(57)【要約】椎間板の天然髄核を置き換えるための補綴髄核（５）。本発明の補綴髄核は、細胞外の体液に対して透過性である物質から作製される部分的につぶれた密閉エンベロープ（１０）を含む。エンベロープは、エンベロープの壁体の前後に浸透ポテンシャルをもたらす溶質（２０）を含有する。使用時においては、部分的につぶれたエンベロープが、椎間板の中空内部に外科的に埋め込まれ、これが体液を吸収し、これによりエンベロープの膨張とそれに引き続いた椎間板の膨張が果たされる。
2005507743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜を含んでいて少なくとも１種の溶質を内部に含有する密閉エンベロープを含む補綴髄核であって、前記膜は、水に対しては透過性で、前記少なくとも１種の溶質に対しては不透過性であり、前記溶質は水溶性であって、これにより密閉エンベロープが水を含有する環境に配置されると、水が膜を通過し、前記少なくとも１種の溶質と接触し、前記少なくとも１種の溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立され、この膨張は、エンベロープに作用する内部圧力と外部圧力との間に平衡状態が確立されるまで続き、そしてさらに、前記密閉エンベロープがある構造物を含み、少なくとも１種の溶質が、プロテーゼの髄核が体内に配置されるときに、内部圧力を生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内部圧力は、（１）外力によってプロテーゼの髄核に加わる外部圧力よりはかなり高く、密閉エンベロープはこのような内部圧力に耐えることができ、プロテーゼの髄核に加わる外部負荷が変化しても、プロテーゼの髄核の体積が比較的一定のままであり、および（２）密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対してプロテーゼの髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い、前記プロテーゼの髄核。
【請求項２】
前記エンベロープが実質的に完全に前記膜から形成されている、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項３】
前記エンベロープが強化メッシュを含む、請求項２記載のプロテーゼの髄核。
【請求項４】
前記強化メッシュが前記膜に対して内部に配置されている、請求項３記載のプロテーゼの髄核。
【請求項５】
前記強化メッシュが前記膜に対して外部に配置されている、請求項３記載のプロテーゼの髄核。
【請求項６】
前記強化メッシュが前記膜内に収容されている、請求項３記載のプロテーゼの髄核。
【請求項７】
前記膜が、前記エンベロープの壁体中に形成されるウインドーを含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項８】
前記膜が、適切な水透過特性を有する均一膜を含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項９】
前記膜が、親水性セグメントを有するポリウレタンブロックコポリマーを含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１０】
前記膜が、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、架橋ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ナイロン６、ナイロン６．６、芳香族ナイロン、ポリ酢酸ビニル、可塑化ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチレート、およびエチレン酢酸ビニルコポリマーからなる群のうちの少なくとも１種を含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１１】
前記膜が約０．０１０〜０．０３０インチの厚さを有する、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１２】
前記エンベロープが円盤状の形状を有する、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１３】
前記少なくとも１種の溶質が、前記エンベロープ中に配置されるときに固体を含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１４】
前記少なくとも１種の溶質が、前記エンベロープ中に配置されるときにペーストを含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１５】
前記少なくとも１種の溶質が、前記エンベロープ中に配置されるときに液状濃縮物を含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１６】
プロテーゼの髄核が体内に配置される前に、前記少なくとも１種の溶質が前記エンベロープ中に配置される、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１７】
プロテーゼの髄核が体内に配置された後に、前記少なくとも１種の溶質が前記エンベロープ中に配置される、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１８】
前記少なくとも１種の溶質がポリアクリルアミドを含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項１９】
前記少なくとも１種の溶質が、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、乳酸カルシウム、およびコハク酸マグネシウムからなる群のうちの少なくとも１種を含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２０】
前記少なくとも１種の溶質が、スクロース、グルコース、フルクトース、グリシン、アラニン、バリン、およびビニルピロリドンからなる群のうちの少なくとも１種を含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２１】
前記少なくとも１種の溶質が、ポリ−ｎ−ビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース、およびポリエチレングリコールからなる群のうちの少なくとも１種を含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２２】
前記少なくとも１種の溶質が、マンニトール、ウレア、血液副生物、タンパク質、およびデキストランからなる群のうちの少なくとも１種を含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２３】
前記エンベロープが、トップセクション、サイドセクション、およびボトムセクションから形成され、これによりエンベロープの膨張の方向と程度が制御される、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２４】
前記エンベロープが、より上方のエッジセクション、より上方のトップセクション、より下方のボトムセクション、およびより下方のエッジセクションから形成され、前記溶質が、前記より上方のトップセクションと前記より下方のボトムセクションとの間に配置され、そしてさらに、前記より上方のエッジセクションと前記より下方のエッジセクションがそれらの中に開口を含み、これによりエンベロープの膨張の方向と程度が制御される、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２５】
