(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）一つあるいは幾つかの組織片（１）を備え、この組織片が組織キャリア（２）内に保持され、それにより前記組織片（１）の一つあるいは幾つかの第一面（３）を示す工程、
ｂ）ローラ型活性化手段（４）を備え、この活性化手段がその周囲において配置された、一つあるいは幾つかの第二面（５）を有している工程、および
ｃ）前記第二面（５）を介して、前記第一面（３）上で一定の力をかけるために、前記ローラ型活性化手段（４）と前記組織キャリア（２）の間に相対運動を生じさせる工程を備えた、インビトロの組織（１）を機械的に活性化させるための方法において、
前記第一面（３）が一つの共通の平面（Ｘ）内に配置されており、前記相対運動が前記共通の平面（Ｘ）に対して平行な相対運動（Ｔ）を含んでいることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記相対運動が、その軸線を中心にした、前記ローラ型活性化手段（４）の回転（Ｒ）を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ローラ型活性化手段（４）が、その第二面（５）での周速度が少なくとも一時的に前記平面（Ｘ）に対して平行な相対運動（Ｔ）の速度とは異なるような回転速度で回転し、それにより、前記第一面（３）と前記第二面（５）の間の剪断力が生じることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
ローラ型活性化手段の回転（Ｒ）が、前記共通の平面（Ｘ）に対して平行な前記相対運動に機械的に結合していることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
前記ローラ型活性化手段（４）の前記回転（Ｒ）が、前記共通の平面（Ｘ）に対して平行な前記相対運動（Ｔ）のための駆動装置（９）から分離している駆動手段、または速度および／またはトルク制御部を備えた電動モータ、により生じることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項６】
前記ローラ型活性化手段（４）の前記回転（Ｒ）が、前記共通の平面（Ｘ）に対して平行な前記相対運動（Ｔ）中に、前記第一面（３）および／またはさらなる面（１１）にわたって摩擦接触状態にある、前記第二面（５）を回転させることにより生じることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項７】
剪断力が前記ローラ型活性化手段の回転（Ｒ）に対抗する一定の制動力を加えることにより、前記第一面（３）と前記第二面（５）の間で生じることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
組織キャリア（２）が、弾性かあるいは粘弾性の材料でできており、かつ組織片（１）を保持するための一つあるいは幾つかの凹部（１２）を備えた受容面（１１）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
前記組織片（１）が、前記第一面（３）と前記受容面（１１）が前記共通の平面（Ｘ）内に通例配置されているようにして前記凹部（１２）の内部で保持される  ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記共通の平面（Ｘ）に対して平行な相対運動（Ｔ）中に、前記剪断力により生じる、前記組織キャリア（２）の前記弾性かあるいは粘弾性の材料の変形を緩和できるように、前記剪断力を一時的に解放することを特徴とする請求項３〜７のいずれか一つ、かつ、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記剪断力の解放が、第一面（３）および／または受容面（１１）から前記ローラ型活性化手段（４）を一時的に間隔をあけることにより達せられることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
剪断力の解放が、前記ローラ型活性化手段（４）に加えられる回転駆動力あるいは制動力を一時的に解放することのより達せられることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
前記第一面（３）と前記第二面（５）の間において、変形可能な隔壁（１４）は、前記第一面（３）と前記第二面（５）の間で無菌のバリアを形成するために配置されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
インビトロで製造されてきた組織片（１）が使用されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１５】
軟骨かあるいは軟骨から採取した組織片（１）が使用されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１６】
使用される組織片（１）が組織／骨複合物の一部であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも前記平行な相対運動（Ｔ）と前記ローラ型活性化手段（４）の回転（Ｒ）が、一定の活性化サイクルを達成するために、コンピュータ化された制御手段により個別に制御されることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１８】
第二面（５）と第一面（３）および／または受容面（１１）の間に生じる力が測定され、前記相対運動（Ｔ）および／または回転（Ｒ）を制御することにより予め設定された値に調節されることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
