造および方法の複雑さが、スラリー中の脂肪細胞からの微細血管内皮細胞の分離における非能率性（合成移植片の管腔内面上への細胞の沈着に用いられるように低収量の内皮細胞が提供されることを意味する）と、細胞沈着装置によって採収された細胞の使用における非能率性との両方により組み合わされる。その結果、脂肪スラリー中に存在する多くの微細血管内皮細胞は、単に回収されないか、または移植片に植付けられずに使い捨て沈着デバイスと共に廃棄される。そのため、患者は、十分な数の内皮細胞を提供するために必要とされるよりもより大規模な脂肪吸引を強いることになり得る。任意のレベルの細胞が植付された移植片は、植付けられていない移植片よりも好ましい。なぜなら、前者はトロンボゲンを形成しにくいからである。その一方、従来の技術を用いると、所望されるよりも多くのトロンボゲンを形成する移植片が生じ得る。なぜなら、そのように植付けられた移植片がまだ管腔内面上に不十分なレベルの内皮細胞の植付けを有し得るからである。
より特定すると、細胞沈着装置は、一般に、自己血清および媒体への内皮細胞の均一な分散を提供するには効果的でないと信じられている。そのため、細胞は、沈着装置によって損傷されるか、または比較的大きい細胞の集塊物または凝集物を多く含む分散体とされる。損傷された細胞は、丈夫で損傷がなくかつ生育可能な細胞ほど移植片の内面への沈着において十分に有利ではなく、細胞の集塊物もしくは凝集物は、移植片表面に効果的に沈着されないか、または沈着装置内に捉えられる。即ち、このような細胞の凝集物は、利用可能な細胞の大多数が移植片の表面に分散するのを効果的に防止し、また一般に、外科的配置前の移植片の洗い流し、または移植片の外科的配置後の血流によって完全に洗い流される。
さらに他の従来の装置は、1992年12月15日付けで発行されたY. Noishikiらの米国特許第5,171,261号により公知である。Noishikiの'261号特許の教示は、組織断片または細胞で合成血管移植片を処理すべきである信じられ、例えば、断片および細胞は、多孔性で繊維状の血管移植片の孔にからまる。細胞および組織断片を合成血管移植片の孔にからませるために、移植片は可撓性の袋内に配置され、穴のあいた管は移植片内に配置される。注射器は内管に接続され、別の管は、移植片と外部の袋との間の空間から外部真空または圧力源に伸び、流体の圧力は、移植片にまたがって放射状に維持され得る。この配置では、液体懸濁液中の組織断片および細胞は、移植片の孔に注入され得る。Noishikiは、移植片の管腔内面上で集塊をなし、効果的に沈着されない採収された細胞の問題を取り扱ういかなる特定の手段も方法も教示していないようである。さらに、Noishikiの'261号特許によって開示される装置および方法は、手法をうまく実施するために技術者の技術に依存するところが大きい構造および構成要素の実験室的考案を提示しているようである。
しかし、内皮細胞を合成血管移植片の管腔内面上に植付けるのに用いられる装置および方法を改善および簡略化する必要がある。即ち、構造が簡単で、その実施が複雑でなく、好ましい一貫した結果を提供し、労力集約型でも技術集約型でない装置および方法が必要とされる。さらに、安全性、必要とされる時間および技術の観点ならびに移植片に沈着するために利用可能な微細血管細胞の収量という観点からの効率、製造能、ならびに血管移植片上で使用される内皮微細血管細胞を植付けるために利用可能な装置の使用者の簡便性を改善する必要がある。換言すると、外科的移植用の調製において微細血管内皮細胞を植付けるための全手法は、高度の熟練者、間に合わせの装置および大幅な時間の遅れを必要とする実験室的手法ではなく、専門的なトレーニングがほとんどなく、患者および手術に携わる者の両方に対して高い無菌性および安全性を有して、移植片の移植手術が行われる短時間内に成し遂げられ得る手法とされなければならない。
発明の要旨
上記で概説した関連技術の欠点を考慮すると、本発明の第１の目的は、従来技術のこれらの欠点を１つ以上克服することである。
