(57)【要約】生物活性因子を組織に非外傷的に送達する装置を使用して、損傷した組織を処置するための装置（３０）が提供される。この装置は、幹細胞のカラムを提供する。この幹細胞のカラムは、針の挿入の間にこの針と同時に進められ得、次いで、この針を引き込みながら、静止して保持され得るか、または低圧で注射され得る。あるいは、この針は、起電力を使用するか、またはこの針の寸法を変化させて、この生物活性因子をこの針の軌道に排出し得る。
2008506499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
針の軌道内に生物活性因子を非外傷的に分配して、組織または神経の損傷した領域の再生を促進するための装置であって、該装置は、
注射器であって、本体、バレル、該本体と該バレルとの間に延びる管腔、および該管腔内にスライド可能に配置されるピストンを有する、注射器；
近位端および遠位短を有する管であって、該管は、該注射器のバレルに連結されるように適合されており、そして該遠位端は、注射針を規定する、管；
該注射器および該管を受容するように構成されたハウジング；ならびに
該ハウジング内に配置され、該管と該注射器とを係合するように構成されている、アクチュエータ、
を備え；
該アクチュエータは、第一の範囲の動きの間に、該本体、ピストンおよび管を、調和させて遠位方向へと移動させるように、そして第二の範囲の動きの間に、該本体および管を引き込みながら、該ピストンを静止させて保持するように構成されている、装置。
【請求項２】
前記アクチュエータが、前記ハウジングに旋回可能に設置された引き金を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記アクチュエータが、
前記ピストンの本体に係合するように適合された、クランプ；
前記引き金に連結される歯車列；および
リンク機構であって、第一の端部が該歯車列に結合されており、そして第二の端部が該クランプに結合されている、リンク機構、
を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記アクチュエータが、レールをさらに備え、該レールの第一の端部が、前記ピストンに結合されており、そして該レールの第二の端部が、前記連結機構に選択可能に結合される、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記引き金が、ばね付勢されている、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記注射針が、針のアレイを備え、該針のアレイは、該注射針が前記第一の範囲の動きの間に起動される場合に、外向きに広がる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記管が、前記注射器のバレルに取り外し可能に結合される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記注射針が、針のアレイを備え、該針のアレイは、前記損傷した領域内の種々の深さにおいて、生物活性因子を同時に送達するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記注射針が、針のアレイを備え、該針のアレイは、前記損傷した領域の長さに沿った複数の位置で、生物活性因子を同時に送達するように構成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
開口部分のアレイを有する格子をさらに備え、該開口部分のアレイは、前記注射針を、前記損傷した領域の長さに沿った所定の位置まで案内する、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
針の軌道内で生物活性因子を非外傷的に分配して、組織または神経の損傷した領域の再生を促進するための装置であって、該装置は、
針であって、該針は、開口部を有する組織穿孔先端部および該開口部と流体連絡する管腔を有し、該管腔は、生物活性因子を保持するように適合されており、該針は、電気信号を受信および伝達するように適合された、ガラスまたはポリマーの微細繊維を備える、針；
該針に結合された電源、
を備え；
該電源の作動が、電場を該針に印加し、該電場は、該生物活性因子を、該管腔から該組織穿孔先端部の開口部を通して吸引する、装置。
【請求項１２】
