(57)【要約】椎間円板を処置するための髄核補綴装置（10）および方法を開示する。髄核補綴装置（10）は、密封隔膜（12）および髄核補綴材（14）を含む。密封隔膜（12）は、髄核補綴材（14）を受けることができる隔室（24）を形成する。密封隔膜（12）は、椎間円板（100）内の脱核された隙（104）内の組織表面（102）上に物質の層を析出させることで形成することができる。密封隔膜（12）を脱核された隙（104）内に析出させた後に、髄核補綴材（14）を密封隔膜（12）の隔室（24）内に配置するとよい。密封隔膜（12）および髄核補綴材は、軸方の経仙骨孔（410）を介して、患者の体内に配置できる。また、密封隔膜（12）および髄核補綴材（14）の排出を抑止するために、栓（16）を含めることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に脱核された椎間円板を処置するための、軸方に移殖可能な装置であって、
椎間円板内の脱核された隙を定める組織表面に接するために用いられる密封隔膜であって、前記密封隔膜は隔室を定めており、また、前記密封隔膜が、下椎体を貫く軸方錐孔を介して、前記脱核された隙の中に導入されるような密封隔膜と、
前記密封隔膜の前記隔室の中に配置される髄核補綴材であって、前記髄核補綴材は、前記下椎体を貫く前記軸方錐孔を介して、前記隔室の中に導入されるような髄核補綴材と、
を含むことを特徴とする、軸方に移殖可能な装置。
【請求項２】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項３】
前記密封隔膜が、生体吸収性物質を含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項４】
前記密封隔膜が、難分解性物質を含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項５】
前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項６】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、同一の物質を含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項７】
前記密封隔膜が、前記組織表面に結合される物質を含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項８】
前記密封隔膜が、in situ硬化手段によって、in vivoに形成されることを特徴とする、請求項７記載の軸方に移殖可能な軸方に移殖可能な装置。
【請求項９】
前記密封隔膜が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１０】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項９記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１１】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項９記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１２】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項９記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１３】
前記密封隔膜が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１４】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項１３記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１５】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項１３記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１６】
前記密封隔膜が、エラストマー物質とヒドロゲルの混合物を含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１７】
前記髄核補綴材が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１８】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項１７記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項１９】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項１７記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項２０】
前記髄核補綴材が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項１記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項２１】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項２０記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項２２】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項２０記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項２３】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項２０記載の軸方に移殖可能な装置。
【請求項２４】
少なくとも部分的に脱核された椎間円板を処置するための髄核補綴装置であって、
椎間円板内の脱核された隙を定める組織表面に結合するために用いられ、また、隔室を定めている密封隔膜と、
前記密封隔膜の前記隔室の中に置かれた髄核補綴材と
を含むことを特徴とする、髄核補綴装置。
【請求項２５】
前記組織表面に接触し、また前記密封隔膜を前記組織表面に接合させるために、少なくとも前記密封隔膜の外表面に、界面活性剤を含んだ前記密封隔膜をさらに含むことを特徴とする、請求項２４記載の髄核補綴装置。
【請求項２６】
前記組織表面に接触し、また前記密封隔膜を前記組織表面に接合させるために、少なくとも前記密封隔膜の外表面に試薬を含んだ前記密封隔膜をさらに含むことを特徴とする、請求項２４記載の髄核補綴装置。
【請求項２７】
前記試薬が、尿素を含むことを特徴とする、請求項２６記載の髄核補綴装置。
【請求項２８】
前記試薬が、スルホン化芳香族化合物を含むことを特徴とする、請求項２６記載の髄核補綴装置。
【請求項２９】
前記試薬が、膠原を含むことを特徴とする、請求項２６記載の髄核補綴装置。
【請求項３０】
前記試薬が、フィブリノゲンを含むことを特徴とする、請求項２６記載の髄核補綴装置。
【請求項３１】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項３２】
前記密封隔膜が、生体吸収性物質を含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項３３】
前記密封隔膜が、難分解性物質を含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項３４】
前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項３５】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、同一の物質を含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項３６】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項３７】
前記密封隔膜が、in situ硬化手段によって、in vivoに形成されることを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置移殖可能な装置。
【請求項３８】
前記密封隔膜が、ひとつもしくは複数の下椎骨を貫く軸方錐孔を介して、前記脱核された隙の内部に析出されることを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置移殖可能な装置。
【請求項３９】
前記密封隔膜が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項４０】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項３９記載の髄核補綴装置。
【請求項４１】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項３９記載の髄核補綴装置。
【請求項４２】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項３９記載の髄核補綴装置。
【請求項４３】
前記密封隔膜が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項４４】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項４３記載の髄核補綴装置。
【請求項４５】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項４３記載の髄核補綴装置。
【請求項４６】
前記密封隔膜が、エラストマー物質とヒドロゲルの混合物を含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項４７】
前記髄核補綴材が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項４８】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項４７記載の髄核補綴装置。
【請求項４９】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項４７記載の髄核補綴装置。
【請求項５０】
前記髄核補綴材が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項２５記載の髄核補綴装置。
【請求項５１】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項５０記載の髄核補綴装置。
【請求項５２】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項５０記載の髄核補綴装置。
【請求項５３】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項５０記載の髄核補綴装置。
【請求項５４】
少なくとも部分的に脱核された椎間円板を処置するための髄核補綴装置であって、
椎間円板内の脱核された隙を定める組織表面に接触するために用いられる、密封隔膜と、
前記密封隔膜により定められる隔室の中に置かれた髄核補綴材と
を含み、
前記髄核補綴材が前記密封隔膜に結合していることを特徴とする、髄核補綴装置。
【請求項５５】
組織表面に密着するために用いられ、また、前記組織表面に接触するため且つ前記密封隔膜を前記組織表面に結合させるための界面活性剤を、前記密封隔膜の少なくとも外表面状に含む、前記密封隔膜
をさらに含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項５６】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項５７】
前記密封隔膜が、生吸収性の物質を含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項５８】
前記密封隔膜が、難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項５９】
前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項６０】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項６１】
前記密封隔膜が、前記組織表面に結合されるための物質を含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項６２】
前記密封隔膜が、in situ硬化手段によって、in vivoに形成されることを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置移殖可能な装置。
【請求項６３】
前記密封隔膜が、ひとつもしくは複数の下椎骨を貫く軸方錐孔を介して、前記脱核された隙の内部に析出されることを特徴とする、請求項６２記載の髄核補綴装置移殖可能な装置。
【請求項６４】
前記密封隔膜が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項６５】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項６４記載の髄核補綴装置。
【請求項６６】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項６４記載の髄核補綴装置。
【請求項６７】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項６４記載の髄核補綴装置。
【請求項６８】
前記密封隔膜が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項６９】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項６８記載の髄核補綴装置。
【請求項７０】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項６８記載の髄核補綴装置。
【請求項７１】
前記密封隔膜が、エラストマー物質とヒドロゲルの混合物を含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項７２】
前記髄核補綴材が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項７３】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項７２記載の髄核補綴装置。
【請求項７４】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項７２記載の髄核補綴装置。
【請求項７５】
前記髄核補綴材が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項５４記載の髄核補綴装置。
【請求項７６】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項７５記載の髄核補綴装置。
【請求項７７】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項７５記載の髄核補綴装置。
【請求項７８】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項７５記載の髄核補綴装置。
【請求項７９】
少なくとも一部が脱核された椎間円板を処置するための髄核補綴装置であって、
椎間円板内部の脱核された隙を定める組織表面上に、液状の密封隔膜を塗布するステップであって、ここで、前記密封隔膜は前記組織表面に適合し、且つ隔室を定める、というステップと、
髄核補綴材を、前記密封隔膜により定められる前記隔室内に注入するステップと
を含む方法によって形成されることを特徴とする、髄核補綴装置。
【請求項８０】
組織表面に接合するために用いられ、また、前記密封隔膜の少なくとも外表面上に、前記組織表面と接触して前記密封隔膜を前記組織表面に結合させるための試薬を含んだ、前記密封隔膜
をさらに含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項８１】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項８２】
前記密封隔膜が、生体吸収性物質を含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項８３】
前記密封隔膜が、難分解性物質を含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項８４】
前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項８５】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項８６】
前記密封隔膜が、前記組織表面に結合される物質を含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項８７】
前記密封隔膜が、in situ硬化手段によって、in vivoに形成されることを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項８８】
前記密封隔膜を塗布する前記ステップが、ひとつもしくは複数の下椎骨を貫く軸方錐孔を介して、前記脱核された隙の内部に析出されることを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項８９】
前記密封隔膜が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項９０】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項８９記載の髄核補綴装置。
【請求項９１】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項８９記載の髄核補綴装置。
【請求項９２】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項８９記載の髄核補綴装置。
【請求項９３】
前記密封隔膜が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項９４】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項９３記載の髄核補綴装置。
【請求項９５】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項９３記載の髄核補綴装置。
【請求項９６】
前記密封隔膜が、エラストマー物質とヒドロゲルの混合物を含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項９７】
前記髄核補綴材が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項９８】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項９７記載の髄核補綴装置。
【請求項９９】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項９７記載の髄核補綴装置。
【請求項１００】
前記髄核補綴材が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項７９記載の髄核補綴装置。
【請求項１０１】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１００記載の髄核補綴装置。
【請求項１０２】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項１００記載の髄核補綴装置。
【請求項１０３】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１００記載の髄核補綴装置。
【請求項１０４】
少なくとも一部が脱核された椎間円板を処置するための方法であって、
経仙骨的な手法を用いて、椎体を軸方に貫き、椎間円板の髄核へと導く孔を穿つステップと、
前記髄核の少なくとも一部を除去して、前記椎間円板の隙の内部の脱核された隙を定めるステップと、
椎間円板内の前記脱核された隙を定める組織表面上に、密封隔膜を析出するステップと、
前記密封隔膜により定められる前記隔室内に、髄核補綴材を配するステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項１０５】
前記密封隔膜を、前記組織表面上で硬化するステップ
をさらに含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１０６】
前記密封隔膜を前記組織表面に接合するステップ
をさらに含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１０７】
前記組織表面と接触して、前記密封隔膜を前記組織表面に結合させるための試薬を含む、前記密封隔膜、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１０６記載の方法。
【請求項１０８】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことをさらに含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１０９】
前記密封隔膜が、生体吸収性物質を含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１１０】
前記密封隔膜が、難分解性物質を含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１１１】
前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１１２】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、同一の物質を含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１１３】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１１４】
前記密封隔膜が、ひとつもしくは複数の下椎骨を貫く軸方錐孔を介して、前記脱核された隙の内部に析出されることを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１１５】
前記密封隔膜が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１１６】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１１５記載の方法。
【請求項１１７】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項１１５記載の方法。
【請求項１１８】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１１５記載の方法。
【請求項１１９】
前記密封隔膜が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１２０】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項１１９記載の方法。