他の目的は、合成血管移植片上に内皮細胞を沈着する前の、消化された脂肪スラリーから調製された内皮細胞のペレットからの生育可能な微細血管内皮細胞の収量または回収率を改善することである。
本発明の他の目的は、上記で概説したように、合成移植片の管腔内面上に微細血管内皮細胞を配置するのに用いられる内皮細胞植付け装置の製造能を改善することである。
本発明のさらに他の目的は、血液によって運ばれる感染要因（agent）への暴露を避けることに関して医療に携わる者に提供される保護を改善することである。
本発明の他の目的は、従来技術と比較して細胞植付け装置の性能を改善しながらその構造をかなり簡略化することによって、この装置の製造の容易性を改善することである。
従って、本発明は、組織から同定され、そして単離されたある量の細胞などの内皮微細血管細胞および他の材料を収容し、これらの細胞または他の材料を多孔性の壁を有する管状合成移植片の管腔内面上に植付けるように特に構成された植付け管アセンブリを提供する。該植付け管アセンブリは、一対の対向する端部を備えた細長い半硬直な形状保持管状部材を有し、入口取り付け具およびフィルターパックアセンブリは、該一対の対向する端部の一方で、該管状部材と密封して協働し、該入口およびフィルターパックアセンブリは、液体中のある量の細胞を収容し、該細胞および液体を該移植片の該管腔へ連絡する流路手段と、該流路手段に沿って複数の乱流チャンバーを規定する手段とを有し、複数の乱流チャンバーを規定する該手段は、該複数の乱流チャンバーのうちの隣接するチャンバー間に狭持される複数のフィルター部材を有し、出口取り付け具およびチェック弁アセンブリは、該一対の対向する端部の他方で、該管状部材と密封して協働し、該入口およびフィルターパックアセンブリ、ならびに該出口およびチェック弁アセンブリは該管状部材と協働して、植付けチャンバーであって、該移植片が該入口およびフィルターパックアセンブリから該移植片の該管腔へと該細胞および液体を収容し、該液体を該移植片の該多孔性壁を通して該植付けチャンバーへと外側に流すように配置されている、植付けチャンバーを規定し、該出口取り付け具およびチェック弁アセンブリは、該植付けチャンバーから該植付け管アセンブリの出口へまで続く流路手段を規定し、かつ該出口取り付け具およびチェック弁アセンブリの流路内に配置され、該流路に沿って該出口から該植付けチャンバーに向かって液体が逆流するのを防止するチェック弁手段を有する。
本発明のさらなる目的および利点は、同一の参照符号が、同一の特徴または構造の類似する同一の特徴を示す添付の図面に関連して記載される本発明の例示的な好ましい実施態様の以下の詳細な説明を読むと明白である。
図面の説明
図１は、微細血管細胞を血管移植片に植付けるのに用いられる本発明の装置を表す斜視図を提供する。
図２は、図１に示される装置の断片部分の分解斜視図である。
図３は、図２に示される装置の部分を大幅に拡大した断片の断面図である。
図４は、図１に示される装置の他の部分を同様に拡大した断片の断面図である。
図５〜図７は、紫外光で照射された、染色した細胞核の写真によって明らかにされるように、移植片の長さに沿って移植片の管腔内面上で３つの位置に植付けられた微細血管細胞のマイクロ写真の図を提供する。
好ましい例示的な実施態様の詳細な説明
当業者に理解されるように、現在の技術は、微細血管に豊富な組織を採収し、これらの微細血管細胞を、採収した組織の残りの部分から分離することを教示する。次に、分離された微細血管内皮細胞は、細胞を他の収集された細胞から分離した状態で入っている容器を遠心分離にかけることによって、このような細胞の「ペレット」に収集される。次に、微細血管細胞は、血管移植片をライニングするために用いられ、移植片は、組織を提供した患者に外科的に移植される。この手法は、合成血管移植片におけるトロンボゲン形成を著しく低減させる。提供された微細血管内皮細胞は、患者の身体によって「それ自身（self)」として認識されるため、有害な反応のない患者の循環系への移植片の初期の受け入れ、および移植片上での新しい血管組織の構築が改善される。
