DE60128958T2 - Verfahren zum verbinden von anoden und kathoden in einem flachen kondensator - Google Patents

Verfahren zum verbinden von anoden und kathoden in einem flachen kondensator Download PDF

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Brian L. Forest Lake SCHMIDT
Michael Philadelphia KRAUTKRAMER
Gregory J. North Oaks SHERWOOD
Gordon A. Burnsville BARR
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/008—Terminals
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N1/00—Electrotherapy; Circuits therefor
    • A61N1/18—Applying electric currents by contact electrodes
    • A61N1/32—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents
    • A61N1/38—Applying electric currents by contact electrodes alternating or intermittent currents for producing shock effects
    • A61N1/39—Heart defibrillators
    • A61N1/3956—Implantable devices for applying electric shocks to the heart, e.g. for cardioversion

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft implantierbare medizinische Vorrichtungen, wie etwa Defibrillatoren und Kardioverter, und insbesondere Strukturen und Verfahren für Kondensatoren in solchen Vorrichtungen.
  • Kondensatoren haben mit den Jahren wesentliche Verbesserungen erfahren. Kleinere Kondensatoren sind für verschiedene Anwendungen gefragt. Eine solche Anwendung ist die für biomedizinische Implantate. Zum Beispiel verwenden Defibrillatoren und Herzschrittmacher Kondensatoren zur Bereitstellung von Impulsen.
  • Der Defibrillator oder Kardioverter weist eine Menge von elektrischen Anschlussleitungen auf, die sich nach der Implantation aus einem verschlossenen Gehäuse in die Wände eines Herzens erstrecken. Innerhalb des Gehäuses befinden sich eine Batterie zur Stromversorgung, eine Überwachungs-Schaltungsanordnung zur Ermittlung anormaler Herzrhythmen und ein Kondensator zur Bereitstellung von Entladungen von elektrischem Strom durch die Anschlussleitungen zum Herzen.
  • Der Kondensator kann die Form eines flachen Aluminium-Elektrolytkondensators haben. Flache Kondensatoren weisen einen Stapel von flachen Kondensatorelementen auf, die in ein Kondensatorgehäuse eingefasst sind. Jedes flache Kondensatorelement weist einen oder mehrere Separatoren zwischen zwei Bahnen aus Aluminiumfolie auf. Eine der Aluminiumfolien dient als negative (Kathoden-)Folie, und die andere dient als positive (Anoden-)Folie. Die Kondensatorelemente haben jeweils eine individuelle Kapazität (oder Energiespeicherungsvermögen), die zur Oberflächengröße der Folie proportional ist.
  • WO 95/51302 betrifft implantierbare medizinische Vorrichtungen und gibt Beispiele für flache Kondensatoren zur Verwendung in einer solchen Vorrichtung an.
  • Ein Nachteil bei der Herstellung solcher Kondensatoren besteht darin, daß jede der Anoden und jede der Kathoden miteinander verbunden werden müssen. Zum Beispiel werden alle Anoden miteinander verpresst oder verschweißt und werden an einem Durchführungsanschluss zur Verbindung mit einer Schaltungsanordnung außerhalb des Kondensatorgehäuses befestigt. Ein weiterer solcher Prozess wird für die Kathodenfolien im Kondensatorstapel durchgeführt. Fehler während der Fertigungsschritte können Defekte im Kondensator verursachen oder die Zuverlässigkeit des Kondensators vermindern, nachdem er zusammengebaut worden ist. Ein weiterer Nachteil besteht dann, daß die Verbindungsleitungen Raum innerhalb des Kondensators einnehmen. Das vergrößert die Abmessungen des Kondensators, was unerwünscht ist, wenn die Kondensatoren für implantierbare medizinische Vorrichtungen, wie etwa Defibrillatoren, verwendet werden.
  • Benötigt wird also eine einfache Möglichkeit zur Herstellung der Anoden- und Kathoden-Verbindungsleitungen von Kondensatoren mit möglichst wenig Schritten, die sich für die Massenproduktion dieser Kondensatoren eignet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung von Anoden- und Kathodenverbindungen in flachen Kondensatoren nach Anspruch 1 bereitgestellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Ausbilden einer Vielzahl von Anodenfolien jeweils mit einem Verbindungsabschnitt mit einem proximalen Teilstück und einem distalen Teilstück; Ausbilden einer Vielzahl von Kathodenfolien jeweils mit einem Verbindungsabschnitt mit einem proximalen Teilstück und einem distalen Teilstück; alternierendes Übereinanderlagern jeder aus der Vielzahl von Kathodenfolien und jeder aus der Vielzahl von Anodenfolien, um einen Folienstapel zu bilden, wobei die proximalen Teilstücke der Anodenfolien die proximalen Teilstücke der Kathodenfolien nicht überlagern und die distalen Teilstücke der Anodenfolien die distalen Teilstücke der Kathodenfolien zumindest teilweise überlagern; elektrisches Verbinden der distalen Teilstücke der Anodenfolien und der distalen Teilstücke der Kathodenfolien; und Entfernen eines Abschnitts der distalen Teilstücke der Kathodenfolien und eines Abschnitts der distalen Teilstücke der Anodenfolien, um die Anodenfolien von den Kathodenfolien galvanisch zu trennen.
