JP3947578B2 - 植込可能な医療装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気的医療装置に関し、特にかかる装置のための電気的な保護即ちＥＭＩ（電磁干渉）保護を提供する密閉された電気的接続に対するフィードスルー（ｆｅｅｄｔｈｒｏｕｇｈ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
植込可能な医療装置は典型的に、金属ケースと、この金属ケースに取付けられ生理的信号の電気的刺激または感知のため使用されるリードのレセプタクルを含むコネクタ・ブロックとを有する。前記ケース内に密閉されているのは、バッテリと回路である。金属ケースの外部のリードを金属ケース内部の回路およびバッテリと接続するために、電気的フィードスルーが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電気的フィードスルーは、密閉された容器の密閉シールを維持しながら前記容器の内部からこの容器の外側の外部点まで延在する電気回路の経路を提供する目的に供する。容器自体から電気的に絶縁される導体ピンにより、前記フィードスルーを介する導電経路が提供される。このようなフィードスルーは典型的に、ケースに対するフィードスルーの取付けを可能にするフェルール（接続具）と、導体ピンまたはリードと、前記フェルール内部にピンを担持する密封ガラスまたはセラミック・シールとを含んでいる。１つのこのようなフィードスルーは、Ｋｒａｓｋａ等の米国特許第４，６７８，８６８号に開示されたものであり、同特許においては鑞付けされたアルミナ絶縁体がケースからのニオブ導体ピンの密封および電気的絶縁を提供する。このようなフィードスルーは典型的に、心臓ペースメーカまたは神経刺激器の如き植込可能パルス発生器（ＩＰＧ）において使用される。このような電気的機器はある状況下ではその機能が阻害される如き電磁干渉（ＥＭＩ）を受けやすいことが発見された。特に、特定の周波数におけるＥＭＩが心臓ペースメーカにおけるＩＰＧのペーシングを不能にし得、そして（または）早いページング即ち不整ペーシングを生じ得ることが判った。この問題は、フィードスルーのフェルール内にコンデンサ構造を組込んで高周波に対するＩＰＧへの入口におけるＥＭＩを反らすことによって対応することができる。このような目的のため使用することが可能なフィードスルー／コンデンサは、Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ等の米国特許第４，４２４，５５１号、またはフィードスルーのフェルールに対して直接およびピンの周囲に環状のコンデンサを、ピンとフェルールと電気的に接触させるコンデンサと共に設置する係属中の米国特許出願第０８／０３８，３７３号に開示されている。しかし、このようなフィードスルー／コンデンサは、多くの生産工程と厳しい公差とを要求し、従って製造者にとって高価につき時間を要する。
【０００４】
植込可能な医療装置の誤動作の原因となり得るＥＭＩに加えて、このような医療装置はまた、このような装置の回路を破損するおそれがある電気メスおよび心臓細動除去パルスからの電気的干渉の保護を必要とする。このような保護は典型的には、保護されるべき回路とケース（または、中立電極）との間にダイオードを介して電圧および電流サージを接地するように接続される１つまたはそれ以上のツェナー・ダイオードによって提供される。このようなダイオードの使用については、米国特許第４，３２０，７６３号、同第４，３２８，８０７号、同第４，３３３，４７０号、同第４，７４５，９２３号、同第４，７５０，４９５号および同第４，７９６，６３０号に更に詳細に開示されている。しかし、このような形態あるいは他の形態の電気的干渉および電磁干渉に対する保護を提供するため適用し得るフィードスルーを提供することが望ましい。
【０００５】
従って、本発明の目的は、電気的ソースまたは電磁ソースからの干渉を有効に保護するフィードスルーの提供にある。
【０００６】
また、本発明の目的は、広範囲の保護装置を含めるためのフィードスルーの提供にある。
【０００７】
