(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
椎間円板の核の少なくとも一部と交換するための人工装具であって、
少なくとも２つの平行な柔軟な層と少なくとも１つの剛性層とから構成され、前記柔軟な層は弾性的に変形可能なヒドロゲルからなり、前記ヒドロゲルは最大膨潤の状態で７５重量％を超える含水量を有し、前記剛性層は前記柔軟な層よりも圧縮率が低く、前記柔軟な層に隣接し、それと平行であり、それにしっかり接着されており、かつそれらの層が脊柱の軸方向に重ねられた形態を有することを特徴とする人工装具。
【請求項２】
前記少なくとも１つの剛性層の少なくとも１つは、織物繊維、穿孔したポリマーホイルまたは前記２つの組み合わせからなる群から選択された補強構成要素によって補強される請求項１記載の人工装具。
【請求項３】
前記ヒドロゲルは、部分的に加水分解されたポリアクリロニトリルと、部分的にアミノ化されたポリアクリロニトリルと、結晶化したポリビニルアルコールと、親水性ポリウレタンと、寒天から導出されたヒドロゲルと、からなる群から選択される請求項１又は２記載の人工装具。
【請求項４】
移植前の前記人工装具の容量は、少なくとも部分的に脱水することによって少なくされる請求項１記載の人工装具。
【請求項５】
前記人工装具は、水によって、水と混合可能な生理的に無害な可塑剤によって、または、そのような可塑剤の組み合わせによって、可塑化される請求項１〜４のいずれか１項記載の人工装具。
【請求項６】
最大膨潤の状態で７５重量％を超える含水量を有するヒドロゲルからなる柔軟な層と前記柔軟な層より圧縮率の低い剛性層とを予め作るステップと、
少なくとも２つの予め作られた柔軟な層と少なくとも１つの予め作られた剛性層とを平行なやり方で脊柱の軸方向に重ねられた最終形態に積み重ねるステップと、
相互作用によって前記層を互いにしっかり接続させるステップと、
を含むことを特徴とする椎骨円板の少なくとも一部と交換するための人工装具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、椎間板の核（ｎｕｃｌｅｕｓ）のすべてまたは一部が外科的に除去された後に、それと交換するためのヒドロゲル系人工装具に関する。より具体的には、本発明は、異なる構造物の組成および形状の独特に有利な組み合わせを含むそのような装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
椎間板は、脊椎の曲げおよび回転を可能にする軟骨性脊椎関節である。椎間板への損傷は、脊椎の機能障害、深刻な痛み、および、頻繁に患者の長期的な障害を招く。典型的な問題は、膨出するかヘルニア形成する椎間板からなり、そのため、核は押し出され、これは次いで、隣接する神経を圧縮し、炎症反応を発生させる。現在、様々な器具および技術を使用して、隣接する椎骨を融合することによって関節を動かなくすることが典型である。椎弓切除術と呼ばれる手順で、核またはその部分を除去することも通例である。
【０００３】
すべての現在の外科的介入は、椎弓切除術であれ隣接する椎骨の融合であれ、何らかの形で脊椎の機能を低下する。その理由のため、椎間板またはその一部用の人工装具を開発しようとすることが望ましい。しかし、これは、非常に困難である。脊椎は、身体の非常に複雑な部分であり、その適切な機能は、椎間板を含むすべての部分の機能の適切な協調に依存する。システムは、様々な角度の曲げ、圧力、剪断および捩れを含む複雑な応力に抵抗する必要がある。椎間板は、衝撃および振動の吸収材としても機能しなければならない。そして最後に、椎間板は、健康および生存のために必要な栄養素および代謝産物の運搬を可能にしなければならない。これらの複雑な必要性は、椎間板の複雑な構造を明らかにする。
【０００４】
椎間板は、髄核（ＮＰ）と呼ばれるヒドロゲル様コアと、線維輪（ＡＦ）と呼ばれる外側シースと、から作られる。ＡＦは、主に、コラーゲン繊維からなり、これは、自動車タイヤの層に幾分似た多くの十字型の層内に組織化される。この構成は、捩りおよび曲げ中に著しい変形を可能にしながら、半径方向応力および内部過圧に対して著しい抵抗を確実にする。ＮＰはＡＦ内に位置する。ＮＰは、プロテオグリカンおよびコラーゲンから作られるヒドロゲル様複合体であり、合計質量の９０％を超える均一な含水量を有する。その組成はＡＦに類似するが、コラーゲン含有量が低く、プロテオグリカンおよび水の含有量が高いことは除く。そのほかに、ＮＰは等方性であり、ＡＦは著しく異方性である。ＮＰはＡＦに接続され、これら２つの本体の間の転移は緩やかである。
【０００５】
隣接する椎骨体の区域もまた、椎間関節系の一部として考えることもできる。これらの区域は、糖タンパクおよび水で満たされたコラーゲンマトリクスからなる軟骨で覆われる。ＮＰおよびＡＦとちょうど同じように、この軟骨は、軟骨を新しくするために必要な生細胞のおよそ２〜５％を含む、生体組織である。ＡＦのコラーゲン微小繊維は、脊椎区域軟骨に接続する。ＮＰは、ＡＦに接続されるが、脊椎区域軟骨には接続しない。この配列は、椎間関節の移動性および適切な機能のために重要である。椎間板の機能は、自動車のタイヤの機能に匹敵することができる。この場合、「タイヤ」自体はＡＦから作られ、一方、ＮＰは、タイヤの圧縮空気のように機能する。ＮＰは、粘弾性的メカノメトリック特徴を有する。そのほかに、これは、空気のように、変化する荷重で容量を変えることができる。これは、外圧のために、含水量の変化によって達成される。機械的圧力（「絞り」）による含水量の減少に対して核によって生成された抵抗は、「膨潤圧力」と呼ばれる。そのような圧力は、部分的に脱水されたＮＰゲルによって生成され、これは、水を吸収しようとして平衡を取り戻し、その容量を増大する。膨潤圧力もまた、椎骨間椎間板の機能におけるキーポイントである。軸方向圧力荷重が増大するときには、液体の一部が核から放出され、これは、膨潤圧力を増大する（ポリマーの濃度が増大する）。プロセスは、平衡に達し軸方向圧力が膨潤圧力に等しいときにのみ停止する。このようにして、ＮＰは、脊椎の圧力を釣り合わせ分配することができ、特に軸方向荷重を半径方向荷重に移すことによってそのようにし、次いでこれはＡＦによって捉えられる。さらに、膨潤の変化は、代謝産物および栄養素の運搬の駆動力であり、それなしでは、ＮＰ組織は長期間、生存することはできない。
【０００６】
上述の事実から、完全に機能的な人工装具の構造は、非常に困難であることが明らかである。今まで提案された大半の人工装具は、極めて機械的であり、円板のいくつかの機能のみを模倣しているだけである。そのような例は、Ｆｒｏｎｉｎｇ（特許文献１）、Ｋｕｎｔｚ（特許文献２）、Ｓｈｅｐｐｅｒｄ（特許文献３）、Ｏｌｅｒｕｄ（特許文献４）、Ｂｒｙａｎ他（特許文献５及び特許文献６）、Ｙｕａｎ他（特許文献７）およびＳｅｒｈａｎら（特許文献８）の米国特許に記載された構造である。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第３，８７５，５９５号
【特許文献２】米国特許第４，３４９，９２１号
【特許文献３】米国特許第４，８６３，４７６号
【特許文献４】米国特許第５，０５３，０３４号
【特許文献５】米国特許第５，６７４，２６９号
【特許文献６】米国特許第５，８６５，８４６号
【特許文献７】米国特許第５，６７６，７０１号
【特許文献８】米国特許第５，８３４，０９４号
【０００８】
円板機能をより真正にシミュレートするより完全な人工装具は、特許文献９「機能的且つ生体適合性のある椎間スペーサー（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ａｎｄ  Ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  Ｉｎｔｅｒｖｅｒｔｅｂｒａｌ  Ｓｐａｃｅｒ）」、（Ｌｅｅ他、１９９０年）に提案され、自然の椎間板のコラーゲン繊維の機能を模倣する繊維によって補強された生体適合性のあるエラストマーを使用する円板の人工装具の複合構造を記載している。この解決法の主な不利点は、すべての完全椎間板代替品に共通であるが、複雑な外科的手順にあり、これは、患者に対して高コストでハイリスクになる。