前記開口が円形である、請求項２１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２６】
前記開口がＶ字形である、請求項２４記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２７】
前記エンベロープが少なくとも１つの内部壁体を含み、これによってエンベロープの膨張の方向と程度が制御される、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの壁体がプロテーゼの髄核の内部を複数の別個のチャンバーに細分する、請求項２７記載のプロテーゼの髄核。
【請求項２９】
前記プロテーゼの髄核が複数のネスト化されるエンベロープを含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項３０】
前記浸透圧が１００ｐｓｉより大きい、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項３１】
前記少なくとも１種の溶質が複数種の溶質を含む、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項３２】
前記複数種の溶質が第１の溶質と第２の溶質を含み、前記第２の溶質は組成が前記第１の溶質とは異なり、そしてさらに、前記膜は前記第２の溶質に対して透過性である、請求項３１記載のプロテーゼの髄核。
【請求項３３】
膜を含んでいて少なくとも１種の溶質を内部に含有する密閉エンベロープを含むプロテーゼの髄核を供給する工程、このとき前記膜は、水に対しては透過性で、前記少なくとも１種の溶質に対しては不透過性であり、前記少なくとも１種の溶質は水溶性であって、これにより密閉エンベロープが水を含有する環境に配置されると、水が膜を通過し、前記少なくとも１種の溶質と接触し、前記少なくとも１種の溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立され、この膨張は、エンベロープに作用する内部圧力と外部圧力との間に平衡状態が確立されるまで続き、そしてさらに、前記密閉エンベロープがある構造物を含み、少なくとも１種の溶質が、プロテーゼの髄核が体内に配置されるときに、内部圧力を生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内部圧力は、（１）外力によってプロテーゼの髄核に加わる外部圧力よりはかなり高く、密閉エンベロープはこのような内部圧力に耐えることができ、プロテーゼの髄核に加わる外力が変化しても、プロテーゼの髄核の体積が比較的一定のままであり、および（２）密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対してプロテーゼの髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い；椎間板の天然髄核中にボイドを作製する工程；および椎間板におけるボイド中にプロテーゼの髄核を配置する工程；を含む、椎間板の髄核を置き換えるための方法。
【請求項３４】
膜を含んでいて少なくとも１種の溶質を内部に含有する密閉エンベロープを含むプロテーゼの椎間板であって、前記膜は、水に対しては透過性で、前記少なくとも１種の溶質に対しては不透過性であり、前記少なくとも１種の溶質は水溶性であって、これにより密閉エンベロープが水を含有する環境に配置されると、水が膜を通過し、前記少なくとも１種の溶質と接触し、前記少なくとも１種の溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立され、この膨張は、エンベロープに作用する内部圧力と外部圧力との間に平衡状態が確立されるまで続き、そしてさらに、前記密閉エンベロープがある構造物を含み、少なくとも１種の溶質が、プロテーゼの椎間板が体内に配置されるときに、内部圧力を生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内部圧力は、（１）外力によってプロテーゼの椎間板に加わる外部圧力よりはかなり高く、密閉エンベロープはこのような内部圧力に耐えることができ、プロテーゼの椎間板に加わる外部負荷が変化しても、プロテーゼの椎間板の体積が比較的一定のままであり、および（２）密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対してプロテーゼの髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い、前記プロテーゼの椎間板。
【請求項３５】
膜を含んでいて少なくとも１種の溶質を内部に含有する密閉エンベロープを含むプロテーゼの椎間板を供給する工程、このとき前記膜は、水に対しては透過性で、前記少なくとも１種の溶質に対しては不透過性であり、前記少なくとも１種の溶質は水溶性であって、これにより密閉エンベロープが水を含有する環境に配置されると、水が膜を通過し、前記少なくとも１種の溶質と接触し、前記少なくとも１種の溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立され、この膨張は、エンベロープに作用する内部圧力と外部圧力との間に平衡状態が確立されるまで続き、そしてさらに、前記密閉エンベロープがある構造物を含み、少なくとも１種の溶質が、プロテーゼの椎間板が体内に配置されるときに、内部圧力を生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内部圧力は、（１）外力によってプロテーゼの椎間板に加わる外部圧力よりはかなり高く、密閉エンベロープはこのような内部圧力に耐えることができ、プロテーゼの椎間板に加わる外力が変化しても、プロテーゼの髄核の体積が比較的一定のままであり、および（２）密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対してプロテーゼの髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い；天然の椎間板を除去する工程；および天然椎間板の除去によってもたらされるボイド中にプロテーゼの椎間板を配置する工程；を含む、椎間板を置き換えるための方法。
【請求項３６】
前記エンベロープが補助的溶質を含有し、そしてさらに、前記膜が前記補助的溶質に対して不透過性ではない、請求項１記載のプロテーゼの髄核。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（係属中の先行特許出願に関して）
本特許出願は、「椎間板の髄核を置き換えるための、または椎間板全体を置き換えるための装置と方法」に関してＬｅｈｍａｎｎ  Ｋ．Ｌｉらが２００１年１１月５日付けで出願した米国特許出願第１０／０１１，９１６号（該特許出願を参照により本明細書に含める）からの優先権を特許請求する。
【発明の分野】
【０００２】
本発明は、一般には外科手術装置と外科手術方法に関し、さらに詳細には、椎間板の髄核を修復および／または置き換えるための、あるいは椎間板全体を置き換えるための外科手術装置と外科手術方法に関する。
【０００３】
（発明の背景）
