DE69918367T2 - Luftdrosselantenne für eine implantierbare elektronische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Luftdrosselantenne für eine implantierbare elektronische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung Download PDF

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61NELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/36Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for stimulation
    • A61N1/372Arrangements in connection with the implantation of stimulators
    • A61N1/37211Means for communicating with stimulators
    • A61N1/37217Means for communicating with stimulators characterised by the communication link, e.g. acoustic or tactile
    • A61N1/37223Circuits for electromagnetic coupling
    • A61N1/37229Shape or location of the implanted or external antenna

Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf Luftkernantennen für implantierbare Vorrichtungen und insbesondere auf Luftkernantennen für Schrittmacher sowie auf das Verfahren zu ihrer Herstellung.
  • Implantierbare medizinische Vorrichtungen wie etwa Herzschrittmacher sind ständig weiterentwickelt worden. Es ist ein Standard auf dem Fachgebiet, solche Vorrichtungen programmierbar zu machen, in dem Sinne, dass die implantierte Vorrichtung von einem externen Programmgerät, das ihre Betriebsart oder Betriebsparameter programmiert, Telemetriesignale empfangen kann. Tatsächlich besteht in modernen Herzsystemen eine umfassende Zweiwegkommunikation zwischen einem implantierten Herzschrittmacher und einem externen Programmgerät. Somit können von dem Herzschrittmacher gesammelte und gespeicherte Daten auf das Programmgerät heruntergeladen werden und Programmierbefehle und andere Daten von dem Programmgerät an den Schrittmacher gesendet werden. Als weiteres Beispiel einer Programmierung kann nach US 5.843.138 , eingereicht am 9. Juli 1997, mit dem Titel "Pacemaker System With Enhanced Programmable Modification Capacity", übertragen an den Anmelder der vorliegenden Erfindung, ein implantierter Schrittmacher so beschaffen sein, dass er neue Softwareversionen empfängt, wobei jede Softwareversion in den Speicher im Schrittmacher heruntergeladen wird, um eine funktionelle Modifikation der Betriebseigenschaften des Schrittmachers zu bewirken.
  • Die für das Programmgerät und die implantierte Vorrichtung erforderliche technische Schaltungsanordnung ist an sich wohlbekannt. Das Programmgerät erzeugt Telemetrie signale, gewöhnlich elektromagnetische, die von einer Antenne in der implantierten Vorrichtung empfangen werden. Die Antenne muss klein genug sein, um in dem Gehäuse der Vorrichtung effizient aufgenommen zu sein, jedoch auch die gewünschten Betriebseigenschaften wie Empfindlichkeit, Antennenverstärkung usw. besitzen. Da Raum in der implantierten Vorrichtung sehr gefragt ist, ist es wichtig, dass der Antennenentwurf so effizient wie möglich ist. Moderne Schrittmacher verwenden zu diesem Zweck im Allgemeinen Luftkernantennen. Der Stand der Technik offenbart eine Anzahl verschiedener Typen von Luftkernantennen. Luftkern-Spulenantennen sind beispielsweise auf einen separaten Spulenträger gewickelt, der an einem Schaltungssubstrat angebracht ist. In einer weiteren Anordnung ist die Luftkern-Spulenantenne um einen Rahmen gewickelt, der zur Anbringung der Impulsgenerator-Baugruppe, die die Batterie und weitere Schaltungen umfasst, in dem implantierbaren Impulsgeneratorbehälter verwendet wird. In einer weiteren Ausführungsform werden Ferritkernantennen verwendet, die auf oder seitlich an einem Hybridschaltungsabschnitt des Impulsgenerators angebracht sein können.
  • Antennenentwürfe, die gegenwärtig für implantierte medizinische Vorrichtungen verwendet werden, sind allgemein Kompromissentwürfe, die viel Raum für eine Verbesserung belassen, entweder hinsichtlich der Eigenschaften der Antenne wie gefertigt oder hinsichtlich des Herstellungsprozesses selbst. Auf diesem Gebiet, vor allem für implantierbare Vorrichtungen wie etwa Schrittmacher, wo physischer Raum entscheidend bzw. sehr gefragt ist, jedoch die Kommunikationsintegrität kritisch ist, besteht Bedarf an einem Antennenentwurf, der effiziente Fertigungsschritte zulässt, die für eine automatisierte Montagelinie geeignet sind, sowie an dem Bereitstellen einer Antenne, die keinen eigenen Raum belegt und für eine Verbindung mit dem Programmgerät geeignet ist.