【０００９】
【特許文献９】米国特許第４，９１１，７１８号
【００１０】
多くの場合には、ＮＰのみを（またはＮＰの一部でさえ）交換することができ、機能を修復する。不足のＮＰの交換が、張力の必要な状態にＡＦを保ち、これは、その適切な機械的な機能を可能にする。栄養素および代謝産物廃棄物の運搬に関して、元々のＮＰの機能を交換することも必要であるが、それは、この特徴なしでは、椎間板の残っている、生体組織が生存することができないからである。その理由のため、ＮＰ代替品は、十分な膨潤圧力および流体の油圧輸送の能力を備えたヒドロゲルから作られなければならない。
【００１１】
ＮＰ用のヒドロゲル代替品は、最初に、特許文献１０にＢａｏ他によって提案された。Ｂａｏには、核のヒドロゲル人工装具を記載しており、その形状およびサイズは、人工装具が完全に膨潤したときに、除去された円板核に対応する。その特許に述べられた要件によれば、完全に膨潤した状態で使用されるヒドロゲルは、少なくとも３０重量％の含水量および少なくとも４ＭＮｍ−２の圧力強さを有さなければならない。この高い強さは、高含水量中に水中の完全膨潤でさえ達成できなければならない（Ｂａｏは最適として７０〜９０重量％を提案している）。明らかに、損傷され弱化したＡＦ内に移植された材料の等方性の押出を防止するために、この高い強さは要請される。しかし、この要件を満たすヒドロゲルの選択の余地は少ない。
【００１２】
【特許文献１０】米国特許第５，０４７，０５５号
【００１３】
さらに、Ｂａｏは、寸法がより小さく且つ小さい開口を通って装置を挿入することができるときに、部分的に脱水された状態で人工装具を移植することを教示している。移植後に、人工装具は、体液を吸収することによってフルサイズになる。しかし、移植前の脱水および移植後の再水和は、等方性であり、すなわち、すべての寸法が同率で変化することに注意する必要がある。これは、Ｂａｏの概念の著しい不利点として見ることができる。移植中にインプラントはすべての方向で等しく膨張しようとするが、最も抵抗の少ない方向に最も膨張する。したがって、軸方向の膨張が最も少ないが、そこでの膨張が最も必要であり（そのため、椎骨の分離が最も高い）、半径方向の膨張が最も多いが、そこでは膨張が最も望ましくない。ＡＦが弱化しているかまたはＡＦがない場所では特にそうである。この理由のため、Ｂａｏは、完全膨潤状態で正確に、ＮＰまたはその一部の除去によって形成されたキャビティのサイズであるインプラントを提案することを余儀なくされた。しかし、これは著しい支障を呈し、インプラントの機能低下も意味し、次いで完全膨潤状態でゼロ膨潤圧力を有する。
【００１４】
別の不利点は、材料の等方性特徴から発するものであるが、軸方向圧力下でのその半径方向膨出である。この膨出は、最も抵抗の少ない方向で最大であり、すなわち、ＡＦが弱化しているか損傷している方向である。インプラントは、永久圧力および長期圧力を受けるときに、形状を徐々に変え、ヘルニア形成する傾向も有する。Ｂａｏが述べている高い強さおよびモジュラス要件は、そのような望ましくない変形を防止するための努力によって管理されることは明らかである。
【００１５】
述べられた欠点のいくつかは、後に、次の特許文献１１（Ｂａｏら）で修正された。この場合、人工装具は、弾性のある半透性袋またはラップ内に配置されたヒドロゲル球によって形成される。多孔性のラップは、完全に広げた状態で、ＮＰまたはその一部の除去によって形成されたキャビティの形状およびサイズを有する。ヒドロゲル球のサイズは少なくとも孔のサイズの３倍のサイズであり、したがって、ラップから脱出することはできない。ヒドロゲルは完全膨潤状態で９９重量％までの流体を含むことができ、その強さは先の場合ほど高い必要はなく、それは、インプラントの強さがラップの強さによって与えられ、ヒドロゲルの強さではないからである。完全に膨潤したヒドロゲルの容量は、ＮＰの除去によって形成されたキャビティのサイズよりも大きくなることはできないが、それは、完全膨潤が、さらなる膨張に対するラップの抵抗によって防止されるからである。
【００１６】
【特許文献１１】米国特許第５，１９２，３２６号
【００１７】
類似インプラントは、Ｒａｙ他によって特許文献１２に記載されている。Ｒａｙは、流体で満たされる２つの円筒形浮袋から構成される、ＮＰ内へのインプラントを説明している。浮袋は、繊維状ラップ内に入れられる。
【００１８】
【特許文献１２】米国特許第４，７７２，２８７号
【００１９】
特許文献１３において、Ｒａｙは、先の発明に関する改良を記載し、これは、半透性である浮袋に依存しており、その中の液体は、治療効果を備えた物質を含む。この物質は、人工装具から囲繞する組織内に緩徐に拡散することができる。
【００２０】
【特許文献１３】米国特許第４，９０４，２６０号
【００２１】
さらなる改良は、同一の著者によって特許文献１４に記載されている。ここで、液体で満たされた浮袋は、円筒形ヒドロゲル体と交換される。硬い繊維状ラップは、軸方向でより高い膨潤を可能にし、半径方向の過剰な膨潤を防止し、したがって、インプラントの膨潤圧力のために膨出することからＡＦを保護する。
【００２２】
【特許文献１４】米国特許第５，６７４，２９５号
【００２３】
この発明は、特許文献１５でさらに修正され、そこで、ヒドロゲル体は、円形断面ではなく楕円を有し、そのラップは、完全膨潤および荷重中にでさえ全体的形状が維持されるように構造される。Ｒａｙによって記載されたインプラントは、ＮＰの実際の代替品ではないが、それは、著しく異なった形状および特徴を有するからである。より具体的には、これは、その機能の修復ではなく、椎間板の部分的な融合および部分的な固定化のための装置である。
【００２４】
【特許文献１５】米国特許第５，８２４，０９３号
【００２５】
上記の概要は、完全に最適なＮＰ人工装具が依然として記載されていなかったことを示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、椎間板の核のすべてまたは一部が外科的に除去された後に、それと交換するためのヒドロゲル系人工装具に関する。より具体的には、本発明は、異なる構造物の組成および形状の独特に有利な組み合わせを含むそのような装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、椎間円板の核の少なくとも一部と交換するための人工装具である。人工装具は、弾性的に変形可能なヒドロゲルの少なくとも２つの本質的に平行な柔軟な層と少なくとも１つの剛性層から構成され、剛性層は柔軟な層よりも圧縮率が低く、柔軟な層に隣接し、それと平行であり、それにしっかり接着される。いくつかの実施の形態において、柔軟な層は同一の厚さおよび組成を有する。典型的に、人工装具は、２つ以上の剛性層を有し、これらの剛性層は同一の厚さおよび組成を有する。柔軟な層の数は、通常は、剛性層の数よりも多く、たとえば、少なくとも３つの柔軟な層を備える。本発明はまた、人工装具を製造する方法も含み、これは、柔軟な層と剛性層とを予め作るステップと、少なくとも２つの予め作られた柔軟な層と少なくとも１つの予め作られた剛性層とを平行なやり方で最終形態に積み重ねるステップと、相互作用によって層を互いにしっかり接続させるステップと、を含む。この方法において、少なくとも１つの種類の層が、脱水状態で予め作られ、これは、装置の伸張したホイルを脱水し、その収縮を防止し、それによってその面積を減少することによって行われる。層の平面に接する方向に加えられた圧力下で人工装具の少なくとも部分的な脱水がある。好適な実施の形態において、ほぼ完全な脱水の状態の間に、電離放射線または気体状化学薬品を使用して殺菌され、その後、水蒸気を使用して殺菌ラッパー内で部分的に再水和される。
