(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維加工人工器官の製造方法であって：
連続チューブを形成する工程；及び
前記連続チューブの一部の上に増加した厚さの少なくとも１つの帯状部を形成する工程；
を含み；
前記増加した厚さの帯状部を形成することによってバイオミメティック表面が与えられ、
前記帯状部を形成する工程が、
（１）布地表面左側から布地表面右側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（２）布地表面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面右側を製織する工程；
（３）布地裏面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面右側を製織する工程；
（４）布地裏面右側から布地表面左側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（５）布地表面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面左側を製織する工程；及び
（６）布地裏面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面左側を製織する工程；
を含む６段階のシャトルシーケンスを含む、方法。
【請求項２】
前記連続チューブを形成する工程が本体部分、及び前記本体部分から伸長する二分岐部分を形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記繊維加工人工器官が人工気管を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記帯状部がＣ字形である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記帯状部が前記連続チューブの外径の周りの１／３〜２／３に広がっている、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの帯状部を形成する工程が、前記連続チューブに沿って増加した厚さの複数の帯状部を形成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法によって製造された繊維加工人工器官であって：
本体部分、及び前記本体部分から伸長する二分岐部分を有する連続チューブ；並びに
前記連続チューブの一部の上に形成されている増加した厚さの少なくとも１つの帯状部；
を含み；
前記増加した厚さの少なくとも１つの帯状部はバイオミメティック表面を形成する、前記繊維加工人工器官。
【請求項８】
前記繊維加工人工器官が人工気管を含む、請求項７に記載の繊維加工人工器官。
【請求項９】
前記帯状部がＣ字形である、請求項７に記載の繊維加工人工器官。
【請求項１０】
前記帯状部が前記連続チューブの外径の周りの１／３〜２／３に広がっている、請求項９に記載の繊維加工人工器官。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの帯状部が、前記連続チューブに沿って増加した厚さの複数の帯状部を含む、請求項７に記載の繊維加工人工器官。
【請求項１２】
繊維加工人工器官の製造方法であって：
連続チューブを形成する工程；及び
前記連続チューブの一部の上に増加した厚さの少なくとも１つの帯状部を形成する工程；
を含み；
前記増加した厚さの帯状部を形成することによってバイオミメティック表面が与えられ、
前記帯状部を形成する工程が、
（１）布地表面左側から布地表面右側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（２）布地表面右側から布地表面左側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（３）布地表面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面を製織する工程；及び
（４）布地裏面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面を製織する工程；
を含む４段階のシャトルシーケンスを含む方法。
【請求項１３】
前記連続チューブを形成する工程が本体部分、及び前記本体部分から伸長する二分岐部分を形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記繊維加工人工器官が人工気管を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記帯状部がＣ字形である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記帯状部が前記連続チューブの外径の周りの１／３〜２／３に広がっている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの帯状部を形成する工程が、前記連続チューブに沿って増加した厚さの複数の帯状部を形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
請求項１２に記載の方法によって製造された繊維加工人工器官であって：
本体部分、及び前記本体部分から伸長する二分岐部分を有する連続チューブ；並びに
前記連続チューブの一部の上に形成されている増加した厚さの少なくとも１つの帯状部；
を含み；
前記増加した厚さの少なくとも１つの帯状部はバイオミメティック表面を形成する、前記繊維加工人工器官。
【請求項１９】
前記繊維加工人工器官が人工気管を含む、請求項１８に記載の繊維加工人工器官。
【請求項２０】
前記帯状部がＣ字形である、請求項１８に記載の繊維加工人工器官。
【請求項２１】
前記帯状部が前記連続チューブの外径の周りの１／３〜２／３に広がっている、請求項２０に記載の繊維加工人工器官。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの帯状部が、前記連続チューブに沿って増加した厚さの複数の帯状部を含む、請求項１８に記載の繊維加工人工器官。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は、２０１５年３月１９日出願の米国仮出願６２／１３５，４３２、２０１５年４月１４日出願の米国仮出願６２／１４７，４１３、及び２０１５年５月１３日出願の米国仮出願６２／１６０，９５５（これらは、それらの全文を参照として本明細書中に包含する）に対する優先権及びその利益を主張する。
【０００２】
[0002]本出願は、繊維加工人工器官(textile engineered prosthetics)、バイオリアクター、及び繊維加工人工器官の製造方法に関する。より詳しくは、本出願は、繊維加工人工気管、繊維加工人工血管グラフト、人工器官のためのバイオリアクター容器、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]人工器官は医療において多くの異なる用途を有する。
[0004]気管は、喉頭から肺へ伸びていて、その中に空気を通すことができる管である。個人によって、気管は通常は１５〜２０個の間の不完全なＣ字形の軟骨輪を含んでいる。軟骨輪は気管の腹側及び外側を強化して、気管の背面側に軟骨輪を欠いている部分を残しながら気道を保護且つ維持する。軟骨輪の不完全な構造によって、気管の背面に存在している食道を食物が通過する際に気管が僅かに虚脱する。更に、気管筋は不完全な輪の端部に接合しており、咳をしている間は収縮して、気管の管腔の大きさを減少させる。
【０００４】