ｄ）一つあるいは幾つかの組織片（１）を保持するための組織キャリア（２）を備え、それにより前記組織片（１）により形成された一つあるいは幾つかの第一面（３）を示し、
ｅ）ローラ型活性化手段（４）を備え、このローラ型活性化手段が周辺部に一つあるいは幾つかの第二面（５）を備え、そして
ｆ）前記組織キャリア（２）と前記ローラ型活性化手段の間に相対運動を生じさせるための駆動手段を備え、前記ローラ型活性化手段が、前記組織片（１）を機械的に活性化させるために、前記第二面（５）を介して、前記第一面（３）に一定の力をかけるために設けられている、請求項１〜１８のいずれか一つに記載の方法を実施するための、インビトロの組織（１）を機械的に活性化させる装置において、
組織キャリア（２）は、前記第一面（３）が一つの共通の平面（Ｘ）内で配置されるように、前記組織片（１）を受容しかつ取付けるのに適していること、および
前記駆動手段が前記ローラ型活性化手段（４）と前記組織キャリア（２）の間の相対運動を生じさせるように構成されており、この相対運動が前記平面（Ｘ）に対して平行な相対運動（Ｔ）を含んでいることを特徴とする装置。
【請求項２０】
前記駆動手段が、その軸線を中心にして前記ローラ型活性化手段（４）の回転（Ｒ）を生じさせるように構成されていることを特徴とする請求項１９記載の装置。
【請求項２１】
前記駆動手段が、第二面（５）での周速が前記平面（Ｘ）に対して平行な相対運動（Ｔ）の速度とは異なるような速度で、前記平面（Ｘ）に対して平行な相対運動（Ｔ）中に前記ローラ型活性化手段を回転させるように構成されており、それにより前記第一面（３）と前記第二面（５）の間に剪段力が生じることを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
駆動手段が前記平面（Ｘ）に対して平行な前記相対運動（Ｔ）と、前記ローラ型活性化手段（４）の回転（Ｒ）を機械的に結合させるための結合手段を備えていることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
前記結合手段が駆動輪（６）を備え、この駆動輪は、前記ローラ型活性化手段（４）に連結するとともに、少なくとも前記相対運動（Ｔ）が行われている間は、摩擦通路と摩擦的に、あるいは、ギヤロッド（７）又はチェーン部分と確実に結合し、そして、これら摩擦通路、ギアロッド、チェーン部分は、少なくとも第一面の前記共通の平面に対して平行な相対運動中は組織キャリアに対して静止しており、そして前記平面（Ｘ）に対して平行に延びていることを特徴とする請求項２２記載の装置。
【請求項２４】
前記駆動手段が、ローラ型活性化手段（４）を回転させるための制御可能な駆動装置、または速度および／またはトルク用の電子制御部を備えた電動モータ、を備えていることを特徴とする請求項２１記載の装置。
【請求項２５】
前記第一面（３）および／前記平面（Ｘ）に対して平行な、前記相対運動（Ｔ）中の別の面（１１）にわたり、摩擦接触している前記第二面を転がすことによりその軸線を中心にして前記ローラ型活性化手段（４）の回転を生じさせるように前記駆動手段が構成されていることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２６】
さらに前記駆動手段がトルク手段（１０）、すなわちローラ型活性化手段（４）の前記回転（Ｒ）に対抗するトルクを生じさせるための、及びそれにより前記第一面（３）と前記第二面（５）の間で剪断力を生じさせるための電動駆動機構あるいは摩擦ブレーキ機構（１０）を備えていることを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
前記組織キャリア（２）が、その中に組織片（１）を受容しかつ取付けるための、一つあるいは幾つかの凹部（１２）を備えた平面の受容面（１１）を有しており、その受容面（１１）が弾性あるいは粘弾性の材料により形成されており、かつ前記平面（Ｘ）に対して平行であることを特徴とする請求項１９〜２６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２８】
前記装置が、前記剪断力により生じる、前記組織キャリア（２）の前記弾性あるいは粘弾性の材料の変形を緩和するために、前記平面（Ｘ）に対して平行な相対運動（Ｔ）中に、前記剪断力を一時的に解放することができるように構成されていることを特徴とする請求項２２、２３、２４、２６のいずれか一つ、かつ、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記駆動手段が、前記剪断力を解放するために、ローラ型活性化手段（４）を前記第一面（３）および／または前記受容面（１１）から一時的に間隔をおいて配置するように構成されていることを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項３０】
ローラ型活性化手段（４）が円筒状体あるいは円錐状体であり、この円筒状体あるいは円錐状体が周辺部において少なくとも一つの平坦部（１３）を有しており、この平坦部が前記ローラ型活性化手段（４）の回転（Ｒ）中に第二面（５）と、前記第一面（３）および／または前記受容面（１１）との間に一時的に間隙を形成し、それにより前記剪断力が解放されるように構成されていることを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項３１】
前記駆動手段が前記ローラ型活性化手段（４）に加えられる回転駆動力あるいは回転ブレーキ力を一時的に解放するように構成されており、それにより前記剪断力が解放されることを特徴とする請求項２８記載の装置。
【請求項３２】
