DE102011016702A1

DE102011016702A1 - Aktive implantierbare Vorrichtung

Info

Publication number: DE102011016702A1
Application number: DE102011016702A
Authority: DE
Inventors: Heiko Specht; Dr. Reisinger Andreas; Dr. Ruppert Klaus; Alfred Höhmann
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: Heraeus Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2031-04-12
Also published as: US20110293866A1; DE102011016702B4; US9072908B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung eines Gehäuses (20) einer aktiven, medizinisch implantierbaren Vorrichtung (100) mit einem Kopfteil (10), wobei zum stoffschlüssigen Verbinden ein zumindest teilweise zwischen dem Gehäuse (20) und dem Kopfteil (10) angeordneter ungehärteter Fügestoff in einen gehärteten Fügestoff (30, 30', 30'') überführt wird. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass – der ungehärtete Fügestoff (31) Monomere eines (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist, und – der gehärtete Fügestoff (30, 30', 30'') wenigstens ein Polymer des (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbindung eines Gehäuses einer aktiven, medizinisch implantierbaren Vorrichtung mit einem Kopfteil.
Im Stand der Technik werden Gehäuse und Kopfteil aktiver implantierbarer Vorrichtungen direkt miteinander verbunden. Bei diesem Lösungsansatz wird wenigstens ein Kopfteil aus Epoxidharz direkt während der Herstellung mit dem Titangehäuse verbunden. Bei dieser Variante wird das Epoxidharz in eine Form gegossen und hat während des Aushärtens Kontakt mit dem aufgerauten Titangehäuse. Alternativ kann das Kopfteil vorgefertigt und auf das Gehäuse gesteckt werden, wobei die exakte Positionierung z. B. über Metallpins auf dem Gehäuse vorgenommen wird. Zusätzlich wird die Verbindungsstelle mit Silikon verklebt. Wie insbesondere dem Journal „HeartRhythm" 2010, 7(5), 701–704 zu entnehmen ist, hat es sich als nachteilig herausgestellt, dass die bekannten Verbindungen zwischen Gehäuse und Kopfteil nicht dicht gegenüber Körperflüssigkeiten und die genutzten Verbindungsverfahren sehr zeitintensiv sind.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu überwinden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung einer aktiven, medizinisch implantierbaren Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Weiterhin wird zur Lösung dieser Aufgabe eine aktive, implantierbare medizinische Vorrichtung vorgeschlagen. Merkmale und Details, die in Zusammenhang mit der aktiven, implantierbaren medizinischen Vorrichtung beschrieben werden, gelten auch in Zusammenhang mit dem Verfahren und jeweils umgekehrt.
Erfindungsgemäße wird ein Verfahren zur Verbindung eines Gehäuses einer aktiven, medizinisch implantierbaren Vorrichtung mit einem Kopfteil beschrieben, wobei zum stoffschlüssigen Verbinden ein zumindest teilweise zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil angeordneter ungehärteter Fügestoff in einen gehärteten Fügestoff überführt wird, wobei

– der ungehärtete Fügestoff Monomere eines (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist, und
– der gehärtete Fügestoff wenigstens ein Polymer des (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist.

Durch die Nutzung des erfindungsgemäßen Fügestoffes wird eine mediendichte Verbindung – also eine hinreichende Dichtigkeit der Verbindung gegenüber dem Eindringen von Flüssigkeiten im Rahmen des bestimmungsgemäßen Gebrauches – an den Übergangsstellen zwischen dem Kopfteil und dem Gehäuse erreicht. Der gehärtete Fügestoff weist wenigstens einen Polymertyp eines (Meth)acrylsäurealkylesters auf. Damit soll im Rahmen der Erfindung umfasst sein, dass der Fügestoff – neben anderen Zumischungen – auf einem Zweikomponenten-Gemisch basiert, bei welchem eine Komponente zumindest ein Polymer eines (Meth)acrylsäurealkylesters ist. Solcherart Polymer kann als Ausgangsstoff für Zweikomponenten-Klebstoffe und/oder Zweikomponenten-Zemente angesehen werden, die im Rahmen der Erfindung genutzt werden sollen, um einen stoffschlüssigen Verbund zwischen dem Gehäuse und dem wenigstens einen Kopfteil zu erzielen.
Aufgrund der Einsatzart von medizinisch implantierbaren Vorrichtungen ist deren 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 der Fügestoff biokompatibel ist.
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.
Bei bekannten medizinischen Vorrichtungen, auch Elektrotherapiegeräte genannt, ist üblicherweise ein hermetisch dichtes Metallgehäuse vorgesehen, welches auf einer Seite ein Kopfteil, auch Header oder Anschlusskörper genannt, aufweist, der Anschlussbuchsen – oder Kontaktbuchsen – für das Anschließen von Zuleitungen, auch Elektrodenleitungen oder Leads genannt, trägt. Die Anschlussbuchsen weisen elektrische Kontakte auf, die dazu dienen, die Zuleitungen elektrisch mit der 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.
Unter einem Kopfteil – auch als Header oder Verbindungskopf bezeichnet – wird allgemein im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element verstanden, welches zur Aufnahme und elektrischen Kontaktierung von Elektrodenleitungssteckern dient. Solche Elektrodenleitungsstecker finden sich am proximalen Ende einer Elektrodenleitung, auch als Lead bezeichnet, die in ihrem implantierten Zustand mit einem distalen Ende bis an eine zu stimulierende Stelle des Körpers, etwas einer Kammer des Herzens, und dort Stimulations- bzw. Defibrillationselektroden aufweist. Die Elektroden sind elektrisch mit entsprechenden Kontakten des Elektrodenleitungssteckers verbunden. Für die weitere Verbindung mit einer Elektronik im Inneren des Gehäuses, weist das Kopfteil zur Kontaktierung Kontaktbuchsen auf, die mit entsprechenden elektrischen Kontaktelementen der Elektrodenleitung wechselwirken. Die elektrischen Kontaktelemente des Kopfteils sind ihrerseits wieder elektrisch mit der Elektronik im Inneren des Gehäuses verbunden. Dies geschieht regelmäßig über sogenannte Durchführungen, die in der Schnittstelle zwischen Gehäuse und Kopfteil angeordnet sind. Das Kopfteil kann insbesondere aus dem Gehäuse herausragen und kann ganz oder teilweise auf dem Gehäuse oder in dem Außenraum angeordnet sein, kann jedoch auch grundsätzlich in den Innenraum hineinragen, so dass die Steckverbindung beispielsweise durch eine Öffnung in dem Gehäuse zugänglich ist. Der Kopfteil weist vorteilhafterweise ein Kunststoff-Material wie beispielsweise einen Silikon und/oder einen Epoxidharz und/oder einen Polyurethan auf.
Unter dem Begriff „Polymer eines (Meth)acrylsäurealkylesters” ist eine Polymerart des (Meth)acrylsäurealkylesters zu verstehen. Der gehärtete Fügestoff selbst ist aus einer Mehrzahl von Polymerketten wenigstens eines Typs der möglichen Polymere eines (Meth)acrylsäurealkylesters aufgebaut. Im Rahmen der Erfindung soll der gehärtete Fügestoff wenigstens ein Polymer eines (Meth)acrylsäurealkylesters aufweisen. Dabei soll – wie in der Chemie üblich – die Alkylgruppe des Esters einen Teil eines Moleküls bezeichnen, der aus miteinander verbundenen Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen besteht. Bei dem erfindungsgemäßen (Meth)acrylsäurealkylester kann es sich also um mindestens einen aus der folgenden Gruppe handeln: (Meth)acrylsäuremethylester, (Meth)acrylsäureethylester, (Meth)acrylsäurepropylester, (Meth)acrylsäurebutylester oder (Meth)acrylsäurepentylester. Bevorzugt liegt die Anzahl der C-Atome der Alkylgruppe zwischen 1 bis 10, insbesondere 1 bis 6, besonders bevorzugt 1 bis 4. Dabei handelt es sich um verzweigt oder unverzweigt, bevorzugt unverzweigt, sowie gesättigte oder ungesättigte, besonders bevorzugt gesättigte, Kohlenwasserstoffe. Die Bezeichnung „(Meth)acrylsäurealkylester” soll verdeutlichen, dass im Rahmen der Erfindung der erfindungsgemäße – gehärtete und/oder ungehärtete – Fügestoff Methacrylsäurealkylester und/oder Acrylsäurealkylester aufweisen kann. Im Rahmen der Erfindung soll der Begriff Polymer sowohl

