FR2811900A1 - Parasitic signal filter for the cable of an implantable medical electrical stimulator includes a special device for fixing a capacitor to the housing of the stimulator - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne les stimulateurs ou défibrilateurs électriquesThe invention relates to electrical stimulators or defibrillators
médicaux destinés à être placés dans le corps d'un patient, par exemple les medical devices intended to be placed in the body of a patient, for example
stimulateurs ou défibrilateurs cardiaques implantés. implanted pacemakers or defibrillators.
Ces stimulateurs comprennent un circuit générateur d'impulsions électriques, un boîtier, e, un,u plusieurs câbles conducteurs qui véhiculent les impulsions électriques jusqu'à une zone à stimuler. Les câbles These stimulators include an electrical pulse generator circuit, a box, e, one, u several conductive cables which convey the electrical pulses to an area to be stimulated. Cables
traversent donc la paroi du boîtier. therefore pass through the wall of the housing.
Les circuits électroniques présents dans les stimulateurs sont sensibles aux perturbations électromagnétiques, par exemple celles émises The electronic circuits present in the stimulators are sensitive to electromagnetic disturbances, for example those emitted
par les téléphones portables.by cell phones.
Les câbles captent les ondes électromagnétiques et véhiculent des Cables pick up electromagnetic waves and carry
signaux correspondants jusqu'au circuit interne du stimulateur. corresponding signals to the internal stimulator circuit.
Pour éviter ce phénomène, on a proposé d'adopter un condensateur dont les pôles sont reliés respectivement aux câbles et au boîtier, le boîtier formant la masse. On adopte typiquement un condensateur constitué d'une série de feuilles conductrices en vis à vis, noyées dans un diélectrique en matériau céramique. Ce condensateur est traversé par les câbles et fixé à To avoid this phenomenon, it has been proposed to adopt a capacitor whose poles are respectively connected to the cables and to the housing, the housing forming the ground. Typically a capacitor is adopted consisting of a series of conductive sheets facing each other, embedded in a dielectric made of ceramic material. This capacitor is crossed by the cables and fixed to
l'intérieur du boîtier.inside the housing.
Pour éviter l'apparition de contraintes localisées sur le câble ou des défauts d'étanchéité du boîtier, on prévoit que le boîtier inclut une coque et un manchon renforcé traversant cette coque tout en entourant le câble. Ce manchon est appelé " traversée ". Pour la fixation du condensateur, on a proposé de coller le condensateur sur la traversée, à l'aide d'une colle To avoid the appearance of localized stresses on the cable or leaks in the casing, provision is made for the casing to include a shell and a reinforced sleeve passing through this shell while surrounding the cable. This sleeve is called "crossing". For fixing the capacitor, we proposed to glue the capacitor on the bushing, using an adhesive
conductrice. On a aussi proposé de le braser sur la traversée. conductive. We also proposed to braze it on the crossing.
Cependant le boîtier est ensuite soumis à plusieurs étapes de soudure, typiquement de soudure au laser qui génèrent un échauffement intense de la traversée et de la coque. Cet échauffement se transmet au condensateur, ainsi que des contraintes intenses dues à la dilatation du boîtier. L'échauffement provoque notamment une dilatation des feuilles conductrices qui est plus rapide que celle de la céramique, d'o des fissures However, the housing is then subjected to several welding steps, typically laser welding which generate intense heating of the bushing and the hull. This heating is transmitted to the capacitor, as well as intense stresses due to the expansion of the housing. The heating causes in particular an expansion of the conductive sheets which is faster than that of the ceramic, hence cracks
dans la céramique.in ceramics.
Plus généralement, les échauffements et refroidissements brutaux du condensateur sont suffisamment élevés pour endommager la céramique. Il est donc nécessaire de proposer un assemblage condensateur/boîtier qui permette d'éviter les détériorations du More generally, the sudden heating and cooling of the capacitor is high enough to damage the ceramic. It is therefore necessary to propose a capacitor / box assembly which makes it possible to avoid damage to the
condensateur dues aux écr,iaut-.lients du boîtier. capacitor due to screen, iaut-.lients of the housing.
