(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体吸収性電池組立品であって、前記生体吸収性電池組立品は、
アノード物質を含むアノードであって、前記アノード物質の電気化学的酸化は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、前記アノードは、前記アノード物質が電気化学的に酸化されるにつれて、溶解し、被験体によって吸収される、アノード；
カソード物質を含むカソードであって、前記カソード物質の電気化学的還元は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、前記カソード物質は前記アノード物質より大きい標準還元電位を有し、前記カソードは、前記カソード物質が電気化学的に還元されるにつれて、溶解し、被験体によって吸収される、カソード；および
前記アノードと前記カソードとの間に配置され、前記アノードと前記カソードとの間に電気絶縁を提供するように構成された、生体吸収性分離エレメント
を含む、生体吸収性電池組立品。
【請求項２】
前記アノード物質は、マグネシウム、マグネシウム合金、鉄、鉄合金、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム、アルミニウム合金、および電気化学的に酸化可能な分解性ポリマーからなる群から選択される物質を含む、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項３】
前記アノード物質は、マグネシウム、マグネシウム合金、鉄、および鉄合金からなる群から選択される物質を含む、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項４】
前記カソード物質は、金属酸化物、金属水酸化物、金属オキシ水酸化物、ポリオキシメタレート類、金属塩、および電気化学的に還元可能な分解性ポリマーからなる物質の群から選択される物質を含む、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項５】
前記金属塩は、金属ハロゲン化物、金属硫化物、金属硫酸塩、および／または金属リン酸塩を含む、請求項４に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項６】
前記カソード物質は、ＭｎＯＯＨ、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ２、およびＦｅ２Ｏ３からなる群から選択される物質を含む、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項７】
前記カソード物質は、前記アノードの電気化学的酸化の間に生じた金属イオンをインターカレートするように構成された物質を含む、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項８】
前記カソード物質は、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン、および／または水素イオンをインターカレートするように構成された物質を含む、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項９】
前記生体吸収性分離エレメントは、ポリマーマトリックスを含む、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項１０】
前記ポリマーマトリックスは、ポリエチレンオキシド、ポリラクチド、ポリカプロラクトン、およびそれらのコポリマーからなる群から選択されるポリマーを含む、請求項９に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項１１】
前記生体吸収性分離エレメントが、前記アノードと前記カソードとの間に、そこを通過するイオンの移動を可能にするように構成される、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項１２】
前記生体吸収性分離エレメントは、電解質溶液を含む、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項１３】
前記生体吸収性電池組立品と電気的につながった埋め込み医療デバイスをさらに含む、請求項１に記載の生体吸収性電池組立品。
【請求項１４】
生体吸収性電池組立品を作る方法であって、前記方法は、
アノードを生体吸収性分離エレメントに連結する工程であって、前記アノードは第１の物質を含み、前記第１の物質の電気化学的酸化は実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、前記アノードは、前記第１の物質が電気化学的に酸化されるにつれて、溶解し、被験体によって吸収され、前記生体吸収性分離エレメントは生体吸収性物質を含む、工程；および
カソードを前記生体吸収性分離エレメントに連結する工程であって、前記カソードは第２の物質を含み、前記第２の物質の電気化学的還元は実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、前記第２の物質は前記第１の物質より大きい標準還元電位を有し、前記カソードは、前記第２の物質が電気化学的に還元されるにつれて、溶解し、被験体によって吸収される、工程
を含む方法。
【請求項１５】
