DE2950022C2

DE2950022C2 - Elektrischer Leiter zur Implantation in den menschlichen Körper

Info

Publication number: DE2950022C2
Application number: DE2950022A
Authority: DE
Inventors: Sergej Semenovi&ccaron; Moskva Grigorov; Ravil Nigame&ccaron;anovi&ccaron; Mo&scaron;ai&scaron; Nazyrov; Nikolai Leonidovi&ccaron; Istra Moskovskaja oblast' Pravovoerov; Lidia Semenovna Istra Moskovskaja oblast' Turova
Original assignee: VSESOJUZNYJ KARDIOLOGICESKIJ NAUCNYJ CENTR AKADEMII MEDICINSKICH NAUK SSSR MOSKVA SU
Current assignee: VSESOJUZNYJ KARDIOLOGICESKIJ NAUCNYJ CENTR AKADEMII MEDICINSKICH NAUK SSSR MOSKVA SU
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1979-12-12
Publication date: 1984-01-12
Also published as: US4273137A; DE2950022A1

Description

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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter zur Implantation in ien menschlichen Körper nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der elektrische Leiter zur Implantation in den menschlichen Körper Ist für die Übertragung von elektrischen Impulsen von einer Energiequelle zum Organ des Menschenkörpers bestimmt. Der elektrische Leiter Ist das wichtigste Element der Elektrodenkonstruktion. Er muß durch hohe Festigkeit und befriedigende Korrosionsbeständigkeit in dem Medium des lebendigen Organismus gekennzeichnet sein. Darüber hinaus muß er unglftlg und ausrelchen'l elektrisch leitend sein, um maximal die elektrischen Verluste In dem Leiter zu vermindern.

Es ist bereits ein elektrischer Leiter zur Implantation In den menschlichen Körper bekannt, der In der bipolarer Endokardialelektrode Modell 69C. der Firma »Medtronic« Verwendung findet.

Der bekannte Leiter Ist aus einer Nickellegierung In Form einer zylindrischen Schraubenfeder hergestellt, was eine gute Biegsamkeit gewährleistet. Bei einer Länge von 58 cm beträgt sein elektrischer Widerstand 75 Ohm, bei einer Länge von 85 cm 105 Ohm.

Dieser Leiter hat hohe Festigkeit, hinreichend hohe Korrosionsbeständigkeit, aber aach einen hohen Widerstand, in dem unproduktiv die in der Speisequelle des Siimu'äiors gespeicherte Energie verbraucht wird, wodurch die gesamte Lebensdauer des implantierten Gerätes verkürzt wird.

Bekannt ist auch ein elektrischer Leiter zur Implantation In den menschlichen Körper, der als Isolationshülle und In dieser untergebrachte gewundene Leitungsfaser ausgeführt ist. Jede Faser Ist in Form eines Röhrchens aus Kohlenstoff ausgeführt, welches mit einem elastischen Stoff (Bariumsulfat) gefüllt ist (stehe beispielsweise den SU-Urheberscheln Nr. 291404, 1968).

Die Zerreißfestigkeit eines solchen Leiters mit einem

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LyUIVtttllVaaVI £. ISIS -Τ IIIIU UIIU VIII**! U1II5\. ./vr trig ■ .*»,.■■■ beträgt 5 bis 8 kg (was G_fl= 19,6 N/mm² entspricht), der elektrische Widerstand beträgt ungefähr 100 Ohm. Das heißt, daß ein solcher Leiter nicht für einen dauerhaften Betrieb bei der Elektrostimulasion von Geweben und Organen wegen der ungenügenden Festigkeit und elektrischen Leitfähigkeit verwendet werden-kann.

