DE3140075A1

DE3140075A1 - Elektrode fuer eine implanitierbare leitung und verfahren zum herstellen einer solchen elektrode

Info

Publication number: DE3140075A1
Application number: DE19813140075
Authority: DE
Inventors: Robert G. 55421 Columbia Heights Minn. Dutcher; Richard D. 55073 Scandia Minn. Sandstrom; Keith A. 55369 Maple Grove Minn. Ufford
Original assignee: Medtronic Inc
Current assignee: Medtronic Inc
Priority date: 1980-10-10
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1982-04-22
Also published as: NL8104609A; DE8129483U1; FR2491763B1; DE3140075C2; FR2491763A1; US4381014A

Description

MEDTRONIC, INC. 3055 Old Highway Eight, Minneapolis, Minn. 55440/V.St.A.

Elektrode für eine implantierbare Leitung und Verfahren zum Herstellen einer solchen Elektrode

Die Erfindung betrifft eine Elektrode für eine implantierbare Leitung, insbesondere eine Schrittmacherleitung, und ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Elektrode.

Ringelektroden können für zahlreiche Anwendungen eingesetzt werden. Insbesondere kann eine solche Elektrode in einem leitenden Pfad einer bipolaren Schrittmacherleitung vorgesehen sein. Bei einer solchen bipolaren Schrittmacherleitung endet ein erster Leiter in einer Spitzenelektrode an dem distalen Ende der Leitung. Eine Ringelektrode befindet sich ein kurzes Stück proximal mit Bezug auf die Spitzenelektrode; die Ringelektrode ist mit einem zweiten Leiter der bipolaren Schrittmacherleitung verbunden.

Bei der Herstellung und der Anwendung der Ringelektrode treten häufig praktische Probleme auf. Die frühesten Ringelektroden wurden mit dem entsprechenden Leiter verschweißt. Bei zahlreichen heute hergestellten Leitungen wird noch ein Schweißverfahren angewendet. Beispielsweise ist das Verschweißen der Ringelektrode mit dem Leiter aus der US-PS 3 348 548 bekannt. Ein mit dem Schweißverfahren verbundenes Problem besteht darin, daß die iso~

lierende Ummantelung durchschnitten werden muß, um für den elektrischen Kontakt zwischen dem Leiter und der Ringelektrode zu sorgen. Wenn, wie dies bei vielen derzeit verwendeten Leitungen der Fall ist, der Leiter gegenüber Körpermedien abgedichtet sein muß, ist man gezwungen, die Schnitte durch Vergießen oder auf andere Weise abzudichten.

Ein zweites häufig angewendetes Verfahren besteht darin, die Ringelektrode durch Quetschen anzubringen. So ist "—es—ου s-d &p3USZESL3Z2£9. '38£3&äeQxai ±?: - ei h&- Ringe 1-ekTroeTe" " über Quetschringe anzubringen. Wie im Falle des zuvor diskutierten Schweißverfahrens muß die isolierende Ummantelung durchtrennt werden, um den Kontakt zwischen dem Leiter und der Ringelektrode herzustellen. Entsprechend der bekannten Lösung wird danach die Anordnung in einen Klebstoff getaucht, um die Schnitte abzudichten. Ein solches Vorgehen ist zwar gangbar; der Abdichtungsprozeß stellt jedoch einen zusätzlichen Arbeitsschritt dar. Die Verwendung von Quetschringen wird dadurch weiter kompliziert, daß der Leiter mit Bezug auf den Quetschring genau positioniert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode zu schaffen, die sich auf besonders einfache Weise herstellen läßt, bei der die Ringelektrode und der zugehörige Leiter fest miteinander verbunden sind und die sich durch eine verläßliche Abdichtung ausz.ichn©t.

Ausgehend von einer Elektrode für nine impluntierbare Leitung mit einem elektrischen Leiter, einer isolierenden Ummantelung und einem leitenden Ring aus einem gegenüber Körpermedien im wesentlichen inerten Werkstoff wird dirtse Aufgabe «rfIndungsgernöß dadurch gelö.si, claii <Jif: Ummantelung durchgehend ausgebildet ist, daß an dem elek-

trischen Leiter eine Leiteranordnung fest angebracht ist und daß der leitende Ring mit der Leiteranordnung und der durchgehenden Ummantelung durch Reibeingriff verbunden ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung steht die Ring- · elektrode mit einem gewendelten elektrischen Leiter in Kontakt, dessen Windungen im Anbringungsbereich der Ringelektrode miteinander verschweißt sind. Zwei kurze Stücke aus einem Draht hoher Leitfähigkeit sind an dem betreffenden Leiter durch Schweißen oder mittels eines anderen Verfahrens dauerhaft angebracht, das einen niedrigen elektrischen Übergangswiderstand gewährleistet. Die beiden Drähte liegen auf der Leiterwendel in Umfangsrichtung in einem gegenseitigen Abstand von etwa 180 . Über den Leiter und die daran angebrachten Drähte ist die isolierende Ummantelung geschoben. Dabei werden in der Ummantelung den beiden angebrachten Drähten entsprechende Vorsprünge ausgebildet.

