(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体パルス噴射流をポンプ供給するためのガス駆動往復動ポンプ機構と、
前記ポンプ機構を駆動するガスを供給するために前記ポンプ機構に接続されたガス流入経路と、
前記ポンプ機構によりポンプ供給される液体を供給するために前記ポンプ機構に接続された液体流入経路と、
前記ポンプ機構から前記液体パルス噴射流を導出するための前記ポンプ機構からの液体流出経路と、
前記液体流出経路に接続され流出口を有するノズルと、
前記ポンプ機構からの排気ガスを排出するための前記ポンプ機構からのガス流出経路とを備え、
前記ガス流出経路は前記ノズルに接続され、前記ポンプ機構により前記液体流出経路を通ってポンプ供給された前記液体パルス噴射流と、前記ポンプ機構からの前記排気ガスは、前記ノズルの排出口において当該洗浄装置から放出されることを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
さらに、前記ガス流出経路に流出バルブと、前記ガス流出経路に接続されているガス排出部を備え、前記流出バルブがガスの流れる方向をガス流出経路へかまたはガス排出部へかのいずれかの方向に制御する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
さらに、前記ガス流入経路に設けられた流入バルブと、前記流入バルブから前記ノズルへと接続されているガスバイパス経路を備え、前記流入バルブがガスの流れる方向をガス流入経路からポンプ機構へかまたはポンプ機構をバイバスしてノズルへかのいずれかの方向に制御する請求項２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
前記ガスバイパス経路、前記ガス排出部、前記ガス流入経路、および前記ガス流出経路を形成するポンプ部と、
前記ポンプ部に設けられた可動バルブとを更に備え、
前記流出バルブと流入バルブがともに前記可動バルブの一部であり、前記可動バルブが３つの操作位置を持ち、第１の操作位置において排出ガスを前記ガス排出部に振り分け、第２の操作位置において排出ガスを前記ノズルへ振り分け、第３の操作位置において排出ガスを前記ポンプ機構をバイパスさせてノズルへ振り分ける請求項３に記載の洗浄装置。
【請求項５】
さらに、前記ガス流入経路にバルブと、前記バルブからノズルへのガスバイパス経路を備え、前記バルブがガスの流れる方向をガス流入経路からポンプ機構へかまたはポンプ機構をバイバスしてノズルへかのいずれかの方向に制御する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項６】
さらに、前記ガスバイパス経路に接続された添加剤注入経路と、前記添加剤注入経路に接続された添加剤供給源を備えた請求項５に記載の洗浄装置。
【請求項７】
さらに、前記ガス流入経路に接続された二酸化炭素ガス供給源を備えた請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項８】
ガス流入経路と、
前記ガス流入経路に接続され、ガスの排出を可能にしたノズルと、
前記ガス流入経路に接続され、前記ガス流入経路におけるガスに添加剤を混合するための添加剤注入経路と、
前記添加剤注入経路が前記ガス流入経路に合流する箇所に設けられ、前記添加剤注入経路を開放および閉鎖させる位置の間で動作して前記添加剤注入経路の前記ガス流入経路に対する接続を操作し、前記開放位置において前記添加剤が前記ガス流入経路に注入されるように前記添加剤注入経路を前記ガス流入経路に接続する添加剤注入口と、
液体をポンプ供給するためのポンプ機構と、
前記ポンプ機構によりポンプ供給される液体を供給するために前記ポンプ機構に接続された液体流入経路と、
前記ポンプ機構から前記ノズルへの液体流出経路とを備えた洗浄装置。
【請求項９】
前記ポンプ機構は、前記ガス流入経路に接続され、液体パルス噴射流をポンプ供給するためのガス駆動往復動ポンプ機構であり、
ガスを前記ポンプ機構とノズルのいずれかに振り分けるガス流入経路に設けられたバルブを更に備えた請求項８に記載の洗浄装置。
【請求項１０】
液体パルス噴射流をポンプ供給するためのガス駆動往復動ポンプ機構と、
前記ポンプ機構を駆動するガスを供給するために前記ポンプ機構に接続されたガス流入経路と、
前記ポンプ機構によりポンプ供給される液体を供給するために前記ポンプ機構に接続された液体流入経路と、
前記ポンプ機構から前記液体パルス噴射流を導出するための前記ポンプ機構からの液体流出経路と、
前記液体流出経路に接続されているノズルと、
前記ガス流入経路に設けられた流入バルブと、