  • Neben anderen Vorteilen verringert das Verfahren die Bearbeitungsschritte zum Zusammenschalten der Folien eines Kondensators und stellt einen Kondensator bereit, dessen Zwischenverbindungen einen kleineren Raumanteil einnehmen.
  • Die vorliegende Erfindung weist eine Folienstruktur zur Verwendung in flachen Kondensatoren nach Anspruch 10 auf, zur Verwendung in verschiedenen implantierbaren medizinischen Vorrichtungen, wie etwa Herzschrittmacher, Defibrillatoren und Kardioverter, die einen oder mehrere Kondensatoren mit einem oder mehreren der oben beschriebenen neuartigen Merkmale einschließen. Weitere optionale Merkmale der Erfindung sind in den beigefügten abhängigen Ansprüchen definiert.
  • 1 ist eine isometrische Ansicht eines flachen Kondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2A ist eine Draufsicht einer Anodenfolie zur Verwendung bei der Herstellung eines flachen Kondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2B ist eine Draufsicht einer Kathodenfolie zur Verwendung bei der Herstellung eines flachen Kondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3A ist eine Draufsicht einer Anodenfolie zur Verwendung bei der Herstellung eines flachen Kondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3B ist eine Draufsicht einer Kathodenfolie zur Verwendung bei der Herstellung eines flachen Kondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist eine Perspektivansicht eines Stapels aus je einer oder mehreren Anoden und Kathoden von 2A und 2B.
  • 5 ist eine Perspektivansicht des Stapels von 4, nachdem der Stapel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bearbeitet worden ist.
  • 6 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zum Zusammenschalten von Anoden- und Kathodenfolien eines Kondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 7 ist ein Blockschaltbild einer allgemeinen implantierbaren medizinischen Vorrichtung mit einem Kondensator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die folgende ausführliche Beschreibung, die auf die Figuren Bezug nimmt und sie einbezieht, beschreibt und veranschaulicht eine oder mehrere spezifische Ausführungsformen der Erfindung. Diese Ausführungsformen, die nicht angeführt werden, um die Erfindung zu begrenzen, sondern lediglich, um sie beispielhaft darzustellen und ihre Lehren zu vermitteln, werden hinreichend ausführlich gezeigt und beschrieben, um den Fachmann zu befähigen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen. Um das Verständnis der Erfindung nicht zu erschweren, darf die Beschreibung daher gegebenenfalls auf gewisse dem Fachmann bekannte Information verzichten.
  • 1 zeigt einen flachen Kondensator 100, der gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Obwohl der Kondensator 100 ein D-förmiger Kondensator ist, hat der Kondensator in anderen Ausführungsformen eine andere erwünschte Form, einschließlich, aber nicht beschränkt auf rechteckige, kreisförmige, ovale oder andere symmetrische oder asymmetrische Formen. Der Kondensator 100 weist ein Gehäuse 101 auf das einen Kondensatorstapel 102 enthält. In der beispielhaften Ausführungsform ist das Gehäuse 101 aus einem leitfähigen Material, wie etwa Aluminium, gefertigt. In anderen Ausführungsformen ist das Gehäuse unter Verwendung eines nichtleitfähigen Materials, wie etwa eine Keramik oder ein Kunststoff, gefertigt.
  • Der Kondensator 100 weist einen ersten Abschluß 103 und einen zweiten Anschluss 104 auf, um den Kondensatorstapel 102 mit einer äußeren elektrischen Komponente, wie etwa einer Herzüberwachungs-Schaltungsanordnung, einschließlich einer Defibrillator-, Kardioverter- und Herzschrittmacher-Schaltungsanordnung, zu verbinden. In der beispielhaften Ausführungsform ist, der Anschluss 103 ein Durchführungsanschluss, der vom Gehäuse 101 getrennt ist, während der Anschluss 104 direkt mit dem Gehäuse verbunden ist. In anderen Ausführungsformen schließt der Kondensator andere Verbindungsverfahren ein, abhängig von anderen Konstruktionsfaktoren. Zum Beispiel weist der Kondensator 100 in einigen Ausführungsformen zwei oder mehr Durchführungsanschlüsse 103 auf.
  • Der Kondensatorstapel 102 weist Kondensatorelemente 105a, 105b, 105c,..., 105n auf, wobei jedes Kondensatorelement 105a–105n eine oder mehrere Kathoden, Anoden und Separatoren aufweist. Jede Kathode hat eine Folienstruktur und kann Aluminium, Tantal, Hafnium, Niob, Titan, Zirconium und Kombinationen dieser Metalle aufweisen. In einer Ausführungsform wird jede Kathode des Kondensatorstapels 102 durch Schweißen oder andere Verfahren, die nachstehend beschrieben werden, mit den anderen Kathoden verbunden. Die Kathoden sind mit dem leitfähigen Gehäuse 101 verbunden, und der Anschluss 104 ist am Gehäuse 101 befestigt, um eine Kathodenverbindung mit einer äußeren Schaltungsanordnung bereitzustellen. In einigen Ausführungsformen ist die Kathode mit einem Durchführungsleiter gekoppelt, der sich durch ein Durchführungsloch erstreckt.