[0005]損傷、腫瘍、及び／又は感染のような種々の理由により、気管の少なくとも一部を再建する必要がある場合がある。しばしば、気管の再建には、人工材料で構成されている人工気管又は代用気管を用いることによる直接吻合が含まれる。現在の人工気管技術には、概して、電界紡糸、成形体、及び他の不織布が含まれる。しかしながら、これらの技術は、通常は好適なバイオミメティック構造を与えない。例えば、電界紡糸によって形成される人工気管は、右及び左の気管支枝又は軟骨輪の解剖学的に正しい二分岐を含まない可能性がある。更に、電界紡糸人工気管はしばしば硬質であり、これにより患者が移植後に苦痛、及び／又は歩行及び／又は嚥下の困難性を覚えるようになる。
【０００５】
[0006]これら及び他の欠点は、現在の被覆製品、及び被覆製品を形成するために用いられている方法に関係している。
[0007]動脈瘤は大動脈又は任意の他の血管において起こる可能性がある異常な膨張であり、静脈よりも動脈血管においてより多く発生する。動脈瘤は、通常は外科的再建が必要な重大かつ危険な医学的状態である。再建には、血管内にグラフトを移植することが含まれる。
【０００６】
[0008]動脈瘤は、しばしば大きな動脈が２つのより小さい血管枝に分かれる箇所のような二分岐の領域に及ぶ。二分岐グラフトはしばらくの間は通常的であったが、幾つかの血管再建手術はより広範囲に及び、このためには三分岐は四分岐グラフトが望ましい。
【０００７】
[0009]３つ又は４つの分岐を有するグラフトが提案されているが、これらは未だ広い使用には至っていない。かかるグラフトの現在のバージョンの主要な欠点は、複数の二分岐グラフトを縫合又は接着して、より高次の分岐を達成する必要があることである。複数のグラフトをin situで縫合することは時間がかかり、血液の乱流の可能性を生起させ、更にはグラフトを縫合した縫い目において漏出が起こる可能性もある。
【０００８】
[0010]これら及び他の欠点は、２つより多い分岐を有する現在のグラフトに関係している。
【発明の概要】
【０００９】
[0011]代表的な態様は、繊維加工人工器官、バイオリアクター、及び繊維加工人工器官の製造方法に関する。
[0012]代表的な態様によれば、繊維加工人工器官は、連続チューブ、及び連続チューブの一部の上に形成されている増加した厚さの少なくとも１つの帯状部を含む。連続チューブは、本体部分、及び本体部分から伸長する二分岐部分を含む。増加した厚さの少なくとも１つの帯状部はバイオミメティック表面を形成する。
【００１０】
[0013]他の代表的な態様によれば、繊維加工人工器官の製造方法は、連続チューブを形成し、そして、連続チューブの一部の上に増加した厚さの少なくとも１つの帯状部を形成することを含む。増加した厚さの帯状部を形成することによって、バイオミメティック表面が与えられる。
【００１１】
[0014]他の代表的な態様によれば、バイオリアクターシステムは、第１の区画、第２の区画、第１の区画を第２の区画から分離している第１の膜、第３の区画、及び第２の区画を第３の区画から分離している第２の膜を含むバイオリアクター容器を含む。バイオリアクターシステムはまた、第２の区画内でバイオリアクター容器と統合されて単一のバイオリアクターユニットを形成している再生足場材料も含む。
【００１２】
[0015]他の代表的な態様によれば、分岐繊維製品は、本体部分、及び本体部分からＮ回二分岐している分岐部分を有する連続チューブを含む。分岐繊維製品は、シャトル織機のＮ個のシャトル（Ｎは少なくとも２である）から形成されている連続織成体である。
【００１３】
[0016]他の代表的な態様によれば、分岐繊維製品の製造方法は、シャトル織機で連続チューブを製織し、そして、連続チューブをＮ個の部分に分岐させることを含む。Ｎは少なくとも２であり、Ｎはシャトル織機のシャトル収容数に等しい。
【００１４】
[0017]代表的な態様の有利性の中でも、本明細書に記載する方法によれば、既存の人工器官と比べて改良された解剖学的形状を有する繊維加工人工器官が製造されることが挙げられる。
【００１５】
[0018]他の有利性は、本方法によって異なる直径を有する二分岐体を製造することができることである。
[0019]更に他の有利性は、本方法によって改良されたバイオミメティック表面を有する人工器官が製造されることである。
【００１６】
[0020]更なる有利性は、本方法によって、軟骨輪を置き換えるための増加した厚さのＣ字形の帯状部を有する人工気管、及び食道のための空間を与える適合部分が与えられることである。
【００１７】
[0021]他の有利性は、本方法によって、多重構造の器官形成、組織培養、又は非常時使用のための材料及び／又は繊維を有する移植具が製造されることである。
[0022]代表的な態様は、単一のユニットとして３つ、４つ、又は更により多い数の複雑なグラフト分割部を有する織成繊維人工器官に関する。
【００１８】
[0023]而して、代表的な態様は、ニアネットシェイプに製織されている血管グラフト及び他の編織人工器官に関する。幾つかの態様においては、ニアネットシェイプの織布を縫製マンドレル上に配置し、形状記憶ステント材料をその外側に縫製して、布地形態にその最終形状をin situで与える。
【００１９】
[0024]代表的な態様の有利性の中でも、人工器官をその完全な形態で一体構造体として製織するので、血流を妨げるか、又は乱流を生起させる縫い目が少ししかないか、又は全くない。
【００２０】
[0025]他の有利性は、代表的な態様によって、血管グラフト手術において用いる際に血流のための縫い目のない側壁が可能になり、多分岐グラフト構造体の現在の方法に関係する欠点が回避されることである。
【００２１】
[0026]他の有利性は、本方法は異なる直径を有する複数の分岐を形成するために用いることができることである。
[0027]他の有利性は、本方法によって、多重構造の器官形成、組織培養、又は非常時使用のための材料及び／又は繊維を有する移植具が製造されることである。
【００２２】
[0028]本発明の他の特徴及び有利性は、本発明の原理を例として示す代表的な態様の以下のより詳細な記載から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】[0029]図１は、本発明の一態様における増加した厚さの解剖学的部分を有する繊維加工人工気管の正面図を図示する。
【図２】[0030]図２は、本発明の一態様における増加した厚さの全体部分を有する繊維加工人工気管の正面図を図示する。
【図３】[0031]図３は、本発明の一態様にしたがって形成された繊維加工人工気管の斜視図である。
【図４】[0032]図４は、本発明の一態様における繊維加工人工気管を形成するための製織プロセスの線による概要図を示す。
【図５】[0033]図５は、本発明の一態様における繊維加工人工気管を形成するための製織プロセスの付番された概要図を示す。
【図６】[0034]図６は、本発明の一態様における繊維加工人工気管における二分岐を形成するためのシャトルシーケンスの一部を図示する。
【図７】[0035]図７は、本発明の一態様における繊維加工人工気管を形成するための別のシャトルシーケンスの概要図を示す。
【図８】[0036]図８は、本発明の一態様におけるバイオリアクター容器内の繊維加工人工気管を図示する。
【図９】[0037]図９は、本発明の一態様における繊維加工人工気管を含む３区画のバイオリアクター容器を図示する。
【図１０】[0038]図１０は、本発明の一態様における同じ脚部長さを有する四分岐血管グラフトの杼道を図示する。
【図１１】[0039]図１１は、本発明の一態様における異なる長さの脚部を有する四分岐血管グラフトを図示する。
【図１２】[0040]図１２は、図１１の四分岐血管グラフトの杼道を図示する。
【図１３】[0041]図１３は、図１２の領域１２２に関するレイアウトを図示する。
【図１４】[0042]図１４は、図１２の領域１２４に関するレイアウトを図示する。
【図１５】[0043]図１５は、図１２の領域１２６に関するレイアウトを図示する。
