DE102011009859A1

DE102011009859A1 - Keramikdurchführung mit Filter

Info

Publication number: DE102011009859A1
Application number: DE102011009859A
Authority: DE
Inventors: Andreas Reisinger
Original assignee: Heraeus Precious Metals GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2031-02-01
Also published as: US9306318B2; US20120197368A1; CN102614590B; CN102614590A; DE102011009859B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Durchführung zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung. Die elektrische Durchführung weist mindestens einen elektrisch isolierenden Grundkörper und mindestens ein elektrisches Leitungselement auf. Das Leitungselement ist eingerichtet, um durch den Grundkörper hindurch mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Innenraum des Gehäuses und einem Außenraum herzustellen. Das Leitungselement ist hermetisch gegen den Grundkörper abgedichtet. Das mindestens eine Leitungselement weist mindestens ein Cermet auf. Die elektrische Durchführung umfasst eine elektrische Filterstruktur. Das mindestens eine Leitungselement bildet mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur. Die Erfindung betrifft ferner eine medizinisch implantierbare Vorrichtung sowie eine Verwendung mindestens eines Cermet aufweisenden Leitungselements in einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Durchführung zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung.
In der nachveröffentlichten DE 10 2009 035 972 wird eine elektrische Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbart. Weiterhin werden eine Verwendung mindestens eines Cermet aufweisenden Leitungselementes in einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung offenbart.
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von elektrischen Durchführungen für verschiedene Anwendungen bekannt. Als Beispiele sind US 4678868 , US 7564674 B2 , US 2008/0119906 A1 , US 7145076 B2 , US 7561917 , US 2007/0183118 A1 , US7260434B1 , US 7761165 , US 7742817 B2 , US 7736191 B1 , US 2006/0259093 A1 , US 7274963 B2 , US 2004116976 A1 , US 7794256 , US 2010/0023086 A1 , US 7502217 B2 , US 7706124 B2 , US 6999818 B2 , EP 1754511 A2 , US 7035076 , EP 1685874 A1 , WO 03/073450 A1 , US 7136273 , US 7765005 , WO 2008/103166 A1 , US 2008/0269831 , US 7174219 B2 , WO 2004/110555 A1 , US 7720538 B2 , WO 2010/091435 , US 2010/0258342 A1 , US 2001/001 3756 A1 , US 4315054 und EP 0877400 zu nennen.
In der DE 697 297 19 T2 wird eine elektrische Durchführung für eine aktive, implantierbare, medizinischen Vorrichtung – auch als implantierbare Vorrichtung oder Therapiegerät bezeichnet – beschrieben. Derartige elektrische Durchführungen dienen dazu, eine elektrische Verbindung zwischen einem hermetisch abgeschlossenen Inneren und einem Äußeren des Therapiegerätes herzustellen. Bekannte implantierbare Therapiegeräte sind Herzschrittmacher oder Defibrillatoren, die üblicherweise ein hermetisch dichtes Metallgehäuse aufweisen, welches auf einer Seite mit einem Anschlusskörper, auch Header oder Kopfteil genannt, versehen ist. Dieser Anschlusskörper weist einen Hohlraum mit mindestens einer Anschlussbuchse auf, die für die Konnektierung von Elektrodenleitungen dient. Die Anschlussbuchse weist dabei elektrische Kontakte auf, um die Elektrodenleitungen elektrisch mit der Steuerelektronik im Inneren des Gehäuses des implantierbaren Therapiegeräts zu verbinden. Eine wesentliche Voraussetzung für solche eine elektrische Durchführung ist die hermetische Dichtigkeit gegenüber einer Umgebung. Folglich muss in einen elektrisch isolierenden Grundkörper eingebrachten Leitungsdrähte – auch Durchleitungselemente bezeichnet – über welche die elektrischen Signale laufen, spaltfrei in den Grundkörper eingebracht werden. Als Nachteil hat es sich dabei herausgestellt, dass die Leitungsdrähte im Allgemeinen aus einem Metall aufgebaut sind und in einen keramischen Grundkörper eingebracht werden. Um eine beständige Verbindung zwischen beiden Elementen sicherzustellen, wird die Innenfläche einer Durchgangsöffnung – auch als Öffnungen bezeichnet – im Grundkörper metallisiert, um die Leitungsdrähte einzulöten. Diese Metallisierung in der Durchgangsöffnung hat sich als schwierig aufzubringen herausgestellt. Nur mittels kostenintensiver Verfahren lässt sich eine gleichmäßige Metallisierung der Innenfläche der Bohrung und damit eine hermetisch dichte Verbindung der Leitungsdrähte mit dem Grundkörper durch Löten sicherstellen. Der Lötprozess selbst erfordert weitere Komponenten wie beispielsweise Lot-Ringe. Zudem ist der Verbindungsprozess der Leitungsdrähte mit den vorab metallisierten Isolatoren unter Nutzung der Lot-Ringe ein aufwendiger und schwer zu automatisierender Prozess.
In der Druckschrift US 7564674 B2 wird eine Durchführung für implantierbare Vorrichtungen beschrieben, in der sich Anschlusspins aus Metall durch eine Öffnungen eines Isolators hindurch erstrecken. Die Innenseiten der Öffnungen sind metallisiert, um die Anschlusspins mittels Lot mit den Innenseiten der Öffnungen zu verbinden. Die Durchführung umfasst ferner eine Filterkapazität, die in gleicher Weise Öffnungen mit metallisierten Innenseiten aufweist, wobei sich die Anschlusspins ebenso durch diese Öffnungen hindurch erstrecken und mit diesen durch Lot verbunden werden. Die Verbindung der Filterkapazität mit den Anschlusspins erfordert bei der Herstellung einen weiteren Lötschritt. Somit ergeben sich mehrere, durch Löten herzustellende Verbindungen, die eine Vielzahl von Komponenten betreffen. Zum einen weist das Herstellungsverfahren hierdurch eine hohe Komplexität auf und zum anderen ergibt sich eine hohe Fehleranfälligkeit bei der Herstellung, da die Lötschritte unterschiedliche Komponenten betreffen, die jeweils nur auf eine bestimmte Weise zu verlöten sind. Insbesondere aufgrund der Nähe der verschiedenen, zu verlötenden Komponenten zueinander besteht die Gefahr, dass unerwünschte Lotverbindungen entstehen zumal in jedem Lötschritt bereits angebrachte Lotverbindungen teilweise aufgeschmolzen werden.
Allgemein besteht die Aufgabe darin, die sich aus dem Stand der Technik ergebenden Nachteile zumindest teilweise zu überwinden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Verbindung, eine elektrische Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung zu schaffen, bei der mindestens eines der genannten Nachteile zumindest teilweise vermieden wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Durchführung mit einem Filter vorzusehen, die in einfacher Weise, mit hoher Präzision und mit geringen Ausschussraten hergestellt werden kann.
Der Gegenstand der kategoriebildenden Ansprüche leistet einen Beitrag zur Lösung mindestens einer der Aufgaben. Die von diesen Ansprüchen abhängigen Unteransprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dieser Gegenstände dar.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine elektrische Durchführung zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung vorgeschlagen, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weiterhin wird zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgeschlagen. In den abhängigen Ansprüchen sind jeweils bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt. Merkmale und Details, die in Zusammenhang mit der elektrischen Durchführung oder der medizinisch implantierbaren Vorrichtung beschrieben werden, gelten dabei auch in Zusammenhang mit dem Verfahren und jeweils umgekehrt.
Die erfindungsgemäße elektrische Durchführung ist zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung vorgesehen. Die elektrische Durchführung weist mindestens einen elektrisch isolierenden Grundkörper auf. Ferner weist die elektrische Durchführung mindestens ein elektrisches Leitungselement auf. Das Leitungselement ist eingerichtet, um durch den Grundkörper hindurch mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Innenraum des Gehäuses und einem Außenraum herzustellen. Die derart vorgesehene elektrische Verbindung ist vorzugsweise eine – insbesondere für ein Gleichstromsignal – ohmsche Verbindung mit einem geringen Widerstand, d. h. einem Widerstand von beispielsweise nicht mehr als 10 Ohm, 1 Ohm, 100 mOhm, 10 mOhm oder 1 mOhm. Das Leitungselement erstreckt sich durch den Grundkörper hindurch, d. h. entlang dessen Längserstreckungsrichtung. Das Leitungselement kann sich entlang einer Geraden erstrecken. Vorzugsweise erstreckt sich das Leitungselement entlang einer Längsachse des Grundkörpers oder parallel hierzu. Das Leitungselement kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein und kann elektrische Zwischenelemente aufweisen, die einen Abschnitt der elektrisch leitenden Verbindung vorsehen. Das Leitungselement kann eine direkt an den Innenraum angrenzende Anschlussfläche sowie eine direkt an den Außenraum angrenzende Anschlussfläche aufweisen, die zur Kontaktierung des Leitungselements dienen.
Das Leitungselement ist hermetisch gegen den Grundkörper abgedichtet. Somit können Leitungselement und Grundkörper eine gemeinsame Grenzfläche aufweisen. An der Grenzfläche ist eine Dichtung ausgebildet, die die hermetische Abdichtung vorsieht.
Das mindestens eine Leitungselement weist mindestens ein Cermet auf. Das Cermet bildet insbesondere eine in Längsrichtung des Leitungselements durchgehende Struktur. Diese Struktur bildet zumindest Abschnitte der elektrisch leitenden Verbindung. Das Cermet weist eine hohe spezifische Leitfähigkeit auf, die vorzugsweise mindestens 1, mindestens 100, mindestens 10³, mindestens 10⁴ und insbesondere bevorzugt mindestens 10⁵ oder 10⁶ S/m beträgt.
Der Grundkörper ist teilweise oder vollständig aus dem isolierenden Werkstoff gebildet. Dieser Werkstoff entspricht dem hier beschriebenen mindestens einen elektrisch isolierenden Material des Grundkörpers.
Erfindungsgemäß umfasst die elektrische Durchführung eine elektrische Filterstruktur. Das mindestens eine Leitungselement bildet mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur. Da das Leitungselement somit zum einen die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum des Gehäuses bildet und gleichzeitig eine Komponente der Filterstruktur bildet, d. h. die mindestens eine elektrisch leitende Fläche, ergibt sich ein vereinfachter Herstellungsprozess und ein erhöhtes Maß an Integration.
Die elektrische Filterstruktur bildet einen elektrischen Filter. Die elektrische Filterstruktur steht in Verbindung mit der elektrisch leitenden Verbindung, welche von dem Leitungselement hergestellt wird. Als elektrische Filterstruktur wird ein Netzwerk verstanden, das bei unterschiedlichen Frequenzen eines Signals, das an die Filterstruktur angelegt wird, unterschiedliche Impedanzen aufweist. Die elektrische Filterstruktur ist eingerichtet, für unterschiedliche Frequenzanteile eines Signals, das von der elektrisch leitenden Verbindung übertragen wird, unterschiedliche Dämpfungen vorzusehen. Diese Abhängigkeit zwischen Frequenz und Dämpfung wird auch als Frequenzselektivität bezeichnet.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Filterstruktur eine Kapazität oder einen elektromechanischen Resonator umfasst. Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur bildet eine Elektrodenfläche. Insbesondere bildet die elektrisch leitende Fläche eine Filterstruktur der Kapazität oder des elektromechanischen Resonators. Die Elektrodenfläche bildet somit zumindest eine Elektrode der Kapazität oder des elektromechanischen Resonators. Die Elektrodenfläche bildet zumindest eine Elektrode, die eingerichtet ist, ein elektrisches Feld zu erzeugen, beispielsweise gegenüber einer weiteren Elektrode oder einer anderen leitenden Fläche. Das elektrische Feld erstreckt sich durch den Raum, der an die Elektrode angrenzt. Im Falle einer Kapazität erzeugt die Elektrodenfläche gemäß ihrem Potenzial ein elektrisches Feld in dem Raum, der an die Elektrodenfläche angrenzt, welches Energie speichert. Im Falle eines elektromechanischen Resonators erzeugt die Elektrodenfläche gemäß dem daran anliegenden Signal ein elektrisches Feld in einer Piezokeramik, die in dem Raum vorliegt, der an die Elektrodenfläche angrenzt. Hierbei ist die Elektrodenfläche eingerichtet, zusammen mit der Piezokeramik elektrische Energie in akustische Energie zu wandeln, die in der Piezokeramik übertragen bzw. gespeichert wird. Die Elektrodenfläche bildet eine Komponente eines frequenzselektiven Bauteils, wobei das frequenzselektive Bauteil insbesondere als Kapazität oder als elektromechanischer Resonator ausgebildet sein kann.
Ein Abschnitt des elektrisch isolierenden Grundkörpers bildet eine elektrische Schicht der Kapazität. Der elektrisch isolierende Grundkörper bildet hierbei ein Dielektrikum der Kapazität, um die Permitiviät der Kapazität gegenüber einer Kapazität im Vakuum zu erhöhen. Alternativ bildet ein Abschnitt des elektrisch isolierenden Grundkörpers einen piezoelektrischen Körper des elektromechanischen Resonators. Dadurch wird der Abschnitt des elektrisch isolierenden Grundkörpers als elektromechanischer Resonator ausgebildet. Die beiden vorgenannten Möglichkeiten können auch in Kombination miteinander verwendet werden. In beiden Fällen erhält der Grundkörper neben der Funktion als elektrischer Isolator eine weitere Funktion, indem der Abschnitt des elektrisch isolierenden Grundkörpers einen Teil eines frequenzselektiven Bauteils ausbildet. Hierbei ist das frequenzselektive Bauteil insbesondere eine Kapazität oder ein elektromechanischer Resonator. Der elektromechanische Resonator kann als Schwingquarz, als SAW-Filter oder als BAW-Filter ausgebildet sein.
Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur bildet mehrere Elektrodenflächen der Kapazität. Die Elektrodenflächen gehören vorzugsweise zwei unterschiedlichen Polaritäten der Kapazität an, sind vorzugsweise nicht unmittelbar miteinander elektrisch leitend verbunden, und sind insbesondere eingerichtet, ein elektrisches Feld im Zwischenraum zwischen den Elektrodenflächen zu erzeugen, wenn an die Kapazität eine Spannung angelegt wird. Ferner ist vorgesehen, dass sich die mehreren Elektrodenflächen planparallel zueinander erstrecken. Das Leitungselement umfasst ferner mindestens einen. Verbindungsabschnitt der sich von einer der Elektrodenflächen zu mindestens einer weiteren Elektrodenfläche erstreckt, um diese elektrisch zu verbinden. Die von dem mindestens einen Verbindungsabschnitt elektrisch verbundenen Elektrodenflächen gehören demselben Pol – d. h. demselben Anschluss – der Kapazität an. Vorzugsweise weist die Kapazität mindestens zwei unterschiedliche Pole auf, die jeweils mehrere Elektrodenflächen umfassen, wobei die Elektrodenflächen jedes Pols von jeweiligen Verbindungsabschnitten elektrisch miteinander verbunden sind. Die Elektrodenflächen, die von dem Leitungselement ausgebildet werden, bilden einen mehrschichtigen Stapel, wobei zwischen zwei benachbarten Elektrodenflächen jeweils ein Dielektrikum vorgesehen ist. Das Dielektrikum wird vorzugsweise jeweils von Abschnitten des Grundkörpers ausgebildet. Die Elektrodenflächen sind alternierend zwei unterschiedlichen Polen der Kapazität zugeordnet und mit diesen insbesondere über die Verbindungsabschnitte elektrisch verbunden. Die Elektrodenflächen und die Verbindungsabschnitte bilden eine Doppelkammstruktur mit zwei ineinander greifenden Kammstrukturen. Die Struktur der Elektrodenflächen und der Verbindungsabschnitte entspricht der Leiter- und Dielektrikumstruktur eines mehrschichtigen Kondensators.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Filterstruktur ein frequenzselektives Bauelement. Das frequenzselektive Bauelement kann ein diskretes Bauelement oder ein integriertes Bauelement sein, dessen elektrische oder elektronische Komponenten in einem individuellen Gehäuse des Bauelements untergebracht sind. Das frequenzselektive Bauelement bildet eine eigenständige Komponente und bildet einen eigenständigen Körper. Das frequenzselektive Bauelement kann insbesondere vorgefertigt sein und ist vorzugsweise gemäß einer normierten Bauform, beispielsweise einer Bauform gemäß einem JEDEC-Standard. Insbesondere sind die frequenzselektiven Bauelemente SMD-Bauelemente. Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur bildet mindestens eine Kontaktfläche. Mit dieser Kontaktfläche ist das Bauelement verbunden. Das frequenzselektive Bauelement ist beispielsweise als Kapazität, als Induktivität, als elektromechanischer Resonator, insbesondere in Form eines BAW-Filters, eines SAW-Filter, oder eines Schwingquarzes, oder als eine integrierte Filterschaltung ausgebildet. Das frequenzselektive Bauteil kann insbesondere als Kondensator ausgebildet sein, vorzugsweise als Kondensator mit Keramik oder Glimmer als Dielektrikum. Ferner kann der Kondensator als Folienkondensator, Metallpapierkondensator, Elektrolytkondensator – insbesondere als Tantalkondensator – oder auch als Doppelschichtkondensator ausgebildet sein. Bei der Ausbildung des frequenzselektiven Bauteils als Kapazität kann dieses einen oder mehrere Kondensatoren umfassen, die miteinander verbunden sein können. Bei der Ausbildung des frequenzselektiven Bauteils als Induktivität umfasst das frequenzselektive Bauteil zumindest eine Wicklung einer Spule. Insbesondere kann die Induktivität mit oder ohne Kern ausgebildet sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Induktivität als eine Drahtwicklung mit einer oder mehreren Windungen ausgebildet, wobei der Draht als blanker Draht vorgesehen oder mit einer elektrisch isolierenden Lackschicht überzogen sein kann. Hierbei kann anstatt von Draht auch Litze verwendet werden. Die Wicklung der Induktivität ist. insbesondere aus Metall oder einer Metalllegierung ausgebildet. Vorzugsweise weist das Material, welches die Wicklung vorsieht, einen Schmelzpunkt größer als 700°C, größer als 800°C, größer als 1000°C oder größer als 1200°C auf.
Weiterhin kann das frequenzselektive Bauelement als elektromechanischer Resonator ausgebildet sein. Der elektromechanische Resonator umfasst einen piezoelektrischen Körper, auf dem Elektroden ausgebildet sind. Durch die piezoelektrischen Eigenschaften wird elektrische Energie in akustische Energie umgewandelt, wobei die Struktur des elektromechanischen Resonators einen Schwingungsmodus definiert, etwa Oberflächenschwingungen oder Schwingungen, die durch den piezoelektrischen Körper hindurch propagieren. Spezifische elektromechanische Resonatoren sind SAW-Filter, die auch als akustische Oberflächenfilter bezeichnet werden. Weiterhin kann der elektromechanische Resonator als BAW-Filter (bulk acoustic wave filter) ausgebildet sein. Ferner kann der elektromechanische Resonator als Schwingquarz ausgebildet sein. Im Falle des BAW-Filters und des Schwingquarzes ist der piezoelektrische Körper akustisch gegenüber einem Gehäuse des Bauelements isoliert.
Weiterhin kann das Bauteil als eine integrierte Filterschaltung ausgebildet sein, die mehrere einzelne elektrische oder elektronische Komponenten integriert. Insbesondere kann die integrierte Filterschaltung passive Bauelemente umfassen, etwa mindestens einen Kondensator und mindestens eine Induktivität, etwa eine Drossel. Ferner kann die integrierte Filterschaltung zumindest ein aktives Bauelement umfassen, beispielsweise einen Transistor.
Die mindestens eine Kontaktfläche ist Teil der Filterstruktur. Insbesondere ist die Kontaktfläche mit dem frequenzselektiven Bauteil verbunden und bildet somit eine elektrische Verbindung mit dem frequenzselektiven Bauteil, die ebenso Teil der Filterstruktur ist.
Das frequenzselektive Bauelement umfasst einen Anschluss. Der Anschluss ist mit der Kontaktfläche über eine Lötverbindung oder mittels eines Presssitzes physisch verbunden. Der Anschluss des frequenzselektiven Bauelements kann unmittelbar an die Kontaktfläche angrenzen oder über eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung mit dieser verbunden sein. Der mindestens eine Anschluss des frequenzselektiven Bauelements ist mit der mindestens einen Kontaktfläche, die von dem Cermet ausgebildet wird, über eine elektrische Verbindung verbunden, die als stoffschlüssige, formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung ausgestaltet sein kann. Der mindestens eine Anschluss des frequenzselektiven Bauelements kann als elektrisch leitende Anschlussfläche oder als Drahtstück bzw. als Pin ausgebildet sein.
Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche erstreckt sich gemäß einer spezifischen Ausführungsform parallel oder senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung des Grundkörpers. Die elektrisch leitende Fläche kann hierbei als mindestens eine Elektrodenfläche oder als mindestens eine Kontaktfläche ausgebildet sein. Die Längserstreckungsrichtung des Grundkörpers entspricht dem Verlauf einer Senkrechten durch eine Gehäusewand des Gehäuses, in der die elektrische Durchführung eingesetzt werden kann. Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche ist im Wesentlichen plan, d. h. verläuft entlang einer Ebene, oder ist im Wesentlichen konvex oder kreiszylinderförmig. Ferner kann die elektrisch leitende Fläche entlang eines Abschnitts eines Kreiszylinders oder entlang eines Abschnitts einer Kugel verlaufen. Im letztgenannten Fall hat die mindestens eine elektrisch leitende Fläche den Verlauf einer Kugelkappe. Die vorgenannten Formen sind die Formen einer elektrisch leitenden Fläche, wobei bei mehreren elektrisch leitenden Flächen jede Fläche eine dieser Formen aufweist.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die elektrische Durchführung mehrere Leitungselemente umfasst. Die mehreren Leitungselemente bilden jeweils eine leitende Fläche der Filterstruktur. Hierbei können alle leitenden Flächen des Leitungselements bzw. der Leitungselemente einer elektrischen Durchführung Elektrodenflächen oder Kontaktflächen bilden. Dies gilt insbesondere für Stirnflächen oder Umfangsflächen des mindestens einen Leitungselements. Weiterhin können die leitenden Flächen mindestens eines der Leitungselemente Elektrodenflächen oder Kontaktflächen bilden, während die verbleibenden leitenden Flächen der mehreren Leitungselemente Kontaktflächen oder Elektrodenflächen bilden. Ein Anteil der Leitungselemente oder alle Leitungselemente verlaufen parallel zueinander. Ein Anteil oder alle der Leitungselemente der Durchführung sind äquidistant zueinander, vorzugsweise in Form einer Reihe oder in Form von mehreren, äquidistanten Reihen angeordnet. Mindestens eine erfindungsgemäße elektrische Durchführung kann mindestens 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 oder 1000 Leitungselemente umfassen. Die Leitungselemente sind vorzugsweise nicht unmittelbar miteinander elektrisch verbunden. Die Leitungselemente bilden jeweils eine individuelle elektrische Verbindung. Die elektrische Durchführung kann eine oder mehrere Filterstrukturen umfassen. Eine Filterstruktur kann für zwei oder mehr Leitungselemente der elektrischen Durchführung vorgesehen werden.
Die Filterstruktur und/oder die mindestens eine elektrisch leitende Fläche kann an einer Oberfläche der Durchführung angeordnet sein. Diese Oberfläche grenzt an den Innenraum oder an den Außenraum, zwischen denen das Leitungselement eine elektrisch leitende Verbindung herstellt. Alternativ kann die Filterstruktur und/oder die mindestens eine elektrisch leitende Fläche innerhalb der Durchführung angeordnet sein. Die Filterstruktur, eine Elektrode, die die Elektrodenfläche bildet, oder ein Kontakt, der die Kontaktfläche bildet, kann mit einer vorzugsweise elektrisch isolierenden Schutzschicht überzogen sein. Die Schutzschicht bildet einen Trennkörper gegenüber dem Innenraum oder dem Außenraum, der sich an die Schutzschicht anschließt.
Die Filterstruktur der elektrischen Durchführung kann eine oder mehrere elektrische Komponenten umfassen, wobei die Komponenten ausgewählt sind aus der Gruppe Kapazität, elektromechanischer Resonator oder frequenzselektives Bauteil, wobei diese Komponenten jeweils wie oben beschrieben ausgebildet sind. Die Filterstruktur bildet vorzugsweise eine Bandsperre oder einen Tiefpass. Die Filterstruktur kann einen kapazitiven Durchführungsfilter, eine Parallel-Ableitungskapazität, eine Serien-Filterinduktivität, einen LC-Parallelschwingkreis, einen LC-Serienschwingkreis, einen Durchgangsfilter in T-Schaltung oder in π-Schaltung, einen elektromechanischen Ableitungsfilter oder einen elektromechanischen Serienfilter umfassen. Der LC-Parallelschwingkreis ist in Serie mit der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum geschaltet. Der LC-Serienschwingkreis ist als Ableitungsfilter mit der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum verbunden. Der Durchgangsfilter in T-Schaltung weist zwei Serien-Induktivitäten und eine zwischengeschaltete Parallel-Kapazität auf. Der Durchgangsfilter in π-Schaltung weist zwei Parallel-Kapazitäten und eine zwischengeschaltete Serien-Induktivität auf.
Zur Ableitung kann ein elektrisch leitendes Halterungselement dienen, das sich um die elektrische Durchführung herum erstreckt, oder ein elektrischer Anschluss, der eingerichtet ist, mit dem Gehäuse elektrisch verbunden zu werden. Ferner kann das Gehäuse oder eine Verbindung zu dem Gehäuse zur Ableitung dienen. Die vorgenannten Schaltungsvarianten, die von der Filterstruktur ausgebildet werden können, sind in den Figuren näher beschrieben.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Grundkörper und das mindestens eine Leitungselement stoffschlüssig miteinander verbunden sind, insbesondere durch eine stoffschlüssige gesinterte Verbindung. Der Grundkörper und das mindestens eine Leitungselement können ferner über eine elektrisch leitende Lötverbindung oder über eine Glaslotverbindung miteinander stoffschlüssig verbunden sein. Insbesondere kann eine Hartlotverbindung den Grundkörper mit dem mindestens einen Leitungselement stoffschlüssig verbinden.
Ferner betrifft die Erfindung eine medizinisch implantierbare Vorrichtung, insbesondere einen Herzschrittmacher oder einen Defibrillator, wobei die medizinisch implantierbare Vorrichtung mindestens eine erfindungsgemäße elektrische Durchführung aufweist.
Ferner wird die Erfindung vorgesehen durch ein Gehäuse zur Verwendung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung, wobei das Gehäuse mindestens eine erfindungsgemäße Durchführung umfasst. Sowohl das Gehäuse als auch die Vorrichtung weisen einen Innenraum auf, wobei das Gehäuse und die Vorrichtung den Innenraum umschließen.
Die Erfindung wird ferner realisiert durch Verwendung mindestens eines Cermet aufweisenden Leitungselements in einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung. Das Leitungselement ist zur Ausbildung mindestens einer elektrisch leitenden Fläche einer elektrischen Filterstruktur der Durchführung vorgesehen. Insbesondere ist das Leitungselement, welches das Cermet aufweist, vorgesehen, insbesondere mindestens eine Elektrodenstruktur der Filterstruktur oder mindestens eine Kontaktfläche der Filterstruktur auszubilden. Gleichermaßen wird die Erfindung realisiert durch Verwendung eines Cermets zur Ausbildung einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung sowie zur Ausbildung mindestens einer elektrisch leitenden Fläche einer elektrischen Filterstruktur. Hierbei entsprechen die Filterstruktur, die elektrisch leitende Fläche, die Elektrodenfläche bzw. die Kontaktfläche, den entsprechenden Komponenten der vorangehend beschriebenen elektrischen Durchführung.
Schließlich wird die Erfindung realisiert mittels eines Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

a. Erstellen mindestens eines Grundkörper-Grünlings für mindestens einen Grundkörper aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff;
b. Formen mindestens eines cermethaltigen Leitungselement-Grünlings für mindestens ein Leitungselement;
c. Einbringen des mindestens einen Leitungselement-Grünlings in den Grundkörper-Grünling;
d. Brennen des Isolationselement-Grünlings mit dem mindestens einen Grundkörper-Grünling, um mindestens einen Grundkörper mit mindestens einem Leitungselement zu erhalten,

Die Schritte a. und b. können zeitgleich oder in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Ferner kann der Schritt b. vor dem Schritt c. ausgeführt werden, um den Leitungselement-Grünling vor dem Einbringen in den Grundkörper-Grünling zu formen. Alternativ kann der Schritt b. während des Schritts c. ausgeführt werden, wobei während des Einbringens der cermethaltige Leitungselement-Grünling geformt wird. Somit kann die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der elektrischen Filterstruktur vor dem Einbringen des Leitungselement-Grünlings in den Grundkörper ausgeformt werden oder während des Einbringens. Die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der elektrischen Filterstruktur wird geformt, bevor die elektrische Filterstruktur ausgebildet wird, während die elektrische Filterstruktur ausgebildet wird oder nachdem die elektrische Filterstruktur teilweise oder vollständig ausgebildet wurde.
Insbesondere kann das Verfahren zur Herstellung weitere Brennschritte umfassen, bei denen der Leitungselement-Grünling, der Grundkörper-Grünling, Teile der elektrischen Filterstruktur, die gesamte elektrische Filterstruktur und/oder die elektrisch leitende Fläche vorgesintert wird, um vorgesinterte Grünlinge, Filterstrukturanteile, eine vorgesinterte Filterstruktur oder eine vorgesinterte elektrisch leitende Fläche zu erhalten. Ferner kann das Verfahren vorsehen, dass ein Halteelement-Grünling, welcher den Grundkörper oder den Grundkörper-Grünling umgibt, ausgebildet oder geformt wird, insbesondere aus elektrisch leitendem oder elektrisch isolierendem Material.