生体吸収性被膜を前記アノード、前記生体吸収性分離エレメント、および前記カソード上に配置する工程をさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国を除く全ての国を指定国とする場合において出願人である米国国内法人のＣＡＲＤＩＡＣ  ＰＡＣＥＭＡＫＥＲＳ，ＩＮＣ、ならびに米国のみを指定国とする場合において出願人である米国民のＭｉｃｈａｅｌ  Ｊ．Ｒｏｏｔおよび米国民のＬｊｉｌｊａｎａ  Ｌｉｌｉａｎａの名において、２００９年１０月２日にＰＣＴ国際特許出願として出願されており、本出願は、２００８年１０月３日に出願された米国特許出願第６１／１０２，５９８号に対する優先権を主張し、この出願の内容は、本明細書において参照として援用される。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、一般に電池に関し、より詳しくはとりわけ、被験体に埋め込まれたときに生体吸収性（ｂｉｏｓｏｒｂａｂｌｅ）である電池に関する。
【背景技術】
【０００３】
（発明の背景）
ヒト体内に埋め込むために、多くのタイプの医療デバイスが設計されている。例としては、ステント、骨組、薬物送達デバイス、心律動管理デバイス、神経刺激デバイスなどが含まれる。
【０００４】
いくつかの埋め込み可能な医療デバイスは、電源からのエネルギーを利用することによって機能するように設計される。かかるデバイスはしばしば電池を含み、この電池は、医療デバイスの一部として体内に埋め込まれ、典型的には密封ケース内に収納される。多くの状況において、上記密封ケースは、電池の内容物の生体内環境への曝露を防ぐためにチタンのような比較的不活性な金属から作られる。
【０００５】
再充電のない場合、電池は、放電して役立たなくなるまでに、限られた電力量を提供することができるに過ぎない。電池が完全に放電した状況では、電池の一時使用のみが意図された場合を除いて、一般に電池および関連する医療デバイスを外植し、新品と交換する必要がある。例えば、ペースメーカー内の電池が十分な電力をもはや供給しないときには、一般にペースメーカーを外科的に除去し、新しいペースメーカーと交換しなくてはならない。
【０００６】
残念なことに、埋め込みデバイスの除去は、常に容易な仕事とは限らない。一般に異物に対する体の免疫反応の結果として、埋め込み医療デバイスの周りに時間とともに線維組織が形成される。この線維組織は、患者を傷つけるリスクを冒すことなく埋め込み医療デバイスを除去することを困難にする可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（発明の要旨）
本発明の実施形態は、とりわけ、生体吸収性電池に関する。ある実施形態において、本発明は、アノード、カソード、および生体吸収性分離エレメントを含む生体吸収性電池組立品を含む。上記アノードは、アノード物質を含むことができ、このアノード物質の電気化学的酸化は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらす。上記カソードは、カソード物質を含むことができ、このカソード物質の電気化学的還元は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、上記カソード物質は、上記アノード物質より大きい標準還元電位を有する。上記生体吸収性分離エレメントは、上記アノードと上記カソードとの間に配置することができ、上記アノードと上記カソードとの間に電気絶縁を提供するように構成され得る。
【０００８】
ある実施形態において、本発明は、埋め込み医療デバイス、およびこの埋め込み医療デバイスと電気的につながった生体吸収性電池組立品を含む医療デバイスシステムを含む。上記生体吸収性電池組立品は、アノード物質を含むアノードであって、上記アノード物質の電気化学的酸化は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらすアノード；カソード物質を含むカソードであって、上記カソード物質の電気化学的還元は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、上記カソード物質は、上記アノード物質より大きい標準還元電位を有するカソード；および上記アノードと上記カソードとの間に配置され、上記アノードと上記カソードとの間に電気絶縁を提供するように構成される生体吸収性分離エレメントを含むことができる。
【０００９】
ある実施形態において、本発明は、生体吸収性電池組立品を作る方法を含む。本方法は、アノードを生体吸収性分離エレメントに連結することを含むことができ、上記アノードは、第１の物質を備え、上記第１の物質の電気化学的酸化は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、上記生体吸収性分離エレメントは、生体吸収性物質を含む。上記方法は、カソードを上記生体吸収性分離エレメントに連結することも含むことができ、上記カソードは、第２の物質を備え、上記第２の物質の電気化学的還元は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、上記第２の物質は、上記第１の物質より大きい標準還元電位を有する。
【００１０】
ある実施形態において、本発明は、生体吸収性電池組立品を用いる方法を含む。上記方法は、生体吸収性電池組立品を被験体中に埋め込むことを含むことができ、上記生体吸収性電池組立品は、医療デバイスと電気的につながっている。上記生体吸収性電池組立品は、アノード、カソード、および生体吸収性分離エレメントを含むことができる。上記アノードは、アノード物質を含むことができ、上記アノード物質の電気化学的酸化は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらす。上記カソードは、カソード物質を含むことができ、上記カソード物質の電気化学的還元は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、上記カソード物質は、上記アノードの上記物質より大きい標準還元電位を有する。上記生体吸収性分離エレメントは、上記アノードと上記カソードとの間に配置され得、および上記アノードと上記カソードとの間に電気絶縁を提供するように構成され得る。
