SE430467B - Implantable carbon electrode - Google Patents

Implantable carbon electrode

Info

Publication number
SE430467B
SE430467B SE7702777A SE7702777A SE430467B SE 430467 B SE430467 B SE 430467B SE 7702777 A SE7702777 A SE 7702777A SE 7702777 A SE7702777 A SE 7702777A SE 430467 B SE430467 B SE 430467B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
electrode
carbon
pyrolytic carbon
implantable
carbon electrode
Prior art date
Application number
SE7702777A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE7702777L (en
Inventor
G Richter
H Boder
Original Assignee
Siemens Ag
Sigri Elektrographit Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Ag, Sigri Elektrographit Gmbh filed Critical Siemens Ag
Publication of SE7702777L publication Critical patent/SE7702777L/en
Publication of SE430467B publication Critical patent/SE430467B/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02Details
    • A61N1/04Electrodes
    • A61N1/05Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/056Transvascular endocardial electrode systems
    • A61N1/0565Electrode heads

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Electrodes For Compound Or Non-Metal Manufacture (AREA)

Description

15 20 25 30 35 H0 7702777-9 2 Retningselektroder, som består av metaller, såsom t.ex. platina, åstadkommer en degenerering av den till elektroden angränsande väv- naden inom en tidrymd av ungefär 2 - H veckor, vilken ger sig till känna genom uppkomst av ett icke retbart bindvävnadsskikt. Följden därav är en kontinuerlig stigning av retningströskeln, för vars över- vinnande en stor ström erfordras. Därmed stiger även retningsspän- ningen, som kan uppdelas i en ohmsk förlust på kroppsmotståndet och i en övervägande vid elektroden uppkommande polarisationsförlust, var- vid polarisations-andelen kan ligga över vattnets sönderdelningsspän- ning, varigenom framför allt en säker fixering av retningselektroden i kroppen försvåras. 15 20 25 30 35 H0 7702777-9 2 Direction electrodes, which consist of metals, such as e.g. platinum, causes a degeneration of the tissue adjacent to the electrode within a period of about 2 - H weeks, which is manifested by the formation of a non-irritable connective tissue layer. The consequence of this is a continuous rise of the excitation threshold, for the overcoming of which a large current is required. This also increases the excitation voltage, which can be divided into an ohmic loss of body resistance and a predominant loss of polarization occurring at the electrode, whereby the polarization proportion can be above the decomposition voltage of the water, whereby a secure fixation of the excitation electrode in the body is made more difficult. .

För undanröjande av denna nackdel har föreslagits att använda av kol eller grafit bestående retningselektroder, på vilkas yta utbildas endast en tunn bindvävskapsel. De ifrågavarande materialen har på grund av sina mekaniska egenskaper emellertid icke vunnit insteg i praktiken för detta ändamål, eftersom särskilt nötníngen och den rela- tiva brott-sannolikheten för human-implantat är ofördelaktiga och li- kaledes den förhållandevis stora polarisatíonsspänningen icke är till- fredsställande. Ändamålet med uppfinningen är att utföra implanterbara kolelek- troder på sådant sätt, att de uppvisar hög mekanisk stabilitet och vid långtidsdrift förbrukar möjligast liten energi.To eliminate this drawback, it has been proposed to use carbon or graphite-containing irritating electrodes, on the surface of which only a thin connective tissue capsule is formed. Due to their mechanical properties, however, the materials in question have not gained ground in practice for this purpose, since in particular the wear and the relative probability of breakage of human implants are disadvantageous and also the relatively high polarization voltage is not satisfactory. . The object of the invention is to make implantable carbon electrodes in such a way that they exhibit high mechanical stability and in long-term operation consume as little energy as possible.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med en kolelektrod, vars elektrodhuvud åtminstone på ytan består av pyrolytiskt kol.This object is achieved according to the invention with a carbon electrode, the electrode head of which consists at least on the surface of pyrolytic carbon.