【請求項１２１】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項１１９記載の方法。
【請求項１２２】
前記密封隔膜が、エラストマー物質とヒドロゲルの混合物を含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１２３】
前記髄核補綴材が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１２４】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項１２３記載の方法。
【請求項１２５】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項１２３記載の方法。
【請求項１２６】
前記髄核補綴材が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項１０４記載の方法。
【請求項１２７】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１２６記載の方法。
【請求項１２８】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項１２６記載の方法。
【請求項１２９】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１２６記載の方法。
【請求項１３０】
脱核された椎間円板を処置するための髄核補綴装置であって、
椎間円板内部の脱核された隙を定める組織表面の構造に適合する外表面を含む、密封隔膜と（ここで前記密封隔膜は隔室を定める）、
前記密封隔膜の前記隔室の内部に置かれる、髄核補綴材と
を含むことを特徴とする、髄核補綴装置。
【請求項１３１】
組織表面に接合するために用いられ、また、前記密封隔膜の少なくとも外表面上に、前記組織表面と接触して前記密封隔膜を前記組織表面に結合させるための試薬を含んだ、前記密封隔膜
をさらに含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１３２】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１３３】
前記密封隔膜が、生体吸収性物質を含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１３４】
前記密封隔膜が、難分解性物質を含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１３５】
前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１３６】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、同一の物質を含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１３７】
前記密封隔膜が、前記組織表面に結合される物質を含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１３８】
前記密封隔膜が、in situ硬化手段によって、in vivoに形成されることを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１３９】
前記密封隔膜が、ひとつもしくは複数の下椎骨を貫く軸方錐孔を介して、前記脱核された隙の内部に析出されることを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１４０】
前記密封隔膜が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１４１】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１４０記載の髄核補綴装置。
【請求項１４２】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項１４０記載の髄核補綴装置。
【請求項１４３】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１４０記載の髄核補綴装置。
【請求項１４４】
前記密封隔膜が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１４５】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項１４４記載の髄核補綴装置。
【請求項１４６】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項１４４記載の髄核補綴装置。
【請求項１４７】
前記密封隔膜が、エラストマー物質とヒドロゲルの混合物を含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１４８】
前記髄核補綴材が、エラストマー物質を含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１４９】
前記エラストマー物質が、シリコーンを含むことを特徴とする、請求項１４８記載の髄核補綴装置。
【請求項１５０】
前記エラストマー物質が、ポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項１４８記載の髄核補綴装置。
【請求項１５１】
前記髄核補綴材が、ヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項１３０記載の髄核補綴装置。
【請求項１５２】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよびポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１５１記載の髄核補綴装置。
【請求項１５３】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項１５１記載の髄核補綴装置。
前記ヒドロゲルが、ポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項１５１記載の髄核補綴装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願へのクロスリファレンス〕
本米国特許出願は、同時係属であって本発明の譲受人に譲渡されたU.S. Prov. Pat. Appl. No. 60/599,989（2004年08月09日出願）の優先権および利益を主張するものである。また、本出願は、U.S. Provisional patent Application No. 60/182,748（2000年02月16日出願）の優先権をそれぞれが主張し且つ共に権利が所有されているU.S. Patent No. 6,575,979 "Method and Apparatus for Providing Posterior or Anterior Trans-Sacral Access to Spinal Vertebrae"（2003年06月10日発行）およびU.S. Patent No. 6,558,386 "Axial Spinal Implant and Method and Apparatus for Implanting an Axial Spinal Implant within the Vertebrae of the Spine"（2003年05月06日発行）に関連する、本発明の譲渡人に譲渡されたU.S. Patent No. 6,575,979の継続出願である同時係属のU.S. Patent Application No. 10/459,149（2003年06月10日出願）と、本発明の譲受人に譲渡されたU.S. Patent No. 6,558,390 "Methods and Apparatus for Performing Therapeutic Procedures in the Spine" の一部継続出願であるところの、U.S. Patent Application No. 09/848,556（2001年05月03日出願）の一部継続出願であるところの、本発明の譲受人に譲渡されたU.S. Patent No. 6,899,716 "Method and Apparatus for Spinal Augmentation" （2005年05月31日発行）の一部継続出願であるところの、本発明の譲受人に譲渡されたU.S. Patent No. 6,921,403 "Method and Apparatus for Spinal Distraction and Fusion"（2005年07月26日発行）の優先権の利益を請求するところの、U.S. Provisional Patent Application Nos. 60/558,069（2004年03月31日出願）および60/513,899（2003年10月23日出願）との優先権および利益を請求するところの、同時係属のU.S. Pat. Appl. Ser. Nos. 10/972,184; 10/972,039; 10/972,040; および10/972,176、ならびにUS Application Serial Nos. 10/972,065; 10/971,779; 10/971,781; 10/971,731; 10/972,077; 10/971,765; 10/971,775; 10/972,299; 10/971,780（すべて2004年10月22日出願）の一部継続出願である。前述した米国特許および特許公報のそれぞれの内容のすべては、この参照により本開示に含まれる。
〔技術分野〕
本発明は髄核補綴装置に関し、特に脊椎の治療のために、最小限の観血的技法を用いて経皮的に導入することが可能な髄核補綴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、米国では腰痛（lower back pain）を処置するために年間七十万件を超す外科手法が行われている。2004年には、控えめに見積っても米国で二十万件を、また世界では三十万件を超える腰椎癒合法（lumbar fusions）が行われると考えられ、これはつまり患者の痛みを緩和しようとする試みに約十億ドルが投じられることを意味する。脊椎手術のうちの約60%は腰椎で行われ、さらにその腰椎の手術のうちの約80%は下部腰椎（即ち、第四腰椎（"L4"）および第五腰椎（"L5"）および第一仙椎（"S1"）のことを指す）に関わっている。持続性の腰痛は、L5とS1の間の椎間板（椎間円板）の変性を原因とすることがある。
【０００３】
従来技術に係る旧来の治療方法には、臥床（bed rest）、筋肉弛緩による苦痛軽快療法（pain and muscle relaxant medication）、理学療法、もしくはステロイド注射が含まれる。旧来の治療法が失敗した際は、従来では脊椎痛を外科的な介入を以って処置していて、例えば、脊椎形成術（spinal arthroplasty）、関節止動術（arthrodesis）、もしくは癒合法で処置することで、椎間円板の上下に在る椎骨が共に固形物として増殖するように促して、単一の固体骨片をつくるようにしていた。それにもかかわらず、統計的に言うとこれらの手法のうちの70%程度しか苦痛の軽快には成功しない、と考えられる。したがって、今後新たな技法と装置が承認されていくにつれて、椎間円板の置換術および修復術への需要は、他の処置術のそれよりもさらに駆け足で大きくなっていくと予想される。
【０００４】
spine arena全般に関する椎間円板の処置術もしくは置換術への潜在的な需要は、2007年には十億ドルを超えると予想される。さらに言えば、患者の腰痛には複数の原因（例えば、激しい運動や加齢）があると考えられ、苦痛の発生源としては、以下に挙げるもののうちのひとつもしくは複数が含まれるという仮説が立てられている。即ち、後線維輪（posterior annulus fibrosus）もしくはPLLの膨隆とその後に起こる神経障害（nerve impingement）、ならびに、神経を刺戟する線維輪の外側の層に生じた裂傷または亀裂（fissure）または罅、ならびに、線維輪を通じての髄核物質の漏出と、その後の異物反応に応じた周囲組織の炎症もしくは椎間関節突起の痛みに起因する運動、が含まれると仮定されている。一般的に言って、症例のうちの75%は椎間円板の変性疾患に関連すると思われ、こうした疾患では、脊椎の椎間円板が、機構的な機能が衰えたことにより損われる。外科手法（脊椎癒合および円板除去術など）によっても苦痛を軽快できる可能性はあるが、後述するように、健常な解剖学的形態（則ち、髄核および線維輪などの椎間円板構造が損われていない状態）で得られる椎間円板の正常な生理機能を復元することはできない。
【０００５】
脊柱もしくは背骨は、脊髄を内包しており、且つ、ひとつずつ一連に積み上げた形状の三十三個の椎骨から成っている。この椎骨が、胴と頭を支える可撓性の柱となっているのである。頭側の（即ち、頭へと伸びている側もしくは上側の）椎骨から仙骨までは、線維軟骨性の椎間円板で仕切られており、関節包と靭帯によって統合されている。最上部の七つの椎骨のことを頚椎と呼び、その下の十二個の椎骨のことを胸椎（もしくは後椎）と呼ぶ。胸椎の下に続く五つの椎骨のことを腰椎と呼んで降順にL1〜L5と称する。腰椎の下に続く五つの椎骨のことを仙椎と呼んで降順にS1〜S5と称する。仙椎の下の最後の四つの椎骨のことを尾椎と呼ぶ。成人では、五つの仙椎は癒合しており、仙骨と呼ばれる単独の骨となっている。また、四つの原基痕跡尾椎も癒合し、尾骨（もしくは俗に「尾の骨」）と呼ばれる別の骨を形成している。椎骨の数は、或る領域に追加の椎骨が生じて増えることがあり、また、別の領域の椎骨が足りないこともある。
【０００６】
並んでいる腰椎体、胸椎体、および頚椎体は互いに連結されており、椎間円板によって仕切られている。椎間円板のそれぞれは、中枢塊（もしくは「髄核」、本明細書中では髄核と称する）を内包した線維軟骨の莢を含む。髄核は、脊柱にかかる圧縮力の衝撃を和らげて弱めている。髄核を内包した莢は、向かい合う頭方椎体の皮質骨終板と尾方椎体の皮質骨終板とに付着した軟骨終板と、髄核を取り巻いて走る膠原線維の向かい合う複数の層を含み且つ軟骨終板に結合した「線維輪線維症（"annulus fibrosus fibrosis"）」（もしくは本明細書中では「線維輪（"annulus fibrosus"）」とする）とを含む。天然の生理髄核は、親水性の（水と親和する）ムコ多糖類と、線維索（蛋白質ポリマー）とを含む。髄核の弾性は比較的乏しいが、線維輪は、脊椎可動節に軸方向にかかる荷重に応じて若干外向きに膨らむことができる。椎間円板は脊柱管（spinal canal）の前方に在って、向かい合った頭方椎体の終端面もしくは終板と、尾方椎体の終端面もしくは終板との間に挟まれている。下関節突起は、尾方（即ち、脚方向もしくは下方）に連なる次の椎骨の上関節突起と連結している。いくつかの靭帯（棘上靭帯、棘間靭帯、前縦靭帯、後縦靭帯、黄色靭帯）は、椎骨を固定しているが、限られた動きはできるようになっている。二つの椎体と、その間に挟まった椎間円板と、結合した靭帯および筋肉および脊椎関節突起（facet joints）とをまとめて、「脊椎可動節」（"spinal motion segment"）と呼ぶ。
【０００７】
脊椎の前方に位置する比較的大きな椎体と、椎間円板とが、脊柱の荷重支持のうちの大部分を担っている。それぞれの椎体は、比較的強靭な皮質骨層と、比較的脆弱な海綿骨とを有している。この皮質骨層には、椎体の露出した外表面（終板を含む）が含まれ、また、海綿骨には椎体の中央部が含まれる。
【０００８】
椎間円板の中央部を成す髄核は、80%の水を含み、この水は、健康な成人の脊椎においてはプロテオグリカン（ムコ多糖蛋白質）類に吸収されている。加齢にともなって髄核の流動性は失われて粘性が高まり、ときには脱水・収縮して（このことを「孤発性椎間円板再吸収」（"isolated disc resorption"）と呼ぶことがある）、多くの場合に重篤な苦痛を齎す。椎間円板は、各椎体間において「緩衝器」（"dampeners"）として機能し、脊柱の動きに関する衝撃と、椎間円板の変性とを最小限にとどめている。髄核内の水含量の減少を特徴とする椎間円板の変性により、椎間円板の線維輪層への荷重の伝達がうまくいかなくなってしまう。加えて、線維輪は粘性を増して乾燥しやすく、そして柔軟性を欠くようになると、荷重下で弾性変形する能力が失なわれてゆき、骨折や亀裂を起こしやすくなる。つまり、椎間円板の或る種の変性は、線維輪に亀裂が入ったり引き裂けたりしたときに起こるということである。亀裂が生じると、髄核物質が線維輪へと突き出したり、またさらに外へ突き出てしまったりする場合もあり、あるいはそうはならないこともある。亀裂自体が、一般的な椎間円板結合組織の変性をともなう単独の形態学的な変化である可能性もあるが、椎間円板の亀裂が痛みと衰弱を齎すこともある。髄核が含有する生物質が亀裂から漏出し、構造近傍を刺戟することがある。
【０００９】
また、亀裂は、線維輪のヘルニア形成もしくは断裂に関連したものである場合もあって、このような場合には、髄核が外向きに膨出するか、もしくは亀裂から脱出して、脊柱もしくは脊髄に衝突（インピンジメント）する。このことを「断裂」椎間円板（"ruptured" disc）もしくは「すべり」椎間円板（"slipped" disc）と言う。膨隆型椎間円板ヘルニア形成（contained intervertebral disc herniation）では、髄核は線維輪を部分的に突き抜けかけてはいるが、まだ線維輪の内部か、もしくは後縦靭帯の下にとどまっており、脊柱管内に髄核の断片が遊離することは無い。とは言え、たとえ膨隆型椎間円板ヘルニア形成であっても、外向きの突出が脊髄もしくは脊髄神経を圧迫して坐骨神経痛が起こりうるため、問題はあると言える。
【００１０】
椎間円板のもう一つの問題は、椎間円板が周りのすべての方向へと外向きに膨出して、ひとつの位置に定まらないようなときに発生する。こうした症状が発生するのは、時間が経過して、椎間円板の外向きの突出が弱まり、「すべる」形になった（takes on a "roll" shape）ときである。関節の機械的な硬直が低減すると、脊椎可動部が不安定になって、脊髄部が縮んでしまうことがある。椎間円板の「すべり」（intervertebral disc "roll"）が、通常の範囲から逸脱してしまうと、椎間円板の高さが損われ、神経根孔が圧迫されて苦痛を生じることがある。症候的な椎間円板のすべり、およびヘルニア形成した椎間円板に対する、脊椎癒合以外の現行の処置方法としては、「椎弓切開術（ラミネクトミー）」が含まれる。椎弓切開術は、線維輪の外科的な露出と、ヘルニア形成した椎間円板の症候に関する部位の外科的な切除とをともない、その後に比較的長めの恢復期間を要する。加えて、すべっている椎間円板の外表面に骨棘が形成されて、神経が通る脊柱管および孔がさらに浸蝕されることもありうる。ついには、頭方の椎骨が、尾方の椎骨の上面に定着してしまうようにもなる。この状態のことを「腰椎症」（"lumbar spondylosis"）と呼ぶ。椎間円板を保存し、苦痛を単純に軽快する試みとしての他のさまざまな外科的処置法には、「円板除去術」（"discectomy"）もしくは「円板減圧術」（"disc decompression"）が含まれる。これらの術式では、内部の髄核の一部もしくは大部分を除去することで、線維輪にかかる外向きの圧力を除圧して低下させる。「顕微腰椎円板除去術」（"microlumbar discectomy"）および「自動経皮的腰椎円板除去術」（"automated percutaneous lumbar discectomy"）として知られる、侵襲性の少ない顕微手術（マイクロサージャリー）では、線維輪を横から突き通した針を介して、髄核を吸引して除去する。観血的手術（open surgery）に較べれば、これらの術式の侵襲性は小さいとは言え、神経根と硬膜嚢を傷つける可能性はあり、また、神経周囲瘢痕の形成、手術部位の再ヘルニア化、ならびに、過度の骨除去に因る不安定性、といった欠点を持つ。加えて、これらの術式は一般に線維輪の穿通をともなう。
【００１１】
損傷した椎間円板および椎体を、精緻な画像診断および既存の外科的な介入を経て確認することは可能であるが、広汎且つ臨床的な成果については、一貫して満足なものは得られていない。さらに言えば、こうした癒合術式を受ける患者は、重篤な併発症、および不快且つ長期の恢復期間を体験することになる。外科的な併発症の例としては、椎間円板隙の感染症（intervertebral disc space infection）、神経根損傷（nerve root injury）、血腫形成、隣接する椎骨の不安定性、ならびに、筋肉、腱、および靭帯の破壊、などが含まれる。ヒト脊椎の補綴術の開発に従事している会社はいくつかあり、生理椎間円板を完全に置換すること（則ち、人造椎間円板）を意図としている。変性の程度が線維輪の破壊に至るまでには進行していない人の場合は、人工椎間円板による全置換術よりも、髄核を置換するかもしくは増補するための処置（髄核補綴物を配置することを含む）を選択するのが好ましいと考えられる。
【００１２】
前述したように、正常な髄核は、上下の椎の骨部（bony vertebrae）と周りを囲む線維輪とにより固定される隙の中に内包されている。このときには、髄核は完全に被包され密封されており、椎体との疏通は、椎骨の境界面（いわゆる終板）を介して行われる体液交換のみとなっている。生理髄核を含む吸湿物質は親水性を有しており、平常の活動時に椎間円板を過ってかけられる大きな生理荷重があっても、椎間円板の隙を引き離す（distract）（則ち、揚起（elevate）もしくは「膨潤」（"inflate"）する）ことができるだけの充分な力を持つ。これらの力は体重の約0.4倍〜約1.8倍の範囲であると考えられ、正常な血圧を充分に超える局所的な圧力を生じる。また、髄核および内側の線維輪組織は、事実上無血管の組織である。正常な椎間円板の可動域は、肉状褥（cushion）としての髄核（喩えるならば、椎間円板を「タイヤ」とすれば髄核は「空気」にあたる）と、可撓性部位としての線維輪との存在に負うところがある。可動域（range of motion）については、自由度（つまり、基準点即ち脊椎の垂直軸の周りの瞬間回転中心に関する三つの直交する平面についての並進および回転）という言葉で述べる。
【００１３】
体重と脊椎にかかる荷重とに因り、脊椎の圧縮が起こる。体重は圧縮荷重としては軽い要素である。脊椎にかかる主な圧縮荷重は、背筋によって生じる。人が前屈するときには、体重と外的な荷重を足したものが、背筋によって生じる力と釣り合わなくてはならない。これはつまり、筋肉荷重が重力荷重と釣り合って、脊椎が均衡することで、われわれが転ばないようになっている、ということである。外力は、荷重に、脊椎から荷重までの距離の鉛直成分を乗じて計算することができる。脊椎からの距離が大きくなるにつれて、脊椎にかかる荷重も大きくなってゆく。背筋は脊椎の近傍で動くため、荷重と釣り合わせるために、背筋は大きな力を出さなくてはならない。背筋から生じる力により、脊椎構造が圧縮されることになる。圧縮荷重の大部分（〜80%）は、前柱（anterior column; 椎間円板および椎体）によって支持されている。
【００１４】
