CN102614581A - 具有电感滤波器的陶瓷套管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用在可植入医疗设备的外壳内的电气套管。该电气套管具有至少一个电气绝缘的基体和至少一个电气传导元件；该传导元件设置用于穿过该基体在外壳的内部空间和外部空间之间建立至少一个导电连接。该传导元件相对于该基体气密地密封。至少一个传导元件具有至少一种金属陶瓷。该电气套管还包括电气滤波器结构。至少一个传导元件构成该滤波器结构的电感的至少一个传导段。本发明还涉及一种可植入医疗设备，特别是心脏起搏器或除颤器，具有至少一个按照本发明的电气套管。本发明还涉及具有金属陶瓷的至少一个传导元件在该用于可植入医疗设备的电气套管中的应用。此外本发明还涉及一种制造用于可植入医疗设备的电气套管的方法。

Description

具有电感滤波器的陶瓷套管
技术领域
本发明涉及一种用在可植入医疗设备的外壳中的电气套管。而且，本发明涉及一种制造用于可植入医疗设备的电气套管的方法。
背景技术
在后公布的文献DE102009035972中公开了一种具有权利要求1的前序部分的特征的用于可植入医疗设备的电气套管。此外，公开了至少一个包括金属陶瓷的传导元件在用于可植入医疗设备的电气套管中的使用以及制造用于可植入医疗设备的电气套管的方法。
从现有技术可获悉许多用于各种不同应用的电气套管。作为实例包括US4678868、US7564674B2、US2008/0119906A1、US7145076B2、US7561917、US2007/0183118A1、US7260434B1、US7761165、US7742817B2、US7736191B1、US2006/0259093A1、US7274963B2、US2004116976A1、US7794256、US2010/0023086A1、US7502217B2、US7706124B2、US6999818B2、EP1754511A2、US7035076、EP1685874A1、WO03/073450A1、US7136273、US7765005、WO2008/103166A1、US2008/0269831、US7174219B2、WO2004/110555A1、US7720538B2、WO2010/091435、US2010/0258342A1、US2001/0013756A1、US4315054以及EP0877400。
DE69729719T2描述了一种用于有源可植入医疗设备（也称为可植入设备或治疗设备）的电气套管。这种类型的电气套管用来建立治疗设备的气密的封闭式内部与外部之间的电气连接。已知的可植入治疗设备为心脏起搏器或除颤器，它们通常包括密封的金属外壳，该金属外壳在其一侧上设有连接体（也称为头部或头部件）。所述连接体具有中空空间，其具有至少一个用于连接电极引线的连接插座。在此，连接插座包括电气接触以便将电极引线电气连接到可植入治疗设备的外壳内部中的控制电子器件。相对于周围环境的气密密封性是这种电气套管的基本的先决条件。因此，必须将引入电气绝缘基体中的引线没有间隙地引入到基体中，所述引线也称为传输元件，电信号通过所述传输元件传播。在此已经证明不利的是，引线通常由金属制成并且被引入到陶瓷基体中。为了确保两个元件之间的持久的连接，对基体中的通孔（也称为开口）的内表面金属化以便焊接引线。通孔中的金属化被证明难于沉积。只有借助昂贵的方法才能确保钻孔内表面的均匀金属化以及由此保证通过焊接使引线气密地密封连接到基体。焊接工艺本身需要其它部件，例如焊环。而且，利用焊环将引线连接到先前金属化的绝缘体的工艺是一种费力且难以自动化的工艺。
在US 7502217 B2中描述了一种用于可植入设备的套管，其中，金属制成的连接脚穿过绝缘体的开口延伸。除了滤波电容器该套管还包括作为独立组件的线圈，其为由导线构成的环形线圈。在套管中为了容纳该环形线圈设置了可以容纳该环形线圈的环形的槽。环形线圈通过焊接连接与滤波电容器以及套管的其它导线接头连接。因此有多个涉及多个组件的、要通过焊接建立的连接。由此一方面，这样的制造方法具有高度的复杂性，另一方面由于焊接步骤涉及只能分别以特定的方式焊接的不同的组件，因此在制造时极易出错。特别是在小型化构造时由于要焊接的不同组件彼此间的接近而存在产生不期望的焊接连接的危险，特别是在各焊接步骤中已经建立起来的焊接连接有可能被部分地熔化。此外作为附加的制造步骤要求将槽设置在套管中。最后套管体必须构成为多部分的，以能够容纳环形线圈，在此必须在附加的步骤中将多个部分互相连接。
发明内容
总之，本发明的任务是，至少部分地克服根据现有技术所导致的缺点。
本发明的任务是，提供用于可植入医疗设备的一种电气套管，该电气套管至少部分地避免了以上所提到的至少一个缺点。
本发明的另一任务在于提出具有电感滤波器的套管，其能够以更简单的方式、更高的准确率和更低的废品率来制造。
形成类别的权利要求的主题有助于至少一个任务的解决。依赖于这些权利要求的从属权利要求为所述主题的优选的实现。
为了解决所述任务，提出了一种用在可植入医疗设备的外壳中的、具有权利要求1的特征的电气套管。而且，为了解决所述任务，还提出了一种具有权利要求14的特征的、用于制造供可植入医疗设备所用的电气套管的方法。从属权利要求分别说明了优选的改进。就电气套管或者可植入医疗设备所描述的特征与细节也将适用于所述方法，反之亦然。
本发明特别是使得可植入医疗设备能够适合MRT检查。该可植入医疗设备所包括的电感或滤波器能够使磁共振断层造影设备（MRT）的高频激励脉冲还在套管中就已经被极大地衰减，由此保护该设备的电路免受电磁损害。
本发明涉及一种用在可植入医疗设备外壳内的电气套管。该电气套管具有至少一个电气绝缘的基体以及至少一个电气传导元件。该传导元件设置用于穿过该基体在该外壳的内部空间和外部空间之间建立至少一个导电连接。该传导元件特别是完全穿过基体延伸，优选沿基体的纵轴延伸。套管特别是设有与外部空间交界的上侧以及与内部空间交界的下侧。传导元件至少在该下侧和上侧之间延伸。为了电接触，传导元件直接与连接该上侧的空间、即外部空间交界，以及直接与连接该下侧的空间、即内部空间交界。传导元件相对于基体气密地密封。至少一个传导元件具有至少一种金属陶瓷。该金属陶瓷构成为导电的。因此传导元件构成连续的导电结构，以建立导电连接。电连接优选（特别是对于直流信号）是具有很小电阻的欧姆连接，即电阻例如不大于10 Ohm、1 Ohm、100 mOhm、10 mOhm 或1 mOhm。传导元件以及由此构成的连接内部空间和外部空间的导电结构的电导率优选大于1 S/m。传导元件以及由此设置的结构的电导率为至少1 S/m、至少10 S/m、至少 100 S/m、至少1000 S/m或至少104 S/m。优选该电导率为至少105或106 S/m，特别是至少107 S/m。
基体部分或全部由绝缘材料制成。该材料相当于在此所描述的基体的至少一种电气绝缘材料。基体和至少一个传导元件一体化地制成。
根据本发明，电气套管包括电气滤波器结构。至少一个传导元件构成该滤波器结构的电感的至少一个传导段。由此导电连接不仅提供欧姆连接，而且还提供该滤波器结构的电感。由于由此传导元件一方面构成外壳的内部空间和外部空间之间的导电连接，同时还构成滤波器结构的一个组件，即至少一个电感，因此可以简化制造过程并提高集成程度。
电气滤波器结构构成电气滤波器。该电气滤波器结构与由传导元件建立的导电连接连接。电气滤波器结构被理解为这样的网络：对于施加在该滤波器结构上的不同信号频率具有不同的阻抗。电气滤波器结构设置用于对由导电连接传输的信号的不同频率分量进行不同的衰减。这种频率和衰减之间的依赖关系也称为频率选择性。
特别是至少一个传导段具有不同于直线的纵向延伸。由此传导段长于连接至少一个传导段的点之间的最短距离。由此在相同的容积下可以相对于传导段的直线延伸提高电感值。偏离于直线的纵向延伸可以通过弯折或弧形或两者的组合实现。
