DE102009033770B4

DE102009033770B4 - Verbindung zwischen Stimulationselektrode und Leitungswendel

Info

Publication number: DE102009033770B4
Application number: DE102009033770A
Authority: DE
Inventors: Christoph Vogt; Lena Lewandrowski; Stefan Schibli; Christiane Leitold; René Richter
Original assignee: Heraeus Precious Metals GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2012-11-08
Anticipated expiration: 2029-07-18
Also published as: DE102009033770A1; US20110015711A1

Abstract

Medizinisches Elektrodensystem (10) mit einer Leitungswendel (40) und einer Stimulationselektrode (20), wobei die Stimulationselektrode (20) einen Grundkörper (21) mit einem Kopfbereich (22) und einem Endbereich (23) aufweist, die Leitungswendel (40) einen Leitungsbereich (41) aufweist, der Endbereich (23) der Stimulationselektrode (20) zumindest bereichsweise ein Gewinde (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungswendel (40) ein Anschlusselement (70) mit einem zumindest bereichsweise eingebrachten Anschlussgewinde (71) aufweist, das Anschlusselement (70) ein rohrartiges, einstückiges Element ist, welches an die Schleifen (43) der Leitungswendel (40) angeschlossen ist, und in einer Verbindungssituation das Anschlusselement (70) an den Endbereich (23) geschraubt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stimulationselektrode gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 mit einem Grundkörper, wobei der Grundkörper einen Kopfbereich und einen Endbereich aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Leitungswendel für ein medizinisches Elektrodensystem. Darüberhinaus betrifft die Erfindung ein medizinisches Elektrodensystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12 mit einer Leitungswendel und einer Stimulationselektrode, wobei die Stimulationselektrode einen Grundkörper mit einem Kopfbereich und einem Endbereich aufweist, die Leitungswendel einen Leitungsbereich aufweist.
Stimulationselektroden sowie medizinische Elektrodensysteme sind in der DE 10 2007 009 716 A1 beschrieben. Derartige Stimulationselektroden müssen mit elektrischen Zuleitungen – auch als Leitungswendel bezeichnet – verbunden werden. Die Stimulationselektroden bestehen dabei in der Regel aus einem hochschmelzenden Metall, die Zuleitungen aus einem Metall mit einer niedrigeren Schmelztemperatur. Diese beiden Komponenten werden häufig durch Laserschweißen miteinander verbunden. Dabei kann es jedoch vorkommen, dass aufgrund der Unterschiede der beiden miteinander zu verbindenden Metalle die erforderliche mechanische Stabilität oder elektrische Leitfähigkeit nicht erreicht werden. Es können Risse in der Schweißzone auftreten, die unter anderem durch Bildung intermetallischer Phasen oder durch das Erstarrungsverhalten nach dem Schweißen verursacht werden. Die Verschmelzung ist aufgrund unterschiedlicher Schmelztemperaturen teilweise unzureichend. Derartige Fehler sind in der Regel nicht zerstörungsfrei feststellbar, was zu erheblichen Problemen bei der Fertigung bzw. Qualitätssicherung führen kann. Ferner offenbaren US 6 526 321 B1 und US 5 593 533 A Stimulationselektroden mit gewindeartigen Bereichen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stimulationselektrode, eine Leitungswendel und ein medizinisches Elektrodensystem zu schaffen, bei denen die genannten Nachteile vermieden werden, insbesondere eine stabile und langfristig beständige Verbindung zwischen der Stimulationselektrode und der Leitungswendel sichergestellt ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein medizinisches Elektrodensystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass die Stimulationselektrode und die noch zu beschreibende Leitungswendel des medizinischen Elektrodensystems durch eine Schraubverbindung miteinander verbunden werden. Dazu ist auf einer Außenfläche des Endbereichs der Stimulationselektrode ein Gewinde aufgebracht. Mittels dieses Gewindes können die Stimulationselektrode und die Leitungswendel verbunden werden, ohne dass es einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen beiden bedarf. Als Resultat ergibt sich eine dauerhafte und belastbare Verbindung, die insbesondere dann genutzt werden kann, wenn Stimulationselektrode und Leitungswendel jeweils aus Materialien bestehen, die sehr unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen.
Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Begriff „Gewinde” eine profilierte Einkerbung verstanden, die fortlaufend wendelartig um eine zylinderförmige Wandung – innen oder außen – in einer gewundenen Schraubenlinie verläuft. Dabei ist vorgesehen, dass das Gewinde des Endbereichs auf ein noch näher zu beschreibendes Außengewinde der Leitungswendel angepasst ist, so dass beide schraubend miteinander verbunden werden können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Stimulationselektrode zeichnet sich dadurch aus, dass der Endbereich zylinderartig ausgestaltet ist. Diese zylinderartige Ausgestaltung ermöglicht ein einfaches und gleichmäßiges Einbringen des Gewindes auf die Stimulationselektrode. Zusätzlich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Endbereich eine Längsbohrung aufweist. Diese Bohrung sorgt für eine Reduktion des Gewichts der Stimulationselektrode, die damit zumindest im Endbereich rohrartig ausgestaltet ist.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Gewinde ein Außengewinde ist. Um das Gewinde als Außengewinde zu gestalten, werden die profilierten Einkerbungen des Gewindes auf die Außenfläche des Endbereichs eingebracht. Folglich muss dann das noch zu beschreibende Anschlussgewinde der Leitungswendel hülsenartig über dieses Gewinde geführt werden. Diese Ausführungsform bietet sich an, wenn die Leitungswendel einen Durchmesser aufweisen soll, der größer ist als jener des Endbereichs. In diesem Fall wird durch die Leitungswendel eine gute Biegestabilität erreicht.
In einer alternativen Ausgestaltungsform ist das Gewinde ein Innengewinde. In jener Ausgestaltung bietet es sich an, wenn der Endbereich eine Längsbohrung aufweist. In die Innenwand der Längsbohrung kann dann das als Innengewinde ausgestaltete Gewinde eingebracht werden. Solcherart Stimulationselektroden bieten sich an, wenn Leitungswendeln mit einem Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Endbereichs, mit der Stimulationselektrode verbunden werden sollen. Solche Leitungswendeln mit kleinem Durchmesser sind sehr flexibel und eine geringere Belastung, falls sie im Rahmen eines medizinischen Geräts in einen menschlichen Körper implantiert werden. Je nach Ausgestaltung kann das Gewinde den gesamten Endbereich und/oder die gesamte Innenfläche der Längsbohrung bedecken oder nur einen Teil davon.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Stimulationselektrode zeichnet sich dadurch aus, dass die Stimulationselektrode wenigstem einen aus der Gruppe Tantal, Niob, Titan oder Platin aufweist, insbesondere dass die Stimulationselektrode eine TaNbW-Legierung aufweist. Die genannte Gruppe von Metallen zeichnet sich durch eine besondere Biokompatibilität, sowie hohe elektrische Leitfähigkeit aus.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante weist die Stimulationselektrode eine Tantal-Niob-Wolfram-Legierung (TaNbW-Legierung mit 10 Gew.-% Niob und 7,5 Gew.-% Wolfram) auf oder besteht aus dieser. Die Tantal-Niob-Wolfram-Legierung hat sich als Basismaterial für den Grundkörper und die Tantaloxidschicht als besonders bevorzugt herausgestellt, da diese gegenüber der häufig verwendeten Platin-Iridium-10-Legierung (PtIr10) eine nahezu doppelt so hohe Zugfestigkeit und eine annähernd doppelt so große spezifische Kapazität aufweist. Dadurch ist eine Reduktion der Verluste bei der Übertragung von Stimulationspulsen möglich.
Die Stimulationselektrode kann das Ventilmetall Tantal aufweisen oder aus diesem bestehen. Die solcherart ausgestaltete Stimulationselektrode kann mittels Hochspannungspulsen mit einer Tantaloxidschicht versehen werden. Das dazu genutzte Verfahren wird auch als plasmaelektrolytische Oxidation (PEO) bezeichnet und ist in der WO 2006/104432 A1 für Niob näher beschrieben. In dem offenbarten Verfahren wird auf der Oberfläche der Stimulationselektrode durch plasmaelektrolytische Oxidation eine poröse Struktur des entsprechenden Metalloxides erzeugt. Als Besonderheit hat sich dabei herausgestellt, dass die poröse Struktur Poren aufweist, welche deutlich großer sind als aus dem bisherigen Stand der Technik bekannt. Somit ergibt sich eine Stimulationselektrode mit einem elektrisch leitenden Grundkörper, wobei der Grundkörper insbesondere Tantal aufweist, und der Grundkörper zumindest teilweise mit einer mittels Hochspannungspulsen anodisch aufgebrachten porösen Tantaloxidschicht bedeckt ist.
Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Begriff „Stimulationselektrode” nicht die Übergangsstelle der elektrischen Energie nach physikalischer Definition, sondern bezieht sich auch auf die technische Leitung aus elektrischem Leiter und kann gegebenfalls auch eine umhüllende Isolation, sowie alle weiteren funktionellen Elementen, die mit der Leitung fest verbunden sind, umfassen. Im Folgenden wird zu Klarstellungszwecken der eigentlich im physikalischen Sinne agierende Abschnitt der Stimulationselektrode, die die Übergangsstelle der elektrischen Energie umfasst, als ”elektrisch aktive Fläche” bezeichnet.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Leitungswendel für ein medizinisches Elektrodensystem. Die Nachteile bekannter Leitungswendeln für medizinische Elektrodensysteme wurden oben dargelegt. Gleiches gilt für die sich daraus ergebende Aufgabe. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Leitungswendel ein endseitiges Anschlusselement aufweist, und das Anschlusselement zumindest bereichsweise ein Anschlussgewinde aufweist. Die erfindungsgemäße Leitungswendel ist derart ausgestaltet dass sie mit der Stimulationselektrode wie eine Stecker/Buchse-Verbindung zusammenwirken kann. Das Anschlussgewinde der Leitungswendel ist dabei jeweils abgestimmt auf das Gewinde der Stimulationselektrode, so dass beide zu einem medizinischen Elektrodensystem zusammengefasst werden können. Der Kerngedanke bei der Erfindung der offenbarten Leitungswendel besteht darin, dass diese mit einem Anschlussgewinde versehen ist, um diese an eine Stimulationselektrode anzuschrauben. Die dadurch entstehende kraft- und/oder formschlüssige Verbindung sorgt für einen dauerhaften Zusammenschluss von Leitungswendel und Stimulationselektrode.
