DE8202881U1

DE8202881U1 - Stimulation electrode

Info

Publication number: DE8202881U1
Application number: DE19828202881
Authority: DE
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1982-02-04
Filing date: 1982-02-04
Publication date: 1985-07-25

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stimulationselektrode, insbesondere Herzschrittmacherelektrode.The invention relates to a stimulation electrode, in particular a pacemaker electrode.

Bekannt sind aus der US-PS 4 011 861 Stimulationselektroden, die in den menschlichen Körper implantiert «/erden, insbesondere Herzschrittmacherelektroden, die einen Elektrodenkopf aus Iridium-haltigem Metall aufweisen, der wenigstens eine Schicht aus durch Sintern miteinander verbundenen Granulatteilchen aus Iridium-haltigem Metall besitzt.Stimulation electrodes are known from US Pat. No. 4,011,861, that are implanted in the human body / ground, in particular pacemaker electrodes that have an electrode head made of iridium-containing metal, the at least one layer of interconnected by sintering Has granulate particles made of iridium-containing metal.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stimulationselektrode, insbesondere eine Herzschrittmacherelektrode, zu schaffen, die ein optimales Einwachsen des Körpergewebes nach derThe object of the invention is to create a stimulation electrode, in particular a pacemaker electrode, the optimal ingrowth of the body tissue after the

Implantation ermöglicht, die im implantierten Zustand im Betrieb eine möglichst geringe elektrische Verlustleistung besitzt, deren Polarisation möglichst niedrig ist und deren Reizschwelle einen möglichst kleinen Spannungv/ert hat.Implantation enables the lowest possible electrical power loss during operation in the implanted state whose polarization is as low as possible and whose stimulus threshold has the lowest possible voltage value.

Gelöst wird diese Aufgabe für eine Elektrode! der eingangs charakterisierten Art erfindungsgemäß dadurch, daß der gesamte Elektrodenkopf aus miteinander versinterten Kügelchen oder kugelähnlichen Granulatteilchen besteht, die einen Durchmesser im Bereich von 5 bis 400 μιη besitzen, mit dem ein Stift oder ein Röhrchen aus Iridium-haltigein Metall unverrückbar verbunden ist.This task is solved for one electrode! the entrance characterized type according to the invention in that the entire electrode head consists of spheres sintered together or ball-like granules which have a diameter in the range from 5 to 400 μm, with the one Pen or tube made of iridium-containing metal immovable connected is.

Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Elektrode ergeben sich aus den Untaransprüchen 2 bis 14.Further advantageous features of the electrode according to the invention result from subordinate claims 2 to 14.

Bei den erfindungsgemäßen Elektroden besteht der Elektrodenkopf aus einem Gerüst aus miteinander versinterten Kügelchen oder kugelähnlichen Granulatteilchen bestimmter Abmessungen, wobei insbesondere Kügelchen oder kugelähnliche Granulatteilchen mit einem Durchmesser von 40 bis 60 μΐη verwendet werden. Das Porennotzwerk des Elektrodenkopfes besitzt keine Sackgassen, sondern sämtliche Poren sind miteinander verbunden, wodurch ein gleichmäßiges Einwachsen von Körpergewebe und eine vollständige Ausfüllung mit Körperelektrolyt im implantierten Zustand sichergestellt ist. Durch die Verwendung von Kügelchen oder kugelähnlichen Granulatteilchen ist ausgeschlossen, daß eine Gewebeverletzurig auftritt, was bei der Verwendung von scharfkantiger Granulatteilchen gemäß dem Stand der Technik nicht vollständig vermeidbar ist.In the case of the electrodes according to the invention, there is the electrode head from a framework of sintered spheres or ball-like granulate particles of certain dimensions, wherein in particular spheres or sphere-like granulate particles with a diameter of 40 to 60 μm are used. The pore network of the electrode head has no dead ends, but all pores are connected to each other, creating an even ingrowth of body tissue and complete filling with body electrolyte in the implanted state is ensured. By using of beads or ball-like granulate particles is excluded from the occurrence of tissue damage, which is the case with the The use of sharp-edged granulate particles according to the prior art cannot be completely avoided.