此外，按照本发明，至少一个传导段是电感的绕组的至少一部分。该传导段具有至少一个弧形或具有至少一个弯折。因此，绕组不必圆形或螺旋形地延伸，而是可以具有分离的、被表示为弯折的方向变化。优选至少一个传导段具有一个或多个完全的绕组。每个绕组具有传导段纵向延伸的360°的方向变化。方向变化可以以沿传导段分离的弯折的形式或弧形的连续弯曲的形式进行。
至少一个传导段在两个或三个不同的空间方向上延伸。因此至少一个传导段形成至少一个重复的三角形、梯形或矩形延伸，或者螺旋形延伸。重复的三角形延伸包括优选具有相同角度的弯折。相继、优选是直接相继的弯折的弯折方向是相反的。重复的梯形延伸包括更多的弯折，其中由两个直接相继的弯折构成的第一组弯折具有相同的弯折方向，而由两个弯折构成的紧随其后的第二组弯折的弯折方向与第一组弯折的弯折方向相反。第二组弯折具有相同的弯折方向。梯形延伸的弯折的角度特别可以是90°，在这种情况下给出矩形延伸。在一优选实施方式中，采用延伸段的矩形延伸，它们或平行于或垂直于直线延伸，特别是平行于或垂直于具有由导电连接连接起来的点的直线。三角形、梯形或矩形延伸优选在一个平面内，并由此在两个不同的空间方向上。替代地，传导段在空间上延伸，即在三个不同的空间方向上延伸。如果传导段在三个不同的空间方向上延伸，则三角形、梯形或矩形延伸的角度为空间角。在另一实施方式中，至少一个传导段是螺旋形（Helix）的。因此该传导段在三个不同的空间方向上延伸。该螺旋优选具有恒定的半径，但也可以具有沿螺旋的延伸变化的半径。此外，螺旋在其纵轴上的高度增加可以是恒定的，但在另一实施方式中该高度增加也可以正的和可变的。此外，至少一个传导段可以是螺线形（Spirale）的，优选是在平面内延伸的螺线。
在一特殊的实施方式中，传导段具有多个带有角度的弯折，其中，这些弯折的角度的绝对值相等并且至少两个弯折的角度具有不同的符号。在另一实施方式中，传导段具有多个弯折并且在两个相继的弯折之间的子段等长。
在本发明的另一实施方式中，除电感外，至少有另一个组件由基体和/或传导元件构成。在此，传导元件具有电容器或机电谐振器的至少一个电极面。该电容器或机电谐振器由滤波器结构构成。
此外，电气绝缘的基体的段可以构成电容器的介电层。替换或与此组合的，电气绝缘的基体的段可以构成机电谐振器的压电体。根据该实施方式，电气绝缘的基体的一部分构成滤波器结构组件的一部分。因此，滤波器结构可以包括多个由传导元件段或基体段构成的组件。因此传导元件段可以构成电极面或电感的传导段。构成电极面的传导元件段与构成电感的传导元件的传导段不同。因此滤波器结构可以具有多个组件，特别是由传导元件和基体构成的至少一个电感和至少一个电容。这些组件特别是由传导元件段和基体段构成。
在另一实施方式中，滤波器结构包括附加的频率选择组件，该附加的频率选择组件是单独的、个体独立的，不是由至少一个传导元件也不是由基体构成的。由于按照本发明的由传导元件构成的电感已经表现为频率选择组件，因此将滤波器结构的其它的、单独的组件称为附加的频率选择组件。因此，在本发明的实施方式中，滤波器结构包括附加的频率选择组件。传导元件构成至少一个与附加的频率选择组件连接的接触面。特别是，至少一个连接段构成至少一个接触面。此外该附加的频率选择组件的一个接头与该接触面连接。该连接特别是电连接。该附加的频率选择组件构成为电容器、附加电感、机电谐振器或集成的滤波器电路。如果该附加的频率选择组件构成为电容器，则该电容器可以构成为云母或陶瓷电容器，或构成为薄膜电容器、金属纸电容器、电解电容器或者双层电容器。如果该附加的频率选择组件构成为附加电感，则该附加电感可以构成为有芯或无芯的线圈。如果该附加的频率选择组件构成为机电谐振器，则该谐振器可以构成为压电石英、SAW滤波器或BAW滤波器。SAW滤波器也称为表面波滤波器，其中SAW表示“表面声波（surface acoustic wave）”。BAW滤波器也称为“体声波滤波器（Bulk-acoustic-wave- Filter）”。集成的滤波器电路包括集成在一个外壳中的电路元件。附加的频率选择组件形成一个单独个体并在必要时具有自身的外壳和优选用于电耦合的接头。附加的频率选择组件优选是SMD组件。其结构形状特别是按照标准定义的结构形状，例如根据JEDEC标准的结构形状。
附加的频率选择组件具有至少一个接头。该接头通过焊接连接或借助压制座（Presssitz）与至少一个接触面物理地连接。该接头构成为导电面或构成为导电的连接脚。在本发明的电气套管中，可以设置用于容纳附加的频率选择组件的凹槽。该凹槽优选设置在基体的表面上。
原则上滤波器结构可以包括一个或多个附加的频率选择组件。这些附加的频率选择组件可以设置在电气套管的表面上、设置在套管内，特别是基体内，或者设置在在基体表面上和/或传导段表面上形成的凹槽内。此外，电气套管可以包括组件保持器，可以将附加的频率选择组件置于其内。该组件保持器除了机械保持件外还具有至少一个电触头。
在本发明的另一实施方式中，滤波器结构具有作为导电连接中的串联滤波器的、由传导元件构成的电感。因此该由传导元件构成的电感构成串联滤波电感。此外滤波器结构还可以具有至少一个电容器形式的电容元件，其至少一个电极面由传导元件构成。替代地或与之组合地，滤波器结构还可以具有作为附加的频率选择组件构成的电容器形式的电容元件。该电容元件与由传导元件构成的电感一起形成LC并联振荡回路。这样形成的并联振荡回路在导电连接中串联连接。
按本发明的套管可以具有滤波器结构，其中至少一个传导元件除了由该传导元件的传导段构成的滤波器结构的电感外，还具有滤波器结构的至少一个导电面，如在本申请人W.C. Heraeus GmbH在申请日2011年1月31日提出的申请“具有滤波器的陶瓷套管”（内部案号P11392）中所述的，在此一并引用。特别是按照本发明的套管的滤波器结构可以包括至少一个电容、电感和/或机电谐振器，如所述申请“具有滤波器的陶瓷套管”中所述，和/或至少一个频率选择组件，如所述申请“具有滤波器的陶瓷套管”中所述。
优选滤波器结构构成1阶、2阶或高阶带阻滤波器或低通滤波器。滤波器结构特别是可以包括LC并联振荡回路，如以上所述的LC并联振荡回路。该LC并联振荡回路与导电连接串联连接，优选串联地置于导电连接中。滤波器结构还可以包括LC串联振荡回路，其作为耗散滤波器与内部空间和外部空间之间的导电连接相连接。LC串联振荡回路包括至少一个由传导元件构成的电感。
此外滤波器结构还可以包括具有两个串联电感和一个连接在中间的并联电容的T电路形式的传输滤波器(Durchgangsfilter)。该两个串联电感中的至少一个由传导元件构成。滤波器结构还可以包括具有两个并联电容和一个连接在中间的串联电感的π电路形式的传输滤波器。在此该串联电感由传导元件构成。
此外，滤波器结构还可以具有附加的机电耗散滤波器或附加的机电串联滤波器。具有至少一个电容的滤波器结构包括至少一个带有至少一个由传导元件构成的电极面的电容。这样的电容还可以包括由基体构成的介电层。此外包括电容和机电耗散滤波器的滤波器结构还可以提供该机电耗散滤波器作为个体独立或具有自身的外壳的附加的频率选择组件。此外滤波器结构还可以具有多个电感，其中至少一个电感由传导元件构成，而至少另一个电感由独立的线圈构成，该线圈例如以至少一个具有或没有磁芯的导线绕组的形式，或以构成为独立个体（例如作为SMD组件）的电感的形式。
按照本发明的另一实施方式，电气套管具有多个传导元件。该多个传导元件分别构成滤波器结构的至少一个电感的至少一个传导段。在此可将具有多个抽头的电感视为一个单个的电感。
电感的传导段可以部分或全部地由磁性材料制成，以达到高电感值。该磁性材料可以是软磁性材料，并且优选其复数磁导率（Permeabilität）的实部至少为200或500，而虚部至少为该复数磁导率实部的1/1000或至少1/100。通过较高的实部>>1，使电感值数倍于自由空间中的电感。通过使虚部大于0产生磁化损耗，借助于该磁化损耗可以使不期望的信号分量衰减。该磁性材料可以环状地围绕电感的传导段。在此，传导段可以沿直线延伸，但优选至少一个传导段具有不同于直线的纵向延伸。可以将磁性材料作为生坯以预烧结或烧结的形式在制造方法的范围内引入基体生坯中和/或围绕传导元件或传导元件生坯设置。
