DE602004013217T2

DE602004013217T2 - Mehrstift-durchführung mit einem Erdungsstift , der einen Isolator durchgeht und mit einem Ferrule direkt gelötet ist

Info

Publication number: DE602004013217T2
Application number: DE602004013217T
Authority: DE
Inventors: Kevin M. Allen; Thomas W. Shipman; Christine Frysz
Original assignee: Greatbatch Ltd
Current assignee: Greatbatch Ltd
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: DE602004013217D1; EP1484085A2; CA2465931A1; EP1484085B1; US6768629B1; JP2005040585A; EP1484085A3; ATE392919T1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft im Allgemeinen Durchführungen, die elektrische Wege für implantierbare medizinische Geräte vorsehen. Die Durchführungen verbinden die Komponenten, einschließlich der elektrischen Leistungs- und Kontrollschaltung, die innerhalb des Gehäuses eines implantierbaren medizinischen Gerätes angeordnet sind, hermetisch mit den Leitungen, die die Therapie dem Körper, dem geholfen wird, zuführen. Insbesondere hilft die vorliegende Erfindung elektromagnetische Interferenzen (nachfolgend EMI genannt) mit kritischen, elektrischen Signalen in diesen Geräten zu verhindern.
2. Stand der Technik
Medizinische Geräte, einschließlich implantierbare Herzschrittmacher und implantierbare Herz-Defibrillatoren, die häufig verwendet werden, um Herzabnormalitäten zu korrigieren, werden nachteilig durch störende EMI beeinflusst. Eine störende EMI ist sehr unerwünscht, da diese ein richtiges Funktionieren des implantierten, medizinischen Gerätes entweder durch die Verhinderung einer richtigen Reaktion oder durch die Bewirkung einer falschen Reaktion beeinträchtigen kann und da diese andererseits eine nicht-voraussagbare Fehlfunktion des Gerätes bewirken kann. Störende EMI-Signale werden von so verbreiteten Quellen wie Fernsehsendern, Mobil Telefone, Handy Masten und Anti-Diebstahl-Ermittlungsvorrichtungen ausgesendet. Somit können all diese EMI-Sender signifikante Probleme für Lebewesen mit implantierbaren medizinischen Geräten bewirken.
Die Struktur eines Schrittmachers oder einer Defibrillator-Vorrichtung weist typischerweise eine Umhüllung wie ein Gehäuse für einen Impulsgenerator und eine damit ver bundene Schaltung und eine Batterie auf, die als eine Stromzufuhr dient. Eine oder mehrere leitende Verbindungsleitungen erstrecken sich von der Impulsgenerator-Schaltung im Innern des Gerätes und gehen durch das Gehäuse hindurch und dort verbinden diese über eine medizinische Leitung eine Elektrode, die chirurgisch an einer geeigneten Stelle im Herz angeordnet ist. Eine Durchführung ermöglicht es, dass die Verbindungsleitungen hermetisch vom Inneren des Gerätes durch das Gehäuse und nach außen zu der medizinischen Leitung, die mit dem Herzen verbunden ist, hindurchgehen. Die typische Durchführung weist einen Ring auf, der an dem Geräte-Gehäuse mit einem Isolator, der innerhalb des Ringes positioniert ist, montierbar ist. Die Verbindungsleitungen gehen durch den Isolator in einer nicht-leitenden Weise vom Innern des Gerätes in den Außenraum. Dies ist möglich, da die Verbindungsleitungen zum metallischen Geräte-Gehäuse elektrisch isoliert sind.
Eine Parallel-Schaltung der Verbindungsleitungen über einen Filter-Kondensator, der zwischen diesen angeschlossen ist, an eine Erdungsleitung oder einen Erdungsstift eliminiert im wesentlichen Streu-EMI. Es kann mehr als eine Erdungsleitung vorhanden sein. Typischerweise ist ein Kondensator zwischen jeder Verbindungsleitung und mindestens einem der Erdungsstifte positioniert. Wenn die Kondensatoren mit einer Mehrstift-Durchführung verwendet werden, sind diese Kondensatoren oft in einer monolithischen Bauweise oder Anordnung gebaut und werden als eine intern geerdete Durchführung bezeichnet. Wenn die Anordnung die Form eines geraden Kreiszylinders hat, wird diese als ein scheibenförmiger Kondensator bezeichnet.
Die bekannten Durchführungs-Vorrichtungen sind jedoch nicht ohne Probleme. Wenn die intern geerdete Durchführung zum Beispiel effektiv EMI filtern soll, muss der Erdungsstift oder müssen die Stifte elektrisch mit dem Ring verbunden sein. Durch Punkt-Schweißen oder Löten des Erdungsstiftes oder der Stifte an den Ring wird dies typischerweise erreicht. Punkt-Schweißen und Löten sind zeitaufwändig, erhöhen die Anzahl der erforderlichen Bauteile, erhöhen die Anzahl der Herstellungsschritte und bewirken bei einer Erdung, dass diese nicht zentral angeordnet ist.
Eine weitere Methode zum Erden der Durchführung besteht darin, ein metallisches Bauteil an einen Draht, der durch eine Öffnung in dem keramischen Isolator hindurchgeht, zu löten. Das gegenüberliegende Ende des metallischen Bauteils wird dann an eine Isolator-Ring-Löt-Verbindungsstelle gelötet. Die Probleme, die mit dieser Bauweise verbunden sind, beinhalten eine unerwünschte Erhöhung der Anzahl der Bauteile, die für die Durchführung notwendig sind, eine Erhöhung der Notwendigkeit an komplizierten Herstellungsprozessen, um das erforderliche Löten auszuführen und eine Verringerung der Produktionsergebnisse.
