DE2053728A1

DE2053728A1 - Implantierbarer Korper enthaltend Batteriezellen

Info

Publication number: DE2053728A1
Application number: DE19702053728
Authority: DE
Inventors: John Welwyn Garden City Hertford Kenny (Großbritannien) R
Original assignee: Devices Ltd , Welwyn Garden City, Hertford (Großbritannien)
Priority date: 1969-11-03
Filing date: 1970-11-02
Publication date: 1971-05-06
Also published as: GB1335530A; DE2053728B2; DE2053728C3; US3690325A; NL7016103A; JPS5111772B1

Description

betreffend
Implantierbarer Körper enthaltend Batteriezellen

Die Erfindung bezieht sich auf in den Körper einsetzbai^ implantierbare elektrisch aktive Vorrichtungen, wie Herzschrittmacher, Gallenblasenstimulatoren oder Überwachungseinrichtungen, Die Energie für derartige Vorrichtungen wird von einer oder mehreren elektrischen Batterien geliefert, normalerweise von einer Quecksilberzelle.

Normalerweise werden einsetzbare Vorrichtungen in Epoxyharz eingekapselt, das dann mit einem physiologisch inerten Werkstoff, wie beispielsweise Silikonkautschuk, überzogen werden kann. Erfahrungsgemäß fällt bei derartigen Vorrichtungen die Batterie zu einem früheren Zeitpunkt aus als es von rein elektrischen Gesichtspunkten her zu erwarten wäre. Es hat den Anschein, daß die Batteriezellen leicht einem chemischen Zerfall unterliegen. Experimente zeigten, daß Feuchtigkeit aus Körperflüssigkeiten, von denen bekannt ist, daß sie Epoxydharz durchdringen, zu einer vorzeitigen Zerstörung der Zellen beitragen können. Die Feuchtigkeit ist natürlich auch für die Schaltungselemente schädlich, besonders dann, wenn sie sich mit der Natronlauge der Zellen vermischt.

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Aufgabe der Erfindung ist es, das Eindringen von Körperflüssigkeiten einzudämmen. Diese Aufgabe wird mit einer in einen Körper einsetzbaren elektrischen Vorrichtung mit einer oder mehreren elektrischen Zellen, die in einen Körper aus Epoxydharz oder dergl. eingekapselt sind, gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß der Körper mit einer dünnen Sperrschicht aus Metall überzogen ist, die zwar gasdurchlässig, jedoch für Flüssigkeiten verhältnismäß undurchlässig ist. Der mit einem Sperrschichtüberzug versehene Körper kann mit einer äußeren Umhüllung aus Silikonkautschuk oder einer weiteren Epoxydharzhülle versehen sein»

Das Lösungsprinzip der Erfindung ist also nicht die Schaffung einer hermetisch abgeschlossenen Vorrichtung. Der Grund dafür liegt darin, daß bei hermetisch abgeschlossenen Vorrichtungen unter bestimmten Betriebsverhältnissen aufgrund der Gasbildung in den Zellen ein staker Druckaufbau zu befürchten ist. Durch die Porosität der Epoxydharzkörper und der Metallsperrschicht der Vorrichtung ist gemäß der Erfindung die Möglichkeit geschaffen, daß Gas entweichen kann; dadurch ist die Gefahr einer Explosion oder eins Aufspringens der Kapsel vermieden.

Diese Zerstörungsgefahr ist möglicherweise dann besonders groß, wenn das Gesamtvolumen des Körpers nur wenig größer ist als dasjenige der Zellen. Normalerweise befinden sich die Zellen mit den Schaltungselementen der Vorrichtung in demselben Körper. Es ist jedoch an die Möglichkeit gedacht, daß die Zellen in einer besonderen Batterieeinheit untergebracht sind, die durch Leitungen mit der Schaltung verbunden ist, wobei sich die Batterieeinheit und die Schaltung im getrennten Körper befinden. In diesem Fall ist die Batterieeinheit als die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu betrachten und ihr Einkapselungskörper ist entsprechend mit der Sperrschicht versehen.