脊柱は、密接に連結した椎体のフレキシブルな鎖である。正常なヒトの脊椎には、７個の頚部体、１２個の胸郭体、および５個の腰椎体がある。腰椎の下に仙骨と尾骨がある。それぞれの個別の椎体が、硬くて緻密な骨の外殻を有する。椎骨体の内部には、赤色骨髄を含有する海面質骨のハニカムがある。赤血球のすべてと白血球の多くは、このような海面質骨の内部に生成され、ここで血液細胞が成熟してから血流中に放出される。
【０００４】
椎間板（脊椎板としても知られている）は、制御された運動を可能にするよう、椎体間のクッションとして機能する。健全な椎間板は３つの成分からなる：すなわち、髄核（あるいは、より簡単には核）と呼ばれるゼラチン質の内部コア；線維輪（あるいは、より簡単には輪）と呼ばれる一連の；および２つの（すなわち、上位と下位の）薄い軟骨層、これらの層が、隣接した椎体の薄い皮質骨に椎間板を連結しており、終板（ｅｎｄ  ｐｌａｔｅｓ）と呼ばれる。
【０００５】
椎間板は、外傷（例えば椎間板ヘルニア）もしくは疾患（例えば変性椎間板疾患）によって取って代わられたり、および／または損傷を受けたりすることがある。
【０００６】
椎間板ヘルニアは膨れ上がって、それ自体を神経に押しつけ、この結果、下肢痛、筋肉制御の低下、または麻痺状態を引き起こす。椎間板ヘルニアを処置するには、一般には、椎間板の原因部分（すなわち、髄核の膨らんだ部分）を外科的に取り除く。
【０００７】
変性椎間板疾患は通常、椎間板の高さを徐々に減少させ、線維輪を放射状および／または円周状に曲げ、引き裂き、あるいは切り離し、持続的で且つ日常生活に支障をきたすような背痛を引き起こす。変性椎間板疾患は一般に、髄核を外科的に取り除くことによって、そして接合部を安定化させるように、隣接した椎体を融合させることによって処置する。
【０００８】
髄核の一部を取り除くのかまたは全部を取り除くかのいずれにせよ、これらの処置は、運動の不足を補償する必要性が生じることから、最終的には、隣接した椎間板により大きな応力を及ぼす。このことは次には、それら隣接した椎間板の早期変性を引き起こすことがある。
【０００９】
外科処置における最近の傾向は、解剖学的構造物の除去ではなくむしろ修復にあり、こうした修復は、できるだけ侵襲的ではない外科技術を使用することによって行うのが好ましい。損傷した組織もしくは接合部を、できるだけ少なくて且つできるだけ小さな切開部を作り出すことで外科的に修復できれば、一般には、患者に対する外傷と痛みがより少なくなると共に、より良い臨床結果が得られる。
【００１０】
この点に関して、損傷した髄核を補綴（プロテーゼの）インプラントで置き換えることができ、これにより脊椎板をその最初の構造と機能に修復できる、ということがわかっている。しかしながら残念なことに、このようなインプラント（“補綴髄核”と呼ばれることがある）は種々の欠点を有しやすい。
【００１１】
第一に、天然の髄核は、人工的に再生するのが困難な複雑な構造物である。髄核は、個々人の活動に応じて広範囲の異なった負荷を担わなければならない。一例として、髄核は、個人が重い物体を運んでいるときは比較的大きな負荷を担わなければならないが、個人が体を横たえている（例えば眠っている）ときは比較的穏やかな負荷を吸収しなければならない。髄核はさらに、急速に変わる負荷（例えば、個人が飛び跳ねているとき）に速やかに反応できなければならない。天然の髄核は、制御された適切な変形によってこのような負荷の変化を吸収する。
【００１２】
変化しつつある負荷に応じた適切な変形がなされない補綴髄核（すなわち、適応が不適切であるような補綴髄核）は脊椎における衝撃負荷を適切に吸収することができず、従って天然髄核の衝撃反応を模倣してしのぐことはできそうにない。一方、負荷の持続的な変化の下で過剰に膨張・収縮する補綴髄核（すなわち、適応が過剰であるような補綴髄核）は、脊椎、脊髄神経、および他の隣接構造物を巻き込んだ望ましくない解剖学的変化を引き起こすようである。この場合も、こうした補綴髄核が、天然髄核の衝撃反応を模倣してしのぐことはできそうにない。
【００１３】
従って補綴髄核においては、異なった負荷に対して適切な変形反応をもたらす能力を有することが強く求められている。残念ながら、現在の補綴髄核は、天然髄核がもつ可変の負荷収容能力（ｌｏａｄ−ｃａｒｒｙｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔｙ）を再現する上で問題がある。
【００１４】
現在の補綴髄核の他の欠点は、脊椎板の内部に補綴髄核を挿入するためには、一般には、線維輪において比較的大きなもしくは多くの切開部を必要とする、という点である。このような大きなもしくは多くの切開部は、すでに障害が起きている脊椎板をさらに弱めることになりやすい。さらに、線維輪におけるこれらの切開部は、一般に簡単には修復されない。従って、補綴髄核が最終的には脊椎板スペースからはみ出て、周囲の生体組織に支障をきたすかも知れない、という懸念がある。
【００１５】
現在のそれほど侵襲性ではない補綴髄核（例えば、１９９７年７月１０日付け取得のＲａｙらによる米国特許第５，６７４，２９５号を参照）のさらなる欠点は、髄核を再生するためには、一般には、横方向に配置される多くのインプラントを使用しなければならない、という点であり、このことは、負荷の適切な担いが確実に果たされるように、幾つかのインプラントの隣合った位置決めを慎重に考慮しなければならない、ということを示している。
【００１６】
上記のことに加えて、異なった負荷の結果として起こる補綴髄核の変形を適切に制御できないと、すでに外傷および／または疾患によって障害が起きている線維輪に大きな半径方向応力が伝達されることがあり、いずれにしても補綴髄核の挿入のために必要とされる切開部によって障害を受ける、ということも理解しておかなければならない。椎間板全体の置き換えも提唱されている。しかしながら、このような補綴椎間板も、補綴髄核に関して上記したような負荷収容問題（ｌｏａｄ−ｃａｒｒｙｉｎｇ  ｉｓｓｕｅｓ）を被ると考えられる。
【発明の概要】
【００１７】
したがって、本発明の１つの目的は、椎間板の髄核を置き換えるための改良された装置を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、椎間板の髄核を置き換えるための改良された方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の他の目的は、椎間板全体を置き換えるための改良された装置を提供することにある。
【００２０】
本発明のさらに他の目的は、椎間板全体を置き換えるための改良された方法を提供することにある。
【００２１】
上記の目的および他の目的を考慮すると、本発明の特徴は、椎間板の天然髄核を置き換えるための新規の補綴髄核を提供することにあり、このとき前記補綴髄核は、膜を含んでいて少なくとも１種の溶質を内部に含有する密閉エンベロープを含み、前記膜は、水に対しては透過性で、前記少なくとも１種の溶質に対しては不透過性であり、前記少なくとも１種の溶質は水溶性であって、これにより密閉エンベロープが水を含有する環境に配置されると、水が膜を通過し、前記少なくとも１種の溶質と接触し、前記少なくとも１種の溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立される。この膨張は、エンベロープに作用する内部圧力と外部圧力との間に平衡状態が確立されるまで続く。本発明によれば、前記密閉エンベロープがある構造物を含み、少なくとも１種の溶質が、補綴髄核が体内に配置されるときに、内部圧力を生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内部圧力は、（１）外力によって補綴髄核に加わる外部圧力よりはかなり高く、密閉エンベロープはこのような内部圧力に耐えることができ、補綴髄核に加わる外部負荷が変化しても、補綴髄核の体積が比較的一定のままであり、および（２）密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対して補綴髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い。
