(57)【要約】  生体内の物体表面を調整するシステム及び方法は、電気エネルギーソースを設けるステップと、その電気エネルギーソ−スを表面に接続するステップと、その表面に閾値以下の電流密度を生成するように電気エネルギーソースからその表面に正電流を送り出すステップとを含む。好ましい実施形態では、閾値以下の正電流密度は約０．００１と約１．０ｍＡ／ｃｍ２の間である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内の物体表面で血栓が形成するのを抑制する方法であって、
（ａ）電気エネルギーソースを設けるステップと、
（ｂ）該電気エネルギーソースを該表面に接続するステップと、
（ｃ）該表面に約０．００１と約１．０ｍＡ／ｃｍ２の間の正電流密度を生成するように、約０．１と約１０ｍＡの間の正電流を該電気エネルギーソースから該表面に送り出すステップとを含む、上記方法。
【請求項２】
前記物体が導電性である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記物体が植込まれた医療装置である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記植込まれた医療装置が医療用心臓弁である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記植込まれた医療装置がステントである、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記電気エネルギーソースがペースメーカー装置である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記電気エネルギーソースが、１つ以上のワイヤーを通して前記表面に接続される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記電流が脈動の形で前記表面に送り出される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記脈動電流が、正弦波、方形波、及び三角波からなる群から選択された波形である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
生体内の導電性物体の表面で血栓が形成するのを抑制する方法であって、
該物体を電気エネルギーソースに電気的に接続するステップを含み、
該電気エネルギーソースが、該物体に約０．００１と約１．０ｍＡ／ｃｍ２の間の正電流密度を生成するように該物体に正電流を送り出す、上記方法。
【請求項１１】
前記物体が植込まれた医療装置である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
植込まれた医療装置の表面で血液成分が凝固するのを抑制する方法であって、
電気エネルギーソースが、該医療装置に閾値以下の電流密度を生成するように該医療装置に正電流を送り出すために、該医療装置を該電気エネルギーソースに電気的に接続するステップを含む、上記方法。
【請求項１３】
前記閾値以下の電流密度が約０．００１と約１．０ｍＡ／ｃｍ２の間である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記医療装置が機械心臓弁である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
生体内の表面に血小板が付着するのを抑制する方法であって、
該表面に電気エネルギーを加えるステップを含み、
該電気エネルギーが、該表面に約０．００１と約１．０ｍＡ／ｃｍ２の間の電流密度を生成する正電流から送り出される、上記方法。
【請求項１６】
前記表面が植込まれた医療装置上に位置する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記植込まれた医療装置が機械心臓弁である、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記植込まれた医療装置がステントである、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記表面が導電性である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記電気エネルギーが植込まれたエネルギーソ−スから送り出される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記電気エネルギーソースがペースメーカー装置である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記電気エネルギーソースが、１つ以上のワイヤーを通して前記表面に電気的に接続される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記電流が脈動の形である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記脈動電流が、正弦波、方形波、及び三角波からなる群から選択される波形である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