  • Der Separator befindet sich zwischen je einer Anode und Kathode. In einer Ausführungsform weist der Separator eine oder mehrere Bahnen Kraftpapier, das mit einem Elektrolyt imprägniert ist, auf. In einer Ausführungsform weist der Separator zwei Papierbahnen auf. Der Elektrolyt kann jeder für einen Elektrolytkondensator geeignete Elektrolyt sein, wie etwa eine Ethylenglykol-Basis in Kombination mit Polyphosphaten, Ammoniumpentaborat und/oder einer Adipinsäurelösung.
  • In einer Ausführungsform ist eine oder mehrere der Anoden des Kondensatorstapels 102 ein Mehrfachanodenstapel, der drei Folienschichten aufweist. In anderen Ausführungsformen weist einer oder mehrere Anodenstapel eine, zwei, drei oder mehr Anodenfolien mit einer Vielfalt von Anodenformen auf. Die Anodenfolien haben im allgemeinen Folienstruktur und können Aluminium, Tantal, Hafnium, Niob, Titan, Zirconium und Kombinationen dieser Metalle aufweisen. In einer Ausführungsform sind mindestens Abschnitte einer Hauptoberfläche jeder Anodenfolie aufgerauht oder geätzt, um ihre effektive Oberflächengröße zu vergrößern. Dies vergrößert die kapazitive Wirkung der Folie ohne entsprechende Vergrößerung des Volumens. Andere Ausführungsformen weisen andere Folienzusammensetzungen und/oder Klassen von Folienzusammensetzungen auf.
  • In einer Ausführungsform ist jede Anode mit den anderen Anoden des Kondensators verbunden und mit der Durchführungsanordnung 103 gekoppelt, um die Anode mit einer Schaltungsanordnung außerhalb des Gehäuses elektrisch zu verbinden. In einigen Ausführungsformen sind die Anoden mit dem Gehäuse verbunden, und die Kathoden sind mit einer Durchführungsanordnung gekoppelt. In anderen Ausführungsformen sind sowohl die Anode als auch die Kathode mit Durchführungen verbunden.
  • 2A zeigt eine Anode 202 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Anode 202 ist zu sehen, bevor sie zum Kondensatorstapel 102 zusammengesetzt wird, wie in 1 gezeigt. Die Anode 202 weist einen Hauptkörper-Abschnitt 204 mit einem oder mehreren Verbindungsteilen 206 auf In einer Ausführungsform weist das Verbindungsteil 206 ein oder mehrere getrennte Teile auf, die durch Schweißen, Aufstecken oder ein anderes Verbindungsverfahren an der Anode befestigt werden.
  • In anderen Ausführungsformen ist das Verbindungsteil 206 ein einstückiger Abschnitt der Anode 202 und ist gestanzt, lasergeschnitten oder auf andere Weise aus der Anodenfolie geformt. In einer solchen Ausführungsform werden Abschnitte des Verbindungsteils 206 nicht zusammen mit dem Rest der Anode 202 geätzt. Zum Beispiel wird eine chemische Maske auf Abschnitte des Verbindungsteils 206 gelegt, um zu verhindern, daß diese maskierten Abschnitte während des Ätzprozesses geätzt werden. Wie nachstehend beschrieben wird, wird dadurch sichergestellt, daß diese nichtgeätzten, porenfreien Teilstücke es erleichtern, die Ränder der Anoden miteinander zu verschweißen.
  • Das Verbindungsteil 206 weist ein proximales Teilstück 208 und ein distales Teilstück 210 auf. In der Ausführungsform von 2A ist das Verbindungsteil 206 ein L-förmiges Teil. Es kann jedoch auch hakenförmig oder U-förmig sein und/oder eine andere Form haben. In einer Ausführungsform ist ein Abschnitt eines distalen Teilstücks 210 entlang seines äußeren Randes nicht geätzt, wie oben beschrieben.
  • In einer Ausführungsform ist das proximale Teilstück 208 mit dem Hauptkörper 204 verbunden und ist zum Teil durch ein Paar ausgesparte Abschnitte 212 und 214 definiert, die sich auf einander gegenüberliegenden Seiten des proximalen Teilstücks 208 befinden. Das distale Teilstück 210 ist mit einem Abschnitt des proximalen Teilstücks 208 verbunden. In einer Ausführungsform ist es einstückig mit dem proximalen Teilstück 208. In einigen Ausführungsformen ist das distale Teilstück 210 als ein getrenntes Teil befestigt. In einer Ausführungsform ist das distale Teilstück 210 zum Teil durch einen ausgesparten Abschnitt 216 definiert, der sich zwischen dem Hauptkörper 204 und dem distalen Teilstück 210 befindet, und durch einen ausgesparten Abschnitt 218, der das distale Teilstück 210 vom Hauptkörper 204 trennt.
  • In dieser Ausführungsform befindet sich das Verbindungsteil 206 innerhalb des allgemeinen Umfangs oder Umrisses der Anode 202. In anderen Ausführungsformen erstreckt sich das Verbindungsteil 206 weiter vom Hauptkörper der Anode 202 weg, oder das Verbindungsteil 206 liegt mehr im Inneren des Hauptkörpers der Anode 202.