  • Angesichts des oben beschriebenen Bedarfs auf diesem Gebiet schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt eine implantierbare medizinische Vorrichtung mit Mitteln zur telemetrischen Kommunikation mit einer externen Vorrichtung, mit: einem Substrat, wobei das Substrat einander gegenüberliegende planare Flächen bzw. Oberflächen und eine äußere Begrenzung zwischen den Oberflächen, die einen Außenumfang mit einer Kante einer vorbestimmten Dicke bereitstellt, aufweist, wobei das Substrat eine Nut innerhalb der äußeren Begrenzung um den Umfang aufweist, einer Antennenspule, die innerhalb der Nut gewickelt bzw. aufgewickelt ist, und einer auf dem Substrat angebrachten Schaltung, die elektrisch mit der Antennenspule verbunden ist.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Luftkernantenne zur Verwendung in einer implantierbaren Vorrichtung vorgesehen, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Substrats, wobei das Substrat einander gegenüberliegende planare Flächen bzw. Oberflächen und eine äußere Begrenzung zwischen den Oberflächen, die einen Außenumfang mit einer Kante einer vorbestimmten Dicke bereitstellt, aufweist, Schneiden einer flachen Nut in bzw. innerhalb der äußeren Begrenzung und um den Umfang, Positionieren einer Antennenspule einer vorbestimmten Anzahl von Wicklungen innerhalb der Nut, so dass die Wicklungen einen Schleifenbereich, der etwas kleiner ist als der vorbestimmte Bereich, bilden, Anbringen einer Schaltung auf dem Substrat und Bereitstellen von Verbindungsmitteln zur Ermöglichung einer elektrischen Verbindung zwischen der Schaltung und der Antennenspule.
  • Gemäß einem dritten Aspekt ist eine elektrische Hybrid einheit zur Eingliederung in eine implantierbare medizinische Vorrichtung vorgesehen, wobei die Einheit aufweist:
    ein Substrat, wobei das Substrat einander gegenüberliegende planare Flächen bzw. Oberflächen und eine äußere Begrenzung zwischen den Oberflächen, die einen Außenumfang mit einer Kante einer vorbestimmten Dicke bereitstellt, aufweist, eine Antennenspule, die innerhalb der Nut gewickelt ist, und eine auf das Substrat aufgebrachte Schaltung, die elektrisch mit der Antennenspule verbunden ist.
  • Bei dem bevorzugten Herstellungsverfahren wird ein Substrat, entweder eine keramische oder eine gedruckte Schaltkarte (PCB), auf seine genauen Abmessungen gefräst, wobei in bzw. innerhalb der Dicke des Substrats gleichzeitig eine Nut gefräst wird. In die Nut wird eine Antennenspule gewickelt, wobei ihre beiden Enden an Verbindungspads auf dem Substrat befestigt werden. Die Verbindungspads werden dann (mit Prüfspitze) geprüft, um einen Stromimpuls durch die Spule zu schicken, was zu einem Erhitzen der Spule bis zum einem Grad, der die Wicklungen dazu bringt, miteinander zu verschmelzen, führt und eine Fixierung der Wicklungen unter Beibehaltung der Isolation zwischen den Wicklungen bewirkt. Die Pads können dann zum Testen der Spule weiter geprüft werden, um zu erkennen, ob sie die korrekte Induktivität und den korrekten Widerstand besitzt. Danach wird die Schaltungsanordnung auf dem Substrat angeordnet und die Spule mit der Schaltungsanordnung verbunden.
  • In dieser Weise wird ein Substrat geschaffen, das mehrere Drahtschichten und Schaltungen enthält, die zum Großteil zur Mitte des Substrats hin konzentriert sind, wobei die Spulenantenne in eine Nut um das Substrat eingepresst ist. Dies stellt eine großflächige Spule bereit, die effizient positioniert ist, um die Raumzuteilung für die Spule minimal zu halten, wobei diese als Teil eines automatisierten Prozesses zur Herstellung des fertigen hybriden Substrats gefertigt werden kann.
  • Nun werden beispielhalber und mit Bezug auf die begleitende Zeichnung bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.
  • 1 ist ein Blockschaltplan eines typischen implantierbaren Herzschrittmachersystems, der zeigt, wie der implantierbare Schrittmacher mit einem externen Programmgerät in Verbindung steht.
  • 2 ist ein Blockschaltplan, der die Verwendung von Hybridschaltungen tragenden Substraten in einem implantierten Schrittmacher einschließlich eines mit einer Luftkernantenne hergestellten hybriden Substrats gemäß dieser Erfindung zeigt.