前記第一面（３）と前記第二面（５）の間において、変形可能な隔壁（１４）が前記第一面（３）と前記第二面（５）の間に無菌のバリアを形成するために配置されていることを特徴とする請求項１９〜３１のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３３】
予め設定された相対運動パターンを得るために、少なくとも開ループあるいは閉ループ運転で、前記組織キャリア（２）と前記ローラ型活性化手段（４）の間の平行な相対運動（Ｔ）および／または前記ローラ型活性化手段（４）の回転（Ｒ）を制御するためのプログラム可能なコンピュータ制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１９〜３２のいずれか一つに記載の装置。
【請求項３４】
前記第二面（５）と、前記第一面（３）および／または前記受容面（１１）との間に生じる力を測定するための、および前記制御手段を介してこれらの力を制御するための前記制御手段と接続しているセンサー手段をさらに備えていることを特徴とする請求項３３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念による、インビトロの組織を機械的に活性化するための方法と装置、ならびにインビトロの機械的活性化中に組織片を保持するための組織キャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
インビトロで培養された筋骨格の組織は、機械的負荷に応答する組織のユニークな能力があるので、組織の培養中に組織に機械的負荷パターンをかけることにより、例えば移植片として、組織のその先のインビトロの使用のために最適化し、かつ“仕立てる”ことができることがよく知られている。
【０００３】
特許文献１には、インビトロの生体ポリマー組織構造に、例えば各々剪断力、摩擦力、ねじり力、圧縮力あるいはこれらの組合せ力のような選択された力をかけるための幾つかの装置と方法が開示されている。このように行うために、組織は組織キャリア上に取付けられ、次いでプランジャ型かあるいはローラ型の活性化手段により機械的に活性化される。
プランジャ型活性化手段を有する装置により、小さい組織片を活性化することができるが、ローラ型活性化手段を有する装置により、円筒形の組織キャリアの内部に配置された大きな組織面を活性化することができる。しかしながら、これらの装置を自動化された工業生産に効率的に組み込むことはほとんど不可能である。というのも、特に多くの個別組織片が関わっている場合、多数の円筒形の組織キャリアを一つの活性化手段でまかない、かつこれら組織キャリアにおいて組織を安全に取付けることは難しいからである。
【特許文献１】米国特許第５８８２９２９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、前に述べた短所を有していない方法、装置及び組織キャリアを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の側面は、機械的なインビトロの組織の活性化のための方法に関する。本発明の第一工程によれば、一つあるいは幾つかの組織片が設けられており、これらの組織片が活性化されるべき第一面を示すように組織キャリア内に保持されている。本方法の他の工程によれば、ローラ型活性化手段が設けられており、これらの活性化手段は外周部に配置された、一つあるいは幾つかの第二面を有している。本発明のさらに別の工程によれば、前記ローラ型活性化手段と前記組織キャリアは、例えば剪断力、摺動があるかあるいはない摩擦力、ねじり力、圧搾力、圧縮力あるいはこれらの組合せ力のような一定の力が、前記組織片を機械的に活性化するための前記ローラ型活性化手段の第二面を介して、前記組織片の第一面にかかるようにして、互いに相対的に運動する。
【０００６】
組織片の第一面が一つの共通の平面（以下、「共通平面」ともいう。）内に現われるようにして組織キャリア内で組織片を保持することにより、かつ組織片の活性化中にローラ型活性化手段を移動することにより、組織キャリア上で組織片を安全に取付けることと、一つの活性化工具により幾つかの組織キャリアを扱うことは容易に行われ、したがってこの活性化法を自動化工業生産に組み込むことは実用的になる。
【０００７】
本方法の好ましい実施例において、ローラ型活性化手段と組織キャリアの間の相対運動が、その軸線を中心にした、前記ローラ型活性化手段の回転を含み、その際、前記ローラ型活性化手段は、その周速度、すなわちその第二面での周速度が少なくとも一時的に第一面の共通平面に対して平行な相対運動の速度とは異なるような回転速度で回転するのが好ましい。そうすることにより、前記組織キャリアに対するローラ型活性化手段の運動は、理想的な回転運動ではなく、前記第一面と前記第二面の間の剪断力を生じさせる。
【０００８】
このことは、好ましい一実施例においては、ローラ型活性化手段の運動を第一面の共通平面に対して平行な、組織キャリアとローラ型活性化手段の間の相対運動に機械的に結合することにより達せられ、その結果両方の運動の間に機械的かつ強制的結合が生じる。このようにしてこれらの運動を結合することは、別々の制御手段を全く必要としないという長所を有する。
【０００９】
他の好ましい実施例において、このことは、ローラ型活性化手段と組織キャリアの間の相対運動の停止を生じさせるための手段と機械的に結合せず、別個に制御できるローラ型活性化手段を回転させるための駆動手段を使用することにより達せられ、それにより相対運動を調節する点で高い自由度が得られ、その結果、汎用性がある活性化パターンが得られる。ローラ型活性化手段を回転させるための分離した駆動手段は、個別の速度および／またはトルク制御部を備えた電動モータを備えているのが好ましい。
【００１０】
さらに別の好ましい実施例において、このことは、第一面の共通平面に対して平行な、組織キャリアとローラ型活性化手段の間の前記相対運動中に、前記第一面にわたっておよび／またはさらなる面、例えば組織キャリアの受容面にわたって摩擦接触状態にある、その第二面を備えた前記ローラ型活性化手段を回転させることにより達せられる。剪断力が