前記信号は、所定の量の生物活性因子を前記損傷した領域に沈着させるように適合されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
陽電荷が、前記針の遠位端に誘導されて、前記生物活性因子を誘引する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記針が、針先端部のアレイを備え、該針先端部のアレイは、前記損傷した領域内の種々の位置において、生物活性因子を同時に送達するように構成されている、請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
開口部分のアレイを有する格子をさらに備え、該開口部分のアレイは、前記針を、前記損傷した領域内の所定の位置まで案内する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１６】
針の軌道内に生物活性因子を分配して、組織または神経の損傷した領域の再生を促進するための装置であって、該装置は、
針であって、該針は、開口部を有する組織穿孔先端部、および該開口部と流体連絡する管腔を有し、該管腔は、第一の直径を有し、そして生物活性因子を保持するように適合されており、そして該針は、電気活性ポリマーを備える、針；
該針に結合された電源であって、電気信号を供給するための、電源、
を備え；
該電源の作動は、該針に電場を印加し、該電場は、該管腔を、該第一の直径より小さい第二の直径に収縮させ、該管腔の収縮は、該生物活性因子を、該管腔から該組織穿孔先端部の開口部を通して排出する、装置。
【請求項１７】
前記電気信号は、所定の量の生物活性因子を前記損傷した領域に沈着させるように適合されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記電気活性ポリマーは、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアニリン、およびポリスルホンからなる群より選択される、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記管腔の収縮は、該管腔内に配置された生物活性因子に、低レベルの分配された圧縮力を付与する、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
前記針は、針先端部のアレイを備え、該針先端部のアレイは、前記損傷した領域内の種々の位置において、生物活性因子を同時に送達するように構成されている、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
開口部分のアレイを有する格子をさらに備え、該開口部分のアレイは、前記針を、前記損傷した領域内の所定の位置まで案内する、請求項１１に記載の装置。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、損傷した脊髄および他の損傷した組織を、受動注射システムを使用して処置するための、装置および方法に関する。このシステムは、注射される材料の気圧障害、および宿主組織に対する副側の損傷を減少させる。
【背景技術】
【０００２】
脊髄損傷は、自動車事故、暴力による犯罪、転倒およびスポーツでの損傷によって引き起こされ得る。脊髄損傷は、主要な神経学的問題である。なぜなら、この損傷から生じるほとんどの損傷は、回復不能であるからである。損傷した神経線維は、通常は再生せず、その結果として、神経細胞の連絡が失われ、麻痺および感覚の喪失をもたらす。
【０００３】
脊髄の切断の後に、新たな神経膠基底膜が形成されて、この脊髄の端部領域の露出した表面を覆う。神経膠細胞はまた、障壁分子を分泌し、これらの障壁分子は、貫入することが困難であり、神経の相互接続の再確立をさらに抑制する。切断された領域の境界を作製する脊髄組織は、壊死し、脊髄から外れ、そして不規則な空洞を発生させる。
【０００４】
人体におけるほとんどの組織は、幹細胞として公知である、未分化細胞から発生する。これらの基本的な構築ブロックは、体液および他の局所信号に基づいて、特定の目的の実質組織に分化する。科学的な証拠は、標的組織に注射された幹細胞が、宿主組織に特異的な細胞株に分化することを示唆する。この能力は、再生し得ない器官（例えば、脊髄、心臓および脳）が関与する状態を処置する際に、特に興味深い。