Weiterhin ist als Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Elektrode anzuführen, daß durch die Verwendung von Kügelchen oder kugelähnlichen Granulatteilchen die Bildung v.n Spannungs- \ spitzen vermieden wird, so daß keine Mikroroizung und damit verbundene Gefahren der Bildung von Entzündungen entstehen können. Außerdem ist auf Grund der Porosität eine niedrige Polarisation zu erwarten, die wegen der kugelförmigen Gestalt der Granulatteilchen sehr konstante Werte aufweist. Durch die Verwendung von Kügelchen oder kugelförmigen Granulatteilnhen, deren Durchmesser in einem engen Durchmesserbereich lietjt, läßt sich die spezifische Oberfläche des Elektrodenkopfes gut berechnen und auch die Anzahl der Stimulationspunkte pro Flächeneinheit gut vorherbestimmen, was sehr nützlich für Voraussagen über die elektrischen Eigenschaften der Elektrode im implantierten Zustand ist.Another advantage of the inventively designed Electrode that the use of spheres or spherical-like granulate particles results in the formation of voltage \ peaks is avoided, so that there is no micro-irritation and the associated risk of inflammation can. In addition, due to the porosity, a low polarization is to be expected, due to the spherical shape the granulate particles have very constant values. By using beads or spherical granulate particles, whose diameter is in a narrow range, the specific surface area of the electrode head can be determined Calculate well and also predict the number of stimulation points per unit area well, which is very good is useful for predicting the electrical properties of the electrode when implanted.

Der mit dem Elektrodenkopf unverrückbar verbundene Stift bzw. das Röhrchen dient vorzugsweise dazu, die mechanische Stabilisierung der meist in Form einer Drahtspirale ausgebildeten Stromzuführung sicherzustellen, so daß kein Abscheren oder Abknicken der Stromzufuhrleitung an der Anschlußseite des Elektrodenkopfes befürchtet werden muß.The pin or the tube, which is immovably connected to the electrode head, is preferably used for the mechanical Ensure stabilization of the power supply, which is usually designed in the form of a wire spiral, so that there is no shearing or kinking of the power supply line on the connection side of the electrode head must be feared.

Zur Vermeidung von Lokalelementbildung bestehen der Stift bzw. das Röhrchen vorteilhafterweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Kügelchen oder kugelähnlichen Granulatteilchen des Elektrodenkopfes.To avoid local element formation, the pin or the tube are advantageously made of the same material like the beads or ball-like granulate particles of the electrode head.

Als Werkstoff für die Kügelchen oder kugelähnlichen Granulatteilchen haben sich insbesondere Legierungen Pt97Ir3, Pt90Irl0, Pt80Ir20 und reines Iridium bewährt. Trotz der hohen Dichte dieser Werkstoffe lassen sich erfindungsgemäß ausgebildete Elektroden mit einem Gewicht von weniger als 0,1 g und einem Volumen von etwa 5 mm³ herstellen. Es handelt sich also um außerordentlich kleine Elektroden.Alloys Pt97Ir3, Pt90Irl0, Pt80Ir20 and pure iridium have proven particularly useful as the material for the beads or ball-like granulate particles. Despite the high density of these materials, electrodes designed according to the invention with a weight of less than 0.1 g and a volume of approximately 5 mm ^{3 can be} produced. So these are extremely small electrodes.

Zur Beeinflussung der Geometrie des elektrischen Feldes des Elektrodenkopfes hat es sich als vorteilhaft erwiesen, elektrisch nichtleitende Bereiche, insbesondere an der freien Stirnfläche des Elektrodenkopfes, vorzusehen. Diese können aus einem Kanal bestehen oder aus Einlagen, «/ie sie in den Unteransprüchen charakterisiert sind.To influence the geometry of the electric field of the electrode head, it has proven to be advantageous to have electrically non-conductive areas, in particular on the free Front face of the electrode head to be provided. these can consist of a channel or of inserts, "/ as they are characterized in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Herstellverfahren stellt sicher, daß beim Sintervorgang keine wesentliche Schrumpfung auftritt, jedenfalls keine solche, die mehr als 5 % beträgt. Eine Nachbearbeitung des nach dem Verfahren hergestellten Elektroden kopfes ist nicht erforderlich, so daß erfindungsgemäQe Elektroden auch kostengünstig herstellbar sind.The production method according to the invention ensures that no significant shrinkage occurs during the sintering process, at least none that is more than 5 % . A post-processing of the electrode head manufactured according to the method is not necessary, so that electrodes according to the invention can also be manufactured inexpensively.