Ein weiterer bekannter Versuch zur Erdung einer Durchführung besteht darin, den Isolator an seiner Seite abwärts mit einem metallisierten Erdungsband zu versehen. Danach wird Gold über das Erdungsband nach unten bis zu der Isolator-Ring-Löt-Verbindungsstelle gegossen. Diese Bauart weist signifikante Befestigungsprobleme auf, hat eine hohe Variabilität und führt oft zu einem sehr dünnen Goldband mit einem übermäßigen Widerstand, so dass diese Bauweise ungeeignet für viele implantierbare Geräte-Anwendungen ist.
Zusätzlich können Erdungsbauteile, die direkt an den Ring gelötet sind, hermetische Fehler nach der Fertigstellung des Gerätezusammenbaus entwickeln, wenn der Löt-Vorgang nicht kontrolliert wird und der Zerfall des Titans an der Gold-Lötstelle übermäßig ist. Lötstellen-Fehler entstehen, wenn das Verhältnis Titan zu Gold zu hoch ist. Dies verursacht Sprödigkeit in Bereichen der Lötstellen-Kehlnaht, wenn die Verbindungsleitung einer Biegebeanspruchung oder einer Wärmebelastung ausgesetzt wird.
Außerdem gibt es Durchführungen, die den Erdungsstift oder die Stifte an der Stelle zentralisieren, an der diese direkt an dem Ring befestigt sind. Diese Bauweise erfordert jedoch ein Mehrfaches an Isolatoren, ein Mehrfaches an Bauteilen, erhöhte Dichtungslängen, erhöhte Durchführungsgröße, erhöhte Herstellungszeit und schließlich erhöhte Ausgaben.
Daher besteht ein Bedarf an einer intern geerdeten Durchführung, die vorzugsweise gefiltert ist, die mindestens eine zentralisierte Erdungsleitung oder einen Stift mit einem minimalen Abstand zwischen der mindestens einen Verbindungsleitung und dem mindestens einen Erdungsstift aufweist. Die Durchführung benötigt ein hohes Maß an Haltbarkeit und einen gut herstellbaren Aufbau mit einer minimalen Anzahl an Bauteilen. Dies unterstützt, die Produktionskosten zu senken und die Möglichkeit von Prozessveränderungen, während duktile Löt-Verbindungen beibehalten bleiben.
Die EP 1 107 264 A2 beschreibt eine Durchführungs-Vorrichtung, die einen Erdungsdraht hat, der sowohl mit einem metallischen Ring und mit einem Isoliermaterial verbunden ist, und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung sind angegeben. Der Erdungsdraht ist in direktem Kontakt mit dem metallischen Ring und dem Isolationsmaterial verbunden oder zwischen diesen, oder benachbart zu diesen oder in anderer Weise gelötet, beispielsweise in einem Spalt zwischen dem Isolationsmaterial und dem Ring oder direkt auf die Seite des Isolationsmaterials und angrenzend zur Oberfläche des Ringes. Wenn der Erdungsdraht in einem Spalt angeschlossen oder gelötet ist, kann der Spalt durch eine Aussparung entweder in dem Isolationsmaterial, oder in dem Ring oder in beiden ausgebildet sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Mehrstift-Durchführung weist einen Ring auf, der einen Isolator umgibt, der eine Verbindungsleitung oder mehrere Verbindungsleitungen und mindestens einen Erdungsstift haltert. Der Isolator definiert einen Kanal-Ausschnitt, der sich von einer ersten Isolatorwand bis zu einem Kanal-Ausschnitt-Bodenteil durch die Dicke des Isolators erstreckt und in Verbindung mit dem Ring steht. Ein angeschlossener Filter-Kondensator leitet elektromagnetische Interferenzen von der Verbindungsleitung zu dem Erdungsstift ab, und der Erdungsstift steht durch eine Ring-Erdungsstift-Löt-Verbindungsstelle, die in dem Kanal-Ausschnitt ausgebildet ist, in einem elektrischen Kontakt mit dem Ring. Dieser Aufbau überwindet die Probleme, die mit den Filter-Durchführungen des Standes der Technik verbunden sind, indem unerwünschte EMI direkt von dem Erdungsstift zu dem Ring längs der Ring-Erdungsstift-Löt-Verbindungsstelle abgeleitet wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht von oben der Mehrstift-Durchführung der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht die längs der Linie 2-2 in der 1 verläuft.
3 ist eine Querschnittsansicht der in der 1 gezeigten Mehrstift-Durchführung mit einem angeschlossenen Filter-Kondensator.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Wie dies in den 1 bis 3 gezeigt ist, weist die erfindungsgemäße, intern geerdete Durchführung 10 einen Ring 12 auf, der eine Isolator-Aufnahmebohrung 14, die einen Isolator 16 umgibt, definiert. Der Ring 12 besteht aus einem elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Titan. Der Isolator 16 besteht aus einem keramischen Material, wie beispielsweise Tonerde, das ein sehr gereinigtes Aluminiumoxid ist, und weist eine Seitenwand 18 auf, die sich von einer ersten, oberen Wand 20 bis zu einer zweiten, unteren Wand 22 erstreckt. Der Isolator 16 hat eine oder mehrere Leitungs-Bohrungen 24 und mindestens eine Erdungs-Bohrung 26 (2). Die Leitungsdrähte 28 sind in den Leitungs-Bohrungen 24 aufgenommen, während ein Erdungsstift 30 in einer Erdungs-Bohrung 26 aufgenommen ist.