【００１１】
この要約は、本出願のいくつかの教示の概要であり、本主題を排他的もしくは網羅的に取り扱うべく意図されたものではない。さらなる詳細は、詳細な説明および添付される特許請求の範囲に見出される。他の様態は、それぞれ限定的な意味で解釈されるべきではない以下の詳細な記載を読んで理解し、その一部をなす図面を見たときに当業者に明らかになろう。本発明の範囲は、添付される特許請求の範囲およびその法的等価物によって規定される。
【００１２】
本発明は、次の図面と関連付けてより完全に理解することができる。
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
（項目１）
生体吸収性電池組立品であって、前記生体吸収性電池組立品は、
アノード物質を含むアノードであって、前記アノード物質の電気化学的酸化は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらす、アノード；
カソード物質を含むカソードであって、前記カソード物質の電気化学的還元は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、前記カソード物質は前記アノード物質より大きい標準還元電位を有する、カソード；および
前記アノードと前記カソードとの間に配置され、前記アノードと前記カソードとの間に電気絶縁を提供するように構成された、生体吸収性分離エレメント
を含む、生体吸収性電池組立品。
（項目２）
前記アノード物質は、マグネシウム、マグネシウム合金、鉄、鉄合金、亜鉛、亜鉛合金、アルミニウム、アルミニウム合金、および電気化学的に酸化可能な分解性ポリマーからなる群から選択される物質を含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目３）
前記アノード物質は、マグネシウム、マグネシウム合金、鉄、および鉄合金からなる群から選択される物質を含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目４）
前記カソード物質は、金属酸化物、金属水酸化物、金属オキシ水酸化物、ポリオキシメタレート類、金属塩、および電気化学的に還元可能な分解性ポリマーからなる物質の群から選択される物質を含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目５）
前記金属塩は、金属ハロゲン化物、金属硫化物、金属硫酸塩、および／または金属リン酸塩を含む、項目４に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目６）
前記カソード物質は、ＭｎＯＯＨ、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ２、およびＦｅ２Ｏ３からなる群から選択される物質を含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目７）
前記カソード物質は、前記アノードの電気化学的酸化の間に生じた金属イオンをインターカレートするように構成された物質を含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目８）
前記カソード物質は、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン、および／または水素イオンをインターカレートするように構成された物質を含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目９）
前記生体吸収性分離エレメントは、ポリマーマトリックスを含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目１０）
前記ポリマーマトリックスは、ポリエチレンオキシド、ポリラクチド、ポリカプロラクトン、およびそれらのコポリマーからなる群から選択されるポリマーを含む、項目９に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目１１）
前記生体吸収性分離エレメントが、前記アノードと前記カソードとの間に、そこを通過するイオンの移動を可能にするように構成される、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目１２）
前記生体吸収性分離エレメントは、電解質溶液を含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目１３）
前記アノードと電気的につながった導体をさらに備え、前記導体は、前記アノードの前記物質より不活性な導電性物質を含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目１４）
前記カソードと電気的につながった導体をさらに備え、前記導体は、前記アノードの前記物質より不活性な導電性物質を含む、項目１に記載の生体吸収性電池組立品。
（項目１５）
医療デバイスシステムであって、前記医療デバイスシステムは、
埋め込み医療デバイス；および
前記埋め込み医療デバイスと電気的につながった生体吸収性電池組立品を含み、
前記生体吸収性電池組立品は、
アノード物質を含むアノードであって、前記アノード物質の電気化学的酸化は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらす、アノード；