In den Figuren la bis Ig sind Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Elektroden im Vertikalschnitt dargestellt.Embodiments of the invention are shown in FIGS. La to lg Electrodes shown in vertical section.

Anhand der Figur 2, die einen Vertikalschnitt durch eine Sinterform darstellt, wird das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.The method according to the invention is illustrated in FIG. 2, which shows a vertical section through a sintering mold explained.

Figur la zeigt eine Elektrode, die einen Elektrodenkopf 1 aufweist, der aus miteinander versinterten Kügelchen oder kugelähnlichen Granulatteilchen 4 aus einer Pt-Ir-Legierung mit 90 Gewichts-« Pt und 10 Gewichts-?o' Ir besteht. Hit dem Flektrodenkopf ist unverrückbar ein Stift 2 verbunden sowie die nicht poröse Platte 3. Der Stift 2 und die Platte 3 bestehen in dem Ausführungsbeispiel aus dem gleichen Werkstoff wie die Kügelchen oder kugelähnlich&n Granulatteilchen 4.Figure la shows an electrode which has an electrode head 1, which consists of spheres or sintered together Ball-like granulate particles 4 consist of a Pt-Ir alloy with 90% by weight of Pt and 10% by weight of Ir. Hit the The electrode head is immovably connected to a pin 2 as well the non-porous plate 3. The pin 2 and the plate 3 consist of the same material in the embodiment like the spheres or spherical & n granulate particles 4.

Die in Figur Ib dargestellte Elektrode unterscheidet sich von der gemäß Figur la dadurch, daß der Elektrodenkopf eine kappeniJrmige Geometrie aufweist und daß anstelle des StiftsThe electrode shown in Figure Ib differs from that according to Figure la in that the electrode head has a cap-shaped geometry and that instead of the pin

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ti etcti etc

ein Röhrchen 5 unverrückbar mit dem Elektrodenkopf 1 verbunden ist. Das Röhrchen 5 v/eist ein nicht poröses Verschlußstück bzw. Boden 6 auf.a tube 5 is immovably connected to the electrode head 1. The tube 5 is a non-porous stopper or floor 6.

Bei der Elektrode gemäß Figur Ic ist von der freien Stirnfläche des Elektrodenkopfes 1 her ein Kanal 7 vorgesehen, der ?vr Beeinflussung des elektrischen Feldes dient.In the electrode according to FIG Ic is provided by the free end face of the electrode head 1 produces a channel 7? Vr serves influence of the electric field.

Bei der Elektrode nach Figur Id ist in eine Ausnehmung in der freien Stirnfläche zur Beeinflussung des elektrischenIn the case of the electrode according to FIG. Id, a recess in the free face to influence the electrical

j Feldes des Elektrodenkop^es ein Tantalkörper 8 unverrückbar j angeordnet, dessen freie Oberfläche eine Tantaloxidschicht j aufweist, die elektrisch nichtleitend ist. Solche Tantaleinlagen können entweder nach dem Versintern der Kügelchen 4 eingebracht v/erden oder vor dem Versintern der Kügelchen 4 in die Form eingesetzt werden, in die dann die Kügelchen eingefüllt und ggf. eingerütteit werden.j field of the electrode head ^ it a tantalum body 8 immovable j, the free surface of which has a tantalum oxide layer j which is electrically non-conductive. Such tantalum inserts can either be introduced after the spheres 4 are sintered or before the spheres 4 are sintered are inserted into the mold, into which the beads are then filled and, if necessary, poured in.

Die Figur Ie zeigt eine weitere Ausbildung einer erfindungsgemäßen Elektrode. Hierbei ist am Boden der Ausnehmung 7 eine Aluminiumoxidplatte 10 angeordnet.Figure Ie shows a further embodiment of an inventive Electrode. Here, an aluminum oxide plate 10 is arranged at the bottom of the recess 7.

Anstelle der Aluminiumoxidplatte 10 (Figur Ie) oder des Tantalkörpers (Figur Id) kann auch ein körperverträglither Kunststoff, insbesondere aus Polyurethan oder Silikonkautschuk, in die Ausnehmung eingesetzt sein.Instead of the aluminum oxide plate 10 (Figure Ie) or the Tantalum body (Figure Id) can also be body-compatible Plastic, especially made of polyurethane or silicone rubber, be inserted into the recess.