椎間円板（の少なくとも一部）は、静水力学系である。髄核は、線維輪内に束縛された流体として機能する。髄核は、椎骨の終板にかかった圧縮力（軸方の荷重）を、線維輪の線維にかかる張力へと転換する。圧迫外傷（compression injuries）は、以下の主要な二つの機構によって起こる。即ち、重力に因る軸方の荷重か、筋肉の動きに因る軸方の荷重である。重力性外傷（gravitational injuries）は、転んで臀部を打ったときに起こるのに対して、筋肉性外傷（muscular injuries）は、引っ張ったり持ち上げたりする際の激しい活動から起こる。こうした外傷の深刻な影響としては、椎骨終板の骨折がある。終板は椎間円板の栄養摂取の上で重要なものであるため、外傷によって、椎間円板の生化学的代謝状態が変化してしまう可能性がある。終板が治癒すれば、椎間円板は悪影響を蒙らない。しかし終板が治癒しなければ、髄核は有害な変化を受けることになってしまう。髄核からはプロテオグリカン類が失われてゆき、その水と結合する能力もまた喪失してしまう。髄核の静水力学的特性が損われる。髄核と線維輪との間にかかる荷重を分配しなくなり、その代わりにさらに大きな荷重が線維輪にかかるように移行する。そうすると線維輪の線維が衰弱してしまう可能性がある。線維輪の断裂に加えて、線維輪の層が剥離（離層（delaminate））してしまう。椎間円板が崩壊することもあり、あるいは進行する線維輪の断裂を抱えながら椎間円板が高さを保っていることもある。線維輪が著しく衰えると、椎間円板に裂傷が生じて、髄核の成分が線維輪内もしくは脊柱管内に移動して、神経根圧迫を引き起こすことがある。
【００１５】
本開示の文章においては、引き離し（distraction）という語は、術式上のことについては、髄核補綴装置（類） 10 の導入によって起こりうる椎間円板の隙を増大する高さの揚起（elevation）のことを指す。この引き離しは、髄核補綴装置 10 自体を軸上に配置するか、あるいは、移殖時に一時的に引き離すためのロッド手段を援用することによって行うことができる。一時的な引き離し（temporary distraction）とは、後で除去されるものではあるが、患者を腹臥させたままで術式中に揚起を保つことができる引き離しロッドなどの手段を用いて、椎間円板の高さを揚起することを指す。したがって、まず他の引き離し手段を使って造った揚起させた椎間円板の隙の中にデバイスを挿入することができ、その後に、挿入したデバイスの物理的存在および大きさによって、その高さの隙を維持することができる。こうすることで、デバイスは、椎間円板を除圧し、神経インピンジメントに因る苦痛を軽減することができる。
【００１６】
現在のところ、関連するデバイス・検討されたデバイス・用いられたデバイスの欠点としては、沈下、あるいは、排出もしくは移動のされやすさ、あるいは、骨の浸蝕、あるいは、経時劣化、あるいは、生体力学的荷重の充分な分配および支持が不備であること、が含まれる。上記したように、こうした欠点のうちのいくつかについては、関連するデバイスを使用する際には、一般的に、器具を用いた実質的に完全な円板除去術がともない、この器具を患者の身体の外側から患者の身体に入れて椎間円板の部位へと導入し、椎間円板とそれに隣接する皮質骨を貫通する外側孔を切除もしくは穿孔するように操作することで実施される、という事実に依っている。椎体の終板は、非常に硬い皮質骨を含み、椎体に必要な強度を与える援けとなっており、終板に穿孔を行うと、通常は弱体化や破壊が起こってしまう。椎骨終板は、各椎骨の上下を包む特殊な軟骨構造であって、椎間円板と直接接触している。終板は、椎間円板内に栄養と水を送る経路を与えているため、椎間円板に栄養を供給する上で重要なものである。終板の構造が損傷すると、椎間円板が劣化し、椎間円板の機能が変質してしまう。外側から（ひとつもしくは複数の孔を）大きく穿孔すると、椎体の整合性が損われるというだけにはとどまらず、穿孔が背部方向に寄り過ぎてしまった場合には脊髄が損傷する可能性もある。
【００１７】
別の手法として、線維輪内に外科的に作成した孔もしくは既存のものを拡げた孔を通すようにして、関連するデバイスを用いることもある。線維輪は、強靭且つ厚い膠原線維からできている。線維輪に含まれる膠原線維は、同心円状の互層構造をなしている。層内（intra-layer）ではこれらの線維の向きは平行になっているが、各互層の（つまり層間（interlayer）の）膠原線維の向きは斜め（〜120`）になっている。この斜めの向きによって、線維輪は、鉛直・水平の双方の方向にかかる力に抗することができる。椎間円板への軸方の圧縮により、椎間円板の隙にかかる圧力が増大する。この圧力が、線維輪の壁に対して垂直方向の荷重（応力）として線維輪に伝わる。応力がかかると、これらの線維輪の層が緊張して、荷重に抵抗しやすくなるように水平角が減少する。これはつまり、線維輪の周囲にかかる荷重の伝達によるこれらの垂直方向の応力（フープ応力）に抗するように、線維輪がはたらくということである。鉛直方向の張力は、曲げと引き離し（屈曲と伸延）に抗している。水平方向の張力は、回転とすべり（即ち、ねじり）に抗している。線維輪の層の垂直部分によって、前後への曲げに椎間円板が能く耐えることが可能となっている一方で、回転運動中には、線維輪の水平方向の線維のうちの半分だけしか使用されない。全般的に言って椎間円板はねじり運動の際により損傷しやすく、このため、下関節突起（posterior facet joints）から受ける回転運動中に椎間円板を保護するのが重要になる。しかし、もし線維輪が損われた場合には、このリスクはいっそう大きくなる。さらに言えば、線維輪の断裂は術後にも残ったままとなり、また、デバイスが排出・移動する経路が存在することにもなり、さらに加えて椎間円板構造の生理生体力学が損われることにもなる。
【００１８】
課される応力に耐えうる充分な機械的整合性を得ようとする他のデバイスは、堅めで剛直且つ不撓性なものとして構成されており、骨を浸蝕しやすいか、あるいは時間経過により椎体内に埋没しやすい。この現象は「沈下」（"subsidence"）として知られ、「没入」（"telescoping"）と呼ばれることもある。沈下が起こると、椎骨の柱の実質的な長さが縮まり、その後に、神経根と、二つの隣接する椎骨の間を通っている神経とが損傷を蒙る可能性もある。
【００１９】
本発明の開示においては、「生体力学（バイオメカニクス）」（"biomechanics"）とは、前述の脊椎可動域を含む六自由度の説明において記載した腰椎の運動に起因する、椎間円板構造上に（個別に且つ総合的に）かかる生理学的な力のことを指す。さらに本発明の開示における「ダイナミクス」（"dynamic"）とは、力もしくは荷重を可能にするかまたは促進することにより、可動性を与える固有の能力を有するデバイスであって、そうしなければ損われるか弱体化するか無くなってしまう生理構造を、支持もしくは置換することに適するデバイスのことを指す。
【発明の開示】
【００２０】
本発明の利点は、二元髄核補綴装置（binary prosthetic nucleus apparatus）では前述の背景技術の節において述べたリスクが少ないということであって、これは、 ａ） その非外力性、線維輪を保存すること、仙骨を軸方に貫通して送出すること、ならびに、 ｂ） 密封基質手段を組み込んでいること、に因る。密封隔膜（barrier sealant membrane）は、線維輪内に亀裂がある組織および／もしくは填塞（seal）を修復して、椎間円板の隙の内部に膨潤性（bulk）髄核補綴材を保持させることができる。用いられた二元髄核補綴装置の部材を介して、少なくともひとつの椎体内へと続く、少なくともひとつの軸方導通路（axial access tract）を塞ぐ栓を用いることにより、髄核補綴材を椎間円板の隙の内部にさらに確実に保持させることもできる。
【００２１】
本発明は、髄核補綴装置を提供する。本発明に係る髄核補綴装置は、脱核された（de-nucleated）椎間円板の髄核を増補もしくは置換するために、脱核された椎間円板の隙の中に置かれる物質および／もしくは部材を全般的に含む。髄核補綴装置は、髄核除去術（nucleectomy procedure）を行った後に、脊椎内にin situで導入することができる。髄核補綴装置の導入では、外科的に脱核された椎間円板の隙の中に、椎体を通って仙骨を貫通する（経仙骨の）軸方の錐孔を介するようにして、カニューレを使用する。患者の容態に応じて、髄核補綴装置を、脊椎上のひとつもしくは複数の椎間円板の内部に導入することができる。ひとつの特徴として、隣接する可動部が有する椎間円板の中に、複数の髄核補綴装置を導入することができる。このようにすることで、髄核補綴装置によって苦痛を軽快し、椎間円板の機能を保存および／もしくは復元することができる。
【００２２】
本発明の或る特徴として、不溶性且つ非分解性の髄核補綴装置を、二元インプラント（則ち、構造上二つの部材を含むもの）として構成することができる。特に、膨潤性の（ひとつもしくは複数の）髄核補綴材を、最小限の侵襲性である非外力性手段を介して、脱核された椎間円板の隙内に入れることができるのがより好ましい。まず、この脱核された椎間円板の隙内には、柔軟な（compliant）密封隔膜部材がひとつもしくは複数の層として配置され、椎間円板の内表面（例えば、線維輪および椎間円板終板）に適合して接触し密封する。ここではまた、密封隔膜が、これらの構造を通じた（例えば、ヘルニアなどの亀裂からの）漏出、移動、もしくは排除を抑制する役割を担っており、膨潤性髄核補綴材を椎間円板の隙内に収めるようにしている。このようにすることで、天然の椎間円板の髄核と同様の対荷重特性を機能的に再生して、運動性を保存および／もしくは復元するための、髄核補綴装置が発揮している能力を確実にすることができる。より好ましい例として、本発明の例示的な特徴においては、解剖学的構造の間（例えば線維輪と椎間円板終板との間）における組織密着型界面をつくるためのin situ硬化と、椎間円板の内部の隙に配された bulk PNM （膨潤性髄核補綴材）とを用いることによって、密封隔膜をin vivoで形成することができる。好ましい特徴としては、密封隔膜は、組織（例えば線維輪内の亀裂）を密封、（例えば、その構成成分を含む、生溶解性治療薬の放出を介した）処置、ならびに／あるいは（例えば、その構成成分を含んだ生体高分子を組み込んだ基質の手段、もしくは蛋白質の手段を用いた）修復する役割を担う。さらにまた、密封隔膜は半透膜としても機能し、膨潤性髄核補綴材と有害な残存クロスリンカー（架橋基; cross-linkers）とが界面を通って排出もしくは漏出してこないようにしつつ、体液の流入と排泄はできるようにして、椎間円板の水和化を保ち、且つ静水力手段によって荷重を伝達する能力を維持する。
【００２３】
本発明の或る特徴として、髄核補綴装置を、密封隔膜と髄核補綴材とを含んだ二元装置として構成することができる。密封隔膜は、脱核された椎間円板の隙の、組織表面の内部もしくは組織表面上でin situで形成された。密封隔膜は、透過性もしくは不透性の構成とすることもでき、ならびに／あるいは、透過性もしくは不透性である物質から形成することもできる。密封隔膜は、髄核補綴材を内包する隔室を定める。髄核補綴材は、通常は注入もしくは輸液によって隔室内に配給する。髄核補綴装置のうちの密封隔膜部材および髄核補綴材部材は、引き離し（則ち、椎間円板の高さの復元）を行う際には、単独でも補助ができ、または協働して補助することもできる。さらにそれに追加する手法としてか、もしくは別の手法として、髄核補綴装置のうちの密封隔膜部材および髄核補綴材部材は、単独で所望の粘弾性を持つように構成することもでき、または協働して所望の粘弾性を持つように構成することもできる。これらの粘弾性には、例えば、膨潤性と圧縮力のモデュライ（bulk and compressive moduli）を含めることができる。或る特徴においては、膨潤性と圧縮力のモデュライを、天然の健康な髄核のその特性と実質的に「合致」するように設計することができる。他の特徴においては、密封隔膜を、脱核された椎間円板の椎間円板の隙の内部の最大の表面積に、機能的に適合して接触できるように構成することができる。なおも他の特徴においては、髄核補綴装置が生理荷重の配分および散逸を「模倣」して、骨の糜爛もしくはインプラント沈下を抑止するように構成することもでき、ならびに／あるいは、髄核補綴装置を、疲労と剪断力とへの充分な抵抗力を呈して、物質が椎間円板の外へと分断して移動することを抑制するように構成することもできる。
【００２４】
同様に、膨潤性髄核補綴材を椎間円板の隙内に収めることで天然の椎間円板の髄核と同様の対荷重特性を機能的且つ実質的に模倣するという髄核補綴装置が発揮する能力を確実にして、髄核を増補もしくは置換するために、仙骨を貫通する軸方導通路と、本発明に係る二元髄核補綴装置を椎間円板の隙の中に入れることとを設えてから、この導通路を機械的に栓塞することができる。弁（バルブ）の厖大な構成のうちのいずれかひとつ（例えば、セルフシーリングバルブ部材もしくはフローストップデバイス（flow-stop devices））を用いて、この機能を行わせることができる。例えば、ロッド（rod）、もしくは糸で連ねた栓を、髄核補綴装置を適用する椎間円板の可動域の下椎骨の基端に挿入し、栓が椎体を貫いてその中に充分に展開するようにすることで、軸方導通孔から椎間円板の隙への髄核補綴材の漏出、移動、もしくは排出を抑制するためのストップフロー装置として機能させることが可能となっている。栓（非吸収性の糸で連ねられた栓など）として適切なものとしては、医療用ポリエーテル-エーテル-ケトン（PEEK）（Invibio Inc., in Lancashire, United Kingdom販売のものなど）、ポリエーテル-ケトン-ケトン（PEKK）（Coors-Tech Corporation, in Colorado販売） を使って製造されたものが含まれる。また別手法として、旧来のポリメチルメタクリラート（PMMA）、超高分子ポリエチレン（UHMWPE）、もしくは他の適切なポリマーを、自己もしくは自家移殖骨合釘（bone dowels）と組み合わせて、栓として使用することも可能である。
【００２５】
本発明に係る二元髄核補綴装置は、椎間円板の線維輪に対して外科的に穿孔したり、もしくは既存の孔をむやみに拡げたりすることを必要とせずに、導入することができる。孔を穿ったり既存の孔を拡げたりすると、髄核補綴装置の排出、移動、もしくは沈下といったリスクを増大させてしまう。当業者は気づくことだが、本発明に係る髄核補綴装置は、排出、移動、もしくは沈下をもともとしにくい。さらに、本開示に係る髄核補綴装置を使用すると、苦痛を軽快すること、および／もしくは、脊椎に沿った生理荷重をより適切に分配することによって、患者の運動性を保存もしくは復元することができる。このことは、本発明に係る髄核補綴装置を移殖する間および／もしくは移殖した後の、椎間円板の引き離しおよび除圧によって実現されることになる。
【００２６】
運動性保存装置（mobility preservation apparatus） 10 は、放射線画像診断では変性もしくは崩壊がほとんど観られない状態の患者に対する処置から、髄核補綴装置 10 もしくは椎間円板の全置換が必要である状態の患者に対する処置に至るまでの、症候的な椎間円板性の痛みの処置を行うための処置介入がうまくいくような動的な安定化を提供する。椎間円板全置換術は、髄核補綴装置 10 を適用するような場合に対してでは無く、さらに進行した症状ではあるが線維輪の機能がまだいくらかは残っているような場合に対して必要となるであろうと考えられる。
【００２７】
髄核補綴装置 10 は、変性の程度が大きく、椎間円板の高さが縮んではいるが、線維輪の衰弱が進行する段階（臨床的に円板全置換術が必要となる段階）には至っていないような患者に対して必要となると考えられる。髄核補綴装置 10 は、典型的には、完全髄核除去術とその後の脱核された隙を適切な物質で充填する術式を概して含んだ動的安定化を凌ぐものである。全般的に言って、本発明の目標は、椎間円板の高さと運動とを復元することであって、これらを保存することとは対照的なものである。
【００２８】
本発明の或る目的として、関節固定術（癒合）では根治的に過ぎると判断されるような場合には、椎間円板の変性を処置するという別の選択肢も提供することができ、患者の年齢、椎間円板の変性の度合い、および予後に基づいて考慮した介入を提供できる。特に、本発明は、椎間円板の高さを揚起し保持すること（引き離し）と、運動性の保存もしくは復元と、他の方法およびデバイスに較べて生体力学的機能を実質的に改善することとによって、椎間円板性の苦痛を軽快させることが可能な、軸方に適用した脊椎用髄核補綴装置を含む。
【００２９】
本発明の好ましい特徴においては、仙骨を貫通する軸方の導路を介して、最小限の外力性を以って椎間円板の隙内に二元髄核補綴装置を導入する。こうすることで、線維輪を外側から通る経路を使わず、しかも線維輪を解剖学的もしくは機能的に損って生理荷重の配分（例えば前述したフープ応力応答）を害してしまうことが無い。二元髄核補綴装置は、線維輪の亀裂もしくはヘルニア形成を修復または填塞する上で有効な密封隔膜を含む。これはつまり、線維輪が完全に無疵の状態では無いときに、装置が（例えば線維輪に存在する孔もしくは亀裂を、外側方向へと）排出または移動するリスクを、密封隔膜が低減するということである。
【００３０】
髄核補綴材は、in situ硬化と、密封隔膜のin vivoでの形成との後に椎間円板内に配することができる。髄核補綴装置の使用および形成にあたっては、密封隔膜と髄核補綴材とを、それと認識できる程度にはっきりと区別するようにしてもよいしあるいは分たなくてもよい、ということを理解されたい。特に、密封隔膜と髄核補綴材とが、形成された後に実質的に同一の成分物質となるようにしてもよいし、あるいは、容易に判別できるような界面を含めないようにしてもよい。さらに、密封隔膜の成分および髄核補綴材の成分の一方または双方を、下位部材群を組み立てたもの（例えば複数の構成物質を含むもの）として構成することもでき、また、これらの部材の構成もしくは再編成にあたっては、中間過程もしくは試薬（例えば、界面活性剤、架橋剤、粘稠剤、緩衝剤など）を含むようにしてもよい、ということを理解されたい。また、密封隔膜の全体もしくは一部を、臨床的に生吸収性（bioabsorbable）もしくは難分解性（non-degradable）であるとされるように設計することができる。その一方で、髄核補綴材を全般的に非吸収性（insoluble）且つ難分解性とすることができる（と言うことはつまり、二元髄核補綴装置もまた非吸収性且つ難分解性になるということである）。
【００３１】
生体適合性（biocompatibility）に加えて、本発明の別の特徴として、髄核補綴装置の材料とその構成を、滅菌可能であって、可視および／もしくは撮像可能なものとすることができ、例えば、蛍光透視法によって、または、コンピュータ断層撮影法（CT）もしくは磁気共鳴画像法（MRI）を介して可視化および／もしくは撮像することができる。なお、最後に挙げた画像法を用いる場合には、材料は実質的に鉄（Fe）を含まないようにする。さらに、コントラスト、細部、および空間的感度（spatial sensitivity）を考慮すると、放射線透過性もしくは放射線不透過性を供与または変更することが必要且つ適切であるような時点および場合に、造影剤（contrast media）（沃化物など）、もしくは他の物質（タンタル、チタン、もしくは硫酸バリウムを含む化合物など）を、髄核補綴装置を構成する際に用いるのが好ましい。
【００３２】
本発明の或る特徴としては、本発明に係る髄核補綴装置を、長期に亘る移殖のためのISO 10993基準を満たす生体適合性物質を含めるように構成し、ならびに／あるいは、本発明に係る髄核補綴装置が、消耗すること無く、長期に亘る通常の範囲内の生理荷重に耐えられるようにすることができる。ここで長期に亘る通常の範囲内の生理荷重とは、則ち、移植物（インプラント）の寿命を超える期間か、もしくは約40 X 106サイクルを上限とする期間に、軸方の圧縮力として約1250ニュートン（N）（280lbf）〜2250N（500lbf）の範囲と、外側方向および矢状方向の双方の剪断力として約100N（25lbf）〜450N（100lbf）（それぞれ、完全可動域（full ROM）を通しての力）とのことである。加えて、本発明に係る髄核補綴装置は、約8000ニュートン（N）（1800lbf）の軸方圧縮力と、約2000N（450lbf）の外側方向の剪断力と、約3000N（675lbf）の矢状方向の剪断力との完全可動域を介する短期（例えば連続する約20サイクル以上）の最大生理荷重を、降伏（failing）せずに耐えることが好ましい。
【００３３】
本開示の文章においては、「二元」（"binary"）という語は、密封隔膜と膨潤性髄核補綴材とを含んだ組み立て品として構成された、髄核補綴装置のことを指す。
本開示の文章においては、「膨潤性」（"bulk"）とは、典型的には髄核補綴材の容積が、第一部材の容積よりも大きいという事実を指し、したがって密封隔膜は、全般的に言って比較的薄いひとつもしくは複数の層を形成するように配されることになる。
【００３４】
本開示の文章においては、「硬化」（"cure"）という語は、部分的もしくは完全な硬化のことを示す。また、この語は、pHもしくは温度の変化、または、硬化触媒もしくは放射への曝露、または、時間経過などといったひとつもしくは複数の変数を適用する手段をトリガーとする架橋構造（cross-linking）変化手段に概して依るような、硬化性ポリマーまたはヒドロゲルなどの物質の、第一の状態、条件、および／もしくは構造からの、改変された第二の状態への変化のことを指す。
【００３５】
二元髄核補綴装置の説明において、形成部材に使われるトリガーならびに／あるいはin situ硬化プロセスおよび試薬を、有害な影響を齎さないことに基づいて選択されることが好ましい、ということを理解されたい。
【００３６】
さらにまた、二元髄核補綴装置には、in situ架橋蒸着（evaporation in situ cross-linking）を含めることができるような硬化プロセスを介して、椎間円板の隙の表面に適合して接触および／もしくは付着することが可能な密封隔膜が含まれうる、ということを理解されたい。蒸着による架橋によって、膜の厚さに本質的に依存する物性を有するポリマー膜を生成することができる。膜が厚くなると、同組成の薄めの膜に較べて、全般的に言って乾燥に時間がかかるようになり、また、結晶化度が高くなる。
【００３７】
さらにまた、本開示においては、構成成分（"component materials"）とは、単独あるいは複数の、合成もしくは天然のヒドロゲル、または、混合物もしくはハイブリッドヒドロゲル（エラストマー、生体高分子、蛋白質ポリマー、もしくはそれらの任意の組み合わせなどと併せたもの）のことを指し、これらは、その意図された機能（填塞、組織修復、障壁、膜、髄核補綴など）と、生理条件下において必要な生体力学的モデュライおよび物性（弾性、コールドフロー、粘性、透過性、分解性など）とに応じて、in vivoでの搬送および使用に適するものとして選択される生体適合性物質である、ということを理解されたい。
【００３８】
本明細書中では、「生体適合性」（"biocompatible"）という語は、生理組織が、本発明に係る物質および装置（摩耗粉など）に接触される際または曝露される際に、慢性炎症反応や細胞毒性を呈さないことを指す。
【００３９】
後述するように、本発明の他の特徴としては、組織を填塞するものとしての機能、または、選択性の透過膜もしくは障壁としての機能、または、組織の修復のための薬剤搬送用容器もしくは治療用容器としての機能、を強化するために、密封隔膜が、溶解性、透過性、部材間の機械的結合、および組織の密着力を調節もしくは増進するための構成ならびに方法を含む。例えば、本発明の或る特徴としては、組織の填塞と修復の双方を増強する、生体高分子網もしくは蛋白質を含む構成成分と併せるようにして、密封隔膜を構成することができる。なおも別の特徴としては、組織の填塞が、実質的に壊死が少ないような化学的架橋法もしくは壊死を起こさないような化学的架橋法を用いて行われる。
【００４０】