前記流入バルブからノズルへと接続されているガスバイパス経路を備え、
前記流入バルブがガスの流れる方向をガス流入経路からポンプ機構へかまたはポンプ機構をバイバスしてノズルへかのいずれかの方向に制御することを特徴とする洗浄装置。
【請求項１１】
（ａ）液体パルス噴射流をポンプ供給するためのガス駆動往復動ポンプ機構と、
（ｂ）前記ポンプ機構を駆動するガスを供給するために前記ポンプ機構に接続されたガス流入経路と、
（ｃ）前記ポンプ機構によりポンプ供給される液体を供給するために前記ポンプ機構に接続された液体流入経路と、
（ｄ）前記ポンプ機構から前記液体パルス噴射流を導出するために前記ポンプ機構に接続された液体流出経路と、
（ｅ）前記液体流出経路に接続され流出口を有するノズルと、
（ｆ）前記ポンプ機構からの排気ガスを排出するために前記ポンプ機構に接続されたガス流出経路と、
（ｇ）前記ガス流出経路に接続されたガス排出部と、
（ｈ）前記ガス流出経路に設けられ、ガスの流れる方向をガス流出経路へかまたは前記ガス排出部へかのいずれかの方向に制御する流出バルブと、
（ｉ）前記流入バルブから前記ノズルへと接続されたガスバイパス経路と、
（ｊ）前記ガス流入経路に設けられ、ガスの流れる方向を前記ガス流入経路からポンプ機構へか、または前記ガスバイパス経路を通って前記ノズルへかのいずれかの方向に制御する流入バルブとを備え、
（ｋ）少なくとも下記の３つの操作モードで動作可能な洗浄装置。
（i）前記流入バルブは、前記ガスを前記ガス流入経路から前記ポンプ機構に向かわせ、前記流出バルブは、前記ガスを前記ポンプ機構から前記液体流出経路に向かわせ、そこで、前記ポンプ機構によりポンプ供給される液体パルス噴射流は、前記ポンプ機構からの前記ガス流による加速を伴い前記ノズルから噴出されて、前記液体および前記ガスの双方が前記ノズルを通って排出される第一の操作モード。
（ii）前記流入バルブは、前記ガスを前記ガス流入経路から前記ポンプ機構に向かわせ、前記流出バルブは、前記ガスを前記ポンプ機構から前記ガス排出部に向かわせ、前記液体は前記ノズルを通って放出され、前記ガスは前記ガス排出部を通って排出される第二の操作モード。
（iii）前記流入バルブは、前記ガスを前記ガス流入経路から前記液体流出経路に向かわせて、前記ガスは前記ポンプ機構をバイパスして前記ノズルを通って放出され、前記液体は前記ポンプ機構によりポンプ供給されない第三の操作モード。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、携帯型の外科手術用の洗浄装置および洗浄方法に関する。特に義肢接合手術または外傷性損傷の整形治療のような外科手術において露出している生体組織を洗浄するための携帯型外科洗浄装置および洗浄方法に関する。
本発明はまた、携帯型の外科手術用の薬剤注入装置および薬剤注入方法に関する。特に義肢接合手術を受ける骨部など患部の表面および奥部に種々の治療薬剤または生体活性剤を注入するための外科手術用の洗浄／注入装置および方法に関する。
発明の背景
外科手術の分野において、露出患部組織の徹底的な洗浄の重要性は従来から知られている。整形外科手術においても骨組織の洗浄は必要であると考えられている。軟状の生体組織と骨組織の両方を扱う外傷性損傷の手術においても、感染の危険性を最小限に抑えるために感染物質を徹底的に洗浄しなければならない。同様の危険性から、義肢接合移植のような処置を行う外科手術においても軟状組織と骨組織両方の徹底した洗浄が要求される。セメント材を使用する接合移植手術においては、更に二つの理由のために、移植を受ける骨床の特に徹底した洗浄が要求される。
セメント剤（代表的にはポリメタクリル酸メチル）は移植片を骨部へ接合するものであるが、接着剤ではなく、それ故に義肢が固定・定着するかどうかは移植部分周辺におけるセメント剤と粗い網状組織から成る多孔質な骨との間の密接な機械的結合に依存している。この骨の網状組織から脂肪分、残渣組織片および体液を徹底的に除去すれば、これら物質がセメント剤と骨との間に結合を妨害する中間層を形成することが防止され、結果として、より密接したセメント剤と骨の接触が可能となり、長期間の機械的固着をもたらすことになる。
第二の理由は、移植片の挿入の後、骨の陥部へのセメント剤の塗布は、しばしば圧力がかかるため、患者の循環系に脂肪分または粒子状の残渣組織片を混入させてしまう可能性がある。脂肪塞栓はセメント材を使用した義肢接合移植手術における重大な合併症の潜在要因となっている。しかし、相当量の脂肪分、骨髄および残渣組織片を骨床から除去する徹底的な洗浄によってその発生率を減少できることが明らかになっている。
