(57)【要約】蝸牛組織を電気的に刺激する埋め込み可能な蝸牛電極アレイは、治療有効量の内耳用薬剤を徐々に放出するようになっているポリマー材料の薬物溶出部分を含む。本発明の複数の実施態様は、蝸牛組織を電気的に刺激する蝸牛電極アレイを含む埋め込み可能な装置に関する。特定の複数の実施態様において、この電極アレイは、ポリマー材料を含むスロットを備えることもできる。このスロットの形状によって薬剤が放出される速度を決めることもできる。薬剤は、ポリマー材料に組み込まれるゲルまたは粉末でもよい。このポリマー材料は、ケイ素ベースのエラストマーでもよい。
2009544424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み可能な装置であって、該装置は、
蝸牛組織を電気的に刺激するための蝸牛電極アレイを備え、該アレイは、治療有効量の薬剤を内耳に時間にわたって放出するように適合させたポリマー材料の薬物溶出部分を含む、装置。
【請求項２】
前記ポリマー材料を含むスロットを備える、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項３】
前記スロットの形状が前記薬剤が放出される速度を決める、請求項２に記載の電極アレイ。
【請求項４】
前記薬剤が、前記ポリマー材料に組み込まれるゲルまたは粉末である、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項５】
前記ポリマー材料が、ケイ素ベースのエラストマーである、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項６】
前記薬物溶出部分が、２つの非薬物溶出材料層に挟まれたポリマー材料層である、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項７】
前記薬物溶出部分が、前記電極アレイの質量の１％から２％を構成する、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項８】
前記薬物溶出部分が、非薬物溶出材料に埋め込まれる、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項９】
前記非薬物溶出材料の厚みが、前記薬剤が放出される速度を決める、請求項８に記載の電極アレイ。
【請求項１０】
前記薬物溶出部分の起点が前記電極アレイが前記内耳に入る位置から３ｍｍ以上の位置である、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項１１】
前記薬剤の前記放出速度が前記薬物溶出部分の前記ポリマー材料の架橋密度に基づく、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項１２】
前記薬剤の前記放出速度が前記内耳の流体に曝露される前記薬物溶出部分の表面積の量に基づく、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項１３】
前記薬剤の前記放出速度が前記薬物溶出部分の体積に基づく、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項１４】
前記薬物溶出部分が、第１の薬物溶出部分および第２の薬物溶出部分を含み、各々の部分は、異なる薬剤を放出するように適合されている、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項１５】
前記電極アレイが、前記蝸牛組織を電気的に刺激するための電気接点を複数含み、該接点の少なくとも１つが前記薬剤で被覆される、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項１６】
前記薬剤は前記薬物溶出部分の前記材料に混入される２００μｍ未満の固形粒子の形態である、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項１７】
前記薬剤の前記放出速度が、複数の規定サイズの該薬剤の粒子を有することに基づく、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項１８】
前記粒子の少なくとも９０％が２００μｍ未満である、請求項１７に記載の電極アレイ。
【請求項１９】
前記粒子の少なくとも５０％が５０μｍ未満である、請求項１７に記載の電極アレイ。
【請求項２０】
前記薬剤がコルチコステロイドである、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項２１】
前記コルチコステロイドがベタメタゾン、クロベタゾール、ジフロラゾン、フルオシノニド、トリアムシノロン（ｔｒｉａｍｃｉｌｉｏｎｅ）、またはこれらの塩もしくは組み合わせを含む、請求項２０に記載の電極アレイ。
【請求項２２】
前記コルチコステロイドがデキサメサゾンである、請求項２０に記載の電極アレイ。
【請求項２３】
使用の最初の２４時間の間に５ｍｇと６００ｍｇとの間のデキサメサゾンを放出するように適合されている、請求項２２に記載の電極アレイ。
【請求項２４】
前記薬剤が抗炎症剤である、請求項１に記載の電極アレイ。
【請求項２５】
生理食塩液中の前記抗炎症剤の飽和溶解度が３７℃において２６．４μｇ／ｍｌ以上である、請求項２４に記載の電極アレイ。
【請求項２６】
埋め込み後の最初の週の間に５ｍｇと２５０ｍｇとの間の抗炎症剤を放出するように適合されている、請求項２５に記載の電極アレイ。
【請求項２７】
前記薬剤が殺菌剤である、請求項１に記載の電極アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薬物を内耳に一過的に溶出する薬物溶出用人工内耳電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
内耳の電気刺激は、聴力を喪失した患者に音の感覚を回復することにおいて大いに成功している。蝸牛内電極は、電極接点の近傍の神経組織を直接、電気的に刺激することによって聴覚をある程度回復しようとするものである。電気刺激は、人工内耳刺激装置を埋め込み、この装置を鼓室階腔に深く挿入した電極に接続することによって行われる。
【０００３】
しかし、電極の挿入は、不定量の結合組織の増殖および外傷を引き起こす。外傷の量は予測が極めて困難であり、蝸牛の解剖学的構造、電極の設計、および挿入手法に応じて異なる。組織に加えられた外傷は、その後に神経組織（すなわち、毛細胞および螺旋神経節細胞）の壊死および／またはアポトーシスを引き起こしうる。組織の増殖および外傷は、人工内耳の性能を制限しうる。さらに、螺旋神経節細胞の外傷は漸増し、現状技術では元に戻すことはできない。かなりの使用可能な残存聴力を有する患者に人工内耳を埋め込む機会が増えているので、低外傷性電極を使用することがこれまで以上に重要になる。さらに、人工内耳の埋め込みを若年で受け、その一生中に再埋め込みを数回受ける患者が増えているので、各回の挿入時に螺旋神経節細胞への外傷を最小限に抑えるべきである。
【０００４】
外傷は通常、内耳の繊細な組織への電極の挿入によって引き起こされる。螺旋状の蝸牛の組織と電極の摩擦に打ち勝つために、挿入には電極に機械的力を加える必要がある。蝸牛器官または組織への外傷を減らすために、電極およびカテーテルを軟質かつ可撓性にし、挿入力を最小にすべきである。残念なことに、今日市販されている大半の人工内耳電極は、鼓室階の全長よりはるかに短い距離の挿入であっても、挿入に大きな力を必要とする。
【０００５】
電極またはカテーテルの挿入に必要な力は、そのサイズ、形状、および製造材料に関係している。このような装置に使用される材料は、ワイヤ、接点、金属またはポリマー製機能セグメント用の材料、およびバルク材料を含む。装置のサイズ、使用される材料の剛性、電極アレイの外殻の疎水性、電極に何らかの方法で蓄積されるエネルギー、および装置の挿入プロセスのすべてが、電極の配置中に組織に加えられる損傷の量および位置に影響する。
【０００６】
損傷および外傷は、出血、炎症、軟質組織の穿孔、膜の裂傷および穴、および薄い骨構造の破砕を引き起こす。この損傷によって、生存毛細胞の喪失、樹状突起の逆行性変性によるコルチ器の刺激、最悪の場合はローゼンタール管の螺旋神経節細胞の細胞死が引き起こされうる。細胞死とは、量的には刺激に利用可能な神経組織が減り、質的には周波数情報を表すために利用可能な周波数同調繊維が減ることを意味する。さらに、螺旋神経節細胞の喪失を伴わない樹状突起の喪失および毛細胞の喪失は、音響刺激が不可能になることを意味し、さらには音および電気刺激間の相乗効果が利用不能になることを意味する。電気音響相乗効果は、騒音環境における良好な音識別のために重要でありうる。
【０００７】
人工内耳の別の不都合は、術後の電極インピーダンス測定値の上昇である。このインピーダンス上昇は、密着膜によって電極が封入されるため、接点の周囲にイオン空乏域が生じ、電気刺激の効率が下がることによると考えられている。電極インピーダンスを低くしておくために何らかの薬を術後に蝸牛に導入することは意味があるであろう。例えば、コルチコステロイドの導入によって手術後のインピーダンス上昇を減らせることが実証されている。これは、薬を電極に付着させるか擦り込むことによって行われてきた。しかし、電極は鼓室階の流体に導入されるので、薬液が素早く溶け、最も有効な位置に到達できないこともある。
【０００８】
蝸牛以外のインプラント患者については、メニエール病またはめまいの治療薬を内耳まで送達させようと試みられている。この薬物送達は、ボーラスを中耳に注入した後で多少浸透性の正円窓膜を通して行われる。正円窓経由の薬物送達に伴う問題の１つは、分子性物質に対する膜の浸透性が１日のうちに変化すること、および大きな分子が密な膜を通り抜けられないことである。最初の数ミリメートルの蝸牛長を越えて蝸牛領域に到達する薬理物質は極めて少ないと考えられている。
【０００９】
人工内耳の埋め込み後に薬を内耳に送達するための容易な方法は現時点では存在しない。中耳へのアクセスは容易ではなく、内耳は密閉された系であるため人工内耳の手術時以外は薬を直接付着または注入できない。手術後の蝸牛は、移動または除去すべきではない電極によって部分的に占有される。
【００１０】
過去においては、コルチコステロイド付きの薬物溶出電極リード（ｌｅａｄ）を心臓ペースメーカー電極と併用することによって、接触インピーダンスを下げることに成功している。さらに、産児制限、血管外傷治療、およびステントなど、いくつかの用途においては、薬剤を含有させたリコーンエラストマーが溶出構造として用いられてきた。薬物溶出電極が人工内耳には用いられたことはない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の複数の実施態様は、蝸牛組織を電気的に刺激する蝸牛電極アレイを含む埋め込み可能な装置に関する。このアレイは、治療有効量の内耳用薬剤を時間にわたって放出するように適合させたポリマー材料の薬物溶出部分を含む。
【００１２】
特定の複数の実施態様において、電極アレイは、ポリマー材料を含むスロットを備えることもできる。このスロットの形状によって薬剤が放出される速度を決めることもできる。薬剤は、ポリマー材料に組み込まれるゲルまたは粉末でもよい。このポリマー材料は、ケイ素ベースのエラストマーでもよい。
【００１３】
一部の実施態様において、薬物溶出部分は、２つの非薬物溶出材料層に挟まれたポリマー材料層である。薬物溶出部分を電極アレイの質量の１％から２％にすることもできる。薬物溶出部分を非薬物溶出材料に埋め込むこともできる。非薬物溶出材料の厚みによって薬剤が放出される速度を決めることもできる。薬物溶出部分の起点は、電極アレイが内耳に入る位置から３ｍｍ以上の位置にすることもできる。
【００１４】
薬剤が放出される速度は、薬物溶出部分におけるポリマー材料の架橋密度、内耳の流体に曝露される薬物溶出部分の表面積の量、および／または薬物溶出部分の体積に基づかせることもできる。薬剤が放出される速度を薬剤の粒子の複数の規定サイズに基づかせることもできる。薬剤は、薬物溶出部分の材料に混入される２００μｍ未満の固形粒子の形態にすることもできる。これらの粒子の少なくとも９０％を２００μｍ未満にすることも、あるいはこれらの粒子の少なくとも５０％を５０μｍ未満にすることもできる。