  • In einigen Ausführungsformen weist jede Anodenfolie im Kondensatorstapel 102 ein Verbindungsteil wie etwa das Verbindungsteil 206 auf. In anderen Ausführungsformen haben eine oder mehrere Anodenfolien in einem Mehrfach-Anodenstapel ein Verbindungsteil 206, während die anderen Anodenfolien im Mehrfach-Anodenstapel mit der Anode mit dem Verbindungsteil verbunden sind. Zum Beispiel weist in einer Ausführungsform ein Anodenstapel aus drei Folien eine Folie mit einem Verbindungsteil 206 und zwei Folien ohne Verbindungsteile auf. Die beiden Folien ohne Verbindungsteil werden mit der Folie mit dem Verbindungsteil verschweißt, aufgesteckt oder auf andere Weise daran befestigt.
  • 2B zeigt eine Kathode 302 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Kathode 302 ist zu sehen, bevor sie zum Kondensatorstapel 102 zusammengesetzt wird, wie in 1 gezeigt. Die Kathode 302 weist einen Hauptkörper-Abschnitt 304 mit einem oder mehreren Verbindungsteilen 306 auf. In einer Ausführungsform ist das Verbindungsteil 306 ein einstückiger Abschnitt der Kathode 302 und ist gestanzt, lasergeschnitten oder auf andere Weise aus der Kathodenfolie geformt. In einer Ausführungsform weist das Verbindungsteil 306 ein oder mehrere getrennte Teile auf, die durch Schweißen, Aufstecken oder ein anderes Verbindungsverfahren an der Kathode befestigt werden.
  • In einer Ausführungsform weist das Verbindungsteil 306 ein proximales Teilstück 308 und ein distales Teilstück 310 auf. In der Ausführungsform von 2B ist das Verbindungsteil 306 ein L-förmiges Teil. In einigen Ausführungsformen ist es jedoch hakenförmig, U-förmig und/oder hat eine andere Form.
  • In einer Ausführungsform ist das proximale Teilstück 308 mit dem Hauptkörper 304 verbunden und ist zum Teil durch ein Paar ausgesparte Abschnitte 312 und 314 definiert, die sich auf einander gegenüberliegenden Seiten des proximalen Teilstücks 308 befinden. Das distale Teilstück 310 ist mit einem Abschnitt des proximalen Teilstücks 308 verbunden. In einer Ausführungsform ist es einstückig mit dem proximalen Teilstück 308. In einigen Ausführungsformen ist das distale Teilstück 310 als ein getrenntes Teil befestigt. In einer Ausführungsform ist das distale Teilstück 310 zum Teil durch einen ausgesparten Abschnitt 316 definiert, der sich zwischen dem Hauptkörper 304 und dem distalen Teilstück 310 befindet, und durch einen ausgesparten Abschnitt 318, der das distale Teilstück 310 vom Hauptkörper 304 trennt.
  • In dieser Ausführungsform befindet sich das Verbindungsteil 306 innerhalb des allgemeinen Umfangs oder Umrisses der Kathode 302. In anderen Ausführungsformen erstreckt sich das Verbindungsteil 306 weiter vom Hauptkörper der Kathode 302 weg, oder das Verbindungsteil 306 liegt mehr im Inneren des Hauptkörpers der Kathode 302.
  • 3A und 3B zeigen eine Anode 202' und eine Kathode 302' gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Anode 202' und die Kathode 302' sind zu sehen, bevor sie zum Kondensatorstapel 102 zusammengesetzt werden, wie in 1 gezeigt. Die Anode 202' und die Kathode 302' ähneln grundsätzlich der Anode 202 bzw. der Kathode 302, abgesehen davon, daß das Verbindungsteil 206' keine Aussparung wie etwa die Aussparung 212 der Anode 202 aufweist und das Verbindungsteil 306' keine Aussparung wie etwa die Aussparung 318 der Kathode 302 aufweist. Andere Ausführungsformen nutzen andere Formen und Orte für Verbindungsteile, wie etwa die Verbindungsteile 206, 206', 306 und 306'.
  • Zum Beispiel können sich in verschiedenen Ausführungsformen die Verbindungsteile 206 und 306 an anderen Positionen entlang der Ränder oder auch innerhalb der Hauptkörperabschnitte der Kondensatorfolien 202 und 302 befinden. Zum Beispiel sind die Verbindungsteile 206 und 306 in einigen Ausführungsformen entlang der Ränder 220 und 320 der jeweiligen Folien 202 und 302 angeordnet. In einigen Ausführungsformen sind die Abschnitte entlang der gekrümmten Ränder 222 und 322 der jeweiligen Folien 202 und 302 angeordnet. In anderen Ausführungsformen können die Abschnitte innerhalb der Hauptkörper 204 und 304 ausgespart sein.
  • In einer Ausführungsform sind das proximale Teilstück 308 der Kathode 302 und das proximale Teilstück 208 der Anode 202 an unterschiedlichen Positionen (relativ zueinander) auf ihren jeweiligen Folien angeordnet, während die distalen Teilstücke 210 und 310 grundsätzlich gleich zueinander positioniert sind. Zum Beispiel sind in einer Ausführungsform die Verbindungsteile 206 und 306 der Anode 202 bzw. der Kathode 302 Spiegelbilder voneinander. In einigen Ausführungsformen sind die Verbindungsteile 206 und 306 grundsätzlich Negativbilder voneinander.