Der Schritt a. kann ein teilweises Sintern des Grundkörper-Grünlings umfassen. In Kombination hiermit oder alternativ hierzu kann der Schritt b. ein teilweises Sintern des Leitungselement-Grünlings umfassen.
Der elektrisch isolierende Werkstoff des Grundkörpers bzw. des Grundkörper-Grünlings umfasst oder besteht im Wesentlichen aus den Materialien, die voranstehend als das mindestens eine Material des Grundkörpers beschrieben sind.
Bevorzugt wird der wenigstens eine cermethaltige Leitungselement-Grünling und die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der elektrischen Filterstruktur durch denselben Formungsschritt geformt. Insbesondere wird die elektrische Filterstruktur vorzugsweise durch dieselben Schritte ausgebildet, mit denen auch der Grundkörper-Grünling erstellt wird und der Leitungselement-Grünling geformt wird.
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sehen vor, dass ein Halteelement-Grünling erstellt wird, der insbesondere teilweise gesintert werden kann. Vorzugsweise wird der Halteelement-Grünling teilweise gesintert, nachdem dieser um den vorgesinterten oder nicht vorgesinterten Grundkörper-Grünling herum ausgeformt wurde. Das Halteelement bzw. der Halteelement-Grünling umfasst ein Cermet.
Der elektrisch isolierende Werkstoff ist vorzugsweise ein elektrisch isolierendes Material oder eine Werkstoffzusammensetzung. Die Werkstoffzusammensetzung umfasst mindestens ein Element der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zirkoniumoxid, Aluminiumtitanat und Piezokeramik.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der Schritt des Ausbildens der Filterstruktur umfasst: Ausbilden einer Kapazität oder eines elektromechanischen Resonators. Die mindestens eine elektrische Fläche wird als Elektrodenfläche der Kapazität oder des elektromechanischen Resonators ausgebildet, insbesondere durch flächiges Ausformen. Der Schritt a. umfasst ferner das Ausbilden eines Abschnitts des Grundkörpers als dielektrische Schicht der Kapazität oder als piezoelektrischen Körper des elektromechanischen Resonators. Auf die dielektrische Schicht bzw. auf den piezoelektrischen Körper wird die Elektrodenfläche aufgebracht, vorzugsweise in Schritt c. Der Abschnitt des Grundkörpers wird vorzugsweise als Grünling ausgebildet. Nach dem Ausbilden dieses Grünlings folgt ein Sinterschritt, in dem zumindest der Grundkörper gesintert wird.
Schließlich sieht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass der Schritt des Ausbildens der Filterstruktur umfasst: Ausbilden der elektrisch leitenden Fläche als mindestens eine Kontaktfläche. Das Verfahren sieht ferner vor, mindestens ein vorgefertigtes frequenzselektives Bauelement in den Leitungselement-Grünling oder in den Grundelement-Grünling einzubringen. Das Bauelement entspricht dem frequenzselektiven Bauelement, das im Rahmen der elektrischen Durchführung voranstehend erläutert wurde. Ferner ist vorgesehen, dass das mindestens eine frequenzselektive Bauelement mit der mindestens einen Kontaktfläche verbunden wird. Das frequenzselektive Bauelement wird vor oder nach dem Einbringen des Leitungselement-Grünlings in den Grundkörper-Grünling eingebracht und verbunden. Das Einbringen und das Verbinden kann als ein einziger Schritt ausgeführt werden. Alternativ kann das Verfahren ferner vorsehen, dass mindestens ein vorgefertigtes frequenzselektives Bauelement an oder in dem Grundkörper angeordnet und mit dem Leitungselement verbunden wird, nachdem der Schritt d. des Brennens ausgeführt wird. Insbesondere wird das Bauelement an oder in dem Grundkörper angeordnet, nachdem gegebenenfalls durchgeführte Vorsinterschritte beendet sind. Das Verbinden des Bauelements kann ferner vorgesehen werden durch Anlöten mindestens eines Anschlusses des Bauelements oder durch Einstecken des Bauelements, um dieses elektrisch mit der Durchführung zu verbinden.
Somit wird das frequenzselektive Bauelement entweder mit zumindest einem der Grünlinge mitgesintert oder das Bauelement wird eingefügt, nachdem alle Sinterschritte abgeschlossen wurden. Die letztgenannte Möglichkeit wird verwendet, wenn das frequenzselektive Bauelement nicht für hohe Temperaturen geeignet ist und das Aussetzen des Bauelements der Temperatur des Sinterns das Bauelement zerstören oder schädigen würde.
Die im Rahmen des Verfahrens beschriebene Elektrodenfläche und Kontaktfläche können gemäß der Elektrodenfläche bzw. Kontaktfläche ausgebildet sein, wie hier anhand der Beschreibung der elektrischen Durchführung beschrieben ist.
Die vorgeschlagene elektrische Durchführung ist für den Einsatz in einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung eingerichtet, wobei die medizinisch implantierbare Vorrichtung insbesondere als aktive implantierbare medizinische Vorrichtung (AIMD) und besonders bevorzugt als Therapiegerät ausgestaltet sein kann.
Der Begriff einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung umfasst grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung, welche eingerichtet ist, um mindestens eine medizinische Funktion durchzuführen und welche in ein Körpergewebe eines menschlichen oder tierischen Benutzers einbringbar ist. Die medizinische Funktion kann grundsätzlich eine beliebige Funktion umfassen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer therapeutischen Funktion, einer diagnostischen Funktion und einer chirurgischen Funktion. Insbesondere kann die medizinische Funktion mindestens eine Aktorfunktion aufweisen, bei der mittels mindestens eines Aktors mindestens ein Reiz auf das Körpergewebe ausgeübt wird, insbesondere ein elektrischer Reiz.
Der Begriff einer aktiven implantierbaren medizinischen Vorrichtung – auch als AIMD bezeichnet – umfasst grundsätzlich alle medizinisch implantierbaren Vorrichtungen, die elektrische Signale aus einem hermetisch dichten Gehäuse in einen Teil des Körpergewebes des Benutzers leiten können und/oder aus dem Teil des Körpergewebes des Benutzers empfangen können. So umfasst der Begriff der aktiven implantierbaren medizinischen Vorrichtung insbesondere Herzschrittmacher, Cochlea-Implantate, implantierbare Cardioverter/Defibrillatoren, Nerven-, Hirn-, Organ- oder Muskelstimulatoren sowie implantierbare Überwachungsgeräte, Hörgeräte, Retina-Implantate, Muskel-Stimulatoren, implantierbare Pumpen für Arzneimittel, künstliche Herzen, Knochenwachstumsstimulatoren, Prostata-Implantate, Magen-Implantate, oder dergleichen.
Die medizinisch implantierbare Vorrichtung, insbesondere die aktive implantierbare medizinische Vorrichtung, kann in der Regel insbesondere mindestens ein Gehäuse aufweisen, insbesondere mindestens ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse. Das Gehäuse kann vorzugsweise mindestens eine Elektronik umschließen, beispielsweise eine Ansteuer- und/oder Auswerteelektronik der medizinisch-implantierbaren Vorrichtung.
Unter einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element verstanden welches mindestens ein Funktionselement der medizinisch implantierbaren Vorrichtung, welches zur Durchführung der mindestens einen medizinischen Funktion eingerichtet ist oder die medizinische Funktion fördert, zumindest teilweise umschließt. Insbesondere weist das Gehäuse mindestens einen Innenraum auf, der das Funktionselement ganz oder teilweise aufnimmt. Insbesondere kann das Gehäuse eingerichtet sein, um einen mechanischen Schutz des Funktionselements gegenüber im Betrieb und/oder bei einer Handhabung auftretenden Belastungen zu bieten und/oder einen Schutz des Funktionselements gegenüber Umwelteinflüssen wie beispielsweise Einflüssen durch eine Körperflüssigkeit. Das Gehäuse kann insbesondere die medizinisch implantierbare Vorrichtung nach außen hin begrenzen und/oder abschließen.
Unter einem Innenraum ist hier ein Bereich der medizinisch implantierbaren Vorrichtung zu verstehen, insbesondere innerhalb des Gehäuses, welcher das Funktionselement ganz oder teilweise aufnehmen kann und welcher in einem implantierten Zustand nicht mit dem Körpergewebe und/oder nicht mit einer Körperflüssigkeit in Kontakt kommt. Der Innenraum kann mindestens einen Hohlraum aufweisen, welcher ganz oder teilweise geschlossen sein kann. Alternativ kann der Innenraum jedoch auch ganz oder teilweise ausgefüllt sein, beispielsweise durch das mindestens eine Funktionselement und/oder durch mindestens ein Füllmaterial, beispielsweise mindestens einen Verguss, beispielsweise durch ein Vergussmaterial in Form eines Epoxidharzes oder eines ähnlichen Materials.
Demgegenüber wird unter einem Außenraum ein Bereich außerhalb des Gehäuses verstanden. Dies kann insbesondere ein Bereich sein, welcher im implantierten Zustand mit dem Körpergewebe und/oder einer Körperflüssigkeit in Kontakt kommen kann. Alternativ oder zusätzlich kann der Außenraum jedoch auch ein Bereich sein oder einen Bereich umfassen, welcher lediglich von außerhalb des Gehäuses zugänglich ist, ohne dabei notwendigerweise in Kontakt mit dem Körpergewebe und/oder der Körperflüssigkeit zu geraden, beispielsweise ein für ein elektrisches Verbindungselement, beispielsweise einen elektrischen Steckverbinder, von außen zugänglicher Bereich eines Verbindungselements der medizinisch implantierbaren Vorrichtung.
Das Gehäuse und/oder insbesondere die elektrische Durchführung können insbesondere hermetisch dicht ausgestaltet sein, so dass beispielsweise der Innenraum hermetisch dicht gegenüber dem Außenraum abgedichtet ist. Im Rahmen der Erfindung kann der Begriff „hermetisch dicht” dabei verdeutlichen, dass bei einem bestimmungsgemäßen Gebrauch innerhalb der üblichen Zeiträume (beispielsweise 5–10 Jahre) Feuchtigkeit und/oder Gase nicht oder nur minimal durch das hermetisch dichte Element hindurch dringen können. Eine physikalische Größe, die beispielsweise eine Permeation von Gasen und/oder Feuchtigkeit durch eine Vorrichtung, z. B. durch die elektrische Durchführung und/oder das Gehäuse, beschreiben kann, ist die sogenannte Leckrate, welche beispielsweise durch Lecktests bestimmt werden kann. Entsprechende Lecktests können beispielsweise mit Heliumlecktestern und/oder Massenspektrometern durchgeführt werden und sind im Standard Mil-STD-883G Method 1014 spezifiziert. Die maximal zulässige Helium-Leckrate wird dabei abhängig vom internen Volumen der zu prüfenden Vorrichtung festgelegt. Nach den in MIL-STD-883G, Method 1014, in Absatz 3.1 spezifizierten Methoden, und unter Berücksichtigung der in der Anwendung der vorliegenden Erfindung vorkommenden Volumina und Kavitäten der zu prüfenden Vorrichtungen, können diese maximal zulässigen Helium-Leckraten beispielsweise von 1 × 10^-8 atm·cm³/sec bis 1 × 10^–7 atm·cm³/sec betragen. Im Rahmen der Erfindung kann der Begriff „hermetisch dicht insbesondere bedeuten, dass die zu prüfende Vorrichtung (beispielsweise das Gehäuse und/oder die elektrische Durchführung oder das Gehäuse mit der elektrischen Durchführung) eine Helium-Leckrate von weniger als 1 × 10^–7 atm·cm³/sec aufweist. In einer vorteilhaften Ausführung kann die Helium-Leckrate weniger als 1 × 10^–8 atm·cm³/sec, insbesondere weniger als 1 × 10^–9 atm·cm³/sec betragen. Zum Zweck der Standardisierung können die genannten Helium-Leckraten auch in die äquivalente Standard-Luft-Leckrate konvertiert werden. Die Definition für die äquivalente Standard-Luft-Leckrate (Equivalent Standard Air Leak Rate) und die Umrechnung sind im Standard ISO 3530 angegeben.
Elektrische Durchführungen sind Elemente, welche eingerichtet sind, um mindestens einen elektrischen Leitungsweg (d. h. eine elektrisch leitende Verbindung) zu schaffen, der sich zwischen dem Innenraum des Gehäuses zu mindestens einem äußeren Punkt oder Bereich außerhalb des Gehäuses, insbesondere in dem Außenraum, erstreckt. Die elektrischen Durchführungen sind insbesondere Elemente, welche aufgrund ihres spezifischen Widerstands und ihrer Struktur eingerichtet sind, um den mindestens einen elektrischen Leitungsweg zu schaffen. So wird beispielsweise eine elektrische Verbindung mit außerhalb des Gehäuses angeordneten Leitungen, Elektroden und Sensoren ermöglicht.
Bei üblichen medizinischen implantierbaren Vorrichtungen ist in der Regel ein Gehäuse vorgesehen, welches auf einer Seite ein Kopfteil, auch Header oder Anschlusskörper genannt, aufweisen kann, der Anschlussbuchsen für das Anschließen von Zuleitungen, auch Elektrodenleitungen oder Leads genannt, tragen kann. Die Anschlussbuchsen weisen beispielsweise elektrische Kontakte auf, die dazu dienen, die Zuleitungen elektrisch mit einer Steuerelektronik im Inneren des Gehäuses der medizinischen Vorrichtung zu verbinden. Dort, wo die elektrische Verbindung in das Gehäuse der medizinischen Vorrichtung eintritt, ist üblicherweise eine elektrische Durchführung vorgesehen, die hermetisch dichtend in eine entsprechende Gehäuseöffnung eingesetzt ist.
Aufgrund der Einsatzart von medizinisch implantierbaren Vorrichtungen ist deren hermetische Dichtigkeit und Biokompatibilität in der Regel eine der vorrangigsten Anforderungen. Die hier erfindungsgemäß vorgeschlagene medizinisch implantierbare Vorrichtung kann insbesondere in einen Körper eines menschlichen oder tierischen Benutzers, insbesondere eines Patienten, eingesetzt werden. Dadurch ist die medizinisch implantierbare Vorrichtung in der Regel einer Flüssigkeit eines Körpergewebes des Körpers ausgesetzt. Somit ist es in der Regel von Bedeutung, dass weder Körperflüssigkeit in die medizinisch implantierbare Vorrichtung eindringt, noch das Flüssigkeiten aus der medizinisch implantierbaren Vorrichtung austreten. Um dieses sicherzustellen, sollte das Gehäuse der medizinisch implantierbaren Vorrichtung, und somit auch die elektrische Durchführung, eine möglichst vollständige Undurchlässigkeit aufweisen, insbesondere gegenüber Körperflüssigkeiten.