【００１５】
薬物溶出部分は、それぞれ異なる薬剤を放出するように適合されている第１および第２の薬物溶出部分を含むこともできる。電極アレイは、蝸牛組織を電気的に刺激する電気接点を複数含むこともでき、これらの接点の少なくとも１つを薬剤で被膜することもできる。
【００１６】
薬剤は、ベタメタゾン、クロベタゾール、ジフロラゾン、フルオシノニド、トリアムシノロン、あるいはこれらの組み合わせまたは塩、あるいはデキサメサゾンなどのコルチコステロイドにすることもできる。例えば、最初の２４時間の使用期間中に放出されるデキサメサゾンの量が５ｍｇと６００ｍｇの間になるように電極アレイを適合させることもできる。あるいは、薬剤を抗炎症剤にすることもできる。この場合、例えば、生理食塩液中の抗炎症剤の飽和溶解度を３７℃において２６．４μｇ／ｍｌ以上にすることも、および／または埋め込み後最初の１週間の抗炎症剤の放出量が５ｍｇと２５０ｍｇの間になるように電極アレイを適合させることもできる。あるいは、薬剤を殺菌剤にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による流体送達システムの図を示す。
【図２】本発明の別の実施形態による、人工内耳に融着された流体送達システムの図を示す。
【図３】本発明の一実施形態による、人工内耳に並行に埋め込まれた流体送達システムの図を示す。
【図４】本発明のさらに別の実施形態による流体送達システムの図である。
【図５】本発明の別の実施形態による流体送達システムの図である。
【図６】本発明の一実施形態による流体キャニスタを有する流体送達システムの図である。
【図７】図１〜図５の実施形態による、皮下に埋め込むこともできるスイッチの図である。
【図８】図５の実施形態による、被験体の中耳に埋め込むこともできるスイッチの図である。
【図９】本発明の別の実施形態による補充可能な流体レザバの図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態による自動閉鎖弁の図である。
【図１１】本発明の別の実施形態による、被験体の内耳に流体を送達する流体送達システムの図である。
【図１２】本発明の別の実施形態による、ポンプおよび送達用カテーテルと併用される埋め込み可能なマイクロセプタムコネクタ構成の図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施形態による、ポートまたは流体レザバおよび送達用カテーテルと併用される埋め込み可能なマイクロセプタムコネクタ構成の図である。
【図１４】本発明の別の実施形態による、電子プロテーゼと併用される埋め込み可能なマイクロセプタムコネクタ構成の図である。
【図１５】図１２〜図１４の実施形態による埋め込み可能なスピアコネクタおよび埋め込み可能なポートコネクタの接続前のマイクロセプタムコネクタの図である。
【図１６】図１５の実施形態による埋め込み可能なスピアコネクタおよび埋め込み可能なポートコネクタの接続後のマイクロセプタムコネクタの図である。
【図１７】本発明のさらに別の実施形態による、流体を被験体の内耳に送達する装置の図である。
【図１８】本発明の別の実施形態によるカテーテルの図である。
【図１９】被験体の耳に埋め込まれた、図１８のカテーテルの図である。
【図２０】本発明の別の実施形態による埋め込み可能な電極の図である。
【図２１】被験体の内耳に埋め込まれた、図２０の電極の図である。
【図２２】図２０および図２１の電極に結合されるワイヤの図である。
【図２３】本発明の別の実施形態による、流体を被験体の体に送達するための埋め込み可能な電極の図である。
【図２４】本発明のさらに別の実施形態による、被験体の内耳に埋め込まれた図２３の電極の図である。
【図２５】図２３の電極の断面図である。
【図２６】本発明のさらに別の実施形態による埋め込み可能な筐体に接続して使用される電極の図である。
【図２７】本発明の別の実施形態による埋め込み可能な電極の図である。
【図２８】図２７の電極の断面図である。
【図２９】は、被験体の内耳に植え込まれた、図２７の電極の図である。
【図３０】セグメント同士を接合するクリップを含む、図２７の電極の図である。
【図３１】本発明のさらに別の実施形態による、流体を被験体の体に送達する装置の図である。
【図３２】図３１の実施形態の針の図である。
【図３３】本発明の別の実施形態による、埋め込み可能なアクセスポートの図である。
【図３４】図３１〜図３３による、流体を被験体の体に送達する装置の図である。
【図３５】埋め込まれる蝸牛電極に薬物溶出シリコーンを部分的に装填するための各種方法を示す。
【図３６】薬物溶出シリコーン付き蝸牛電極のさまざまな具体的実施形態を示す。
【図３７】薬物溶出シリコーンおよび薬物溶出シリコーンロッドを電極上のスロットに設けた実施形態を示す。
【図３８】薬物溶出シリコーンを電極に組み込む複数の代替実施形態を示す。
【図３９】大量の治療液を保持する流体レザバを収容する埋め込み可能な電極担持体を示す。
【図４０】図４０Ａ〜図４０Ｃは、図３９のような電極担持体の代替実施形態の詳細を示す。
【図４１】図４１Ａ〜Ｂは、流体レザバを収容する２流路電極担持体を示す。
【図４２】図４１の電極担持体の送達ポートの断面拡大図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
具体的な実施形態の詳細な説明
図１は、本発明の一実施形態による流体送達システムの図である。この実施形態の目的のために、流体送達システムは、薬剤を、例えば被験体の内耳に、送達するために用いられる。ただし、本願明細書に記載の流体送達システムおよび装置は、多くの異なる種類の流体を被験体の体内の１つ以上の領域に送達するために用いることもできる。図１に示すシステムは、内耳側１０３と中耳側１０５とを有する生体適合性の密閉型マイクロバルブ１０１を含む。マイクロバルブ１０１は、蝸牛の岬角骨１０７を通じて、または正円窓を通じて、中耳と内耳の間に安全な経路を提供する。この接続を、例えば鼓室階、前庭階、または中央階まで行うこともできる。マイクロバルブ１０１は、さまざまな粘度および治癒機能を有する流体を送達するための内耳への永久的なアクセスを提供する。マイクロバルブ１０１は、例えば、ポリマー、チタン（独国Ｋｕｒｔｚ  ＧｍｂＨ社が製作できるようなレーザマイクロマシニングによる精密切断）、ニッケル・チタン合金、または生体材料の何れかの組み合わせで製造することもできる。内耳内で使用する場合は、マイクロバルブ１０１を蝸牛岬角骨１０７に固定することもできる。同様に、マイクロバルブを正円窓または内耳の半規管に配置することもできる。金属および／またはポリマーで作られたマイクロバルブ１０１と岬角骨１０７との間の固定および密閉は、例えば、生体適合性セメント、および／またはねじ軸への機械的嵌合によって、およびオッセオインテグレーションによって行う。マイクロバルブ１０１と岬角骨１０７との間の接続は、例えば、内側と外側にねじ山を有する管を介してもよい。マイクロバルブ１０１は、必要に応じて岬角骨１０７から取り外し可能にすることもできる。
【００１９】
マイクロバルブ１０１を配置するには、一般に、直径約．８ｍｍから２ｍｍまたはそれ以上の孔を岬角骨に穿孔する必要があるが、必ずしもそうする必要はない。マイクロバルブ１０１は、カテーテル、流体レザバ、またはポンプを介して流体圧力が感知されないときに図１０に示すように自動閉鎖するようにもできる。マイクロバルブ１０１は、蝸牛内領域における経時的な組織の増殖および弁口の閉塞を防止するために、表面を被覆するか、あるいは化学蒸着または他の手段によって処理することもできる。マイクロバルブ１０１は、磁石と鼓室窓経由の磁気制御システムとをさらに含むこともできる。マイクロバルブ１０１への流体送達は、可撓性カテーテル１０９を通じて行うこともできる。可撓性カテーテル１０９の内径は．５ｍｍから２ｍｍにすることもできるが、これだけに限定されるものではない。カテーテル１０９の一端は、例えば、マイクロバルブ１０１の中耳側１０５に固定的に接続することもできる。この接続は、カテーテルから中耳への流体の漏出を防ぐように十分緊密である。この接続は永久的な接続にすることも、あるいは外科的アプローチによって切り離し可能にすることもできる。カテーテル管腔を粘性流体の送達に好ましい親水性にするために、カテーテル１０９の内面を処理することもできる。カテーテルの他端は、流体レザバ１１３付きポンプ１１１などの流体源に接続することもできる。同様に、受動的除荷システムを有する流体レザバ４０１を流体源に備えることもできる。受動的除荷システムとして、磁石を含み、図４に示すように外部または内部から磁気力によって作動されるピストン、あるいはバネ付勢式ピストンなどが挙げられる。カテーテル１０９を浸透性ポンプに接続することもできる。ポンプ１１１は能動的にすることもできる。つまり、人工内耳または他の埋め込み可能なプロテーゼと併用されるような電子制御ボックスに経皮的に伝達されるエネルギーによって作動されるようにすることもできる。ポンプ１１１を受動的にすることもできる。つまり、例えばポンプの室に装填された気体または他の流体によってエネルギーが伝達されるようにすることもできる。
【００２０】
流体を流体レザバ１１３からカテーテルを下って内耳に移動させるためのエネルギーがポンプ１１１に送達されると、あるいは流体がバネ付き流体レザバ４０１を介して移動されると、マイクロバルブ１０１を開くために十分な圧力になる。マイクロバルブ１０１がエネルギーまたは圧力を一切感知しないと、マイクロバルブ１０１は自動的に閉鎖し、これによって内耳を中耳から封止することもできる。マイクロバルブ１０１の閉鎖は、図１０に示すように弁の内耳側のバネ１００３に取り付けられたチタン球１００１を用いて行うこともできる。ただし、マイクロバルブ１０１の開放および閉鎖は、流体圧力または圧電性物質など、他の手法を用いて行うこともできる。
【００２１】
本発明の別の実施形態においては、図６に示すようにマイクロバルブ１０１をねじ式キャニスタ６０１に直接、固定的に接続することもできる。これは、１回限りの流体送達を可能にする。キャニスタ６０１を取り外して補充することも、あるいは受動的流体送達機能付きの別のキャニスタに交換することもできる。
【００２２】
上記のように、本発明による流体送達システムは、電子プロテーゼまたはインプラント、例えば人工内耳、と併用することもできる。これは２つの方法によって実現しうる。すなわち、プロテーゼまたはインプラントに付随する電極とカテーテルの融着、あるいは体への流体および電流の並行送達である。図２は、本発明の一実施形態による人工内耳に融着された流体送達システムの図である。流体送達システムのカテーテル１０９は、その電極２０３を介して人工内耳２０１に接続される。電極２０３は、カテーテルと電極の接合部２０５からの長さ全体が中空である。（上記のような弁もこの実施形態に使用しうる。）電極２０３の中空部分は、蝸牛内にいくらか入る長さにすることもできる。中空の電極２０３は、流体を内耳に送達する経路として機能する。電極２０３の蝸牛内部分の材料に適切なサイズの１本または数本の流路を組み込むと、内耳の流体へのアクセスが可能になる。流体源を人工内耳に接続するカテーテル１０９は、電極２０３から切り離し可能にすることも、切り離し不能にすることもできる。切り離し不能な場合、弁またはスイッチ（図示せず）は、内耳と中耳を含む側頭骨の他の構造との間の如何なる（流体、組織または空気）接続も阻止する。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態による、人工内耳に並行に植え込まれた流体送達システムの図を示す。並行送達とは、人工内耳３０１と流体送達システム３０５とが融着されないことを意味する。電極３０３および流体送達システム３０５のそれぞれのリードを収容するために、単一の大きな蝸牛切開部または２つの別個の隣接する蝸牛切開部を使用することもできる。これらの蝸牛切開部を岬角骨上で互いに隣接させることもできる。この場合、同じまたは隣接する岬角骨からの電極および流体の両方の送達を可能にする１つの大きな内耳開窓術あるいは後鼓室開放術を含む古典的手術によって人工内耳電極３０３と流体送達システム３０５とを内耳に導入することもできる。一般的なアプローチでは、岬角骨への２つの別個の外科的アプローチの後に、ドリルで蝸牛を２個所開窓する必要がある。第１の外科的アプローチは、古典的な後鼓室開放である。第２の外科的アプローチは、Ｐｒｏｆ．Ｋｒｏｎｅｎｂｅｒｇ、Ｐｒｏｆ．Ｈａｕｓｌｅｒ、およびＤｒ．Ｋｉｒａｔｚｉｄｉｓによって記述されたいわゆる道上アプローチの変形版である。電極または流体送達システムの挿入は、後鼓室開放術に続く古典的内耳開窓術において行うこともできる。電極または流体送達システムの挿入は、道上アプローチに続く内耳開窓術において行うこともできる。電極または流体送達システムは、正円窓から埋め込むこともできる。電極および流体送達システムのあらゆる置換は、２つの蝸牛切開部によって、あるいは１つの蝸牛切開部と正円窓開口部とによって可能である。