  • 4 zeigt einen Stapel 402 aus einer oder mehreren alternierenden Anoden 202 und Kathoden 302. Wie in 4 gezeigt, liegen die Verbindungsteile 206 und 306 übereinander bzw. untereinander. Wie hierin verwendet, bezeichnen „übereinander" und „untereinander" die Position oder Lage von Abschnitten der Folien, die von oben gesehen übereinstimmend positioniert sind. In der Ausführungsform von 4 ist zu sehen, daß Verbindungsteile 206 und 306 bestimmte übereinstimmend positionierte Abschnitte haben und bestimmte eigenständig positionierte Abschnitte haben.
  • Zum Beispiel sind die proximalen Teilstücke 208 der Anoden 202 eigenständig positioniert oder angeordnet. Das heißt, daß mindestens ein Abschnitt der proximalen Teilstücke 208 nicht über oder unter einem Abschnitt der Kathoden 302 liegt. Ebenso sind die proximalen Teilstücke 308 der Kathoden 302 eigenständige Abschnitte und weisen mindestens einen Abschnitt auf der nicht über oder unter einem Abschnitt der Anode 202 liegt. Hingegen sind die distalen Teilstücke 210 und 310 übereinstimmend positioniert, und jedes weist mindestens einen Abschnitt auf, der über oder unter einem anderen liegt. Die ausgesparten Abschnitte 214 und 314 sind ebenfalls übereinstimmend positioniert. Die Aussparung 218 ist mit der Aussparung 312 übereinstimmend positioniert, während die Aussparung 212 mit der Aussparung 318 übereinstimmend positioniert ist.
  • Wenn sie gestapelt sind, wie in 4 gezeigt, bilden die Ränder der distalen Teilstücke 210 und 310 eine Oberfläche 410. In dieser Ausführungsform kann die Oberfläche 410 grundsätzlich so beschrieben werden, daß sie einen ersten Abschnitt 410a hat, der den proximalen Teilstücken 208 der Anoden 202 gegenüberliegt, einen zweiten Abschnitt 410b, der den übereinstimmend ausgesparten Abschnitten 214 und 314 gegenüberliegt, und einen dritten Abschnitt 410c, der den proximalen Teilstücken 308 der Kathoden 302 gegenüberliegt.
  • In dieser Ausführungsform liegen die distalen Teilstücke 210 und 310 des Anoden-Verbindungsteils 206 und des Kathoden-Verbindungsteils 306 vollständig übereinander. „Vollständig übereinander" heißt, daß es grundsätzlich keine Lücken entlang der Oberfläche 410 des Stapels 402 gibt, wenn die Anoden und Kathoden gestapelt sind, wie in 4 gezeigt. Die vollständig übereinanderliegende Struktur des Stapels 402 bewirkt eine geschlossene Oberfläche 410, wodurch sichergestellt wird, daß die Verbindungsteile 206 und 306 leicht randverschweißt oder auf andere Weise miteinander verbunden werden können, wie nachstehend beschrieben wird. Bei anderen Ausführungsformen bleiben eine oder mehrere Lücken in der Oberfläche 410, wenn die Anoden und Kathoden gestapelt sind. Zum Beispiel reichen in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere der distalen Teilstücke 210 und 310 möglicherweise nicht über die gesamte vordere Oberfläche 410.
  • Nachdem sie wie oben beschrieben gestapelt worden sind, werden zumindest Abschnitte der Verbindungsteile 206 und 306 miteinander verbunden. Zum Beispiel werden in einer Ausführungsform Abschnitte der distalen Teilstücke 210 und 310 miteinander verbunden. In einer Ausführungsform werden die distalen Teilstücke 210 und 310 entlang der gesamten Oberfläche 410 randverschweißt. In einer Ausführungsform werden die distalen Teilstücke 210 und 310 nur entlang der Abschnitte 410a und 410c der Oberfläche 410 verschweißt. In einer Ausführungsform werden die distalen Teilstücke 210 und 310 entlang der Oberfläche 410 verlötet. In einigen Ausführungsformen werden Abschnitte der distalen Teilstücke 310 und 210 zusammengesteckt, verpresst, laserverschweißt oder durch einen elektrisch leitfähigen Klebstoff verbunden. In anderen Ausführungsformen werden Abschnitte der proximalen Teilstücke 208 miteinander verbunden, und/oder Abschnitte der proximalen Teilstücke 308 werden miteinander verbunden.
  • Nachdem sie verbunden worden sind, werden Abschnitte der Verbindungsteile 206 und 306 entfernt oder getrennt, so daß die proximalen Teilstücke 208 und 308 voneinander galvanisch getrennt sind. Wie hierin verwendet, bedeutet „galvanisch getrennt", daß die Teilstücke 208 und 308 mindestens bis zu einer Stoßspannung des Kondensators 100 voneinander galvanisch getrennt sind.