【００２８】
本発明は、添付の図面と併せて考慮されるときに、より完全に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
述べられた不適切さは、下記のように、本発明にしたがって椎間円板の核またはその部分の人工装具によって除去される。
【００３０】
本発明にしたがって、より剛性のある材料およびあまり剛性ではない材料の層から作られる椎間板インプラントが設けられる。インプラントの独特な物理的および化学的な特性によって、これは、圧縮された比較的脱水した状態で椎間円板空間内に挿入されるのが可能にされる。移植後、インプラントは、体液の吸収によって異方的に膨張する。インプラントの独特な構造は、軸方向に比較的大量の膨潤と半径方向に比較的少量の膨潤とを提供する。「人工装具」および「インプラント」という用語は、ここでは交換可能に使用されることを理解すべきである。
【００３１】
本発明は、部分的には、ヒドロゲルを組み込むことに基づく。一定の実施の形態において、インプラントは、厚さが等しくてもよく、弾性的に変形可能なヒドロゲルの平行なまたは実質的に平行な可撓性があるかまたは柔軟な層と、厚さが等しくてもよく、且つ、柔軟な層に隣接し、それらに平行であるかまたは実質的に平行であり、１つまたはそれ以上の、柔軟な層に比較して比較的剛性な層と、から構造される。本願で使用される「実質的に平行である」は、層が完全に平行でありえるか、または、ほぼ平行であるが完全には平行ではないことがありえることを理解すべきである。層は、両方の層を相互に架橋することによって、たとえば、両方の隣接する階層に反応することができるポリマー鎖の間にまたは接着剤インタフェースに物理的な相互作用を使用することによって、互いにしっかりと接着されてもよい。したがって、交互の層を備えた構造物が設けられ、これは、多かれ少なかれ引っ張り変形を受けることができる。「柔軟」および「剛性」という用語は、ここでは、層の間の相対的な差、すなわち、より剛性であるかまたはそれほど剛性ではないかを説明するのに使用される。したがって、「剛性」な層は、依然として変形可能であってもよく、「柔軟」な層に比較して変形に対して、より抵抗があるだけである。
【００３２】
有利な配列は、少なくとも３つの柔軟な層を含む。柔軟な層と比較的剛性な層との組み合わせはまた、比較的剛性な層の数が柔軟な層の数より少ないものであり且つ逆である変形も可能にする。柔軟な層の数が１つだけ大きい場合には、人工装具と椎骨の軟骨との間の接触は、より高い含水量を備えたより柔軟なヒドロゲルによって可能にされる。これは、多数の利点を有し、たとえば、軟骨とのより穏やかな接触、および、人工装具へおよびそれからより良好に水を運搬することである。同じ理由によって、人工装具の末端は、柔軟なヒドロゲルカバーの層状核を封入することによって固定されることが好ましい。
【００３３】
同様に、より剛性な材料から作られたラップを使用することが可能であり、織物材料から作られたラップでさえ可能である。そのようなラップは、好ましくは、弱化ＡＦの場合に人工装具の機械的耐久性およびヘルニア形成に対する抵抗をもたらすことができる。
【００３４】
あまり変形可能ではない層の数が他方よりも１つだけ大きい場合には、椎骨軟骨との接触は、より剛性があり、曲げやすくなく、滑りやすくない表面によって形成される。これは、特にＡＦが弱化される場合に利点であることができ、人工装具と椎骨との間に摩擦が増加することを確実にする必要がある。当然ながら、椎骨の状態と円板のシースとに依存して、柔軟な表面を備えた１つの椎骨と固い表面を備えた他の椎骨との接触を配列することも可能である。この場合、柔軟な層と固い層との数は、同一である。
【００３５】
本発明にしたがって、人工装具は、異なる厚さの異なる層を有することができ、これは、荷重下で様々なプロファイルおよび人工装具の圧力の様々な分布を設計するのを補助する。大半の場合には、すべての柔軟な層が等しい厚さであることが有利であり、これは、結果として、荷重下で所与の数の層では最小の膨出になる。厚さおよび組成に関する層の各種類の均一性もまた、容易な製造を補助する。
【００３６】
構造物の有利な部分はまた、ヒドロゲルのキャビティまたはチャネルであり、これは、確実に人工装具の能力に影響を与え、低荷重下で変形し、流体の運搬を支持する。大半の場合には、適切な直径および数のチャネルを垂直に、脊椎の軸と同軸に、配列することが有利である。そのようなチャネルは、相互に且つ有利に、一定の数の平行な層に、および、人工装具の表面に接続する。
【００３７】
柔軟な、あまり剛性ではない層は、高強度の高含水量のヒドロゲルによって形成される。そのようなヒドロゲルの例は、鎖の部分結晶化によって物理的に架橋された、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）である。そのようなヒドロゲルは、たとえば、参照してここに組み込まれる特許文献１６に記載されている。別の例は、セグメント化されたポリウレタンまたはポリ尿素に基づいたヒドロゲルであり、その例は、参照してここに組み込まれる特許文献１７に記載されている。原則として、ポリペプチドまたは多糖ヒドロゲルを使用してもよく、その例は、アガロースまたは架橋されたヒアルロン酸であるが、微生物分解が、そのようなインプラントの寿命を限定することが多い。本発明にしたがって、人工装具用の非常に有利なヒドロゲルは、部分的に加水分解されるかまたはアミノ化されたポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）に基づいており、その例は、特許文献１８、特許文献１９および特許文献２０であり、その各々は、参照してここに組み込まれる。
【００３８】
【特許文献１６】米国特許第４，６６３，３５８号
【特許文献１７】米国特許第５，６８８，８５５号
【特許文献１８】米国特許第４，９４３，６１８号
【特許文献１９】米国特許第４，１０７，１２１号
【特許文献２０】米国特許第５，２５２，６９２号
【００３９】
柔軟な層のヒドロゲルは、完全膨潤で約７５重量％よりも高い有利な平衡含水量を有し、可能であれば約８５重量％よりも高い。最も有利なのは、約９０重量％を超えて約９５または９６重量％までの含水量のヒドロゲルであり、円板の自然核の含水量に類似する。そのようなヒドロゲルは、水による完全膨潤で高い強度を有する必要はないが、それは、その機能状態で、浸透圧的に且つ機械的圧力を通しての両方で、著しく脱水されるからである。機能状態におけるこの限定された膨潤は、人工装具の機能に完全に必須である。したがって、水による完全膨潤で人工装具のサイズは、元々の核のサイズよりも著しく高く、且つ／または、元々の核を部分的にまたは完全に除去することによって作成されたキャビティのサイズよりも高い。同一の理由で、水中で完全に水和した（膨潤した）人工装具の形状は、脱水して変形した状態で人工装具が挿入される形状とは異なる。他方、これらのヒドロゲルは、圧力による脱水および再水和を可能にするように、十分な透水性を有さなければならない。さらに、十分な生体適合性を有さなければならず、特に、いずれの有害な物質を放出してはならない。人工装具の十分に長い機能を保証するように、移植した状態で十分に安定もしていなければならない（これは、必ずしも、患者の最期までもつ必要があることを意味するのではない−これらの人工装具は、椎間板の機能の一時的改良のために使用される場合でさえ、有用である）。
【００４０】
