处理诸如骨头的流体可渗透坯件的压力流动系统及其方法

专利名称：处理诸如骨头的流体可渗透坯件的压力流动系统及其方法
技术领域：
本发明涉及一种通过利用压差促成流体流动，处理，例如清洗，流体可渗透坯件内部的装置和方法。更具体地说，本发明提供一种压力流动系统，用于使一种或多种处理流体进入要移植的骨头内部的疏松基质，以便对骨头进行各种清洗、去脂、杀菌、消毒、防感染，和/或去矿质，以便于观察骨头的结构，或者用一种或者多种药物溶剂(抗生素、骨头生长素等)浸泡骨头，使骨头起药物输送系统的作用。
2.相关技术背景为后续移植准备骨组织涉及到一个或者多个无菌消毒过程，在这些过程中，都试图最大限度地减少把潜在的有害病毒组织转移到细胞组织受体的危险，并减少与移植有关的抗原性。已知的骨头清洗方法通常不完全和/或不始终如一地有效。因此，采用任何已知的骨头清洗方法都存在着危险，即有害微生物和/或抗原物质可能继续残存在骨头内。
专利号为5,333,626的美国专利公开了一种为进行移植准备骨头的方法，在该方法中骨头首先与消毒剂接触，随后在高温、高压清洗条件下与洗涤剂接触。在专利号为5513662和5556379的美国专利中公开一种为进行移植准备骨头的方法，利用低于环境压力的真空，减少了从骨头的内部基质中转移可清除物质的难度。尽管上述方法获得了一定成功，但也遇到了困难，即在不均匀地渗透到骨头基质深部时，可能存在感染剂和/或免疫性的高分子。
因此，需要一种改进的装置和方法对骨头进行清洗和消毒，最大限度地减少移植受体曝露在有潜在危害的病毒中，最大限度地降低与移植有关的抗原性。所公开的系统还进一步提供了一种用药剂处理骨头的方法，其具有改进性能的特征，可作为要向其内移植骨头的本体输送一种或多种生物活性剂的装置，为了进行诊断或者研究的目的，可以对骨头染色，或者研究骨头及其微脉管的流体流动特征。
发明概要按照本发明公开的特征，提供了一种处理流体可渗透坯件的压力流动系统及其方法。该系统包括至少一个向流体压力腔室输送处理流体的流体辅助系统。该流体压力腔室设有一入口和在其中一腔室壁内形成的一开孔。一可调整密封垫设于开孔内部，该密封垫可提供环绕外部表面不均匀的流体可渗透坯件的外部的不透水的密封。加压情况下的处理流体从流体辅助系统输送到压力腔室，再迫使流体流过坯件的内部基质，以便改变、改进或者相反影响坯件某些方面的作用。在一优选实施例中，流体可渗透坯件是一骨头或者是骨头的一节骨，流体是被迫流经骨头的脉管和疏松结构的清洗流体或者杀菌流体，以便有效去除骨头中的血、骨髓和/或其它非骨头组成部分，和/或对骨头进行杀菌、消毒。或者，该压力流动系统也可以用于对骨头去矿质，对骨头的微脉管染色，增加骨头的可视性，或者灌入生物活性剂。
这里所说的“流体可渗透坯件”可理解为包括可允许流体在压力下通过的任何制品、装置、材料或者类似物。术语“流体”包括所有液体和气体处理物质及其混合物，都可在压力流动系统运行时流动。


下面参照附图描述本发明的各种优选实施例，其中图1是压力流动系统一实施例的示意图；图2是图1中所示压力流动系统的清洗腔室的侧部透视图；图3是图2中所示压力流动系统的清洗腔室部件分离的侧部透视图；图4是沿图3中4-4线的横向剖视图；图5是端盖拆除和带有流体可渗透坯件，具体说是位于腔室开孔内的一节骨的清洗腔室一端部的侧面局部横向剖视示意图；图6是其内固定一节骨的清洗腔室一端部的侧面局部横向剖视示意图；图7是其内固定一节骨并有加压流体强制通过坯件的清洗腔室一端部的侧面局部横向剖视示意图；图8是骨头未处理部位的横截面图片；图9是利用本发明所述的压力流动系统处理后的骨头横截面图片；图10是利用真空方法处理的骨头横截面图片；图11是利用高压喷射方法处理的骨头横截面图片。