Pyro-kol bildas ur kolvätehaltiga gaser, som sönderdelas på ytan av ett upphettat substrat. Genom styrning av avskiljningsvillkoren, såsom avskiljningstemperatur och tryck, reaktionsgasens sammansättning och kvarhållningstid, är det möjligt att inom vida gränser förändra tätheten och mikrostrukturen av det pyrolytiska kolet. Den mekaniska stabiliteten nos pyro-kol är inom dessa gränser emellertid större än stabiliteten av normala kol- och grafitkroppar som föreslagits för retningselektroder. Brotthållfastheten hos pyrolytiskt kol kan.dessutom på enkelt sätt ytterligare ökas genom samtidig avskiljning av stabila karbider bildande element. Som jämförelse kan nämnas att böjbrotthåll- fastheterna uppgår till: normal grafit pyrolytiskt kol pyrolytiskt kol med - cirka 10% kiaai cirka soo kn/mmz d Pyrolytiskt kol är vidare utomordentligt nötningsbeständigt och reagerar icke med blod och andra i kroppen befintliga ämnen. upp till 50 km/mma cirka 159 kr/mmz 10 15 20 25 30 35 Ä0 3 7702777-9 Elektrodhuvudet hos retningselektroden kan i sin helhet bestå av pyrolytiskt kol eller innehålla en kärna av något annat material, vars yta är överdragen med ett skikt av pyrolytiskt kol. Tjockleken av detta skikt uppgår enligt uppfinningen till minst 0,05 mm. Sär- skilt fördelaktigt är det enligt uppfinningen att på ytan aktivera det pyrolytiska kolet genom en partiell oxidation, varmed förstås bildandet av en med talrika fräthål och säckliknande mikroporer för- sedd yta. 1 Aktiveringen av pyrokolet sker genom oxiderande gaser och ångor, oxiderande syror eller också på elektrokemisk väg. Elektrodhuvudet upphettas för detta ändamål exempelvis i en syre-, luft-, vattenånga- eller koldioxid-haltig atmosfär till en temperatur mellan H00 och 800°C under mindre än en timme, varvid de gynnsammaste villkoren kan be- stämmas genom enkla för-försök.Pyro-carbon is formed from hydrocarbonaceous gases which decompose on the surface of a heated substrate. By controlling the separation conditions, such as separation temperature and pressure, the composition of the reaction gas and the retention time, it is possible to change the density and microstructure of the pyrolytic carbon within wide limits. However, the mechanical stability of nos pyro-carbon within these limits is greater than the stability of normal carbon and graphite bodies proposed for excitation electrodes. In addition, the fracture toughness of pyrolytic carbon can be further increased in a simple manner by simultaneous separation of stable carbide-forming elements. For comparison, the flexural strength strengths are: normal graphite pyrolytic carbon pyrolytic carbon with - about 10% kiaai about soo kn / mmz d Pyrolytic carbon is also extremely abrasion resistant and does not react with blood and other substances present in the body. up to 50 km / mma approx. SEK 159 / mmz 10 15 20 25 30 35 Ä0 3 7702777-9 The electrode head of the irritating electrode may in its entirety consist of pyrolytic carbon or contain a core of another material, the surface of which is coated with a layer of pyrolytic carbon. According to the invention, the thickness of this layer amounts to at least 0.05 mm. According to the invention, it is particularly advantageous to activate the pyrolytic carbon on the surface by a partial oxidation, by which is meant the formation of a surface provided with numerous etching holes and sack-like micropores. 1 The activation of the pyrocarbon takes place by oxidizing gases and vapors, oxidizing acids or also by electrochemical means. The electrode head is heated for this purpose, for example in an oxygen, air, water vapor or carbon dioxide-containing atmosphere to a temperature between H00 and 800 ° C for less than one hour, whereby the most favorable conditions can be determined by simple preliminary experiments.