剛性層は、十分な安定性、互換性、および、生体適合性等の一般にインプラントに重要な他の品質という特徴を有さなければならないが、十分な引っ張り弾性率も有さなければならない。これは、様々なポリマー、たとえば、ポリエチレンテレフタレート（Ｄａｃｒｏｎ）、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、アクリルポリマーおよびメタクリルポリマー、延伸ポリテトラフルオロエチレン（Ｇｏｒｅｔｅｘ）、グラファイト、レアメタル合金、等から作ることができる。これらの材料は、単独で、または、エラストマーまたはヒドロゲルと組み合わせた複合形態で使用することができる。特に有利なのは、柔軟な層をしっかり固定することを可能にするこれらの材料の、織られた、穿孔したまたは多孔性のフォーマットである。
【００４１】
剛性層は、一定の変形点への容易な引っ張り変形を有し、そのときにさらなる変形への抵抗が急に増大する場合によく機能する。そのような挙動は、たとえば、天然ゴム、または、ニットおよび他の織物構成等の、引っ張り応力下で結晶化するポリマーに見ることができる。この種類の機械的な動作によって、最適な機械的な特徴を備えた人工装具を作ることが可能になる。１つの実施の形態において、インプラントは、半径方向膨張を限定するのを補助するかまたは完全に限定する補強部材を含む。したがって、１つの実施の形態において、剛性層は、柔軟な層に使用されるものと類似のまたは同一種類の比較的剛性なヒドロゲルに包埋された織られたまたは不織の織物（たとえば、Ｄａｃｒｏｎネット）補強部材を含むが、２つは、異なるレベルの含水量を有するものである。この組み合わせは、物理的相互作用によって容易にすることができる相互架橋を経由して柔軟な層と剛性層との間の優良な接着を確実にする。これは、繊維インサートをヒドロゲル内に適切に固定するのも確実にする。これは、ヒドロゲルと織物インサートとの間の適切な圧力分布も確実にする。両方の種類の層の「柔軟さ」および「剛性」は、相対的である。柔軟な層は、約２００％よりも大きな引っ張り応力下で相対拡張を呈することが典型的であり、好ましくは、完全に膨潤した状態で約４００％を超えさえする。剛性層は、約１００％よりも低い可逆相対変形を有する。
【００４２】
本発明は、移植用に準備するように、インプラントの調節も含む。この状態の人工装具は、脱水によってより小さく作られ、水またはグリセロール等の適切で物理的に無害な柔軟剤を使用して可塑化される。これは、軟化温度（ガラス質状態と変形された状態との間の転移）が約−５℃よりも高く（室温より上であることがより良好である）、約４０℃よりは低く、好ましくは体温より低い温度で、行われることが最良である。この温度転移は、軟化温度またはガラス転移温度Ｔｇによって特徴づけることができる（同一組成物用の値は、使用される方法に依存して幾分変動する。本発明によると、好適な方法は、特許文献２１、実施例１に記載されており、参照してここに組み込まれる）。述べられた状態の人工装具は、形状が変形した状態（たとえば、ブリートのように巻かれる）での移植を可能にし、次いで、これは、最小サイズ（小さなチャネル等）の開口を通って挿入される。ひとたび挿入が完了すると、インプラントは、比較的即座に広がり、平らで適切に配向された形状を取り、その中で、主に軸方向に膨潤する。
【００４３】
【特許文献２１】米国特許第４，７３１，０７９号
【００４４】
本発明の別の特徴は、主に１つの方向で発生する水和による膨潤または膨張に関与する。これは、脱水によって生じた容量変化に対応する比率で層の厚さを減少しながら層の輪郭および面積を維持するやり方で、軸方向（層の表面に接する方向に長手方向軸に沿って）に圧力変形を導入することによって製造過程中に人工装具を脱水することによって達成することができる。人工装具の水和は、次いで、長手方向軸を横切った軸に沿って、半径方向に収縮を生じさせ、それは、半径方向の膨潤を補償する。膨潤中の半径方向の収縮または拡張は、むしろ広い基準内で制御されることができる。結果として、水和中の膨張は、長手方向軸に沿って、大半は望ましい軸方向に集中され、横方向軸に沿って半径方向に限定されるかまたは排除される。半径方向（横方向軸）の増加または膨潤は、脱水状態のインプラントの幅を超えて約２５％未満であることが好ましい。
【００４５】
本発明の層状構造は、半径方向の変形に特に有利であり、これは、乾燥中か、または軟化点を超える温度およびその後の圧力下での冷却か、のいずれかで導入することができる。この配列は、圧力下で変形されるべき人工装具の能力が、異なる方向では著しく異なることを意味する。交互の実質的に平行な層の構成は、他の支持要素構成に比較して、多数の利点を有する。第１の且つ本質的な利点は、軸方向圧力によって生じる半径方向膨出の限界である。層の平面に接する圧力（正常圧または軸方向圧力）は、部分的に、層の間の剪断応力に変形される。図３参照。柔軟な層は弾性的に変形されるが、その断面の増加は、剛性層の低変形性によって限定される。これは、人工装具の全体的な半径方向膨出も限定する。これは、弱化したＡＦの場所における人工装具のヘルニア形成に対する抵抗を確実にする。人工装具が突然、圧力荷重下に置かれる場合には、個別の柔軟な層は半径方向に膨出する。しかし、層の含水量が時間とともに低下し、これは半径方向の膨出を少なくさせる。この構成の別の利点は、基本的に、捩り変形または曲がる間の変形の限定がないことである。半径方向の膨出を限定する別の種類の剛性支持もまた、曲がる間の捩り変形を限定する傾向がある。図４および５は、それぞれ、脱水状態および水和状態における本発明にしたがった椎間板インプラントを写真的に例示する。
【００４６】
水和の前に、完全に脱水したかまたは部分的に脱水した椎間板インプラントがキャビティ内に挿入されるが、これは、元々は自然の円板核によって満たされていたものであり、その後、外科的方法または生化学的な方法を使用して除去された。人工装具は、すべての層の平面が幾分、脊椎の軸に接するように、すなわち、圧力荷重（軸方向圧力）のベクトルに接するように、配向される。層構成は、柔軟な層の半径方向変形を限定し、したがって、人工装具の膨出および円板からのヘルニア形成を限定する。この半径方向膨出は、静止時に個別の柔軟な層の高さが減少するとともに、すなわち、層の全体数が増加するとともに、なおさら小さくなる。
【００４７】
半径方向の変形は、個別の層の間の剪断力に転換される軸方向圧力によって限定される。最大許容剪断力は、最大軸方向圧力荷重を決定し、これは、層の数、層の強さ、および、個別の層の間の結合の強さとともに増大する。
【００４８】
この構成は、軸方向圧力を経由するヒドロゲル構成要素の脱水が最小に限定されるため、他の複合構造と比較して利点を有する。この脱水は、人工装具の機能に必要であるが、それは、この周期的な脱水と再水和とが、円板の生体組織に栄養素を供給するからである。本発明の別の利点は、脱水中の最大平坦化であり、これは、できるだけ小さな開口を通る人工装具の移植に重要である。人工装具は、下記のようなやり方で移植のために準備される。脱水され、平坦にされた円板は、当業者に公知のいずれの適切な殺菌技術を使用して、たとえば、電離放射線または気体状化学薬品を使用することによって、殺菌され、次いで円板は、殺菌ラッパー内で部分的に再水和される。このようにして準備された円板は、ブリート型、オムレツ型または他の適切な形状に巻かれることによって調節される。別の重要な利点は、水和（膨潤）膨張は、生存組織（線維輪）に損傷を与えて、核のヘルニア形成を生じさせる可能性のある半径方向膨張を呈することなく、本質的に軸方向に発生するという事実である。そして最後に、本発明による人工装具の構造は、人工装具内の最適な圧力分布に導き、脊椎環境に一般的な極端な荷重でさえ扱うことを可能にする。
【００４９】