优选实施例现在，参照附图，详细描述本发明公开的压力流动系统的优选实施例，其中相同的标号在几幅图中表示相同或者相应的部件。
图1表示本发明所公开的压力流动系统一实施例，标号为10。简单地说，压力流动系统10包括至少一个压力腔室12，该腔室设有与输送流体的总管16的一端相连的入口14。总管16的另一端与供水水源18以及多个处理流体的辅助系统20、22、24相连。辅助系统20、22、24向压力腔室12提供处理流体，对部分安装在其内的流体可渗透坯件进行处理。尽管系统10公开了三个流体辅助系统，但是为了和所应用的具体处理过程配套也可设置更多或者更少个这种辅助系统。来自于供水水源18的水由泵19通过水阀17输送到总管16。流量控制器35与安装在压力腔室12上的压力变送器33连接，以控制泵19的速度，以保持腔室内12内的压力恒定。流量变送器32安装在位于泵19和辅助系统20之间的总管16上，测量流过辅助系统20、22、24上游的总管16的水流量。下面对辅助系统20、22、24进行进一步详细描述。
现在参照图2-4，压力腔室12包括一腔室主体59，该本体具有一在其中一个腔室臂内形成、而且其设计的尺寸可容纳一流体可渗透坯件62的开孔60。在所示的实施例中，坯件是一骨头或一节骨，骨头的疏松内部结构可使加压的流体流过。虽然所示出的腔室形状是圆柱形的，该腔室也可以是方形的、象盒子式的、或者是其它可以承载骨头62、容纳加压流体的形状。腔室12也可以具有多个开孔，以便在同一腔室中容纳多个坯件。优选地，开孔60设于可移开的端盖64上，该端盖64利用本领域中熟知的易于拆除的紧固件固定在腔室12一端。端盖64可移开，以便进出腔室12内部，把一节骨62固定在腔室内，或者对腔室12内部进行清洗。卡箍65可用于把端盖64固定到本体59上。一环绕在骨头外部(其横截面大致呈不规则形状)进行不透水密封的可调整密封圈66包围开孔60。密封圈66可以是满足上述要求的任何类型，而且是有助于气压或液压调整的密封圈，该密封圈可进行局部加压，不管骨头的横截面如何不规则，都可与之外表面密封接触。密封圈66被设置在位于端盖64和隔离件70之间的环套68内。
设有阻隔凸缘74的定位板72被支撑在位于开孔60前面的悬杆76上。阻隔凸缘74最好与开孔60对齐，以便和坯件62一端接触，以防止坯件由于穿过密封圈66的压差而在开孔60内部移动。作为能够环绕坯件62端部变形的弹性垫圈式的密封件78，可插入阻隔凸缘28内部，环绕坯件62一端部进行不透水的密封。定位螺栓80可活动地固定到悬杆76上，从而可相对于端盖64对定位板72进行调整。悬杆76也可用于把端盖64、凸缘68以及隔离件70固定到腔室12上，然而其它的紧固装置也可达到这一目的。腔室12设有一压力表82、一流体入口阀门84、一排气阀86以及一排污阀(图中未画出)。阀门84和86可以是由主控制器58控制的可控电动执行阀(参见图1)。
现在参照图5-7，通过从腔室主体59移开端盖64，穿过端盖64上的开孔60把一节骨62的第一端部88滑向定位板72，把一节骨62固定在腔室12内部。第一端部88被定位在定位板72上的阻隔凸缘74内部。优选地，在悬杆76上调整定位板72的位置，把一节骨62长度的大部分定位在开孔60外部，而仅把骨头的较少部分定位在腔室12内部。定位板72位置调整合适之后，通过沿图5中箭头A所示方向移动端盖，可把端盖64固定到腔室本体59。
