JP5555331B2 - 植込み型医療デバイスにエネルギーを貯蔵する焼結電極を備えた装置 - Google Patents

Description

本明細書は一般にエネルギー貯蔵に関し、より詳細には、植込み型医療デバイスにエネルギーを貯蔵する焼結電極に関する。

電気刺激療法は、一部の患者にとって有効であることが明らかになっている。例えば、不規則な心拍すなわち不整脈を患う患者には、心臓への電気刺激の印加が有効であることがある。患者の中には細動と呼ばれる特定のタイプの不整脈を患う者もいる。細動は、心房または心室など、心臓の様々な領域に影響を与えうる。細動が心室で起きると、心臓が血液を送り出す力が著しく低下し、患者に害をもたらす危険がある。電気刺激を患者に与えると、細動などの障害を患う患者を、正常な心拍を回復することによって効果的に治療することができることが明らかになっている。

細動等の障害はあらゆるときに起きる可能性があるので、デバイスは障害を治療するために簡易にアクセス可能であるデバイスを有することが有用である。いくつかの場合では、そのデバイスが携帯型または植込み型であれば有用である。携帯型または植込み型のデバイスの開発において、小型かつ軽量であり、所望される仕様を実施することができるサブコンポーネントを利用することが有用である。

本明細書は、植込み型医療デバイスのためのエネルギー貯蔵デバイスを含む、エネルギー貯蔵デバイスに関わる装置および方法を開示する。１つの実施形態は、コンデンサ・ケース内に配設された電極を含む装置を提供し、電極は基板上に配設された焼結部分を含む。導体は電極に接続され、ケースを通って、ケースの外部に配設された端子へと延びる。装置は、コンデンサ・ケース内に配設された追加の電極、電極と１つまたは複数の追加の電極との間に配設されたセパレータ、および１つまたは複数の追加の電極と電気的に接続する別の端子を含む。

本開示の１つの態様は、焼結電極を有するコンデンサを作製する方法に関する。方法の一実施形態によると、アノード材料がアノード箔体上に焼結され、カソードがコンデンサ・ケース内に置かれてアノード材料および箔体が積層され、アノードがコンデンサ・ケース内に封止されたアノード導体と接続され、ケースが電解質で充填され、封止される。様々な実施形態では、例えば、装置に接続された心臓律動管理回路を含むシステムなどのシステムが提供される。

発明の概要は本願の教示のいくつかの概要であり、本発明の主題の解釈を限定または網羅するものではない。本発明の主題のさらなる詳細は、詳細な説明および添付の特許請求の範囲に見出される。本発明の他の態様は、以下の詳細な説明を読み、理解し、本発明の一部を形成する図面を見れば、当業者には明らかになろう。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物によって定義される。

図面は一般に、例を使用して、本明細書で説明される様々な実施形態を図示する。図面は例示のために過ぎず、縮尺通りではないことがある。

いくつかの実施形態による、焼結コンデンサを含む医療システムの概略図。 いくつかの実施形態による、焼結コンデンサを含む医療システムの植え込まれた図。 様々な実施形態による、スラグ電極を含むコンデンサの平面図。 図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿って見た断面図。 図３Ｂの線３Ｃ−３Ｃに沿って見た断面図。 様々な実施形態による、導体がスラグと箔体との間に配設された、スラグ電極を含むコンデンサの平面図。 図４Ａの線４Ｂ−４Ｂに沿って見た断面図。 ケースおよびセパレータを図示しない、図４Ａの線４Ｃ−４Ｃに沿って見た部分断面図。 様々な実施形態による、焼結部分がケースの内部に配設された、コンデンサの平面図。 図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って見た断面図。 様々な実施形態による、電極、基板、およびセパレータの平面図。 様々な実施形態による、追加のセパレータ、追加の電極および追加の基板を示す、図６Ａの線６Ｂ−６Ｂに沿って見た断面図。 様々な実施形態による、それぞれが基板上の焼結部分を含む、電極の積層の平面図。 図７Ａの電極の積層の前面図。 いくつかの実施形態による、基板からまだ切り離されていない、入れ子状の焼結コンデンサ電極の平面図。 図８Ａの電極および基板の前面図。 いくつかの実施形態による、コンデンサを作製する方法。

本発明の以下の詳細な説明は、例を使用して、本発明の主題を実施することができる特定の態様および実施形態を示す添付の図面の主題について述べる。これらの実施形態は、当業者が本発明の主題を実施できるよう十分に詳細に説明されている。本開示の「ある（ａｎ）」、「１つの（ｏｎｅ）」または「様々な（ｖａｒｉｏｕｓ）」実施形態への言及は、必ずしも同じ実施形態を示しておらず、そのような言及は複数の実施形態を企図している。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味で解釈されるべきではなく、発明の範囲は、添付の特許請求の範囲ならびにそのような特許請求の範囲によって権利を与えられる法的均等物によってのみ定義される。