組織片の第一面とローラ型活性化手段の第二面との間で生じる場合、ローラ型活性化手段の回転運動は、例えば摩擦制動により、その軸線を中心にして前記ローラ型活性化手段の回転に対抗する制動力を加えることにより妨げられる。このようにして、制御された剪断力を、極めてコスト効率がいい方法で組織片にかけることができる。
【００１１】
組織キャリアは、本発明の第一側面による方法で使用されるのが好ましく、この組織キャリアは弾性かあるいは粘弾性の材料でできており、かつ受容面を有する。受容面内において、一つあるいは幾つかの凹部あるいは穴は、その第一面と受容面が、共通平面内に配置されているようにして組織片を保持するために形成されており、従って実質的に一つの共通平面を形成する。これにより、組織片は組織キャリアの内部で安全に保持される。
【００１２】
受容面を備えた共通平面内に配置された組織片の第一面に剪断力をかけると、前記組織キャリアの弾性かあるいは粘弾性の材料は、受容面にかかる剪断力により変形することがある。このような変形は組織キャリア内の組織片の安全な保持に不都合な影響を与えるかもしれないので、この変形を緩和できるように、例えばある一定の期間をおいて、前記剪断力を一時的に解放するのが有利である。
【００１３】
好ましい一実施例において、このように前記剪断力を解放することは、受容面から前記
ローラ型活性化手段を一時的に間隔をあけることにより達せられる。このことが動作カムに沿って前記ローラ型活性化手段の案内された運動を介して行われる場合、機械的かつ強制的な運動の結合により動作は安全になる。
【００１４】
他の好ましい実施例において、このような剪断力の解放は、前記ローラ型活性化手段に加えられる回転駆動力あるいは制動力を一時的に解放することのより達せられる。この方法により高度に汎用的である長所が得られる。
【００１５】
本発明の第一の側面による方法のさらに別の好ましい実施例において、変形可能な隔壁は、前記第一面と前記第二面の間で無菌のバリアを形成している一方で、組織片を機械的に活性化できるように、前記第一面と前記第二面の間に配置されているが、その一方で前記第一面と前記第二面の間で無菌のバリアを形成している。このことは、幾つかの組織キャリアが一つのローラ型活性化手段により扱われるべきである場合、特に重要であり、さらにこの場合に、隔壁が組織キャリアの一部であることが好ましい。
【００１６】
本方法は機械的に活性化している組織片のために使用され、これらの組織片はインビトロで製造され、軟骨かあるいは軟骨から採取した組織であり、および／または組織／骨複合物の一部であるのが好ましい。というのも、このような使用の場合にこの方法の長所が明らかになるからである。
【００１７】
さらに、好ましくはコンピュータ化された制御手段により、少なくとも前記平行な相対運動と前記ローラ型活性化手段の回転を個別に制御するのが好ましく、ローラ型活性化手段と組織キャリアの間の相対運動を全て個別に制御するのが有利である。さらに、第二面と第一面および／または受容面の間に生じる力が測定され、ローラ型活性化手段と組織キャリアの間の相対運動を制御することにより設定された値に調節される場合、高い汎用性が得られる。
【００１８】
本発明の第二の側面は、インビトロの組織を機械的に活性化する装置に関し、この装置は本発明の第一の側面による方法を実施するのに使用するのが好ましい。装置は組織キャリアと、ローラ型活性化手段と作動手段とを備えている。組織キャリアは組織片が共通平面内で一つあるいは幾つかの面を示すように、一つあるいは幾つかの組織片を保持できるように構成されている。ローラ型活性化手段はその周囲において、前記第一面に作用するための、一つあるいは幾つかの第二面を有する。作動手段は相対運動を生じさせるために構成されており、この相対運動は組織キャリアとローラ型活性化手段の間の第一面の前記共通平面に対して平行な相対運動を含み、それにより組織片を機械的に活性化させるために、第一面と第二面の間で、一定の力あるいは機械的負荷パターンが各々生じる。このような装置を使用することにより、インビトロの組織を機械的に活性化することを工業的規模で自動化しかつ実施することができる。
【００１９】
装置の好ましい実施例において、作動手段はその軸線を中心にして前記ローラ型活性化手段に回転を生じさせるように構成されている。作動手段は適所において、第一面の共通平面に対して平行な、ローラ型活性化手段と組織キャリアの間の相対運動の速度とは異なる周速で、前記平面に対して平行な相対運動中に、前記ローラ型活性化手段を回転させるようになっているのが好ましい。従って、理想的回転運動とは異なる相対運動は、ローラ型活性化手段と組織キャリアの間で得られ、これにより第一面と第二面の間に剪断力が生じる。
【００２０】
ローラ型活性化手段に回転を生じさせるために、作動手段はローラ型活性化手段の回転と、第一面に対して平行な、ローラ型活性化手段と組織キャリアの間の相対運動との間で強制的かつ機械的結合を得るための機械的結合手段を備えている。機械的結合手段は駆動輪を備えているのが好ましく、この駆動輪は機械的結合手段を駆動させるためのローラ型活性化手段に連結しており、好ましくはローラ型活性化手段に取付けられている。駆動輪は、−実施例に従属している−摩擦通路と摩擦的に、あるいは、ギヤロッド又はチェーン部分と確実に結合しており、これらは、少なくとも第一面の前記共通平面に対して平行な相対運動中は組織キャリアに対して静止している。この実施例は、一度ローラ型活性化手段と組織キャリアの間の第一面に対して平行な相対運動があると、ローラ型活性化手段の回転が自動的に生じ、それにより信頼性のある運転が可能になる。
【００２１】
