ソリッド・ステート・パルス治療コンデンサ
一実施形態に含まれる装置は、移植可能なデバイス・ハウジング(110)と、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含み、陽極を陰極から絶縁する誘電体を有するコンデンサ(104)と、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続されたパルス制御電子機器(106)とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は概して、コンデンサに関し、より詳細にはソリッド・ステート設計を含むコンデンサに関する。
【背景技術】
【0002】
移植可能なデバイスは、ユーザにパルスを与えるために使用される。心調律管理デバイスがこれらの一つである。移植可能なデバイスにて使用されるコンデンサを改良するといった設計者へのプレッシャーについて継続している幾つかの必要性が存在している。
【0003】
寸法をより小さくすることが求められている。より小さいデバイスは、移植がより簡単に行えて、侵襲性が少ない。より小さいデバイスは、コンデンサをより小さくして得ることができる。コンデンサのエネルギー蓄積能力は、デバイスの寸法制約、および1つまたは複数の陽極層および陰極層を分離させる誘電体の強度によって部分的に制限される。改善された誘電体強度は、性能を高めることができる、および/またはコンデンサの寸法を小さくすることができる。単純化された構造が望ましい。現行の電解コンデンサは、電解質および電極をハウジング内に安全に封入する特徴が必要である。改善された設計により、これらの特性のいくつかに対する必要性を少なくすることができる。再化成処理をなくすことまたは少なくすることも必要である。再化成にはエネルギーが必要であり、デバイスの耐用年数が短くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
全体的に、これらの必要性の1つまたは複数に応えることができる場合にコンデンサを改良することができる。既存の設計に対するあらゆる変更は、費用効率が良く、効率的な製造方法に適合すべきである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本主題の一実施形態では、装置は移植可能なデバイス・ハウジングと、CaCu3Ti4O12を含み、陽極を陰極から絶縁する誘電体を含む、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたコンデンサと、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続されたパルス制御電子機器とを備えている。一実施形態では、コンデンサは約2.0立方センチメートルの容量を有する。一実施形態では、コンデンサは約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合される。
【0006】
別の実施形態では、装置は移植可能なデバイス・ハウジングと、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたコンデンサとを備えている。コンデンサは、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む誘電体を備えている。誘電体は陽極を陰極から絶縁する。装置はまた、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続されたパルス制御電子機器を備えている。一実施形態では、コンデンサは、約2.0立方センチメートルの容量を有する。一実施形態では、コンデンサは、約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合される。
【0007】
例示的な方法は、コンデンサの陽極およびコンデンサの陰極をCaCu3Ti4O12を含む誘電体で絶縁する工程と、移植可能なデバイス・ハウジング内にコンデンサを配置する工程と、移植可能なデバイス・ハウジング内にパルス制御電子機器を配置する工程と、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでいる。パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。一実施例では、コンデンサは、CaCu3Ti4O12を含む第1の誘電層を形成する工程と、第1の電極層を第1の誘電層上に形成する工程と、CaCu3Ti4O12を含む第2の誘電層を第1の電極層上に形成する工程と、第2の電極層を第2の誘電層上に形成する工程と、CaCu3Ti4O12を含む第3の誘電層を第2の電極層上に形成する工程と、第1および第2の電極層をパルス制御電子機器に接続する工程とを含む方法によって形成される。
