JPH09168602A - 植え込み可能な医療機器 - Google Patents

植え込み可能な医療機器

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JPH09168602A
JPH09168602A JP8311879A JP31187996A JPH09168602A JP H09168602 A JPH09168602 A JP H09168602A JP 8311879 A JP8311879 A JP 8311879A JP 31187996 A JP31187996 A JP 31187996A JP H09168602 A JPH09168602 A JP H09168602A
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JP
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electrode
reference electrode
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carbon
implantable medical
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ホルムストレーム ニルス
Pia Hagel
ハーゲル ピア
Kenth Nilsson
ニルソン ケント
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 血液の特性を電気化学的に測定するための植
え込み可能な医療機器において、生体組織の炎症反応を
引き起こすような基準電極の使用に伴う問題点を解決す
る。 【解決手段】 基準電極８として炭素から成る基準電極
を使用し、たとえば活性化された熱分解炭素から成る基
準電極を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基準電位を求める
ための基準電極と測定手段とが設けられており、前記基
準電極および測定手段は、血液の特性を求めるため血液
と接触状態におかれている、血液の特性を電気化学的に
測定するための植え込み可能な医療機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気化学的測定においては、基準電位を
測定しその基準電位に対し他の電極の電位を関連づける
ために基準電極が用いられ、これによって血液の特性が
測定できるようになる。
【０００３】患者の体に植え込まれる電気化学的センサ
たとえばペースメーカのためには、長期にわたる安定性
を有する植え込み可能な基準電極が必要とされる。これ
に関して、技術文献ではＡｇ／ＡｇＣｌから成る基準電
極しか提案されていない。しかしながらこのタイプの基
準電極を用いた場合、必要とする長期の植え込みの結果
として、銀による体の汚染を排除できない。
【０００４】電気化学的測定の原理は、Carlsten 等に
よる論文 "Oxygen Pressure as Biosensor for Rate Ad
aptive Cardiac Pacing" PACE 1994; 17(Pt.II) 1939 -
1943中での酸素圧力測定に関する例証で示されてい
る。この論文中で述べられている電気化学的測定は、刺
激電極近くのペースメーカ電極リード線末端に配置され
たセンサと、ペースメーカケーシングに配置された不関
電極によって行われる。血液中に溶解した酸素分子はセ
ンサの表面において、測定パルス発生時にその電位がＡ
ｇ／Ａｇｃｌ基準電極に対し１Ｖだけ強制的に下げられ
ることで電気化学的に低減される。この低減プロセスに
おいて水酸化物イオンが生成され、それらのイオンの量
は以下の反応により溶存酸素の濃度に依存する。
【０００５】センサにおいて ：２ Ｈ2Ｏ ＋ Ｏ2 ＋
４ ｅ− ⇒ ４ ＯＨ− 不関電極において：４ ＯＨ− ＋ Ｃ ⇒ ＣＯ2 ＋ ２
Ｈ2Ｏ ＋ ４ ｅ− 測定パルス発生時にセンサへ流れる電流は、水酸化物イ
オンによって運ばれる。酸素電流（ｉｐＯ2 )と呼ばれ
るこの電流は、センサ表面で生成される水酸化物イオン
の量に比例する。ペースメーカのケーシングは部分的に
炭素で被覆されている。測定パルスがセンサへ印加され
ると炭素被膜が酸化し、血液により取り去られる２酸化
炭素（ＣＯ2 ）の量が減少する。この場合、基準電極は
ペースメーカのエポキシ頭部に配置されている。
【０００６】アメリカ合衆国特許第５２３０７８６号に
よれば、生体内部での電気化学的測定に用いられる塩化
銀基準電極が知られている。この場合、銀または銀イオ
ンが体内に拡散するのを防ぐために、塩化銀層がたとえ
ばナフィオン（nafion）の層で覆われている。ナフィオ
ン（nafion）の層は１〜１００μｍの厚さである。
【０００７】しかしナフィオン（nafion）の薄い層は磨
耗しやすく、その結果、塩化銀層が血液にじかに触れる
ようになるおそれがある。
【０００８】アメリカ合衆国特許第４５８９４１８号に
よれば別の類似の解決手段が知られており、この場合、
生体組織の副作用を抑えるため銀／塩化銀基準電極がシ
リコンベースのポリマの薄膜で覆われている。
【０００９】ペースメーカのように植え込み式の医療機
器は７〜８年の長期にわたり体内に植え込まれることが
多く、当然ながら植え込みに起因する生体組織のあらゆ
るネガティブな反応を避けることが最も重要である。電
気化学的測定に用いられる銀／塩化銀の基準電極が生体
親和性のあるものでないことはよく知られており、炎症
性反応を抑えるために種々の試みがなされてきたが、使
用される基準電極により生じる問題点は、現在のところ
いまだ満足のいくようには解消されていない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、電気化学的測定に用いられる基準電極により生じ
る上述の問題点を解決することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は、血液の特性を電気化学的に測定するための植え込み
可能な医療機器において、基準電極が炭素から成ること
により解決される。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の有利な実施形態によれ
ば、使用されるこの種の炭素は活性化された熱分解炭素
である。これは今日、刺激チップ電極で用いられている
のと同じ物質である。この物質は生体親和性があるもの