Weiterhin sollte die elektrische Durchführung eine hohe elektrische Isolation zwischen dem mindestens einen Leitungselement und dem Gehäuse und/oder, falls mehrere Leitungselemente vorgesehen sind, zwischen den Leitungselementen sicherstellen. Dabei werden vorzugsweise Isolationswiderstände von mindestens mehreren MOhm, insbesondere mehr als 20 MOhm, erreicht, sowie vorzugsweise geringe Verlustströme, die insbesondere kleiner sein können als 10 pA. Desweiteren liegt, falls mehrere Leitungselemente vorgesehen sind, das Übersprechen – auch als Crosstalk bezeichnet – und die elektromagnetische Kopplung zwischen den einzelnen Leitungselementen vorzugsweise unterhalb medizinisch vorgegebener Schwellen.
Für die genannten Anwendungen ist die erfindungsgemäß offenbarte elektrische Durchführung besonders geeignet. Weiterhin kann die elektrische Durchführung auch in darüber hinausgehenden Anwendungen genutzt werden, die besondere Anforderungen an die Biokompatibilität, Dichtheit und Stabilität gegenüber Korrosion stellen.
Die erfindungsgemäße elektrische Durchführung kann insbesondere den oben genannten Dichtigkeitsanforderungen und/oder den oben genannten Isolationsanforderungen genügen.
Die elektrische Durchführung weist, wie oben ausgeführt, mindestens einen elektrisch isolierenden Grundkörper auf. Unter einem Grundkörper ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element zu verstehen, welches in der elektrischen Durchführung einer mechanische Haltefunktion erfüllt, beispielsweise indem der Grundkörper direkt oder direkt das mindestens eine Leitungselement hält oder trägt. Insbesondere kann das mindestens eine Leitungselement vollständig oder teilweise direkt oder indirekt in den Grundkörper eingebettet sein, insbesondere durch eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Leitungselement und besonders bevorzugt durch ein Co-Sintern des Grundkörpers und des Leitungselements. Der Grundkörper kann insbesondere mindestens eine dem Innenraum zuweisende Seite aufweisen und mindestens eine dem Außenraum zuweisende und/oder von dem Außenraum aus zugängliche Seite.
Der Grundkörper ist, wie oben ausgeführt, elektrisch isolierend ausgestaltet. Dies bedeutet, dass der Grundkörper vollständig oder zumindest bereichsweise aus mindestens einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist. Unter einem elektrisch isolierenden Material ist dabei ein Material zu verstehen, welches einen spezifischen Widerstand von mindestens 10⁷ Ohm·m aufweist, insbesondere von mindestens 10⁸ Ohm·m, vorzugsweise von mindestens 10⁹ Ohm·m und besonders bevorzugt von mindestens 10¹¹ Ohm·m. Insbesondere kann der Grundkörper derart ausgestaltet sein, dass, wie oben ausgeführt, ein Stromfluss zwischen dem Leitungselement und dem Gehäuse und/oder zwischen mehreren Leitungselementen zumindest weit gehend verhindert wird, beispielsweise indem die oben genannten Widerstände zwischen dem Leitungselement und dem Gehäuse realisiert werden. Insbesondere kann der Grundkörper mindestens ein keramisches Material aufweisen.
Unter einem Leitungselement oder elektrischen Leitungselement ist hier allgemein ein Element zu verstehen, welches eingerichtet ist, um eine elektrische Verbindung zwischen mindestens zwei Orten und/oder mindestens zwei Elementen herzustellen. Insbesondere kann das Leitungselement einen oder mehrere elektrische Leiter, beispielsweise metallische Leiter, umfassen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist, wie oben ausgeführt, das Leitungselement vollständig oder teilweise aus mindestens einem Cermet hergestellt. Zusätzlich können noch ein oder mehrere andere elektrische Leiter vorgesehen sein, beispielsweise metallische Leiter. Das Leitungselement kann beispielsweise in Form eines oder mehrerer Steckerstifte und/oder gekrümmter Leiter ausgestaltet sein. Das Leitungselement kann weiterhin beispielsweise auf einer dem Innenraum zuweisenden Seite des Grundkörpers und/oder der elektrischen Durchführung und/oder auf einer dem Außenraum zuweisenden oder von dem Außenraum aus zugänglichen Seite des Grundkörpers und/oder der elektrischen Durchführung einen oder mehrere Anschlusskontakte aufweisen, beispielsweise einen oder mehrere Steckverbinder, beispielsweise einen oder mehrere Anschlusskontakte, welche aus dem Grundkörper herausragen oder auf andere Weise elektrisch von dem Innenraum aus und/oder dem Außenraum aus kontaktierbar sind.
Das mindestens Leitungselement kann die elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum auf verschiedene Weisen herstellen. Beispielsweise kann sich das Leitungselement von mindestens einem auf der dem Innenraum zuweisenden Seite des Grundkörpers angeordneten Abschnitt des Leitungselements zu mindestens einem auf der dem Außenraum zuweisenden oder der von dem Außenraum aus zugänglichen Seite erstrecken. Auch andere Anordnungen sind jedoch grundsätzlich möglich. So kann das Leitungselement beispielsweise auch eine Mehrzahl miteinander elektrisch leitend verbundener Teil-Leitungselemente umfassen. Weiterhin kann sich das Leitungselement in den Innenraum und/oder in den Außenraum hinein erstrecken. Beispielsweise kann das Leitungselement mindestens einen in dem Innenraum angeordneten Bereich und/oder mindestens einen in dem Außenraum angeordneten Bereich aufweisen, wobei die Bereiche beispielsweise miteinander elektrisch verbunden sein können. Verschiedene Ausführungsbeispiele werden unten noch näher erläutert.
Das mindestens eine Leitungselement kann auf einer dem Innenraum zu weisenden Seite des Grundkörpers und/oder der elektrischen Durchführung und/oder auf einer dem Außenraum zuweisenden oder von dem Außenraum aus zugänglichen Seite des Grundkörpers und/oder der elektrischen Durchführung mindestens ein elektrisches Verbindungselement aufweisen und/oder mit einem derartigen elektrischen Verbindungselement verbunden sein. Beispielsweise können, wie oben beschrieben, auf einer oder beiden der genannten Seiten jeweils ein oder mehrere Steckverbinder und/oder eine oder mehrere Kontaktflächen und/oder ein oder mehrere Kontaktfedern und/oder ein oder mehrere andere Arten von elektrischen Verbindungselementen vorgesehen sein. Das mindestens eine optionale Verbindungselement kann beispielsweise Bestandteil des mindestens einen Leitungselements sein und/oder kann elektrisch leitend mit dem mindestens einen Leitungselement verbunden sein. Beispielsweise können ein oder mehrere Leitungselemente der Durchführung mit einem oder mehreren inneren Verbindungselementen und/oder einem oder mehreren äußeren Verbindungselementen kontaktiert werden. Die Materialien der inneren Verbindungselemente sollten dauerhaft mit dem Leitungselement verbindbar sein. Die äußeren Verbindungselemente sollten müssen biokompatibel sein und sollten dauerhaft mit dem mindestens einen Leitungselement verbindbar sein.
Der elektrisch isolierende Grundkörper kann insbesondere das mindestens eine Leitungselement lagern. Das mindestens eine Material des Grundkörpers sollte, wie oben ausgeführt, vorzugsweise biokompatibel sein und sollte einen ausreichend hohen Isolationswiderstand aufweisen. Für den erfindungsgemäßen Grundkörper hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser ein oder mehrere Materialien aufweist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirkoniumdioxid (ZrO₂), Aluminiumoxid verstärktes Zirkoniumoxid (ZTA), Zirkoniumoxid verstärktes Aluminiumoxid (ZTA – Zirconia Toughened Aluminum – Al₂O₃/ZrO₂), Yttrium verstärktes Zirkoniumoxid (Y-TZP), Aluminiumnitrid (AlN), Magnesiumoxid (MgO), Piezokeramik, Barium(Zr, Ti)oxid, Barium(Ce, Ti)oxid und Natrium-Kalium-Niobat. Die Materialien werden auch als Werkstoffe bezeichnet und können insbesondere als Werkstoffzusammensetzungen vorgesehen sein.
Ein Randkörper, der auch als Halteelement bezeichnet wird, umgreift den Grundkörper und dient als Verbindungselement zu dem Gehäuse der implantierbaren Vorrichtung. Die Materialien des Randkörpers müssen biokompatibel, leicht verarbeitbar, korrosionsbeständig und dauerhaft stoffschlüssig mit dem Grundkörper und dem Gehäuse verbindbar sein. Für den erfindungsgemäßen Randkörper hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn dieser mindestens eines der folgenden Metall und/oder eine Legierung auf Basis mindestens eines der folgenden Metalle aufweist: Platin, Iridium, Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram, Titan, Kobalt-Chrom-Legierungen oder Zirkonium. Der Randkörper kann alternativ ein Cermet umfassen, wobei dies ebenso vorteilhaft hinsichtlich Dichtigkeit und Herstellungsverfahren ist.
Bei der vorgeschlagenen elektrischen Durchführung weist das mindestens eine Leitungselement mindestens ein Cermet auf.
Der Grundkörper kann insbesondere ganz oder teilweise aus einem oder mehreren sinterfähigen Materialien hergestellt sein, insbesondere aus einem oder mehreren sinterfähigen Materialien auf Keramik-Basis. Der oder die Leitungselemente können ganz oder teilweise aus einem oder mehreren sinterfähigen Materialien auf Cermet-Basis aufgebaut sein. Daneben kann das mindestens eine Leitungselement jedoch auch, wie oben ausgeführt, einen oder mehrere weitere Leiter aufweisen, beispielsweise einen oder mehrere metallische Leiter.
Im Rahmen der Erfindung wird als „Cermet” ein Verbundwerkstoff aus einem oder mehreren keramischen Werkstoffen in mindestens einer metallischen Matrix oder ein Verbundwerkstoff aus einem oder mehreren metallischen Werkstoffen in mindestens einer keramischen Matrix bezeichnet. Zur Herstellung eines Cermets kann beispielsweise ein Gemisch aus mindestens einem keramischen Pulver und mindestens einem metallischen Pulver verwendet werden, welches beispielsweise mit mindestens mit einem Bindemittel und ggf. mindestens einem Lösungsmittel versetzt werden kann. Das bzw. die keramischen Pulver des Cermets weisen vorzugsweise eine mittlere Korngröße von weniger als 10 μm, bevorzugt weniger als 5 μm, besonders bevorzugt weniger als 3 μm auf. Das bzw. die metallischen Pulver des Cermets weisen vorzugsweise eine mittlere Korngröße von weniger als 15 μm, bevorzugt weniger als 10 um, besonders bevorzugt weniger als 5 μm auf. Zur Herstellung eines Grundkörpers kann beispielsweise mindestens ein keramisches Pulver verwendet werden, welches beispielsweise mit mindestens einem Bindemittel und gegebenenfalls mindestens einem Lösungsmittel versetzt werden kann. Das bzw. die keramischen Pulver weist dabei vorzugsweise eine mittlere Korngröße von weniger als 10 μm (1 μm entsprechen 1 × 10^–6 m), bevorzugt weniger als 5 um, besonders bevorzugt weniger als 3 μm auf. Als mittlere Korngröße wird dabei insbesondere der Medianwert oder d50-Wert der Korngrößenverteilung angesehen. Der d50-Wert beschreibt jenen Wert, bei dem 50 Prozent der Körner des keramischen Pulvers und/oder des metallischen Pulvers feiner sind und die anderen 50% grober sind als der d50-Wert.
Unter einem Sintern oder einem Sinterprozess wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein Verfahren zur Herstellung von Werkstoffen oder Werkstücken verstanden, bei welchem pulverförmigen, insbesondere feinkörnige, keramische und/oder metallische Stoffe erhitzt werden und dadurch verbunden werden. Dieser Prozess kann ohne äußeren Druck auf den zu erhitzenden Stoff erfolgen oder kann insbesondere unter erhöhtem Druck auf den zu erhitzenden Stoff erfolgen, beispielsweise unter einem Druck von mindestens 2 bar, vorzugsweise höheren Drucken, beispielsweise Drucken von mindestens 10 bar, insbesondere mindestens 100 bar oder sogar mindestens 1000 bar. Der Prozess kann insbesondere vollständig oder teilweise bei Temperaturen unterhalb der Schmelztemperatur der pulverförmigen Werkstoffe erfolgen, beispielsweise bei Temperaturen von 700°C bis 1400°C. Der Prozess kann insbesondere vollständig oder teilweise in einem Werkzeug und/oder einer Form durchgeführt werden, so dass mit dem Sinterprozesses eine Formgebung verbunden werden kann. Neben den pulverförmigen Werkstoffen kann ein Ausgangsmaterial für den Sinterprozess weitere Werkstoff umfassen, beispielsweise einen oder mehrere Binder und/oder ein oder mehrere Lösungsmittel. Der Sinterprozess kann in einem Schritt oder auch in mehreren Schritten erfolgen, wobei dem Sinterprozess beispielsweise weitere Schritte vorgelagert sein können, beispielsweise ein oder mehrere Formgebungsschritte und/oder ein oder mehrere Entbinderungsschritte.
Bei der Herstellung des mindestens einen Leitungselements und/oder optional bei der Herstellung des mindestens einen Grundkörpers kann insbesondere ein Verfahren eingesetzt werden, bei welchem zunächst mindestens ein Grünling hergestellt wird, aus diesem Grünling anschließend mindestens ein Braunling und aus dem Braunling anschließend durch mindestens einen Sinterschritt des Braunlings das fertige Werkstück. Dabei können für das Leitungselement und den Grundkörper getrennte Grünlinge und/oder getrennte Braunlinge hergestellt werden, welche anschließend verbunden werden können. Alternativ können jedoch auch für den Grundkörper und das Leitungselement ein oder mehrere gemeinsame Grünlinge und/oder Braunlinge erstellt werden. Wiederum alternativ können zunächst getrennte Grünlinge erstellt werden, diese Grünlinge dann verbunden werden und aus dem verbundenen Grünling anschließend ein gemeinsamer Braunling erstellt werden. Unter einem Grünling ist allgemein ein Vor-Formkörper eines Werkstücks zu verstehen, welcher das Ausgangsmaterial, beispielsweise das mindestens eine keramische und/oder metallische Pulver umfasst, sowie weiterhin gegebenenfalls ein oder mehrere Bindermaterialien und/oder ein oder mehrere Lösungsmittel. Unter einem Braunling ist ein Vor-Formkörper zu verstehen, welcher aus dem Grünling durch mindestens einen Entbinderungsschritt entsteht, beispielsweise mindestens einen thermischen und/oder chemischen Entbinderungsschritt, wobei in dem Entbinderungsschritt das mindestens eine Bindermaterial und/oder das mindestens eine Lösungsmittel zumindest teilweise aus dem Vor-Formkörper entfernt wird.
Der Sinterprozess, insbesondere für ein Cermet, jedoch auch beispielsweise für den Grundkörper, kann vergleichbar zu einem üblicherweise für homogene Pulvern verwendeten Sinterprozess ablaufen. Beispielsweise kann unter hoher Temperatur und ggf. hohem Druck das Material beim Sintervorgang verdichtet werden, so dass das Cermet nahezu dicht ist, oder eine höchstens geschlossene Porosität aufweist. Cermets zeichnen sich in der Regel durch eine besonders hohe Härte und Verschleißfestigkeit aus. Gegenüber Sinterhartmetallen hat ein Cermet enthaltendes Durchleitungselement in der Regel eine höhere Thermoschock- und Oxidationsbeständigkeit und in der Regel einen an einen umgebenden Isolator angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten.
