JPH06312025A - 人体刺激/感知リード、同電極及びこの電極の製造方法 - Google Patents
人体刺激/感知リード、同電極及びこの電極の製造方法Info
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Abstract
る、焼結された多孔性の白金酸塩化されたステロイド溶
出電極の製造を精度よくかつ簡単にする。 【構成】 伝導性の基材23の末端に突起24を形成し
て、少なくとも1種類の導体を含む混合物スラリー内へ
入れて引き抜き、突起24を混合物スラリーの膜で覆
い、そのの部分を焼結する。突起24は基材23の末端
を熱変形や機械的変形で形成する。基材23には白金、
パラジウム、チタン、タンタル、ロジウム、イリジウ
ム、炭素、硝子体炭素及びそれらの合金、酸化物および
それらの金属の窒化物を用いる。突起24の形状は、く
ぎの頭、環状、ブロック状、綿棒の頭状等とする。
Description
る医療用リードに関し、特に、焼結された多孔性の白金
酸塩化ステロイド溶出電極の製造を簡単にすることだけ
でなく、心臓のペーシングリードとして必要な堅さとイ
ンピーダンスを増大させたリードの基材に関する。
設されたペースメーカーシステムの安全性、効力及び寿
命は、ペーシングリードの機能と、電子回路、パルス発
生器の完全性、及びパルス発生電源の容量と信頼度にあ
る程度は依存する。皮下埋設されたペースメーカーシス
テムの相互に関連する構成要素は、システムサイズの全
体的減少、システム寿命の増加及びシステム信頼性の増
大した期待値と関連して、システムの作用モードと機能
上常に増加しているデマンドに最適に整合させる。過去
30年の間に心臓ペーシングの技術が顕著に進歩した。
皮下埋設可能なペーシングシステムは、ペーシング物理
療法に常に拡大する変化を与え、それによってペースメ
ーカーの用途を広げている。この進歩と関連して、それ
らの製造を簡単にし、同時にペーシングリードの機能と
信頼度を最適化するために広範な研究開発が行なわれて
きた。
メーカー感知と刺激閾値の信頼性及び安定性については
相当改善され、安全性と信頼度に優れるリードと共に使
用することによってより小さく、長寿命のペースメーカ
ーが開発されてきた。しかしながら、電流ドレインが小
さい回路が開発され、それらのプロブラマブル機能、モ
ード及びメモリについてのペースメーカーの能力を増大
させるために回路の複雑さが増す傾向が常にあるので、
ペースメーカーの寿命は、ますますリードの特性に依存
するようになっている。それに加えて、皮下埋設ペース
メーカーを治療に採用する多くの医師は、ペーシングリ
ード本体が薄く、静脈系で占めるスペースが小さく、機
械的強度やリード本体の完全性を減らしたり損なったり
することのないものを好む。
ードが比較的に大きな表面積の電極を有しており、サイ
ズが比較的大きくかつ短命のパルス発生器を採用してい
た。Victor Parsonnet博士等の初期の
研究者は、ペーシングリード電極の低レベル分極と低レ
ベル閾値の達成のための設計を進歩させ、米国特許第
3,476,116号に示されるような差動電流密度電
極(DCD)として知られている設計において刺激的イ
ンパルスの供給のために比較的小さい実効表面積を示す
ものを開発した。しかしながら、当時の全てのペーシン
グ電極と同様にこの、DCD電極は、臨床的に受け入れ
難い慢性組識炎症と不安定性を示し、このため商品化さ
れなかった。
後の研究者は、かなり詳細に電極−組識界面を検討し、
刺激閾値と感知のために最適の露出電極表面領域を得る
ように努力した。Irnich博士は、「電極設計にお
ける永久的ペーシングについての考慮」(Consid
erations in Electrode Des
ign for Permanent Pacing)
と題した彼の論文(心臓ペーシング:第4回国際的心臓
ペーシングシンポジウムの紀要(H.J.Thale
n、Ed.)、1973年、第268−274頁)にお
いて、心臓組識を刺激するのに要求される場の強度
(E)は以下の方程式により可変すると主張した。
そして、dは筋繊維莢膜厚である。Irnich博士は
さらに、電極半径にかかわらずdの平均値がおよそ0.