参照图6，凸缘68包括一阀口90，用于对可调整密封圈66加压。在一节骨62被适当地定位在压力腔室12内，且端盖64被固定到腔室主体59上之后，就给可调整密封圈66施加流体压力，在开孔60内环绕骨头实现流体不渗透式密封。如图7所示，一节骨62密封合适之后，流体以一定压力穿过入口14输送到腔室12。由于透过可调整密封圈66存在压差，腔室12内的带压流体就被迫从腔室12穿过骨头疏松的内部基质。
再参照图1，压力流量系统10特别适合于处理骨头，包括死尸的长骨、髂骨、肋骨等要作外科移植的骨头。在本发明处理骨头的压力流动系统的一优选实施例中，一流体辅助系统，例如流体辅助系统20，包括一阴离子、阳离子、两性离子和/或非离子之类的表面活性剂。表面活性剂最好是适合于从骨头清除蛋白质和类脂物的非离子的辛基苯氧聚乙氧基乙醇26，比如三硝基甲苯X-100TM(Rohm and Hass公司生产的)，当然也可以使用其它表面活性剂。流体泵28最好是一蠕动泵，当然也可以使用其它类型的泵，该泵通过电动控制阀30向总管16输送表面活性剂。流量控制器34可操作地连接流量变送器32，以控制泵28的速度，进而控制表面活性剂在总管16内的浓度。
可使用的阳离子表面活性剂包括四元氨基或氮的化合物；四元铵基盐，比如氯苄烷胺、烷基三甲基盐、烷基吡啶盐；单双基脂肪族和聚胺；从树脂中取得的胺；胺氧化物，比如聚氧乙烯烷基和脂环胺，N、N、N、N-四取代的乙二胺类，连有酰胺的胺类，优选那些由羧酸与二或多胺缩合制得的，以及牛磺-24，25-二氢梭链孢酸钠。
可使用的阴离子表面活性剂包括硫酸盐，如烷基硫酸盐(例如十二烷基硫酸钠)，硫酸化的脂和油，硫酸化的油酸，硫酸化的链烷醇酰胺，硫酸化的酯，以及醇硫酸酯；磺酸盐，如烷芳基磺酸盐，烯属磺酸酯，乙氧基化的醇磺酸酯，以及乙氧基化烷基酚的磺酸酯；脂肪酯的硫酸酯；烷基酚的硫酸酯和磺酸酯；木素磺化盐；缩合萘的磺酸盐；萘的磺酸盐，二烷基磺基琥珀酸盐，优选钠盐衍生物；磺基琥珀酸盐的钠盐衍生物，如磺基琥珀酸的乙氧基化壬基酚半酯二钠盐，磺基琥珀酸的乙氧基化醇(C10-C11)半酯二钠盐等，石油磺酸盐，如石油磺酸的碱金属盐，例如石油磺酸钠(Acto 632)；磷酸酯，如碱金属磷酸酯，以及磷酸酯的钾盐(Triton H66)；磺化的烷基酯(如Triton GR 7)；羧酸盐，如通式(RCOO)-(M)+表示的，其中R为9-21个碳原子的烷基，M为金属或胺；以及多价羧酸的钠盐(Tamo1 731)等类似物。
可使用的非离子表面活性剂包括聚氧化亚乙基类；乙氧基化的烷基酚，乙氧基化的脂族醇；羧酸酯，如甘油酯，多亚乙基二醇酯，和聚氧化亚烷基脂肪酸酯；脱水山梨糖醇酯和乙氧基化的脱水山梨糖醇酯；脂肪酸的二元醇酯；乙氧基化的天然脂类、油类和蜡类；羧酰胺，如二乙醇胺缩合物，和单链烷醇胺缩合物；聚氧化亚乙基脂肪酸的酰胺；聚氧化亚烷基嵌段共聚物，优选聚氧化亚乙基和氧化亚丙基嵌段共聚物；以及聚硅氧烷-聚氧化亚烷基共聚物；1-十二烷基氮杂庚酮-聚乙二醇单月桂酸酯；以及Macrochem′s SEPA非离子表面活性剂。
优选的非离子表面活性剂为氧化亚乙基缩合产物(聚氧化亚乙基)，该产物含有多于两个，优选至少五个氧化亚乙基，且至少一个端基通过与醇、烷基酚或长链脂肪酸反应而封端。特别优选的非离子表面活性剂为称作Triton X-100的辛基酚氧基多乙氧基乙醇表面活性剂。
