WO2007090655A1 - Cochlear electrode - Google Patents

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Publication number
WO2007090655A1
WO2007090655A1 PCT/EP2007/001094 EP2007001094W WO2007090655A1 WO 2007090655 A1 WO2007090655 A1 WO 2007090655A1 EP 2007001094 W EP2007001094 W EP 2007001094W WO 2007090655 A1 WO2007090655 A1 WO 2007090655A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
electrodes
carrier
electrode carrier
arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/001094
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans Wilhelm Pau
Detlef Behrend
Wolfram Schmidt
Katrin Sternberg
Klaus-Peter Schmitz
Original Assignee
Zyrus Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Patente I Kg
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 Zyrus Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Patente I Kg filed Critical Zyrus Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Patente I Kg
Publication of WO2007090655A1 publication Critical patent/WO2007090655A1/en

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/02—Details
    • A61N1/04—Electrodes
    • A61N1/05—Electrodes for implantation or insertion into the body, e.g. heart electrode
    • A61N1/0526—Head electrodes
    • A61N1/0541—Cochlear electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2225/00—Details of deaf aids covered by H04R25/00, not provided for in any of its subgroups
    • H04R2225/67—Implantable hearing aids or parts thereof not covered by H04R25/606

Definitions

  • the present invention relates to a cochlea electrode assembly comprising an electrode carrier having a plurality of leads and a plurality of electrodes, the electrodes being spaced along the length of the electrode carrier, and each of the electrodes having an associated lead in the electrode carrier electrically connected.
  • the cochlea is part of the inner ear and consists of three superimposed channels, which are helically rolled up, namely the Scala tympani, the Scala media and the Scala vestibuli.
  • the Scala tympani and Scala vestibuli are filled with perilymph with high Na + concentration ( ⁇ 140 mmol / l), while the Scala media is filled with endolymph with high K + concentration ( ⁇ 145 mmol / l).
  • Between the Scala tympani and Scala media lies the basilar membrane, on which there is a thickening, namely the organ of Corti.
  • the outer and inner hair cells in whose membrane voltage-dependent channels are embedded. Each inner hair cell is followed by about 20 afferent neurons.
  • the neurons are bundled in the auditory nerve and pull themselves up to the brain stem, where they form their synapses in the nucleus cochlearis.
  • the stapes in the middle ear swings back and forth and thus transmits the sound to the perilymph of the Scala vestibuli.
  • the inner ear fluid is incompressible, so that the membrane of the round window, which is located between the middle ear and the Scala tympani, oscillates out of phase with the stapes to balance the volume.
  • This causes the basal region of the basilar membrane to be moved up and down in a sound-synchronous manner, which in turn propagates along the basilar membrane Wave triggers.
  • the structural rigidity of the Basil arm crane decreases from the stapes to the helicotrema, the propagation velocity of the wave towards the helicotrema becomes ever smaller.
  • the amplitudes become larger and larger. It comes at a certain point on the basilar membrane to an amplitude maximum, which is located at a different location for each frequency. Due to the mechanical properties of the basilar membrane there is thus a frequency-dependent stimulus generation. The stimulus is transmitted via the basilar membrane to the inner hair cells and from there to the auditory nerve, from where the stimulus is passed on to the brain for further processing.
  • Deafness or deafness can have different causes. You can u.a. caused by the fact that the hair cells are no longer functional. However, it is often the case that the auditory nerve is still intact, so that a sound perception can be caused by a targeted electrical stimulation of the nerve fibers in the inner abdominal snail.
  • cochlear electrode arrangements are usually introduced into the scala tympani of the cochlea and from there stimulate the nerve cells originally assigned to the inner hair cells.
  • the hearing nerve is electrically stimulated in the event of severe or complete hearing loss, bypassing the entire mechanical sound conduction.
  • a CI system includes, on the one hand, an implantable receiver, the cochlear stimulator, and the so-called cochlear electrode assembly, which has a plurality of electrodes.
  • the CI system includes a microphone, a voice processor, a transmitter and a battery unit. The energy required for operation is transferred to the receiver the integrated receiving antenna from the battery unit of the processor.
  • the speech processor which is usually worn behind the ear, calculates, by means of integrated software, from the acoustic signal picked up by the microphone, the electrical impulses which are transmitted to the auditory nerve with the aid of the electrode arrangement.
  • a stimulation electrode assembly is introduced into the cochlea, with the aid of which electrical signals generated from the acoustic signals are transmitted to the auditory nerve.
  • a stimulation electrode assembly is introduced into the cochlea, with the aid of which electrical signals generated from the acoustic signals are transmitted to the auditory nerve.
  • an electrode arrangement for a CI system is known, which is designed to strain relief of the cochlea, which facilitates the bending of the electrode when it is inserted into the cochlea.
  • this electrode arrangement it is possible that the latter shifts in the inner ear and thus no continuously good electrical signal transmission between the electrodes mounted on the carrier arrangement and the basilar membrane can be ensured.
  • EP 1 604 626 A2 also discloses a cochlear reshaped electrode carrier having a U-shaped lumen surrounded by a coating by which the carrier is held in a straight shape.
  • the layer dissolves into the cochlea after insertion of the electrode carrier, resulting in relaxation of the preformed electrode carrier so that it assumes a corrugated shape.
  • the disadvantage is that the electrode carrier is under tension, so that it can cause injury in the inner ear area in premature dissolution of the coating.
  • the insulation of the wires, which in the U-shaped lumen, without an additional layer can be easily damaged by in the inner ear administered Pharmakaaten.
  • WO 03/072193 discloses a similar to EP 1 604 626 A2, preformed for inclusion in the cochlea electrode carrier.
  • a stiffening wire is additionally embedded, which serves as an insertion aid. After the implant has been placed in the inner ear, the stiffening wire can be removed and the remaining channel used as a lead for pharmaceutical solutions.
  • the electrode carrier and thus also the electrodes can easily slip in the Scala tympani or can, so that no reliable contact between the electrodes and basilar membrane is ensured.
  • the electrode carrier is configured helically.
  • helical is understood here to mean that the course is at least partially such that it at least partially encloses a volume whose cross-sectional area is perpendicular to the direction of extent of the Carrier runs.
  • the course can be helical, wherein the enclosed volume can then have a rounded, for example circular or oval cross-sectional area.
  • deviating cross-sectional shapes are also conceivable.
  • the course of the electrode carrier can be helical, that is, with a circular cross-section of the enclosed volume, wherein sections with different orientation (clockwise and counterclockwise) can follow one another.
  • the term "helical" should be understood to mean that the electrode carrier has sections which run parallel to the direction of extension of the carrier and those which run perpendicularly or at least at an angle to the direction of extension. In this case, sections of different orientation follow each other, so that would result in a projection of the course of the carrier on a plane meandering course. Even with such a configuration, however, a volume is enclosed by the carrier.
  • the helical configuration allows good contact between the electrodes and the cochlea, since the electrode carrier is pressed by the helical shape to the cochlear walls and fixes the electrode assembly in this way in the cochlea. This ensures a permanently stable position of the electrode arrangement in the cochlea, which increases the number of electrodes in which there is an electrical contact with hair cells. However, the electrode assembly can still be removed from the cochlea, if necessary. This leads to a significantly improved signal transmission and thus to many different pitches perceivable by the patient, since the increased number of electrodes allows different areas of the basilar arm membrane to be electrically contacted.
  • the electrical designed as ring electrodes which extend annularly around the electrode carrier. This is particularly advantageous because they do not have to pay attention to the alignment of the electrodes for making contact between the hair cells and the electrodes.
  • Another preferred embodiment of the arrangement according to the invention uses half-ring electrodes. With proper positioning of the half-ring electrodes, they satisfy the same conditions as the aforementioned ring electrodes, but have the additional advantage of having a small area that can corrode. Corrosion or contamination, such as Protein adsorption of the electrodes is undesirable because it results in a deterioration of the electrical contact, resulting in an impedance increase due to the formation of connective tissue around the implant.
  • a tip electrode is preferably located in the distal region of the electrode carrier, which is guided farthest into the cochlea in the implanted state. As a result, an additional contact between the electrodes can be produced, and the electrode carrier shows a better insertion behavior.
  • the tip electrode is more preferably made of tungsten, platinum or platinum-iridium.
  • the electrode carrier which has a plurality of lines, is preferably made of electrically insulating material, so that adjacent electrodes do not influence.
  • the electrode carrier is preferably formed of silicone. Silicone is extremely flexible, kink-resistant and resistant to aging. Another preferred material of the electrode carrier is polyurethane, usually polyetherurethane (PUR). PUR is also used because of its excellent mechanical and chemical resistance. The silicone or PUR is Lichgue applied only after the formation of the helical electrode carrier. But it is also possible to first coat the electrode carrier and then deform.
  • the electrode assembly comprises a plurality of helical sections, wherein the sections may be spaced apart.
  • the electrode carrier has portions of lower rigidity, so that the electrode carrier has greater flexibility and can better adapt to the course of the cochlea.
