JP4597133B2 - 薬物溶離電極を備えた装置及びその装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、心臓への、及び、心臓からの電気信号を伝導するためのリードに関するものである。とりわけ、本発明は、リードのための電極に関するものである。

心臓の電気除細動またはペーシングのために体内に埋め込まれるリードは、当該技術において既知である。すなわち、電気を伝達可能なリードを心臓内または心臓の付近に埋め込んで、生命にかかわるある種の不整脈を食い止める（すなわち、除細動または電気除細動する）か、または、心臓の収縮（ペーシング）を促すことが可能である。心臓を正常律動に戻すため、リードの１つ以上の電極を介して、心臓に電気エネルギが加えられる。リードは、心臓の心房または心室といった体内の状態、物質、または、事象を検知し（一般に、「検知する」または「検知」と称される）、心房または心室にペーシング・パルスを送るためにも利用されてきた。タキ・リードは、一般に、少なくとも、検知し、ペーシングを施し、及び、除細動ショックを送ることが可能である。ブラディ・リードは、少なくとも、心臓のペーシングと検知の組み合わせ機能を実施することが可能である。ペースメーカまたは自動化埋め込み型電気細動除去器（ＡＩＣＤ）の利用可能な機能の１つは、リードから信号を受信して、その解釈を行うことである。ペースメーカは、これらの信号に応答して、ペーシングを行う場合もあれば、行わない場合もあり得る。ＡＩＣＤは、ペーシングを行う場合もあれば、行わない場合もあり得るし、ショックを与える場合もあれば、与えない場合もあり得る。

リードによっては、電極／組織境界の近くに治療薬を送るため、電極に近接した薬物溶離構造を含むものもある。現在のリードは、薬物プラグまたは薬物カラーを利用して、薬物を貯蔵し、薬物の放出を制御している。しかしながら、リードが小さくなるにつれて、薬物プラグまたは薬物カラーのサイズは、リード・サイズに適合しなくなる。さらに、埋め込み式装置のバッテリ寿命が延びるので、よりインピーダンスの高い電極設計が望ましい。

リードには、リード本体と導電体が含まれている。導電体には電極が結合されている。電極には、その少なくとも一部にコーティングが施され、コーティングには２つ以上の層が含まれているが、電極表面に隣接した第１の層は、絶縁材料を含んでおり、第１の層に隣接した第２の層は、少なくとも１つの薬物を含んでいる。

下記の詳細な説明では、その一部をなしている、より一般的な本発明の特定の態様を実施することが可能な特定の実施形態が一例として示された、添付の図面が参照される。これらの実施形態については、当該技術者が、本発明の一般的な概念、並びに、より制限的な特定の構成の両方を実施できるようにするのに十分な詳細な説明が施されるが、もちろん、他の実施形態を利用することもできるし、本明細書に開示の本発明の精神と範囲を逸脱することなく、構造的変更を加えることも可能である。従って、下記の詳細な説明は、制限の意味にとるべきではなく、本発明の範囲は、付属の請求項によって規定される。

図１には、パルス発生器１５に結合されたリード１０が示されている。リード１０には、リード本体１１、リード本体内に納められた細長い導体１３、電極２４が設けられたリード先端２０が含まれている。ブラディ・リード本体が示されているが、本システムの実施形態によっては、タキ・リードのような他のリードを組み込むことが可能である。リード本体１１は、生体適合性絶縁材料２２によって被覆された導電体１３から構成されている。リード本体１１の被覆には、シリコーン・ゴム、フッ化樹脂、ポリアクリレート、ポリアミド、セラミックまたは複合材料、または、他の絶縁材料といった高分子を利用することが可能である。

図２には、実施形態の１つによる電極２４の側面図が示されている。電極２４は基材本体２６を含む。基材本体２６は、他にも材料があるが中でも、チタン、プラチナ、プラチナ・イリジウムを含む。コーティング２８によって、電極の外側表面の少なくとも一部が被覆されている。詳細に後述するように、コーティング２８には、電極が埋め込まれると、電極に隣接した組織に治療を施すことになる、１つ以上の薬物が含まれている。電極２４は、心内膜または心筋組織と接触して、損傷部位にペーシング療法と治療薬の供給の両方を施すように設計されている。均質薬物、あるいは、いくつかの薬物の組み合わせである治療薬は、電極表面に固着させられる。