また、本発明の目的は、低コスト生産に適するフィードスルーの提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記および他の目的は、本発明の保護的フィードスルーによって達成された。開口とこの開口内で封止されたフェルールを含む開口内のフィードスルーとを持つ金属ケースと、前記フェルールと前記開口とを貫通して延在するピンと、このフェルール内で前記ピンを支持する絶縁材料と、このピンと電気的に接続状態に前記フェルールから隔てられた導電性ブロックとを含む密閉された植込可能な医療装置のためのフィードスルー形態が発見された。電気的保護または電磁的保護のための装置は、前記フェルールの周部の直立部分と前記ブロックの周部のスカート部分とに接続することができる。フィードスルー要素のこのような構成は、保護装置が、フェルールとブロックとの間の空間に跨がることができ、かつ一端部でブロックにまた他端部でフェルールに接続することができる平坦な側面形態を典型的に持つチップ・コンデンサであるならば、特に有効であり得る。前記ブロックの周部スカートがフェルールの直立する周部と良好に同一線上にあるならば、この装置は特に有効に働く。
【０００９】
本発明の望ましい実施例においては、前記ブロックは平坦な頂面を持ち、この面が、ブロック頂面に対してワイヤ・ボンディング、溶着またはハンダ付けにより接続される電気回路から伸びるリードによって、フィードスルーを医療装置の別個の電気回路と接続することを可能にする。
【００１０】
本発明の別の望ましい実施例においては、ＥＭＩ保護を強化するために、別のチップ・コンデンサがフィードスルーの周囲で前記ブロックとフェルールとの間に隔てられた関係で接続される。典型的には、２つと４つのコンデンサ間で使用できる。２つのコンデンサが用いられるならば、これらコンデンサは前記フィードスルーの対向側に配置することができる。このようなフィードスルーがケース内で直線列状に用いられる時、コンデンサはコンパクトなフィードスルー構成を提供するように直線軸から偏位させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、密閉された植込可能な医療装置のためのフィードスルーに関するものである。このような装置は、フィードスルーを含む開口を持つ従来の設計の金属ケースを含む。植込可能医療装置用の耐久性金属ケースは、チタンあるいはチタン合金から作ることができる。従来技術においては、このような装置に対する適当なフィードスルーは、全体的に参考のため本文に援用されるＫｒａｓｋａ等の米国特許第４，６７８，８６８号に記載された鑞付けされたアルミナのフィードスルーである。同様なフィードスルー１０が図１に示され、この場合フェルール１５は絶縁体２５により担持されるピン２０の周囲に配置される。絶縁体２５は、鑞付け接合部３０によりフェルール１５に対して固定される。同様に、ピン２０は鑞付け接合部３５によって絶縁体２５に対して固定される。本発明によるフィードスルーは、図１のフィードスルー１０のピン２０を受入れるための開口４５を持つ図２に示される如きブロック４０を付設することにより図１のフィードスルー１０から作ることができる。ブロック４０は、ハンダ付けあるいは溶着が可能な導電性材料から作ることができ、あるいは装置の回路構成要素からのリードにワイヤ・ボンド可能である。例えば、ニオブまたはニッケルが満足できるブロック材料である。ブロック４０は、平坦な頂面部を有しこの頂面部に電気的接続を容易に行うことを可能にすることが望ましい。次に、ピン２０をこのブロック４０に対して鑞付け、ハンダ付けあるいは他の電気的な方法で取付けることができ、また必要に応じて、ピン２０の余分な長さを除去することができる。図３および図４は、ブロック４０が絶縁体２５によってフェルール１５から離間されるようにブロック４０を絶縁体２５に着けた状態で、このフィードスルー構造を更に明瞭に示している。結果として得るフィードスルー５０は、ピン２０がケース５５の開口６０を貫通して突出して、ケース５５の片側と封止係合状態にある。典型的には、フェルール１５は、溶着によってケースに対して封止される。このような構成においては、フェルール１５がケース５５の表面から直立する周部６５を持つように示され、ブロック４０はフェルール１５の周部６５と同一線上でフェルール１５の直立周部６５に隣接する周部スカート部７０を有している。電気的または電磁的な保護のための装置７５は、フェルール１５の周部６５に電気的に接続され、またブロック４０の周部スカート部７０にも電気的に接続される。
【００１２】
図５は、ケース１５５に取付けられたフィードスルー１５０ａ〜ｄの直線列を示している。ハイブリッド回路組立体１６０もまた、その導電性ブロック部１６５ａ〜ｄを回路組立体１６０から離間させてケース１５５内に取付けられる。回路組立体１６０から個々のフィードスルー１５０ａ〜ｄに対する接続は、導電性ブロック部１６５ａ〜ｄに固定された従来の導電性材料によって行うことができる。導電性ブロック部１６５ａ〜ｄは、導体との接続を容易にする表面を提供する平坦な頂部を持つことが望ましい。