生体内の表面に血栓が形成するのを抑制するシステムであって、
該表面に電気的に接続された電気エネルギーソースであり、該表面に約０．００１と約１．０ｍＡ／ｃｍ２の間の正電流密度を供給する電気エネルギーソースを備える、上記システム。
【請求項２６】
前記表面が植込まれた医療装置に配置される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記植込まれた医療装置が機械心臓弁である、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記植込まれた医療装置がステントである、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２９】
前記表面が導電性である、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３０】
前記電気エネルギーソースが、１つ以上のワイヤーを通して該表面に電気的に接続される、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３１】
前記電気エネルギーソースがペースメーカー装置である、請求項２５に記載のシステム。
【請求項３２】
植込まれた医療装置の１つ以上の表面に血小板が付着するのを抑制するシステムであって、
１つ又は複数のワイヤーを通して該植込まれた医療装置に電気的に接続された電流生成装置であり、患者の体に配置され、該１つ以上の表面に約０．００１と約１．０ｍＡ／ｃｍ２の間の正電流密度を生成するように該１つ以上の表面に正電流を送り出す電流生成装置を備える、上記システム。
【請求項３３】
前記電流生成装置がペースメーカー装置である、請求項３２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、生体内の様々な表面を調整するシステム及び方法に関し、より詳細には、そのような表面への血小板の付着、具体的には植込まれた医療装置の表面への血小板の付着を抑制するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血流に曝露された人体内の多くの表面は、その上に血液成分の固着物が形成されるリスクがある。こうした固着物には、例えば、血小板、フィブリノゲン、カルシウムなどのミネラルなどが含まれることがある。血液を送るのに不可欠な、人体のいくつかの領域に位置する表面上に固着物が形成されることは、人の健康にとって有害であるか、又は危険を伴う恐れがある。例えば、心臓弁、静脈及び動脈に固着物が形成されると、それらを通る血液の流れが制限され、且つ／又はそれらの機能が低下する恐れがある。その結果、固着物の形成により、人体の少なくとも一部分を通る血流が妨げられることがあり、そのように血流が制限されると、その人の健康に重大な悪影響を及ぼす恐れがある。
【０００３】
人体内の表面への凝固性の固着の一般的な形は血栓症である。こうした現象は、蓄積する血液成分がある表面に付着した結果であり、様々な原因があり得る。場合によっては、血栓症は血流の乱流によって起きると考えられており、こうした乱流は赤血球同士の比較的激しい衝突を引き起こし、それにより赤血球が損傷し、最終的に表面に付着しやすくなる。
【０００４】
生来の組織（ｎａｔｉｖｅ  ｔｉｓｓｕｅ）の表面の周りで血栓症が起きる可能性があり実際に起きるが、植込まれた医療装置が血栓形成の焦点となることが多いことが分かっている。事実上全てのタイプの植込まれた医療装置が、その植込みが典型的には植込んだ場所で血流の通常の相互作用のいくつかの範囲を変えるという点で、いくつかの血栓形成の特性を有する。しかし、いくつかの医療装置は特に血栓を形成しやすいことが分かっている。人工心臓弁は、比較的重大な血栓形成の特性を有する植込まれた医療装置の一例である。最近開発された心臓弁の材料及び設計により血栓形成のリスクが低減されたが、こうした人工心臓弁を有する患者は典型的には、残りの人生で抗凝固薬プロトコルを維持する必要がある。