電極に直接コーティング２８を施すと、リードから薬物カラーを除去することが可能になる。これによって、先端構造のスペースが大幅に節約される。さらに、電極表面に直接治療薬を塗布することによって、損傷部位に極めて近接することになる。治療薬は、外傷への到達効率がよくなる。単一の薬剤を利用することもできるが、さまざまな特性（例えば、抗炎症性及び抗増殖性）を持つ薬物を組み合わせることによって、患部細胞型のより完全な治療が可能になる。

図３には、実施形態の１つによるリード１１に結合された螺旋体３０が含まれている。螺旋体３０には、螺旋体表面の少なくとも一部を被覆するコーティング３４が施された本体３２が含まれている。コーティング３４は、上述のコーティング２８と同様であり、上記論考がここでも反映される。螺旋体３０によって、電極アセンブリを心臓に固定するための技法が得られる。実施形態の１つでは、螺旋体３０は、導体１３（図１）に結合されており、低電気抵抗をもたらす導電性材料から形成され、体液による腐食に対する耐性もある。チタン、プラチナ、または、プラチナ・イリジウム合金のような生体適合金属が、適合材料の例である。あるいはまた、螺旋体１００は、電気的に不活性または絶縁性とすることが可能である。実施形態の１つでは、螺旋体３０は、剛性で、耐腐食性の、非導電性材料（例えば、セラミック）から製作することが可能である。例えば、螺旋体３０は、リード１１の遠位端においてメッシュ電極３６を通って突き出すことも可能である。実施形態のいくつかでは、当該技術において既知のように、螺旋体３０は伸縮自在にすることも可能である。

図４には、図３の螺旋体３０のコーティング３４の断面図が示されている。コーティング３４は、コーティング２８と同様であり、下記の論考は、電極２４のコーティング２８にも当てはまる。薬物をコーティングした電極３０を用いて、心内膜に接触した部位に治療薬が送られる。図４において、コーティングの層３４は、一定の比率で描かれているわけではなく、分りやすくするため、厚めに示されている。

実施形態の１つでは、コーティング２８には、螺旋体本体３２の表面から外側に、電極のインピーダンスを高める働きもする高分子下塗層のような第１の層４０、薬物４４や高分子基質４６を含む治療層を備える第２の層４２、高分子の放出制御層を含む第３の層４８、純薬物層を含む第４の層５０が含まれている。被覆表面積、層厚、質量比といったコーティングの特性は多様な可能性がある。実施形態によっては、上述の層の１つ以上を省略することが可能なものもある。

一例を挙げると、第１の層４０には、電極表面の高分子下塗りを含む。高分子下塗りには、エチレン・ビニル・アルコールが含まれる。コーティングに用いられる材料は、生体適合性であり、オプションの１つでは、非血栓形成性である。他の実施形態には、パリレン^TM、ポリウレタン、ポリアクリレート（ポリメタクリレートを含む）、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリシロキサン、ポリエポキシ樹脂等のような材料を利用することも可能である。一般に、第１の層４０のコーティングは、少なくとも１ミクロンから約１００ミクロンまでの厚さである。実施形態によっては、コーティング厚が、１〜３０ミクロン、１．５〜２０ミクロン、１．５〜１５ミクロン、または、２〜１０ミクロンのものもある。

第１の層４０は、第２の層４２を設ける下塗層の働きをし、さらに、電極表面の少なくとも一部を絶縁することによって、インピーダンスを高める。実施形態の１つでは、絶縁部分は、固定螺旋体の電気的活性表面の大部分にわたることが可能であり、固定螺旋体の比較的小さい非絶縁領域が残される。このアプローチによれば、ペーシング機能のようなパルシング機能におけるエネルギ散逸を低減するため、電極のインピーダンスが機能的に高められる。他のさまざまな実施形態には、制限するわけではないが、固定螺旋体の半分に概ねまたはほぼ等しい部分と、固定螺旋体の小部分に概ねまたはほぼ等しい部分が含まれている。こうした実施形態によれば、異なる量の非絶縁領域と異なる量のインピーダンスが得られる。

実施形態の１つにおいて、第２の層４２には、電極周囲における瘢痕組織の形成を阻止することを意図した治療薬または薬物４４を供給し、漸次放出する高分子と薬物基質が含まれている。薬物は、所望の作用に従って、１つの薬剤または薬剤の組み合わせから構成される。損傷領域にいくつかの異なる薬物を与えると、電極に対する細胞応答のより完全な処置が可能になる。例えば、第２の層４２には、層４０に関して上述の高分子の１つといった高分子４６と、少なくとも１つの薬物４４を含んでいる、基質を含むことが可能であり、第２の層によって、高分子下塗４０が少なくとも部分的に被覆される。