【００２２】
本発明の他の特徴は、椎間板の髄核を置き換えるための新規方法を提供することにあり、前記方法は、
膜を含んでいて少なくとも１種の溶質を内部に含有する密閉エンベロープを含む補綴髄核を供給する工程、このとき前記膜は、水に対しては透過性で、前記少なくとも１種の溶質に対しては不透過性であり、前記少なくとも１種の溶質は水溶性であって、これにより密閉エンベロープが水を含有する環境に配置されると、水が膜を通過し、前記少なくとも１種の溶質と接触し、前記少なくとも１種の溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立され、この膨張は、エンベロープに作用する内部圧力と外部圧力との間に平衡状態が確立されるまで続き、そしてさらに、前記密閉エンベロープがある構造物を含み、少なくとも１種の溶質が、補綴髄核が体内に配置されるときに、内部圧力を生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内部圧力は、（１）外力によって補綴髄核に加わる外部圧力よりはかなり高く、密閉エンベロープはこのような内部圧力に耐えることができ、補綴髄核に加わる外部負荷が変化しても、補綴髄核の体積が比較的一定のままであり、および（２）密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対して補綴髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い；
椎間板の天然髄核中にボイドを作製する工程；および
椎間板におけるボイド中に補綴髄核を配置する工程；
を含む。
【００２３】
本発明のさらなる特徴は新規の補綴椎間板を提供することにあり、このとき前記補綴椎間板は、膜を含んでいて少なくとも１種の溶質を内部に含有する密閉エンベロープを含み、前記膜は、水に対しては透過性で、前記少なくとも１種の溶質に対しては不透過性であり、前記少なくとも１種の溶質は水溶性であって、これにより密閉エンベロープが水を含有する環境に配置されると、水が膜を通過し、前記少なくとも１種の溶質と接触し、前記少なくとも１種の溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立される。この膨張は、エンベロープに作用する内部圧力と外部圧力との間に平衡状態が確立されるまで続く。本発明によれば、密閉エンベロープがある構造物を含み、少なくとも１種の溶質が、補綴椎間板が体内に配置されるときに、内部圧力を生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内部圧力は、（１）外力によって補綴椎間板に加わる外部圧力よりはかなり高く、密閉エンベロープはこのような内部圧力に耐えることができ、補綴椎間板に加わる外部負荷が変化しても、補綴椎間板の体積が比較的一定のままであり、および（２）密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対して補綴髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い。
【００２４】
本発明の他の特徴は、椎間板を置き換えるための新規方法を提供することにあり、このとき前記方法は、
膜を含んでいて少なくとも１種の溶質を内部に含有する密閉エンベロープを含む補綴椎間板を供給する工程、このとき前記膜は、水に対しては透過性で、前記少なくとも１種の溶質に対しては不透過性であり、前記少なくとも１種の溶質は水溶性であって、これにより密閉エンベロープが水を含有する環境に配置されると、水が膜を通過し、前記少なくとも１種の溶質と接触し、前記少なくとも１種の溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立され、この膨張は、エンベロープに作用する内部圧力と外部圧力との間に平衡状態が確立されるまで続き、そしてさらに、前記密閉エンベロープがある構造物を含み、少なくとも１種の溶質が、補綴椎間板が体内に配置されるときに、内部圧力を生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内部圧力は、（１）外力によって補綴椎間板に加わる外部圧力よりはかなり高く、密閉エンベロープはこのような内部圧力に耐えることができ、補綴椎間板に加わる外部負荷が変化しても、補綴髄核の体積が比較的一定のままであり、および（２）密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対して補綴髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い；天然の椎間板を除去する工程；および天然椎間板の除去によってもたらされるボイド中に補綴椎間板を配置する工程；を含む。
【００２５】
本発明のこれらの目的と特徴および他の目的と特徴は、以下に記載する本発明の好ましい実施態様の詳細な説明によってより詳しく開示されるか、あるいは明確になる。好ましい実施態様の詳細な説明は添付の図面を参照しつつ考察すべきであり、図面における同じ番号は同じ部分を表わしている。
【００２６】
（好ましい実施態様の詳細な説明）
まず図１を参照すると、補綴髄核（ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ  ｎｕｃｌｅｕｓ  ｐｕｌｐｏｓｕｓ）〔あるいは、より簡単には補綴髄核（ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ  ｎｕｃｌｅｕｓ）〕５が示されている。補綴髄核５は一般に、膜１５を含んでいて内部に少なくとも１種の溶質２０を含有する密閉エンベロープ１０を含み、密閉エンベロープ１０は膜１５を横切って浸透ポテンシャルをもたらす。
【００２７】
密閉エンベロープ１０は、例えば図１に示すように、付随の強化構造物〔例えば、膜１５に対して内側に配置される支持用メッシュ２５  （図２）、または膜１５に対して外側に配置される支持用メッシュ２５  （図３）、または膜１５内に収容される支持用メッシュ２５〕があってもなくても、実質的に完全に前記膜の外側に形成することができる。
【００２８】
これとは別に、密閉エンベロープ１０は、膜１５中に他の何らかの構造を組み込んだ状態で形成することもでき、例えば膜１５は、エンベロープ１０の壁体３０において形成される１つ以上のウインドーを含んでよい（例えば図５に示すように）。
【００２９】
いずれにしても、密閉エンベロープ１０は、少なくとも１種の溶質２０を内部に収容し、膜１５を密閉エンベロープ１０中への選択的入り口として含んだ閉じた構造物を含む。
【００３０】
膜１５は、水に対しては透過性であって、密閉エンベロープ１０内に収容されている少なくとも１種の溶質２０に対しては不透過性であるように、１種以上の物質から作製される。こうした構造の結果、水溶性の溶質が密閉エンベロープ１０の内部に配置され、密閉エンベロープが水を含有する環境に配置されると、水が膜１５を通過し、前記溶質と接触し、前記溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立される。この膨張は、エンベロープに作用する内部圧力と外部圧力との間に平衡状態が確立されるまで続く。
【００３１】
