(57)【要約】      （修正有）【課題】インパルス発生器のための近位の接続範囲を有する少なくとも１つの導体並びに導体を介してインパルス発生器と接続可能な少なくとも１つの作用電極を含むインプラント可能な電極の適合性を更に改善する。【解決手段】インパルス発生器のための近位の接続範囲を有する少なくとも１つの導体並びに導体を介してインパルス発生器と接続可能な少なくとも１つの作用電極を含むインプラント可能な電極１６において、電極１６が、元素マグネシウムを含有する少なくとも１つのセグメント２４．１〜２４．６を含むことを特徴とするインプラント可能な電極１６。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インパルス発生器のための近位の接続範囲を有する少なくとも１つの導体並びに導体を介してインパルス発生器と接続可能な少なくとも１つの作用電極を含むインプラント可能な電極（１６）において、電極（１６）が、元素マグネシウムを含有する少なくとも１つのセグメント（２４．１−２４．９）を含むことを特徴とするインプラント可能な電極（１６）。
【請求項２】
マグネシウムが生分解性合金の形で存在している、請求項１記載の電極（１６）。
【請求項３】
マグネシウム合金がＷＥ型の合金である、請求項２記載の電極（１６）。
【請求項４】
マグネシウム合金の固有の組成並びにその変性が、分解がインプラントの直後に開始され、かつ少なくとも範囲的に電極（１６）が結合組織で被覆されるまで保持されるように予め設定されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の電極（１６）。
【請求項５】
マグネシウムを含有するセグメント（２４．１−２４．９）が電極（１６）の近位の末端に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電極（１６）。
【請求項６】
マグネシウムを含有するセグメント（２４．１−２４．９）が作用電極（１８、１９、２０）の隣に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電極（１６）。
【請求項７】
マグネシウムを含有するセグメント（２４．１−２４．９）が作用電極（１８、１９、２０）の電気活性表面を被覆している、請求項１から４までのいずれか１項記載の電極（１６）。
【請求項８】
マグネシウムを含有するセグメント（２４．１−２４．９）が電極（１６）の保持構造（３４）又は電極（１６）のアンカー要素（３２）の上か又は隣接して配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の電極（１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インパルス発生器のための近位の接続範囲を有する少なくとも１つの導体並びに導体を介してインパルス発生器と接続可能な少なくとも１つの作用電極を含むインプラント可能な電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイプに応じた特性の電極は先行技術から十分に公知である。これは、診断又は治療の分野において神経細胞又は筋肉細胞の電気的治療のために使用される多数の機能的電気刺激器具（ＦＥＳ）の構成要素である。機能的電気刺激のためのインプラント系には、例えば心拍動の人工的な刺激のためのインパルス発生器を有する心臓ペースメーカーが含まれ、前記のインパルス発生器は、これに属する電気接続部及びエネルギー供給部を備えた生体適合性のケーシング内に収容されている。ケーシングは接続箇所を有しており、この接続箇所に電極が接続されている。
【０００３】
「電極」という概念は、医学技術においては、物理的定義による電気エネルギーの遷移点だけでなく、導線及び周囲を取り囲む絶縁体からなる導体、並びに導体と堅固に接続されている他の全ての機能的要素に関連する。以下では、これを明確にするために、本来の物理的な意味で機能する電気エネルギーの遷移点を含む電極のセグメントを「作用電極」と呼称する。
【０００４】