カソード物質を含むカソードであって、前記カソード物質の電気化学的還元は、実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、前記カソード物質は、前記アノード物質より大きい標準還元電位を有する、カソード；および
前記アノードと前記カソードとの間に配置され、前記アノードと前記カソードとの間に電気絶縁を提供
するように構成される、生体吸収性分離エレメント
を含む、
医療デバイスシステム。
（項目１６）
前記埋め込み医療デバイスは、心律動管理デバイスを含む、項目１５に記載の医療デバイスシステム。
（項目１７）
生体吸収性電池組立品を作る方法であって、前記方法は、
アノードを生体吸収性分離エレメントに連結する工程であって、前記アノードは第１の物質を含み、前記第１の物質の電気化学的酸化は実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、前記生体吸収性分離エレメントは生体吸収性物質を含む、工程；および
カソードを前記生体吸収性分離エレメントに連結する工程であって、前記カソードは第２の物質を含み、前記第２の物質の電気化学的還元は実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらし、前記第２の物質は前記第１の物質より大きい標準還元電位を有する、工程
を含む方法。
（項目１８）
生体吸収性被膜を前記アノード、前記生体吸収性分離エレメント、および前記カソード上に配置する工程をさらに含む、項目１７に記載の方法。
（項目１９）
前記生体吸収性分離エレメントは、生体吸収性ポリマーを含む、項目１７に記載の方法。
（項目２０）
第１の導体を前記アノードに、および第２の導体を前記カソードに連結する工程をさらに含む、項目１７の方法。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、ある実施形態による電池組立品の斜視図である。
【図２】図２は、図１のライン２−２’に沿って得られるような電池組立品の概略的な断面図である。
【図３】図３は、別の実施形態による電池組立品の概略的な断面図である。
【図４】図４は、別の実施形態による電池組立品の概略的な断面図である。
【図５】図５は、別の実施形態による電池組立品の概略的な断面図である。
【図６】図６は、ある実施形態による医療デバイスシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、様々な変更および代替形態を受け入れる余地があるが、その各論は実施例および図面として示されており、以下に詳細に記載されるであろう。しかし、当然のことながら、本発明は、記載される特定の実施形態には限定されない。逆に、本発明の精神および範囲内に入る修正物、等価物、および代替物を含むことが意図される。
【００１５】
（発明の詳細な説明）
埋め込み医療デバイスの構成部分を除去することに関する課題は、埋め込みデバイスを生体吸収性にすることによって未然に防がれる。しかしながら、電源を必要とする埋め込み医療デバイスの状況では、既存の電池が一般に生体吸収性ではない構成部分を含むことから、さらなる課題が提起される。
【００１６】
本明細書に記載されるように、本発明の実施形態は、生体吸収性電池組立品を含む。具体的には、本明細書の実施形態は、体内である期間後に害を及ぼすことなく崩壊することができる、生体吸収性の構成部分を持つ電池を含む。ある実施形態において、本発明は、アノード、カソード、および生体吸収性分離エレメントを含む生体吸収性電池組立品を含む。アノードは、電気化学的酸化が実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらすような物質から構築することができる。同様に、カソードは、電気化学的還元が実質的に非毒性の反応生成物の形成をもたらすような物質から構築することができる。電流を発生させるために、カソード物質は、アノードの物質より大きい標準還元電位を有する。最後に、生体吸収性分離エレメントは、アノードとカソードとの間に配置することができる。いくつかの実施形態において、生体吸収性分離エレメントは、アノードとカソードとの間に電気絶縁を提供し、なおかつアノードとカソードとの間にイオン移動を伴う電気化学反応が生じうるように構成され得る。
【００１７】
本明細書において、物質に関する用語「生体吸収性」は、害を及ぼすことなく体に吸収されうる物質の特性を指すものとする。
【００１８】
本明細書において、化合物に関する用語「実質的に非毒性」は、化合物が使用される、および／または生成される様式で与えられる合理的に予測可能な服用量において、個体に害を及ぼすと考えられない化合物の特性を指すものとする。
【００１９】
図１を次に参照すると、本発明のある実施形態による電池組立品１００の斜視図が負荷１１０とともに示される。図２は、図１のライン２−２’に沿って得られるような電池組立品１００の断面概略図を示す。電池組立品１００は、アノード１０２、カソード１０６、および生体吸収性分離エレメント１０４を含む。アノード１０２は、電気化学的に酸化されたときに実質的に非毒性の反応生成物に分解する物質からなることができる。例となるアノード物質に関する広範な議論が以下に含まれる。しかしながら、具体的な説明のために、いくつかの実施形態において、アノード１０２はマグネシウムからなることができる。マグネシウムが電気化学的に酸化されるとマグネシウムイオンが形成され、その後、体内に吸収される。
【００２０】