【００１３】
本発明における電気的保護または電磁的保護のための１つの望ましい装置は、図３および図４に示されるようにフィードスルーと共に組込むことができるチップ・コンデンサの如きコンデンサである。このようなチップ・コンデンサは、導電性エポキシ接着剤の使用によりフィードスルーのブロックおよびフェルール要素に対して各端部で取付けることができる。ハンダ付けの如き他の取付け方法もまた可能である。改善されたＥＭＩ保護の提供のため、１つ以上のチップ・コンデンサが使用されることが望ましい。２つ、３つあるいは更に４つのチップ・コンデンサを必要に応じて用いることができる。図５に示される如き直線状フィードスルー列で使用される時、この列は、チップ・コンデンサがこの列の直線軸から偏位されるようにフィードスルーを配向することによってコンパクトな形態で提供することができる。約１乃至４ｎＦの範囲内の組合わされたキャパシタンスを持つチップ・コンデンサが設けられたフィードスルーが、種々のコンデンサ形態における挿入損失性能についてテストされ、平均的結果が表１に示される。
【００１４】

フィードスルーに対する保護装置の更に別の用途において、保護装置はまた図６に示されるようにフィードスルーのブロック部分に付設することもできる。図６は、過大電圧に対する保護を提供するため用いられる単一ケース・ツェナー・ダイオード１７０ａ〜ｄ（例えば、約９．６５×９．６５mm（０．３８×０．３８インチ）の１０Ｖツェナー・ダイオード）を示している。これらのダイオード１７０ａ〜ｄは、一面でフィードスルーのブロック部に、また第２の面でフィードスルー列上のダイオード１７０ａ〜ｄを接合するワイヤ導線１８０に対して取付けることができる。これらの接続は、ハンダ付けまたは導電性エポキシなどにより電気的接続を行う適当な手段によって行うことができる。導線１８０はまた、片側で導線１８０に対して、また第２の側でケース１５５に対して電気的に接続された同様なダイオード１７５まで延長する。これにより、ダイオードは従来の背合せの接続構成を形成し、これが過大電圧に対する保護を提供するように予め定めた電圧で降伏する。
【００１５】
当業者には、本発明が特定の実施例および事例に関して本文に述べられたが、本発明は必ずしもそのように限定されるものではなく、多くの他の実施例、事例、用途、実施例、およびこれら実施例、事例および用途からの変更および逸脱が本発明から逸脱することなく可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】植込可能な医療装置用の従来のフィードスルーを示す断面図である。
【図２】本発明において使用される導電性ブロックを示す断面図である。
【図３】本発明によるフィードスルーを示す立面図である。
【図４】図３のフィードスルーを示す平面図である。
【図５】フィードスルー列と回路とが含まれる植込可能な医療装置用のケース組立体を示す部分平面図である。
【図６】フィードスルー列、ツェナー・ダイオード列および回路とが含まれる植込可能な医療装置用のケース組立体を示す部分平面図である。
【符号の説明】
１０ フィードスルー
１５ フェルール
２０ ピン
２５ 絶縁体
３０ 鑞付け接合部
３５ 鑞付け接合部
４０ ブロック
４２ 頂面部
４５ 開口
５５ ケース
６０ 開口
６５ 直立周部
７０ 周部スカート部

Claims (17)

1. （ａ）内表面と、外表面と、該内表面と該外表面との間に延在する開口とを有する金属ケースと、
   （ｂ）（１）前記ケースと封止係合状態にある、前記開口にあって該ケースの表面の１つから直立する周部を有する導電性フェルールと、
   （２）前記ケースの外表面から突出する第１の端部と該ケースの内表面から突出する第２の端部とを持つように、前記フェルールと前記開口とを貫通して延在する導電性ピンと、
   （３）前記フェルールと前記ピンと封止係合状態に該フェルールの内部で該ピンを支持する絶縁材料と、
   （４）前記ピンと電気的接続状態に前記フェルールから離間され、該フェルールの直立する周部と同一線上に周部スカート部を有する導電性ブロックと、
   （５）第１の点で前記フェルールの前記直立する周部に電気的に接続され、第２の点で前記ブロックの周部スカート部に電気的に接続された電気的または電磁的な保護のための装置と
   を含む前記ケースの前記開口内のフィードスルーと
   を備える密閉された植込可能な医療装置。