– Homopolymere, also Polymere, die vollständig aus nur einer monomeren Verbindung aufgebaut sind, als auch
– Copolymere, also Polymere, die aus zwei oder mehr verschiedenartigen Monomereinheiten zusammengesetzt sind,

Im Rahmen der Erfindung beschreibt der Begriff ”chemische Bindung” ein physikalischchemisches Phänomen, durch das zwei oder mehrere Atome oder Ionen fest zu chemischen Verbindungen aneinander gebunden sind. Dieses beruht darauf, dass es für die meisten Atome oder Ionen energetisch günstiger ist, an geeignete Bindungspartner gebunden zu sein, anstatt freie einzelne Teilchen zu bilden. Grundlage der Bindung sind entweder elektrostatische Wechselwirkungen oder Wechselwirkungen der Elektronen zweier oder mehrerer Atome. In vielen Fällen spielen beide Bindungsmechanismen eine Rolle.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass im Rahmen des Schrittes Überführen eine Polymerisation der Monomere in Polymere stattfindet. So werden die Monomere des ungehärteten Fügestoffs in die Polymere des gehärteten Fügestoff umgewandelt. Eine vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der ungehärtete Fügestoff Monomere aus (Meth)acrylsäurealkylestern und polymerisierte (Meth)acrylsäurealkylester aufweist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Fügestoff genutzt, der Polymere des (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist. Durch die Polymerisierung des ungehärteten Fügestoffes findet eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil statt. Vor seiner Verarbeitung zwischen den beiden genannten Elementen einer aktiven implantierbaren medizinischen Vorrichtung besitzt der ungehärtete Fügestoff von sich aus schon einen geringen Grad an Polymerisierung. Im Allgemeinen ist aber die Polymerisierung des Fügestoffes vor Aufbringen auf dem Gehäuse und/oder dem Kopfteil so gering, so dass nur Kettenlängen von maximal 10 erreicht werden. Die im Rahmen der noch zu beschreibenden Polymerisation zu erreichenden Kettenlängen sind hingegen wesentlich länger. Es lässt sich aber feststellen, dass vor der Verarbeitung eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen ungehärteten Fügestoffes nicht nur die Monomere, sondern auch einen gewissen Anteil an Polymeren des (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist. Der Bestandteil des polymerisierten (Meth)acrylsäurealkylesters am ungehärteten – also noch nicht verarbeiteten – Fügestoff ist vorteilhafterweise weniger als 30 Gew.-%, bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 15 Gew.-%, insbesondere weniger als 8 Gew.-%. Eine vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der ungehärtete Fügestoff zu mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt mehr als 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 85 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 92 Gew.-% Monomere aus (Meth)acrylsäurealkylestern Lind maximal 30 Gew.-%, bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 15 Gew.-%, insbesondere weniger als 8 Gew.-% polymerisierte (Meth)acrylsäurealkylester aufweist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der gehärtete Fügestoff zu mindestens 70 Gew.-%, bevorzugt mehr als 80 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 85 Gew.-%, besonders bevorzugt mehr als 92 Gew.-% Polymer aus (Meth)acrylsäurealkylestern und maximal 30 Gew.-%, bevorzugt weniger als 20 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 15 Gew.-%, insbesondere weniger als 8 Gew.-% Monomere aus (Meth)acrylsäurealkylester aufweist.
Um die Polymerisation des ungehärteten Fügestoffes auszulösen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der ungehärteten Fügestoff einen Initiator, insbesondere einen Photoinitiator, und/oder einen Stabilisator aufweist. Der Initiator dient dazu, durch eine äußere Anregung Radikale zu bilden, welche dann zu einer Polymerisation – also zu einer Kettenbildung – des (Meth)acrylsäurealkylesters führt – und somit zu einer Überführung des ungehärteten Fügestoffs in den gehärteten Fügestoff. Diese Polymerisation des ungehärteten Fügestoffes ermöglicht die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil. Die so erzielte stoffschlüssige Verbindung durch den gehärteten Fügestoff weist gegenüber bekannten Klebstoffen den Vorteil auf, dass diese für eine erhöhte mediendichte Abdichtung sorgt, durch welche keine Flüssigkeit mehr in das Innere des Gehäuses und/oder das Innere des Kopfteils eindiffundieren kann.
Im Rahmen der Erfindung ist ein Photoinitiator eine photoaktive Substanz, die bei Belichtung mit UV-Licht Radikale bilden und eine Polymerisation auslösen. Hier können Verbindungen wie z. B. α-Hydroketone, Benzophenon, α,α-Diethoxyacetophenon, 4,4-Diethylaminobenzophenon, 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, 4-Isopropylphenyl-2-hydroxy-2-propylketon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, Isoamyl-p-dimethylaminobenzoat, Methyl-4-dimethylaminobenzoat, Methyl-o-benzoylbenzoat, Benzoin, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether, Benzoinisobutylether, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, 2-Isopropylthioxanthon, Dibenzosuberon, 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, Bisacylphosphinoxid und andere dem Fachmann bekannte Verbindungen zum Einsatz kommen. Weiterhin kann der Fügestoff mindestens einen Stabilisator aufweisen. Der Stabilisator verhindert Alterungsprozess des Fügestoffes durch Auffangen von Radikalen. Als Stabilisatoren werden sterisch gehinderte Phenolderivate, wie akylsubstituierte Phenole, wie beispielsweise Methylphenol, 4-Methyl-2,6-di-tert.-butylphenol, ferner Hydrochinonmethylester und andere dem Fachmann geläufige Systeme eingesetzt.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass der ungehärtete Fügestoff durch ein Mischen einer Pulverkomponente, wenigstens einer flüssigen Monomerkomponente und dem Photoinitiator erstellt wird, wobei die Pulverkomponente die Polymere aus (Meth)acrylsäurealkylestern aufweist. Durch die Trennung des erfindungsgemäßen ungehärteten Fügestoffes in eine Pulverkomponente mit den Polymeren, wenigstens einer Monomerkomponente und dem Photoinitiator können die Bestandteile des ungehärteten Fügestoffes leicht für die Produktion bereitgestellt werden. Zusätzlich kann ein Stabilisator beigemischt werden. Eine ungewollte Polymerisation der Monomere des (Meth)acrylsäurealkylesters ist hierbei ausgeschlossen. Um den erfindungsgemäßen gehärtete Fügestoff herzustellen, bedarf es nur eines Vermischens der Pulverkomponente und der flüssigen Monomerkomponente. Durch entsprechende Reaktionen findet ein Polymerisieren der flüssigen Monomerkomponente statt. Vorteilhafterweise wird durch das Zuführen der flüssigen Monomerkomponente zu der Pulverkomponente eine flüssige Masse geschaffen, die leicht auf die entsprechenden Flächen des Gehäuses und/oder des Kopfteils aufgetragen werden können. Erst durch die Vollendung des Polymerisationsprozesses findet eine Umwandlung des flüssigen ungehärteten Fügestoffes in einen festen gehärteten Fügestoff statt, der für die stoffschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse und Kopfteil sorgt.
Ein möglicher gehärteter Fügestoff ist Polymethylmethacrylat-(PMMA)-Knochenzement. Polymethylmethacrylat-(PMMA)-Knochenzemente können eine flüssige Monomerkomponente und eine Pulverkomponente aufweisen oder aus diesen bestehen. Die Monomerkomponente enthält im Allgemeinen das Monomer Methylmethacrylat und einen darin gelösten Aktivator (wie z. B. N,N-Dimethyl-p-toluidin). Die Pulverkomponente, auch als Knochenzementpulver bezeichnet, weist einen oder mehrere Polymere, die auf Basis von Methylmethacrylat und Comonomeren, wie Styrol, Methylacrylat oder ähnlichen Monomeren durch Polymerisation, vorzugsweise Suspensionspolymerisation, hergestellt sind und den Initiator, wie z. B. Dibenzoylperoxid auf. Beim Vermischen der Pulverkomponente mit der Monomerkomponente entsteht durch Quellung der Polymere der Pulverkomponente im Methylmethacrylat ein plastisch verformbarer Teig, der eigentliche Knochenzement. Beim Vermischen der Pulverkomponente mit der Monomerkomponente reagiert der Aktivator N,N-Dimethyl-p-toluidin mit Dibenzoylperoxid unter Bildung von Radikalen. Die gebildeten Radikale initiieren die radikalische Polymerisation des Methylmethacrylates. Mit fortschreitender Polymerisation des Methylmethacrylates erhöht sich die Viskosität des Zementteigs, bis dieser erstarrt.
Eine weitere Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass eine Belichtung eine Polymerisation des ungehärteten Fügestoffes auslöst. Somit wird das Überführen des ungehärteten Fügestoffs zu dem gehärtete Fügestoff durch ein Belichten, insbesondere ein Belichten mit UV-Licht, ausgelöst. Bei dieser Ausführungsvariante führt eine Zufuhr von elektromagnetischer Strahlung zu einer Umwandlung der Monomere in Polymere des (Meth)acrylsäurealkylesters. Im Rahmen der Erfindung soll der Begriff „Belichtung” verdeutlichen, dass der ungehärtete – oder auch nur teilweise gehärtete – Fügestoff mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlt wird. Dabei wird im Rahmen der Erfindung als elektromagnetische Strahlung das Wellenlängenspektrum von etwa 200 nm bis etwa 1000 nm umfasst. Vorteilhafterweise findet im Rahmen der Belichtung des ungehärteten oder auch nur teilweise gehärteten Fügestoffes ein Bestrahlen mit einer elektromagnetischen Strahlung zwischen 250 nm und 500 nm statt. Um eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der ungehärtete Fügestoff im flüssigen Aggregatzustand verwendet wird. So ist ein leichtes Aufbringen auf die entsprechenden Flächen des Gehäuses und/oder des Kopfteils möglich. Durch die Belichtung und die dadurch ausgelöste Polymerisation kann dann ein Wechsel eines Aggregatzustandes des Fügestoffes von flüssig zu fest (ungehärtete zu gehärtete) ausgelöst werden. Die elektromagnetische Strahlung sorgt somit in Verbindung mit dem Photoinitiator dafür, dass Radikale gebildet werden, welche die Polymerisation der (Meth)acrylsäurealkylester ermöglichen.
Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass zur stoffschlüssig Verbindung ein Haftvermittler aufgebracht wird, wobei der Haftvermittler wenigstens eine erste funktionelle Gruppe und eine zweite funktionelle Gruppe aufweist. Bei dieser Ausführungsvariante werden das Gehäuse und der Kopfteil mittels des Fügestoffes und des Haftvermittlers stoffschlüssig miteinander verbunden, wobei der Haftvermittler wenigstens eine erste und eine zweite funktionelle Gruppe aufweist. Neben dem schon beschriebenen (ungehärteten oder gehärteten) Fügestoff wird bei dieser Ausführungsvariante ein Haftvermittler genutzt, der die Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil weiter verbessern soll. Wie oben dargelegt, handelt es sich bei der medizinisch implantierbaren Vorrichtung, für welche die hier offenbarte Verbindungstechnik genutzt werden soll, häufig um einen Herzschrittmacher. Solcherart Herzschrittmacher weisen ein im Allgemeinen metallisches Gehäuse auf. Die verwendeten Metalle für die Gehäuse – wie etwa Titan – weisen eine hohe Biokompatibilität auf und verhindern zuverlässig das Eindringen von Flüssigkeit in das Innere des Gehäuses. Für das Kopfteil finden im Allgemeinen Kunststoffe Verwendung, wie etwa Silikone. Durch den hier offenbarten Fügestoff und Haftvermittler ist es möglich, so unterschiedliche Materialien wie einen Kunststoff und ein Metall zuverlässig und dauerhaft stoffschlüssig zu verbinden. Gleichzeitig haben überraschende Messungen gezeigt, dass Flüssigkeit nicht in diese Verbindung eindringen kann und so eventuell zu einer Gefährdung der Funktionsweise der aktiven, medizinisch implantierbaren Vorrichtung führen könnten. Eine Ausgestaltung dieser Verfahrensvariante zeichnet sich dadurch aus, dass bei zumindest einem Teil des Haftvermittlers