カソード１０６は、電気化学的に還元されたときに実質的に非毒性の反応生成物に分解する物質からなることができる。例となるカソード物質の広範な議論が以下に含まれる。しかしながら、具体的な説明のために、いくつかの実施形態において、カソード１０６は酸化マンガン（ＩＶ）からなることができる。酸化マンガン（ＩＶ）が電気化学的に還元されると酸化マンガン（ＩＩＩ）が形成され、それがさらに水酸化マンガン（ＩＩ）に還元されて、その後、体に吸収されることができる。
【００２１】
アノード１０２は、生体吸収性分離エレメント１０４によってカソード１０６から分離される。いくつかの実施形態において、生体吸収性分離エレメント１０４は、電気化学セルが負荷１１０を駆動することができるように、アノード１０２をカソード１０６から電気的に絶縁する機能を果たすことができる。多くの実施形態において、生体吸収性分離エレメント１０４は、イオンの流れを可能にして電気化学反応の間の電荷平衡を維持するために、電解質を含むことができる。いくつかの実施形態において、生体吸収性分離エレメント１０４は、ポリマーマトリックスを含むことができる。いくつかの実施形態において、ポリマーマトリックス自体が電解質を含むことができる。いくつかの実施形態において、ポリマーマトリックス内に電解質組成物を配置することができる。例えば、ＭａＣｌ２またはＮａＣｌのような、非毒性の電解質塩をポリマーマトリックス内に配置することができる。いくつかの実施形態において、電池組立品１００を製造する間に、ポリマーマトリックス中に電解質組成物を挿入することができる。他の実施形態において、電池組立品１００の埋め込み後に、例えば塩化ナトリウムを含む溶液のような電解質組成物がポリマーマトリックス中に拡散することができる。
【００２２】
動作時に、例えば以下に記載される様々な方法で、電池１００が起動すると、負荷１１０に送達される電流を発生させることができる。具体的には、電子が、アノード１０２から第１の導体１０８を通って、矢印１１１の方向に流れることができる。電子は、次に負荷１１０を通って、第２の導体１０９を矢印１１２の方向に通過し、その後、カソード１０６で回路を完了することができる。電荷平衡を維持するために、正電荷を帯びたイオンが、アノード１０２から生体吸収性分離エレメント１０４を通って矢印１１４の方向に、またはある場合には生体吸収性分離エレメント１０４の周りをカソード１０６へ移動することができる。
【００２３】
放電過程の間に、アノード物質が電気化学的に酸化されるにつれて、アノード１０２は溶解することになる。例えば、アノード物質がマグネシウムである場合、アノード１０２は、次の半電池反応に従って分解されるであろう：
Ｍｇ→Ｍｇ２＋＋２ｅ−  式１
具体例として、カソード１０６が酸化マンガン（ＩＶ）である場合、対応するカソードでの半電池反応は、次の半電池反応によって記述される：
２ＭｎＯ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｍｎ２Ｏ３＋２ＯＨ−  式２
これら２つの半電池を組み合わせると、電気化学反応は、２．８Ｖ超の標準電位（Ｅ０）を持つことになろう。一方では約１．６Ｖの動作電圧が実現され、反応が自発性であることを示唆する。
【００２４】
アノード１０２が反応するにつれて、可溶性の種（この場合にはＭｇ２＋）がアノード１０２で形成され、これが容易に溶けて体の細胞外液になる。同様に、この場合、カソード１０６では酸化マンガン（ＩＩＩ）が形式され、これがさらに水酸化マンガン（ＩＩ）に還元されて、次に体の細胞外液に溶解することができる。かくして、電池の動作中にアノード１０２およびカソード１０６が浸食される。その過程でアノード１０２および／またはカソード１０６が完全に溶解するまで、あるいは別なやり方で回路が開くまで電流が生成される。
【００２５】
いくつかの実施形態において、カソード１０６における電気化学的還元は、水性の生体内環境にそれほど溶けやすくないが、それでもなお引き続き化学的に分解し、電池１００がもはや動作しなくなった後に溶解する化学種を形成する。かくして、これらの環境においてさえ、電池の構成部分は体に吸収される。
【００２６】
電池１００が動作を停止した後、残存するいずれのエレメントも分解し、例えば、第１の導体１０８、第２の導体１０９、および／または生体吸収性セパレータ１０４も分解し、最終的に完全に体に吸収されるであろう。いくつかの実施形態において、第１の導体１０８および第２の導体１０９のような構成部分は、アノード１０２が消失するまで機能し続けるが、その後に自ら分解するように、アノード１０２より不活性な（よりゆっくり分解する）物質で作ることができる。例として、アノード１０２がマグネシウムであるいくつかの実施形態において、第１の導体１０８および第２の導体１０９は、アルミニウムまたは鉄で作ることができる。
【００２７】
当然のことながら、本明細書の実施形態と辻褄のあった電池組立品を作り出すために利用することができる半電池反応、すなわちアノード物質の標準還元電位がカソード物質の標準還元電位より小さく、カソードおよびアノードの両方における反応が実質的に非毒性の反応生成物を発生させる、多くの異なった半電池反応が存在する。アノードおよびカソード物質の具体例は、以下により詳細に記載される。
【００２８】
図１および図２の電池には単一セルの使用が示されるが、当然のことながら、本明細書の実施形態は、複数のセルを持つ電池を含む。例として、いくつかの実施形態において、複数のセルを持つ電池を作り出すために、複数のアノードプレート、カソードプレート、および生体吸収性分離エレメントを用いることができる。
【００２９】