In einer ersten Ausführungsvariante ist das Anschlusselement aus einem vorzugsweise einstückigen Materialblock aufgebaut. So kann das Anschlusselement eine rohr- oder zylinderartige Form aufweisen. Die zylinderartige Form eines einstückigen Anschlusselements bietet sich an, wenn dieses mit einem Außengewinde versehen ist und in das Innengewinde der Längsbohrung des Endbereichs eingreifen soll. Alternativ kann es sich bei dem Anschlusselement um ein hülsenartig oder rohrartig ausgestaltetes Element handeln, das im Inneren mit einem Anschlussgewinde versehen ist. Ein solcherart ausgestaltetes Anschlusselement kann wie eine Hülse auf den Endbereich der Stimulationselektrode aufgeschraubt werden. Vorteilhafterweise sind das Anschlusselement und die Schleifen der Leitungswendel materialeinheitlich. Vorzugsweise wird das Anschlusselement stoffschlüssig, insbesondere durch Laserschweißen, mit den Schleifen der Leitungswendel verbunden. Durch eine materialeinheitliche Auslegung der Teile der Leitungswendel, also insbesondere des Anschlusselements und der Schleifen, wird sichergestellt, dass eine dauerhafte, stoffschlüssige Verbindung zwischen den einzelnen Elementen aufgebaut werden kann.
In einer alternativen Ausführungsvariante kann das Anschlusselement aus mehreren Schleifen der Leitungswendel gebildet werden. Die Schleifen der Leitungswendel sind helixförmig angeordnet. Durch eine vorzugsweise stoffschlüssige Verbindung, wie etwa Laserschweißen, kann aus den Schleifen ein hülsenartiges Anschlusselement gebildet werden. Im Anschluss daran kann in die stoffschlüssig verbundenen Schleifen ein Anschlussgewinde eingeschnitten werden. Alternativ ist es möglich, dass die Schleifen aus einem Draht gebildet sind, dessen Durchmesser an die Einkerbungen des Gewindes angepasst sind. Folglich wirken die Schleifen der Leitungswendel wie ein Gewinde, so dass die Leitungswendel direkt auf das Gewinde der Stimulationselektrode aufgeschraubt werden kann. Es bedarf somit keines separaten Einschneidens von Gewindegängen des Anschlussgewindes in das Anschlusselement.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Leitungswendel zeichnet sich dadurch aus, dass die Leitungswendel wenigstens einen aus der Gruppe MP-35, MP-35N und DFT aufweist. In dieser vorteilhaften Variante kann die Leitungswendel ein ”Drawn Filled Tube” (DFT) aufweisen. Solche DFT weisen zwei Komponenten auf, eine bioresistente, biokompatible und nicht toxische Komponente und eine Komponente aus einem Material mit niedrigem elektrischem Widerstand. Die bioresistente, biokompatible und nicht toxische Komponente ist meistens dazu ausgestaltet, die Komponente aus einem Material mit niedrigem elektrischem Widerstand zu schützen. Bevorzugt wird Platin, Iridium oder eine Legierung aus diesen beiden Materialien. In einer weiteren Ausführung ist der Kern mit geringem elektrischen Widerstand aus einem Material der Vanadiumgruppe (5. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente) oder Kupfergruppe (1. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente). Vorzugsweise ist der Kern des DFT-Drahtes aus Tantal (Ta), Niob (Nb) oder Gold (Au). Weiterhin kann die Leitungswendel MP-35 und/oder MP-35N aufweisen (MP35N ist eine geschützte Marke der SPS Technologies, Inc.). MP35N weist im Wesentlichen etwa 35 Gew.-% Nickel, etwa 35 Gew.-% Kobalt, etwa 20 Gew.-% Chrom und etwa 10 Gew.-% Molybdän auf.