In den Figuren If und Ig sind weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Elektroden dargestellt. Bei der Elektrode nach Figur If erstreckt sich die Fassung zur Aufnahme des Röhrchens 5 durch den Elektrodenkopf hindurch bis zu dessen Stirnfläche. In das Vorderende des in die Fassung eingesetzten Röhrchens 5 ist ein Tantalstopfen 8 eingebracht, dessen freies, der Stirnfläche des Elektrodenkopfes zugekehrtes Ende eine Schicht 9 aus Tantaloxid aufweist. Der Tantalstopfen 8In the figures If and Ig are further exemplary embodiments electrodes according to the invention shown. At the electrode According to FIG. If, the socket for receiving the tube 5 extends through the electrode head up to the latter Face. In the front end of the tube 5 inserted into the socket, a tantalum stopper 8 is inserted, the free, the end facing the end face of the electrode head has a layer 9 of tantalum oxide. The tantalum plug 8

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kann entweder vor dem Versintern der Kügelchen 4 oder danach in das Röhrchen 5 eingebracht werden.can either before sintering the beads 4 or afterwards be introduced into the tube 5.

Die in Figur Ig dargestellte Elektrode unterscheidet sich von der in Figur If dargestellten im wesentlichen dadurch, daß die Fassung sich mit einem etwa dem Außendurchmesser des Röhrchens 5 entsprechenden Durchmesser bis in die Nähe d^r Stirnfläche des Elektrodenkopfes erstreckt und sich dann mit einem kleineren Durchmesser bis zu dieser Stirnfläche fortsetzt. Das Röhrchen 5 ragt mit seinem vorderen Ende bis in die Nähe der Stirnfläche des Elektrodenkopfes, von der her ein Tantülstopfen 8 teilweise in das Röhrchen 5 hineinragt. Das freie, der Stirnfläche des Elektrodenkopfes zugekehrte Ende des Täntalstopfens 8 weist uiederum eine Schicht 9 aus Tantaloxid auf.The electrode shown in Figure Ig differs from that shown in Figure If essentially in that the socket is approximately the same as the outer diameter of the tube 5 corresponding diameter up to the vicinity of the end face of the electrode head and extends then continues with a smaller diameter up to this end face. The tube 5 protrudes with its front end up to the vicinity of the end face of the electrode head, from which a tantul plug 8 is partially inserted into the tube 5 protrudes. The free end of the Täntal plug 8 facing the end face of the electrode head also has a Layer 9 made of tantalum oxide.

Die Herstellung ejfindungsgemäßer Elektroden erfolgt in der Weise, daß wie in Figur 2 dargestellt, eine Hohlform verwendet wird, vorzugsweise eine Graphitform 11, deren innerer Bodenbereich 12 der äußeren Form des herzustellenden Elektrodenkopfes entspricht. In die Hohlform verden Kügelchen 4, beispielsweise aus einer Legierung aus 80 Gewichts-ίο Pt und 20 Gewichts-K Ir eingefüllt. In die Schüttung aus den Kügelchen 4 wird danach ein Röhrchen 5 eingesetzt. Dieses Röhrchen 5 besteht vorteilhafterweise aus dem gleichen Werkstoff wie die Kügelchen 4. Es wird in der Form 11 mittels des Fixierteils 13, das ebenfalls aus Graphit besteht, gehalten. Es empfiehlt sich, danach diese Anordnung einem Rüttelvorgang zu unterwerfen, um eine möglichst dichte Packung der Kügelchen 4 zu erzielen und auch das Röhrchen 5 genügend tief bis zur gewünschten Stelle eintauchen zu lassen.The electrodes according to the invention are produced in the way that as shown in Figure 2, a hollow mold is used, preferably a graphite mold 11, their inner bottom area 12 corresponds to the outer shape of the electrode head to be manufactured. Verden in the hollow mold Sphere 4, for example made of an alloy of 80 weight ίο Pt and 20 weight K Ir filled. In the After pouring the pellets 4, a tube 5 is inserted. This tube 5 is advantageously made of the same material as the beads 4. It is in the form 11 by means of the fixing part 13, which is also made of graphite, held. It is advisable to then subject this arrangement to a shaking process in order to achieve a to achieve the closest possible packing of the beads 4 and also the tube 5 deep enough to the desired point to be immersed.