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Die Sperrschicht kann aus Aluminium bestehen, das vorzugsweise mit einer Stärke von ca. 4 Ms 6 /um aufgedampft wird. Besteht die Sperrschicht aus Aluminium, dann soll vor der klinischen Verwendung zum Schutz eine äußere Umhüllungsschicht aus Epoxydharz, Silikonkautschuk oder dergl« vorgesehen sein_e

Vorzugsweise besteht die Sperrschicht jedoch aus Palladium. Hierbei ist an eine Palladiumstärke von etwa 0,0254 mm (0,001") und weniger gedacht. Ist die Palladiumsperrschicht aufgedampft, hat sich eine Stärke von 5 /um als geeignet erwiesen. Es wurde festgestellt, daß eine derartige Palladiumsperrschicht das Eindringen von Körperfeuchtigkeit um etwa den Faktor 8 verringert ohne den Strömungswiderstand für Wasserstoff wesentlich zu erhöhen.

In anderen Fällen kann die Bildung der Palladiumsperrschicht nach geeigneter Vorbereitung des Körpers auch elektrochemisch oder aber, nach einer ähnlichen Vorbereitung, durch Galvanisieren bzw. Elektroplattieren erfolgen- Es wurde festgestellt, daß derartige Sperrschichten sich bei einer Stärke von 2 /um als geeignet erweisen.

Eine Palladiumschicht hat den zusätzlichen Vorteil, daß sie eine Abschirmung gegen elektrisch bedingte Störungen bildet. Die Schicht kann mit einem Filter für den Katheteranschluß galvanisch verbunden werden.

Obgleich die Erfindung besonders zur Lösung von Schwierigkeiten im Zusammenhang mit Quecksilberzellen angewendet werden kann, ist sie auch bei anderen Arten von Zellen anwendbar, möglicherweise sogar bei Zellen, die nuclear oder mit Isotopen arbeiten.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von drei Beispielen zur Herstellung einer geeigneten Palladiumschicht näher er-

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läutert. Bei. jedem Beispiel besteht der Körper, auf den eine Sperrschicht aufgebracht wurde, aus Epoxydharz und kapselte eine Batterie aus vier Quecksilberzellen und einem Anschluß- " block auf. Der Körper hatte etwa die Abmessungen 4,2 cm χ 3,5 cm χ 1,8 cm.

Beispiel I Sperrschichtbildung durch Aufdampfen

Probestücke wurden unter Verwendung einer Bedampfungsanlage mit einer Hochgeschwindigkeits- _q

/Elektronenstahlkanone in einem Vakuum von 10 Torr beschichtet, wobei die in einem Abstand von etwa 20 cm (4") von einem glas-_ artigen Kohlenstoff tiegel mit Palladium angeordnet wurden«, Die angewendete maximale Leistung betrug 200 Watt, da höhere Leistungen auf dem Untergrund zu Schmelzerscheinungen und Blasenbildung führten. Die für die Beschichtung benötigte Zeit schwankt zwischen fünf und zehn Minuten und ergab eine Schichtstärke in der Größenordnung von 5 /um. Die Adhäsion zwischen Metall und Epoxydharz war ausgezeichnet.

Beispiel II Elektrochemische Schichtbildung

a) Probestücke wurden vorbereitet durch: Reinigen, Ätzen, Behandlung mit Zinnchlorid und Aktivierung mit Palladiumchlorid.

b) Die Probestücke wurden elektrochemisch überzogen, und zwar unter Verwendung folgender Lösungen und unter folgenden Verhältnissen:

Natriumhypophosphit	28%	(NaH₂ PO₂,	H₂O)	. 10 g/l
Palladiumchlorid	38%	(PdCl₂)		2 g/l
Ammoniumhydroxyd		(NH₄OH)		i60ml/l
Salzsäure	(HCl)		4ml/l
Ammoniumchlorid	(NH₄Cl)		27 g/l

pH 9,8 + 0,2, Temperatur 40 ⁰C, unbewegt, Beschichtungsrate 2 /um/h. _

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Bei Schichten stärker als ca₀ 4 /um wurden Haar-Risse festgestellt, die wahrscheinlich auf die sich im Medium "befindlichen Spannungen zurückzuführen sind_e Stärken von 2 /um dagegen erfüllten ihre Aufgabe im Rahmen der Erfindung sehr gut»

Beispiel III Elektroplattieren

Die Probestücke wurden nach dem unter a) beschriebenen Verfahren vorbereitet. Danach wurden sie in folgender Lösung elektrolytisch plattiert.