【0008】
別の例示的な方法は、コンデンサの陽極およびコンデンサの陰極をCaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む誘電体で絶縁する工程と、コンデンサを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでいる。パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。一実施例では、コンデンサは、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む第1の誘電層を形成する工程と、第1の電極層を第1の誘電層上に形成する工程と、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む第2の誘電層を第1の電極層上に形成する工程と、第2の電極層を第2の誘電層上に形成する工程と、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む第3の誘電層を第2の電極層上に形成する工程と、第1および第2の電極層をパルス制御電子機器に接続する工程とを含む方法によって形成される。
【0009】
本主題の一実施形態は、エネルギー・パルスの運搬のための移植可能な装置を備えている。実施形態は、生体適合デバイス・ハウジングを備えている。実施形態は加えて、生体適合デバイス・ハウジング内に配置され、陽極および陰極を含むモノリシック・コンデンサを備えており、ペロブスカイト誘電体が陽極を陰極から分離させる。実施形態はまた、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、モノリシック・コンデンサに接続されたパルス制御電子機器を備えている。
【0010】
本主題の一実施形態は、エネルギー・パルスの運搬のための移植可能な装置を備えている。実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングを備えている。実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたコンデンサを備えている。コンデンサは、この実施形態では、複数の平面陽極および陰極層を備えている。この実施形態は、陽極周面を有する少なくとも1つの平面陽極層を、陽極周面とほぼ同一平面である陰極周面を有する少なくとも1つの平面陰極層から絶縁するペロブスカイト誘電体を備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続されたパルス制御電子機器を備えており、パルス制御電子機器はコンデンサに接続され、エネルギー・パルスを生成するためにコンデンサ内に蓄積されたエネルギーを放電するように適合される。本明細書で様々な実施形態で開示された移植可能なデバイス・ハウジングのうち、いくつかが生体適合性である。
【0011】
本主題の別の実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングと、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたコンデンサとを備えている。この実施形態では、コンデンサは、陽極を陰極から絶縁するCaCu3Ti4O12誘電体を備えている。パルス制御電子機器はこの実施形態では、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続されている。
【0012】
別の実施形態は、コンデンサの陽極およびコンデンサの陰極をペロブスカイト誘電体で絶縁する工程と、ペロブスカイト誘電体が移植可能なデバイス・ハウジングに結合されないように移植可能なデバイス・ハウジング内にコンデンサを配置する工程とを含んでいる。この実施形態は、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでおり、パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。
【0013】
別の実施形態は、コンデンサの陽極およびコンデンサの陰極をペロブスカイト誘電体で絶縁する工程と、ペロブスカイト誘電体が移植可能なデバイス・ハウジングの内部表面に曝されるようにコンデンサを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでおり、パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。