  • 3 ist eine Folge von perspektivischen Darstellungen, die den Fertigungsprozess zur Herstellung einer Luftkernantenne gemäß dieser Erfindung veranschaulichen.
  • 4 ist ein Ablaufplan, der die Hauptschritte in dem Verfahren zur Herstellung einer Luftkernantenne zur Verwendung in einer implantierbaren Vorrichtung gemäß dieser Erfindung veranschaulicht.
  • 1 ist ein Funktions-Blockschaltplan eines mit einem menschlichen Herzen 10 verbundenen Schrittmachers 20. Die gezeigte Schaltungsanordnung ist insgesamt in einem leitfähigen Gehäuse oder Behälter des Schrittmachers (nicht gezeigt) angeordnet, wobei zweipolige Zuleitungen 14 und 16 zur Verbindung des Schrittmachers mit dem Herzen schematisch gezeigt sind. Obwohl ein Schrittmacher eine bevorzugte Umgebung für die in dieser Erfindung verwendete Luftkernantenne ist, ist der Umfang der Erfindung selbstverständlich nicht auf Schrittmacherumgebungen bzw. -ausführungsformen begrenzt.
  • Der Schrittmacher ist allgemein in eine Mikrocomputerschaltung 34 und eine Reizimpulsgabeschaltung 30 unterteilt. Eine Impulsgeneratorschaltung 60 umfasst eine Herzkammerimpuls-Generatorschaltung, die über Elektroden 29 und 28 an einer Zuleitung 14 mit dem Herzen 10 gekoppelt sind, und eine Herzvorhofimpuls-Generatorschaltung, die über Vorhofelektroden 20 und 21, die sich an einer Zuleitung 16 befinden, mit dem Herzen 10 gekoppelt sind. Ähnlich umfasst die Reizimpulsgabeschaltung 30 Vorhof- und Kammer-Leseverstärker in einer Leseverstärkerschaltung 61, die ebenso über die Zuleitungen 14 und 16 mit dem Vorhof und der Kammer verbunden sind. Der Kammer-Leseverstärker versieht in herkömmlicher Weise eine getrennte Erfassung und Identifikation von QRS-Welle- und T-Welle-Signalen. Die Steuerung der Synchronisierung und anderer Funktionen in der Schrittmacherschaltung wird durch die digitale Controller-/Zeitgeberschaltung 31 vorgenommen, die eine Gruppe von Zeitgebern mit zugehöriger Logik enthält. Die digitale Controller-/Zeitgeberschaltung 31 definiert das grundlegende Schrittmacherintervall der Vorrichtung, das die Form eines A-A-Umschaltintervalls, das auf eine Vorhofabtastung oder Vorhofstimulation und das Anstoßen der Vorhofstimulation nach deren Ablauf hin ausgelöst wird, oder die Form eines V-V-Umschaltintervalls, das auf eine Kammerabtastung oder Kammerstimulation und das Anstoßen der Kammerstimulation nach deren Ablauf hin ausgelöst wird, annehmen kann. Die digitale Controller-/Zeitgeberschaltung 31 definiert in ähnlicher Weise das A-V-Umschaltintervall zur Verwendung in einer Zweikammer-Ausführungsform. Die spezifischen Werte der definierten Intervalle werden von der Mikrocomputerschaltung über einen Daten- und Steuerbus 35 ge steuert. Erfasste Vorhofdepolarisationen werden der digitalen Controller-/Zeitgeberschaltung 31 auf der A-Ereignis-Leitung übermittelt; Kammerdepolarisationen (QRS-Wellen) werden der digitalen Controller-/Zeitgeberschaltung 31 auf der V-Ereignis-Leitung übermittelt; ebenso werden Kammer-Repolarisationen (T-Wellen) über die T-Welle-Leitung an die Schaltung 31 geschaltet. Um die Erzeugung eines Kammerstimulationsimpulses anzustoßen, erzeugt die digitale Controller-/Zeitgeberschaltung 31 ein triggersignal auf der V trig-Leitung; ähnlich erzeugt die digitale Controller-/Zeitgeberschaltung 31, um einen Vorhofstimulationsimpuls auszulösen, einen triggerimpuls auf der A trig-Leitung. Obwohl ein Zweikammer-Schrittmacher gezeigt ist, ist die Antenne selbstverständlich bei Einkammer-Schrittmachern und anderen Typen von implantierbaren Vorrichtung, die Teil eines telemetrischen Systems sind, nützlich.