装置の駆動手段が、ローラ型活性化手段を回転させるための個々に制御可能な駆動手段、例えば速度および／またはトルク用の電子制御部を備えた電動モータを備えている場合、特定の要求に合わせた相対運動に適合した高度な汎用性が得られる。
【００２２】
さらに、ローラ型活性化手段と組織キャリアの間の第一面の共通平面に対して平行な相対運動中に、前記第一面および／または例えば組織キャリアの受容面のような別の面にわたり、摩擦接触している第二面を備えた前記ローラ型活性化手段を転がすことによりその軸線を中心にして前記ローラ型活性化手段の回転を生じさせるように作動手段が構成されているのが好ましい。この場合、さらに作動手段がトルク手段、例えばローラ型活性化手段の回転に対抗するトルクを生じさせるための、及びそれにより低コストで前記第一面と前記第二面の間で一定の剪断力を生じさせるための電動駆動機構あるいは摩擦制動機構を備えていると有利である。
【００２３】
本装置の別の好ましい実施例において、その組織キャリアはその中に組織片を受容しかつ取付けるための、一つあるいは幾つかの凹部を備えた平面の受容面を有している。受容面は弾性あるいは粘弾性の材料により形成されており、かつ第一面の共通平面に対してほぼ平行であるかあるいは第一面の共通平面内に配置されている。このような組織キャリアにより、機械的な活性化時に組織片を安全に取付けることができるようになる。
【００２４】
装置が前述の組織キャリアを備え、作動手段がローラ型活性化手段の第二面と組織キャリアの受容面の間に剪断力を生じさせるように構成されている場合、さらに作動手段は前記剪断力により生じる、前記組織キャリアの前記弾性あるいは粘弾性の材料の変形を緩和するために、組織片の第一面の共通平面に対して平行な、ローラ型活性化手段と組織キャリアの間の相対運動中あるいはこの相対運動に追従して、前記剪断力を一時的に解放することができるように構成されているのが好ましい。それにより、組織片の初期取付け状態が再度確保される。
【００２５】
これを容易にするために、作動手段はローラ型活性化手段を受容面から一時的に間隔をおいて配置するように構成することができ、ローラ型活性化手段は円筒状体あるいは円錐状体として形成することができ、この円筒状体あるいは円錐状体は周辺部において少なくとも一つの平坦部を有しており、この平坦部は前記ローラ型活性化手段の回転中に第二面と受容面の間に一時的に間隙を形成する。もしくは作動手段は前記ローラ型活性化手段に加えられる回転駆動力あるいは回転制動力を一時的に解放するように構成することができる。
【００２６】
さらに別の好ましい実施例において、装置は変形可能な隔壁を備え、この隔壁は組織片とローラ型活性化手段の間に無菌のバリアを形成するために、第一面と第二面の間に配置されている。
装置のさらに好ましい実施例は、制御手段、好ましくは開ループあるいは閉ループ運転で、前記組織キャリアと前記ローラ型活性化手段の間の相対運動を制御するためのプログラム可能なコンピュータ制御手段を備えている。実施例が前記第二面と、前記第一面および／または前記受容面との間に生じる力を測定するための、および特に前記制御手段を介してこれらの力を制御するための前記制御手段と接続しているセンサー手段を付加的に備えているとさらに好ましい。このような装置は設定された活性化サイクルに容易にかつ繰り返して適合することができる。
【００２７】
本発明の第三の側面は、インビトロの機械的活性化中に組織片を安全に保持するための、好ましくは本発明の第一の側面による方法で使用するための、あるいは本発明の第二の側面による装置のための組織キャリアに関する。組織キャリアは、弾性かあるいは粘弾性の材料により形成された平坦か、凹状かあるいは凸状の受容面を有しており、かつ前記組織キャリアにおいて前記組織片を受容しかつ取付けるための、前記受容面の内部に配置された一つあるいは幾つかの凹部を有している。このような組織キャリアにより、機械的活性化中に組織片を安全に取付けることができる。組織キャリアの好ましい実施例において、凹部は穴を形成しており、これらの穴は受容面から穴の底部への方向に広がっており、それにより確実にロックすることで組織片を前記凹部内に固定することができる。
【００２８】
これらの穴は、好ましくは円形あるいは多角形の横断面を備えた、特に六角形の横断面を備えた円錐形状を有しているのが好ましい。
【００２９】
組織キャリアの別の好ましい実施例において、凹部の壁は凹部内において組織片の確実な固定を容易にするための周囲の溝あるいは有歯部を備えている。
【００３０】
組織キャリアのさらに別の好ましい実施例において、受容面と凹部を備えた組織キャリアの一部は、弾性かあるいは粘弾性の材料のスラブにより、特に好ましくは流し込み成形により形成されたシリコンスラブにより形成されている。凹部はスラブ内で止まっていてもよくあるいは受容面に対してほぼ垂直な方向でスラブを貫通して延びていてもよい。このようなスラブは消耗品として低コストで大量に生産することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明を、実施例により以下に詳しく説明する。
【実施例】
【００３２】
本発明の一般的概念は、図１により概略的に説明できる。軟骨組織の細片１は、細片が平面Ｘ内で活性化されるべき第一面３を示すような方法で、組織キャリア２の受容面１１における凹部１２内で保持されている。受容面１１は弾性のあるいは粘弾性の材料、例えばゴム、シリコン、ポリウレタン、あるいはラテックスの扁平なスラブ１５により形成されており、かつ平面Ｘ内に延在している。円筒ローラ４の形のローラ型活性化手段４は、受容面１１にわたり、かつ第一面３にわたりその周囲に配置された第二面５により回転し、それによりローラ４はその軸線を中心にして回転運動（Ｒ）を行い、かつ前記平面Ｘに平行な組織キャリア２に対して並進運動Ｔを行う。回転運動中、ローラ４は一定の力により受容面１１と第一面３とに抗して押圧されるので、圧縮しかつ圧搾する力が第二面５を介してこれらの面３，１１にかかり、それにより組織片１は活性化する。