導入の目的のために適当な材料は、十分に生物耐性であり、更に良好な生体適合性を有するのが有利である。従って、体内での  −即ち高腐食性の環境内での−  長期のインプラントが言及に値する分解プロセスなしに進行し、かつ望ましくない免疫反応を招かないことを保証することが必要である。導体の絶縁のために、シリコン、ポリカーボネート、エポキシシラン、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリエチレン及びポリエステルをベースとする生体適合性プラスチックが適当である。また、誘導電極、刺激電極及び測定電極として設計されてよい作用電極は、一般に生体適合性金属、例えば白金、イリジウム、チタン又は金をベースとして形成されている。
【０００５】
インプラントにおいて使用するための原材料は、周囲の組織が  −アレルギーリスクが高められた場合にも−  機械的な妨害作用及び原材料の存在に対してわずかな程度でのみ非特異性炎症を伴って反応する場合に受容可能である。
【０００６】
機械的な妨害作用に曝されている組織範囲が、強められた免疫反応又は炎症反応の傾向にあることは明らかである。電極は、このような範囲を特にインパルス発生器のケーシングとの接続箇所に有しており、それというのも、そこでは構成部材の幾何学的形状によって電極の「機械的な柔軟な偏位」に制約が加えられるためである。特別な負荷がかかるもう１つの範囲は、その機能を果たすため、刺激を与えるべき組織に直接隣接していなければならない作用電極の範囲内にある。ここでも、生体の望ましくない免疫反応及び炎症反応が繰り返し生じる。更に、治療すべき組織に対する作用電極の相対的な空間位置を保証するために、電極はしばしばアンカー要素又は保持構造を備えていなければならない。極めて多様な様式で構成されていてよい保持構造及びアンカー要素の範囲内でも、通常は多くの免疫反応及び炎症反応が生じ得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明は、インパルス発生器のための近位の接続範囲を有する少なくとも１つの導体並びに導体を介してインパルス発生器と接続可能な少なくとも１つの作用電極を含むインプラント可能な電極の適合性を更に改善するという課題に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、前記課題は、電極が、元素マグネシウムを含有する少なくとも１つのセグメントを有することにより達成される。驚異的にも、元素マグネシウムは周囲の組織に対して明らかにプラスの効果を及ぼし、かつ電極の存在に対する生体の強度の免疫反応及び炎症反応に抵抗することが判明した。効果の基礎を成す作用機序はこれまで解明されていない。所望の効果は、マグネウムが少なくとも短期間元素状で（純粋元素としてか又は合金として）存在する場合にのみ生じる。
【０００９】
有利に、マグネシウムは、少なくとも５０質量％、有利に少なくとも７０質量％、殊に有利に少なくとも８５質量％のマグネシウムを含有する生分解性マグネシウム合金の形で存在する。「生分解」とは、生体内での、加水分解による分解プロセス、酵素による分解プロセス及び他の物質代謝により生じる分解プロセスであると解釈され、これは合金の少なくとも大部分の緩慢な溶解を導く。同義語としてしばしば生物的腐食の概念が用いられる。生体吸収の概念には、更に、分解生成物の後続の吸収が含まれる。
【００１０】
合金は有利にＷＥ型のものであり、即ち、前記の合金はイットリウム及び希土類元素を合金成分として含有する。前記の合金は良好に加工が可能であり、インビトロでの試験の際にヒトの平滑筋細胞に対する抗増殖性効果を認めることができる。従って、電極の存在に対する生体の望ましくない反応を好適に予防することができる。もしかすると、合金の分解に付随して生じるプロセスは抗増殖性効果を促進又は強化することができるかもしれない。
【００１１】
希土類金属及びイットリウムを含有する生分解性マグネシウム合金は殊に有利であり、その際、「希土類」という総称名は、元素スカンジウム（原子番号２１）、ランタノイドと呼称されるランタン（５７）並びにランタンに続く元素であるセリウム（５８）、プラセオジム（５９）、ネオジム（６０）、プロメチウム（６１）、サマリウム（６２）、ユーロピウム（６３）、ガドリニウム（６４）、テルビウム（６５）、ジスプロシウム（６６）、ホルミウム（６７）、エルビウム（６８）、ツリウム（６９）、イッテルビウム（７０）及びルテチウム（７１）を表す。殊に有利に、マグネシウム合金は合金成分の以下の質量分：