  • In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Schrittmacher mit einem piezoelektrischen Sensor 45 versehen, der dazu vorgesehen ist, die Aktivität des Patienten zu überwachen, um eine auf die Häufigkeit bezogene Stimulation in der Weise vorsehen zu können, dass sich die definierte Stimulationshäufigkeit (A-A-Umschaltintervall oder V-V-Umschaltintervall) mit wachsendem Bedarf an sauerstoffreicherem bzw. -angereichertem Blut erhöht. Der Sensor 45 erzeugt als Reaktion auf eine erfasste physische Aktivität elektrische Signale, die durch eine Aktivitätsschaltung 58 verarbeitet und an die digitale Controller-/Zeitgeberschaltung 31 geschickt werden. Die Aktivitätsschaltung 58 und der zugeordnete Sensor 45 können der Schaltungsanordnung entsprechen, die in dem US-Patent Nr. 5.052.388, erteilt an Betzold u. a. und dem US-Patent Nr. 4.428.378, erteilt an Anderson u. a., offenbart ist. Alternativ kann die QT-Zeit als ein die Häufigkeit kennzeichnender Parameter verwendet werden, wobei in diesem Fall kein zusätzlicher Sensor erforderlich ist.
  • Die Übertragung zu und von einem externen Programmier- bzw. Programmgerät 40 erfolgt mittels einer Antenne 41 und einem zugeordneten HF-Sender-Empfänger 56, der sowohl zur Demodulation der empfangenen Abwärtstelemetrie als auch zum Senden der Aufwärtstelemetrie dient. Ein Quarzoszillator liefert den grundlegenden Steuertakt für die Schaltung, während eine Batterie 32 die Energie liefert. Weitere Schaltungen, die in der Schrittmachertechnik bekannt sind, sind unter 62 gezeigt.
  • Die Mikrocomputerschaltung 34 steuert die Betriebsfunktionen der digitalen Controller-/Zeitgeberschaltung 31 über den Daten- und Steuerbus 35, wobei sie spezifiziert, welche Zeitgabeintervalle verwendet werden, und die Dauer der verschiedenen Zeitgabeintervalle steuert. Die Mikrocomputerschaltung 34 enthält einen Mikroprozessor 50 und einen zugeordneten Systemtaktgeber 51 sowie zugeordnete RAM- und ROM-Schaltungen 52 bzw. 53. Außerdem kann die Mikrocomputerschaltung 34 einen getrennten RAM/ROM-Chip 55 umfassen. Der Mikroprozessor 50 ist Interrupt-gesteuert, arbeitet normalerweise in einer Betriebsart mit herabgesetztem Energiebedarf und wird als Reaktion auf definierte Interrupt-Ereignisse, die die Abgabe von Vorhof- und Kammerstimulationsimpulsen sowie erfasste Vorhof- und Kammerdepolarisationen umfassen, geweckt.
  • In 2 ist nun ein Blockschaltplan des in 1 gezeigten Schrittmachers gezeigt, der jedoch modifiziert ist, um die Verwendung von Hybridschaltungen in der implantierten Vorrichtung aufzuzeigen. Wie an sich bekannt ist, kann der elektronische Entwurf einer implantierbaren Vorrichtung wie etwa eines Herzschrittmachers verschiedene Architekturen und verschiedene Grade von digitalen und analogen Schaltungen verwenden. Im Allgemeinen verwenden die meisten gegenwärtig im Handel erhältlichen Schrittmacher einen Mikroprozessor mit zugehörigem Speicher sowie weitere Hardwareschaltungen, die ihrerseits als digital oder analog klassifiziert werden können. Bei der Fertigung der wirklichen implantierbaren Impulsgeneratorvorrichtung oder des Schrittmachers werden verschiedene Schaltungsplattformen verwendet. Manche dieser Schaltungen sind auf "Hybriden" oder Substraten aufgebracht, die miteinander verbundene Schaltungsabschnitte tragen. 2 zeigt lediglich beispielhalber einen Schrittmacher, der zwei verschiedene Hybride 37 und 38 aufweist, die einige der in Verbindung mit 1 abgehandelten Schaltungen tragen. Der Hybrid 37 enthält beispielsweise die Verstärkerausgangsschaltung und die Leseverstärker. Ein weiterer Hybrid, der unter 38 gezeigt ist, kann eine andere Schaltungsanordnung 46 tragen und ist so gezeigt, dass in Übereinstimmung mit dieser Erfindung eine Luftkernantenne 43 darauf gewickelt ist, die durch die Verdrahtung 47 mit der Schaltungsanordnung 46 verbunden ist. Die Luftkernantenne 43 kommuniziert mit dem Programmgerät 40 und ist über die Schaltungsanordnung 46 mit der digitalen Controller-/Zeitgeberschaltung 31 verschaltet. Der gezeigte Block 39 enthält weitere Schaltungen, die in einem modernen Schrittmacher erforderlich sind. Selbstverständlich besteht der Zweck von 2 lediglich darin, die Verwendung von Hybriden bei der Fertigung einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung aufzuzeigen, und nicht darin, irgendeine besondere Anordnung von Schaltungen oder Architektur zur Ausführung der funktionellen Operationen der implantierten Vorrichtung zu spezifizieren.