Palladiumchlorid 20 g/l Salzsäure 38 % 40ml/l

Temperatur 40 ⁰C, Stromdichte ca. 0,54 A/dm bei Luftbewegung und rotierender Kathode. Wie im vorausgehenden Beispiel zeigten Schichtstärken von 2 /um gute Ergebnisse.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten von Ausgestaltungen der Erfindung sind im folgenden aahand einer beigefügten Zeichnung näher erläutert, in der

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 2 eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung im Schnitt zeigt.

Fig. 1 zeigt eine Batteriekapsel zur Stromversorgung eines implantierbaren Herzschrittmachers. Die Schaltungselemente des Schrittmachers befinden sich in einer von der Batteriekapsel 1 getrennten Kapsel (hier nicht dargestellt), die mit der Batteriekapsel durch eine isolierte Leitung 2 verbunden ist, Die B=tter.iekapsel weist vier Quecksilberzellen 3 und einen 4nsorlu:3 block 4 auf_t die von einem Epoxydharzkörper 5 eingekapselt s5/ru:~ Der

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Körper 5 ist vollständig von einer Palladiumsperrschicht 6 überzogen, die nach dem Verfahren von Beispiel I mit einer Stärke von 5 /um aufgedampft ist.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Hier handelt es sich ebenfalls um einen Herzschrittmacher, jedoch befindet sich in diesem Fall die Batterie aus Quecksilberzellen 7 mit den Schrittmacherschaltungselementen 8 beisammen.

Das Ganze wird von einem Epoxydharzkörper 9 umhüllt, der mit einer 5 /um starken, aufgedampften Alluminiumsperrschicht überzogen ist. Außerdem wird das Ganze von einer weiteren Epoxydharzschicht 11 eingehüllt. Die Eingangssignale des Schrittmachers sowie die von ihm ausgehenden Erregerimpulse werden durch eine Katheterleitung 12 übertragen, die über ein Wechselwirkungen verhinderndes Trennfilter 13 mit dem Schrittmacher verbunden sind. Der Metallkörper des Filters wird als Erdpotential der Schaltung betrachtet und ist mit der Sperrschicht 10 galvanisch verbunden, die auf diese Weise zu einer elektrischen Abschirmung der Schaltung wird.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

/Ί» In einen Körper implantierbare elektrische VorriQhtung mit einer oder mehreren in einen Körper aus Epoxydharz oder dergl. eingekapselten elektrischen Batteriezellen, insbesondere Quecksilberzellen, dadurch" gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Körpers (5, 9) mit einer dünnen Metallsperrschicht (6, 10) überzogen ist, die für Gase durchlässig und für Flüssigkeiten relativ undurchlässig ist«
2.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn

zeichnet

daß die Sperrschicht (6) aus Palladium besteht.
3.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn

zeichnet ist.

daß die Palladiumsperrschicht (6) aufgedampt
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Sperrschicht (6) ca« 5 /um beträgt,
5«. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumsperrschicht (6) nach geeigneter Vorbehandlung des Körpers (5) elektrochemisch aufgetragen ist»
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Palladiumsperrschicht (6) nach geeigneter Vorbehandlung des Körpers (5) galvanisch aufgetragen ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Stärke der Palladiumschicht ca.

2 /um beträgt.
8. . Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrschicht (10) aus Aluminium besteht und ihrerseits mit einer Schutzschicht (11) aus Silikonkautschuk, Epoxydharz oder dergl. versehen ist.

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