骨の表面または周辺組織の洗浄は、一般的には、生理食塩水を用いて洗いすすぎ、流し去ることによって行われ、それにより表面の残渣組織片は洗い流される。従来これは球状スポイド（bulb-style）洗浄器を手で押して生理食塩水を噴射することにより行われて来た。最近では、様々な市販の洗浄装置が開発され、これら装置は手動による注水よりも大きな流量と洗浄力を持ったパルス噴射流により生理食塩水を噴射できる。
このようなパルス噴射流洗浄装置の例は、US4,662,829（Nehring）、US4,583,531（Mattchen）、US5,046,486（Grulke et al）に記述されている。これらの装置はいずれもパルス噴射流により生理食塩水を手術患部に注水できる。
パルス噴射流洗浄は線維柱骨の洗浄改善に寄与することが明らかになっている。断続的なパルス噴射流は骨の細孔において洗浄水の侵入を妨害する水の滞留現象を一時的に防ぐことができ、更には生理食塩水のパルス噴射流の衝撃力により骨部から残渣組織片を洗い流すのに役立つ。MattchenおよびGrulke他の両実施例において、効果的な洗浄のためには急俊な洗浄パルス噴射流が重要だと強調されている。これらの両者の装置において、生理食塩水のパルス噴射流は、比較的急俊なオンオフ特性を持って噴射されるので、パルス噴射流は連続した反復性衝撃流を形成する。
上記三者（Nehring，Mattchen，Grulke et al）の各装置は、加圧ガスを利用してポンプの作動を制御するものである。通常用いられるガスは圧縮窒素ガスであり、これは穿孔ドリルや手術用のこぎりなどの手術器具の動力源として通常用いられるもので手術室においては容易に利用できる。
Nehringの特許には膜ポンプが記述されており、液体はガスの圧力による可撓性弾性隔膜の拡張により押し出される。隔膜の拡張により隣接の液室にある液体が加圧される。MattchenおよびGrulke et alの両特許は生理食塩水を制御するピストン形式のポンプを記述している。各々の特許において、ポンプは上記と同様に、圧縮ガスで駆動される。Mattchenの装置は、スライド弁調時部品を利用しており、また使用時に再消毒可能な携帯部に使い捨てポンプカートリッジを取り付けて利用する。Grulkeの装置はバネ駆動のピストンポンプを利用し、全体が使い捨て使用の携帯装置内にポンプを組み込むことで消毒作業を不要にする。
これら３つの装置の全てにおいて、生理食塩水および加圧ガスの通路が完全に分離されていること、および加圧ガスが手術患部から離れた場所に安全に排出されることを確実にすべく細心の注意が払われる。これは患者の安全面において重要なことである。なぜならば手術器具に用いられるこれら窒素ガスは極めて緩慢に拡散するのでガスの血中吸収によりガス塞栓が起こり、重大な生理的失調をもたらす可能性があるからである。手術患部への圧縮空気も窒素含有率が多く、また酸素も緩慢に拡散するので、同様の問題を引き起こす可能性を有する。
US5,037,437（Matsen）は、残渣組織片および体液をより完全に除去するために、生理学的に良性の流動性加圧ガス流を使って骨床を洗浄し乾燥する装置を記述している。流動性ガスは噴射衝撃が加えられた骨部の残渣組織片を解離して、残渣組織片、脂肪分および体液を線維柱の陥部から出し、それらを完全に除去するために骨部表面上に露出させることに有効であることが知られており、それにより優れたセメント剤と骨との接合が可能になる。
この特許は、上記のガス塞栓症の危険性を最小限にするという重要な安全特性を持つ二酸化炭素または生理体液中で二酸化炭素と同じような拡散性を持つガスの使用を教示している。
災害や外傷性の損傷の状況によって様々な状態にある患部を治療する外科手術においては、治療目的により１種またはそれ以上の薬剤を投与することが必要となる。この一例としては、傷口感染の危険とそれに伴う合併症を最小限に抑えるために、外科手術中あるいは外傷性の損傷によって露出している組織に抗生物質を投与することが挙げられる。
外科洗浄装置は一般的に、生理食塩水で傷口を洗浄するために用いられ、抗生物質は手術患部から洗い流せるように洗浄液中に添加して投与することができる。その他の治療剤または生体活性剤は露出している組織に局部的に投与される。この一例としては、整形外科手術の義肢接合移植処置において露出している骨表面の出血を抑えるためにしばしば投与される局部止血剤の使用が挙げられる。トロンビンまたはエピネフリンなどの薬剤が少量の溶媒中に混合されて手術用ガーゼのスポンジを用いて骨部表面に塗布される。その他の実施例においては、水酸化リン灰石組成物などの物質が骨の成長と形成を促進させるために整形骨床に投与される。