【００３３】
同じ原理を図２に示してあるが、ローラ４の第二面５と組織キャリア２の受容面１１と組織細片１の第一面３との間の相違により、弾性材料、例えば無菌処置のバリアを形成するラテックスすなわちゴムの変形可能な隔壁１４が配置されている。この処置により、無菌領域１６が、組織細片１の周囲に形成されており、この無菌領域により活性化サイクル中において組織１を汚染する危険は著しく減り、かつ横方向の汚染の危険もなく、同じローラにより様々な組織キャリア内で保持された組織細片を活性化することができる。無菌領域は、特殊なガスおよび／または特殊な液体、例えば養液により満たされており、さらに例えば温度、湿度及び圧力に関して十分調整されている。組織キャリア２と隔壁１４が、自動的に操作可能な閉鎖された無菌容器モジュールを共に形成すると有利である。この場合、共通の活性化機械に対して多くのこのようなモジュールを自動的にかつ所定の間隔で供給することにより、工業的規模の活性化プラントを新設するのは容易である。
【００３４】
図３は図１に似た活性化原理を示す。この図において、二つの組織片１が組織キャリア２内で保持されており、それにより組織片は各々、共通平面Ｘ内で第一面３を示している。図１に示した原理とは対照的に、制動力がローラ４にかかり、この制動力は、平面Ｘに平行な並進運動Ｔの間、受容面１１および／または第一面３との摩擦接触により起こされた自由回転に抵抗する。したがって、ローラの回転速度は、自由回転運動に対して低減され、その結果その周速度と平面Ｘに平行な並進運動の速度の間に差が生じ、それにより第二面５と、受容及び第一面１１，３との間に剪断力が生じる。次にこれらの剪断力により、スラブ１５はローラ４の正面で膨らむ。組織キャリア２内で組織細片１を確実に取付けるために、この剪断力あるいは変形は各々、例えば制動力を一時的に解放することにより、あるいはローラ４の第二面５を組織キャリア２の受容面１１から間隔をおいて配置することにより解放されることが多い。
【００３５】
図４は活性化原理を示しており、その周囲に均等に分配された四つの平坦部１３を有するローラ４が使用されていて、これらの平坦部は各々二つの隣接した第二面５を分離している。ローラ４は受容面１１あるいは平面Ｘの各々に対して平行に運動し、かつ同時に（図示していない）別の駆動手段により、その軸線を中心にして回転する。回転Ｒの速度は、第二面５におけるその周速度が平面Ｘに平行な並進運動の速度よりも遅い程度であり、それにより第二面５と、受容及び第一面１１，３との間に剪断力が生じ、次いでローラ４の正面においてスラブ１５は膨らんで変形する。一度組織細片１の第一面３が、ローラ４の第二面５により活性化されると、この第二面５は並進運動Ｔの間、ローラ４の回転Ｒのために、ローラ４と受容面１１の間の隙間生じさせる平坦部１３により追従され、それにより剪断力は解放され、かつスラブ１５の変形は緩和される。さらなる並進運動Ｔと回転Ｒの最中に、ローラ４の第二面５は、次の第一面３と受容面１１と摩擦接触し、かつさらに第二面５とこれらの面３，１１との間に各々、圧縮力、圧搾あるいは混練力、そして剪断力を発生させる。
【００３６】
図５は図４に開示された原理に従って作動する活性化装置の概略図を示す。装置は、図４から知られた組織キャリア２とローラ４の他に、平面Ｘに対して平行でかつ垂直なローラ４の案内される運動を支持しかつ可能にするための支持構造部１７を備えている。平面Ｘ内には、組織キャリア２の受容面１１と活性化されるべき組織片１の第一面３が配置されている。支持構造部はエンコーダを備えた電動モータ９により、平面Ｘに対して平行に運動でき、この電動モータは、支持構造部１７に取付けられたギヤロッド１９を動かす歯車１８を駆動させ、それにより、さらにローラ４は前記平面Ｘに対して平行に運動する。平面Ｘに対して垂直なローラ４の位置は、調節ネジ２０を使用して手動かあるいは自動で調節することができ、それにより、ローラ４の第二面５と、組織キャリア２の受容面１１および／または組織片１の第一面３との間の圧縮力を調節することができる。自動調節の場合、例えば、組織キャリア２内の組織片１の下方に設置された圧力センサを使用して、圧縮力を測定することにより、閉ループで調節を行うのが好ましい。その上ローラ４は一方の端部に歯車６を備え、この歯車はその第二面５により規定されたローラ４の直径よりも大きい有効ピッチ円直径を有し、平面Ｘに対して平行に延びておりかつ組織キャリア２上に取付けられたギヤロッド７の歯と噛合う。これにより、ローラ４は支持構造部１７を介してモータ９により平面Ｘに対して平行に運動すると自動的に回転する。歯車６の有効ピッチ円直径とその第二面５により規定されたローラ４の直径の間の差のために、ローラ４の周速度は、平面Ｘに対して、あるいは受容面１１と第一面３の各々に対して平行な並進速度と異なっており、それにより、圧縮および圧搾力だけでなく、平面Ｘに対して平行に移動した距離と共に増大する、面３，５，１１の間の剪断力が生じる。この剪断力は前述の様式における平坦部１３の一つにより初めて解放される。
【００３７】
図６は、ローラ４の回転Ｒと、平面Ｘに対して平行なローラの並進運動Ｔとを生じさせるための機構に関する、図５の活性化装置に極めて類似の活性化装置の概略図を示す。主たる相違は、圧縮力が生じ、剪断力が解放される様式であることにある。平面Ｘに対して垂直なローラ４の位置を調節する調節ネジ２０の代わりに、この実施例においては、交換可能な押圧おもり２１を備えた垂直案内機構が使用されている。ローラは平坦部１３を全く有していないが、図１〜３からすでにわかるように、一つの連続した第二面５を備えた円筒ローラ４として示してある。平面Ｘに対して平行に移動する間に、ローラ４を支承する支持構造部１７の部分に取付けられたカムフォロワー２３は、カム通路２２に沿って移動する。そのように移動することにより、カムフォロワーは間隔をおいて、押圧おもり２１の重力に抗して、ローラ４と一緒に支持構造部１７のこの部分を持ち上げ、それにより剪断力は、ローラ４を組織キャリア２から間隔をおくことにより解放される。平面Ｘに対して垂直な方向での比較的小さい調節範囲が、歯車６とギヤロッド７の有歯部内で吸収できる、図５に示した実施例とは対照的に、この場合、絶対的に必要ではないが、案内ロッド７により歯車６が垂直に移動するのを追跡するのがよい。このことはバネ手段により、歯車６に抗して案内ロッドを押圧することにより達せられる。