此外本发明还借助用于具有至少一个按照本发明的电气套管的可植入医疗设备的外壳实现。
此外本发明还借助一种具有至少一个按照本发明的电气套管的可植入医疗设备实现，特别是心脏起搏器或除颤器。
此外本发明还借助用在用于可植入医疗设备的电气套管中的具有金属陶瓷的至少一个传导元件实现，该传导元件构成该套管的电气滤波器结构的电感的至少一个传导段。
最后，可以通过一种用于制造可植入医疗设备的电气套管的方法实现本发明。所述方法包括下列步骤：
a.由电气绝缘材料产生针对至少一个基体的至少一个基体生坯；
b.形成针对至少一个传导元件的至少一个含金属陶瓷的传导元件生坯；
c.把至少一个传导元件生坯引入基体生坯；
d.具有至少一个基体生坯的基体生坯经历焙烧，以获得具有至少一个传导元件的至少一个基体。
该方法还包括形成电气套管的电气滤波器结构的步骤。以及包括形成作为电气滤波器结构的电感的传导段的、传导元件生坯的至少一段的步骤b。
可以在将传导元件生坯引入基体生坯时或在将其引入基体生坯之前使其成型。优选在将传导元件生坯引入基体生坯之前构成基体生坯，但是也可以与传导元件生坯的形成和/或引入同时地构成基体生坯。将基体生坯与至少一个传导元件生坯一起焙烧，优选在将传导元件生坯引入基体生坯之后。
在本发明方法的一种优选实施方式中，形成滤波器结构的步骤包括形成电容元件。在此形成电容形式的电容元件，该电容元件的至少一个电极面由传导元件的一段构成。因此该电容包括至少一个由传导元件的一段构成的电极面。该电容的介电层由基体的一段构成。该电极面以及该介电层都通过对传导元件生坯的段和基体生坯的段进行面形成而构成。特别是至少一个电极面通过对传导元件生坯的至少一段的面形成而构成。介电层以类似的方式通过对基体生坯的段进行面形成而构成。此外，将传导元件生坯的段形成为连接段。该连接段这样形成：以将电容元件与电感的传导段物理地连接。由此，传导元件生坯的段被形成为连接段，在此，在将连接段进行焙烧或烧结之后，设置电容元件与电感的传导元件之间的物理连接。由于连接段是作为传导元件生坯的段构成的并含金属陶瓷，因此连接段在烧结之后是导电的并在烧结后将电容元件与电感或与电感的传导段导电连接。连接段以及电容和电感这样形成：使得构成LC并联振荡回路。替代地，还可以这样形成连接段并与电容和电感连接：使得由于电容和电感通过连接段的连接而形成LC串联振荡回路。
因此，按照本发明的制造方法，将传导元件生坯的段形成为电极面，以在焙烧步骤之后得到至少部分地由传导元件段构成的电容器。由于按照本发明还可以将传导元件生坯的段形成为电感的传导段，因此可以通过形成传导元件的段通过传导元件或基体的结构形成来制造不同类型的组件。为了连接这些组件，优选同样通过形成传导元件的段来产生连接段。由此通过形成传导元件段和至少一个基体段形成具有多个组件的滤波器结构。特别是通过形成基体段和传导元件段可以产生构成高阶滤波器的滤波器结构。
附加地，还可以将附加的、个体独立的组件设置在电气套管中并成为滤波器结构的一部分。这可以通过将传导元件段构成为接触面来实现，优选通过对传导元件段的面形成。这样，该个体独立的组件可以在该接触面上连接到滤波器结构上，并由此成为滤波器结构的一部分。该个体独立的组件尤其是相当于在此描述的独立的组件。
因此按照本发明，形成滤波器结构的步骤包括形成作为至少一个接触面的传导元件的段。该方法还包括将至少一个预制的频率选择组件引入传导元件生坯或基体生坯。替代地，将至少一个预制的频率选择组件设置在传导元件生坯段或基体生坯段上。此外，将至少一个频率选择组件与至少一个接触面连接。在将传导元件生坯引入基体生坯之前或之后引入频率选择组件并进行连接。替代地，在焙烧步骤之后将至少一个预制的频率选择组件设置在基体上或基体中，并与传导元件连接。
在此频率选择组件是个体独立的组件，特别是预制的组件。频率选择组件在其与接触面连接之前或设置在基体生坯或传导元件生坯之上或之中之前就已经设有接头。因此在焙烧步骤之前将该预制的组件与生坯连接，或者在焙烧之后或预烧结过程之后与传导元件或基体连接。特别是在焙烧之后或在所有预烧结工艺结束之后将预制的组件与接触面电连接。
通过在基体和传导元件之间制造稳固接合的连接，可以使基体和传导元件彼此气密地密封。这特别是可以通过在将基体生坯和传导元件生坯置于接触后进行烧结来实现。将至少一个传导元件生坯引入基体生坯中使传导元件生坯与基体生坯直接接触。
通过将传导元件生坯的至少一段置于模具中，将该传导元件生坯的至少一段构成为电感的传导段，如以上借助于对传导段的形成描述所描述的。在将传导元件生坯引入基体生坯中之前，可以对传导元件生坯进行预烧结。由此可以达到一定的稳定性，从而使得在引入传导元件生坯时不会使其无意地变形。
如果期望，还可以用金属陶瓷构成保持元件，其中，使保持元件生坯围绕基体或基体生坯延伸并进行烧结。因此，相应的电气套管还包括在周边围绕基体延伸的保持元件。
最后，在本发明的制造具有电气套管的外壳的方法中，其中，首先制造外壳生坯，优选采用含金属陶瓷的材料，在此，在烧结步骤之前或之后，将电气套管置于外壳内特别是外壳的外壳壁内。在此，在将电气套管作为生坯引入时，可以对外壳进行预烧结或使其作为生坯存在。
综上，在本发明的范围内，以下实施方式将被认为是特别优选的：
所提出的电气套管被设置用于在可植入医疗设备中使用，其中该可植入医疗设备特别地可以作为有源可植入医疗设备（AIMD）构成，并且特别优选地作为治疗设备构成。
原则上，术语可植入医疗设备包括被设置为执行至少一个医疗功能并且可以被引入到人或动物用户的身体组织中的任何设备。原则上，医疗功能可以包括选自这样的组的任何功能，该组由治疗功能、诊断功能和外科手术功能组成。特别地，医疗功能可以包括至少一个执行器功能，其中借助至少一个执行器将至少一个刺激施加到身体组织上，特别是施加电刺激。
原则上，术语有源可植入医疗设备（也称为AIMD）包括可以将电气信号从气密密封的外壳传导到用户身体组织的部分中和/或可以接收来自用户身体组织的该部分的电气信号的所有可植入医疗设备。因此，术语有源可植入医疗设备特别地包括心脏起搏器，耳蜗植入物，可植入心律转变器/除颤器，神经刺激器、大脑刺激器、器官刺激器或肌肉刺激器以及可植入监视设备，助听器、视网膜植入物，肌肉刺激器，可植入药泵，人造心脏，骨生长刺激器，前列腺植入物，胃植入物等等。
可植入医疗设备，特别是有源可植入医疗设备，一般可以包括特别是至少一个外壳，特别是至少一个气密密封的外壳。外壳可以优选地包围至少一个电子单元，例如可植入医疗设备的控制和/或分析电子单元。
在本发明的范围中，可植入医疗设备的外壳应当被理解为这样的元件，其至少部分地包围可植入医疗设备的至少一个功能元件，所述至少一个功能元件被设置为执行所述至少一个医疗功能或者促进该医疗功能。特别地，外壳包括完全地或者部分地容纳功能元件的至少一个内部空间。特别地，外壳可以被设置为向功能元件提供免受操作期间和/或处理时出现的应力的机械保护，和/或向功能元件提供免受诸如通过体液产生的影响之类的外界影响的保护。特别地，外壳可以从外表上看限制和/或封闭可植入医疗设备。
在此，内部空间应当被理解为可植入医疗设备的尤其是外壳内的区域，该区域可以完全地或者部分地容纳功能元件并且在植入状态下不接触身体组织和/或不接触体液。内部空间可以包括可以完全地或者部分地闭合的至少一个中空空间。然而，可替换地，内部空间也可以完全地或者部分地例如由所述至少一个功能元件和/或由至少一种填充材料填充，所述填充材料例如是至少一种浇注料，例如环氧树脂或类似材料形式的至少一种浇注材料。
形成对照的是，外部空间应当被理解为外壳外部的区域。这特别地可以是这样的区域，其在植入状态下可以接触身体组织和/或体液。但是可替换地或者附加地，外部空间也可以是或者包括只可从外壳外部接近而在此过程中不必接触身体组织和/或体液的区域，例如可植入医疗设备的连接元件的、对于电气连接元件（例如电气插头连接器）来说可从外部接近的区域。