【図１６】[0044]図１６は、図１２の領域１２８に関するレイアウトを図示する。
【図１７】[0045]図１７は、図１１の四分岐血管グラフトのためのマンドレルを示す。
【図１８】[0046]図１８Ａは、本発明の一態様における他の四分岐血管グラフトデザインを図示する。  [0047]図１８Ｂは、本発明の一態様における他の四分岐血管グラフトデザインを図示する。  [0048]図１８Ｃは、本発明の一態様における他の四分岐血管グラフトデザインを図示する。  [0049]図１８Ｄは、本発明の一態様における他の四分岐血管グラフトデザインを図示する。  [0050]図１８Ｅは、本発明の一態様における他の四分岐血管グラフトデザインを図示する。  [0051]図１８Ｆは、本発明の一態様における十分岐血管グラフトデザインを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
[0052]可能な限り、同じ参照番号は図面全体にわたって同じ部品を示すために用いる。
[0053]代表的な態様は、繊維加工人工器官、バイオリアクターシステム、及び繊維加工人工器官の製造方法に関する。本発明の幾つかの態様は、本明細書に開示する特徴の１以上を用いない人工器官及び方法と比べると、既存の人工器官と比べて改良された解剖学的形状を与え、解剖学的に正しい二分岐を生成させ、異なる形状を有する二分岐を生成させ、改良されたバイオミメティック表面を有する人工器官を生成させ、及びこれらの組合せを達成する。
【００２５】
[0054]本発明においては、ヒトで使用するため及び／又は他の動物で使用するための繊維加工人工器官、及び繊維加工人工器官を形成する方法が提供される。一態様においては、本繊維加工人工器官は、織成人工器官を含む。他の態様においては、本織成人工器官は、ネットシェイプ又はニアネットシェイプを有する人工気管を包含する。主として人工気管に関して議論するが、当業者に認識されるように、本繊維加工人工器官は、腸管人工器具、気管支樹、食道、人工血管、他次元の脈動表面、或いはこれらの組合せなど（しかしながらこれらに限定されない）の体内の他の器官を形成することができる。
【００２６】
[0055]本織成人工器官は、織成するのに好適な任意の再吸収性材料、非再吸収性材料、又はこれらの材料の組合せを含む。好適な非再吸収性材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シリコーン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエーテルケトン、又はこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。好適な再吸収性材料としては、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリ（グリセロールセバケート）（ＰＧＳ）、又はこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。更には又は或いは、本織成人工器官には、コラーゲン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、又はこれらの組合せなど（しかしながらこれらに限定されない）の天然ポリマーを含めることができる。他の態様においては、材料の比は、所定の組織適合性及び／又は生物学的特性を与えるように選択される。織成構造体を形成するために用いる材料に基づいて、本繊維加工人工器官は、患者のための永久的な器具、又は再生医療物品を形成する。例えば、永久的な器具には非再吸収性材料又は再吸収性材料と非再吸収性材料の組み合わせを含めることができ、一方、再生医療物品には、移植後に分解する再吸収性材料から形成される足場材料を含めることができる。
【００２７】
[0056]一態様においては、本人工気管のネットシェイプ又はニアネットシェイプは、気管又はその任意の部分の解剖学的形状に対応する。例えば、図１〜３に示すように、人工気管２０は、それから伸長している二分岐部分２４を有する本体部分２２を含む。本体部分２２は、気管に対応し、二分岐部分２４において２つの別々の管腔２６、２８（右気管支枝及び左気管支枝に対応する）に移行する単一の管腔を形成している。当業者に認められるように、本体部分２２及び二分岐部分２４の両方を含むように示されているが、人工気管２０は任意の個々の部分又はその一部を含んでいてよい。
【００２８】
[0057]二分岐部分２４によって形成されている別々の管腔２６、２８は、それぞれ任意の好適な寸法、形状、及び／又は配向を有する。例えば、管腔２６、２８のそれぞれは、右及び左の気管支枝の解剖学的に正しい二分岐形状に対応する異なる長さ及び／又は直径を有していてよい。更に、人工気管２０の任意の部分の寸法、形状、及び／又は配向を、再建する気管の実際の解剖学的形状に基づいて製造中に調節することができる。
【００２９】
[0058]幾つかの態様においては、本体部分２２は、ヒトの気管における軟骨輪に対応する増加した厚さの１６〜２０個の帯状部３０を含んでおり、約０．７５〜１インチの幅を有し、約４〜５インチ、或いは約４．５インチの長さを有する。幾つかの態様においては、第１の管腔２６は左気管支に対応し、ヒトの気管における軟骨輪に対応する増加した厚さの９〜１２個の帯状部３０を含み、約０．３〜０．４インチ、或いは約０．３４インチの幅を有し、約１．７５〜２．２５インチ、或いは約２インチの長さを有する。幾つかの態様においては、第２の管腔２８は右気管支に対応し、ヒトの気管における軟骨輪に対応する増加した厚さの６〜８個の帯状部３０を含み、約０．６〜０．７５インチ、或いは約０．６６インチの幅を有し、約１．２５〜１．７５インチ、或いは約１．５インチの長さを有する。
【００３０】
[0059]幾つかの態様においては、繊維加工人工器官２０を製造する方法は、複数の層を製織してネットシェイプ又はニアネットシェイプの織成構造体を形成することを含む。幾つかの態様においては、この方法は、表地と裏地を有する管状構造体を与え、ヤーンのような緯糸材料の布地の表面から裏面への動きによって表地と裏地を接合することを含む。更なる態様においては、製織はジャカード製織プロセスを含む。ジャカード製織プロセスによって、経糸と緯糸の水平及び垂直方向の交差部の構造的関係の間の制御が容易になり、所定の小管の配置によって杼口を通して投杼される緯糸材料が制御される。
【００３１】
[0060]繊維加工人工器官を製造するための織物構造、シャトルの動き、及び／又は打ち込み本数密度を定めるために、デザインの組織図を与えることができる。製織全体にわたる織物構造、シャトルの動き、及び／又は打ち込み本数密度を変化させることによって、人工器官の１以上の部分に関する変化及び／又はその中の変化が形成される。好適な変化としては、厚さ、寸法、形状、テクスチャー、弾性、他の材料特性、又はこれらの組合せの変化が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３２】
[0061]例えば、図１〜３を参照すると、一態様においては、本方法はその外表面上に増加した厚さの１以上の帯状部３０を有する連続チューブ形状を形成することを含む。図４〜５に示されるように、他の態様においては、増加した厚さの帯状部は、６段階のシャトルの動きで形成される。布地表面の織機左側から開始して、６段階のシャトルの動きのシーケンスは、（ｉ）布地表面左側から布地表面右側へ移動させて、布地表面を製織し（ステップ４１）；（ｉｉ）布地表面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面右側を製織し（ステップ４２）；（ｉｉｉ）布地裏面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面右側を製織し（ステップ４３）；（ｉｖ）布地裏面右側から布地表面左側へ移動させて、布地表面を製織し（ステップ４４）；（ｖ）布地表面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面左側を製織し（ステップ４５）；そして（ｖｉ）布地裏面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面左側を製織する（ステップ４６）；ことを含む。６段階シーケンスは、本体部分２２が二分岐部分２４に移行する箇所のシーケンスの一部のパターンの組織図を示す図６に図示されている。図６における無地白色の四角は「脱落部(miss)」を表す。図５に示されるように、好ましくはＰＥＴを用いた更なる２つの動き（ステップ４７及び４８）によって、帯状部３０の部分に対応する増加した厚さでない残りのセクションが形成される。