二元髄核補綴装置を配置するため、ならびに、その部材の形成の促進および／もしくはin situ硬化のための、方法と装置とについても開示する。特に、密封隔膜の構成成分は、椎間円板の内側の隙の中の組織表面の治療処置のために有効な障壁もしくは搬送系（適用される表面に粘着力を以って付着することになる填塞を使用しないことを含む）の、in vivo形成ならびにin situ硬化を行うような、本明細書中に開示した手段と手法により配置される。適切な構成成分系については、柔軟であって、且つ椎間円板の内側の隙の中の三次元組織構造に対して適合する能力を有し、且つ治療中・治療後の脊椎の運動に伴う荷重および応力に耐え、伝達し、分配することができる障壁を作成するための方法と共に開示する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
髄核補綴装置 10 と、搬送装置 210 、および髄核補綴装置 10 の導入のためのその部材とを図面全体を通して全般的に示した。本発明に係る髄核補綴装置 10 は、椎間円板 100 の内部の脱核された隙 104 の内部に置かれるように構成される。或る特徴として、髄核補綴装置 10 は、天然の髄核の少なくともひとつの機能を少なくとも部分的に置換するように構成される。髄核補綴装置 10 は、一般的に密封隔膜 12 および 髄核補綴材 14 を含む。本発明の或る特徴として、栓（プラグ） 16 も提供される。髄核補綴装置 10 は、脱核された隙 104 の内部に位置し、また、典型的には、髄核補綴装置がその中に移殖される椎間円板 100 に隣接する、上椎体 300 の椎骨終板と下椎体 400 の椎骨終板に力を及ぼすことになる。栓 16 は、下椎体 400 の中の軸方錐孔 410 内に挿入することができ、あるいは、導入の別の時点、則ち密封隔膜 12 および／もしくは髄核補綴材 14 の導入の前後に挿入することもできる。また、栓 16 は、ひとつもしくは複数の密封隔膜 12 および髄核補綴材 14 に化学的または機械的に結合させることもできる。
【００４２】
本発明に係る密封隔膜 12 は、髄核補綴装置 10 のうちの、椎間円板 100 の内部の脱核された隙 104 を定める組織表面 102 と触れ合う部材である。密封隔膜は、組織表面 102 と接触、隣接、適合、結合、もしくはその他何らかの相互作用をする。典型的には、密封隔膜 12 は、移殖可能な材料（以降で詳しく仔細を述べるものなど）から成る。典型的には、密封隔膜 12 の材料として、液体ゾルから、適合可能なエラストマーのゲルもしくはin situのコアセルベート固体（coascervate solid）に変化できる物質を選択する。或る特徴として、密封隔膜 12 を、脱核された隙 104 の内部に髄核補綴材を抑止して封じるように（to prevent contain）構成することで椎間円板 100 の線維輪内の亀裂もしくは他の割れを通じての髄核補綴材 14 の排出を抑止することができる。
【００４３】
典型的には、患者の体内の組織表面 102 上に、密封隔膜 12 を膜として析出できるように構成する。この組織に対して、蒸着（evaporative coating）、噴霧（spraying）、エアロゾル、霧化（atomization）、塗布（painting）、注入、もしくは、当業者が本開示を読んだ上で認識できるような組織上への他の何らかの適用方法、を使って、析出を行うことができる。いくつかの例示的な搬送装置 210 およびそれらの部材を全般的に図４〜図８Ａに示した。これらについては以降でさらに詳述する。
【００４４】
密封隔膜 12 の外表面 20 は、組織表面 102 に接触する。組織表面 102 は、髄核の残遺組織を含むことがあり、さらに同様に線維輪、終板、および椎体の組織も含みうる。密封隔膜 12 は、（ひとつもしくは複数の）組織表面 102 の少なくとも一部に被さるようにして展開する。或る特徴として、密封隔膜 12 を、組織表面 102 が定める構造 112 の輪郭に適合するように構成する。構造 112 は、普通は種々の脱核手法（本明細書での参照により本開示に含まれる文献に開示されているものを含む）のアーチファクトである。例示的な構造 112 と、その構造 112 の形状に適合する密封隔膜 12 の外表面 20 に対応する形状とを、図２（鉛直面で切った断面図）および図３（水平面で切った断面図）の双方に示した。髄核の状態、さらには、天然の髄核の除去に使用される道具、技法、および条件に依存して、構造 112 が巨視的な構造と微視的な構造のいずれにおいても多様な形態をとりうる、ということを当業者は認識することができる。或る特徴として、組織表面 102 の構造 112 に適合する密封隔膜 12 の外表面 20 によって、密封隔膜 12 を組織表面 102 へと機械的に結合することができる。別の特徴として、密封隔膜は界面活性剤を含むこともでき、あるいは、密封隔膜 12 の組成に依り、少なくとも外表面 20 上に追加の界面活性剤を含むこともできる。界面活性剤もしくは追加の界面活性剤によって、特に密封隔膜 12 が液状の場合には、密封隔膜 12 の表面張力が減少し、密封隔膜 12 が、組織表面 102 によって定められる構造 112 に適合しやすくすることができる。また、密封隔膜 12 が、密封隔膜 12 の組織表面 102 に密着する力および／もしくは密封隔膜 12 が組織表面 102 に化学結合する力を増強できる物質から成るようにすることもできる。別の手法として、密封隔膜 12 の組織表面 102 への化学結合を誘導するためのクロスリンカーもしくは条件も使うことができる。これらの結合には、共有結合、イオン結合、および水素結合、さらにはファンデルワールス力が含まれる。
【００４５】
密封隔膜 12 の内表面 22 は、隔室 24 を定める。隔室 24 は、髄核補綴材 14 の少なくとも一部を内包するように構成される。また、隔室の一部が、露出した組織表面 102 の部分によって定められるようにすることもできる。また、隔室 24 は、栓 16 に完全に囲われることもでき、または部分的に囲われることもできる。典型的には、隔室 24を、患者を処置する上で有用である所望の体積の髄核補綴材 14 を受け入れられる大きさとする。脱核された隙 104 と隔室 24 との断面が実質的に円状である場合には、隔室 24 は脱核された隙 104 と実質的に同心円となる。或る特徴として、隔室 24 が、脱核された隙 104 の内部を立体的中心に位置するようにすることができる。隔室 24 の大きさは、脱核された隙 104 の大きさに比例し、且つ、密封隔膜 12 を形成するために用いられる材料の量に反比例する。密封隔膜 12 の内表面 22 は、平滑であってもよく、または不規則な形状であってもよい。形状が不規則である場合には、この形状によって、密封隔膜 12 の内表面 22 に対して髄核補綴材 14 の機械的な結合が促進されうる。また、密封隔膜 12 の内表面 22 が多孔質であってもよい。多孔質である場合、髄核補綴材 14 が孔と機械的に相互作用して、密封隔膜 12 の内表面 22 に対して髄核補綴材 14 の機械的な結合を行うことができる。
【００４６】
髄核補綴材 14 は、全般的に言って、密封隔膜 12 が定める隔室 24 の内部に位置する。髄核補綴材 12 は、全般的に言って、in situの隔室 24 のために生理椎間円板構造にかかる圧縮荷重を支持、伝達、および／もしくは分配するという機能を担う。典型的には、髄核補綴材 14 としては、患者に所望の処置を行う上で有用であるような、その体積、形状、位置、および目的を考慮しつつ、所望の生体力学的特性および物性が得られるようなものを選択する。機械的な結合、ならびに、相互作用および／もしくは粘着力にさらに加えるものとしてかあるいはとって代わるものとして、髄核補綴材 14 が、密封隔膜 12 に化学結合する組成物を有するようにすることもできる。別の手法として、密封隔膜 12 に対する髄核補綴材 14の化学結合を誘導するためにクロスリンカーもしくは条件も使うことができる。これらの結合には、共有結合、イオン結合、および水素結合、さらにはファンデルワールス力が含まれる。
【００４７】
二元髄核補綴装置 10 の或る特徴として、in vivoで意図される機能に応じて、部材構成物を構成し、且つ構成成分をin vivoで意図される機能に応じて選択する。例えば、生体的安定性（biostability）と、生理条件下および／もしくは生理体液中での構成の安定性を調節できる能力とに基づいて、構成成分を選択する。より好ましくは、密封隔膜 12 は、放出可能であるかもしくは生吸収性の治療薬を含むように構成することができる（後述）。典型的には、髄核補綴材 14 は、弾性部材および／もしくは粘弾性ゲルを含むように選択される。これはつまり、こうした材料は、粘弾性（例えば、流動性および圧縮性）によって、天然の髄核の生体力学的な機能と実質的に同等な機能を発揮できるようなものである、ということである。したがって、髄核補綴材 14 は、生体的安定性を有し且つ難分解性であることが好ましい。これはつまり、髄核補綴材 14 が、荷重、剪断応力、および疲労力、あるいは、崩壊を誘引しうる何らかの他の要素、あるいは、排出もしくは移動を促進しうる何らかの他の要素、あるいは、時間経過による破壊に伴う質量欠損、に耐えることが好ましい、ということである。
【００４８】
或る特徴として、膨潤性髄核補綴材 14 を少なくともひとつの弾性物質を含む構成成分から構成することができる。構成成分のA型デュロメーター・ショア硬度は、実質的に約20〜90の範囲内とすることができる。さらに、配された構成成分は、in vivoで安定且つ生体適合性であるもの（例えばシリコーンゴム）とすることができる。或る実施形態においては、密封隔膜 12 を、比較的薄く且つ伸長性のある膜として構成することができる。こうした膜としては、後に配される髄核補綴材 12 を封じ込めるための室として機能する、シリコーンエラストマーが含まれる。密封隔膜 12 および髄核補綴材は、同一の構成成分（則ちシリコーン）であってもよい。適切なシリコーンは、Nusil Silicone Technology, Carpeneria, Californiaから入手が可能である。或る実施形態においては、シリコーン膜は、約500%〜約1500%（約1000%のときもある）の範囲の伸長性を示すものとすることができ、また、膜厚を約0.220"とすることができる。in situ硬化および形成の後には、（蛍光透視法で観察すると）実質的にただひとつの部材が残ることになる。髄核補綴装置 10 をこのように構成すると良好な生体力学的特性が得られるのだが、この実施形態における密封隔膜 12 部材は、一般に、椎間円板に入出する生理体液の流れに対して不透性であるので、この点に関しては生理椎間円板の機能を実施しているとは言い難い。
【００４９】
また、栓 16 によっても、髄核補綴装置 10 の材料を注入する箇所を填塞することができる。例示のために図面に概略を示したように、栓 16 は、特に、脱核された隙 104 もしくは脱核された隙 24 の中につながる他の経路へと通じている下椎体 400 を貫通する軸方導錐孔（axial access bore） 410 からの髄核補綴材 14 の漏出もしくは排出を回避するために構成される。或る特徴として、栓 16 を注入箇所を遮断および／もしくは填塞するように構成された固体片の物質とすることができる。別の特徴として、栓 16 が、密封隔膜 12 の物質を貫く管腔（lumen）を定め、髄核補綴材をその管腔内に導入することができる。管腔が存在する場合には、管腔が、密封隔膜 12 の材料および／もしくは髄核補綴材 14 が経路を流れて移動してしまうのを制限するように構成することができる。なおも他の実施形態においては、栓 16 が、一方向バルブにより調節できる管腔を定めることができる。弁（バルブ）の厖大な構成のうちのいずれか（例えば、セルフシーリングバルブ組立体もしくはフローストップデバイス（flow-stop devices））が適切となりえる。典型的には、栓 16 が、注入箇所の内部を機械的に保護するように構成する。例示的な構成のいくつかでは、栓 16 を、一体型ロッド（smooth rod）、糸で連ねたロッド、チューブ、もしくは糸で連ねたチューブといった形態にすることができる。例示的に図示したように、髄核補綴装置 10 を適用される椎間円板 100 の可動部の下椎体 400 の基端に、栓 16 を挿入することができる。ストップフローとしての機能を保持しつつ、密封隔膜 12 および髄核補綴材 14 にかかる力に抵抗できるようにするために、栓 16 を椎体内に充分に貫入させ展開して配置する。栓 16 （非吸収性の糸で連ねられた栓など）として適切な物質としては、生体適合性金属、医療用ポリエーテル-エーテル-ケトン（PEEK）（Invibio Inc., Lancashire, United Kingdomから市販のものなど）、ポリエーテル-ケトン-ケトン（PEKK）（Coors-Tech Corporation, Coloradoから入手可）、あるいは、旧来のポリメチルメタクリラート（PMMA）、超高分子ポリエチレン（UHMWPE）、もしくは、栓 16 として使用できる自己もしくは自家移殖骨合釘と組み合わせられる他の適切なポリマー、が含まれる。
【００５０】
一般に天然の髄核は、II型膠原（type II collagen; 軟骨様）と蛋白質巨大分子（プロテオグリカン類と称する）とから成る。これらの天然物質は、椎間円板内に水を吸収し、椎間円板の生体力学的特性において非常に重要なものである。したがって、構成成分の選択にあたっては、水溶液としてか、または乾燥形態（例えば、実質的に脱水されているか、もしくは粒状）としてか、または後に再構成可能なミクロスフィア（microspheres）もしくはビーズとして、脱核された隙 104 内に導入することができるような、吸水能を有する物質（ヒドロゲルおよび／もしくは粘弾性ゲルなどの物質を含む）を含むように行うことができる。例えば、或るヒドロゲルを、ヒドロゲル=ポリアクリロニトリル混合物として構成することができ、あるいは、特異なマルチブロックコポリマー構造を具える任意の親水性アクリラート誘導体として構成することもでき、あるいは、種々の応力を受けても構造を保持しつつ、流体を吸収し排出できる能力を有する他の任意のヒドロゲル物質として構成することもできる。なおも別の例としては、ヒドロゲルをポリビニルアルコール（PVA）と水との混合物として構成することもできる。髄核を置換および／もしくは増補するものとしてのPVAは、有害な局所性もしくは全身性の組織反応を起こさないとされており、また、その圧縮モデュライは4MPaよりも大きく、圧縮強度は1MPaよりも大きいことが示されている（Bao, Q.-B. and P. A. Higham., Hydrogel Intervertebral Disc Nucleus., US Patent #5,976,186., 1999年11月02日発行）。しかしながら、一般にPVAを用いた膨潤性補綴インプラントは、PVAが溶解しうる半結晶性の親水性ポリマーであるという事実に鑑みて、生理環境内では不安定であると考えられている。この溶解プロセスは、ポリマーのアモルファス領域に結合したPVA結晶鎖の折り畳み構造が開き、ほどけ、ついには溶解するためであると考えられており、こうしたポリマー鎖の溶解によって、網の目が大きくなり、機械的な堅さが落ちた網状構造が生じる。PVAの分子量が大きい半結晶性PVAヒドロゲルを使ったところ、結晶を大きくすると、溶解プロセスの進行が緩慢になるということがわかった。したがって、本発明の或る特徴として、密封隔膜 12 が、破壊に伴うポリマー質量欠損（PVAで起こることなど）を有用且つ実質的に制限する、ということが考えられる。本発明に係るなおも別の特徴としては、或る実施形態として、PVAを、膨潤性髄核補綴材 14 を安定化させる約0.5wt%〜約5.0wt%のPVPと併せて混合する。本発明の或る特徴として、ヒドロゲル髄核補綴材 14 を、半透性密封隔膜 12 中の平衡水和量以下となるように形成して配置し、（好ましくは天然髄核と同様のやりかたで）脱核された隙 104 内の体液、および密封隔膜 12 を透過する流体を吸収すると膨らむようにする。本明細書中では、「半透性」（"semi-permeable"）という語は、こうした流体の流れを（選択的に一方向もしくは双方向に）透過させつつも、（ひとつもしくは複数の）膨潤性ポリマーを保持するような、密封隔膜 12 のことを指す。さらに言えば、後述するように、これらの物質の透過性の程度、および水和率も調節することができる。別の実施形態においては、髄核補綴材 14 を実質的に脱水／萎縮した状態で導入した後に、軸方導錐孔を通じて、椎間円板の隙の中に安定な流体を導入する。完全に水和させた場合には、ヒドロゲル髄核補綴材 14 の含水量は、25〜95%の範囲となる。カルボキシメチルセルロースもしくは酸化した再生セルロース（oxidized regenerated cellulose）、天然ゴム、寒天、アガロース（agrose）、アルギン酸ナトリウム、カラギーナン、フコイダン、フルセルラン（furcellaran）、ラミナラン、イバラノリ（hypnea）、ユーケマ（eucheuma）、アラビアゴム、ガティガム、カラヤガム、トラガカントガム、ローカストビーンガム（locust beam gum）、アラビノガラクタン（arbinoglactan）、ペクチン、アミロペクチン、ゼラチン、親水性コロイド（カルボキシメチルセルロースガムなど）、ならびに、プロピレングリコールなどのポリオールで架橋されたアルギン酸ガム、などといった天然多糖類でも、水性環境に接触させてヒドロゲルを形成することができる。合成ヒドロゲルは、大きな体積増加および／もしくは展開速度を持つことがある。特に、合成ポリマーのヒドロゲルは、一般に非常に大きな膨潤もしくは展開をし、通常は、実質的な乾燥状態もしくは脱水状態を水和させると、体積が2〜100倍になる。本発明において適宜用いることができる生体的に安定な合成ヒドロゲルとしては、例えば、ポリ(ヒドロキシアルキルメタクリラート)、ポリ(電解質錯体)、加水分解できる結合で架橋したポリ(ビニルアセタート)、および或る種のN-ビニルラクタム類、が含まれる。生体的に安定な物質は溶解しにくいため、細胞毒性のリスクも低くなる、という利点を得ることができる。
【００５１】
いくつかの特徴として、ヒドロゲル物質が、商品名Hypan（登録商標）としてHymedix International, Inc.で製造されているポリアクリロニトリル（PAN）（含水量：約80〜95%）を含むことができる。別のヒドロゲル系には、天然もしくは合成のヒアルロン酸（HA）、またはヒアルロンゲル、またはそれらの混合物を含める。これらのヒアルロン酸化合物は、構造（例えば、足場形成能（scaffolding ability）もしくは物理的な状態）を増強し、レーザー曝露によってin situでの生体力学的特性を最適化する（例えば液体から固化させる）ように、化学的に修飾することができる。天然物質であるヒアルロン酸は、組織の構造を与え、可動部の潤滑性、および関節部の衝撃吸収を担う。架橋したヒアルロン酸（Fidia Corporation, Italyから入手できるものなど）が、適切な物質の一例ではあるが、多くの天然および人造のヒドロゲルもしくはそれらの混合物を使って、炎症反応を起こすこと無く同様の特性が得られるように構成することも可能である。後述するように、例示的な特徴として、組織の修復を増進するために密封隔膜 12 に含める構成成分も存在する。なおも他のヒドロゲル（PEG; PEO; PVP）、もしくはヒドロゲルの混合物（例えば、PVA/PVP; PEGに基づくヒドロゲル／PE糖化ヒドロゲル; 架橋した脂肪族ポリオキサミド（polyoxaamide）ポリマー類; あるいは、合成および天然のポリペプチドもしくはグリコサミノグリカン類（GAGs）（アクチン、フィブリノゲン、膠原（コラーゲン）、およびエラスチンなど）の組み合わせ; コンドロイチン、ケラチン、およびデルマタン硫酸; キトサン、など）、ならびに／あるいは、エラストマー、あるいは他の組み合わせ（例えば、イオン性モノマーもしくは疎水性モノマーをヒドロゲル網中に組み込み、可逆的に反応するポリマーをつくりだすこと）を用いることも可能であり、こうしたものを使うことによって、所望の分子間結合および分子内結合の配置を最適化し、天然の髄核の粘弾性を再現することができる。PVAを混合物に含めた場合、PVPを添加してPVAを安定化することができる。通常、PVAの溶解を抑制するためにPVPを少量（例えば0.5wt%〜5.0wt%）用いる。概念的に言うと、こうしたことを可能とするのは、生理条件下のポリマー構造（例えば、分子量、架橋密度など）と、得られるヒドロゲルの物性との基本的な相関関係の理解である。in vivoでの再構成を介するか、またはin situ硬化を経た構成を介して、化学構造および物性を調節する手段について以下に述べる。例えば最初の方で述べたように、髄核のすべてもしくは大部分を剔出して、椎間円板 100 の中に脱核された隙 104 を作成する完全もしくは部分的な髄核除去術を行った後に、髄核補綴装置 10 を配置するのが普通である。しかしながら、髄核補綴材 14 を内包した髄核補綴装置を軸方に配置するときにその中を通す導路は、増補もしくは置換の対象である脱核された隙 104 の容積よりも空間的に小さいのが普通である。空間的な不一致を補償するために、本発明の或る特徴として、構成成分を実質的に脱水した状態にして配置し、これは例えばグリセリン担体を用いて行う。別の特徴として、構成成分を、凍結乾燥（フリーズドライ）した粒子もしくは粉末として配置することもできる。水和率は、天然の官能基と、ヒドロゲルの表面積対体積の比とに左右��れる。例えば、ヒドロゲルの膨潤能力を増大させる、カルボキシル基もしくはスルホン酸基などの荷電基を含んだ構成成分は、より高張性になる。さらにまた、粉砕した乾燥ヒドロゲルビーズは、同等の体積を持つ棒状のインプラントと較べて、平衡した含水状態になるまでが速く、より速く膨らむ、と予測できる。ヒドロゲルが、マクロポーラスな状態もしくはマイクロポーラスな状態または表面構造を持つようにして、水性流体が浸入するための表面積を増大させることで、水和の増大、もしくは水和の制御を行うことが可能である。乾燥ヒドロゲルにつけた細孔により、毛管力（則ち、スポンジのような効果）をつくりだすことができ、水を急速に吸収させて、ヒドロゲルの迅速な展開と配置を両立して行うことが可能になる。なおも別の実施形態においては、水に可溶の塩もしくは他の試薬（溶剤または低分子量の賦形剤もしくはオリゴマーを含む）を添加することにより、乾燥ヒドロゲルを高張性にして、水和率を増大させる。こうした試薬は水性環境中に迅速に溶解し、水和プロセスを加速する滲透圧をつくりだす。ヒドロゲルは、典型的には、主に親水性である（則ち、水に対して非常に高い親和性を持つ）ポリマー物質もしくはコポリマーから成る三次元構造をとる。こうしたポリマーもしくはコポリマーは、化学的もしくは物理的な架橋構造（例えば、からみあい、クリスタリット、一次的な共有結合、二次的な水素結合・イオン結合・ファンデルワールス力による結合）を介して実現される安定性を有するような、実質的に不溶性の網状構造の内部に水を保持する。このような方法により、髄核補綴装置 10 の全体的な嵩を減らすことができるため、狭い導路を通じて挿入して、その後にヒドロゲルを再水和させて体積を増大させることが可能になる。好ましくは、ヒドロゲルの体積が、脱核された隙 104 の容積によってのみ制限を受けるようにして、ヒドロゲルが、椎間円板 100 の組織表面 102 と均一に適合して接触するようにし、椎間円板の高さの引き離しと復元とが行われるようにする。得られる髄核補綴装置は、生理荷重（圧縮荷重など）をうまく分配することができ、則ち、天然の椎間円板の生体力学的機能のひとつもしくは複数の特徴を呈することができる。なおも別の特徴として、平衡する水和量以下の、前駆体高分子の水溶液を、脱核された隙 104 の中に配して、in situで形成を行うことができる。図４は、膨潤性髄核補綴材 14 を調剤することができる調剤装置 210 の概略図である。本発明のこの特徴では、架橋間の分子量を、水和率を制御する目安とする。水和が起こると、水溶性成分が溶解して、（例えばポリ官能基手段により）ほぼ同時に架橋が誘導もしくは調節されて、変態が始まる。これは例えば、生体高分子（蛋白質など）が不溶性網状構造を形成するときに起こることである。なおも別の特徴として、構成成分を流体のままとすることもでき、あるいは、第一の状態もしくは条件（例えば流動性状態）においてはヒドロゲルもしくはポリマー物質を導入して、その後に構成成分を第二の相もしくは状態（例えば固体状態）へと転換できるようにするかもしくは転換を誘導する。この方法では、最小限の導路を通じて材料を導入することができ、しかも脱核された隙 104 を充填させるだ��の充分な量が提供されるので、所望の機能を得ることができる。構成成分のこうした変態は、環境要素の変化に応じて、物理的な大きさもしくは形状を変化させることで開始することができる（いわゆる「かしこい」ゲル（"smart" gels）である）。より好ましくは、ヒドロゲルを含んだ構成成分が、特定の刺戟（温度、光、pH変化、もしくは他の化学的誘因、または、滲透圧もしくは機械的応力、または、電界など）を受けて、その分子配置、体積、および／もしくは相を変更する。なお、本発明に係る髄核補綴材を選択するにあたっては、材料のトリガーとなる刺戟に関する範囲に制限があるわけでは無く、（例えばイオン錯体もしくは熱可逆性架橋したイオン錯体を介して）化学的および／もしくは物理的に架橋したゲルのいずれかを適切なものとして選択に含めることができる。但し、前述したように、部材を形成する際に用いるトリガーならびに／あるいはin situ硬化プロセスおよび試薬は、有害な影響（例えば残存した架橋剤の存在に因る壊死など）を齎さないことを基準として選択するのが好ましい。流動性である第一状態から、固体である第二状態へと転換するための方法の例としては、溶解状態から固体そしてさらにコアセルベート（cascervate）もしくはゲル状態へと至る温度相の変化（例えば、10℃〜約62℃の範囲での可逆的な温度変化、約30℃〜約47℃の範囲とすることもある）、ならびに、触媒（酵素性のものなど）の使用などをともなったモノマーの重合もしくは低分子ポリマーの重合、ならびに、液体ポリマーのレーザーもしくはUVを使った架橋から生じる固体（光開始されるものなど）、ならびに、水での置換による溶媒の滲出（例えば、ポルアクリロニトリル-ポリアクリルアミド=ヒドロゲルは、ジメチルスルホキシド（DMSO）中に溶かすことができ、その結果として生じる流動性液体に水を加えると、水の中へとDMSOが優先的に流れ込むため、即座に固化することになる）、が含まれるがこれらに限定はされない。より好ましくは、流動性である第一状態から固体である第二状態へと物質を転換するにあたっては、室温で液体であって、（例えば体温まで）昇温すると固化するような、PluronicTM（BASF, Inc., Mount Olive, New Jersey (USA)より販売）などを使用することが含まれる。N-置換アクリルアミド類のアモルファスを水に溶かして形成したヒドロゲル、または、天然のもしくは概して人造のエラスチン類似蛋白質（ELPs）といった、他の熱可逆性ヒドロゲルは、或る温度（下限臨界溶液温度（LCST））に加熱もしくは冷却すると、可逆的にゲル化する。生理条件下では不溶性であるこれらのゲルは、本発明を実施するにあたって有用である。特に、脱核された隙 104 内に水と体液を流して、水和とその内部の静水圧とを維持する半透性を確実にするために修飾可能であるという拡張性が、有用である。