従来の手術装置においては、上記のように薬剤の注入は多量の生理食塩水との混合注入またはスポンジなどを用いた手による塗布により行なわれている。前者の実施例においては、投与される薬剤は溶媒によって希釈され、患部を流れる洗浄液を媒介して患部に流されるので、薬剤を投与しようとする装置使用者の操作技量に依存している。後者の実施例においては、注入効率はスポンジまたは同様の道具により直接接触可能となる露出表面の広さに限定される。
従来技術において、上記に述べた骨／生体組織の洗浄その他に関する外科手術装置および方法の改善が必要とされている。
発明の概要
本発明は、生理食塩水その他洗浄液のパルス噴射流の衝撃力を増加することにより洗浄効率を向上させることを目的とする。増大された生理食塩水の衝撃力およびその勢いは、骨床から残渣組織片、骨髄および脂肪分の除去を助ける。生理食塩水の洗浄力増大は、携帯型洗浄装置に組み込まれた二酸化炭素ガスなどの生理的に良性の加圧ガスのパルス噴射流と生理食塩水パルス噴射流の組み合わせにより達成される。本装置は、生理食塩水とガスとの交互の急俊なパルス噴射流によって増大された衝撃力と洗浄効率を提供する。またこの加圧ガスは生理食塩水のポンプ機構の動力源としても利用される。ポンプ機構の各ピストンストロークの制御に利用されたガスは、従来技術のように患部から離れた場所で放出されるものではなく、装置の下流端部にある噴射ノズルの取り込み口の流入部分に再循環する。ポンプ機構によって押し出された生理食塩水の各パルス噴射流は、後に加圧ガスのパルス噴射流を伴い、そのガスは生理食塩水のパルス噴射流の噴射ノズルからの噴射を加速する役目を果たす。このようにして、結果的に洗浄水の流れは、単に生理食塩水のみの反復パルス噴射流だけでなく、生理食塩水と加圧ガスとの交互に繰り返されるパルス噴射流からなる。
本発明の生理食塩水の衝撃力は、ポンプ機構により生理食塩水のみが供給される場合の衝撃力より（ポンプ圧力の１００％まで）著しく増大される。交互にあるガスパルス噴射流はまた残渣組織片を解離するとともに水分が線維柱陥部に滞留するのを防ぐ働きをする。本発明はまた、ガスのみを噴出するためにポンプ機構をバイパスするガスバイパス経路を提供する。本発明ではまた、液体のみの噴射もでき、その場合ガスは大気中に放出される。
一実施形態において、外科手術用携帯装置は、効果的な洗浄のため殺菌した使い捨てポンプ部品が利用できる構成であることが好ましい。
さらに、装置使用者が、生理食塩水／ガス組み合わせ洗浄とガスのみの洗浄とを切り替えられるバルブが形成されていることが好ましく、かかる構成により移植患部の最終的な洗浄と乾燥がガスのみで行なえる。
さらに、装置使用者が、組織の創面切除や清拭よりも念入りな洗浄の必要性がある軟状組織およびその他患部の使用に際して、衝撃力の小さな生理食塩水のみのパルス噴射流による洗浄を選択できるように別の切り換えバルブを組みこむことが好ましい。このバルブ切り換え装置の調整により、大気中に放出されるガスの量と再循環されるガスの量を変えることによって洗浄衝撃力を様々に変えることができる。
また一実施形態において、生理体液内において高い拡散係数を有する二酸化炭素などのガスが使用されることが好ましい。
本発明は、義肢の接合移植のための骨の外科処置準備洗浄、外傷患部組織の洗浄および創面切除を含む様々な外科的処置において利用可能である。
本発明はまた、様々な治療剤または生体活性剤を特定の患部にガス流と共に供給することができる。薬剤は最終的な骨組織洗浄のために使われる加圧ガス流を供給媒体として利用することにより供給されることが好ましい。装置使用者の使い勝手向上のため、液体洗浄とガス洗浄両方を一つの携帯部品により供給できる外科手術用洗浄装置として本発明の装置および方法手段が利用されることが好ましい。
さらに一実施形態において、効果的な洗浄を行うべく本外科手術用携帯装置は、使用者が液体洗浄とガス洗浄との切り替えを操作できるバルブ構造を備えていることが好ましい。ガス洗浄装置は、装置使用者の裁量で、ガス噴射流の中へ添加剤を所望の割合で混合、拡散するために添加剤の貯蔵部を追加することが好ましい。本実施形態の装置携帯部は、装置使用者が利用するあらゆる外科的灌注／洗浄／供給機能を一つの構成により提供できることが好ましい。本発明はそれゆえ、外科処置、特に義肢接合移植などのための骨／生体組織の外科処置準備を含む整形外科処置などににおいて広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
以下、各図面を通して、参照番号が使用されるが、複数の図面、記述を通して同一の参照番号が使用されいるものは発明の構成上、同一または同様の部分であることを示している。
図１は本発明に係る洗浄装置の装置概略図である。
図２は本発明に係る一実施形態の洗浄装置の断面図である。
図３は図２示す洗浄装置のガス洗浄モードでのポンプ部の拡大断面図である。
図４は洗浄装置の弱パルス噴射流（液体のみの洗浄）モードでのポンプ部の拡大断面図である。