【００３３】
[0062]６段階のシャトルの動きの間に、布地の裏面を製織する際に布地の表面が盛り上げられる(raise)。布地の表面に戻る前に、左側部、中央部、及び右側部を含む布地の特定の裏面側にシャトルが２回通される。右側部を製織する際に、左側部と中央部が盛り上げられる。左側を製織する際に、右側及び中央部が盛り上げられる。
【００３４】
[0063]６段階のシャトルの動きによって、ヒトの気管における軟骨輪に対応する増加した厚さの帯状部３０の形成が容易になり、人工器官上にバイオミメティック表面が与えられる。一態様においては、増加した厚さの帯状部３０は、軟骨輪と同様又は実質的に同様の形状及び／又は機械特性を有する。他の態様においては、増加した厚さの帯状部３０は、ＰＧＳポロゲン由来の技術から形成される。増加した厚さの帯状部３０は、人工気管の少なくとも一部の周りに広がり、及び／又は人工器官の長さに沿って任意の好適な幾何形状を有する。例えば、増加した厚さの帯状部３０は、人工器官の外径の周りの１／５〜４／５の間、１／４〜３／４の間、及び／又は１／３〜２／３の間の周りに広がって、Ｃ字形の軟骨輪を模倣していてよい。更に、この部分の幾何形状は、人工器官の長さに沿って変化させる（図１参照）か、均一にするか、及び／又は実質的に均一にする（図２参照）ことができる。更なる態様においては、増加した厚さの帯状部３０は、帯状部３０の充填を容易にするために中空又は実質的に中空である。帯状部３０には、強度、安定性、剛性、任意の他の機械特性、又はこれらの組合せなど（しかしながらこれらに限定されない）の帯状部３０の種々の特性を調節するために好適な任意の材料を充填することができる。例えば、帯状部３０に、硬質材料、注入シリコーン、及び／又は三次元印刷構造体を充填することができる。
【００３５】
[0064]増加した厚さの帯状部３０の間及びその裏側の連続チューブによって、人工器官における柔軟性が与えられ、屈曲及び／又は他の動きが容易になる。例えば、一態様においては、増加した厚さの帯状部３０の間に位置する連続チューブの部分によって、増加した厚さの帯状部３０と比べて減少した剛性が与えられ、これにより人工器官を屈曲させることが容易になる。他の態様においては、増加した厚さの帯状部３０が円周上で結合していない箇所で露出している連続チューブの部分によって、適合性の表面が与えられる。適合性の表面によって、人工器官内の動き、例えば嚥下中の食道のような隣接する身体部分における生理的変化に対応する動きが容易になる。
【００３６】
[0065]この６段階のシャトルの動きによってまた、右及び左の気管支枝の解剖学的に正しい二分岐を形成して、人工器官のネットシェイプ又はニアネットシェイプを与えることも容易になる。一態様においては、二分岐は、異なる直径及び／又は長さを有する２つのチューブを形成する。例えば、右側のチューブは左側のチューブよりも大きな直径を有していてよく、一方、左側のチューブは右側のチューブよいりも長い長さを有する。他の態様においては、人工気管は４つのシャトルを用いて形成され、シャトル１（ｓ１）及びシャトル４（ｓ４）によって織機右側のチューブを製織し、シャトル（ｓ２）及びシャトル３（ｓ３）によって織機左側のチューブを製織する。更なる態様においては、二分岐を形成することは、右と左の気管支の間で多段階型の８つの動きで製織することを含む。二分岐の製織は、右気管支を全て下げた状態で左気管支を２回緯入れし、次に左の気管支を全て下げた状態で右気管支を２回緯入れすることを含む。
【００３７】
[0066]一態様においては、増加した厚さの帯状部３０を含む人工器官は、８つの織成構造を含む。８つの織成構造には、表面上の２つ、チューブ表面上の２つ、チューブ裏面上の２つ、及び裏面上の２つが含まれる。チューブ表面及びチューブ裏面は、増加した厚さの帯状部３０の間及びその裏側に連続チューブを形成する。増加した厚さの帯状部３０の表面は、それ自体と人工器官の周囲の周りのチューブ表面の間にチャネルを形成して、帯状部３０を中空体又は実質的に中空体として形成する。特定の構造の表面の緯入れの間に布地の表面から布地の裏面へ経糸を移動させることによって、表面、チューブ表面、チューブ裏面、及び／又は裏面の複数の構造を一緒に接合し、又はその逆を行う。他の態様においては、複数の織成構造の組み合わせによって、製造中における人工器官の外側及び内側の両方を横切る密度及び／又は表面テクスチャーの制御が容易になる。
【００３８】
[0067]繊維加工人工器官２０を製造する別の方法は、連続チューブ上に増加した厚さの帯状部３０を縫込み、異なるシャトルシーケンスを有する製織プロセスによってチューブ及び／又は増加した厚さの帯状部３０を形成し、或いはこれらの組合せを行うことを含む。例えば、図７に示されるように、１つの別の方法は、増加した厚さの帯状部３０を有する人工器官の直線部分を形成するための４段階のシャトルの動きを含む。布地表面の織機左側から出発して、４段階のシャトルの動きは、（ｉ）布地表面左側から布地表面右側へ移動させて、布地の表面を製織し（ステップ７１）；（ｉｉ）布地表面右側から布地表面左側へ移動させて、布地の表面を製織し（ステップ７２）；（ｉｉｉ）布地表面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地の裏面を製織し（ステップ７３）；そして（ｉｖ）布地裏面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地の裏面を製織する（ステップ７４）；ことを含む。この４段階のシャトルの動きの間に、布地の裏面を製織している際に布地の表面が盛り上げられる。表面及び裏面は、それぞれ部分Ａ及び部分Ｂの２つの部分に分割される。部分Ａは布地の２／３を含み、部分Ｂは布地の残りの１／３を含む。部分Ａが織機の左側に位置している際には、布地の表面及び布地の裏面の両方に関して配向が維持され、部分Ａは織成領域として示される。この４段階のシャトルの動きは上記に記載した６段階のシャトルの動きよりも迅速であるが、二分岐を形成することはできない。
【００３９】
[0068]一態様においては、本繊維加工人工器官は添加剤及び／又は被覆を含む。他の態様においては、添加剤及び／又は被覆には、ＰＧＳなど（しかしながらこれに限定されない）のエラストマー又はバイオエラストマーを含めることができる。例えば、本人工器官には、エラストマーから形成されているか、及び／又はエラストマーで被覆されている繊維を含めることができる。更なる態様においては、エラストマーは人工器官の構造特性を調節し、向上した細胞コロニー形成を促進し、人工器官の形状を保持し、要素又は組成物の制御放出を与え、或いはこれらの組合せを与える。エラストマーはまた、成形及び／又はエンボス加工して、人工器官に位相的及び／又は空間的表面特徴を与えることもできる。
【００４０】