Genom aktiveringen av det pyrolytíska kolet kan polarísationsför- lusterna, som uppträda vid gränsytan mellan elektroden och vävnaden och som icke bidraga till ökande av fältstyrkan i den angränsande ret- bara vävnaden, hållas mycket låga. På detta sätt åstadkommes vid den implanterbara elektroden enligt uppfinningen såväl en ringa avkapsling genom bindvävsbildning som även en ringa energiförbrukning och i för- bindelse därmed goda permanentdriftsförhållanden, eftersom strömtät- heten vid retningströskeln icke ökas under varaktigheten av implante- ringen.By activating the pyrolytic carbon, the polarization losses which occur at the interface between the electrode and the tissue and which do not contribute to increasing the field strength in the adjacent irritable tissue can be kept very low. In this way, the implantable electrode according to the invention achieves both a slight encapsulation by connective tissue formation as well as a low energy consumption and in connection therewith good permanent operating conditions, since the current density at the stimulation threshold is not increased during the duration of the implantation.

Uppfinningen skall närmare förklaras i det följande genom exempel.The invention will be explained in more detail below by way of example.

En ur en finkornig grafitkropp utarbetad elektrod försågs vid en temperatur av 120000 i en propan-atmosfär, vars partialtryck var cirka 0,2 bar, med ett skikt av pyrolytiskt kol. Kolet avlagrades, ända till uppkomst av ett slutet ytskikt, likaledes i porerna i grafitkroppen, varigenom kroppens hållfasthet ungefär fördubblades. Tjockleken av yt- skiktet uppgick till 60-80 pm. En andra elektrod utarbetades ur en, vid en temperatur av omkring l300°C likaledes av propangas alstrad pyrolytisk kolkropp, med utpräglat isotrop mikrostruktur, och graderades för aktivering under l h vid 850°C i en vattenångström. Dessa elektroder och för jämförelseändamål en platina-iridium-retningselektrod implante- rades i låret på kattor. Driftsresultaten är angivna i följande tabell: Elektrod Pyrokol Pyrokol aktiverat Platina-Iridium Början av försöket ström 0,18 mA 0,16 mA 0,15 mA spänning O,Uü V 0,l2 V 0,16 V efter 20 dagar ström 0,17 mA 0,18 mA 0,U2 mA spänning 0,ü8 v 0,11 V 0,45 V 7702777-9 " -n Implanterbara elektroder med ett elektrodhuvud åv ytligt akti- verat pyrolytiskt kol uppvisar enligt undersökningsresultaten en aringa polarisatíon och lämpar sig därför i särskilt hög grad för användning som.retníngse1ektroder för hjärt-pacemaker. Eftersom för retningsförloppet till följd av den ringa retníngströskelökningen ringa energi förbrukas, är livslängden hos strömkällan hög och den kan även utföras liten.An electrode prepared from a fine-grained graphite body was provided at a temperature of 120,000 in a propane atmosphere, the partial pressure of which was about 0.2 bar, with a layer of pyrolytic carbon. The carbon was deposited, until the formation of a closed surface layer, likewise in the pores of the graphite body, whereby the strength of the body approximately doubled. The thickness of the surface layer was 60-80 pm. A second electrode was prepared from a pyrolytic carbon body similarly produced by propane gas at a temperature of about 300 ° C, with a pronounced isotropic microstructure, and graded for activation for 1 hour at 850 ° C in a water vapor stream. These electrodes, and for comparison purposes, a platinum-iridium excitation electrode were implanted in the thigh of cats. The operating results are given in the following table: Electrode Pyrocol Pyrocol activated Platinum-Iridium At the beginning of the test current 0.18 mA 0.16 mA 0.15 mA voltage 0, Uü V 0, l2 V 0.16 V after 20 days current 0.17 mA 0.18 mA 0, U2 mA voltage 0, ü8 v 0.11 V 0.45 V 7702777-9 "-n Implantable electrodes with an electrode head of superficially activated pyrolytic carbon show a slight polarization according to the test results and are therefore suitable particularly for use as cardiac pacemaker electrode electrodes, since little energy is consumed for the induction process due to the small induction threshold increase, the life of the current source is high and it can also be performed small.