【００２４】
図５は、本発明の別の実施形態による流体送達システムの図である。この実施形態によると、カテーテルを岬角弁なしに内耳に直接挿入することもできる。この場合は、ドリルで蝸牛を開窓し、カテーテルをこの開口部に一定距離挿入する。カテーテルを岬角骨上にフィブリン糊（一例）で固定的に封止することもできる。図７は、本発明の複数の実施形態による、皮下への埋め込みも可能なスイッチの図である。これらのさまざまな実施形態（ピストン付き流体レザバ、流体レザバおよびポンプ、ねじ式キャニスタ、補充可能および補充不能な流体レザバ、人工内耳システムに組み込まれた流体レザバ、岬角上の弁付き、または弁なしの薬物送達システム、その他）においては、患者に副作用が出た場合に流体の送達中いつでも流体の流れを止めるための装置を組み込むこともできる。テレメトリ受信機付きポンプを設計に含めると、例えばテレメトリを介して、流体の流れを止めることもできる。流体を止めるために、受動的な機械的オン／オフスイッチ７０１を用いることもできる。このようなオン／オフスイッチ７０１は、例えばカテーテル上、流体レザバ上、または弁上に組み込むこともできる。スイッチ７０１に外側から到達できる場合（例えば、皮膚のすぐ下の頭蓋骨の表面に配置されている場合）は、スイッチ７０１のオンまたはオフへの切り換えを手動で行うこともできる。スイッチ７０１の作動は、経皮的に、または図８に示す鼓膜８０１を通じて、伝達される磁気エネルギーによって行うこともできる。スイッチのオンまたはオフは、鼓膜上に小さな開口部を設け（鼓室形成術）、専用に設計された道具を弁に挿入することによって行うことも、あるいは弁に近い中耳内に専用に配置されたスイッチによって行うこともできる。専用に配置されるスイッチは、鼓膜上の小さな開口部からアクセス可能な、岬角の上に突き出した金属部品であってもよい。
【００２５】
薬物送達システムのさまざまな実施形態によると、流体レザバまたはキャニスタを補充可能にすることもできる。図９は、例えば流体レザバの上に配置された厚い浸透性膜を通して、または専用の出口弁を通じて、治療液を注入することによって補充を行いうることを示す。このような補充は、局所麻酔に引き続き、流体レザバを覆う皮膚を切開した後に行うことができる。補充は、鼓膜上の小さな切開部を通じて、流体レザバ上の容器に針を導入することによって、行うこともできる。送達システムが、例えばバネ付き流体レザバの場合、流体レザバの補充に弁スイッチシステムを用いることもできる。装置へのアクセス後、弁スイッチ９０１を閉じると、弁スイッチ９０２が開く。流体の注入は、例えば針を用いて、スイッチ弁９０２を通じて行うこともできる。この場合、ピストン９０３を後方に押し、ポンプ作動液を注入してバネ９０５を圧縮する。
【００２６】
図１１は、被験体の鼓膜を通して流体を送達する流体送達システムの図である。ここで、ポンプおよび／または流体レザバ１１１、１１３は外耳の外側に配置され、カテーテルは外耳と鼓膜とを横切る。カテーテルの中耳内セグメント１１０１は、岬角骨、正円窓、または卵円窓上に配置された弁に接続される。カテーテル１１０１の接続は、カテーテル管を引いて中耳から外耳側に力をかけることによって切り離せるようにすることもできる。上記の各実施形態のように、ポンプ／流体レザバにオン／オフスイッチを備えることもでき、流体レザバを補充可能にすることもできる。図１２〜図１４は、被験体の体に流体を送達するための別の装置を示す。この装置は、流体ポンプ１２０１（図１２に示すようなもの）または流体ポートまたは流体レザバ１３０１（図１３に示すようなもの）などの流体源を含む。この装置は、マイクロセプタムコネクタ１２０３をさらに含む。マイクロセプタムコネクタは、流体源に流体連通しているスピアカテーテル１２０５に近位端で流体連通する。マイクロセプタムコネクタ１２０３は、ポートカテーテル１２０７に遠位端で流体連通する。ポートカテーテル１２０７を別のカテーテル（図示せず）に流体連通させることも、あるいは図１４に示すように１つ以上の電極または電子プロテーゼ１４０１に流体連通させることもできる。各電極または電子プロテーゼ１４０１が１つ以上の出口を有するカテーテルとしてある程度機能するように、各電極または電子プロテーゼ１４０１に、出口付きの流体流路１４０３を１つ以上設けることもできる。
【００２７】
上記のように、マイクロセプタムコネクタ１２０３は、スピアカテーテル１２０５を介して、埋め込み可能な流体ポンプ、流体ポートまたは流体レザバ、あるいは浸透性ポンプに流体連通すると共に、ポートカテーテル１２０７を介して、被験体の体に流体連通する。ポートカテーテル１２０７を別のカテーテルに、あるいは電極または電子プロテーゼ（１４０１など）に、接続または流体連通させることもできる。流体送達装置（ポートカテーテル１２０７および電極または電子プロテーゼ１４０１など）および流体を駆動および送達する装置（流体ポンプ１２０１または流体ポート１３０１など）は、ヒト被験体または動物被験体への外科的処置中に埋め込まれるように設計される。この２つの装置間の接続は、マイクロセプタムコネクタ１２０３を用いて行われる。
【００２８】
図１５は、本発明の一実施形態によるマイクロセプタムコネクタの図である。マイクロセプタムコネクタは、埋め込み可能なポートコネクタ１５０１と埋め込み可能なスピアコネクタ１５０３とを備える（図１５は接続されていない状態、図１６は接続された状態）。埋め込み可能なポートコネクタ１５０１はセプタム１５０５を含む。埋め込み可能なポートコネクタ１５０１をポートカテーテル１２０７に流体連通させることもできる。ポートカテーテル１２０７はその遠位端から被験体の体内の特定位置に流体を輸送する。（ポートカテーテル１２０７に流体連通するとき、ポートコネクタ１５０１は、図１２〜図１４に示すようなポートカテーテル１２０７の近位端に位置付けられる。）流体を周囲の生体組織に広げるために１つ以上の開口部をポートカテーテル１２０７の遠位端に設けることもできる。スピアコネクタ１５０３は針１５０７を含む。スピアコネクタ１５０３をスピアカテーテル１２０５の遠位端に流体連通させることもできる。スピアカテーテル１２０５の近位端側に流体源が取り付けられる。
【００２９】
本発明の一実施形態において、ポートコネクタ１５０１の近位端とスピアコネクタ１５０３の遠位端とは、表面同士が接合されない。これは、ポートコネクタ１５０１とスピアコネクタ１５０３とを針１５０７によって接合したときに、マイクロセプタムコネクタ１２０３の平面間にデッドスペースを生じさせないためである。このような実施形態において、スピアコネクタ１５０３の針１５０７はセプタム１５０５を横断するが、セプタム１５０５の前方にある針１５０７の残りの部分は体液および体内組織に露出される。このような状態は、針１５０７がセプタム１５０５に進入する点において組織の良好な密閉を促す。さらに、被包組織は周囲組織から水分が補給されるので、如何なる炎症に対しても十分に対応できる。針１５０７を通じて組織、筋膜、または筋肉をスピアコネクタ１５０３の平らな端まで導入することも可能である。組織の導入は、ポートコネクタ１５０１およびスピアコネクタ１５０３の平らな端の間に健康な組織の増殖を促進する。図１６から分かるように、いったん接合されたポートコネクタ１５０１とスピアコネクタ１５０３とは、流体を漏らすことなく周囲の生物学的環境に安全に輸送することができる。
【００３０】
ポートコネクタ１５０１の重要な特徴は、セプタム１５０５である。セプタム１５０５は、ゴムシリコーンで作られることが好ましい。ポートコネクタ１５０１は、コンプレッションリング１５１１をさらに含むこともできる。隔壁特性を装置に与えるために、コンプレッションリング１５１１（または他の圧縮装置）はシリコーンを圧縮する。コンプレッションリング１５１１は、医療グレードのチタンで作られることが好ましいが、円筒部品内のシリコーンを圧縮できる材料であれば何れか他の材料で作ることもできる。このような材料として、形状記憶ニチノール金属および記憶形状ポリマーが挙げられる。コンプレッションリング１５１１のポートコネクタ１５０１接続側の終端は、ガイドまたはガイド機構１５１３、ストッパーまたは他の停止装置１５１５、および係止機構１５１７にすることもできる。ポートコネクタ１５０１とポートカテーテル１２０７との間に細菌濾過器１５０９を配置することもできる。ポートコネクタ１５０１は、流体レザバ１５２１を含むこともできる。流体レザバ１５２１は、針１５０７による穿孔を防ぐために、チタンシェルで裏打ちすることもできる。ポートカテーテル１２０７の近位端は、必要に応じてポートコネクタにシリコーンで接着することもできる。環境への金属の露出を防ぎ、被包を助けるために、シリコーン層をポートコネクタ１５０１全体に付着させることもできる。付着は、ポートコネクタ１５０１を適切なシリコーンゴム溶液中で浸漬被覆することによって行うこともできる。
【００３１】
スピアコネクタ１５０３は、シリコーンまたはエポキシ樹脂、あるいは本発明に有益または必要と思われる何れか他の生体適合性材料で作ることもできる。適切なサイズ、材料、および形状の医療用針（１５０７など）を型に挿入し、この針の両端を型から突出させる。シリコーンおよび／または医療グレードのエポキシ樹脂の射出成形によって、針の芯を隙間なく包み込む。カテーテル（スピアカテーテル１２０５など）を針の一端に導入し、スピアコネクタを封入するようにシリコーンを追加し、硬化させる。針１５０７のセプタム１５０５を穿孔する側を傾斜させて鋭くすることもできる。なお、流体を移送する針１５０７の穴は、針の一端に設けることも、あるいは針の先端から近距離の側面に設けることもできる。上記のように、マイクロセプタムコネクタ１２０３は、針１５０７によってセプタム１５０５を穿孔する前に針１５０７とポートコネクタ１５０１とを整列させるガイドまたは案内機構（１５１３など）をさらに含むこともできる。ガイドまたは案内機構１５１３は、針１５０７の先端をセプタム１５０５の中心に向けることができる。ガイドまたは案内機構１５１３は、さらに、上方、下方、または側方への針１５０７の大幅な偏位を防ぐ。このような偏位は、針１５０７の先端をポートコネクタ１５０１の内壁に引っ掛け、流体の流れを妨げうる。
【００３２】
スピアコネクタ１５０３およびポートコネクタ１５０１の平面同士の融着を防ぐためにストッパーまたは停止装置１５１５を用いることもできる。針１５０７が完全に挿入された場合でも、ストッパーまたは停止装置１５１５によって針１５０７の一部を体液に露出させておくことができる。したがって、ストッパーまたは停止装置１５１５は、埋め込み可能なポートとスピアコネクタとが接続されたときに、それぞれの端部の平面間にデッドスペースを生じさせない（このような平坦接続が本発明に有益でない場合は、例えば、感染病巣の形成を常に防止する抗菌被膜を設ける）。
【００３３】
平常の体の動きと使用応力の存在下でのマイクロセプタムコネクタ１２０３の安定性を高めるために、係止機構１５１７をマイクロセプタムコネクタ１２０３に含めることもできる。上記の１つ以上の部品の交換を可能にするために、係止機構１５１７を可逆的にすることもできる。
【００３４】
適切な手段によって製造および殺菌された後、外科医が針１５０７をセプタム１５０５を通して導入し、必要に応じてマイクロセプタムコネクタ１２０３を係止機構１５１７によって係止することによって、ポートコネクタ１５０１とスピアコネクタ１５０３とを接合することもできる。ポートコネクタ１５０１をスピアコネクタ１５０３に接合する前に、それぞれに流体薬剤を充填することもできる。別個に充填すると、埋め込み可能なコネクタ１５０１および１５０３の良好なプライミングを接続前に行うことができる。スピアカテーテル１２０５の充填は、ポンプ（通常、ポンプセプタムを介して）、セプタムおよび流体レザバ付きポート、または浸透性ポンプに充填することによって行うこともできる。装置の充填およびプライミングを行う前に、埋め込み可能なコネクタ１５０１および１５０３を接続することもできる。