さらに詳細には、本発明は、２つの溶液の浸透圧と２つの溶液における静水圧とによって決定される方向に、水が適切な膜を横切ってある溶液から他の溶液に移動する、という現象に基づいている。水は、浸透圧と静水圧の差が他の溶液におけるその差より大きい溶液中に移動する。
【００３２】
水は、一般には、上記した個々の溶液における圧力差間の不均衡に比例した速度で移動する。個々の溶液間のこの不均衡は通常、浸透駆動力による移動と呼ばれている。２つの溶液の圧力差が等しくなったときに水の移動が止まり、この状態が浸透平衡と呼ばれる。
【００３３】
溶液の浸透圧は一般に、溶液中の溶質のモル濃度の増大と共に増大する。したがって、膨張に抵抗するエンベロープにおいて適切な膜が溶質を閉じ込めている場合、水がエンベロープ中に移動し、その結果、エンベロープ中の溶質の濃度が減少し、エンベロープ中の溶液の静水圧が上昇する。これらの結果のどちらも、さらなる水の輸送のための駆動力を減少させるように働き、従ってそのまま続けたとしても、浸透平衡に至る。
【００３４】
エンベロープに機械的な圧縮力を加えると、一般には、エンベロープ内の静水圧が増大する。この力は、置き換えに抵抗する物体に抗してエンベロープが膨張する場合も、あるいは物体が強制的にエンベロープに突き当てられる場合も、同じ結果を伴って上昇することがある。こうした静水圧の増大は、エンベロープの平衡体積を変化させるであろう。しかしながら、比較的高い内部圧力を有する系を確立することによって、エンベロープの平衡体積のこのような変化を比較的小さく（例えば、解剖学的に適切な限度内に）保持することができる。加えた力の方向と場所に応じて機械力に対応するエンベロープの場合、加えた機械力の大きさの変動による形状の変化は、このような力の方向と場所に依存する。加えた力の方向および力が加えられるエンベロープの表面の部分に応じて、体積と形状に関して、加えた力に対して異なった対応を示すエンベロープを設計することは有益であり可能である。
【００３５】
本発明は、髄核と周囲の線維輪との間の力を制御すると共に、髄核と隣接する脊椎との間に実質的で且つ自然の力を存在させ、このとき休息時および身体活動時に生じる脊髄負荷（力）の範囲にわたって椎間距離の変化を小さく且つ適切なものにする、という補綴髄核を得るためにこれらの現象を使用することを説明している。
【００３６】
一例として（但し、これに限定されない）、膜１５は、適切な水透過特性を有する均質な膜を含んでよい。膜１５は、親水性のセグメントを有するポリウレタンブロックコポリマーを含んでよい。膜１５は、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、硝酸セルロース、架橋ポリビニルアルコール、ポリウレタン、ナイロン６、ナイロン６．６、芳香族ナイロン、ポリ酢酸ビニル、可塑化ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチレート、およびエチレン酢酸ビニルコポリマーを含んでよい。
【００３７】
本発明の１つの好ましい態様においては、膜１５がエンベロープ１０全体を形成し、膜１５は、親水性セグメントを有するポリウレタンブロックコポリマーから形成される。
【００３８】
膜１５の厚さは、（１）膜１５を形成するのに使用される物質；（２）膜１５全体の大きさ；（３）所望する膜の強度；および（４）所望する浸透流れの速度；等のポイントに依存して変わってよい。（４）のポイントに関して、浸透流れは通常、実質的に膜の厚さに反比例することがわかっている。
【００３９】
本発明の１つの好ましい態様においては、膜１５が約０．０１０〜０．０３０インチの厚さを有する。この厚さは、膜の強度と浸透流れの速度との間に適正なバランスが得られるように選定する。
【００４０】
補綴髄核５が脊椎板内でフィットしなければならないので、一般にはエンベロープ１０の形状が重要である。より具体的に言えば（詳細については後述）、エンベロープ１０は、膨張したときに（図６）、補綴髄核５が置き換えようとする天然の髄核に類似した形状をとるように形作られる。
【００４１】
本発明の１つの好ましい態様においては、エンベロープ１０は円板形を有するように作製される。エンベロープ１０は通常、少なくとも１種の溶質２０が内部に配置された後に、シール３５（図１と６）で閉じられる。その結果、水が膜１５を介してエンベロープ１０に流入できる状態で、少なくとも１種の溶質２０がエンベロープ１０内に捕捉される。水だけが膜１５を介してエンベロープ１０に流入するよう、シールが充分に液密な閉鎖を果たすことができるものであるならば、エンベロープ１０を閉鎖するのにいかなるシールも使用することができる。シール３５は膜１５と同じ物質から作製することもできるし、あるいはシーラント（例えば膠）等の他の物質から作製することもできる。
【００４２】
本発明の１つの好ましい態様においては、エンベロープ１０は、図１と図６に示すように、膜物質の対向するセクションを合わせてヒートシールすることによって密閉される。
【００４３】
少なくとも１種の溶質２０は、膜を劣化させることなく膜を横切って所望の浸透圧を確実に形成させるのに有用な、生体適合性のあるいかなる物質であってもよい。このような生体適合性は、体内に配置された後に、エンベロープ１０が漏出または破裂を起こした場合に備えて重要である。
【００４４】
少なくとも１種の溶質２０は、固体（例えば、粒子、粉末、１種以上の錠剤など）、ペースト、または液状濃縮物等であってよい。少なくとも１種の溶質２０は、補綴髄核５を体内に配置する前にエンベロープ１０中に配置するのが好ましい。しかしながら溶質２０は、補綴髄核５を体内に配置した後に、例えばシリンジを使用することによってエンベロープ１０中に配置することもできる。
【００４５】
一例として（但し、これに限定されない）、少なくとも１種の溶質２０はポリアクリルアミドを含んでよい。少なくとも１種の溶質２０は、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、乳酸カルシウム、またはコハク酸マグネシウム等の、１種以上の塩を含んでよい。少なくとも１種の溶質２０はさらに、スクロース、グルコース、フルクトース、グリシン、アラニン、バリン、およびビニルピロリドン等の、１種以上の非イオン性物質を含んでもよい。少なくとも１種の溶質２０はさらに、ポリ−ｎ−ビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース、およびポリエチレングリコール等の、１種以上の親水性（水溶性）ポリマーを含んでもよい。少なくとも１種の溶質２０はさらに、マンニトール、ウレア、血液副生物、タンパク質、およびデキストランを含んでもよい。本発明の開示内容を考察すれば、当業者にはさらに他の物質が明らかとなるであろう。
【００４６】
本発明の１つの好ましい態様においては、少なくとも１種の溶質２０はポリアクリルアミドを含む。
【００４７】
少なくとも１種の溶質２０は、補綴髄核が体内に配置されるときに、内部圧力を生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内部圧力は、（１）外力によって補綴髄核に加わる外部圧力よりはかなり高く、密閉エンベロープはこのような内部圧力に耐えることができ、補綴髄核に加わる外部負荷が変化しても、補綴髄核の体積が比較的一定のままであり、および（２）密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対して補綴髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い。
【００４８】