7mmに等しく、Eを定数と仮定するとrがdに等しく
なるまで電極径を小さくすれば閾値が下がり、rがdよ
り小さくなると閾値は再び大きくなりだす、と主張し
た。そしてIrnich博士は、リードの先端で露出す
る半球状の電極が0.7〜1.0mmの半径を、すなわ
ち3〜6mm2 の面積を有するべきであると結論づけ
た。またIrnich博士は、電極の位置決めを保持す
るために、心筋層を貫通させるワイヤーフックを採用す
る設計を提案した。しかしながら、これらの能動的固定
ワイヤーフック電極受け入れられず、心内膜へのリード
の固定は先を鋭く尖らせたタインによる受動的固定ある
いはねじ込みによる能動的な固定で行なわれるようにな
ってきた。
E.Zimmerman氏による論文「イヌの心臓の電
気的刺激のための電極サイズに関する急激な電圧、電荷
とエネルギー閾値」(Acute Voltage,
Charge and Energy Thresho
lds as Functions of Elect
rode Size for Electrical
Stimulation of the Canine
Heart:心臓血管研究(Cardiovascu
lar Research)誌、第XIII巻、第7
号、第383−391頁、1979年7月)において、
彼等は約0.5mmの電極半径が急性状況では最適であ
ると論証した。しかしながら筋繊維の莢膜が約0.5m
mより厚くなると、小さい電極表面積としたことの効果
が失われることが認識された(Irnich博士も述べ
ている)。そこで彼らは、そのような小さい表面積の電
極を長期的に使用できないと結論付けた。
極サイズの関係と心臓の刺激の効率を研究し、「電極サ
イズの減少及び心臓の刺激効率増大」(Decreas
ing Electrode Size and In
creasing Efficiency of Ca
rdiac Stimulation:外科研究ジャー
ナル(Journal of Surgical Re
search、第11巻、第3号、第105−110
頁、1971年3月))と題する論文で、ボールチップ
/露出疎巻コイル電極と小半球電極を提案した。Fur
man博士は、インピーダンスが表面積の逆関数として
増えることに着目して、電極表面積の実際的な最小寸法
が8mm2 の範囲にあると結論付けた。
極表面積を有する円柱形、ボールチップ、螺旋形、リン
グチップ、オープンケージ、鳥かご形等の多くの形状の
電極がいろいろと研究された。より最近、多数の研究者
が、電極設計を最適化するために材料との関係を重要視
するようになった。例えば、Bornzin氏の米国特
許第4,502,492号は、低分極、低閾値電極設計
を開示する。この電極は、1980年代初期から中頃に
かけてTARGETTIP(商標)として商品化され
た。その設計は、環状溝を有する概ね半球状の電極で、
白金から作られ、外面に白金黒のコーティングを施した
ことを特徴とする。比較的小さい(8mm2 )の電極表
面積と白金黒の使用は、その時代の技術による最新の閾
値の達成に寄与した。他のメーカーは他の物質と構造の
電極を発売した。CardiacPacemakers
Inc.は全多孔性白金メッシュ電極、Cordis
Corporationは多孔質の表面焼結電極、Si
emens Inc.はガラス質かつガラス状炭素電
極、そしてTelectronics Ltd.はレー
ザーで穴を明けた金属電極を市販した。
が、ステロイド溶出多孔性ペーシング電極の発明である
(Stokes氏の米国特許第4,506,680号と
これに関連するMedtronic社の米国特許第4,
577,642号、同第4,606,118号及び同第
4,711,251号)。Stokes氏の680特許
に開示された電極は、多孔性の焼結白金か焼結チタンを
用いるものであるが、炭素とセラミックからなるものも
開示されている。電極の近くには、デクサメタゾンリン
酸塩のナプタラムあるいは他のグルココルチコステロイ
ド水溶性物を染み込ませたシリコンゴムのプラグが、置
かれている。シリコンゴムのプラグは、多孔性の焼結さ
れた金属電極中のギャップを通してステロイドを放出し
て電極−組識界面に到達させ、炎症、過敏性及びそれに
よる電極隣接組識の過度の繊維症を防ぐか減少させるこ
とを可能にした。多孔性のステロイド溶出電極は、同じ
大きさに作られた固体電極と比較すると、低い感知(電
源)インピーダンスを示した。また、同じ大きさに作ら
れた固体のあるいは多孔性の電極より顕著に低い最大長
期ペーシング閾値をも示した。ステロイド溶出電極のこ
れらの2つ利点が、約5.5mm2 の比較的小さい表面
積の電極(Medtronic,Inc.のCAPSU
RE(商標)SPモデル5023、同5523)を可能
にし、心臓体動を感知する能力を犠牲にすることなくリ
ードインピーダンスを増加させた。刺激パルスを印加し
ている間の高い電流密度を実現するために、小さい電極
サイズが重要だった。結局、皮下埋設されたペースメー
カーの電源からの電流ドレインを低くすることが、心臓
組識に対してより効率的に刺激を供給するために重要な
のである。これは皮下埋設されたペースメーカーシステ
ムの寿命を全体的に延ばすことによって生じるものであ
る。
の実効インピーダンスだけでなく、リード導電体と刺激
的電極の抵抗によって定まる。インピーダンスを増加さ
せる能率が悪い方法あるいは手段は、リード導電体の抵