  • In den 3a3f ist nun eine Folge von Darstellungen des Fertigungsprozesses der Luftkernantenne auf einem Substrat 65 gezeigt. Wie in 3a gezeigt ist, ist ein Substrat 65 bereitgestellt, das anfänglich rauhe Kanten besitzt und zur Eingliederung in den implantierbaren Schrittmacher oder eine andere medizinische Vorrichtung auf die genauen Abmessungen zu fräsen ist. Das Substrat besitzt einander gegenüberliegende im Wesentlichen planare Oberflächen S1, S2. Die äußeren Begrenzungen des Substrats ergeben einen Umfang mit einer Kante 63 einer vorbestimmten Dicke. Das Substrat ist außerdem mit Verbindungspads 67 versehen, die in Kerben des Substrats ausgebildet sind. Der Prozess des Fräsens des hybriden Elements auf Maß und des Positionierens der Spule darum wird vollzogen, bevor jegliche andere Komponente auf das Substrat montiert wird; das Substrat mit der Spule wird dann anschließend während der weiteren Fertigung der Vorrichtung als eine Komponente behandelt.
  • Ein Substrat 65 wird auf eine in den 3a3f nicht gezeigte drehbare Unterlage gesetzt, die in geeigneter Weise Positionsbezugsstifte, die in Bezuglöcher in dem Substrat passen, sowie eine Klammer oder Vakuum zum Fixieren des Substrats auf der Unterlage aufweist. Es wird ein speziell geformtes Schleifelement oder ein Fräser 66 verwendet, um die Kanten 63 auf die genauen Abmessungen zuzuschneiden und gleichzeitig die Nut 68 zu fräsen; alternativ können die Kanten und die Nut getrennt gefräst werden. Der Frässchritt führt somit das Substrat von dem in 3a gezeigten Zustand in den in 3b gezeigten Zustand über, in dem die Nut bereits gefräst ist. Das Substrat wird gedreht und das geforderte Außendimensionsprofil oder der Umfang des Substrats erzeugt, indem der radiale Abstand des Fräsers 66 zur Unterlage gesteuert wird. Dies kann durch einen herkömmlichen Servomechanismus, einen Schrittmotor, eine Referenzprofilscheibe usw. erfolgen. Somit führt der kombinierte Frässchritt zu dem in 3b gezeigten veränderten Substrat, das um seinen gesamten Außenumfang eine Nut 68 aufweist, die zur Aufnahme der Spulenantenne bemessen ist.
  • Als Nächstes wird, wie in den 3c und 3d gezeigt ist, die Spule in die Nut gewickelt, wobei eine positionssteuerbare Drahtführung 70 verwendet wird. Die Drahtführung positioniert zuerst ein Ende des Drahts an einem ersten der Verbindungspads 67, wobei ein Schweiß- oder Lötelement 71 das Drahtende an einem ersten der Verbindungspads fixiert. Der Draht 72 wird durch die Führung 70 geführt, während das Substrat eine gegebene Anzahl von Malen, die den Spulenwicklungen oder -schleifen entspricht, gedreht wird, bis die Spule 73 vollständig in der Nut 68 angeordnet ist. Nachdem dies geschehen ist, wird der Draht zu dem anderen Verbindungspad 67 geführt, wo er durch das Element 71 an Ort und Stelle fixiert wird, wie in 3e gezeigt ist, und anschließend abgeschnitten und geköpft wird. An diesem Punkt weist das in 3f gezeigte Antennenprodukt eine fertige Spule 73 in den Nuten auf, wobei die beiden Enden der Spule an den Verbindungspads 67 zum Anschluss an andere auf dem Substrat zu positionierende Schaltungen verfügbar sind.