– eine chemische Bindung zwischen der ersten funktionellen Gruppe und wenigstens einer der Flächen aus der Gruppe einer Kontaktfläche des Gehäuse oder einer Verbindungsfläche des Kopfteils entsteht und
– eine chemische Bindung zwischen der zweiten funktionellen Gruppe und wenigstens einem Polymer des gehärteten Fügestoffes entsteht.

Der Haftvermittler kann zwei funktionelle Gruppen aufweisen. Eine der beiden funktionellen Gruppen etabliert eine chemische Bindung zu dem Gehäuse oder dem Kopfteil. Die andere funktionelle Gruppe bildet hingegen eine chemische Bindung zu den Polymeren des (Meth)acrylsäurealkylesters des (ungehärteten oder gehärteten) Fügestoffes. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die chemische Bindung zwischen der Kontaktfläche des Gehäuses und/oder der Verbindungsfläche des Kopfteils und der ersten funktionellen Gruppe über Sauerstoff- und/oder Schwefelatome aufgebaut werden. Die genannten Atome weisen eine Art Brückenfunktion auf und können leicht sowohl zu metallischen Gehäuseoberflächen als auch zu Kopfteilen aus Kunststoff eine dauerhafte chemische Verbindung aufbauen.
Diese bifunktionellen Moleküle können folgende Bestandteile aufweisen:

