DE69729719T2 - Gefilterte Durchführung für implantierbare medizinische Geräte und entsprechendes Herstellungsverfahren - Google Patents

Gefilterte Durchführung für implantierbare medizinische Geräte und entsprechendes Herstellungsverfahren Download PDF

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf eine Filter-Durchführungsbaueinheit für medizinische implantierbare Vorrichtungen und auf Verfahren für ihre Herstellung.
  • Filter-Durchführungsvorrichtungen sind im Stand der Technik wohlbekannt. Der dem Anmelder bekannte am nächsten kommende Stand der Technik umfasst die US-Patente Nr. 3.329.911; Nr. 3.443.251; Nr. 3.617.830; Nr. 3.879.691; Nr. 4.152.540; Nr. 4.314.213; Nr. 4.424.551; Nr. 4.642.589; Nr. 4.673.900; Nr. 4.675.629; Nr. 4.682.129; Nr. 4.698.605; Nr. 4.700.155; Nr. 4.700.440; Nr. 4.772.225; Nr. 4.791.391; Nr. 4.804.332; Nr. 4.819.130; Nr. 4.853.824; Nr. 4.872.085; Nr. 4.887.185; Nr. 4.984.129; Nr. 5.032.949; Nr. 5.150.086; Nr. 5.153.540; Nr. 5.206.786; Nr. 5.213.522; Nr. 5.287.076; Nr. 5.333.095; Nr. 5.406.444; und die folgenden Veröffentlichungen: "Cellular Phones May Affect. Use of Pacemakers", The-Wall Street Journal, Freitag, 28. April 1995, S. B1 und B3; "EMI-Filtering in Medical Implantables", Medical Device and Diagnostic Industry, September 1994; "Do European GSM Mobile Cellular Phones Pose a Potential Risk to Pacemaker Patients?", Pace, Bd. 18, Juni 1995, S. 1218–1224; und "Ceramic EMI Filters – A Review", Ceramic Bulletin, Bd. 67, Nr. 4, 1988, S. 737–746.
  • Filter-Durchführungsvorrichtungen sind in implantierbaren Vorrichtungen verwendet worden, wie im US-Patent Nr. 4.152.540 und in der Veröffentlichung mit dem Titel "EMI Filtering in Medical Implantables" offenbart ist. Es ist bekannt, dass derartige Filter-Durchführungsvorrichtungen scheibenförmige Kondensatoren in Einzelleiter-Durchführungsvorrichtungen und scheibenförmige Kondensatoranordnungen in Mehrfachleiter-Baueinheiten verwenden. Während die scheibenförmigen Kondensatoranordnungen sehr raumeffizient sein können, verursachte ein einzelnes fehlerhaftes kapazitives Element in derartigen scheibenförmige Anordnungen den Verlust einer ganzen Vorrichtung, da derartige kapazitive Elemente nicht einzeln reparierbar waren und sehr schwierig zu entfernen waren, sobald sie installiert waren. Ferner mussten Durchführungsvorrichtungen, die derartige kapazitive Elemente enthalten, speziell hergestellt werden, um einen Hohlraum zu schaffen, in dem der Kondensator oder die Kondensatoranordnung anzuordnen war, entweder durch das Erzeugen einer Aussparung innerhalb des hermetisch abgedichteten Keramikelements oder durch das Ausdehnen des Metallrings über die hermetische Dichtung hinaus, um einen derartigen Hohlraum auszubilden. Folglich wurde es, selbst wenn ein einzelner scheibenförmiger Kondensator ver wendet wird, äußerst schwierig, ihn zu ersetzen, nachdem er in der richtigen Lage innerhalb eines derartigen Hohlraums angeklebt worden ist. Wohingegen in der vorliegenden Erfindung einzelne Chipkondensatoren verwendet und entweder auf einer Stirnfläche des hermetisch abgedichteten Isolators oder auf einem separaten Substrat positioniert werden, das anschließend mit der Durchführung verbunden wird. Durch diese Anordnung kann die Filterung zu einer herkömmlichen Durchführungsvorrichtung ohne die Anforderung, spezielle Teile herzustellen, hinzugefügt werden, wobei dadurch die Effizienz der Fertigungsoperation verbessert und die Ersetzung irgendeines Chipkondensators mit relativer Leichtigkeit erlaubt wird.
  • In noch weiteren Vorrichtungen des Standes der Technik, wie z. B. die, die im US-Patent Nr. 3.617.830 offenbart sind, sind Filter-Durchführungsvorrichtungen offenbart, die Chipkondensatoren verwenden. Derartige Vorrichtungen des Standes der Technik offenbaren Chip-Filterkondensatoren, die zwischen einem Paar leitender Ringe angeordnet sind, wobei der Raum zwischen den Kondensatoren und den Ringen mit einem der Epoxid-Füllwerkstoff eingekapselt ist. Außer dass derartige Werkstoffe keine hermetische Abdichtung mit hoher Zuverlässigkeit bereitstellen und auch keine biokompatible Struktur schaffen, sorgen derartige Strukturen nicht dafür, Kondensatoren mit verschiedenen Größen aufzunehmen, da sich jeder Chipkondensator innerhalb eines Hohlraums befindet, der durch den Raum zwischen den leitenden Ringen definiert ist. Deshalb ist für eine Anwendung, die größere Kondensatoren erfordert, ein Außenring mit einem anderen Durchmesser erforderlich, wobei in irgendeiner Anwendung alle Kondensatoren die gleiche Länge aufweisen müssen, ungeachtet ihres kapazitiven Wertes. Wenn die Chipkondensatoren innerhalb eines Hohlraums angeordnet sind, ist die Schwierigkeit beim Ersetzen irgendeines Kondensators, der sich als fehlerhaft erweist, fast so schwierig wie in dem Fall, in dem scheibenförmige Kondensatoren verwendet werden.
  • In Systemen wie demjenigen, das im US-Patent Nr. 4.152.540 offenbart ist, und den anderen Systemen des Standes der Technik, wie z. B. dem, das in den US-Patenten Nr. 4.424.551 und Nr. 5.333.095 offenbart ist, sind Filter-Durchführungsvorrichtungen, die scheibenförmige Kondensatoren verwenden, mit entsprechenden Leiterdrähten und Ringen unter Verwendung leitender Klebstoffverbindungen elektrisch gekoppelt. Derartige Systeme schaffen jedoch kein Mittel, durch das fehlerhafte Vorrichtungen leicht ersetzt werden können. Ferner schafft das durch US-Patent Nr. 5.333.095 offenbarte System kein Mittel, um eine feuchtigkeitsbeständige Beschichtung auf das scheibenförmige kapazitive Element aufzubringen, das einen Durchmesser besitzt, der erheblich größer als der der Durchführungsvorrichtung ist, was es für die Verwendung in den meisten modernen implantierbaren Systemen unpraktisch macht, in denen der Raum hoch im Kurs steht und wo die Durchführungsvorrichtungen von anderen als dem Hersteller der implantierbaren Vorrichtungen hergestellt werden.
  • Außerhalb der Technik der Durchführungen ist bekannt, dass Chipkondensatoren in Kombination mit Ferritblöcken in Verbindern verwendet, um elektromagnetische Entstörfilter zu bilden, und elektrisch zwischen den Verbinder-Anschlussstift und das Verbindergehäuse geschaltet werden können, wie im US-Patent Nr. 5.213.522 offenbart ist. Während durch diese Anordnung ein kapazitiv-induktives Filter ausgebildet ist, werden die einzelnen kapazitiven Elemente nach ihrer Installation nicht leicht ersetzt, da jeder Kondensator innerhalb eines in einem Ferritblock ausgebildeten Hohlraums angeordnet ist, wobei der Ferritblock innerhalb eines Hohlraums angeordnet ist, der durch das Verbindergehäuse ausgebildet ist.
  • Es ist lange bekannt gewesen, dass medizinische implantierbare Vorrichtungen in einer Umgebung arbeiten müssen, die elektromagnetischen Störungen (EMI) ausgesetzt ist. Die elektrischen Leiter, die sich von derartigen implantierbaren Vorrichtungen erstrecken, wirken als Antennen, die elektromagnetische Energie empfangen und in die Elektronik der implantierten Vorrichtung leiten. Weil die Schaltungen derartiger medizinischer implantierbarer Vorrichtungen sehr empfindlich sind und die Zuverlässigkeit so wichtig ist, da ein Fehler lebensbedrohlich sein kann, besitzen die medizinischen implantierbaren Vorrichtungen eingeschlossene Filterschaltungen, um die EMI zu unterdrücken. In einigen Fällen sind Durchführungsvorrichtungen, die scheibenförmige Kondensatoren verwenden, in einem Versuch verwendet worden, um die elektromagnetischen Störsignale herauszufiltern, bevor sie die elektronische Schaltungsanordnung der implantierbaren Vorrichtung erreichen. Die Fähigkeit, die Störung herauszufiltern, bevor sie die Elektronik erreicht, ist vor kurzem mit der Entdeckung, dass die durch die neuen digitalen Zellulartelephone und andere elektronische Vorrichtungen erzeugten elektromagnetischen Störungen durch die elektromagnetischen Entstörfilter des Standes der Technik einiger aktueller medizinischer implantierbarer Vorrichtungen nicht ausreichend unterdrückt werden, noch wichtiger geworden. Die Hochfre quenz-Emissionen von digitalen Zellulartelephonen können innerhalb der medizinischen implantierbaren Vorrichtungen wieder ausgestrahlt werden, die "bordeigenen" Filter umgehen und sie dadurch unwirksam machen. Es ist deshalb entscheidend, dass die Filterung so nahe an der Quelle der Emissionen wie möglich stattfindet, wie z. B. an der Einlassöffnung zum Gehäuse der implantierbaren Vorrichtung. Im Ergebnis dieses ständig zunehmenden Problems ist die Verwendung von Filter-Durchführungen erforderlich, um die EMI effektiv zu unterdrücken, wobei es deshalb wichtig ist, sie effizient herzustellen, um dabei zu helfen, die Kosten der implantierbaren medizinischen Vorrichtungen zu zügeln. Folglich ist es wichtig, die Verschrottung ganzer Baueinheiten zu vermeiden, wenn festgestellt wird, dass eine Komponente von ihnen fehlerhaft ist.