電池組立品は、本明細書の実施形態に従って、様々な物理的形状を呈することができる。例として、図３を次に参照すると、別の実施形態による電池の概略的な断面図が示される。この実施形態において、電池組立品２００は、アノード２０２、カソード２０６、および生体吸収性分離エレメント２０４を含む。アノード２０２、カソード２０６、および生体吸収性分離エレメント２０４は、以下により十分に記載されるような様々な物質からなることができる。電池組立品２００は、それぞれ矢印２１１および２１２の方向に電子を運ぶために、第１の導体２０８および第２の導体２０９をさらに含むことができる。電池組立品２００は、動作時に負荷２１０に接続することができる。この実施形態において、生体吸収性分離エレメント２０４は、生体吸収性分離エレメントの外周に配置されたアノード２０２でカソード２０６を取り囲むことができる。
【００３０】
いくつかの実施形態において、本明細書の実施形態による電池組立品は、電池組立品の外側に配置され、電池組立品が生体内に挿入された後に分解する生体吸収性被膜を含むことができる。例として、電池組立品は、生体吸収性ポリマー層で被覆することができる。この構成は、埋め込み前に生じうる取り扱いステップの間に電池組立品を保護し、また電池組立品の構造的完全性を向上するためにも有利でありうると考えられる。特定の例として、図４を次に参照して、電池組立品３００は、アノード３０２、生体吸収性セパレータ３０４、およびカソード３０６を含むことができる。電池組立品３００は、第１の導体３０８および第２の導体３０９をさらに含むことができる。電池組立品３００は、負荷３１０と電気的につながることができる。電池組立品３００は、電池組立品３００の外周に配置された生体吸収性被膜３２０をさらに含むことができる。
【００３１】
生体吸収性被膜３２０は、生体吸収性ポリマー、炭水化物などのような様々な物質からなることができる。生体吸収性のポリマーは、加水分解で変化しやすい化学結合、さもなければ酵素切断を受ける結合を持つポリマーを含むことができる。例えば、生体吸収性ポリマーは、ポリマー主鎖中にエステル、無水物、またはアミド結合を持つポリマーを含むことができる。具体的な生体吸収性ポリマーは、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ（サッカリド）類、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、それらのコポリマーなどを含むことができる。
【００３２】
いくつかの実施形態において、生体吸収性分離エレメントは、アノードとカソードとの間に単に電気絶縁だけを提供する。他の実施形態において、生体吸収性分離エレメントは、アノードとカソードとの間にイオンが通過するための経路（ｃｏｎｄｕｉｔ）も提供する。すなわち、電池組立品の動作中に電荷平衡を維持するために必要なイオンの動きが、生体吸収性分離エレメントを通じて生じる、生体吸収性分離エレメントの外側で生じる、あるいは両方の経路を通じて生じるように、電池組立品を構築することができる。
【００３３】
図５を次に参照すると、イオンの流れが生体吸収性セパレータ以外のエレメントを通じて生じる電池組立品の概略図が示される。電池組立品４００は、アノード４０２、生体吸収性セパレータ４０４、カソード４０６、およびイオン移動経路４１２を含むことができる。この実施形態において、イオン移動経路４１２は、アノード４０２とカソード４０６との間のイオンの移動を可能にするように構成され得る。特に、イオン移動経路４１２は、電解質を含むことができる。いくつかの実施形態において、イオン移動経路４１２は、イオンを輸送するための電解質を含むことができるポリマーのような、多孔質の分解性物質を含むことができる。電池組立品４００は、第１の導体４０８および第２の導体４１０をさらに含むことができる。
【００３４】
当然のことながら、いくつかの実施形態において、アノードとカソードとの間でイオンを移動させるために体の組織自体を利用することができる。例えば、生体内の細胞外液は、ナトリウムおよびカリウムのような電解質の少なくともある量を含む水溶液である。それ故に、いくつかの実施形態においてアノードとカソードとの間でイオンを移動させるために、細胞外液を用いることができる。
【００３５】
アノード物質
上述のように、動作時にアノードでは電気化学的酸化反応が生じ、次に負荷の駆動に用いることができる電子が放出（ｌｉｂｅｒａｔｅ）される。アノード物質は、電気化学的酸化の反応生成物が実質的に非毒性であるように選択することができる。この様式において、アノードにおける反応生成物は、容易に体に吸収されることができる。
【００３６】
当然のことながら、アノードは、多くの異なった物質で作ることができる。例として、アノードは、様々な金属、様々な金属合金、金属原子を含む化合物、セラミック／金属複合材料および様々なポリマーで作ることができる。例となる金属は、カルシウム、マグネシウム、鉄、ビスマス、亜鉛およびアルミニウムを含むことができる。いくつかの実施形態において、アノードは、具体的にはマグネシウム、マグネシウム合金、鉄、および鉄合金を含むことができる。理論に束縛されることは意図しないが、マグネシウムおよび鉄は、いずれも必要な栄養素であり、本明細書に開示されるような実施形態によっておそらく実現されるであろう濃度において非常に安全なことから、有利でありうる。例となるポリマーは、様々なタイプの有機金属ポリマーのような、電気化学的に酸化可能な分解性ポリマーを含むことができる。他のアノード物質は、ＰＰｙベースの陽極アレイ、カーボンＭＥＭＳ、ＦｅＯｘ−Ｃナノファイバー、（ＬｉＴｉ２（ＰＯ４）３）、Ｍｇ（ＯＨ）２およびＣａ（ＯＨ）２ナノコンポジットのような導電性セラミックスを持つＺｎＯ、ＣｏＦｅ２Ｏ４を含むことができる。
【００３７】
カソード物質