図５は洗浄装置の加速パルス噴射流（液体・ガス組み合わせ洗浄）モードにおけるガス・液体の装置への供給段階でのポンプ部の拡大断面図である。
図６は洗浄装置の加速パルス噴射流（液体・ガス組み合わせ洗浄）モードにおけるガス・液体パルス噴射流噴射中のポンプ部の拡大断面図である。
図７は洗浄装置の加速パルス噴射流（液体・ガス組み合わせ洗浄）モードにおけるガス・液体パルス噴射流噴射終了時点のポンプ部の拡大断面図である。
図８はポンプのプランジャ構造部分の第２のプランジャ部の拡大断面図である。
図９はポンプのプランジャ構造部の第２のプランジャ部の端面図である。
図１０はポンプ部の拡大図で、ガスの一部が大気中に排出され、一部が骨／組織表面へ振り分けられる中間設定状態にある構造を示した図である。
図１１は添加剤の貯蔵部分を含んだ洗浄装置の装置概略図である。
本発明の詳細な説明
本発明は、液体、ガスを単体または組み合わせで使用し、整形外科的義肢移植手術およびその他の外科的処置のための骨／組織表面の外科処置準備をする装置および方法を提供する。液体は生理食塩水またはその他の洗浄液・治療液であることが好ましく、手術中に短いストロークで噴射されて骨／組織表面に供給される。ガスは二酸化炭素ガス（ＣＯ２）またはその他生理的に良性の加圧ガスであることが好ましい。液体は短周期のストロークで骨／組織表面に直接供給されることが好ましい。ガスはポンプ機構を制御するために利用され、排出ガスは選択的に大気中に排出されるか、または骨／組織の洗浄力向上のために液体と組み合わされ、骨／組織表面に向って供給される。
ガスの一部を排気ガスとして排出し、残りのガスを骨／組織表面へ向って供給する中間設定部を設けることも可能である。あるいはポンプ機構をバイパスさせて、骨床の洗浄と局部乾燥させるために骨／組織表面にガスを直接噴射するガスバイパス経路を設けることも可能である。ガスバイパス経路には添加剤貯蔵部が付加することができる。
第１図において、本発明に係る洗浄装置１０の概略構成が示されている。ガス流入経路１２および液体流入経路１４はそれぞれガスおよび液体を洗浄装置１０で使用するための流入経路である。ガス供給源１６は、好ましくは二酸化炭素ガスを、例えば５０または７５ｐｓｉなどの大気圧以上の圧力でガス流入経路１２に供給する。液体供給源１８は、好ましくは生理食塩水または他の液体を、液体流入経路１４に供給する。
好ましい実施形態として、流入バルブである第１バルブ２０はガス流入経路１２と連結され、ポンプへのガス流入経路２２が第１バルブ２０に接続され、レシプロポンプ機構３０により制御されるガスが供給される。もしガス流入経路１２によりガス供給源１６から直接ポンプ機構３０へ接続することができるならば、第１バルブ２０は任意となるので都合が良い。第１バルブ２０はリニア型またはロータリー型バルブのいずれでもよい。第１バルブ２０を有する好ましい実施形態としては、ガスのバイパス経路２４が第１バルブ２０からポンプ機構３０をバイパスし、ノズル３２へ直接接続されるものが挙げられる。第１図で示されているように、ガス供給源１６は、第１バルブ２０の適切な制御によりポンプ機構３０の操作に利用されるか、またはノズル３２において直接骨表面への制御噴射流に利用される。
ポンプ機構３０は、加圧ガスによって駆動されるダイヤフラムポンプ、またはピストンポンプのような往復運動をするポンプ機構である。ポンプ機構系３０は、液体流入経路１４および適当な調整バルブ１５を介して液体供給源１８から供給された液体を適当な調整バルブ３３を介して液体流出経路３４、さらにノズル３２に供給する。調整バルブ１５および３３は、供給液体の流れの適切な方向制御を維持し、汚染物質の逆流を防止する。
ポンプ機構３０からの排ガスはポンプガス排出経路３６によりポンプ機構３０から排出される。流出バルブである第２バルブ３８は、ガス流出経路３６からの排出ガスを、排気出口４０か、第２バルブ３８からノズル３２へ至るガスの循環経路４２かのいずれかへ振り分ける。中間装置を設けることも可能であり、排気ガスを同時に両経路へ振り分ける。第２バルブ３８が排ガスをガスの循環経路４２へ振り分けるとノズル３２から供給される液体の噴射強度が増大する。ポンプ機構３０の往復運動により、排ガスは液体パルス噴射流を供給ノズル３２へ送り込むポンプのストロークごとにガス排出経路３６内へ放出される。ガスパルス噴射流は、液体パルス噴射流の流入後直後に供給ノズル３２へ入って行き、液体パルス噴射流に勢いを加える。液体とガスとの交互のパルス噴射流はノズル口４４を介して骨／組織表面へ供給される。第２バルブ３８はリニア型またはロータリー型バルブのいずれでも良い。