【００５２】
本発明の或る特徴として、密封隔膜 12 の構成成分は、熱に対して不安定な架橋をつくるアゾ基およびペルオキシ基を具えた、ポリマー系の熱可逆性ゲル化（thermo-responsive gelation）を含む。例えば、或る実施形態においては、共重合したポリ(エチレンオキシド)およびポリ(l-乳酸)を含んだポリマー網状構造を、仙骨を貫く軸方の導路を介した注入によって配置する手段と、約45℃以下の前駆体の水溶液（37℃の体温まで冷却されるとゲル化する）とを用いて薬剤搬送に活用する。小さい体積であれば、このような熱の差から壊死もしくは他の有害な影響が齎されることは無いと考えられるため、in vivoでも許容される。別の特徴として、本発明に係る二元髄核補綴装置 10 が、酵素を利用して、例えば架橋もしくはゲル化を介して粘性を高める。こうした手法の利点は、生体適合性と実質的な非外力性（酵素が免疫原性では無いとき）とが得られ、且つ、化学的開始剤を必要とせず、且つ適用箇所に温度変化を起こさない、ということである。例えば、線維輪は、グリコサミノグリカン類、プロテオグリカン類、およびII型膠原を含む。膠原などの生体高分子、グリコサミノグリカン類、もしくは炭化水素類は、アロステリックに修飾することができる。アロステリック修飾のひとつの特徴として、液体から固化させるin situ硬化を介した、密封隔膜 12 の構成成分のヒドロゲルの形成および安定化にあたっての相転移が、酵素をトリガーとしたin vivoの生体高分子もしくは蛋白質の架橋によって行われる。例えば、こうした酵素としてはトランスグルタミナーゼがある。こういったトリガーの利点のひとつとしては、（例えば、化学的加水分解を介するか、または酵素を触媒として、生分解性を利用するような種の）治療用化合物のための、in situ搬送媒体として機能する密封隔膜 12 中に使うことができる、ということである。髄核補綴装置 10 のなおも別の特徴として、可視光もしくは紫外光（UV）に対応する光開始剤の存在下で、in vivoおよび／もしくはin vitroで光重合可能であるような生物活性ヒドロゲルを部材に含めることができる。特に、光重合を使い、遊離ラジカル重合により液体モノマーもしくはマクロマーをヒドロゲルへと体外の条件もしくは生理条件の下で迅速且つ制御可能に転換できる。さらにこの特徴では、膨潤性髄核補綴材 14 の構成成分のin vivo光重合が、光開始剤をヒドロゲル前駆体溶液に溶解してから、軸方導錐孔を介して導入され、適切な光源手段に曝露させ、前駆体溶液がin situで髄核補綴材 14 を形成するように転換させるステップを含む。この特徴の別の実施形態においては、ヒドロゲルを組織表面上に吸収させることで、ヒドロゲルの膜（約100μ）を、in situで形成する。このためには、まず光開始剤（エオシンなど）を塗布するステップと、複数の反応性基を具えた前駆体水溶液を含んだ密封隔膜 12 の構成成分を配置するステップと、密封隔膜 12 ／光開始剤／組織界面を、軸方導錐孔を通じて導入し、適切な光源手段により曝露させるステップとを行う。この手法で形成した密封隔膜 12 は、増強された流動性および／もしくは膜を通じた栄養輸送を示す。光重合可能なマクロマーの例としては、PEGジアクリラート、メタクリラート、およびプロピレンフマラートなどのPEGアクリラート誘導体ならびにPEGメタク���ラート誘導体、ならびに、架橋可能なポリビニルアルコール（PVA）誘導体、ならびに、ヒアルロン酸誘導体およびデキストランメタアクリラートなどの修飾多糖類、が含まれる。
【００５３】
例示的な実施形態においては、光架橋ポリ(エチレンオキシド) （PEO）、または、ブロックポリペプチドもしくはアミノ酸のヒドロゲル、を含んだ密封隔膜 12 の構成成分を使用して、組織の形成を促進する大きさを持つ基質を供給することにより、脱核された隙 104 内の組織の填塞および修復のために、組織の密着性を増大できる。密封隔膜 12 のなおも別の特徴として、光重合した水溶性ポリ(エチレングリコール)（PEG）ジアクリラートヒドロゲルの障壁を、組織表面の被膜として、分解性ポリ(エチレングリコール-co-乳酸)ジアクリラートマクロマー（degradable poly(ethylene glycol-colactic acid) diacrylate macromers）から形成した。同様に、密封隔膜 12 を、PEG、乳酸オリゴマー、およびテトラアクリル化末端を含んだゲル化系から形成して、椎間円板の内表面にヒドロゲルの薄い障壁をin situで生成することもできる。本発明の別の特徴として、ひとつもしくは複数のトリガー（光重合以外）を用いてin situ硬化できる密封隔膜 12 の構成成分が、組織の足場形成と薬剤搬送との双方を行うための手段を提供するように構成された、水溶性ポリ(エチレングリコール) （PEG）を含む。PEGの内在的な分子特性（水溶性、蛋白質の吸着への抵抗性、低い免疫原性、および無毒性など）を鑑みると、in vivoのヒドロゲルの基質として使用しやすいと考えられる。さらに、他の合成ポリマーもしくは生理ポリマーを、PEGに基づくヒドロゲル中に共有結合させて組み込むことで、所望の物理的特性もしくは生理学的特性を追加で含めることもできる。例えば、イオン性ヒドロゲル系の膨潤挙動は、ポリ(l-グルタミン酸) （PLG）がPTGに共有結合で架橋していることに因るものだが、これを、pHの変化によりPLGのイオン化の程度を変更することで調節することが可能であり、これにより医薬の制御放出を行うことができる。別の特徴として、BSMの構成成分の特性を、可逆的架橋手段によってin situ形成中に調節して最適化することもできる。こうした手段は、例えば、組織の填塞の付着性を増強するために組織表面を改変する界面活性剤、および／もしくは、構成成分の溶解性を改変するための官能基を持つ試薬、といった試薬への感受性に基づき、例えば、二次的なイオン結合もしくは（敢えて）共有結合を解離させることに依っている。本明細書の文章中では、「界面活性剤」（"surfactant"）という語は、組織の表面を（例えば、界面活性剤と、組織の蛋白質との間の相互作用をする官能基の手段によって、アロステリックに）改変するため、あるいは、密封隔膜 12 の界面付着力および有効な填塞を増強するため、あるいは、例えば解離（溶解度など）を改変するために、配置もしくは塗布されて界面を活性化する試薬のことを指す。例えば、官能化試薬（functionalizing agent）を、生体高分子もしくは蛋白質と相互作用させて、ヒドロキシル基もしくはカルボン酸基（carboxylic acid groups）などの極性基を追加で導入し、溶解性および透過性を増大できる。密封隔膜 12 を配置する前に表面に界面活性剤を塗布するか、または、例えば混合もしくは注入によって密封隔膜 12 と界面活性剤を組み合わせて導入することもできる。ここに開示したタイプの本発明に係る密封隔膜を増強することが知られている試薬としては、例えば、尿素もしくはスルホン化芳香族化合物、ならびに、或る種のコポリマー、ならびに、生体高分子もしくは構造蛋白質（膠原、フィブリノゲンなど）、などが含まれる。より好ましくは、或る実施形態において、密封隔膜 12 の構成成分の特性（溶解性など）を、ヒアルロン酸（HA）、またはヒアルロン酸に基づく生物質（粘弾性ゲルを含む）に関して当該技術分野において公知である手法により操作することもできる。粘弾性ゲルの場合は、溶解性を減少させることもできる。例えば、ヒアルロン酸のカルボキシル基を、アルコールでエステル化して、ヒアルロン酸の溶解性を減少させることができる。こうしたプロセスは、ヒアルロン酸製品の種々の製造者（Genzyme Corp., Cambridge, Mass.など）により用いられており、また、組織の填塞および修復を意図した構成成分を含んだ密封隔膜 12 の実施形態において有用となる。同様に、透過性を改変するための官能化試薬も、本発明のこの特徴において有用である。
【００５４】
例えば、本発明に係る髄核補綴装置 10 の或る特徴では、密封隔膜 12 が、ヒドロゲルを含み、生体吸収性では無い膜（例えば不溶性および／もしくは不透性）を形成するように構成される。さらに好ましくは、密封隔膜 12 の構成成分にポリ(ビニルピロリドン)およびメタクリラートから作成した難分解性ヒドロゲルを含ませ、この難分解性ヒドロゲルが、in situで充分に膨潤して配置され、生体吸収性では無く生体的に安定となりやすく、且つ、熱または加水分解的活性もしくは酵素活性に因る分解に耐えられるような比較的薄い密封隔膜を形成するように構成する。一例として、この手法で構成した密封隔膜 12 は、或る組織填塞系から成分がこぼれ出て、椎間円板の内部の隙から移動してしまうことを封じるもしくは制御する必要があるような場合に有用である。これは、例えば、二官能性架橋剤（グルタルアルデヒドもしくはジイソシアナート類など）または酸無水物を含んだ界面活性剤が存在する場合に、こうした性質を持つ成分が漏出もしくは滲出してしまうと、ガス放出（outgassing）もしくは発熱などに因り壊死が起こりうるためである。これとは対照的に、髄核補綴装置 10 の別の特徴として、密封隔膜 12 の構成成分が、メトキシポリ(エチレングリコール)モノメタクリラートの架橋されたポリマー鎖を含む。これらのメトキシポリ(エチレングリコール)モノメタクリラートの架橋されたポリマー鎖は、溶解性および透過性のより高い膜を通常は形成する、いろいろな長さのポリオキシエチレン側鎖を有することもできる。一般的に、架橋構造とポリマーの密度が増すにつれて、透過性は低くなるのが普通であるが、比較的薄い膜をin situで形成する速度によって、これを改変することも可能である。また、密封隔膜 12 のin situ形成速度に対し、例えば構成成分の適用時にその内部に多孔質構造を形成することで影響を及ぼすことも可能である。この例の場合、水和速度が増大することになる。本発明の別の特徴として、密封隔膜 12 に大きさを制御した孔をつくることもできる。例えば、或る実施形態では、密封隔膜 12 の適用時に、気流をともなう卵巣除去（spaying）もしくは噴霧（atomization）を行うことにより、密封隔膜 12 に孔を形成する。なおも別の特徴として、配置される密封隔膜 12 を適用する速度、ならびに、その層または連続する複数の層の厚さと向きによって、膜の孔の大きさと透過性とを調節する。さらには、密封隔膜 12 の組成（例えば、構造、架橋密度、界面活性剤の使用、または、ポリマーの粘性を変化させる試薬（例えば、過酸化物、もしくはチキソトロピー剪断手段）など）によっても、膜の孔の大きさと透過性とを調節することができる。より好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を使用することにより、事実上 10 の要素のみによって、従来技術によって界面活性剤を使わずにin situで形成した密封隔膜 12 のそれに較べて、より小さい孔の形成を促すことができる。
【００５５】
なおも別の特徴としては、構成成分を配置する際にその中に孔を形成する。例えば、ヒドロゲルを形成する際に発泡剤を混ぜることで、近接する水（water front）をヒドロゲルの構造内へと拡散できるような表面積の増大が行われ、さらに迅速な再水和が可能となる。特に、密封隔膜 12 の構成成分が、選択した試薬もしくは前駆体をさらに追加として含めて、例えば、酸化還元開始系である二つの成分を接触させたときに、遊離ラジカル重合を開始することができる。例えば、炭酸水素ナトリウムのような試薬を、酸性環境に曝露／酸性水溶液に溶かすことで、発泡剤となる二酸化炭素を放出し、in vivo形成（架橋を介した重合など）およびin situ硬化の間、発泡させておくことができる。より好ましくは、発泡させたゲルをこのように混ぜ込むことが望ましい場合には、前駆体をヒドロゲル発泡系と混合する二成分系を選択して、二種の流体の流れが混ざったときに、ヒドロゲルを形成するための発泡および重合を開始できる。
【００５６】
例示的な実施形態においては、髄核補綴装置 10 が、形成にかかる時間が短くなる（秒以下の桁で）ようなin situ硬化速度を呈するようにすることができる。このことは、流体と、脱核された隙 104 の環境に固有のpHおよび温度とを予想もしくは制御できるように成分を選択することで最適化が可能である。例えば、修復もしくは填塞を行うための密封隔膜 12 の組織表面への、付着力、ならびに生体高分子（例えば、膠原などの蛋白質ポリマー）との一次結合もしくは二次結合もしくは基質集積（matrix integration）といった結合に影響しないように（さらにその後の移殖特性および性能に影響しないように）これらの成分を選択するとよい。粘性が低い溶液（前駆体、モノマー、界面活性剤、もしくは他の薬剤など）が、変態および固化が起こる前に適用したい箇所から溢れ出てて失われてしまうようなことの無いようにin situ硬化もしくは形成に要する時間には充分に短いものを選択できる。好ましい特徴として、例えば今述べたような技法を用いてin situ形成速度を操作し、in vivoの密封隔膜 12 の配置、均一性、適合性などを確認するにあたって充分な時間をとることも可能である。例えばこうした確認には、蛍光透視可視化手段を使うことができる。また、椎間円板を処置もしくは増補する物質を注入および吸引および再挿入する手段などによる除去などといった修正をする上で充分な時間をとることもできる。したがって、本発明の好ましい特徴として、ヒドロゲルが、高コントラスト手段（金属イオンもしくは沃化物イオンなどの試薬）を含み、それらが蛍光透視法による検査において可視化（則ち、放射線不透過）されるようにする。組織の填塞に関して言えば、最初の方で述べたように、組織への生体適合性および無毒性および無免疫原性、ならびに、in situ硬化もしくは形成から生じる有害な影響（架橋形成による発熱など）が無いこと、ならびに、弾性およびテンソル強度に関する臨床的有用性、ならびに、例えば使用時の特定の環境における体液が存在する場合もしくはそれに関しての、付着力もしくは粘着力と透過性、といったものに基づいて、in vivoの組織と直に接触する構成成分を選択する。一例として、椎間円板 100 の解剖学的構造および環境は、本質的には無血管である。したがって、密封隔膜 12 の構成成分としてヒドロゲルを選択する際には、組織填塞物も含めて考えることができる。このような組織填塞物の選択は、創傷の治癒に使われる組織癒着剤（tissue adhesives）とは対照的に、止血性では無く透過性に基づいて行うことができる。加えて、一般にヒドロゲルは、こうした無血管性環境では分解速度が遅く、また、他の環境では好ましくないような填塞物であっても、本発明を実施する環境において有用である可能性がある。本発明の或る特徴として、密封隔膜 12 の填塞物が、合成もしくは精製した（無免疫原性の）生体高分子または蛋白質（膠原、または膠原-アルブミンの混合物もしくはスラリー、；あるいは、フィブリノゲン、トロンビン、それらの類似物、もしくは線維輪に対して充分に適切であるそれらの組み合わせ、；あるいは、重度に架橋されたもの、；あるいは、高密度の固体（例えば、 > 65mg/ml））の水溶液を含む。或る実施形態においては、生体高分子蛋白質系を不溶性に改変して、可���且つ適切であれば蛋白質を1型にするのが好ましい。別の実施形態においては、填塞物が、例えば、グルタルアルデヒド／アルデヒド（gluteraldehyde / aldehyde）などの架橋剤、あるいは、毒性および／もしくは壊死を最小限にするように修飾した他の適切な官能基、をさらに含む。好ましい特徴として、（ひとつもしくは複数の）架橋剤が、残遺物（residuals）を低減するか、もしくは自然に代謝される物質であるような、機能性を含む。或る実施形態においては、架橋剤が、少なくともひとつの枸櫞酸誘導体と、合成のもしくは高純度に精製した生体高分子または蛋白質（先ほど記載した系など、例えば膠原、膠原-卵白、膠原、エラスチンなど）とを含む。好ましい特徴として、架橋剤は、カルボキシル基もしくはヒドロキシル基などの極性官能基を含む比較的小さい分子量のマクロ分子であって、これらを電子吸引性基（スクシンイミジル基など）の手段によって改変することもできる。
【００５７】
なおも別の実施形態においては、密封隔膜 12 の組織填塞物および／もしくは障壁（薄層など）が、ヒドロコロイド（hydrocolloids）を含む。より好ましくは、密封隔膜 12 が、水溶性且つ親水性のコロイド成分（カルボキシメチルセルロースなど）を、塞栓物としてのエラストマーもしくは組織修復基質としての生体高分子と組み合わせて含むように、密封隔膜 12 を構成できる（ここで、密封隔膜は、難分解性である半透膜を含む）。他の実施形態においては、障壁を、ペクチンに基づいたものもしくは発泡体とすることができる。或る特徴として、ヒドロゲルを選択的に組み合わせて可撓性基質としてin situで部分的もしくは完全に硬化させるか、あるいは適切な変更を適用して生体高分子基質と組み合わせることによって、組織を填塞もしくは修復するための膜もしくは「皮」（"skin"）を、in vivoで組織の上もしくは内部に形成できる。ポリビニルピロリドン（PVP）およびポリエチレングリコール（PEG）は、ヒドロゲルポリマーの典型例であって、例えば、ポリビニルピロリドンのUV架橋誘導体により、親水性ポリマー膜を形成するように改変することもできる。本発明のなおも別の特徴として、二元部材の材料を、配置とその後の形成のために、水溶液が自己凝集性ヒドロゲルである前駆体マクロマーを含むように構成する。なお自己凝集性ヒドロゲルとは、（共有結合と対比する意味での）二次的な力の手段により、広がりのある網状構造（dimensional networks）となる方へと向くヒドロゲルのことである。或る実施形態においては、自己凝集系をin vivoで組織填塞物として形成する。本発明のなおも別の特徴として、ヒドロゲルに基づく系が、自己凝集によって形成される網状構造を含み、密封隔膜 12 のコポリマー膜の形態が、膜の厚みに依存する。別の実施形態においては、自己凝集マクロマー手段によって形成した広がりのある網状構造を、対象とする組織基質内に組み込み、亀裂もしくはヘルニア形成を修復する手段として機能させる。
【００５８】
或る例示的な実施形態においては、水溶液が、ポリエチレングリコールもしくはその多官能性誘導体を含む。なおも別の実施形態においては、水溶液が、ポリアクリロニトリル（PAN）、もしくはその誘導体を含む。別の実施形態においては、水溶液が、ヒアルロン酸を含む。別の実施形態においては、水溶液が、ケラチンに基づくヒドロゲル構造蛋白質基質を含み、さらにヒドロゲル中に親水性システイン酸基を含む。上述した実施形態のそれぞれに関して、溶液を併せて攪拌することによって凝塊（即ち、不溶性の塊もしくは基質）を形成することができる。例えば創傷を処置する環境と較べれば、椎間円板内の隙は乾燥した環境であると言えるため、この凝塊は有用な組織填塞物として機能しうる。さらにまた、填塞物-組織の界面の粘着力を、in vivo（に拡張した）不溶性且つ非生体吸収性／難分解性の膨潤性髄核補綴材 14 の存在によって、後から物理的に補強することが可能である。このような手法で形成した難分解性二元髄核補綴装置 10 は、コールドフロー、変動、もしくは移動をすること無く、組織-填塞物の界面を維持し、且つ通常の生理荷重に耐えることができる。
【００５９】
なおも別の特徴として、今述べたような生体高分子系を含んだ密封隔膜 12 の構成成分が、表面もしくは界面越しの密封隔膜 12 ／組織 104 相互作用手段（例えば、構造的基質もしくは足場として機能する構成成分）によって、修復を促進する。より好ましくは、なおも別の実施形態において、天然の線維もしくはフィラメント（例えば、天然の結合組織の線維／構造と同様の生体力学的特性および物性を持つ）であって、且つ填塞および／もしくは構造支持を提供しつつ難分解性であるような生体高分子を密封隔膜 12 が含む。別の実施形態においては、脱核された隙 104 内の対象とする組織表面にin vivoで適用する際に、それが接しているすべての表面もしくは成分に柔軟に適合するようなin situ硬化組織填塞物を形成するために混ぜあわせるマクロ分子の水溶液として配される、複数の合成物質および誘導体（ポリエチレングリコール（PEG）前駆体など）を、密封隔膜 12 の部材系が含む。なおも別の実施形態においては、PEGポリマー系の成分が、実質的に脱水された物質もしくは粉末として配されるか、あるいは乾燥（例えば凍結乾燥）させた粒子として配される。さらに別の実施形態においては、複数の構成成分を、双方の水溶液から、実質的に脱水された成分として、実質的に同時に配置できる。