薬物４４には、抗不整脈薬、血管形成成長因子、抗炎症薬、抗増殖性薬、抗凝固剤、抗生物質、または、それらの組み合わせを含むことが可能である。実施形態の１つでは、薬物４４は、デキサメタソン、クロベタゾール、ベクロメタソン、パクリタキセル、アンチノミシンＤ、エベロリムス、または、それらの薬剤的に許容可能な塩である。

実施形態によっては、第２の層における薬物対高分子の比率が、３０重量％〜４０重量％という場合もあり得る。他の実施形態には、比率が４４重量％まで、５０重量％まで、及び、６０重量％までという場合もある。実施形態によっては、３０重量％未満または６０重量％を超えるという場合もあり得る。

実施形態の１つでは、第３の層４８に、基質からの薬物４４の放出を調整するためある有孔率を備えた高分子コーティングを含む多孔性バリアが含まれている。さまざまな例において、上述の高分子は、第３の層４８に利用することが可能である。実施形態の１つでは、第３の層の厚さは、約１または２ミクロンである。実施形態によっては、第３の層４８に数回にわたるコーティングを施して、所望の有孔率になるようにする場合もある。

一例を挙げると、薬物だけを塗布した、外側の第４の層５０は、電極と接触した、組織損傷部位に直ちに治療上の処置を施す働きをする。第４のコーティング層５０において、単一または複数薬物構成を利用することが可能である。

実施形態の１つでは、完全に薬物から構成される第４のコーティング層５０は、埋め込み時に組織にさらされ、損傷部位にすぐさま治療を施すことになり、一方、第２の層４２は、より規則正しく長期にわたって薬物を放出する治療を担うことになる。この即時放出と長期放出の両方の組み合わせによって、瘢痕組織の形成がより有効に阻止される。この結果、さらに、緊急及び長期電圧しきい値が低下することになる。

実施形態の１つでは、第４の層５０には、抗不整脈薬、血管形成成長因子、抗炎症薬、抗増殖性薬、抗凝固剤、抗生物質、または、それらの組み合わせを含むことが可能である。第４の層の薬物には、デキサメタソン、クロベタゾール、ベクロメタソン、パクリタキセル、アンチノミシンＤ、エベロリムス、または、それらの薬剤的に許容可能な塩が含まれる。

上述の電極を形成する技法の１つでは、先端に高分子下塗の第１層をコーティングまたは吹き付けし、次に、らせん状先端に第２の層をコーティングするが、ここで、第２の層には、高分子と、少なくとも１つの薬物が含まれており、第２の層によって、第１の層が少なくとも部分的に被覆される。他の例では、制限するわけではないが、コーティング（例えば、浸漬コーティング）、プリント、吹き付け、はけ塗り、レジストの塗布や除去等を含む、任意の好都合な方法によって、これらの層の任意の層にコーティングを施すことが可能である。

好都合なことには、上述の実施形態によって、大きくて、厄介な薬物カラーを除去することが可能になり、同時に、損傷部位に薬物を直接用いて、損傷部位への即時送達が可能になる。追加層は、薬物のより規則正しい長期放出を助ける。直接的で迅速な放出と長期放出の両方を組み合わせることによって、瘢痕組織の形成がより有効に阻止されることになる。この結果、さらに、緊急及び長期電圧しきい値が低下することになる。電極に付着した薬物を供給することによって、さらに、薬物の洗い流しが阻止され、組織に到達する薬物の有効性が最大になる。

もちろん、上述の説明は、例証を意図したものであって、制限を意図したものではない。リード利用の説明は、心臓ペーシング・システムにおける利用に関して行われたが、リードは、他のタイプの身体刺激システムにも同様に適用可能である。上述の説明を再検討すれば、当該技術者には、多くの他の実施形態が明らかになるであろう。本発明の範囲は、従って、付属の請求項、並びに、こうした請求項の権利が確保される同等物の全範囲に基づいて決定すべきである。

実施形態の１つによるリード及びパルス発生器を示す図である。 実施形態の１つによる電極を示す図である。 実施形態の１つによる螺旋体を示す図である。 図３の螺旋体の断面図である。

符号の説明

１０ リード、１１ リード本体、１３ 導体、１５ パルス発生器、２０ リード先端、２２ 生体適合性絶縁材料、２４ 電極、２６ 基材本体、２８ コーティング、３０ 螺旋体、３４ コーティング、４０ 第１の層、４２ 第２の層、４４ 薬物、４６ 高分子基質、４８ 第３の層、５０ 第４の層

Claims (30)