  • 5 zeigt den Stapel 402, nachdem Abschnitte der distalen Teilstücke 210 und 310 vom Stapel entfernt worden sind, wodurch ein Abstand 502 zwischen den Anoden-Verbindungsteilen 206, die gemeinsam das Anoden-Verbindungsteilstück 508 umfassen, und den Kathoden-Verbindungsteilen 306, die gemeinsam das Anoden-Verbindungsteilstück 510 umfassen, entsteht. Durch den Abstand 502 in der vorliegenden Ausführungsform ist das Teilstück 508 vom Teilstück 510 galvanisch getrennt. Die proximalen Teilstücke 308 sind weiterhin miteinander verbunden, wie auch die proximalen Teilstücke 208. In einigen Ausführungsformen ist der Abstand 502 ein schmaler Spalt. In einigen Ausführungsformen ist der Abstand 502 so breit wie die Aussparungen 214 und 314, wie in 5 gezeigt. In manchen Ausführungsformen wird in den Abstand 502 ein elektrisch isolierendes Material eingefügt. In verschiedenen Ausführungsformen wird der Abstand 502 durch Laserschneiden, Stanzen und/oder Schneiden mittels eines Werkzeugs oder einer Maschine ausgebildet.
  • 6 zeigt einen Ablaufplan, der ein Verfahren 600 zum Zusammenschalten von zwei oder mehr Folien eines Kondensators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Verfahren 600 weist einen Block 602 „Verbindungsteile von zwei oder mehr Folien positionieren", einen Block 604 „Verbindungsteile verbinden" und einen Block 606 „Abschnitte der Verbindungsteile voneinander galvanisch trennen" auf.
  • In einer Ausführungsform schließt der Block 602 „Verbindungsteile von zwei oder mehr Folien positionieren" ein: Stapeln einer Anodenfolie mit einem Verbindungsteil, das ein proximales Teilstück und ein distales Teilstück hat, auf eine Kathodenfolie mit einem Verbindungsteil, das ein proximales Teilstück und ein distales Teilstück hat. Die Folien und Verbindungsteile werden so positioniert, daß das proximale Teilstück des Anodenfolien-Verbindungsteils nicht über dem proximalen Teilstück des Kathodenfolien-Verbindungsteils liegt und das distale Teilstück des Anodenfolien-Verbindungsteils zumindest teilweise über dem distalen Teilstück des Kathodenfolien-Verbindungsteils liegt.
  • In einer Ausführungsform schließt der Block 604 „Verbindungsteile verbinden" ein: Verbinden des Verbindungsteils der Anodenfolie mit dem Verbindungsteil der Kathodenfolie. In einer Ausführungsform schließt dies ein: Verbinden des distalen Teilstücks des Anoden-Verbindungsteils und des distalen Teilstücks des Kathoden-Verbindungsteils an einem Abschnitt des Anoden-Verbindungsteils, das über (oder unter) dem Abschnitt des Kathoden-Verbindungsteils liegt. In einer Ausführungsform umfaßt das Verbinden einen einzigen, fortlaufenden Verbindungsprozess. Zum Beispiel wird ein Laserschweiß- oder ein Aufsteckprozess durchgeführt, der alle Anoden- und Kathodenfolien-Verbindungsteile während eines einzigen, ununterbrochenen Prozesses aneinander befestigt. In einer Ausführungsform wird die Verbindung durchgeführt, indem mindestens ein Abschnitt der distalen Teilstücke der Anodenfolie und der Kathodenfolie miteinander randverschweißt werden. Eine Ausführungsform weist einen Laserrandverschweißprozess auf.
  • Alternativ wird in einigen Ausführungsformen ein Abschnitt des Stapels während eines anderen Prozesses oder durch ein anderes Verfahren als das des ersten Prozesses verschweißt. Einige Ausführungsformen schließen Verlöten, Aufstecken, Verpressen und/oder Anwenden eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs ein.
  • In einer Ausführungsform werden die Verbindungsteile 206 und 306 miteinander laserrandverschweißt.
  • In einer Ausführungsform schließt der Block 606 „Abschnitte der Verbindungsteile voneinander galvanisch trennen" ein: Entfernen von Abschnitten des Anoden-Verbindungsteils und des Kathoden-Verbindungsteils. In einer Ausführungsform beinhaltet der entfernte Abschnitt die Stelle, wo das Kathoden-Verbindungsteil über (oder unter) einem Abschnitt des Anoden-Verbindungsteils liegt. In einer Ausführungsform schließt dies ein: Entfernen eines Abschnitts der distalen Teilstücke des Anoden-Verbindungsteils und des Kathoden-Verbindungsteils. In einer Ausführungsform umfaßt das galvanische Trennen: Ausstanzen eines Abschnitts des distalen Teilstücks des Anodenfolien-Verbindungsteils und des distalen Teilstücks des Kathodenfolien-Verbindungsteils. In einer Ausführungsform schließt das galvanische Trennen ein: Laserschneiden eines Abschnitts des distalen Teilstücks des Anoden-Verbindungsteils und des distalen Teilstücks des Kathoden-Verbindungsteils.