Die Schleifen der Leitungswendel können als Mehrfachwendel ausgebildet sein, wobei die einzelnen Schielfen koaxial und parallel zueinander liegen können und den gleichen Außendurchmesser aufweisen. Auch können die Schleifen der Leitungswendel multifilar gewickelt und mit einer elektrischen Isolierung versehen sein. Um ein günstiges Massenverhältnis für die eine Defibrillationselektrode bildende Leitungswendel zu erziehen, kann vorgesehen sein, dass ein Außendurchmesser dieser Leitungswendel wenigstens das Fünf-, Sechs-, oder Siebenfache des Durchmessers des wendelbildenden Drahtes oder einen Zwischenwert davon beträgt. Dies ergibt eine flexible Leitungswendel mit günstiger Außenabmessung, die eine ausreichend große Feldstärkeverteilung bei der Defibrillation und damit eine relativ niedrige Schockenergie ermöglicht.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein medizinisches Elektrodensystem mit einer Leitungswendel und einer Stimulationselektrode, wobei die Stimulationselektrode einen Grundkörper mit einem Kopfbereich und einem Endbereich aufweist, die Leitungswendel einen Leitungsbereich aufweist Oben wurden ausführlich die Nachteile bekannter medizinischer Elektrodensysteme beschrieben. Die sich daraus ergebende Aufgabe ist ebenfalls oben aufgeführt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Endbereich der Stimulationselektrode zumindest bereichsweise ein Gewinde aufweist, wobei die Leitungswendel ein Anschlusselement mit einem zumindest bereichsweise eingebrachten Anschlussgewinde aufweist, und in einer Verbindungssituation das Anschlusselement an den Endbereich geschraubt ist. Merkmale und Details, die dabei in Zusammenhang mit der Leitungswendel und der Stimulationselektrode beschrieben wurden, gelten selbstverständlich auch in Zusammenhang mit dem medizinischen Elektrodensystem und umgekehrt. Die Besonderheit des medizinischen Elektrodensystems liegt in der Art, in der Leitungswendel und Stimulationselektrode miteinander verbunden werden. Entgegen bekannten stoffschlüssigen Verfahren werden Leitungswendel und Stimulationselektrode miteinander kraft- und/oder formschlüssig verschraubt. In dieser auch als Verbindungssituation beschriebenen Anordnung bilden die ansonsten separat vorliegende Leitungswendel und Stimulationselektrode das medizinische Elektrodensystem. Der Vorteil des erfindungsgemäßen medizinischen Elektrodensystems liegt darin, dass insbesondere Leitungswendel und Stimulationselektroden Verwendung finden können, die aus sehr unterschiedlichen Materialien mit differierenden Eigenschaften aufgebaut sind.
Das medizinische Elektrodensystem dient als elektrische Verbindung zwischen einem elektrotherapeutischen implantierbaren Gerät, welches ein Neurostimulator, ein Herzschrittmacher, ein Defibrillator oder ein anderes geeignetes elektrotherapeutisches implantierbares Gerät sein kann, und der zu therapierenden Stelle im Körper. Diese Körperstellen können verschiedenster Art sein, wie zum Beispiel ein Herz. Das medizinische Elektrodensystem kann nicht nur der Übertragung von therapeutischen Impulsen dienen, sondern auch zur Übertragung von Körper- und Messsignalen zum Implantat, damit eine geeignete Therapie speziell als Antwort auf die Körpersignale erfolgen kann.
Das erfindungsgemäße medizinische Elektrodensystem weist einen langgestreckten Körper mit einem proximalen und einem distalen Ende auf. Am proximalen Ende ist eine Verbindung zu einem elektrotherapeutischen implantierbaren Gerät vorgesehen. Dabei kann es sich um einen Herzschrittmacher, Defibrillator oder ein anderes geeignetes Herzrhythmusgerät handeln. Am distalen Ende befindet sich eine Befestigungseinrichtung zur sicheren Befestigung der Stimulationselektrode am Herzgewebe. Dies kann einerseits eine sogenannte passive Fixierung sein, die ankerförmig ausgebildet ist und sich so im Herzmuskel verhaken kann. Andererseits kann es sich um eine aktive Fixierung handeln, die durch eine einschraubbare helixförmige Schraube aktiv in das Herzgewebe eingeschraubt werden kann. Diese schraubenförmig ausgestaltete Stimulationselektrode kann auch elektrisch leitfähig sein und so als zusätzliche elektrisch aktive Fläche wirken. Weiterhin kann der Bereich des medizinischen Elektrodensystems, der sich zwischen dem proximalen und distalen Ende befindet, gegen die Umgebung abgedichtet und isoliert sein. Die Außenfläche ist hier mit Silikon oder einem ähnlichen Kunststoff beschichtet. Im distalen Bereich des medizinischen Elektrodensystems ist die abgedichtete und isolierte Außenfläche durch mindestens eine elektrisch aktive Fläche unterbrochen. Bei diesen elektrisch aktiven Flächen handelt es sich um Bereiche der Stimulationselektrode, die zum Beispiel eine Stimulation der oben genannten Art im Atrium des Herzens ermöglichen können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des medizinischen Elektrodensystems zeichnet sich dadurch aus, dass die zwei miteinander verbundenen Teile Leitungswendel – und/oder Anschlusselement – und Stimulationselektrode aus Metallen mit unterschiedlicher Schmelztemperatur aus der Gruppe bestehend aus den Elementen Pt, Pd, Arg, Au, Nb, Ta, Ti, Zr, W, V, Hf, Mo, Co, Cr, Ni, Ir, Re, Ru sowie aus Legierungen auf Basis mindestens eines dieser Elemente gebildet