本明細書は、電気エネルギー貯蔵デバイスで使用するための焼結電極に関する。特定の実施例は、アルミニウムまたはその合金から形成された、焼結されたアノードを含む。ある実施例は、アルミニウム電解コンデンサで使用するためのものである。実施例は、基板の少なくとも１つの側面に配設された焼結部分を備えた電極を含む。いくつかの実施例は、複数の電極の基板が相互接続された電極の積層を含む。この相互接続法は、エッチングされた材料は壊れることが多いが、箔体は破壊の危険性が低い相互接続のためにともに曲げることができるので、エッチングされた電極を使用するエネルギー貯蔵デバイスを改善する。別の利益は、焼結の生成物である増加した表面積から生じる。

焼結は、電極の粒子間に多くの隙間（すなわち、空間）を形成する。焼結電極は、粒子間に隙間を有する粉砕された粒子に似たものである。隙間は電解質で充填され、静電容量は電解質に露出される表面積に比例するので、容積単位あたりの静電容量が増加する。エッチングは平坦な層の主要な表面に一般的に垂直な空洞を形成することになるため、エッチングされた電極は水平移動を制限するので、そのような隙間を備えた電極は、平坦な電極層の主要な表面に関して、電子の水平または平行移動を向上させる。したがって、いくつかの実施例では、このイオンの流れの増加により、エッチングされた箔体と比較して、ＥＳＲ（等価直列抵抗）が低い。

全体的に、本明細書で説明される焼結電極を使用するエネルギー貯蔵デバイスは、除細動器などの植込み型医療デバイスでの使用に十分適している。焼結は多様な形状を形成することができるので、焼結電極を使用して、基部として単純な円筒形または平行四辺形を有する角柱に対してカスタム形状を有するコンデンサなどのエネルギー貯蔵デバイスを形成することができる。さらに、電極がウェブから切り離され、コンデンサへと積層される前に、電極をウェブ上で入れ子状にすることなどによって、製造効率が改善される。言い換えると、入れ子にすることによって、より多くのウェブを電極に変換できることによって、廃棄物が減る。隙間は非常に小さく、電極を堅固にし、機械または組立人員による取扱いに耐えることができるようにする。これらの電極は、エッチングされた電極に対して、改善されたエネルギー密度を示し、したがって、特別な治療のためのエネルギー量を送達することができる、より小型の植込み型デバイスを作製するのに有用である。

図１は、いくつかの実施形態による、焼結コンデンサを含む医療システム１００の概略図である。医療システム１００は、心臓などへの治療的刺激を与える任意の数のシステムを表す。医療システムの実施例には、限定はされないが、植込み型ペースメーカー、植込み型除細動器、植込み型神経刺激デバイスおよび、体外除細動器を含むがこれに限定されない、体外から刺激を与えるデバイスを含む。

電子機器１０４は、センサー１０５を監視することによって患者を監視し、システム１００内の活動を監視および制御するものである。いくつかの実施例では、電子機器１０４は患者を監視し、不整脈などの治療するべき状態を診断し、患者へのエネルギー刺激パルスの送達を制御するものである。電子機器１０４は、誘導子を使用して無線で電力供給することができる。あるいは、電子機器１０４は、電池１０６によって電力供給することができる。いくつかの実施例では、電子機器１０４は、電池１０６から患者へと小さい治療的エネルギーバーストを送るものである。

除細動など、電池１０６が供給できるより高いエネルギー放電率を使用する治療では、コンデンサ１０８が使用される。電池１０６からのエネルギーは、コンデンサ１０８を充電するように電子機器１０４によって制御される。コンデンサ１０８は、患者へと放電して患者を治療するように電子機器１０４によって制御される。いくつかの実施例では、コンデンサ１０８は患者へと完全に放電し、別の実施例では、コンデンサはスイッチをオンにして治療的エネルギーを供給し、スイッチをオフにして治療の実施を停止する。

医療システム１００のいくつかの実施例は、任意のリードシステム１０１を含む。ある実施例では、植込み後、リードシステム１０１またはリードシステム１０１の一部分は、刺激しようとする組織と電気的に接続している。例えば、リードシステム１０１のいくつかの構成は、刺激電極１０２で組織と接触する。リードシステム１０１は、ヘッダ１０３の接続部を介して、システム１００の他の部分と接続する。システム１０１の実施例は、行うべき治療の必要に応じて、様々な数の刺激電極および／またはセンサーを使用する。