  • Ferner fügt für medizinische Vorrichtungen, wie z. B. implantierbare Defibrillatoren, die Hochspannungsausgabe durch die Durchführungsvorrichtungen weitere Komplexität zu dem Aufnehmen eines Filterkondensators hinzu. Ein in einer derartigen Vorrichtung verwendeter Kondensator muss physikalisch größer sein, um die höhere Spannung auszuhalten, die in ihn eingeprägt wird, aber die Raumbeschränkungen der in derartigen Defibrillatoren verwendeten Durchführung tragen nicht dazu bei, Kondensatoren mit großer Größe aufzunehmen.
  • Demzufolge ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, wenigstens einige der Probleme des oben beschriebenen Standes der Technik zu lindern.
  • Besondere und bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen definiert. Es ist klar, dass außer den explizit in den Ansprüchen aufgezählten Kombinationen die Merkmale der abhängigen Ansprüche in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche kombiniert werden können, wie es geeignet ist.
  • Es wird eine Filter-Durchführungsbaueinheit für medizinische implantierbare Vorrichtungen geschaffen. Die Filter-Durchführungsbaueinheit enthält einen Metallring, der ein erstes Ende und ein zweites Ende, die einander gegenüberliegen, sowie eine mittig angeordnete Durchgangsöffnung, die zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende verläuft, besitzt. Der Ring besitzt einen Flansch, der an seinem ersten Ende ausgebildet ist, um mit einer medizinischen implantierbaren Vorrichtung gekoppelt zu werden. Die Filter-Durchführungsbaueinheit enthält ferner wenigstens einen lang gestreckten Leiterdraht mit einem kreisförmigen Quer schnittsumriss, der durch die Durchgangsöffnung des Rings verläuft. Die Filter-Durchführungsbaueinheit ist außerdem mit einer Baueinheit zum Ausbilden einer hermetischen Dichtung zwischen dem Leiterdraht und dem Ring, die in der Ring-Durchgangsöffnung angeordnet ist, versehen. Es ist außerdem wenigstens ein Chipkondensator mit einem parallefepipedförmigen Umriss auf der Stirnfläche der Baueinheit für die hermetische Abdichtung vorgesehen, der sich von dem Leiterdraht zu dem Ring erstreckt. Der Chipkondensator besitzt ein Paar metallisierter Kontakte, die an seinen gegenüberliegenden Endabschnitten ausgebildet sind. Für das elektrische Koppeln der metallisierten Kontakte des Chipkondensators mit dem Leiterdraht bzw. mit dem Ring ist ein Werkstoff vorgesehen.
  • In einem Aspekt schafft die Erfindung eine Filter-Durchführungsbaueinheit mit wenigstens einem Leiterdraht. Ein Aspekt der Erfindung schafft eine Durchführungsbaueinheit, die wenigstens einen Chipkondensator verwendet, der zwischen einen Leiterdraht und einen Metallring gekoppelt ist. Noch weiter schafft ein Aspekt der Erfindung eine Filter-Durchführung für die Verwendung in implantierbaren medizinischen Vorrichtungen, in der der Kondensator sowohl durch leitende als auch nichtleitende Werkstoffe in der richtigen Lage befestigt ist. Noch ferner schafft ein Aspekt der Erfindung eine Filter-Durchführung, in der eines von mehreren Kondensatorelementen einzeln ersetzt werden kann, falls es während des Prüfens als fehlerhaft festgestellt wird.
  • Die Verwendung der Filter-Durchführung gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, dass größere Kondensatoren installiert werden, ohne eine Zunahme der physikalischen Größe der Durchführungsstruktur zu erfordern. Außerdem kann bei der Anordnung der Filter-Durchführung der vorliegenden Erfindung jedes kapazitive Element, das als fehlerhaft festgestellt wird, ersetzt werden, wobei dadurch die Notwendigkeit vermieden wird, eine vollständige Baueinheit oder selbst eine kapazitive Unterbaueinheit zu verschrotten. Noch weiter kann es erforderlich sein, um Hochfrequenz-EMI zu unterdrücken, dass jeder Leiter einer Mehrfachleiter-Durchführung einzelnen abgestimmt wird. Folglich kann jeder Leiter einen Kondensator mit einer anderen Kapazität, einer anderen Nennspannung oder dergleichen erfordern, die in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installiert werden können.
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind im Folgenden lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, worin:
  • 1 ein Aufriss im Teilschnitt einer herkömmlichen Durchführungsvorrichtung ist;
  • 2 eine perspektivische Ansicht eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Chipkondensators ist;
  • 3 ein Aufriss im Teilschnitt einer Einzelleiter-Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 4 eine Untersicht der Ausführungsform nach 3 ist;
  • 5 eine Untersicht einer alternativen Konfiguration der Ausführungsform nach 3 ist;
  • 6 ein vergrößerter Abschnitt des Aufrisses nach 3 ist, der die Befestigung eines Chipkondensators zeigt;
  • 7 ein Aufriss einer Kondensatorunterstützungsbaueinheit der vorliegenden Erfindung ist;
  • 8 eine Untersicht der Kondensatorunterstützungsbaueinheit nach 7 ist;
  • 9 eine Untersicht einer alternativen Konfiguration der Kondensatorunterstützungsbaueinheit nach 7 ist;
  • 10 eine alternative Ausführungsform des Substrats der Kondensatorunterstützungsbaueinheit nach 7 ist;
  • 11 ein Aufriss im Teilschnitt einer alternativen Ausführungsform einer Einzelleiter-Version der vorliegenden Erfindung ist, die die Kondensatorunterstützungsbaueinheit nach 7 verwendet;
  • 12 ein Querschnitts-Aufriss einer alternativen Ausführungsform einer Einzelleiter-Version der vorliegenden Erfindung ist, der eine alternative Ausführungsform der Kondensatorunterstützungsbaueinheit nach 7 zeigt;
  • 13 eine perspektivische Ansicht einer Mehrfachleiter-Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
  • 14 eine Untersicht der in 13 gezeigten Mehrfachleiter-Ausführungsform ist;
  • 15 eine Untersicht einer alternativen Konfiguration der in 13 gezeigten Ausführungsform ist;
  • 16 eine Untersicht einer noch weiteren alternativen Konfiguration der Ausführungsform nach 13 ist;
  • 17 eine Untersicht einer weiteren Ausführungsform der Mehrfachleiter-Version der vorliegenden Erfindung ist;
  • 18 eine alternative Konfiguration der Mehrfachleiter-Ausführungsform nach 17 ist;
  • 19 eine perspektivische Ansicht einer Mehrfachleiter-Ausführungsform des in 8 gezeigten Substrats ist;
  • 20 eine perspektivische Ansicht einer Mehrfachleiter-Ausführungsformen der Kondensatorunterstützungsbaueinheit ist;
  • 21 ein Aufriss im Teilschnitt einer alternativen Ausführungsform der Mehrfachleiter-Version der vorliegenden Erfindung ist, die die Kondensatorunterstützungsbaueinheit nach 20 verwendet;
  • 22 ein Aufriss im Teilschnitt einer Mehrfachleiter-Version der vorliegenden Erfindung ist, die eine alternative Ausführungsform der Kondensatorunterstützungsbaueinheit nach 20 verwendet;
  • 23 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines Durchführungs-Isolators mit einer einteiligen Kondensatorunterstützung ist; und
  • 24 ein Aufriss im Teilschnitt einer Mehrfachleiter-Version der vorliegenden Erfindung ist, die den Isolator nach 23 verwendet.