Für die erfindungsgemäße Durchführung kann die mindestens eine keramische Komponente des Cermets insbesondere mindestens eines der folgenden Materialien aufweisen: Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirkoniumdioxid (ZrO₂), Aluminiumoxid verstärktes Zirkoniumoxid (ZTA), Zirkoniumoxid verstärktes Aluminiumoxid (ZTA – Zirconia Toughened Aluminum – Al₂O₃/ZrO₂), Yttrium verstärktes Zirkoniumoxid (Y-TZP), Aluminiumnitrid (AlN), Magnesiumoxid (MgO), Piezokeramik, Barium(Zr, Ti)oxid, Barium(CE, Ti)oxid, oder Natrium-Kalium-Niobat.
Für die erfindungsgemäße Durchführung kann die mindestens eine metallische Komponente des Cermets insbesondere mindestens eines der folgenden Metalle und/oder eine Legierung auf Basis mindestens eines der folgenden Metalle aufweisen: Platin, Iridium, Niob, Molybdän, Tantal, Wolfram, Titan, Kobalt oder Zirkonium. Eine elektrisch leitfähige Verbindung stellt sich im Cermet in der Regel dann ein, wenn der Metallgehalt über der sogenannten Perkolationsschwelle liegt, bei der die Metallpartikel im gesinterten Cermet mindestens punktuell miteinander verbunden sind, so dass eine elektrische Leitung ermöglicht wird. Dazu sollte der Metallgehalt erfahrungsgemäß, abhängig von der Materialauswahl, 25 Volumen-% und mehr betragen, vorzugsweise 32 Volumen-%, insbesondere mehr als 38 Volumen-%.
Im Sinne der Erfindung werden die Begriffe „ein Cermet aufweisend” und „cermethaltig” synonym verwendet. Folglich bezeichnen beide Begriffe eine Eigenschaft eines Elements, bei welcher das Element cermethaltig ist. Von diesem Sinn auch umfasst ist die Ausführungsvariante, dass Element, beispielsweise das Leitungselement, aus einem Cermet besteht, also vollständig aus einem Cermet aufgebaut ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform können sowohl das mindestens eine Leitungselement als auch der Grundkörper einen oder mehrere Bestandteile aufweisen, welche in einem Sinterverfahren hergestellt oder herstellbar sind, oder das mindestens eine Leitungselement und der Grundkörper können beide in einem Sinterverfahren hergestellt oder herstellbar sein. Insbesondere können der Grundkörper und das Leitungselement in einem Co-Sinterverfahren, also einem Verfahren einer gleichzeitigen Sinterung dieser Elemente, hergestellt oder herstellbar sein. Beispielsweise können das Leitungselement und der Grundkörper jeweils ein oder mehrere keramische Bestandteile aufweisen, die im Rahmen mindestens eines Sinterverfahrens hergestellt und vorzugsweise verdichtet werden.
Beispielsweise kann ein Grundkörper-Grünling hergestellt werden aus einer isolierenden Werkstoffzusammensetzung. Dies kann beispielsweise durch ein Pressen der Werkstoffzusammensetzung in einer Form geschehen. Dazu handelt es sich vorteilhafterweise bei der isolierenden Werkstoffzusammensetzung um eine Pulvermasse, welche mindestens einen minimalen Zusammenhalt der Pulverpartikel aufweist. Die Herstellung eines Grünlings erfolgt dabei beispielsweise durch Verpressen von Pulvermassen, oder durch Formung durch plastische Formgebung oder durch Gießen und anschließende Trocknung.
Solche Verfahrensschritte können auch genutzt werden, um mindestens einen cermethaltigen Leitungselement-Grünling zu formen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass jenes Pulver, welches zu dem Leitungselement-Grünling verpresst wird, cermethaltig ist oder aus einem Cermet besteht oder mindestens ein Ausgangsmaterial für ein Cermet aufweist. Im Anschluss können die beiden Grünlinge – der Grundkörper-Grünling und der Leitungselement-Grünling – zusammengeführt werden. Die Herstellung des Leitungselement-Grünlings und des Grundkörper-Grünlings kann auch gleichzeitig erfolgen, z. B.: durch Mehrkomponentenspritzguss, Ko-Extrusion etc., so dass eine nachfolgende Verbindung nicht mehr notwendig ist.
Beim Sintern der Grünlinge werden diese vorzugsweise einer Wärmebehandlung unterzogen, welche unterhalb der Schmelztemperatur der Pulverpartikel des Grünlings liegt. So kommt es in der Regel zu einer Verdichtung des Materials und damit einhergehend zu einer deutlichen Verringerung der Porosität und des Volumens der Grünlinge. Eine Besonderheit des Verfahrens besteht folglich darin, dass vorzugsweise der Grundkörper und das Leitungselement zusammen gesintert werden können. Es bedarf dementsprechend vorzugsweise im Anschluss keiner Verbindung der beiden Elemente mehr.
Durch das Sintern wird das Leitungselement mit dem Grundkörper vorzugsweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden. Dadurch wird vorzugsweise eine hermetische Integration des Leitungselementes in dem Grundkörper erzielt. Es bedarf vorzugsweise keines anschließenden Verlötens oder Verschweißens des Leitungselements in dem Grundkörper mehr. Vielmehr wird durch das bevorzugte gemeinsame Sintern und die bevorzugte Nutzung eines cermethaltigen Grünlings eine hermetisch dichtende Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Leitungselement erreicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Sintern ein nur teilweises Sintern des mindestens einen optionalen Grundkörper-Grünlings umfasst, wobei dieses teilweises Sintern beispielsweise den oben beschriebenen Entbinderungsschritt bewirken und/oder umfassen kann. Im Rahmen dieses nur teilweisen Sinterns wird der Grünling vorzugsweise wärmebehandelt. Dabei findet in der Regel schon eine Schrumpfung des Volumens des Grünlings statt. Allerdings erreicht das Volumen des Grünlings in der Regel nicht dessen Endstadium. Vielmehr bedarf es in der Regel noch einer weiteren Wärmebehandlung – ein endgültiges Sintern – bei dem der oder die Grünlinge auf ihre endgültige Größe geschrumpft werden. Im Rahmen dieser Ausführungsvariante wird der Grünling vorzugsweise nur teilweise gesintert, um schon eine gewisse Festigkeit zu erreichen, damit der Grünling leichter zu handhaben ist.
Das Ausgangsmaterial, welches zur Herstellung mindestens eines Grünlings des Leitungselements und/oder mindestens eines Grünlings des Grundkörpers verwendet wird, kann insbesondere ein trockenes Pulver sein oder ein trockenes Pulver umfassen, wobei das trockene Pulver trocken zu einem Grünling gepresst wird und eine ausreichende Adhäsion aufweist, um seine gepresste Grünlings-Form beizubehalten. Optional können jedoch zusätzlich zu dem mindestens einen Pulver ein oder mehrere weitere Komponenten in dem Ausgangsmaterial umfasst sein, beispielsweise, wie oben ausgeführt, ein oder mehrere Binder und/oder ein oder mehrere Lösungsmittel. Derartige Binder und/oder Lösungsmittel, beispielsweise organische und/oder anorganische Binder und/oder Lösungsmittel, sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt und sind beispielsweise kommerziell erhältlich. Beispielsweise kann das Ausgangsmaterial einen oder mehrere Schlicker umfassen oder ein Schlicker sein. Ein Schlicker ist im Rahmen der Erfindung eine Suspension von Partikeln eines Pulvers aus einem oder mehreren Materialien in einem flüssigen Bindemittel, und ggf. in einem wasserbasierten oder organischen Bindemittel. Ein Schlicker weist eine hohe Viskosität auf und ist auf einfache Weise ohne hohen Druck zu einem Grünling formbar, etwa durch Gießen oder Spritzgießen oder durch plastische Formgebung.
Der Sinterprozess, der im Allgemeinen unterhalb der Schmelztemperatur der verwendeten Keramik-, Cermet- oder Metall-Materialien, in Einzelfällen aber auch knapp oberhalb der Schmelztemperatur der niederschmelzenden Komponente eines Mehrkomponenten-Gemischs, meist der Metall-Komponente, ausgeführt wird, führt bei Grünlingen aus Schlickern dazu, dass das Bindemittel langsam aus dem Schlicker hinaus diffundiert. Eine zu schnelle Erwärmung führt zu einer schnellen Volumenzunahme des Bindemittels durch Übergang in die gasförmige Phase und zu einer Zerstörung des Grünlings oder zur Bildung von unerwünschten Fehlstellen im Werkstück.
Als Bindemittel – auch als Binder bezeichnet – können beispielsweise thermoplastische oder duroplastische Polymere, Wachse, thermogelisierende Substanzen oder oberflächenaktive Substanzen verwendet werden. Dabei können diese allein oder als Bindergemische mehrerer solcher Komponenten eingesetzt werden. Falls einzelne Elemente oder alle Elemente der Durchführung (Grundkörper-Grünling, Leitungselement-Grünling, Durchführungs-Rohlings) im Rahmen eines Extrudierverfahrens erstellt werden, sollte die Zusammensetzung des Binders so sein, dass der durch die Düse extrudierte Strang der Elemente soweit formstabil ist, dass die durch die Düse vorgegebene Form ohne weiteres eingehalten werden kann. Geeignete Binder, auch als Bindemittel bezeichnet, sind dem Fachmann bekannt.
Im Gegensatz zur Erfindung, gemäß der ein Leitungselement mindestens ein Cermet aufweist, handelt es sich im Stand der Technik bei dem Leitungselement um einen metallischen Draht oder ein andere metallisches Werkstück. Ein erfindungsgemäß mit einem Cermet ausgestaltetes Leitungselement kann leicht mit dem Grundkörper verbunden werden, da der Cermet und das Isolationselement Keramiken sind bzw. einen keramischen Werkstoff umfassen. Der Grundkörper kann auch als Isolationselement bezeichnet werden, um insbesondere die elektrische Funktion anzusprechen; hierbei sind die Begriffe austauschbar. Es können sowohl von dem Leitungselement als auch von dem Grundkörper Grünlinge erstellt werden, die im Anschluss einem Sinterprozess unterworfen werden. Die sich so ergebende elektrische Durchführung ist nicht nur besonders biokompatibel und beständig, sondern weist auch eine gute hermetische Dichtigkeit auf. Zwischen dem Leitungselement und dem Grundkörper ergeben sich keinerlei Risse oder noch zu lötende Verbindungsstellen. Vielmehr ergibt sich beim Sintern eine Verbindung des Grundkörpers und des Leitungselements. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist deshalb vorgesehen, dass das mindestens eine Leitungselement aus einem Cermet besteht. In dieser Ausführungsvariante weist das Leitungselement nicht nur Bestandteile aus Cermet auf, sondern ist vollständig aus einem Cermet aufgebaut.
Cermets zeichnen sich allgemein in der Regel durch eine besonders hohe Härte und Verschleißfestigkeit aus. Die ”Cermets” und/oder ”cermethaltigen” Stoffe können insbesondere hartmetallverwandte Schneidstoffe sein oder umfassen, die jedoch ohne den Hartstoff Wolframkarbid auskommen können und beispielsweise pulvermetallurgisch hergestellt werden können. Ein Sinterprozess für Cermets und/oder das cermethaltige Leitungselement kann insbesondere wie bei homogenen Pulvern ablaufen, nur dass in der Regel bei gleicher Presskraft das Metall stärker verdichtet wird als die Keramik. Gegenüber Sinterhartmetallen hat das cermethaltige Leitungselement in der Regel eine höhere Thermoschock- und Oxidationsbeständigkeit. Die keramischen Komponenten können, wie oben ausgeführt, beispielsweise Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/oder Zirkoniumdioxid (ZrO₂) sein, während als metallische Komponenten insbesondere Niob, Molybdän, Titan, Kobalt, Zirkonium, Chrom in Frage kommen.
Um die elektrische Durchführung in dem Gehäuse eines Herzschrittmachers zu integrieren, kann die elektrische Durchführung ein Halteelement aufweisen. Dieses Halteelement ist kranzartig um den Grundkörper angeordnet. Als kranzartig wird insbesondere eine Hülsenform mit eine sich radial nach außen erstreckender Wulst bezeichnet. Das Halteelement umschließt den Grundkörper, vorzugsweise vollumfänglich. Das Halteelement dient zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuse. Dabei muss eine fluiddichte Verbindung zwischen dem Halteelement und dem Gehäuse entstehen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsweise weist die elektrische Durchführung ein Halteelement auf, das ein Cermet aufweist. Das cermethaltige Halteelement kann einfach, dauerhaft und mit hermetischer Dichtigkeit mit dem Gehäuse der medizinisch implantierbaren Vorrichtung verbunden werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Halteelement nicht nur ein Cermet aufweist, sondern aus einem Cermet besteht. Weiterhin ist es denkbar, dass das Leitungselement und das Halteelement materialeinheitlich sind. Bei dieser Variante werden für das Leitungselement und das Halteelement dieselben Materialien verwendet. Insbesondere handelt es sich dabei um ein beständiges, leitfähiges und biokompatibles Cermet. Da sowohl das Halteelement als auch das Leitungselement noch mit metallischen Komponenten verbunden werden, müssen beide entsprechende Voraussetzungen für ein Verschweißen oder Verlöten aufweisen. Falls ein Cermet gefunden ist, welches die oben genannten Voraussetzungen aufweist, kann man jenes sowohl für das Halteelement als auch für das Leitungselement nutzen, um so eine besonders preiswerte elektrische Durchführung zu erhalten.