外壳和/或特别是电气套管可以特别地被构成为气密密封的，使得例如内部空间相对于外部空间是气密密封的。在本发明的范围中，术语“气密密封”在此可以说明在常见时间段（例如5-10年）内按规定使用的情况下湿气和/或气体根本不可能或者仅最小程度地渗透穿过气密密封的元件。可以例如通过泄漏测试确定的所谓的泄漏率是可以例如描述气体和/或湿气通过设备（例如通过电气套管和/或外壳）的渗透的物理参数。相应的泄漏测试例如可以利用氦泄漏测试仪和/或质谱仪执行并且在Mil-STD-883G方法1014标准中规定。在此，依据要检查的设备的内部体积来确定最大可允许氦泄漏率。依照MIL-STD-883G方法1014第3.1节中规定的方法并且考虑本发明的应用中使用的、要检查的设备的体积和腔体，所述最大可允许氦泄漏率可以例如为从1x10-8 atm*cm³/sec至1x10-7 atm*cm³/sec。在本发明的范围内，术语“气密密封”特别地可以表示要检查的设备（例如外壳和/或电气套管或具有电气套管的外壳）具有小于1x10-7 atm*cm³/sec的氦泄漏率。在一个有利的实施方式中，氦泄漏率可以小于1x10-8 atm*cm³/sec，特别地小于1x10-9 atm*cm³/sec。出于标准化的目的，上述氦泄漏率也可以转换成等效标准空气泄漏率。ISO 3530标准中说明了等效标准空气泄漏率（Equivalent Standard Air Leak Rate）的定义和所述转换。
电气套管是被设置为创建至少一个电气传导路径的元件，所述传导路径在外壳的内部空间至外壳外部的至少一个外部点或区域之间延伸，所述至少一个外部点或区域特别地位于外部空间中。因此，使得可以建立例如到设置在外壳外部的引线、电极和传感器的电气连接。
在常见的可植入医疗设备中通常设有外壳，该外壳可以在一侧包括头部件（也称为头部或连接体），该头部件可以承载用于连接引线（也称为电极引线或导线）的连接插座。连接插座包括例如电气接触，这些电气接触用来将引线电气连接到医疗设备的外壳的内部中的控制电子单元。通常，在电气连接进入医疗设备的外壳中所在的位置处设置电气套管，该电气套管以气密密封的方式插入到相应的外壳开口中。
由于可植入医疗设备的使用类型，它们的密封性和生物相容性通常是最重要的要求之一。本文提出的依照本发明的可植入医疗设备特别地可以插入到人或动物用户，尤其是患者的身体中。由此，可植入医疗设备通常暴露给身体的机体组织的液体。因此，通常重要的是，没有体液渗透到可植入医疗设备中并且没有液体从可植入医疗设备泄漏。为了确保这点，可植入医疗设备的外壳以及由此还有电气套管应当具有尽可能完全的不可渗透性，特别是相对于体液。
此外，电气套管应当确保所述至少一个传导元件与外壳之间的高电气绝缘，和/或如果存在多个传导元件的话所述多个传导元件之间的高电气绝缘。在此，所达到的绝缘电阻优选地为至少数兆欧姆（Ohm），特别地超过20兆欧姆，并且优选达到很小的泄漏电流，特别地可以小于10pA。此外，在存在多个传导元件的情况下，各传导元件之间的串扰和电磁耦合优选地低于医疗应用预先给定的阈值。
本发明的公开的电气套管非常适合于上述应用。此外，该电气套管也可以用在超出上述应用的、对生物相容性、密封性和抵抗腐蚀的稳定性提出特殊要求的应用中。
本发明的电气套管特别地可以满足上述密封性要求和/或上述绝缘要求。
如上所述，电气套管包括至少一个电气绝缘基体。在本发明的范围内，基体应当被理解为在电气套管中例如通过由基体直接地或者间接地保持或者承载所述至少一个传导元件来满足机械保持功能的元件。特别地，所述至少一个传导元件可以完全地或者部分地直接或者间接嵌入到基体中，特别是通过基体与传导元件之间的稳固接合的连接以及特别优选地通过基体和传导元件的共同烧结。特别地，基体可以具有至少一个面向内部空间的侧面以及至少一个面向外部空间和/或可从外部空间接近的侧面。
如上所述，基体被设计为电气绝缘的。这意味着基体完全地或者至少按区域地由至少一种电气绝缘材料制成。在此，电气绝缘材料应当被理解为电阻率为至少107 Ohm*m、特别地至少108 Ohm*m、优选地至少109 Ohm*m以及特别优选地至少1011 Ohm*m的材料。特别地，基体可以设计为，使得如上所述例如通过在传导元件与外壳之间实现以上所述的电阻，至少基本上防止在传导元件与外壳之间和/或在多个传导元件之间的电流流动。特别地，基体可以包括至少一种陶瓷材料。
在此，传导元件或者电气传导元件一般性地应当被理解为被设置为在至少两个位置和/或至少两个元件之间建立电气连接的元件。特别地，传导元件可以包括一个或多个电气导体，例如金属导体。在本发明的范围内，如上所述传导元件完全地或者部分地由至少一种金属陶瓷制成。附加地，还可以提供一个或多个其它电气导体，例如金属导体。传导元件可以例如设计为一个或多个插头脚和/或弯曲导体的形式。此外，传导元件可以例如在基体和/或电气套管的面向内部空间的侧面上和/或在基体和/或电气套管的面向外部空间或者可从外部空间接近的侧面上包括一个或多个连接接触，例如一个或多个插头连接器，例如一个或多个从基体伸出或者可以通过其它方式从内部空间和/或外部空间电气接触的连接接触。传导元件可以例如可以在基体的面向内部空间的侧面上平坦地与基体平齐和/或从基体伸进内部空间或者还连接到另一个元件。不管内侧的设计如何，这同样也适用于基体的面向外部空间的侧面。
所述至少一个传导元件可以以各种各样的方式建立内部空间与外部空间之间的导电连接。例如，传导元件可以从传导元件的设置在基体的面向内部空间的侧面上的至少一个部分延伸到传导元件的设置在面向外部空间或者可从外部空间接近的侧面上的至少一个部分。然而，原则上其它布置也是可行的。因此，传导元件例如也可以包括以导电的方式彼此连接的多个部分传导元件。此外，传导元件可以延伸到内部空间和/或外部空间中。例如，传导元件可以包括设置在内部空间中的至少一个区域和/或设置在外部空间中的至少一个区域，其中这些区域可以例如彼此电气连接。不同的实施例还将在以下详细解释。
所述至少一个传导元件可以在基体和/或电气套管的面向内部空间的侧面上和/或在基体和/或电气套管的面向外部空间或者可从外部空间接近的侧面上包括至少一个电气连接元件，和/或连接到这种类型的电气连接元件。如上所述，例如可以在一个或两个所述侧面上分别提供一个或多个插头连接器和/或一个或多个接触面和/或一个或多个接触弹簧和/或一个或多个另外类型的电气连接元件。所述至少一个可选的连接元件例如是所述至少一个传导元件的部件和/或可以导电地与至少一个传导元件连接。例如，套管的传导元件的一个或多个传导元件可以与一个或多个内部连接元件和/或一个或多个外部连接元件接触。内部连接元件的材料应该能持久地连接到传导元件。外部连接元件应该必须是生物相容的，并且应该能够持久地连接到至少一个传导元件。
特别地，电气绝缘基体可以支撑所述至少一个传导元件。基体的所述至少一种材料优选地应当如上所述是生物相容的，并且应当具有足够高的绝缘电阻。已经证明对于本发明的基体有利的是该基体包括选自这样的组的一种或多种材料，该组由以下组成：氧化铝（Al2O3）、二氧化锆（ZrO2）、氧化铝增韧氧化锆（ZTA）、氧化锆增韧氧化铝（ZTA—Zirconia Toughened Aluminum（氧化锆增韧铝）—Al2O3/ ZrO2）、钇增韧氧化锆（Y-TZP）、氮化铝（AlN）、氧化镁（MgO）、压电陶瓷材料、钡（Zr，Ti）氧化物、钡（Ce，Ti）氧化物以及铌酸钾钠。
保持元件包围基体并且用作连接到可植入设备的外壳的连接元件。边缘体的材料必须是生物相容的、易于加工、抗腐蚀、以及能够按稳固接合的方式持久地连接到基体和外壳。对于根据本发明的边缘体而言证明有利的是，边缘体包括下列金属的至少之一和/或基于下列金属至少之一的一种合金：铂、铱、铌、钼、钽、钨、钛、钴铬合金或者锆。
在所提出的电气套管中，至少一个传导元件包括至少一个金属陶瓷。
基体特别地可以完全地或者部分地由一种或多种可烧结材料制成，特别地由一种或多种基于陶瓷的可烧结材料制成。一个或多个传导元件可以完全地或者部分地由一种或多种基于金属陶瓷的可烧结材料制成。但除此之外，如上所述，所述至少一个传导元件也可以包括一个或多个其它导体，例如一个或多个金属导体。