Die Ringelektrode wird über die Ummantelung geschoben. Für diesen Zweck muß der Innendurchmesser der Ringelektrode größer als der Außendurchmesser der Ummantelung mit den durch die angebrachten Drähte bewirkten Vorsprüngen sein. Nachdem die Ringelektrode unmittelbar über den angebrachten Drähten sitzt, wird die Ringelektrode zusammengedrückt oder gesenkgeformt, bis ihr Außendurchmesser näherungsweise-^gleich dem Außendurchmesser der isolierenden Ummantelung ist. Die Ummantelung wird dadurch zusammengepreßt; die Verbindungsstelle zwischen der Ringelektrode und der Ummantelung wird abgedichtet. Durch das Zusammenpressen dringen die angebrachten Drähte durch die Ummantelung hindurch; sie kommen mit der Ringelektrode in Kontakt. Die auf diese Weise hergestellte Verbindung wird durch den Druck verläßlich aufrecht-

erhalten, den die Ringelektrode auf die zusammengeschweißten Leiterwindungen und die daran angebrachten Drähte ausübt. Die zusammengeschweißten Windungen sorgen für eine hohe Festigkeit. Wenn die Leitung gestreckt wird, bleibt der Außendurchmesser der verschweißten Windungen der gleiche, weil in diesem Bereich keine Strekkung eintritt. Infolgedessen bleibt die mechanische Verbindung zwischen der Ringelektrode und der Wendel aufrechterhalten.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird der elektrische Leiter durch das Zusammenwirken von Ringelektrode und Ummantelung gegenüber Körpermedien verläßlich abgedichtet. Es ist eine gute elektrische Leitfähigkeit gewährleistet. Die Montage erfordert nur relativ wenige Arbeitsschritte. Die Gesamtfestigkeit der Leitung ist durch die Verwendung einer einteiligen, durchgehenden, im allgemeinen rohrförmigen Ummantelung verbessert.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer bi

polaren Schrittmacherleitung mit der bevorzugten Ausführungsform der Ringelektrode,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die fertig montierte Ringelektrode,

Fig. 3 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 nach dem

Anbringen der Drähte und vor dem Aufschieben der Ummantelung,

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Leiterwendel mit den daran angebrachten Drähten vor dem Aufschieben der isolierenden Ummantelung,

Fig. 5 einen Längsschnitt eines Teils der bipolaren Schrittmacherleitung nach dem Aufbringen der Ummantelung aber vor dem Aufsetzen der Ringelektrode,

Fig. 6 einen Schnitt entsprechend Fig. 5 nach dem Aufschieben der Ringelektrode aber vor deren Zusammendrücken oder Gesenkformen und

Fig. 7 die wesentlichen Fabrikationsschritte..>

Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform ist eine Ringelektrode als Teil einer bipolaren Herzschrittmacherleitung vorgesehen. Die Ringelektrode befindet sich kurz vor dem distalen Ende der bipolaren Leitung, an welchem die andere Elektrode sitzt. Bipolare Schrittmacherleitungen sind als solche bekannt (US-PS 4 046 151 und US-PS 4 135 518); sie bedürfen infolgedessen vorliegend keiner näheren Erläuterung.

Entsprechend Fig. ] ist die gesamte Außenfläche der bipolaren Schrittmacherleitung mit Ausnahme der Elektroden und der (nicht veranschaulichten) Anschlußstifte mittels einer isolierenden Ummantelung 10 abgedeckt. Die Ringelektrode 20 liegt frei, um einen elektrischen Kontakt mit umgebenden Gewebe zu ermöglichen. Die Ringelektrode 20 ist aus Platin/Iridium oder einem anderen zweckentsprechenden leitenden Werkstoff gefertigt, der gegenüber Körpermedien und Gewebe im wesentlichen inert ist. Die Ringelektrode 20 hat einen Außendurchmesser, der nähe-