Wie dies in den Schnittansichten der 2 und 3 gezeigt ist, definiert der Isolator 16 ferner einen Kanal-Ausschnitt 32 in der Form eines Einlasses, der sich von der oberen Wand 20 teilweise durch die Dicke der Seitenwand 18 an der Erdungs-Bohrung 26 erstreckt. Der Kanal-Ausschnitt 32 weist so eine im wesentlichen U-förmige Seiten wand 34 auf, die sich von der oberen Wand 20 bis zu einer Kanal-Bodenwand 36 und zur Seitenwand 18 erstreckt.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, haben die Leitungs-Bohrungen 24 jeweils eine ringförmige Abschrägung 24A an der oberen Wand 20. Zur Montage der Durchführung werden O-ringförmige, leitende Vorformteile 38 in den ringförmigen Abschrägungen 24A positioniert, die die Leitungsdrähte 28 umgeben, die sich durch die Bohrungen erstrecken. Die Isolator-Aufnahmebohrung 14 des Ringes 12 ist ebenfalls mit einer ringförmigen Abschrägung 14A an einer oberen Ringseitenwand 40 versehen. Eine untere Ringwand 42 hat eine vorstehende, innere Lippe 44, die in einen Randausschnitt 46 eingepasst ist, wenn der Isolator 16 in die Bohrung 14 des Ringes 12 aufgenommen ist.
Die Fläche der Kanal-Bodenwand 36 ist horizontal ungefähr mit dem Mittelpunkt der Dicke der Abschrägung 14A ausgerichtet. Ein einheitliches, maßgeformtes Lötstellen-Vorformteil 48 für den Erdungsstift/Ring weist einen Isolator-Ringabschnitt 48A und einen Ring-Erdungsstift-Abschnitt 48B auf. Der Isolator-Ringabschnitt 48A ist um den Isolator 16 angepasst, während der Ring-Erdungsstift-Abschnitt 48B in dem Kanal-Ausschnitt 32 aufgenommen ist. Der Erdungsstift 30 erstreckt sich mit seinem oberen Ende 30A, das zwischen der oberen Wand 20 und der Kanal-Ausschnitts-Bodenwand 36 begrenzt ist, durch die Isolator-Erdungs-Bohrung 26. Der so zusammengebaute Durchführungs-Aufbau wird danach in einem Brennofen oder einem Löt-Ofen erhitzt, um die Vorformteile 38, 48 zu schmelzen und diese dazu zu veranlassen, dass diese ihre jeweilige Lötstellen-Strukturen 50 und 52A, 52B (3) bilden.
Die Isolator-Ring-Löt-Verbindungsstelle 52A und die Ring-Erdungsstift-Löt-Verbindungsstelle 52B entsprechen jeweils dem Ring-Isolator-Abschnitt 48A und dem Ring-Erdungsstift-Abschnitt 48B des Vorformteils 48. Die Ring-Erdungsstift-Löt-Verbindungsstelle 52B ist in dem Kanal-Ausschnitt 32 angeordnet und bestimmt einen direkten, elektrischen Weg mit einem niedrigen Widerstand zwischen dem Erdungsstift 30 und dem Ring 12.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den 1 bis 3 gezeigt ist, ist der Kanal-Ausschnitts-Boden 36 in der Höhe unterhalb des unteren Randes der ringförmigen Abschrägung 14A der Isolator-Aufnahmebohrung 14 angeordnet, wenn sich der Isolator 16 in dem Ring 12 befindet. In anderen Ausführungsformen kann der Kanal-Ausschnitts-Boden 36 mit der oberen Ring-Seitenwand 40 bündig oder im Wesentlichen bündig sein, wenn der Isolator 16 in dem Ring 12 angeordnet ist. In weiteren anderen Ausführungsformen kann der Kanal-Ausschnitts-Boden 36 relativ zu der benachbarten, zweiten Ring-Seitenwand 40 etwas erhöht sein. In Bezug darauf bewegt sich die Position des Kanal-Ausschnitts-Bodens 36 vorzugsweise zwischen ungefähr 0,002 Inch oberhalb oder unterhalb der Abschrägung 14A.
Obwohl der Kanal-Ausschnitt 32 so dargestellt ist, dass dieser im Wesentlichen U-förmig ist, so ist dies nicht notwendig. In anderen Ausführungsformen kann der Kanal-Ausschnitt in dem Isolator 16 kreisförmig, eckig, polygonal und deren Kombinationen sein. In jedem Fall bildet der Kanal einen Weg vom Erdungsstift 30 zum Ring 12, wobei das einheitliche Vorformteil 48 für den Erdungsstift/Ring entsprechend geformt ist. Es wird auch besonders erwähnt, dass der Querschnitt des Isolators 16 anders als kreisförmig sein kann. Dieser könnte zum Beispiel oval, rechteckförmig oder elliptisch geformt sein.
Das O-ringförmige Löt-Vorformteil 38 und das einheitliche Vorformteil 48 für den Erdungsstift/Ring können Gold und Gold-Legierungen aufweisen. Diese können auch jedes geeignete biokompatible Material enthalten. Dann ist es nicht notwendig, dass die entstehenden Lötstellen, wenn die Durchführung 10 an Stellen verwendet wird, an denen diese in Kontakt mit Körperflüssigkeiten kommen wird, mit einem biokompatiblen Beschichtungsmaterial abgedeckt werden.