更なる実施例は、リード１０１なしで機能する。リードレスの実施例は、刺激しようとする組織と接触して配置することができ、または刺激しようとする組織に中間組織を通してショックを与えるように、組織の近傍に配置することができる。リードレスの実施例はより簡単に植え込むことができ、追加のリード部品を必要としないので、より安価とすることができる。ハウジング１１０は、リードレス構成の電極として使用することができる。

ある実施形態では、電子機器１０４は、コンデンサ１０８を放電して治療的除細動パルスを与えるように、電池１０６およびコンデンサ１０８に接続された電子心臓律動管理回路を含む。いくつかの実施例では、システム１００は、少なくとも約５０ジュールの除細動パルスを送達するようなサイズのアノードおよびカソードを含む。他の構成は、より多量のエネルギーを送達することができる。いくつかの構成は、より小さいエネルギーを送達する。いくつかの実施例では、エネルギー・レベルは、管理機関またはヨーロッパ国などの地理的地域に関連した標準によって義務付けられた送達されるエネルギー・レベルを達成するようにあらかじめ定められている。更なる実施形態では、アノードおよびカソードは、少なくとも約６０ジュールの除細動パルスを送達するようなサイズになっている。いくつかの実施例では、これは、米国などの別の地域の管理機関によって義務付けられたエネルギー・レベルを達成するように、あらかじめ定められたエネルギー・レベルである。いくつかの実施例では、電子機器１０４は、医療システム１００が、システム１００が使用される地域によって義務付けられたエネルギーのみを送達するように、除細動パルスの放電を制御するものである。いくつかの実施例では、３６ジュールのパルスが送達される。

アノードおよびカソードをパッケージにすると、効率を低下させることがある。例えば、電子機器およびコンデンサ１０８の電極に接続された導体間の相互接続は、効率を低下させる。したがって、アノードおよびカソードは、効率の低下を補償するサイズになっている。したがって、いくつかの実施形態では、コンデンサ１０８は少なくとも約５０ジュールの除細動パルスを送達するようなサイズおよびパッケージにされたアノードおよびカソードを含む。少なくとも約６０ジュールの除細動パルスを送達するようなサイズおよびパッケージにされたものもある。

いくつかの焼結電極の実施例の１つの特性は、少なくとも１つのアノードおよびカソードが、１立方センチメートルあたり７４．５マイクロファラッドを有するエッチングされたコンデンサの少なくとも１つのアノードおよびカソードのＡＣ静電容量より、約２３％大きいＤＣ静電容量を有することである。いくつかの実施例では、少なくとも１つのアノードおよびカソードは、４４５総電圧で１立方センチメートルあたり少なくとも９６．７マイクロファラッドのＡＣ静電容量を有する。いくつかの実施例では、これは約４１５ボルトの動作電圧に匹敵する。これは、１立方センチメートルあたり７４．５マイクロファラッドを有するエッチングしたコンデンサに対して、３０％の改善である。総電圧は、電極の１平方センチメートルあたり１ミリアンペアの漏洩を許す電圧である。いくつかの実施例は、４１５ボルトに劣化する。

ある実施例では、コンデンサ１０８は、電解質を維持するように封止されたコンデンサ・ケース１１２を含む。いくつかの実施例では、コンデンサ・ケース１１２は溶接されている。いくつかの場合では、コンデンサ・ケース１１２は密封されている。別の実施例では、コンデンサ・ケース１１２は電解質を維持するように封止されているが、二原子水素ガスまたはヘリウム分子など、他の物質は通過できるようにする封止剤で封止されている。これらの実施例のいくつかは、エポキシ封止剤を使用する。

密閉されたデバイス・ハウジング１１０を使用して、電池１０６、電子機器１０４、およびコンデンサ１０８などのコンポーネントを収容する。いくつかの実施例では、密閉されたデバイス・ハウジング１１０内にコンポーネントを溶接することによって、密閉性がもたらされる。他の実施例では、ハウジング１１０の各部分を、エポキシなど樹脂系接着剤などの接着剤で互いに接着する。したがって、ハウジング１１０のいくつかの実施例は、エポキシ封止した継目またはポートを含む。限定はされないが、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、ポリマー材料、またはこれらの材料の組み合わせを含む、いくつかの材料を使用して、ハウジング１１０を形成することができる。様々な実施例では、ハウジング１１０およびケース１１２は生体適合性である。

コンデンサ１０８は、より小さく、より安価で作製することができるので、本発明の電極技術によって、一部改善される。これらの電極によってもたらされる改善は、限定はされないが、写真用フラッシュ機器などに使用されるコンデンサを含む、高エネルギー、高電圧、または空間効率の良いコンデンサが望ましい用途にとって適切である。本発明の主題は、限定はされないが、アルミニウムを含む、表面積の大きい焼結電極から利益を得るエネルギー貯蔵デバイスにも及ぶ。本明細書で説明される電極は、積層型コンデンサに加えて、巻回された円筒型コンデンサにも組み込むことができる。