  • Unter Bezugnahme auf die 322 sind die Filter-Durchführungsbaueinheiten 100, 100', 100'', 200, 200', 200'' und 300 für die Verwendung in implantierbaren medizinischen Vorrichtungen gezeigt. Implantierbare Vorrichtungen, die in den medizinischen und biologischen Wissenschaften verwendet werden, die erfordern, dass Signal in sie eingegeben werden, oder die Ausgangssignale bereitstellen, sind gegenüber Störungen von verschiedenen Quellen elektromagnetischer Strahlung empfindlich. Außer dass derartige implantierbare medizinische Vorrichtungen Schutz vor unerwünschter elektromagnetischer Strahlung erfordern, müssen diese Vorrichtungen vor dem Eindringen von Körperfluiden und der Wanderung toxischer Materialien aus ihnen geschützt werden.
  • Die häufigsten implantierbaren medizinischen Vorrichtungen, die sich heute in Gebrauch befinden, sind Schrittmacher und Defibrillatoren. Alle beide Vorrichtungen erfordern eine oder mehrere Elektroden, die von der Vorrichtung mit dem Herzmuskel des Empfängers des Implantats gekoppelt werden müssen. Die Elektronik für derartige Vorrichtungen ist typischerweise in einem Titangehäuse untergebracht, das hermetisch abgedichtet ist, z. B. durch Laser-Schweißen. Die elektrische Verbindung zwischen der Elektronik innerhalb des Gehäuses und den externen Elektroden wird durch eine Vorrichtung ausgeführt, die als eine Durchführung bekannt ist, wie z. B. die in 1 gezeigte Durchführung 10.
  • Die herkömmliche Durchführung 10 ist als eine Einzelleiter-Durchführung gezeigt, derartige Vorrichtungen sind jedoch leicht in Mehrfachleiter-Baueinheiten verfügbar, die irgendeine Anzahl von Leitungen besitzen können, wobei sie häufig mit zwei, drei, vier, fünf oder sechs Leitungen produziert werden. Die Durchführung 10 enthält einen Metallring 14, in dem eine mittige Durchgangsöffnung 28 ausgebildet ist. Der Ring 14 kann einen oder mehrere Flansche 16 aufweisen, die darin ausgebildet sind, um die Befestigung an der implantierbaren medizinischen Vorrichtung zu unterstützen, wobei er einen kreisförmigen, länglichen oder rechteckigen Querschnittsumriss aufweisen kann. Der Ring 14 kann aus Werkstoffen wie z. B. Titan, Niob, Tantal oder Legierungen daraus ausgebildet sein. Ein Leiterdraht 12 verläuft durch die Öffnung 28 und ist mit einem Isolator 20 abgedichtet, wobei der Isolator 20 eine mittige Durchbohrung 30 für den Durchgang des Leiterdrahts 12 und einen Außendurchmesser, der dimensioniert ist, um den Rest der Öffnung 28 auszufüllen, besitzt. Der Leiterdraht 12 kann aus Werkstoffen wie z. B. Platin, Platin/Iridium, Niob, Titan, Tantal oder Kombinationen daraus ausgebildet sein. Der Isolator 20 kann eine Glaszusammensetzung sein, in der Metall-Glas-Dich tungen am Umfang der Öffnungen 28 und 30 ausgebildet sind. Der Isolator 20 kann alternativ aus einer keramischen Werkstoffzusammensetzung ausgebildet sein, wobei in diesem Fall der Isolator mit dem Leiterdraht 12 und dem Ring 14 durch hartgelötete Verbindungen 24 bzw. 26 verbunden ist. Die hartgelöteten Verbindungen 24 und 26 können mit. solchen Werkstoffen wie Gold, einer Goldlegierung oder einer Titanlegierung erreicht werden.
  • Die Durchführung 10 ist mit dem Isolator 20 versehen, der eine Stirnfläche 22 besitzt, die in koplanarer Beziehung mit der Stirnfläche 18 des Rings 14 angeordnet ist, wobei die Stirnflächen 18 und 22 innerhalb des Gehäuses der implantierbaren medizinischen Vorrichtung angeordnet sind, dies erlaubt die Leitung der Signale im Leiterdraht 22, während die hermetische Dichtung aufrechterhalten wird. Alternativ können die Seiten des Rings verlängert sein, um eine Mulde auszubilden, in der die Filterkondensatoren angeordnet werden.
  • In 2 ist ein "Chipkondensator" 110 gezeigt, eine kommerziell verfügbare Vorrichtung mit einem parallelepipedförmigen Keramikkörper mit einem Paar metallisierter Kontakte 112, die an seinen gegenüberliegenden Enden ausgebildet sind. Jeder metallisierte Kontakt 112 enthält einen leitenden Endabschnitt 114 und mehrere leitende Segmente 116, die auf jeder Seite 118 des Chipkondensators 110 an seinen stirnseitigen Bereichen ausgebildet sind. Durch eine derartige Anordnung kann die elektrische Kopplung sowohl mit den Seitenabschnitten des Chipkondensators als auch mit seinen Endabschnitten hergestellt werden.
  • Unter Verwendung eines Chipkondensators 110 ist eine Filter-Durchführung 100 aufgebaut, die zur Durchführung 10 hinzugefügt ist, wie in 3 gezeigt ist. Obwohl nur ein Kondensator 110 gezeigt ist, sollte es selbstverständlich sein, dass an den Leiterdraht 12 mehrere Kondensatoren gekoppelt sein können. Der Chipkondensator 110 ist an einem Ende mit dem Leiterdraht 12 elektrisch gekoppelt, während er am gegenüberliegenden Ende mit dem Ring 14 elektrisch gekoppelt ist. Nach der Installation des Kondensators 110 kann er in Anwendungen, die dies erfordern, unter Verwendung eines Einkapselungsmittels 102 eingekapselt werden. Das Einkapselungsmittel 102 kann irgendeines aus einer großen Anzahl von feuchtigkeitsbeständigen Polymeren sein. In einer verwirklichten Ausführungsform wurde eine Vergieß-Mischung mit dem Handelsnamen "ABLEBOND 933-1" erfolgreich als das Einkapselungsmittel 102 verwendet.
  • Wie in 6 gezeigt ist, ist der Kondensator 110 auf der dem Inneren gegenüberliegenden Seite der Durchführung 10 installiert, wobei er mittels eines nichtleitenden Films 122 befestigt sein kann, der auf eine Seitenfläche des Kondensators 110 aufgebracht ist, wobei diese Seitenfläche dann neben der Stirnfläche 22 des Isolators 20 liegt, wobei der Kondensator radial orientiert ist, sodass er vom Leiterdraht 12 über den Isolator 20 zum Ring 14 verläuft. Der nichtleitende Film 122 kann aus einer Glaszusammensetzung, einer Flussmittel-Paste, einem Polyimid, einem Epoxid oder einer anderen Polymerzusammensetzung ausgebildet sein. In einer verwirklichten Ausführungsform wurde ein nichtleitender Polyimid-Klebstoff mit dem Handelsnamen "ABLEBOND 71-2" erfolgreich als der nichtleitende Film 122 verwendet. Nach der Positionierung des Kondensators 110 kann dann der leitende Werkstoff 120 auf jedem der metallisierten Kontakte 112 angelagert werden, um die entsprechenden elektrischen Verbindungen mit dem Leiterdraht 12 und dem Ring 14 herzustellen. Der elektrische leitende Werkstoff 120 kann ein Weichlot- oder Hartlot-Werkstoff oder alternativ ein leitendes Glas, ein leitendes Epoxid oder eine leitende Polyimid-Zusammensetzung sein. Eine kommerziell verfügbare leitende Polyimid-Zusammensetzung mit dem Handelsnamen "ABLEBOND 71-1" ist erfolgreich verwendet worden, um die elektrische Kopplung des Kondensators 110 zu schaffen.
  • Wo der nichtleitende Film 122 und der leitende Werkstoff 120 Klebstoffverbindungen sind, wird nach der Installation der Chipkondensatoren die Filter-Durchführungsbaueinheit erhitzt, um derartige Zusammensetzungen vor dem Schritt des Einkapselns des installierten Kondensators auszuhärten. Nach dem Aufbringen des Einkapselungsmittels 102 kann dieses ausgehärtet werden, indem die fertiggestellte Einheit für eine vorgegebene Zeitdauer erhitzt wird. Wenn der leitende Werkstoff 120 ein Weichlot- oder Hartlot-Werkstoff ist, wird der Kondensator nicht unter Verwendung des nichtleitenden Films an der Durchführung 10 befestigt. Falls jedoch eine vorübergehende Befestigung gewünscht ist, kann eine Flussmittel-Paste diesem Zweck dienen.
  • Wie in 4 gezeigt ist, besitzt der Kondensator 110 ein erstes Ende 114, das in einer angrenzenden Beziehung zu dem Leiterdraht 112 angeordnet ist, wobei der Kondensator radial davon zum Ring 14 verläuft, worin die gegenüberliegende zweite Kondensator-Stirnfläche 114 mit der Stirnfläche 18 des Rings 14 unter Verwendung des leitenden Werkstoffs 120 elektrisch gekoppelt ist. Der leitende Werkstoff 120 ist gleichermaßen auf die erste Stirnfläche 114 und den Leiterdraht 12 aufgebracht, um die elektrische Kopplung dazwischen zu schaffen.