2. 前記導電性ブロックが絶縁材料により前記フェルールから離間される請求項１記載の医療装置。
3. 前記導電性ブロックが平坦な頂面を有する請求項１記載の医療装置。
4. 前記導電性ブロックから離間された電気回路と、該電気回路から延長して前記導電性ブロックの前記頂面に電気的に接続される導体とを含む請求項３記載の医療装置。
5. 前記ブロックの前記周部スカート部の一部が前記フェルールの前記直立する周部の一部と同一線上にある請求項１記載の医療装置。
6. 前記電気的または電磁的な保護のための装置がコンデンサを含む請求項１記載の医療装置。
7. 第３の点において前記フェルールの前記直立する周部に電気的に接続され、かつ第４の点において前記ブロックの前記周部スカート部に電気的に接続される電気的または電磁的な保護のための第２の装置をも含み、前記第３の点が、前記電気的または電磁的な保護のための第１の装置が接続される前記フェルールの前記第１の点の反対側にあり、前記第４の点が、前記電気的または電磁的な保護のための第１の装置が接続される前記ブロックの前記第２の点の反対側にある請求項１記載の医療装置。
8. 前記フィードスルーが同じ複数のフィードスルー列の１部材であり、該列が直線軸を規定する直線的な配置を有し、前記電気的又は電磁的な保護のための第１及び第２の装置が、前記直線軸から偏位されるよう配置される請求項７記載の医療装置。
9. （ａ）内表面と、外表面と、該内表面および該外表面との間に延長する開口とを有する金属ケースと、
   （ｂ）（１）前記ケースと封止係合状態にある前記開口の導電性フェルールと、
   （２）前記ケースの外表面から突出する第１の端部と該ケースの内表面から突出する第２の端部とを持つように、前記フェルールと前記開口とを貫通して延在する導電性ピンと、
   （３）前記フェルールの内部で該フェルールおよび前記ピンと封止係合状態に該ピンを支持する絶縁材料と、
   （４）前記ピンと電気的な接続状態に前記フェルールから離間される導電性ブロックと、
   （５）第１の端部と、第２の端部と、該端部間で、離間されたブロックとフェルールとに跨がる平坦部とを持ち、該第１の端部において前記フェルールに電気的に接続され、かつ該第２の端部において前記ブロックに電気的に接続される電気的または電磁的な保護のための装置と
   を含む前記ケースの前記開口内のフィードスルーと
   を備える密閉された植込可能な医療装置。
10. 前記導電性ブロックが絶縁材料により前記フェルールから離間される請求項９記載の医療装置。
11. 前記導電性ブロックが平坦な頂面を有する請求項９記載の医療装置。
12. 前記導電性ブロックから離間された電気回路と、該電気回路から延在して前記導電性ブロックの前記頂面に電気的に接続される導体とを含む請求項１１記載の医療装置。
13. 前記電気的または電磁的な保護のための装置がチップ・コンデンサを含む請求項９記載の医療装置。
14. 第１の前記コンデンサとは前記ブロックの反対側で電気的に接続される第２のチップ・コンデンサをも備える請求項１３記載の医療装置。
15. 前記フィードスルーが同じ複数のフィードスルー列の一部材であり、該列が直線軸を規定する直線的な配置を有し、前記チップ・コンデンサが、前記直線軸から偏位されるよう配置される請求項１４記載の医療装置。
16. （ａ）内表面と、外表面と、該内表面と該外表面との間に延長する開口とを有する金属ケースと、
    （ｂ）（１）前記ケースと電気的に連続状態にある導電性要素と、
    （２）前記ケースの外表面から突出する第１の端部と該ケースの内表面から突出する第２の端部とを有するように、前記開口を介して延在する導電性ピン要素と、
    （３）前記ピンと封止係合状態に該ピンを前記開口内に支持する絶縁材料と、
    （４）第１の点において前記ケースと電気的に連続する状態で導電性要素に対して接続され、かつ第２の点において前記ピンと電気的に連続する状態でフィードスルーの一部に電気的に接続されるチップ・コンデンサと
    を含む前記ケースの前記開口内のフィードスルーと
    を備える密閉された植込可能な医療装置。
17. 第１の点において前記ケースと電気的に連続する状態で前記導電性要素に電気的に接続され、かつ第２の点において前記ピンと電気的に連続する状態で前記フィードスルーの一部に電気的に接続される第２のチップ・コンデンサをも備え、前記接続が第１の前記チップ・コンデンサの接続とは前記フィードスルーの反対の側にある請求項１６記載の医療装置。

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