[0069]更には又は或いは、本人工器官に生体細胞及び／又は放出薬剤を播種又は培養する。好適な放出薬剤としては、例えば、栄養剤；タンパク質；ペプチド；細胞成長剤；フィラー酸化物；細胞付着、細胞分化、再生、及び／又は組織コロニー形成を促進する化合物；或いはこれらの組合せが挙げられる。放出薬剤は、被覆放出、制御被覆放出、繊維分解、又はこれらの組合せなど（しかしながらこれらに限定されない）の任意の好適な放出法によって放出される。例えば、本人工器官は、繊維が分解するにつれて放出されるフィラー酸化物又は他の放出薬剤を含む分解性の繊維から形成することができる。好適な生体細胞としては、前駆細胞、自家細胞、同種異系細胞、間葉系前駆細胞、幹細胞、又はこれらの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。前駆細胞及び／又は放出薬剤は、人工器官の同化、及び／又は再建及び／又は置換する生体器官のものと同様又は実質的に同様の人工器官の機能を促進する。
【００４１】
[0070]一態様においては、人工器官を生体細胞及び／又は放出薬剤に曝露した後、人工器官を移植する前にバイオリアクター内で培養する。他の態様においては、人工器官に、蛍光化合物、高周波不伝導性化合物、抗菌化合物、成長ホルモン、伝導性化合物、セラミック化合物、金属化合物、酸素感知化合物、放射性化合物、ホルモン、サイトカイン、又はこれらの組合せなど（しかしながらこれらに限定されない）の添加剤を含める。更なる態様においては、人工器官に、例えば手術後の気管切開、孔形成、ディンプル形成、被毛形成、パターンエンボス形成、又はこれらの組合せを促進するように構成されている特徴のような解剖学的及び非解剖学的特徴を付加することを含める。
【００４２】
[0071]本明細書に開示する１以上の態様にしたがって形成される繊維加工人工器官は、現在使用されている人工器官と比べて増加したレベルの解剖学的デザイン柔軟性を与える。解剖学的デザイン柔軟性によって、同性の個人間（例えば男性間又は女性間）、及び／又は異性の個人間（例えば男性と女性の間）の生来の差異のような生物学的差異に対応する制御された寸法変化が容易になる。例えば、本明細書に開示する１以上の方法にしたがって人工器官のスケールを調節することによって、種々のサイズの個人に対応する解剖学的柔軟性が与えられる。同じ製織を適用することによって与えられる連続性によって、それぞれのスケールで人工器官の機械特性が維持される。
【００４３】
[0072]本繊維加工人工器官にはまた、本明細書に開示する製織技術によるか、及び／又は勾配又はハイブリッド繊維構造を用いることによって組織に特異の繊維の化学的性質を与える繊維の組合せを含めることもできる。繊維はまた、官能化するか、又は外部構造を含めて、人工器官の少なくとも一部にわたって、外形誘導、細胞コロニー形成、及び／又は細胞移動を促進することができる。
【００４４】
[0073]一態様においては、繊維加工人工器官の製造方法は、複数の小径二分岐を形成することを含む。他の態様においては、複数の小径二分岐を、加工後の処置によって右及び／又は左気管支に接合する。小径の二分岐を接合することによって、本明細書に開示する１以上の方法にしたがって形成される気管支樹を拡張することが容易になる。更には又は或いは、この方法に、生体気管を被包及び保護する保護繊維膜に対応する二分岐形態を有するガーゼ膜を製織することを含めることができる。ガーゼ膜は、処理後の処置によって、本明細書に開示する１以上の方法にしたがって形成される人工気管に接合することができる。
【００４５】
[0074]限定ではなく例示の目的で示す以下の例と関連して本発明を更に記載する。これらの例においては、本方法は、本明細書に記載する１以上の態様にしたがって実施した。
[0075]１つの例においては、４シャトルのバッタン及びルームピックホイール上に８０ｔを用いるジャカード織機を用いて人工気管を形成した。ジャカード織機は、約１．５インチの織機上でのフラット幅を有する製織チューブを形成するために組み合わせられた合計で１２００のエンドを含んでいた。製織プロセスを開始する前に、織機の左側にｓ１、ｓ２、及びｓ３、織機の右側にｓ４となるようにシャトルを配置した。所定の小管の配置を用いて、杼口を通して投杼される緯糸材料を制御し、ｓ１：ＰＥＴ―４０Ｄ；ｓ２−ＰＥＴモノ−０．００８；ｓ３：ＰＥＴモノ−０．００８；及びＳ４：ＰＥＴ−４０Ｄの配置を含めた。
【００４６】
[0076]更に他の態様によれば、繊維加工人工気管２０は、図８に示すように、バイオリアクター容器８０及び人工気管２０が単一の個人に合わせたユニットの一部になり、これによって既製であるが更に完全にカスタマイズ可能な組織足場材料が与えられるようにバイオリアクター８０内に統合することができる。製造の後、繊維人工気管２０をバイオリアクター容器８０内に配置して、バイオリアクター容器８０を閉止することによって統合システムを形成することができる。図８においては人工気管２０が示されているが、再生成長を促進する任意の足場材料を、本発明の精神の範囲内でバイオリアクター容器８０内に配置することができる。代表的な足場材料としては、編織布、並びに成形、電界紡糸、又は付加製造によって所定の構造に成形されたものが挙げられる。繊維足場材料は織成することができるが、例えば編組、編成、及び不織布などの任意の他の技術によって形成することもできる。
【００４７】
[0077]バイオリアクター容器８０内には、人工器官／足場材料の成長を開始するための細胞、及び／又は医薬成分若しくはグラフトに対する生体による受容を増大させるための他の薬剤を含む血清又は他の流体を配する。これらの他の材料は、最初に単一の区画内で人工気管２０と一緒に容器内に配置することができ、或いは使用前の所定の時点においてその後に組み合わせるために１以上の別々の区画中に分割することができる。
【００４８】
[0078]例えば、図９を参照すると、拡散膜９４、９５によって互いから分離されている３つの区画９１、９２、９３を有する多区画型であるバイオリアクター容器８０が断面で図示されている。第１の区画９１内には薬剤９９を配合するためのバッファー溶液９８が予め装填されており、中央の区画９２内には人工気管２０が配され、第３の区画９３は細胞９７及び／又は成長因子に適合性の好適な生体液９６を含む。人工気管２０を生体液９６及びバッファー溶液９８に曝露したら、人工気管２０は短い保存寿命しか有さず、その前に移植しなければならないので、バイオリアクター容器８０は移植の前の適当な時点まで成分を分離して保持する。
【００４９】
[0079]人工気管２０を移植する手術の前の１つの時点、通常は数日前において、成長させるために十分な時間を可能にするために、細胞９７を第３の区画９３の生体液９６中に注入する。次に、例えば細胞の増殖を開始又は加速させる特定の環境条件へのバイオリアクター容器８０の曝露を引き起こすことができるバイオリアクターを用いて、この区画９６と人工気管２０を分離している膜９５を破って、細胞９７を含む生体液９６を人工気管２０中に拡散させる。
【００５０】
[0080]手術前の他の時点、通常は数時間前において、１種類以上の医薬９９をバッファー溶液９８中に注入することができる。次に、区画９８を人工気管２０から分離している膜９４を破って、人工気管２０に医薬９９が含侵されるようにする。
【００５１】
[0081]バイオリアクター容器８０の外壁は、好ましくは医療グレードの透明なポリマー材料で形成する。幾つかの態様においては、ポリマー材料はポリエチレン、より具体的には高グレードのポリエチレンである。
【００５２】
[0082]幾つかの態様においては、膜９４、９５の一方又は両方を物理的に破って、生体液９６又はバッファー溶液９８が第２の区画９２に侵入するようにする。かかる態様においては、膜９４、９５は、バイオリアクター容器８０の外壁と同じ材料で形成することができる。膜を破る物理的メカニズムは、膜９４、９５内の弁、或いは膜９４、９５内の再封止可能なファスナー付きのスリットであってよい。
【００５３】