两性表面活性剂包括N-椰子-3-氨基丙酸及其钠盐；N-牛脂-3-亚氨基二丙酸二钠盐，N-月桂基-3-亚氨基二丙酸盐；N-羧甲基-N-椰子烷基-N-二甲基氢氧化铵；N-羧甲基-N-二甲基-N-(9-十八烷基)氢氧化铵；(1-羧基十七烷基)三甲基氢氧化铵；(1-羧基十一烷基)三甲基氢氧化铵；N-椰子酰胺基乙基-N-羟乙基甘氨酸和N-羟乙基-N-硬脂酰胺基甘氨酸的钠盐；N-羟乙基-N-月桂酰胺基-B-丙氨酸和N-椰子酰胺基-N-羟乙基-B-丙氨酸的钠盐；混合脂环族胺的钠盐，乙氧基化和硫酸化的钠盐，或2-烷基-1-羧甲基-1-羟乙基-2-氢氧化咪唑鎓的游离酸；1，1-二(羧甲基)-2-十一烷基-2-氢氧化咪唑鎓的二钠盐；以及丙氧基化和硫酸化的油酸-乙二胺缩合物的钠盐。
另一流体辅助系统，比如流体辅助系统22，包括一由泵42通过入口阀门38和出口阀门40向总管16输送酸物质的酸源36。一PH控制器44与安装在总管16上的PH变送器46可操作地连接，控制酸泵的转速，并以一恒定的PH值在总管16内进行净化处理。PH控制器44最好也与流量变送器32可操作地连接，以对输送的酸物质保持高精度地控制。在此操作过程中使用的酸物质包括无机酸，比如盐酸，以及有机酸，比如过氧乙酸。酸处理后，骨头用注射消毒水漂洗，用缓冲剂缓冲至一最终的预定PH值，最后用注射水漂洗，清除残余的酸物质和缓冲剂。
另一流体辅助系统，比如流体辅助系统24，包括一由泵54通过电动控制阀50、52向总管16输送乙醇的乙醇源48。控制器56与安装在腔室12上的压力变送器33可操作地连接，控制乙醇泵54的转速。辅助系统20、22、24的操作顺序和时间由操作员输入的程序和与流量变送器32可操作地连接的主控制器58控制，协调这些辅助系统的操作。每一辅助系统都可单独操作，或者与其它辅助系统结合处理骨头。
也可在系统10中提供除上述流体以外的其它流体，或者与这些流体配合使用。例如，选定的脱脂/消毒溶液就是一种乙醇和非离子表面活性剂的水溶液，乙醇作为一种用于类脂物的有效溶剂，而水作为一种有效的液压载体，可使溶液在骨头内渗透的更深。乙醇水溶液也可通过杀死有生长力的微生物和病毒对骨头进行消毒。例如，非离子表面活性剂可杀伤类脂的囊膜病毒，如HIV和HBV。大概至少10％至40％的水(即大约60％至90％的脱脂剂，比如酒精)加入到脱脂、消毒溶液中，可在最短时间内达到理想的类脂物清洗、消毒效果。脱脂溶液的优选浓度范围是大约60％至85％的酒精，最佳的是大约70％的酒精。
除上面所包括的以外，压力流动系统10可提供药物/外科上有用的药物，比如antiviricides、特别是那些有效地抗HIV和肝炎的；抗菌剂和/或抗生素，比如红霉素、秆菌肽、新霉素、青霉素、多粘菌素B、四环素、紫霉素、氯霉素、以及链霉素、头孢脞啉、氨苄青霉素、azactam、妥希霉素、克林霉素和庆大霉素等等；氨基酸、爪蟾抗菌素、肽、维他命、无机元素、蛋白质合成辅因子；激素；内分泌组织或者组织碎片；合成的物质、酶，比如胶原酶、肽酶、ozidases等等；表面细胞抗原抑制剂；血管生长制剂和含有这种制剂的聚合载体；胶原点格；生物相容表面活性剂；抗原剂；细胞骨架剂；软骨碎片、活细胞、比如软骨细胞、骨髓细胞、间冲质杆细胞、天然提取物、组织移植、生物粘合剂、骨形态发生蛋白(BMPs)、转化生长基因(TGF-beta)、类胰岛素生长基因(IGF-1)；生长激素比如生长激素、骨头老化剂；抗癌药物；粘蛋白；细胞吸附剂和固定剂、免疫抑制剂；渗透增强剂，即脂肪酸脂，比如月桂酸脂、肉豆蔻酸脂和聚氧乙烯的硬脂酸盐单脂、烯胺衍生物、α酮基醛类等；核酸，以及可溴化的聚合物，上述物质和专利号为4,764,364和4,765,973的美国专利以及专利申请号为168,277的欧洲专利中公开的物质相同。可选择的添加剂数量可能变化很大，通过常规试验可很容易地确定在具体情况下的最佳值。