もしノズル３２からの液体の増加噴射強度が望ましい量でないならば、第２バルブ３８を操作して排出ガスの一部をガス循環経路４２ではなく排気出口４０へ振り分ける。ポンプガス排出経路３６がポンプ機構３０からノズル３２へ直接接続できるならば、第２バルブ３８は任意となるので都合が良い。しかし第１図の好ましい実施形態において示されているように、ガス供給源１６はポンプ機構３０を駆動させるために利用され、その後、第２バルブ３８の適切な制御により大気中に排出されるか、またはガスの全てまたはその一部が液体のパルス噴射流の勢いを増加させるためにノズル３２の取り込み口へ供給される。
洗浄装置１０は様々なモードで操作できることが好ましい。第一のモードはポンプ機構３０によりノズル３２から骨／組織表面へ洗浄液を噴射する操作モードである。このモードでの操作においては少なくとも２つの使い方があり、１つめの使い方は加速パルス噴射流を出す使い方であり、バルブ３８を操作して排気ガスをガス循環経路４２に振り分けてノズル３２に導くことにより洗浄液のパルス噴射流を加速する。その様な使い方（ガス、洗浄液組み合わせ）は、骨および組織の洗浄、治療の初期処置に有効である。
２つめの使い方は、弱パルス噴射流（洗浄液のみ）を出す使い方で、第２バルブ３８により排出ガスをノズル３２に代えて排出口４０に振り分ける。洗浄液はポンプ機構３０のみの作動によりノズル３２から噴射される。その様な使い方は軟状組織の洗浄、治療、通常の含浸または灌注に有効である。
３つめの使い方は、加速を調整したパルス噴射流を出す使い方で、排出ガスの一部を排出口から出し、残りの部分をガス循環回路４２に振り分け、ノズル３２に導く。この中間設定は特に外傷性損傷部、病気により弱化している骨部の洗浄に有効である。バルブ３８の位置が、洗浄液とガス組み合わせの最大加速パルス噴射流時の設定位置と洗浄液のみの弱パルス噴射流時の設定位置の間であれば、バルブ３８の位置調整によりガスの排出口からの排出量とノズルへの供給量を調整できる。
第二の操作モードは、ポンプ機構３０をバイパスし、ガスをガスバイパス経路２４に第１バルブ２０の操作により振り分け、直接ノズル３２に導き、骨／組織表面へガスを噴出する操作モードである。この様な操作モードは骨表面の洗浄および乾燥、解離残渣組織片の除去など治療の最終処置に有効である。
オプションとして、ガスの流れる方向を正しく保つため、調整バルブをガス流入口１２、ポンプガス流入経路２２、ガスバイパス経路２４、ポンプガス排出経路３６、ガス循環経路４２に設けることができる。
加速洗浄液噴射流と洗浄液のみの洗浄液噴射流の特性を調べて見たところ、開発された最大加速パルス噴射流モードの洗浄液噴射流は洗浄液のみの弱パルス噴射流モードの洗浄液噴射流の２倍の衝撃力を持っていることが分かった。
この生理食塩水洗浄システムが潜在的に持つ有利な点は、効率の良い洗浄であり手術時間を短縮する点である。残渣組織片の除去を素早く行なうことができれば、洗浄液の使用量も少なくて済み、かつ洗浄液の乾燥に要する時間も短くて済む。洗浄液の使用量の減少により、洗浄中に患部から飛び散る洗浄液および残渣組織片からの血液性病原体にさらされる手術室中の医療関係者の院内感染の危険性を減少させることができる。
その他の有利な点としては、骨床の洗浄と乾燥のために動力源を別々に用意する必要がないことが挙げられる。通常、生理食塩水のポンプ動力源としては本明細書の従来技術で説明したような空気または窒素駆動ポンプ、または電気ポンプが使われている。Matsenなどで説明されているように更に最終段階の洗浄および乾燥において別の二酸化炭素供給源が必要である。本発明においては、二酸化炭素供給源が洗浄液ポンプの駆動源と洗浄目的の加圧ガス供給源を兼ねている。好ましい実施形態としては、生理食塩水と加圧ガスは両方共、携帯部分または取手部分、組み込みノズルまたは取り替え型ノズル付きポンプによる一体構成の装置から噴射できる。ポンプ部は殺菌したものが使われ、取手部分とノズルは使い捨てまたは再消毒可能なものである。
ここで図２〜図１０を参照しながら、洗浄装置１１０の好ましい実施形態を示す。洗浄装置１１０はポンプ部１１２と、ラッチ１３４によりポンプ部１１２とは分離できる取手部１１４とを備えている。この構成により、ポンプ部１１２の使い捨ておよび取手部１１４の再利用が可能となる。
ガス供給源１１６は導管１２０を介して洗浄装置１１０のガス流入口１２２に接続されている。第１ガス経路１２４と第２ガス経路１２６を介してガス流入口１２２はポンプ部１１２に接続されている。引き金１２８は装置利用者がガス供給源からポンプ部１１２へのガス供給量を制御するため使用する。
洗浄液経路１３０は洗浄液供給源１１８から洗浄装置１１０のポンプ部１１２へ接続されている。調整バルブ１３２は洗浄液がポンプ部１１２へ流れ込む方向を正しく保つ。