  • the electrodes are preferably arranged at equal intervals in the direction of extension of the electrode carrier. As a result, there is a constant contact between the electrodes and the hair cells on the basilar membrane.
  • the electrodes are offset by 90 ° along the extension direction of the electrode carrier. This increases the likelihood that the electrodes on the helical electrode will make contact with the basilar membrane and thus the stimulating neurons and not with the opposite outer surface of the cochlea, where there are no neurons of the auditory nerve that could relay an electrical signal.
  • the electrodes are arranged offset by 180 ° to one another along the extension direction of the electrode carrier, which likewise leads to an increased contact probability between electrodes and basilar membrane.
  • the outer diameter of the cross-sectional area of the helical arrangement is between 0.5 and 1.2 mm, in order to be adapted to the Scala tympani or Scala vestibuli.
  • the electrode carrier is further preferably coated to prevent corrosion or contamination, for example by protein adsorption, of the lines inside the electrode carrier and of the electrodes, and to bring about favorable properties of the electrode carrier in relation to its surroundings. This includes, for example, that the electrode carrier is inert to biological material.
  • the electrode carrier is tubular, wherein the lines run in the interior of the electrode carrier.
  • the electrode carrier is coated on its surface with a hydrophilic material to be easily movable in the perilymph, the hydrophilic coating resulting in good lubricity.
  • a cuff or cuff which serves as a seal and / or additionally as a depot for pharmaceutical solutions, such. Can serve antibiotics.
  • the cuff is preferably displaceable in order to introduce the electrode arrangement individually differently far into the cochlea.
  • This sleeve preferably comprises microfiber material, preferably of polyethylene terephthalate (PET), and in a preferred embodiment contains silver threads which have an antibacterial effect.
  • microfiber sleeves are particularly suitable because they have a high binding capacity for pharmaceutical solutions, suspensions and powders.
  • the microfibers are configured as a circular knit or needle felt.
  • the electrode arrangement can have feed channels which run in the direction of extension of the arrangement. These are accessible from the proximal end of the electrode carrier and can serve to deliver drug solutions into the inner ear area.
  • the feed channels may be formed as grooves in the outer surface of the electrode carrier or as running in the interior of the electrode carrier tubular channels.
  • the electrodes of the electrode arrangement according to the invention are preferably designed as a wire mesh.
  • This wire mesh further preferably comprises wire of platinum or platinum-iridium. But there are also other materials, such as Gold or tungsten conceivable.
  • Wire mesh is highly flexible and has a larger surface area compared to continuous ring electrodes. It is also possible in the interdental spaces pasty masses, for example pharmaceutical compounds, e.g. a composition of polymers and pharmaceuticals, e.g. by means of doctor blade technology.
  • FIG. 1 is a perspective view of a first embodiment of a Cochleaelek- trodenan angel invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a second embodiment
  • 3 shows the first and second embodiments in each case together with a guide wire
  • Fig. 4 is a perspective view of a portion of an embodiment of an electrode assembly with a ring electrode and
  • Fig. 5 is a perspective view of a portion of an embodiment of an electrode assembly with a sleeve.
  • a first embodiment of a cochlea electrode assembly 1 is shown with a flexible electrode carrier 3 having a plurality of lines 5, and having a plurality of electrodes 7, wherein the electrodes 7 are arranged along the length of the electrode carrier 3 spaced from each other. Further, each of the electrodes 7 is electrically connected to an associated line 5 in the electrode carrier 3. In the extension direction 11 is located in the end region of the electrode carrier 3, a tip electrode 12th
  • the electrode carrier 3 is made of electrically insulating material.
  • silicone and / or polyetherurethane (PUR) are suitable, since both materials are easy to apply, flexible and resistant.
  • the electrode carrier 3 is helically configured, wherein the electrode carrier 3 in this preferred embodiment, helical sections 9 which are spaced apart, so that the electrode carrier 3 is sufficiently flexible to adapt to the course of the cochlea.
  • the helical shape of the electrode carrier 3 causes a sufficiently high longitudinal stiffness of the electrode carrier 3, so that it can be fixed in the scala tympani of the cochlea without it slipping.
  • Helical in the sense of the present invention is understood to mean that the course is at least partially such that it at least partially encloses a volume whose cross-sectional area is perpendicular to the Extension direction 11 of the carrier 3 extends.
  • the course can be helical, wherein the enclosed volume can then have a round, for example circular, or oval cross-sectional area.
  • deviating cross-sectional shapes are also conceivable.
  • the course of the electrode carrier 3 as shown in Fig. 1 be helical, so with a circular cross-section of the enclosed volume, wherein sections with different orientation (clockwise and counterclockwise) can follow one another.
  • the electrodes 7 and the tip electrode 12 are arranged at approximately equal intervals in the extension direction 11 of the electrode carrier 3 so that the electrodes 7 and the tip electrode 12 make contact with the auditory nerve as evenly as possible via the basilar membrane. This is important to be able to transfer different pitches to the auditory nerve.
  • adjacent electrodes 7 are offset by 90 ° from each other, at least a quarter of the electrodes 7 with the basilar membrane contact. It is also conceivable that the electrodes 7 are arranged offset by 180 ° to each other. This arrangement also ensures that a large part of the electrodes 7 has contact with the basilar membrane and thus with the auditory nerve.
  • the outer diameter 13 of the enclosed by the electrode carrier 3 cross-sectional area of the helical arrangement 1 is preferably 0.5 to 1.2 mm. However, the size of the cross-sectional area of the electrode assembly 1 to be inserted into the cochlea can be tailored to the individual patient.
  • the helical section has first sections 15 that run parallel to the extension direction 11 of the electrode arrangement 1'.
  • second portions 15 ' are present, which run perpendicular or at least at an angle to the extension direction 11.
  • sections 15, 15 'of different orientation follow each other alternately, so that a meandering course would result in a projection of the profile of the carrier on a plane.
  • a volume is enclosed by the electrode carrier 3.
  • the electrodes 7 are further arranged offset by 180 ° to each other, so that a large proportion of the electrodes 7 has contact with the basilar membrane.
  • the electrode carrier 3 has in both embodiments, a tubular configuration, wherein the lines 5 extend in its interior. It is possible to coat the surface of the cochlea electrode assembly 1 with hydrophilic material in order to achieve good lubricity of the electrode assembly 1 in the cochlea with the coating. However, it is also conceivable that the configuration of the electrode carrier 3 is not tubular, but has only a guiding function for the lines 5 running in it.
  • Fig. 3 shows the first and second embodiment 1, 1 'of Fig. 1 and 2, each with a guide wire 17.
  • the guide wire 17 serves as an insertion instrument. It also represents the volume enclosed by the electrode carrier 3.
  • FIG. 4 shows a section of the embodiment of cochlear electrode arrangements 1, 1 'on which an electrode 7 is located.
  • This electrode 7 is designed here as a ring electrode 19. Ring electrodes 19 are advantageous because each electrode 7 can stimulate the largest possible area of the Basilarmebran and the electrode assembly 1 must not be brought in the introduction in a precisely predetermined position.
  • the electrodes 7 are formed as half-ring electrodes, so that the dirty and corrodible surface of the electrodes 7 is kept small in comparison to the ring electrodes 19.
  • the ring electrodes 19 and the tip electrode 12 are constructed in a preferred embodiment of a wire mesh 21, which preferably consists of platinum or platinum-iridium wire and with an associated, extending in the electrode support 3 line 5 is electrically connected.
  • the tubular wire mesh is highly flexible and has a larger surface area compared to continuous ring electrodes. It is also possible in the inter-mesh areas pasty masses, for example, pharmaceutical compounds or pharmaceutical polymer compounds, for example by means of doctor blade technology to bring. Platinum or platinum-iridium has been found to be beneficial because it is biocompatible and chemically inert. But other materials are conceivable as long as they meet the same requirements. Fig.
  • FIG. 5 shows a portion of an electrode carrier 3 according to the invention, which has a sleeve 23 at the proximal end of the electrode carrier 3, which is arranged in the implanted state at the passage point of the carrier 3 in the vicinity of the oval window.
  • the sleeve 23 is constructed of microfibers.
  • the cuff 23 made of microfibers may be affected by silver threads which prevent an ascending infection.
  • other materials for the cuff 23 or other materials for antibacterial components are conceivable as long as they ensure biocompatibility.
  • the cuff 23 serves as a seal and / or additionally as a depot for anti-inflammatories or antibiotics.
  • the sleeve 23 may further have a cavity in its interior which may serve as a reservoir for pharmaceutical solutions.
  • supply channels may be provided in the electrode carrier 3.
  • the feed channels may be formed as grooves in the outer surface of the electrode carrier 3 or as in the interior of the electrode carrier 3 parallel to the lines 5 extending tubular channels. Through the delivery channels, the pharmaceutical solutions can reach the deeper area of the cochlea.