【００３５】
埋め込み可能なコネクタ１５０１および１５０３の一方または両方の除去または交換が望ましい場合、外科的介入は、ポートコネクタ１５０１の周囲の増殖組織および被包膜を注意深く取り除く工程と、一方または他方のコネクタを引いてスピアコネクタ１５０３を取り外す工程とを含むこともできる。この段階において、ポートコネクタ１５０１およびスピアコネクタ１５０３のどちらか一方または両方を、目的の生物学的環境に配置することもできる。これは、上記の通例の方法でシステムのプライミングを行った後に行うこともできる。交換および配置後、ポートコネクタ１５０１およびスピアコネクタ１５０３を（おそらくガイド１５１３を用いて）係合させ、セプタム１５０５を穿孔することによって、望ましければさらに係止機構１５１７によって機構を係止することによって、ポートおよびスピアをコネクタに接続する。
【００３６】
図１２〜図１６に関して説明したシステムは、流体を被験体の内耳に供給するために用いることもできる。図１７は、本発明のさらに別の実施形態による、流体を被験体の内耳に送達する装置の図である。内耳は、蝸牛と半規管（図示せず）とを備える。流体の送達は、人工内耳の電極を介して行うことが望ましければそうすることもでき、あるいは内耳内への部分的または完全挿入用に補強された流体送達用カテーテルを介して行うこともでき、あるいは正円窓膜にぴったりと併置されたカテーテルを介して行うこともできる。このような用途が望ましい場合は、コネクタ組み立て体を部分的に埋め込むために頭蓋骨の表面に骨の凹みを形成することもできる。コネクタを埋め込むことによって、頭皮の下のコネクタの突出が防止される。
【００３７】
図１７の実施形態によると、流体をセプタム１７０１に供給するために、スピアコネクタ１２０５と針１５０７とが用いられる。セプタム１７０１は、手術後に被験体の内耳内または岬角骨１７０３上に埋め込むために適切なサイズおよび形状にすることもできる。セプタム１７０１を内耳または岬角骨１７０３に固定するために、骨固定用の形状構成１７０５として金属フラップまたは顔面の窪みを使用することもできる。例えば、岬角骨１７０３に内径２ｍｍ以下の孔を穿孔した後で、円錐形の床を骨に作ることもできる。簡単な円錐形セプタム（１７０１など）を蝸牛管１７０８の開口部に収容し、蝸牛の岬角骨１７０３に固定することもできる。その後、セプタム１７０１は、スピアコネクタ１２０５との接続を介して流体送達に依然として利用可能である。このような構成において、流体送達のために半規管（卵形嚢を含む）へのアクセスを可能にすることもできる。さらに、上記の各実施形態に関して説明した目的のために、コンプレッションリング１７０７およびストッパー１７０９を図１７の構成にさらに含めることもできる。
【００３８】
図１２〜図１７の流体送達システムの接続は、コネクタによって容易かつ迅速に行うことができる。長期的かつ防漏性の接続にすることもでき、流体送達システムの切り離しを容易に行うことができる。切り離し後、ポートカテーテルを密閉しておくこともできる。流体送達システムを異なる流体駆動装置または同じ流体駆動装置に再接続することもできる。ポートカテーテルを数年後の使用のために埋め込んだまま、駆動装置を取り外すこともできる。この装置を電極と併用する場合は、流体駆動装置を取り外す場合でも、電極を除去する必要はない。さらに、流体駆動装置を電極に後日再接続することもできる。複数の流体送達モジュールを単一のポートカテーテルに並列に接続することが望ましければ、そうすることもできる。
【００３９】
図１８および図１９は、本発明の別の実施形態によるカテーテルを示す。カテーテル１８０１は、被験体の体内に部分的または完全に挿入されるように設計される。例えば、薬剤を内耳の流体に送達するために、カテーテル１８０１を蝸牛切開部を通じて内耳（鼓室階、前庭階、または半規管）に挿入することもできる。カテーテル１８０１の無外傷性挿入は、カテーテルの機械的特性に依存する。無外傷性挿入を階の屈曲部に沿って行えるような機械的特性にすべきである。
【００４０】
カテーテル１８０１は、形状を円錐形または円筒形にし、断面を円形または楕円形にすることもでき、埋め込みを容易にするために丸みを帯びた先端１８１１を設けることもできる。カテーテル１８０１はポリマーベースにすることもできる。良好な可撓性をもたらすために、シリコーンをポリマーに含めることもできる。あるいは、カテーテルを生物分解性ポリマーで作ることもできる。同様に、延伸されると収縮する材料でカテーテル１８０１を作ることもできる。
【００４１】
カテーテル１８０１は、装置の押し込み性を増大させ、埋め込みを向上させるために、必要に応じて硬質ポリマーフィラメントあるいは金属または金属合金で作られた補強用ワイヤおよび／またはリボン１８０７を１つ以上含むこともできる。カテーテル１８０１は、挿入深さを示すためのマーカ１８０５をポリマーの表面上にさらに含むこともでき、および／または挿入に使われた蝸牛切開部を閉鎖するために調整可能な閉塞子をさらに含むこともできる。カテーテル１８０１の複数の実施形態は、流体を自由に流すために二重の出口１８０９を含む。これらの出口１８０９をそれぞれ反対の方向に設けることもできる。同様に、カテーテル１８０１は、流体または薬物の集中・分散プロファイルを制御するために、複数の流路１８０３、１８１７、１８１９をカテーテル本体の中心（または縁端側）に含むこともできる。カテーテル１８０１は、挿入を向上させるために潤滑被膜をさらに含むこともできる。同様に、病菌感染を防ぐためにカテーテル１８０１を抗生物質および／またはコルチコステロイドで被覆することもできる。
【００４２】
関連の実施形態においては、被験体がアクセス可能な（磁石または機械的圧力によって作動される）オン／オフスイッチまたは弁１８１３をカテーテル１８０１に設けることもできる。オン／オフスイッチまたは弁１８１３は、被験体の皮膚などの体表に配置することもできる。あるいは、内耳への流体送達に関連して使用されるときは、流体送達用流体レザバと内耳内部分との間の頭蓋骨上に配置することもできる。弁またはスイッチ１８１３は、流体の逆流を防ぐために用いることもできる。挿入の精度と容易さとを向上させるために、さらに可動ストッパー１８１５をカテーテル１８０１に含めることもできる。カテーテル１８０１は、流体送達用の内部流路１８０３を設けて設計される。例えば、内耳への流体の局部的送達によって、螺旋神経節細胞の機能的特性を維持し、樹状突起を再生させ、残存聴力の保全を促し、進行性聴力損失を抑えることもできる。用途として、炎症を防ぐためのコルチコステロイド、硬化抑制用の薬、および組織増殖用の薬の送達が挙げられ、耳鳴りおよびめまいの新規治療に使用することもできる。
【００４３】
流体の送達は、カテーテルリード上に形成された中空流路１８０３を通じて階内位置まで行われる。１つ以上の出口１８０９をカテーテル１８０１に含めることもできる。流路１８０３は、内部マイクロポンプに接続することも、あるいは薬物の外部ポンピング用のセプタムを含むポートに接続することもできる。カテーテル１８０１の中心近くに、または中心から外れて縁端側に設けられた中空流路１８０３は、リバース成形によって形成される。つまり、射出成形前の型にプレースホルダを含めることもできる。射出成形後、プレースホルダを取り除くと、その場所に中空流路が残る。流体送達流路用の１つ以上の出口１８０９を基底部および／または先端に配置することもできる。経時的な組織の増殖および出口の閉塞を防止するために、流体送達用の１つ以上の出口１８０９を徐放性生物活性剤のリングで被覆することもできる。
【００４４】
流体送達用の個々の出口１８０９に、２つの出口流路１８１７および１８１９を１８０度隔てて含むこともできる。２つの出口流路１８１７および１８１９は、直線状に連結するか、または位置を互いにずらす。内耳への流体送達用に設計されたカテーテルの２つの出口流路を（図１９に示すように）１８０度隔てて設ける目的は、一方の出口流路を常に外リンパ流体に向けるためである。出口１８０９の一方の出口流路を鼓室階の側壁または基底膜に向けると、出口流路が塞がれる可能性がある。各出口流路を微細加工されたチタンで形成し、この金属にチタン製マイクロチューブ上のコルチコステロイド添加シリコーン（薬物溶出）被覆（相似被覆、浸漬、プラズマ蒸着）を組み合わせることもできる。このような表面改質の目的は、出口１８０９の閉塞防止である。
【００４５】
図２０は、本発明の別の実施形態による埋め込み可能な電極の図である。電極２０００は、電極リード２００１と電極アレイ２００３とを備える。電極アレイ２００３は、前端２００７と後端２００５とを含む。電極アレイ２００３は、前端２００７上の最初の接点２００９から後端２００５上の最後の接点までの距離として画定される。電極２０００はポリマーで作製し、ワイヤおよび接点２００９をこのポリマーに埋め込むか付着させる。ポリマーは、シリコーン、フルオロポリマー、または他の生体適合性材料でもよい。鼓室階側壁への配置用に設計された大半の人工内耳電極は、電極範囲が１６ｍｍ前後に制限されている。鼓室階への電極の挿入深さは、通常、２３ｍｍ前後に制限されている。鼓室階の側壁に沿って２３ｍｍ挿入された１６ｍｍの電極範囲は、蝸牛内の限られた音声周波数範囲および帯域幅をカバーする。電極を内側壁側に部分的に変位させると、周波数範囲が広がるが、一部の電極が側壁にさらに近いか遠いために、この周波数範囲は依然として帯域幅全体の一部でしかない。２６ｍｍ超の電極範囲を外壁に沿って２８ｍｍから３１ｍｍ挿入すると、蝸牛の第１回転の螺旋神経節細胞において、および／または第２回転の軸索突起において、蝸牛のほぼ全帯域幅を刺激することができる。深く挿入すると、電極アレイ上の最初および最後の接点の範囲外のトノトピック領域を刺激するための電流の拡散を必要としない。電極を深く挿入することに伴う利点を得るための前提条件は、基底から先端までの挿入外傷を最小にすることである。
【００４６】
電極２０００は、蝸牛への導入に必要な力の大きさを減らす特性を有するように設計される。電極挿入力を小さくし、電極の可撓性を大きくすると、鼓室階壁の内側を覆う軟質組織に加えられる外傷の量が減る。挿入外傷を最大限減らすことは、重度の難聴に苦しみ、補聴器を同側の耳に使用しうる患者、あるいは補聴器なしで低周波音を知覚できる残存聴力を有するが、語音を弁別しにくい患者にとって最も有益である。電極外傷を最小に抑えることに対する関心は、今日埋め込みを受ける患者は、変性した神経経路の一部の様相を回復させる装置の追加または装置の交換を受けうるという事実によって一層大きくなる。このような神経経路が電極挿入中に機械的に妨害されると、この神経経路が永久的に破壊される可能性が高い。
【００４７】
人工内耳電極は通常、螺旋状の蝸牛を保護する骨表面にドリルで開けられた穴から内耳（鼓室階または前庭階）を通じて挿入される。残存聴力が存在する場合、聴覚が存在する場所より下の領域に挿入深さを制限することに注目しうる。電極２０００上のストッパー２０１５は、挿入深さを所定の固定値、例えば２０ｍｍ、に制限することができる（ただし、２０ｍｍに限定されるものではない）。２０ｍｍは、蝸牛の約１回転に相当する。ストッパー２０１５は、蝸牛切開部を越えての挿入を防止する鉛直壁を有するように設計される。ストッパー２０１５が内耳の外側の骨に接近するときに外科医が蝸牛切開部を観察できるように、複数のスロットをストッパー２０１５に組み込むこともできる。別の実施形態において、ストッパー２０１５は、蝸牛切開部に差し込める円錐形状を有する。ストッパー２０１５は、電極２０００上の上部領域から下方に動かせる摺動子にすることもできる。
【００４８】
電極２０００の挿入深さを制御して所定の値に制限することもできる。挿入深さの所定値は、患者の聴力図に基づかせることもできる。聴力図が、２０００Ｈｚまでのかなりの残存聴力（例えば、５０ｄＢ以上）を示す場合、外科医は挿入深さを１６ｍｍに制限することもできる。挿入深さの制限は、事前に切断された殺菌済みの生体適合性の管を電極の前端から下にストッパー２０１５まで挿入することによって行うこともできる。十分な厚みを有する長さ４ｍｍの管を長さ２４ｍｍの電極（電極先端からストッパー壁までの長さ）の前方に嵌めると、挿入深さが２０ｍｍに制限されることになる。