本発明の別の態様は、ヒドロゲルの層を使用する人工装具の製造方法である。主な問題は、層の中で完全な接着を達成すること、および、製造中に個別の層の不均一な膨張または収縮の結果として発生する人工装具の変形を防止することである。インプラントは、当業者に公知の従来の技術を使用することによって製造することができるが、本発明の好適な製造方法は、制御された脱水の状態で予め準備されている層の少なくとも１つの種類に基づいており、膨潤膨張が、厚さの基本的な増加として（輪郭および表面積の寸法の増加ではなく）例証される。脱水の方法は、表面の収縮を、したがって表面の減少を、防止する解決法で実施される。
【００５０】
一実施形態において、ヒドロゲルサンドイッチ構造物に基づいた人工装具の製造は、３つの構成要素、たとえば、アクアクリル（ＡＱＵＡＣＲＹＬ）タイプ（ゲルメッド（ＧＥＬ−ＭＥＤ）インターナショナル製）のヒドロゲルおよびポリエステルサージカルネット（ＶＵＰａ．ｓ．Ｂｒｎｏ製）等を使用することによって容易に実現することができる：
たとえばアクアクリル９０（ＡＱＣ９０）等の、より高い含水量を備えた親水性ポリマー
たとえばアクアクリル８０（ＡＱＣ８０）等の、より低い含水量を備えた親水性ポリマー
ポリエステルサージカルネット（ＰＥＳ）
これらの構成要素の各々は、結果として得られる人工装具に自己の特殊な機能を有する：
ＡＱＣ９０は人工装具の基礎を形成し、その個別部分の主な接続要素として作用し、これは、その基本的な機械的な特性を決定し、同時に、囲繞する組織との良好な生体適合性を確実にする。
【００５１】
ＡＱＣ８０は、人工装具の機械的な特徴を改良し（特に、その圧力強さ係数を増加する）、同時に、ＡＱＣ９０のＰＥＳへの良好な接着を確実にする。
【００５２】
ＰＥＳは補強を形成し、その主な機能は、椎間腔からヘルニア形成することを可能にするやり方で人工装具の変形を防止することである。
【００５３】
サンドイッチ構造物の個別構成要素の特徴を組み合わせることによって、その機械的な特性（特に、圧力下の動歪み中の動作）が、できるだけ詳細に実際の髄核の特徴を模倣し、同時に囲繞する組織との良好な生体適合性を産する人工装具を産する。
【００５４】
したがって、一実施形態において、アクアクリル９０等のポリマーは、水中のチオ硫酸ナトリウムの５５％溶液等の適切な溶剤に溶解され、粘性溶液を形成する。粘性溶液は、たとえば円筒形形状を有する多孔性モールド内に注入される。孔は、ポリマーが拡散したりモールドから漏れたりするのを許さないように、十分に小さくなければならない。次いで、より剛性な層が粘性溶液の頂部に置かれる。より剛性な層は、溶剤注型され、洗浄され、乾燥され、モールド内の粘性アクアクリル９０上に嵌るように適切な形状に切断されたアクアクリル８０等の予備成形されたヒドロゲルであってもよい。一定の実施の形態において、アクアクリル８０層は、溶剤注型中に含まれた補強部材に含まれてもよい。他の実施の形態において、補強部材は、予備成形されたより剛性な層をモールドに置く前に、モールド内に粘性溶液上に置かれてもよい。より剛性な層が粘性溶液上に置かれた後に、追加の粘性ポリマー溶液が、所望の厚さに到達するまでモールドに加えられる。別の予備成形された乾燥したヒドロゲル層が、補強部材の有無にかかわらず、粘性溶液上に置かれ、その後、粘性ポリマー溶液の別の層が続く。所望の数の層が形成されるまで、プロセスが繰り返されてもよい。層の順序は、特定の用途に適するように、変えられてもよい。最後の層が加えられた後に、モールドが閉じられ、溶剤交換のために水中に置かれる。たとえば、チオ硫酸ナトリウム溶液が、拡散し、水と交換され、粘性溶液を凝固させる。アクアクリル９０およびアクアクリル８０の連続層の場合には、層は、接着剤を必要とせずに、互いに接着する。一定の実施の形態において、アクアクリル９０層とアクアクリル８０層との間のインタフェースは、製造プロセス中にポリマーを組み合わせることによってぼやけ、層から層へ徐々に転移する。他の実施の形態において、ポリウレタンまたはシアノアクリレート等の接着剤を使用して、層を一緒に結合する。
【００５５】
本発明は、下記の実施例にさらに例示されるが、これは、その適用の範囲を限定しない。図１は、完全に水和された人工装具の概略断面図を示し、図２は、脱水した人工装具の断面図を示す。
【実施例１】
【００５６】
ＮＰ人工装具のプロトタイプは、アクアクリル型ヒドロゲルを使用して準備された。
【００５７】
アクアクリルはコポリマーであり、チオシアン酸ナトリウム（ＮａＳＣＮ）の存在下でポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）の部分アルカリ加水分解によって準備される。結果として得られる加水分解生成物は、マルチブロックアクリルコポリマーであり、交互の親水性ブロックおよび疎水性ブロックを含む。親水性ブロックは、アクリル酸、アクリルアミジンおよびアクリルアミドを含む。疎水性ブロックは、未反応アクリロニトリルユニットの残りのシーケンスによって形成される。加水分解生成物の組成は、アクアクリル材料の種類で変動し、反応条件および加水分解反応の変換に依存する。この実施例に使用される２つの標準的なタイプの組成および基本特性は下記の通りである。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
【表２】
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【００６０】
【表３】
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【００６１】
アクアクリルは、チオシアン酸ナトリウム溶液（５５重量％の水性ＮａＳＣＮ）に溶解した１０％（重量）ポリマー溶液の形態で供給される。アクアクリルは、ヒドロゲルホイルまたはプレートの形状を形成するために、または半エンクローズのまたは多孔性のモールドの様々な形状を形成するために、そのような溶液からガラスまたはプラスチックの基板へ直接注入することができる。溶液のゲル化は、いわゆる凝固によって、すなわち、ＮａＳＣＮを水と交換することによって、発生する。
【００６２】
人工装具は、数ステップを使用して製造される。第１のステップは、予め作られた柔軟な層および剛性層を形成し、これらは、その後のステップで最終構成に組み立てられる。個別のステップは、下記のように説明することができる。
【００６３】
非補強ヒドロゲルホイルの準備
アクアクリル溶液は、レベルガラスプレートに注入され、厚さ制御要素を使用してガラス表面上の高さを調節することができるストリップを使用して所望の厚さに広げられた。溶液は、注意深く水で覆われ、約１０分後に、過剰の等張液（水中で０．９重量％のＮａＣｌ）で満たされた洗浄容器に移された。凝固したホイルが新鮮な等張液で洗浄され可塑化溶液内に入れられたが、これは１２．５％のグリセリンおよび８７．５％の等張ＮａＣｌ溶液（重量）を含む。ホイルは、２４時間の間、この溶液中にある。
【００６４】
補強されたヒドロゲルホイルの準備
直径１５ｃｍの丸い伸張フレームが、ブルノ（Ｂｒｎｏ）のニッティングリサーチインスティチュートａ．ｓ．（Ｋｎｉｔｔｉｎｇ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ａ．ｓ．）によって供給されるニットポリエステルネットで伸張された。伸張されたネットは、ガラスプレートの頂部に位置する所望の厚さのアクアクリル溶液層の頂部に注意深く置かれた。ネットをアクアクリル溶液内に浸漬する深さは、フレームの下に置かれたスペーサーによって制御された。伸張フレーム内の溶液は、水で注意深く覆われ、１０分後に、過剰の等張液（水中で０．９重量％のＮａＣｌ）で満たされた洗浄容器に移さされた。フレーム内の凝固したホイルは新鮮な等張液で洗浄された。次いで、１２．５％のグリセリンおよび８７．５％の等張ＮａＣｌ溶液（重量）によって形成された可塑化溶液内に置かれ、それは、２４時間の間、そのままにされた。
【００６５】
ヒドロゲルホイルの脱水