  • In 5 ist eine alternative Konfiguration für das Befestigen eines Chipkondensators 210 an der Durchführung 10 gezeigt. Der Chipkondensator 210 ist eine physikalisch größere Vorrichtung als der Kondensator 110. Wobei der Kondensator 211 eine ausreichende Länge besitzt, sodass er nicht in der gleichen Weise wie der Kondensator 110 befestigt werden kann, da er einen unzulänglichen Raum für das Einkapselungsmittel 102 lassen oder sich über den Ring erstrecken oder eine mechanische Störung mit irgendeinem Abschnitt der implantierbaren medizinischen Vorrichtung, mit der die Filter-Durchführung 100 zu verwenden ist, erzeugen würde. Der Kondensator 210 ist mit einem der leitenden Seitensegmente 116 befestigt, die in angrenzender Beziehung zu dem Leiterdraht 12 angeordnet sind, wobei er radial davon zum Ring 14 verläuft. Wie in der Ausführungsform nach 4 wird der leitende Werkstoff 120 auf die gegenüberliegenden Enden des Kondensators 210 aufgebracht, um eine elektrisch leitende Brücke zwischen den metallisierten Kontakten 112 und dem Leiterdraht 12 bzw. der Stirnfläche 18 des Rings 14 zu schaffen. Mittels des Versetzens des Kondensators 210 wird ein physikalisch größerer Kondensator untergebracht. Dies ist von besonderer Wichtigkeit, da die in implantierbaren medizinischen Vorrichtungen verwendeten Durchführungen eine sehr kleine Größe aufweisen, deren Durchmesser von 0,142 Zoll für eine Einzelleiter-Baueinheit bis zu 0,246 Zoll für eine Sechsleiter-Baueinheit an ihren größten Abmessungen reichen. In Defibrillatoranwendungen sind die über dem Filterkondensator 210 eingeprägten Spannungen relativ groß, dadurch ist ein Kondensator mit beträchtlicher Größe erforderlich. Durch die in 5 gezeigte Anordnung ist es möglich, eine Filter-Durchführung für derartige Anwendungen zu schaffen, ohne den Durchmesser der Durchführung zu vergrößern.
  • In 13 ist eine Vierleiter-Filter-Durchführung 200 gezeigt. Die Vierleiter-Filter-Durchführung 200 ist als ein Beispiel einer Mehrfachleiter-Durchführungsvorrichtung gezeigt, wobei sie in Wirklichkeit irgendeine Anzahl von Leitern besitzen kann, die um die Mittelachse 202 der Durchführung in einem radialen Abstand angeordnet sind.
  • Die Mehrfachleiter-Filter-Durchführung 200 enthält mehrere Leiterdrähte 12, die durch entsprechende im Isolator 20 ausgebildete Öffnungen verlaufen, wobei die Kombination innerhalb einer in Ring 14 ausgebildeten Mittelöffnung offenbart ist, wobei eine hermetische Dichtung zwischen jedem Leiterdraht und dem Isolator 20 und zwischen dem Isolator 20 und dem Ring 14 ausgebildet ist. Wie im Einzelleiter-Beispiel ist die Stirnfläche 22 des Isolators 20 koplanar mit dem Ende 18 des Rings 14 gezeigt, sie muss es jedoch nicht sein. Die Anordnung, in der die Stirnfläche 18 des Rings und die Stirnfläche 22 des Isolators koplanarer sind, ist für Probleme anfälliger, z. B. dass der leitende Werkstoff 120 unter dem Kondensator eine Dochtwirkung zeigt und einen Kurzschluss erzeugt, wobei dieses Problem durch die hierin beschriebenen Strukturen und Verfahren gelöst ist. Wie in 14 am besten gezeigt ist, ist jeder der Leiter 12 mit einem entsprechenden Filter-Chipkondensator 110 gekoppelt. Wie in der Einzelleiter-Version verläuft jeder Chipkondensator 110 von einem entsprechenden Leiterdraht 12 über die Stirnfläche 22 des Isolators 20 zur Stirnfläche 18 des Rings, wobei die elektrische Verbindung an seinen gegenüberliegenden Enden mittels der Hinzufügung des leitenden Werkstoffs 120 hergestellt wird, wobei der leitende Werkstoff 120 den leitenden Kontakt zwischen den metallisierten Kondensatorkontakten 112 und dem entsprechenden Leiterdraht 12 und der Stirnfläche 18 des Rings schafft. Wie vorausgehend beschrieben worden ist und in 6 gezeigt ist, kann die Unterseite jedes Kondensators 110 mit einem nichtleitenden Film versehen sein, der dazu dient, den Kondensator mit der Durchführungsbaueinheit zu verbinden und einen unabsichtlichen Fluss des leitenden Werkstoffs 120 über den Boden des Kondensators zu verhindern. Wie in 17 gezeigt ist, ist die gleiche Anordnung auf eine Sechsleiter-Durchführung 300 anwendbar, wobei jeder Kondensator 110 radial von einem entsprechenden Leiter 12 über die Stirnfläche 22 des Isolators zur Stirnfläche 18 des Rings verläuft, wobei der elektrische Kontakt durch das Aufbringen des leitenden Werkstoffs 120 auf die gegenüberliegenden Enden des Kondensators hergestellt wird.
  • In 15 ist ein alternatives Mittel gezeigt, um die Chipkondensatoren zu befestigen, um Kondensatoren aufzunehmen, die eine größere physikalische Größe aufweisen. Wie in der in 5 gezeigten Ausführungsform für die Einzelleiter-Filter-Durchführung 100 kann die Vierleiter-Filter-Durchführung 200 die größeren Chipkondensatoren 210 in einer ähnlichen Weise aufnehmen. Jeder der Kondensatoren 210 ist von einem entsprechenden Leiterdraht 12 versetzt, sodass das leitende Seitensegment 116 für den entsprechenden Kondensator in einer angrenzenden Beziehung zum Leiter 12 angeordnet ist, wobei der Kondensator radial davon über die Stirnfläche 22 des Isolators 20 und die Stirnfläche 18 des Rings 14 verläuft. Obwohl in den 14 und 15 gezeigt ist, dass alle Leiterdrähte 12 mit Kondensatoren einer Größe oder einer weiteren gekoppelt sind, ist es wichtig, anzumerken, dass dieses nur die möglichen Orientierungen der Kondensatoren veranschaulicht. Unter Verwendung der veranschaulichten Techniken können ein oder mehrere Leiterdrähte 12 mit einem Kondensator mit größerer Größe gekoppelt. sein, während andere Leiterdrähte mit Kondensatoren mit anderen Größen gekoppelt sein können. Es gibt in der vorliegenden Erfindung keine Einschränkung, die erfordert, dass alle Kondensatoren die gleiche physikalische Größe oder den gleichen Kapazitätswert aufweisen.
  • Ein weiteres Verfahren zum Installieren eines größeren Typs der Chipkondensatoren in einer Mehrfachleiter-Durchführung ist in den 16 und 18 gezeigt. In 16 ist eine Vierleiter-Filter-Durchführung 200 gezeigt, während in 18 eine Sechsleiter-Filter-Durchführung 300 gezeigt ist. In beiden Ausführungsformen weisen die mehreren Leiterdrähte 12 radial den gleichen Abstand von einer Mittelachse 202 der entsprechenden Durchführung auf, wobei die entsprechenden Chipkondensatoren 210 radial von einem entsprechenden Leiterdraht 12 in einem Winkel θ in Bezug auf die radiale Linie 204 verlaufen, die von der Mittelachse 202 zum Leiterdraht 12 verläuft. Der Winkel θ liegt in einem Bereich von größer als 0° aber kleiner als 90°. Diese Orientierung kann verstanden werden, indem die Ausführungsform nach 16 mit der Ausführungsform nach 14 verglichen wird, in der jeder der Kondensatoren mit 90° in Bezug auf eine radiale Linie orientiert ist, die von der Mittelachse 202 zum speziellen Leiter verläuft. Die Ausführungsform nach 18 sollte mit der Ausführungsform nach 17 verglichen werden, in der jeder der Chipkondensatoren mit einem Winkel von 0° (180°) in Bezug auf eine radiale Linie orientiert ist, die von der Mittelachse 202 zum speziellen Leiterdraht verläuft. Aufgrund der Orientierung des Kondensators mit einem Winkel θ können größere Chipkondensatoren 210 innerhalb des Umfangs der Durchführungsvorrichtung untergebracht werden, die für die Vierleiter-Version einen kleineren Durchmesser als 0,20 Zoll aufweist.
  • Außer dem Aufbringen eines nichtleitenden Films auf die Unterseite jedes Kondensators, wie er zusammengebaut ist, können Bänder 222 des nichtleitenden Films auf einen Bereich in der Nähe jedes Leiterdrahts 12 aufgebracht werden, wobei sie über die Stirnfläche 22 des Isolators 20 zu einem Abschnitt der Stirnfläche 18 des Rings 14 verlaufen. Es ist vorgesehen, dass der Ort der nichtleitenden Filmbänder 222 dem metallisierten Kontaktabschnitt des entsprechenden Chipkondensators entspricht und sich in seiner Nähe befindet, der in der Nähe des entsprechenden Leiterdrahts 12 angeordnet ist. Das Band des nichtleitenden Films verhindert, dass der metallisierte Kontakt 112 oder der darauf aufgebrachte leitende Werkstoff 120 mit dem Ring Kontakt hat und dadurch einen Kurzschluss erzeugt.