【０００５】
患者への幹細胞の移植に関する初期の熱中は、胚の幹細胞を利用することに関する、道徳的懸念および物資運用的懸念によって、和らげられた。幹細胞研究における最近の開発は、生体の幹細胞が、骨髄および他の組織から採取され得ることを示唆する。このような「細胞株」の多くが生成され、そして臨床評価を受けている。成功すれば、この研究は、研究のために胚からの組織を利用することの、倫理上および道徳上の窮地を除く。
【０００６】
特定の生物活性因子（例えば、幹細胞）を加圧して直接注射することは、この注射プロセスの間の流体の乱流および圧力の変動に起因して、細胞膜に対する物理的な損傷を与えることが予測される（本明細書中以下で、「気圧障害」と称される）。この損傷としては、細胞の溶解または細胞に対する損傷が挙げられ得、これらは、注射部位に送達される生存可能な細胞の収量を有意に減少させ得、そして／または標的組織を損傷し得る。組織内へのあらゆる材料の強力な注射はまた、繊細な細胞間マトリックスを分断し得、これによって、標的組織の細胞損傷を引き起こし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以前から公知の装置および方法のこれらの欠点を考慮すると、生物活性因子（例えば、幹細胞）を、損傷した脊髄の内部またはこの脊髄に隣接して、非外傷的に送達し、神経の再生を促進することによって、切断されたかまたは損傷した脊髄を処置するための、方法および装置を提供することが、望ましい。
【０００８】
送達の間の生物活性因子および標的組織に対する気圧障害の危険性を低下させるように、生物活性因子を送達することによって、脊髄損傷を処置するための方法および装置を提供することもまた、望ましい。
【０００９】
生物活性因子を損傷した組織に送達して、組織の再生を促進することによって、脊髄損傷を処置するための方法および装置であって、これらの装置および方法は、損傷した組織に送達される、生存可能な材料の割合を増強する、方法および装置を提供することが、さらに望ましい。
【００１０】
脊髄損傷を処置して、この脊髄内の感覚神経と運動神経との両方の神経再生を引き起こすための、装置および方法を提供することが、さらに望ましい。
【００１１】
（発明の開示）
上記のことを考慮して、本発明の目的は、生物活性因子を、神経または筋肉の損傷した部分の内部または隣接部に非外傷的に送達して、再生を促進することによって、脊椎損傷または他の神経もしくは筋肉組織を処置するための、方法および装置を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、送達の間、生物活性因子および標的組織に対する気圧障害の危険性を低下させるように、生物活性因子を送達することによって、脊髄損傷を処置するための方法および装置を提供することである。
【００１３】
本発明の目的はまた、生物活性因子を損傷した組織に送達して、組織の再生を促進することにより、脊髄損傷を処置するための装置および方法であって、これらの装置および方法は、損傷した組織に送達される生存可能な材料の割合を増強する、装置および方法を提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、脊髄損傷を処置して、この脊髄中の感覚神経と運動神経との両方の神経再生を引き起こすための、装置および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のこれらおよび他の目的は、生物学的因子（好ましくは、幹細胞または他の前駆細胞を含む）を送達して、脊髄損傷を処置するための方法および装置を提供することによって、達成される。ここで、これらの幹細胞は、非外傷的に送達される。本発明の文脈において、「非外傷的」配置とは、例えば、高いせん断応力または圧力の変動に起因して、幹細胞に物理的損傷を与える、乱流的な流体の動きを発生させない、幹細胞の配置を意味する。生物活性因子は、好ましくは、移植後に幹細胞が生存可能であるように養うための栄養、および炎症応答を抑制する１種以上の薬物またはホルモンなどを含有する、溶液中で送達される。
【００１６】
本発明の原理に従って、生物活性因子は、針の軌道の作製に引き続いて標的組織塊に形成された、針の軌道内に直接配置される。この様式で、生物活性因子は、送達の間、気圧障害を受けず、そして送達の間の注射の強力な影響は、予め存在する細胞間マトリックスを分断しない。
【００１７】