Dans ce but, I'invention propose un ensemble de filtrage de signaux parasites pour câble de stimulateur électrique médical implantable, comprenant un condensateur à diélectrique céramique, caractérisé en ce qu'il comprend un élément de fixation fixé sur le condensateur et destiné à être fixé sur un boîtier de stimulateur, I'élément de fixation étant prévu pour former une barrière thermique et un tampon de contraintes entre le boîtier et le condensateur tel qu'il protège le condensateur contre une fissuration due à un échauffement ou à une déformation d'un boîtier du type de ceux To this end, the invention provides a set of parasitic signal filtering for implantable medical electrical stimulator cable, comprising a ceramic dielectric capacitor, characterized in that it comprises a fixing element fixed on the capacitor and intended to be fixed on a stimulator housing, the fixing element being provided to form a thermal barrier and a stress buffer between the housing and the capacitor such that it protects the capacitor against cracking due to heating or to deformation of a type housing
apparaissant lors d'une soudure au laser réalisée sur un tel boîtier. appearing during laser welding performed on such a housing.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention Other characteristics, aims and advantages of the invention
apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en will appear on reading the detailed description which follows, made in
référence aux figures annexées sur lesquelles: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une traversée de stimulateur électrique et d'un condensateur fixé sur cette traversée, selon l'invention; - la figure 2 est une vue de face de ce même ensemble; - la figure 3 est une vue de côté d'un élément intermédiaire de fixation selon une seconde variante de l'invention; - la figure 4 est une vue de face de ce même élément de fixation; - la figure 5 est une vue de côté d'un élément intermédiaire de fixation selon une troisième variante de l'invention; - la figure 6 est une coupe longitudinale de ce même élément de fixation, muni d'un condensateur; reference to the appended figures in which: - Figure 1 is a longitudinal section of a crossing of an electrical stimulator and of a capacitor fixed on this crossing, according to the invention; - Figure 2 is a front view of the same assembly; - Figure 3 is a side view of an intermediate fastening element according to a second variant of the invention; - Figure 4 is a front view of the same fixing element; - Figure 5 is a side view of an intermediate fastening element according to a third variant of the invention; - Figure 6 is a longitudinal section of the same fixing element, provided with a capacitor;
- la figure 7 est une vue de face de ce même ensemble. - Figure 7 is a front view of the same assembly.
L'ensemble de la figure 1 comprend principalement un boîtier 100 incluant une traversée 110 et une coque 120, un condensateur 200, et une The assembly of FIG. 1 mainly comprises a housing 100 including a bushing 110 and a shell 120, a capacitor 200, and a
paire de câbles 300.pair of cables 300.
La traversée 110 présente la forme générale d'un bouchon ayant un corps principal 115 creux et en titane. La traversée 110 présente en outre deux épaulements 118 destinés à venir en appui sur la périphérie de cet orifice, côté interne de la coque 120. La traversée est en outre munie d'un passage central occupé par un The bushing 110 has the general shape of a plug having a main body 115 hollow and made of titanium. The bushing 110 also has two shoulders 118 intended to come to bear on the periphery of this orifice, on the internal side of the shell 120. The bushing is further provided with a central passage occupied by a
fourreau en alumine 140 lui-même parcouru par les deux câbles 300. alumina sheath 140 itself traversed by the two cables 300.
A son extrémité côté interne au boîtier, le corps principal 115 présente une cavité 119 aux parois internes arrondies, devant laquelle est At its end internal to the housing, the main body 115 has a cavity 119 with rounded internal walls, in front of which is
placé un condensateur 200 de type discoïdal. placed a disc-type capacitor 200.
Dans le cas présent, ce condensateur 200 ne pénètre pas dans la cavité 119 (selon une variante, il y pénètre). Il est classiquement constitué d'une matrice ou diélectrique en céramique et d'une série de feuilles métalliques interdigitées, parallèles au plan principal du condensateur. Le condensateur 200 possède deux canaux dans chacun desquels passe un câble 300 qui émerge ensuite côté interne du boîtier. La liaison condensateur/câble est ici assurée par collage ou brasure haute température. De manière classique, une première série de feuilles métalliques émerge à l'intérieur de chaque canal et une seconde série de feuilles intercalées avec les feuilles de la première série, émerge, quant à elle, sur In the present case, this capacitor 200 does not enter the cavity 119 (according to a variant, it enters it). It is conventionally made up of a ceramic matrix or dielectric and a series of interdigitated metal sheets, parallel to the main plane of the capacitor. The capacitor 200 has two channels in each of which passes a cable 300 which then emerges on the internal side of the housing. The capacitor / cable connection is here ensured by high temperature bonding or soldering. Conventionally, a first series of metal sheets emerges inside each channel and a second series of sheets interspersed with the sheets of the first series, emerges on
la périphérie du condensateur, par laquelle elle est reliée à la traversée 110. the periphery of the capacitor, by which it is connected to the bushing 110.