現在の技術は、通常脂肪吸引法を用いることによって患者から脂肪または脂肪組織を採収し、これらの脂肪組織を酵素で消化し、微細細胞を遊離することを教示する。次に、微細血管細胞は、濾過（straining）および遠心分離によって脂肪細胞から分離され、これらの細胞のペレットを形成する。次に、細胞のペレットは、細胞沈着装置に移され、できる限り細胞への損傷を防止しながら個々の細胞に分解され、細胞は血管移植片の管腔内面上に沈着される。細胞のペレットの非能率的な分離を伴う現在の技術の複雑さについては、上記で概説されている。本発明は、細胞ペレットの個々の細胞への分離と、これらの細胞の移植片の管腔内面上への植付けとを同時により効果的に達成する非常に簡略化された装置を提供する。
図１を参照すると、採収された微細血管細胞を細長い管状の合成血管移植片12の管腔内面上に植付ける装置10が示される。移植片12（図１ではその小さい部分のみが見られる）は、同様に細長い管状の植付け管14内に配置されている。さらに、装置10は、可撓性の導管16によって処理容器アセンブリ18に接続されている。この処理容器アセンブリ18は、処理容器20と、処理容器20のホルダー22とを有する。処理容器20を近接して調べると、処理容器20は、全体的に参照符号24で示される上部チャンバー組織消化および分離部分と、全体的に参照符号26で示される下部チャンバー収集構造体（アンプルチャンバー部分と呼ぶ）とを有しているのが分かる。このアンプルチャンバー部26内では、酵素消化によって内皮細胞または脂肪細胞から分離された微細血管内皮細胞が、遠心分離によって、縦方向に細長く伸びる通路（図示されていない）に濃縮され、このような細胞の「ペレット」を形成する。
一対の手動操作可能な２方向弁部材28および30は、アンプル部分26に設けられている。これらの２つの弁部材のうちの上部部材28は（その回転位置に依存して）アンプル部分26の内部通路をその上端部で消化および分離部分24または各ルエル(luer)型取り付け具のいずれかにそれぞれ接続され、この取り付け具は、図１に示されるようにアンプル部分26の裏面側に配置され、この図では一部のみが見られる。内皮細胞のペレットをアンプル部分26から流し出すために、この上部ルエル型取り付け具は、血清および／または媒体（図示されていない）の溶液などの液体源に接続されている。下部弁部材30は、アンプル部分26の内部通路をこの通路の下端部より少し上の位置でルエル型取り付け具32に選択的に接続する。導管16は、アンプル部分26から遠心分離された微細血管内皮細胞のペレットを収容するために取り付け具32と接続されている。当業者が認識するように、導管16の位置および液体源への接続位置は必要に応じて逆転され得る。
矢印34によって示されるように、アンプル部分26を通した導管16への液体のフローによって、微細血管内皮細胞のペレットは、導管16を通して植付け管14へと流し出される。植付け管14は、ルエル型取り付け具36を有し、取り付け具36には導管16も接続されている。図１および図３を関連させて参照すると、導管16は、各端部に回転可能なカラー部分を備えた雄ルエル型取り付け具38を有し、導管16は、この導管をねじったり、アセンブリ18または管14のいずれかを相対的に回転させることなく、取り付け具32および36に接続され得る。この特徴によって、室内条件下で操作するときの装置10の取り扱いがかなり便利で容易になる。
植付け管14は、全体的に参照符号40によって示される入口およびフィルターパック部分と、細長い植付けチャンバー管部42と、出口取り付け具およびチェック弁部分44とを有する。部分44は、導管46を介して、矢印48によって示されるように、管部分42内の移植片12から液体キャッチレセプタクル50へ流体が流れるための流体接続を提供する。レセプタクル50は、矢印52によって示されるように、真空源に接続され得る。
