DE596589T1 - Verfahren zur Verminderung der Polarisation bioelektrischer Stimulationsleitern unter Verwendung von Oberflächenverbesserung, und so hergestelltes Produkt. - Google Patents

Verfahren zur Verminderung der Polarisation bioelektrischer Stimulationsleitern unter Verwendung von Oberflächenverbesserung, und so hergestelltes Produkt.

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DE596589T1
DE596589T1 DE0596589T DE93304257T DE596589T1 DE 596589 T1 DE596589 T1 DE 596589T1 DE 0596589 T DE0596589 T DE 0596589T DE 93304257 T DE93304257 T DE 93304257T DE 596589 T1 DE596589 T1 DE 596589T1
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currents
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    • A61N1/02—Details
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Claims (31)

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Herstellen einer metallischen Elektrode einer implantierbaren Sonde zum Erzeugen bioelektrischer Stimulationsimpulse und zum Fühlen bioelektrischer Signale, das die folgenden Schritte aufweist:
Eintauchen der Elektrode in eine Elektrolytlösung;
Vergrößern der Oberfläche der eingetauchten Elektrode, wozu oszillierende anodische und kathodische Ströme mit einer vorgegebenen Frequenz in dem Bereich von 1 Hertz bis 10 Kilohertz wiederholt auf die Elektrode gegeben werden, wobei die anodischen und kathodischen Ströme jeweils Amplituden in dem Bereich von 1 Milliampere bis zu mehreren Ampere haben, so daß an der Oberfläche der eingetauchten Elektrode eine poröse, metallische, wasserhaltige Oxidschicht gebildet wird; und
Reduzieren des Hydroxids an der Oberfläche der eingetauchten Elektrode, wozu ein Reduktionsstrom mit niedrigerer Amplitude auf die Elektrode gegeben wird, wobei der Reduktionsstrom eine vorgegebene Amplitude in dem Bereich von ungefähr 1 Mikroampere bis ungefähr 100 Milliampere hat.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der während des Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegebene, oszillierende Strom eine Wellenform hat, die aus einer Gruppe von Wellenformen ausgewählt ist, die Rechteckwellen, Sinuswellen, Dreieckswellen und Treppenwellen umfaßt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem der während des
Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegebene, oszillierende
Strom durch Nullstromintervalle mit vorgegebener zeitlicher Steuerung und vorgegebener Dauer periodisch unterbrochen wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der während des Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegeben, oszillierende Strom durch Steuerung der Ausgangsspannungs-Wellenform erzeugt wird, die aus einer Gruppe von Spannungs-Wellenformen ausgewählt wird, die Rechteckwellen, Sinuswellen, Dreieckswellen und Treppenwellen umfaßt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem der während des Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegebene, oszillierende Strom durch Nullstromintervalle mit vorgegebener zeitlicher Steuerung und vorgegebener Dauer periodisch unterbrochen wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die anodischen und kathodischen Ströme jeweils individuell vorgegebene Amplituden haben, und bei dem der während des Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegebene, oszillierende Strom asymmetrisch bezüglich der Amplitude ist.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die anodischen und kathodischen Ströme jeweils individuell vorgegebene Amplituden haben, und bei dem der während des Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegebene, oszillierende Strom symmetrisch bezüglich der Amplitude ist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem die anodischen und kathodischen Ströme jeweils individuell vorgegebene Amplituden haben, und bei dem der während des Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegebene, oszillierende Strom symmetrisch bezüglich der Amplitude ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die anodischen und kathodischen Ströme jeweils individuell vorgegebene Amplituden haben, und bei dem der während des Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegebene, oszillierende Strom asymmetrisch bezüglich des Arbeitszyklus ist.
10. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die anodischen und kathodischen Ströme jeweils individuell vorgegebene Amplituden haben, und bei dem der während des Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegebene, oszillierende Strom symmetrisch bezüglich des Arbeitszyklus ist.
11. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der während des Oberflächenvergrößerungsschritts auf die Elektrode gegebene, oszillierende Strom symmetrisch bezüglich des Arbeitszyklus ist.
12. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Oberflächenvergrößerungsschritt außerdem den Schritt aufweist, bei dem der Elektrolytlösung eine physische Bewegung erteilt wird.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem der Schritt, bei dem der Elektrolytlösung eine physische Bewegung erteilt wird, durch Aktivieren eines Sonikators ausgeführt wird.
14. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem der Oberflächenvergrößerungsschritt außerdem den Schritt aufweist, bei dem der Elektrolytlösung eine physische Bewegung erteilt wird.