【0014】
一実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングと、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたパルス制御電子機器と、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサ手段の陰極をコンデンサ手段の陽極から隔離するための誘電手段を含む、電解質を通して電荷を運ぶことなく治療パルス用の電荷を蓄積するコンデンサ手段とを備えている。
【0015】
加えて、本明細書で言及した実施形態の1つまたは複数での使用に対する様々な選択肢を論じる。選択肢は、約2000〜約30000の範囲に入る誘電定数を与えるペロブスカイトを選択することを含んでいる。実施形態は任意選択で、CaCu3Ti4O12を含むペロブスカイト誘電体を含んでいる。いくつかの実施形態は任意選択では、BaTiO3を含むペロブスカイトを含んでいる。実施形態は、最大800ボルトで動作するように設計されている。多数の実施形態が含まれ、そのうちのいくつかは、独自の層構成を有する。本主題のコンデンサが除細動器内で使用される実施形態が示されている。ペースメーカの実施形態も考えられる。
【0016】
本主題の一実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングを備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、陽極を陰極から絶縁するペロブスカイト誘電体を含むコンデンサを備えている。この実施形態は、コンデンサに接続され、コンデンサを少なくとも部分的に覆っているキャリアを備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続され、コンデンサを少なくとも1つの刺激電極に接続させ、コンデンサ内に蓄積された電荷を刺激電極に放電するように適合されるパルス制御電子機器を備えている。
【0017】
本主題の別の実施形態は、キャリア内のコンデンサの中にペロブスカイト誘電体で陰極から絶縁された陽極を有するコンデンサを配置する工程を含んでいる。この実施形態は、キャリアを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含んでいる。この実施形態は、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含んでいる。この実施形態はまた、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程を含んでいる。この実施形態では、パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。
【0018】
本主題の一実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングを備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたパルス制御電子機器を備えている。この実施形態は加えて、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサ手段の陰極をコンデンサ手段の陽極から隔離する誘電手段を備えた、電解質を通して電荷を運ぶことなく治療パルス用の電荷を蓄積するコンデンサ手段を備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内のコンデンサの位置を固定するキャリア手段を備えている。
【0019】
加えて、本明細書で言及した実施形態の1つまたは複数での使用に対する様々な選択肢を論じる。選択肢は、約2000〜約30000の範囲に入る誘電定数を与えるペロブスカイトを選択することを含んでいる。実施形態は任意選択で、CaCu3Ti4O12を含むペロブスカイト誘電体を含んでいる。いくつかの実施形態は任意選択では、BaTiO3を含むペロブスカイトを含んでいる。実施形態は、最大800ボルトで動作するように設計されている。多数の実施形態が含まれ、そのうちのいくつかは、独自の層構成を有する。本主題のコンデンサが除細動器内で使用される実施形態が示されている。ペースメーカの実施形態も考えられる。
【0020】
本主題のコンデンサが移植可能な除細動器内で使用される実施形態が示されている。