【００４９】
電極２０００を他の設計から区別するものは、電極アレイ２００３上に前端２００７と後端２００５とが存在することである。前端２００７は、後端２００５よりはるかに細い。一実施形態において、電極２０００の前端２００７の範囲は、電極の長さの１／４から１／２である。電極２０００の前端２００７のバルク質量を後端のバルク質量の約１／２にすることもできる。この設計においては、電極２０００が連続的に太くなることも、電極範囲に沿った断面形状または直径が一定不変でもないことを理解されたい。代わりに、電極２０００は、その断面形状に不連続点を含む。この不連続点は、電極アレイ２００３の前端２００７の境界と後端の２００５の始点とを画定する。前端２００７は、鼓室階の螺旋形状を螺旋に沿ってアレイを上方に押すために必要な挿入力および曲げ力が小さくて済むように設計される。後端２００５は、必要時に深く挿入できるように電極の押し込み性を最大化するように設計される。押し込み性が電極設計にとって重要である理由は、押し込み性が小さい電極は、前進運動を電極の先端２０１１に伝える前に蝸牛切開部の周囲でつぶれるからである。電極２０００の挿入を容易にするために、装置の先端２０１１を細くし、丸みを付けて鋭い縁端部をなくすこともできる。さらに電極アレイ２００３の前端２００７および後端２００５にテーパを付けることもできる。この意味でのテーパとは、前端２００７および後端２００５の断面積が連続的に増加することを意味する。
【００５０】
電極範囲においては、８つ以上の接点２００９をポリマー基板上に埋め込むか、付着させることもできる。現在のところ、埋め込み対象患者の音声認識の漸近性能に達するには、少なくとも８つの接点２００９が必要である。接点２００９は、プラチナ（Ｐｔ）、プラチナイリジウム（ＰｔＩｒ）、または酸化イリジウムで作ることもできる。接点２００９の形状は、円形または楕円形にすることも、あるいは縁端部に丸みを付けた矩形にすることもできる。縁端部に丸みを付けると、電極接点の縁端部における電流密度が低下する。接点２００９表面の縁端部における電流密度は、通常、金属表面の初期の接触溶解の原因である。接点２００９は、プラチナイリジウム製ワイヤの先端を燃やすことによって作成されるような球状ボールの形態にすることもできる。接点２００９はそれぞれ、単一接点または接点対にすることもできる。一実施形態においては、接点対と単一接点の組み合わせを用いることもできる。後端２００５に配置された接点２００９は対をなし、前端２００７に配置された接点は対をなしていない。このようにすると、電極の前端２００７の可撓性が維持される一方で、後端２００５の押し込み性が維持される。
【００５１】
各接点２００９は、電極２０００を形成するポリマーマトリックスを貫通する絶縁ワイヤ（図２２に示す２２０１、２２０３、２２０５、または２２０７）に電気的に接続される。挿入力を減らすために、電極ワイヤ２２０１、２２０３、２２０５、または２２０７の直径を１５ミクロンまで細くする。ワイヤ２２０１、２２０３、２２０５、または２２０７は、図２２に示すように波状にすることが好ましい。波状ワイヤは直線ワイヤより可撓性があり、より小さな力で曲げることができる。波状ワイヤの形状、波の頻度および幅は、挿入力を最小化するようになっている。
【００５２】
図２３は、本発明の別の実施形態による、流体を被験体の体に送達する埋め込み可能な電極アレイの図である。この実施形態によると、埋め込み可能な電極２３００は、流体送達用の内部流路２３０１を設けて設計される。例えば、人工内耳電極が埋め込まれた内耳（図２４を参照）に流体を局部的に送達することによって、螺旋神経節細胞の数および機能的特性を維持し、樹状突起を再生させ、残存聴力の保持を促すこともできる。用途として、炎症および階内の組織増殖を防ぐためのコルチコステロイドの送達のほか、耳鳴りおよびめまいのための新規治療を挙げることもできる。したがって、人工内耳に流体送達機能を含めることは、人工内耳設計の価値ある側面である。
【００５３】
流体の送達は、電極リード上に形成された中空流路２３０１を通じて階内位置まで行われる。１個から数個の出口２３０７を電極接点２３０９間または電極接点２３０９の近くに含めることもできる。中空流路２３０１を内部マイクロポンプに接続することも、あるいは薬物の外部ポンピング用のセプタムを含むポートに接続することもできる。マイクロポンプまたはポートをインプラント筐体の近くに配置することもできる。電極２３００の中心近くに、または電極２３００の中心から縁端側に寄せて、中空流路２３０１を形成する方法として、リバース成形が挙げられる。この場合も、リバース成形においては、中空の内部流路２３０１を形成するために、射出成形前にプレースホルダを型に含める。射出成形後、プレースホルダを取り除くと、その場所に中空流路が残る。
【００５４】
流体送達流路２３０１用の１つ以上の出口２３０７は、電極アレイ２３０３上に配置された基底接点２３０９間または基底接点２３０９の近くに配置することもできる。経時的な組織の増殖および出口の閉塞を防止するために、流体送達用の１つ以上の出口２３０７を生物活性剤のリングで被覆することもできる。
【００５５】
図２５は、図２３の電極アレイの流体送達用出口の図である。流体送達用の単一出口２３０７はそれぞれ、１８０度隔たった２つの出口流路２３１７および２３１９を含む。２つの出口流路２３１７および２３１９は、直線状に連結するか、あるいは位置を互いにずらす。どちらの場合も、出口流路２３１７および２３１９を互いに１８０度隔てる。人工内耳用の電極において２つの出口流路２３１７および２３１９を１８０度隔てる目的は、一方の出口流路を常に外リンパ液に確実に向けておくためである。出口２３０７の一方の出口流路を鼓室階の側壁または基底膜に向けると、出口流路が塞がれる可能性がある。薬物が流路２３０１を通してポンプ送されない場合は、開口部の閉塞を防ぐために、流体送達出口２３０７を、チタンで作製することも、あるいは他の金属で作製し、潤滑被膜を含む、薬剤で被覆することもできる。被覆された流体送達出口２３０７を電極のシリコーンに埋め込む。
【００５６】
図２６は、本発明のさらに別の実施形態による、埋め込み可能なプロテーゼと併用される電極の図である。この実施形態によると、人工内耳電極２６００は、電極アレイ２６１３と電極リード２６１１とを含む。電極リード２６１１は、電子回路を収容する金属製またはセラミック製の筐体２６０１に電気的に接続されるものとする。この電子回路は、各電極接点に送達される電流パルスを生成する。この電流パルスは、ポリマーマトリックスに埋め込まれたワイヤを通って各接点に移動する。必要に応じて電極リード２６１１を直角に終端させることもできる。
【００５７】
蝸牛内刺激のモデリングおよび動物のＥＡＢＲデータは、電極アレイを鼓室階の内壁近くに配置すると人工内耳の神経刺激に好都合であることを示す。このような電極を蝸牛軸周囲電極と称する。蝸牛軸周囲電極は心理音響閾値を下げ、刺激のダイナミックレンジを広げ、流路の相互作用を減らすという点で意見が一致している。流路の相互作用は、個々の電極からの電界の重なり合いによって引き起こされうる。蝸牛軸周囲アレイから期待されるさらなる利点として、人工内耳を駆動するための消費電力の低減、患者に対する副作用の減少、革新的な刺激体系の実現、および周波数のより良い桁符号化が挙げられる。より多数の電極を有効に使用することもできる。
【００５８】
図２７〜図３０は、本発明の別の実施形態による埋め込み可能な電極アレイを示す。この実施形態によると、電極は、図２９に示すように螺旋状の内腔を上方に鼓室階の内壁に向かって変位されるように設計される。電極２７００の前端２７０７は、図２３に従って説明したものと変わらない。電極２７００の前端２７０７は、鼓室階の深部への進入を最小の挿入力で可能にする。ただし、電極の後端２７０５は改造される。電極２７００の後端２７０５は、挿入時に互いに密着する２つのセグメントに分けられる。電極２７００が完全に挿入された後、電極アレイの後端２７０５に位置する２つのセグメント２７１１および２７１３の切り離しは、電極を備えるセグメントを引き戻すことによって行う。この実施形態において、２つのセグメント２７１１および２７１３は、電極２７００の前端２７０７および後端２７０５の接合部で接続されたままである。人工内耳に使用される場合、２つのセグメント２７１１および２７１３は中耳内の位置で接続されたままである。２つのセグメント２７１１および２７１３の切り離しは、上記２つの位置の間で行われる。
【００５９】
明確にするために、２つのセグメントを電極枝２７１３および拘束アーム２７１１と称する。２つのセグメント２７１１および２７１３は、挿入プロセス中に接続され、そのまま接続されている。セグメント同士を接続する好適な方法は、電極枝２７１３上に成形されたレールと拘束アーム２７１１上に成形されたスロットとの与圧結合によるものである。人工内耳においては、その後、電極枝の一部を蝸牛軸に接して、またはその近くに配置するために、セグメント２７１１および２７１３は切り離される。図２９には、所定位置に配置された電極および拘束アームと共に、ヒトの側頭骨から見た蝸牛が示されている。
【００６０】
拘束アーム２７１１は、その本体中に、その全長に沿って、拘束アームの剛性を増すため、または減らすために、焼鈍された、または焼鈍されていないプラチナ（Ｐｔ）またはプラチナイリジウム（ＰｔＩｒ）製のリボンまたはワイヤ２７１５を含むこともできる。拘束アーム２７１１の剛性のこのような制御は、人工内耳においては、良好な挿入特性（可撓性）を維持するために重要であるばかりか、後方配置手法によって電極枝２７１３を蝸牛軸のより近くに変位させるときのために十分な剛性を維持するためにも重要である。拘束アーム２７１１が軟質すぎると、後方配置手法中に座屈する。
【００６１】
リボン２７１５の形状は、長さと幅との比が（図２８に示すように）２対１の矩形にすることもできる。リボン２７１５の向きは、短い方の長さが中心から側方に（外壁から内壁へ）向くようにすることもできる。人工内耳内でリボン２７１５をこのような向きにすると、階の基底から先端への電極アレイ２７０３の移動が容易になる一方で、基底膜およびコルチ器の傷つきやすい組織側へのアレイの上方移動が減る。リボン２７１５の形状が矩形であることのさらなる利点は、挿入中に電極接点が蝸牛軸に向けられている点である。拘束アーム２７１１を形成するシリコーンマトリックスへの切り込みを減らすために、略矩形形状のＰｔＩｒリボン２７１５の角に丸みを付けることもできる。本発明に必要と思われる場合は、拘束アーム２７１１の全体または一部の可撓性または剛性を増すために、拘束アーム２７１１の金属芯を全体的または部分的に改造することもできる。リボン２７１５の改造法として、金属の熱処理、化学処理、および機械的処理を挙げられるが、これだけに限定されるものではない。拘束アーム２７１１の組成は、シリコーンと金属の組み合わせに限定されるものではなく、テフロン（登録商標）など他の生体適合性ポリマーも拘束アームの概念に関連して使用しうることを理解されたい。
【００６２】
人工内耳と併用するとき、電極２７００を連続的に挿入することもできる。その後、電極２７００を内壁側に配置する。第１段階では、２つのセグメント２７１１および２７１３が接続された電極アレイ２７０３を鼓室階の外壁沿いに挿入する。第２段階では、好ましくは鼓室階の基底回転に対応する電極アレイ２７０３の後端２７０５の部分を変位させて、同じ鼓室階の内壁に近接させるか、または接続する。以降、この部分を蝸牛軸周囲部分と称する。この蝸牛軸周囲部分を蝸牛の基底回転に対応させることが好ましい理由は、電子励起可能な神経要素の大部分が基底回転に位置するからである。これらの神経要素（螺旋神経節細胞）は、より近位の電極刺激から最大の利益を得ることになる。電極枝２７１３の残りの蝸牛内部分を深部挿入部分と称する。深部挿入部分は、鼓室階に深く挿入されるように設計されるが、如何なる随意行為によっても内壁に接して位置付けられることはない。
【００６３】