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem der Schritt, bei dem der Elektrolytlösung eine physische Bewegung erteilt wird, durch Aktivieren eines Sonikators ausgeführt wird.
16. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Oberflächenvergrößerungsschritt während einer vorgegebenen Dauer in dem Bereich· von 10 Sekunden bis 72 Stunden ausgeführt wird.
17. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem der Oberflächenvergrößerungsschritt während einer vorgegebenen Dauer in dem Bereich von 10 Sekunden bis 72 Stunden ausgeführt wird.
18. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Hydroxidreduktionsstrom ein Gleichstrom ist, und bei dem der Hydroxidreduktionsschritt die folgenden Teilschritte aufweist:
wiederholtes Messen der Spannung an der eingetauchten Elektrode, die sich aufgrund des auf die Elektrode gegebenen Hydroxidreduktionsstroms ergibt; und
Beenden des Hydroxidreduktionsschritts, wenn die gemessene Spannung unter eine vorgegebene Schwellenspannung abfällt.
19. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Hydroxidreduktionsstrom ein Gleichstrom ist, und bei dem der Hydroxidreduktionsschritt die folgenden Teilschritte aufweist:
wiederholtes Messen der Spannung an der eingetauchten Elektrode, die sich aufgrund des auf die Elektrode gegebenen Hydroxidreduktionsstroms ergibt;
Bestimmen der Änderungsrate der gemessenen Spannung bezüglich der Zeit; und
Beenden des Hydroxidreduktionsschritts, wenn die Änderungsrate der gemessenen Spannung bezüglich der Zeit unter eine vorgegebene Schwelle abfällt.
20. Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem der Hydroxidreduktionsstrom ein Gleichstrom ist, und bei dem der Hydroxidreduktionsschritt die folgenden Teilschritte aufweist:
wiederholtes Messen der Spannung an der eingetauchten Elektrode, die sich aufgrund des auf die Elektrode gegebenen Hydroxidreduktionsstroms ergibt; und
Beenden des Hydroxidreduktionsschritts, wenn die gemessene Spannung unter eine vorgegebene Schwellenspannung abfällt.
21. Verfahren gemäß Anspruch 17, bei dem der Hydroxidreduktionsstrom ein Gleichstrom ist, und bei dem der Hydroxidreduktionsschritt die folgenden Teilschritte aufweist:
wiederholtes Messen der Spannung an der eingetauchten Elektrode, die sich aufgrund des auf die Elektrode gegebenen Hydroxidreduktionsstroms ergibt;
Bestimmen der Änderungsrate der gemessenen Spannung bezüglich der Zeit; und
Beenden des Hydroxidreduktionsschritts, wenn die Änderungsrate der gemessenen Spannung bezüglich der Zeit unter eine vorgegebene Schwelle abfällt.
22. Verfahren gemäß Anspruch 20, bei dem die Elektrolytlösung eine ungefähr 0,5-molare Na2S04-Lösung mit einem pH zwischen 5 und 6 ist, und bei dem bei dem Oberflächenvergrößerungsschritt anodische und kathodische Rechteckwellenströme auf die Elektrode gegeben werden, wobei diese Ströme eine Wechselstromfrequenz von ungefähr 350 Hz haben, der anodische Strom eine Amplitude von ungefähr 90 mA hat, der kathodische Strom eine Amplitude von ungefähr 90 mA hat, und der Oberflächenvergrößerungsschritt während ungefähr 7,5 Minuten angewandt wird.
23. Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem die Elektrolytlösung eine ungefähr 0,5-molare Na2S04-Lösung mit einem pH zwischen 5 und 6 ist, und bei dem bei dem Oberflächenvergrößerungsschritt anodische und kathodische Rechteckwellenströme auf die Elektrode gegeben werden, wobei diese Ströme eine Wechselstromfrequenz von ungefähr 1000 Hz haben, der anodische Strom eine Amplitude von ungefähr 91 mA hat, der kathodische Strom eine Amplitude von ungefähr 87 mA hat, und der Oberflächenvergrößerungsschritt während ungefähr 7,5 Minuten angewandt wird.