Weiter Ist ein elektrischer Leiter bekannt, der aus metallisierten Quarzfäden oder aus einem mit einer IeI-tenden Flüssigkeit gefüllten Schlauch besteht (siehe beispielsweise die DE-OS 16 90 282). Ein solcher Leiter weist jedoch keine ausreichende Festigkeit für eine lange Lebensdauer unter Belastungen wechselnden Vorzeichens auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Leiter zur Implantation in den menschlichen Körper zu schaffen, der durch hohe elektrische Leitfähigkeit bei hinreichend hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit Im lebendigen Organismus gekennzeichnet ist.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem elektrischen Leiter zur Implantation In den menschlichen Körper, der eine Isolationshülle und ir. dieser untergebrachte leitende Fasern in Form von Röhrchen mit einem Füllstoff enthält, gemäß der Erfindung die Röhrchen aus nichtrostendem Stahl oder Kobaltlegierungen hergestellt sind, und der Füllstoff aus hochleitendem Metaii oder einer hochleitenden Legierung ausgeführt ist.

Es 1st zweckmäßig, den Füllstoff aus Silber oder aus leitenden Silberlegierungen auszuführen.

Darüber hinaus kann man den Füllstoff aus Kupfer oder aus leitenden Kupferlegierungen ausführen

Der erfindungsgemäß elektrische Leiter weist hohe elektrische und mechanische Kenndaten auf, was ein dauerhaftes und zuverlässiges Arbeiten desselben bei der Implantation in den menschlichen Körper sichert. Außerdem gestattet der niedrige Widerstand des Leiters, sparsamer die Energie der Speisequelle zu verbrauchen, was die Lebensdauer des Stimulators erhöht und damit die Zeit zwischen den Operationen zur Auswechslung des den Energievorn.' verbrauchenden Elektrostimulators verlängert.

Im folgenden ist die Erfindung an einem konkreten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen elektrischen Leiter zur Implantation in den menschlichen Körper Im Satz mit je einem Kontaktkopf und einem Dlstalkopf des Elektrokardiostimulator,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten elektrischen Leiter, ohne Hülle, vergrößert.

Der elektrische Leiter zur Implantation in den menschlichen Körper ist in dieser Variante x\ Verbindung mit den Elementen einer Endokardialelektrode gezeigt, da sich gerade in diesem Fall der Stimulation der Herzmuskel der elektrische Leiter unter den schwersten Bedingungen bezüglich der Festigkeit und Zuverlässigkeit befindet.

In einem Jahr, bei einem Rhythmus von 70 Stößen in der Minute wird das Herz 36,8 Millionen Mal kontrahiert. Darüber hinaus finden synchrone Tätigkeit der Herzvorkammern und Atembewegungen statt, was zu einer sehr komplizierten Bewegung der Elektroden führt. Deshalb sind die Elektroden, die für einen Betrieb Im Laufe von bis 10 Jahren ausgelegt sind, dauerhaften mechanischen Blegebelastungen (bis 4.10* alternierenden Zyklen). Verdreh- und Dehnbeanspruchungen ausgesetzt.

[λ», elektrische Leiter i (Fi". !. 2} enthält 5!n° 2¹J einer eingängigen bzw. mehrgängigen Spirale gewundene und in einer elastischen Isolationshülle 3 aus Sllikongumml untergebrachte biegsame Litze 2 aus leitenden Fasern. Die Hülle 3 gewährt dem Leiter Schutz vor Einwirkungen des biologischen Mediums und verhindert Strornableltuhgen. Die splrällge Wicklung des Leiters sichert die Bildung eines Hohlkanals für den Führungsstab, der beispielsweise bei der transvenCsen Implantation erforderlich Ist. Die Enden des Leiters sind frei von der Isolationshülle 3 und sind jeweils an den Dlstalkopf 4 und an den Kontaktkopf 5 der Elektrode angescti ι ssr-

Jede Faser der Litze 2 stellt ein Röhrchen 6 aus hochfester, korrosionsbeständiger, ungiftiger Legierung mit Füllstoff 7 aus Metall bzw. Metallegierung dar. Damit beim Betrieb die Litze nicht In einzelne Fasern zerfällt. Ist eine Hilfshülle 8 vorgesehen, die fest die Litze umfaßt und aus dem gleichen Material wie die Röhrchen ausgeführt ist.