In anderen Ausführungsformen werden diese, wenn die Lötstellen nicht biokompatibel sind, mit einer Schicht/Umhüllung aus einem biokompatiblen/biostabilen Material abgedeckt. Im Allgemeinen kommt es zu dem Erfordernis der Biokompatibilität, wenn ein Kontakt der Lötstelle/Beschichtung mit Körpergewebe und Blut zu einer geringen oder keinen Immunreaktion mit dem Körper führt, insbesondere zu Thrombogenität (Blutgerinnung) und einer Einkapselung der Elektrode mit Fasergewebe. Das Erfordernis der Biostabilität bedeutet, dass die Lötstelle/Beschichtung physikalisch, elektrisch und chemisch konstant und unverändert über die Lebenszeit des Patienten bleibt.
Die Schicht/Beschichtung kann durch Zerstäubungs-Elektrolyse und anderer Methoden aufgebracht werden. Die Beschichtung kann Gold, Gold-Legierungen, Niobium, Kohlenstoff, Platin und Titannitrid und deren Kombinationen aufweisen. Die Beschichtung muss frei von Feinlunkern sein, so dass die darunterliegende Lötstelle nicht in Kontakt mit den Körperflüssigkeiten kommt. Dies ermöglicht die Verwendung von nichtbiokompatiblen Lötstellen für die Vorformteile 38, 48, die weniger teuer sind als die Massivgold-Vorformteile.
Die kritischste Eigenschaft bei einem medizinischen Implantat-Durchführungs-Aufbau ist seine Fähigkeit, hermetisch über die Betriebslebensdauer der Vorrichtung zu bleiben. Die Beschaffenheit der Lötstellen-Verbindung und ihre Empfindlichkeit gegenüber Umgebungsbedingungen sind stark durch den Herstellungsvorgang der Vorrichtung (Installation durch Laser-Schweißen durch den Schrittmacher-Hersteller) und Umgebungsbedingungen während des Betriebs (Körperflüssigkeit ist hoch korrosiv) beeinflusst. Für die Lötstellen-Verbindung einer Durchführung vom Erdungsstift zum Ring über den vorliegenden Kanal-Ausschnitt 32 in dem keramischen Isolator 16 muss sich die Verbindung zum Ring als auch zum keramischen Material in einer duktilen Weise verformen, wenn nachfolgende Zusammenbau-Bedingungen Belastungen bewirken (z. B., Heiz- und Kühlprozesse, die während des Schweißens oder des Biegens des Erdungsstiftes entstehen, um die elektronische Befestigung zu erleichtern).
Typischerweise bilden die Materialien des Ringes und der Lötstelle als auch die Metallisierung und Kombinationen des Lötstellen-Materials Legierungen, die als eine intermetallische Verbindung erstarren. Diese intermetallischen Verbindungen zeigen oft nur eine geringe Duktilität vor einer Zerstörung. Wenn die Material-Kombinationen nicht überlegt ausgewählt werden und die Prozesse nicht verstanden und kontrolliert werden, kann eine signifikante Auflösung erfolgen und zu einem Sprödbruch der Verbindung führen. Von besonderer Bedeutung sind Fehler, die in einer latenten Form erfolgen und zu einer gefährdeten, hermetischen Integrität, möglicherweise nach einer Implantation, führen.
Entsprechend ist es eine besondere Herausforderung für die Verbindung des Erdungsstiftes 30 mit dem Ring 12 der vorliegenden Erfindung, dass das Löt-Material, das sich in dem Kanal-Ausschnitt 32 befindet, ein einteiliges Bauteil der hermetisch dichtenden Verbindungsstelle bilden muss. Dies erfordert das vorliegende, besonders aufgebaute Vorformteil 48 aus Gold-Lötmaterial. Bei konventionellen hermetischen Durchführungen für menschliche Implantate, ob diese von einer gefilterten oder einer ungefilterten Bauart sind, ist das Volumen des Löt-Materials durch den Aufbau relativ klein. Zusätzlich sind die Erdungsstifte direkt Metall auf Metall auf den Ring ohne die Unterstützung eines Verbindungskanals für die Lötstelle gelötet. Hermetische Fehler können auftreten, besonders wenn die Verarbeitung des Löt-Materials nicht kontrolliert wird und die Auflösung des Titans in dem Gold-Löt-Material exzessiv ist und zu einem signifikanten Ausmaß einer Ausbildung einer schwachen, spröden intermetallischen Verbindung führt.
Bei der vorliegenden Erfindung eliminiert die Isolation des Erdungsstiftes 30 von dem Ring 12 solche Metall auf Metall-Verbindungen und minimiert daher jede Möglichkeit einer exzessiven Bildung von spröden intermetallischen Verbindungen. Jedoch bedeutet das relativ große Volumen des besonders geformten Lötstellen-Materials, das sich in dem Kanal-Ausschnitt 32 befindet, dass höhere Belastungen infolge von Schrumpfung und Fehlanpassungen des thermischen Ausdehnung-Koeffizienten (TCE) des Lötstellen-Materials eine größere Auslegungs-Herausforderung wird. Die größte Bedeutung hat die zusätzliche Belastung durch Dehnung oder Scherung, die auf die metallische Lötstellen-Schicht übertragen wird, die hermetisch zwischen dem Erdungsstift, dem Isolator und dem Ring abdichtet. Diese Schicht ermöglicht dem Lötstellen-Material, das Tonerde-Material des Isolators zu befeuchten und die hermetische Abdichtung zu bil den, und diese wird vorzugsweise durch Zerstäubung oder äquivalente Methoden aufgebracht.