としてよく知られており、動物への植え込みにおいて、
長期にわたり生体組織におけるいかなる副作用も確認さ
れなかった。また、この物質は長期にわたり良好な安定
性を有することが判明した。
【００１３】本発明による医療機器の別の実施形態によ
れば、基準電極はたとえばチタンから成るホルダに固定
される。炭素とチタンとの間における酸化を防ぐ目的
で、チタンホルダは炭素電極と接する面でたとえば窒化
チタンのような物質により覆われている。本発明による
医療機器における炭素基準電極は、接着剤によりホルダ
と固定するのがよい。
【００１４】次に、生理学的にコントロールされる心臓
刺激装置における酸素測定装置として図面に示されてい
る実施例に基づき、本発明による植え込み可能な医療機
器について詳細に説明する。
【００１５】
【実施例】図１には植え込み可能な心臓刺激装置２が示
されており、この装置には不関電極１６を成す炭素で部
分的に覆われている刺激装置ケーシング４と、基準電極
８が配置されているコネクタケーシング６と、このコネ
クタケーシング６と接続されている電極リード線１０と
が設けられている。さらにこの電極リード線１０には、
刺激電極１２とリング電極１４が含まれている。リング
電極１４は、電気化学的測定においてセンサ電極として
用いられている。
【００１６】図２を参照すると、炭素基準電極８はコネ
クタケーシング６中のホルダ１８に取り付けられてい
る。ホルダ１８は、チタンあるいはたとえば金やプラチ
ナのように酸化不可能な物質から成る。チタンを用いた
場合には、チタンホルダ１８と炭素基準電極８との間
に、たとえば窒化チタンまたは炭化チタンのような抗酸
化作用を有する物質２０が挿入される。ホルダ１８は、
コネクタ２０を介してオペアンプ（図示せず）と接続さ
れている。
【００１７】基準電極８をホルダ１８にしっかりと取り
付けて漏れを防ぐ目的で、基準電極８はホルダ１８およ
びコネクタケーシング６と接着されている。
【００１８】ｐＯ2 測定については文献中で十分に述べ
られているので、測定を実施するためのエレクトロニク
スについてはここでは説明しない。
【００１９】基準電極８はオペアンプ（図示せず）の一
方の入力側と接続されており、リング電極１４は抵抗
（図示せず）を介して他方の入力側と接続されている。
リング電極１４における電位は短期間、基準電極８の電
位よりも１Ｖだけ低減される。この期間、血液中に溶解
した酸素分子はリング電極１４の表面で化学的に低減さ
れる。この低減プロセスにおいて水酸化物イオンが生成
され、それらのイオンの量は溶存酸素の濃度に依存す
る。
【００２０】測定パルス発生時にリング電極１４へ流れ
る電流は、水酸化物イオンによって運ばれる。酸素電流
（ｉｐＯ2 ）と呼ばれるこの電流は、リング電極１４の
表面で生成された水酸化物イオンの量に比例し、したが
って血液中の溶存酸素の濃度の尺度となる。そしてこの
電流を測定して、レート応答形ペースメーカのコントロ
ールに利用できる。
【００２１】ここでは酸素測定に適用された事例につい
て本発明を説明してきたが、たとえばグルコースセンサ
やｐＨセンサのように電気化学的なセンサを利用した他
の多くの測定にも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による医療機器を有する心臓刺激装置を
示す図である。
【図２】本発明による機器の基準電極がホルダに取り付
けられた様子を示す図である。
【符号の説明】
２ 心臓刺激装置 ４ 刺激装置ケーシング ６ コネクタケーシング ８ 基準電極 １０ 電極リード線 １２ 刺激電極 １４ リング電極 １６ 不関電極 １８ ホルダ ２０ 酸化防止物質 ２２ オペアンプへのコネクタ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基準電位を求めるための基準電極（８）
    と測定手段（１４，１６）とが設けられており、 前記基準電極（８）および測定手段（１４，１６）は、
    血液の特性を求めるため血液と接触状態におかれてい
    る、 血液の特性を電気化学的に測定するための植え込み可能
    な医療機器（２）において、 前記基準電極（８）は炭素から成ることを特徴とする、
    植え込み可能な医療機器。
  2. 【請求項２】 前記基準電極（８）は活性化された熱分
    解炭素から成る、請求項１記載の植え込み可能な医療機
    器。
  3. 【請求項３】 前記基準電極（８）のためにチタンから
    成るホルダ（１８）が設けられており、該ホルダ（１
    ８）は前記基準電極（８）と接する面で酸化防止物質
    （２０）により覆われている、請求項１または２記載の
    植え込み可能な医療機器。
  4. 【請求項４】 前記酸化防止物質（２０）は窒化チタン
    または炭化チタンである、請求項３記載の植え込み可能
    な医療機器。
  5. 【請求項５】 前記基準電極（８）のために金から成る
    ホルダが設けられている、請求項１または２記載の植え
    込み可能な医療機器。
  6. 【請求項６】 前記基準電極（８）のためにプラチナか
    ら成るホルダ（１８）が設けられている、請求項１また
    は２記載の植え込み可能な医療機器。
JP8311879A 1995-11-27 1996-11-22 植え込み可能な医療機器 Pending JPH09168602A (ja)

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SE9504233A SE9504233D0 (sv) 1995-11-27 1995-11-27 Implantable medical device
SE9504233-9 1995-11-27

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JPH09168602A true JPH09168602A (ja) 1997-06-30

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EP (1) EP0776675B1 (ja)
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DE (1) DE69631738T2 (ja)
SE (1) SE9504233D0 (ja)

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