Abstract

The invention relates to a cochlear electrode arrangement comprising a flexible electrode carrier provided with a plurality of conductors, and a plurality of electrodes, the electrodes being interspaced along the length of the electrode carrier, each electrode being electrically connected to an associated conductor in the electrode carrier. The aim of the invention is to provide a cochlear electrode arrangement ensuring good mechanical contact between the electrode carrier, and thus also the electrodes, and the inner ear or the basilar membrane. To this end, the electrode carrier is embodied in a helical manner.

Description

Cochleaelektrode cochlear electrode
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Cochleaelektrodenan- ordnung mit einem Elektrodenträger, der eine Vielzahl von Leitungen aufweist, und mit einer Vielzahl von Elektroden, wobei die Elektroden entlang der Länge des Elektrodenträgers beabstandet voneinander angeordnet sind und wobei jede der Elektroden mit einer zugeordneten Leitung in dem Elektrodenträger elektrisch verbunden ist.The present invention relates to a cochlea electrode assembly comprising an electrode carrier having a plurality of leads and a plurality of electrodes, the electrodes being spaced along the length of the electrode carrier, and each of the electrodes having an associated lead in the electrode carrier electrically connected.
Die Hörschnecke (Cochlea) ist Teil des Innenohres und besteht aus drei übereinander liegenden Kanälen, die schneckenförmig aufgerollt sind, nämlich der Scala tympani, der Scala media und der Scala vestibuli. Die Scala tympani und Scala vestibuli sind mit Perilymphe mit hoher Na+-Konzentration (~ 140 mmol/1) gefüllt, während die Scala media mit Endolymphe mit hoher K+- Konzentration (~ 145 mmol/1) gefüllt ist. Zwischen der Scala tympani und Scala media liegt die Basilarmembran, auf der sich eine Verdickung befindet, nämlich das Corti-Organ. In dem Cor- ti-Organ liegen die äußeren und inneren Haarzellen, in deren Membran spannungsabhängige Kanäle eingebettet sind. An jede innere Haarzelle schliessen sich etwa 20 afferente Neuronen an. Die Neuronen werden im Hörnerv gebündelt und ziehen sich bis zum Stammhirn hoch, wo sie im Nucleus cochlearis ihre Synapsen bilden.The cochlea is part of the inner ear and consists of three superimposed channels, which are helically rolled up, namely the Scala tympani, the Scala media and the Scala vestibuli. The Scala tympani and Scala vestibuli are filled with perilymph with high Na + concentration (~ 140 mmol / l), while the Scala media is filled with endolymph with high K + concentration (~ 145 mmol / l). Between the Scala tympani and Scala media lies the basilar membrane, on which there is a thickening, namely the organ of Corti. In the cortical organ lie the outer and inner hair cells, in whose membrane voltage-dependent channels are embedded. Each inner hair cell is followed by about 20 afferent neurons. The neurons are bundled in the auditory nerve and pull themselves up to the brain stem, where they form their synapses in the nucleus cochlearis.
Bei einer Schalldruckeinwirkung schwingt der im Mittelohr befindliche Steigbügel (Stapes) hin und her und überträgt so den Schall auf die Perilymphe der Scala vestibuli. Die Innenohrflüssigkeit ist inkompressibel, so dass die Membran des runden Fensters, welches sich zwischen dem Mittelohr und der Scala tympani befindet, zum Volumenausgleich gegenphasig zum Stapes hin und her schwingt. Dies führt dazu, dass der basale Bereich der Basilarmembran schallsynchron auf und ab bewegt wird, was wiederum eine sich entlang der Basilarmembran ausbreitende Welle auslöst. Da die Struktursteifigkeit der Basilarmebran vom Stapes bis zum Helicotrema abnimmt, wird die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Welle in Richtung zum Helicotrema immer geringer. Auf Grund der abnehmenden Struktursteifigkeit werden die Amplituden jedoch immer größer. Es kommt an einer bestimmten Stelle auf der Basilarmembran zu einem Amplitudenmaximum, welches sich für jede Frequenz an einer anderen Stelle befindet. Durch die mechanischen Eigenschaften der Basilarmembran kommt es also zu einer frequenzabhängigen Reizerzeugung. Der Reiz wird über die Basilarmembran auf die inneren Haarzellen und von dort auf den Hörnerv übertragen, von wo aus der Reiz zur Weiterverarbeitung ins Hirn weitergeleitet wird.In the case of a sound pressure effect, the stapes in the middle ear swings back and forth and thus transmits the sound to the perilymph of the Scala vestibuli. The inner ear fluid is incompressible, so that the membrane of the round window, which is located between the middle ear and the Scala tympani, oscillates out of phase with the stapes to balance the volume. This causes the basal region of the basilar membrane to be moved up and down in a sound-synchronous manner, which in turn propagates along the basilar membrane Wave triggers. As the structural rigidity of the Basil arm crane decreases from the stapes to the helicotrema, the propagation velocity of the wave towards the helicotrema becomes ever smaller. Due to the decreasing structural rigidity, however, the amplitudes become larger and larger. It comes at a certain point on the basilar membrane to an amplitude maximum, which is located at a different location for each frequency. Due to the mechanical properties of the basilar membrane there is thus a frequency-dependent stimulus generation. The stimulus is transmitted via the basilar membrane to the inner hair cells and from there to the auditory nerve, from where the stimulus is passed on to the brain for further processing.
Taubheit oder Schwerhörigkeit können verschiedene Ursachen haben. Sie können u.a. dadurch verursacht sein, dass die Haarzellen nicht mehr funktionsfähig sind. Es ist dabei jedoch häufig so, dass der Hörnerv noch intakt ist, so dass durch eine gezielte elektrische Stimulation der Nervenfasern in der Innenohrschnecke eine Hörwahrnehmung hervorgerufen werden kann. Dazu werden Cochleaelektrodenanordnungen üblicherweise in die Scala tympani der Cochlea eingeführt und regen von dort die ursprünglich den inneren Haarzellen zugeordneten Nervenzellen an.Deafness or deafness can have different causes. You can u.a. caused by the fact that the hair cells are no longer functional. However, it is often the case that the auditory nerve is still intact, so that a sound perception can be caused by a targeted electrical stimulation of the nerve fibers in the inner abdominal snail. For this purpose, cochlear electrode arrangements are usually introduced into the scala tympani of the cochlea and from there stimulate the nerve cells originally assigned to the inner hair cells.
Mit Hilfe eines Cochlea-Implantat Systems (CI-Systems) wird bei schwerem oder vollkommenem Hörverlust der Hörnerv elektrisch stimuliert, wobei die gesamte mechanische Schallleitung umgangen wird.With the help of a cochlear implant system (CI system), the hearing nerve is electrically stimulated in the event of severe or complete hearing loss, bypassing the entire mechanical sound conduction.
Ein CI-System umfasst zum einen einen implantierbaren Empfänger, den Cochlea-Stimulator, und die sogenannte Cochlea- Elektrodenanordnung, die eine Vielzahl von Elektroden aufweist. Zum anderen gehören zu dem CI-System ein Mikrofon, ein Sprachprozessor, ein Sender und eine Batterieeinheit. Die für den Betrieb erforderliche Energie erhält der Empfänger über die integrierte Empfangsantenne aus der Batterieeinheit des Prozessors. Der Sprachprozessor, der meist hinter dem Ohr getragen wird, berechnet mittels einer integrierten Software aus dem akustischen Signal, das über das Mikrofon aufgenommen wird, die elektrischen Impulse, die mit Hilfe der Elektrodenanordnung auf den Hörnerv übertragen werden.A CI system includes, on the one hand, an implantable receiver, the cochlear stimulator, and the so-called cochlear electrode assembly, which has a plurality of electrodes. On the other hand, the CI system includes a microphone, a voice processor, a transmitter and a battery unit. The energy required for operation is transferred to the receiver the integrated receiving antenna from the battery unit of the processor. The speech processor, which is usually worn behind the ear, calculates, by means of integrated software, from the acoustic signal picked up by the microphone, the electrical impulses which are transmitted to the auditory nerve with the aid of the electrode arrangement.
Die Funktion der bekannten CI-Systeme ist vom Prinzip her gleich. Bei allen Systemen wird eine Stimulationselektrodenanordnung in die Cochlea eingeführt, mit deren Hilfe aus den akustischen Signalen erzeugte elektrische Signale auf den Hörnerv weitergeleitet werden. Es gibt jedoch Unterschiede hinsichtlich des Aufbaus der Elektrodenanordnung.The function of the known CI systems is the same in principle. In all systems, a stimulation electrode assembly is introduced into the cochlea, with the aid of which electrical signals generated from the acoustic signals are transmitted to the auditory nerve. However, there are differences in the structure of the electrode assembly.