sind, insbesondere, dass das Metall der Leitungswendel eine niedrigere Schmelztemperatur als das Metall der Stimulationselektrode aufweist. Im Stand der Technik ist es bekannt, Stimulationselektroden und Leitungswendel durch Schweißen, insbesondere Laserschweißen, miteinander zu verbinden. Aufgrund der Unterschiede, insbesondere in den Schmelztemperaturen der beiden miteinander zu verbindenden Materialien, ergeben sich allerdings Schwierigkeiten. So können Risse in der Schmelzzone auftreten, die durch das unterschiedliche Erstarrungsverhalten der beiden verwendeten Materialien verursacht werden. Um nicht auf die Verwendung von Materialien mit sehr unterschiedlichen Schmelztemperaturen für einerseits die Leitungswendel und andererseits die Stimulationselektrode verzichten zu müssen, bietet sich das erfindungsgemäße medizinische Elektrodensystem an. Mittels der beschriebenen Ausgestaltung der Leitungswendel und der Stimulationselektrode des medizinischen Elektrodensystems können einerseits die Leitungswendel und andererseits die Stimulationselektrode jeweils aus Metallen geformt werden, die sehr unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante beträgt die Differenz der Schmelztemperaturen der beiden Teile – Leitungswendel und/oder Anschlusselement und Stimulationselektrode – mindestens 1.000°C, insbesondere mindestens 1.500°C. Eine andere vorteilhafte Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass die Schmelztemperatur des höher schmelzenden Materials mindestens 2.400°C, insbesondere mindestens 2.500°C, beträgt. So kann in einer Ausführungsvariante die Leitungswendel und/oder das Anschlusselement MP-35 aufweisen und die Stimulationselektrode Tantal. MP35 (etwa 35 Gew.-% Nickel, etwa 35 Gew.-% Kobalt, etwa 20 Gew.-% Chrom und etwa 10 Gew.-% Molybdän) hat einen Schmelzpunkt von etwa 1400°C. Tantal hat einen Schmelzpunkt von 2996°C, so dass die Temperaturdifferenz der Schmelztemperaturen der beiden Materialien größer als 1500°C ist. In einem weiteren Beispiel kann die Stimulationselektrode aus Ta-10 W gebildet sein, mit einem Schmelzpunkt von 3040°C. Die Leitungswendel und/oder das Anschlusselement ist gebildet aus einem Kernmanteldraht (DTF), wobei der Kern aus Tantal und der Mantel aus MP35N bestehen. Auch hier beträgt die Differenz der Schmelztemperaturen der beiden Teile über 1500°C. Als Stimulationselekrode wird in einem weiteren Beispiel eine niobhaltige Simulationselektrode verwendet. Wird eine Leitungswendel und/oder ein Anschlusselement aus MP35N verwendet, beträgt die Differenz der Schmelztemperaturen mehr als 1000°C, da die Schmelztemperatur von Niob 2468°C beträgt.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Verbindung einer Leitungswendel mit einer Stimulationselektrode. Die sich dabei ergebenden Problematiken wurden oben geschildert. Gleiches gilt für die sich daraus ergebende Aufgabe. Es ist nunmehr erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Stimulationselektrode einen Endbereich mit einem zumindest bereichsweise eingebrachten Gewinde aufweist, die Leitungswendel ein Anschlusselement mit einem zumindest bereichsweise eingebrachten Anschlussgewinde aufweist, und das Verfahren zur Verbindung den Schritt umfasst:

• Aufschrauben des Anschlusselementes auf den Endbereich

Merkmale und Details, die dabei in Zusammenhang mit der Stimulationselektrode oder der Leitungswendel oder dem medizinischen Elektrodensystem offenbart wurden, gelten selbstverständlich auch in Zusammenhang mit dem Verfahren und umgekehrt. Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass zur Verbindung der Leitungswendel und der Stimulationselektrode eine Schraubverbindung gewählt wird. Dabei weist die Leitungswendel mit dem Anschlusselement ein Mittel auf, welches ermöglicht, dieses auf die Stimulationselektrode aufzuschrauben.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante zeichnet sich durch den Verfahrensschritt aus, dass zur Formung der Leitungswendel ein rohr- und/oder zylinderartiges, insbesondere einstückiges Anschlusselement an Schleifen stoffschlüssig angebracht wird, um die Leitungswendel zu formen. Bei dieser Ausführungsvariante ist das Anschlusselement einstückig und wird durch eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere Laserschweißen, mit den Schleifen verbinden. Alternativ wird im Rahmen der Erfindung der Verfahrensschritt offenbart, dass zur Formung des Anschlusselementes mehrere Schleifen zumindest bereichsweise miteinander verschweißt werden. Um eine zusätzliche Verbindung zwischen der Leitungswendel und der Stimulationselektrode zu erzielen, kann in einem weiteren Verfahrensschritt das Anschlussgewinde und das Gewinde verklebt werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 eine Stimulationselektrode,
2 eine erfindungsgemäße Leitungswendel,
3 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leitungswendel,
4 eine Leitungswendel mit abweichenden Schleifen,
5 eine Leitungswendel mit einem einteiligen Anschlusselement,
5 ein einteiliges Anschlusselement mit abweichenden Schleifen zur Bildung der Leitungswendel,
7 eine weitere Ausgestaltung der Leitungswendel,
8 ein aus Leitungswendel und Stimulationselektrode gebildetes medizinisches Elektrodensystem und
9 eine weitere Ausgestaltung des medizinischen Elektrodensystems.