特に図２および図３を参照すると、植付け管14の植付けチャンバー部分42は、細長い半硬直した形状保持管状部材54を有し、該部材54は、入口取り付け具部分および出口取り付け具部分44と協働して、植付けチャンバー56を規定しているのが分かる。移植片12は、以下により十分に説明されるように、チャンバー56の長さに沿って伸びている。各端部に隣接して、植付け管部材54は、放射状に外側に開口する溝を規定し、両方とも参照符号58で示される。植付け管部材54の両端部は、同一であるため、この管状部材はリバーシブルであり、植付け管14は、管42のどの端部が入口または出口端部取り付け具で組み立てられるかを心配することなく組み立られ得る。Ｏ型シーリングリング部材60は、各溝58に収容されている。
入口およびフィルターパック取り付け具部分40は、軸方向に伸びるステップ状の貫通孔64を規定する細長い管状体62を有する。孔64の直径の小さい部分66は、２つのサイズを有するホースバーブ68に軸方向に開口している。バーブ68は、外側に第１セクション68'を有し、その上で移植片12は収容され、第１セクション68'はこのような4mmの移植片を密封して収容するようなサイズとなっている。バーブ68の第２の外側の直径の大きなセクション68''は、5mmの移植片（図示されていない）を密封して収容し得る。当業者によって認識されるように、図示される4mmおよび5mmサイズは、単に例示的なものであり、本発明は、適切な物理的サイズの構成要素を提供することによって種々のサイズの移植片に細胞を植付けるのに用いられ得る。弾性リング69は、バーブ68上および移植片12の近位端部分の周囲に収容される。この弾性リング69は、Ｏリングと同様であり、移植片に沿ってバーブ68に滑動され、次にバーブ68に沿って回転し、このバーブ上にいずれかのサイズの移植片を固定し得る。
ステップ状の孔64の直径の大きな部分70は、全体的に参照符号72で示されるフィルターパックアセンブリを収容する。フィルターパックアセンブリ72は、それぞれ参照符号74a、74b、74cおよび74dで示される４つのディスク様スクリーンフィルター部材を有する。これらのスクリーンフィルター部材74a〜dは、植付けチャンバー56に向かって次第に精細なメッシュとなり、管状のスペーサースリーブ部材76a、76bおよび76cを介在させることによって互いに間隔をあけられる。好ましくは、フィルター部材74aは、20×20ワイヤーのメッシュを有する0.0160インチのステンレス鋼ワイヤーの正方形織布（square weave）であり、46.2%の開口面積を有する実質的に0.0340平方インチの開口部を提供する。好ましくは、フィルター部材74bは、40×40ワイヤーのメッシュを有する0.0085インチのステンレス鋼ワイヤーの正方形織布であり、43.6%の開口面積を有する実質的に0.0165平方インチの開口部を提供する。フィルター部材74cは、好ましくは、88×88ワイヤーのメッシュを有する0.0035インチのステンレス鋼ワイヤーの正方形織布であり、47.9%の開口面積を有する実質的に0.0079平方インチの開口部を提供する。最後に、フィルター部材74dは、好ましくは、325×325ワイヤーのメッシュを有する0.0011インチのステンレス鋼ワイヤーの正方形織布であり、41.6%の開口面積を有する実質的に0.0020平方インチの開口部を提供する。このため、フィルター部材74dの開口部よりも大きい細胞凝集物が移植片12まで通過し得ないのは明白である。言うまでもなく、個々の細胞および細胞のより小さな凝集物は、フィルター74a〜dを通過し、移植片12の管腔に到達する。重要なことに、各フィルター部材74a〜dの開口面積は同様であり、これらのフィルター部材の流体フロー抵抗も同様である。そのため、選択および制御されたレベルの乱れは、フィルター部材74a〜dのそれぞれの上流および下流の両方で成し遂げられる。当業者に認識されるように、生育可能な細胞に曝される表面の表面エネルギーを低下させるために、スクリーン74a〜dのステンレス鋼ワイヤーは、好ましくは、パリレン（parylene）でコーティングされる。あるいは、金属スクリーン74の代替として、必要な開口サイズおよび開口面積を提供する適切なフィラメントサイズで、これらのフィルター部材にわたって異なる圧力を支持するのに十分な機械強度を有するポリマー材料で形成されているスクリーンまたはメッシュ材料が、フィルターパックアセンブリ72において使用され得る。