Aus der DE 30 34 394 C2 ist eine Elektrodenanordnung für ein CI-System bekannt, das zur Zugentlastung der Cochlea nachgeformt ausgestaltet ist, was das Biegen der Elektrode bei ihrer Einführung in die Cochlea erleichtert. Bei dieser Elektrodenanordnung ist es jedoch möglich, dass diese sich im Innenohr verschiebt und dadurch keine kontinuierlich gute elektrische Signalübertragung zwischen den auf der Trägerordnung angebrachten Elektroden und der Basilarmembran sichergestellt werden kann.From DE 30 34 394 C2, an electrode arrangement for a CI system is known, which is designed to strain relief of the cochlea, which facilitates the bending of the electrode when it is inserted into the cochlea. In the case of this electrode arrangement, however, it is possible that the latter shifts in the inner ear and thus no continuously good electrical signal transmission between the electrodes mounted on the carrier arrangement and the basilar membrane can be ensured.
Aus der EP 1 604 626 A2 ist außerdem ein der Cochlea nachgeformter Elektrodenträger mit einem U-förmigen Lumen bekannt, der von einer Beschichtung umgeben ist, durch die der Träger in einer geraden Form gehalten wird. Die Schicht löst sich nach der Einführung des Elektrodenträgers in die Cochlea auf, was zu einer Relaxation des vorgeformten Elektrodenträgers führt, so dass dieser eine gewellte Form annimmt. Nachteilig ist jedoch, dass der Elektrodenträger unter Spannung steht, so dass es im Innenohrbereich bei vorzeitiger Auflösung der Beschichtung zu Verletzungen kommen kann. Des Weiteren besteht hier der Nachteil, dass die Isolierung der Drähte, die sich in dem U-förmigen Lumen befinden, ohne eine zusätzliche Schicht leicht durch in das Innenohr verabreichte Pharmakalösungen beschädigt werden kann.EP 1 604 626 A2 also discloses a cochlear reshaped electrode carrier having a U-shaped lumen surrounded by a coating by which the carrier is held in a straight shape. The layer dissolves into the cochlea after insertion of the electrode carrier, resulting in relaxation of the preformed electrode carrier so that it assumes a corrugated shape. The disadvantage, however, is that the electrode carrier is under tension, so that it can cause injury in the inner ear area in premature dissolution of the coating. Furthermore, there is the disadvantage here that the insulation of the wires, which in the U-shaped lumen, without an additional layer can be easily damaged by in the inner ear administered Pharmakalösungen.
Die WO 03/072193 offenbart einen dem EP 1 604 626 A2 ähnlichen, für die Aufnahme in die Cochlea vorgeformten Elektrodenträger. In diesen ist zusätzlich ein Versteifungsdraht eingebettet, der als Einführhilfe dient. Nachdem das Implantat im Innenohr eingebracht worden ist, kann der Versteifungsdraht entfernt werden und der zurückbleibende Kanal als Zuleitung für Pharmakalösungen verwendet werden. Auch hier besteht jedoch das Problem, dass der Elektrodenträger und somit auch die Elektroden leicht in der Scala tympani verrutschen kann bzw. können, so dass kein zuverlässiger Kontakt zwischen Elektroden und Basilarmembran sichergestellt ist.WO 03/072193 discloses a similar to EP 1 604 626 A2, preformed for inclusion in the cochlea electrode carrier. In these a stiffening wire is additionally embedded, which serves as an insertion aid. After the implant has been placed in the inner ear, the stiffening wire can be removed and the remaining channel used as a lead for pharmaceutical solutions. Again, however, there is the problem that the electrode carrier and thus also the electrodes can easily slip in the Scala tympani or can, so that no reliable contact between the electrodes and basilar membrane is ensured.
Um die Stimulation des Hörnervs erfolgreich durchführen zu können, ist es jedoch sehr wichtig, dass eine möglichst große Anzahl der auf der Elektrodenanordnung befindlichen Elektroden Kontakt zur Basilarmembran und somit zu den reizleitenden Nervenzellen hat. Dieser Kontakt sollte so eng wie möglich sein.However, in order to be able to successfully perform the stimulation of the auditory nerve, it is very important that as large a number as possible of the electrodes located on the electrode arrangement have contact with the basilar membrane and thus with the stimulating nerve cells. This contact should be as close as possible.
Ausgehend vom Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Cochleaelektrodenanordnung bereitzustellen, die einen guten mechanischen Kontakt zwischen dem Elektrodenträger und somit auch den Elektroden und dem Innenohr bzw. der Basilarmembran sicherstellt.Starting from the prior art, it is therefore an object of the present invention to provide a cochlea electrode arrangement which ensures good mechanical contact between the electrode carrier and thus also the electrodes and the inner ear or basilar membrane.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Elektrodenträger wendeiförmig ausgestaltet ist.This object is achieved in that the electrode carrier is configured helically.
Unter "wendeiförmig" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird hierbei verstanden, dass der Verlauf zumindest teilweise so ist, dass er ein Volumen wenigstens teilweise umschließt, dessen Querschnittsfläche senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Trägers verläuft. Insbesondere kann der Verlauf helixförmig sein, wobei das umschlossene Volumen dann eine abgerundete, beispielsweise kreisförmige oder ovale Querschnittsfläche haben kann. Es sind jedoch auch davon abweichende Querschnittsformen denkbar. Ferner kann der Verlauf des Elektrodenträgers schraubenförmig sein, also mit einem kreisförmigen Querschnitt des umschlossenen Volumens, wobei Abschnitte mit unterschiedlicher Orientierung (rechtsdrehend und linksdrehend) aufeinander folgen können.In the context of the present invention, "helical" is understood here to mean that the course is at least partially such that it at least partially encloses a volume whose cross-sectional area is perpendicular to the direction of extent of the Carrier runs. In particular, the course can be helical, wherein the enclosed volume can then have a rounded, for example circular or oval cross-sectional area. However, deviating cross-sectional shapes are also conceivable. Furthermore, the course of the electrode carrier can be helical, that is, with a circular cross-section of the enclosed volume, wherein sections with different orientation (clockwise and counterclockwise) can follow one another.
Zusätzlich soll unter "wendeiförmig" verstanden werden, dass der Elektrodenträger Abschnitte aufweist, die parallel zur Er- streckungsrichtung des Trägers verlaufen und solche, die senkrecht oder zumindest unter einem Winkel zur Erstreckungsrich- tung verlaufen. Dabei folgen Abschnitte unterschiedlicher Orientierung aufeinander, sodass sich bei einer Projektion des Verlaufs des Trägers auf eine Ebene ein mäanderförmiger Verlauf ergäbe. Auch bei einer solchen Ausgestaltung wird von dem Träger jedoch ein Volumen umschlossen.In addition, the term "helical" should be understood to mean that the electrode carrier has sections which run parallel to the direction of extension of the carrier and those which run perpendicularly or at least at an angle to the direction of extension. In this case, sections of different orientation follow each other, so that would result in a projection of the course of the carrier on a plane meandering course. Even with such a configuration, however, a volume is enclosed by the carrier.
Die wendeiförmige Ausgestaltung ermöglicht einen guten Kontakt zwischen den Elektroden und der Cochlea, da der Elektrodenträger durch die Wendelform an die Cochleawände angedrückt wird und sich die Elektrodenanordnung auf diese Weise in der Cochlea fixiert. Dadurch wird eine dauerhaft stabile Lage der Elektrodenanordnung in der Cochlea gewährleistet, was die Anzahl der Elektroden erhöht, bei denen ein elektrischer Kontakt zu Haarzellen besteht. Allerdings kann die Elektrodenanordnung trotzdem wieder aus der Cochlea entnommen werden, sofern dies erforderlich sein sollte. Dies führt zu einer erheblich verbesserten Signalübertragung und somit zu vielen unterschiedlichen für den Patienten wahrnehmbaren Tonhöhen, da durch die erhöhte Elektrodenanzahl verschiedene Bereiche der Basilarmem- bran elektrisch kontaktiert werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform der Elektrodenanordnung sind die Elektro- den als Ringelektroden ausgestaltet, die sich ringförmig um den Elektrodenträger erstrecken. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, da bei ihnen zur Kontaktherstellung zwischen den Haarzellen und den Elektroden nicht auf die Ausrichtung der Elektroden geachtet werden muss.The helical configuration allows good contact between the electrodes and the cochlea, since the electrode carrier is pressed by the helical shape to the cochlear walls and fixes the electrode assembly in this way in the cochlea. This ensures a permanently stable position of the electrode arrangement in the cochlea, which increases the number of electrodes in which there is an electrical contact with hair cells. However, the electrode assembly can still be removed from the cochlea, if necessary. This leads to a significantly improved signal transmission and thus to many different pitches perceivable by the patient, since the increased number of electrodes allows different areas of the basilar arm membrane to be electrically contacted. In a preferred embodiment of the electrode arrangement, the electrical designed as ring electrodes, which extend annularly around the electrode carrier. This is particularly advantageous because they do not have to pay attention to the alignment of the electrodes for making contact between the hair cells and the electrodes.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet Halbringelektroden. Bei einer geeigneten Positionierung der Halbringelektroden erfüllen sie dieselben Bedingungen wie die zuvor genannten Ringelektroden, bieten jedoch den zusätzlichen Vorteil, dass sie eine geringer Fläche haben, die korrodieren kann. Korrosion oder Verschmutzung, wie z.B. Proteinadsorption, der Elektroden ist unerwünscht, da es durch sie zu einer Verschlechterung des elektrischen Kontakts kommt, was zu einer Impedanzerhöhung durch die Bildung von Bindegewebe um das Implantat herum führt.Another preferred embodiment of the arrangement according to the invention uses half-ring electrodes. With proper positioning of the half-ring electrodes, they satisfy the same conditions as the aforementioned ring electrodes, but have the additional advantage of having a small area that can corrode. Corrosion or contamination, such as Protein adsorption of the electrodes is undesirable because it results in a deterioration of the electrical contact, resulting in an impedance increase due to the formation of connective tissue around the implant.