  • In 4 ist ein Ablaufplan gezeigt, der die Hauptschritte des Verfahrens zur Herstellung einer Luftspulenantenne in Übereinstimmung mit dieser Erfindung veranschaulicht. Wie bei 75 gezeigt ist, wird das Substrat zuerst für die Fertigung, die das Zuschneiden des Substrats und das Bilden der Pads 67, die eine elektrische Verbindung der Luftspulenantenne mit anderen Schaltungen ermöglichen, umfasst, vorbereitet. Bei 76 wird das Substrat vorbereitend für den Fräsvorgang auf eine drehbare Unterlage positioniert. Der Fräsvorgang bei 77 umfasst das Drehen des Substrats auf der Unterlage und das Schleifen des Substrats derart, dass die Nut 68 erzeugt wird und die verbleibenden oberen und unteren Kanten 91, 92 der ursprünglichen Kante 63 (3c) richtig bemessen werden. Ein wichtiger Teil dieses Schritts besteht im Fräsen der Nut auf die geplante Breite und Tiefe zur Aufnahme der Antenne. Im Anschluss daran, wie bei 78 gezeigt ist, wird ein erstes Ende des Drahts beschafft und durch Löten oder einen gleichwertigen Schritt an einem ersten der Verbindungspads 67 fixiert. Danach wird bei 80 die Spule gewickelt, vorzugsweise unter Servosteuerung durch Drehen des Substrats in Bezug auf das Drahtführungselement 70, derart, dass der Draht aus dem Element 70 gezogen und eng in die Nut gewickelt wird. Danach wird bei 82, wenn die spezifizierte Anzahl von Wicklungen erreicht ist, die Spule an dem zweiten Verbindungspad fixiert und abgeschnitten, wodurch die physische Anordnung der Spulenantenne in der Nut des Hybrids vollendet ist. Darauf folgend, wie bei 84 gezeigt ist, werden die beiden Verbindungspads geprüft. Der Prüfvorgang beinhaltet zweckmäßig das Schicken eines Stromimpulses durch die Spule. Dies führt zu einem Erhitzen der Spule, das bewirkt, dass alle Wicklungen in der Weise zusammengebacken werden, dass die Isolation um die Wicklungen bis zu dem Grad schmilzt, bei dem die Wicklungen verschmelzen, jedoch die elektrische Isolation zwischen den Wicklungen erhalten bleibt. Ferner sollte bei diesem Schritt zum Testen der Spule ermittelt werden, ob die Spuleninduktivität und der Spulenwiderstand innerhalb der gewünschten Spezifikationen liegen. Darauf folgend, wie bei den Schritten 86, 87, 88 gezeigt ist, wird die Schaltungsanordnung an dem Substrat befestigt, wird die Spule mit der Schaltungsanordnung verbunden und wird das Substrat in der Vorrichtung angebracht.
  • Ein typisches Hybridelement 65, wie es in dieser Erfindung verwendet wird, besitzt einen endbearbeiteten bzw. geschlichteten, planaren Oberflächenbereich von etwa 3 bis 6 cm2, wobei die in der Nut untergebrachten Spulenwicklungen einen Schleifenbereich aufweisen, der etwas kleiner als der Oberflächenbereich ist. Eine typische Substratdicke liegt im Bereich von 0,8 bis 1,5 mm; die Nut besitzt eine Dicke von etwa 0,5 bis 0,7 mm und eine Tiefe von etwa 0,8 bis 1,5 mm. Der in der Antenne verwendete Draht ist zweckmäßig ein 44-AWG- oder 46-AWG-Kupferdraht (AWG: amerikanisches Drahtmaß) mit einer einteiligen Polyamid-Isolation und einer einteiligen Expoxidharzbeschichtung.