Der Grundkörper kann in elektrischer Hinsicht auch als Isolationselement betrachtet werden, das elektrisch isolierend ist. Der Grundkörper ist aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gebildet, vorzugsweise aus einer elektrisch isolierenden Werkstoffzusammensetzung. Der Grundkörper ist eingerichtet, das Leitungselement von dem Halteelement oder – (falls kein Halteelement vorgesehen ist -von dem Gehäuse bzw. von den sonstigen Gegenständen der medizinisch implantierbaren Vorrichtung elektrisch zu isolieren. Elektrische Signale, die durch den Leitungsdraht laufen, sollen nicht durch einen Kontakt mit dem Gehäuse der implantierbaren Vorrichtung abgeschwächt oder kurzgeschlossen werden. Zusätzlich muss der Grundkörper eine biokompatible Zusammensetzung aufweisen, um medizinisch implantiert zu werden. Deshalb ist es bevorzugt, wenn der Grundkörper aus einem glaskeramischen oder glasartigen Material besteht. Als besonders bevorzugt hat es sich herausgestellt, wenn die isolierende Werkstoffzusammensetzung des Grundkörpers mindestens eine aus der Gruppe Aluminiumoxid (Al₂O₃), Magnesiumoxid (MgO), Zirkoniumoxid (ZrO₂), Aluminiumtitanat (Al₂TiO₅) und Piezokeramiken ist. Dabei weist Aluminiumoxid einen hohen elektrischen Widerstand und niedrige dielektrische Verluste auf. Zusätzlich werden diese Eigenschaften ergänzt durch die hohe thermische Beständigkeit, sowie die gute Biokompatibilität.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Durchführung zeichnet sich dadurch aus, dass das Halteelement mindestens einen Flansch aufweist, wobei insbesondere der Flansch metallisch leitend ist. Der Flansch dient dazu, die elektrische Führung gegenüber einem Gehäuse der implantierbaren Vorrichtung abzudichten. Durch das Halteelement wird die elektrische Durchführung in der implantierbaren Vorrichtung gehalten. In der hier beschriebenen Ausführungsvariante weist das Halteelement an einer Außenseite mindestens einen Flansch auf. Diese Flansche bilden ein Lager, in welches die Deckel der medizinisch implantierbaren Vorrichtung eingreifen können, vorzugsweise dichtend eingreifen können. Folglich kann das Halteelement mit den angeschlossenen Flanschen einen U- oder H-förmigen Querschnitt aufweisen. Durch die Integration mindestens eines Flansches in das Halteelement ist eine sichere, stoßfeste und dauerhafte Integration der elektrischen Durchführung in der implantierbaren Vorrichtung sichergestellt. Zusätzlich können die Flansche derart ausgestaltet sein, dass die Deckel der implantierbaren Vorrichtung clipartig kraft- und/oder formschlüssig mit dem Halteelement verbunden werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung zeichnet sich dadurch aus, dass der mindestens eine Flansch ein Cermet aufweist. Im Rahmen dieser Ausführungsvariante weist sowohl das Halteelement als auch der Flansch ein Cermet auf. Vorteilhafterweise sind Flansch und Halteelement materialeinheitlich. Durch die Ausgestaltung des Flansches als Cermet lässt sich dieser einfach und preiswert im Rahmen des noch zu beschreibenden Verfahrens als Teil des Halteelements zusammen mit dem Grundkörper und dem Leitungselement sintern.
Die Erfindung umfasst ferner eine Verwendung mindestens eines Cermet aufweisenden Leitungselementes in einer elektrischen Durchführung für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung. Merkmale und Details, die in Zusammenhang mit der elektrischen Durchführung und/oder dem Verfahren beschrieben wurden, gelten dabei selbstverständlich auch in Zusammenhang mit der Verwendung eines cermethaltigen Leitungselements.
Teil der Erfindung ist ebenfalls eine medizinisch implantierbare Vorrichtung, insbesondere ein Herzschrittmacher oder Defibrillator mit einer elektrischen Durchführung nach mindestens einem der vorherig beschriebenen Ansprüche. Merkmale und Details, die in Zusammenhang mit der elektrischen Durchführung und/oder dem Verfahren beschrieben wurden, gelten dabei selbstverständlich auch in Zusammenhang mit der medizinisch implantierbare Vorrichtung.
Merkmale und Eigenschaften, die in Zusammenhang mit der elektrischen Durchführung beschrieben werden, gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass sowohl der Grundkörper, als auch das Leitungselement keramische Bestandteile aufweisen, die im Rahmen eines Sinterverfahrens bearbeitet werden. Im Rahmen des Schrittes a) wird ein Grundkörper-Grünling aus einer isolierenden Werkstoffzusammensetzung erstellt. Dieses kann dadurch geschehen, dass die Werkstoffzusammensetzung in einer Form zusammengepresst wird. Dazu handelt es sich vorteilhafterweise bei der isolierenden Werkstoffzusammensetzung um eine Pulvermasse, welche mindestens einen minimalen Zusammenhalt der Pulverpartikel aufweist. Üblicherweise wird dies dadurch realisiert, dass eine Korngröße der Pulverpartikel 0,5 mm nicht überschreitet. Vorzugsweise ist die mittlere Korngröße jedoch nicht größer als 10 μm. Die Herstellung eines Grünlings erfolgt dabei entweder durch Verpressen von Pulvermassen, oder durch Formung und anschließende Trocknung. Solche Verfahrensschritte werden auch genutzt, um den cermethaltigen Leitungselement-Grünling zu formen. Dabei ist vorgesehen, dass jenes Pulver, welches zu dem Leitungselement-Grünling verpresst wird, cermethaltig ist oder aus einem Cermet besteht. Die Grünlinge – insbesondere der Grundkörper-Grünling und der Leitungselement-Grünling – werden vorzugsweise im Anschluss hieran zusammengeführt. Nach diesem als Schritt c) bezeichneten Schritt erfolgt ein Brennen der beiden Grünlinge – auch als Sintern bezeichnet. Im Rahmen des Sinterns bzw. Brennens werden dabei die Grünlinge einer Wärmebehandlung unterzogen, welche unterhalb der Schmelztemperatur der Pulverpartikel des Grünlings liegt. Es kommt zu einer deutlichen Verringerung der Porosität und des Volumens der Grünlinge. Die erfindungsgemäße Besonderheit des Verfahrens besteht folglich darin, dass der Grundkörper und das Leitungselement zusammen gebrannt werden und das Leitungselement mit mindestens einer leitenden Fläche erzeugt wird. Es bedarf im Anschluss keiner Verbindung der beiden Elemente mehr und insbesondere muss keine leitende Fläche in einem weiteren Schritt erzeugt werden. Durch den Brennvorgang wird das Leitungselement mit dem Grundkörper kraft- und/oder form- und/oder stoffschlüssig verbunden. Dadurch ist eine hermetische Integration des Leitungselementes in dem Grundkörper erzielt. Es bedarf keines anschließenden Verlötens oder Verschweißens des Leitungselements in dem Grundkörper mehr. Vielmehr wird durch das gemeinsame Brennen und die Nutzung eines cermethaltigen Grünlings, d. h. des Leitungselement-Grünlings, eine hermetisch dichtende Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Leitungselement erreicht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Schritt a) ein teilweises Sintern des Grundkörper-Grünlings umfasst. Im Rahmen dieses nur teilweisen Sinterns wird der Grünling des Isolationselements wärmebehandelt. Dabei findet schon eine Schrumpfung des Volumens des Isolationselement-Grünlings statt. Allerdings erreicht das Volumen des Grünlings nicht sein Endstadium. Vielmehr bedarf es noch einer weiteren Wärmebehandlung im Rahmen des Schrittes d), bei dem der Grundkörper-Grünling mit dem Leitungselement-Grünling auf ihre endgültige Größe geschrumpft wird. Im Rahmen dieser Ausführungsvariante wird der Grünling nur partiell wärmebehandelt, um schon eine gewisse Oberflächenhärte zu erreichen, damit der Grünling des Grundkörpers leichter zu handhaben ist. Dieses bietet sich insbesondere bei isolierenden Werkstoffzusammensetzungen an, welche nur unter gewissen Schwierigkeiten in eine Grünlingsform zu pressen sind.
Insbesondere wird eine Komponente der erfindungsgemäßen Durchführung als Grünling bezeichnet, wenn nicht alle Sinterschritte ausgeführt werden. Daher wird auch ein vorgesinterter oder angesinterter oder wärmebehandelter Grünling als Grünling bezeichnet, sofern nicht alle Wärmebehandlungs- oder Sinterschritte angeschlossen sind.
Eine weitere Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass auch der Leitungselement-Grünling im Schritt b) schon teilweise gesintert wird. Wie oben bei dem Grundkörper-Grünling beschrieben, kann auch der Leitungselement-Grünling angesintert werden, um schon eine gewisse Oberflächenstabilität zu erreichen. Es ist dabei zu beachten, dass in dieser Ausführungsvariante auch das endgültige, vollständige Sintern erst in Schritt d) geschieht. Folglich erreicht der Leitungselement-Grünling seine Endgröße auch erst im Schritt d).
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens ein cermethaltiger Halteelement-Grünling für ein Halteelement erzeugt wird. Der Leitungselement-Grünling wird in den Grundkörper-Grünling eingebracht. Der Grundkörper-Grünling wird in den Halteelement-Grünling eingebracht. Der Grundkörper-Grünling wird mit dem mindestens einen Leiterelement-Grünling und dem Halteelement-Grünling gebrannt. Es ergibt sich ein Grundkörper mit einem Leitungselement und einem Halteelement.
Die Besonderheit dieses Verfahrensschrittes besteht darin, dass neben dem Leitungselement-Grünling und dem Grundkörper-Grünling auch der Halteelement-Grünling in einem Schritt gesintert wird. Alle drei Grünlinge werden erstellt, dann zusammengefügt und im Anschluss als Einheit gebrannt bzw. gesintert. In einer besonderen Ausführungsvariante kann das Erzeugen des mindestens einen cermethaltigen Halteelement-Grünlings ein teilweises Sintern umfassen. Dabei ist auch wieder vorgesehen, dass der Einfassungs-Grünling teilweise angesintert wird, um eine erhöhte Oberflächenstabilität zu erreichen. Der Grundkörper-Grünling kann hierbei dielektrische Schicht oder einen piezoelektrischen Körper für die Filterstruktur ausbilden oder eine Aufnahme für ein frequenzselektives Bauteil.
Im Folgenden ist ein spezifisches Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Durchführung dargestellt.
Im ersten Schritt wird eine Cermet-Masse aus Platin (Pt) und Aluminiumoxid (Al₂O₃) mit 10% Zirkoniumdioxid (ZrO₂) hergestellt. Dabei werden folgende Ausgangsstoffe eingesetzt:

– 40 vol.% Pt-Pulver mit einer mittleren Korngröße von 10 μm und
– 60 vol.% Al₂O₃/ZrO₂-Pulver mit einem relativen Gehalt von 10% ZrO₂ und einer mittleren Korngröße von 1 μm.

Die beiden Komponenten wurden gemischt, mit Wasser sowie einem Binder versetzt und durch einen Knetprozess homogenisiert. Analog zum ersten Schritt wird in einem zweiten Schritt eine Keramikmasse aus einem Pulver mit einem Al₂O₃-Gehalt von 90% und einem ZrO₂-Gehalt von 10% hergestellt. Die mittleren Korngröße betrug etwa 1 μm. Das Keramikpulver wurde ebenfalls mit Wasser sowie einem Binder versetzt und homogenisiert. In einem dritten Schritt wurde die in Schritt zwei hergestellte Keramikmasse aus Aluminiumoxid mit einem Gehalt von 10% Zirkoniumdioxid in eine Form eines Grundkörpers gebracht. In eine Öffnung in dem Grünling des Grundkörpers wurde ein Cermet-Körper als Grünling eingebracht, der aus der in dem ersten Schritt hergestellten Cermet-Masse, enthaltend ein Gemenge aus Platinpulver und Aluminiumoxid mit einem Gehalt von 10% Zirkoniumdioxid, gefertigt wurde. Anschließend wurde die Keramikmasse in der Form verdichtet. Danach wurde die Cermet- und die Keramikkomponente bei 500°C entbindert und bei 1650°C fertiggesintert.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung mit mehreren Varianten von Filterstrukturen;
2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung mit mehreren Varianten von Filterstrukturen;
3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung mit mehreren möglichen Filterstrukturanordnungen und die
4(a)–(i) beispielhafte Schaltungsschemata, die die Filterstruktur der elektrischen Durchführung bilden
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung mit mehreren erfindungsgemäß ausgebildeten Kapazitäten. Die in 1 dargestellten Filterstrukturen umfassen jeweils eine Kapazität, wobei die erfindungsgemäß vorgesehene elektrisch leitende Fläche als Elektrodenfläche der jeweiligen Kapazität ausgebildet ist.
Die in 1 dargestellte elektrische Durchführung 10 wird von einem optionalen Halteelement 20 radial umschlossen, das mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Das optionale Halteelement 20 ist aus einem leitenden Werkstoff hergestellt, insbesondere aus einem Cermet, und weist eine umlaufende Wulst auf, um das Einsetzen in ein Gehäuse (nicht dargestellt) zu vereinfachen. Alternativ kann das Halteelement 20 auch aus Metall oder aus einer Metalllegierung vorgesehen sein.
Die elektrische Durchführung 10 weist ein Leitungselement 30 und einen Grundkörper 40 auf, wobei der Grundkörper elektrisch isolierend ist und das Leitungselement elektrisch leitend ist. Die in 1 dargestellte Durchführung weist mehrere Varianten einer elektrischen Filterstruktur 50a–c auf, die einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden können. Das Leitungselement 30 erstreckt sich vollständig durch den Grundkörper 40 hindurch und bietet somit eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Innenraum und einem Außenraum. In 1 sowie auch in den 2 und 3 ist der Außenraum oberhalb der elektrischen Durchführung 10 angeordnet und der Innenraum ist unterhalb der elektrischen Durchführung 10 angeordnet. Vorzugsweise schließen sich Innenraum und/oder Außenraum unmittelbar an die in den Figuren dargestellte Durchführung an.
Die Filterstruktur 50a erstreckt sich von einer Unterseite der elektrischen Durchführung, die dem Innenraum zugewandt ist, bis zu der Oberseite der dargestellten Durchführung, die dem Außenraum zugewandt ist. Stirnflächen des Leitungselements 30 grenzen unmittelbar an den Raum an, der sich an der Oberseite bzw. an der Unterseite der Durchführung anschließt. Die Stirnseiten des Leitungselements 30 können mit der Oberseite und der Unterseite der Durchführung abschließen, wie in 1 dargestellt ist, können jedoch auch zum Inneren der Durchführung hin versetzt sein oder aus der Oberseite bzw. der Unterseite herausragen.
Die Filterstruktur 50a umfasst mehrere elektrisch leitende Flächen, von denen der Übersicht halber nur eine mit dem Bezugszeichen 52a bezeichnet ist. Die elektrisch leitenden Flächen bilden Elektrodenflächen 52a einer Kapazität, die von der Filterstruktur 50a vorgesehen wird. Die elektrisch leitenden Flächen sind Teil des Leitungselements 30 und sind somit mit dem Abschnitt des Leitungselements 30 physisch und insbesondere elektrisch verbunden, der sich von der Oberseite zur Unterseite der elektrischen Durchführung erstreckt. Die Elektrodenflächen 52a sind planparallel zueinander und insbesondere parallel zu der Unterseite bzw. der Oberseite der elektrischen Durchführung und erstrecken sich ferner senkrecht zu einer Längsachse der Durchführung. Den Elektrodenflächen 52a liegen korrespondierende Elektrodenflächen 56a gegenüber, die mit einem Verbindungsabschnitt 54a elektrisch verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt 54a des Leitungselements 30 weist eine Stirnfläche auf, die an der Unterseite der elektrischen Durchführung 10 ausgebildet ist. Diese Stirnseite ist insbesondere vorgesehen, um mit einem Gehäuse oder mit Masse elektrisch verbunden zu werden. Die Elektrodenflächen 52a und 56a greifen ineinander. Zwischen den Elektroden 56a, die mit dem Verbindungsabschnitt 54a verbunden sind, und den Elektroden 52a, die mit dem Abschnitt des Leitungselements 30 verbunden sind, das durch die Durchführung 10 hindurch verläuft, sind jeweils dielektrische Schichten ausgebildet, die dem isolierenden Grundkörper 40 zugehören. Die Filterstruktur 50a grenzt an die Unterseite der elektrischen Durchführung 10 an, die dem Innenraum zugewandt ist. Alternative Ausführungsformen sehen vor, dass sich eine wie mit dem Bezugszeichen 50a dargestellte Filterstruktur im Inneren der elektrischen Durchführung befindet oder an der Oberseite.