在本发明的范围内，“金属陶瓷”指的是由至少一种金属基质中的一种或多种陶瓷材料制成的复合材料，或者由至少一种陶瓷基质中的一种或多种金属材料制成的复合材料。为了产生金属陶瓷，例如可以使用至少一种陶瓷粉末和至少一种金属粉末的混合物，该混合物例如可以被掺入至少一种粘合剂以及必要时的至少一种溶剂。金属陶瓷的一种或多种陶瓷粉末优选地具有小于10µm、更优选地小于5µm以及特别优选地小于3µm的平均粒度。金属陶瓷的一种或多种金属粉末优选地具有小于15µm、更优选地小于10µm以及特别优选地小于5µm的平均粒度。为了产生基体，例如可以使用至少一种陶瓷粉末，所述至少一种陶瓷粉末例如可以被掺入至少一种粘合剂以及必要时的至少一种溶剂。在此，所述一种或多种陶瓷粉末优选地具有小于10µm（1µm等于1x10-6m）、更优选地小于5µm、特别优选地小于3µm的平均粒度。特别地，在此粒度分布的中间值或者d50值被认为是平均粒度。d50值描述的是这样的值，在该值处，陶瓷粉末和/或金属粉末的颗粒的50%比d50值更精细并且另外的50%比d50值更粗糙。
在本发明的范围内，烧结或烧结工艺一般化地应当被理解为用于制造材料或工件的方法，在该方法中加热和由此化合粉末状、特别是细粒状陶瓷/或金属物质。该工艺可以在不将外部压力施加到要加热的物质上的情况下进行，或者可以特别地在升高施加到要加热的物质上的压力下进行，例如在至少2巴的压力，优选地更高的压力，例如至少10巴、特别地至少100巴或者甚至至少1000巴的压力下进行。该工艺可以特别地完全地或者部分地在低于粉末状材料的熔化温度的温度下，例如在700℃至1400℃的温度下进行。该工艺可以特别地完全地或者部分地在工具和/或模具中执行，使得模型成型可以与烧结工艺关联。除了粉末状材料之外，用于烧结工艺的原材料还可以包括其它材料，例如一种或多种粘合剂和/或一种或多种溶剂。烧结工艺可以在一个步骤中或在多个步骤中进行，其中可以在烧结工艺之前进行其它步骤，例如一个或多个成型步骤和/或一个或多个脱离步骤。
特别地，可以在制造所述至少一个传导元件时和/或可选地在制造所述至少一个基体时使用以下方法，其中首先制造至少一个生坯，随后从所述生坯制造至少一个棕坯，并且随后通过棕坯的至少一个烧结步骤从所述棕坯制造成品工件。在此，可以针对传导元件和基体制造单独的生坯和/或单独的棕坯，随后可以将这些生坯和/或棕坯连接。但是可替换地，还可以针对基体和传导元件产生一个或多个公共的生坯和/或棕坯。再次可替换地，可以首先产生单独的生坯，接着可以连接所述生坯，并且随后可以从连接的生坯中产生公共的棕坯。通常，生坯应当被理解为工件的坯料（Vor-Formkörper），其包括原材料，例如所述至少一种陶瓷和/或金属粉末，以及此外必要的一种或多种粘合材料和/或一种或多种溶剂。棕坯应当被理解为通过至少一个脱离步骤（例如至少一个热和/或化学的脱离步骤）从生坯产生的坯料，其中在脱离步骤中将所述至少一种粘合剂和/或所述至少一种溶剂至少部分地从坯料中移除。
尤其是用于金属陶瓷的，但是同样地例如用于基体的烧结工艺可以与常用于均匀粉末的烧结工艺类似地进行。例如，材料可以在烧结过程中在高温下以及必要时在高压下压实，使得金属陶瓷是近似紧密的或者具有最多封闭的孔隙度。通常，金属陶瓷的特征在于特别高的硬度和耐磨性。与烧结硬金属相比，包括金属陶瓷的传输元件通常具有更高的抗热冲击和氧化性能，并且通常具有与周围绝缘体匹配的热膨胀系数。
对于依照本发明的套管而言，金属陶瓷的所述至少一种陶瓷组分特别地可以包括至少一种以下材料：氧化铝（Al2O3）、二氧化锆（ZrO2）、氧化铝增韧氧化锆（ZTA）、氧化锆增韧氧化铝（ZTA—氧化锆增韧铝—Al2O3/ ZrO2）、钇增韧氧化锆（Y-TZP）、氮化铝（AlN）、氧化镁（MgO）、压电陶瓷材料、钡（Zr，Ti）氧化物、钡（Ce，Ti）氧化物或铌酸钾钠。
对于依照本发明的套管而言，金属陶瓷的所述至少一种金属组分特别地可以包括至少一种以下金属和/或基于至少一种以下金属的合金：铂、铱、铌、钼、钽、钨、钛、钴或锆。通常，当金属含量超过所谓的渗滤阈值时在金属陶瓷中产生导电连接，在所谓的渗滤阈值时烧结的金属陶瓷中的金属颗粒至少点状地彼此连接，使得允许电气传导。为此，根据经验金属含量应当按体积为25%和更多，优选地按体积为32%，特别地按体积超过38%，这取决于材料的选择。
在本发明的范围内，措辞“包括金属陶瓷”和“含金属陶瓷的”同义地使用。因此，这两个措辞指的是元件是包括金属陶瓷的元件特性。该含义也包括以下实施方式变型，即元件（例如传导元件）由金属陶瓷组成，即完全由金属陶瓷制成。
在一个优选的实施方式中，所述至少一个传导元件和基体二者可以包括在烧结方法中或者可以在烧结方法中制造的一个或多个部件，或者所述至少一个传导元件和基体二者在烧结方法中或者可以在烧结方法中制造。特别地，基体和传导元件在共同烧结方法中或者可以在共同烧结方法中制造，所述方法即这些元件同时烧结的方法。例如，传导元件和基体可以分别包括在至少一个烧结方法的范围内制造以及优选地压实的一个或多个陶瓷部件。
例如，基体生坯可以由绝缘材料化合物制造。这可以例如通过在模具中按压该材料化合物而进行。为此，绝缘材料化合物有利地为粉末物质，该粉末物质具有粉末颗粒的至少最小的内聚力。在此，生坯的制造例如通过挤压粉末物质或通过利用可塑成型或浇铸的成型和接着的干燥而进行。
这些方法步骤也可以用来成型至少一个包括金属陶瓷的传导元件生坯。在此例如可以规定，被挤压成传导元件生坯的粉末是包括金属陶瓷的或者由金属陶瓷组成或者包括至少一种用于金属陶瓷的原材料。随后，可以组合这两种生坯，即基体生坯和传导元件生坯。传导元件生坯和基体生坯的制造也可以例如通过多组分注塑成型、共挤等等而同时地进行，使得随后不再需要连接它们。
当烧结生坯时，生坯优选地经受低于生坯粉末颗粒的熔化温度的热处理。因此通常导致材料的压实以及由此导致生坯的孔隙度和体积的明显降低。因此，所述方法的一个特殊性在于，基体和传导元件优选地可以一起烧结。因此，随后优选地不再需要连接这两个元件。
通过烧结，传导元件优选地以压紧配合的方式（kraftschlüssig）和/或强制联锁的方式（formschlüssig）和/或稳固结合的方式(stoffschlüssig)连接到基体。由此优选地实现了传导元件在基体中的气密集成。优选地，不再需要后续的将传导元件焊接或熔接到基体中。相反地，通过包括金属陶瓷的生坯的优选的共同烧结和优选的利用而实现基体与传导元件之间的气密密封连接。
本发明的方法的一个有利的改进的特征在于，烧结包括所述至少一个可选的基体生坯的仅仅部分的烧结，其中所述部分的烧结可以实现和/或包括例如以上描述的脱离步骤。优选地，在所述仅仅部分的烧结的范围内对生坯进行热处理。在此过程中通常已经发生生坯体积的收缩。然而，生坯的体积通常未达到其最终状态。相反地，通常还需要其它热处理，即最终烧结，其中一个或多个生坯收缩到其最终尺寸。在所述实施方式变型的范围内，优选地仅仅部分地烧结生坯以便已经获得使得生坯更易于处理的特定稳定性。
特别地，用于制造传导元件的至少一个生坯和/或基体的至少一个生坯的原材料可以是干燥粉末或者包括干燥粉末，其中干燥粉末在干燥状态下压制成生坯并且具有足以维持其压制的生坯形状的粘附性。然而，可选地，除了所述至少一种粉末之外，原材料还可以包括一种或多种其它组分，例如如上所述的一种或多种粘合剂和/或一种或多种溶剂。这种类型的粘合剂和/或溶剂（例如有机和/或无机的粘合剂和/或溶剂）原则上是本领域技术人员公知的，并且例如在商业上可获得。原材料可以例如包括一种或多种浆液（Schlicker）或者是浆液。在本发明的范围内，浆液是由一种或多种材料制成的粉末的颗粒在液体粘合剂中以及必要时在基于水的或有机的粘合剂中的悬浮液。浆液具有高的粘度并且可以在不施加高压的情况下简单地被成型为生坯，例如通过浇铸或注塑或通过可塑成型。
在生坯由浆液制成的情况下，通常低于使用的陶瓷材料、金属陶瓷材料或者金属材料的熔化温度地执行，但是在个别情况下也可以刚好高于多组分混合物的较低熔化组分（这大多为金属组分）的熔化温度地执行的烧结工艺导致粘合剂缓慢地从浆液中扩散出来。过于快速的加热通过转变到气相而导致粘合剂的体积的迅速增加以及导致生坯的破坏或者导致工件中不希望的缺陷的形成。