セグメント化された電極アレイ２７０３が蝸牛の鼓室階に完全に挿入された後、拘束アーム２７１１は、蝸牛切開部の後方（蝸牛の外側）で動かないように、外科医によって鉗子またはピンセットなど何れか極小の道具を用いて保持される。その後、電極枝２７１３は拘束アームから外され、または切り離されて、階から引き出される。電極アレイ２７０３を蝸牛から軽く引き出すだけで、電極枝２７１３と拘束アーム２７１１とは、２つのセグメントの集束点以外で、効果的に離れる。集束点において２つのセグメントは、例えば米国ニューヨーク州マウントバーノンのＭｅｄｗｉｒｅ  Ｓｉｇｍｕｎｄ  Ｃｏｈｎ  Ｃｏｒｐから供給されるような、ＰｔＩｒ８０〜２０％で製造された金属ロッドまたはリボン２７１５によって取り付けられることに注目することが重要である。一実施形態において、ワイヤまたはリボン２７１５の端部は、電極枝２７１３上のシリコーンの中空腔に嵌入する。後方配置手法の鍵となるのは、拘束アーム２７１１の芯内の撓みにくいリボン２７１５およびワイヤと撓みやすい電極枝２７１３との間の相乗効果である。電極２７００の重要な要素は、電極のセグメント化という特徴である。この設計の別の本質的要素は、挿入を容易にするために２つのセグメント２７１１および２７１３をしっかりと接続できることである。しっかりした接続でありながら分離可能な接続は、いくつかの手段によって行いうる。セグメント接続手段の１つは、互いの寸法が適合するレールおよびスロットによる。電極枝２７１３と拘束アーム２７１１とを製造中に与圧結合することもできる。シリコーンの結合によって、電極と拘束アームとの接続が挿入中維持される。
【００６４】
２つのセグメント２７１１および２７１３を接続する別の手段は、包囲体の設計による。このような設計を採用する場合、包囲体の形状を円形または楕円形にすることもできる。電極の結合は、図示の各設計に限定されるものではなく、電極の接続、挿入、切り離し、および配置に好都合な結合であれば何れの結合でも実現可能であることを理解されたい。さらに別の方法によると、挿入後数分以内に内耳の流体に溶けるヒドロゲルを用いて２つのセグメント２７１１および２７１３を接続することもできる。切り離し可能な２つの異種シリコーンの結合によって２つのセグメントを接続することもできる。
【００６５】
インプラントの交換が必要になったときに、電極アレイ２７０３の２つのセグメント２７１１および２７１３を容易に切り離せるように、電極セグメント２７１１および２７１３は集束点を有する。後方配置中の拘束作用の実現のみならず切り離しも可能にするために、２つのセグメント２７１１および２７１３をＰｔＩｒリボン２７１５のむき出し部分によって接合することもできる。この部分は、拘束アーム２７１１から出ている部分であり、電極枝２７１３上に方向付けされて成形されたシリコーン腔にぴったりと、または緩く、収容される。修正手術の場合は、拘束アーム２７１１を十分な力で引き戻すことによって２つのセグメント２７１１および２７１３を集束点においてずらすことができる。シリコーン腔は、アレイの軸線に並行にすることも、あるいは後方配置のための抵抗をもたらすように方向付けることもできる。リボンまたはワイヤ２７１５は、拘束アーム２７１１の背骨として使用されるので、鋭利な縁端部を減らすためにボール状に終端させることもできる。電極アレイ２７０３の２つのセグメント２７１１および２７１３を蝸牛の外で一緒に取り付けることもできる。このような取り付けは、拘束アーム２７１１に対する電極枝２７１３の移動を防ぐために都合がよいこともある。人工内耳に関しては、手術後の電極枝２７１３の移動は、蝸牛軸との電極枝２７１３の接続を解除しかねない。このような実施形態においては、図３０により明確に図示されている閉鎖可能なチタンクリップ２７１７を用いて２つのセグメント２７１１および２７１３を取り付けることもできる。
【００６６】
上記の電極には利点がいくつかある。第１に、人工内耳においては、電極の前端の設計により、最小の力で電極の一部を蝸牛内に深く、先端まで、挿入することもできる。さらに、蝸牛の第１回転に好ましくは対応する電極部分を内耳腔の内壁に向けて変位させ、内壁に到達させることもできる。電極の２つのセグメント２７１１および２７１３は、挿入プロセス中に取り付けられ、そのまま取り付けられている（しかし、配置プロセス中、挿入後、および随意行為によって切り離される）。蝸牛軸への接続は、形態には依存せず、挿入および配置のための専用の道具は不要である。
【００６７】
電極２７００の前端２７０７は、最大１５ｍｍの長さまで、生体適合性の薄い潤滑被膜２７１９によって被覆することもできる。被膜２７１９は、永久的な被膜でも、生物分解性の被膜でもよい。潤滑被膜は、挿入中の電極と組織との間の摩擦を減らすので、挿入力を小さくする。器具によって電極を保持して押し込めるように、潤滑被膜を施す範囲は、電極の前端の限られた長さに限定する必要がある。
【００６８】
ポリマー電極の外殻に配置される（図２０および図２３に示すような）ストッパーを電極にさらに設けることもできる。ストッパー２０１５は、規定の限度を超えての電極の挿入を防ぐように設計される。規定の挿入限度は、１８ｍｍから３１ｍｍである。ストッパー２０１５は、シリコーンなどのポリマー材料で作製することもできるが、電極と同じ材料で作製することが好ましい。電極の挿入を所定の限度に制限するために、シリコーンなどのポリマー管をストッパー２０１５の前方に挿入することができる。この所定の限度は、個々の患者の聴力図に合わせることもできる。ストッパー２０１５は、外科医がストッパー２０１５上に設けられた切り込みを通してストッパー２０１５の向こう側を見えるような形状にすることもできる。さらに、接触線の方向を示すため、ひいては全接点２７０９が蝸牛内に隠れた後に接点の向きを如何に維持すべきかを示すために、マーカ２７２１を電極アレイ２７０３上のアレイ後方側に配置することもできる。
【００６９】
さらに別の実施形態において、埋め込み可能な電極は、浸透性コネクタ（図２３の２３１３または図２７の２７２３など）を電極の遠位端と近位端との間に有することもできる。コネクタが望ましい理由は、患者の寿命中に再埋め込みが複数回発生する可能性が高いからである。再埋め込みが必要となるのは、通常、インプラントの筐体部分の電子回路が障害となった場合であり、電極自体が関係することはない。人工内耳に関しては、内耳からの電極アレイの取り外しを伴う再埋め込みのたびに、内耳の内部組織にさらなる損傷および外傷が加わる可能性が高い。外傷は漸増しうるので、螺旋神経節細胞などの内耳機能および神経組織の残存量は経時的に低下しうる。浸透性コネクタ２３１３または２７２３を使用すると、埋め込み可能な電子回路が故障した場合に、このような電子回路を取り除くだけでコネクタの再埋め込みを行えるので、再埋め込みによる外傷の漸増が防止される。このようなコネクタ２３１３または２７２３は、中耳腔または乳突腔に配置されることが好ましい。カプセル化された電子回路を収容している筐体近くの頭蓋骨表面上にコネクタ２３１３または２７２３を配置することもできる。コネクタ２３１３または２７１３は、流体の浸透に対して不浸透性とすべきである。不浸透性の機能は、雄雌コネクタまたはフラットベッドコネクタの与圧結合によってもたらすこともできる。不浸透性は、２つのコネクタ部分の周囲に塗り付けられた速硬性エラストマーまたは他の合成材料の使用によって付与することもできる。硬化によってコネクタ部分が密閉され、湿気から遮断される。コネクタは、理想的には、電極流路と同じ数のリードを有する。人工内耳の場合、コネクタ２３１３または２７２３を中耳内、乳突腔内、またはインプラント筐体上に位置付けることもできる。
【００７０】
図３１は、本発明のさらに別の実施形態による、流体を被験体の体に送達する別の装置の図である。この装置は、セプタム３１０１付きの流体レザバ３１０３とカテーテル３１０７とを含む。この装置は、ヒトまたは動物被験体の皮膚の内面をヒト体内の流体で満たされた非血管系器官に接続し、中空の金属針３１０９（図３２に詳細を図示）を先端に有する可撓性ポリマーカテーテル３１０７による特定器官への流体または薬液の局所的注入を可能にする。流体レザバ３１０３およびセプタム３１０１を外部のポンプまたは埋め込み可能なポンプによって駆動することもできる。この装置の流体レザバ３１０３とカテーテル３１０７との間に、細菌濾過器および／または流量制限子３１０５を設けることもできる。関連の実施形態によると、この装置は、セプタム３１０１の上部に針を配置するための金で覆われたドーナツ状または環状の磁石（図示せず）を流体レザバ３１０３の内殻表面にさらに含むこともできる。このような磁石は、流体レザバ３１０３を覆うシリコーンにつながったシリコーン層に封入することもできる。さらに、繊維組織の増殖防止または制限、およびバイオフィルムの形成防止のために、カテーテル３１０７の内面および射出針３１０９を疎水性または親水性の相似被覆によって被覆することもできる。射出針３１０９の先端または側面に出口を設けることもできる。このような装置をヒトまたは動物被験体の内耳、膀胱、胃、または腸に接続することもできる。被験体の内耳に接続する場合、針３１０９を後部鼓室腔内または乳突腔内に部分的に挿入することもできる。
【００７１】
上記のように、流体レザバ３１０３を金属およびシリコーンで覆うこともできる。流体レザバを円錐形状にすることもでき、この円錐の大きい方の直径にセプタム３１０１を配設することもできる。被験体の内耳に接続されるときに、流体レザバ３１０３の非セプタム側がカテーテル３１０７に接続されるように、このような円錐形状の流体レザバは、乳突腔にぴったり嵌まる適切な寸法にすべきである。カテーテル３１０７は、針３１０９の外側に終端する。図３２に示すように、骨の部分的肉薄化の後に内耳の半規管内にまたは岬角骨上に導入されるように針３１０９を設計することもできる。針３１０９は、外側の有刺面と、骨固定用の固定装置３２０１とを含むこともできる。針３１０９は、針の先端から近距離に配置される円錐形ストッパー３１１３をさらに含むこともできる。
【００７２】
図３３は、図３１および図３２の実施形態に使用しうる埋め込み可能なアクセスポートの図である。このアクセスポートは、圧縮シリコーンで作製しうる入力セプタム３３０１と、極小流体レザバ３３０３と、ポート針３３０７とを含む。シリコーンに埋め込まれた複数の金属リング３３０５を用いてポート針３３０７をアクセスポートに固定することもできる。ポート針３３０７をシリコーンで部分的に覆うこともでき、さらにポート針３３０７の先端または側面に出口を設けることもできる。内耳を覆っている骨をドリルによって部分的に除去した後、内耳の流体中にポート針３３０７を導入することもできる。関連の複数の実施形態によると、ポート針３３０７を後部鼓室腔に部分的に挿入し、入力セプタム３３０１および極小流体レザバ３３０３を乳突腔に挿入することもできる。
【００７３】
図３４は、図３１に関して説明した装置および／または図３２に図示し説明した針に、埋め込み可能なアクセスポートを接続しうることを示す図である。
【００７４】
本発明の複数の実施形態は、電極本体を構成するシリコーンポリマーエラストマーの一部に所与量の薬を組み込んだ蝸牛電極アレイをさらに含む。この薬がエラストマー材料から徐々に放出されて、内耳の流体内に拡散する。拡散された分子は、その後、目的の受容器官に向かう。
【００７５】
内耳は、薬物の局部的送達に関してさまざまな考慮事項を提示する。このような考慮事項として、神経組織および軟質組織など、聴覚器官に適した薬物標的受容器官が挙げられる。内耳は極めて小さく、基本的に閉鎖された空間であるので、内耳内に放出された何れの薬もその空間内に閉じ込められたままになりやすい。したがって、この環境内で徐々に放出される薬物は、内耳内においてのみ生物活性であり、内耳の外への拡散は極めて少ない。
【００７６】