さらに詳細には、図６Ａを参照すると、本発明の補綴髄核（および補綴椎間板）に関連した力のバランスを単純な形で表わした概略図が示されている。
【００４９】
一般には、ＦＥが、補綴髄核５に加わる外力を、ＦＩが、圧力によってエンベロープ１０の内部に生成する内力を、そしてＦＶが、エンベロープ１０中において引き起こされる引張力を表わしている、と理解される：
ＦＩ＝ＦＥ＋ＦＶ
本発明によれば、少なくとも１種の溶質２０は、補綴髄核を体内に配置したときにＦＩ＞＞ＦＥを生じるに足るある物質とある量を含む。補綴髄核に加わる外部負荷が変化しても、補綴髄核の体積は比較的一定のままである。同時に、ＦＩが、密閉エンベロープの制御された適切な変形により、変化しつつある外部負荷を短期間で吸収することによって、変化しつつある外部負荷に対して補綴髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い、という点も重要である。
【００５０】
ＦＩ＞＞ＦＥという条件を満たすために、補綴髄核は、完全に水和されると、患者の体内に埋め込まれるときに補綴髄核に加わる外部圧力よりかなり高い内部圧力を有する。当業者には周知のことであるが、こうした外力の大きさはとりわけ、補綴髄核を埋め込もうとする患者の体格に依存する。本発明の開示の目的に適うよう、外力によって補綴髄核に加わる外部圧力よりかなり高い内部圧力とは、外部圧力の少なくとも１．２倍の内部圧力を、さらに好ましくは外部圧力の少なくとも１．５倍の内部圧力を意味するものとする。幾つかの実施態様においては、補綴髄核の寸法と特性は、内部圧力が外部圧力の少なくも２．０倍となるような寸法と特性である。
【００５１】
ＦＩ＞＞ＦＥであるので、ＦＶはかなり大きな力である。言い換えると、エンベロープ１０内において引き起こされる引張力はかなり大きな力である。これらの引張力は、膜１５それ自体がもたらすこともできるし（図１）、および／または膜１５が支持用メッシュ２５と組み合わさってもたらすこともできるし（図２〜４）、および／または膜１５が壁体３０と組み合わさってもたらすこともできる（図５）、等々。
【００５２】
一般には、補綴髄核は小さくて、埋め込む際にフレキシブルであるのが望ましく、また所定の場所に配置された後は、より大きな体積を達成するという能力を備えているのが望ましい。１つの実施態様においては、補綴髄核は、完全に水和されると、直径が約２５ｍｍで高さが約５ｍｍ〜約９ｍｍという寸法を有する。埋め込み時における補綴髄核の初期体積とフレキシビリティを決定する１つの要素は溶質の体積である。浸透圧は単位体積中に存在する分子の数（すなわちモル濃度）に依存するので、一般には、分子１個当たりの体積と重量が小さな溶質を選定するのが望ましい。希薄溶液においては、全ての溶質が同じモル濃度にて同じ浸透圧を及ぼすので、ファントホッフの法則に従う。より高い濃度においては、種々の溶質は、ある決まった濃度においてそれらの溶液がもたらす浸透圧が異なることがある。
【００５３】
ファントホッフの法則からの正の逸脱（ａ  ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を示し、従ってファントホッフの法則が予測するよりも高い浸透圧を生じるような溶質を使用するのが好ましい。
【００５４】
一般には、多量の溶質をある特定の量にて使用することによって、あるいはより小さな分子量の溶質を分子量に比例してより少ない量にて使用することによって高い浸透圧を達成することができる。高い浸透圧を有効に生じる濃度においては、溶質は、ファントホッフの式に従う浸透圧を生成することもあるし、あるいは“非理想（ｎｏｎｉｄｅａｌ）”である場合もあり、この場合は、ファントホッフの式が予測するより高い圧力（正の逸脱）または低い圧力（負の逸脱）を生成する。挿入体積をできるだけ小さくするためには、ファントホッフの法則からの強い正の逸脱を示す低分子量で水溶性の溶質を選択することによって、本発明を有用に機能させる。最も単純な実施態様においては、本発明は、系の浸透能力がインプラントの寿命にわたって一定のままであるように、エンベロープに対して完全に不透過性である溶質を使用する。したがって、溶質の選択とエンベロープの膜成分の選択は一緒に行わなければならない。
【００５５】
特に、小さな分子量の溶質は、水に対して透過性であって、本発明の具現化するのに選択することのできるほとんどの膜を簡単に透過する。
【００５６】
図７を参照すると、天然髄核の一部または全部を、ボイド４５を作り出すように除去した椎間板４０中に、補綴髄核５が外科的に埋め込まれる状態で示されている。補綴髄核５は、線維輪５５に形成される切開部５０（図８）を通して、つぶれた状態でボイド４５中に外科的に埋め込むのが好ましい。
【００５７】
次に図９を参照すると、補綴髄核５が、エンベロープの膜１５を横切って流入する水によって膨張した状態で示されている。さらに詳細に説明すると、補綴髄核５が体内に配置された後、水（細胞外の体液中に存在する）が膜１５を通過し、少なくとも１種の溶質２０と接触し、溶質を溶解状態にし、これによりエンベロープが膨張して圧力を増す浸透圧エンジンが確立される。エンベロープ１０内に収容される少なくとも１種の溶質２０は、エンベロープ１０内に存在する少なくとも１種の溶質２０と水との量に応じて、過飽和状態と非飽和との間で変化してよい。図９においては、椎間板４０の終板６０がエンベロープの膨張にしたがって膨張し、これによって脊椎板４０がその適切な形状に回復し、椎体６５と７０が離れた状態で保持される。
【００５８】
椎間板用の補綴髄核を作製するときには、（１）補綴髄核が確実に所望の形状をとる、および（２）補綴髄核が適切な解剖学的特性をもたらす、ということが確実に果たされることが重要である。
【００５９】
伸延能力（ｄｉｓｔｒａｃｔｉｏｎ  ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）（椎間板の高さを元に戻すために終板を隔離する能力）は、９０ポンドの負荷においては少なくとも約３ｍｍであって、７２０ポンドの負荷においては少なくとも約１．５ｍｍであるのが好ましい。
【００６０】
さらに詳細に説明すると、補綴髄核は一般に、その膨張が主として半径方向よりむしろ垂直方向に起こるように作製するのが望ましい。これは通常、周囲の解剖学的構造物（例えば神経）に影響を及ぼすことのある横方向への椎間板の出っ張りを避けるのが望ましい。さらに、一般には、垂直方向の膨張は、解剖学的に適切な程度にまで起こることが重要である。このため、膨張の方向と程度が制御できるような形状を有するようにしてエンベローフ１０を作製することができる。
【００６１】
したがって、例えば図１０を参照すると、補綴髄核５は、膜１５の３つの別個のセクション（すなわち、トップセクション１５Ａ、サイドセクション１５Ｂ、およびボトムセクション１５Ｃ）から形成されるエンベロープ１０を有してよく、これにより図１０に示すように、エンベロープ１０が膨張すると、補綴髄核は、明確な円筒形状（例えば缶の形状に類似）をとる。
【００６２】
これとは別に、図１１〜１４を参照すると、補綴髄核５は、髄核を形成するための積層構造物を使用してよい。詳細に説明すると、補綴髄核５は、膜の４つのセクション（例えば、より上方のエッジ膜１５Ｄ、より上方のトップ膜１５Ｅ、より下方のボトム膜１５Ｆ、およびより下方のエッジ膜１５Ｇ）を含んでよく、少なくとも１種の溶質２０（例えば、最初はタブレット形にて）が、より上方のトップ膜１５Ｅとより下方のボトム膜１５Ｆとの間に位置している。
【００６３】
より上方のエッジ膜１５Ｄとより下方のエッジ膜１５Ｇは、それらに形成される複数の円形開口１５Ｈを有し、これにより補綴髄核５は、膨らんだ状態（図１２）で実質的にフラットに位置し、そして所望の円板形状（図１３）に膨張する。