In der 1 ist die erfindungsgemäße Stimulationselektrode 20 gezeigt. Diese Stimulationselektrode 20 weist einen rohrartig ausgestalteten Grundkörper 21 auf. Der Grundkörper 21 besitzt Zylindersymmetrie, ist aber im Inneren mit einer Längsbohrung 26 versehen. Diese Längsbohrung 26 sorgt für eine Reduktion des Gewichtes der Stimulationselektrode 20. Der Grundkörper 21 der Stimulationselektrode 20 ist aufgeteilt in zwei Bereiche. Zum einen der Kopfbereich 22 und zum anderen der Endbereich 23. Der Kopfbereich 22 weist die hier nicht näher eingezeichnete aktive Fläche auf, über welche elektrische Pulse übertragen und/oder sensiert werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf einer Außenfläche 31 des Endbereichs 23 bereichsweise ein Gewinde 30 aufgebracht.
Erfindungsgemäß kann dieses Gewinde 30 auf der gesamten Länge 24 des Endbereichs 23 oder nur auf einem Bereich davon aufgebracht sein. Alternativ und hier nicht dargestellt ist es auch denkbar, dass das Gewinde 30 in eine Innenfläche 32 des Endbereichs 23 eingebracht wird und somit ein Innengewinde bildet. Das hier gezeigte Gewinde 30 bedeckt nur bereichsweise die Außenfläche 31 des Endbereichs und endet an einem dammartigen Zwischenring, der den Kopfbereich 22 vom Endbereich 23 trennt. Diese dammartige Ausgestaltung dient gleichzeitig als Anschlag für ein noch näher zu beschreibendes Anschlusselement 70.
In den 4 bis 7 ist jeweils eine Ausführungsform einer Leitungswendel 40 für ein noch naher zu beschreibendes medizinisches Elektrodensystem 10 dargestellt. Die Leitungswendel 40 weist einen Leitungsbereich 41 auf, der aus helixförmig angeordneten Schleifen 43 aufgebaut ist. Die Leitungswendel 40 dient dazu, elektrische Impulse von einem Körperteil, wie etwa einem Herzen, zu einem medizinisch implantierbaren Gerät oder in entgegengesetzter Richtung zu leiten. im Stand der Technik sind Leitungswendeln bekannt, die an Stimulationselektroden angeschweißt werden. Diese stoffschlüssige Verbindung kann allerdings durch unterschiedliches Erstarrungsverhalten Risse und intermetallische Phasen aufweisen, die zu einer Schwächung der Verbindung zwischen der Leitungswendel und der Stimulationselektrode führen. Um diesen Nachteil zu überwinden, ist die Leitungswendel 40 mit einem endseitig angeordneten Anschlusselement 70 versehen. Dieses Anschlusselement 70 schließt sich an die Schleifen 43 an. Zur Verbindung mit der Stimulationselektrode 20 weist die Leitungswendel das Anschlusselement 70 auf, welches zumindest bereichsweise ein Anschlussgewinde 71 aufweist. In den dargestellten Ausführungsvarianten ist des Anschlusselement 70 jeweils mit einem Innengewinde versehen, so dass die Leitungswendel 40 hülsenartig über den Endbereich 23 der Stimulationselektrode 20 geschoben und im Anschluss mit dieser verschraubt werden kann. Um jenes zu erreichen, muss das Anschlussgewinde 71 an das Gewinde 30 der Stimulationselektrode 20 angepasst sein. Zusätzlich muss ein Radius 72 des Anschlusselementes 70 an einen Radius 27 der Stimulationselektrode 20 angepasst sein, um das Aufschrauben der Leitungswendel zu ermöglichen.