この要約は、本出願の教示のいくつかの概略であり、本主題の排他的または完全な扱いであることを意図するものではない。本主題に関するさらなる詳細が、詳細な説明および添付の特許請求の範囲内で分かる。他の態様は、それぞれ限定的な意味で解釈すべきでない、以下の詳細な説明を読んで理解し、その一部をなす図面を見れば当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本主題の一実施形態による、移植可能なデバイスを示す図。
【図2】本主題の一実施形態による、ソリッド・ステート・コンデンサ内の電極を示す図。
【図3】本主題の一実施形態による、基板上にあるソリッド・ステート・コンデンサのコンデンサ電極を示す図。
【図4】本主題の一実施形態による、ハウジング内のソリッド・ステート・コンデンサの部分断面図。
【図5】本主題の一実施形態による、患者に移植された状態の、ソリッド・ステート・コンデンサを含むシステムを示す図。
【図6】本主題の一実施形態による、ソリッド・ステート・コンデンサの電極層を示す図。
【図7】本主題の一実施形態による、移植可能なデバイスの展開図。
【図8】本主題の一実施形態による、コンデンサの部分断面図。
【図9】本主題の一実施形態による、キャリアに接続されたコンデンサの上面図。
【図10】本主題の一実施形態による、キャリアに接続されたコンデンサを含む移植可能な医療用デバイスを示す図。
【図11】本主題の一実施形態による、コンデンサ縁部に沿って延びるキャリアに接続されたコンデンサの斜視図。
【図12】本主題の一実施形態による、キャリアによって結合されたコンデンサの斜視図。
【図13】本主題の一実施形態による、コンデンサおよびキャリア構成部品の展開斜視図。
【図14】本主題の一実施形態による、キャリア構成部品に接続されたコンデンサの斜視図。
【図15】本主題の一実施形態による、基板に接続されたコンデンサの斜視図。
【図16】本主題の一実施形態による、接続タブを有するコンデンサの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本主題の以下の詳細な説明は、本主題を実施することができる特定の態様および実施形態を例として示す、添付の図面内の主題に言及する。これらの実施形態は、当業者が本主題を実施することを可能にするように、十分詳細に記載されている。本開示の「1つ」、または「様々な」実施形態への言及は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、このような言及は複数の実施形態が考えられる。以下の詳細な説明は例証的なものであり、限定する意味で解釈するものではない。本主題の範囲は、特許請求の範囲が資格を与えられた法的均等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲によって規定されるものである。
【0023】
本主題は、ソリッド・ステート・コンデンサ用の改良型の方法および装置に関する。静電容量は、式1の以下の式によって算出される。
【0024】
【数1】
式1では、Cは静電容量、kは誘電定数、Eは誘電率、Aは電極の面積、dは電極間の距離に関する。式1は、大きな静電容量は、電極の面積(A)を大きくすること、電極間の距離(d)を小さくすること、または電極を分離させる誘電体の誘電定数(k)を大きくすることの何れかによって達成することができることを示している。本主題は、大きな誘電定数およびほぼ直線的な電荷特性を与える誘電体を含んでいる。特に、本主題はソリッド・ステート・コンデンサに関連する。
【0025】
セラミック・コンデンサの誘電定数を良くする様々な方法が知られている。例示的な方法が、例えば、全体を本明細書に参照として援用する米国特許第5,808,856号、第5,680,685号、および第5,603,147号に記載されている。
【0026】
本主題の様々な実施形態は、ほぼ直線的な電荷特性を有するセラミック・コンデンサを備えている。除細動電気刺激治療を行う移植可能な医療用デバイスでは、デバイスによって運ばれる治療波形の形態を制御することができることが重要である。ほぼ直線的な電荷曲線を備えたコンデンサを選択することにより、デバイスによって運ばれる電気刺激治療の波形の形態へのより優れた制御が可能になる。
【0027】
一実施例では、移植可能なデバイスは、ほぼ直線的な電荷特性を有するペロブスカイト誘電体を含むコンデンサを備えている。多くの誘電体は、強誘電性を示す、すなわち、一定の付加電流での電圧の非直線的増加を示す。このような非直線性は、誘電体の飽和を示し、その結果、大きな電圧および非直線的電荷曲線を備えた小さな増分静電容量につながる。
【0028】
本移植可能な医療用デバイスは、非強誘電性を備えた誘電体を利用する。非強誘電性誘電体は、ほぼ直線的な電荷曲線、すなわち一定の付加電流での時間の経過による電圧のほぼ一定の増加を示す。
【0029】