Mit dem Bezugszeichen 50b ist eine Filterstruktur dargestellt, die an die Oberseite der elektrischen Durchführung 10 angrenzt, welche dem Außenraum zugewandt ist. Wie auch die Filterstruktur 50a, umfasst die Filterstruktur 50b Elektrodenflächen 52b, die mit einem Abschnitt des Leitungselements 30 verbunden sind, das sich von der Unterseite zur Oberseite der elektrischen Durchführung 10 erstreckt. Die Elektrodenflächen 52b erstrecken sich senkrecht zur Verlaufsrichtung des Abschnitts des Leitungselements 30, der sich von der Unterseite zur Oberseite erstreckt. Die Filterstruktur 50b umfasst ferner gegenüberliegende Elektrodenflächen 56b, die mit einem Verbindungsabschnitt 54b verbunden sind. Der Verbindungsabschnitt 54b weist eine Stirnseite auf, die an die Oberseite der elektrischen Durchführung angrenzt.
Die Filterstrukturen 50a und b weisen jeweils Elektrodenflächen 52a, b und 56a, b auf, welche eine Normale zu der Oberseite bzw. zu der Unterseite der elektrischen Durchführung bildet. Die Längsachse verläuft ferner entlang dem Abschnitt des Leitungselements 30, der die Unterseite mit der Oberseite verbindet. Die Elektroden 52a, b und 56a, b können in einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) parallel zur Längsachse verlaufen, wobei die einzelnen Elektrodenflächen sich in radialer Richtung aneinanderreihen und abwechselnd mit dem Verbindungsabschnitt verbunden sind, vgl. Bezugszeichen 54b, und mit dem Abschnitt des Leitungselements 30 verbunden sind, welches sich von der Unterseite zur Oberseite erstreckt. Im letztgenannten Fall hat der Verbindungsabschnitt in elektrischer Sicht die gleiche Funktion wie der Verbindungsabschnitt 54a, b der 1. Jedoch verläuft der Verbindungsabschnitt bei Elektroden 52a, b, 56a, b, die entlang der Längsachse der Durchführung verlaufen, senkrecht zur Längsachse. Ein derartig verlaufender Verbindungsabschnitt ist in der 1 mit dem Bezugszeichen 54c bezeichnet.
Die in 1 dargestellte elektrische Durchführung umfasst ferner eine Filterstruktur 50c, die weder an die Unterseite noch an die Oberseite der Durchführung angrenzt. Die Filterstruktur 50c umfasst eine Elektrodenfläche 52c, die unmittelbar von dem Abschnitt des Leitungselements 30 ausgebildet wird, das sich von der Unterseite zur Oberseite der Durchführung 10 erstreckt. Die Elektrodenfläche 52c wird gebildet von einem Umfangsflächenbereich des Abschnitts des Leitungselements 30, welches sich von der Unterseite zur Oberseite der elektrischen Durchführung erstreckt. Gegenüberliegend zu der Elektrodenfläche 52c befindet sich eine Elektrodenfläche 56c, die mit einem Verbindungsabschnitt 54c verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt 54c erstreckt sich von der Elektrode 56c bis zu einer Umfangsfläche des Grundkörpers 40. An der Umfangsfläche des Grundkörpers 40 bildet der Verbindungsabschnitt 54c eine Stirnfläche bzw. einen Kontakt, der von einem dort vorliegenden Gehäuse oder Halteelement 20 elektrisch kontaktiert werden kann. Die in 1 dargestellte Filterstruktur 50c umfasst nur ein Paar Elektrodenflächen 52c, 56c.
Bei einer nicht dargestellten Ausbildung mit mehreren Elektrodenflächen pro Pol, wie es beispielsweise die Filterstrukturen 50a und b zeigen, umfasst die Filterstruktur zwei Verbindungsabschnitte. Ein erster Verbindungsabschnitt verbindet eine erste Gruppe von Elektrodenflächen miteinander und bildet eine Durchführung nach außen, wie es die Verbindungsabschnitte 54a–c darstellen. Ein zweiter Verbindungsabschnitt verbindet eine zweite Gruppe von Elektrodenflächen miteinander, und verbindet diese ferner unmittelbar mit dem Abschnitt des Leitungselements 30, das sich von der Unterseite zur Oberseite erstreckt. Die Verbindungsabschnitte sind als Cermet ausgebildet, können jedoch ferner auch als Drähte bzw. aus Metall oder aus einer Metalllegierung ausgebildet sein. Vorzugsweise sind die Verbindungsabschnitte kein Teil des Leitungselements, wenn diese nicht aus Cermet ausgebildet sind. Gleichermaßen kann eine Untergruppe aller Elektrodenflächen aus einer Metalllegierung oder einem Metall ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Metallisierungsschicht oder einer Metall- bzw. Metalllegierungsfolie. Diese Untergruppen von Elektrodenflächen sind kein Teil des Leitungselements, wenn diese nicht aus Cermet ausgebildet sind.
In dem Ausführungsbeispiel von 1 sind die elektrisch leitenden Flächen Elektrodenflächen einer Kapazität. Alternativ können diese Elektrodenflächen eines elektromechanischen Resonators sein, dessen piezoelektrischer Körper von einem Abschnitt des Grundkörpers 40 ausgebildet wird. Im letztgenannten Fall sind die Elektrodenflächen beispielsweise auf der Oberseite oder der Unterseite der elektrischen Durchführung ausgebildet.
Die in 1 dargestellten Varianten einer elektrischen Filterstruktur 50a–c können, wie bereits bemerkt, einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden können. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Durchführung nur einer der elektrischen Filterstrukturen 50a–c aufweisen. Alternativ kann eine Durchführung die Filterstrukturen 50a und 50b, oder die Filterstrukturen 50a und 50c, oder die Filterstrukturen 50b und 50c oder die Filterstrukturen 50a, 50b und 50c aufweisen.
Die 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung, wobei die Elektrodenflächen als Kontaktflächen für weitere Bauelemente ausgebildet sind. Die 2 zeigt mehrere Varianten von Kontaktflächen und der zugehörigen Anordnung von Bauelementen. Die Durchführung 110 der 2 ist von einem optionalen Halteelement 120 umgeben, das wie in 1 gestrichelt dargestellt ist. Die Durchführung 110 umfasst ferner ein Leitungselement 130 mit einem Leitungsabschnitt, der sich zwischen der Oberseite und der Unterseite der dargestellten Durchführung erstreckt. Wie auch in 1 ist die Oberseite einem Außenraum zugewandt, während die Unterseite einem Innenraum zugewandt ist. Die in 2 dargestellte elektrische Durchführung umfasst ferner einen Grundkörper 140, in dem sich das Leitungselement 130 erstreckt.
Gemäß einer Variante der Anordnung von Kontaktflächen und Bauelement ist der Abschnitt des Leitungselements 130, der sich von der Unterseite zur Oberseite der Durchführung 110 erstreckt, unterbrochen und bildet an der Unterbrechung jeweils eine Kontaktfläche, die der Stirnseite des jeweiligen Abschnitts entspricht. Die Kontaktflächen werden mit den Bezugszeichen 152b und 152b bezeichnet. Die an den inneren Stirnflächen des Leitungselements 130 ausgebildeten Kontaktflächen 152b, 152b' sind mit einem Bauelement 160b verbunden, das in der 2 als Induktivität ausgebildet ist. Das Bauelement 160b umfasst eine Wicklung, wie sie symbolisch in 2 dargestellt ist. Die Umlaufrichtung der Wicklung ist im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der elektrischen Durchführung 110. Die Wicklung des Bauelements 160b kann mit oder ohne Kern ausgeführt sein. Der Kern umfasst ein Material mit einer hohen relativen magnetischen Permeabilität.
Eine weitere Variante zur Anordnung von Kontaktflächen ist mit dem Bezugszeichen 152a dargestellt, wobei das Bezugszeichen 152a eine Kontaktfläche ist. In dieser Variante wird von dem Umfangsflächenbereich eines Abschnitts des Leitungselements 130 gebildet. Die Kontaktfläche 152a befindet sich an einem Abschnitt des Leitungselements, das aus dem Grundkörper 140 herausragt. Ferner weist gemäß dieser Variante ein Kondensator 160a, der als SMD-Bauelement ausgeführt ist, eine Anschlussfläche 162a auf, die elektrisch mit der Kontaktfläche 152a verbunden ist, beispielsweise durch eine Lötverbindung. Eine zweite Anschlussfläche 162' des Kondensators 160a ist zum Anschluss beispielsweise an das Halteelement 120 oder an ein anderes elektrisches Potenzial vorgesehen. Da der Kondensator 160a auf dem Grundkörper befestigt ist, deckt eine Schutzschicht 180a das Bauelement 160a vollständig ab. Die Schutzschicht ist optional und lediglich symbolisch als gepunktete Linie dargestellt.
Zudem zeigt 2 eine Variante, bei der die Filterstruktur 150 neben dem Kondensator 160a und der Induktivität 160b einen weiteren Kondensator 160c umfasst, der in einer Vertiefung des Grundkörpers 140 angeordnet ist. Ein Umfangsflächenbereich eines Abschnitts des Leitungselements 160 bildet eine Kontaktfläche 152c, mit der eine Anschlussfläche 162c des Kondensators 160c verbunden ist. Eine weitere Anschlussfläche 162c' des Kondensators 160c ist über einen Verbindungsabschnitt 170 mit einer äußeren Umfangsfläche des Grundkörpers 140 verbunden. Der Verbindungsabschnitt 170 bildet auf der äußeren Umfangsfläche des Grundkörpers 140 eine Stirnseite, die als Kontaktfläche dient. Beispielsweise ein sich daran anschließendes Halteelement 120, das elektrisch leitend ausgebildet ist, ist somit elektrisch mit dem Verbindungsabschnitt 170 und somit mit der Anschlussfläche 162c' des Kondensators 160c verbunden.
Während das elektrische Bauelement 160a auf dem Grundkörper 140 angeordnet ist, befindet sich das Bauelement 160c in einer Einlassung bzw. Nische, die in einer Oberfläche des Grundkörpers 140 ausgebildet ist. Somit ist das Bauelement 160c in dem Grundkörper 140 der elektrischen Durchführung 110 eingelassen. Wie auch das Bauelement 160a ist auch das Bauelement 160c mit einer Schutzschicht 180c überdeckt, die lediglich symbolhaft mit einer gepunkteten Linie dargestellt ist.
Die in 2 dargestellten Varianten sind frei kombinierbar. Eine erfindungsgemäße Durchführung kann eine oder mehrere der in 2 dargestellten Varianten umfassen. Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Durchführung eine, mehrere, oder alle Varianten der Kontaktflächen 152a–152c aufweisen, und kann gleichermaßen eine, mehrere oder alle Bauelemente 160a–c umfassen. Die Bauelemente 160a–c können jeweils mit einer beliebigen Variante der Kontaktfläche an den restlichen Leitungselementabschnitt angeschlossen sein; beispielsweise kann ein Bauelement 160b mit den Kontaktflächen 152a, c (d. h. in das Grundelement eingelassen oder nicht) verbunden sein. Ferner kann ein Bauelement 160a oder c in der Weise angeschlossen sein, wie es mit den Bezugszeichen 152b, b' dargestellt ist. In einer spezifischen Ausführungsform sind die Kontaktflächen 162a' oder c' mit Leitungselementabschnitten verbunden, beispielsweise um mit der Induktivität 160b einen LC-Parallelschwingkreis zu bilden. Ferner kann eine Seitenfläche des Leitungselements, vorzugsweise innerhalb des Grundkörpers, eine Kontaktfläche für ein frequenzselektives Bauelement bilden, insbesondere für einen körperlich eigenständigen Kondensator. Dieser ist als Serien-Ableitungsfilter ferner mit Masse oder einem andere Potential verbunden, vorzugsweise über eine Kontaktfläche aus einem Cermet.
einer elektrischen Filterstruktur 50a–c können, wie bereits bemerkt, einzeln oder in Kombination miteinander verwendet werden können. insbesondere kann eine erfindungsgemäße Durchführung nur einer der elektrischen Filterstrukturen 50a–c aufweisen. Alternativ kann eine Durchführung die Filterstrukturen 50a und 50b, oder die Filterstrukturen 50a und 50c, oder die Filterstrukturen 50b und 50c oder die Filterstrukturen 50a, 50b und 50c aufweisen.
Die in 2 dargestellte Filterstruktur 150 bildet einen Durchgangsfilter in π-Schaltung mit zwei Parallel-Kapazitäten 160a, c und mit einer Serien-Induktivität 160b, die zwischengeschaltet ist. Alternativ zu der in 2 dargestellten Ausführungsform kann zumindest einer der Kondensatoren 160a oder 160c mittels Elektrodenflächen ausgebildet sein, die von dem Leitungselement vorgesehen werden. Beispielsweise kann einer der Kondensatoren ausgebildet sein, wie es in 1 dargestellt ist.
In 3 ist eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung dargestellt. Die in 3 dargestellte elektrische Durchführung 210 ist von einem optionalen Halteelement 220 umgeben, das gestrichelt dargestellt ist. Durchführung 210 umfasst zwei Leitungselemente 230, 230', die sich durch einen Grundkörper hindurch erstrecken. Der Grundkörper ist in der in 3 dargestellten Ausführungsform mehrteilig, insbesondere dreiteilig. Der Grundkörper umfasst somit die Grundkörperabschnitte 240, 240' und 240''. Während die Abschnitte 240 und 240'' des Grundkörpers keine Filterstruktur aufweisen, sieht der dazwischen liegende Abschnitt 240' des Grundkörpers eine kapazitive Filteranordnung vor. Hierzu bilden die Leitungselemente 230, 230' elektrisch leitende Flächen 252a, 252b, welche als Elektrodenflächen ausgebildet sind. Das Leitungselement 230 bildet ferner gegenüberliegende Elektrodenflächen 256a, b. Die jeweiligen Elektrodenflächen 256a und b werden jeweils von einem zugehörigen Verbindungselement 254a, b miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 254a, b weisen eine Rückseite auf, die an einer äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 240' des Grundkörpers ausgebildet ist. Dies ermöglicht unmittelbaren elektrischen Kontakt, beispielsweise zu einem sich daran anschließenden Halteelement 220. Weitere Elektrodenflächen 257 werden durch Cermet ausgebildet und befinden sich innerhalb des Abschnitts 240' des Grundkörpers. Diese sind vorzugsweise elektrisch mit den Elektrodenflächen 256a und 256b verbunden. Die Elektroden 256a, 256b und 257 können durchgehend ausgebildet sein und weisen Aussparungen auf, durch die sich die Abschnitte der Leitungselemente 230, 230' hindurch erstrecken, welche die Oberseite des Abschnitts 240'' mit der Unterseite der Abschnitts 240 des Grundkörpers verbinden. Hierbei ist die Unterseite der elektrischen Durchführung 210 dem Innenraum zugewandt, während die Oberseite der Durchführung 210 dem Außenraum zugewandt ist.