Plus précisément, la cavité 119 formée par le corps en titane 115 présente la forme d'une cuvette arrondie, formant un vide 210 séparant le condensateur 200 de la face de la traversée 110 qui est à l'intérieur du boîtier. Cette cavité peut, dans une variante, être remplie d'une résine moulée en place entre la céramique et la traversée 110, propre à isoler thermiquement et mécaniquement la partie en céramique vis à vis de la More specifically, the cavity 119 formed by the titanium body 115 has the shape of a rounded cup, forming a vacuum 210 separating the capacitor 200 from the face of the bushing 110 which is inside the housing. This cavity can, in a variant, be filled with a resin molded in place between the ceramic and the bushing 110, suitable for thermally and mechanically insulating the ceramic part from the
traversée 110.crossing 110.
L'ensemble de la figure 1 présente une bague métallique 400 qui épouse la circonférence du condensateur 200. Cette bague 400 est constituée par une lame refermée sur elle-même, dont la section The assembly of FIG. 1 presents a metal ring 400 which follows the circumference of the capacitor 200. This ring 400 consists of a blade closed on itself, the cross section of which
transversale forme un coude à deux bras perpendiculaires et à fond arrondi. transverse forms an elbow with two perpendicular arms and a rounded bottom.
Le fond arrondi de ce coude vient se loger de telle manière que la lame 400 s'étend d'une part autour de la partie cylindrique du condensateur, et d'autre part en recouvrement de la paroi d'extrémité de la traversée 110 qui The rounded bottom of this elbow is housed so that the blade 400 extends on the one hand around the cylindrical part of the capacitor, and on the other hand in recovery of the end wall of the bushing 110 which
est à l'intérieur du boîtier.is inside the housing.
Ainsi, cette bague à section transversale allongée et coudée assure Thus, this elongated and bent cross section ring ensures
une jonction circulaire entre la traversée 110 et le condensateur 200. a circular junction between the bushing 110 and the capacitor 200.
La bague 400 est solidarisée à la fois au condensateur 200 et à la traversée 100, formant fixation mécanique et liaison électrique entre ces The ring 400 is secured both to the capacitor 200 and to the bushing 100, forming mechanical attachment and electrical connection between these
deux éléments.two elements.
Côté condensateur 200, elle est fixée par une simple brasure sur une métallisation externe. Côté traversée 110, elle est fixée au corps en titane par soudure. En variante, cette soudure, ici électrique, peut être une Capacitor side 200, it is fixed by a simple solder on an external metallization. Crossing side 110, it is fixed to the titanium body by welding. As a variant, this weld, here electrical, may be a
soudure laser.laser welding.
Le matériau constituant cette bague 400 est choisi spécifiquement The material constituting this ring 400 is specifically chosen
pour remplir au mieux une série de fonctions particulières décrites ciaprès. to best fulfill a series of particular functions described below.
On choisit le matériau de la bague 400 de telle sorte qu'il présente une conductivité thermique faible, c'est à dire préférentiellement inférieure à W/m C. Ainsi, la chaleur émise par une soudure du boîtier 100, c'est à dire une soudure effectuée sur la traversée 110 ou sur la coque 120, n'est transmise que partiellement et progressivement au condensateur 200, The material of the ring 400 is chosen so that it has a low thermal conductivity, that is to say preferably less than W / m C. Thus, the heat emitted by welding the housing 100, that is to say a weld made on the bushing 110 or on the shell 120, is only partially and gradually transmitted to the capacitor 200,
protégeant ainsi ce dernier contre un éclatement de sa céramique. thus protecting the latter against bursting of its ceramic.
Cette fonction de barrière thermique vaut aussi bien lors de la soudure de la bague 400 sur la traversée 110 que lors d'une soudure de la traversée 110 sur la coque 120, que pour une soudure entre plusieurs This thermal barrier function applies as well when welding the ring 400 on the bushing 110 as when welding the bushing 110 on the shell 120, as for welding between several
éléments de la coque.hull elements.
Elle vaut particulièrement lors des soudures titane/titane qui sont effectuées au laser et font typiquement monter à 1700 C les pièces qui sont It is particularly valid during titanium / titanium welds which are carried out by laser and typically raise the parts which are
directement au contact de la soudure. directly in contact with the weld.
En outre, la bague 400 forme ici un tampon mécanique entre la traversée 110 sujette à de fortes dilatations, et le condensateur 200, Furthermore, the ring 400 here forms a mechanical buffer between the bushing 110 subject to large expansions, and the capacitor 200,
particulièrement fragile aux contraintes. particularly fragile to constraints.