希土類金属２．０〜５．０質量％、及び／又は
イットリウム３．５〜４．５質量％、及び／又は
ネオジム１．５〜３．０質量％、及び／又は
ジルコニウム０．３〜１．０質量％、及び／又は
アルミニウム＜０．５質量％、殊に＜０．０１質量％、及び／又は
残分＜０．５質量％、殊に＜０．３質量％
を有し、その際、合金の１００質量％までの残りの質量分をマグネシウムが占める。上記のマグネシウム合金は有利な分解挙動、合金並びに分解生成物の高い生体適合性を示し、かつ使用範囲のために十分な機械的特性を有する。
【００１２】
上記実施態様の有利な変法によれば、マグネシウム合金の固有の組成並びにその変性が、分解がインプラントの直後に開始され、かつ少なくとも範囲的に電極が結合組織で被覆されるまで保持されるように予め設定されている。この期間は有利に１〜９０日、殊に３〜３０日であるのが有利である。分解プロセスの程度はインプラント箇所において支配的である条件に依存する。少なくとも範囲的な被覆とは、少なくともマグネシウムを含有するセグメントの範囲がその面積の５０％を上回って結合組織で被覆されていることを意味する。
【００１３】
強度に流動する組織周辺において、所望の効果を保証するために、マグネシウム及び／又はその分解生成物のための比較的高い放出速度が予め設定されていなければならず、その一方で、わずかな流動を伴うか又は流動を伴わない組織周辺においては、所望の作用を達成するために、上記の構成要素の比較的低い放出速度が必要とされる。更に、放出速度は、セグメントの幾何学的形状及びマグネシウムを含有するセグメント中のマグネシウムの含分に依存する。それに応じて、実地においては、所望の放出挙動を達成するために、電極のマグネシウムを含有するセグメントを個々にそれぞれ所望の適用に適合させることができる。比較的高いマグネシウム含分が分解速度の上昇を招くことは公知である。更に、例えば押出成形による原材料の加工が金属構造の変化を招き、それに伴って分解にも影響を与え得ることは公知である。
【００１４】
セグメントは、完全にか又は部分的にマグネシウム又はその合金から成ってよい。有利に、生分解性マトリックス中に埋め込まれる金属微粒子の形のマグネシウム又はその合金の準備が行われる。マトリックスの分解と共に粒子は放出され、同様に緩慢に分解される。粒子は有利に０．１μｍ〜５００μｍ、殊に１μｍ〜５０μｍの直径を有する。マトリックスとして、ヒアルロン酸並びにその誘導体は有利であり、それというのも、この生体高分子は極めて迅速に分解され、極めて高い生体適合性を有するためである。
【００１５】
本発明の意味におけるマグネシウムを含有する「セグメント」は、任意の幾何学的形状をとることができる。例えば、電極の導体、即ち導線及び周囲を取り囲む絶縁材料は、その全体の大きさに亘ってマグネシウム又はその合金で被覆されてよい。セグメントを独立構造要素として、例えば、予め設定された箇所で導体上に配置された、原材料から成る環の形で電極に組み入れることも考えられる。この場合、マグネシウムを含有するセグメントが電極の近位の末端に、従ってインパルス発生器の接続範囲に隣接して配置されている実施態様は殊に適当である。同様に、セグメントが作用電極の隣に配置されている配置も有利である。最後に、もう１つの有利な実施態様によれば、マグネシウムを含有するセグメントは電極のアンカー要素又は電極の保持構造の上か又は隣に配置されている。インプラント後に電極の上記の範囲に隣接する組織内では、経験上、より一層組織刺激が生じる。今しがた記載されたセグメントの有利な実施態様は、またもや完全にか又は部分的にマグネシウム又はその合金から成る。
【００１６】