下面是本压力流动系统10处理骨头的一优选操作循环的实施例一节骨62固定在压力腔室12之后，如图6所示，启动水泵19和泵28，把已知浓度的溶液输送到压力腔室12。所选的特殊溶液根据所要实现的处理过程的类形而定。流体可被同时输送到一个以上的腔室12，也就是说可提供多个压力腔室同时处理多个骨头或一节骨。流体流动持续的时间根据所被清洗的骨头类型而变化。在规定的持续流动时间后，泵28关闭，而水泵19运行，以冲洗系统。冲洗之后，水泵19关闭，乙醇泵54运行，以冲洗骨头的脉管和疏松结构。
在骨头清洗过程的另一变化的实施例中，用最初的处理溶液冲洗骨头之后，骨头62的骨髓管用密封条78密封(如图6所示)。之后，穿过骨头的流体被迫流经骨头的网状骨质组织，随后通过骨头的皮层组织而不是骨髓管流出骨头。
骨头由两种类型的组织组成，皮层组织和网状骨质组织。骨头的骨膜部分由皮层组织形成，该皮层组织含有带有大量固体物质的疏松结构。骨头的骨内膜部分由网状骨质组织形成，该网状骨质组织具有海绵状的外形，也包括带有少量固体物质的疏松结构。每种组织的相对数量随骨头的不同以及同种骨头不同部分而变化，以适合骨头强度要求的需要。长骨的内部包括称作骨髓管的中心腔(参见图7)。
在使用本压力流动系统10处理骨头的过程中，来自于腔室12的流体被迫从骨头62的骨膜部分流到骨头62的骨内膜部分，再流到密封圈66之外的部位，该密封圈66位于安装在腔室12外部的骨头62部分的内部。流体然后被迫从骨头的骨内膜部分流到骨头的骨膜部分，再于腔室12外部流出骨头62。可以发现，在压力作用下处理流体沿骨头的自然循环通道流动，也就是说从骨头的骨内膜流动到骨头的骨膜，导致流体渗透到骨头基质更不均匀、更深的部位，特别是骨头的皮层组织内。
在较大的压力范围内，都可使处理溶液流动。仅仅由于骨头微脉管的阻力，使低限压力受到限制。骨头内的脉动生理压力大约是10mmHg，可以预计该数值或更大数值的压差在本系统内能生成一定的流动液面。所预计的高限压力是这样一种压力值，在该压力下，会造成对骨头的物理的或生理的损伤。所进行的试验大约接近了50psi，没有发现有害影响。预计的高压也很理想。为了进行比较，下面的一些实例描述了使用本发明压力流动系统清洗骨头的过程，为了对比的目的，还描述了专利号为5,513,662和5,556,379的美国专利描述的真空方法、专利号为5,333,626的美国专利描述的高压喷射方法清洗骨头的过程，以及图8中所示的未处理的骨头部分。实例1--本发明所述的压力流动系统人体右部近侧的胫骨剖去所有的软组织和骨膜。用手锯在中部骨干部位锯成截面。近侧部分(大约18cm的长度上)插入带有不平密封圈的压力流动系统中，使骨头的近侧端在腔室内部，而骨干大部分在腔室外部。腔室充满1％的三硝基甲苯X-100TM(40℃)并加压。观察到流体流出骨髓管。开始流体是红色的，十分浑浊。当3.75L的溶液流进骨头后(大约2分钟)，溶液实际上是清澈的，并停止流动。利用分光光度分析渗漏量检测上述发生的现象，从而判定溶液的吸收量。此时探入骨髓管，用温的1％三硝基甲苯X-100再形成流量。此时可观察到溶液从皮层中部骨干表面向多个小河内流动。当大约1L的溶液流过骨头之后(在大约3分钟内)，停止流动，腔室内的流体变成37℃的自来水。在大约5分钟之内再形成流量，直到流动的溶液达到1.3L。此时腔室内的流体变成亚甲蓝染色的水溶液。在大约4分钟之内形成流量，直到有大约1L的染色水溶液流过骨头。停止流体流动，把骨头从装置内取出，距离开孔端大约3cm切成横截面。参见图9。可观察到骨头的外部、内部和横截面是被染的蓝色。