Um die Probleme zu überwinden, die mit der Fehlanpassung des TCE des keramischen Isolators mit einem hohen Tonerde-Gehalt mit dem TCE eines typischerweise verwendeten Edelmetall-Lötstellen-Materials verbunden sind, ist ein besonderer Metallisierungs-Vorgang erforderlich. Der Metallisierungs-Vorgang erhält die System-Verformbarkeit und unterstützt die Beibehaltung der Adhäsions-Festigkeit des keramischen Isolators 16 aus Tonerde während eine gute Befeuchtung des Lötstellen-Materials ermöglicht ist. Dies wird vorzugsweise durch einen Schichtaufbau aus Titan, das mit Molybdän überzogen ist, auf dem Tonerde-Keramik-Isolator erreicht. Titan ist die aktive Schicht und Molybdän ist die Sperrschicht, die kontrolliert, wie viel Titan sich tatsächlich in dem Gold lösen kann. Zum Beispiel werden 2 bis 4 Mikromillimeter des Titans auf der Keramik-Oberfläche zerstäubt, auf das 2 bis 4 Mikromillimeter des Molybdäns folgen. Die tatsächlichen Dicken sind abhängig von der Auslegung, den Lötstellen-Prozess-Parametern, der Applikations-Methode und den nachfolgenden möglichen Umgebungseinflüssen.
In dieser Hinsicht sorgt die Titanschicht für die Interaktion mit den Glasphasen und der Tonerde-Partikelmatrix des Keramik-Isolators 16, um eine hermetische Verbindung zu erzeugen. Die Molybdän-Schicht schützt die Titan-Schicht vor einer exzessiven Oxidation vor dem Löten und wirkt als eine Sperre zwischen dem Gold-Lötstellen-Material und der Titan-Schicht. Ohne die Molybdän-Sperrschicht würde eine exzessive Exposition der Titanschicht zu dem geschmolzenen Gold den inhärenten Legierungsvorgang beschleunigen und eventuell zu einer Entfeuchtung und dann zu einem hermetischen Versagen führen.
Daher sorgt der Titan/Molybdän-Metallisierungsaufbau gemeinsam mit den Gold-Lötstellen-Vorformteilen 38, 42 nicht nur für eine sichere, hermetische Verbindungsstelle, sondern ist auch ausreichend duktil, um die Montage eines sekundären Gerätes zu ermöglichen, ohne die Hermitizität zu beeinträchtigen. Dies wiederum verhindert die Entwicklung von Brüchen durch Umgebungsbedingungen während das Gerät in Betrieb ist.
Andere Edelmetalle, die zusätzlich zum Titan und Molybdän bei einer Gold-Lötstelle nützlich sind, die aber nicht auf diese beschränkt sind, sind Niobium, Kohlenstoff, Kohlenstoffnitrid, Platin, Titannitride, Titankarbid, Palladium, Iridium, Iridiumoxid, Tantal, Tantaloxid, Ruthenium, Rutheniumoxid, Zirkonium und deren Mischungen. Parylene, Tonerde, Silikon, Fluorpolymere und deren Mischungen sind auch nützliche Materialien für diesen Zweck.
Eine bevorzugte Metallisation-Auftragsmethode erfolgt durch Zerstäuben. Andere Methoden umfassen, sind aber nicht auf diese beschränkt, chemische Dampfablagerungen, Laser- oder andere physikalische Dampfablagerungs-Prozesse, Vakuum-Verdampfung, Dickschicht-Auftragsmethoden, Plattierung und Aerosolspray-Ablagerung.
Ein Umfangsflansch 54 erstreckt sich von dem Ring 12, um die Befestigung der Durchführung 10 an dem (nicht dargestellten) Gehäuse eines zum Beispiel implantierbaren medizinischen Gerätes zu erleichtern. Diese medizinischen Geräte können implantierbare Herz-Defibrillatoren, implantierbare Kardioverter-Defibrillatoren, Kochlear-Implantate, Neurostimulatoren, interne Medikamentenpumpen, Stimulatoren tief im Gehirn, Hörhilfsgeräte, Inkontinenzgeräte, Fettleibigkeit-Behandlungsgeräte, Parkinsons-Erkrankungs-Therapie-Geräte, Knochenwachstums-Geräte und dergleichen umfassen. Die Methode der Befestigung kann durch Laser-Schweißen oder andere geeignete Methoden erfolgen.
Wie dies ferner in der 3 gezeigt ist, ist ein Filter-Chip-Kondensator 60 zum Filtern unerwünschter EMI vorzugsweise an der Mehrstift-Durchführung 10 angeschlossen, die in Kontakt mit der unteren Isolator-Wand 22 und der unteren Ring-Wand 42 steht. Ein thermoplastischer oder Keramik-Abstandshalter 62, der in seiner Position durch Schichten 64 und 66 eines nicht-leitenden Klebstoffes gehalten wird, stellt diese Verbindung her. Die Öffnungen in dem Abstandshalter, durch die die Leitungsdrähte 28 und 30 hin durchgehen, sind passend so bemessen, dass leitendes Material 78, das in die Stift-Löcher hinzugefügt wird, nicht über die Grenzschichtfläche 66 des Kondensators hinaus-fließt und einen elektrischen Kurzschluss zwischen den anderen Stiften oder dem Flansch verursacht.