更に、マグネシウムを含有するセグメントが作用電極の電気活性表面を被覆している場合には有利である。この作用電極の範囲は、インプラント及びその所望の機能性の確立の後に免疫反応及び炎症反応に対して特に抵抗性を有しておらず、これらの反応は部分的に組織の瘢痕化を招き、それにより作用電極の機能性を持続的に妨害し得る。驚異的にも、元素マグネシウムの存在は、本質的に、誘導電極、刺激電極及び測定電極の機能性を制限せず、この場合、周囲の組織の免疫応答に対して明らかな抑制効果を及ぼすことが判明した。マグネシウムを含有するセグメントは有利にたった数μｍ、殊に１０〜１００μｍの厚さである。更に、セグメントは有利に、セグメントが１時間〜１２０時間、殊に１２時間〜３６時間以内に９０質量％を上回って分解されるように設計されている。今しがた記載されたセグメントの有利な実施態様は、またもや完全にか又は部分的にマグネシウム又はその合金から成る。
【００１７】
電極の活性表面は、有利に、マグネシウム（合金）で塞がれている空所（凹所、裂け目、開口）を有する。更に、全体の活性表面には更にマグネシウムから成る極めて薄い被覆が備えられていてよい。この被覆は迅速に溶解し、一日目に急性反応の軽減を生じさせる。引き続き、空所内に存在するマグネシウムは比較的低い用量で比較的長期間（数週間）に亘って作用する。
【００１８】
本発明を以下で実施例及びそれに付属する図をもとに詳説する。
【００１９】
図１は、神経細胞又は筋肉細胞の電気的治療のために、殊に心拍動の人工的な刺激のために設計されている機能的電気刺激器具１０を図示したものである。電気刺激器具１０は、ケーシング１２と、接続箇所１４でケーシング１２と接続されている電極１６とに分けることができる。ケーシング１２は電気刺激器具１０の機能性のために必要な構成要素、例えばインパルス発生器、電気接続部及びエネルギー供給部を含む。
【００２０】
電極１６はその近位の末端に、即ちケーシング１２と接続されている末端に、適当な、ここには詳細には示されていない構造を有し、この構造はケーシング１２との接続を可能にする。このような構造は先行技術から十分に公知であり、本発明との関連においてより詳細な意味を有しているわけではないので、その詳細な記載は省略する。
【００２１】
電極１６は３つの作用電極１８、１９、２０を有し、その際、これは、電気エネルギーのための遷移点を含む導電性構造要素であると解釈することができる。２つの作用電極１８、１９は例示的にリング電極として仕上げられ、白金−イリジウム合金から成ってよく、一方で遠位の作用電極２０は電極１６の半球状の頭部を形成し、イリジウム−被覆された白金−イリジウム−合金から成る。作用電極１８、１９、２０は誘導電極、刺激電極又は測定電極として設計されていてよい。作用電極１８、１９、２０の材料、数、位置及び幾何学的形状は、本発明の対象に重大な影響を及ぼすことなしに広い範囲で変動してよい。
【００２２】
電極１６は更に導体２２を含み、この導体２２内では  −ここには明確に示されていない−  １つ以上の導線が走っており、その際、これは殊にプラスチックベースの絶縁材料で覆われている。絶縁材料は少なくとも許容可能な生体適合性及び十分な生物耐性を有しているのが有利である。このために適当な原材料は前記の当業者に十分に公知である。
【００２３】
電極１６は更にマグネシウムを含有する６つのセグメント２４．１−２４．６を示す。第一のセグメント２４．１はケーシング１２の接続箇所１４に隣接しており、従って電極１６の近位の末端の範囲内に配置されている。マグネシウムを含有するセグメント２４．２−２４．５は環状の作用電極１８及び１９を囲んでいる。最後に、セグメント２４．６は、電極１６の遠位の末端で作用電極２０に直接隣接している。経験上、インプラント後により一層周囲の組織内の組織刺激のための出発点である電極１６上の範囲を決定することができる。セグメント２４．１−２４．６は殊にこの範囲上に亘って広がっているか、又は少なくともこれに隣接して配置されている。これは、元素マグネシウムを含有するセグメント２４．１−２４．６が周辺の組織における刺激の有意な低減を導き得るという認識に基づくものである。当然のことながら、全体の導体２２も元素マグネシウムを含有する被覆又は別の性質の構造要素で被覆されてよい。
【００２４】
マグネシウムを含有するセグメント２４．１−２４．６を以下のように実現することができる：