Bevorzugter Weise befindet sich im distalen Bereich des Elektrodenträgers, der im implantierten Zustand am weitesten in die Cochlea hineingeführt ist, eine Spitzenelektrode. Hierdurch kann ein zusätzlicher Kontakt zwischen den Elektroden hergestellt werden, und der Elektrodenträger zeigt ein besseres Einführverhalten. Die Spitzenelektrode ist weiter bevorzugt aus Wolfram, Platin oder Platin-Iridium.A tip electrode is preferably located in the distal region of the electrode carrier, which is guided farthest into the cochlea in the implanted state. As a result, an additional contact between the electrodes can be produced, and the electrode carrier shows a better insertion behavior. The tip electrode is more preferably made of tungsten, platinum or platinum-iridium.
Der Elektrodenträger, der eine Vielzahl von Leitungen aufweist, ist bevorzugt aus elektrisch isolierendem Material, damit sich benachbarte Elektroden nicht beeinflussen.The electrode carrier, which has a plurality of lines, is preferably made of electrically insulating material, so that adjacent electrodes do not influence.
Der Elektrodenträger ist bevorzugt aus Silikon ausgebildet. Silikon ist äußerst flexibel, knickfest und alterungsbeständig. Ein anderes bevorzugtes Material des Elektrodenträgers ist Polyurethan, meist Polyetherurethan (PUR) . PUR wird ebenfalls aufgrund seiner hervorragenden mechanischen und chemischen Beständigkeit eingesetzt. Das Silikon bzw. PUR wird üb- licherweise erst nach der Formung des wendelartigen Elektrodenträgers aufgebracht. Es ist aber auch möglich, den Elektrodenträger erst zu beschichten und anschließend zu verformen.The electrode carrier is preferably formed of silicone. Silicone is extremely flexible, kink-resistant and resistant to aging. Another preferred material of the electrode carrier is polyurethane, usually polyetherurethane (PUR). PUR is also used because of its excellent mechanical and chemical resistance. The silicone or PUR is Licherweise applied only after the formation of the helical electrode carrier. But it is also possible to first coat the electrode carrier and then deform.
Bevorzugter Weise weist die Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von wendeiförmigen Abschnitten auf, wobei die Abschnitte beabstandet sein können. Dies führt dazu, dass der Elektrodenträger Abschnitte geringerer Steifigkeit aufweist, so dass der Elektrodenträger eine größere Flexibilität aufweist und sich besser an den Verlauf der Hörschnecke anpassen kann.Preferably, the electrode assembly comprises a plurality of helical sections, wherein the sections may be spaced apart. As a result, the electrode carrier has portions of lower rigidity, so that the electrode carrier has greater flexibility and can better adapt to the course of the cochlea.
Die Elektroden sind bevorzugt in gleichen Abständen in Erstreckungrichtung des Elektrodenträgers angeordnet. Hierdurch besteht in gleichbleibenden Abständen ein Kontakt zwischen den Elektroden und den Haarzellen auf der Basilarmembran.The electrodes are preferably arranged at equal intervals in the direction of extension of the electrode carrier. As a result, there is a constant contact between the electrodes and the hair cells on the basilar membrane.
In einer bevorzugten Ausführung der Anordnung sind die Elektroden entlang der Erstreckungsrichtung des Elektrodenträgers um 90° versetzt. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die Elektroden auf dem wendeiförmigen Elektrodenträger Kontakt mit der Basilarmembran und somit den reizleitenden Nervenzellen haben und nicht mit der gegenüberliegenden Außenwand der Hörschnecke, wo sich keine Nervenzellen des Hörnervs befinden, die ein elektrisches Signal weiterleiten könnten. In einer alternativen Ausführungsform sind die Elektroden entlang der Erstreckungsrichtung des Elektrodenträgers um 180° zueinander versetzt angeordnet, was ebenfalls zu einer erhöhten Kontaktwahrscheinlichkeit zwischen Elektroden und Basilarmembran führt .In a preferred embodiment of the arrangement, the electrodes are offset by 90 ° along the extension direction of the electrode carrier. This increases the likelihood that the electrodes on the helical electrode will make contact with the basilar membrane and thus the stimulating neurons and not with the opposite outer surface of the cochlea, where there are no neurons of the auditory nerve that could relay an electrical signal. In an alternative embodiment, the electrodes are arranged offset by 180 ° to one another along the extension direction of the electrode carrier, which likewise leads to an increased contact probability between electrodes and basilar membrane.
Bevorzugter Weise liegt der Außendurchmesser der Querschnittsfläche der wendeiförmigen Anordnung zwischen 0,5 und 1,2 mm, um an die Scala tympani oder Scala vestibuli angepasst zu sein. Es sind jedoch auch Spezialanfertigungen mit einem anderen Aussendurchmesser der Querschnittsfläche möglich. Der Elektrodenträger ist weiter bevorzugt beschichtet ausgebildet, um zum einen einer Korrosion oder Verschmutzung, z.B. durch Proteinadsorption, der Leitungen im Inneren des Elektrodenträgers und der Elektroden vorzubeugen und um zum anderen günstige Eigenschaften des Elektrodenträgers im Verhältnis zu seiner Umgebung herbeizuführen. Hierzu gehört bespielsweise, dass sich der Elektrodenträger gegenüber biologischem Material inert verhält.Preferably, the outer diameter of the cross-sectional area of the helical arrangement is between 0.5 and 1.2 mm, in order to be adapted to the Scala tympani or Scala vestibuli. However, there are also custom-made with a different outer diameter of the cross-sectional area possible. The electrode carrier is further preferably coated to prevent corrosion or contamination, for example by protein adsorption, of the lines inside the electrode carrier and of the electrodes, and to bring about favorable properties of the electrode carrier in relation to its surroundings. This includes, for example, that the electrode carrier is inert to biological material.
Bevorzugterweise ist der Elektrodenträger rohrförmig ausgestaltet, wobei die Leitungen im Inneren des Elektrodenträgers verlaufen.Preferably, the electrode carrier is tubular, wherein the lines run in the interior of the electrode carrier.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektrodenträger auf seiner Oberfläche mit einem hydrophilen Material beschichtet, um leicht in der Perilymphe bewegbar zu sein, wobei die hydrophile Beschichtung zu einer guten Gleitfähigkeit führt.In a preferred embodiment, the electrode carrier is coated on its surface with a hydrophilic material to be easily movable in the perilymph, the hydrophilic coating resulting in good lubricity.
Im proximalen Bereich des Elektrodenträgers, der im implantierten Zustand an der Durchtrittsstelle des Trägers in der Nähe des ovalen Fensters angeordnet ist, befindet sich bevorzugt eine Manschette oder Cuff, die als Abdichtung und/oder zusätzlich auch als Depot für Pharmakalösungen, wie z.B. Antibiotika dienen kann. Die Manschette ist vorzugsweise verschiebbar, um die Elektrodenanordnung individuell unterschiedlich weit in die Cochlea einzubringen.In the proximal region of the electrode carrier, which is arranged in the implanted state at the passage point of the carrier in the vicinity of the oval window, is preferably a cuff or cuff, which serves as a seal and / or additionally as a depot for pharmaceutical solutions, such. Can serve antibiotics. The cuff is preferably displaceable in order to introduce the electrode arrangement individually differently far into the cochlea.
Diese Manschette weist bevorzugt Mikrofasermaterial, vorzugsweise aus Polyethylenterephthalat (PET) , und enthält in einer bevorzugten Ausführungsform Silberfäden, die eine antibakterielle Wirkung haben. Mikrofasermanschetten sind deswegen besonders geeignet, da sie über ein hohes Bindungsvermögen für Pharmakalösungen, -Suspensionen und -pulver verfügen. In einer bevorzugten Ausführung sind die Mikrofasern als Rundstrickgewirk oder Nadelfilz ausgestaltet.This sleeve preferably comprises microfiber material, preferably of polyethylene terephthalate (PET), and in a preferred embodiment contains silver threads which have an antibacterial effect. Microfiber sleeves are particularly suitable because they have a high binding capacity for pharmaceutical solutions, suspensions and powders. In a preferred embodiment, the microfibers are configured as a circular knit or needle felt.