[0083]幾つかの態様においては、膜９４、９５の一方又は両方を化学的に破って、生体液９６又はバッファー溶液９８が第２の区画９２に侵入するようにする。かかる態様においては、膜９４、９５の材料は、ｐＨ感受性ポリマー又は熱感受性ポリマーであってよい。幾つかの態様においては、ｐＨ感受性ポリマーは、好ましくはｐＨ４〜ｐＨ１０の範囲内のｐＨ感受性を有するヒドロゲルである。幾つかの態様においては、熱感受性ポリマーは、好ましくは０〜５０℃の範囲の転移温度を有するヒドロゲルである。材料がｐＨ感受性ポリマーである場合には、適当な時点で生体液９６又はバッファー溶液９８のｐＨを調節する１種類以上の成分を加えてｐＨ感受性ポリマーを分解することによって、膜９４、９５を破る。材料が熱感受性ポリマーである場合には、適当な時点で生体液９６又はバッファー溶液９８の温度を変化させて熱感受性ポリマーを分解することによって、膜９４、９５を破る。
【００５４】
[0084]統合した人工器官／容器の単一のユニットの有利性の中でも、上記に記載したような個人に合わせるか又は解剖学的にカスタマイズした人工器官を与える能力に加えて、特定の患者のために最も有益であると医師によって決定された特定の細胞９７及び医薬９９を用いて人工器官グラフトを個人に合わせる能力が挙げられる。限定なしに、他の利益としては、人工器官（織成気管として示されているが、本明細書の他の箇所において既に記載したように、所望のタイプの組織足場材料のための任意の他の所定の解剖学的又は幾何的形状のものであってよい）の貯蔵容易性及び保存寿命を延ばす能力が挙げられる。
【００５５】
[0085]図９においては、区画９１、９２、９３が並列構成であるバイオリアクター容器８０が示されているが、バイオリアクター容器８０は、或いは垂直積層型で配列することができる。かかる態様においては、人工気管２０を含む第２の区画９２をバイオリアクター容器８０の底部に配置し、第１の区画９１及び第３の区画９３を第２の区画９２の上方に配置する。第１の区画９１及び第３の区画９３は互いに並列に配置することができ、或いは第１の区画９１を第３の区画９３の上方に配置し、第２の区画９２を底部に配置することができる。
【００５６】
[0086]歴史的に、細幅シャトルグラフト製織においては、製織のそれぞれの領域でそれ独自のシャトルを用い；１つは大動脈のためのものであり、１つはそれぞれの腸骨動脈のためのものである。この方法を用いて二分岐グラフトを製造する場合には、３つのシャトルが必要である。この方法を更に実施して三分岐グラフトを製造する場合には、同じ位置で分割部を発生させる場合には４つのシャトルが必要であり、分割部がずれている場合には５つのシャトルが必要である。この方法を用いて五分岐グラフトを製造する場合には、同じ領域で分割するグラフトを製造するためには少なくとも５つのシャトルが必要であり、分割部がずれている場合には６〜７つのシャトルが必要である。
【００５７】
[0087]殆どのシャトル織機は４シャトルの容量しか有していないので、従来の方法では領域あたり厚さあたり１つのシャトルが必要であるために、４管腔物品のような複雑な形状の製造において使用するそれらの能力が制限される可能性がある。
[0088]しかしながら、代表的な態様は、シャトルの動きのより効率的な使用を用いて１つより多い領域でシャトルを用いることを可能にして、管腔の総数と同じ数よりも少ない数のシャトルを用いてそれを達成しながら、３、４、又はそれ以上の管腔に分割する織成無縫合管状グラフト布帛構造体を製造する。ここでは主として４シャトル織機上での４管腔物品に関して記載するが、この開示事項の原理を、より多いシャトルを有する織機について用いることができ、シャトルが存在するのと同じ多さの管腔に分割することができることが認識されるであろう。
【００５８】
[0089]一態様においては、四分岐血管グラフトの形態の多管腔物品を製織する。４つのシャトル及び１６のハーネスを有し、４つの脚部のそれぞれに関して４つのハーネスの４つの組が存在する細幅シャトル織機上で、大動脈のような主要な血管に接続するための単一の広幅のチューブを有し、これが一旦２つの脚部に分割され、これらの脚部のそれぞれがそれ自体２つの脚部の他の組に分割されているグラフトを製織する。
【００５９】
[0090]図１０を参照すると、ｓ１（１０２）及びｓ２（１０４）を、杼道１００の左側に配し；ｓ３（１０６）及びｓ４（１０８）を杼道１００の右側に配する。シャトル１０２、１０４、１０６、１０８が交差することを回避するために、２つの脚部領域は、まず内側の脚部の表面及び裏面、次に外側の脚部が製織されるように移動させる。而して、図１０に示す４つの脚部の領域においては、シャトルの動作は、ｓ１（１０２）及びｓ２（１０４）−左、並びにｓ３（１０６）及びｓ４（１０８）−右で開始し；ｓ１（１０２）→ ←；ｓ２（１０４）→ ←；ｓ３（１０６）← →；及びｓ４（１０８）← →である。この態様は、１／１４０ＰＥＴ経糸を張力下で用いて製織する。
【００６０】
[0091]或いは、図１１に示すように、異なる長さの脚部１１２を有する四分岐血管グラフト１１０を形成することができる。図１１のグラフト１１０に関する杼道１００の二次元図を、図１２に示す。図１１に示すように大動脈領域１１４が完全なチューブである場合、ハーネスの全ての４つの組によって、ｓ２（１０４）で単純なチューブを一緒に製織する。管腔が２つに分割する時点で、ｓ２（１０４）はハーネスの第１及び第２の組を用いて左側の管腔に関して製織を継続し、ｓ１（１０２）はハーネスの第３及び第４の組を用いて右側の管腔を製織し始める。左側の管腔が２つに分割する時点で、ｓ２（１０４）は第１のハーネスの組でｓ１（１０２)を用いて最左の管腔を製織し、Ｓ３（１０６）は第２のハーネスの組で製織し始める。右側の管腔が分割する時点で、ｓ４（１０８）はハーネスの第３の組で製織し始め、ｓ２（１０４）は第４のハーネスの組で製織する。製織は、それぞれの脚部に関して外側及び裏側の複数の対の緯入れで行う。
【００６１】
[0092]一態様においては、物品は、１／４０／２７／１２ｚのＰＥＴを用いて、布地の表面について１インチあたり１５０の緯糸打ち込み本数及び１インチあたり２５５の経糸本数で製織し、織り方は平織りチューブである。
【００６２】
[0093]更なる図示として、図１２の領域１２２、１２４、１２６、及び１２８を、ジャカード織機に関連して用いるために、それぞれ図１３、図１４、図１５、及び図１６に示すように、これらの領域のそれぞれに関してレイアウトによって更に示す。図１３〜図１６のレイアウトにおける黒色の領域は「カット部(cut)」を示す。ジャカード製織プロセスによって、経糸及び緯糸の水平及び垂直方向の交差部の構造的関係の間の制御が容易になり、所定の小管の配置によって、杼口を通して投杼される緯糸材料が制御される。自然に分割する連続管腔を製織することにより、複数の二分岐物品を一緒に縫製する従来の方法において発生する縫い目のような血管グラフト１１０の乱流領域が減少することによって、凝血塊の形成が減少する。また、血管グラフト１１０のために必要な部品の数が減少するので、製造が簡略化される。
【００６３】
[0094]幾つかの態様においては、管腔は、図１１の血管グラフト１１０に関して図１７に示すもののような、管腔の内側で組み立てることができる特別なマンドレル１７０に寸法付けられる。マンドレルは３つの片；左二分岐片１７２；右二分岐片１７４；及び大動脈片１７６から構成される。左二分岐片１７２及び右二分岐片１７４をまず配置する。管腔の大動脈領域１１４中に配置する際に、脚部片１７２、１７４の間にフィットするように大動脈片１７６を固定する。管腔の寸法は任意の所望の直径のものであってよく、これは形成する特定の器具によって変動させることができ、これは血管グラフト１１０として用いる場合であっても、特定の患者の年齢、性別、及び他の解剖学的特徴によって更に変化させることができる。一態様においては、４つの四分岐管腔はそれぞれ直径８ｍｍであり、２つの二分岐管腔は直径１６ｍｍであり、管腔の大動脈領域１１４に関しては直径２４ｍｍである。而して、この態様においては、単一の管腔領域の直径を、分岐領域の直径の合計よりも狭くすることができる。