現在の抗凝固薬治療は理想には程遠い。心臓弁が植込まれた患者は皆、弁の血栓症又は全身的な塞栓のリスクを抱えるだけでなく、抗凝固薬治療の結果起きる出血のリスクも抱えている。血栓塞栓及び出血は、人工心臓弁を有する患者に起きる多くの合併症を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明の主な目的は、抗凝固薬療法の必要性を低減するか又は無くす、生体内の物体表面に血栓が形成するのを抑制する方法を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、生体内の物体表面に正電流を送り出すことによってその表面に血栓が形成するのを抑制する方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、電気エネルギーソースから植込まれた医療装置の表面に閾値以下の正電流を送り出すことによって、植込まれた医療装置の表面に血液成分が凝固するのを抑制する方法を提供することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、植込まれた電気エネルギーソースの表面に接続することによって生体内の表面に血小板が付着するのを抑制することであり、こうした電気エネルギーソースが約０．００１と約１ｍＡ／ｃｍ２の間の表面上の正電流密度を目標表面に提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によって、抗凝固薬療法の助けなしで、生体内の物体の１つ又は複数の表面の血栓形成を実質上抑制することができる。出願人は、生体内の表面に血小板が付着するのを、その表面に閾値以下の正電流を加えることによって妨げることができることを見つけた。生体内の目標表面に加えられる正電流密度の好ましい範囲は、約０．００１と約１ｍＡ／ｃｍ２の間である。
【００１０】
特定の実施形態では、生体内の物体表面の血栓形成を抑制する方法が、電気エネルギーソースを設けるステップと、その電気エネルギーソースを表面に接続するステップと、その表面に約０．００１と約１ｍＡ／ｃｍ２の間の正電流密度を生成するように電気エネルギーソースから表面に正電流を送り出すステップとを含む。
【００１１】
好ましい実施形態では、その表面は導電性であり、場合によっては、植込まれた医療装置の一部分である。
【００１２】
他の実施形態では、生体内の表面に血小板が付着するのを抑制する方法は、その表面に電気エネルギーを加えるステップを含み、その電気エネルギーが約０．００１と約１ｍＡ／ｃｍ２の間の正電流密度をその表面上に供給する正電流を送り出す。
【００１３】
生体内の表面に血小板が付着するのを抑制するシステムは、その表面に電気的に接続された電気エネルギーソースを含み、その電気エネルギーソースは約０．００１と約１ｍＡ／ｃｍ２の間の正電流密度をその表面上に供給する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、上記に列挙した目的及び利点は、本発明によって表される他の目的、特徴、及び進歩と一緒に、本発明の様々な可能な構成を表すことが意図された添付の図面を参照して説明する詳細な実施形態で表される。本発明の他の実施形態及び態様は当業者の理解の範囲内であると認識される。
【００１５】
次に図面を参照すると、まず図１では、本発明のシステム１０は好ましくは人体内に配置され、その位置は領域１２で特定される。システム１０の構成要素を互いに近接したものとして図１に示すが、こうした構成要素が人体内に分散して配置されてよいことが企図される。しかし、システム１０の構成要素の電気的に接続される性質によって、本発明のほとんどの実施形態が従来の手段によって電気的に接続することができるのに十分に構成要素を近づける必要があるものと思われる。
【００１６】
図１に示す実施形態では、システム１０は電気エネルギーソース１４、医療装置１６、及び帰還電極１８を含む。本発明のいくつかの実施形態では、帰還電極１８は、電気エネルギーソース１４の構造に組み込まれて、別個の電極要素１８を必要としない。好ましい実施形態では、電気エネルギーソース１４は、ワイヤー２０を通して医療装置１６に電気的に接続され、ワイヤー２２を通して電極１８に電気的に接続される。しかし、システム１０の構成要素を電気的に接続する他の従来の機構が、本発明で有用であるとして企図される。用途に応じて、ワイヤー２０は、医療装置１６の全体に接続してもよく、そうではなく、医療装置１６のどの位置を電気エネルギーソース１４からの電流を受け取る目標とするかを区別して医療装置１６の特定の位置に接続してもよい。多くの実施形態では、医療装置１６の全体に電流を送り出すことが望ましい。しかし、いくつかの実施形態では、医療装置１６の一部分が電気エネルギーソース１４から電流を受け取ることが望ましい。こうした区別により、ワイヤー接続点から医療装置１６中を電流が伝わることを可能にすべき位置を指示する。