Elektrische Verbindungen zwischen den Bauelementen und weiteren Komponenten der Durchführung oder von Komponenten, die an der Durchführung angebracht werden (beispielsweise das Halteelement), werden insbesondere vorgesehen von Lötverbindungen, durch unmittelbares Kontaktieren, beispielsweise mittels eines Presssitzes, oder durch elektrisch leitende Kleber bzw. im Allgemeinen durch eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung. Die elektrisch leitende stoffschlüssige Verbindung kann ferner vorgesehen sein durch einteiliges Ausbilden, beispielsweise des Cermets.
Die in 3 dargestellten Abschnitte 240–240'' sind zur besseren Darstellung als einzelne Körper gezeigt. Zwischen diesen Abschnitten des Grundkörpers besteht vorzugsweise keine Lücke, wobei die Abschnitte stoffschlüssig miteinander verbunden sind, insbesondere durch einteilige Ausbildung des Grundkörpers. Sind jedoch, wie in 3 dargestellt, die Abschnitte 240–240'' des Grundkörpers einzelne, individuelle Körper, so können diese nacheinander miteinander verbunden werden, insbesondere durch stoffschlüssige Verbindungstechniken. Insbesondere ist Sintern eine derartige stoffschlüssige Verbindungstechnik, wobei jedoch auch andere Verbindungstechniken wie Kleben oder Löten möglich sind. Ferner kann das Halteelement 220 die Abschnitte 240–240'' miteinander verbinden. Dies gilt für alle Abschnitte 240–240'' oder auch nur für Untergruppen der Abschnitte 240, 240' und 240''. Die in 3 dargestellte Ausführungsform kann insbesondere mit einzelnen Varianten oder Ausführungsformen der 1 und 2 kombiniert werden.
Die 4(a)–(i) zeigen mehrere Schaltungsvarianten, die von der Filterstruktur der erfindungsgemäßen Durchführung vorgesehen werden können. Die Schaltungsvarianten können die gesamte Filterstruktur darstellen oder nur einen Teil hiervon. Insbesondere können mehrerer der in den 4(a)–(i) dargestellten Schaltungsvarianten in einer Durchführung miteinander kombiniert werden, insbesondere durch eine serielle Kombination von Durchführungsfilterschaltungen und/oder durch eine parallele Kombination von Ableitungsfilterschaltungen. Der obere, waagerechte Ast der in den 4(a)–(i) dargestellten Schaltungsvarianten entspricht dem Abschnitt des Leitungselements, das sich durch den Grundkörper hindurch erstreckt, bzw. der elektrisch leitenden Verbindung. Der als Kreis dargestellte Anschluss entspricht einem Masseanschluss, beispielsweise einem Anschluss, der mit dem Gehäuse oder mit einem Halteelement zu verbunden ist. Die 4(a) zeigt eine kapazitiven Durchführungsfilter, bei dem HF-Anteile an Masse abgeleitet werden, wobei die elektrisch leitende Verbindung kapazitiv angekoppelt ist. Die 4(b) zeigt eine Parallel-Ableitungskapazität, bei der HF-Anteile ebenso an Masse abgeleitet werden, wobei die Kapazität an die Durchleitung angeschlossen ist. Die 4(c) zeigt eine Serien-Filterinduktivität in der elektrisch leitenden Verbindung, die HF-Anteile blockiert und nur niederfrequente Anteile durchlässt. Die 4(d) zeigt einen LC-Parallelschwingkreis, der in Serie mit der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum geschaltet ist. Dieser bildet für Anteile mit einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz eine Sperre und blockiert diese Anteile. Die 4(e) zeigt einen LC-Serienschwingkreis, der als Ableitungsfilter mit der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum verbunden ist. Dieser bildet für Anteile mit einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz eine Sperre und leitet diese Anteile nach Masse ab. Die 4(f) zeigt einen Durchgangsfilter in T-Schaltung mit zwei Serien-Induktivitäten und einer zwischengeschalteten Parallel-Kapazität. Die Parallel-Kapazität ist an einen Anzapfung zwischen den zwei Serien-Induktivitäten sowie an Masse angeschlossen. Es ergibt sich ein Tiefpass zweiter Ordnung. Die 4(g) zeigt einen Durchgangsfilter in π-Schaltung mit zwei Parallel-Kapazitäten und einer zwischengeschalteten Serien-Induktivität. Die Serien-Induktivität verbindet die parallel geschalteten Kapazitäten miteinander, wobei die Parallel-Kapazitäten jeweils zwischen der elektrisch leitenden Verbindung des Leitungselements und Masse angeschlossen sind. Es ergibt sich ein Tiefpass zweiter Ordnung. In Alternativen zu den Schaltungsvarianten der 4(f) und 4(g) werden statt der Induktivitäten jeweils eine Parallelschaltung aus einer Induktivität und einer Kapazität verwendet, und statt der Kapazitäten werden jeweils eine Serienschaltung aus einer Induktivität und einer Kapazität verwendet. Es ergeben sich Bandsperren höherer Ordnung. Die 4(h) zeigt einen elektromechanischen Ableitungsfilter, wobei als frequenzselektives Bauteil ein Schwingquarz, ein BAW-Filter oder ein SAW-Filter verwendet wird. Unerwünschte Frequenzanteile werden nach Masse, d. h. zum Gehäuse, abgeleitet. Die 4(i) zeigt einen elektromechanischen Serienfilter, wobei als frequenzselektives Bauteil ein Schwingquarz, ein BAW-Filter oder ein SAW-Filter verwendet wird. Unerwünschte Frequenzanteile werden nicht übertragen bzw. blockiert.
Die Filterstruktur bildet vorzugsweise einen Tiefpass oder eine Bandsperre aus, die eine starke Dämpfung für HF-Frequenzen vorsehen, die in medizinischen Kernspintomographieverfahren zur Ganzkörperbildgebung zur Anregung verwendet werden. Diese HF-Frequenzen liegen insbesondere zwischen 1 und 1000 MHz, beispielsweise im Ultrakurzwellenbereich von 30 bis 300 MHz bzw. vorzugsweise bei ca. B·42 MHz/Tesla, wobei B die magnetische Flussdichte des statischen Magnetfeldes ist, das zur Kernspintomographie verwendet wird. Für B wird ein Wert zwischen 0,2 und 5 Tesla angenommen, vorzugsweise von 1–2 Tesla. Alternativ kann für B ein Wert von 5–12 Tesla für moderne bzw. zukünftige MRT-Systeme angenommen werden.
Bezugszeichenliste

10, 110, 210: elektrische Durchführung
20, 120, 220: Halteelement
30, 130, 230, 230': Leitungselement
40, 140, 240, 240', 240'': Grundkörper
50a–c: elektrische Filterstrukturen
52a–c; 152, 152b', 152c, 252a, 252b; 56a–c, 256a, 256b, 257: elektrisch leitende Flächen/Elektrodenflächen/Kontaktflächen
54b, 254a, 254b: Verbindungsabschnitt/Verbindungselement
160a, c: Kondensator/Parallelkapazität
160b: Induktivität
162a, 162a', 162c, 162c': Anschlussflächen
170: Verbindungsabschnitt
180a, 180c: Schutzschicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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EP 0877400 [0003]
DE 69729719 T2 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Standard Mil-STD-883G Method 1014 [0053]
Standard ISO 3530 [0053]

Claims

Elektrische Durchführung (10) zum Einsatz in einem Gehäuse einer medizinisch implantierbaren Vorrichtung, wobei die elektrische Durchführung (10) mindestens einen elektrisch isolierenden Grundkörper (40) und mindestens ein elektrisches Leitungselement (30) aufweist, wobei das Leitungselement (30) eingerichtet ist, um durch den Grundkörper (30) hindurch mindestens eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem Innenraum des Gehäuses und einem Außenraum herzustellen, wobei das Leitungselement (30) hermetisch gegen den Grundkörper (40) abgedichtet ist, und wobei das mindestens eine Leitungselement (30) mindestens ein Cermet aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Durchführung (10) eine elektrische Filterstruktur (50a–c) umfasst, wobei das mindestens eine Leitungselement mindestens eine elektrisch leitende Fläche (52a–c) der Filterstruktur (50a–c) bildet.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 1, wobei die Filterstruktur eine Kapazität (52a, c–56a, c) oder einen elektromechanischen Resonator umfasst und die mindestens eine elektrisch leitende Fläche (50a, c) der Filterstruktur mindestens eine Elektrodenfläche der Kapazität oder des elektromechanischen Resonators bildet.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 2, wobei ein Abschnitt des elektrisch isolierenden Grundkörpers (40) eine dielektrische Schicht der Kapazität oder einen piezoelektrischen Körper des elektromechanischen Resonators bildet.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur mehrere Elektrodenflächen der Kapazität bildet, die sich planparallel zueinander erstrecken, wobei das Leitungselement ferner mindestens einen Verbindungsabschnitt (54a, b) umfasst, der sich von einer der Elektrodenflächen zu mindestens einer weiteren der Elektrodenflächen erstreckt, um diese elektrisch zu verbinden.
Elektrische Durchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Filterstruktur ein frequenzselektives Bauelement (160a–c) umfasst und die mindestens eine elektrisch leitende Fläche der Filterstruktur mindestens eine Kontaktfläche (152a–c) bildet, mit der das Bauelement (160a-c) verbunden ist, wobei das frequenzselektive Bauelement als Kapazität, als Induktivität, als elektromechanischer Resonator, als SAW-Filter, als BAW-Filter, als Schwingquarz oder als eine integrierte Filterschaltung ausgebildet ist.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 5, wobei das frequenzselektive Bauelement (160a, c) mindestens einen Anschluss (160a–c') umfasst, der mit der Kontaktfläche (152a–c) über eine Lötverbindung oder mittels eines Presssitzes physisch verbunden ist.
Elektrische Durchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sich die mindestens eine elektrisch leitende Fläche parallel oder senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung des Grundkörpers erstreckt und die mindestens eine elektrisch leitende Fläche im Wesentlichen plan, konvex, kreiszylinderförmig oder entlang eines Abschnitts eines Kreiszylinders oder einer Kugel verläuft.
Elektrische Durchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Durchführung mehrere Leitungselemente (230, 230') umfasst, die jeweils eine leitende Fläche (252a, b) der Filterstruktur bilden.
Elektrische Durchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Filterstruktur (50a, b) und/oder die mindestens eine elektrisch leitende Fläche an einer Oberfläche der Durchführung angeordnet ist, die vorgesehen ist, an den Innenraum oder an den Außenraum anzugrenzen, oder wobei die Filterstruktur und/oder die mindestens eine elektrisch leitende Fläche (52c) innerhalb der Durchführung angeordnet ist.
Elektrische Durchführung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Filterstruktur eine Bandsperre oder einen Tiefpass ausbildet und die Filterstruktur einen kapazitiven Durchführungsfilter (300), eine Parallel-Ableitungskapazität (310), eine Serien-Filterinduktivität (320), einen LC-Parallelschwingkreis (330), der in Serie mit der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum geschaltet ist, einen LC-Serienschwingkreis (340), der als Ableitungsfilter mit der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Innenraum und dem Außenraum verbunden ist, einen Durchgangsfilter (350) in T-Schaltung mit zwei Serien-Induktivitäten und einer zwischengeschalteten Parallel-Kapazität, einen Durchgangsfilter (360) in π-Schaltung mit zwei Parallel-Kapazitäten und einer zwischengeschalteten Serien-Induktivität, einen elektromechanischen Ableitungsfilter (370) oder einen elektromechanischen Serienfilter (380) umfasst.
Elektrische Durchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (40) und das mindestens eine Leitungselement (30) stoffschlüssig verbunden sind, insbesondere durch eine stoffschlüssige gesinterte Verbindung.
Medizinisch implantierbare Vorrichtung, insbesondere Herzschrittmacher oder Defibrillator, mit mindestens einer elektrischen Durchführung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verwendung mindestens eines Cermet aufweisenden Leitungselements (30) in einer elektrischen Durchführung (10) für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung zur Ausbildung mindestens einer elektrisch leitenden Fläche (52a–c; 152a–c) einer elektrischen Filterstruktur (50a–c) der Durchführung (10), insbesondere mindestens einer Elektrodenfläche (52a–c) der Filterstruktur (50a–c) oder mindestens einer Kontaktfläche (152a–c) der Filterstruktur (150a–c).
Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Durchführung (10) für eine medizinisch implantierbare Vorrichtung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: e. Erstellen mindestens eines Grundkörper-Grünlings für mindestens einen Grundkörper aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, f. Formen mindestens eines cermethaltigen Leitungselement-Grünlings für mindestens ein Leitungselement, g. Einbringen des mindestens einen Leitungselement-Grünlings in den Grundkörper-Grünling, h. Brennen des Isolationselement-Grünlings mit dem mindestens einen Grundkörper-Grünling, um mindestens einen Grundkörper (40) mit mindestens einem Leitungselement (30) zu erhalten, gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahren ferner einen Schritt des Ausbildens einer elektrischen Filterstruktur umfasst, und der Schritt b. das Formen mindestens einer elektrisch leitenden Fläche der elektrischen Filterstruktur umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Ausbildens der Filterstruktur (50a–c) umfasst: Ausbilden einer Kapazität oder eines elektromechanischen Resonators, wobei die mindestens eine elektrische Fläche als Elektrodenfläche der Kapazität oder des elektromechanischen Resonators ausgebildet wird, wobei der Schritt a. ferner das Ausbilden eines Abschnitts des Grundkörpers (40) als dielektrische Schicht der Kapazität oder als piezoelektrischen Körper des elektromechanischen Resonators umfasst, auf die bzw. auf den in Schritt c. die Elektrodenfläche aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Schritt des Ausbildens der Filterstruktur umfasst: Ausbilden der elektrisch leitenden Fläche als mindestens eine Kontaktfläche, wobei das Verfahren ferner vorsieht, mindestens ein vorgefertigtes frequenzselektives Bauelement (160a–c) in den Leitungselement-Grünling oder in den Grundkörper-Grünling einzubringen und das mindestens eine frequenzselektive Bauelements mit der mindestens einen Kontaktfläche (152a–c) zu verbinden, wobei das frequenzselektive Bauelement vor oder nach dem Einbringen des Leitungselement-Grünlings in den Grundkörper-Grünling eingebracht und verbunden wird, oder wobei das Verfahren ferner vorsieht, mindestens ein vorgefertigtes frequenzselektives Bauelement (160a–c) an oder in dem Grundkörper (140) anzuordnen und mit dem Leitungselement (130) zu verbinden, nachdem der Schritt d. des Brennens ausgeführt wurde.