図３５は、本発明の特定の実施形態による薬物溶出材料の一部を含むように人工内耳の電極アレイを構成するさまざまな方法を示す。図３５に示す各例において、網掛けされた領域は、薬物を放出するようになっている材料を表す。図３５Ａに示すように、電極アレイの断面は一般に長円形または楕円形にしうる。図３５Ａは、薬物を内耳周囲の流体に持続放出する薬物溶出材料が電極アレイの一部の下半分に含まれる実施形態を示す。図３５Ｂは、それぞれ異なる薬物を放出しうる２つの異なる薬物溶出領域を有する実施形態を示す。図３５Ｃに示す実施形態において、薬物溶出部分は、電極担持体の下半分全体を含む。このような実施形態においては、電気刺激接点および接続ワイヤなど、電極アレイの他の構成要素をアレイの薬物溶出部分以外に収容することもできる。図３５Ｄに示す実施形態においては、電極アレイの一部の断面積全体の材料に持続放出用の薬物を組み込むようになっている。図３５Ｅにおいては、薬物を組み込む材料が電極アレイ全体に用いられている。このような配置においては、使用されるアレイ部分がより小さい実施形態に比べ、エラストマー材料内の薬物の濃度を低くすることもできる。図３５Ｆは、電極アレイの前端部分が薬物溶出部分として機能するようになっている、さらに別の実施形態を示す。例えば、薬物溶出部分の起点を、電極アレイが内耳に入る位置から３ｍｍ以上の位置にすることもできる。
【００７７】
電極アレイのポリマーマトリックス材料からの薬物放出速度は、さまざまな要因に応じて決まる。これらの要因の１つとして、ポリマー周囲の流体に曝露される薬物溶出材料の表面積の量が挙げられる。薬物の持続放出プロファイルは、内耳周囲の流体に曝露される薬物装填ポリマーの表面積に直接比例する。ポリマー内の薬の濃度は、送達時間の長さに影響する。薬物の放出速度を、薬物溶出部分内の材料の架橋密度および薬物溶出部分の大きさなど、他の要因に依存させることもできる。
【００７８】
図３６は、本発明のさまざまな実施形態の断面図を示す。図３６Ａに示す例において、薬物溶出部分は、２つの非薬物溶出材料層に挟まれた材料層である。このような実施形態において、薬物の放出速度は、アレイの側面に露出される薬物溶出部分の表面積の量に依存する。例えば、薬物溶出部分の質量が電極アレイの質量の１％から２％を構成するようにしてもよい。
【００７９】
図３６Ｂ〜図３６Ｄに図示の実施形態において、電極アレイは、薬物溶出材料が組み込まれるスロットを含む。図３６Ｂにおいて、薬物溶出材料はロッドの形態であり、ロッドのサイズは、ロッドを保持する流路スロットより僅かに小さい。したがって、内耳の流体はロッドの外周全体に接触し、薬物が流体中に持続放出される。図３６Ｃにおいて、薬物溶出材料は、非薬物溶出材料の流路スロットによりぴったりと嵌まる。したがって、ロッドの下面のみが内耳の流体に接触するので、薬物の放出速度はより低下する。図３６Ｄに示す実施形態においては、断面領域が正方形の流路スロットに円形ロッドが埋め込まれる。この流路スロットの断面領域によって、薬物溶出材料の円柱ロッドの表面積への内耳流体のアクセスを制御できる。
【００８０】
図３７は、薬物溶出部分が非薬物溶出材料内に完全に埋め込まれる実施形態を示す。このような実施形態において、薬物の放出速度は、覆っている非薬物溶出層の厚みによって決まる。
【００８１】
図３８Ａは、別の実施形態の断面を示す。この実施形態は図３７の実施形態と同様であるが、薬物溶出部分の表面積の一部を内耳流体の一部に接触させるスロットをさらに含む。この場合も、薬物の放出速度は、露出される表面積の量のほか、薬物溶出部分の材料中の薬物の濃度によって決まるが、さらにはおそらく薬物溶出材料から拡散する薬物の拡散速度によっても決まる。図３８Ｂは、別の実施形態を示す。この実施形態においては、電極アレイの表面上の電極接点の各側に薬物溶出シリコン材料が設けられ、電極領域の残りの部分は通常のシリコーン材料である。
【００８２】
内耳への術後放出に適した薬物の具体例として、神経栄養因子、遺伝子治療、抗アポトーシス薬、および酸化防止剤が挙げられるが、これだけに限定されるものではない。一部の薬は、神経保護効果を有するので、多少外傷性の人工内耳埋め込みの後に内耳の神経状態の維持を助けることもできる。
【００８３】
他の適した薬物として、抗炎症剤が挙げられる。例えば、生理食塩液中の抗炎症剤の飽和溶解度を３７℃において２６．４μｇ／ｍｌ以上にすることもできる。埋め込み後の第１週における抗炎症剤の放出量が５ｍｇと２５０ｍｇの間になるように電極アレイを適合させることもできる。薬剤に殺菌剤をさらに含めることもできる。
【００８４】
特別かつ緊急の関心は、埋め込み後の繊維の成長を制御するためのコルチコステロイドの使用である。このようなコルチコステロイドの一例は、デキサメサゾンである。例えば、最初の２４時間の使用期間中に放出されるデキサメサゾンの量が５ｍｇと６００ｍｇの間になるように電極アレイを適合させることもできる。薬物を溶出する人工内耳電極アレイでの使用に適したコルチコステロイドとして、ベタメタゾン、クロベタゾール、ジフロラゾン、フルオシノニド、トリアムシノロン、またはこれらの塩もしくは組み合わせが挙げられるが、これだけに限定されるものではない。
【００８５】
薬物溶出シリコーン材料を製造するには、最初に薬剤粒子を所望のサイズに微粉化する。例えば、薬剤は、薬物溶出部分の材料に混入される２００μｍ未満の固形粒子の形態にすることもできる。薬剤が放出される速度を薬剤の粒子の複数の規定サイズに基づかせることもできる。例えば、一部の実施形態においては、少なくとも９０％の粒子を２００μｍ未満のサイズにすることもできる。さらに、または代わりに、少なくとも５０％の粒子を５０μｍ未満のサイズにすることもできる。高速ホモジナイザを用いると、これらの粒子を液体シリコーンポリマーと完全に混合できる。一部の実施形態においては、この混合物に架橋用溶液を追加することもできる。得られた混合物を、適切に設計された型を用いて確保された薬物溶出部分用の空間に注入する。
【００８６】
内耳周囲の流体中の薬剤の濃度は、薬物溶出材料中の薬剤の濃度および浸透性によって決まる。シリコーンの架橋密度、電極アレイに対する薬物の含有割合、薬物含有ポリマーの大きさ、および蝸牛の流体に曝露される表面積に応じて、放出期間を数日から数ヶ月間にすることもできる。
【００８７】
本発明の一実施形態による電極アレイは、いくつかの段階で組み立てることができる。例えば、電気刺激に用いられるワイヤおよび電極接点をアレイ成形用の型の半分に配置することができる。次に、第１段階の成形において、リバース成形またはマスキングを用いてこれらのワイヤおよび電極接点を封入することによって、第２段階で薬物溶出シリコーン材料を注入できる空間を残す。このアプローチは、２つの同様のポリマーを結合させることができるので、電極の一様な輪郭を保証する。
【００８８】
２段階の成形プロセスを使用する利点の１つは、内耳の流体中の電極アレイ部分にのみ薬剤を含有させられることである。電極アレイの蝸牛外部分は、非薬物溶出材料で作製できるので、薬物放出に関与する必要がない。
【００８９】
薬剤の組成がそれぞれ異なる薬物溶出部分を有する複数の補完的薬物溶出材料を複数の場所に連続的に追加するために、多重マスキングを伴う多段回成形プロセスを使用することもできる。この方法により、複数の補完的薬物、あるいは拡散速度がそれぞれ異なり、それぞれ異なる受容器官を標的とする薬物を電極アレイに組み込むことができる。
【００９０】
薬物を含有するポリマーロッドを事前に製造することもできる。薬物溶出材料のロッドは、電極アレイの大部分を占める非薬物溶出部分の製造に使用される組成と同じか、または同様の組成のシリコーンで作ることもできる。例えば、必要な計測装置を備えた高レベルの医薬品研究所において薬物溶出ロッドを事前に製造することができる。その後、別の場所で人工内耳電極アレイに組み込むために、これらのロッドを出荷することができる。例えば、事前に製造された薬物溶出ロッドを最終的に組み込むように、図３６Ｂ、図３６Ｄ、および図３８に示す電極アレイを事前に製造することもできる。
【００９１】
上記のように、本発明および本願明細書に記載の各実施形態は、内耳用に限定されるものではない。電気刺激付き、または電気刺激なしの送達用カテーテルとポンプとを設けることが望ましい体の何れかの場所など、他の用途も、この接続方式の使用によって可能である。例えば、このような接続を、脳内の何れかの場所への流体送達に好適な、頭蓋骨内または頭蓋骨上の位置に行うこともできる。
【００９２】
本発明の複数の実施形態は、液状の治療用薬物など、さまざまな治療液を収容できる埋め込み可能な電極担持体にも関する。薬物送達機能は、電極担持体のサイズまたは形状を変えずに、および患者への危険性を高めることなく、電極担持体に統合される。担持体から、例えば蝸牛内の蝸牛流体に、周囲組織の圧力または大きさを変えずに、治療液を定量投与することができる。蝸牛および人工内耳に関して例示的実施形態を説明してきたが、本発明はこのような特定用途に限定されるものではなく、体内の他の場所に埋め込み可能な他のシステムにおいても有用でありうる。
【００９３】
図３９は、大量の治療液を保持する液だめ３９０５を収容する埋め込み可能な電極担持体３９０１を示す。流体レザバ３９０５からの治療液は、電極担持体３９０１の外側を囲む組織に送達ポート３９０６によって送達される。例えばインプラント筐体３９０２上に都合よく配置されたセプタムポート３９０７から流体レザバ３９０５に治療液を送達することができる。インプラント筐体３９０２は、人工内耳システム用の電源および信号処理回路をさらに収容することもできる。電極担持体３９０１の本体に埋め込まれた流体送達流路３９０３は、治療液をセプタムポート３９０７から流体レザバ３９０５に送達する。特定の一実施形態においては、インプラント筐体３９０２からのワイヤを電極担持体３９０１の一方の側に沿って埋め込むこともでき、流体送達流路３９０３を他方の側に沿って、または中心に設けることもできる。このようなセプタムポートの配置は、液漏れの危険なく流体レザバ３９０５の充填を行える安全かつ好都合な方法である。さらに、このシステムは、特定の治療液専用ではなく、利用可能な何れか適した薬物を用いることもできる。
【００９４】
図４０Ａ〜図４０Ｃは、治療液送達用電極担持体システムの具体的な代替配置を示す。図４０Ａにおいて、流体レザバ３９０５は、電極接点３９０４の直下に、電極担持体３９０１の先端側に配置されている。図４０Ｂにおいて、流体レザバ３９０５は、より多くの治療液を優先的に送達するために先端に近い側が電極担持体３９０１に対して傾けて配置されている。図４０Ｃは、電極担持体３９０１の先端から基底端に向けて後方に延在する、より長い流体レザバ３９０５を示す。
【００９５】
図４１は、流体送達流路４１０１と流体戻り流路４１０２とをそれぞれ別個に備える２流路の実施形態を示す。流体送達流路４１０１には、流体レザバ３９０５に向けて到来した治療液を収容する送達セプタムポート４１０３から治療液が供給される。同様に、流体戻り流路４１０２は、流体レザバ３９０５から戻ってくる空気／流体を対応する戻りセプタムポート４１０４から排出する。この配置が流体レザバ３９０５の補充のために特に好都合となるのは、セプタムポート４１０３および４１０４が患者の皮膚表面上に、またはその近くにある場合である。２流路システムは、流体レザバ３９０５を補充するときの階内の流体圧力を最小化する。
【００９６】
図４２は、送達ポート３９０６の断面拡大図を示す。治療液の分子は、送達ポート３９０６から電極担持体３９０１の周囲組織に移動する。一実施形態においては、送達ポート３９０６を半多孔膜の形態にすることもできる。この半多孔膜は、例えば図示のように、薬物のイオンを膜から周囲組織に移動させるために浸透作用を用いるイオン透過膜でもよい。膜を横切る治療液分子の放出プロファイルは、拡散の数学モデリングによって求めることもできる。このような半多孔膜は、治療液から周囲組織への細菌の移動を防ぐための細菌濾過器として機能することもできる。
【００９７】
別の実施形態においては、電極担持体３９０１の材料に設けられた１つ以上のスリットまたは流路を送達ポートにすることもできる。これらのスリットまたは流路は、例えばフェムトレーザなどによるレーザ加工によって彫ることもできる。流体レザバ３９０５から電極担持体３９０１の周囲組織への治療液の放出プロファイルは、送達ポート３９０６の寸法、すなわち長さ、幅、および厚み、によって決まる。放出期間（数日、数週、その他）は、流体レザバ３９０５のサイズによって決まる。特定の実施形態は、流体レザバの分子の拡散を用いる受動的薬物送達システムとして用いることも、あるいはポンプを用いて流体レザバ３９０５内の治療液を送達ポート３９０６から送達する能動的送達システムとして用いることもできる。
【００９８】