本明細書の実施形態に用いられるカソード物質は、カソード物質の電気化学的還元が実質的に非毒性の反応生成物をもたらすように選択することができる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、カソード物質は、金属酸化物、金属水酸化物、金属オキシ水酸化物、ポリオキシメタレート類、金属塩、電気化学的に還元可能な有機化合物、および電気化学的に還元可能な生体吸収性ポリマーのような物質を含むことができる。例となる金属酸化物は、Ｍｎ２Ｏ３、ＭｎＯ２、およびＦｅ２Ｏ３を含むことができる。金属酸化物のさらなる例は、Ｂｉ２Ｏ３およびＢｉ２Ｏ４を含むことができる。例となる金属オキシ水酸化物は、ＭｎＯＯＨを含むことができる。例となる金属塩は、金属ハロゲン化物、金属硫化物、金属硫酸塩、および／または金属リン酸塩を含むことができる。例となる金属ハロゲン化物は、ＦｅＣｌ３などを含むことができる。例えば、金属硫化物は、ＦｅＳ２、Ｂｉ２Ｓ３などを含むことができる。例となる金属硫酸塩は、ＦｅＳＯ４およびＭｎＳＯ４を含むことができる。例となる金属リン酸塩は、ＦｅＰＯ４およびＭｎＰＯ４を含むことができる。例となる電気化学的に還元可能な有機化合物は、オキシダーゼ類、ペルオキシダーゼ類、カタラーゼ類、スーパーオキシドジスムターゼ類、およびそれらの誘導体のような金属酵素および金属タンパク質を含む電気化学的に活性な生体化合物を含むことができる。具体的な例は、フェレドキシン類およびシトクロムｃオキシダーゼを含むことができる。例となる電気化学的に還元可能な有機化合物は、以下に限定されないが、ポルフィリン類、フタロシアニン類およびテトラアザマクロサイクル類を含む、大環状化合物を含む金属イオンをさらに含むことができる。例となる電気化学的に還元可能な生体吸収性ポリマーは、非毒性の共役もしくは非共役ポリマージスルフィド化合物、あるいはフェロセン（ポリビニルフェロセンを含む）のような非毒性の金属イオン錯体に基づく共役もしくは非共役メタロポリマー、以下に限定されないが金属イオン複素環ポリマーを含むシッフ塩基もしくは複素環金属イオン錯体、およびポルフィリン類、フタロシアニン類およびテトラアザマクロサイクル類のような金属含有大環状化合物を含むことができる。例となる電気化学的に還元可能な生体吸収性ポリマーは、ポリピロール類、ポリチオフェン類およびポリアニリン類のような共役有機ポリマーも含むことができる。例となる電気化学的に還元可能な生体吸収性ポリマーは、ポリエチレンオキシド、ポリラクチド、ポリカプロラクトンまたはそれらのコポリマーのような、生体吸収性ポリマー単位を含むポリマーまたはコポリマーも含むことができる。他のカソード物質は、ＮａＦｅＯｘまたはＫＦｅＭｎＯｘ；亜鉛酸カルシウム；ＺｎＭｎＯｘ；バーネサイト型ＭｎＯｘ；リン酸鉄マンガン複合材料；ＮａＣｏＭｎＣａＯｘまたはＫＣｏＭｎＣａＯｘ；様々な有機ラジカル物質；橄欖石；球状スピネルまたは一般のスピネル；ＰＰｙ／マグヘマイト；ならびに硫黄および酸化物ベース（二活性物質複合カソード）を含むことができる。
【００３９】
いくつかの実施形態において、カソード物質は、アノードの電気化学的酸化の間に生じたイオンをインターカレート（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｅ）するように構成された物質とすることができる。例えば、もしアノード物質の電気化学的酸化がマグネシウムイオンの形成をもたらすのであれば、カソード物質は、マグネシウムイオンをインターカレートできる物質であるように選択することができる。いくつかの実施形態において、カソード物質は、ナトリウムおよび／または水素イオンのような他のイオンをインターカレートするように構成された物質とすることができる。
【００４０】
本明細書の実施形態に用いられるカソード物質は、アノードの物質より高い酸化電位をもつように選択することができる。言い換えれば、カソード物質は、すなわちアノードの物質より大きい標準還元電位を持つように選択することができる。
【００４１】
アノードおよびカソード物質の具体的な組み合わせは、以下の表１に記載される組み合わせを含むが、これらには限定されない。
【００４２】
【表１】
0005357259.tif 000002
【００４３】
生体吸収性分離エレメント
本明細書の様々な実施形態は、アノードをカソードから分離するために分離エレメント含むことができる。分離エレメントは、害を及ぼすことなく体に吸収されうる物質で作ることができるか、あるいは害を及ぼすことなく体に吸収されうる化学種に分解することできるという点で生体吸収性であり得る。
【００４４】
当然のことながら、生体吸収性分離エレメントを作り出すために多くの異なった物質を用いることができる。例として、生体吸収性分離エレメントは、生体吸収性ポリマー、生体吸収性炭水化物などで作ることができる。生体吸収性ポリマーは、加水分解で変化しやすい化学結合、さもなければ酵素切断を受ける結合を有するポリマーを含むことができる。例えば、生体吸収性ポリマーは、ポリマー主鎖中にエステル、無水物、またはアミド結合を持つポリマーを含むことができる。具体的な生体吸収性ポリマーは、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリグリコリド（ＰＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ（サッカリド）類、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（エチレングリコール）、それらのコポリマーなどを含むことができる。しかし、当然のことながら、利用することができて本明細書における考慮の範囲内に含まれ得る他の生体吸収性ポリマーも存在する。
【００４５】