  • Nachdem sie so bearbeitet worden sind, wie oben in Block 606 beschrieben, sind die proximalen Teilstücke 208 der Verbindungsteile der Anoden 202 weiterhin miteinander gekoppelt und die proximalen Teilstücke 308 der Verbindungsteile der Kathoden 302 sind weiterhin miteinander gekoppelt, während die Anoden 202 und die Kathoden 302 voneinander galvanisch getrennt sind. Durchführungen oder andere Anschlussteile werden dann verwendet, um die Anoden und Kathoden mit einer äußeren Schaltungsanordnung zu koppeln.
  • BEISPIELHAFTE AUSFÜHRUNGSFORM EINES IMPLANTIERBAREN DEFIBRILLATORS
  • 7 zeigt eine der vielen Anwendungen für Kondensatoren, die eine oder mehrere Lehren der vorliegenden Erfindung einbeziehen: eine implantierbare Herz-Überwachungseinrichtung oder Vorrichtung 700. Wie hierin verwendet, bezeichnet „implantierbare Herz-Überwachungseinrichtung" jede implantierbare Vorrichtung zur Bereitstellung eines therapeutischen Stimulus für einen Herzmuskel. Somit schließt der Begriff zum Beispiel Herzschrittmacher, Defibrillatoren, Kardioverter, Blutstauungs-Herzfehlervorrichtungen und Kombinationen und Permutationen davon ein.
  • Die Herz-Überwachungseinrichtung 700 weist ein System von Anschlussleitungen 703 auf die nach der Implantation in Kontakt zu strategischen Abschnitten des Herzens eines Patienten stehen. Schematisch sind Abschnitte der Überwachungseinrichtung 700 gezeigt, einschließlich einer Überwachungsschaltung 702 zur Überwachung der Herzaktivität durch eine oder mehrere der Anschlussleitungen des Anschlussleitungssystems 702 und einer Therapieschaltung 701 zum Übergeben elektrischer Energie durch eine oder mehrere der Anschlussleitungen an ein Herz. Die Überwachungseinrichtung 700 weist außerdem eine Energiespeicherkomponente auf, die eine Batterie 704 aufweist und mindestens einen Kondensator 705 einschließt, der eines oder mehrere der Merkmale der oben beschriebenen beispielhaften Kondensatoren hat.
  • Zusätzlich zur implantierbaren Herz-Überwachungseinrichtung und anderen Herzrhythmus-Steuerungsvorrichtungen können eine oder mehrere Lehren der vorliegenden Erfindung in zylinderförmige Kondensatoren und/oder Kondensatoren, die für fotografische Blitzlichtausrüstung verwendet werden, einbezogen werden. Natürlich sind Lehren der Erfindung für jegliche Anwendungen sachdienlich, wo Hochenergie-, Hochspannungs- oder platzsparende Kondensatoren erwünscht sind. Außerdem sind eine oder mehrere Lehren auf Batterien anwendbar.
  • Zur Weiterentwicklung der Technik haben die Entwickler Verbindungsstrukturen und Verfahren zum Zusammenschalten der Anodenfolien und der Kathodenfolien von Kondensatoren vorgeschlagen. In einer Ausführungsform schließt ein Verfahren ein, eines oder mehrere Anoden-Verbindungsteile einer oder mehrerer Anodenfolien und eines oder mehrere Kathoden-Verbindungsteile einer oder mehrerer Kathodenfolien miteinander zu verbinden und die eine oder mehreren Anodenfolien von der einen oder den mehreren Kathodenfolien galvanisch zu trennen. Neben weiteren Vorteilen verringert das beispielhafte Verfahren die Anzahl der Bearbeitungsschritte zur Herstellung eines Kondensators.
  • Es versteht sich, daß die obige Beschreibung zur Veranschaulichung und nicht zur Einschränkung bestimmt ist. Viele weitere Ausführungsformen werden für den Fachmann beim Studium der obigen Beschreibung deutlich. Der Schutzbereich der Erfindung sollte daher mit Berg auf die beigefügten Ansprüche bestimmt werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur Herstellung von Anoden- und Kathodenverbindungen in flachen Kondensatoren, wobei das Verfahren umfaßt: Ausbilden einer Vielzahl von Anodenfolien (202) jeweils mit einem Verbindungsabschnitt (206) mit einem proximalen Teilstück (208) und einem distalen Teilstück (210); Ausbilden einer Vielzahl von Kathodenfolien (302) jeweils mit einem Verbindungsabschnitt (306) mit einem proximalen Teilstück (208) und einem distalen Teilstück (210); alternierendes Übereinanderlagern jeder aus der Vielzahl von Kathodenfolien (302) und jeder aus der Vielzahl von Anodenfolien (202), um einen Folienstapel zu bilden, wobei die proximalen Teilstücke (208) der Anodenfolien (202) die proximalen Teilstücke (308) der Kathodenfolien (302) nicht überlagern und die distalen Teilstücke (210) der Anodenfolien (202) die distalen Teilstücke (310) der Kathodenfolien (302) zumindest teilweise überlagern; elektrisches Verbinden der distalen Teilstücke (210) der Anodenfolien (202) und der distalen Teilstücke (310) der Kathodenfolien (302), so daß proximale Teilstücke (208) der Anodenfolien (202) elektrisch miteinander gekoppelt sind und proximale Teilstücke (308) der Kathodenfolien (302) elektrisch miteinander gekoppelt sind; und Entfernen eines Abschnitts der distalen Teilstücke (310) der Kathodenfolien (302) und eines Abschnitts der distalen Teilstücke (210) der Anodenfolien (202), um die Anodenfolien (202) von den Kathodenfolien (302) elektrisch zu trennen, so daß proximale Teilstücke (208) der Anodenfolien (202) dennoch elektrisch miteinander gekoppelt sind und proximale Teilstücke (308) der Kathodenfolien (302) dennoch elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Entfernen eines Abschnitts umfaßt: Laserschneiden eines Abschnitts der distalen Teilstücke (310) der Kathodenfolien (302) und eines Abschnitts der distalen Teilstücke (210) der Anodenfolien (202).