Der Kondensator 60, der mit der Durchführung 10 verbunden ist, sorgt für eine gefilterte Durchführung. Der Filter-Kondensator 60 hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt, der dem Querschnitt des Ringes 12 entspricht, und weist ein dielektrisches Material 68 mit einem internen ersten Satz von Kondensator-Platten 70 und einem internen zweiten Satz von Kondensator-Platten 72 auf. Der Kondensator hat Leitungs-Bohrungen 74, in denen Leitungsdrähte 28 aufgenommen sind, und eine Erdungs-Bohrung 76, in der der Erdungsstift 30 aufgenommen ist. Dann wird der Kondensator 60, wenn die Leitungsdrähte 28 mit den Leitungs-Bohrungen 74 ausgerichtet sind und die Erdungsstifte 30 mit den Erdungs-Bohrungen 76 ausgerichtet sind, über den Erdungsstift 30 und die Leitungsdrähte 28 bewegt, und mit dem Abstandshalter 62, der an die jeweiligen unteren Wände 22, 42 des Isolators 16 und des Ringes 12 geklebt ist, verbunden. Die Leitungsdrähte 28 sind mit dem ersten Satz der Elektroden-Platten 70 verbunden und der Erdungsstift 30 ist mit dem zweiten Satz der Elektroden-Platten 72 verbunden. Das Material 78, das verwendet wird, um die Leitungsdrähte 28 und den Erdungsstift 30 mit dem jeweiligen ersten und zweiten Satz an Elektroden-Platten 70, 72 zu verbinden, kann Lötmittel, Silber-gefüllte Polyamide und andere geeignete Materialien aufweisen.
Die Verbindung des Kondensators 60 mit den Leitungsdrähten 28 und dem Erdungsstift 30 führt zu einem elektrischen Weg, der von dem zweiten Satz der Platten 72 zu dem Erdungsstift 30, längs der Ring-Erdungsstift-Löt-Verbindungsstelle 52B in dem Kanal-Ausschnitt 32 und direkt nach außen zu dem Ring 12 verläuft. In dieser Weise leitet die Durchführung 10 störende EMI-Signale zur Erde ab, um dadurch die interne Schaltung des medizinischen Gerätes zu schützen. Wie vorher erwähnt wurde, kann mehr als ein Erdungsstift vorhanden sein. In diesem Fall ist jeder Erdungsstift durch einen Kondensator mit einem Leitungsdraht verbunden.
Es wird richtig eingeschätzt, dass verschiedene Modifikationen zu den erfinderischen Konzepten, die hier beschrieben wurden, für jene offensichtlich sein können, die in der Technik erfahren sind, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung, wie diese nachfolgend in den angehängten Ansprüchen definiert ist, zu verlassen.

Claims

Durchführung, die aufweist: (a) einen Isolator (16) aus einem elektrisch nicht-leitenden Material, der eine Dicke hat, die durch eine Isolator-Seitenwand (18) bestimmt ist, die sich zwischen einer ersten Isolator-Wand (20) und einer zweiten Isolator-Wand (22) erstreckt und mit diesen zusammentrifft, wobei der Isolator (16) mindestens eine Leitungsdraht-Bohrung (24), die sich von dessen erster Wand (20) bis zu dessen zweiten Wand (22) erstreckt, und mindestens eine Erdungs-Bohrung (26) hat; (b) eine Aussparung (32) in dem Isolator (16), die sich von der ersten Isolator-Wand (20) teilweise durch die Isolator-Dicke bis zu einem Aussparungs-Boden (36) erstreckt; wobei sich die Erdungsstift-Bohrung (26) von der zweiten Isolator-Wand (22) bis zu dem Aussparungs-Boden (36) erstreckt; wobei die Aussparung (32) ein Einlass ist, der sich von der Isolator-Seitenwand (18) bis zu der ersten Isolator-Wand (20) und dem Aussparungs-Boden (36) erstreckt; (c) einen Leitungsdraht (28), der in der Leitungsdraht-Bohrung (24) aufgenommen ist, wobei der Leitungsdraht (28) ein erstes und ein zweites Ende hat, die einander gegenüberliegen, die sich jeweils oberhalb der ersten Wand (20) des Isolators (16) und unterhalb der zweiten Wand (22) des Isolators (16) befinden; (d) einen Erdungsstift (30), der in der Erdungsstift-Bohrung (26) aufgenommen ist, wobei der Erdungsstift (30) dritte und vierte Enden hat, die einander gegenüberliegen, die sich jeweils oberhalb des Aussparungs-Bodens (36) und unterhalb der zweiten Wand (22) des Isolators (16) befinden; (e) einen Ring (12) aus einem elektrisch leitenden Material, und der eine umgebende Seitenwand hat, die sich von einer ersten Ring-Wand (40) zu einer zweiten Ring-Wand (42) erstreckt, wobei die Ring-Seitenwand den Isolator (16) umgibt, der darin gehaltert ist, wobei der Aussparungs-Boden (36) zwischen der ersten Ring-Wand (40) und der zweiten Ring-Wand (42) angeordnet ist; und (f) ein erstes Lötstellen-Material (38), das hermetisch den Leitungsdraht (28) zu dem Isolator (16) abdichtet, und ein zweites Lötstellen-Material (48), das hermetisch den Isolator (16) und den Erdungsstift (30) abdichtet, der elektrisch über das zweite Lötstellen-Material (48) mit dem Ring (12) verbunden ist.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei der Isolator (16) eine Abschrägung (24A) aufweist, an der die erste Lötstelle (38) zwischen dem Leitungsdraht (28) und dem Isolator (16) abdichtet.