1. リード本体及び導電体を含む電気リードと、
   前記導電体に結合された電極とを含み、
   前記電極の表面に、その少なくとも一部に施されたコーティングが含まれ、そのコーティングに、３つ以上の層が含まれ、前記電極の表面に隣接かつ接触する第１の層は高分子下塗を含み、前記第１の層の上に付着かつ接触する第２の層が高分子基質及び少なくとも１つの薬物を含み、前記第２の層の上に付着かつ接触する第３の層が多孔性材料を含んでいることを特徴とする装置。
2. 前記電極にらせん状先端が含まれることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記薬物に、抗不整脈薬、血管形成成長因子、抗炎症薬、抗増殖性薬、または、それらの組み合わせが含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記抗炎症薬が、デキサメタソン、クロベタゾール、ベクロメタソン、または、それらの薬剤的に許容可能な塩であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記抗炎症薬が、デキサメタソン、クロベタゾール、ベクロメタソン、または、それらの薬剤的に許容可能な塩であることを特徴とする請求項３に記載の装置。
6. 前記高分子下塗がエチレン・ビニル・アルコールであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 前記第３の層によって、前記基質からの薬物の放出が調整されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
8. さらに、第４の層が含まれ、その第４の層に少なくとも１つの薬物が含まれることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記第４の層の前記薬物に、抗不整脈薬、血管形成成長因子、抗炎症薬、抗増殖性薬、または、それらの組み合わせが含まれることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記抗炎症薬が、デキサメタソン、クロベタゾール、ベクロメタソン、または、それらの薬剤的に許容可能な塩であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. さらに、外側の層が含まれ、その外側の層に、少なくとも１つの薬物が含まれることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記薬物に、抗不整脈薬、血管形成成長因子、抗炎症薬、抗増殖性薬、または、それらの組み合わせが含まれることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 前記抗炎症薬が、デキサメタソン、クロベタゾール、ベクロメタソン、または、それらの薬剤的に許容可能な塩であることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. 前記第１の層が、前記電極のインピーダンスを機能的に高めるようになっていることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の装置。
15. さらに、前記リードに結合された電気パルス発生器が含まれ、前記電極の外側表面に、絶縁材料と少なくとも１つの薬剤を含む２つ以上の層がコーティングされることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記第１の層が、薬物の規則正しい長期放出のため、高分子基質に前記薬物を含み、前記第２の層に１つの薬物だけが含まれていて、前記外側の層の薬物が、前記電極の埋め込み時に、組織にさらされることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
17. 前記電極に螺旋体が含まれることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
18. さらに、高分子下塗層を含む前記電極の表面にすぐ隣接した第３の層が含まれており、前記第１の層が前記高分子下塗層に隣接していることを特徴とする請求項１６または１７に記載の装置。
19. 前記高分子基質内の前記薬物に、抗炎症薬が含まれることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の装置。
20. 前記高分子基質内の前記薬物に、抗増殖性薬が含まれることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載の装置。
21. 高分子下塗を含む第１の層によって電極の表面にコーティングを施すステップと、
    高分子及び少なくとも１つの薬物を含み、第１の層に隣接かつ接触する第２の層によって前記電極の表面にコーティングを施すステップと、
    多孔性材料を含み、第２の層に隣接かつ接触する第３の層によって前記電極の表面にコーティングを施すステップとが含まれることを特徴とする方法。
22. 前記薬物に、抗不整脈薬、血管形成成長因子、抗炎症薬、抗増殖性薬、または、それらの組み合わせが含まれることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記抗炎症薬が、デキサメタソン、クロベタゾール、ベクロメタソン、または、それらの薬剤的に許容可能な塩であることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
24. 前記高分子下塗が、エチレン・ビニル・アルコールであることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
25. 前記第３の層によって、前記第２の層からの前記薬物の放出が調整されることを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれか一項に記載の方法。
26. さらに、外側の層が含まれ、前記外側の層に、少なくとも１つの薬物が含まれることを特徴とする請求項２１乃至２５のいずれか一項に記載の方法。
27. 前記薬物に、抗不整脈薬、血管形成成長因子、抗炎症薬、抗増殖性薬、または、それらの組み合わせが含まれることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
28. 前記抗炎症薬が、デキサメタソン、クロベタゾール、ベクロメタソン、または、それらの薬剤的に許容可能な塩であることを特徴とする請求項２７に記載の方法。
29. 前記コーティングが、少なくとも１つの高分子と少なくとも１つの薬物を含む塗料に螺旋体の外部を接触させることによって施されることを特徴とする請求項２１乃至２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記接触に吹き付けが含まれることを特徴とする請求項２９に記載の方法。

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