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Entfernen eines Abschnitts umfaßt: Ausstanzen eines Abschnitts der distalen Teilstücke (310) der Kathodenfolien (302) und eines Abschnitts der distalen Teilstücke (210) der Anodenfolien (202).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektrische Verbinden umfaßt: Verbinden während eines kontinuierlichen Verbindungsprozesses.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das elektrische Verbinden umfaßt: Verwenden eines ununterbrochenen Schweißprozesses, um die distalen Teilstücke (210) der Anodenfolien (202) und die distalen Teilstücke (310) der Kathodenfolien (302) zu verbinden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungsabschnitte (206) der Anodenfolien (202) und die Verbindungsabschnitte (306) der Kathodenfolien (302) so ausgebildet werden, daß sie eine L-Form haben.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die L-Formen der Verbindungsabschnitte (206) der Anodenfolien (202) als Negativbilder der L-Formen der Verbindungsabschnitte (306) der Kathodenfolien (302) ausgebildet werden.
  8. Verfahren zur Ausbildung eines Kondensators, umfassend das Verfahren zur Ausbildung von Anoden- und Kathodenverbindungen in flachen Kondensatoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und zur Ausbildung einer Verbindung mit den Anodenfolien und einer Verbindung mit den Kathodenfolien.
  9. Verfahren zur Herstellung einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung, umfassend das Verfahren zur Ausbildung eines Kondensators nach Anspruch 8, zur Ausbildung von Leitungen (703) zum Wahrnehmen elektrischer Signale eines Patienten oder zum Anlegen elektrischer Energie an den Patienten; zur Ausbildung einer Überwachungsschaltung (702) zum Überwachen von Herzaktivität des Patienten durch die Leitungen (703); und zur Ausbildung einer Therapieschaltung (701) zur Abgabe elektrischer Energie durch die Leitungen (703) an ein Herz des Patienten.
  10. Folienstapel zur Verwendung in flachen Kondensatoren, wobei der Folienstapel umfaßt: eine Vielzahl von Anodenfolien (202) jeweils mit einem Verbindungsabschnitt (206) mit einem proximalen Teilstück (208) und einem distalen Teilstück (210); und eine Vielzahl von Kathodenfolien (302) jeweils mit einem Verbindungsabschnitt (306) mit einem proximalen Teilstück (208) und einem distalen Teilstück (210), wobei die Vielzahl von Kathodenfolien (302) und die Vielzahl von Anodenfolien (202) alternierend übereinander gelagert sind, um einen Stapel zu bilden; wobei die proximalen Teilstücke (208) der Anodenfolien (202) die proximalen Teilstücke (308) der Kathodenfolien (302) nicht überlagern, die distalen Teilstücke (210) der Anodenfolien (202) die distalen Teilstücke (310) der Kathodenfolien (302) zumindest teilweise überlagern, die distalen Teilstücke (210) der Anodenfolien (202) und der Kathodenfolien (302) elektrisch verbunden sind, so daß proximale Teilstücke (208) der Anodenfolien (202) elektrisch miteinander gekoppelt sind und proximale Teilstücke (308) der Kathodenfolien (302) elektrisch miteinander gekoppelt sind; und eine Trennung (502) zwischen Abschnitten der distalen Teilstücke (310) der Kathodenfolien (302) und der Anodenfolien (202) vorhanden ist, um die Anodenfolien (202) von den Kathodenfolien (302) elektrisch zu trennen, so daß proximale Teilstücke (208) der Anodenfolien (202) dennoch elektrisch miteinander gekoppelt sind und proximale Teilstücke (308) der Kathodenfolien (302) dennoch elektrisch miteinander gekoppelt sind.
  11. Folienstapel nach Anspruch 10, wobei die distalen Teilstücke (210) der Anodenfolien (202) und die distalen Teilstücke (310) der Kathodenfolien (302) durch Schweißen elektrisch verbunden sind.
  12. Kondensator, umfassend den Folienstapel nach Anspruch 10 oder 11 und eine Verbindung (103) mit den Anodenfolien (202) und eine Verbindung (104) mit den Kathodenfolien (302).
  13. Implantierbare medizinische Vorrichtung, umfassend den Kondensator nach Anspruch 12, Leitungen (703) zum Wahrnehmen elektrischer Signale eines Patienten und zum Anlegen elektrischer Energie an den Patienten; eine Überwachungsschaltung (702) zum Überwachen von Herzaktivität des Patienten durch die Leitungen (703); und eine Therapieschaltung (701) zum Abgeben elektrischer Energie durch die Leitungen (703) an ein Herz des Patienten.
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