Ferner kann die Elektrodenanordnung in einer bevorzugten Ausführungsform Zuführkanäle aufweisen, die in Erstreckungsrich- tung der Anordnung verlaufen. Diese sind vom proximalen Ende des Elektrodenträgers her zugänglich und können dazu dienen, Pharmakalösungen in den Innenohrbereich zu führen. Die Zuführkanäle können als Rinnen in der äußeren Oberfläche des Elektrodenträgers oder als im Inneren des Elektrodenträgers verlaufende rohrförmige Kanäle ausgebildet sein.Furthermore, in a preferred embodiment, the electrode arrangement can have feed channels which run in the direction of extension of the arrangement. These are accessible from the proximal end of the electrode carrier and can serve to deliver drug solutions into the inner ear area. The feed channels may be formed as grooves in the outer surface of the electrode carrier or as running in the interior of the electrode carrier tubular channels.
Die Elektroden der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung sind bevorzugt als Drahtgeflecht ausgestaltet. Dieses Drahtgeflecht weist weiter bevorzugt Draht aus Platin oder Platin-Iridium auf. Es sind aber auch andere Materialien, wie z.B. Gold oder Wolfram denkbar. Drahtgeflecht ist hochflexibel und besitzt eine im Vergleich zu durchgehenden Ringelektroden größere Oberfläche. Ferner besteht die Möglichkeit, in den Geflechtzwischenräumen pastöse Massen, beispielsweise Pharmakaverbin- dungen, z.B. eine Zusammensetzung aus Polymeren und Pharmaka sein kann, z.B. mittels Rakeltechnik einzubringen.The electrodes of the electrode arrangement according to the invention are preferably designed as a wire mesh. This wire mesh further preferably comprises wire of platinum or platinum-iridium. But there are also other materials, such as Gold or tungsten conceivable. Wire mesh is highly flexible and has a larger surface area compared to continuous ring electrodes. It is also possible in the interdental spaces pasty masses, for example pharmaceutical compounds, e.g. a composition of polymers and pharmaceuticals, e.g. by means of doctor blade technology.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand einer lediglich bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigenden Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigenIn the following, the present invention will be explained with reference to a drawing showing only preferred embodiments. In the drawing show
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Cochleaelek- trodenanordnung,1 is a perspective view of a first embodiment of a Cochleaelek- trodenanordnung invention,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels, Fig. 3 das erste und zweite Ausführungsbeispiel jeweils zusammen mit einem Führungsdraht,2 is a perspective view of a second embodiment, 3 shows the first and second embodiments in each case together with a guide wire,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Ausführungsbeispiels einer Elektrodenanordnung mit einer Ringelektrode undFig. 4 is a perspective view of a portion of an embodiment of an electrode assembly with a ring electrode and
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Ausführungsbeispiels einer Elektrodenanordnung mit einer Manschette.Fig. 5 is a perspective view of a portion of an embodiment of an electrode assembly with a sleeve.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Cochleaelektrodenanordnung 1 dargestellt mit einem flexiblen Elektrodenträger 3, der eine Vielzahl von Leitungen 5 aufweist, und mit einer Vielzahl von Elektroden 7, wobei die Elektroden 7 entlang der Länge des Elektrodenträgers 3 beabstandet voneinander angeordnet sind. Ferner ist jede der Elektroden 7 mit einer zugeordneten Leitung 5 in dem Elektrodenträger 3 elektrisch verbunden. In Erstreckungsrichtung 11 befindet sich im Endbereich des Elektrodenträgers 3 eine Spitzenelektrode 12.In Fig. 1, a first embodiment of a cochlea electrode assembly 1 according to the invention is shown with a flexible electrode carrier 3 having a plurality of lines 5, and having a plurality of electrodes 7, wherein the electrodes 7 are arranged along the length of the electrode carrier 3 spaced from each other. Further, each of the electrodes 7 is electrically connected to an associated line 5 in the electrode carrier 3. In the extension direction 11 is located in the end region of the electrode carrier 3, a tip electrode 12th
Damit es zwischen der Vielzahl an auf dem Elektrodenträger 3 befindlichen Elektroden 7 und auch der Spitzenelektrode 12 nicht zu einem elektrischen Kontakt kommt, ist der Elektrodenträger 3 aus elektrisch isolierendem Material. Hierzu eignen sich Silikon und/oder Polyetherurethan (PUR), da beide Materialien gut aufzutragen, flexibel und widerstandsfähig sind.So that there is no electrical contact between the large number of electrodes 7 located on the electrode carrier 3 and also the tip electrode 12, the electrode carrier 3 is made of electrically insulating material. For this purpose, silicone and / or polyetherurethane (PUR) are suitable, since both materials are easy to apply, flexible and resistant.
Der Elektrodenträger 3 ist wendeiförmig ausgestaltet, wobei der Elektrodenträger 3 in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel wendeiförmige Abschnitte 9 aufweist, die voneinander beabstandet sind, so dass der Elektrodenträger 3 hinreichend flexibel ist, um sich an den Verlauf der Cochlea anzupassen. Die wendeiförmige Form des Elektrodenträgers 3 bewirkt eine ausreichend hohe Längssteifigkeit des Elektrodenträgers 3, so dass er in der Scala tympani der Cochlea derart fixiert werden kann, ohne dass er verrutscht.The electrode carrier 3 is helically configured, wherein the electrode carrier 3 in this preferred embodiment, helical sections 9 which are spaced apart, so that the electrode carrier 3 is sufficiently flexible to adapt to the course of the cochlea. The helical shape of the electrode carrier 3 causes a sufficiently high longitudinal stiffness of the electrode carrier 3, so that it can be fixed in the scala tympani of the cochlea without it slipping.
In Fig. 1 bilden drei bis vier Windungen einen wendeiförmigen Abschnitt 9 des Elektrodenträgers 3. Unter "wendeiförmig" im Sinne der vorliegenden Erfindung wird hierbei verstanden, dass der Verlauf zumindest teilweise so ist, dass er ein Volumen wenigstens teilweise umschließt, dessen Querschnittsfläche senkrecht zur Erstreckungsrichtung 11 des Trägers 3 verläuft. Insbesondere kann der Verlauf helixförmig sein, wobei das umschlossene Volumen dann eine runde, beispielsweise kreisförmige, oder ovale Querschnittsfläche haben kann. Es sind jedoch auch davon abweichende Querschnittsformen denkbar. Ferner kann der Verlauf des Elektrodenträgers 3 wie in Fig. 1 gezeigt, schraubenförmig sein, also mit einem kreisförmigen Querschnitt des umschlossenen Volumens, wobei Abschnitte mit unterschiedlicher Orientierung (rechtsdrehend und linksdrehend) aufeinander folgen können.In FIG. 1, three to four windings form a helical section 9 of the electrode carrier 3. "Helical" in the sense of the present invention is understood to mean that the course is at least partially such that it at least partially encloses a volume whose cross-sectional area is perpendicular to the Extension direction 11 of the carrier 3 extends. In particular, the course can be helical, wherein the enclosed volume can then have a round, for example circular, or oval cross-sectional area. However, deviating cross-sectional shapes are also conceivable. Furthermore, the course of the electrode carrier 3 as shown in Fig. 1, be helical, so with a circular cross-section of the enclosed volume, wherein sections with different orientation (clockwise and counterclockwise) can follow one another.
Wie in der Zeichnung angedeutet, sind die Elektroden 7 und die Spitzenelektrode 12 in ungefähr gleichen Abständen in Erstrek- kungsrichtung 11 des Elektrodenträgers 3 angeordnet, damit die Elektroden 7 und die Spitzenelektrode 12 möglichst gleichmäßig über die Basilarmembran Kontakt zum Hörnerv haben. Dies ist wichtig, um verschiedene Tonhöhen auf den Hörnerv übertragen zu können.As indicated in the drawing, the electrodes 7 and the tip electrode 12 are arranged at approximately equal intervals in the extension direction 11 of the electrode carrier 3 so that the electrodes 7 and the tip electrode 12 make contact with the auditory nerve as evenly as possible via the basilar membrane. This is important to be able to transfer different pitches to the auditory nerve.
Dadurch, dass benachbarte Elektroden 7 um 90° gegeneinander versetzt sind, hat wenigstens ein Viertel der Elektroden 7 mit der Basilarmembran Kontakt. Es ist auch denkbar, dass die Elektroden 7 um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Diese Anordnung stellt ebenfalls sicher, dass ein großer Teil der Elektroden 7 Kontakt zur Basilarmembran und somit zum Hörnerv hat. Der Außendurchmesser 13 der von dem Elektrodenträger 3 umschlossenen Querschnittsfläche der wendeiförmigen Anordnung 1 liegt vorzugsweise bei 0,5 bis 1,2 mm. Die Größe der Querschnittsfläche der in die Cochlea einzuführenden Elektrodenanordnung 1 kann jedoch individuell auf den Patienten abgestimmt werden.Characterized in that adjacent electrodes 7 are offset by 90 ° from each other, at least a quarter of the electrodes 7 with the basilar membrane contact. It is also conceivable that the electrodes 7 are arranged offset by 180 ° to each other. This arrangement also ensures that a large part of the electrodes 7 has contact with the basilar membrane and thus with the auditory nerve. The outer diameter 13 of the enclosed by the electrode carrier 3 cross-sectional area of the helical arrangement 1 is preferably 0.5 to 1.2 mm. However, the size of the cross-sectional area of the electrode assembly 1 to be inserted into the cochlea can be tailored to the individual patient.