24. Verfahren zum Herstellen einer metallischen Elektrode einer implantierbaren Sonde zum Erzeugen bioelektrischer Stimulationsimpulse und zum Fühlen bioelektrischer Signale, das die folgenden Schritte aufweist:
Eintauchen der Elektrode in eine erste Elektrolytlösung;
Reinigen der Oberfläche der eingetauchten Elektrode, wozu abwechselnd anodische und kathodische Rechteckwellenströme mit einer vorgegebenen Frequenz in dem Bereich von 0,01 Hertz bis 1 Hertz während einer Dauer zwischen 0,5 Sekunden und 1 Stunde auf die Elektrode gegeben werden, wobei die anodischen und kathodischen Ströme jeweils Amplituden in dem Bereich von 1 Milliampere bis 1 Ampere haben;
Eintauchen der Elektrode in eine zweite Elektrolytlösung;
Vergrößern der Oberfläche der Elektrode in der zweiten Lösung, wozu oszillierende anodische und kathodische Ströme mit einer vorgegebenen Frequenz in dem Bereich von 1 Hertz bis 10 Kilohertz wiederholt auf die Elektrode gegeben werden, wobei die anodischen und kathodischen Ströme jeweils Amplituden in dem Bereich von 1 Milliampere bis zu mehreren Ampere haben, so daß an der Oberfläche der eingetauchten Elektrode eine poröse, metallische, wasserhaltige Oxidschicht gebildet wird; und
Reduzieren des Hydroxids an der Oberfläche der Elektrode in der zweiten Lösung, wozu ein Reduktionsstrom mit niedrigerer Amplitude auf die Elektrode gegeben wird, wobei der Reduktionsstrom eine vorgegebene Amplitude in dem Bereich von ungefähr 1 Mikroampere bis ungefähr 100 Milliampere hat.
25. Verfahren gemäß Anspruch 24, das nach dem letzten Zyklus des Oberflächenreinigungsschritts den Schritt aufweist, bei dem der auf die Elektrode gegebene Strom von dem Strom während des letzten Zyklus des Oberflächenreinigungsschritts treppenförmig bis auf Null reduziert wird.
26. Elektrode einer implantierbaren Sonde zum Erzeugen bioelektrischer Stimulationsimpulse und zum Fühlen bioelektrischer Signale, die aufweist:
ein leitendes Edelmetall-Substrat; und
eine auf das leitende Substrat aufgebrachte, poröse, leitende Edelmetall-Oberflächenschicht mit niedriger Impedanz, wobei zur Bildung dieser Oberflächenschicht das leitende Substrat in eine Elektrolytlösung eingetaucht wird, die Oberfläche des eingetauchten Substrats vergrößert wird, wozu anodische und kathodische Ströme mit einer vorgegebenen Frequenz in dem Bereich von 1 Hertz bis 10 Kilohertz wiederholt auf die Elektrode gegeben werden, wobei diese anodischen und kathodischen Ströme jeweils Amplituden in dem Bereich von 1 Milliampere bis zu mehreren Ampere haben,
und das Hydroxid an der Oberfläche des eingetauchten Substrats reduziert wird, wozu ein Reduktionsstrom mit niedrigerer Amplitude auf das Substrat gegeben wird, wobei dieser Reduktionsstrom eine Amplitude in dem Bereich von ungefähr 1 Mikroampere bis ungefähr 100 Milliampere hat.
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27. Elektrode gemäß Anspruch 26, bei der die Oberflächenschicht mit niedriger Impedanz dadurch vergrößert wird, daß die oszillierenden anodischen und kathodischen Ströme mit einer Wellenform auf die Elektrode gegeben werden, die aus einer Gruppe von Wellenformen ausgewählt ist, die Rechteckwellen, Sinuswellen, Dreieckswellen und Treppenwellen umfaßt.
28. Elektrode gemäß Anspruch 27, bei der die anodischen und kathodischen Ströme jeweils individuell vorgegebene Amplituden haben, und bei der die Oberflächenschicht mit niedriger Impedanz dadurch vergrößert wird, daß die oszillierenden anodischen und kathodischen Ströme mit einer bezüglich der Amplitude symmetrischen Wellenform auf die Elektrode gegeben werden.
29. Elektrode gemäß Anspruch 28, bei der der Arbeitszyklus der oszillierenden anodischen und kathodischen Ströme symmetrisch ist.
30. Elektrode gemäß Anspruch 29, bei der die Oberflächenschicht mit niedriger Impedanz dadurch vergrößert wird, daß der Elektrolytlösung eine physische Bewegung erteilt wird, während die oszillierenden anodischen und kathodischen Ströme auf die Elektrode gegeben werden.
31. Elektrode gemäß Anspruch 30, bei der die physische Bewegung durch einen Sonikator erzeugt wird.
DE0596589T 1992-10-15 1993-06-01 Verfahren zur Verminderung der Polarisation bioelektrischer Stimulationsleitern unter Verwendung von Oberflächenverbesserung, und so hergestelltes Produkt. Pending DE596589T1 (de)

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