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Die derart vorbereitete Anordnung wird danach in einen handelsüblichen Ofen eingebracht und unter Schutzgasatmosphäre oder Vakuum auf Sintertemperatur erhitzt. Nach dem Sintervorgam werden nach Abkühlung zunächst die Form aus dem Ofen und aus der Form die bereits fertige Elektrode, v/ie sie in Figur Ib dargestellt ist, entnommen.The arrangement prepared in this way is then converted into a commercially available one Oven and heated to sintering temperature under a protective gas atmosphere or vacuum. After the sintered veneer After cooling, the mold is first removed from the furnace and the finished electrode from the mold, v / ie it is in Figure Ib is shown, taken.

Es ist auch möglich, nur einen Clektrodenkopf, wie vorstehend beschrieben, herzustellen ohne Einsatz eines Röhrchens. Das Fixierteil 13 kann dann ebenfalls entfallen. Es üird eine Graphithohlform verwendet, deren Aushöhlung direkt dem herzustellenden Elektrodenkopf entspricht. Nach Entnahme des Elektrodenkopfes aus der Hohlform nach dem Sintervorgang wird in diese eine Fassung gebohrt, in die dann ein Stift oder ein Röhrchen eingesetzt und mit dem Kopf diffusionsverschweißt wird.It is also possible to have only one clectrode head, as above described to produce without the use of a tube. The fixing part 13 can then also be omitted. It will a graphite hollow form is used, which is hollowed out directly corresponds to the electrode head to be manufactured. After removing the electrode head from the hollow mold after the sintering process a socket is drilled into this, into which a pin or a tube is then inserted and diffusion-welded to the head will.

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Claims

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Hansu / Main, April 30, 1985 ZPL-eG / S

W. C. Herae-is GmbH, Hanau

"Stimulation electrode"

Protection claims

Stimulation electrode, especially pacemaker electrode, with an electrode head made of iridium-containing metal, the at least one layer made by sintering having interconnected granulate particles of iridium-containing metal, characterized in that the entire electrode head consists of spheres or spherical granulate particles sintered together, which have a diameter in the range from 5 to 400 μπι besil zen, with a pen or a tube made of iridium Metal is immovably connected.

2. Electrode according to claim 1, characterized in that the beads or ball-like granules one Have a diameter of 40 to 60 μm.

3. Electrode according to claims 1 and / or 2, characterized in that the balls, the ball-like granules and the pin or the tube are made of iridium or an alloy of platinum and iridium, the iridium content of which is either 3 to 30 % or 97 to Is 99.95 %.

4. Electrode according to one of claims 1 to 3, characterized in that that de *. The electrode head has a socket in which the pin or the tube is inserted.

5. Electrode according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the largest dimension of the electrode head is transverse to the axis of the pin or the Tube is less than 3 mm.

6. Electrode according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pin in the area its end facing the "electrode head" is a non-porous plate or the tube on its "electrode head" facing end has a non-porous closure piece (bottom).

7. Electrode according to one or more of the preceding Claims, dadn-ch characterized that in the electrode head electrically non-conductive areas are provided.

8. Electrode according to claim 7, characterized in that the electrically non-conductive areas on the free The end face of the electrode head are arranged.

9. Electrode according to claims 7 and / or 8, characterized in that that the electrically non-conductive area as

'Channel is formed.

10. Electrode according to claims 7 and / or 8, characterized in that that the electrically non-conductive area consists of an insert made of biocompatible ceramic, such as aluminum oxide, biocompatible plastic or made of biocompatible metal with electrically non-conductive Surface layer consists.

11. Electrode according to claim 10, characterized in that there are the insert consists of tantalum, the free surface of which is covered with tantalum oxide.

12. Electrode according to claim 10, dadu ch characterized in that the insert is made of polyurethane or silicone rubber.

13. Electrode according to claim 4, characterized in that

the socket extends through the electrode head to the end face and the front end of the tube protrudes up to this end face and wherein the front end of the tube is closed with a tantalum stopper, whose free end facing the end face of the electrode head has a layer of tantalum oxide.

14. Electrode according to claim 4, characterized in that the socket is approximately the outer diameter of the tube corresponding diameter up to the vicinity of the end face of the electrode head and extends continues with a smaller diameter up to this end face and that from the end face a tantalum plug partially protrudes into the tube inserted into the holder, its free tube, the end face of the electrode head facing end has a layer of tantalum oxide.