Ais Material für die Röhrehen 6 kann nichtrostender Stahl benutzt werden, der folgende Zusammensetzung in Massenprozenten hat:

Als Material für den Füllstoff 7 können Silber oder schwachlegierte leitende Legierungen auf dessen Grundlage, zum Beispiel eine Legierung mit folgender Zusammensetzung in Massenprozenten benutzt werden:

Polladium
Nickel
Magnium
Silber

0,5
0,15 0,05 Rest

10

Kohlenstoff Mangan Chrom Nickel Titan Eisen

0,12

1-2

17-19

9-11

(c-0,02)

Rest.

bzw. eine Legierung mit folgender Zusammensetzung in Massenprozenten:

(Ii

5-0,7 15

Nickel

Magnium

Silber

0,2
0,3
Rest

(VI)

bzw. eine Legierung mit folgender Zusammensetzung in Massenprozenten:

oder nichtrostender Stahl, der fo!ge-^- Zusammensetzung in Massenprozenten hat:

Kohlenstoff Mangan Chrom Nickel Titan Selen bzw. Tellur Eisen

1-2

!7-19

9-11

5.c-0,6

0,18-0,35

Rest 20

Kupfer
Nickel
Silber

2,0
2,0
Rest.

(VII)

(ID 25

Als Material für das Füllmitte! 7 kann <<an auch Kupfer mit Beimengungen von nicht über 0,1 bf ■ 0,04 Massenprozenten oder niedriglegierte leitende Kupfe^Iegierungen benutzen, zum Beispiel, eine Legierung, die folgende Zusammensetzung in Massenprozenten hat:

bzw. Kobaitlegierung, die folgende Zusammensetzung in Massenprozenten hat:

Kohlenstoff Silizium Mangan Kobalt Nickel Chrom Molybdän Tantal

0,05

0,5

1,8-2.2

39-41

15-17

26-27

6.4-7,4

von 1-3,

Chrom	0,3
Zirkonium	0,2
Kupfer	Rest.

(VIII)

(III)

bzw. Stahl, der folgende Zusammensetzung in Massenprozenten hat:

Kohlenstoff Mangan Nickel Chrom Kobalt Molybdän Beryllium Eisen

0,15

15

20

40

0.04

Rest.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung wurde ein elektrischer Leiter (zweigängige Spirale) hergestellt, bei dem die Röhrchen 6 und die Hülle 8 aus nichtrostendem Stahl mit einer Zusammensetzung gemäß (I) und das Füllmittel 7 der Röchrchen 6 aus leitender Silberlegierung mit einer Zusammensetzung gemäß (V) ausgeführt sind. Der Außendurchmesser der Hülle 8 war 0,2 mm, der Durchmesser der Spirale 1,7 mm, die Länge des zu einer Spirale gebogenen Leiters 85 cm. Dieser Leiter hatte einen elektrischen Widerstand von 3,2 Ohm. Er wu.de auf Haltbarkeit geprüft. Die Haltbarkeit (Anzahl der Zyklen bis zur Zerstörung) bei einer Anfangsspannung von 435,6 N/ram¹ und einer zyklischen Belastung von (IV) 3000 Umbiegungen in der Minute betrug 1,08 -10⁸

Zyklen.

Der erfindungsgemisße elektrische Leiter dient vorzugsweise zur Übertragung der elektrischen Energie von einer Energiequelle zum Kontaktkopf einer Endokardelektrode.

Hierzu 1 Biati Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrischer Leiter zur Implantation In den menschlichen Körper, der eine Isolationshalle und eine In dieser untergebrachte leitende Faser in Form von Röhrchen mit Füllstoff enthalt, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhrchen (6) aus nlchtro- -stendem Stahl oder Kobaltlegierungen hergestellt sind und daß der Füllstoff (7) aus hochleitendem Mete!! oder einer hochleitenden Legierung ausgeführt 1st.

2. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (7) aus Silber oder aus leitenden Silberlegierungen ausgeführt Ist.

3. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (7) aus Kupfer oder i, aus leitenden Kupferlegierungen ausgeführt Ist.