【００３８】
ギヤロッド７を伴った歯車６の代わりに、例えばチェーンを伴ったチェーンホイールあるいは摩擦通路を移動する摩擦ホイールを使用し、剪断力とその方向をこれらのホイールの有効直径を変えることにより変化させることができるのは当業者にとっては明らかである。
【００３９】
図７は図３に開示された原理に従って作動する活性化装置の概略図を示す。装置は、図３からわかる組織キャリア２とローラ４に加えて、支持構造部１７を備え、この支持構造部は平面Ｘに対して平行なローラ４を支持しかつ動かすためのリニア駆動機構２４を備えており、この平面Ｘ内には、組織キャリア２の受容面１１と組織片１の第一面３が配置されている。さらに、支持構造部１７はローラ４と摩擦制動部１０の形のトルク手段１０により、第一面３と受容面１１にかかる圧縮力を調節するための交換可能な押圧おもり２１を備えている。この摩擦制動はローラ４の回転Ｒに対抗する一定の制動トルクを発生させる。平面Ｘに対して平行に移動している間に、第二面５を備えたローラは、これらの面３，１１に圧縮および圧搾力をかけるだけでなく、摩擦制動部１０により生じる制動トルクにより、平面Ｘに対して平行に移動している間に、前に論じた実施例とは対照的に、一定でかつ増大しない剪断力もかける。図６に示した実施例からすでにわかるように、ローラ４を支承する支持構造部１７の部分に取付けられた（破線で示した）カムフォロワー２３は、この平行な運動Ｔの間、組織キャリア２上に取付けられたカム通路２２に沿って移動し、それにより所定の位置で支持構造部１７は押圧おもり２１の重力に抗してローラ４と一緒に持ち上がり、剪断力はローラ４を組織キャリア２から間隔をおくことにより解放される。
【００４０】
図８〜１０は、図５の略図に従って作動する活性化装置の第一実施例の異なる図を示す。装置は組織キャリア２と、ローラ４と、ローラ４を支持しかつ組織キャリア２に対してローラの案内運動を行わせるための可動な支持構造部１７とを収容するための頑丈な骨組構造部２５を備えている。組織キャリア２は、養液容器２６内に配置されており、かつ図５に示したようにその上部にシリコンスラブ１５を設けてあり、このシリコンスラブは、幾つかの組織片１が共通の水平平面Ｘ内で第一面３を示すような方法でこれらの組織片１を取付けるための、凹部１２を有する平らな受容面１１を備えている。ローラ４はその周囲に配置された幾つかの第二面５を有しており、これらの第二面は幾つかの平坦部１３により分離されている。図５の論議において説明した作動モードを容易にするために、ギヤードサーボモータ９は支持構造部１７に取付けられたギヤロッド１９の歯と噛合う歯車１８を駆動し、それにより支持構造部１７は前後方向で、水平に移動する。支持構造部１７において回転可能に支持されたローラ４は、一方の端部に配置された歯車６を備えており、この歯車はその第二面５により規定されたローラ４の直径よりも大きい有効ピッチ円直径を有する。この歯車６は骨組構造部２５に不動に取付けられたギヤロッド７の歯と係合し、それによりローラ４は、前後方向で水平に移動している一方で、時計回りおよび反時計回りに回転する。受容面１１において、および組織片１の第一面３においてローラ４の第二面５によってかかる圧縮力を調節するために、支持構造部は、ローラ４の垂直位置を調節するための手動で調節可能なマイクロメータネジ２０を有する垂直案内部を備えている。
【００４１】
図１１は本発明による組織活性化装置の第二実施例の平面図を示す。この実施例の組織キャリア２は環状の養液容器２７と平坦なシリコンスラブ１５を設けてあり、このシリコンスラブは前記容器２７の内部において、水平平面内で延在している環状の受容面１１を備えている。受容面１１は、受容面１１により規定された中心の周囲における二つの異なる直径上に配置された多数の穴１２を備えており、この穴の中には組織片１が受容面１１の水平平面内で活性化されるべき第一面３を示すようにして取付けられている。さらに、装置はローラシャフト２８に不動に取付けられた円筒ローラ４を備えている。ローラシャフト２８は受容面１１により規定された中心に向って延びており、受容面においてローラシャフトは、受容面１１と第一面３に対して垂直な前記中心で回転する駆動シャフトの駆動端部２９に回転可能に取付けられている。駆動シャフトはさらに受容面１１と第一面３に向いた一定の圧縮力でもってローラ４を押圧する。ローラシャフト２８上には、ローラ４と駆動シャフトの駆動端部２９の間に歯車６が配置されており、この歯車は受容面１１の中心の周囲で芯出しされ、受容面１１と容器２７に対して回転不能であるギヤリム３０の歯と係合する。駆動シャフトが回転するので、ローラ４は受容面１１の中心の周りで、かつ組織片１の第一面３により規定された平面に対して平行に水平方向の並進運動Ｔを行い、かつ同時に歯車６によりその軸線を中心にして回転する。図示した例において、歯車６の直径とローラ４の直径は、組織片１が配置されている二つの直径の間に置かれた、受容面１１の中心の周囲を囲む（破線で示した）中間直径において、ローラ４が受容面１１で自由回転運動を行うように寸法を決められているが、その一方で組織片が配置されている直径において、周速度は各々水平方向の並進運動に比べて低いかあるいは高い。これにより、組織片１の第一面３と受容面１１には、圧縮及び圧搾力がかかるだけでなく、剪断力もかかる。