図２は、いくつかの実施形態による、患者２０１に植え込まれた、焼結コンデンサを含む医療システム２００の植え込まれた図である。システムは、少なくとも右心室２０８を刺激するように、心臓２０６を通って右心室２０８へと延びる、第１のリード２０４に接続された心臓律動管理デバイス２０２を含む。システムはまた、心臓２０６を通って左心室２１２へと延びる、第２のリード２１０も含む。様々な実施形態では、第１のリード２０４および第２のリード２１０の一方または両方は、固有の心臓信号を感知し、心臓を刺激する電極を含む。第１のリード２０４は、右心房２１４および右心室２０８と直接接触して（例えば、触れて）、これらの両方の組織領域を感知し、および／または刺激する。第２のリード２１０は、左心房２１６および左心室２１２と直接接触して、これらの両方の組織領域を感知し、および／または刺激する。心臓律動管理デバイス２０２は、リードの電極間または１つまたは複数のリード電極と心臓律動管理デバイス２０２との間で、エネルギーを心臓に与えるために、リード電極を使用する。いくつかの実施例では、心臓律動管理デバイス２０２はプログラム可能であり、プログラマ２２０とプログラミング情報を無線通信２１８する。いくつかの実施例では、プログラマ２２０は、心臓律動管理デバイス２０２のエネルギー貯蔵デバイスを無線２１８で充電する。

図３Ａは、様々な実施形態による、スラグ電極３０５を含むコンデンサ３００の平面図である。図３Ｂは、図３Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿って見た断面図である。図３Ｃは、図３Ｂの線３Ｃ−３Ｃに沿って見た断面図である。アノード３０６がコンデンサ・ケース３０２内に配設されている。アノード３０６は、基板３１０上に配設された焼結部分３０８を含む。いくつかの実施例では、焼結部分３０８は、基板３１０上に焼結されている。これらの実施例では、焼結部分３０８の粒子が、焼結部分３０８を形成する焼結工程を使用して、基板３１０に機械的および電気的に接続される。いくつかの実施例では、焼結部分３０８は、締結具、接着または溶接、あるいはそれらの組み合わせなどによって、基板３１０に接続される。本明細書で使用される場合、締結具は、コンポーネントを互いに機械的に締結する、リベット、クランプ、ねじ、これらの締結具と他の締結具との組み合わせを含むことができる。任意で、基板３１０の第１の側面に配設された焼結部分３０８に加えて、第２の焼結部分３１１を基板３１０の第２の側面に配設することができる。いくつかの実施形態では、焼結部分３０８の厚さは、第２の焼結部分３１１の厚さと実質的に同じである。いくつかの実施形態では、焼結部分３０８の厚さは、第２の焼結部分３１１の厚さと異なる。本明細書で説明される、基板の１つの側面に配設された焼結された材料を備えた電極は、本発明の主題の範囲から逸脱することなく、基板の２つの側面に配設された焼結された材料を有する基板で構成することもできることを理解されたい。

本明細書で使用される場合、スラグ３０５は、アノード３０６の焼結部分３０８および焼結部分３０８が機械的に固定される任意のオプションの基板３１０を含む。いくつかの実施例は、モノリシックの焼結部分３０８を含む独立型のスラグなどのスラグ３０５を含む。いくつかの実施例では、スラグ３０５は、コンデンサの極性の唯一のスラグであるという点において独立型である。焼結部分３０８は、可動なサブコンポーネントがない規則的な結晶または粒子構造を有する堅固な構造であるという点においてモノリシックである。アノード３０６などの電極は、スラグ３０５に加えて、限定はされないが、相互連結部および／またはアノード導体３１２などの導体を含む、スラグ３０５と電気的に接続する任意の他の部分を含む。例えば、アノード導体３１２は、スラグ３０５に比べて、比較的少量の静電容量を占めるにも関わらず、アノード３０６のいくらかの部分を形成する。

いくつかの実施例では、基板３１０はアルミニウム箔である。様々な実施例で、アルミニウム箔は、０．２０ｍｍ（０．００８インチ）／０．２ｍｍ未満の厚さを有する。いくつかのアルミニウム箔は、０．１３ｍｍ（０．００５インチ）未満または０．１３ｍｍ（０．００５インチ）と等しい厚さである。これらの箔体は手で簡単に曲げられ、手で簡単に破られる。より厚い基板も、さらに可能である。