幹細胞の配置は、好ましくは、針の引き抜きの間、低圧注射、注意深い作動または静電力を使用して、幹細胞を針から排出することによって、幹細胞が標的組織に対して高速で影響を与えることを回避する、針配置を使用して達成される。１つの好ましい実施形態において、幹細胞のカラムは、針の挿入の間、この針と同時に進められ得、次いで、この針を引き込みながら、静止して保持される。別の実施形態において、この針は、電気活性ポリマーを含有し、この針は、その長さに沿って収縮して、幹細胞を針の軌道内に排出する。さらなる実施形態において、起電力が使用されて、幹細胞を針の軌道内に配置する。同じ実施形態によれば、格子が、脊髄の損傷した部分を覆って配置されて、生物活性薬剤の注射を案内し得る。
【００１８】
本発明は、脊髄組織の再生を促進する文脈で記載されるが、本発明の装置および方法は、有利には、組織（例えば、心臓、腎臓、肝臓、脳および他の器官ならびに筋肉）の再生を促進することが望ましい場合にはいつでも、使用され得る。
【００１９】
本発明の装置を使用する方法もまた、提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１Ａ〜１Ｃを参照して、以前から知られる生物活性因子送達システムの欠点のいくつかが記載される。図１Ａは、組織塊Ｔの近くに置かれた、以前から知られる注射針１０を示す。図１Ｂに示されるように、一旦針１０の先端部が組織内に挿入されると、生物活性因子Ｂ（幹細胞を含み得る）が、組織塊内に注入される。
【００２１】
出願人は、生物活性因子の加圧注入が、送達される因子と処置される組織の両方に、実質的に有害な影響を有し得ることを発見した。例えば、出願人は、研究を行い、加圧注入により、注入流れ（ｉｎｊｅｃｔａｔｅ  ｓｔｒｅａｍ）が注射針の先端部から離れる際に、組織に対して激しく衝突することを観察した。注入の間、注入流れは、乱流であり、そして、急速な局部的なばらつきを受け得る。これらの効果は、特に、因子が幹細胞を含む場合に、細胞膜を破裂させるか、または、細胞成分を損傷することによって、生物活性因子を損傷し得る。
【００２２】
さらに、図１Ｃに示されるように、一旦針１０が、針の軌道Ｎから引き抜かれると、塞栓形成の危険性と共に、注入された生物活性因子Ｂが針の軌道から外れる可能性が存在する。出願人は、加圧注入による効果（例えば、溶解および駆血）を減らす装置および方法が提供され得ると、より高い効力の生細胞が標的組織に送達され得ると結論付けた。
【００２３】
ここで、図２Ａ〜２Ｃを参照して、幹細胞のような、脆弱性の生物活性因子を送達するための以前から知られるシステムの欠点を克服する、本発明の装置および方法が記載される。図２Ａに示されるように、本発明の原理によれば、針２０は、最初、脊髄の組織塊Ｔに近づけられる。図２Ｂにおいて、針２０は、組織塊内に挿入されて示される。図２Ｃにおいて、針２０が、組織塊から引き抜かれるとき、生物活性因子Ｂは、針の先端部から送達され、そして、針の軌道内に堆積される。
【００２４】
本発明の原理によれば、生物活性因子は、以前から知られる注入システムよりも少ない圧力下で、実質的にほとんど乱れも局部的な圧力のばらつきもなく組織内に注入される。また、生物活性因子は、自然に存在する横紋に沿って組織を割くことによって、組織塊を損傷しない。非外傷性注入のこれらの利点は、損傷されたか、または、切断された脊髄の修復に特に有益であり得る。
【００２５】
図３Ａおよび３Ｂにおいて、本発明の原理に従って構築された装置が記載され、この装置において、遠位端部２５は、選択的に延長可能な針２６を備える。図に示されるように、針２６は、装置の遠位端部２５を越えて延びる場合に、外向きに張り出し、それによって、生物活性因子の組織塊Ｔ内への分散を促進するように構成されている。図２の実施形態について上述したように、針２６は、生物活性因子に対する気圧障害および組織塊に対する損傷を最小にしながら、生物活性因子Ｂを組織塊に送達するように構成される。図面では、遠位端部２５は、３つの針２６を備えるが、本発明の精神から逸脱することなく、これよりも多いかまたは少ない数の針が使用され得る。
【００２６】