热塑性或热固性塑料聚合物、蜡、热凝胶物质和/或表面活性物质例如可以用作粘合剂，也称为Binder（粘合剂）。在此，这些物质可以单独地使用或者用作这样的多种组分的粘合剂混合物。如果在挤压方法的范围内产生套管的各元件或者所有元件（基体生坯，传导元件生坯，套管坯件），那么粘合剂的化合物应当使得通过喷嘴挤出的元件线足够形状稳定以便容易地维持由喷嘴预先给定的形状。适当的粘合剂（也称为粘合剂）对于本领域技术人员是已知的。
与传导元件包括至少一个金属陶瓷的本发明形成对照的是，在现有技术中传导元件为金属导线或其它金属工件。依照本发明设有金属陶瓷的传导元件可以容易地连接到基体，因为金属陶瓷和绝缘元件是陶瓷材料或包括陶瓷材料。基体也可以称为绝缘元件，以特别是响应电气功能；在此这些术语也可以交换。可以由传导元件和由基体二者产生生坯，随后该生坯经受烧结工艺。这样得到的电气套管不仅是特别生物相容的和耐用的，而且具有良好的气密密封性。在传导元件与基体之间不出现裂缝或仍然要焊接的连接部位。相反地，在烧结时得到基体和传导元件的连接。因此在本发明的特别优选的实施方式变型中规定，所述至少一个传导元件由金属陶瓷组成。在该实施方式变型中，传导元件不仅包括由金属陶瓷制成的部件，而且完全由金属陶瓷制成。
一般化地，金属陶瓷的特征通常在于特别高的硬度和耐磨性。特别地，“金属陶瓷”和/或“含金属陶瓷的”物质可以是或者包括与硬金属有关的切割材料，但是该切割材料没有作为硬物质的碳化钨也行并且可以例如通过粉末冶金方式制造。用于金属陶瓷和/或含金属陶瓷的传导元件的烧结工艺特别是可以与均匀粉末的情况相同地进行，所不同的仅是，在相同的压力下通常要比陶瓷材料更强地压实金属。与烧结硬金属相比，含金属陶瓷的传导元件通常呈现对热冲击和氧化的较高的抵抗力。如以上所提到的，陶瓷组分可以例如为氧化铝（Al2O3）和/或二氧化锆（ZrO2）,而作为金属组分可以考虑铌、钼、钛、钴、锆、铬。
为了把电气套管集成于心脏起搏器的外壳中，电气套管可以包括保持元件。所述保持元件按凸缘类型的方式或按照环绕凸缘的形式围绕基体布置，优选环抱地。保持元件包围基体，优选的是完全地包围。保持元件用于压紧配合和/或强制联锁地连接到外壳。在此，必须建立保持元件和外壳之间的液密的连接。在一个特别有利的实施例中，电气套管包括具有金属陶瓷的保持元件。能够以简单、持久以及气密密封的方式把含金属陶瓷的保持元件连接到可植入医疗设备的外壳。另一个有利的实施例提供了这样的特性：保持元件不仅包括金属陶瓷，而且仅由金属陶瓷组成。另外也可以想象：传导元件和保持元件是材料一致的。在这一变型中，对传导元件和保持元件使用同样的材料。特别地，这涉及一种耐用的、导电的、以及生物相容的金属陶瓷。由于还要把保持元件和传导元件二者连接到金属部件，所以两者必须包括对熔接或焊接的相应先决条件。如果发现包括以上所指出的先决条件的金属陶瓷，则既可把所述金属陶瓷用于保持元件又可用于传导元件，以获得特别便宜的电气套管。
在电气背景中，也可以把基体考虑为电气绝缘的绝缘元件。基体由电气绝缘材料形成，优选的是由电气绝缘材料化合物形成。基体的配置旨在把传导元件与保持元件电气绝缘或者（在未提供保持元件的情况下）与外壳或与可植入医疗设备的其它物体电气绝缘。通过导线传导的电信号将不会因接触到可植入设备的外壳而衰减或者短路。另外，为了进行医疗植入，基体必须包括生物相容的化合物。为此，优选的是基体由玻璃陶瓷或者类似玻璃的材料组成。已证明特别优选的是基体的绝缘材料化合物为以下材料的组中的至少之一：氧化铝（Al2O3）、氧化镁（MgO）、氧化锆（ZrO2）、钛酸铝（Al2TiO5）、以及压电陶瓷材料。在这一情况下，氧化铝具有高电阻和低介电损失。此外，高耐热性和良好的生物相容性补充了这些特性。
根据本发明的套管的另一个有利的改进在于：保持元件包括至少一个凸缘，其中特别地所述凸缘可以金属导电。凸缘可以用于将电气套管相对于可植入设备的外壳密封。通过保持元件将电气套管保持在可植入设备中。在这里描述的实施例变型中，保持元件在外侧上包括至少一个凸缘。这些凸缘形成轴承，可植入医疗设备的盖可以与该轴承啮合，优选密封地与该轴承啮合。因此具有封闭凸缘的保持元件可以包括U形或H形截面。通过至少一个凸缘在保持元件中的集成，确保了电气套管在可植入设备中的安全的、耐冲击的和持久的集成。附加地，凸缘可以构成为使得可植入设备的盖夹子类型地压紧配合地和/或强制联锁地连接到保持元件。
根据本发明的电气套管的另一个有利的改进的特征在于：至少一个凸缘包括金属陶瓷。在该实施例变型中，保持元件和凸缘均包括金属陶瓷。有利的是，凸缘和保持元件是材料一致的。通过把凸缘构成为金属陶瓷，凸缘在还要描述的方法的范围内能够简单和便宜地作为保持元件的一部分与基体和传导元件一起烧结。
本发明还包括至少一个含金属陶瓷的传导元件在可植入医疗设备的电气套管中的使用。针对电气套管和/或所述方法所描述的特征与细节，也将明显适用于对含金属陶瓷的传导元件的使用。
本发明还包括一种可植入医疗设备，特别是心脏起搏器或者除颤器，其具有根据所述权利要求至少之一的电气套管。针对电气套管和/或所述方法所描述的特征与细节，也将明显适用于可植入医疗设备。
针对电气套管所描述的特性与细节，也将适用于根据本发明的方法，反之亦然。
本发明的方法规定，基体以及传导元件均包括在烧结方法的范围内处理的陶瓷组分。在步骤a）的范围内，由绝缘材料化合物产生基体生坯。可以通过在模具中压紧该材料化合物产生基体生坯。为此，绝缘材料化合物有利的是包括粉末颗粒的至少最小内聚力的粉末料。通常，这样来获得粉末料：粉末颗粒的粒度不超过0.5mm。但是优选的是不大于10µm的平均粒度。在这一情况下，通过挤压粉末料或者通过成型和随后的干燥进行生坯的制造。也利用这些方法步骤形成含金属陶瓷的传导元件生坯。在这一情况下规定，挤压成传导元件生坯的粉末含金属陶瓷或者由金属陶瓷组成。在这一步骤之后，优选的是把各生坯—特别是基体生坯和传导元件生坯—加以组合，在这一称为步骤c）的步骤之后，两个生坯经历焙烧（也将其称为烧结）。在烧结或焙烧的范围中，在此这些生坯经历低于生坯的粉末颗粒的熔化温度的热处理。这导致生坯的孔隙度和体积的明显缩减。因此，所述方法的根据本发明的特性是：基体和传导元件共同经历焙烧，并且产生具有至少一个导电面的传导元件。接下来不再需要连接两个元件，并且特别是不需要在其它步骤中产生导电面。通过焙烧过程，使传导元件得以按压紧配合和/或强制联锁和/或稳固接合的方式与基体相连。由此实现了传导元件在基体中的气密集成。不再需要随后的传导元件在基体中的焊接或熔接。实际上，通过共同焙烧和对含金属陶瓷的生坯（即传导元件生坯）的利用，可以实现基体和传导元件之间的气密密封连接。
根据本发明的方法的一个有利改进的特征在于：步骤a）包括基体生坯的部分烧结。在所述仅部分烧结的范围内对绝缘元件的生坯进行热处理。在此过程中绝缘元件生坯的体积已经发生收缩。然而，生坯的体积仍没有达到其最终状态。实际上，这还需要步骤d）的范围内的另一次热处理，其中，把具有传导元件生坯的基体生坯收缩至它们的最终大小。在实施例变型的范围内，仅部分地热处理生坯，以达到使基体生坯更易于处理的某种表面硬度。特别是就仅在一定的难度下才能被压制成生坯形状的绝缘材料化合物而言，这样做不太困难。
特别地，如果尚未执行所有烧结步骤，则把根据本发明的套管的部件称为生坯。因此，只要还未完成所有热处理或者烧结步骤，就把预烧结或者已经部分地烧结或者已经热处理的生坯也称为生坯。
另一个实施例变型的特征在于：在步骤b）中，也已经部分地烧结了传导元件生坯。如以上针对基体生坯所描述的，为了达到一定表面稳定性，也可以部分地烧结传导元件生坯。在这一情况下，需要加以注意的是：在该实施例变型中最终的、完整的烧结也在步骤d）中才出现。因此，传导元件生坯也在步骤d）中才达到其最终大小。
根据本发明的方法的另一个有利改进的特征在于：为保持元件产生至少一个含金属陶瓷的保持元件生坯。把传导元件生坯引入基体生坯。把基体生坯引入保持元件生坯。使基体生坯与至少一个传导元件生坯和保持元件生坯一起经历焙烧。产生具有传导元件和保持元件的基体。