例示的な移植可能な医療用デバイスでは、コンデンサは、0Vの初期電圧および約800Vの最終電圧で6秒間、16mAの一定電流で帯電される。電圧/秒の増加が6つの秒増分全てにおいてほぼ一定である場合に、ほぼ直線的な電荷が得られる。この実施例では、このような増分は約133V/秒である。
【0030】
いくつかの実施形態は、ほぼ直線的な電荷特性を示す、カルシウム銅酸化チタン誘電体(CCTO)を含んでいる。CCTOの化学式は、CaCu3Ti4O12である。いくつかのCCTOコンデンサは、少なくとも15,000〜18,000の誘電定数(k)を有する。
【0031】
追加の実施形態は、チタン酸バリウム(「BTO」)、およびBTOだけが持っていないほぼ直線的な電荷特性を与える他の成分の混合物を含んでいる。BTOは、BaTiO3の化学式を有する。チタン酸バリウムだけが、許容できない非直線的電荷特性を有する。しかし、BTOおよびCCTOなどの別の材料の混合物は、ほぼ直線的な電荷特性を与えることができる。したがって、例示的な実施形態は、CCTOとのチタン酸バリウムの混合物で形成されるセラミック・コンデンサを備えている。
【0032】
図1は、本主題の一実施形態による、移植可能なデバイス100を示している。本主題の様々な実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング110を備えた装置を含んでいる。加えて、様々な実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング110内に配置されたコンデンサ104を含んでいる。コンデンサ104は、様々な実施形態で、陽極を陰極から絶縁するペロブスカイト誘電体を備えている。本主題は、ペロブスカイトが唯一の誘電絶縁体であるコンデンサに限るものではないことに留意されたい。ペロブスカイトおよび他の材料の組合せである誘電体を有するコンデンサも考えられる。加えて、構成部品および互いに対するその配向の図示した構成は、本主題で考えられる構成の1つにすぎないことに留意されたい。
【0033】
様々な実施形態は、コンデンサ・ケースを備えていないコンデンサ104を含んでいる。コンデンサ・ケースは様々な実施形態では、コンデンサ・サブ構成部品を入れる物理的外殻構造を与える。様々な実施形態で、コンデンサ自体はチップである。様々な実施形態では、コンデンサ104のペロブスカイト誘電体は、移植可能なデバイス・ハウジング110の内部表面112に対して少なくとも部分的に開かれている。いくつかの実施形態では、コンデンサ電極は、移植可能なデバイス・ハウジングの内部表面112に対して少なくとも部分的に開かれている。様々な実施形態では、少なくともいくつかのコンデンサ構成部品は内部表面112に曝されている。
【0034】
プラスチック内に包装されたコンデンサが、様々な実施形態で考えられる。いくつかの実施形態は、電気絶縁性ケーシングによって少なくとも部分的に囲まれたコンデンサを含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、絶縁性ケーシングは内部表面112に曝されている。これらの実施形態のいくつかは、熱収縮フィルム内に入れられたコンデンサを含んでいる。
【0035】
様々な実施形態は加えて、移植可能なデバイス・ハウジング110内に配置され、コンデンサ104に接続されたパルス制御誘電体106を含んでいる。様々な実施形態では、パルス制御電子機器は、除細動器電子機器を含んでいる。様々な実施形態では、パルス制御電子機器106は、コンデンサ104内に蓄積された電荷を刺激電極114に放電するように適合される。様々な実施形態では、電荷は治療効果があるように選択される。除細動を行うための治療効果のあるパルスが考えられる。加えて、電気的除細動に影響を与えるための治療効果のあるパルスが考えられる。心臓をペースメーキングための治療効果のあるパルスが考えられる。加えて、他の疾病を治療するための治療効果のあるパルスが本主題によって考えられる。
【0036】
パルス制御電子機器106は、様々な実施形態で、少なくとも1つの刺激電極114に接続されている。加えて、いくつかの実施形態は、電極114をパルス制御電子機器106に接続させ、移植可能なデバイス・ハウジング110に対して密封されたリード線116を含んでいる。
【0037】
いくつかの実施形態では、移植可能なデバイス・ハウジングは電極システムの一部である。例えば、金属ケースを有する実施形態は、陽電極または陰電極のいずれかの一部などのケースを利用することができる。本主題は、これに限らないが、ステンレス鋼、チタニウムまたはその組合せを含むデバイスケースが考えられる。本主題は加えて、本明細書には明確には挙げていない金属を含んでいる。