对横截面薄片进一步向下着色，放在显微镜载片上，用显微镜进行检查。可观察到所有的Haversian通道和Volksmanntd通道都被染色，也可观察到基本上所有的骨细胞腔隙都为蓝色。实例2--专利号为5,556,379的美国专利所述的真空方法人体左侧的胫骨(从与实例1相同的捐献人上取出)剖去所有的软组织和骨膜。用手锯在中部骨干部位锯成截面。近侧的通道(大约18cm的长度上)用刮匙或者水灌洗法清洗所有的髓质。使用不平的密封垫形成不漏气的接点，使真空管线连接到骨头的开孔端。骨头被浸在含有1％的三硝基甲苯X-100TM(45℃)溶液内，用真空泵抽成真空。调整泵的转速，使流经骨头的流体流速稳定，把流体抽入收集箱。在大约11分钟内抽取大约3.5L流体时，停止抽真空。下一步，把骨头放到盛有温的自来水容器内，继续抽真空，在大约5分钟内通过骨头抽出大约2L的水。随后，骨头放到盛有亚甲蓝染色水溶液的容器内，在大约4分钟内抽出大约1.5L水溶液。把骨头从装置内取出，距离开孔端大约3cm切成横截面，参见图10。可观察到骨头的内、外表面呈被染色的蓝色，但仅可在靠近内、外表面的一薄圈内观察到横截面上呈蓝色。内部大部分区域呈黄色到白色。对横截面薄片进一步向下着色，放在显微镜载片上，用显微镜进行检查。可观察到少于50％的Haversian通道和Volksmanntd通道被染色，而几乎没有骨细胞腔隙为蓝色。实例3--专利号为5,333,626的美国专利所述的高压喷射系统人体右侧后部的胫骨(从与实例1、2相同的捐献人上取出)剖去所有的软组织和骨膜。用手锯在中部骨干部位锯成截面。近侧的通道(大约18cm的长度上)用刮匙或者水灌洗法清洗所有的髓质。在大约2000psi的压力下，操作高压喷射系统和喷枪，喷送下述溶液(A)10升45℃的三硝基甲苯X-100溶液；(B)10升水；和(C)4升亚甲蓝染色的水溶液。
在皮层中部骨干部集中一点喷射。下一步，通过中部骨干切成横截面。(参见图11)。可观察到内、外表面被染色，正对喷射焦点的下方，正常穿透内表面。整个穿透痕迹不在喷射焦点之外。
从图8至11可清楚地看出，骨头中最小的腔隙，即骨细胞腔隙可通过该压力流动系统彻底通畅，而在类似参数和条件下，系统运行时，使用真空方法和高压喷射方法只有很少比率的腔隙通畅。
如上所述，压力流动系统10可用于实现包括清洗在内的处理过程。例如，通过加压把酸或者其它去矿质溶剂通入骨头，压力流动系统10可用来实现对骨头去矿质的作用。可通过启动水泵19和酸泵42向压力腔室12输送酸溶液，完成上述过程。一定时间之后，使酸泵42停转，水泵19单独运行冲洗骨头的酸液。对于任何具有有效横截面尺寸的骨头，利用前面过程中的溶液，现在的去矿质方法(如酸池)都可改进去矿质的效果。使骨头内保留一定量的向其中部集中的矿物质。通过对照，所述压力流动系统提供了一种去除矿物质的骨头，与目前的方法相比，该骨头具有更多不均匀的去矿质断面，通过对整个骨头的脉管去除矿质，实质性地增加了空隙度。
本系统可用于改进可提供结构支撑的同种移植形式，由于改进了通过去除矿质的骨头微孔结构的脉管进出通道，提高了许多骨头改型的可能性，该方法可增加适于同种移植的osteoinductive重量。