非補強ホイルが可塑化槽から除去され、過剰な液体はフィルタペーパーを使用して除去された。このようにして乾燥されたホイルは、両側でポリエステルネットによって支持され、丸い伸張フレーム内で伸張された。フレームは、クランプを使用して周囲のまわりに固定され、材料が滑り落ちるのを防止し、２時間の間、６５℃へ予め加熱されたドライヤー内に置かれた。次いで、除去され、３０〜６０％の相対湿度で室温へ冷却された。さらに処理する前に、閉鎖ＰＥ袋内でフレームに伸張されながら、ホイルは保存された。
【００６６】
補強ホイルは、それが作られたフレームに伸張されるのと同一の方法を使用して乾燥された。クランプで周囲のまわりに固定され、収縮中および乾燥中に材料が滑り落ちるのを防止した。
【００６７】
グリセリンで可塑化された脱水されたホイルは、室温でその形状を保持する。血漿等の等張液に浸漬されるときには、厚さのみが膨潤し、その基本形状は変化しない。可塑化状態で凍結された形状記憶のこの現象は、この種類のヒドロゲルに特定的なものであり、本願にはふさわしいものでもある。
【００６８】
脱水され可塑化されたホイルは、長さ３０ｍｍ、幅１５ｍｍの楕円形状に切られ、主軸の１／３および２／３に位置する直径３ｍｍの２つの穴を備えた。
【００６９】
人工装具の核の組み立て
ステンレス鋼装置は、２つの基部プレートおよび２つの接続ガイドレールを使用して作られた。各基部プレートは、長さ３４ｍｍ、幅１７ｍｍの楕円形状を有し、主軸に中心がある直径３ｍｍの円形開口を備え、中心から５ｍｍに位置した。各プレートは５ｍｍ厚である。２つのステンレス鋼ガイドレールは、直径２．９５ｍｍであり、長さ２５ｍｍである。
【００７０】
ガイドレールは１つの基部プレート内に挿入され、脱水され可塑化されたアクアクリルホイルから切られた個別の層が、その中にねじ込まれる。これらの種類および順序は、意図される人工装具の構成およびその意図される最終機械的特性にしたがって変動する。
【００７１】
上記に説明されたように、所望の特徴は、交互の柔軟な層および剛性層によって達成される。
【００７２】
この実施例では、４種類の層を製造した。
【００７３】
【表４】
0004401299.tif 000005
【００７４】
層は、様々な順序で組み立てることができ、たとえば：
（１）Ｂ−Ａ−Ｂ−Ａ−Ｂ−Ａ−Ｂ
（２）Ａ−Ｂ−Ａ−Ａ−Ｂ−Ａ−Ａ−Ｂ−Ａ
（３）Ａ−Ｄ−Ａ−Ｄ−Ａ−Ｄ−Ａ
（４）Ｄ−Ｃ−Ａ−Ｃ−Ｄ−Ｃ−Ａ−Ｃ−Ｄ−Ｃ−Ａ−Ｃ−Ｄ
（５）Ｄ−Ｃ−Ｄ−Ｃ−Ａ−Ｃ−Ｄ−Ｃ−Ａ−Ａ−Ｃ−Ｄ−Ｃ−Ａ−Ｃ−Ｃ
（７）Ａ−Ｃ−Ａ−Ｃ−Ａ−Ｃ−Ａ−Ｃ−Ａ
（８）Ｃ−Ｄ−Ｃ
である。
【００７５】
上記から明らかであるように、包埋されたネットを備えたホイルＢおよびＤは、常に剛性層として作用する。非補強アクアクリル９０（ＡＱＣ９０）製のホイルＡは、柔軟な層として作用する。アクアクリル８０（ＡＱＣ８０）製の非補強ホイルＣは、剛性層として（たとえば、構成７等）、または柔軟な層として（構成８）、または、柔軟な型と剛性型との間の転移層として（たとえば、構成４および５）、作用することができる。個別の柔軟な層または剛性層の厚さは、使用されるホイルの数およびその厚さにしたがって変動することができる。これは、この製造方法が非常に柔軟性に富んでおり、これを使用して、基本アプローチまたは製品を変えることなく様々な特徴を達成することができることを示している。
【００７６】
個別の層の相互架橋は、適切な接着剤を使用することによって達成することができ、それは、反応系または溶剤系のいずれかでありえる。反応系のうち、シアノアクリレートまたは遊離イソシアネート基を備えたポリウレタンを使用することができ、特に、弾性があり硬いサブ層を形成するものを使用することができる。溶剤系のうち、最良のものは、水性チオシアン酸ナトリウムであり、おそらくカリウムとチオシアン酸カルシウムとを組み合わせたものである。他の適切な接着剤はまた、アクアクリルの溶液および他の関連アクリルコポリマーである。
【００７７】
この実施例に使用される方法は下記の通りである。
【００７８】
アクアクリル層は、所望のシーケンス（たとえば、Ａ−Ｄ−Ａ−Ｄ−Ａ−Ａ−Ｄ−Ａ−Ａ−Ｄ−Ａ−Ｄ）でガイドレールに緩やかにねじ込まれ、そのため、それらの間に自由空間があり、他方の基部プレートで他方の側に固定される。全体構成は、水中で５５％のＮａＳＣＮ（重量）に簡単に浸漬され、プレス内部に置かれ、そこでは、過剰の液体は、約１０ｋｇの力を使用して絞り出される。構成は、この重量下で約３０分間残され、その後、ガイドレールから核が除去される。
【００７９】
複合核は、次のステップでアクアクリル９０内に封入される。
【００８０】
核封入
ひとたび層が一緒にグルー接着されると、結果として得られる核は、平衡に達するまで生理溶液内で膨潤することができる。膨潤した核は、パットドライされ、一定の時間の間、５５％ＮａＳＣＮ（重量）に浸漬される。このようにして準備された核は、次いで、多孔性の壁または半透水性の壁（低分子量の物質へ浸透できる）を備えたフォーム内に置かれ、ＡＱＣ９０溶液内に入れられ、そのため、ＡＱＣ９０の接触層が核全体のまわりに形成される。ひとたびフォームが閉じられ、過剰ＡＱＣ９０溶液が絞り出されると、フォームは水槽内に置かれ、そこで、およそ１５時間の期間にわたってＡＱＣ９０凝固が発生する。ひとたびフォームが槽から除去されフォームが分解されると、完成した人工装具は、水中でさらに洗浄され、残っているＮａＳＣＮを排除する。次いで、平衡に達するまで、生理溶液内で洗浄される。
【００８１】
結果として得られた製品は、図１の概略図に示され、Ａはアクアクリル９０の柔軟なヒドロゲル層を表し、Ｄはポリエステルネットで補強されたアクアクリル８０の剛性ヒドロゲル層を表し、Ｅは人工装具を囲繞する外側アクアクリル９０のシースを表す。
【００８２】
異方性人工装具脱水
ひとたび平衡水濃度が達成されると、人工装具は、圧されながら乾燥される。楕円断面のチューブ状フォームに位置する核の平面に接する方向に、重量が加えられる。フォームの内寸は、核の基部形状の寸法に対応する。荷重の方向、適切な荷重レベルの選択、および、乾燥中にフォームに円板を配置することは、結果として、人工装具の高さのみが変化することになるが、基部形状および寸法は同一のままである。空気中の乾燥は、数日間行われ、その後、円板は安定した荷重下で７０℃でドライヤー内で円板が仕上げられる。脱水過程の結果は、図２に概略的に示される固い乾膠体から作られる楕円形円板である。
【００８３】
人工装具の殺菌
乾燥した円板は、半透水性の袋（気体または蒸気殺菌用に使用されるラッパー）に包まれ、ガンマ放射線を使用して殺菌される。ひとたび殺菌されると、ラッパーは、円板が水中でその重量のおよそ２０％を吸収するまで高い相対湿度に露出され、可塑性になり曲げることができる。ひとたびこの状態になると、これは、耐水ラッパーに入れられ、制御された状態下で保存される。
【００８４】
移植は、ＮＰまたはその部分を除去することによって形成されたキャビティ内に、適切なチャネルを通って、巻き上げられて脱水された人工装具を挿入することによって、実施することができる。キャビティの残りを適切な生理的に無害な等張液を満たすかそれで洗い流すことが望ましく、それは、人工装具をその場で（ｉｎ  ｓｉｔｕ）広げ膨潤する速度を高める。
【実施例２】
【００８５】
実施例１から脱水され放射線殺菌された楕円形ディスクは、水蒸気を使用して部分的に再水和される。次いで、これは、６０℃へ加熱され、殺菌状態下で直径約７．５ｍｍのロールに巻かれ、＋４℃の温度へ冷却される。次いで、巻かれた楕円形ディスクは、追加殺菌のために水性エタノールですすがれ、乾燥され、殺菌パッケージに入れられる。移植中に、巻かれた人工装具はチャネルを通って椎間腔内に挿入され、適切に配向され、その後、体温で殺菌生理溶液が腔内に注入される。ひとたび体温へ加熱されると、人工装具は、巻かれた状態から平らな状態へ広げられる。これは、吸水によって膨潤し、脊椎に対して軸方向に膨張する。人工装具を広げその後に膨張する速度は、部分的に再水和した後にヒドロゲルに水を集中することによって制御される。