【0038】
本主題の様々な実施形態は、CCTOを含むペロブスカイト誘電体を含んでいる。本主題の追加の実施形態は、BaTiO3と組み合わされたCCTOを含むペロブスカイト誘電体を含んでいる。以下は、CCTOコンデンサを製造する方法の一実施例である。
【0039】
例示的な方法では、CCTOセラミック・ペレットは、従来のソリッド・ステート反応方法によって調合される。高純度CaCO3(99.99%)、CuO(99.9%)、およびTiO2(99.99%)粉末は、約24時間ボール・ミル粉砕され、11時間900℃で焼成される。粉末は、押されてペレットになる。ペレットは、3時間空気中で1100℃で環状炉内で焼結される。白金電極は、ペレット面上でスパッタリングされる。いくつかの実施形態では、電極は2mm幅、10mm長さ、および2mmの間隔である。一実施形態では、ACインピーダンス測定が、100mVのAC電圧が加えられた状態で、1Hz〜10MHzの周波数範囲にわたって常温と375℃の間で行われた。様々な実施形態では、0〜5Vの間のDCバイアスが、非直線性効果を調べるために電極間に加えられた。いくつかの実施形態では、インピーダンス・スペクトルが、直列に接続された粒子および粒子境界領域に対して、2つの並列RC素子を備えた等価回路を使用してモデリングされた。このモデルは、多結晶CCTOセラミックの大きなDC(合計)抵抗を生じさせる遮断粒子境界領域と直列に比較的小さなバルク抵抗を捕捉する。観察されたスペクトルは、原点からずれた複素インピーダンス平面内に単一の明確な半円を生じさせて、それぞれのRおよびC値の解析を可能にする。
【0040】
本主題の実施形態は、改善されたエネルギー密度を有するコンデンサを示している。例えば、本主題のいくつかのコンデンサは、コンデンサ容量の約20.5ジュール/立方センチのエネルギー密度を有する。いくつかの実施形態は、約41ジュールを蓄積するように適合されるコンデンサを備えている。いくつかの実施形態は、約800ボルトで約41ジュールを蓄積する。
【0041】
改善されたエネルギー密度は、部分的に改善された絶縁能力を有する誘電体により可能である。本主題の実施形態は、少なくとも2000の誘電定数を有するコンデンサを含んでいる。いくつかの実施形態は、約3900の定数を備えたコンデンサを有する。追加の実施形態は、少なくとも15,000〜18,000の誘電定数を有する。誘電体の強度は、部分的に誘電体の厚さによるものである。より厚い誘電体は、大きな電荷量の蓄積に有用である。様々な実施形態では、厚い誘電コーティングは損傷の影響をより受け易い可能性がある。
【0042】
誘電定数は、部分的にコンデンサに加えられた電圧の周波数によるものである。本主題の様々な実施形態は、コンデンサに120Hzの電圧を加える。加えて、周波数値が可能である。
【0043】
改善されたエネルギー密度により、小さな寸法を有するコンデンサが可能になる。本主題は、約0立方センチ〜約4立方センチまでの容量を有するコンデンサを可能にする。本主題のいくつかのコンデンサは、約2立方センチの容量である。
【0044】
本主題のいくつかのコンデンサ実施形態は、約2立方センチの容量を有するコンデンサを使用して、800ボルトで41ジュールのエネルギーを蓄積することが可能である。このような容量でこのような電圧でのこのようなエネルギー・レベルを蓄積することは、以前のコンデンサ設計では可能ではなかった。このような設計は、空間を節約し、患者の快適性を良くし、移植処置を単純化する。このような設計は、現在知られている治療を施すことが可能である。このような設計により、許容されないほど大きなコンデンサを必要とすることによって以前は妨げられていた新しい設計が可能になる。
【0045】
図1は、本主題のコンデンサの1つの応用例を示している。本主題では、様々な移植可能なデバイスが考えられる。本主題は、これに限らないが、ペースメーカ、除細動器、鬱血性心不全デバイス、および/またはその組合せなどの応用例に及ぶ。このリストは、本主題の排他的または完全なものではなく、コンデンサを使用した追加の応用例が考えられる。本主題は、コンデンサを必要とする様々な応用例での使用に適していることに留意されたい。これらの応用例は、移植可能なデバイス、および移植されないデバイスを含んでいる。
【0046】
デバイス100は、リード線システム116を含んでいる。様々な実施形態では、リード線システム116は治療部位にまで及ぶ。様々な実施形態では、リード線システム116はハウジング110に対して密封されている。これらの実施形態のいくつかでは、ヘッダ102がリード線システムをハウジング110に密封する。本主題のいくつかの実施形態では、治療部位は患者の心臓を含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、電極114は患者の心臓と接触している。治療を対象とした追加の領域が、加えて考えられる。