可以理解，这里所公开的实施例可能有各种改进措施。例如，流动系统可不必用于清洗或者去除矿质，而是用作组织学的工具。由于上述的压力流动系统已被证明可有效地渗透矿化的组织，该系统可用于把诸如亚甲蓝染色剂之类的染色剂或者其它合适的对照溶剂注入骨头最小的腔隙包括溶骨腔隙，提高这些细小结构的可视性，可对骨头的微脉管进行更好的研究。该系统也可用于用药物溶剂(抗生素、骨头生长素等)灌注骨头，从而使骨头可作为传输系统。更进一步地，也可同时使用一个以上的压力腔室，处理一个或者多个坯件。例如，可把骨头的一端固定在一第一压力腔室，把骨头的另一端固定在一第二腔室，处理整个骨头。在另一实施例中，压力腔室包括一个以上的开孔，每个开孔设有一密封位置，使用一个腔室同时用于处理多个坯件。因此，上面的描述不能作为限定性的解释，仅能用于说明具体的实施例。本领域的技术人员可以预见其它的改进均在后附属权利要求书的保护范围和精神实质内。
权利要求
1.用流体处理流体可渗透坯件内部的压力流动系统，包括a)一流体压力腔室，具有一流体入口和一穿过腔室壁形成的开孔，该开孔的尺寸允许坯件的至少一部分穿过；以及b)一环绕开孔设置的可加压密封件，与坯件外表面相配合，并可与坯件保持不透水的接触，其中在给流体压力腔室加压时，来自于压力腔室的流体从压力腔室穿过坯件内部，并从位于压力腔室外部的坯件流出。
2.如权利要求1所述的压力流动系统，其特征在于可加压密封件由气体或者液体加压。
3.如权利要求1所述的压力流动系统，其特征在于进一步包括一防止坯件移动的定位件。
4.如权利要求3所述的压力流动系统，其特征在于所述定位件包括一可调整地固定在流体压力腔室外部的平板。
5.如权利要求4所述的压力流动系统，其特征在于进一步包括一由定位件支撑的密封件，所设置的该密封件与坯件的一端连接并密封。
6.如权利要求1所述的压力流动系统，其特征在于进一步包括与流体入口连通的至少第一、第二流体源。
7.如权利要求6所述的压力流动系统，其特征在于所述坯件是骨头，所述第一流体源是表面活性剂，所述第二流体源是乙醇。
8.如权利要求7所述的压力流动系统，其特征在于所述表面活性剂是辛基苯氧聚乙氧基乙醇。
9.如权利要求6所述的压力流动系统，其特征在于进一步包括自动控制从第一、第二流体源向压力腔室输送第一、第二流体之间的比例的控制装置。
10.一种处理流体可渗透坯件内部基质的方法，包括a)提供一流体压力腔室；b)使流体可渗透坯件的至少第一部分位于流体压力腔室内部，使坯件的至少第二部分位于流体压力腔室外部；以及c)向流体压力腔室输送压力高于大气压的流体，迫使流体从腔室内部穿过坯件的内部基质流到流体压力腔室外部的某一位置。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤环绕流体压力腔室中的开孔设置可调整密封垫，该可调整密封垫环绕流体可渗透坯件形成不透水式的密封。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述流体可渗透坯件包括骨头和骨头的一节骨，流体是从下列群组中选取的水、脂肪酸盐、溶剂、生物活性剂、消毒剂、抗菌剂、防腐剂、染色剂、以及去矿质剂。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述输送流体的步骤包括输送至少第一、第二流体。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述流体包括脂肪酸盐，并使所输送的流体对骨头内部基质进行清洗和/或杀菌。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述脂肪酸盐是选自于下述群组的一种表面活性剂阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及两性离子表面活性剂。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述流体是一种包括酸的去矿质剂。