アノード導体３１２は、焼結部分３０８および基板３１０の一方または両方と接続される。アノード導体３１２は、コンデンサ・ケース３０２の外部に配設されたアノード端子３１４へと、コンデンサ・ケース３０２を通って封止的に延び、アノード端子３１４は焼結部分３０８と電気的に接続している。いくつかの実施例は貫通接続部３２４を使用する。いくつかの実施例では、貫通接続部はガラスを含む。いくつかの実施形態では、貫通接続部はエポキシを含む。いくつかの実施例では、アノード導体３１２の内部長さ（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｌｅｎｇｔｈ）３１３は、アノード３０６の焼結部分３０９に配設されており、焼結部分３０８が内部長さ３１３を包囲する。これらの実施形態のいくつかでは、アノード３０６は、内部長さ３１３の端部３１５および内部長さ３１３の側面３１７を含む内部長さ３１３の周りで、該内部長さ３１３に、焼結されている。

いくつかの実施例では、スラグは多面体であり、アノード導体が、アノード３０６の面に実質的に垂直に、アノード３０６の面を通って延びる。いくつかの実施例は、縁が丸みを帯びた多面体形状を有するアノード３０６を含む。曲面または曲線面を有するアノード３０６も企図されている。様々な実施形態では、アノード３０６は、厚さＴ_１（任意でＴ_１’）が約３００〜約４００マイクロメートルであるが、本発明の主題はこれに限定されない。

更なる実施形態では、アノード導体３１２はスラグの側面に固着される。これらの実施形態は、内部長さ３１７を含まない。これらの実施形態のいくつかでは、アノード導体の端面３１９はスラグに接続される。端面３１９は、溶接、接着または締結具、或いはそれらの組み合わせなどの別の方法によって、焼結または固着することができる。

代替実施例は、基板３１０に接続されたアノード導体３１２を含み、アノード導体３１２が焼結部分３０８と機械的に接触することなく、焼結部分３０８と電気的に接続する。アノード導体３１２を基板３１０に接合するために、限定はされないが、溶接、接着、締結具、およびそれらの組み合わせを含む、様々な接続方法が使用される。

限定はされないが、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、ポリマー材料、またはこれらの材料の組み合わせを含む、いくつかの材料を使用して、ケース３０２を形成することができる。ケース３０２は、電解質３０４を維持するように封止される。限定はされないが、スズキ・テクノ社（Ｓｕｚｕｋｉ−Ｔｅｃｈｎｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の電解質型番１１８４を含む、様々な電解質を使用することができる。いくつかの実施例では、ケース３０２は、エポキシを含むがこれに限定されない、樹脂系の封止剤などの封止剤を含む。いくつかの実施例は、ケースの各部分を互いに封止するように封止し、または貫通接続部などのサブコンポーネントを１つまたは複数のケース部分に封止する、ゴム封止剤を含む。いくつかの実施例では、ケース３０２はサブコンポーネントとともに溶接される。ある実施例では、ケース３０２は密封されている。いくつかの実施例は、１つまたは複数の埋め戻しポートを含むケースを含むが、本発明の主題はこれに限定されない。

カソード３１６もまた、コンデンサ・ケース３０２内に配設されている。いくつかの実施例では、カソード３１６は平坦な層である。これらの実施例のいくつかは、厚さが約２０マイクロメートルである。いくつかの実施例では、ケース３０２は陰極性であり、カソード３１６の一部である。更なる実施形態では、ケース３０２は陰極性ではなく、カソードはケースから電気的に絶縁され、またはケースは導電性ではない。カソード３１６の材料は、コーティング工程または、限定はされないが、焼結を含む別の工程を使用して、ケース上に配設することができ、またはケースに機械的に接続されることなく、ケースに配設することができる。様々な実施形態では、セパレータ３２０は、カソード３１６とアノード３０６の焼結部分３０８および基板３１０との間に配設される。ある実施例では、セパレータ３２０は、１つまたは複数のクラフト紙の層を含む。様々な実施例では、アノード導体３１２のためのポートを形成するようにセパレータ３２０に穴が切られている。セパレータ３２０およびカソード３１６はスラグ３０５を包囲する（すなわち、スラグ３０５の周りで曲がり、または形成される）ように図示されているが、いくつかの実施形態では、その側面上でスラグ３０５を支持する平坦な層を含む。いくつかの実施例は、コンデンサ・ケース３０２の外側に配設され、カソード３１６と電気的に接続するカソード端子３２２を含み、アノード端子３１４およびカソード端子３２２は互いに対して電気的に絶縁している。