【００６４】
[0095]同様に、関係する分割部のそれぞれまでの長さ及び距離を変化させることができるが、一態様においては、管腔は全長１２ｃｍであり、大動脈領域１１４は約３ｃｍであり、次の２ｃｍで３２ｍｍの直径への漸増が形成される。（１本から２本の管腔への）最初の分割部は約５ｃｍの長さにおいて形成され、四分岐管腔の第１の組に分割される左側の分割部は約７ｃｍにおいて形成され、右側の分割部は約９ｃｍにおいて完全に四分岐される。
【００６５】
[0096]マンドレル１７０が組み立てられたら、血管グラフト１１０をマンドレル１７０上で熱硬化させることができる。血管グラフト１１０を熱硬化させる時間及び温度は種々のファクターに応じて変化させることができるが、一般に、例えば２００〜２２５℃（３９２〜４３７°Ｆ）のような昇温温度を用い、例えば５〜１２分のような短い時間行うことができる。熱硬化に加えて、又は熱硬化に代えて、マンドレル１７０上にある時点で血管グラフト１１０中に形状記憶ステント材料を縫い付けて、形状維持を助けることができる。形状記憶ステント材料は、布地形態にその最終形状を与えるために外側に縫い付けらる形状記憶ワイヤーであってよい。
【００６６】
[0097]上述したように、代表的な態様は、利用できるシャトルの数と同数の分岐を形成する方法を提供する。而して、幾つかの態様によれば、三分岐グラフト、又は更には２つのシャトルしか利用できない場合には二分岐グラフトが得られ、分岐の数は利用できるシャトルの総数に制限される。直径は分岐毎に相違させることができ、或いは同じにすることができる。
【００６７】
[0098]種々の可能な構成を、図１８Ａ〜図１８Ｆによって例示する。血管グラフト１１０のチューブを形成するために用いる材料は、ＰＥＴ、ポリプロピレン、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、ナイロン、ＰＧＡ、ＰＬＡ、ポリ−Ｌ−乳酸（ＰＬＬＡ）、又はＰＧＳなど（しかしながらこれらに限定されない）の任意の所望の材料であってよい。更には又は或いは、織成人工器官には、コラーゲン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、又はこれらの組合せなど（しかしながらこれらに限定されない）の天然ポリマー繊維を含めることができる。他の態様においては、所定の組織適合性及び／又は生物学的特性を与えるように材料の比を選択する。織成構造体を形成するために用いる材料に基づいて、繊維加工人工血管グラフト１１０は、患者のための永久的な装置、又は再生医療物品を形成する。例えば、永久的な装置には、非再吸収性材料、又は再吸収性材料と非再吸収性材料の組合せを含めることができ、再生医療物品には、移植後に分解する再吸収性材料から形成される足場材料を含めることができる。
【００６８】
[0099]更に、人工器官物品は、例えばモノフィラメント、マルチフィラメント、テープ、又は紡績糸で製織することができ、基材用に任意のスタイルの製織を用いることができる。幾つかの態様は平織りを用いるが、又は若しくは或いは、綾織り、サテン織り、バスケット織り、縮み織り、又は任意の他の製織法を用いることができる。
【００６９】
[00100]幾つかの態様においては、管腔の緯糸として２つの異なるヤーンを用いることができる。この場合においては、可能な最終的な分岐の数は、シャトルの数を２で割った値である。例えば、４シャトル織機は２つの異なる緯入れで二分岐を製造することができ、大動脈及び左側の脚部のためにｓ１及びｓ２を用い、右側の脚部のためにｓ３及びｓ４を用いる。同様に、６シャトルの織機は三分岐構造を製造することができる。
【００７０】
[00101]管腔を分割するこの方法は、種々の管状生体分岐構造（例えば動脈、静脈、気管及び気管支枝、並びに気管支などを挙げることができるが、これらに限定されない）のための人工器官を製織するのに適用することができる。幾つかの態様においては、本明細書に記載する人工気管２０を、存在するシャトルと同数の分岐の半分の複数の気管支枝に更に分割することができる。
【００７１】
[00102]主として織成人工器官に関して記載したが、本開示事項の原理はまた、分岐が所望の他の織成器具に拡張することもでき、これとしては、所定形状に硬化させることができる管状予備成形品、又は分岐管にコンクリートを充填して建築部材を建造するコンクリート型枠工事のために形成される外部支持構造体のための、例えば炭素繊維又はガラス繊維構造体を挙げることができる。
【００７２】
[00103]更には又は或いは、織成物品が人工器官である態様に関しては、例えば図８及び図９のバイオリアクター容器８０などを用いて、人工器官に生体細胞９７及び／又は医薬９９を播種又は培養することができる。好適な医薬９９には放出薬剤を含めることができる。好適な放出薬剤としては、例えば、栄養剤；タンパク質；ペプチド；細胞成長剤；フィラー酸化物；細胞付着、細胞分化、再生、及び／又は組織コロニー形成を促進する化合物；或いはこれらの組合せを挙げることができる。放出薬剤は、被覆放出、制御被覆放出、繊維分解、又はこれらの組合せなど（しかしながらこれらに限定されない）の任意の好適な放出法によって放出される。例えば、本人工器官は、繊維が分解するにつれて放出されるフィラー酸化物又は他の放出薬剤を含む分解性の繊維から形成される血管グラフト１１０であってよい。好適な生体細胞９７としては、前駆細胞、自家細胞、同種異系細胞、間葉系前駆細胞、幹細胞、又はこれらの組合せを挙げることができるが、これらに限定されない。前駆細胞及び／又は放出薬剤は、人工器官の同化、及び／又は再建及び／又は置換する生体器官のものと同様又は実質的に同様の人工器官の機能を促進する。
【００７３】
[00104]一態様においては、人工器官を生体細胞９７及び／又は薬剤９９に曝露した後、人工器官を移植する前にバイオリアクター容器８０内で培養する。他の態様においては、人工器官に、添加剤（蛍光化合物、高周波不伝導性化合物、抗菌化合物、成長ホルモン、伝導性化合物、セラミック化合物、金属化合物、酸素感知化合物、放射性化合物、ホルモン、サイトカイン、又はこれらの組合せを挙げることができるが、これらに限定されない）を含める。更なる態様においては、人工器官に、例えば手術後の気管切開、孔形成、ディンプル形成、被毛形成、パターンエンボス形成、又はこれらの組合せを促進するように構成されている特徴のような解剖学的及び非解剖学的特徴を付加することを含める。
【００７４】
[00105]バイオリアクター容器８０内での培養を伴う幾つかの態様においては、人工器官をバイオリアクター容器８０内に統合して、バイオリアクター容器８０及び人工器官が単一の個人に合わせたユニットの部分になって、既製であるが更に完全にカスタマイズ可能な組織足場材料が与えられるようにすることができる。
【００７５】
[00106]上記の明細書は代表的な態様を示し且つ記載しているが、発明の範囲から逸脱することなく、種々の変更を行うことができ、その構成要素を均等物で置き換えることができることが当業者によって理解されるであろう。更に、発明の実質的な範囲から逸脱することなく、多くの修正を行って特定の状況又は材料を発明の教示に適合させることができる。したがって、本発明は、本発明を実施することを意図するベストモードとして開示されている特定の態様には限定されず、本発明は添付の特許請求の範囲内に含まれる全ての態様を包含すると意図される。
本明細書には以下の発明の態様を包含する。
［１］
繊維加工人工器官であって：
本体部分、及び前記本体部分から伸長する二分岐部分を有する連続チューブ；並びに
前記連続チューブの一部の上に形成されている増加した厚さの少なくとも１つの帯状部；
を含み；
前記増加した厚さの少なくとも１つの帯状部はバイオミメティック表面を形成する、前記繊維加工人工器官。
［２］
前記繊維加工人工器官が人工気管を含む、［１］に記載の繊維加工人工器官。
［３］