【００６４】
これとは別に、円形開口１５Ｈ（図１４）を、図１５に示すようなくさび形の開口１５ｌで置き換えることもできるし、あるいは開口がある別の形状を有してもよい。
【００６５】
さらに、補綴髄核の膨張の方向と程度を制御するような内部構造物をもった補綴髄核５を作製することもできる。
【００６６】
したがって例えば、図１６を参照すると、補綴髄核５の垂直膨張の程度を制限する複数の内部垂直壁体１５Ｊを有する補綴髄核５が示されている。垂直壁体１５Ｊは、補綴髄核の内部が単一のチャンバーを含むように形づくることもできるし、あるいは垂直壁体１５ｌは、補綴髄核の内部を複数の別個のチャンバーまたはセルに細分するように形づくることもできる。
【００６７】
他の可能な内部垂直壁体の配置構成を図１７に示す。
【００６８】
補綴髄核５の垂直膨張の程度を制限するための、他の形の内部支持構造物を組み込むことも可能である。したがって図１７Ａにおいては、補綴髄核５の垂直膨張の程度を制限するための複数の垂直フィラメント１５Ｊを有する補綴髄核５が示されている。
【００６９】
前述したように、エンベロープ１０の内部に生じる力ＦＩは、エンベロープ１０に加わる外力ＦＥよりかなり大きい。この結果、エンベロープ１０内に引き起こされる引張力ＦＶは実質的な大きさの力となる。この点において、上記の内部垂直支持構造物１５Ｊは、エンベロープ１０内に生じる大きな浸透力ＦＩとのバランスをとりやすくするのに使用される引張力ＦＶを与えるのに役立つことがある。
【００７０】
図１８は他の可能な補綴髄核の構成を示しており、補綴髄核５が、複数のネスト化されるエンベロープ（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ等）を含む。
【００７１】
補綴髄核５はさらに、適切な解剖学的特性をもつことが重要である。例えば、補綴髄核５は、補綴髄核に加わる骨力（ｓｋｅｌｅｔａｌ  ｆｏｒｃｅｓ）が変化しても、短期間において実質的に一定の体積を保持しなければならない。通常の負荷条件下においては、約５０％未満の、さらに好ましくは約２５％未満の、そして最も好ましくは約１０％未満の体積変化がこうした要件を満足させる。補綴髄核は、変化しつつある外部負荷に対して充分に適応できる状態のままでなければならない。
【００７２】
これを達成するために、一般的なヒトにおける一般的なディスク（例えばＬ３ディスク）にかかる負荷はほぼ以下の通りであることが見出されている：
直立している状態  １１２ポンド
目を覚まして、仰向けに横たわっている状態  ５６ポンド
腰を曲げたり、物を持ち上げたりしている状態  最大で４７２ポンド
髄核が圧縮負荷の７０％を吸収し、線維輪が圧縮負荷の３０％を吸収すると仮定すると、髄核の負荷範囲は３９ポンド〜３３０ポンドである。
【００７３】
さらに、髄核は一般に、ディスク全体（線維輪＋髄核）の面積の３０〜５０％を満たし、Ｌ３ディスクに対する全ディスク面積は約２．１インチ２である。したがって、典型的な髄核の面積は約０．６４インチ２〜１．０５インチ２である。
【００７４】
より小さな髄核への負荷（直立状態、長期間）が中程度であると仮定すると、圧力は下記のように概算することができる：
（１１２ポンド×０．７０）／０．６４インチ２＝１２３ｐｓｉ
（１２３ｐｓｉ）×１．５＝１８５ｐｓｉ
前述したように、少なくとも１種の溶質２０は、補綴髄核が体内に配置されるときに内力Ｆを生じるに足るある物質とある量を含み、このとき前記内力Ｆは、（１）補綴髄核に加わる外力ＦＥよりはかなり高く、補綴髄核に加わる骨負荷（ｓｋｅｌｅｔａｌ  ｌｏａｄ）が変化しても、補綴髄核の体積が比較的一定のままであり、および（２）変化しつつある骨負荷に対して補綴髄核が充分に適応できる状態のままであるほどに低い。
【００７５】
したがって、ＦＥ＝１２３ｐｓｉであって、Ｆｌ＞＞ＦＥである場合、少なくとも１種の溶質２０は、補綴髄核が体内に配置されるときに、１２３ｐｓｉよりかなり高い浸透力を生じるに足るある物質とある量と含む、ということがわかる。
【００７６】
補綴髄核５の浸透圧エンジンを使用すると、補綴髄核に加わる負荷に応じて平衡が確立される。特に図１９を参照すると、系は、最終的には平衡状態にて安定化する圧力−体積（Ｐ−Ｖ）関係を確立する。
【００７７】
言うまでもなく、埋め込まれるエンベロープとその周囲との間に迅速に平衡が達成されるのが望ましい。前述したように、単一種または複数種の溶質の選択、および補足的な不透過膜の選択を行って、迅速な平衡を促進させることができる。しかしながら、使用されている膜を実際に透過できる低分子量の補足的溶質を使用することによって、より高い速度を達成することができる。この補足的溶質は、埋め込み後すぐに浸透作用を及ぼし、水を吸収するための浸透駆動力を、最初の溶質によってもたらされる浸透駆動力より大きくなるよう増大させる。しかしながら、膜は、補足的溶質に対しては不透過性ではないので、補足的溶質は最終的にはエンベロープから漏出し、インプラントの長期間の挙動に対しては影響を及ぼさない。
【００７８】
補綴髄核５は、できるだけ侵襲性の低い方法を使用して、膨らんでいない、折り畳まれる又はロールされる形状にて供給するのが好ましい。さらに詳細には、補綴髄核５は、折り畳んで断面を減少させることによって、これをカニューレ中に挿入することによって、そしてカニューレの遠位端が天然の椎間板４０内に作られるボイド４５中に配置され、次いで椎間板中に配置されるようにカニューレを体内に位置決めことによって供給することができ、このとき補綴髄核は、椎間板内に存在する水によって自動的に膨張する。例えば、この手順を説明している米国特許出願第０９／５５９，８９９号を参照（該特許出願を参照により本明細書に含める）。
【００７９】
１つの好ましい埋め込み方法について簡単に説明すると、デバイスを埋め込むためには、椎間板の線維輪に小さな（＜５ｍｍ）開口を作製するのが好ましい。接近は、前方から行ってもよいし、あるいは後方から行ってもよい。全体としての円板除去は、標準的に利用可能な方法〔例えば、手操作法、ロータリー・マイクロデブライダー（ｒｏｔａｒｙ  ｍｉｃｒｏｄｅｂｒｉｄｅｒ）による方法、または化学的髄核分解法〕を使用して果たすことができる。椎間板のスペースを評価し、小さな（例えば５ｍｍ）直径の挿入子管中にインプラントを装入する。挿入子を線維輪の開口に配置し、インプラントが所定の場所に広がる椎間板スペース中にインプラントを押し込む。
【００８０】
これとは別に、図２０〜２５を参照すると、補綴髄核５をカニューレ中に装入するための方法が示されている。要するに、この方法においては、補綴髄核に複数のフィラメント７５が取り付けられており、これによりフォールディング・ダイ（ａ  ｆｏｌｄｉｎｇ  ｄｉｅ）８０を通して補綴髄核を引っ張ることができ、これによって配置カニューレ８５中に補綴髄核を装入することができる。その後において、補綴髄核は、プランジャー（図示せず）を使用してカニューレ８５から取り出すことができる。
【００８１】
補綴髄核中への水の移送速度が重要なポイントである。水の移送は、薄く広がっていて、固有の高い水透過性を有する膜を使用することによって促進することができる。水の移送はさらに、浸透駆動力をできるだけ高くし、２つの相反する規準（溶質の質量と体積が過剰でないことと、平衡浸透圧がエンベロープの機械的設計と矛盾しないこと）と矛盾しないようにすることによっても促進することができる。これらの規準は、選択される膜に対して幾らか透過性である補足的な小さな分子を使用することによって緩和することができる。分子が小さいので、こうした分子は、より大きい不透過性の分子より少ない質量と体積を導入する。しかしながら、小さな分子は膜を透過できるので、エンベロープを去り、平衡浸透圧に寄与しない。当然のことながら、適切な分子は、補綴髄核を取り囲んでいる体液中において、少なくとも一時的には許容できるものでなければならない。