Préférentiellement, I'anneau 400 présente pour cela un module d'élasticité inférieur à 180 kN/mm2. La bague 400 présente également une conductivité électrique suffisante pour considérer les feuilles métalliques qui lui sont liées comme Preferably, the ring 400 has for this a modulus of elasticity of less than 180 kN / mm2. The ring 400 also has sufficient electrical conductivity to consider the metallic sheets linked to it as
reliées directemunit à la traversée 110. connected directly to crossing 110.
Pour remplir de manière particulièrement avantageuse ces différentes fonctions, la bague 400 présentée ici est réalisée en un matériau appartenant à la famille générique des MAILLECHORT, cette famille correspondant à des alliages cuivre/nickel/zinc dans laquelle famille, la teneur en nickel varie entre 0 et 30%, la teneur en zinc varie entre 10 et %, et la teneur en cuivre varie entre 30 et 75%. Les MAILLECHORT To fulfill these various functions in a particularly advantageous manner, the ring 400 presented here is made of a material belonging to the generic family of MAILLECHORT, this family corresponding to copper / nickel / zinc alloys in which family, the nickel content varies between 0 and 30%, the zinc content varies between 10 and%, and the copper content varies between 30 and 75%. The MAILLECHORT
comportent également parfois une teneur en plomb comprise entre 0 et 2%. sometimes also contain a lead content of between 0 and 2%.
Dans cette famille, la résistivité électrique est comprise entre 18 et 40 it.2.cm, le coefficient de dilatation est compris entre 15 et 18 ppm/"C, le module d'élasticité est compris entre 120 et 170 kN/mm2, la conductivité In this family, the electrical resistivity is between 18 and 40 it.2.cm, the expansion coefficient is between 15 and 18 ppm / "C, the elastic modulus is between 120 and 170 kN / mm2, the conductivity
thermique est comprise entre 21 et 37 W/m C. thermal is between 21 and 37 W / m C.
Un autre exemple de réalisation peut être choisi parmi d'autres alliages Cu/Ni/Zn comme par exemple l'alliage connu sous le nom de ARCAP, dont les paramètres sont: - résistivité électrique: 35 à 45 ptQ.cm; - coefficient de dilatation: 16 ppm/ C; - module d'élasticité: 160 à 170 kN/mm2; conductivité thermique: 22 W/m C, Les valeurs des paramètres qui sont données ci-avant en référence aux MAILLECHORT et aux ARCAP, notamment les plages de conductivités thermiques et de modules d'élasticités, sont adoptées préférentiellement, Another exemplary embodiment can be chosen from other Cu / Ni / Zn alloys such as, for example, the alloy known under the name of ARCAP, the parameters of which are: - electrical resistivity: 35 to 45 ptQ.cm; - coefficient of expansion: 16 ppm / C; - modulus of elasticity: 160 to 170 kN / mm2; thermal conductivity: 22 W / m C, The values of the parameters which are given above with reference to MAILLECHORT and ARCAP, in particular the ranges of thermal conductivities and elasticity modules, are preferably adopted,
par exemple avec d'autres matériaux que ceux cités ici. for example with other materials than those mentioned here.
Le matériau formant la bague 400 est préférentiellement choisi parmi les alliages Cu/Ni/Zn, afin de permettre une soudure électrique sur du titane The material forming the ring 400 is preferably chosen from Cu / Ni / Zn alloys, in order to allow electrical welding on titanium
(la traversée 110 par exemple).(crossing 110 for example).
Une telle soudure électrique dégage une chaleur moins importante qu'une soudure au laser, mieux acceptée par le condensateur 200, (fixé à la Such an electric weld gives off less heat than a laser weld, which is better accepted by the capacitor 200, (fixed to the
bague avant la soudure électrique sur la traversée 110). ring before electric welding on the bushing 110).
Pour accentuer encore l'effet de tampon de contraintes et de barrière isolante entre le boîtier (inc;iuai; ia traversée 110) et le condensateur 200, on propose aux figures 3 à 7 deux autres variantes de forme de bague 400, To further accentuate the effect of a stress buffer and an insulating barrier between the housing (inc; iuai; ia crossing 110) and the capacitor 200, two other variants of ring shape 400 are proposed in FIGS. 3 to 7,
réalisées dans le même matériau qu'aux figures 1 et 2. made of the same material as in Figures 1 and 2.
La bague des figures 3 et 4 est formée d'une portion principale tubulaire 410 au diamètre interne complémentaire de celui d'un condensateur 200 à quatre canaux. La hauteur de cette portion tubulaire The ring of Figures 3 and 4 is formed of a main tubular portion 410 with an internal diameter complementary to that of a capacitor 200 with four channels. The height of this tubular portion
410 est sensiblement la même que celle du condensateur 200. 410 is substantially the same as that of capacitor 200.