– eine phosphor- oder schwefelhaltige funktionelle Gruppe für die Haftung auf der Metalloberfläche, vorteilhafterweise aufweisend wenigstens eines aus
• Phosphorsäureestern oder Salzen davon
• Phosphonsäure oder Salzen davon
• Thiol oder Thiolaten
• Thiolmodifiziertes Triazingerüst und Derivate davon
• Sulfonsäure oder Sulfonaten
• Silan
– einer funktionelle Gruppe für die Haftung der nachfolgenden Komponente, gebildet aus einer (Meth-)acrylat-Funktion, oder
– einen Spacer zur räumlichen Trennung der beiden funktionellen Gruppen, gebildet aus einem gesättigtem oder ungesättigtem aliphatischen Kohlenwasserstoff.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die chemische Bindung zwischen der Kontaktfläche des Gehäuses oder/und der Verbindungsfläche des Kopfteils und der ersten funktionellen Gruppe über Thiol-modifizierte-Triazingerüste und/oder eine Phosphat-Gruppe aufgebaut werden. Die genannten chemischen Verbindungen ermöglichen einen besonders zuverlässigen Aufbau einer stoffschlüssigen Verbindung, welche eine hohe Scherkraft aufweist. Darüberhinaus sind sie beständig gegenüber Körperflüssigkeiten und leicht zu verarbeiten.
Die zweite funktionelle Gruppe des Haftvermittlers dient dazu, eine chemische Bindung zu wenigstens einem Polymer des (ungehärteten oder gehärteten) Fügestoffes einzugehen. Um dies zu realisieren, kann die zweite funktionelle Gruppe wenigstens eine ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe aufweisen. Derartige Kohlenwasserstoffgruppen gehen schnell und zuverlässig dauerhafte chemische Bindungen zu den Polymeren des (Meth)acrylsäurealkylesters ein und sorgen für eine stabile, dauerhafte und mediendichte Verbindung zwischen dem Gehäuse bzw. Kopfteil und dem gehärteten oder noch nicht vollständig gehärteten Fügestoff. In einer weiteren Ausgestaltung kann die zweite funktionelle Gruppe ein Alkylacrylat, insbesondere ein Methacrylat oder ein Acrylat sein. Bei Vergleichsversuchen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Haftvermittler folgende Kombination der ersten und zweiten funktionellen Gruppe aufweist:

– die erste funktionelle Gruppe ein Triazingerüst und die zweite funktionelle Gruppe ein Acrylat oder
– die erste funktionelle Gruppe eine Phosphatgruppe und die zweite funktionelle Gruppe ein Methacrylat.

Haftvermittler, welche die genannten Kombinationen zwischen erster und zweiter funktioneller Gruppe aufwiesen, ermöglichten stoffschlüssige Verbindungen zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil mit den höchsten Scherkräften.
Eine weitere Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass der Initiator des ungehärteten Fügestoffs und/oder ein Initiator des Haftvermittlers bei einer Belichtung Radikale bilden und eine Polymerisation der Monomere des (Meth)acrylsäurealkylesters auslöst. Je nach Ausgestaltung kann der Initiator, der die Polymerisation auslöst, somit im ungehärteten Fügestoff, im Haftvermittler, oder in beiden integriert sein. Die jeweilige Anwendungsart, wo der Initiator eingebracht werden soll, hängt im Wesentlichen von den Aggregatzuständen der einzelnen Komponente und/oder den Verarbeitungsbedingungen des Fügestoffes bzw. des Haftvermittlers ab.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wirkt der ungehärtete und/oder gehärtete Fügestoff zusammen mit dem Haftvermittler. Durch das Zusammenwirken des Haftvermittlers mit dem insbesondere gehärteten Fügestoff wird eine belastbare stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Kopfteil und dem Gehäuse erreicht. Der Haftvermittler weist bifunktionelle Moleküle auf, welche mit ihren funktionellen Gruppen (Phosphorsäureester, Thiolgruppen) jeweils chemische Bindungen zur Metalloberfläche ausbilden. Diese funktionelle Gruppen sind über eine Alkylkette oder ein Triazingerüst mit Alkylkette jeweils mit einer Acrylat- bzw. Methacrylat-Gruppe verbunden. Diese können in das Polymer der zweiten Komponente – des Fügestoffes – einpolymerisieren. Der gehärtete Fügestoff verstärkt den Haftverbund über eine sehr gute Benetzung der Metalloberfläche sowie – aufgrund der niedrigen Viskosität eine gute Verhakung in Mikrorissen o. ä. Solcherart Mikrorisse können insbesondere durch Sandstrahlen in das Gehäuse und/oder den Kopfteil eingebracht werden.
Der gehärtete Fügestoff und/oder der Haftvermittler dient zur dauerhaften Verbinden des Gehäuses und des wenigstens einen Kopfteils. Vorteilhafterweise fügt – definiert nach DIN 8593 – der Fügestoff und/oder der Haftvermittler das Gehäuse und den wenigstens einen Kopfteil zusammen. Besonders bevorzugt klebt der gehärtete Fügestoff und/oder der Haftvermittler das Gehäuse und den wenigstens einen Kopfteil zusammen. Über die Wirkflächen der Verbindung werden mögliche auftretende Kräfte übertragen. Der als Klebstoff wirkende gehärtete Fügestoff und/oder der Haftvermittler haftet dabei an der Fügeteiloberfläche durch physikalische (selten auch chemische) Wechselwirkungen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das Verbinden die folgenden Schritte umfasst:

• Aufbringen des ungehärteten Fügestoffes (30, 30', 30'') auf wenigstens einer Fläche aus der Gruppe Kontaktfläche des Gehäuse (20) und Verbindungsfläche des Kopfteils (10),
• zumindest partielles Aufeinanderfügen der Kontaktfläche und der Verbindungsfläche, und
• zumindest partielles Überführen des ungehärteten Fügestoffs in den gehärteten Fügestoff (30, 30', 30'').

Um eine angestrebte stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil zu erzielen, ist es notwendig, den ungehärteten Fügestoff auf wenigstens einer jener beiden Flächen des Kopfteiles und des Gehäuses aufzubringen, die miteinander verbunden werden sollen. Im Rahmen dieser Erfindung wird jener Bereich des Gehäuses als Kontaktfläche bezeichnet, der in unmittelbarer geometrischer Nähe zum Kopfteil angeordnet ist und über den eine stoffschlüssige Verbindung mit dem Kopfteil hergestellt werden soll. Die entsprechende Fläche des Kopfteils wird als Verbindungsfläche bezeichnet. Vorteilhafterweise sind die Ausgestaltung der Kontaktfläche und der Verbindungsfläche zueinander komplementär.
Eine weitere Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass das Überführen des ungehärtete Fügestoff zu dem gehärtete Fügestoff durch ein Belichten, insbesondere ein Belichten mit UV-Licht, ausgelöst wird.
Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest vor dem Aufbringen des ungehärteten Fügestoffes (30, 30', 30'') das Verfahren den folgenden Schritt umfasst:

• Auftragen des Haftvermittlers (40) auf wenigstens eine der Fläche aus der Gruppe Kontaktfläche des Gehäuses (20) und Verbindungsfläche des Kopfteils (10).