抗を増大させることである。これは熱として電流を無駄
にする。刺激的電極−組識界面のインピーダンスのより
効率的制御と共にリード電流ドレインを減少させること
が望ましい。これは電極の表面積を小さくすることによ
って達成できる。しかしながら小さい電極は、心臓組識
の自己調律減極を感知するのに能率が悪いと広く信じら
れてきた。。これは必らずしも正しくはない。内因性の
心臓の減極信号の振幅(一般的には心室QRS及び/又
は心房P波複合波の振幅)は、電極サイズとはほぼ無関
係である。それゆえに自己調律減極を感知することにつ
いての問題は、パルス発生器のセンスアンプが、かなり
低い入力インピーダンス(あるものは20kΩであり、
典型的な値としては約80〜100kΩである)を有す
ることである。電極の表面積が減少すると、QRS群信
号インピーダンスあるいはP波信号インピーダンス
(「電源インピーダンス」)が増える。従って5mm2
の磨き電極により、材料に応じて、QRS群あるいはP
波を約2.5〜5kΩの電源インピーダンスで生じさせ
る。キルヒホッフの法則によれば、ジェネレーターのア
ンプ中の信号の減衰は、
ス、そしてZsは感知される信号の電源インピーダンス
である。従ってインピーダンスが20kΩのアンプにイ
ンプットされる5kΩの電源インピーダンスを有する信
号の振幅は、20%(=[1/(1+20/5)]x1
00)減少する。限界事例では、感知可能範囲と不可能
範囲の差を適切にする必要がある。それゆえに、電源イ
ンピーダンスを低くしておくことが重要で、心臓の入力
信号の10%からあまり減衰させないことが望ましく、
つまり、20kΩのアンプでZs<2222Ωとするこ
とが好ましい。
ためのデマンドの間には電極の幾何学的表面積に基づく
関連性が存在する。それに加えて、比較的低い分極作用
を達成するために、誘発性あるいは内因性の心臓減極の
電位図の変形を避けること、あるいは間違ってアンプで
のQRS群かP波として感知される十分な振幅のパルス
期外電位差を残すことが望ましい。
表面積を減少させ続けている。その例が、米国特許出願
第07/887,560号(出願日:1992年5月1
8日、発明の名称:「高レベルインピーダンス、低分
極、低閾値ミニチュアステロイド溶出ペーシングリード
電極」(High Impedance,Low Po
larization,Low Threshold
Miniature Steroid Eluting
Pacing Lead Electrodes))
に示される。その出願は、0.1〜4.0mm2 、好ま
しくはO.6〜3.0mm2 の範囲の効果的な表面積を
示す多孔性の白金酸塩化ステロイド溶出電極を特徴とす
るリードを開示する。そのような小さい電極は、多くの
望ましい特性を有している一方で、特に電極直径と同心
にして一体的に製造することが比較的難しい。
スラリー処理を使用して製造できる。特に、液体の有機
的な結合剤で懸濁した白金粒子のスラリーをが作り、電
極を形成するために、基材、一般的には1本のワイヤー
のまっすぐな端部をスラリーに浸漬させ白金混合物をワ
イヤー基材に固着させ、基材を焼結して結合剤を追い出
し、白金粒子を融着させる方法が多く用いられている。
しかしながらこの方法で量産するには、製造した電極の
多くの寸法が、例えば同心でなく、大きすぎたり、小さ
すぎたりして不良になってしまいやすいものであった。
で、寸法精度の高い人体刺激/感知リード、同電極及び
この電極の製造方法を供給することを目的とする。
感知リードは上記目的を達成するために、第1端と第2
端を有する電気的コネクター、上記第1端と上記第2端
の間で上記電気的コネクターを覆う絶縁スリーブ、上記
電気的コネクターの上記第1端に接続し、基端及び少な
くとも1つの突部を有する取り付け部分を設けた末端と
を有する基材、上記末端の周囲に、で一定でない肉厚で
上記突部を覆うように設け、人体との間を導通させるた
めに上記電気的コネクターと電気的に接続させる多孔質
導体からなる電極、及び上記基材に接続し、人体に薬剤
を投薬する薬剤ディスペンサーとからなる構成としたも
のである。
突部が突起状である構成とすることができる。また上記
突部が環状、くぎの頭の形状、ブロック形状あるいは綿
棒の頭の形状を有する構成とすることができる。
上記電極が人体に対して4.0mm2 以下の露出表面積
を有する構成、上記電気的コネクターが、少なくとも1
本のマルチフィラーワイヤーのコイルからなる構成、あ
るいは上記薬剤が抗炎症剤である構成とすることができ
る。この薬剤にはデクサメタゾンリン酸塩ナプタラムを
用いることができる。
薬剤ディスペンサーが、透過性ポリマー製の本体からな
り、該本体が、上記絶縁スリーブ内に位置しかつ上記薬
剤の水溶物を含む電極に隣接する構成とすることができ
る。
電極の表面積が0.10〜4.0mm2 である構成、あ
るいは、人体に対して露出する上記電極の表面形状が概
ね半球状である構成とすることができる。また上記電極
が、白金、パラジウム、チタン、タンタル、ロジウム、
イリジウム、炭素、硝子体炭素及びそれらの合金、酸化
物およびそれらの金属あるいは他の導体の窒化物から選
ばれた多孔性金属あるいは他の導体からなるようにする
こともできる。
めに、基端と末端を有する伝導性の軸、上記末端におい
て上記伝導性の軸から突出する少なくとも1つの突部、