Durchführung nach Anspruch 2, wobei das erste Lötstellen-Material (38) zwischen dem Leitungsdraht (28) und dem Isolator (16) an der ersten Wand (20) des Isolators abdichtet.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei das zweite Lötstellen-Material (48) durch ein einheitliches Lötstellen-Vorformteil vorgesehen ist, das einen Isolator-Ring-Abschnitt (48A) und einen Kanal-Abschnitt (48B) aufweist, wobei der Kanal-Abschnitt (48B), der in der Aussparung (32) aufgenommen ist, den Aussparungs-Boden (36) berührt, und sich bis zu dem Erdungsstift (30) und der Ring-Seitenwand erstreckt und diese berührt, um einen direkten elektrischen Weg von dem Erdungsstift (30) zu dem Ring (12) vorzusehen.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei der Ring (12) eine Abschrägung (14A) aufweist, an der die zweite Lötstelle (48) zwischen dem Ring (12) und dem Isolator (16) abdichtet.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei das dritte Ende des Erdungsstiftes (30) zwischen der ersten Wand (20) des Isolators (16) und dem Aussparungs-Boden (36) angeordnet ist.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei die erste Isolator-Wand (20) oberhalb zu der ersten Ring-Wand (40) beabstandet ist.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei die zweite Ring-Wand (42) im Wesentlichen in gleicher Ebene wie die zweite Isolator-Wand (22) liegt.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Lötstellen-Material (38, 48) gleich oder unterschiedlich sind.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Lötstellen-Material (38, 48) ein biokompatibles/biostabiles Material aufweisen.
Durchführung nach Anspruch 10, wobei das biokompatible/biostabile Material aus Gold oder einer Gold-Legierung ist.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Lötstellen-Material (38, 48) mit einer feinlunkerfreien Schicht aus einem biokompatiblen/biostabilen Material überzogen ist.
Durchführung nach Anspruch 12, wobei das biokompatible/biostabile Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Gold, Gold-Legierungen, Niobium, Kohlenstoff, Kohlenstoffnitrid, Platin, Titan, Titannitriden, Titankarbid, Palladium, Iridium, Iridiumoxid, Tantal, Tantaloxid, Ruthenium, Rutheniumoxid, Tonerde, Zirkonium, Parylene, Silikon, Fluorpolymere und deren Mischung besteht.
Durchführung nach Anspruch 1, wobei der Isolator (16) Tonerde enthält.
Durchführung nach Anspruch 1, die ferner einen Filter-Kondensator (60) in elektrischer Verbindung mit dem mindestens einen Leitungsdraht (28) und mit dem mindestens einen Erdungsstift (30) aufweist, wobei der Filter-Kondensator (60) vorgesehen ist, um elektromagnetische Interferenzen von dem Leitungsdraht (28) zu dem Erdungsstift (30) in elektrischer Verbindung mit dem Ring (12) entlang der zweiten Lötstelle (48) abzuleiten.
Gefilterte Durchführung, die aufweist: eine Durchführung gemäß Anspruch 1; einen Filter-Kondensator (60), der in elektrischer Verbindung mit dem mindestens einen Leitungsdraht (28) und mit dem mindestens einen Erdungsstift (30) steht, wobei der Filter-Kondensator (60) vorgesehen ist, um eine elektromagnetische Interferenz von dem Leitungsdraht (28) zu dem Erdungsstift (30) in elektrische Verbindung mit dem Ring (12) entlang der zweiten Lötstelle (48) abzuleiten.
Gefilterte Durchführung nach Anspruch 16, wobei das dritte Ende des Erdungsstiftes (30) zwischen der ersten Isolator-Wand (20) und dem Aussparungs-Boden (36) angeordnet ist, wobei die erste Isolator-Wand (20) oberhalb zur ersten Ring-Wand (40) beabstandet ist.
Gefilterte Durchführung nach Anspruch 16, wobei die zweite Ring-Wand (42) im Wesentlichen in einer Ebene mit der zweiten Isolator-Wand (22) ist und der Filter-Kondensator (60) den Ring (12) und den Isolator (16) an ihren zweiten Wänden berührt.
Gefilterte Durchführung nach Anspruch 16, wobei der Filter-Kondensator (60) einen ersten Satz von Elektroden-Platten (70), die elektrisch mit dem Erdungsstift (30) verbunden sind, und einen zweiten Satz von Elektroden-Platten (72) hat, die elektrisch mit dem Leitungsdraht (28) verbunden sind.
Gefilterte Durchführung nach Anspruch 16, wobei die Ring-Seitenwand eine vorstehende, innere Lippe aufweist und die Isolator-Seitenwand einen Rand-Ausschnitt hat, der die vorstehende, innere Lippe aufnimmt, wenn der Isolator (16) durch die Ring-Seitenwand gehaltert ist.