Claims (18)

  1. Implantierbare medizinische Vorrichtung mit Mitteln zur telemetrischen Kommunikation mit einer externen Vorrichtung, mit: einem Substrat (65), wobei das Substrat einander gegenüberliegende planare Flächen bzw. Oberflächen (S1, S2) und eine äußere Begrenzung zwischen den Oberflächen, die einen Außenumfang mit einer Kante (63) einer vorbestimmten Dicke bereitstellt, aufweist, wobei das Substrat eine Nut innerhalb der äußeren Begrenzung um den Umfang aufweist, einer Antennenspule (73), die innerhalb der Nut gewickelt bzw. aufgewickelt ist, und einer auf dem Substrat (65) angebrachten Schaltung, die elektrisch mit der Antennenspule (73) verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die medizinische Vorrichtung ein implantierbarer Schrittmacher ist, und die Schaltung ferner Mittel (67) zur Aufnahme von Signalen, die mittels der Spule von der externen Vorrichtung aufgenommen sind, und Mittel (67) zur Verbindung von Signalen zu der Spulenantenne zur Übertragung auf die externe Vorrichtung aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die medizinische Vorrichtung ein implantierbarer Schrittmacher ist, wobei der Schrittmacher Generatormittel zum Generieren von Schrittmacherimpulsen, Telemetriemittel bzw. telemetrische Mittel zum Empfang von telemetrischen Programmierungssignalen von einer externen Quelle, und Steuerungsmittel zum Steuern der Schrittmacherfunktion in Abhängigkeit von den empfangenen Signalen aufweist, wobei die Telemetriemittel das Substrat (65) umfassen, wobei das Substrat erste und zweite im wesentlichen planare Oberflächen mit der genannten Dicke dazwischen und einen vorbestimmten Umfang um die Oberflächen, die Nut (68) und die Antennenspule (73) aufweist.
  4. Schrittmacher nach Anspruch 3, bei dem die Telemetriemittel Empfangsschaltungen bzw. -schaltkreise aufweisen, die auf einer der Substratoberflächen angebracht sind, sowie Verbindungsmittel (67) zum elektrischen Verbinden der Antennenspule mit den Empfangsschaltungen.
  5. Schrittmacher nach einem der Ansprüche 3 oder 4, mit einer Anzahl von Hybridschaltungen (62) und einer Mikroprozessorschaltung (34), und Verbindungsmitteln (67) zum Verbinden der Telemetriemittel mit dem Mikroprozessor und/oder wenigstens einer der Hybridschaltungen.
  6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Substrat eine Dicke in der Größenordnung von 0,8 bis 1,5 mm, und die Nut eine Dicke von etwa 0,5 bis 0,7 mm aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der die Nut eine Tiefe in einem Bereich von 0,8 bis 1,5 mm aufweist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Antennenspule (73) Kupferdraht umfasst.
  9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Nut einen Umfang aufweist, der einen Bereich bzw. eine Fläche von etwa 3 bis 6 cm2 definiert.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Luftkernantenne zur Verwendung in einer implantierbaren Vorrichtung, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Substrats (65), wobei das Substrat einander gegenüberliegende planare Flächen bzw. Oberflächen (S1, S2) und eine äußere Begrenzung zwischen den Oberflächen, die einen Außenumfang mit einer Kante (63) einer vorbestimmten Dicke bereitstellt, aufweist, Schneiden einer flachen Nut (68) in bzw. innerhalb der äußeren Begrenzung und um den Umfang, Positionieren einer Antennenspule (73) einer vorbestimmten Anzahl von Wicklungen innerhalb der Nut, so dass die Wicklungen einen Schleifenbereich, der etwas kleiner ist als der vorbestimmte Bereich, bilden, Anbringen einer Schaltung auf dem Substrat (65), und Bereitstellung von Verbindungsmitteln zur Ermöglichung einer elektrischen Verbindung zwischen der Schaltung und der Antennenspule.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Substrat (65) gedreht wird und während des Drehens das Substrat auf den Außenumfang geschnitten wird und die Nut (68) geschnitten wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem der Positionierungsschritt das Drehen des Substrates (65) und das Wickeln der Spule (73) innerhalb der Nut (78) während der Drehung des Substrats umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10, 11 oder 12, bei dem Verbindungspads (67) auf dem Substrat (65) angebracht werden, und die Spule (73) mit den Verbindungspads verbunden wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem die Antennenspule nach dem Positionieren und Verbinden untersucht bzw. geprüft wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der Positionierungsschritt das Positionieren einer Spule, welche einen mit einer Isolierung umgebenen Draht umfasst, aufweist, und das Untersuchen das Anlegen eines Stromes durch die Antennenspule (73) umfasst, wodurch benachbarte Wicklungen der Antennenspule verschmolzen werden.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem das Untersuchen das Testen der Antennenspule (73) bezüglich vorbestimmter elektrischer Charakteristika umfasst.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10, 11, 12 oder 13, bei dem ein elektrisches Schaltungsmuster auf das Substrat (65) nach der Positionierung der Antennenspule (73) aufgebracht wird, die Antennenspule mit den Verbindungspads verbunden wird, und dann das Schaltungsmuster mit den Verbindungspads verbunden wird.