及び上記末端の周囲で一定でない肉厚を有し、上記突部
を覆う多孔質導体の混合物からなる構成としたものであ
る。
に上記伝導性の軸を接続する第2端を有する電気的コネ
クターと、上記電気的コネクターを覆う絶縁スリーブを
有する構成、あるいは上記基材に接続し、人体に薬剤を
投薬する薬剤ディスペンサーを含む構成とすることがで
きる。
状である構成、あるいはフランジ形状、環状、くぎの頭
の形状、ブロック形状あるいは綿棒の頭の形状を有する
構成とすることができる。
して4.0mm2 以下の露出表面積を有する構成、上記
電気的コネクターが、少なくとも1本のマルチフィラー
ワイヤーのコイルからなる構成、あるいは上記薬剤が抗
炎症剤である構成とすることができる。この薬剤にはデ
クサメタゾンリン酸塩ナプタラムを用いることができ
る。
サーが、透過性ポリマー製の本体からなり、該本体が、
上記絶縁スリーブ内に位置しかつ上記薬剤の水溶物を含
む電極に隣接する構成とすることができる。
る上記電極の表面形状が概ね半球状である構成とするこ
とができる。また上記電極が、白金、パラジウム、チタ
ン、タンタル、ロジウム、イリジウム、炭素、硝子体炭
素及びそれらの合金、酸化物およびそれらの金属あるい
は他の導体の窒化物から選ばれた多孔性金属あるいは他
の導体からなるようにすることもできる。
リード用の電極を製造する方法は、伝導性の軸の末端に
突部を形成し、少なくとも1種類の導体を含む混合物ス
ラリーを調製し、上記伝導性の軸の突部の少なくとも一
部を上記混合物スラリー内へ入れ、上記混合物スラリー
内から上記伝導性の軸の上記突部の部分を引き抜いて、
該突部を上記混合物スラリーの膜で覆い、そして上記ス
ラリーの膜で覆われた上記突部の部分を焼結するという
複数のステップからなるものである。
の軸の末端を溶解させる等により熱変形させるようにす
ることができ、あるいは機械的に変形させるものとする
ことができる。
の軸が、白金、パラジウム、チタン、タンタル、ロジウ
ム、イリジウム、炭素、硝子体炭素及びそれらの合金、
酸化物およびそれらの金属の窒化物から選ばれたものと
することができる。
くぎの頭の形状を有するように、あるいは上記混合物
が、少なくとも1種類の結合剤を含むスラリーからなる
るか、上記伝導体と気体の流動層で形成されるようにす
ることもでき、上記伝導性の軸の突部を一定でない厚さ
に上記混合物で覆うようにすることもできる。
る。一般的には本発明は、好ましくはステロイドその他
の薬剤とともに電極を使用する。電極は、その周囲ある
いは内部を通して薬剤を溶出させることができるように
構成し、ペーシングリードの末端の近くで心内膜あるい
は心筋の細胞に薬剤を供給し、完全には排除できない
が、リードの先端に反応することによる細胞性異物と身
体の炎症によって生じる急性及び慢性の炎症を減らすも
のである。Stokes氏の米国特許第4,506,6
80号及びとMedtronic社の米国特許第4,5
77,642号、第4,606,118号及び同第4,
711,251号に述べられているように、電極は、好
ましくは人体適合性の電気的に伝導性の材料から作ら
れ、特定のステロイドの溶出路を備えることもあり、電
極本体の全体あるいはその表面が一般に多孔質構造を有
する。露出電極の全長あるいは形状が刺激のためにかな
り小さい表面積とするのに対して、電極表面あるいは本
体の多孔性が、感知のために大きい表面積を提供する。
即ち、て多孔性の構造が、微視的な感知のための大表面
積を呈する。好ましい電極材料とその多孔性構造だけで
なく、ミクロの多孔性構造を達成するために採用した組
立て技術が、上述した各先行特許及びRichter氏
等の米国特許第4,773,433号、Heil J
r.氏等の米国特許第4,819,661号、Thor
en氏等の米国特許第4,149,542号、Robb
lee氏の米国特許第4,677,989号、Heil
Jr.氏等の米国特許第4,819,662号、Mu
nd氏等の米国特許第4,603,704号、Skal
sky氏等の米国特許第4,784,161号、Szi
lagyi氏の米国特許第4,784,160号に開示
されている。
付ける軸あるいは基材に関する。本発明の基材は、正確
な寸法の電極の製造を可能にする。本発明の基材は、電
極混合物の効果的な実装も提供し、製造された電極は、
まっすぐな軸基材を有する電極に比べて高い機械的強度
を有する。加えて、好ましい実施例では、本発明のくぎ
の頭形の基材構造が、高インピーダンスリードを提供す
る。
ドの平面図を示す。リード1は、絶縁スリーブ12で覆
われている細長いリード本体10を含む。絶縁スリーブ
12は、シリコンゴムかポリウレタンのような柔軟な生
物学的適応性を有し生物学的に安定な絶縁体で作られ
る。リード1の基端2の端部アセンブリ14は、皮下埋
設可能なペースメーカーのパルス発生器(図示せず)に
リード1を接続する。端部アセンブリ14は、公知のタ
イプのシールリング16と端子ピン18を備える。固着
スリーブ20(部分的に断面で示す)は、リード本体1
0上に嵌挿してあり、リード1の挿入部位において公知
の態様でリード本体10を人体組識へ縫合するためのポ
イントとなる。固着スリーブ20と端部アセンブリ14
は好ましくはシリコンゴムで作るが、公知の他の適当な
生物学的適応性材料も採用できる。
ットガイド11とスタイレットアセンブリ13を含み、
これらは経静脈法で心臓の右心室か右心房(図示せず)