Die oben aufgeführten Verfahrensschritte werden hier dadurch ergänzt, dass neben dem ungehärteten Fügestoff auch der Haftvermittler auf wenigstens eine der beiden zu kontaktierenden Flächen – Kontaktfläche und Verbindungsfläche – aufgetragen wird. Die Vergleichsmessungen haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn der Haftvermittler vor dem Aufbringen des ungehärteten Fügestoffes auf die Kontaktfläche und/oder die Verbindungsfläche aufgebracht wird. Diese Ausführungsvariante kann dadurch ergänzt werden, dass vor dem Aufeinanderfügen wenigstens einer aus der Gruppe ungehärteter Fügestoff und Haftvermittler belichtet, insbesondere mit UV-Licht belichtet wird. Durch die Belichtung wird eine Polymerisation der Monomere des (Meth)acrylsäurealkylesters ausgelöst. Wie dargelegt, resultiert diese Polymerisation in einer Verfestigung des ungehärteten Fügestoffes und damit einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil. Allerdings ist diese Polymerisation ein Prozess der eine gewisse Zeitspanne benötigt, in der im Rahmen die beiden Komponenten der medizinisch implantierbaren Vorrichtung aufeinandergefügt werden können. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn nach dem Aufeinanderfügen wenigstens einer aus der Gruppe Fügestoff und Haftvermittler belichtet, insbesondere mit UV-Licht belichtet wird. Diese Belichtung kann als ergänzende Belichtung genutzt werden, um die Polymerisationsreaktion zu verstärken bzw. weiter zu unterstützen.
Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass vor dem Auftragen des ungehärteten Fügestoffs und/oder vor dem Auftragen des Haftvermittlers die Kontaktfläche des Gehäuses oder die Verbindungsfläche des Kopfteils gereinigt wird. Durch die Reinigung ist sichergestellt, dass die erste funktionelle Gruppe des Haftvermittlers und/oder der ungehärtete Fügestoff chemische Verbindungen zu der Kontaktfläche oder der Verbindungsfläche aufbauen und dieser Aufbau von chemischen Verbindungen nicht durch Verunreinigungen erschwert wird.
In einem vorteilhaften Beispiel wird die Ti-Oberfläche eines Gehäuses – auch als Schrittmachergehäuse bezeichnet – als auch die Polymeroberfläche des Kopfteils durch Sandstrahlen (z. B. Ti: 110 μm Al2O3-Strahlsand, 3 bar Druckluft, Kunststoff: 50 μm Al2O3-Strahlsand, 2 bar Druckluft) gereinigt und gleichzeitig aufgerauht (ca. 10 sec.). Anschließend werden die Oberflächen mit destilliertem Wasser gereinigt und mit ölfreier Druckluft trocken geblasen. Um eine Kontamination der Oberflächen zu verhindern, wird zeitnah ein acetonbasierter Haftvermittler aufgetragen. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels wird der Fügestoff aufgetragen. Dieser weist ein PMMA/MMA-Gemisch sowie weiteren höherfunktionellen (Meth-)acrylat-Monomeren, Photoinitiatoren und Stabilisatoren auf. Diese zweite Komponente wird ebenfalls auf die Oberfläche des Kunststoffs aufgetragen.
Im Rahmen des Verfahrens können entweder beide Oberflächen

1. getrennt belichtet und anschließend durch ein Verpressen zusammengefügt werden und/oder
2. durch Verpressen und anschließendes gemeinsames Belichten miteinander verklebt werden.

Die Belichtung erfolgt dabei mit einer auf die Photoinitiatoren abgestimmten Lichtquelle, z. B. einer UV- oder Blitzlichtentladungslampe für eine Dauer von 1–5 Minuten, vorteilhafterweise 2–4 min.
Die oben beschriebene Vorbehandlung durch Sandstrahlen kann vorteilhaft für den Haftverbund des Fügestoffs und/oder Haftvermittlers mit den beiden Komponenten sein. Ein Prozess mit vereinfachter/verkürzter Vorbehandlung oder ein vollständiger Verzicht auf die Vorbehandlung sind jedoch ebenso Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:

1) Die Oberfläche des Gehäuses wird sandgestrahlt (vorteilhafterweise mit Strahlsand 110 μm, 3 bar). Im Anschluss findet ein Reinigen mit destillierten Wasser und Trocknen mit ölfreier Druckluft statt.
2) Es wird ein Haftvermittler (z. B. Signum metal bond I der Fa. Heraeus Kulzer) auf die Oberfläche des Gehäuses aufgetragen.
3) Es wird der Fügestoff (z. B. Signum zirconia bond II der Fa. Heraeus Kulzer) auf die Oberfläche des Gehäuses aufgetragen.
4) Die Oberfläche des Gehäuses wird für 90 sec. mit einem Lichtpolymerisationsgerät (z. B. Heraflash der Fa. Heraeus Kulzer) belichtet.
5) Die Kunststoff-Oberfläche des Kopfteils wird sandgestrahlt (vorteilhafterweise mit Strahlsand 50 μm, 2 bar). Im Anschluß findet ein Reinigen mit destilliertem Wasser, und Trocknen mit ölfreier Druckluft statt.
6) Es wird der Fügestoff (z. B. Signum zirconia bond II der Fa. Heraeus Kulzer) auf die Oberfläche des Kopfteils aufgetragen.
7) Die Oberfläche des Kopfteils wird für 90 sec. mit einem Lichtpolymerisationsgerät (z. B. Heraflash der Fa. Heraeus Kulzer) belichtet.
8) Beide Bauteile werden zusammengefügt und angepresst.
9) Der Fügestoff an der Verbindungsstelle wird für weitere 180 sec. mit einem Lichtpolymerisationsgerät (z. B. Heraflash der Fa. Heraeus Kulzer) belichtet.

Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Haftvermittler und/oder der ungehärtete Fügestoff beim Aufbringen auf die Kontaktfläche des Gehäuse und/oder die Verbindungsfläche des Kopfteils eine Viskosität zwischen 10 und 30 MPas, insbesondere 15–20 MPas bei 23°C und einer Scherrate von 100 1/sec aufweist. Durch die Nutzung eines Haftvermittlers und/oder ungehärteten Fügestoffes mit einer entsprechenden Viskosität ist sichergestellt, dass die Kontaktfläche oder Verbindungsfläche gleichmäßig benetzt wird. Es bilden sich keine einzelnen Tropfen bzw. Freiflächen auf der Verbindungsfläche/Kontaktfläche, die nicht mit dem Haftvermittler oder dem ungehärteten Fügestoff benetzt sind. Somit entstehen nach dem stoffschlüssigen Zusammenfügen des Gehäuses und des Kopfteils – insbesondere nach dem Überführen des ungehärteten Fügestoffs in den gehärteten Fügestoff – keine Spalten oder Hohlräume, durch welche Flüssigkeiten in den Klebeverbund zwischen Gehäuse und Kopfteil eindringen könnten.
Prüfungen in Anlehnung an ISO 10477 ergaben für die Verbindungen zwischen Gehäuse und Kopfteil einen Scherhaftverbund zwischen 20 MPa und 30 MPa, insbesondere von mehr als 25 MPa, teilweise mehr als 30 MPa, insbesondere bis zu 36 MPa bei einer Nutzung des erfindungsgemäßen Fügestoffes und des erfindungsgemäßen Haftvermittlers. Gefordert wird für den gehärteten Haftvermittler einen Mindestwert von 5 MPa, wenn man – wie in diesem Fall – ohne makromechanische Retentionen arbeitet.
Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine aktive, medizinisch implantierbare Vorrichtung mit einem Gehäuse und einem Kopfteil, wobei der Kopfteil zumindest einen Teil des Gehäuse überdeckt, und das Gehäuse und der Kopfteil mittels eines gehärteten Fügestoffs stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der gehärtete Fügestoff wenigstens ein Polymer eines (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist.
Durch die Nutzung eines erfindungsgemäß ausgestalteten gehärteten Fügestoffes ist sichergestellt, dass die erfindungsgemäße implantierbare Vorrichtung eine hermetisch dichte Verbindung zwischen Gehäuse und Kopfteil aufweist, durch welche keine Körperflüssigkeiten in die implantierbare Vorrichtung eindringen können, oder durch welche ungewollt austretende Flüssigkeiten aus einer Elektronik im Inneren des Gehäuses ihren Weg in den Körper des Patienten finden könnten.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der hier beschriebenen implantierbaren medizinischen Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse einen Impulsgeber zumindest partiell umschließt und der Kopfteil zumindest Teile einer Durchführung in dem Gehäuse abdeckt. Wie dargelegt, handelt es sich bei der implantierbaren Vorrichtung vorrangig um einen Herzschrittmacher oder Defibrillator. Im Inneren des Gehäuses sind jene benötigten Komponenten untergebracht, die einen Impulsgeber formen, der elektrische Impulse erzeugt, mittels welcher z. B. ein Herz angeregt werden kann. Die im Inneren des Gehäuses mittels des Impulsgebers erzeugten elektrischen Impulse werden durch eine elektrisch leitende Durchführung aus dem Gehäuse herausgeleitet. Der Kopfteil dient im Allgemeinen als Anschluss für eine Zuleitung, die den elektrischen Impuls von der implantierbaren Vorrichtung zu der Elektrode am Herzmuskel leitet. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn der Kopfteil zumindest Teile dieser Durchführung, die in einer Gehäuseöffnung angeordnet ist, abdeckt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse und der Kopfteil mittels des gehärteten Fügestoffs und eines Haftvermittler stoffschlüssig miteinander verbunden sind, der Haftvermittler wenigstens einen Typ bifunktioneller Moleküle aufweist, und dass bei zumindest einem Teil des Haftvermittlers

– eine chemische Bindung zwischen der ersten funktionellen Gruppe und wenigstens einer der Flächen aus einer Kontaktfläche des Gehäuse oder einer Verbindungsfläche des Kopfteils besteht und
– eine chemische Bindung zwischen der zweiten funktionellen Gruppe und wenigstens einem Polymer des gehärteten Fügestoffes besteht.