ガスは第１のガス経路１３６に導かれる。バルブ１４０の位置が調整され、ガスはガス経路１３６から以下の実施形態に示す１つまたは複数の経路に導かれる。バルブ１４０の第一の位置による使用モードを図３を参照しながら説明する。この実施形態ではガスはガス経路１３６からガスバイパス経路１５２に入り、洗浄装置の噴射出口であるノズル１５４のノズル口１５６に導かれる。図３のノズル１５４の構成は、ラッチ１５８付きのポンプ部１１２に取り付けられるノズルの一構成例である。他のノズル構成も、ガスの特性、流れる方向、ノズル口１５６の位置など装置使用者の利用目的に応じて可変とすることができる。バルブ１４０はチャンバ室１４８にある茎部１４２を備えている。複数の密閉弁１４４、１４５、１４６、１４７が茎部１４２に取り付けられ、チャンバ室１４８を密閉している。茎部１４２は陥部１５０を持ち、図３に示すガスのみの噴射モードにおいて第１ガス噴出経路１３６をガスバイパス経路１５２に接続する。
次にバルブ１４０の第二の位置による使用モードを図４を参照しながら説明する。第二のモードは洗浄液のみによる弱パルス噴射流モードである。バルブ１４０は、洗浄液を押し出すプランジャ１７０の駆動のため、ガスを第１ガス経路１３６からポンプ流入口１６０に導く。ガスは、ポンプガス排出経路１６１により、バルブ１４０の茎部１４２の内部通路１６２を通り、ガスを大気中へ排出する排出口１６６へ通じるガス流出口１６４に導かれて大気中に放出される。排出口１６６の排出方向は、患者、装置使用者に直接向かないように変えることができる。ガスを手術室から遠ざけて排出するために、この排出部にチューブを取り付けることができる。ポンプ流入口１６０に流入するガスは、プランジャ１７０を駆動し、洗浄液を洗浄液噴射流入口１７６からチャンバ室１７８、ポンプ流出口１７２に送り出す。調整バルブ１７４はプランジャ１７０からの洗浄液の流れ方向を制御する。
次にバルブ１４０の第三の位置による使用モードを図４を参照しながら説明する。第三のモードは加速パルス噴射流モードである。第１ガス経路１３６からのガスは、プランジャ１７０の駆動のためポンプ流入経路１６０に導かれる。排出ガスはポンプ排出経路１６１から、内部通路１６２を通り、経路１６８からガス経路１５２に入り、加速パルス噴射流を作るためノズル１５４においてポンプ供給された洗浄液の後に入る。
バルブ１４０は必要ならば２つに分離して設けることが可能である。この場合では、各バルブは少なくとも２つの位置に調整され、一つのバルブはガス流入の流れを制御し、他方はガスの流出の流れを制御する。
ここでプランジャ１７０の操作について、図５〜図９を参照しながら詳しく説明する。図５〜図７においてバルブ１４０は加速パルス噴射流モードで使用されている。プランジャ１７０は、図５〜図７に示す加速パルス噴射流モード、図４に示す弱パルスモードの双方において同様の操作となる。図５に示すように、プランジャ１７０は、第１プランジャ部１８２を押し出して調整バルブ１７４からの距離を設けるため使われる大型スプリング１８０を備えている。大型気密弁１８５は洗浄液とガスとを遮蔽する。第２プランジャ部１８６はピストン運動のため第１プランジャに取り付けられる。小型スプリング１８４は、第２プランジャ部１８６を押し出して第１プランジャ部に対して図５と図７に示す位置に保持する。
第２プランジャ１８６のディスク１８８にある孔１９０は、ポンプ流入経路１６０からガスを流入させるためにあり、流入ガスが第１プランジャ部１８２をスプリング１８０に対抗して調整バルブ１７４の方向に押し出し、洗浄液がチャンバ室１７８にポンプ汲み上げされる。第１プランジャ部１８２は調整バルブ１７４の方向に動くので、ガスは、図６に示すように小型スプリング１８４の押力に対抗して第１プランジャ部１８２と第２プランジャ部１８６を分離するように働く。第１プランジャ部１８２の内部肩縁部と第２プランジャ部１８６の突縁部１８７間の機械的な連結により、図６に示すようにディスク１８８は排出ガス経路１６１から離れる。ガスが排出ガス経路１６１から排出され始めるので、図７に示すように、小型スプリング１８４は急激に第２プランジャ部１８６を第１プランジャ部１８２の方向へ引き寄せる。排出ガス経路１６１はポンプ流入口１６０よりも比較的大きいので、各ピストン運動のサイクル終了時で素早くガスを排出することができる。
図８と図９に示されているように、第２プランジャ部１８６のディスク１８８は中央ガスストッパ部１９２が含まれいる。中央ガスストッパ部１９２は、ガス排出経路１６１から離されたときは、ガスをチャンバ室１７８から急激に排出させることができ、そのため大型スプリング１８０により第１プランジャ部１８２と第２プランジャ部１８６を図５に示すガス排出経路１６１に近い位置に戻すことができる。元の位置に戻った各プランジャは洗浄液を液室に引き入れ次のピストンサイクルに備える。このように、洗浄液パルス噴射流はプランジャ１７０によりポンプ供給される。