Claims (3)

5 770277?-9 Patentkrav5,770,277? -9 Patent claims 1. Implanterbar kolelektrod, hos vilken åtminstone ett yt- skíkt av dess elektrodhuvud består av pyrolytískt kol, k ä n n e t e c k n a d av att det pyrolytíska kolmaterialet har en yta med mikroporös struktur.An implantable carbon electrode, in which at least one surface layer of its electrode head consists of pyrolytic carbon, is characterized in that the pyrolytic carbon material has a surface with a microporous structure. 2. Implanterbar kolelektrod enligt kravet 1, k ä n n e- t e c k n a d av att det pyrolytiska kolmaterialet är partiellt oxiderat.An implantable carbon electrode according to claim 1, characterized in that the pyrolytic carbon material is partially oxidized. 3. Implanterbar kolelektrod enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att tjockleken av ytskíktet av pyro- lytiskt kol i elektrodhuvudet är minst 0,05 mm.An implantable carbon electrode according to claim 1 or 2, characterized in that the thickness of the surface layer of pyrolytic carbon in the electrode head is at least 0.05 mm.
SE7702777A 1976-03-26 1977-03-11 Implantable carbon electrode SE430467B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19762613052 DE2613052B2 (en) 1976-03-26 1976-03-26 Implantable carbon electrode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE7702777L SE7702777L (en) 1977-09-27
SE430467B true SE430467B (en) 1983-11-21

Family

ID=5973574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE7702777A SE430467B (en) 1976-03-26 1977-03-11 Implantable carbon electrode

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPS5946614B2 (en)
DE (1) DE2613052B2 (en)
FR (1) FR2345169A1 (en)
IT (1) IT1074367B (en)
SE (1) SE430467B (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4351330A (en) * 1978-01-30 1982-09-28 Scarberry Eugene N Emergency internal defibrillation
DE2842318C2 (en) * 1978-09-28 1985-05-23 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Implantable carbon electrode
IT1210610B (en) 1981-08-07 1989-09-14 Sorin Biomedica Spa PROCEDURE FOR THE ACTIVATION OF A PIROCARBONE TIP FOR CARDIAC STIMULATOR ELECTRODES
DE3300668A1 (en) * 1983-01-11 1984-07-12 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München ELECTRODE FOR MEDICAL APPLICATIONS
DE3345990A1 (en) * 1983-12-20 1985-06-27 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München METHOD FOR PRODUCING AN IMPLANTABLE ELECTRODE
DE8815083U1 (en) * 1988-11-29 1989-05-03 Biotronik Meß- und Therapiegeräte GmbH & Co Ingenieurbüro Berlin, 1000 Berlin Implant
EP0388480A1 (en) * 1989-03-20 1990-09-26 Siemens Aktiengesellschaft Implantable stimulation electrode
FR2659240B1 (en) * 1990-03-06 1997-07-04 Daniel Galley EPIDURAL ELECTRODE SYSTEM CALLED TO BE INTRODUCED INTO THE EPIDURAL SPACE.
DE59100763D1 (en) * 1990-05-02 1994-02-10 Siemens Ag Electrode for medical applications.
DE4207368A1 (en) * 1991-08-06 1993-02-11 Biotronik Mess & Therapieg VOICE ELECTRODE
DE4126363B4 (en) * 1991-08-06 2004-11-04 Biotronik Gmbh & Co. Kg Cardiac pacemaker with means for effectiveness detection
DE4440224A1 (en) * 1994-11-10 1996-05-15 Pacesetter Ab Method of manufacturing a sensor electrode
CN111348616A (en) * 2020-03-06 2020-06-30 清华大学 Implantable neural electrode and preparation method thereof