いくつかの実施形態において、生体吸収性分離エレメントは、多孔質ポリマーマトリックスを含むことができる。多孔質ポリマーマトリックスは、上述されたような生体吸収性ポリマーを含むことができる。いくつかの実施形態において、電解質組成物を多孔質ポリマーマトリックス中に配置することができる。例として、塩化ナトリウム溶液、塩化マグネシウム溶液、または塩化カリウム溶液のような溶液を多孔質ポリマーマトリックス中に配置することができる。いくつかの実施形態において、電池組立品を製造するときに電解質組成物を多孔質ポリマーマトリックス内に入れることができる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、生体吸収性分離エレメントは、構成部分を放射線不透過性にする化合物を含むことができる。例として、いくつかの実施形態において、生体吸収性分離エレメントの物質は、生体吸収性分離エレメントを放射線不透過性にするヨウ素のようなＸ線吸収部分を含むことができる。
【００４７】
電池の起動
当然のことながら、本明細書に記載されるように、電池組立品を起動するための様々なアプローチが存在する。例として、電池は、スイッチ機構によって起動することができる。すなわち、電流が流れ始めるように回路を閉じることができる。
【００４８】
いくつかの実施形態において、電池構造を取り囲む細胞外液から電池組立品の構成部品中への水および／または電解質の拡散によって、電池を起動することができる。例えば、いくつかの実施形態において、電池を取り囲む細胞外液からの水および／または電解質は、分離エレメント中に拡散することができ、かくして電池の動作に必要なイオン移動のための経路が作り出される。特に、いくつかの実施形態において、イオン輸送のために電解質が直ぐには活性にならないように、塩化ナトリウムなどのような金属塩を溶液中ではなく、多孔質ポリマーマトリックス内に配置することができる。かかる場合、例えば埋め込み後に、電池組立品の外側に接触した水が多孔質ポリマーマトリックス中に拡散することができて、それによってイオンの輸送が効果的に活性化されるように、電池組立品を構築することができる。
【００４９】
当然のことながら、本明細書に記載されるような電池デバイスは、多くの異なったタイプの埋め込み可能な医療デバイスと併せて使用することができる。特に、本明細書に記載されるような電池デバイスは、電源を必要とする任意のタイプの埋め込み可能な医療デバイスとともに使用することができる。本明細書に記載されるような電池デバイスは、一時および慢性埋め込み医療デバイスの両方と併せて使用することができる。いくつかの実施形態において、本発明は、埋め込み可能な医療デバイスと電気的につながった生体吸収性電池を含む。例となる医療デバイスは、生体吸収性および非生体吸収性医療デバイスの両方を含むことができる。例となる医療デバイスは、以下に限定されないが、埋め込み可能な心律動管理デバイス（ペースメーカー、心臓再同期療法（ＣＲＴ）デバイス、リモデリング制御治療（ＲＣＴ）デバイス、カルジオバータ／除細動器、またはペースメーカー・カルジオバータ／除細動器などを含む）、神経刺激装置、埋め込み可能なセンサなどを含むことができる。心律動管理デバイスの一例は、その内容が参照により本明細書に組み込まれる、共通の譲受人に譲渡された米国特許第４，５６２，８４１号に開示される。当然のことながら、考えられる多くの他の例も存在する。
【００５０】
図６を次に参照すると、本発明の実施形態に従って医療デバイスシステム６００の概略図が示される。医療デバイスシステム６００は、埋め込み医療デバイス６１０および生体吸収性電池６０６を含む。接続リード線６０８は、上記埋め込み医療デバイス６１０と上記生体吸収性電池６０６との間に電気的なつながりを提供した。この実施形態において、埋め込み医療デバイス６１０は、ヘッダー６０２および密閉ケース６０４を含むことができる。上記ケース６０４内に、制御回路を含む様々な電気部品が配置される。この図には示されないが、当然のことながら、医療デバイスシステム６００は、体の組織に電気刺激パルスを伝えるために、電極を含む１つ以上の電気刺激用リード線も含むことができる。
【００５１】
本明細書および添付される特許請求の範囲において、単数形「ある、１つの（ａ）」、「ある、１つの（ａｎ）」および「上記、前記、該（ｔｈｅ）」は、内容が明らかに他を指示しなければ、複数の指示対象を含むことに注目すべきである。用語「または」は、内容が明らかに他を指示しなければ、「および／または」を含む意味で一般に用いられることにも注目すべきである。
【００５２】
本明細書および添付される特許請求の範囲において、語句「構成される」は、特定のタスクを行なうかあるいは特定の構成を採用するために構築されるかまたは構成されるシステム、装置、または他の構造を記述することにも注目すべきである。語句「配置される」は、「配置される」、「配置されて構成される」、「構築されて配置される」、「構築される」、「製造されて配置される」などのような他の同様の語句と同義に用いることができる。
【００５３】
本明細書におけるすべての刊行物および特許出願は、本発明に関係する分野における通常の技術レベルを示す。本明細書におけるすべての刊行物および特許出願は、あたかも各個別の刊行物または特許出願が参照により具体的かつ個別に示されるのと同程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５４】
本出願は、本主題の適合または変形を含むことが意図される。当然のことながら、以上の記載は、例示的であって限定的ではないことが意図される。本主題の範囲は、添付される特許請求の範囲を、かかる特許請求の範囲が権利を有する等価物のすべての範囲とともに参照して決定されるべきである。
【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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