１．電極１６をマスキングし、マグネシウム粒子を添加した４０％ヒアルロン酸水溶液を噴霧し、引き続き乾燥させる。０．１〜１ｍｍの範囲内の厚さを有する層が形成されるまでこのプロセスを数回繰り返す。粒子は有利に０．１μｍ〜５００μｍ、殊に１μｍ〜５０μｍの直径を有し、ＷＥ型、具体的にはＷＥ４３型の、即ち合金がイットリウム約４％及び希土類元素、殊にネオジム約３％を含有する生分解性マグネシウム合金から成る。市販の原材料ＷＥ４３を押出成形し、慣用の方法により粉末化して微粒子とし、篩分けする。マグネシウム粒子の質量分は４０％ヒアルロン酸水溶液への添加後に約１〜５％である。
【００２５】
この第一の変法によれば、マグネシウム粒子を生分解性マトリックス中に埋め込み、被覆として電極１６上に施与する。被覆の付着性を、場合により、対象となる表面の前処理により改善することができる。これには例えばプラズマ処理又は定着剤層の施与が含まれる。
【００２６】
２．第二の変法によれば、マグネシウムを含有するセグメント２４．１−２４．６を独立した金属構造要素として電極１６内に組み込むことができる。具体的には、図１に示されたマグネシウムを含有するセグメント２４．１−２４．６をスリーブとして導体２２上に配置してしっかりと固定するか、又はスリーブは導体２２の相応する凹部内に存在する。スリーブは約０．１〜１ｍｍの壁厚を有する。スリーブはマグネシウム又は特にＷＥ型の生分解性マグネシウム合金から成る。
【００２７】
図２には、マグネシウムを含有するセグメント２４．７の範囲内の電極１６の導体２２の横断面図が図示されている。導体２２は全部で３つの導線２６を含み、これは絶縁材料２８で囲まれている。外側に向かってマグネシウムを含有するセグメント２４．７と接続しており、これはマグネシウム微粒子と混合された生分解性マトリックスから成る被覆としてか、又は生分解性マグネシウム合金からなるスリーブとして堅牢に仕上げられている。
【００２８】
図３はもう１つの電極１６を示し、その際、機能的に同一である電極１６の構成要素は図１と同じ関連符号を有している。電極１６の近位の接続範囲３０はまたもやマグネシウムを含有するセグメント２４．１を有する。作用電極１８、１９のどちらもマグネシウムを含有するセグメント２４．２−２４．５により区切られている。その遠位の末端に、電極１６はアンカー要素３２を有し、これはねじ状に電極１６の先端へと延びており、インプラントの後又はインプラントの際に周囲の組織内への固定に役立つはずである。アンカー要素３２が配置されている電極１６の全体の遠位の範囲はマグネシウムを含有するセグメント２４．８により被覆される。セグメント２４．８は、添加されたマグネシウム粒子を有する生分解性マトリックスから成る被覆として実現可能である。これに関しては、図１に記載された優先的態様の変法１が指摘される。
【００２９】
図４は電極１６のもう１つの代替的な実施態様を示し、その際、保持構造３４が電極１６をインプラント後に所望の位置に保持するはずである。保持構造３４は電極１６のらせん状のセグメントとして構成されており、形態に基づき周囲の組織の上で支持することができる。作用電極２０に接続した電極１６の全体の遠位の範囲、及びそれに伴って保持構造３４も完全にマグネシウムを含有するセグメント２４．９により被覆される。セグメント２４．９はまたもや図１の変法１により例示的に示すことができる被覆の形状で被覆することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による電極を備えたペースメーカーの形の機能的電気刺激器具の概略図。
【図２】マグネシウムを含有するセグメントの範囲内の電極の断面図。
【図３】アンカー要素を備えた電極の更なる変形の概略図。
【図４】保持構造を備えた電極の更なる変形の概略図。
【符号の説明】
【００３１】
１０  機能的電気刺激器具、  １２  ケーシング、  １４  接続箇所、  １６  電極、  １８  作用電極、  １９  作用電極、  ２０  作用電極、  ２２  導体、  ２４．１−２４．９  マグネシウムを含有するセグメント、  ２６  導線、  ２８  絶縁材料、  ３０  近位の接続範囲、  ３２  アンカー要素、  ３４  保持構造
【図１】
2006026416.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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