ここで図４Ａおよび４Ｂを参照して、本発明の原理に従って構築された装置が記載される。装置３０は、従来の注射器２８を受容するように構成されたハンドル３１を備え、この注射器２８には、栄養溶液中の幹細胞のような予め選択された生物活性因子がロードされ得る。注射器２８のバレルは、流体密なシール３３を介して管３２に取り外し可能に連結される。管３２は、その遠位端部に１つ以上の組織穿孔針を有し、スリーブ３４を通して往復移動するように配置され、その結果、デバイスが作動されると、針の遠位先端部がブッシング３５を越えて延びる。注射器２８のピストン２９は、ブロック３６およびレール３７に取り外し可能に連結される。
【００２７】
ハンドル３１は、装置３０を選択的に作動させるように押し下げられ得るトリガ３９を備える。特に、トリガ３８は、歯車列３９およびリンク機構４０を介して管３３に連結される。クランプ４１は、トリガ３８の作動の程度によって、注射器の本体を把持および往復移動するように構成される。レール３７の各々は、好ましくは、トリガ３８の動きの第１範囲の間に、注射器のピストン２９の前方への動きを可能にし、次いで、トリガの動きの第２範囲の間に、ピストン２９をレール３７に対して静止して保持するためのラックを形成する部分を備える。
【００２８】
リンク４０は、クランプ４１に連結されており、その結果、注射器２８およびピストン２９が、トリガの動きの第１範囲の間に進められた後、ピストンは、クランプ４１が管３２および針を針の軌道から引き込み、同時に、注射器２８の本体を近位に進める間に静止して保持される。この動きにより、注射器２８内の生物活性物質が、遅い速度で、かつ、気圧障害がほとんどないか、もしくは全くない状態で、針の軌道内に分配される。図４Ｂ（はっきり示すために、他の場所が排除されている）に示されるように、トリガ３８およびリンク４０は、好ましくは、それぞれ、ばね４２および４３によって付勢されており、トリガ３８が解放されると、この機構をその元の位置まで戻す。
【００２９】
ここでまた、図５Ａ〜５Ｂを参照して、装置３０の動作が記載される。図５Ａにおいて、装置のトリガ３８は、その最初の位置にあり、注射器２８およびピストンが。最もピストンに近位にある状態で示される。図５Ｂに示されるように、トリガ３８が、その動きの範囲の半分を過ぎたあたりまで押し下げられる場合、歯車列３９およびリンク４０は、注射器２８、ピストン２９およびレール３７を、同時に遠位方向に押し進める。これにより、次いで、管３２およびクランプ４１が、遠位に進められ、次いで、針４３を、ブッシング３５を越えて延ばす。図面では、管３３の組織穿孔端部は、図３Ａに示されるように、組織塊内に入るときに、外向きに張り出す３つの針４３を備える。注射器２８およびピストン２９は、同時に動かされるので、注射器２８内に含まれる生物活性因子は、実質的に水圧の力に供されず、そして、ブロック３６と、注射器２８の最も近位にある部分との間の距離は、変わらないままである。
【００３０】
図５Ｃにさらに示されるように、トリガ３８を連続して押し下げることにより、リンク４０が、管３２を近位方向に引き込み始める。この動きもまた、クランプ４１を近位方向に駆動する。レール３７のラック部分は、クランプ４１が近位方向に動く間に、リンク４０および歯車列３９から解放されるので、レール３７およびピストン２９は、静止したままである。従って、クランプ４１およびクランプ３２の両方の近位方向の動きは、針４３を、組織内に形成される針の軌道から引き込み、そして、注射器２８の本体を、ピストン２９に対して押し進める。
【００３１】
さらに、図５Ｃを参照すると、クランプ（ｃｌａｉｍ）４１の近位方向への移動もまた、ブロック３６と注射器２８の最も近位にある部分との間の距離を短くする。この動作は、注射器２８の内容物に十分な圧力を加えて、針が組織から引き抜かれるときに針４３によって形成される針の軌道内に、生物活性因子を分配する。臨床医がトリガ３８を解放すると、ばね４２および４３が、管３２およびクランプ４１を、図５Ａに示される元の位置まで戻す。次いで、装置３０が再度位置決めされ得、そして、上記のプロセスが繰り返され得る。
【００３２】
理解されるように、標的組織内に送達される注入物質の容積は、標的組織の環境に依存して調節され得る。例えば、かなり弾性のある心筋のような組織または筋肉については、さらなる物質は、注入されると、組織内に低圧の区画を生成し得る。一方で、脊髄および脳のような、弾力性に乏しい構造においては、より低い容量が使用され得る。
【００３３】