【実施例３】
【００８６】
人工装具は、実施例１および２に記載されたもの以外の材料を使用することによっても製造することができる。３０×１７ｍｍのサイズの楕円形プロファイルが、連続気泡ポリウレタン発泡体から切られる。一方のポリウレタン発泡体タイプ（Ａ）は、柔軟で曲げやすく、約０．０３ｇ・ｃｍ−３の密度を備える。他方の発泡体タイプ（Ｂ）は、半剛性で、約０．１５ｇ・ｃｍ−３の密度を備える。
【００８７】
プロファイルは、実施例１のアクアクリル９０溶液によって飽和され、次いで、Ｂ−Ａ−Ｂ−Ａ−Ｂの順序で積まれ、実施例１の封入形態に入れられ、実施例１のように、凝固、洗浄、脱水および殺菌によってさらに処理される。
【００８８】
本発明とその実施形態を以下にまとめて記載する。
１．椎間円板の核の少なくとも一部と交換するための人工装具であって、
少なくとも２つの本質的に平行な柔軟な層と少なくとも１つの剛性層とから構成され、前記柔軟な層は弾性的に変形可能なヒドロゲルからなり、前記ヒドロゲルは最大膨潤の状態で７５重量％を超える含水量を有し、前記剛性層は前記柔軟な層よりも圧縮率が低く、前記柔軟な層に隣接し、それと平行であり、それにしっかり接着されており、かつそれらの層が脊柱の軸方向に重ねられた形態を有することを特徴とする人工装具。
２．前記柔軟な層は、同一の厚さおよび組成を有する１記載の人工装具。
３．２つ以上の剛性層があり、前記剛性層は同一の厚さおよび組成を有する１記載の人工装具。
４．柔軟な層の数は、剛性層の数よりも一つ多い１記載の人工装具。
５．少なくとも３つの柔軟な層がある１記載の人工装具。
６．前記少なくとも１つの剛性層の少なくとも１つは、織物繊維、穿孔したポリマーホイルまたは前記２つの組み合わせからなる群から選択された補強構成要素によって補強される１記載の人工装具。
７．織物繊維は、補強構成要素であり、ニットネット、不織織物、または、硬い層表面に平行に置かれた織られた格子からなる群から選択される構成を有する６記載の人工装具。
８．最大膨潤の状態の前記弾性的に変形可能なヒドロゲルは、９０重量％を超える含水量を有する１記載の人工装具。
９．前記ヒドロゲルは、部分的に加水分解されたポリアクリロニトリルと、部分的にアミノ化されたポリアクリロニトリルと、結晶化したポリビニルアルコールと、親水性ポリウレタンと、寒天から導出されたヒドロゲルと、からなる群から選択される１記載の人工装具。
１０．前記剛性層は、前記柔軟な層のヒドロゲルと同一種類のヒドロゲルを含むが、異なる含水量を備える１記載の人工装具。
１１．前記個別の層は、両方の層の相互架橋によってしっかり接着される１記載の人工装具。
１２．移植前の前記人工装具の容量は、少なくとも部分的に脱水することによって少なくされる１記載の人工装具。
１３．前記少なくとも部分的に脱水された人工装具は平らな状態にあり、基本的な輪郭および表面は保存され、前記層の厚さは、前記脱水によって生じた容量変化に対する比率で減少する１２記載の人工装具。
１４．前記人工装具は、水によって、水と混合可能な生理的に無害な可塑剤によって、または、そのような可塑剤の組み合わせによって、可塑化される１項記載の人工装具。
１５．前記可塑化された人工装具の軟化点は、−５℃〜４０℃の間である４記載の人工装具。
１６．最大膨潤の状態で７５重量％を超える含水量を有するヒドロゲルからなる柔軟な層と前記柔軟な層より圧縮率の低い剛性層とを予め作るステップと、
少なくとも２つの予め作られた柔軟な層と少なくとも１つの予め作られた剛性層とを実質的に平行なやり方で脊柱の軸方向に重ねられた最終形態に積み重ねるステップと、
相互作用によって前記層を互いにしっかり接続させるステップと、
を含むことを特徴とする椎骨円板の少なくとも一部と交換するための人工装具の製造方法。
１７．前記層の少なくとも１つの種類が脱水状態で予め作られ、これは、装置の伸張したホイルを脱水し、その収縮を防止し、それによってその面積を減少することによって行われる１６記載の方法。
１８．前記層の平面に接する方向に加えられた圧力下で前記人工装具の少なくとも部分的な脱水をさらに含む１６記載の方法。
１９．前記人工装具は、ほぼ完全な脱水の状態の間に、電離放射線または気体状化学薬品を使用して殺菌され、その後、水蒸気を使用して殺菌ラッパー内で部分的に再水和される１８記載の方法。
２０．隣接する椎骨の間に位置決めするように寸法づけられたインプラント部材を具備する椎間板インプラントであって、前記インプラント部材は長手方向軸と前記長手方向軸に沿って延在する長さとを規定し、前記インプラント部材は最大膨潤の状態で７５重量％を超える含水量を有する少なくとも２つのヒドロゲル層を含み、前記ヒドロゲル層の第１のものは、前記ヒドロゲル層の第２のものほど剛性ではなく、それによって、前記インプラント部材の少なくとも部分的な脱水時に、前記インプラント部材は、前記長手方向軸に沿った長さへ膨潤し前記隣接する椎骨の間の空間よりも大きい容量を有すると共にそれらの層が脊柱の軸方向に重ねられた形態を有することを特徴とする椎間板インプラント。
２１．前記隣接する椎骨の間の前記空間は、前記円板空間である２０記載の椎間板インプラント。
２２．前記インプラント部材は、横方向軸と、前記横方向軸に沿って延在する幅と、をさらに規定し、それは、前記インプラント部材の部分的水和または完全水和時に２５％を超えて増大しない２０記載の椎間板インプラント。
２３．前記横方向軸に沿って前記インプラント部材の幅の増加を限定するのを補助する補強部材をさらに具備する２２記載の椎間板インプラント。
２４．前記補強部材は、より剛性なヒドロゲル層に位置する２３記載の椎間板インプラント。
２５．前記補強部材は、織物繊維、穿孔したポリマーホイルおよびその組み合わせからなる群から選択される２２記載の椎間板インプラント。
２６．前記織物繊維は、織られた格子、不織織物、または、ウェブの形態である２５記載の椎間板インプラント。
２７．前記少なくとも２つのヒドロゲル層は、実質的に平行である２０記載の椎間板インプラント。
２８．前記ヒドロゲル層の前記第１のものよりも剛性であり、且つ、非ヒドロゲル形成ポリマー、金属およびグラファイトからなる群から選択された材料から作られる第３の層をさらに具備する２０記載の椎間板インプラント。
２９．前記ポリマーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、アクリル、メタクリル、ポリテトラフルオロエチレンおよびその組み合わせからなる群から選択される２８記載の椎間板インプラント。
３０．前記少なくとも２つの層は、前記層の相互架橋によって互いに接着される２０記載の椎間板インプラント。
３１．前記少なくとも２つの層は、接着剤によって互いに接着される２０記載の椎間板インプラント。
３２．前記インプラント部材は少なくとも３つのヒドロゲル層を含み、前記ヒドロゲル層の第１および第２のものは、前記ヒドロゲル層の第３のものほど剛性ではない２０記載の椎間板インプラント。
３３．前記ヒドロゲル層の第１および第２のものは、実質的に同一の厚さおよび組成を有する３２記載の椎間板インプラント。
３４．前記少なくとも３つのヒドロゲル層は、実質的に互いに平行である３３記載の椎間板インプラント。
３５．前記ヒドロゲル層の第３のものは、前記ヒドロゲル層の第１のものと第２のものの間に挟まれる３２記載の椎間板インプラント。
３６．水平軸に沿って前記インプラント部材の長さの増加を限定するのを補助する補強部材をさらに具備する３２記載の椎間板インプラント。
３７．前記補強部材は、前記第３のヒドロゲル層に位置する３６記載の椎間板インプラント。