スクリーンフィルター部材74dは、孔64のステップ78に位置し、スクリーン部材74aは、スクリーン部材74aに直面する凹部82を規定する閉鎖部材80によって係合されている。そのため、それぞれ順番に植付けチャンバー56に近接する一連のチャンバー84a、84b、84c、84dおよび84eは、管状本体62内に規定される。この管状本体62は、管状ナット部材88がねじ合わせ可能に（threadably）係合し得る、ねじ部分86を外側に規定する。このナット部材88は、Ｏリング型のシーリング部材90を捉え、閉塞部材80は、円筒部分92を有し、その上で溝94が規定される。Ｏリング型のシーリング部材96は、溝94に収容され、管状本体62の内面と密封して協働する。従って、余分なシーリングは、閉塞部材80と管状本体62との界面に提供され、血液生産物が、手術に携わる者および実験者が装置10を用いて操作している環境に失われないようにする。
ルエル取り付け具36は、ステップ状の貫通孔98の端部でねじ合わせ可能に収容され、そのより直径の大きな部分は、凹部82を規定する。管状本体62を植付けチャンバー管状部材54に密封して固定するために、本体62は、円筒部分102につながるねじ部分100を外側に規定する。円筒部分102は、管状部材54内にしっかりと嵌合するようなサイズになっている。ナット部材104は、ねじ部分100にねじ合わせ可能に収容され、ステップ状の孔106を規定する。図３を参照すると、Ｏリング部材60は、ナット部材104が、管状部材54に挿入された円筒部分102を有するねじ部分100とねじ合わせ可能に係合されるとき、孔106の部分108に捉えられる。
ここでしばらく図１に戻ると、移植片12は、管状部材54の内部およびその長さに沿って配置されているのが分かる。移植片の一端は、２つのサイズを有するバーブ68に密封して固定されている。図１において、管状部材54の部分は、移植片12の近位端が２つのサイズを有するバーブドプラグ部材110によって閉塞されていることを示す例示のみを目的として分解されている。バーブ68と同様に、弾性リング69は、プラグ部材110を移植片12の遠位端部分に固定させる。従って、言うまでもなく、移植片に導入された液体は、この移植片の多孔性の壁を通して強制的に流される。しかし、移植片は、微細血管内皮細胞に対してフィルターとして作用するため、これらの細胞は、移植片12の管腔内面上およびその内部に沈着される。
ここで図４に注目すると、出口およびチェック弁取り付け具部分44は、管状本体112を有するように示されている。管状本体62と同様に、この本体112は、管状本体54内に嵌合するようなサイズの円筒部分114と、ねじ部分116とを有する。ナット部材118は、ねじ合わせ可能にねじ部分116に係合し、Ｏリング60をこのナット部材118のステップ状の孔122の部分120に密封するようにする。管状部材112は、貫通孔124を規定し、その外側部はねじ切りされている。雄ルエル型取り付け具126は、孔124にねじ合わせ可能に密封して収容され、孔124と接続されるチェック弁アセンブリ128を提供する。このチェック弁アセンブリ128は、ステップ状の貫通孔132を規定する管状本体130を有する。孔132は、導管46が接続されているホースバーブ部分134内で終止する。孔132内には、ポリマー製の弾力的なアヒルのくちばし型弁本体136が密封して配置されている。この弁本体136は、一対の互いに係合および協働する圧力応答性リップまたは「アヒルのくちばし」部分138を有し、これらは、密封して互いに協働して、導管46からチャンバー56への流体のフローを防止するが、互いに係合が従順に解除され反対方向に流体を流す。