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1298010A (en) * 1970-11-19 1972-11-29
CA991776A (en) * 1971-10-18 1976-06-22 Robert E. Kesting Integral (unskinned) high void volume polycarbonate membranes and a dry process for forming same
US3862030A (en) * 1972-12-13 1975-01-21 Amerace Esna Corp Microporous sub-micron filter media
NL179546C (en) * 1973-05-10 Union Carbide Corp MODULE FOR USE IN AN ULTRAFILTRATION DEVICE.
DE2340139A1 (en) * 1973-08-08 1975-02-27 Yuasa Battery Co Ltd Porous membrane for soln. sepn. - obtd. from high polymer to give increased pore size strength and working life
DE2522979A1 (en) * 1974-05-24 1975-12-04 Fuji Photo Film Co Ltd METHOD OF MANUFACTURING A MICROPOROUS FILM

Also Published As

Publication number Publication date
FR2345169A1 (en) 1977-10-21
FR2345169B1 (en) 1982-04-09
DE2613052B2 (en) 1981-07-23
DE2613052C3 (en) 1987-07-30
JPS5946614B2 (en) 1984-11-14
DE2613052A1 (en) 1977-10-06
JPS52118989A (en) 1977-10-05
SE7702777L (en) 1977-09-27
IT1074367B (en) 1985-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE430467B (en) Implantable carbon electrode
US4773433A (en) Implantable electrode
Thomson et al. Interstitial cells of Cajal generate a rhythmic pacemaker current
US4612100A (en) Method for the fabrication of an implantable electrode
KR100539415B1 (en) A the upper part of abutment of Dental Implant and Method of Aesthetic Surface Treatment of the same
CN101660190B (en) Preparation method of titanium and titanium alloy surface black protective film for surgical implantation
CN105903076A (en) Preparation method of dental implant and composite surface thereof
CN105274603B (en) Composite modified coating of magnesium or Mg alloy surface carbon nanotubes and preparation method thereof
US20130110218A1 (en) Biological Bypass Bridge with Sodium Channels, Calcium Channels and/or Potassium Channels to Compensate for Conduction Block in the Heart
Keyser The purpose of the Parthian galvanic cells: a first-century AD electric battery used for analgesia
Zengo et al. In vivo effects of direct current in the mandible
Marsh Relation between continuous bio? electric currents and cell respiration. IV. The origin of electric polarity in the onion root
CN109706503A (en) A kind of the antibacterial wear-resistant coating and preparation method on Titanium base surface
CN115212355B (en) Photo-thermal-photo-dynamic synergistic low-temperature antibacterial dental implant material with infrared-visible light
ES514790A0 (en) "PROCEDURE FOR OBTAINING AN ACTIVATED PYROCARBON POINT FOR CARDIAC STIMULATORS".
Kim Development of a mouthwash alternative using a low-level hypochlorous acid solution with macroporous platinum electrodes and its application to oral health.
Lund The unequal effect of O 2 concentration on the velocity of oxidation in loci of different electric potential, and glutathione content
CN103536371A (en) Dental implant and preparation method thereof
Smith Effects of electrical fields upon regeneration in the metazoa
CN106245093A (en) Planting material surface is through the preparation method of implantation body's nano-tube array of secondary anode and reaming and surface hydrophilicity
KR20100122783A (en) Ha coating methods after two-step surface modification of dental implant for bioactivity
Koh et al. Effect of Surface Area Ratios and Bacteria on Electrochemical Behavior of Galvanically Coupled Titanium.
Zefirov et al. Age-related peculiarities of contractile activity of rat myocardium during blockade of hyperpolarization-activated currents
EP0813885A3 (en) An electrode for biomedical use, for example, for cardiac stimulation
Katsumoto et al. Development of Glassy Carbon Electrode (Dead Sea Scroll) for Low Energy Cardiac Pacing: Développement d'une Électrode au Carbone Vitreux pour Stimulation à Basse Énergie

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 7702777-9

Format of ref document f/p: F

NUG Patent has lapsed

Ref document number: 7702777-9

Format of ref document f/p: F