図６Ａおよび６Ｂに関して、本発明の別の局面によれば、装置３０の針４３’は、損傷された領域Ｄを処置するために、脊髄Ｓ内に種々の深さで生物活性因子を送達するように、異なる所定の長さを有し得る。図６Ａに示されるように、針４３’は、第一に、脊髄Ｓの切断された領域Ｄの第１の側面に生物活性因子を送達するために使用され得、次いで、切断された領域（図６Ａにおいて点線で示される）の反対側に移動および適用され得る。さらに、針４３’は、個々に回転されるように配置され得、その結果、生物活性因子は、予め選択された方向に分配される。
【００３４】
図６Ｂは、脊髄Ｓに沿った所定の位置に針４３’を導くための、格子５０の使用を示す。格子５０は、その表面に沿って複数の貫通穴５２が配置されたブロック５１を備え、注入領域間に所定の分離を提供する。有利なことには、格子５０は、幹細胞注入の間に、損傷された脊髄領域Ｄに対して構造的な支持を添える。図６Ａに示される方法と同じように、装置３０は、第１の位置において針４３’を注入するために使用され得、次いで、格子５０（点線で示される）を用いて再度位置決めされて、その後の注入を提供し得る。
【００３５】
さらに、図６を参照して、本発明のいくつかの方法によれば、生物活性因子を注入する前に、所定量の脳脊髄液が脊髄Ｓから除去され得る。好ましくは、除去される脳脊髄液の量は、脊髄内に注入される生物活性因子（例えば、幹細胞溶液）の量と実質的に同じである。この方法のこの工程は、注入の間に、注入が脊髄動脈または周囲の傷つきやすい組織を損傷することを防止するという危険性を減少させることによって、生物活性因子の非外傷性の送達を促進することが期待される。
【００３６】
ここで、図７Ａおよび７Ｂを参照して、本発明の原理に従って構築された注射針の代替的な実施形態が記載される。針６０は、電気信号を受信および伝達するように適合された、ガラスまたはポリマーの微細繊維を備え、そして、組織穿孔遠位端部６１および内部管腔６２を備える。針６０には、好ましくは幹細胞６５を含む生物活性因子が充填されており、さらに、電源６３に連結されていて、この電源６３が、針６０に沿って長軸方向に電場を印加する。
【００３７】
電源６３によって加圧される場合、電場が針６０に印加され、これが、負に帯電した幹細胞６５を端部６１に向けて誘引し、端部６１において、幹細胞６５が、脊髄内に堆積される。特に、図７Ｂに示されるように、正電荷が、針６０の遠位端部６１に誘導され、それによって、負に帯電した幹細胞６５を、針の遠位先端部から引き出させる。
【００３８】
幹細胞９５は、自然な状態で負に帯電していると考えられており、その結果、これらは、針６０の遠位端部６１において、正電荷に向けて引き出される。あるいは、負に帯電した粒子を含有するイオン溶液が、注入前に生物活性因子に加えられて、幹細胞の正電荷に対する誘引力を増加させ得る。正電荷に向かう幹細胞６５の動きは、所定量の幹細胞を、遠位端部６１から標的の組織塊（たとえば、脊髄の損傷された領域）内へと排出させる。針６０は、必要に応じて、ＭＲＩデバイスまたはＣＴデバイスを用いて見た場合に、針の位置を規定する信号を送信し得る。
【００３９】
ここで、図８Ａおよび８Ｂを参照して、本発明の別の代替的な実施形態が記載される。針７０は、アクチュエータを形成する電気活性ポリマーを備え、そして、組織穿孔遠位端部７１および内部管腔７２を備える。針７０には、好ましくは幹細胞７５を含む生物活性因子が充填されており、そして、電源７３に連結されていて、この電源７３が、針７０に沿って長軸方向に電場を印加する。電気活性ポリマーは、「導電性ポリマー」と呼ばれるプラスチックファミリーのメンバーであり、そして、その小さなサイズ、大きな力、および張り、ならびに、低価格に起因して、本発明の実施に好ましい。
【００４０】
図８において、注射針７０は、電気刺激に応答して接触するように適合された電気活性ポリマーを備える。適切な電気活性ポリマーとしては、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアニリン、およびポリスルホンが挙げられるがこれらに限定されない。これらのポリマーの酸化または還元は、電荷のバランスを取るために、物質内にイオン流（ドーパント）を生じる、電荷の不均衡をもたらす。イオンは、ポリマー表面に連結されたイオン導電性電極媒体からポリマーに入る。逆に、イオンが、既にポリマー内に存在する場合、イオンは、酸化または還元されると、ポリマーを抜け出し得る。
【００４１】