In den 2 bis 4 ist das Anschlusselement 70 aus einer Mehrzahl von Schleifen 43 gebildet. Diese Schleifen 43 wurden mittels stoffschlüssiger Verbindung, hier mittels Schweißpunkten 80, zu einem einstückigen Anschlusselement 70 zusammengefügt. Im Anschluss daran wurde das Innengewinde 71 des Anschlusselements 70 in jene Schleifen 43 eingeschnitten. Je nach Ausgestaltung des Gewindes 30 der Stimulationselektrode 20 könnte auf das Einschneiden des Innengewindes verzichtet werden, wenn ein Durchmesser der Schleifen 43 an die Größe des Gewindes 30 derart angepasst ist, dass die Schleifen 43 der Leitungswendel 40 selber als Anschlussgewinde wirken. In diesem Falle reicht ein stoffschlüssiges Zusammenfügen mehrerer Schleifen 43, um das Anschlusselement 70 zu bilden. Das Anschlussgewinde 71 wird durch die Schleifen 43 geformt.
Die 2 verdeutlicht, dass die Leitungswendel 40 aus einzelnen Schielfen 43 besteht, welche einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Um die Leitungswendel und/oder die Schleifen 43 der Leitungswendel zu formen, wird ein Draht helixförmig aufgewickelt. Es ist auch möglich, dass die Schleifen 43 der Leitungswendel einen rechteckartigen Querschnitt aufweisen, wie in 3 verdeutlicht. Dieser Querschnitt kann beispielsweise durch ein Ziehen oder Quetschen eines ansonsten mit rundem Querschnitt versehenen Drahtes erzeugt werden. Die 3 soll darüberhinaus verdeutlichen, dass die Leitungswendel 40 durch eine Mehrzahl von Drähten gebildet werden kann. In diesem Falle werden drei helixförmige Schraubenwendeln derart ineinander geschraubt, dass eine Leitungswendel entsteht, bei der die einzelnen Schleifen 43 der Schraubenwendeln nebeneinander in einem Schleifenpaket 44 angeordnet sind. Dies soll durch eine Schraffierung verdeutlicht werden, die eine der drei Schraubenwendeln darstellt. Die drei Schraubenwendeln, welche die Leitungswendel 40 formen, bilden dabei Schleifenpakete 44, die jeweils drei Schleifen 43 umfassen.
In den 4 und 7 sind weitere vorteilhafte Ausführungsgestaltungen der Leitungswendel 40 dargestellt. Bei den verwendeten Leitungswendeln handelt es sich um sogenannte „drawn filled-tubes” (DFT). Dabei weist eine DFT zwei Komponenten auf eine bioresistente, nicht toxische Komponente und eine Komponente aus einem Material mit niedrigem elektrischen Widerstand. Im Allgemeinen bildet die biokompatible Komponente einen Überzug über die Komponente mit dem niedrigen elektrischen Widerstand. In den 4 und 7 soll dieses dadurch verdeutlicht werden, dass jede der Schleifen 43 einen Kern 48 aufweist, welcher die Komponente mit dem niedrigen elektrischen Widerstand repräsentieren soll. Dabei kann der Querschnitt der einzelnen Schleifen 43 variieren, etwa mit einem runden, rechteckartigen oder abgeflachten Querschnitt. Je nach Verwendungszweck kann einer der dargestellten Arten der Leitungswendel 40 Verwendung finden.
In den 5 bis 7 ist eine weitere Ausführungsvariante der Leitungswendel 40 dargestellt. Bei dieser Ausführungsvariante ist das Anschlusselement 70 ein rohrartiges, einstückiges Element, welches an die Schleifen 43 der Leitungswendel 40 angeschlossen wird. Dazu bietet sich insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Anschlusselement 70 und den Schleifen 43 des Leitungsbereichs 41 der Leitungswendel 40 an. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Innenseite des rohrartig ausgestalteten Anschlusselementes 70 mit einem Innengewinde 71 versehen. Dieses Innengewinde dient dazu, in einer Verbindungssituation auf das Gewinde der Stimulationselektrode 20 aufgeschraubt zu werden. Dadurch entsteht eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen der Stimulationselektrode 20 und der Leitungswendel 40, so dass im Resultat das erfindungsgemäße medizinische Elektrodensystem 10 gebildet wird.
Jenes erfindungsgemäße Elektrodensystem 10 ist in den 8 und 9 dargestellt. In diesen Figuren ist jeweils ein Schnitt durch die erfindungsgemäße Stimulationselektrode 20 und die erfindungsgemäße Leitungswendel 40 dargestellt. Zur Vereinfachung wurde dabei jeweils nur jener Bereich der Stimulationselektrode 20 eingezeichnet, der in 1 mit dem Bezugszeichen I versehen ist. In den 8 und 9 ist jeweils eine Verbindungssituation des medizinischen Elektrodensystems 10 dargestellt. Dabei sind Leitungswendel 40 und Stimulationselektrode 20 kraft- und/oder formschlüssig über den Kontakt des Gewindes 30 mit dem Anschlussgewinde 71 verbunden. Das Anschlusselement 70 stößt dabei kopfseitig mit der dammartigen Erhöhung auf, die den Grundkörper in Kopfbereich 22 und Endbereich 23 unterteilt.