【００６０】
髄核補綴装置 10 は、生理ICORの運動性を邪魔しないように、且つ生理ICORに対応するように構成できる。一般に、髄核補綴装置 10 は、引き離し、除圧、および苦痛軽快によって、運動性を保存もしくは復元することが可能であり、運動を制御もしくは管理すること無く、患者の運動性を増大することができる。
【００６１】
本発明のなおも別の特徴として、本発明は、例えば可動域を半束縛するような運動管理を行う髄核補綴装置 10 を含む。ここで、半束縛された可動域とは、例えば、運動に漸増する抵抗がかかってくるようにした完全可動域か、あるいは、一以上の自由度の範囲の運動を機械的に制限する（運動に漸増する抵抗をかけてもよいしかけなくともよい）ような限定された可動域、である。髄核補綴装置／運動管理装置デバイスを、密封隔膜と髄核補綴材 14 の成分とを含むように構成して、本発明に係る治療上の有益性が得られるようにすることで、髄核置換もしくは髄核物質の機械的作用を組み込むことができる。好ましい実施形態においては、この装置を組み合わせとして構成する。特に、この特徴では、以下に挙げる本発明の譲渡人に譲渡された特許出願に開示されている手法およびツールを用いて、脱核された隙 104 に接触して準備を整えることができる（U.S. Patent Application Ser. Nos. 10/971,799; 10/971,781; 10/971,731; 10/972,077; 10/971,765; 10/972,065; 10/971,775; 10/972,299; 10/971,780（すべて2004年10月22日出願、且つこれらのすべては U.S.Provisional Patent Application Ser. No. 60/513,899（2003年10月23日出願）の優先権の利益を主張し、この参照により本開示に完全に含まれる）、ならびに、 United States Provisional Patent Application Nos. 60/558,069（2004年03月31日出願、この参照により本開示に完全に含まれる）。例えば、前述で開示した手法およびツールを用いて、脱核された隙 104 に接触して準備を行った後に、搬送装置 210 により、本発明の密封隔膜 12 を脱核された隙 104 内に配置することができる。その後に、前述したような類の運動管理デバイス（例えば、糸で連ねたひとつもしくは複数の椎体繋留部位と、脱核された隙 104 と流体を連絡する中空部位（fenestrated segment）とを含んだ、カニューレ挿入された可撓性結合運動管理デバイス）を、可動部内に適用し、そしてさらに、その下表面が密封隔膜と順応的に接触している脱核された隙 104 内のカニューレ挿入された運動管理デバイスの中空部位を介して、髄核補綴材 14 を配置することができる。別の特徴では、中空部位を介して運動管理デバイスの管腔と流体を連絡する配置手段によって、脱核された隙 104 中に密封隔膜 12 も配置可能である。
【００６２】
髄核補綴装置 10 は、移殖可能であり且つ解剖学的に広範囲な機能を発揮しつつ、最大限の引き離しを提供して維持することができる。或る種の実施形態においては、髄核補綴装置 10 が、約2mm〜約10mmの範囲の引き離しを行うことができ、また、外側方向の直径が約15mm〜約50mmの範囲であって矢状方向の直径が約10mm〜約40mmの範囲であり（則ち、正中面が前側と後側の間にある）且つ高さが約5mm〜約15mmの範囲であって且つ「側彎度」が約5°〜約15°の範囲であるような、生理椎間円板を収容することが可能である。本明細書中では、側彎度（wedge angle）とは、可動部の下椎体終板面と上椎体終板面とが（一方が他方に対して）なす相対角度のことを指す。
【００６３】
本発明に係る二元髄核補綴装置を適用する方法について述べると、密封隔膜 12 および髄核補綴材 14 の部材を配置する前に、完全なもしくは部分的な髄核除去術を、以下に挙げる特許出願に開示された方法および器具一式を以って実行し、すべてもしくは大部分の髄核を除去して、脱核された隙 104 を椎間円板 100 内に形成する（U.S. Patent Application Ser. Nos. 10/971,799; 10/971,781; 10/971,731; 10/972,077; 10/971,765; 10/972,065; 10/971,775; 10/972,299; 10/971,780（すべて2004年10月22日出願）、またこれらのすべてはU.S. Provisional Patent Application Ser. No. 60/513,899（2003年10月23日出願）の優先権の利益を主張する）。その後に、上記で参照した開示に記載されたものと実質的に同一な適切な方法および器具を再度使用して、本発明に係る髄核補綴装置 10 をこの脱核された隙 104 内に軸方に適用することができる。
【００６４】
図４に示した二筒式シリンジ部材、もしくは図５に示した単筒式シリンジ部材を含んだ搬送装置 210 を使って、上述した種々の物質およびその成分を混合および／もしくは導入できる。搬送装置 210 を動作させる際には、自動で行ってもよいし手動で行ってもよい。本発明に係る搬送装置 210 は、全般的に言って、少なくともひとつの貯蔵槽 212 と、カテーテル 214 とを含みうる。また、ノズル 216 も典型的にはカテーテル 214 の末端に取付けられる。貯蔵槽 212 は、カテーテル 214 と連絡して、貯蔵槽 212 からカテーテル 214 へと物質を移せるようにする。貯蔵槽 212 は、典型的にはカテーテル 214 を介して貯蔵槽 212 内部の物質と連絡できるように、加圧もしくは何らかの他の方法を以って構成可能である。カテーテル 214 は、全般的に言って、貯蔵槽 212 から脱核された隙 104 へと物質を送れるように構成される。カテーテル 214 は、典型的には貯蔵槽 212 から脱核された隙 104 へと伸びるように構成される。カテーテル 212 は、その末端に出口を含む。カテーテル 212 は、物質を出口から脱核された隙 104 の中へと直接送るように構成できる。或る特徴として、カテーテル 212 の末端が、栓 16 と係合もしくは接触するように構成して、物質を脱核された隙 104 内に送りやすくすることもできる。ノズル 216 を実装して、脱核された隙 104 内部に、物質を搬送および／もしくは撒布（diperse）および／もしくは分配することができる。或る特徴として、ノズル 216 が、栓 16 と係合もしくは接触するように構成して、物質を脱核された隙 104 内に送りやすくすることもできる。
【００６５】
図示したように、貯蔵槽 212 のそれぞれは筒状であって、ピストン棒 220 を個別に具えることで内包した物質を開口部からカテーテル 214 へと放出することができる。例えば、図４に示したように、ピストン棒 220 同士を基端でつなぐことでピストン棒 220 にかかる力から各筒内に均等に圧力がかかるようにし、且つ双方のピストン棒 220 が等距離を動くようにすることが可能である。複数のピストン棒 220 をつながない場合には、構成成分を別々に搬送することもでき、または一斉に搬送することもできる。
【００６６】
カテーテル 214 の末端の種々のノズル 216 を、図６Ａ〜６Ｃに示した。ノズル 216 は、脱核された隙 104 内の組織表面 102 を被覆するためか、あるいは隔室 24 を充填もしくは被覆するために、カテーテル 212 の末端から出る物質を、撒布、超音波処理、噴霧、指向、もしくは何らかの方法で分配することもでき、あるいは、物質の状態を改変することもできる。ノズル 216 が、加圧された流体（空気など）を受けて、物質をより細かな粒子として分配するように構成することもできる。ノズル 216 が、カテーテル 214 の末端から、ひとつもしくは複数の方向へと物質を分配するように構成することもできる。図６Ａおよび６Ｃに示したように、ノズル 216 が、カテーテル 212 の長さ方向の軸に沿って、あるいは、カテーテル 212 の長さ方向の軸から角度をつけて、物質を噴霧、配出（disburse）、もしくは分配することもできる。図６Ｂは、物質を二方向に分配し、その方向がカテーテル 212 の長さ方向の軸に対しておおむね垂直であるようなノズル 216 を示している。或る特徴として、ノズル 216 を、直接塗布して被覆するための細霧を供給する噴霧器もしくはスプレーとして構成できる。
【００６７】
プログラマブルシリンジポンプを、搬送装置 210 として実装し、流体を自動で配するようにすることも可能である。或る特徴として、プログラマブルシリンジポンプを、噴霧パターンを変更できるように再構成可能とすることができる。全般的に言って、特定の処置にとって最適な内包室の大きさが得られるようにヒドロゲルを配置するように、こうした搬送装置 210 のパラメーターを設定する。超音波処理する場合には、液体ヒドロゲルがカテーテルのチップの振動面上へと汲み出される。通常、超音波処理器の振動面は、微粒子をつくるときに用いられる。周知のように、種々の振動面のチップ構成を使って、被覆の規模と、粒子の大きさとを変更することができる。噴霧もしくは細粒化した平均粒子サイズは、液体の表面張力（T）、密度（p）、および振動数（f）に依る。粒子サイズを求める際には、下記の数式が使える。
【００６８】
【数１】
2008508980.tif 000003
例えば水を超音波処理する場合は、 T = 0.0729N/m, p = 1000kg/cu.m, f = 2.4mHz であって、粒子の大きさの中間値は1.7ミクロン程度となる。典型的な超音波噴霧トランスデューサーの周波数は、約20kHz〜約120kHzの範囲である。別の特徴として、ノズル内部の回転室（whirl chamber）により、圧縮空気を要さずに流体を噴霧する。微小な開口部と結合した回転室によって、それぞれが30ミクロン未満であるきわめて小さい滴から成る非常に細かな霧をつくることができる。
【００６９】
in situ組織接合密封隔膜 12 を形成するための方法および装置は、二つ以上の粘性架橋成分を組織へ適用できる搬送装置 210 を使うことによって実現できる。本発明の或る特徴として、配置器は、二つ以上の架橋成分にそれぞれ対応する複数の噴霧ノズルを含み、蒸気流を併せて出せるように構成することもできる。個別の隔室に収めたひとつもしくは複数のヒドロゲル成分を（例えばシリンジ注入によって）加圧して噴霧ノズルまで進める。或る実施形態においては、噴霧する小滴もしくは粒子を、例えば噴霧して、蒸気流に乗せるようにし、その後に噴霧して混合して例えば架橋してin situ形成を可能とする。本発明に係る方法および装置は、本明細書中に記載した多成分ヒドロゲル系に対して適切である。好ましい特徴として、in vivo形成およびin situ硬化のために構成成分を配置する方法および装置が、半透膜を搬送するように構成し、密封隔膜 12 が、脱核された隙 104 の内部でその中に髄核補綴材 14 を閉じ込める上で充分な透過性／ポーラス性を有するようにし、且つ、低分子量の水和流体もしくは治療薬の流れ（例えば、椎間円板を双方向に入出する）は得られるような透過性／ポーラス性を有するようにする。好ましくは、開口部の平均直径が約10マイクロメートルであり、その一方でその他の大きさは構成成分ポリマー系の適宜変更できる架橋度と密度に依存する。さらに言えば、密封隔膜 12 は、組織表面の立体構造に適合可能であり、しかもその形成とin situ硬化の間とその後（例えば治療期間内）に、組織の屈曲と変形が可能となるような方法および速度を以って搬送するべきである。より好ましくは、密封隔膜 12 が、髄核補綴材 14 （ヒドロゲルなど）の伸長および収縮を、線維輪および椎間円板終板との適合的な接触／填塞結合を維持できるように制御されるやりかたを以って、充分に許容し且つ耐えるようにし、生理荷重が静水圧手段によって膨潤性髄核物質から成る構造へと伝達されるようにするべきである。一般に、密封隔膜 12 は、ヒドロゲルのコアが最大限に水和したときの膨らむ力よりも大きな膨張力（burst strength）を有するので、ヒドロゲルのコアが裂けて失われてしまうことを抑止できる。密封隔膜 12 内の髄核補綴材 14 の最大の体積は、典型的には上椎骨終板と下椎骨終板と線維輪との接触により制限され、過度の膨張に因る密封隔膜 12 の破裂を抑止させる。密封隔膜 12 に、可撓性と半順応性（則ち、天然の髄核と「モデュライが合致するような」（"modulus matched"）弾性）との双方を持たせることで、充填された密封隔膜 12 が有用な緩衝器となるようにすることができる。別の特徴として、半透性の密封隔膜 12 が、二軸方向膜構成（biaxially oriented membrane configuration）を含むように配置できる。搬送には、ひとつもしくは複数の層を配置するステップを含めて、最適な厚みの膜を実現することができる。或る実施形態においては、密封隔膜 12 がマイクロポーラスとなるように、充分に目的とする構造が得られるような機械的手段（レーザー穿孔など）または化学的手段（犠牲塩（sacrificial salt）粒子の溶解など）によって改変することができる。例示的な実施形態においては、指向性制御手段によって、構成成分を目標とする組織表面もしくは体腔へと搬送でき、また、約5ミクロン〜30ミクロンの範囲���大きさの粒子を形成することも、例えばチップの直径、カテーテルの長さ、および（ひとつもしくは複数の）構成成分の粘性といった関数を以って調節することも可能である。別の実施形態においては、構成成分系に、前処理できるヒドロゲル膜を含めることができる。この前処理は、例えば、凍結乾燥して完全に脱水した後に、碾くか粉砕するかして適切な大きさの粒子とし、さらにin situで水に溶かして形成を行うようなものとすることができる。なおも別の実施形態においては、組織界面活性剤に光開始剤を含めて、重合可能なマクロマー溶液の適用の直後かあるいは同時に、椎間円板の内表面へと適用を行ってから、放射線をあててin situで粘着性の組織填塞物を形成する。親水性を高めるための表面処理によって、細菌の付着が低減され、また、ヒドロゲルポリマーに水を吸収させると、よりやわらかになって圧がかかっても破裂しない程度の柔軟性が増し、表面の適合性も増すため、組織と接触するより柔軟な表面が得られることになる。したがって、生組織に異物表面が触れる刺戟を抑え、髄核補綴装置の生体適合性を高める作用が得られる可能性がある。さらにまた、ヒドロゲル処理した表面への微生物の付着を、高まった親水性により抑えることができる。加えて、ポリマー基質の親水性は、抗感染薬の放出には欠かせないものである。さらにまた、親水性官能基を含んだ密封隔膜 12 によって、生体高分子基質内に水分子が容易に溶け込み、また体液に曝露した際には、水分子が抗感染薬などの治療薬を裡にトラップしつつ溶出して、周囲の組織へと滲み込むことになる。本発明に係る髄核補綴装置 10 の別の特徴として、所望の厚さのひとつもしくは複数の組織填塞層のin situ形成（例えば、複合した層もしくは連続した層を形成すること）を、選択的に行って、ひとつもしくは複数の有用な障壁の形成を実現することが可能である。
【００７０】
髄核補綴装置 10 の密封隔膜 12 および髄核補綴材 14 は、脱核された隙 104 の中へと通常は続けて導入する。その順序と手法は前述した通りである。上述したように、図４〜６Ｂには、搬送装置 210 とその部材類を示しており、これらを使って密封隔膜 12 および髄核補綴材 14 を導入できる。より好ましくは、本発明の或る特徴として、天然の椎間円板組織を填塞、修復、増補、もしく置換するために、搬送装置 210 を使って構成成分を脱核された隙 104 内に導入する。この搬送装置 210 は、（錐孔の拡張もしくは穿孔、またはその二種の組み合わせを用いて）椎間円板 100 への錐孔 410 を作成した後に、拡張鞘（dilator sheath）を通るように構成される。この特徴では、こうした搬送装置 210 の部材を、数種の物質（ニチノール管、もしくは、ポリエチレンなどの可撓性プラスチック材料）を組み合わせて作成することが可能である。別の手法として、ペースト挿入器を構成するのと同一もしくは類似の手法を以って、搬送装置 210 の部材を、軸方に中空のロッドの基端と係合することにより、髄核を増補もしくは置換する物質を適用し、線維輪内側の層の支持、ならびに／あるいは、椎間円板の隙の引き離し、ならびに／あるいは、生理荷重の分散もしくは配分、を行うことができる。装置は、拡張鞘（鞘のID = 0.397"）内に密着し、身体の外から適用箇所の方に向かって10"以上の長さをすべらせることができる。搬送装置のIDには、髄核補綴材 14 の挿入を可能とするに充分な大きさが求められる。髄核補綴材 14 の粘性は、物質の生体力学特性と体積と性質に相関する要件に応じて変更できる。例えば、髄核補綴用挿入器のカニューレを、不適当な剪断力が髄核補綴材 14 上にかかって、分断もしくは生体力学的特性を有害に改変してしまうような何かを引き起すことが無いような、充分なIDを持つカニューレとするべきである。しかも、こうしたカニューレは、注入にあたり有害もしくは過剰な圧力を必要としない。より好ましくは、髄核補綴材 14 が、開示した髄核補綴媒体増補用挿入器を使って（密封隔膜 12 の有無にかかわらず）椎間円板の隙内に注入されたヒドロゲルを含んでいるような髄核補綴装置 10 を設計するよう考慮する。好ましい特徴として、カニューレが、構成成分系の特定の粘性および物理的な大きさと、付随する修飾試薬、界面活性剤、バッファなどとに適合する配置装置の末端に、換装可能な挿入チップを具える。別の実施形態においては、椎間円板の隙内に直接搬送するのでは無く、密封隔膜 12 および髄核補綴材 14 を下位部位手段として（則ち、運動管理装置が含有する中空部を通して）配置する。前述したように、二元髄核補綴装置の部材を配置した後に、例えば、構成成分を配置する（各）椎間円板の下の椎体の基端近傍に、前述した填塞手段および物質を用いて、好ましくは填塞して、軸方の錐孔を通して配置した。
【００７１】
本発明の別の特徴では、ヒドロゲル填塞物に、小滴もしくは粒子として個別且つ同時に噴霧される二種以上の成分を含めることができる。これによって、填塞物を可撓性を持つように配置し指向させる搬送装置 210 を使って、目標とする部位上で成分を合わせた際に、密封隔膜 12 のin situ形成が起こることになり、二種の成分を混合してつくりだされるヒドロゲル生成物は、主に水から成る。本発明のなおも別の実施形態においては、填塞物には、予め混合された後に、選択的なin situ硬化のためにin vivoで配置される複数の成分を含めることができる。
【００７２】
本発明のなおも別の特徴として、搬送装置 210 が、或る体積の異なる成分かもしくは同一の成分を内包できる複数の計量済隔室（シリンジなど）を含む段階において、複数の自己活性成分を混合するステップが含まれる。或る実施形態においては、搬送装置 210 が、共通するピストン棒 220 で連結された二つの同等な使い捨てシリンジを含み、搬送中に二種の成分を等体積で配置できる。こうしたユニットは市販されている。別の実施形態においては、部材（密封隔膜 12 の成分など）の搬送を、この手法を用いて、搬送装置 210 （噴霧器、ネブライザー、シリンジなど）を通して、均一に混合して充分な均一性・厚さ・柔軟性・順応性を持ち、線維輪などの亀裂を填塞もしくは修復する上で必要な膜を体温で形成できる量を配置できる。
【００７３】
本発明に係るなおも別の特徴として、これらすべての部材と、二元髄核補綴装置 10 の密封隔膜 12 および髄核補綴材 14 を調製するために必要な物質を混合することと、それらを搬送装置 210 を介して、仙骨を貫く軸方の導錐孔 410 を通じて脱核された隙 104 へと配置することとを含んだキットが提供される。
【００７４】
ここまで、好ましい実施形態に関して特定の語を使って本発明を示し記載してきたが、これにより本発明の範囲を限定する意図は無い、ということを理解されたい。例えば、前述したいずれかの特徴と、例示して以下に簡明に述べる装置とを、当業者にとって自明であるような他のものと置換するか、あるいは他のものに加えることも可能である。本発明の範囲は、以下に挙げる物質の端的もしくは例示的な性質によって制限されることを意図しておらず、添付図面から理解を深めることができるものである。また、当業者は、本明細書中に記載した特定の実施形態の本発明の原則を有する変種を想起することができ、そうした変種は、本明細書中に記載し示した物質の範囲内に収まる、ということも理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、脊椎可動部の内部に位置する、本発明に係る髄核補綴装置の或る実施形態の側面からの断面図である。
【図２】図２は、脊椎可動部の内部に位置する、本発明に係る髄核補綴装置の或る実施形態の正面からの断面図である。
【図３】図３は、脊椎可動部の内部に位置する、本発明に係る髄核補綴装置の或る実施形態の上面からの断面図である。
【図４】図４は、本発明に係る髄核補綴装置の或る実施形態の密封隔膜および／もしくは髄核補綴材の成分を、混合および配置するための二室構成を有する、配置装置の或る実施形態の側面図である。
【図５】図５は、本発明に係る髄核補綴装置の或る実施形態の密封隔膜および／もしくは髄核補綴材の成分を、配置するための単室構成を有する、配置装置の或る実施形態の側面図である。
【図６Ａ】図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、椎間円板の脱核された隙の内部の密封隔膜および／もしくは髄核補綴材の成分を配置するための、ノズルの実施形態を示す。
【図６Ｂ】図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、椎間円板の脱核された隙の内部の密封隔膜および／もしくは髄核補綴材の成分を配置するための、ノズルの実施形態を示す。
【図６Ｃ】図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、椎間円板の脱核された隙の内部の密封隔膜および／もしくは髄核補綴材の成分を配置するための、ノズルの実施形態を示す。
【図１】
2008508980.tif 000004
【図２】
2008508980.tif 000005
【図３】
2008508980.tif 000006
【図４】
2008508980.tif 000007
【図５】
2008508980.tif 000008
【図６Ａ】
2008508980.tif 000009
【図６Ｂ】
2008508980.tif 000010
【図６Ｃ】
2008508980.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月11日(2007.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも部分的に脱核された椎間円板を処置するための、髄核補綴装置であって、
椎間円板内の脱核された隙を定める組織表面に接するために用いられ、且つ隔室を定めるような密封隔膜と、
前記密封隔膜の前記隔室の中に配置される髄核補綴材と
を含み、また、前記密封隔膜が、硬化していない状態で導入可能であり且つin situで硬化可能な物質からできている
ことを特徴とする、髄核補綴装置。
【請求項２】
前記密封隔膜が、エラストマー物質および／もしくはヒドロゲルを含むことを特徴とする、請求項１記載の髄核補綴装置。
【請求項３】
前記密封隔膜が、下椎体を貫く軸方錐孔を介して、前記脱核された隙の中に導入されることを特徴とする、請求項１もしくは２に記載の髄核補綴装置。
【請求項４】