図４Ａは、様々な実施形態による、導体がスラグと箔体との間に配設された、スラグ電極を含むコンデンサ４００の平面図である。図４Ｂは、図４Ａの線４Ｂ−４Ｂに沿って見た断面図である。図４Ｃは、ケースおよびセパレータを図示しない、図４Ａの線４Ｃ−４Ｃに沿って見た部分断面図である。アノード４０６がコンデンサ・ケース４０２内に配設されている。アノード４０６は、基板４１０上に配設された焼結部分４０８を含み、いくつかの実施例では、焼結部分４０８は、基板４１０上に焼結されている。いくつかの実施例では、焼結部分４０８は、接着、溶接、または締結具およびそれらの組み合わせなどによって、基板４１０に接続される。

スラグ４０５は、アノード４０６の焼結部分４０８および焼結部分４０８が機械的に接続される基板４１０を含む。いくつかの実施例は、モノリシックの焼結部分４０８を含む独立型のスラグなどのスラグ４０５を含む。アノード導体４１２は、焼結部分４０８と基板４１０との間に挟まれている。アノード導体４１２は、コンデンサ・ケース４０２の外部に配設されたアノード端子４１４へと、コンデンサ・ケース４０２を通って封止的に延び、アノード端子４１４は焼結部分４０８と電気的に接続している。いくつかの実施例は貫通接続部４２４を使用する。いくつかの実施例では、貫通接続部はガラスを含む。いくつかの実施形態では、貫通接続部はエポキシを含む。焼結部分４０８および基板４１０は内部長さ４１３を包囲する。これらの実施形態のいくつかでは、アノード４０６が、内部長さ４１３の端部４１５および内部長さ４１３の側面４１７に焼結されることを含んで、内部長さ４１３に焼結されている。更なる実施形態では、接着、溶接、締結具、またはそれらの組み合わせによって、アノード導体４１２は、焼結部分４０８および基板４１０の一方または両方と機械的に接続される。

カソード４１６もまた、コンデンサ・ケース４０２内に配設されている。いくつかの実施例では、ケース４０２は陰極性であり、カソード４１６の一部である。更なる実施形態では、ケース４０２は陰極性ではなく、カソードはケースから電気的に絶縁され、またはケースは導電性ではない。セパレータ４２０およびカソード４１６はスラグ４０５を包囲する（すなわち、スラグ４０５の周りで曲がり、または形成される）ように図示されているが、いくつかの実施形態では、その側面上でスラグ４０５を支持する平坦な層を含む。カソード４１６の材料は、コーティング工程または、限定はされないが、焼結を含む別の工程を使用して、ケース上に配設することができ、またはケースに機械的に接続されることなく、ケースに配設することができる。様々な実施形態では、セパレータ４２０は、カソード４１６とアノード４０６の焼結部分４０８および基板４１０との間に配設される。いくつかの場合では、セパレータ４２０は、１つまたは複数のクラフト紙の層を含む。いくつかの実施例は、コンデンサ・ケース４０２の外側に配設され、カソード４１６と電気的に接続するカソード端子４２２を含み、アノード端子４１４およびカソード端子４２２は互いに対して電気的に絶縁している。電解質が空間４０４内に配設される。

アノード導体４１２は、アノード導体と基板４１０との間の接触する接点に、配設され、焼結部分４０８によって主に包囲されて示されているが、焼結部分４０８によってより少なく包囲することもできる。アノード導体４１２と焼結部分４０８および基板４１０の一方または両方との間の空間も、さらに可能である。

図５Ａは、様々な実施形態による、焼結部分がケースの内部に配設された、コンデンサ５００の平面図である。図５Ｂは、図５Ａの線５Ｂ−５Ｂに沿って見た断面図である。アノード５０６がコンデンサ・ケース５０２内に配設されている。アノード５０６は、焼結、溶接、接着、締結具、またはそれらの組み合わせなどによって、アノード導体５１２を包囲する、焼結された部分またはスラグ５０８を含む。いくつかの実施例は、モノリシックのスラグ５０８を含む独立型のスラグなどのスラグ５０５を含む。アノード導体５１２は、コンデンサ・ケース５０２の外部に配設されたアノード端子５１４へと、コンデンサ・ケース５０２を通って封止的に延び、アノード端子５１４は焼結部分５０８と電気的に接続している。いくつかの実施例は貫通接続部５２４を使用する。いくつかの実施例では、貫通接続部はガラスを含む。いくつかの実施形態では、貫通接続部はエポキシを含む。いくつかの実施形態は、ゴムを含む貫通接続部を含む。封止剤の組み合わせも、さらに可能である。焼結部分５０８および基板５１０は内部長さ５１３を包囲する。これらの実施形態のいくつかでは、アノード５０６が、内部長さ５１３の端部５１５および内部長さ５１３の側面５１９に焼結されることを含んで、内部長さ５１３に焼結されている。