A une de ses extrémités, cette portion tubulaire 410 présente une série de franges 420 dont une sur deux est inscrite dans la forme tubulaire de la portion 410, et dont une sur deux est décollée vers l'extérieur de ce At one of its ends, this tubular portion 410 has a series of fringes 420, one in two of which is inscribed in the tubular shape of the portion 410, and one in two of which is peeled outwards from this
tube et prolonge sensiblement le tube dans la direction de son axe principal. tube and substantially extends the tube in the direction of its main axis.
Ces franges longues s'étendent jusqu'à la traversée, à laquelle elles sont These long fringes extend to the crossing, at which they are
fixées par soudure.fixed by welding.
De telles franges ou languettes sont, par leur étendue axiale importante, et par leur double courbure, particulièrement aptes à s'adapter Such fringes or tongues are, by their large axial extent, and by their double curvature, particularly able to adapt
localement aux déformations de la traversée. locally at the deformations of the crossing.
Aux figures 5 à 7, la bague 400 présente une forme générale tubulaire, dont des languettes 430 sont formées par découpe en U dans la partie courante de sa paroi. Ces languettes 430 s'étendent vers l'intérieur, là encore pour venir parallèlement à l'axe de cette portion tubulaire de manière décalée latéralement de la paroi. Ces languettes 430 viennent au contact de la périphérie du condensateur discoïdal 200, fixées à celui-ci par In FIGS. 5 to 7, the ring 400 has a generally tubular shape, of which tongues 430 are formed by cutting into a U in the current part of its wall. These tabs 430 extend inward, again to come parallel to the axis of this tubular portion in a laterally offset manner from the wall. These tabs 430 come into contact with the periphery of the discoidal capacitor 200, fixed to the latter by
brasure ou soudure électrique ou toute autre technique adaptée. soldering or electric welding or any other suitable technique.
Dans cette variante, la bague 400 est fixée sur la traversée par une bordure d'extrémité de sa paroi tubulaire. Ainsi, dans cette variante, une dilatation de la traversée se traduit par un écartement de la paroi tubulaire, In this variant, the ring 400 is fixed to the bushing by an end edge of its tubular wall. Thus, in this variant, an expansion of the bushing results in a spacing of the tubular wall,
et par une flexion localisée des languettes 430. and by a localized bending of the tongues 430.
Dans les deux variantes présentées ci-dessus, les languettes 420 et 430 forment tampon mécanique de déformation et présentent une aptitude à la conduction thermique particulièrement réduite, d'abord par le matériau In the two variants presented above, the tongues 420 and 430 form a mechanical deformation buffer and have a particularly reduced capacity for thermal conduction, firstly by the material
utilisé et également par leur faible section. used and also by their small section.
Bien que les languettes aient dans ces exemples, des formes à double courbure progressives, d'autres formes de languettes sont prevue en variante. On prévoit ainsi des languettes en marches d'escalier ou encore des languettes en R. En outre, dans les différentes variantes présentées ici, la forme de bague ou couronne à section allongée enveloppe le condensateur 200, formant autour de lui une cage de Faraday particulièrement protectrice vis à vis des ondes électromagnétiques parasites, empêchant notamment les Although the tongues have in these examples progressive double curvature shapes, other shapes of tongues are provided as a variant. Tabs are thus provided in stair treads or tabs in R. In addition, in the different variants presented here, the shape of a ring or crown with an elongated section envelops the capacitor 200, forming around it a particularly Faraday cage. protective against parasitic electromagnetic waves, in particular preventing
rayonnements parasites d'entrer directement dans le boîtier. Stray radiation entering directly into the housing.
On notera également que préférentiellement mais non exclusivement, le condensateur, lorsqu'il contacte plusieurs câbles, par exemple deux câbles, présente, entre la série de feuilles reliée à la masse, la série de feuilles reliée à un premier câble et la série de feuilles reliée à un It will also be noted that preferably, but not exclusively, the capacitor, when it contacts several cables, for example two cables, has, between the series of sheets connected to ground, the series of sheets connected to a first cable and the series of sheets connected to a
second câble, une quatrième zone conductrice, reliée là encore à la masse. second cable, a fourth conductive zone, again connected to ground.
Une telle zone conductrice s'étend entre les deux câbles, formant ainsi une barrière contre tout couplage électromagnétique ou magnétique Such a conductive zone extends between the two cables, thus forming a barrier against any electromagnetic or magnetic coupling.
entre les deux câbles et contre toute diaphonie parasite. between the two cables and against any crosstalk.
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