rungsweise gleich dem Außendurchmesser der Ummantelung 10 ist, was ein transvenöses Einführen der Leitung erleichtert. Einer von zwei Drähten 22, 23 ist gestrichelt angedeutet.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, verläuft innerhalb der Ummantelung 10 ein Leiter 12/ Wichtig ist, daß der Leiter 12 einen geringen elektrischen Widerstand, große Zugfestigkeit und maximale Flexibilität hat. Aus diesem Grund sind für den Leiter 12 vorgesehene Werkstoffe (beispielsweise MP35N/Silber) in der Regel gegenüber Körpermedien nicht ausreichend inert. Der Leiter 12 muß vielmehr mittels der Ummantelung 10 gegenüber seiner Umgebung an der Implantationsstelle abgedichtet sein. Bei dem Leiter 12 handelt es sich normalerweise um eine enggewikkqlte Wendel, was zu der gewünschten Flexibilität beiträgt. Ein zweiter (nicht gezeigter) isolierter Leiter kann koaxial innerhalb des Leiters 12 verlaufen.

Die Drähte 22 und 23 sind an dem Leiter 12 dauerhaft derart angebracht, daß an den Kontaktstellen 24 und 25 eine hohe elektrische Leitfähigkeit erzielt wird. Die Drähte 22 und 23 sind ihrerseits elektrisch gut leitend und biegsam. Die Drähte 22 und 23 durchstoßen die Ummantelung 10 über ihre volle Länge hinweg, wie dies bei 26 und 27 angedeutet ist. Die Drähte 22 und 23 stellen entlang ihrer Längsabmessung bei 30 und 31 einen elektrischen Kontakt mit der Ringelektrode 20 her. Die Abdichtung zwischen der Ringelektrode 20 und der Ummantelung 10 erfolgt an Dichtstellen 46, 47, 48 und 49.

Entsprechend der Fertigungszwischenstufe der Fig. 3 und 4 sind die Drähte 22 und 23 am Leiter 12 angebracht. Die Drähte 22 und 23 haben eine Länge von beispielsweise etwa 2,5 mm. Sie können aus der Legierung MP35N beste-

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-lO-hen. Der Durchmesser der Drähte 22 und 23 beträgt etwa '0,23 mm. Bei dem Leiter 12 handelt es sich um eine Wendel aus leitendem Draht, wie sie in der einschlägigen Technik bekannt ist. Vor dem Anbringen der Drähte 22 und 23 werden jedoch die unmittelbar benachbart den Drähten 22 und 23 liegenden Windungen der Leiterwendel 12 im Bereich der Stellen 24 und 25 miteinander verschweißt. Infolgedessen bildet die Leiterwendel an der Stelle, an der die Ringelektrode angebracht werden soll, näherungsweise einen starren Zylinder. Die Drähte 22 und 23 werden dann an einigen der Punkte 24 und 25 im Laserschweißverfahren oder Widerstandsschweißverfahren aufgeschweißt. Besonders wichtig ist, daß die Drähte 22 und 23 starr angebracht sind und der elektrische Widerstand minimiert ist.

Wie aus den Fig. 3 und 4 folgt, verlaufen die Drähte 22, 23 parallel zur Längsachse des Leiters 12. Der Draht 23 ist mit Bezug auf die Längsachse des Leiters 12 gegenüber dem Draht 22 um 180 versetzt und infolgedessen in Fig. 4 nicht zu erkennen.

Entsprechend Fig. 5 ist der Innendurchmesser der Ummantelung 10 näherungsweise gleich dem Außendurchmesser des Leiters 12, wodurch eine zweckentsprechende Passung sichergestellt ist. Der Außendurchmesser liegt bei etwa 2,1 mm. Die Ummantelung 10 stellt einen elektrischen Isolator dar, der mit der Umgebung an der Implantationsstelle kompatibel ist. Beispielsweise kann die Ummantelung aus Polyurethan gefertigt sein. Weil die Drähte 22 und 23 von dem Leiter 12 vorstehen, wird die Ummantelung 10 bei 42 und 44 gestreckt. Die Ummantelung 10 hat ausreichende Flexibilität, um eine solche Aufweitung im Bereich der Drähte 22 und 23 zu ermöglichen.

Fig. 6 zeigt das Aufbringen der Ringelektrode 20, deren

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Innendurchmesser um so viel größer als der Außendurchmesser der Ummantelung 10 ist, daß die Ringelektrode über die Vorsprünge bei 42 und 44 geschoben werden kann. Eine typische Ringelektrode ist etwa 6,4 mm lang und aus Platin/Iridium gefertigt. Bei einer Ummantelung mit einem Außendurchmesser von 2,1 mm hat die Ringelektrode einen Innendurchmesser von etwa 2,2 mm und einen Außendurchmesser von etwa 2,4 mm.