【００８２】
上記の説明においては、椎間板用の補綴髄核を形成するためのエンベロープ１０を開示した。しかしながら、理解しておかなければならないことは、エンベロープ１０はさらに、必要であれば、完全な補綴椎間板を作製するのにも使用できる、という点である。
【００８３】
言うまでもないが、全体の系（すなわち、エンベロープと溶質）を慎重に設計することによって、補綴物を、置き換えようとする天然の解剖学的構造物を生体力学的に模倣するように適応させることができる。
【００８４】
（実施例１）
本明細書に開示した本発明のある特定の具現化について下記に考察する。この考察では、本発明が基づいている原理を説明し、これらの原理が適切な具現化においてどのように相互作用しているかを示す。
【００８５】
図２６は、エンベロープが、円柱状のリングＡと、水に対しては透過性で、上記リングと膜セグメントとで密閉される溶質に対しては不透過性である膜物質で構成されるトップ＆ボトムピースＢとを含んだ合成髄核の上面図と側面図を示す。この器具は、密閉体積中の溶質によって確立される浸透圧に等しい内部静水圧を有するように、周囲の流体と平衡に達すると考えられる。固体膜Ｃ（引張応力を支持することができる）が２つの膜セグメントを連結する。
【００８６】
説明しやすくするために、脊椎と接触している膜の面積を１．５インチ２とし、脊椎とその周りの組織によってこの面積に加わる圧縮力を４５０ポンドとする。この負荷を支持するためには、エンベロープ内に３００ｐｓｉの圧力が必要とされる。しかしながら、６００ｐｓｉの圧力と９００ポンドの力を生じるに足る量の溶質が供給される。耐力エレメントの寸法と機械的特性は、残りの４５０ポンドの力を、解剖学的に望ましいエンベロープ高さ（例えば０．２５インチ）にてつり合わせるように選定する。耐力エレメントが５，０００ｐｓｉのヤング率と０．６ｉｎ２の面積を有していれば、耐力エレメントは、負荷が加わっていないときの長さから１５％延伸される。次いで負荷を５０ポンドに減少させれば、エンベロープ内の静水圧が浸透圧より下に低下し、さらなる水が流入していく。水の流入は２つの結果をもたらす：すなわち（１）溶質濃度の低下とそれに引き続く浸透圧の低下、および（２）耐力部材内における引張応力の増大。高さの正味の変化は約０．０２”または約８．４％である。したがって、エンベロープに加わる外部負荷が変化しても、エンベロープの体積は比較的一定のままである。さらに、言うまでもないが、全体の系（すなわち、エンベロープと溶質）を慎重に設計することによって、補綴物を、置き換えようとする天然の解剖学的構造物を生体力学的に模倣するように適応させることができる。耐力エレメントが存在しない場合は、大きいがしかし起こりうる負荷の変化に伴う体積変化は極めて大きく、臨床的に許容できないものとなる。
【００８７】
さらに詳細に説明すると、加えた力Ｆは、補綴物からの２つの力によって対抗される：
（１）溶質のモル濃度によって決まるような内部静水圧、平衡状態においては浸透圧に等しい、および（２）耐力エレメント（伸張状態にある）によってもたらされる対抗応力。
したがって：
Ｆ＝ΠＡ１−ＹＳＡ２      （平衡において）
式中、Ｙは、耐力エレメントのヤング率であり、Ｓは歪（すなわち、エレメントの伸びｘをエレメントの初期長さｘ０で除して得られる商）であり、Ａ２はエレメントの面積である。上記にて規定される量に対し：
４５０＝Π・１．５−ＹＳ１Ａ２
この例の場合、我々はＹＳＡ２が４５０ポンドに等しいとする。したがって我々は・が６００ｐｓｉであることを必要とする。上記の値（Ｓ１＝０．１５）を使用すると、耐力エレメントの、応力が加わっていない状態の長さは０．２１７”であることがわかる。
【００８８】
力を５０ポンドに減少させる場合は、この新しい条件に対して上記の第１の式を下記のように書く必要がある：
５０＝｛６００・［（１−１５）／（１＋Ｓ２）］・１．５｝−｛５，０００・０．６・Ｓ２｝
この式の第１の項は、エンベロープの体積の変化によって減少した最初の浸透圧に接触面積を掛けて得られるものである。第２の項は、耐力エレメントによってもたらされる対抗する力である。この式には、新たな状態に対する不明の歪Ｓ２の項が書かれている。
【００８９】
この式を解くと、Ｓ２は０．２５８であることが見出される。
【００９０】
補綴物の新たな厚さは０．２７４インチであることが見出され、これは０．２５インチの初期値に対して９．４％の増大である。ヤング率（Ｙ）と耐力エレメントの面積（Ａ２）に対して異なった選択をすると、寸法変化は異なったものになるということ、および本発明の器具はしたがって、広範囲の医療ニーズに適合させることができ、また医療面から見て有利である、ということは明らかである。
【００９１】
図示したモデルには、器具の横方向もしくは半径方向の寸法をそれらの初期の値に限定する構造エレメントが取り付けられている。したがって、線維輪に対していかなる応力も加える必要がなく、このとき器具は、脊柱への広範囲の負荷に対し、適切な寸法変化を伴いながら釣り合いを保つ力を供給することができる。
【００９２】
一般には、本発明の補綴髄核は、５０ポンド〜１８０ポンドの常用負荷と約１４００ポンドのピーク負荷を吸収するように設計することができる。４ｈｚにて５０ポンド〜１８０ポンドの、５０，０００，０００サイクルまでの繰り返し負荷は、繰り返し負荷試験によって確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に従って作製される新規補綴髄核の概略側面図であり、補綴髄核が部分的に膨らんだ状態で示されている。
【図２−５】図１と類似の概略側面図であるが、別の構造体を示している。
【図６】膨張した状態の図１の補綴髄核を示している概略側面図である。
【図６Ａ】本発明の補綴髄核（および補綴椎間板）に関連した力のバランスを示している概略図である。
【図７】脊椎板に作られるボイド中に配置される、図１の補綴髄核の概略側面図である。
【図８】補綴髄核を脊椎板の内部に挿入するための切開部を示している概略側面図である。
【図９】膨張した状態の補綴髄核を示していること以外は、図７に類似の概略図である。
【図１０】補綴髄核の別の態様を示している概略側面図である。
【図１１−１４】補綴髄核の別の態様を示している概略図である。
【図１５】補綴髄核のさらに別の態様を示している概略上面図である。
【図１６】本発明に従って作製される補綴髄核の別の態様を示している部分的な概略斜視図である。
【図１７】本発明に従って作製される補綴髄核のさらに別の態様を示している概略側面図である。
【図１７Ａ】本発明に従って作製される補綴髄核の別の態様を示している概略斜視図である。
【図１８】本発明に従って作製される補綴髄核のさらに別の態様を示している部分概略斜視図である。
【図１９】補綴髄核の圧力−体積関係を示している概略図である。
【図２０−２５】補綴髄核をデリバリー・カニューレ中に折り畳むための好ましい方法を示している概略図である。
【図２６】本発明に従って作製される補綴髄核の、上面図と側面図とを組み合わせた概略図である。
【図６Ａ】
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【図１９】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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