  18. Elektrische Hybrideinheit zur Eingliederung in einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung, wobei die Einheit aufweist: ein Substrat (65), wobei das Substrat einander gegenüberliegende planare Flächen bzw. Oberflächen (S1, S2) und eine äußere Begrenzung zwischen den Oberflächen, die einen Außenumfang mit einer Kante (63) einer vorbestimmten Dicke bereitstellt, aufweist einer Antennenspule (73), die innerhalb der Nut gewickelt ist, und eine auf dem Substrat (65) aufgebrachte Schaltung, die elektrisch mit der Antennenspule (73) verbunden ist.
DE69918367T 1998-04-28 1999-04-27 Luftdrosselantenne für eine implantierbare elektronische Vorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired - Lifetime DE69918367T2 (de)

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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9930000D0 (en) * 1999-12-21 2000-02-09 Phaeton Research Ltd An ingestible device
US6510345B1 (en) 2000-04-24 2003-01-21 Medtronic, Inc. System and method of bridging a transreceiver coil of an implantable medical device during non-communication periods
US7177698B2 (en) * 2002-06-28 2007-02-13 Advanced Bionics Corporation Telemetry system for use with microstimulator
US7822480B2 (en) 2002-06-28 2010-10-26 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Systems and methods for communicating with an implantable stimulator
US6931284B2 (en) * 2002-10-25 2005-08-16 Medtronic, Inc. Implantable medical device with air core antenna assembly
US7794499B2 (en) 2004-06-08 2010-09-14 Theken Disc, L.L.C. Prosthetic intervertebral spinal disc with integral microprocessor
US20080294219A1 (en) * 2007-05-22 2008-11-27 Osypka Thomas P Power Management System for an Implantable Medical Device
DE102008011601A1 (de) * 2008-02-28 2009-09-03 Raumedic Ag Patientendaten-Sensorvorrichtung
US9265958B2 (en) 2011-04-29 2016-02-23 Cyberonics, Inc. Implantable medical device antenna
US9089712B2 (en) 2011-04-29 2015-07-28 Cyberonics, Inc. Implantable medical device without antenna feedthrough
US9240630B2 (en) 2011-04-29 2016-01-19 Cyberonics, Inc. Antenna shield for an implantable medical device
US9259582B2 (en) 2011-04-29 2016-02-16 Cyberonics, Inc. Slot antenna for an implantable device
US9403024B2 (en) 2013-09-05 2016-08-02 Boston Scientific Neuromodulation Corporation Construction for an implantable medical device employing an internal support structure
US9387331B2 (en) 2013-10-08 2016-07-12 Medtronic, Inc. Implantable medical devices having hollow cap cofire ceramic structures and methods of fabricating the same
CN107427683B (zh) 2015-01-09 2019-06-21 艾克索尼克斯调制技术股份有限公司 用于可植入神经刺激器的改进天线和使用方法
CN107614057A (zh) * 2015-04-17 2018-01-19 微米器件有限责任公司 用于可植入设备的柔性电路
WO2018213548A1 (en) 2017-05-17 2018-11-22 Medtronic, Inc. Antenna for implantable medical devices

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4428378A (en) * 1981-11-19 1984-01-31 Medtronic, Inc. Rate adaptive pacer
US4441498A (en) * 1982-05-10 1984-04-10 Cardio-Pace Medical, Inc. Planar receiver antenna coil for programmable electromedical pulse generator
US4857893A (en) * 1986-07-18 1989-08-15 Bi Inc. Single chip transponder device
US5052388A (en) * 1989-12-22 1991-10-01 Medtronic, Inc. Method and apparatus for implementing activity sensing in a pulse generator
US5117825A (en) * 1990-11-09 1992-06-02 John Grevious Closed loop transmitter for medical implant
US5144946A (en) * 1991-08-05 1992-09-08 Siemens Pacesetter, Inc. Combined pacemaker substrate and electrical interconnect and method of assembly
US5370669A (en) * 1993-11-17 1994-12-06 Intermedics, Inc. Implantable cardiac defibrillator with layered package
US5782891A (en) * 1994-06-16 1998-07-21 Medtronic, Inc. Implantable ceramic enclosure for pacing, neurological, and other medical applications in the human body
US5843138A (en) 1997-07-09 1998-12-01 Vitatron Medical, B.V. Pacemaker system with enhanced programmable modification capacity

Also Published As

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