Anhand des in Fig. 2 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Cochleaelektrodenanordnung 1 ' ist zu sehen, dass der wendeiförmige Abschnitt erste Abschnitte 15 aufweist, die parallel zur Erstreckungsrichtung 11 der Elektrodenanordnung 1' verlaufen. Außerdem sind zweite Abschnitte 15' vorhanden, die senkrecht oder zumindest unter einem Winkel zur Erstreckungsrichtung 11 verlaufen. Dabei folgen Abschnitte 15, 15' unterschiedlicher Orientierung abwechselnd aufeinander, sodass sich bei einer Projektion des Verlaufs des Trägers auf eine Ebene ein mäanderförmiger Verlauf ergäbe. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird von dem Elektrodenträger 3 jedoch ein Volumen umschlossen.On the basis of the second exemplary embodiment of a cochlea electrode arrangement 1 'according to the invention shown in FIG. 2, it can be seen that the helical section has first sections 15 that run parallel to the extension direction 11 of the electrode arrangement 1'. In addition, second portions 15 'are present, which run perpendicular or at least at an angle to the extension direction 11. In this case, sections 15, 15 'of different orientation follow each other alternately, so that a meandering course would result in a projection of the profile of the carrier on a plane. In this embodiment, however, a volume is enclosed by the electrode carrier 3.
In diesem Beispiel sind die Elektroden 7 ferner um 180° zueinander versetzt angeordnet, so dass ein grosser Anteil der Elektroden 7 Kontakt zur Basilarmembran hat.In this example, the electrodes 7 are further arranged offset by 180 ° to each other, so that a large proportion of the electrodes 7 has contact with the basilar membrane.
Der Elektrodenträger 3 weist in beiden Ausführungsbeispielen eine rohrförmige Ausgestaltung auf, wobei in seinem Inneren die Leitungen 5 verlaufen. Es ist möglich, die Oberfläche der Cochleaelektrodenanordnung 1 mit hydrophilem Material zu beschichten, um mit der Beschichtung eine gute Gleitfähigkeit der Elektrodenanordnung 1 in der Cochlea zu erreichen. Allerdings ist es auch denkbar, dass die Ausgestaltung des Elektrodenträgers 3 nicht rohrförmig ist, sondern nur eine Führungsfunktion für die in ihm verlaufenden Leitungen 5 hat. Zur Verdeutlichung der Einführung der Elektrodenanordnung 1 in die Cochlea, zeigt Fig. 3 das erste bzw. zweite Ausführungsbeispiel 1, 1' aus Fig. 1 bzw. 2 mit jeweils einem Führungsdraht 17. Der Führungsdraht 17 dient hierbei als Einführinstrument. Er repräsentiert zudem das von dem Elektrodenträger 3 umschlossene Volumen.The electrode carrier 3 has in both embodiments, a tubular configuration, wherein the lines 5 extend in its interior. It is possible to coat the surface of the cochlea electrode assembly 1 with hydrophilic material in order to achieve good lubricity of the electrode assembly 1 in the cochlea with the coating. However, it is also conceivable that the configuration of the electrode carrier 3 is not tubular, but has only a guiding function for the lines 5 running in it. To clarify the introduction of the electrode assembly 1 into the cochlea, Fig. 3 shows the first and second embodiment 1, 1 'of Fig. 1 and 2, each with a guide wire 17. The guide wire 17 serves as an insertion instrument. It also represents the volume enclosed by the electrode carrier 3.
Fig. 4 zeigt einen Abschnitt der Ausführungsform von Cochlea- elektrodenanordnungen 1, 1' , auf dem sich eine Elektrode 7 befindet. Diese Elektrode 7 ist hier als Ringelektrode 19 ausgebildet. Ringelektroden 19 sind vorteilhaft, da jede Elektrode 7 einen möglichst großen Bereich der Basilarmebran anregen kann und die Elektrodenanordnung 1 bei der Einführung nicht in eine genau vorbestimmte Position gebracht werden muss.FIG. 4 shows a section of the embodiment of cochlear electrode arrangements 1, 1 'on which an electrode 7 is located. This electrode 7 is designed here as a ring electrode 19. Ring electrodes 19 are advantageous because each electrode 7 can stimulate the largest possible area of the Basilarmebran and the electrode assembly 1 must not be brought in the introduction in a precisely predetermined position.
Es ist jedoch auch denkbar, dass die Elektroden 7 als Halbringelektroden ausgebildet sind, so dass die verschmutz- und korrodierbare Fläche der Elektroden 7 im Vergleich zu den Ringelektroden 19 klein gehalten wird.However, it is also conceivable that the electrodes 7 are formed as half-ring electrodes, so that the dirty and corrodible surface of the electrodes 7 is kept small in comparison to the ring electrodes 19.
Die Ringelektroden 19 und die Spitzenelektrode 12 sind in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Drahtgeflecht 21 aufgebaut , das vorzugsweise aus Platin oder Platin-Iridium- Draht besteht und mit dem eine zugeordnete, in dem Elektrodenträger 3 verlaufende Leitung 5 elektrisch leitend verbunden ist. Das schlauchförmig ausgebildete Drahtgeflecht ist hochflexibel und besitzt eine im Vergleich zu durchgehenden Ringelektroden größere Oberfläche. Ferner besteht die Möglichkeit, in den Geflechtzwischenräumen pastöse Massen, beispielsweise Pharmakaverbindungen oder Pharmaka-Polymer-Compounds, z.B. mittels Rakeltechnik einzubringen. Platin oder Platin-Iridium hat sich als vorteilhaft erwiesen, da es biokompatibel ist und sich chemisch inert verhält. Es sind aber auch andere Materialien denkbar, solange sie dieselben Ansprüche erfüllen. Fig. 5 zeigt einen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Elektrodenträgers 3, der eine Manschette 23 an dem proximalen Ende des Elektrodenträgers 3 aufweist, der im implantierten Zustand an der Durchtrittsstelle des Trägers 3 in der Nähe des ovalen Fensters angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Manschette 23 aus Mikrofasern aufgebaut. In die Manschette 23 aus Mikrofa- sern können Silberfäden eingewirkt sein, die einer aufsteigenden Infektion vorbeugen. Es sind aber auch andere Materialien für die Manschette 23 oder auch andere Materialien für antibakterielle Komponenten denkbar, solange sie Biokompatibilität gewährleisten.The ring electrodes 19 and the tip electrode 12 are constructed in a preferred embodiment of a wire mesh 21, which preferably consists of platinum or platinum-iridium wire and with an associated, extending in the electrode support 3 line 5 is electrically connected. The tubular wire mesh is highly flexible and has a larger surface area compared to continuous ring electrodes. It is also possible in the inter-mesh areas pasty masses, for example, pharmaceutical compounds or pharmaceutical polymer compounds, for example by means of doctor blade technology to bring. Platinum or platinum-iridium has been found to be beneficial because it is biocompatible and chemically inert. But other materials are conceivable as long as they meet the same requirements. Fig. 5 shows a portion of an electrode carrier 3 according to the invention, which has a sleeve 23 at the proximal end of the electrode carrier 3, which is arranged in the implanted state at the passage point of the carrier 3 in the vicinity of the oval window. Preferably, the sleeve 23 is constructed of microfibers. The cuff 23 made of microfibers may be affected by silver threads which prevent an ascending infection. However, other materials for the cuff 23 or other materials for antibacterial components are conceivable as long as they ensure biocompatibility.
Die Manschette 23 dient als Abdichtung und/oder zusätzlich auch als Depot für Entzündungshemmer oder Antibiotika. Die Manschette 23 kann des weiteren einen Hohlraum in ihrem Inneren haben, welcher als Reservoir für Pharmakalösungen dienen kann.The cuff 23 serves as a seal and / or additionally as a depot for anti-inflammatories or antibiotics. The sleeve 23 may further have a cavity in its interior which may serve as a reservoir for pharmaceutical solutions.
In dem Elektrodenträger 3 können außerdem Zuführkanäle (nicht dargestellt) vorgesehen sein. Die Zuführkanäle können als Rinnen in der äußeren Oberfläche des Elektrodenträgers 3 ausgebildet sein oder als im Inneren des Elektrodenträgers 3 parallel zu den Leitungen 5 verlaufende rohrförmige Kanäle. Durch die Zuführkanäle können die Pharmakalösungen in den tieferen Bereich der Cochlea gelangen.In addition, supply channels (not shown) may be provided in the electrode carrier 3. The feed channels may be formed as grooves in the outer surface of the electrode carrier 3 or as in the interior of the electrode carrier 3 parallel to the lines 5 extending tubular channels. Through the delivery channels, the pharmaceutical solutions can reach the deeper area of the cochlea.