にリード1を挿入、配置する間にリード1に剛性を与え
る端子ピン18に結合している。スタイレットガイド1
1とスタイレットアセンブリ13は、使用の後でペース
メーカーパルス発生器(図示せず)に端子ピン18を接
続する前に取り去る。
れるまでタイン26を保護するタインプロテクター15
が断面で示してある。タイン26は、公知のように心内
膜(図示せず)に対する受動的な電極22の位置決めを
保持するために採用している。
知のように電極22から8mm以上の間隔をとって配置
した露出リング電極60のリードの基端の近くで第2露
出円柱形端子表面領域から突出している第2の導電体を
採用する図7で示すような双極リードでも実施できる。
電流センスアンプの帯域中心周波数が25〜30Hzで
あるので、8mm以上の間隔が必要である。もしセンス
アンプの帯域搬送周波数がより高い値にシフトされ、ま
た高ゲインが使用されるならば、より近い間隔とするこ
とも可能である。
ピン18から伸びる導電体コイル28を含む。好ましく
は導電体コイル28は、マルチフィラー構造のものとす
る。図2は、本発明のリード1の末端と、基材23と電
極22への導電体コイル28の接続を断面図で示す。電
極22は多孔性の白金であり、概ね球形で、基材23の
終端部に位置し、白金黒でコーティングしてある。白金
は電極22と基材23のための望ましい材料であるが、
パラジウム、チタン、タンタル、ロジウム、イリジウ
ム、炭素、硝子体炭素と合金、それら金属の酸化物と窒
化物、或いは他の導電体等の種々の他の材料を含ませる
ようにしたり、これらの材料からなるものとすることが
できる。もちろん、チタン電極と白金基材のように他の
ものと一緒に用いることができないものもある。特定の
物質と一緒に用いることが制限されることについては、
公知である。
ware州WilmingtonのAqualon C
orp.が製造するKLUCEL(商標)のような白金
粉末と有機バインダーの粘着性のスラリー混合物から製
造する。一般的にはまっすぐな断面円形のワイヤーであ
る基材の一端をスラリー混合物に浸漬させ、その後に基
材を引き出すと、端部に付着している材料が概ね球形状
を有するものとなり、有機的な結合剤を取り去り、基材
23に白金を固着するために公知の方法で焼結する。
に突起24を有する。突起24は、焼結前の液状電極材
料の表面張力とあいまって、焼結が完全になるまで、電
極材料の形成を支持する。このようにして形成した電極
は、まっすぐな軸基材を有している電極と比較すればあ
まり寸法のばらつきがない。
3、16に示すように、環状或いはくぎの頭状の末端5
0を有する。種々のくぎの頭形状を図15、17、18
に示す。基材23の末端50の突起24の形状は、綿棒
状或いは環状とすることができる。製造される電極の寸
法のばらつきを減らせるものであればいかなる形状でも
基材23の末端50の形状としてに採用できる。図4、
5、15〜18に種々の形状を示す。図4は、マッチの
頭部形状の末端52を有する基材23を示す。図4の形
状は、急速にかつ一体にワイヤーのまっすぐな軸端部分
を溶融させて製造する。図5は、ブロック形状の末端5
2を有する基材23を示す。また、図13で示すよう
に、突起24は、末端45に凹み48を設けることによ
っても形成できる。さらに図14で示すように、突起2
4は複数の穴47を放射状に備え、ステロイドシリコン
化合物リング40から電極22の末端に対するステロイ
ドの溶離レートを増大させることを可能にする。
8の末端側へ伸び、製造時にはかしめ部材36の部位3
4にかしめることによって基材23の基端54に取り付
ける。シリコン医療用接着剤のような接着剤を、血液等
の液体が導電体コイル28内に漏れるのをシールするた
めに、複数の部位32で使用する。絶縁スリーブ12
は、その近傍のタインアセンブリ38だけでなく円形サ
ポート33とかしめ部材36をも覆う。ステロイド−シ
リコン化合物リング40は、電極22の近傍に位置す
る。
きされた多孔性の白金組成物である。白金黒コーティン
グを伴う多孔性が、電源インピーダンスと分極を減少さ
せる。
は、たとえばステロイドデキサメタゾンリン酸ナトリウ
ムのような抗炎症剤を装填した一体式の制御放出素子を
形成する。上述したStokes氏の特許で開示されて
いるように、5.0ccイソプロパノールと5.0cc
の蒸留水あるいは脱イオンに溶解した200mgUSP
デキサメタゾンリン酸ナトリウムの溶液の印加によっ
て、ステロイドも電極22の孔内に入れられる。電極表
面積だけでなくステロイド−シリコン化合物リング40
の重量と組成は、電極22の全体的機能にとって重要で
ある。好ましい実施例で、電極22は概ね4.0mm2
より小さい表面積(好ましくは0.10〜4.0mm2
の範囲)を有し、人体組識あるいは体液あるいはその両
方に対して露出する。電極22の露出表面は、概ね半球
状である。小サイズの電極は、非常に高いペーシングイ
ンピーダンスを作り出す。電気めっきした白金黒とステ
ロイドを伴う大きい表面積の多孔質表面構造は、低分
極、低電源インピーダンス及び低閾値とするのに寄与す
る。多孔質表面は、ステロイドの保持と白金黒の電極表
面への付着を容易にする。それゆえに電極22は、ステ
ロイドがそれを通じて溶出することを可能にする。電極
22とリード、特にタインアセンブリ38は、さらに電
極22のまわりで、即ち電極22とタインアセンブリ3