【００１７】
本発明の重要な態様では、電気エネルギーソース１４は、好ましくは、導電性ワイヤー２０などの電気接続部を介して医療装置１６に正電流を送り出す。医療装置１６に送り出される正電流は、好ましくは、電流密度が隣の組織を刺激するのに必要な閾値レベルより低いという点で、医療装置１６に閾値以下の電流密度を生成する。こうした特徴は、医療装置１６が心臓組織又はその隣に配置される適用例で特に重要である。加えられた電流による心臓組織の偶発的な興奮は、心臓組織に望ましくない収縮を引き起こし、したがって、心臓の機能を低下させることがある。典型的には、心臓組織に対する電流密度の閾値は約７５ｍＡ／ｃｍ２である。したがって、本発明のシステム１０は、好ましくは、組織の望ましくない興奮を避けるために、心臓組織の隣では１ｍＡ／ｃｍ２以下の電流密度を生成する。こうした閾値レベルは、システム１０の隣の組織が不用意に興奮しないように、好ましくは、本発明のシステム１０によって心臓以外の用途にも使用される。
【００１８】
好ましい実施形態では、電気エネルギーソース１４は、目標表面に約０．００１と約１ｍＡ／ｃｍ２の間の正電流密度を生成するように正電流を送り出す。しかし、このような電流密度の範囲を、用途に従って必要に応じて他の閾値以下の電流密度に広げることができる。そのような場合には、最適な血小板の付着抑制結果のために、１ｍＡ／ｃｍ２より少し大きい正電流密度を必要とすることがある。しかし、出願人は、約０．００１と約１ｍＡ／ｃｍ２の間の正電流密度が、目標表面の血小板の付着を抑制する所望のレベルをもたらすと判定している。
【００１９】
図１に示すシステム１０の構成は、電極１８が電気エネルギーソース１４に対する「帰還（ｒｅｔｕｒｎ）」電極として働くので、医療装置１６への正電流を送り出す。様々な様式で医療装置１６に正電流を送り出すことができるが、電流の伝達の特に好ましいモードは脈動の形であり、脈動電流は様々な波形の１つである。こうした波形は、例えば、正弦波、方形波、及び三角波でよい。
【００２０】
電気エネルギーソース１４は、好ましくは、指定の位置から電流を生成し放出することができる装置である。電気エネルギーソース１４は図１には人体の領域１２内に植込まれたものとして示されるが、そうではなく、医療装置１６の表面などの目標表面への電気的な接続を維持しながら、電気エネルギーソース１４を体外に配置できることが本発明によって企図される。本発明のいくつかの実施形態では、電気エネルギーソース１４は、一般に、ペースメーカーや除細動器など、植込まれた電気インパルス装置である。従来のペースメーカー装置は、ワイヤー２０、２２を接続することができる電気リード線を含むか、又は含むように修正することができる。いくつかの実施形態では、こうしたペースメーカータイプの装置は、システム１０中に別個の電極１８を含む必要なしに、内部「帰還」電極を含む。しかし、図１に示す構成は、実際に、例えば、チタンから作製することができるこうした電極１８を使用し、好ましくは、人体の皮膚下に配置される。
【００２１】
図１に示す実施形態を参照してシステム１０を上記に説明してきたが、電気エネルギーソース１４によって生成される正電流のいくつかの他の適用例が本発明によって企図される。具体的には、閾値以下の正電流を様々な表面に加えることは、その上に血栓が形成するのを抑制するのに効果的であると考えられる。したがって、こうした表面は、生来の組織と非生来の組織（ｎｏｎ−ｎａｔｉｖｅ  ｔｉｓｓｕｅ）の両方並びに植込まれた医療装置を含むことができる。例えば、電気エネルギーソース１４を、血小板の付着を抑制するために生来の組織又は非生来の組織の心臓弁に電気的に接続することができる。他の生来の組織又は非生来の組織を、本発明システム及び方法によって調整することもできる。こうした組織には、例えば、動脈壁、心臓組織などが含まれる。他の実施形態では、電気エネルギーソース１４を、医療装置１６など、植込まれた医療装置に電気的に接続することができる。多種多様の植込まれた医療装置を、本発明システム及び方法によって調整することができる。植込まれた医療装置の例には、機械心臓弁、ステント、ガイドワイヤー、植込まれた薬剤送達口などが含まれる。
【００２２】