図１から図４に示される装置の構造を考慮し、以下、その使用および作用に注意が向けられ得る。当業者に公知のように、微細血管細胞に豊富な脂肪または脂肪組織は、合成血管移植片が移植される患者から採収される。この採収は、好ましくは、脂肪吸引装置（図示されていない）を用いて行われ得る。最も好ましくは、組織採収は、上記で同定された米国特許出願第08/270,073号において開示される装置を用いて行われ得る。その開示内容は、本願では、十分に提示されているように、参考として援用される。身体から直接採収されたまだ暖かい脂肪組織は、処理容器20の頂部のポートを介して、処理容器の上方部分24内に規定されるチャンバーに注入され、この組織は、この容器内に保持されるスクリーンバスケットアセンブリ（図示されていない）内に存在する。次いで、採収された脂肪組織は、無菌液ですすがれ、脂肪吸引プロセスによって収集された結合組織および血液細胞の大半を除去する。
次に、体温に暖められたコラゲナーゼなどの酵素消化材料は、部分24の上方チャンバーに導入される。すでにホルダー22内にある処理容器20は、保護外部キャニスター（図示されていない）に配置され、このキャニスターは、蓋（これもまた図示されていない）で閉じられる。すすがれた脂肪組織および酵素消化材料を有するこの処理容器アセンブリは、撹拌板上の温風オーブンに配置される。温風オーブンは、組織をほぼ体温で保存し、酵素材料による消化を容易にし、微細血管細胞を遊離させる。この微細血管細胞の消化および遊離は、撹拌によって助けられる。
温風オーブンおよび撹拌から直接、処理容器アセンブリ18は、遠心機に移される。再び処理のこの段階で、ホルダー22および閉じられたキャニスター（図示されていない）は、処理容器20の内容物の流出を防止し、医療に携わる者が患者の組織および体液と接触することを保護する。好ましくは、この処理は、上記で同定された米国特許出願第08/086,778号の教示に従って実施され、その開示内容は、本願では、十分に提示されているように参考として援用される。遠心機は、上方部分24内のチャンバーにおいて遊離した微細血管細胞を脂肪細胞から分離するのに十分な時間、約700Gsで操作される。この遠心分離操作の間、弁部材28および30は、処理容器20の上部チャンバーと下方部分26内のアンプルチャンバーとを連絡させるのに必要な位置にある。そのため、微細血管細胞の「ペレット」は、アンプルチャンバー部分26内で形成される。詰め込まれた赤血球の小さな残渣および他の固体の破片は、アンプルチャンバー部26の底部において形成され得る。
処理容器アセンブリ18が遠心機から取り外された後、そのホルダー22内の容器20は、キャニスター（図示されていない）から取り外され、患者に移植される合成移植片12を含む植付け管14と関連して配置される。この植付け管14は、好ましくは、すでに植付けチャンバー56内にある移植片12を含む無菌アセンブリとして供給され得る。無菌植付け管および移植片は、植付け処理の無菌条件を最良に保持することを助けるために、導管16および46の接続の直前に、無菌出荷パッケージから出される。
処理容器20のアンプルチャンバー部分26からの微細血管細胞のペレットを植付け管14に移すために、ほぼ体温の無菌の緩衝液源は、弁部材28を備えたルエル取り付け具に接続される。この液体源は、必要な液体フローを助けるために幾分か高められ得る。弁部材28は、アンプルチャンバー部分26の上端部に液体を連絡する位置に移動され、同時に、アンプル部分26は処理チャンバー部分24から分離される。ルエル取り付け具32は、導管16によって植付け管14に接続され、弁部材30は、アンプルチャンバー部分と取り付け具32とを連絡する位置に手動で回される。このように弁部材30を回すことによって、また、アンプルチャンバー部分26の通路の底部に集まる少量の詰め込まれた赤血球および他の破片が、ルエル取り付け具32との連絡から分離される。さらに、植付け管14は、部分真空が、アンプルチャンバー部分26、導管16、フィルターパック部分40を通って源から液体を移植片12の内部管腔に引っぱり出す助けをするように、真空にされる。上記のように、次いで液体は、移植片12の多孔性の壁を通して流し込まれ、微細血管内皮細胞はこの移植片12の多孔性の表面上およびその内部に沈着される。