Die Ringelektrode 20 wird dann auf einen Außendurchmesser von etwa 2,1 mm (d. h. den Durchmesser der Ummantelung 10) zusammengedrückt oder gesenkgeformt, wodurch die fertige Anordnung gemäß Fig. 2 erhalten wird. Die Drähte 22 und 23 durchstoßen die isolierende Ummantelung 10 bei 26 und 27. Die Drähte 22 und 23 kommen über ihre Längsabmessung mit der Ringelektrode 20 an den Stellen 30 und 31 in Kontakt. Durch die Zusammenpreßkraft werden ferner die Dichtstellen 46, 47, 48 und 49 zwischen der Ummantelung 10 und der Ringelektrode 20 ausgebildet.

Die Herstellungsschritte sind in Fig. 7 in chronologischer Reihenfolge dargestellt. In der Stufe 50 werden die Drähte 22 und 23 auf passende Länge geschnitten. In

der Stufe 52 werden die Leiterwindungen unter Bildung eines starren Zylinders zusammengeschweißt. In der Stufe 54 erfolgt das Verschweißen der Drähte 22 und 23 mit dem Leiter 12. In der Stufe 56 wird die isolierende Ummantelung 10 aufgebracht. In der Stufe 5ε erfolgt das Aufschieben der Ringelektrode 20. Die letzte Stufe 60 besteht darin, daß die Ringelektrode 20 auf ihren endgültigen Außendurchmesser zusammengedrückt, oder gesenkgeformt wird.

Es versteht sich, daß die geschilderten Maßnahmen auch bei anderen Leitungen als bipolaren Schrittmacherleitungen angewendet werden können.

Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN

ELFENSTRASSE32 · D-8000 MÜNCHEN 83

P-472

Ansprüche.

QJ) Elektrode für eine implantierbare Leitung mit einem elektrischen Leiter, einer isolierenden Ummantelung und einem leitenden Ring aus einem gegenüber Körpermedien im wesentlichen inerten Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (10) durchgehend ausgebildet ist, daß an dem elektrischen Leiter (12) eine Leiteranordnung (22, 23) fest angebracht ist und daß der leitende Ring (20) mit der Leiteranordnung und der durchgehenden Ummantelung durch Reibeingriff verbunden ist.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung aus mindestens einem Draht (22, 23) besteht.

3. Elektrode nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Draht (22, 23) aus der Legierung MP35N besteht.

4. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung (22, 23) mit dem elektrischen Leiter (12,* verschweißt ist.

5. Elektrode nach Anspruch A₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung (22, 23) laserverschweißt ist.

6. Elektrode nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung (22, 23) widerstandsverschweißt ist.

FERNSPRECHER: 069/6012039 · KABEL: ELECTRICPATENT MÜNCHEN

7. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Ring (20) auf im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die durchgehende Ummantelung (TO) gedrückt oder gesenkgeformt ist.

8. Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrischer Leiter (12) eine Drahtwendel vorgesehen ist, deren Windungen in dem Bereich, in dem die Leiteranordnung (22, 23) angebracht ist, mindestens teilweise untereinander verschweißt sind.

9. Verfahren zum Herstellen einer Ringelektrode für eine medizinische Leitung mit einem Leiter und einer isolierenden Ummantelung, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

a) Zuschneiden mindestens eines Drahtstücks von kürzerer Länge als der Länge der Ringelektrode;

b) Anbringen des Drahts an dem Leiter an der für die Ringelektrode gewünschten Stelle;

c) Umhüllen des Leiters mit der durchgehenden Ummantelung;

d) Aufschieben eines ringförmigen Leiters aus einem gegenüber Körpermedien im wesentlichen inerten Werkstoff auf die durchgehende Ummantelung; und e') Aufdrücken oder Gesenkformen des ringförmigen Leiters derart, daß beide Enden des mindestens einen Drahtstücks durch die Ummantelung hindurchdringen und der ringförmige Leiter mit der Ummantelung durch Reibeingriff verbunden wird.

TO. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht mit dem Leiter verschweißt wird.

Π. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem als Leiter eine Drahtwendel verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendelwindungen in dem für die Ringelektrode vorgesehenen Bereich untereinander ver· schweißt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschweißen im Laserschweißverfahren durchgeführt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oJer 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschweißen im Widerstandsschweißverfahren durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Leiter zusammengedrückt oder gesenkgeformt wird, bis sein Außendurchmesser mindestens näherungsweise gleich dem Außendurchmesser der durchgehenden Ummantelung ist.