本発明の特定の態様は、目標表面に正電流を選択的に加えることである。こうした目標表面は、目標表面が属する構造のどの部分も含むことができる。したがって、正電流を受け取る目標表面は、全体構造を含んでもよく、或いは構造の一部分のみ含んでもよい。図１に示す実施形態では、医療装置１６は、装置１６の容器（ｃａｎ）２８に送られる電流が、その弁葉３０、３２など、残りの要素に伝わるように完全に導電性とすることができる。しかし、他の実施形態では、医療装置１６の、例えば、弁葉３０、３２と電気的に導通しているが、例えば、容器２８とは電気的に絶縁している位置にワイヤー２０が接続されるように、医療装置１６の弁葉３０、３２のみが正電流を受け取ることが望ましいことがある。したがって、好ましい実施形態では、電気エネルギーソース１４が電気的に接続される目標表面は、その全体に正電流が最も効率的に伝達するように導電性である。目標表面を通して効率的に電流を伝達することにより、その上の血栓形成の抑制に高いレベルの調整／治療を実現する。
【００２３】
以下の実施例では、本発明のシステム及び方法の有益な結果が観察された特定の条件を説明する。しかし、本明細書で以下に提示される実施例は、そこに記載された特定の動作状況に本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。
【実施例】
【００２４】
コントロール
ミネソタ州プリマスのＡＴＳ  Ｍｅｄｉｃａｌ社によってモデル番号５００ＦＡ−２５として製造された、表面積１２．４２ｃｍ２の熱分解炭素の大動脈弁アセンブリを、エチルアルコールで拭き、次いで１０分間自然乾燥して洗浄した。洗浄した熱分解弁アセンブリを走査電子顕微鏡で倍率１０００倍で検査した。この検査による写真を図２に示す。
【００２５】
（実施例Ｉ）
コントロールで使用したものと同様の熱分解炭素の大動脈弁アセンブリを、コントロールプロシージャを参照して説明されるように洗浄した。熱分解炭素の弁アセンブリは、脈流の血液灌流システムにおいて３７℃で４５分間人の血液サンプルの第１の２００ｍｌのアリコートに曝露した。血液灌流システムは、１分当たり約５Ｌ出力するように構成した。アセンブリの弁葉を、血液灌流システム中でそれぞれの主な平面がシステム中を通る軸方向の血流に平行に配置されるように向けた。人の血液への曝露に続いて、熱分解炭素の弁アセンブリをシステムから取り出し、生理食塩水ですすぎ、走査電子顕微鏡で倍率１０００倍で検査した。こうした検査による画像を図３に示す。その画像は完全に融合した血小板の付着を示す。
【００２６】
（実施例ＩＩ）
コントロール及び実施例Ｉで使用したのと同様の熱分解炭素の弁アセンブリを、コントロールで特定したプロトコルで洗浄した。洗浄した熱分解炭素の弁アセンブリを、脈流の血液灌流システムにおいて３７℃で４５分間人の血液サンプルの第２の２００ｍＬのアリコートに曝露した。血液灌流システムを、１分当たり約５Ｌ出力するように設定した。電気リード線を、３．０ｍＡの電流を送る弁アセンブリに接続して、弁アセンブリで０．２４ｍＡ／ｃｍ２の正電流密度を生成した。電流を、パルス持続時間が２０Ｈｚで２５ミリ秒の脈動方形波で送り出した。弁葉を、それぞれの弁葉の主な平面が血流の方向に平行になるように血液灌流システム中で軸方向に向けた。
【００２７】
血液灌流システムに４５分間曝露した後で、弁アセンブリをシステムから取り出し、生理食塩水ですすぎ、走査電子顕微鏡で倍率１０００倍で検査した。そのような試験による画像を図４に示す。そこに示すように、血小板の付着はほんの少ししか観察されない。こうした結果により、実施例Ｉで観察した血小板の付着レベルより明らかに改善したことが分かる。したがって、弁アセンブリに０．２４ｍＡ／ｃｍ２の正電流密度を加えると、その上の血小板の付着を大幅に抑制した。
【００２８】
本明細書では特許法に従うために、また新規の原理を適用し本発明の実施形態を構築し使用するのに必要な情報を必要に応じて当業者に提供するように、かなり詳細に本発明を説明してきた。しかし、本発明自体の範囲から逸脱することなく、明確に異なる装置によって本発明を実行でき、様々な改変形態を実現することができることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の表面を調整するシステムの概略図である。
【図２】清潔な熱分解炭素の弁アセンブリの拡大像である。
【図３】人の血液に曝露された後の熱分解炭素の弁アセンブリの拡大像である。
【図４】正電流を供給されている、人の血液にさらされた後の熱分解炭素の弁アセンブリの拡大像である。
【図１】
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【図２】
2009533184.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2009533184.tif 000007