Das in 9 eingezeichnete Abschlusselement 70 weist eine Länge 73 auf, die kleiner ist als jene Länge 24 des Endbereichs (vgl. 1). Folglich kann, muss aber nicht, der Endbereich 23 auf seiner Gesamtlänge 24 mit dem Gewinde 30 versehen sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gewinde 30 auf dem Endbereich nur bereichsweise angeordnet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist jene Länge des Endbereichs 23, der mit dem Gewinde 30 versehen ist, gleich der Länge 73 des Anschlusselements 70. Daraus resultiert, dass Teile des Leitungsbereichs 41 der Leitungswendel 40 noch auf dem Endbereich 23 anliegen. Zur Verbesserung der Verbindung zwischen Leitungswendel 40 und Stimulationselektrode 20 kann zusätzlich noch ein Kleber 90 zwischen beide eingebracht werden. Mittels des Klebers 90 kann das Anschlusselement 70 auf die Stimulationselektrode 20 geklebt werden. Zusätzlich können einige der Schleifen 43 des Leitungsbereichs 41 ebenfalls mit dem Endbereich 23 verklebt werden.
Bezugszeichenliste

10: Medizinisches Elektrodensystem
20: Stimulationselektrode
21: Grundkörper
22: Kopfbereich
23: Endbereich
24: Länge des Endbereichs
26: Längsbohrung
27: Außenradius des Endbereiches
29: Breite des Koppelelements
30: Gewinde
31: Außenfläche des Endbereiches
32: Innenfläche des Endbereiches
40: Leitungswendel
41: Leitungsbereich
43: Schleifen der Leitungswendel
44: Schleifenpaket
48: Kern der Schleife
70: Anschlusselement
71: Anschlussgewinde
72: Radius des Anschlusselementes
73: Länge der Anschlusselement
80: Schweißpunkt
90: Kleber

Claims

Medizinisches Elektrodensystem (10) mit einer Leitungswendel (40) und einer Stimulationselektrode (20), wobei die Stimulationselektrode (20) einen Grundkörper (21) mit einem Kopfbereich (22) und einem Endbereich (23) aufweist, die Leitungswendel (40) einen Leitungsbereich (41) aufweist, der Endbereich (23) der Stimulationselektrode (20) zumindest bereichsweise ein Gewinde (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungswendel (40) ein Anschlusselement (70) mit einem zumindest bereichsweise eingebrachten Anschlussgewinde (71) aufweist, das Anschlusselement (70) ein rohrartiges, einstückiges Element ist, welches an die Schleifen (43) der Leitungswendel (40) angeschlossen ist, und in einer Verbindungssituation das Anschlusselement (70) an den Endbereich (23) geschraubt ist.
Medizinisches Elektrodensystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (70) stoffschlüssig mit der Leitungswendel (40) verbunden ist.
Medizinisches Elektrodensystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (70) aus mehreren stoffschlüssig zusammengefügten Schleifen (43) der Leitungswendel (40) gebildet ist.
Medizinisches Elektrodensystem (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungswendel (40), insbesondere das Anschlusselement (70), und die Stimulationselektrode (20) aus Metallen mit unterschiedlicher Schmelztemperatur aus der Gruppe bestehend aus den Elementen Pt, Pd, Ag, Au, Nb, Ta, Ti, Zr, W, V, Hf, Mo, Co, Cr, Ni, Ir, Re, Ru sowie aus Legierungen auf Basis mindestens eines dieser Elemente gebildet sind, insbesondere dass das Metall der Leitungswendel (40) eine niedrigere Schmelztemperatur als das Metall der Stimulationselektrode (20) aufweist.
Medizinisches Elektrodensystem (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungswendel (40) und/oder das Anschlusselement (70) und/oder die Stimulationselektrode (20) wenigstens ein Material aus der Gruppe MP-35, MP-35N und DFT aufweist.
Medizinisches Elektrodensystem (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (23) zylinderartig ausgestaltet ist, insbesondere dass der Endbereich (23) eine Längsbohrung (26) aufweist.
Medizinisches Elektrodensystem (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (30) ein Außengewinde ist und das Anschlussgewinde (71) ein Innengewinde ist.
Medizinisches Elektrodensystem (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (30) ein Innengewinde ist und das Anschlussgewinde (71) ein Außengewinde ist.
Medizinisches Elektrodensystem (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stimulationselektrode (20) wenigstens ein Metall aus der Gruppe Tantal, Niob, Titan oder Platin aufweist, insbesondere dass die Stimulationselektrode (20) eine TaNiW-Legierung aufweist.
Medizinisches Elektrodensystem (10) nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifen (43) des Leitungsbereichs (41) der Leitungswendel (40) und das Anschlusselement (70) materialeinheitlich sind.