カソード５１７がコンデンサ・ケース５０２上に配設され、焼結部分５１６を含む。いくつかの実施例では、焼結部分５１６はケース５０２上に焼結されている。更なる実施形態では、焼結部分は、ケース５０２に隣接して、または当接して配置され、ケース５０２と電気的に接続する。いくつかの実施例では、焼結部分は、限定はされないが、溶接、接着、締結具、またはそれらの組み合わせを含む焼結以外の方法で、ケースと機械的に接続される。ケース５０２は陰極性であり、カソード５１７の一部である。様々な実施形態では、セパレータ５２０が、カソード５１７とアノード５０６の焼結部分５０８および基板５１０との間に配設される。いくつかの場合では、セパレータ５２０は、１つまたは複数のクラフト紙の層を含む。いくつかの実施例は、コンデンサ・ケース５０２の外側に配設され、カソード５１６と電気的に接続するカソード端子５２２を含み、アノード端子５１４およびカソード端子５２２は互いに対して電気的に絶縁している。組立てを助けるために、いくつかの実施形態は、電解質を通るイオン輸送が可能である限り、バンドまたは接着剤などでセパレータ５２０をスラグ５０５に接着または固定する。

図６Ａは、電極、基板、およびセパレータの平面図である。図６Ｂは、様々な実施形態による、追加のセパレータ、追加の電極および追加の基板を示す、図６Ａの線６Ｂ−６Ｂに沿って見た断面図である。実施例は２つの要素６１４を示す。複数のアノード６０１が図示されており、それぞれが各基板６０４上に配設された焼結部分６０２を含む。それぞれの要素は、セパレータ６０６でカソード６０８から分離されたアノード６０１を含む。要素は、様々なエネルギー貯蔵容量を提供するように、互いに積層することができる。これにより、製造者は、共通の部品を使用して、多様な治療のためのコンデンサを製造することができる。様々な実施例では、セパレータ６０６’が要素を電気的および機械的に分離する。

要素の積層が形成された後、いくつかの実施例は、相互連結部６１５を使用して、カソード６０８を互いに相互連結する。いくつかの実施例では、相互連結部６１５は複数の電極に溶接された堅固な導体棒である。アノードは、いくつかの実施形態では、導電性の相互連結部を介して連結されており、またはそれぞれの基板６１０を相互連結することによって、任意で相互連結することができる。いくつかの実施例では、基板は端面６１２を画成するようにともに押し付けられ、端面６１２に沿って導体棒を溶接することができ、または他の方法で溶接を行うことができる。企図される溶接は、限定はされないが、レーザー溶接を含む。

図７Ａは、様々な実施形態による、それぞれが基板上の焼結部分を含む、電極の積層の平面図である。図７Ｂは、図７Ａの電極の積層の前面図である。いくつかの実施形態では、積層７００はアノードである。アノードの表面積を増加するために、いくつかのスラグが互いに対して配置され、それぞれが基板上に配設された焼結部分を含む。第１のスラグは焼結部分７０２および基板７１０を含む。第２のスラグは焼結部分７０４および基板７１２を含む。第３のスラグは焼結部分７０６および基板７１４を含む。第４のスラグは焼結部分７０８および基板７１６を含む。

様々な実施例では、スラグは互いに機械的および電気的に相互連結される。いくつかの実施例では、スラグはそれぞれ互いに当接し、当接を介して電気的に連結される。いくつかの実施例では、焼結された部分は、積層の軸に沿っていくつかのスラグに電圧を印加するなどによって、抵抗溶接を使用して、互いに溶接される。いくつかの実施例では、いくつかのスラグの層は、接着、溶接、締結具、またはそれらの組み合わせなどによって、それぞれ基板を相互連結することによって、相互連結される。いくつかの実施例では、基板は端面７１８を画成するように相互連結される。端面に沿って、相互接続構成は、溶接（レーザー溶接を含むがこれに限定されない）、接着締結具およびそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。さらに、基板は狭圧（ｐｉｎｃｈｉｎｇ）および溶接などによって、抵抗溶接することができる。

図示された構成では、第１の焼結部分７０２は第１の基板７１０上に焼結され、第２の焼結部分７０４は第２の基板７１２上に焼結される。第１の基板７１０は第２の焼結部分７０４に面し、これに当接する。更なる構成では、第２のスラグは反転され、第１の基板７１０が第２の基板７１２に当接する。

図示された構成では、複数のアノードが積層高さＨ_７に積層され、焼結されたアノードの少なくとも２つが、高さＨ_７に垂直な、実質的に異なる幅Ｗ_７をそれぞれ有し、複数の焼結されたアノードが輪郭縁部７１８を画成するようになっており、輪郭縁部７１８は最上位の焼結部分７０２の主要な上面７２０と最下位の基板７１６の主要な底面７２２との間を延びる。したがって、主要な上面７２０および主要な底面７２２は異なる面積を有する。主要な上面７２０および主要な底面７２２は実質的に平行である。