这一方法步骤的特性在于：在一个步骤中不仅烧结传导元件生坯和基体生坯而且也烧结保持元件生坯。产生所有3个生坯，然后将它们组合，接下来作为一个整体经历焙烧或烧结。在特殊的实施例变型中，产生至少一个含金属陶瓷的保持元件生坯可以包括部分烧结。在此也规定，部分地烧结框架生坯，以达到较高的表面稳定性。在这一情况下，基体生坯可以为过滤结构形成介电层或者压电体，或者为频率选择部件形成接收器。
以下介绍根据本发明的套管的制造方法的具体的实施例。
在第一步骤中由包含10%二氧化锆（ZrO2）的铂（Pt）和氧化铝（Al2O3）产生金属陶瓷块。在此使用以下原材料：
− 具有10µm的平均粒度的40体积百分比的Pt粉末，以及
− 具有10%的相对ZrO2含量和1µm的平均粒度的60体积百分比的Al2O3/ZrO2粉末。
将两个组分混合，添加水和粘合剂，并通过搅拌过程使之均匀。类似于第一步骤，在第二步骤中由具有90%的Al2O3含量和10%的ZrO2含量的粉末产生陶瓷块。平均粒度为约1 µm。同样向陶瓷粉末添加水和粘合剂并使陶瓷粉末均匀。在第三步骤中，将在第二步骤中产生的由具有10%二氧化锆含量的氧化铝制成的陶瓷块转换成基体的形状。将由在步骤1中产生且包含具有10%的二氧化锆含量的铂粉和氧化铝的混合物的金属陶瓷块制成的金属陶瓷体作为生坯引入到基体的生坯中的开口中。随后，在模具中将陶瓷块压实。然后，使金属陶瓷组分和陶瓷组分在500℃下进行脱离并在1650℃下完成烧结。
附图说明
从权利要求、以下所提供的描述以及附图中得到本发明的其它功能与优点。在附图中通过多个实施例说明本发明。
图1示出本发明的电气套管的第一实施方式；
图2示出本发明的电气套管的第二实施方式；以及
图3示出本发明的电气套管的电气滤波器结构的多种电路变形。
具体实施方式
图1示出电气套管10的第一实施方式。该电气套管可以由保持元件20包围，该可选的保持元件20用虚线示出。电气套管10包括传导元件30和基体40。传导元件30设置在基体40中。图1所示电气套管10还包括由传导元件的段构成的滤波器结构50。第一电容由第一电极组52a和第二电极组52b构成，它们分别在径向上向着电气套管的纵轴移动。电极组52a的电极面分别与电极组52b的电极面相对置，并且介电层在各电极面之间延伸。介电层由基体40的一段构成。因此电极组52a和52b构成电容的两个极。因此该电容构成为多层的。电极面52a和52b沿电气套管的纵轴延伸，即沿由传导元件30构成的导电连接延伸。电极组52a和52b的电极面由传导元件30的段构成并因此具有金属陶瓷。另一电容由与此对称的第三和第四电极组52a’和52b’构成。电极组52a的电极面与电极组52a’的电极面相对置。在电极组52a’和52b’之间有多个介电层。这些介电层由基体40的段构成。第一连接段54a连接电极组52a和52a’，第二连接段54b连接电极组52b和52b’。连接段54a和54b分别垂直于电气套管的纵轴并彼此平行地延伸。除了连接电极面，连接段54a和54b还与传导元件30的纵段（Längsabschnitt）电连接。在此在连接段54a以下给出第一、较长的纵段而在连接段54b之上给出较短的纵段。
为了设置导电连接，将电感58设置在连接段54a和54b之间或以上所述的传导元件30的纵段之间。电感58包括多个垂直于和平行于电气套管纵轴的纵段。这些传导段彼此串联连接。提供电感58的传导段由传导元件30构成并因此具有金属陶瓷。这些传导段交替地垂直于和平行于电气套管的纵轴延伸，并因此具有在传导段的每个端部都具有一个弯折的纵向延伸。由于电感58的传导段彼此连续地连接并且还与连接段54a和54b连接，因此在连接段54a和54b之间存在导电连接。由传导段提供的、由电极组52a- 52a’构成的电感和电容形成作为滤波器结构的电气滤波器的、串联连接的LC并联振荡回路。
在可以如图1所示的实施方式中，电气套管包括以圆柱的形式围绕套管纵轴延伸的电极面。这些电极面分为第一组和第二组，其中，第一组电极面与第一连接段连接，如附图标记54a所示；第二组电极面与第二连接段连接，如附图标记54b所示。因此电极面同心地并以不同的半径围绕纵轴延伸，并且还交替地与两个连接段54a和54b连接
此外，按照本发明的电气套管可以将电极面52a和52b以及52a’和52b’作为可选的特征。该套管可以仅包括电极面对52a和52b，或仅包括电极面对52a’和52b’，或者不包括这些电极面对。套管可以仅包括一个按照本发明的电感以及其它可选的组件。其它可选的组件可以构成为频率选择组件和/或借助传导元件的电极面构成。图1示出的电极面52a、52b、52a’、52b’可以如所示出的那样垂直于套管的纵轴取向，或者可以与纵轴成其它角度地取向，如平行于纵轴。传导元件的连接段54a和54b的延伸优选与电极面的延伸相匹配。传导元件的连接段54a和54b特别是可以垂直于与之连接的电极面延伸。
图2示出本发明电气套管110的另一实施方式。保持元件120围绕该电气套管设置，在此该可选的保持元件120用虚线示出。电气套管110包括传导元件130和基体140。传导元件130设置在基体内。原则上基体可以直接与传导元件触碰，以由此形成密封的接口或边界面。图2中的电气套管还包括分别垂直于套管纵轴延伸的第一连接段152a和第二连接段152b。连接段152a和152b是传导元件130的段。
此外电气套管110还包括SMD电容器形式的频率选择组件160、163。组件160和163分别构成为独立的物体。电容器160和163直接与基体140和传导元件交界，特别是与连接段152a和152b交界。电容器160具有两个接头161和162，而电容器163具有两个接头164和165。电容器160和163沿着套管110的纵轴取向并且径向地向着纵轴移动。接头161、162、164、165分别通过导电面构成。接头161和164与连接段152b电连接，接头162和165与连接段152a电连接。特别是，这些接头与由相应连接段提供的接触面连接。因此，电容器160和163串联地导电连接。
此外，图2中示出的电气套管110还包括同样在连接段152a和152b之间延伸的电感158。该电感通过传导元件的多个传导段构成，这些传导段以蜿蜒的形状并且特别是按照矩形波的形状延伸。这些传导段交替地垂直于和平行于电气套管的纵轴取向并在90°角的弯折上相遇，传导段在这些弯折处彼此串联连接。平行于纵轴延伸的、作为电感的一部分的传导段是等长的；同样，垂直于纵轴延伸的、作为电感的一部分的传导段也是等长的。电感158的特性与图1中电感58的特性相同，反之亦然。
因此，图2示出的套管110包括LC振荡回路，其中，振荡回路中的电感由电感158构成。该振荡回路的电容通过电容器160、163的并联电路构成。由此给出带阻滤波器，其阻止LC振荡回路谐振频率附近的频率分量。该阻止通过对这样的频率分量的明显提高的衰减来实现。
在图1和图2中示出的套管10、110具有上侧和下侧。上侧相当于所示出的电气套管10、110的上边沿，下侧相当于所示出的电气套管的下边沿。可植入医疗设备的外壳的内部空间与该下侧相连。此外，可植入医疗设备的外部空间与电气套管的下侧相连。
在图1和图2中示出的传导元件30、130分别具有两个端面，其中一个端面在下侧上提供一个接触面，一个端面在上侧上提供一个接触面。在图1和图2中，这些端面与上侧或下侧对齐。但是可以使至少一个端面在套管的纵向上朝与上侧或下侧错开地设置。传导元件例如可以从上侧和/或下侧伸出，从而使端面或由端面形成的接触面向外错开。同样，传导元件还可以具有相对于上侧或下侧向内错开的端面。
优选组件160、163以及所属的连接段152a和152b或由连接段152a和152b构成的接触面分别是套管的可选组件。按照本发明的套管可以不包括、包括一个或包括多个如用附图标记160、163示出的组件，以及所属的、附图标记152a和152b示出的连接段。
图3(a)-(e)示出由本发明的套管的滤波器结构提供的多个电路变形。这些电路变形可以表示整体的滤波器结构或仅表示其一部分。特别是在图3(a)-(e)示出的多个电路变形可以在套管中彼此组合，特别是通过导通滤波器电路的串联组合和/或通过耗散滤波器电路的并联组合。在图3(a)-(e)中示出的电路变形中位于上部、水平的小枝相当于穿过基体延伸的传导元件段或导电连接。作为圆圈示出的接头相当于地接头，例如用于与外壳或保持元件连接的接头。