Die Diskussion der Vorteile des Haftvermittlers wurde schön weiter oben durchgeführt. Insoweit sollen Vorteile und Merkmale, die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren offenbart wurden, auch für die erfindungsgemäß implantierbare Vorrichtung gelten.
Eine weitere Ausführungsvariante zeichnet sich dadurch aus, dass der ungehärtete und/oder der gehärtete Fügestoff und/oder der Haftvermittler mindestens einen Initiator, insbesondere einen Photoinitiator aufweist, besonders bevorzugt, dass der Photoinitiator bei einer Belichtung mit UV-Licht Radikale bilden und eine Polymerisation auslöst. Die Integration des Initiators in den ungehärteten Fügestoff und/oder den Haftvermittler sorgen für eine gleichmäßige und homogene Polymerisation der genannten Stoffe und sichern somit, dass das Gehäuse und der Kopfteil einen stoffschlüssigen Verbund eingehen, der eine hohe Zugscherfestigkeit aufweist.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das bifunktionelle Molekül des Haftvermittlers einen Spacer zur räumlichen Trennung der ersten und der zweiten funktionellen Gruppe aufweist. Die erste und zweite funktionelle Gruppe des Haftvermittlers dienen unterschiedlichen Aufgaben. Um sicherzustellen, dass der einerseits mit dem Gehäuse oder dem Kopfteil verbundene Haftvermittler räumlich tief genug in die Ketten der polymerisierten (Meth)acrylsäurealkylester hineinragt, ist es vorteilhaft, wenn zwischen den beiden funktionellen Gruppen eine räumliche Trennung erzielt wird. Diese Aufgabe übernimmt der Spacer. Vorteilhafterweise weist der Spacer gesättigte Kohlenwasserstoffe auf, insbesondere eine Alkylkette und/oder ein Triazingerüst mit Alkylketten. So lassen sich die beiden funktionellen Gruppen räumlich sauber trennen, größere räumliche Distanzen überbrücken und gleichzeitig sicherstellen, dass nach einer Verbindung der funktionellen Gruppen mit ihren jeweiligen Verbindungspartnern eine chemische Bindung entsteht, die auch große Zugscherfestigkeiten aufweist. Um den angestrebten flüssigkeitsfesten, porenfreien und stoffschlüssigen Verbund zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die erste funktionelle Gruppe Thiol-modifizierte Triazingerüste und/oder Phosphat-Gruppen aufweist und/oder die zweite funktionelle Gruppe Alkylacrylat, insbesondere Methacrylat, oder Acrylat aufweist. Durch die Nutzung einzelner oder mehrerer der genannten Merkmalskombinationen ist es möglich, eine aktive implantierbare Vorrichtung zu erstellen, deren stoffschlüssiger Verbund zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil eine Zugscherfestigkeit zwischen 20 MPa und 40 MPa, insbesondere zwischen 30 MPa und 40 MPa aufweist.
Die hier beschriebene implantierbare Vorrichtung wird mittels eines gehärteten Fügestoffes, der ein Polymer eines (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist, stoffschlüssig zusammengefügt. Dabei hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das Gehäuse oder Teile des Gehäuses aus Titan oder einer titanhaltigen Legierung aufgebaut sind. Durch die Nutzung des hier beschriebenen Fügestoffes kann ein solcherart ausgestaltetes Gehäuse mit einem Kopfteil verbunden werden, welches sich dadurch auszeichnet, dass das Kopfteil oder Teile des Kopfteil aus einem Polyurethan oder Polyurethanderivat aufgebaut sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der implantierbaren Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Kopfteil durchlässig für eine elektromagnetische Strahlung zur Anregung der Photoinitiatoren des Haftvermittler ist, insbesondere dass das Kopfteil transparent für eine elektromagnetische Strahlung innerhalb eines Wellenlängenbereiches von 300 nm bis 600 nm ist, besonders bevorzugt, dass der Transmissionsgrad des Kopfteil für elektromagnetische Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 350 nm und 440 nm besser als 40% ist. Durch die beschriebene Ausgestaltung des Kopfteils ist es möglich, eine besonders homogene und gleichmäßige Bestrahlung des Photoinitiators durch die elektromagnetische Strahlung zu erreichen. So werden eine gleichmäßige Reaktion des Photoinitiators und damit eine gleichmäßige Polymerisation des (Meth)acrylsäurealkylesters ausgelöst. Dadurch wird verhindert, dass einzelne Bereiche des ungehärteten Fügestoffes nicht ausreichend polymerisieren. Ein Kopfteil mit den hier beschriebenen Merkmalen ist insbesondere dann von besonderer Bedeutung, wenn die zu verbindenden Bestandteile der implantierbaren Vorrichtung hohen Zugscherkräften unterworfen sind oder besonders große Mengen des ungehärteten Fügestoffes gleichmäßig polymerisieren sollen. Bei den meisten implantierbaren Vorrichtungen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn ein durch den Fügestoff hervorgerufener Abstand zwischen dem Gehäuse und dem Kopfteil maximal 500 μm, insbesondere zwischen 400 μm und 100 μm beträgt.
Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die hier beschriebene implantierbare Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gehäuse und der Kopfteil gemäß einem der hier beschriebenen Verfahren verbunden sind.
Beansprucht wird ebenfalls die Verwendung eines Polymers eines (Meth)acrylsäurealkylesters zur stoffschlüssigen Verbindung eines Gehäuses und eines Kopfteils einer aktiven implantierbaren Vorrichtung. Beansprucht wird auch die Verwendung eines Polymers eines (Meth)acrylsäurealkylesters und eines bifunktionellen Moleküles zur stoffschlüssigen Verbindung eines Gehäuses und eines Kopfteils einer aktiven implantierbaren Vorrichtung. Darüberhinaus wird ebenfalls beansprucht die Verwendung einer Mischung eines Polymers eines (Meth)acrylsäurealkylesters und eines bifunktionellen Moleküls zur stoffschlüssigen Verbindung eines Gehäuses und eines Kopfteils einer aktiven implantierbaren Vorrichtung, wobei für zumindest einen Teil der bifunktionellen Moleküle

– eine erste funktionelle Gruppe des bifunktionellen Moleküls eine chemische Bindung zu dem Gehäuse oder dem Kopfteils eingeht und
– eine zweite funktionelle Gruppe des bifunktionellen Moleküls eine chemische Bindung zu dem Polymer des (Meth)acrylsäurealkylesters eingeht.