8の間でステロイドが溶出するのを可能にする。
の他の実施例を示す。図示のように、リード1は絶縁ス
リーブ12によって覆われたマルチフィラー導電体コイ
ル28からなる。導電体コイル28の末端は、かしめプ
ラグ35によって電極22に接続している。特に導電体
コイル28は、円形かしめサポート29によってかしめ
プラグ35上に連結する。円形サポート29は、好まし
くは白金からなる。スチフナー30は、円形サポート2
9の末端に取り付けてある。かしめプラグ35は、基材
23の末端54に連結し、従って電極22に連結する。
血液等の液体がリード4内に漏れるのをシールするため
に、シリコン医療用接着剤のような接着剤を、複数の部
位32で使用する。電極22と基材23は図2で示す電
極22と同様のものであり、ステロイド−シリコン化合
物リング40を含む。図示のように、タインアセンブリ
38には丸みをつけた肩部41が設けてある。この構造
は、図2で示すリード構造と比較すれば皮膚組識(図示
せず)に対する電極22の先端のより広い形状を示す。
それによってこの構造は、電極22への皮膚組識(図示
せず)の接触を容易にする。
示す。以下の説明では図1、2及び6の実施例と同様の
部分について同一の符号を付して説明する。図1、2、
6のリードと図7、8のリードの間の大きな相違は、図
7、8のリードが双極性であり、電極22Aから一定の
間隔をとって配置したリング電極60を有することであ
る。図8は、図7で示された双極リードの末端の平面図
を示す。図示のように、図7のリードは、別々に絶縁さ
れ、共芯に巻かれた1対のマルチフィラー導電体コイル
55、59を使用して形成される。外周コイル55は外
周絶縁管56によって覆われ、内周絶縁管63で内周コ
イル59から絶縁してある。絶縁チューブ56、63
は、好ましくはシリコンかウレタン材料からなる。外周
コイル55は、リング電極60に連結している。絶縁管
56は、シリコン医療用接着剤のような接着剤を種々の
部位66に設けてシールしてある。スペーサー管61
は、リードの末端とリング電極60の間の内周コイル5
9と内周絶縁管63を覆う。内周コイル59は、かしめ
芯材65と内周コイル59に部位34でかしめたかしめ
部材36を通して電極22Aに接続する。かしめ芯材6
5は基材23に接続し、これによって電極22Aに接続
する。電極22は、図1、2、6の実施例の電極22と
同じ材質からなり、同様に処理してある。
を示す。図示のようにリード1は、巻き付けられたワイ
ヤー導電体(図示せず)に同様に接続するように伸びて
いる基材23に電極22Bを取り付けたことを特徴とす
る。電極22Bは、ステロイドシリコン化合物リング4
0Aの末端部分と同様に充分に露出させてある。図から
明らかなように、図9で示された電極22Bは、電極が
心筋の組識を貫通する心内膜リードあるいは心外膜/心
筋リードで採用され得る。従ってステロイド−シリコン
化合物リング40Aの暴露面が、電極22Bを通してあ
るいは電極22Bの周囲でステロイドを溶離させる。
す。図10の電極22は、図1、2、6で示した電極2
2を改良するものであり、図9で示した電極22Bとは
異なり、電極22Cは、充分にタインアセンブリ38の
末側部分内に引き込まれている。リード1の末端の内
径、即ち、タインアセンブリ38の内径は、0.8mm
2 のオリフィスに相当する0.040インチである。こ
の実施例で電極22Cの半分だけが球形である。
ペーシングリードを示し、タインによる固定機構を有す
るが、ねじ込み固定機構を用いるものであってもよい。
本実施例の双極性心外膜ペーシングリード76は、電極
22Dが、図示せぬ心筋層に透通するために、心外膜リ
ード本体74の基部72から突出する突部70に取り付
けてある。電極77は、心筋層(図示せず)の頂部に縫
合される。詳細には図示せぬが、図11のリードは、フ
ックかねじによって78で示す場所に取り付けるか縫合
する。電極22Dの構造は、突部70の外表面あるいは
突部70を構成する管状部材を、電極22Dが心外膜を
貫通するのに十分に堅いものとする必要がある以外は、
予め述べた電極22〜22Dのいずれかの形態を取る。
2で示すように形成する。突部70は、好ましくはステ
ロイド−シリコン化合物リング40を有する中空の金属
管80からなり、リング40は、電極22と管80が心
外膜リード本体74内の導電体コイル28(図示せず)
に機械的かつ電気的に接続する部位の間に位置する。電
極22Dを、管80に取り付け、管80の外面を外周管
82で絶縁する。ステロイド−シリコン化合物リング4
0は、電極22Dを通してステロイドを溶出する。
双極性心外膜ペーシングリード76は、ステロイドをし
み込ませた電極を有する。心外膜リード76は、電極7
7を線維組識生育によって心膜に固定できるようにする
ために、双極でなく単極でも作り得る。組織メッシュを
必要とせずに、単極リードを縫合によって心臓に固定す
ることもできる。そのようなリードは、いずれにせよM
edtronic社の米国特許第4,010,758号
及びK.Stokes氏の論文「新しいステロイド溶出
心外膜電極における予備的研究」(Prelimina
ry Studies on a New Stero
id Eluting Epicardial Ele
ctrode、PACE誌、第11巻、第1797−1
803頁、1988年11月発行)に記載された特徴を