ここで再び図３を参照すると、（この図の液体フローの矢印によって示されるように）選択および制御されたレベルの液体フローおよび乱れは、フィルター部材74a〜dによってチャンバー84a〜eのそれぞれ１つに維持されることが示される。このレベルの液体フローおよび乱れは、微細血管内皮細胞のペレットを個々の細胞および連続してより小さな細胞の凝集物に効果的に分解するように選択される。即ち、最初に、細胞のペレットは、細胞のゆるい凝集物として見なされ得、分解した場合、液体媒体におけるゆるい個々の細胞および種々のサイズの多数のより小さな細胞の凝集物を形成する。個々の細胞は、植付けチャンバー54における移植片12の管腔に下流方向に自由に流れる。フィルター74aを通過するのに十分小さい細胞の凝集物は、フィルター74bを通過し得るかまたは通過し得ない。以下フィルター74cおよび74dについて同様である。特定のフィルターを通過するのに十分小さくない細胞の凝集物は、チャンバー84a〜eに維持される選択されたレベルの流体フローのために、乱れおよびゆるやかな「打撃(buffeting)」に曝される。乱れおよび流体フローのレベルは平衡を保たれ、細胞は、フィルター部材との衝撃によって極度に損傷されず、フィルター部材74a〜dの隙間に収容されない。そのため、各チャンバー84a〜dにおけるより大きな凝集物は、順次より小さな凝集物に連続的に分解され、より大きな凝集物のそれぞれの連続的な分解で個々の細胞およびより小さな凝集物を遊離する。この処理によって、高収量の生育可能な微細血管内皮細胞は、移植片12の管腔内面上への植付け用に提供される。チェック弁アセンブリ128は、移植片12の表面上への細胞の植付けを妨害し得る、起こりうる液体の逆流を防止する。
採収された微細血管細胞を植付けするための実際の装置10の構築およびテスト、ならびに本発明によって細胞を移植片12の管腔内面に植付けするこの装置の使用により、処理された脂肪組織１グラム当たりの微細血管細胞の収量に著しい改善が示された。そのため、患者由来の微細血管細胞を移植片にライニングすることによって影響され得る合成移植片のトロンボゲン形成の低減は、本発明を用いることによって改善され得る。また、合成移植片を処理するのに必要な有効な数の微細血管細胞は、患者からより少ない脂肪組織を抽出することによって得られ得る。
図５〜図７は、染色された細胞に紫外線が照射されている間に取られた染色された細胞核（例示的な参照符号140で示される）の写真によって明らかにされるように、移植片の長さに沿って移植片の管腔内面上の３つの位置に植付けられた微細血管細胞のマイクロ写真の図を提供する。これらのマイクロ写真の図は、十分なレベル以上の細胞の植付けが移植片12の管腔内面上に存在することを示す。図５は、バーブ68とわずかに離れた移植片の領域の図である。図６は、移植片12の中程度の長さで取られている。図７は、図１を思い出すと分かるように、プラッグ部材110のちょうど近辺で取られたマイクロ写真を示す。これらの図は、移植片12の内面上での単離された細胞の均一な分布を示す。従って、移植片12の全体または選択された部分が、移植片で手術により移植され、この移植片の管腔内面上の植付けられた細胞のために低いトロンボゲン形成性を提供し得ることが分かる。
本発明は、本発明の特に好ましい実施態様を参照することによって図示され、説明され、そして定義されたが、このような参照は、本発明の限定を意図せず、このような限定は暗示されない。本発明は、当業者には言うまでもなく、形態および機能においてかなりの改変、変更および等価が可能である。本発明の図示および説明される好ましい実施態様は、例示するのみであり、本発明の範囲を網羅するものではない。それ故、本発明は、添付の請求の範囲の精神およびその範囲によってのみ限定され、あらゆる点において等価物に対する十分な認識を与えるものである。
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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