別の構成では、複数のスラグが積層高さＨ_７に積層され、焼結されたアノードの少なくとも２つが、高さＨ_７に垂直な、実質的に等しい幅Ｗ_７をそれぞれ有し、複数の焼結されたアノードが高さＨ_７に実質的に平行な側面を画成するようになっている。図示された構成では、主要な上面７２０および主要な底面７２２は同様の形状である。更なる実施形態では、同様の形状ではない。

図８Ａは、いくつかの実施形態による、基板からまだ切り離されていない、入れ子状の（ｎｅｓｔｅｄ）焼結コンデンサ電極の平面図である。図８Ｂは、図８Ａの電極および基板の前面図である。電極８０２は基板８０４に焼結されている。様々な実施形態では、焼結部分はウェブ８００から切り離される。いくつかの実施例では、スラグは、使用される工程に応じて、図示された境界線上、境界線の周囲、または境界線の内側で切断される。相互連結部として使用されるなど、箔体が所望される場合、１つまたは複数のスラグが図示された境界線の周りで切り離される。箔体が所望されない場合、境界線８０６など、実質的に図示された境界線で、１つまたは複数のスラグを切り離すことができる。いくつかの実施形態では、ある工程で、新しい切断面または直角の縁部などを形成するように、スラグを切断する。図８Ｂは図８Ａの電極および基板の前面図であり、スラグが同じ高さであることを示している。本発明の主題はこれに限定されない。

図９は、いくつかの実施形態による方法である。９０２では、方法は、電極材料を電極基板上に焼結する工程を含む。９０４では、方法は、電極材料および基板を、セパレータによって電極材料および電極基板から分離されたカソードを含むコンデンサ積層内に積層する工程を含む。９０６では、方法は、コンデンサ積層をコンデンサ・ケース内に配設する工程を含む。９０８では、方法は、電極材料を、コンデンサ・ケースを通って配設された電極導体に接続する工程を含む。９１０では、方法は、電解質の流れに抵抗する封止剤で、電極導体をコンデンサ・ケースに封止する工程を含む。９１２では、方法は、コンデンサ・ケースを電解質で充填する工程を含む。９１４では、方法は、電解質をコンデンサ・ケース内に封止する工程を含む。

本出願は、本発明の主題の適合または変形も対象とするものである。上記の説明は例示のためのものに過ぎず、制限するものではないことを理解されたい。本発明の主題の範囲は、添付の特許請求の範囲、ならびにそのような特許請求の範囲によって権利を与えられる法的均等物の全範囲を参照して、決定されるべきである。

Claims (8)

1. 電解質を維持するように封止されたコンデンサ・ケースであって、陰極性であるコンデンサ・ケースと、
   該コンデンサ・ケース内に配設された第１の電極であって、基板に配設された焼結部分を含む第１の電極と、
   該焼結部分と電気的に接続する該基板に接続される導体であって、該コンデンサ・ケースを通って、該コンデンサ・ケースの外部に配設された第１の端子へと封止的に延び、該第１の端子が該焼結部分と電気的に接続している導体と、
   該コンデンサ・ケース内に配設された第２の電極であって、該コンデンサ・ケースの壁部に配設される焼結部分を含む第２の電極と、
   該第１の電極と該第２の電極との間に配設されたセパレータと、
   該コンデンサ・ケースの外部に配設された第２の端子であって、該第２の電極と電気的に接続している第２の端子と、
   を含み、
   該第１の端子と該第２の端子は互いに対して電気的に絶縁している、装置。
2. 前記第１の電極が陽極性であり、前記第２の電極が陰極性である、請求項１に記載の装置。
3. 前記第１の電極および前記第２の電極が、１立方センチメートルあたり７４．５マイクロファラッドの静電容量を有するエッチングされたコンデンサのＡＣ静電容量より、２３％大きいＤＣ静電容量を有する、請求項１に記載の装置。
4. 前記ＡＣ静電容量が、４４５総電圧で１立方センチメートルあたり少なくとも９６．７マイクロファラッドである、請求項３に記載の装置。
5. 前記第１の電極は、その相対向する側が焼結されている基板を含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記第１の電極および前記第２の電極が単一パルスを与えるようなサイズである、請求項１に記載の装置。
7. 前記第１の電極および前記第２の電極が３６ジュールのパルスを与えるようなサイズである、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１の電極および前記第２の電極が３６ジュールのパルスを与えるようなサイズおよびパッケージである、請求項６に記載の装置。