電気活性ポリマーにおける寸法の変化は、ポリマー内外へのイオンの物質移動によって誘発され得る。いくつかの電気活性ポリマーについて、膨張は、鎖間のイオン挿入に起因するものであるが、鎖間の反発力は、他の電気活性ポリマーに対して優性の効果である。電気活性ポリマー内外へのイオンの物質移動は、ポリマーの膨張または収縮をもたらす。この様式で、針７０が収縮され得、その結果、所定量の生物活性因子が、針の遠位端部７１から排出される。
【００４２】
より具体的には、針７０は、電源７３によって針に電荷が印加されたときに接触するように構成された、電気活性ポリマーを備える。針７０は、第１の直径（図８Ａ）と、加圧された場合の、収縮した第２の直径（図８Ｂ）とを有する。図８Ｂを参照すると、静電荷が注射針７０に印加された場合、針が収縮して、管腔７２の直径が減少し、それによって、所定量の幹細胞７５を針７０の遠位端７１の外に排出させる。管腔７２の収縮は、管腔内に配置された生物活性因子に、低レベルの分配される圧縮力を付与する、膨張性の現象（ｂｕｌｋ  ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ）であると予想される。従って、注射器を用いる加圧式注入と比較して、実質的により小さな局部圧力の変動が生物活性因子に対して付与され、それによって、気圧障害を減少させ、そして、移植される幹細胞の実質的に良好な生存率をもたらす。
【００４３】
当然理解されるように、図７および８の実施形態は、複数の部位、または深さに、生物活性因子を同時に送達するために複数の針先端部を備え得、そして、所定のパターンに従って生物活性因子を送達するために、図６に関して記載されたような、格子と共に使用され得る。さらに理解されるように、図７および８の実施形態の電源６３および７３は、作動時に所定量の生物活性因子が針によって送達されるように、針に印加される電場の動作を制御するコントローラを備え得る。
【００４４】
本発明の好ましい例示的な実施形態が上述されてきたが、種々の変更および修正が、本発明から逸脱することなく、本発明の範囲内でなされ得ることは、当業者に明らかである。添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内に入る全てのこのような変更および修正を包含することが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
本発明のさらなる特徴、その性質および種々の利点は、添付の図面および上記の好ましい実施形態の詳細な説明からより明らかとなる。
【図１】図１Ａ〜１Ｃは、薬物および他の生物活性因子を組織塊に注入する、以前から知られる方法を示す図である。
【図２】図２Ａ〜２Ｃは、本発明の原理に従う、薬物および他の生物活性因子を組織塊に注入する方法を示す図である。
【図３】図３Ａおよび３Ｂは、複数の部位で同時に、薬物および他の生物活性因子を組織塊に注入するための本発明の装置を示す図である。
【図４】図４Ａおよび４Ｂは、それぞれ、本発明の装置の内部の部品の、部分的に解体された側面図と、解体図とを示す。
【図５】図５Ａ〜５Ｃは、図４の装置の動作を示す。
【図６】図６Ａおよび６Ｂは、損傷した脊髄内に生物活性因子を注入するための、本発明の装置および方法の断面図である。
【図７】図７Ａおよび７Ｂは、本発明の装置の別の実施形態の断面図である。
【図８】図８Ａおよび８Ｂは、本発明の装置のさらに代替的な実施形態の断面図である。
【図１】
2008506499.tif 000003
【図２Ａ】
2008506499.tif 000004
【図２Ｂ】
2008506499.tif 000005
【図２Ｃ】
2008506499.tif 000006
【図３Ａ】
2008506499.tif 000007
【図３Ｂ】
2008506499.tif 000008
【図４Ａ】
2008506499.tif 000009
【図４Ｂ】
2008506499.tif 000010
【図５Ａ】
2008506499.tif 000011
【図５Ｂ】
2008506499.tif 000012
【図５Ｃ】
2008506499.tif 000013
【図６Ａ】
2008506499.tif 000014
【図６Ｂ】
2008506499.tif 000015
【図７Ａ】
2008506499.tif 000016
【図７Ｂ】
2008506499.tif 000017
【図８Ａ】
2008506499.tif 000018
【図８Ｂ】
2008506499.tif 000019
【国際調査報告】
2008506499.tif 000020