一実施形態においては、治療用分子の分散体を含むシリコーンなどのエラストマー材料を流体レザバ３９０５に充填することもできる。これらの分子を流体レザバ３９０５内のエラストマー材料から送達ポート３９０６を通して周囲組織に徐々に放出することもできる。
【００９９】
本発明を具体的な実施形態に関して説明してきたが、さらなる変更が可能であることを理解されるであろう。本出願は、本発明の如何なる変形例、用途、および改作も対象として含むものとし、本開示内容からのこのような逸脱は、本発明が属する業界において公知または慣行に含まれるものであれば、本発明の範囲に含まれるものとする。
【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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５Ａ】
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【図３５Ａ−１】
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【図３５Ｂ】
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【図３５Ｃ】
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【図３５Ｄ】
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【図３５Ｅ】
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【図３５Ｆ】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３６Ｃ】
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【図３６Ｄ】
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【図３７】
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【図３７−１】
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【図３８Ａ】
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【図３８Ｂ】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１Ａ】
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【図４１Ｂ】
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【図４２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月17日(2009.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋め込み可能な装置であって、該装置は、
外側表面を有する埋め込み可能な電極キャリアであって、該外側表面は、神経組織の近くを電気的に刺激するための複数の電極接点を備える、埋め込み可能な電極キャリア；
該電極キャリア内の拡大流体貯蔵レザバであって、長期の治療処置期間にわたって処置体積の治療流体を貯蔵するための、拡大流体貯蔵レザバ；および
該流体貯蔵レザバを該電極キャリアの該外側表面に接続する、少なくとも１つの流体送達ポートであって、該治療流体を、該流体貯蔵レザバから該外側表面へと送達するための、少なくとも１つの流体送達ポート、
を備える、装置。
【請求項２】
前記流体貯蔵レザバが、前記電極キャリアの直径の少なくとも３分の１の直径を有する、請求項１に記載の埋め込み可能な装置。
【請求項３】
前記治療流体を前記流体貯蔵レザバに送達するために、該流体貯蔵レザバを遠位送達セプタムポートに接続する流体送達チャネル、
をさらに備える、請求項１に記載の埋め込み可能な装置。
【請求項４】
前記流体送達チャネルが、前記流体貯蔵レザバより実質的に小さい直径を有する、請求項３に記載の埋め込み可能な装置。
【請求項５】
前記送達セプタムポートが、前記埋め込み可能な装置に関連する電気構成要素を収容する埋め込み可能なハウジングに位置する、請求項３に記載の埋め込み可能な装置。
【請求項６】
前記流体貯蔵レザバを遠位戻りセプタムに接続する流体戻りチャネルであって、該流体貯蔵レザバからの流体の排出のための、流体戻りチャネル、
をさらに備える、請求項３に記載の埋め込み可能な装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの流体送達ポートが、前記電極キャリアの前記外側表面の少なくとも１つのスリットである、請求項１に記載の埋め込み可能な装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの流体送達ポートが、前記電極キャリアの前記外側表面の半多孔膜である、請求項１に記載の埋め込み可能な装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの流体送達ポートが、前記電極キャリアの前記外側表面の少なくとも１つの送達チャネルである、請求項１に記載の埋め込み可能な装置。
【請求項１０】
前記流体貯蔵レザバおよび前記少なくとも１つの流体送達ポートが、より多くの治療流体を、前記電極キャリアの先端のより近くに優先的に送達するように協働する、請求項１に記載の埋め込み可能な装置。
【請求項１１】
埋め込まれた装置を囲む組織に治療流体を送達するためのシステムであって、
外側表面を有する埋め込み可能な電極キャリアであって、該外側表面は、神経組織の近くを電気的に刺激するための複数の電極接点を備える、埋め込み可能な電極キャリア；
該電極キャリア内の拡大流体貯蔵レザバであって、処置体積の治療流体を長期の治療処置期間にわたって貯蔵するための、拡大流体貯蔵レザバ；および
該治療流体を該流体貯蔵レザバから該外側表面に送達するための、少なくとも１つの流体送達ポート、
を備える、システム。
【請求項１２】
前記流体貯蔵レザバが、前記電極キャリアの直径の少なくとも３分の１の直径を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記治療流体を前記流体貯蔵レザバに送達するために、該流体貯蔵レザバを遠位送達セプタムポートに接続する流体送達チャネル、
をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記流体送達チャネルが、前記流体貯蔵レザバより実質的に小さい直径を有する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記送達セプタムポートが、前記埋め込み可能な装置に関連する電気構成要素を収容する埋め込み可能なハウジングに位置する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記流体送達チャネルとは別の流体戻りチャネルであって、該流体貯蔵レザバからの流体の排出のための、流体戻りチャネル、
をさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの流体送達ポートが、前記電極キャリアの前記外側表面の少なくとも１つのスリットである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの流体送達ポートが、前記電極キャリアの前記外側表面の半多孔膜である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの流体送達ポートが、前記電極キャリアの前記外側表面の少なくとも１つのチャネルである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記流体貯蔵レザバおよび前記少なくとも１つの流体送達ポートが、より多くの治療流体を、前記電極キャリアの先端のより近くに優先的に送達するように協働する、請求項１１に記載のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、以下を提供する：
（項目１）
埋め込み可能な装置であって、該装置は、
蝸牛組織を電気的に刺激するための蝸牛電極アレイを備え、該アレイは、治療有効量の薬剤を内耳に時間にわたって放出するように適合させたポリマー材料の薬物溶出部分を含む、装置。
（項目２）
上記ポリマー材料を含むスロットを備える、項目１に記載の電極アレイ。
（項目３）
上記スロットの形状が上記薬剤が放出される速度を決める、項目２に記載の電極アレイ。
（項目４）
上記薬剤が、上記ポリマー材料に組み込まれるゲルまたは粉末である、項目１に記載の電極アレイ。
（項目５）
上記ポリマー材料が、ケイ素ベースのエラストマーである、項目１に記載の電極アレイ。
（項目６）
上記薬物溶出部分が、２つの非薬物溶出材料層に挟まれたポリマー材料層である、項目１に記載の電極アレイ。
（項目７）
上記薬物溶出部分が、上記電極アレイの質量の１％から２％を構成する、項目１に記載の電極アレイ。
（項目８）
上記薬物溶出部分が、非薬物溶出材料に埋め込まれる、項目１に記載の電極アレイ。
（項目９）
上記非薬物溶出材料の厚みが、上記薬剤が放出される速度を決める、項目８に記載の電極アレイ。
（項目１０）
上記薬物溶出部分の起点が上記電極アレイが上記内耳に入る位置から３ｍｍ以上の位置である、項目１に記載の電極アレイ。
（項目１１）
上記薬剤の上記放出速度が上記薬物溶出部分の上記ポリマー材料の架橋密度に基づく、項目１に記載の電極アレイ。
（項目１２）
上記薬剤の上記放出速度が上記内耳の流体に曝露される上記薬物溶出部分の表面積の量に基づく、項目１に記載の電極アレイ。
（項目１３）
上記薬剤の上記放出速度が上記薬物溶出部分の体積に基づく、項目１に記載の電極アレイ。
（項目１４）
上記薬物溶出部分が、第１の薬物溶出部分および第２の薬物溶出部分を含み、各々の部分は、異なる薬剤を放出するように適合されている、項目１に記載の電極アレイ。
（項目１５）
上記電極アレイが、上記蝸牛組織を電気的に刺激するための電気接点を複数含み、該接点の少なくとも１つが上記薬剤で被覆される、項目１に記載の電極アレイ。
（項目１６）
上記薬剤は上記薬物溶出部分の上記材料に混入される２００μｍ未満の固形粒子の形態である、項目１に記載の電極アレイ。
（項目１７）
上記薬剤の上記放出速度が、複数の規定サイズの該薬剤の粒子を有することに基づく、項目１に記載の電極アレイ。
（項目１８）
上記粒子の少なくとも９０％が２００μｍ未満である、項目１７に記載の電極アレイ。
（項目１９）
上記粒子の少なくとも５０％が５０μｍ未満である、項目１７に記載の電極アレイ。
（項目２０）
上記薬剤がコルチコステロイドである、項目１に記載の電極アレイ。
（項目２１）
上記コルチコステロイドがベタメタゾン、クロベタゾール、ジフロラゾン、フルオシノニド、トリアムシノロン（ｔｒｉａｍｃｉｌｉｏｎｅ）、またはこれらの塩もしくは組み合わせを含む、項目２０に記載の電極アレイ。
（項目２２）
上記コルチコステロイドがデキサメサゾンである、項目２０に記載の電極アレイ。
（項目２３）
使用の最初の２４時間の間に５ｍｇと６００ｍｇとの間のデキサメサゾンを放出するように適合されている、項目２２に記載の電極アレイ。
（項目２４）
上記薬剤が抗炎症剤である、項目１に記載の電極アレイ。
（項目２５）
生理食塩液中の上記抗炎症剤の飽和溶解度が３７℃において２６．４μｇ／ｍｌ以上である、項目２４に記載の電極アレイ。
（項目２６）
埋め込み後の最初の週の間に５ｍｇと２５０ｍｇとの間の抗炎症剤を放出するように適合されている、項目２５に記載の電極アレイ。
（項目２７）
上記薬剤が殺菌剤である、項目１に記載の電極アレイ。
本発明の複数の実施態様は、蝸牛組織を電気的に刺激する蝸牛電極アレイを含む埋め込み可能な装置に関する。このアレイは、治療有効量の内耳用薬剤を時間にわたって放出するように適合させたポリマー材料の薬物溶出部分を含む。
【国際調査報告】
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2009544424.tif 000058