Eine vorteilhafte Ausführung der aktiven implantierbaren Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse und das Kopfteil mittels eines (Meth-)acrylat basierten Klebers miteinander verklebt sind. Damit ergibt sich eine aktive implantierbare Vorrichtung, deren Verbindung zwischen Gehäuse und Kopfteil gegenüber Körperflüssigkeiten und Wasser dicht und beständig ist.
Eine vorteilhafte Ausführung der aktiven implantierbaren Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse und der Kopfteil mittels eines 2 Komponenten-System verbunden werden. Die erste Komponente – der Haftvermittler – weist bifunktionelle Moleküle mit Phosphorsäure- und (Meth-)acrylat-Gruppen auf. Der Haftvermittler kann vorteilhafterweise auch bifunktionelle Moleküle mit Thiol- und (Meth-)acrylat-Gruppen aufweisen.
Die zweite Komponente – der Fügestoff – weist ein Methylmethacrylat, PMMA und/oder einen weiteren höherfunktionellen (Meth-)acrylat auf. Vorteilhafterweise ist der Fügestoff lichthärtend.
Eine vorteilhafte Ausführung der aktiven implantierbaren Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse aus Titan aufgebaut ist und/oder das Kopfteil aus einem Polyurethan oder -derivat (z. B. Tecothane) aufgebaut ist. Eine vorteilhafte Ausführung der aktiven implantierbaren Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Kopfteil aus einem Polymer aufgebaut ist, welches im zur Anregung der Photoinitiatoren erforderlichen Wellenlängenbereich lichtdurchlässig ist.
Eine vorteilhafte Ausführung der aktiven implantierbaren Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine aus Fügestoff und Haftvermittler aufgebaute Klebefuge maximal 500 μm, insbesondere zwischen 400 μm und 100 μm dick ist. Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Verbindung zwischen Gehäuse und Kopfteil so stark, dass keine thermische Nachhärtung notwendig ist.
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 aktive implantierbare Vorrichtung,
2a, b eine Schnittzeichnung durch die aktive implantierbare Vorrichtung,
3 einen schematischen Aufbau eines bifunktionellen Moleküls eines Haftvermittlers,
4 eine weitere Schnittzeichnung durch die aktive implantierbare Vorrichtung,
5 eine weitere Schnittzeichnung durch die aktive implantierbare Vorrichtung und
6 einen schematischen Aufbau eines weiteren bifunktionellen Moleküls des Haftvermittlers.
Die 1 zeigt beispielhaft eine implantierbare Vorrichtung 100, wie etwa einen Herzschrittmacher, in dessen metallisches Gehäuse 20 ein Kopfteil 10 integriert ist. Das Kopfteil 10 ist mediendicht mit dem Gehäuse 20 der implantierbaren Vorrichtung 100 verbunden, und zwar vorteilhafterweise durch die Nutzung eines erfindungsgemäßen gehärteten Fügestoffes 30. In dem Gehäuse 20 kann etwa ein elektronischer Schaltkreis 60 angeordnet sein, der mittels einer Batterie 50 betreiben wird. In den Kopfteil 10 lagert eine – hier nicht eingezeichnete – Leitungswendel angeschlossen werden, die mit einer Stimulationselektrode verbunden ist. Solcherart Stimulationselektroden werden beispielsweise in Herzmuskeln eingesetzt, damit Signale des Herzschrittmachers an den Muskel weitergeleitet werden können. Ein erfindungsgemäßer Fügestoff 30 und/oder ein Haftvermittler 40 sorgen für eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Gehäuse 20 und dem Kopfteil 10.
Die 2a, b verdeutlicht den erfindungsgemäßen Verbund zwischen den Teilen der implantierbare Vorrichtung 100. In 2a sind das Gehäuse 20 und der Kopftiel 10 nooch getrennt. Auf das Gehäuse 20 wird ein Haftvermittler 40 aufgebracht. Dieser Haftvermittler 40 weist bifunktionelle Moleküle auf. Auf den Kopfteil wird der ungehärtete Fügestoff 31 aufgebracht. Anschließend folgt das Verbinden des Gehäuses 20 mit dem Kopfteil 10, wie es die Schnittzeichnung in 2b zeigt.
Eine vorteilhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass im Rahmen des Schrittes Überführen eine Polymerisation der Monomere in Polymere stattfindet. So werden die Monomere des ungehärteten Fügestoffs in die Polymere des gehärteten Fügestoff umgewandelt.
So kann die Verbindung zwischen den Gehäuse 20 und dem Kopfteil 10 im Rahmen der folgenden Schritte ausgeführt werden:

1.) Vorbereitungsschritte:
– die Oberfläche des Gehäuses 20 wird sandgestrahlt,
– das Gehäuses 20 wird mit destillierten Wasser gereinigt und mit ölfreier Druckluft getrocknet,
– der Haftvermittler 40 wird auf die Oberfläche des Gehäuses 20 aufgetragen,
– der ungehärtete Fügestoff 31 wird auf die Oberfläche des Gehäuses 20 aufgetragen,
– die Oberfläche des Kopfteils 10 wird sandgestrahlt,
– die Oberfläche des Kopfteils 10 wird mit destilliertem Wasser gereinigt und mit ölfreier Druckluft getrocknet,
– der ungehärtete Fügestoff 31 wird auf die Oberfläche des Kopfteils 10 aufgetragen,
2.) Verbindungsschritte:
a) Gehäuse 20 und Kopfteil 10 vor zusammenfügen belichtet:
– die Oberfläche des Gehäuses 20 wird für etwa 90 sec. mit einem Lichtpolymerisationsgerät belichtet,
– die Oberfläche des Kopfteils 10 wird für etwa 90 sec. mit dem Lichtpolymerisationsgerät belichtet, oder
b) Gehäuse 20 und Kopfteil 10 werden nur nach dem Zusammenfügen belichtet, oder
c) eines von Gehäuse 20 oder Kopfteil 10 vor und eines nach zusammenfügen belichtet:
– die Oberfläche des Gehäuses 20 oder die Oberfläche des Kopfteils 10 wird für 90 sec. mit einem Lichtpolymerisationsgerät belichtet,
3.) Abschließende Fügen und Belichten:
– das Gehäuse 20 und das Kopfteils 10 werden zusammengefügt und angepresst, und
– der ungehärtete Fügestoff 31 an einer Verbindungsstelle des Kopfteils 10 mit dem Gehäuse 20 mit dem Lichtpolymerisationsgerät belichtet, so dass der gehärtete Fügestoff 30 entsteht.