Durch die wendeiförmige Ausgestaltung des Elektrodenträgers 3 der Elektrodenanordnungen 1, 1' wird eine dauerhaft stabile Lage der Elektrodenanordnung 1, 1' in der Cochlea gewährleistet, was gegenüber dem Stand der Technik die Anzahl der Elektroden 7 erhöht, bei denen ein elektrischer Kontakt zu Haarzellen besteht. Dies führt zu einer verbesserten Signalübertragung und damit zu einer erhöhten Anzahl der von dem Patienten wahrnehmbaren unterschiedlichen Tonhöhen. The helical configuration of the electrode carrier 3 of the electrode arrangements 1, 1 'ensures a permanently stable position of the electrode arrangement 1, 1' in the cochlea, which, compared to the prior art, increases the number of electrodes 7 in which there is an electrical contact with hair cells , This leads to an improved signal transmission and thus to an increased number of perceivable by the patient different pitches.

Claims

Patentansprüche claims
1. Cochleaelektrodenanordnung (1, 1Λ) mit einem Elektrodenträger (3) , der eine Vielzahl von Leitungen (5) aufweist, und mit einer Vielzahl von Elektroden (7), wobei die ElektrodenA cochlear electrode assembly (1, 1 Λ ) comprising an electrode carrier (3) having a plurality of leads (5) and a plurality of electrodes (7), the electrodes
(7) entlang der Länge des Elektrodenträgers (3) beabstandet voneinander angeordnet sind und wobei jede der Elektroden(7) are spaced along the length of the electrode carrier (3), and wherein each of the electrodes
(7) mit einer zugeordneten Leitung (5) in dem Elektrodenträger (3) elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenträger (3) wendeiförmig ausgestaltet ist.(7) is electrically connected to an associated line (5) in the electrode carrier (3), characterized in that the electrode carrier (3) is designed helically.
2. Elektrodenanordnung (1, 1Λ) gemäß Anspruch 1, wobei der Elektrodenträger (3) einen schraubenförmigen Verlauf aufweist .2. electrode assembly (1, 1 Λ ) according to claim 1, wherein the electrode carrier (3) has a helical course.
3. Elektrodenanordnung (1, 1Λ) gemäß Anspruch 1, wobei der Elektrodenträger (3) erste Abschnitte (15) aufweist, die parallel zur Erstreckungsrichtung (11) des Elektrodenträgers (3) verlaufen und zweite Abschnitte (15*), die senkrecht oder unter einem Winkel zur Erstreckungsrichtung (11) verlaufen, und wobei die ersten und zweiten Abschnitte (15, 15 λ) alternierend nacheinander angeordnet sind.3. electrode assembly (1, 1 Λ ) according to claim 1, wherein the electrode carrier (3) first portions (15) which extend parallel to the extension direction (11) of the electrode carrier (3) and second portions (15 *), the vertical or extend at an angle to the direction of extent (11), and wherein the first and second portions (15, 15 λ ) are arranged alternately one after the other.
4. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis4. electrode arrangement (1, l λ ) according to one of claims 1 to
3, wobei der Elektrodenträger (3) im distalen Bereich eine Spitzenelektrode (12) aufweist.3, wherein the electrode carrier (3) in the distal region has a tip electrode (12).
5. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis5. electrode assembly (1, l λ ) according to any one of claims 1 to
4, wobei die Elektroden (7, 12) als Ringelektroden (19) ausgebildet sind.4, wherein the electrodes (7, 12) as ring electrodes (19) are formed.
6. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis6. electrode arrangement (1, l λ ) according to one of claims 1 to
5, wobei die Elektroden (7, 12) als Halbringelektroden ausgebildet sind. 5, wherein the electrodes (7, 12) are formed as half-ring electrodes.
7. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Elektrodenträger (3) aus elektrisch isolierendem Material ist.7. electrode assembly (1, l λ ) according to any one of claims 1 to 6, wherein the electrode carrier (3) is made of electrically insulating material.
8. Elektrodenanordnung (1, 1Λ) gemäß Anspruch 7, wobei der Elektrodenträger (3) Silikon umfasst.8. electrode assembly (1, 1 Λ ) according to claim 7, wherein the electrode carrier (3) comprises silicone.
9. Elektrodenanordnung (1, 1Λ) gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei der Elektrodenträger (3) Polyurethan umfasst.9. electrode assembly (1, 1 Λ ) according to claim 7 or 8, wherein the electrode carrier (3) comprises polyurethane.
10. Elektrodenanordnung (1, 1Λ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis10. electrode arrangement (1, 1 Λ ) according to one of claims 1 to
9, wobei der Elektrodenträger (3) eine Mehrzahl von wendeiförmigen Abschnitten (9) aufweist.9, wherein the electrode carrier (3) has a plurality of helical sections (9).
11. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis11. electrode assembly (1, l λ ) according to any one of claims 1 to
10, wobei die Elektroden (7, 12) in gleichen Abständen in Erstreckungsrichtung (11) angeordnet sind.10, wherein the electrodes (7, 12) are arranged at equal intervals in the extension direction (11).
12. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis12. electrode arrangement (1, l λ ) according to one of claims 1 to
11, wobei benachbarte Elektroden (7) um 90° versetzt zueinander angeordnet sind.11, wherein adjacent electrodes (7) are arranged offset by 90 ° to each other.
13. Elektrodenanordnung (1, 1Λ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis13. electrode assembly (1, 1 Λ ) according to one of claims 1 to
12, wobei benachbarte Elektroden (7) um 180° versetzt zueinander angeordnet sind.12, wherein adjacent electrodes (7) are arranged offset by 180 ° to each other.
14. Elektrodenordnung (1, 1Λ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis14. electrode arrangement (1, 1 Λ ) according to one of claims 1 to
13, wobei der Außendurchmesser der Querschnittsfläche (13) der wendeiförmigen Anordnung 0,5 bis 1,2 mm beträgt.13, wherein the outer diameter of the cross-sectional area (13) of the helical arrangement is 0.5 to 1.2 mm.
15. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis15. electrode arrangement (1, l λ ) according to one of claims 1 to
14, wobei der Elektrodenträger (3) beschichtet ist. 14, wherein the electrode carrier (3) is coated.
16. Elektrodenanordnung (1, 1Λ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Elektrodenträger (3) rohrförmig ausgestaltet ist und wobei die Leitungen (5) im Inneren des rohrförmigen Elektrodenträgers (3) verlaufen.16. electrode assembly (1, 1 Λ ) according to one of claims 1 to 15, wherein the electrode carrier (3) is tubular and wherein the lines (5) in the interior of the tubular electrode carrier (3) extend.
17. Elektrodenanordnung (1, 1Λ) gemäß Anspruch 16, wobei der Elektrodenträger (3) auf seiner Oberfläche (21) mit einem hydrophilen Material beschichtet ist.17. Electrode arrangement (1, 1 Λ ) according to claim 16, wherein the electrode carrier (3) on its surface (21) is coated with a hydrophilic material.
18. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Elektrodenträger (3) im proximalen Bereich eine Manschette (23) aufweist.18 electrode assembly (1, l λ ) according to one of claims 1 to 17, wherein the electrode carrier (3) in the proximal region has a sleeve (23).
19. Elektrodenanordnung (1, 1') gemäß Anspruch 18, wobei die Manschette (23) einen Hohlraum aufweist.19. The electrode assembly (1, 1 ') according to claim 18, wherein the sleeve (23) has a cavity.
20. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei die Manschette (23) aus Mikrofasern aufgebaut ist.20. The electrode assembly (1, l λ ) according to claim 18 or 19, wherein the sleeve (23) is constructed of microfibers.
21. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, wobei die Manschette (23) Silberfäden enthält.21 electrode assembly (1, l λ ) according to any one of claims 18 to 20, wherein the sleeve (23) contains silver filaments.
22. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis22 electrode assembly (1, l λ ) according to one of claims 1 to
21, wobei der Elektrodenträger (3) Zuführkanäle in Erstrek- kungsrichtung (11) der Anordnung (1, 1Λ) aufweist.21, wherein the electrode carrier (3) feeding channels in Erstrek- effect device (11) of the array (1, 1 Λ) has.
23. Elektrodenanordnung (1, 1^) gemäß einem der Ansprüche 1 bis23. Electrode arrangement (1, 1 ^) according to one of claims 1 to
22, wobei die Elektroden (7, 12) als Drahtgeflecht (21) ausgestaltet sind.22, wherein the electrodes (7, 12) are designed as wire mesh (21).
24. Elektrodenanordnung (1, lλ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis24. electrode arrangement (1, l λ ) according to one of claims 1 to
23, wobei das Drahtgeflecht (29) Platin- oder Platin- Iridium-Draht aufweist. 23, wherein the wire mesh (29) platinum or platinum Iridium wire has.
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