前記密封隔膜が、前記組織表面に接触し、また前記密封隔膜を前記組織表面に接合させるための試薬を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項５】
前記髄核補綴材が、前記密封隔膜に接合することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項６】
前記隔室が前記密封隔膜および前記髄核補綴材によって定められることを特徴とする、請求項５記載の髄核補綴装置。
【請求項７】
前記髄核補綴装置が、軸方に移殖可能であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項８】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、同一の物質を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項９】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、異なる物質を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１０】
前記密封隔膜および前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１１】
前記密封隔膜が、生体吸収性物質を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１２】
前記密封隔膜が、難分解性物質を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１３】
前記髄核補綴材が、不溶性且つ難分解性の物質を含むことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１４】
前記密封隔膜が、前記組織表面に結合される物質を含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１５】
前記ヒドロゲルが、ポリビニルアルコールおよび／もしくはポリビニルピロリドンを含むことを特徴とする、請求項２〜１４のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１６】
前記ヒドロゲルが、ポリエチレングリコールを含むことを特徴とする、請求項２〜１４のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１７】
前記エラストマー物質が、シリコーンもしくはポリウレタンを含むことを特徴とする、請求項２〜１６のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１８】
前記試薬が、界面活性剤、尿素、スルホン化芳香族化合物、膠原、およびフィブリノゲンから選択されることを特徴とする、請求項４〜１７のいずれか一項に記載の髄核補綴装置。
【請求項１９】
少なくとも一部が脱核された椎間円板を処置するための方法において使用するためのシステムであって、前記方法は、
経仙骨的な手法を用いて、椎体を軸方に貫き、椎間円板の髄核へと導く孔を穿つステップと、
前記髄核の少なくとも一部を除去して、前記椎間円板の隙の内部の脱核された隙を定めるステップと、
椎間円板内の前記脱核された隙を定める組織表面上に、密封隔膜を析出するステップと、
前記密封隔膜により定められる前記隔室内に、髄核補綴材を配するステップと
を含み、また、前記システムは、
前記密封隔膜を形成するための物質であって、前記物質は、前記脱核された隙内に硬化していない状態で導入され、且つin situで硬化可能であるような、物質と、
前記密封隔膜により定められる前記隔室内に導入するための、髄核補綴材と、
前記密封隔膜および前記髄核補綴材を、前記脱核された隙内に導入するための手段と
を含む
ことを特徴とする、システム。
【請求項２０】
前記密封隔膜を形成するための前記物質が、前記脱核された隙内に液体状態で導入されて、前記組織表面に適合するように前記組織表面を被覆し、その後にin situで硬化して、エラストマーであるゲルもしくは固体形態となることが可能であるものであることを特徴とする、請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
少なくとも部分的に脱核された椎間円板を処置するための、髄核補綴装置であって、
液体状態の密封隔膜を、椎間円板中の脱核された隙を定める組織表面上に被覆するステップであって、前記密封隔膜は前記組織表面に適合し且つ隔室を定め、また、前記密封隔膜が、エラストマー物質およびヒドロゲルを含む、ようなステップと、
髄核補綴材を、前記密封隔膜により定められる前記隔室内に注入するステップと
を含む方法によって形成されること
を特徴とする、髄核補綴装置。
【請求項２２】
少なくとも部分的に脱核された椎間円板を処置するための、髄核補綴装置であって、
椎間円板内部の脱核された隙を定める組織表面の構造に適合するような外表面を含んだ密封隔膜であって、前記密封隔膜は隔室を定め、また、前記密封隔膜が、エラストマー物質およびヒドロゲルを含む、ような密封隔膜と、
前記密封隔膜による前記隔室の内部に配置される、髄核補綴材と
を含むことを特徴とする、髄核補綴装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
脊髄層（spine area）全般に関する椎間円板の処置術もしくは置換術への潜在的な需要は、2007年には十億ドルを超えると予想される。さらに言えば、患者の腰痛には複数の原因（例えば、激しい運動や加齢）があると考えられ、苦痛の発生源としては、以下に挙げるもののうちのひとつもしくは複数が含まれるという仮説が立てられている。即ち、後線維輪（posterior annulus fibrosus）もしくはPLLの膨隆とその後に起こる神経障害（nerve impingement）、ならびに、神経を刺戟する線維輪の外側の層に生じた裂傷または亀裂（fissure）または罅、ならびに、線維輪を通じての髄核物質の漏出と、その後の異物反応に応じた周囲組織の炎症もしくは椎間関節突起の痛みに起因する運動、が含まれると仮定されている。一般的に言って、症例のうちの75%は椎間円板の変性疾患に関連すると思われ、こうした疾患では、脊椎の椎間円板が、機構的な機能が衰えたことにより損われる。外科手法（脊椎癒合および円板除去術など）によっても苦痛を軽快できる可能性はあるが、後述するように、健常な解剖学的形態（則ち、髄核および線維輪などの椎間円板構造が損われていない状態）で得られる椎間円板の正常な生理機能を復元することはできない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
並んでいる腰椎体、胸椎体、および頚椎体は互いに連結されており、椎間円板によって仕切られている。椎間円板のそれぞれは、中枢塊（もしくは「髄核」、本明細書中では髄核と称する）を内包した線維軟骨の莢を含む。髄核は、脊柱にかかる圧縮力の衝撃を和らげて弱めている。髄核を内包した莢は、向かい合う頭方椎体の皮質骨終板と尾方椎体の皮質骨終板とに付着した軟骨終板と、髄核を取り巻いて走る膠原線維の向かい合う複数の層を含み且つ軟骨終板に結合した「線維輪（"annulus fibrosus"）」とを含む。天然の生理髄核は、親水性の（水と親和する）ムコ多糖類と、線維索（蛋白質ポリマー）とを含む。髄核の弾性は比較的乏しいが、線維輪は、脊椎可動節に軸方向にかかる荷重に応じて若干外向きに膨らむことができる。椎間円板は脊柱管（spinal canal）の前方に在って、向かい合った頭方椎体の終端面もしくは終板と、尾方椎体の終端面もしくは終板との間に挟まれている。下関節突起は、尾方（即ち、脚方向もしくは下方）に連なる次の椎骨の上関節突起と連結している。いくつかの靭帯（棘上靭帯、棘間靭帯、前縦靭帯、後縦靭帯、黄色靭帯）は、椎骨を固定しているが、限られた動きはできるようになっている。二つの椎体と、その間に挟まった椎間円板と、結合した靭帯および筋肉および脊椎関節突起（facet joints）とをまとめて、「脊椎可動節」（"spinal motion segment"）と呼ぶ。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
別の手法として、線維輪内に外科的に作成した孔もしくは既存のものを拡げた孔を通すようにして、関連するデバイスを用いることもある。線維輪は、強靭且つ厚い膠原線維からできている。線維輪に含まれる膠原線維は、同心円状の互層構造をなしている。層内（intra-layer）ではこれらの線維の向きは平行になっているが、各互層の（つまり層間（interlayer）の）膠原線維の向きは斜め（〜120°）になっている。この斜めの向きによって、線維輪は、鉛直・水平の双方の方向にかかる力に抗することができる。椎間円板への軸方の圧縮により、椎間円板の隙にかかる圧力が増大する。この圧力が、線維輪の壁に対して垂直方向の荷重（応力）として線維輪に伝わる。応力がかかると、これらの線維輪の層が緊張して、荷重に抵抗しやすくなるように水平角が減少する。これはつまり、線維輪の周囲にかかる荷重の伝達によるこれらの垂直方向の応力（フープ応力）に抗するように、線維輪がはたらくということである。鉛直方向の張力は、曲げと引き離し（屈曲と伸延）に抗している。水平方向の張力は、回転とすべり（即ち、ねじり）に抗している。線維輪の層の垂直部分によって、前後への曲げに椎間円板が能く耐えることが可能となっている一方で、回転運動中には、線維輪の水平方向の線維のうちの半分だけしか使用されない。全般的に言って椎間円板はねじり運動の際により損傷しやすく、このため、下関節突起（posterior facet joints）から受ける回転運動中に椎間円板を保護するのが重要になる。しかし、もし線維輪が損われた場合には、このリスクはいっそう大きくなる。さらに言えば、線維輪の断裂は術後にも残ったままとなり、また、デバイスが排出・移動する経路が存在することにもなり、さらに加えて椎間円板構造の生理生体力学が損われることにもなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明の或る特徴として、不溶性且つ非分解性の髄核補綴装置を、二元インプラント（則ち、構造上二つの部材を含むもの）として構成することができる。特に、膨潤性の（ひとつもしくは複数の）髄核補綴材を、最小限の侵襲性である非外力性手段を介して、脱核された椎間円板の隙内に入れることができる。まず、この脱核された椎間円板の隙内には、柔軟な（compliant）密封隔膜部材がひとつもしくは複数の層として配置され、椎間円板の内表面（例えば、線維輪および椎間円板終板）に適合して接触し密封する。ここではまた、密封隔膜が、これらの構造を通じた（例えば、ヘルニアなどの亀裂からの）漏出、移動、もしくは排除を抑制する役割を担っており、膨潤性髄核補綴材を椎間円板の隙内に収めるようにしている。このようにすることで、天然の椎間円板の髄核と同様の対荷重特性を機能的に再生して、運動性を保存および／もしくは復元するための、髄核補綴装置が発揮している能力を確実にすることができる。より好ましい例として、本発明の例示的な特徴においては、解剖学的構造の間（例えば線維輪と椎間円板終板との間）における組織密着型界面をつくるためのin situ硬化と、椎間円板の内部の隙に配された bulk PNM （膨潤性髄核補綴材）とを用いることによって、密封隔膜をin vivoで形成することができる。好ましい特徴としては、密封隔膜は、組織（例えば線維輪内の亀裂）を密封、（例えば、その構成成分を含む、生溶解性治療薬の放出を介した）処置、ならびに／あるいは（例えば、その構成成分を含んだ生体高分子を組み込んだ基質の手段、もしくは蛋白質の手段を用いた）修復する役割を担う。さらにまた、密封隔膜は半透膜としても機能し、膨潤性髄核補綴材と有害な残存クロスリンカー（架橋基; cross-linkers）とが界面を通って排出もしくは漏出してこないようにしつつ、体液の流入と排泄はできるようにして、椎間円板の水和化を保ち、且つ静水力手段によって荷重を伝達する能力を維持する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明の或る特徴としては、本発明に係る髄核補綴装置を、長期に亘る移殖のためのISO 10993基準を満たす生体適合性物質を含めるように構成し、ならびに／あるいは、本発明に係る髄核補綴装置が、消耗すること無く、長期に亘る通常の範囲内の生理荷重に耐えられるようにすることができる。ここで長期に亘る通常の範囲内の生理荷重とは、則ち、移植物（インプラント）の寿命を超える期間か、もしくは約40 X 106サイクルを上限とする期間に、軸方の圧縮力として約1250ニュートン（N）（280lbf）〜2250N（500lbf）の範囲と、外側方向および矢状方向の双方の剪断力として約100N（25lbf）〜450N（100lbf）（それぞれ、完全可動域（full ROM）を通しての力）とのことである。加えて、本発明に係る髄核補綴装置は、約8000ニュートン（N）（1800lbf）の軸方圧縮力と、約2000N（450lbf）の外側方向の剪断力と、約3000N（675lbf）の矢状方向の剪断力との完全可動域を介する短期（例えば連続する約20サイクル以上）の最大生理荷重を、降伏（failing）せずに耐えることが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
本発明に係る密封隔膜 12 は、髄核補綴装置 10 のうちの、椎間円板 100 の内部の脱核された隙 104 を定める組織表面 102 と触れ合う部材である。密封隔膜は、組織表面 102 と接触、隣接、適合、結合、もしくはその他何らかの相互作用をする。典型的には、密封隔膜 12 は、移殖可能な材料（以降で詳しく仔細を述べるものなど）から成る。典型的には、密封隔膜 12 の材料として、液体ゾルから、適合可能なエラストマーのゲルもしくはin situのコアセルベート固体に変化できる物質を選択する。或る特徴として、密封隔膜 12 を、脱核された隙 104 の内部に髄核補綴材を内包するように構成することで椎間円板 100 の線維輪内の亀裂もしくは他の割れを通じての髄核補綴材 14 の排出を抑止することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
髄核補綴材 14 は、全般的に言って、密封隔膜 12 が定める隔室 24 の内部に位置する。髄核補綴材 14 は、全般的に言って、in situの隔室 24 のために生理椎間円板構造にかかる圧縮荷重を支持、伝達、および／もしくは分配するという機能を担う。典型的には、髄核補綴材 14 としては、患者に所望の処置を行う上で有用であるような、その体積、形状、位置、および目的を考慮しつつ、所望の生体力学的特性および物性が得られるようなものを選択する。機械的な結合、ならびに、相互作用および／もしくは粘着力にさらに加えるものとしてかあるいはとって代わるものとして、髄核補綴材 14 が、密封隔膜 12 に化学結合する組成物を有するようにすることもできる。別の手法として、密封隔膜 12 に対する髄核補綴材 14の化学結合を誘導するためにクロスリンカーもしくは条件も使うことができる。これらの結合には、共有結合、イオン結合、および水素結合、さらにはファンデルワールス力が含まれる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
或る特徴として、膨潤性髄核補綴材 14 を少なくともひとつの弾性物質を含む構成成分から構成することができる。構成成分のA型デュロメーター・ショア硬度は、実質的に約20〜90の範囲内とすることができる。さらに、配された構成成分は、in vivoで安定且つ生体適合性であるもの（例えばシリコーンゴム）とすることができる。或る実施形態においては、密封隔膜 12 を、比較的薄く且つ伸長性のある膜として構成することができる。こうした膜としては、後に配される髄核補綴材 14 を封じ込めるための室として機能する、シリコーンエラストマーが含まれる。密封隔膜 12 および髄核補綴材は、同一の構成成分（例えばシリコーン）であってもよい。適切なシリコーンは、Nusil Silicone Technology, Carpeneria, Californiaから入手が可能である。或る実施形態においては、シリコーン膜は、約500%〜約1500%（約1000%のときもある）の範囲の伸長性を示すものとすることができ、また、膜厚を約0.220"とすることができる。in situ硬化および形成の後には、（蛍光透視法で観察すると）実質的にただひとつの部材が残ることになる。髄核補綴装置 10 をこのように構成すると良好な生体力学的特性が得られるのだが、この実施形態における密封隔膜 12 部材は、一般に、椎間円板に入出する生理体液の流れに対して不透性であるので、この点に関しては生理椎間円板の機能を実施しているとは言い難い。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
一般に天然の髄核は、II型膠原（type II collagen; 軟骨様）と蛋白質巨大分子（プロテオグリカン類と称する）とから成る。これらの天然物質は、椎間円板内に水を吸収し、椎間円板の生体力学的特性において非常に重要なものである。したがって、構成成分の選択にあたっては、水溶液としてか、または乾燥形態（例えば、実質的に脱水されているか、もしくは粒状）としてか、または後に再構成可能なミクロスフィア（microspheres）もしくはビーズとして、脱核された隙 104 内に導入することができるような、吸水能を有する物質（ヒドロゲルおよび／もしくは粘弾性ゲルなどの物質を含む）を含むように行うことができる。例えば、或るヒドロゲルを、ヒドロゲル=ポリアクリロニトリル混合物として構成することができ、あるいは、特異なマルチブロックコポリマー構造を具える任意の親水性アクリラート誘導体として構成することもでき、あるいは、種々の応力を受けても構造を保持しつつ、流体を吸収し排出できる能力を有する他の任意のヒドロゲル物質として構成することもできる。なおも別の例としては、ヒドロゲルをポリビニルアルコール（PVA）と水との混合物として構成することもできる。髄核を置換および／もしくは増補するものとしてのPVAは、有害な局所性もしくは全身性の組織反応を起こさないとされており、また、その圧縮モデュライは4MPaよりも大きく、圧縮強度は1MPaよりも大きいことが示されている（Bao, Q.-B. and P. A. Higham., Hydrogel Intervertebral Disc Nucleus., US Patent #5,976,186., 1999年11月02日発行）。しかしながら、一般にPVAを用いた膨潤性補綴インプラントは、PVAが溶解しうる半結晶性の親水性ポリマーであるという事実に鑑みて、生理環境内では不安定であると考えられている。この溶解プロセスは、ポリマーのアモルファス領域に結合したPVA結晶鎖の折り畳み構造が開き、ほどけ、ついには溶解するためであると考えられており、こうしたポリマー鎖の溶解によって、網の目が大きくなり、機械的な堅さが落ちた網状構造が生じる。PVAの分子量が大きい半結晶性PVAヒドロゲルを使ったところ、結晶を大きくすると、溶解プロセスの進行が緩慢になるということがわかった。したがって、本発明の或る特徴として、密封隔膜 12 が、破壊に伴うポリマー質量欠損（PVAで起こることなど）を有用且つ実質的に制限する、ということが考えられる。本発明に係るなおも別の特徴としては、或る実施形態として、PVAを、膨潤性髄核補綴材 14 を安定化させる約0.5wt%〜約5.0wt%のPVPと併せて混合する。本発明の或る特徴として、ヒドロゲル髄核補綴材 14 を、半透性密封隔膜 12 中の平衡水和量以下となるように形成して配置し、（好ましくは天然髄核と同様のやりかたで）脱核された隙 104 内の体液、および密封隔膜 12 を透過する流体を吸収すると膨らむようにする。本明細書中では、「半透性」（"semi-permeable"）という語は、こうした流体の流れを（選択的に一方向もしくは双方向に）透過させつつも、（ひとつもしくは複数の）膨潤性ポリマーを保持するような、密封隔膜 12 のことを指す。さらに言えば、後述するように、これらの物質の透過性の程度、および水和率も調節することができる。別の実施形態においては、髄核補綴材 14 を実質的に脱水／萎縮した状態で導入した後に、軸方導錐孔を通じて、椎間円板の隙の中に安定な流体を導入する。完全に水和させた場合には、ヒドロゲル髄核補綴材 14 の含水量は、25〜95%の範囲となる。カルボキシメチルセルロースもしくは酸化した再生セルロース（oxidized regenerated cellulose）、天然ゴム、寒天、アガロース、アルギン酸ナトリウム、カラギーナン、フコイダン、フルセルラン（furcellaran）、ラミナラン、イバラノリ（hypnea）、ユーケマ（eucheuma）、アラビアゴム、ガティガム、カラヤガム、トラガカントガム、ローカストビーンガム、アラビノガラクタン、ペクチン、アミロペクチン、ゼラチン、親水性コロイド（カルボキシメチルセルロースガムなど）、ならびに、プロピレングリコールなどのポリオールで架橋されたアルギン酸ガム、などといった天然多糖類でも、水性環境に接触させてヒドロゲルを形成することができる。合成ヒドロゲルは、大きな体積増加および／もしくは展開速度を持つことがある。特に、合成ポリマーのヒドロゲルは、一般に非常に大きな膨潤もしくは展開をし、通常は、実質的な乾燥状態もしくは脱水状態を水和させると、体積が2〜100倍になる。本発明において適宜用いることができる生体的に安定な合成ヒドロゲルとしては、例えば、ポリ(ヒドロキシアルキルメタクリラート)、ポリ(電解質錯体)、加水分解できる結合で架橋したポリ(ビニルアセタート)、および或る種のN-ビニルラクタム類、が含まれる。生体的に安定な物質は溶解しにくいため、細胞毒性のリスクも低くなる、という利点を得ることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