３８．前記インプラント部材は第４のヒドロゲル層を含み、前記第３および第４のヒドロゲル層は、前記ヒドロゲル層の第１および第２のものよりも剛性であり、前記第３および第４の層は、実質的に同一の厚さおよび組成を有する３２記載の椎間板インプラント。
３９．前記インプラント部材は少なくとも４つのヒドロゲル層を含み、前記ヒドロゲル層の少なくとも３つは、前記ヒドロゲル層の第４のものほど剛性ではない２０記載の椎間板インプラント。
４０．前記インプラント部材は少なくとも５つのヒドロゲル層を含み、前記ヒドロゲル層の少なくとも３つは、前記ヒドロゲル層の第４および第５のものほど剛性ではない３９記載の椎間板インプラント。
４１．前記ヒドロゲル層の第４および第５のものは、それぞれ、前記あまり剛性ではないヒドロゲル層の前記少なくとも３つのものの各々の間に挟まれて、より剛性なヒドロゲル層とあまり剛性ではないヒドロゲル層との交互の配列を形成する４０記載の椎間板インプラント。
４２．補強部材が、前記より剛性なヒドロゲル層の少なくとも１つに位置する４１記載の椎間板インプラント。
４３．補強部材が、前記より剛性なヒドロゲル層の各々内に位置する４２記載の椎間板インプラント。
４４．前記少なくとも５つのヒドロゲル層は実質的に平行である４０記載の椎間板インプラント。
４５．前記インプラント部材は、最大膨潤状態で、約８５重量％から約９５重量％の間の含水量を有する２０記載の椎間板インプラント。
４６．前記ヒドロゲルは、部分的に加水分解されたポリアクリロニトリルと、部分的にアミノ化されたポリアクリロニトリルと、結晶化したポリビニルアルコールと、親水性ポリウレタンと、寒天と、それらの組み合わせと、からなる群から選択されるポリマーを含む２０記載の椎間板インプラント。
４７．前記インプラント部材は、ヒドロゲルの層によって封入される２０記載の椎間板インプラント。
４８．隣接する椎骨の間に位置決めするように寸法づけられたインプラント部材を具備する椎間板インプラントであって、前記インプラント部材は脊柱の軸方向に重ねられた形態の少なくとも２つの層を含み、前記層の第１のものは、前記層の第２のものほど剛性ではなく且つ最大膨潤の状態で７５重量％を超える含水量を有するヒドロゲル層であり、前記層の第２のものは、実質的に平坦であり、前記層の第１のものより剛性があり、それによって、前記インプラント部材の少なくとも部分的な脱水時に、前記インプラント部材は、長手方向軸に沿った長さへ膨潤し前記隣接する椎骨の間の空間よりも大きい容量を有する椎間板インプラント。
４９．前記隣接する椎骨の間の前記空間は、前記円板空間である４８記載の椎間板インプラント。
５０．前記インプラント部材は、水平軸と、前記水平軸に沿って延在する長さと、をさらに規定し、それは、前記インプラント部材の部分的水和または完全水和時に２５％を超えて増大しない４８記載の椎間板インプラント。
５１．前記水平軸に沿って前記インプラント部材の長さの増加を限定するのを補助する補強部材をさらに具備する５０記載の椎間板インプラント。
５２．前記補強部材は、より剛性な層に位置する５１記載の椎間板インプラント。
５３．前記補強部材は、織物繊維、穿孔したポリマーホイルおよびその組み合わせからなる群から選択される５０記載の椎間板インプラント。
５４．前記織物繊維は、織られた格子、不織織物、または、ウェブの形態である５０記載の椎間板インプラント。
５５．前記少なくとも２つの層は、実質的に平行である４８記載の椎間板インプラント。
５６．前記第２の層は、非ヒドロゲル形成ポリマー、金属およびグラファイトからなる群から選択された材料から作られる４８記載の椎間板インプラント。
５７．前記ポリマーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリ尿素、アクリル、メタクリル、ポリテトラフルオロエチレンおよびその組み合わせからなる群から選択される５６記載の椎間板インプラント。
５８．前記２つの層は、前記層の相互架橋によって互いに接着される４８記載の椎間板インプラント。
５９．前記２つの層は、接着剤によって互いに接着される４８記載の椎間板インプラント。
６０．前記インプラント部材は少なくとも３つの層を含み、前記層の第１および第２のものは、前記層の第３のものほど剛性ではないヒドロゲルである４８記載の椎間板インプラント。
６１．前記ヒドロゲル層の第１および第２のものは、実質的に同一の厚さおよび組成を有する６０記載の椎間板インプラント。
６２．前記層は、実質的に互いに平行である６０記載の椎間板インプラント。
６３．前記層の第３のものは、前記ヒドロゲル層の第１のものと第２のものの間に挟まれる６０記載の椎間板インプラント。
６４．前記水平軸に沿って前記インプラント部材の長さの増加を限定するのを補助する補強部材をさらに具備する６０記載の椎間板インプラント。
６５．前記補強部材は、前記より剛性な第３の層に位置する６４記載の椎間板インプラント。
６６．前記インプラント部材は、前記ヒドロゲル層の第１および第２のものよりも剛性である少なくとも２つの層を含み、前記より剛性な層は、実質的に同一の厚さおよび組成を有する６０記載の椎間板インプラント。
６７．前記インプラント部材は、少なくとも３つのヒドロゲル層を含む４８記載の椎間板インプラント。
６８．前記インプラント部材は、それぞれ、前記ヒドロゲル層の間に挟まされた少なくとも２つのより剛性な層を含む６７記載の椎間板インプラント。
６９．前記インプラント部材は、ヒドロゲルの層によって封入される４８記載の椎間板インプラント。
【００８９】
上記の記載は、好適な実施の形態および実施例を述べる。当業者は、実施の形態および実施例の修正を想定し、それは、ここに具体的にははっきりとは書かれてはいないが、依然として、添付の特許請求の範囲の精神および範囲内であることを理解すべきである。たとえば、層は実質的に平行であると記載されているが、一定の実施の形態では、個別の層が均一な厚さではなく、すなわち、層の一方の側が他方より厚く、断面の楔形状を形成してもよいことが企図される。隣接する層は、２つの層が一緒に嵌って実質的に円筒形の形状を形成するように、相補的な形状を形成してもよい。加えて、補強部材は、層に包埋されるのではなく、２つの層の間に位置決めされてもよい。したがって、当業者は、特許請求の範囲の精神および範囲内である他の修正を想定する。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】緩和状態にある本発明にしたがった人工装具の１つの実施の形態の側切断図である。したがって、装置１は、頂部５と側部７および９と底部１１とを備え、可撓性のある外皮から形成される外側箱３を有し、柔軟な層１３、１５、１７および１９と、剛性層２１、２３および２５と、を含む。
【図２】圧縮状態にある本発明にしたがった人工装具の１つの実施の形態の側切断図である。したがって、装置１は、頂部５と側部７および９と底部１１とを備え、可撓性のある外皮から形成される外側箱３を有し、柔軟な層１３、１５、１７および１９と、剛性層２１、２３および２５と、を含む。
【図３】本発明による椎間板インプラントの１つの実施の形態の概略図である。
【図４】脱水状態のインプラントを示す本発明による椎間板インプラントの１つの実施の形態の写真表示図である。
【図５】水和後の図４に示された椎間板インプラントの写真表示図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  装置
３  外側箱
５  頂部
７  側部
９  側部
１１  底部
１３  柔軟な層
１５  柔軟な層
１７  柔軟な層
１９  柔軟な層
２１  剛性層
２１  剛性層
２３  剛性層
２５  剛性層
【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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