图3(a)示出LC串联振荡回路310，其作为耗散滤波器与内部空间和外部空间之间的导电连接连接。该LC串联振荡回路对于接近谐振频率的频率分量形成截止，并将这些分量导向地。图3(b)示出导电连接中的串联滤波电感320，HF分量被截止并且仅允许低频分量通过。图3(c)示出LC并联振荡回路330，其与内部空间和外部空间之间的导电连接串联连接。该LC并联振荡回路对于接近谐振频率的频率分量形成截止，并截止这些分量。该并联振荡回路330相应于在图1和图2中示出的滤波器电路。图3(d)示出具有两个串联电感和一个连接在中间的并联电容的T电路形式的传输滤波器(Durchgangsfilter)340。并联电容连接在两个串联电感之间的抽头上并接地。由此给出2阶低通滤波器。图3(e)示出具有两个并联电容器和一个中间连接的串联电感的π电路形式的传输滤波器350。串联电感将并联的电容器彼此连接，在此并联电容分别连接在传导元件的导电连接和地之间。由此给出2阶低通滤波器。与图3(d)和3(e)的电路变形替换地，还可以采用由电感和电容组成的并联电路来替代电感；以及采用由电感和电容组成的串联电路来替代电容。由此给出高阶带阻滤波器。在图3(a)-(c)示出的电路变形中，至少一个传导元件构成滤波器结构的电感的至少一个传导段。在图3(a)-(c)示出的电路变形中，以及与以上所述的图3(d)和(e)电路变形替换地，至少一个传导元件构成滤波器结构的至少一个电感的至少一个传导段或滤波器结构的所有电感的至少一个传导段。
滤波器结构优选构成低通或带阻滤波器，其能够使在医疗核自旋断层造影方法中为全身成像而用于激励的HF频率强烈地衰减。该HF频率尤其是位于1至1000 MHz之间，例如在超短波范围内为从30至300 MHz或者优选约为B * 42 MHz/特斯拉，其中B为核自旋断层造影所使用的静态磁场的磁通密度。B的值在0.2至5特斯拉之间，优选1至2特斯拉。替代地，对于现代的或未来的MRT系统B的值可以为5-12特斯拉。
附图标记列表
10，110 电气套管
20, 120 保持元件
30，130 传导元件
40，140 基体
50 滤波器结构
52a,b，52a’,52b’,
152a,b 电极组
54a,54b 连接段
58,158 电感
160，163 频率选择组件
161,162,164,165频率选择组件的接头

Claims (17)

1. 一种用在可植入医疗设备的外壳内的电气套管（10），其中，
该电气套管具有至少一个电气绝缘的基体（40）和至少一个电气传导元件（30）；
该传导元件（30）设置用于穿过该基体（40）在该外壳的内部空间和外部空间之间建立至少一个导电连接；
该传导元件相对于该基体（40）气密地密封；以及
至少一个传导元件（30）具有至少一种金属陶瓷；
其特征在于，
该电气套管包括电气滤波器结构（50），其中，至少一个传导元件（30）构成该滤波器结构的电感（58）的至少一个传导段。
2. 如权利要求1所述的电气套管，其中，所述至少一个传导段具有不同于直线的纵向延伸。
3. 如权利要求1或2所述的电气套管，其中，所述至少一个传导段提供所述电感的绕组的至少一部分，并具有至少一个弧形或具有至少一个弯折。
4. 如权利要求3所述的电气套管，其中，所述至少一个传导段在两个或三个不同的空间方向上延伸，并形成特别是重复的三角形、梯形或矩形延伸，或者形成螺旋形。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的电气套管，其中，传导段具有多个带有角度的弯折，其中，所述弯折的角度的绝对值相等并且至少两个弯折角度具有不同的符号。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的电气套管，其中，所述传导元件（30）具有由滤波器结构（50）构成的电容或机电谐振器的至少一个电极面（52a-52b’）。
7. 如权利要求6所述的电气套管，其中，所述电气绝缘的基体（40）的至少一段构成所述电容的介电层或所述机电谐振器的压电体。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的电气套管，其中，所述滤波器结构（150）包括附加的频率选择组件（160，163），以及传导元件（130）构成至少一个与附加的频率选择组件（160，163）连接的接触面，其中，附加的频率选择组件构成为电容、附加电感、机电谐振器或集成的滤波器电路。
9. 如权利要求8所述的电气套管，其中，所述附加的频率选择组件具有至少一个接头（162, 162, 164, 165），所述接头通过焊接连接或借助压制座与至少一个接触面物理地连接。
10. 如权利要求1至9中任一项所述的电气套管，其中，所述滤波器结构提供由传导元件构成的、作为导电连接中的串联滤波器的电感（58,158），或者该滤波器结构还具有以下电容形式的电容元件，该电容的至少一个电极面（52a-52b’）由传导元件构成；或者具有作为附加的频率选择组件（160，163）构成的电容形式的电容元件，该电容元件与由传导元件构成的电感一起形成在导电连接中串联连接的并联振荡回路（330）。
11. 如权利要求1至10中任一项所述的电气套管，其中，该套管具有多个传导元件，它们分别构成所述滤波器结构的至少一个电感的至少一个传导段。
12. 如权利要求1至11中任一项所述的电气套管，其中，所述滤波器结构和/或电感（58）的由传导元件构成的至少一个传导段设置在套管（10）的表面上，该套管的表面与内部空间或外部空间交界，或者所述滤波器结构和/或电感（58）的由传导元件构成的至少一个传导段设置在该套管内。
13. 一种可植入医疗设备，特别是心脏起搏器或除颤器，具有至少一个如权利要求1至12中任一项所述的电气套管（10,110）。
14. 一种具有金属陶瓷的至少一个传导元件在用于可植入医疗设备的电气套管（10，110）中的应用，以用于形成该套管（10，110）的电气滤波器结构(50,150)的电感（58,158）的至少一个传导段。
15. 一种用于制造用于可植入医疗设备的电气套管的方法，其中，该方法包括以下步骤：
e. 由电气绝缘材料产生针对至少一个基体的至少一个基体生坯；
f. 形成针对至少一个传导元件的至少一个含金属陶瓷的传导元件生坯；
g. 把至少一个传导元件生坯引入基体生坯；
h. 具有至少一个基体生坯的基体生坯经历焙烧，以获得具有至少一个传导元件的至少一个基体；
其特征在于，
该方法还包括形成该电气套管的电气滤波器结构（50，150）的步骤，以及步骤b包括将传导元件生坯的至少一段形成为该滤波器结构（50，150）的电感（58,158）的传导段。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，所述形成滤波器结构的步骤包括：通过对传导元件生坯的段和基体生坯的段进行面形成，形成以下电容形式的电容元件，该电容的至少一个电极面（52a-52b’）由传导元件的一段构成并且其介电层由基体（40）的一段构成；此外，将传导元件生坯的段形成为连接段（54a, 54b），该连接段用于将该电容元件与所述电感（58）的传导段物理地连接并由此与电容和电感一起组成LC并联振荡回路。
17. 如权利要求15或16所述的方法，其中，所述形成滤波器结构的步骤包括：将传导元件的段形成为至少一个接触面，其中，该方法还包括将至少一个预制的频率选择组件（160，163）引入传导元件生坯或基体生坯，并将至少一个频率选择组件（160，163）与至少一个接触面连接，其中，在将传导元件生坯引入基体生坯之前或之后引入该频率选择组件并进行连接，或者，该方法还包括在步骤d的焙烧之后将至少一个预制的频率选择组件（160，163）设置在基体上或基体中，并与传导元件连接。
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