いくつかの特徴として、ヒドロゲル物質が、商品名Hypan（登録商標）としてHymedix International, Inc.で製造されているポリアクリロニトリル（PAN）（含水量：約80〜95%）を含むことができる。別のヒドロゲル系には、天然もしくは合成のヒアルロン酸（HA）、またはヒアルロンゲル、またはそれらの混合物を含める。これらのヒアルロン酸化合物は、構造（例えば、足場形成能（scaffolding ability）もしくは物理的な状態）を増強し、レーザー曝露によってin situでの生体力学的特性を最適化する（例えば液体から固化させる）ように、化学的に修飾することができる。天然物質であるヒアルロン酸は、組織の構造を与え、可動部の潤滑性、および関節部の衝撃吸収を担う。架橋したヒアルロン酸（Fidia Corporation, Italyから入手できるものなど）が、適切な物質の一例ではあるが、多くの天然および人造のヒドロゲルもしくはそれらの混合物を使って、炎症反応を起こすこと無く同様の特性が得られるように構成することも可能である。後述するように、例示的な特徴として、組織の修復を増進するために密封隔膜 12 に含める構成成分も存在する。なおも他のヒドロゲル（PEG; PEO; PVP）、もしくはヒドロゲルの混合物（例えば、PVA/PVP; PEGに基づくヒドロゲル／PE糖化ヒドロゲル; 架橋した脂肪族ポリオキサミドポリマー類; あるいは、合成および天然のポリペプチドもしくはグリコサミノグリカン類（GAGs）（アクチン、フィブリノゲン、膠原（コラーゲン）、およびエラスチンなど）の組み合わせ; コンドロイチン、ケラチン、およびデルマタン硫酸; キトサン、など）、ならびに／あるいは、エラストマー、あるいは他の組み合わせ（例えば、イオン性モノマーもしくは疎水性モノマーをヒドロゲル網中に組み込み、可逆的に反応するポリマーをつくりだすこと）を用いることも可能であり、こうしたものを使うことによって、所望の分子間結合および分子内結合の配置を最適化し、天然の髄核の粘弾性を再現することができる。PVAを混合物に含めた場合、PVPを添加してPVAを安定化することができる。通常、PVAの溶解を抑制するためにPVPを少量（例えば0.5wt%〜5.0wt%）用いる。概念的に言うと、こうしたことを可能とするのは、生理条件下のポリマー構造（例えば、分子量、架橋密度など）と、得られるヒドロゲルの物性との基本的な相関関係の理解である。in vivoでの再構成を介するか、またはin situ硬化を経た構成を介して、化学構造および物性を調節する手段について以下に述べる。例えば最初の方で述べたように、髄核のすべてもしくは大部分を剔出して、椎間円板 100 の中に脱核された隙 104 を作成する完全もしくは部分的な髄核除去術を行った後に、髄核補綴装置 10 を配置するのが普通である。しかしながら、髄核補綴材 14 を内包した髄核補綴装置を軸方に配置するときにその中を通す導路は、増補もしくは置換の対象である脱核された隙 104 の容積よりも空間的に小さいのが普通である。空間的な不一致を補償するために、本発明の或る特徴として、構成成分を実質的に脱水した状態にして配置し、これは例えばグリセリン担体を用いて行う。別の特徴として、構成成分を、凍結乾燥（フリーズドライ）した粒子もしくは粉末として配置することもできる。水和率は、天然の官能基と、ヒドロゲルの表面積対体積の比とに左右される。例え��、ヒドロゲルの膨潤能力を増大させる、カルボキシル基もしくはスルホン酸基などの荷電基を含んだ構成成分は、より高張性になる。さらにまた、粉砕した乾燥ヒドロゲルビーズは、同等の体積を持つ棒状のインプラントと較べて、平衡した含水状態になるまでが速く、より速く膨らむ、と予測できる。ヒドロゲルが、マクロポーラスな状態もしくはマイクロポーラスな状態または表面構造を持つようにして、水性流体が浸入するための表面積を増大させることで、水和の増大、もしくは水和の制御を行うことが可能である。乾燥ヒドロゲルにつけた細孔により、毛管力（則ち、スポンジのような効果）をつくりだすことができ、水を急速に吸収させて、ヒドロゲルの迅速な展開と配置を両立して行うことが可能になる。なおも別の実施形態においては、水に可溶の塩もしくは他の試薬（溶剤または低分子量の賦形剤もしくはオリゴマーを含む）を添加することにより、乾燥ヒドロゲルを高張性にして、水和率を増大させる。こうした試薬は水性環境中に迅速に溶解し、水和プロセスを加速する滲透圧をつくりだす。ヒドロゲルは、典型的には、主に親水性である（則ち、水に対して非常に高い親和性を持つ）ポリマー物質もしくはコポリマーから成る三次元構造をとる。こうしたポリマーもしくはコポリマーは、化学的もしくは物理的な架橋構造（例えば、からみあい、クリスタリット、一次的な共有結合、二次的な水素結合・イオン結合・ファンデルワールス力による結合）を介して実現される安定性を有するような、実質的に不溶性の網状構造の内部に水を保持する。このような方法により、髄核補綴装置 10 の全体的な嵩を減らすことができるため、狭い導路を通じて挿入して、その後にヒドロゲルを再水和させて体積を増大させることが可能になる。好ましくは、ヒドロゲルの体積が、脱核された隙 104 の容積によってのみ制限を受けるようにして、ヒドロゲルが、椎間円板 100 の組織表面 102 と均一に適合して接触するようにし、椎間円板の高さの引き離しと復元とが行われるようにする。得られる髄核補綴装置は、生理荷重（圧縮荷重など）をうまく分配することができ、則ち、天然の椎間円板の生体力学的機能のひとつもしくは複数の特徴を呈することができる。なおも別の特徴として、平衡する水和量以下の、前駆体高分子の水溶液を、脱核された隙 104 の中に配して、in situで形成を行うことができる。図４は、膨潤性髄核補綴材 14 を調剤することができる調剤装置 210 の概略図である。本発明のこの特徴では、架橋間の分子量を、水和率を制御する目安とする。水和が起こると、水溶性成分が溶解して、（例えばポリ官能基手段により）ほぼ同時に架橋が誘導もしくは調節されて、変態が始まる。これは例えば、生体高分子（蛋白質など）が不溶性網状構造を形成するときに起こることである。なおも別の特徴として、構成成分を流体のままとすることもでき、あるいは、第一の状態もしくは条件（例えば流動性状態）においてはヒドロゲルもしくはポリマー物質を導入して、その後に構成成分を第二の相もしくは状態（例えば固体状態）へと転換できるようにするかもしくは転換を誘導する。この方法では、最小限の導路を通じて材料を導入することができ、しかも脱核された隙 104 を充填させるだけの充分な量��提供されるので、所望の機能を得ることができる。構成成分のこうした変態は、環境要素の変化に応じて、物理的な大きさもしくは形状を変化させることで開始することができる（いわゆる「かしこい」ゲル（"smart" gels）である）。より好ましくは、ヒドロゲルを含んだ構成成分が、特定の刺戟（温度、光、pH変化、もしくは他の化学的誘因、または、滲透圧もしくは機械的応力、または、電界など）を受けて、その分子配置、体積、および／もしくは相を変更する。なお、本発明に係る髄核補綴材を選択するにあたっては、材料のトリガーとなる刺戟に関する範囲に制限があるわけでは無く、（例えばイオン錯体もしくは熱可逆性架橋したイオン錯体を介して）化学的および／もしくは物理的に架橋したゲルのいずれかを適切なものとして選択に含めることができる。但し、前述したように、部材を形成する際に用いるトリガーならびに／あるいはin situ硬化プロセスおよび試薬は、有害な影響（例えば残存した架橋剤の存在に因る壊死など）を齎さないことを基準として選択するのが好ましい。流動性である第一状態から、固体である第二状態へと転換するための方法の例としては、溶解状態から固体そしてさらにコアセルベートもしくはゲル状態へと至る温度相の変化（例えば、10℃〜約62℃の範囲での可逆的な温度変化、約30℃〜約47℃の範囲とすることもある）、ならびに、触媒（酵素性のものなど）の使用などをともなったモノマーの重合もしくは低分子ポリマーの重合、ならびに、液体ポリマーのレーザーもしくはUVを使った架橋から生じる固体（光開始されるものなど）、ならびに、水での置換による溶媒の滲出（例えば、ポルアクリロニトリル-ポリアクリルアミド=ヒドロゲルは、ジメチルスルホキシド（DMSO）中に溶かすことができ、その結果として生じる流動性液体に水を加えると、水の中へとDMSOが優先的に流れ込むため、即座に固化することになる）、が含まれるがこれらに限定はされない。より好ましくは、流動性である第一状態から固体である第二状態へと物質を転換するにあたっては、室温で液体であって、（例えば体温まで）昇温すると固化するような、PluronicTM（BASF, Inc., Mount Olive, New Jersey (USA)より販売）などを使用することが含まれる。N-置換アクリルアミド類のアモルファスを水に溶かして形成したヒドロゲル、または、天然のもしくは概して人造のエラスチン類似蛋白質（ELPs）といった、他の熱可逆性ヒドロゲルは、或る温度（下限臨界溶液温度（LCST））に加熱もしくは冷却すると、可逆的にゲル化する。生理条件下では不溶性であるこれらのゲルは、本発明を実施するにあたって有用である。特に、脱核された隙 104 内に水と体液を流して、水和とその内部の静水圧とを維持する半透性を確実にするために修飾可能であるという拡張性が、有用である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
本発明の或る特徴として、密封隔膜 12 の構成成分の調製方法は、熱に対して不安定な架橋をつくるアゾ基およびペルオキシ基を具えた、ポリマー系の熱可逆性ゲル化（thermo-responsive gelation）を含む。例えば、或る実施形態においては、共重合したポリ(エチレンオキシド)およびポリ(l-乳酸)を含んだポリマー網状構造を、仙骨を貫く軸方の導路を介した注入によって配置する手段と、約45℃以下の前駆体の水溶液（37℃の体温まで冷却されるとゲル化する）とを用いて薬剤搬送に活用する。小さい体積であれば、このような熱の差から壊死もしくは他の有害な影響が齎されることは無いと考えられるため、in vivoでも許容される。別の特徴として、本発明に係る二元髄核補綴装置 10 が、酵素を利用して、例えば架橋もしくはゲル化を介して粘性を高める。こうした手法の利点は、生体適合性と実質的な非外力性（酵素が免疫原性では無いとき）とが得られ、且つ、化学的開始剤を必要とせず、且つ適用箇所に温度変化を起こさない、ということである。例えば、線維輪は、グリコサミノグリカン類、プロテオグリカン類、およびII型膠原を含む。膠原などの生体高分子、グリコサミノグリカン類、もしくは炭化水素類は、アロステリックに修飾することができる。アロステリック修飾のひとつの特徴として、液体から固化させるin situ硬化を介した、密封隔膜 12 の構成成分のヒドロゲルの形成および安定化にあたっての相転移が、酵素をトリガーとしたin vivoの生体高分子もしくは蛋白質の架橋によって行われる。例えば、こうした酵素としてはトランスグルタミナーゼがある。こういったトリガーの利点のひとつとしては、（例えば、化学的加水分解を介するか、または酵素を触媒として、生分解性を利用するような種の）治療用化合物のための、in situ搬送媒体として機能する密封隔膜 12 中に使うことができる、ということである。髄核補綴装置 10 のなおも別の特徴として、可視光もしくは紫外光（UV）に対応する光開始剤の存在下で、in vivoおよび／もしくはin vitroで光重合可能であるような生物活性ヒドロゲルを部材に含めることができる。特に、光重合を使い、遊離ラジカル重合により液体モノマーもしくはマクロマーをヒドロゲルへと体外の条件もしくは生理条件の下で迅速且つ制御可能に転換できる。さらにこの特徴では、膨潤性髄核補綴材 14 の構成成分のin vivo光重合が、光開始剤をヒドロゲル前駆体溶液に溶解してから、軸方導錐孔を介して導入され、適切な光源手段に曝露させ、前駆体溶液がin situで髄核補綴材 14 を形成するように転換させるステップを含む。この特徴の別の実施形態においては、ヒドロゲルを組織表面上に吸着もしくは付着させることで、ヒドロゲルの膜（約100μ）を、in situで形成する。このためには、まず光開始剤（エオシンなど）を塗布するステップと、複数の反応性基を具えた前駆体水溶液を含んだ密封隔膜 12 の構成成分を配置するステップと、密封隔膜 12 ／光開始剤／組織界面を、軸方導錐孔を通じて導入し、適切な光源手段により曝露させるステップとを行う。この手法で形成した密封隔膜 12 は、増強された流動性および／もしくは膜を通じた栄養輸送を示す。光重合可能なマクロマーの例としては、PEGジアクリラート、メタクリラート、およびプロピレンフマラートなどのPEGアクリラート���導体ならびにPEGメタクリラート誘導体、ならびに、架橋可能なポリビニルアルコール（PVA）誘導体、ならびに、ヒアルロン酸誘導体およびデキストランメタアクリラートなどの修飾多糖類、が含まれる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
例示的な実施形態においては、光架橋ポリ(エチレンオキシド) （PEO）、または、ブロックポリペプチドもしくはアミノ酸のヒドロゲル、を含んだ密封隔膜 12 の構成成分を使用して、組織の形成を促進する大きさを持つ基質を供給することにより、脱核された隙 104 内の組織の填塞および修復のために、組織の密着性を増大できる。密封隔膜 12 のなおも別の特徴として、光重合した水溶性ポリ(エチレングリコール)（PEG）ジアクリラートヒドロゲルの障壁を、組織表面の被膜として、分解性ポリ(エチレングリコール-co-乳酸)ジアクリラートマクロマー（degradable poly(ethylene glycol-colactic acid) diacrylate macromers）から形成した。同様に、密封隔膜 12 を、PEG、乳酸オリゴマー、およびテトラアクリル化末端を含んだゲル化系から形成して、椎間円板の内表面にヒドロゲルの薄い障壁をin situで生成することもできる。本発明の別の特徴として、ひとつもしくは複数のトリガー（光重合以外）を用いてin situ硬化できる密封隔膜 12 の構成成分が、組織の足場形成と薬剤搬送との双方を行うための手段を提供するように構成された、水溶性ポリ(エチレングリコール) （PEG）を含む。PEGの内在的な分子特性（水溶性、蛋白質の吸着への抵抗性、低い免疫原性、および無毒性など）を鑑みると、in vivoのヒドロゲルの基質として使用しやすいと考えられる。さらに、他の合成ポリマーもしくは生理ポリマーを、PEGに基づくヒドロゲル中に共有結合させて組み込むことで、所望の物理的特性もしくは生理学的特性を追加で含めることもできる。例えば、イオン性ヒドロゲル系の膨潤挙動は、ポリ(l-グルタミン酸) （PLG）がPTGに共有結合で架橋していることに因るものだが、これを、pHの変化によりPLGのイオン化の程度を変更することで調節することが可能であり、これにより医薬の制御放出を行うことができる。別の特徴として、BSMの構成成分の特性を、可逆的架橋手段によってin situ形成中に調節して最適化することもできる。こうした手段は、例えば、組織の填塞の付着性を増強するために組織表面を改変する界面活性剤、および／もしくは、構成成分の溶解性を改変するための官能基を持つ試薬、といった試薬への感受性に基づき、例えば、二次的なイオン結合もしくは（敢えて）共有結合を解離させることに依っている。本明細書の文章中では、「界面活性剤」（"surfactant"）という語は、組織の表面を（例えば、界面活性剤と、組織の蛋白質との間の相互作用をする官能基の手段によって、アロステリックに）改変するため、あるいは、密封隔膜 12 の界面付着力および有効な填塞を増強するため、あるいは、例えば解離（溶解度など）を改変するために、配置もしくは塗布されて界面を活性化する試薬のことを指す。例えば、官能化試薬（functionalizing agent）を、生体高分子もしくは蛋白質と相互作用させて、ヒドロキシル基もしくはカルボキシル基などの極性基を追加で導入し、溶解性および透過性を増大できる。密封隔膜 12 を配置する前に表面に界面活性剤を塗布するか、または、例えば混合もしくは注入によって密封隔膜 12 と界面活性剤を組み合わせて導入することもできる。ここに開示したタイプの本発明に係る密封隔膜を増強することが知られている試薬としては、例えば、尿素もしくはスルホン化芳香族化合物、ならびに、或る種のコポリマ���、ならびに、生体高分子もしくは構造蛋白質（膠原、フィブリノゲンなど）、などが含まれる。より好ましくは、或る実施形態において、密封隔膜 12 の構成成分の特性（溶解性など）を、ヒアルロン酸（HA）、またはヒアルロン酸に基づく生物質（粘弾性ゲルを含む）に関して当該技術分野において公知である手法により操作することもできる。粘弾性ゲルの場合は、溶解性を減少させることもできる。例えば、ヒアルロン酸のカルボキシル基を、アルコールでエステル化して、ヒアルロン酸の溶解性を減少させることができる。こうしたプロセスは、ヒアルロン酸製品の種々の製造者（Genzyme Corp., Cambridge, Mass.など）により用いられており、また、組織の填塞および修復を意図した構成成分を含んだ密封隔膜 12 の実施形態において有用となる。同様に、透過性を改変するための官能化試薬も、本発明のこの特徴において有用である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
例えば、本発明に係る髄核補綴装置 10 の或る特徴では、密封隔膜 12 が、ヒドロゲルを含み、生体吸収性では無い膜（例えば不溶性および／もしくは不透性）を形成するように構成される。さらに好ましくは、密封隔膜 12 の構成成分にポリ(ビニルピロリドン)およびメタクリラートから作成した難分解性ヒドロゲルを含ませ、この難分解性ヒドロゲルが、in situで充分に膨潤して配置され、生体吸収性では無く生体的に安定となりやすく、且つ、熱または加水分解的活性もしくは酵素活性に因る分解に耐えられるような比較的薄い密封隔膜を形成するように構成する。一例として、この手法で構成した密封隔膜 12 は、或る組織填塞系から成分がこぼれ出て、椎間円板の内部の隙から移動してしまうことを封じるもしくは制御する必要があるような場合に有用である。これは、例えば、二官能性架橋剤（グルタルアルデヒドもしくはジイソシアナート類など）または酸無水物を含んだ界面活性剤が存在する場合に、こうした性質を持つ成分が漏出もしくは滲出してしまうと、ガス放出（outgassing）もしくは発熱などに因り壊死が起こりうるためである。これとは対照的に、髄核補綴装置 10 の別の特徴として、密封隔膜 12 の構成成分が、メトキシポリ(エチレングリコール)モノメタクリラートの架橋されたポリマー鎖を含む。これらのメトキシポリ(エチレングリコール)モノメタクリラートの架橋されたポリマー鎖は、溶解性および透過性のより高い膜を通常は形成する、いろいろな長さのポリオキシエチレン側鎖を有することもできる。一般的に、架橋構造とポリマーの密度が増すにつれて、透過性は低くなるのが普通であるが、比較的薄い膜をin situで形成する速度によって、これを改変することも可能である。また、密封隔膜 12 のin situ形成速度に対し、例えば構成成分の適用時にその内部に多孔質構造を形成することで影響を及ぼすことも可能である。この例の場合、水和速度が増大することになる。本発明の別の特徴として、密封隔膜 12 に大きさを制御した孔をつくることもできる。例えば、或る実施形態では、密封隔膜 12 の適用時に、気流をともなう吹き付け（spraying）もしくは噴霧（atomization）を行うことにより、密封隔膜 12 に孔を形成する。なおも別の特徴として、配置される密封隔膜 12 を適用する速度、ならびに、その層または連続する複数の層の厚さと向きによって、膜の孔の大きさと透過性とを調節する。さらには、密封隔膜 12 の組成（例えば、構造、架橋密度、界面活性剤の使用、または、ポリマーの粘性を変化させる試薬（例えば、過酸化物、もしくはチキソトロピー剪断手段）など）によっても、膜の孔の大きさと透過性とを調節することができる。より好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を使用することにより、事実上 10 の要素のみによって、従来技術によって界面活性剤を使わずにin situで形成した密封隔膜 12 のそれに較べて、より小さい孔の形成を促すことができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
図４に示した二筒式シリンジ部材、もしくは図５に示した単筒式シリンジ部材を含んだ搬送装置 210 を使って、上述した種々の物質およびその成分を混合および／もしくは導入できる。搬送装置 210 を動作させる際には、自動で行ってもよいし手動で行ってもよい。本発明に係る搬送装置 210 は、全般的に言って、少なくともひとつの貯蔵槽 212 と、カテーテル 214 とを含みうる。また、ノズル 216 も典型的にはカテーテル 214 の末端に取付けられる。貯蔵槽 212 は、カテーテル 214 と連絡して、貯蔵槽 212 からカテーテル 214 へと物質を移せるようにする。貯蔵槽 212 は、典型的にはカテーテル 214 を介して貯蔵槽 212 内部の物質と連絡できるように、加圧もしくは何らかの他の方法を以って構成可能である。カテーテル 214 は、全般的に言って、貯蔵槽 212 から脱核された隙 104 へと物質を送れるように構成される。カテーテル 214 は、典型的には貯蔵槽 212 から脱核された隙 104 へと伸びるように構成される。カテーテル 212 は、その末端に出口を含む。カテーテル 212 は、物質を出口から脱核された隙 104 の中へと直接送るように構成できる。或る特徴として、カテーテル 212 の末端が、栓 16 と係合もしくは接触するように構成して、物質を脱核された隙 104 内に送りやすくすることもできる。ノズル 216 を実装して、脱核された隙 104 内部に、物質を搬送および／もしくは撒布および／もしくは分配することができる。或る特徴として、ノズル 216 が、栓 16 と係合もしくは接触するように構成して、物質を脱核された隙 104 内に送りやすくすることもできる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
カテーテル 214 の末端の種々のノズル 216 を、図６Ａ〜６Ｃに示した。ノズル 216 は、脱核された隙 104 内の組織表面 102 を被覆するためか、あるいは隔室 24 を充填もしくは被覆するために、カテーテル 214 の末端から出る物質を、撒布、超音波処理、噴霧、指向、もしくは何らかの方法で分配することもでき、あるいは、物質の状態を改変することもできる。ノズル 216 が、加圧された流体（空気など）を受けて、物質をより細かな粒子として分配するように構成することもできる。ノズル 216 が、カテーテル 214 の末端から、ひとつもしくは複数の方向へと物質を分配するように構成することもできる。図６Ａおよび６Ｃに示したように、ノズル 216 が、カテーテル 214 の長さ方向の軸に沿って、あるいは、カテーテル 214 の長さ方向の軸から角度をつけて、物質を噴霧、配出（disburse）、もしくは分配することもできる。図６Ｂは、物質を二方向に分配し、その方向がカテーテル 214 の長さ方向の軸に対しておおむね垂直であるようなノズル 216 を示している。或る特徴として、ノズル 216 を、直接塗布して被覆するための細霧を供給する噴霧器もしくはスプレーとして構成できる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
プログラマブルシリンジポンプを、搬送装置 210 として実装し、流体を自動で配するようにすることも可能である。或る特徴として、プログラマブルシリンジポンプを、噴霧パターンを変更できるように再構成可能とすることができる。全般的に言って、特定の処置にとって最適な内包室の大きさが得られるようにヒドロゲルを配置するように、こうした搬送装置 210 のパラメーターを設定する。超音波処理する場合には、液体ヒドロゲルがカテーテルのチップの振動面上へと汲み出される。通常、超音波処理器の振動面は、微粒子をつくるときに用いられる。周知のように、種々の振動面のチップ構成を使って、被覆の規模と、粒子の大きさとを変更することができる。噴霧もしくは細粒化した平均粒子サイズは、液体の表面張力（T）、密度（ρ）、および振動数（fo）に依る。粒子サイズを求める際には、下記の数式が使える。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
【数１】
2008508980.tif 000012
例えば水を超音波処理する場合は、 T = 0.0729N/m, ρ = 1000kg/cu.m, fo = 2.4mHz であって、粒子の大きさの中間値は1.7ミクロン程度となる。典型的な超音波噴霧トランスデューサーの周波数は、約20kHz〜約120kHzの範囲である。別の特徴として、ノズル内部の回転室（whirl chamber）により、圧縮空気を要さずに流体を噴霧する。微小な開口部と結合した回転室によって、それぞれが30ミクロン未満であるきわめて小さい滴から成る非常に細かな霧をつくることができる。
【国際調査報告】
2008508980.tif 000013
2008508980.tif 000014
2008508980.tif 000015
2008508980.tif 000016
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2008508980.tif 000018
2008508980.tif 000019