Verfahren zur Ausstattung einer Durchführung, das die Schritte aufweist: (a) dem Vorsehen eines Isolators (16) aus einem elektrisch nicht-leitenden Material, der eine Dicke hat, die durch eine Isolator-Seitenwand (18) bestimmt ist, die sich von einer ersten Isolator-Wand (20) bis zu einer zweiten Isolator-Wand (22) erstreckt und diese trifft, wobei der Isolator (16) mit mindestens einer Leitungsdraht-Bohrung (24), die sich von dessen ersten Wand (20) bis zu dessen zweiten Wand (22) erstreckt, und mit mindestens einer Erdungsstift-Bohrung (26) versehen ist; (b) der Bildung einer Aussparung (32) in dem Isolator (16), die sich von der ersten Isolator-Wand (20) teilweise durch die Isolator-Dicke bis zu einem Aussparungs-Boden (36) erstreckt; wobei sich die Erdungsstift-Bohrung (26) von der zweiten Isolator-Wand (22) bis zu dem Aussparungs-Boden (36) erstreckt; wobei die Aussparung (32) ein Einlass ist, der sich von der Isolator-Seitenwand (18) bis zu der ersten Isolator-Wand (20) und dem Aussparungs-Boden (36) erstreckt; (c) der Positionierung eines Leitungsdrahtes (28) in der Leitungsdraht-Bohrung (24), wobei der Leitungsdraht (28) ein erstes und ein zweites Ende hat, die einander gegenüber liegen, die jeweils oberhalb der ersten Wand (20) des Isolators und unterhalb der zweiten Wand (22) des Isolators (16) angeordnet sind; (d) der Positionierung eines Erdungsstiftes (30), der in der Erdungsstift-Bohrung (26) aufgenommen ist, wobei der Erdungsstift (30) ein drittes und ein viertes Ende hat, die einander gegenüberliegen, die jeweils oberhalb des Aussparungs-Bodens (36) und unterhalb der zweiten Wand (22) des Isolators (16) angeordnet sind; (e) dem Vorsehen eines Ringes (12) aus einem elektrisch leitenden Material, der eine umgebende Seitenwand aufweist, die sich bis zu einer ersten Ring-Wand (40) und einer zweiten Ring-Wand (42) erstreckt; (f) der Halterung des Isolators innerhalb der umgebenden Ring-Seitenwand, wobei der Aussparungs-Boden (36) zwischen der ersten Ring-Wand (40) und der zweiten Ring-Wand (42) angeordnet ist; (g) dem Verlöten eines ersten Materials (38), das zwischen dem Leitungsdraht (28) und dem Isolator (16) abdichtet; und (h) dem Verlöten eines zweiten Materials (48), das zwischen dem Isolator (16) und dem Erdungsstift (30), der elektrisch mit dem Ring (12) verbunden ist, abdichtet.
Verfahren nach Anspruch 21, das die Ausstattung des Isolators (16) mit einer Abschrägung (24A), an der die erste Lötstelle (38) zwischen dem Leitungsdraht (28) und dem Isolator (16) abdichtet, vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 21, das das Vorsehen des zweiten Lötstellen-Materials (48) als ein einheitliches Lötstellen-Vorformteil umfasst, das einen Isolator-Ring-Abschnitt (48A) und einen Kanal-Abschnitt (48B) aufweist, wobei der Kanal-Abschnitt (48B), der in der Aussparung (32) aufgenommen ist, den Aussparungs-Boden (36) berührt und sich bis zu dem Erdungsstift (30) und der Ring-Seitenwand erstreckt und diese berührt, um dadurch einen direkten elektrischen Weg von dem Erdungsstift (30) bis zu dem Ring (12) vorzusehen.
Verfahren nach Anspruch 21, das die Ausstattung des Ringes (12) mit einer Abschrägung (14A) umfasst, an der die zweiten Lötstelle (48) zwischen dem Ring (12) und dem Isolator (16) abdichtet.
Verfahren nach Anspruch 21, das die Positionierung des dritten Endes des Erdungsstiftes (30) zwischen der ersten Wand (20) des Isolators (16) und dem Aussparungs-Boden (36) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, das die Positionierung der ersten Isolator-Wand (20), die oberhalb zur ersten Ring-Wand (40) beabstandet ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, das die Ausstattung des ersten und des zweiten Lötstellen-Materials (38, 48), die gleich oder unterschiedlich sind, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, das die Ausstattung des ersten und des zweiten Lötstellen-Materials aus Gold oder einer Gold-Legierung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, das die Umhüllung des ersten und des zweiten Lötstellen-Materials (38, 48) mit einer feinlunkerfreien Schicht aus einem biokompatiblen/biostabilen Material umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, das die Auswahl des biokompatiblen/biostabilen Materials aus der Gruppe umfasst, die aus Gold, Gold-Legierungen, Niobium, Kohlenstoff, Kohlenstoffnitrid, Platin, Titan, Titannitriden, Titankarbid, Palladium, Iridium, Iridiumoxid, Tantal, Tantaloxid, Ruthenium, Rutheniumoxid, Tonerde, Zirkonium, Parylene, Silikon, Fluorpolymere und deren Mischungen besteht.
Verfahren nach Anspruch 21, das die Positionierung eines Filter-Kondensators (60) umfasst, der in elektrischer Verbindung mit dem mindestens einen Leitungsdraht (28) und mit dem mindestens einen Erdungsstift (30) steht, wobei der Filter-Kondensator (60) die elektromagnetische Interferenz von dem Leitungsdraht (28) zu dem Erdungsstift (30) ableitet, der in elektrischer Verbindung mit dem Ring (12) längs der zweiten Lötstelle (48) steht.
Verfahren nach Anspruch 29, das die Ausstattung mit mehr als einem Leitungsdraht (28) und die Ausstattung mit einer entsprechenden Anzahl von Kondensatoren (60) umfasst, die in elektrischer Verbindung mit den Leitungsdrähten (28) und dem mindestens einen Erdungsstift (30) stehen, der in elektrischer Verbindung mit dem Ring (12) steht.