  • Folglich wird bei der Herstellung einer derartigen Mehrfachleiter-Filter-Durchführung 200, 300 eine isolierende Werkstoffzusammensetzung, wie z. B. ein Glas, ein Polyimid, ein Epoxid oder ein anderes Polymer, auf eine vorhandene Mehrfachanschlussstift-Durchführung aufgebracht, um jedes der mehreren Bänder 222 auszubilden. Die Unterbaueinheit wird dann erhitzt, um den isolierenden Film auszuhärten. In einer verwirklichten Ausführungsform ist eine kommerziell verfügbare Polyimid-Zusammensetzung mit dem Handelsnamen "ABLEBOND 71-2" erfolgreich verwendet worden, um die nichtleitenden Bänder 222 auszubilden, wobei sie wenigstens teilweise ausgehärtet worden ist, indem die Unterbaueinheit für etwa dreißig Minuten auf 150°C erhitzt worden ist. Anschließend werden die Kondensatoren installiert. Wie in 6 gezeigt ist, wird eine kleine Menge eines nichtleitenden Films 122 auf eine Seitenfläche des Chipkondensators aufgebracht, wobei diese Oberfläche dann über die Stirnflächen 22, 18 des Isolators 20 und des Rings 14 gelegt wird, wobei der Kondensator radial vom Leiterdraht 12 orientiert ist, wie beschrieben worden ist. Sobald der Kondensator 210 (110) positioniert ist, wird der leitende Werkstoff 120 auf die gegenüberliegenden Enden des Kondensators aufgebracht, um sowohl den mechanischen Kontakt als auch eine mechanische strukturelle Unterstützung zwischen den gegenüberliegenden Enden des Kondensators und dem entsprechenden Leiterdraht 12 und der Stirnfläche 18 des Rings zu schaffen. Wie vorausgehend erörtert worden ist, kann der leitende Werkstoff in der Form eines leitenden Glases, eines leitenden Polymers oder einer metallischen Zusammensetzung vorliegen, um eine weichgelötete oder hartgelötete Verbindung zu schaffen. Wenn ein leitendes Polymer verwendet wird, wird die vormontierte Einheit, eine Einheit, in der die Kondensatoren installiert und der nichtleitende Film 122 und der leitende Werkstoff 120 aufgebracht sind, bei einer vorgegebenen Temperatur erhitzt, um ihre teilweise Aushärtung zu schaffen.
  • In einer verwirklichten Ausführungsform ist der nichtleitende Film 122 durch eine Polyimid-Zusammensetzung mit dem Handelsnamen "ABLEBOND 71-2" ausgebildet, während die leitende Werkstoffzusammensetzung eine leitende Polyimid-Zusammensetzung mit dem Handelsnamen "ABLEBOND 71-1" ist. Die Polyimid- Zusammensetzungen werden dann einem ersten Aushärtungsschritt unterworfen, bei dem die Vorrichtung für etwa dreißig Minuten auf 150°C gehalten wird. Nach dem Abkühlen wird die Vorrichtung dann elektrisch geprüft, um zu sichern, dass jeder Kondensator die für die spezielle Anwendung erforderlichen Spezifikationen erfüllt. An diesem Punkt im Prozess kann, falls ein Kondensator als fehlerhaft festgestellt wird, er leicht repariert werden, da die Polyimid-Zusammensetzungen ihren Aushärtungsprozess nicht abgeschlossen haben, dies erlaubt, dass der fehlerhafte Kondensator entfernt und durch ein anderes Teil ersetzt wird. Nachdem gesichert ist, dass jeder Kondensator richtig arbeitet, werden die Polyimid-Zusammensetzungen dann völlig ausgehärtet, indem die Unterbaueinheit für etwa dreißig Minuten einer Temperatur von 275°C ausgesetzt wird. Nachdem die Polyimid-Zusammensetzungen völlig ausgehärtet sind und nach dem Abkühlen wird das Ende der Vorrichtung, die die Kondensatoren 210 trägt, vergossen, wobei die Kondensatoren in einer feuchtigkeitsbeständigen Zusammensetzung eingekapselt werden, die ein Epoxid, ein Polyimid, Silikon oder eine andere Polymer-Zusammensetzung sein kann. Die Vorrichtung wird dann für eine spezifizierte Zeitdauer auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, um das Einkapselungsmittel auszuhärten. In einer verwirklichten Ausführungsform wurde eine Polyimid-Zusammensetzung mit dem Handelsnamen "ABLEBOND 933-1" erfolgreich verwendet, wobei sie während einer Zeitdauer von etwa zwei Stunden bei einer Temperatur von 125°C aushärtete.
  • In 11 ist eine alternative Ausführungsform der Einzelleiter-Filter-Durchführungsvorrichtung gezeigt. Die Durchführung 100' unterscheidet sich von der Filter-Durchführung 100 insofern, als der Kondensator 110 auf einem Substrat befestigt ist, um eine Kondensatorunterstützungsbaueinheit 130 auszubilden, die vor ihrer Anpassung an die herkömmliche Durchführung geprüft werden kann. Wie in den 7 und 8 gezeigt ist, ist ein Substrat 132 vorgesehen, in dem eine Öffnung 136 ausgebildet ist. Wenn der Führungsdraht 12 mit der Durchführung zusammengebaut wird, verläuft, er durch die Öffnung 136 und ist mit einem metallisierten Ringbereich 144 elektrisch verbunden, der um die Öffnung 136 verläuft. Das Substrat 132 besitzt eine Oberfläche 138, in der ein Kanal 134 definiert ist. Der Kanal 134 schafft einen Durchgang oder eine Führungsbahn, um die Anordnung des Chipkondensators 110 zu lokalisieren. Der Kanal 134 verläuft radial von der Mittelöffnung 136 zur Umfangskante des Substrats. Das Substrat 132 besitzt eine metallisierte Kantenoberfläche 140 und einen metallisierten Bereich 142, der am distalen Ende des Kanals 134 angeordnet und mit der metallisierten Kante 140 elektrisch gekoppelt ist. Aufgrund der auf dem Substrat 132 ausgebildeten Metallisierung kann der Kondensator 110 mit ihr durch einen Prozess verbunden werden, der im Wesentlichen zu dem völlig gleich ist, der für die Installation des Kondensators direkt an der Durchführungsvorrichtung beschrieben worden ist, mit Ausnahme der zusätzlichen Schritte, die erforderlich sind, um die Kondensatorunterstützungsbaueinheit 132 an die Durchführung anzupassen, und der Verzögerung beim Aufbringen des Einkapselungsmittels, bis eine derartige Anpassung stattgefunden hat.
  • Folglich kann der Kondensator 110 einen nichtleitenden Film aufweisen, der vor seiner Anordnung im Kanal 134 auf eine Seitenfläche aufgebracht wird. Nach einer derartigen Anordnung wird das leitende Metall 120 auf die gegenüberliegenden Enden des Kondensators 110 durch die vorausgehend beschriebenen Verfahren aufgebracht, um sie mit den entsprechenden Metallisierungsbereichen 142 und 144 elektrisch zu koppeln. Sobald der Kondensator 110 auf dem Substrat 132 installiert worden ist, kann die Unterbaueinheit dann einer Prüfung unterworfen werden, wobei, falls die elektrischen Prüfungen die geeigneten Spezifikationen erfüllen, sie dann mit der Durchführungsvorrichtung, wie z. B. der Durchführung 10, die in 1 gezeigt ist, zusammengebaut werden kann. Die Kondensatorunterstützungsbaueinheit 130 ist in der Durchführung angeordnet, wobei der Leiter 12 durch die Öffnung 136 verläuft, während die metallisierte Kante 140 der Stirnfläche 18 des Rings 14 überlagert ist. Auf die Unterseite des Substrats 132 kann auf Wunsch ein nichtleitender Klebstoff aufgebracht werden, um die Baueinheit 130 in der richtigen Lage zu befestigen, bevor die elektrischen Verbindungen hergestellt werden. Der elektrisch leitende Werkstoff 150 wird über dem metallisierten Umfang 140 aufgebracht, wobei ein leitender Werkstoff 152 auf den Leiter 12 in der Nähe des metallisierten Ringbereichs 144 aufgebracht wird, um dadurch den Kondensator 110 zwischen den Leiterdraht 12 und den Ring 14 elektrisch zu koppeln. Der elektrisch leitende Werkstoff 150, 152 kann ein Werkstoff sein, der aus der gleichen Gruppe der Werkstoffe ausgewählt ist, die verwendet werden können, um die elektrische Kopplung des Kondensators selbst zu schaffen (der Werkstoff 120). Nach der Installation der Kondensatorunterstützungsbaueinheit 130 und nach irgendwelchen für die leitenden Werkstoffe 150, 152 erforderlichen Aushärtungsschritten wird die Vorrichtung dann mit dem Einkapselungsmittel 102 versehen, um die Kondensatorunterstützungsbaueinheit 130, einschließlich des Kondensators selbst, zu überziehen, falls die Anwendung dieses erfordert. Wie in 9 gezeigt ist, kann die Kondensatorunterstützungsbaueinheit 130 ein Substrat 132' aufweisen, das konfiguriert ist, um einen größeren Chipkondensator 210 aufzunehmen. Das Substrat 132' ist im Wesentlichen zu dem Substrat 132 völlig gleich, mit Ausnahme, dass der Kanal 134 von der Öffnung 136 versetzt ist, um zu erlauben, dass das leitende Seitensegment des Kondensators in der Nähe der Öffnung 136 angeordnet wird, um eine vollständige Filter-Durchführung zu schaffen, die eine Anordnung wie diejenige besitzt, die für die Ausführungsform nach 5 beschrieben worden ist. In dieser Ausführungsform enthält der metallisierte Bereich 144 eine Erweiterung 146, die am proximalen Ende des Kanals 134 angeordnet ist, um zu erlauben, dass der Kondensator durch das Aufbringen des leitenden Werkstoffs 120 auf die metallisierte Kontaktstirnfläche 114 mit dem metallisierten Bereich 144 elektrisch gekoppelt wird. Durch diese Anordnung kann der Kondensator 210 als ein Teil der Kondensatorunterstützungsbaueinheit 130 vorher geprüft werden, bevor er mit der Durchführungsvorrichtung verbunden wird.