バルブ１４０が洗浄液のみによる弱パルス噴射流モードと加速パルス噴射流モードの中間設定にある場合を図１０を使って説明する。この中間設定では、排出ガスは内部経路１６２に入る。排出ガスの一部は経路１６８を通り、ガス経路１５２に入り、加速洗浄液パルス噴射流の調整をするためノズル１５４にポンプ供給された洗浄液の後に導かれる。排出ガスの残りの部分は内部経路１６２からガス流出口１６４に入り、ガス排出口１６６から大気中に排出される。ガス排出口１６６から排出されるガスの量とガス経路１５２に流入するガスの量がバルブ１４０の位置により調整できる。
本発明は、外科用の様々な治療剤、生体活性剤の添加物を供給し、またはそれら添加剤を外科治療または外傷治療において骨組織や周囲の軟状組織の清浄および外科処置準備のための洗浄や灌注処置と合わせて供給できる装置および方法も提供する。灌注液は生理食塩水または他の洗浄液であり、治療中ポンプ供給により骨／組織の表面にパルス噴射流の形で与えられることが好ましい。また洗浄はこれら洗浄液と二酸化炭素（ＣＯ２）または他の生理的に良性の加圧ガスとの組み合わせで与えられるのが好ましい。ガスはポンプ機構を駆動するために使われ、更には洗浄液の噴射モードを調整するために使われる。またはガスはポンプ機構をバイパスして骨／組織表面へ直接放出され、外科処置準備のため患部の更なる清浄と乾燥に使われる。さらに乾燥したガスの流れは添加剤の患部への供給媒体として使われる。
図１１は本発明に係る洗浄装置２１０の概略図である。この洗浄装置２１０は、図１に示した洗浄装置１０とほぼ同様である。ガス流入経路１２、洗浄液噴射流入経路１４、添加剤注入経路２２６はそれぞれ、ガス、洗浄液、添加剤を洗浄装置２１０に流入させる経路である。ガス供給源１６は二酸化炭素ガスであることが好ましく、例えば５０または７５ｐｓｉの大気圧以上の圧力をもってガス流入経路１２に供給される。洗浄液供給源１８は生理食塩水などが好ましく、洗浄液噴射流入経路１４に供給される。添加剤供給源２２８は粉体または懸濁状態で添加剤が添加剤注入経路２２６により選択的に供給される。
洗浄装置２１０は洗浄液の噴射操作という点からは洗浄装置１０と同様に使用することができる。前記第二の操作モードにおいて、第１バルブ２０はガスをポンプ機構３０をバイパスさせてガスバイパス経路２４に振り分け、骨または組織表面に噴射するため直接ノズル３２に導く。添加剤注入口２２５は添加剤供給源２２８から添加剤注入経路２２６を通して添加剤がガス流に混合されるために設けられ、ガスと添加剤の混合気体を骨または組織表面に供給するためノズル３２に導く。この操作モードは、装置使用者が選択した特定の添加剤を投与するために利用される。また、添加剤注入口２２５はガスバイパス経路２４にあるガスのみをノズル３２に直接供給するために閉鎖することができる。この操作モードは外科処置の最終段階の骨表面の清浄および乾燥、遊離した残渣組織片の除去に利用される。選択的に調整バルブをガスの流れ方向の制御のために添加剤注入経路２２６に設けることができる。
骨床またはその他患部の外科処置準備の過程で、洗浄装置２１０は、洗浄液による洗浄またはガス洗浄により残渣組織片または体液が除去された後で利用される。添加剤はガス流中に浮遊する乾燥粉体として、または手術に先立ち少量の溶媒に混合して供給することができる。この溶液は霧状にされ、乾燥ガス流に混合され細かい霧または噴霧スプレーの形で投与される。
この投与方法は、装置使用者が添加剤を溶媒で希釈したくない場合または洗浄液と共に供給したくない場合に利用することができる。ガスは露出している患部のすべての骨の細孔に行き渡るので、所望の物質を特定の場所に奥部と表面に投与することができる。この方法で投与できる物質としては、抗生物質その他防腐剤、骨の治癒、再成長を促進するハイドロキシアパタイトその他生体活性物質、セメント剤と骨の固着を防げる骨から滲出する血を止めるためのトロンビン、エピネフリン、アドレナリン、マイクロクリスタリンコラーゲン、ゼラチン、酸化セルロースなどの局所的に吸収可能な止血剤、さらに「プライマー」といった骨セメント剤などの骨治療、固着用の薬剤が挙げられる。
以上、上記の本発明に関する詳細な記述は、本発明の好ましい実施形態を説明したものであり、開示された発明概念から当業者が容易になすことができる変形、均等物は本明細書における特許請求の範囲に含まれるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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