前記帯状部がＣ字形である、［１］に記載の繊維加工人工器官。
［４］
前記帯状部が前記連続チューブの外径の周りの１／３〜２／３に広がっている、［３］に記載の繊維加工人工器官。
［５］
前記少なくとも１つの帯状部が、前記連続チューブに沿って増加した厚さの複数の帯状部を含む、［１］に記載の繊維加工人工器官。
［６］
繊維加工人工器官の製造方法であって：
連続チューブを形成する工程；及び
前記連続チューブの一部の上に増加した厚さの少なくとも１つの帯状部を形成する工程；
を含み；
前記増加した厚さの帯状部を形成することによってバイオミメティック表面が与えられる、前記方法。
［７］
前記連続チューブを形成する工程が、本体部分、及び前記本体部分から伸長する二分岐部分を形成する工程を含む、［６］に記載の方法。
［８］
前記帯状部を形成する工程が、
（１）布地表面左側から布地表面右側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（２）布地表面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面右側を製織する工程；
（３）布地裏面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面右側を製織する工程；
（４）布地裏面右側から布地表面左側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（５）布地表面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面左側を製織する工程；及び
（６）布地裏面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面左側を製織する工程；
を含む６段階のシャトルシーケンスを含む、［６］に記載の方法。
［９］
前記帯状部を形成する工程が、
（１）布地表面左側から布地表面右側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（２）布地表面右側から布地表面左側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（３）布地表面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面を製織する工程；及び
（４）布地裏面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面を製織する工程；
を含む４段階のシャトルシーケンスを含む、［６］に記載の方法。
［１０］
前記繊維加工人工器官が人工気管を含む、［６］に記載の方法。
［１１］
前記帯状部がＣ字形である、［６］に記載の方法。
［１２］
前記帯状部が前記連続チューブの外径の周りの１／３〜２／３に広がっている、［１１］に記載の方法。
［１３］
前記少なくとも１つの帯状部を形成する工程が、前記連続チューブに沿って増加した厚さの複数の帯状部を形成する工程を含む、［６］に記載の方法。
［１４］
バイオリアクターシステムであって：
第１の区画、第２の区画、前記第１の区画を前記第２の区画から分離している第１の膜、第３の区画、及び前記第３の区画を前記第１の区画又は前記第２の区画から分離している第２の膜を含むバイオリアクター容器；並びに
前記第２の区画内で前記バイオリアクター容器と統合されて単一のバイオリアクターユニットを形成している足場材料；
を含む、前記バイオリアクターシステム。
［１５］
前記バイオリアクター容器の前記第１の区画内のバッファー溶液を更に含む、［１４］に記載のバイオリアクターシステム。
［１６］
前記バイオリアクター容器の前記第３の区画内の生体液を更に含む、［１４］に記載のバイオリアクターシステム。
［１７］
分岐繊維製品であって：
本体部分、及び前記本体部分からＮ回二分岐している分岐部分を有する連続チューブを含み、前記分岐繊維製品は、シャトル織機のＮ個のシャトル（Ｎは少なくとも２である）から形成されている連続織成体である、前記分岐繊維製品。
［１８］
Ｎが少なくとも３である、［１７］に記載の分岐繊維製品。
［１９］
Ｎが少なくとも４である、［１７］に記載の分岐繊維製品。
［２０］
前記分岐繊維製品が血管グラフトである、［１７］に記載の分岐繊維製品。
［２１］
前記連続チューブの一部の上に形成されている増加した厚さの少なくとも１つの帯状部を更に含み、前記増加した厚さの少なくとも１つの帯状部はバイオミメティック表面を形成する、［１７］に記載の分岐繊維製品。
［２２］
前記分岐繊維製品が人工気管である、［２１］に記載の分岐繊維製品。
［２３］
分岐繊維製品の製造方法であって：
シャトル織機で連続チューブを製織する工程；及び
前記連続チューブをＮ個の部分（Ｎは少なくとも２であり、Ｎは前記シャトル織機のシャトル収容数に等しい）に分岐させる工程；
を含む、前記方法。
［２４］
Ｎが少なくとも３である、［２３］に記載の方法。
［２５］
Ｎが少なくとも４である、［２３］に記載の方法。
［２６］
前記分岐繊維製品が血管グラフトである、［２３］に記載の方法。
［２７］
前記連続チューブを製織する工程が、本体部分、及び前記本体部分から伸長している二分岐部分を形成する工程を含む、［２３］に記載の方法。
［２８］
前記連続チューブの一部の上に形成されている増加した厚さの少なくとも１つの帯状部を形成する工程を更に含み、前記増加した厚さの少なくとも１つの帯状部はバイオミメティック表面を形成する、［２３］に記載の方法。
［２９］
前記帯状部を形成する工程が、
（１）布地表面左側から布地表面右側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（２）布地表面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面右側を製織する工程；
（３）布地裏面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面右側を製織する工程；
（４）布地裏面右側から布地表面左側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（５）布地表面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面左側を製織する工程；及び
（６）布地裏面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面左側を製織する工程；
を含む６段階のシャトルシーケンスを含む、［２８］に記載の方法。
［３０］
前記帯状部を形成する工程が、
（１）布地表面左側から布地表面右側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（２）布地表面右側から布地表面左側へ移動させて、布地表面を製織する工程；
（３）布地表面左側から布地裏面右側へ移動させて、布地裏面を製織する工程；及び
（４）布地裏面右側から布地裏面左側へ移動させて、布地裏面を製織する工程；
を含む４段階のシャトルシーケンスを含む、［２８］に記載の方法。
［３１］
前記繊維加工人工器官が人工気管を含む、［２８］に記載の方法。
［３２］
前記帯状部がＣ字形である、［２８］に記載の方法。
［３３］
前記帯状部が前記連続チューブの外径の周りの１／３〜２／３に広がっている、［３２］に記載の方法。
［３４］
前記分岐繊維製品が人工気管である、［２３］に記載の分岐繊維製品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【図１８Ｅ】
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【図１８Ｆ】
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