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述流体是一种对骨头内部基质染色的染色剂。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述输送流体的步骤包括顺序输送表面活性剂和乙醇。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于进一步包括对输送的流体的次序和时间进行自动控制的步骤。
20.如权利要求12所述的方法，其特征在于所述流体是选自于下述群组中的一种生物活性剂骨形态发生蛋白(BMPs)、骨头活性剂、转化生长因子(TGF-beta)、类胰岛素生长因子(IGF)、以及其它包括PDGF和FGF的生长因子。
21.如权利要求10所述的方法，其特征在于流体可渗透坯件包括骨头或者骨头的一节骨，流体是选自于由包括抗生素和激素的药剂组成的群组中选取的。
22.一种处理骨头内部基质的方法，包括加压使处理流体从骨头的骨内膜部流到骨头的骨膜部，再流出骨头。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述处理流体选自于由水、脂肪酸盐、溶剂、生物活性剂、消毒剂、抗菌剂、防腐剂、染色剂、以及去矿质剂组成的群组。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于所述处理流体包括脂肪酸盐，并使所输送的流体对骨头内部基质进行清洗和/或杀菌。
25.如权利要求24所述的方法，所述脂肪酸盐是选自于由阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂以及两性离子表面活性剂组成的群组中的一种表面活性剂。
26.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述处理流体是一种去矿质制剂。
27.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述处理流体是一种染色剂。
28.如权利要求22所述的方法，其特征在于所述流体是选自于下述群组中的一种生物活性剂骨形态发生蛋白(BMPs)、骨头活性剂、转化生长因子(TGF-beta)、类胰岛素生长因子(IGF)、以及其它包括PDGF和FGF的生长因子。
29.如权利要求22所述的方法，其特征在于处理流体选自于由包括抗生素和激素的药物组成的群组中选取的。
全文摘要
提供一种与流体可渗透,例如疏松,坯件内部接触的压力流动系统和方法。该系统包括一具有一流体入口和一穿过腔室壁形成的开孔的流体压力腔室。在开孔内设有可调整密封圈,该密封圈能提供围绕具有不平表面的坯件的外部不透水密封。流体在压力下供给腔室,迫使流体流过坯件内部基质。在一优选实施例中,所述坯件是骨头或一节骨,流体被迫通过骨头的脉管和疏松结构从骨头的骨内膜部流到骨头的骨膜部,以便有效去除骨头中的血、骨髓和/或其它非骨头组成部分。或者流体被选择用来对骨头进行杀菌、消毒,对骨头染色,增加骨头微脉管的可视性,或者灌入生物活性剂(抗菌素,骨生长因子,等)以便骨头起输送系统的作用。
文档编号A61L2/00GK1251046SQ98803493
公开日2000年4月19日 申请日期1998年3月11日 优先权日1997年3月20日
发明者纳尔逊·L·斯卡伯勒, 约翰·W·莫里斯, 詹姆斯·L·拉塞尔, 迈克尔·多德 申请人:骨科技术公司