有する。
ラリー処理を使用して製造される。好ましい方法として
は、粘着性のスラリー混合物を、Delaware州W
ilmingtonのAqualonCorp.が製造
するKLUCEL(商標)のような白金粉末と有機結合
剤、例えば62.5重量%の白金と37.5重量%トの
KLUCELから構成する。上記実施例のいずれも、基
材23を上記スラリー混合物に浸漬する。特に、突起2
4を有する末端50を浸漬させ、スラリー混合物の膜を
突部24表面に形成される。次に基材23をスラリー混
合物から取り除く。基材23を引き出すときに突部24
に付着しているスラリー材料は、概ね球形状である。そ
の後公知の方法で焼結し、有機結合剤を抜き出して、白
金を基材23に固着させる。基材23は1時間に渡って
摂氏1357度で焼結することが好ましい。
電極材料を焼結前のスラリー混合物の表面張力とあいま
って支持するものと考えられる。それゆえに突起24に
よって、電極22は同心かつ幅広に製造される。
なガスによって流動化する流動床処理を使用して、電極
22を作ることもできる。この処理は、基材23は、突
起24を有する終端部を、Delaware州Wilm
ingtonのAqualonCorp.が製造するK
LUCEL(商標)のような結合剤に浸漬させ、突部2
4を完全に包み、そして白金粉末の流動床に浸漬させ
る。基材23を引き出すときに突部24に付着している
スラリー材料は概ね球形状で、その後公知の方法で焼結
し、有機結合剤を抜き出して、白金を基材23に固着さ
せる。基材23は1時間に渡って摂氏1357度で焼結
することが好ましい。
実例である。好ましい実施例で、本発明は非常に小さい
直径の先端電極とペーシングリードを製造するために使
われている。先に述べたように、先行技術では表面積を
5.5〜8mm2 の間まで小さくしていた。ステロイド
フリーで表面積が小さい多孔質の電極については、この
分野における上述した先行研究者によってその期待値と
調査結果が確認されている。
た電極の試験成績は、本発明に係る電極の寸法精度に関
して顕著な利点を示す。図15〜18及び図19に示す
突部を有する基材を使用して形成された電極の直径の測
定データの概要を下記の表1に示す。図15〜19で示
した全ての基材は、横断面が円形でサイズの比率が同じ
になるように示してある。
たリードの試験結果は、図18で示したまっすぐな軸基
材を使用して造られたリード(1255オーム:標準偏
差67オーム)と比較して大きいインピーダンス(16
57オーム:標準偏差91オーム)を示した。
ングリードについての望ましい特性、即ち、低刺激閾
値、比較的低い分極、優秀な感知、そして適切な低電源
インピーダンスを満足する非常に小さい電極を製造でき
る。さらに、本発明の好ましい実施例を使用して製造し
たリードは、図2及び図16で示すように、まっすぐな
軸基材を使用している先行技術のリードに比べて改良さ
れたペーシングインピーダンスを与える。ペーシングイ
ンピーダンスを高めるとペーシングパルス発生器の寿命
が延び、そしてそれら構成要素の小型化が可能になる。
ーシングについてのものであるが、神経や筋肉の刺激等
の上述した特性が望ましいとされる電極の製造について
も本発明を利用できる。従って本発明は図示し以上説明
してきた実施例には限定されない。
ドは以上説明してきたようなものなので、所望の人体部
位へ、特に患者の心臓の心房や心室へ電気的刺激を供給
する皮下埋設可能なリードとして使用され得るものとな
り、低いピークと長期閾値の非常に高いペーシングイン
ピーダンス、低い電源インピーダンス及び比較的小さな
表面積で優秀な感知を行なえるものになるという効果が
ある。
以上説明してきたようなものなので、直径と同心寸法の
ばらつきが小さく、高インピーダンスで、かつペーシン
グインピーダンスの増加に関して閾値の増大や感知能力
への悪影響のない範囲の、小さい有効表面積を有するも
のとなる。
製造方法は以上説明してきたようなものなので、上記の
ような電極を容易に製造でき、かつこれを用いて上記の
ようなリードを簡単に構成することができるようになる
という効果がある。
面図を示す。
す。
拡大断面図を示す。
の末端の拡大断面図を示す。
他の例の末端の拡大断面図を示す。
端の拡大断面図を示す。
示す。
の拡大断面図を示す。
分の拡大断面図を示す。
末端部分の側面図を示す。
側面図を示す。
を示す。
を示す。
の拡大断面図を示す。
の拡大断面図を示す。
の拡大断面図を示す。
の拡大断面図を示す。
の拡大断面図を示す。
分の拡大断面図を示す。
Claims (42)
- 【請求項1】 以下の要件からなる人体刺激/感知リー
ド。第1端と第2端を有する電気的コネクター、 上記第1端と上記第2端の間で上記電気的コネクターを
覆う絶縁スリーブ、 上記電気的コネクターの上記第1端に接続し、基端及び
少なくとも1つの突部を有する取り付け部分を設けた末
端とを有する基材、 上記末端の周囲に、で一定でない肉厚で、上記突部を覆
うように設け、人体との間を導通させるために上記電気
的コネクターと電気的に接続させる多孔質導体からなる
電極、 上記基材に接続し人体に薬剤を投薬する薬剤ディスペン
サー。 - 【請求項2】 上記突部が突起状である請求項1のリー
ド。 - 【請求項3】 上記突部が環状である請求項1のリー
ド。 - 【請求項4】 上記突部がくぎの頭の形状を有する請求