Die 3 zeigt den schematischen Aufbau eines bifunktionellen Moleküls als Bestandteil des Haftvermittlers 40. Das bifunktionelle Molekül weist zwei funktionellen Gruppen 41, 42 auf, welche über einen Spacer 43 miteinander verbunden sind. Die erste funktionelle Gruppe 41 ist schematisch als Phosphorsäuregruppe dargestellt. Diese kann jedoch auch aus anderen Phosphor- und/oder Schwefel-haltigen funktionellen Gruppen aufgebaut sein. Der Spacer 43 ist exemplarisch als aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit 10 CH2-Einheiten dargestellt. Dieses soll aber nicht als Beschränkung angesehen werden. Möglich sind auch Kohlenwasserstoffketten mit 2, 4 oder 6 oder einer höheren Anzahl an CH2-Einheiten. Die zweite funktionelle Gruppe 42 ist aus einem Acrylat (R = H) oder einem Alkylacrylat wie z. B. Methacrylat (R = CH3) aufgebaut.
Die Anordnung des Haftvermittlers 40 zwischen dem Gehäuse 20 sowie dem Fügestoff 30 ist in 4 verdeutlicht, welche ansonsten analog zu 2b ist. Sowohl die 4 als auch die noch zu beschreibende 5 verdeutlichen die Anordnung der beiden Gruppen 41, 42 des bifunktionellen Moleküls, welches Bestandteil des Haftvermittlers 40 ist.
Die Anordnung des Haftvermittlers 40 zwischen dem Gehäuse 20 sowie dem gehärteten Fügestoff ist in 5 verdeutlicht, welche ansonsten analog zu 2b bzw. 3 ist. Allerdings ist hier eine schematische Aufteilung des Fügestoffes 30 zu erkennen. Dieser ungehärtete Fügestoff wurde vor dem Zusammenfügen der implantierbare Vorrichtung 100 sowohl auf das Gehäuse 20 und auf das Kopfteil 10 aufgebracht. Somit unterteilt sich der gehärtete Fügestoff 30 in eine Anteil 30', der auf den Haftvermittler 40 auf dem Gehäuse 20 angeordnet ist und einen Anteil 30'', der auf dem Kopfteil angeordnet ist. Beim Zusammenfügen der implantierbare Vorrichtung 100 verbinden sich diese beiden Anteile 30', 30'' zu dem gemeinsamen erst ungehärteten und dann mittels Belichtung gehärteten Fügestoff 30 und ermöglichen die stoffschlüssige Verbindung.
Die 6 zeigt einen weiteren schematischen Aufbau eines bifunktionellen Moleküls als Bestandteil des Haftvermittlers 40. Die Anordnung der funktionellen Gruppen 41, 42 und des Spacers 43 ist analog zu 3. Im Unterschied zu 3 weist die erste funktionelle Gruppe – auch funktionelle Gruppe 1 – allerdings ein thiolmodifiziertes Triazinderivat auf.
Bezugszeichenliste

10: Kopfteil
20: Gehäuse
30, 30', 30'': Gehärteter Fügestoff
31: Ungehärteter Fügestoff
40: Haftvermittler
41: Erste funktionelle Gruppe
42: Zweite funktionelle Gruppe
43: Spacer
50: Batterie
60: Elektronischer Schaltkreis
100: Medizinische Vorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„HeartRhythm” 2010, 7(5), 701–704 [0002]
DIN 8593 [0030]
ISO 10477 [0043]

Claims

Verfahren zur Verbindung eines Gehäuses (20) einer aktiven, medizinisch implantierbaren Vorrichtung (100) mit einem Kopfteil (10), wobei zum stoffschlüssigen Verbinden ein zumindest teilweise zwischen dem Gehäuse (20) und dem Kopfteil (10) angeordneter ungehärteter Fügestoff in einen gehärteten Fügestoff (30, 30', 30'') überführt wird, wobei – der ungehärtete Fügestoff (31) Monomere eines (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist, und – der gehärtete Fügestoff (30, 30', 30'') wenigstens ein Polymer des (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der ungehärtete Fügestoff (31) zu mindestens 70 Gew.-% Monomere aus (Meth)acrylsäurealkylestern und maximal 30 Gew.-% polymerisierte (Meth)acrylsäurealkylester aufweist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gehärtete Fügestoff (30, 30', 30'') zu mindestens 70 Gew.-% Polymer aus (Meth)acrylsäurealkylestern und maximal 30 Gew.-% Monomere aus (Meth)acrylsäurealkylester aufweist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ungehärtete Fügestoff (31) einen Stabilisator und/oder einen Initiator, insbesondere einen Photoinitiator aufweist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur stoffschlüssigen Verbindung ein Haftvermittler (40) aufgebracht wird, wobei der Haftvermittler (40) wenigstens eine erste funktionelle Gruppe (41) und eine zweite funktionelle Gruppe (42) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einem Teil des Haftvermittlers (40) – eine chemische Bindung zwischen der ersten funktionellen Gruppe (41) und wenigstens einer der Flächen aus der Gruppe einer Kontaktfläche des Gehäuses (20) oder einer Verbindungsfläche des Kopfteils (10) entsteht und – eine chemische Bindung zwischen der zweiten funktionellen Gruppe (42) und wenigstens einem Polymer des gehärteten Fügestoffes (30, 30', 30'') entsteht.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Bindung zwischen der Kontaktfläche des Gehäuses (20) oder/und der Verbindungsfläche des Kopfteils (10) und der ersten funktionellen Gruppe (41) über Thiol-modifizierte Triazingerüste und/oder eine Phosphatgruppe aufgebaut werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite funktionelle Gruppe (42) ein Alkylacrylat, insbesondere ein Methacrylat oder ein Acrylat ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Initiator des ungehärteten Fügestoffes (31) und/oder ein Initiator des Haftvermittlers (40) bei einer Belichtung Radikale bildet, um den ungehärteten Fügestoff (30, 30', 30'') in den gehärteten Fügestoff (30, 30', 30'') zu überführen.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: • Aufbringen des ungehärteten Fügestoffes (31) auf wenigstens einer Fläche aus der Gruppe Kontaktfläche des Gehäuse (20) und Verbindungsfläche des Kopfteils (10), • zumindest partielles Aufeinanderfügen der Kontaktfläche und der Verbindungsfläche, und • zumindest partielles Überführen des ungehärteten Fügestoffs (31) in den gehärteten Fügestoff (30, 30', 30'').
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt Überführen ein Belichten, insbesondere ein Belichten mit UV-Licht umfasst.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest vor dem Aufbringen des ungehärteten Fügestoffes (31) das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: • Auftragen des Haftvermittlers (40) auf wenigstens einer der Flächen aus der Gruppe Kontaktfläche des Gehäuses (20) und Verbindungsfläche des Kopfteils (10).
Aktive, implantierbare, medizinische Vorrichtung (100) mit einem Gehäuse (20) und einem Kopfteil (10), wobei der Kopfteil (10) zumindest einen Teil des Gehäuses (20) überdeckt, und das Gehäuse (20) und der Kopfteil (10) mittels eines gehärteten Fügestoffs stoffschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der gehärtete Fügestoff (30, 30', 30'') wenigstens ein Polymer eines (Meth)acrylsäurealkylesters aufweist.
Aktive implantierbare Vorrichtung (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) und der Kopfteil (10) mittels des gehärteten Fügestoffs und eines Haftvermittlers (40) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, der Haftvermittler (40) wenigstens einen Typ bifunktioneller Moleküle aufweist, und dass bei zumindest einem Teil des Haftvermittlers (40) – eine chemische Bindung zwischen einer ersten funktionellen Gruppe (41) und wenigstens einer der Flächen aus einer Kontaktfläche des Gehäuse (20) oder einer Verbindungsfläche des Kopfteils (10) besteht und – eine chemische Bindung zwischen einer zweiten funktionellen Gruppe (42) und wenigstens einem Polymer des gehärteten Fügestoffes (30, 30', 30'') besteht.
Aktive implantierbare Vorrichtung (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das bifunktionelle Molekül des Haftvermittlers (40) einen Spacer (43) zur räumlichen Trennung der ersten funktionellen Gruppe (41) und der zweiten funktionellen Gruppe (42) aufweist.
Aktive implantierbare Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der stoffschlüssige Verbund zwischen dem Gehäuse (20) und dem Kopfteil (10) eine Zugscherfestigkeit zwischen 20 MPa und 40 MPa, insbesondere zwischen 30 MPa und 40 MPa aufweist.
Aktive implantierbare Vorrichtung (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) und der Kopfteil (10) der aktiven implantierbaren Vorrichtung (100) gemäß wenigstens einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 12 verbunden ist.
Verwendung eines Polymers eines (Meth)acrylsäurealkylesters und eines bifunktionellen Moleküls zur stoffschlüssigen Verbindung eines Gehäuses und eines Kopfteils (10) einer aktiven implantierbaren Vorrichtung (100).