  • In den Ausführungsformen nach den 7, 8 und 9 ist der Kanal 134 durch eine Aussparung definiert, die in der Oberfläche 138 des Substrats 132, 132' ausgebildet ist. Alternativ kann der Kanal 114 in der Oberfläche 138 eines Bereichs zwischen einem Paar Rippen oder erhöhten Abschnitten 148 definiert sein. Wie die Aussparung schaffen die erhöhten Abschnitte 148 einfach eine Lokalisierungs-Führungsbahn für die Anordnung des Chipkondensators. Eine derartige Führungsbahn wird besonders wichtig, wenn eine Kondensatorunterstützungsbaueinheit verwendet wird, um eine Mehrfachleiter-Filter-Durchführung zu bilden.
  • In 21 ist eine Mehrfachleiter-Filter-Durchführung 200' gezeigt, die eine Kondensatorunterstützungsbaueinheit 230 wie diejenige enthält, die in 20 gezeigt ist. Wie in der Einzelleiter-Ausführungsform enthält die Kondensatorunterstützungsbaueinheit 230 ein Substrat 232 mit einer Oberfläche 238, in der mehrere Kanäle 234 für die Positionierung der entsprechenden Chipkondensatoren 110 (210) ausgebildet sind. Wie in 19 gezeigt ist; ist das Substrat 232 mit mehreren Öffnungen 236 versehen, deren Anzahl der Anzahl der Leiterdrähte 12 der speziellen Durchführung entspricht, zu der die Baueinheit 230 hinzuzufügen ist. Das Substrat 232 enthält eine metallisierte Umfangskante 240, die mit den Metallisierungsbereichen 242 elektrisch gekoppelt ist, die am distalen Ende jedes Kanals 234 angeordnet sind. Für die Kopplung mit einem entsprechenden Kondensator und einem entsprechenden Leiterdraht ist über jeder Öffnung 236 ist ein ringförmiger metallisierter Bereich 244 angeordnet.
  • Wenn mehrere Kondensatoren in einer Durchführungsvorrichtung enthalten sind, ist es besonders vorteilhaft, die Fähigkeit zu besitzen, eine Unterbaueinheit vor der endgültigen Installation vorher zu prüfen, um keinen Ausschuss zu besitzen und dadurch eine ganze Vorrichtung, zurückzuführen auf den Ausfall einer einzelnen Komponente, zu verschwenden. Deshalb wird nach der Befestigung der Kondensatoren 110 (210) am Substrat 232 oder im Wesentlichen gleichzeitig dazu der leitende Werkstoff 120 auf die gegenüberliegenden Enden jedes Kondensators aufgebracht, wobei die Baueinheit erhitzt wird, um ein teilweises Aushärten der leitenden und nichtleitenden Werkstoffe zu schaffen, wie vorausgehend beschrieben worden ist. Die Kondensatorunterstützungsbaueinheit 230 kann dann elektrisch geprüft werden, um zu sichern, dass jeder Kondensator bis zu den erforderlichen Spezifikationen arbeitet. Nachdem alle Prüfungen bestanden sind oder nach der Ersetzung irgendeines fehlerhaften Kondensators kann dann die Baueinheit 230 weiter einer vorgegebenen Temperatur ausgesetzt werden, um den Aushärtungsprozess abzuschließen. Anschließend wird die Kondensatorunterstützungsbaueinheit 230 mit der Mehrfachleiter-Durchführungsvorrichtung verbunden, wobei das Substrat über die Stirnflächen des Isolators und des Rings gelegt und mit einem nichtleitenden Klebstoff daran befestigt und durch den leitenden Werkstoff 150 mit der metallisierten Umfangskante 240 und durch den leitenden Werkstoff 152 mit den entsprechenden Leiterdrähten 12 elektrisch gekoppelt wird. Nach einem geeigneten Aushärten kann, falls notwendig, ein Einkapselungsmittel 102 aufgebracht werden, um die Baueinheit 230 und die dadurch getragenen Kondensatoren zu überziehen, gefolgt von einer geeigneten Aushärtungsoperation.
  • Das Substrat der Kondensatorunterstützungsbaueinheit kann einteilig mit dem Isolator der Durchführungsvorrichtung ausgebildet sein, wie in den 23 und 24 gezeigt ist. Die Durchführung 100' ist mit einem Isolator 20' versehen, wobei der Isolator 20' einen zylindrischen Körperabschnitt 25 aufweist, der zu einem mit einem Flansch versehenen Abschnitt 21 verläuft. Die Stirnfläche 23 des mit dem Flansch versehenen Abschnitts 21 definiert den Substratabschnitt, auf dem ein oder mehrere Chipkondensatoren 110, 210 befestigt sind. Folglich ist der Isolator 20' mit einer oder mehreren Öffnungen 27 versehen, die der Anzahl der Leiter 12 der Durchführung entsprechen. Wie in den bereits beschriebenen Ausführungsformen ist ein ringförmiger metallisierter Bereich um jede Öffnung 27 ausgebildet, wobei die Umfangskante des mit einem Flansch versehenen Abschnitts 21 außer dem eine metallisierte Umfangskante 240 enthält, die die Bereiche 242 aufweist, die sich in einen Abschnitt jeder der Aussparungen 29 erstrecken. Wie in 24 gezeigt ist, werden die Chipkondensatoren 110 in der gleichen Weise, wie sie bereits beschrieben worden ist, mit der Durchführung zusammengebaut, wobei die Kondensatoren an den gegenüberliegenden Enden mit den entsprechenden auf der Stirnfläche 23 des Isolators ausgebildeten Metallisierungsabschnitten und/oder dem entsprechenden Durchführungsleiter und dem Ring 14 elektrisch gekoppelt werden. Obwohl eine Mehrfachleiter-Struktur dargestellt ist, sollte es selbstverständlich sein, dass der Isolator 20' in einer einzelnen Öffnung für die Verwendung mit einer Einzelleiter-Durchführungsvorrichtung vorgesehen sein kann.
  • Das Substrat 232, 20' kann einen oder mehrere Kanäle 234 aufweisen, die wie der konfiguriert sind, der im Substrat 132' vorgesehen ist, oder die orientiert sind, um die Orientierungen der Kondensatoren zu kopieren, die in den 16 und 18 gezeigt sind, um die Verwendung von Chipkondensatoren mit größeren Abmessungen zu unterstützen. Die Substrate 132, 132', 232 können aus irgendeinem isolierenden Werkstoff ausgebildet sein, der eine Metallisierung tragen kann. Zurückzuführen auf die hohen Zuverlässigkeitsanforderungen für implantierbare medizinische Vorrichtungen sind jedoch keramische Werkstoffzusammensetzungen bevorzugt. Wenn eine komplexere Filterschaltung gewünscht wird, kann das Substrat 132, 132', 232 aus einem Ferritwerkstoff oder einer Keramik/Ferrit-Zusammensetzung ausgebildet sein, um eine Induktivität zur Filterschaltung hinzuzufügen.
  • Wenn eine induktiv-kapazitive Filterschaltung gewünscht wird, kann die Kondensatorunterstützungsbaueinheit modifiziert werden, dass sie eine oder mehrere Ferritwulste 156 enthält, wie in den 12 und 22 gezeigt ist. Die Kondensatorunterstützungsbaueinheiten 130', 230' enthalten die Aussparungen 154, die koaxial in Bezug auf jede Öffnung 136, 236 angeordnet sind und erlauben, dass die Ferritwulste unter der Oberfläche 138, 238 des entsprechenden Substrats angeordnet werden, damit sie die Anordnung der Chipkondensatoren 110 darauf nicht stören. Folglich kann die Kondensatorunterstützungsbaueinheit 130', 230' ein komplexeres Filter tragen und dennoch vor ihrer Verbindung mit einer entsprechenden herkömmlichen Durchführungsvorrichtung geprüft werden, wobei jede fehlerhafte Komponente ersetzt wird. Durch diese Anordnung können viele Vorteile gegenüber den Vorrichtungen des Standes der Technik erreicht werden.
  • Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit ihren spezifischen Formen und Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist klar, dass von verschiedenen Modifikationen außer denjenigen, die oben erörtert worden sind, Gebrauch gemacht werden kann, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Die Elemente, die spezifisch gezeigt und beschrieben worden sind, können z. B. durch äquivalente Elemente ersetzt werden, wobei bestimmte Merkmale unabhängig von anderen Merkmalen verwendet werden können, wobei in bestimmten Fällen spezielle Orte der Elemente umgekehrt oder dazwischengelegt werden können, alles ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (41)

  1. Filter-Durchführungsbaueinheit (100, 100', 100'', 200, 200', 200'', 300) für medizinische implantierbare Vorrichtungen, die umfasst: einen Metallring (14), der ein erstes Ende (18) und ein zweites Ende, die einander gegenüberliegen, sowie eine mittig angeordnete Durchgangsöffnung (28), die zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende verläuft, besitzt, wobei der Ring einen ersten Flansch (16), der an dem ersten Ende ausgebildet ist, um mit einer medizinischen implantierbaren Vorrichtung gekoppelt zu werden, und einem zweiten Flansch (16), der an dem zweiten Ende ausgebildet ist, besitzt; wenigstens einen lang gestreckten Leiterdraht (12) mit einem kreisförmigen Querschnittsumriss, der durch die Durchgangsöffnung des Rings verläuft; Mittel (20) zum Ausbilden einer hermetischen Dichtung zwischen dem Leiterdraht und dem Ring, die in der Ring-Durchgangsöffnung angeordnet sind; wenigstens einen Chipkondensator (110, 120) mit einem parallelepipedförmigen Umriss, der sich von dem Leiterdraht zu dem zweiten Flansch des Rings erstreckt, wobei der Chipkondensator ein Paar metallisierter Kontakte (112) besitzt, die an gegenüberliegenden Endabschnitten des Chipkondensators ausgebildet sind; und Mittel zum elektrischen Koppeln der metallisierten Kontakte mit dem Leiterdraht bzw. mit dem zweiten Flansch des Rings.
  2. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 1, bei der jeder der metallisierten Kontakte leitende Segmente (116) besitzt, die an wenigstens einem stirnseitigen Abschnitt jeder Seite des Chipkondensators angeordnet sind, wobei der Chipkondensator einen stirnseitigen Abschnitt besitzt, der in einer angrenzenden Beziehung zu dem Leiterdraht angeordnet ist.
  3. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 1, bei der die Mittel zur hermetischen Dichtung aus einer isolierenden Werkstoffzusammensetzung gebildet sind.
  4. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 3, bei der die isolierende Werkstoffzusammensetzung ein Keramikwerkstoff ist.
  5. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 3, bei der die isolierende Werkstoffzusammensetzung eine Glaszusammensetzung ist.
  6. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 2, bei der die Mittel zur elektrischen Kopplung eine elektrisch leitende Klebstoffverbindung sind.
  7. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 2, bei der die Mittel zur elektrischen Kopplung eine thermisch aufgebrachte Metallwerkstoffzusammensetzung sind.
  8. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 2, bei der die Mittel zur elektrischen Kopplung eine elektrisch leitende Glaszusammensetzung sind.
  9. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 1, die ferner einen nichtleitenden Klebstoff (122) umfasst, der an einer Bodenfläche des Chipkondensators zwischen dem Paar metallisierter Kontakte angeordnet ist.
  10. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit (200, 200', 200'', 300) für medizinische implantierbare Vorrichtungen, die umfasst: einen Metallring (14), der ein erstes Ende (18) und ein zweites Ende, die einander gegenüberliegen, und eine mittig angeordnete Durchgangsöffnung, die zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende verläuft, besitzt, wobei der Ring einen ersten Flansch, der an dem ersten Ende ausgebildet ist, um mit einer medizinischen implantierbaren Vorrichtung gekoppelt zu werden, und einen zweiten Flansch, der an dem zweiten Ende ausgebildet ist, besitzt; mehrere lang gestreckte Leiterdrähte (12), die durch die Ring-Durchgangsöffnung verlaufen, wobei jeder der mehreren Leiterdrähte einen kreisförmigen Querschnittsumriss besitzt; Mittel (20) zum Ausbilden einer hermetischen Dichtung zwischen den mehreren Leiterdrähten und dem Ring, die in der Ring-Durchgangsöffnung angeordnet sind; mehrere Chipkondensatoren (110, 210), wobei jeder der mehreren Chipkondensatoren einen parallelepipedförmigen Umriss besitzt und sich von einem Entsprechenden der mehreren Leiterdrähte zu dem zweiten Flansch des Rings erstreckt, wobei jeder der Chipkondensatoren ein paar metallisierter Kontakte (112) besitzt, die an gegenüberliegenden Endabschnitten des Chipkondensators ausgebildet sind; und Mittel (120) zum elektrischen Koppeln der metallisierten Kontakte jedes der Chipkondensatoren mit einem entsprechenden der Leiterdrähte bzw. mit dem Ring.
  11. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 10, bei der jeder der metallisierten Kontakte leitende Segmente (116) besitzt, die an wenigstens einem stirnseitigen Abschnitt jeder Seite des Chipkondensators angeordnet sind, wobei jeder der Chipkondensatoren einen stirnseitigen Abschnitt besitzt, der in einer angrenzenden Beziehung zu einem entsprechenden der mehreren Leiterdrähte angeordnet ist.
  12. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit, nach Anspruch 10, die ferner mehrere Bänder (222) aus einem nichtleitenden Werkstoff umfasst, die an einer Stirnfläche der Mittel zur hermetischen Dichtung angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Bänder aus einem nichtleitenden Werkstoff in der Nähe einer Seite eines entsprechenden der mehreren Chipkondensatoren angeordnet ist.
  13. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 12, bei der jedes der mehreren Bänder aus einem nichtleitenden Werkstoff durch eine Polymidzusammensetzung gebildet ist.
  14. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 12, bei der jedes der mehreren Bänder aus einem nichtleitenden Werkstoff durch eine Epoxidzusammensetzung gebildet ist.
  15. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 10, bei der die Erstreckung jedes der Chipkondensatoren in Bezug auf eine radiale Linie, die von einer Mittelachse des Rings durch einen entsprechenden Leiterdraht verläuft, einen Winkel θ bildet, wobei der Winkel θ in einem Bereich 0° < θ < 90° liegt.
  16. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 1, die umfasst: mehrere lang gestreckte Leiterdrähte, die sich in einem radialen Abstand von der Längsachse des Rings durch die Ring-Durchgangsöffnung erstrecken, wobei jeder der mehreren Leiterdrähte einen kreisförmigen Querschnittsumriss besitzt; Mittel zum Bilden einer hermetischen Dichtung zwischen den mehreren Leiterdrähten und dem Ring, die in der Ring-Durchgangsöffnung angeordnet sind, wobei die Mittel zur hermetischen Dichtung eine Stirnfläche besitzen, die in einer koplanaren Beziehung zu dem zweiten Ende des Rings angeordnet ist; mehrere Chipkondensatoren, die an der Stirnfläche der Mittel zur hermetischen Dichtung angeordnet sind, wobei jeder der mehreren Chipkondensatoren einen parallelepipedförmigen Umriss besitzt und sich von einem entsprechenden der mehreren Leiterdrähte zu dem Ring erstreckt, wobei die Erstreckung jedes der Chipkondensatoren zu einer entsprechenden radialen Linie, die sich von der Längsachse des Rings durch einen entsprechenden Leiterdraht erstreckt, einen Winkel θ bildet, wobei der Winkel θ in einem Bereich 0° < θ < 90° liegt, wobei jeder der Chipkondensatoren ein Paar metallisierter Kontakte besitzt, die an gegenüberliegenden Endabschnitten des Chipkondensators ausgebildet sind; und Mittel zum elektrischen Koppeln der metallisierten Kontakte jedes der Chipkondensatoren mit einem entsprechenden der Leiterdrähte bzw. mit dem Ring.
  17. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 16, bei der jeder der metallisierten Kontakte leitende Segmente (116) besitzt, die an wenigstens einem stirnseitigen Abschnitt jeder Seite des Chipkondensators angeordnet sind, wobei jeder der Chipkondensatoren einen stirnseitigen Abschnitt besitzt, der in einer angrenzenden Beziehung zu einem entsprechenden der mehreren Leiterdrähte angeordnet ist.
  18. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 16, die ferner mehrere Bänder (222) aus einem nichtleitenden Werkstoff umfasst, die an der Stirnfläche der Mittel zur hermetischen Dichtung angeordnet sind, wobei jedes der mehreren Bänder aus einem nichtleitenden Werkstoff in der Nähe einer Seite eines entsprechenden der mehreren Chipkondensatoren angeordnet ist.