項1のリード。 - 【請求項5】 上記突部がブロック形状を有する請求項
1のリード。 - 【請求項6】 上記突部が綿棒の頭の形状を有する請求
項1のリード。 - 【請求項7】 上記電極が人体に対して4.0mm2 以
下の露出表面積を有する請求項1のリード。 - 【請求項8】 上記電気的コネクターが、少なくとも1
本のマルチフィラーワイヤーのコイルからなる請求項1
のリード。 - 【請求項9】 上記薬剤が抗炎症剤である請求項1のリ
ード。 - 【請求項10】 上記薬剤がデクサメタゾンリン酸塩ナ
プタラムである請求項9のリード。 - 【請求項11】 上記薬剤ディスペンサーが、透過性ポ
リマー製の本体からなり、該本体が、上記絶縁スリーブ
内に位置しかつ上記薬剤の水溶物を含む電極に隣接する
請求項9のリード。 - 【請求項12】 上記薬剤ディスペンサーが、透過性ポ
リマー製の本体からなり、該本体が、上記絶縁スリーブ
内に位置しかつ上記薬剤の水溶物を含む電極に隣接する
請求項1のリード。 - 【請求項13】 上記電極の表面積が0.10〜4.0
mm2 である請求項12のリード。 - 【請求項14】 人体に対して露出する上記電極の表面
形状が概ね半球状である請求項12のリード。 - 【請求項15】 上記電極が、白金、パラジウム、チタ
ン、タンタル、ロジウム、イリジウム、炭素、硝子体炭
素及びそれらの合金、酸化物およびそれらの金属あるい
は他の導体の窒化物から選ばれた多孔性金属あるいは他
の導体からなる請求項1のリード。 - 【請求項16】 上記電極の表面積が0.10〜4.0
mm2 である請求項15のリード。 - 【請求項17】 以下の要件からなる人体刺激及び感知
用の電極。 基端と末端を有する伝導性の軸;上記末端において上記
伝導性の軸から突出する少なくとも1つの突部、及び上
記末端の周囲で一定でない肉厚を有し、上記突部を覆う
多孔質導体の混合物。 - 【請求項18】 第1端及び上記基端に上記伝導性の軸
を接続する第2端を有する電気的コネクターと、上記電
気的コネクターを覆う絶縁スリーブを有する請求項17
の電極。 - 【請求項19】 上記基材に接続し、人体に薬剤を投薬
する薬剤ディスペンサーを含む請求項17の電極。 - 【請求項20】 上記突部がフランジ形状を有する請求
項17の電極。 - 【請求項21】 上記突部が突起状である請求項17の
電極。 - 【請求項22】 上記突部が環状である請求項17の電
極。 - 【請求項23】 上記突部がくぎの頭の形状を有する請
求項17の電極。 - 【請求項24】 上記突部がブロック形状を有する請求
項17の電極。 - 【請求項25】 上記突部が綿棒の頭の形状を有する請
求項17の電極。 - 【請求項26】 上記電極が人体に対して4.0mm2
以下の露出表面積を有する請求項17のの電極。 - 【請求項27】 上記電気的コネクターが、少なくとも
1本のマルチフィラーワイヤーのコイルからなる請求項
17の電極。 - 【請求項28】 上記薬剤が抗炎症剤である請求項17
の電極。 - 【請求項29】 上記薬剤がデクサメタゾンリン酸塩ナ
プタラムである請求項17の電極。 - 【請求項30】 上記薬剤ディスペンサーが、透過性ポ
リマー製の本体からなり、該本体が、上記絶縁スリーブ
内に位置しかつ上記薬剤の水溶物を含む電極に隣接する
請求項17の電極。 - 【請求項31】 上記電極の表面積が0.10〜4.0
mm2 である請求項30の電極。 - 【請求項32】 人体に対して露出する上記電極の表面
形状が概ね半球状である請求項30の電極。 - 【請求項33】 上記電極が、白金、パラジウム、チタ
ン、タンタル、ロジウム、イリジウム、炭素、硝子体炭
素及びそれらの合金、酸化物およびそれらの金属あるい
は他の導体の窒化物から選ばれた多孔性金属あるいは他
の導体からなる請求項17の電極。 - 【請求項34】 以下のステップからなる人体の刺激と
感知すに使用するリード用の電極を製造する方法。伝導
性の軸の末端に突部を形成し、少なくとも1種類の導体
を含む混合物スラリーを調製し、上記伝導性の軸の突部
の少なくとも一部を上記混合物スラリー内へ入れ、上記
混合物スラリー内から上記伝導性の軸の上記突部を引き
抜いて、該突部を上記混合物スラリーの膜で覆い、そし
て上記スラリーの膜で覆われた上記突部を焼結する。 - 【請求項35】 上記伝導性の軸の末端を熱変形させる
請求項34の方法。 - 【請求項36】 上記伝導性の軸の末端の熱変形が、該
部分を溶解させるものである請求項35の方法。 - 【請求項37】 上記伝導性の軸の末端を機械的に変形
させる請求項34の方法。 - 【請求項38】 上記伝導性の軸が、白金、パラジウ
ム、チタン、タンタル、ロジウム、イリジウム、炭素、
硝子体炭素及びそれらの合金、酸化物およびそれらの金
属の窒化物から選ばれたものである請求項34の方法。 - 【請求項39】 上記突部がくぎの頭の形状を有する請
求項34の方法。 - 【請求項40】 上記混合物が、少なくとも1種類の結
合剤を含むスラリーからなる請求項34の方法。 - 【請求項41】 上記混合物が、上記伝導体と気体の流
動層で形成される請求項34の方法。 - 【請求項42】 上記伝導性の軸の突部を、一定でない
厚さに上記混合物で覆う請求項34の方法。
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