シリコンスラブ１５の変形を緩和するようにこれらの剪断力を頻繁に解放するために、容器２７の内壁３１はその上部で、カム通路２２として具現化されている。このカム通路は、ローラ４が近傍の組織片１、ローラシャフト２８とそれと共にローラ４を持上げるタペット３２、駆動シャフトの駆動端部２９及びギヤリム３０の間にあるときに、ローラシャフト２８により通過される領域内に配置されており、それにより頻繁にローラ４を受容面１１から一時的に間隔をおき、かつ剪断力を解放することができる。このようにして組織キャリア２を具現化することにより、カム通路２２が組織キャリアの組織片分配パターンと常に一致し、異なる組織片分配パターンを備えた組織キャリアを使用するのに活性化工具を改造する必要がないという長所が得られる。この装置の他の長所は、可動構成部材全ての動作が、複雑でかつ高価な案内手段と制御手段とを必要としない連続した動作であり、多くのこのような装置が同じ駆動機構を使用して空間を節約するようにして配置することができることである。駆動シャフトの回転方向を変えることにより、対向する剪断力がかかることがある。さらにローラ４が円錐形ローラとして形成されており、さらに例えば歯車の代わりに、ローラあるいは摩擦車の周囲に配置された平坦部のような、前に論議された他の原理の全てが、この設計の装置に適用できることは当業者にとっては明らかである。
【００４２】
図１２〜１４は、本発明による組織キャリア２の異なる実施例を示す。組織キャリア２は全て、例えばパネル３３と、たとえばゴム、シリコン、ポリウレタンあるいはラテックスのような弾性あるいは粘弾性材料のスラブ１５のような支持部材３３により形成されている。スラブ１５は受容面１１を形成し、この受容面は、組織片１により示される第一面３に選択された力をかけることにより機械的に活性化されるべき組織片１をその中に受容しかつ取付けるための幾つかの穴１２を有する。支持部材３３はスラブ１５を支持する。しかしながら、さらに金属ワイヤあるいはシート金属の構造体の周囲でスラブ１５を形成することにより、スラブがいかなる支持部材３３なしでも使用できるような方法で、スラブを補強することも可能である。
【００４３】
図１２で示した実施例において、スラブ１５と穴１２は、シリコンを金型内で流し込み成形することにより形成される。穴１２は円錐形状を有し、かつ受容面１１から穴１２の底部へ向う方向に広がっており、それにより組織片１を確実にロックすることによって穴内に保持することができる。穴１２の底部は、スラブ１５の内部に配置されている。
【００４４】
図１３は流し込み成形により作られたスラブ１５を同様に有する実施例を示す。しかしながら、この場合、穴１２は受容面１１に対して垂直な方向でスラブ１５を貫通しており、従って穴の底部はパネル３３により形成されている。この実施例において、穴１２の壁は周囲の溝３４を有しており、これらの溝により確実にロックすることにより組織片１を穴１２の内部に同様に保持することができる。
【００４５】
図１４に示した組織キャリア２は図１３に示したのと同じ原理を採用しているが、この
組織キャリアは平面ではなく弓形になっている。さらにこのような組織キャリアを組織キャリアドラムとして形成することも可能であり、この組織キャリアドラムは、その内側面に配置された、組織片１を受容しかつ取付けるための幾つかの穴を有している。
【００４６】
目下のところ好ましい本発明の実施例を示しかつ説明してあるが、本発明は、それに限定されるものではなく、従属する請求項の範囲内において、様々に形成されかつ実施されるものであることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による第一の活性化法の概略図を示す。
【図２】本発明による第二の活性化法の概略図を示す。
【図３】本発明による第三の活性化法の概略図を示す。
【図４】本発明による第四の活性化法の概略図を示す。
【図５】本発明による第一の活性化装置の概略図を示す。
【図６】本発明による第二の活性化装置の概略図を示す。
【図７】本発明による第三の活性化装置の概略図を示す。
【図８】本発明による活性化装置の第一実施例の正面図を示す。
【図９】図８の活性化装置の図を示す。
【図１０】図８の活性化装置の平面図を示す。
【図１１】本発明による活性化装置の第二実施例の平面図を示す。
【図１２】本発明による第一組織キャリアの断面図を示す。
【図１３】本発明による第二組織キャリアの断面図を示す。
【図１４】本発明による第三組織キャリアの断面図を示す。
【符号の説明】
【００４８】
１      組織片
２      組織キャリア
３      第一面
４      ローラ型活性化手段
５      第二面
６      駆動輪
７      ギヤロッド
９      駆動装置（電動モータ）
１０    トルク手段
１１    受容面
１２    凹部
１３    平坦部
１４    隔壁
１５    シリコンスラブ
Ｒ      回転
Ｔ      相対運動
Ｘ      平面（共通の平面）
【図１】
0004566008.tif 000002
【図２】
0004566008.tif 000003
【図３】
0004566008.tif 000004
【図４】
0004566008.tif 000005
【図５】
0004566008.tif 000006
【図６】
0004566008.tif 000007
【図７】
0004566008.tif 000008
【図８】
0004566008.tif 000009
【図９】
0004566008.tif 000010
【図１０】
0004566008.tif 000011
【図１１】
0004566008.tif 000012
【図１２】
0004566008.tif 000013
【図１３】
0004566008.tif 000014
【図１４】
0004566008.tif 000015