  19. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 18, bei der jedes der mehreren Bänder aus einem nichtleitenden Werkstoff durch eine Polymidzusammensetzung gebildet ist.
  20. Mehrfachleiter-Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 18, bei der jedes der mehreren Bänder aus einem nichtleitenden Werkstoff durch eine Epoxidzusammensetzung gebildet ist.
  21. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 1, bei der die Mittel zur hermetischen Dichtung eine Stirnfläche besitzen, die in einer koplanaren Beziehung zu dem zweiten Flansch des Rings angeordnet sind, wobei die Baueinheit ferner umfasst: Filterunterstützungsmittel, die an der Stirnfläche der Mittel zur hermetischen Dichtung angeordnet sind, wobei die Filterunterstützungsmittel (130, 230) ein isolierendes Substrat (132, 232) mit wenigstens einer darin ausgebildeten Öffnung (136, 236) für den Durchgang des Leiterdrahts enthalten, wobei das Substrat wenigstens einen in ihm ausgebildeten Kanal (134, 234) besitzt, der sich von der Öffnung zu seiner Umfangskante hiervon erstreckt, wobei der wenigstens eine Chipkondensator einen parallelepipedförmigen Umriss besitzt, in dem Kanal angeordnet ist und sich von dem Leiterdraht zu dem Ring erstreckt.
  22. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 21, bei der die Filterunterstützungsmittel einen metallisierten Ringraum (144) aufweisen, der an dem die Öffnung umgebenden Substrat ausgebildet ist, um einen ersten des Paars metallisierter Kontakte mit dem Leiterdraht elektrisch zu koppeln.
  23. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 21, bei der die Filterunterstützungsmittel einen metallisierten Bereich (142) enthalten, der an dem Substrat in der Nähe der Umfangskante ausgebildet ist, um einen zweiten des Paars metallisierter Kontakte mit dem Ring elektrisch zu koppeln.
  24. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 21, bei der das Substrat aus einem Ferritwerkstoff gebildet ist.
  25. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 21, bei der das Substrat aus einem Keramikwerkstoff gebildet ist.
  26. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 25, bei der das Substrat eine die Öffnung umgebende Aussparung besitzt.
  27. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 26, bei der die Filterunterstützungsmittel ferner einen Ferritwulst (156) enthalten, der in der Aussparung angeordnet ist und den Leiterdraht umgibt.
  28. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 21, die ferner mehrere Leiterdrähte und mehrere Chipkondensatoren, die mit diesen entsprechend gekoppelt sind, umfasst, wobei jeder der mehreren Chipkondensatoren in einem entsprechenden Kanal (234), der in dem Substrat ausgebildet ist, angeordnet ist.
  29. Filter-Durchführungsbaueinheit nach Anspruch 21, bei der das isolierende Substrat und die Mittel zur hermetischen Dichtung als ein einziges Teil ausgebildet sind.
  30. Verfahren zum Hinzufügen von Chipkondensator-Filtern zu einer Mehrfachleiter-Durchführungsbaueinheit für die Verwendung in medizinischen implantierbaren Vorrichtungen, das die folgenden Schritte umfasst: a. Vorsehen einer Durchführungsbaueinheit (200, 200', 200'', 300), die einen Ring (14), mehrere Leiterdrähte (12), die durch eine in dem Ring ausgebildete Öffnung verlaufen, und Mittel (20) zum hermetischen Abdichten der mehreren Leiterdrähte und des Rings besitzt; b. Vorsehen mehrerer parallelepipedförmiger Chipkondensatoren (110, 210), wobei jeder der Chipkondensatoren ein Paar metallisierter Kontakte (112), die an gegenüberliegenden Endabschnitten des Chipkondensators ausgebildet sind, besitzt, wobei jeder des Paars metallisierter Kontakte leitende Segmente (116) besitzt, die an wenigstens einem stirnseitigen Abschnitt jeder Seite des Chipkondensators angeordnet sind; und c. Installieren jedes der mehreren Chipkondensatoren zwischen einem entsprechenden Leiterdraht und einer Stirnfläche (18) eines Flansches des Rings.
  31. Verfahren nach Anspruch 30, bei dem der Schritt des Installierens jedes Chipkondensators die folgenden Schritte umfasst: a. Aufbringen einer nichtleitenden Schicht (122) auf eine untere Oberfläche eines entsprechenden Chipkondensators; b. Positionieren eines entsprechenden Chipkondensators in der Weise, dass er sich zwischen einem entsprechenden der Leiterdrähte und dem Ring erstreckt; c. Aufbringen eines elektrisch leitenden Werkstoffs (120), um zwischen dem ersten des Paars metallisierter Kontakte und dem entsprechenden Leiterdraht eine Überbrückung zu schaffen; und d. Aufbringen eines elektrisch leitenden Werkstoffs (120), um zwischen einem zweiten des Paars metallisierter Kontakte und dem Ring eine Überbrückung zu schaffen.
  32. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem der Schritt des Installierens jedes Chipkondensators ferner den Schritt des Erhitzens der Durchführung zusammen mit den positionierten Chipkondensatoren auf eine erste vorgegebene Temperatur umfasst, um die nichtleitende Schicht wenigstens teilweise auszuhärten.
  33. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem dem Schritt des Installierens der Schritt des elektrischen Prüfens der Installation jedes der Chipkondensatoren folgt.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem dem Schritt des elektrischen Prüfens der Schritt des Erhitzens der Durchführung zusammen mit den positionierten Chipkondensatoren auf eine zweite vorgegebene Temperatur folgt, wobei die zweite vorgegebene Temperatur höher als die erste vorgegebene Temperatur ist.
  35. Verfahren nach Anspruch 31, bei dem der Schritt des Aufbringens eines elektrisch leitenden Werkstoffs den Schritt des Aufbringens eines elektrisch leitenden Klebstoffs umfasst.
  36. Verfahren nach Anspruch 30, bei dem der Schritt des Installierens jedes Chipkondensators den Schritt des Anordnens eines der seitlichen Leitersegmente des ersten metallisierten Kontakts jedes Chipkondensators in der Weise, dass er an einen entsprechenden Leiterdraht angrenzt, umfasst.
  37. Verfahren nach Anspruch 30, bei dem der Schritt des Installierens jedes Chipkondensators den Schritt des Anordnens jedes Chipkondensators zwischen einem entsprechenden Leiterdraht und dem Ring in der Weise, dass er in Bezug auf eine entsprechende radiale Linie, die sich von einer Mittelachse des Rings durch den Leiterdraht erstreckt, einen Winkel θ bildet, wobei der Winkel θ in einem Bereich 0° < θ < 90° liegt, umfasst.
  38. Verfahren nach Anspruch 30, bei dem dem Schritt des Installierens jedes Chipkondensators der Schritt des Aufbringens mehrerer Bänder aus einem isolierenden Werkstoff auf die Stirnfläche der Mittel zur hermetischen Dichtung vorhergeht.
  39. Verfahren nach Anspruch 38, bei dem dem Schritt des Aufbringens mehrerer Bänder (222) aus einem isolierenden Werkstoff der Schritt des Erhitzens der Durchführung umfasst, um den isolierenden Werkstoff auszuhärten.
  40. Verfahren zum Hinzufügen von Chipkondensator-Filtern zu einer Durchführungsbaueinheit für die Verwendung in medizinischen implantierbaren Vorrichtungen, das die folgenden Schritte umfasst: a. Vorsehen eines isolierenden Substrats (132, 232), wobei das Substrat wenigstens eine Öffnung (136, 236) und wenigstens einen Kanal (134, 234), der sich von der Öffnung zu seiner Umfangskante erstreckt, besitzt; b. Vorsehen wenigstens eines parallelepipedförmigen Chipkondensators (110, 210), wobei der Chipkondensator ein Paar metallisierter Kontakte (112) besitzt, die an gegenüberliegenden Endabschnitten des Chipkondensators ausgebildet sind; c. Installieren des Chipkondensators an dem isolierenden Substrat in dem Kanal; d. Vorsehen einer Durchführungsbaueinheit (100, 100', 100'', 200, 200', 200'', 300), die einen Ring (14), wenigstens einen Leiterdraht (12), der durch eine in dem Ring ausgebildete Öffnung (28) verläuft, und Mittel (20) zum hermetischen Abdichten des Leiterdrahts und des Rings besitzt, wobei die Mittel zum hermetischen Abdichten eine Stirnfläche besitzen, die in einer koplanaren Beziehung zu einem Ende des Rings angeordnet (18) sind; e. Positionieren des Substrats an der Stirnfläche der Mittel zur hermetischen Dichtung, wobei der Leiterdraht durch die Öffnung verläuft; und f. elektrisches Koppeln des Paars metallisierter Kontakte mit dem Leiterdraht bzw. mit dem Ring.
  41. Verfahren nach Anspruch 40, bei dem dem Schritt des Installierens des Chipkondensators der Schritt des elektrischen Prüfens des Chipkondensators folgt.
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