【0047】
電子機器106を含むモニタ100の部分が、略図的に示されている。様々な実施形態では、電子機器106は患者の活動を監視することが可能である。追加の実施形態では、電子機器106は、患者に治療を施すことを調整することが可能である。治療を施すために電源を案内するのに電子機器106によらない実施形態がまた、本主題によって考えられる。
【0048】
本主題の様々な実施形態は、電源を含んでいる。いくつかの実施形態は、電池108を含んでいる。追加の実施形態は、コンデンサ104を含んでいる。本明細書で論じられるコンデンサは、様々な実施形態で、デバイス100で使用される。
【0049】
図2は、本主題の一実施形態による、ソリッド・ステート・コンデンサ内の電極を示している。この実施形態は、第1の電極202、第2の電極206、および第1の電極202と第2の電極206の間に配置された誘電層204を示している。いくつかの実施形態では、第1の電極202は陽極である。いくつかの実施形態は、陰極である第2の電極206を備えている。様々な実施形態では、誘電層は、ほぼ直線的な電荷特性を示すペロブスカイトを含んでいる。これは、誘電体が1つの電極を別の電極からどのように分離させるかを基本的に示している。本主題は、本特許出願で明白に表現されていないものを含む追加の構成を含んでいる。
【0050】
図示した実施形態は、第1の電極202、第2の電極206、およびモノリシック・コンデンサ内に構成された誘電層204を示している。このような構成では、陽極および陰極は同じ構造で固定される。本主題は、モノリシック実施形態に限るものではない。さらに、本主題は、いくつかの実施形態が多数のモノリシック・コンデンサを含んでいるので、単一のモノリシック・コンデンサを示す実施形態に限るものではない。
【0051】
様々な包装選択肢が、本主題によって考えられる。いくつかの実施形態は、パッケージ内に複数の電極および関連する誘電体を入れている。いくつかのパッケージ実施形態は、電気絶縁性である。いくつかのパッケージ実施形態は、複数の電極に成形される。絶縁性ポリマーを含むパッケージ実施形態が考えられる。
【0052】
複数の電極を別のコンデンサ構成部品または別のデバイス構成部品に接続する様々な相互接続設計が、考えられる。本主題は、これに限らないが、金属配線、ビア、およびワイヤ・ボンディングを含んでいる。追加の相互接続特性も考えられる。
【0053】
図3は、本主題の一実施形態による、基板上にあるソリッド・ステート・コンデンサのコンデンサ電極を示している。様々な実施形態は、ほぼ直線的な電荷特性を有する第1のペロブスカイト層302が基板300上に配置されたコンデンサを含んでいる。コンデンサは、様々な実施形態で、第1のペロブスカイト層302上に配置された第1の電極層304を備えている。様々な実施形態は、第1の電極層304上に配置された第2のペロブスカイト層306を含んでいる。本主題の実施形態は、第2のペロブスカイト層306上に配置された第2の電極308を含んでいる。いくつかの実施形態は、第2の導電性電極308上に配置された第3のペロブスカイト層310を含んでいる。このような層状の配置は、本主題のいくつかの実施形態で見られる。追加の実施形態は、代替配置を含んでいる。様々な実施形態では、層は連続して層状312となっている。
【0054】
本主題の一実施形態は、基板上の第1のCCTO層を含んでいる。実施形態では、第1の電極層はCCTO層上に配置されている。第2のCCTO層は、この実施形態では第1の電極層上に配置されている。この実施形態では、第2の導電性電極は第2のCCTO層上に配置されている。この実施形態は、第2の導電性電極上に第3のCCTO層を含んでいる。いくつかの実施形態では、BTOおよびCCTOの混合物は、ほぼ直線的な電荷特性を有する誘電体を得るために使用される。
【0055】
図示した実施形態は、ほぼ直線的な電荷特性を有する第1の誘電体、第1の電極、第2の誘電体、第2の電極、およびモノリシック・コンデンサ内に構成された第3の誘電体を示している。このような構成では、陽極および陰極は同じ構造内で固定されている。本主題は、モノリシック・コンデンサ実施形態に限るものではない。さらに、本主題は、いくつかの実施形態が多数のモノリシック・コンデンサを含んでいるので、単一のモノリシック・コンデンサを示す実施形態に限るものではない。
【0056】
図4は、本主題の一実施形態による、ハウジング内のソリッド・ステート・コンデンサの部分断面図を示している。この実施形態は、中にコンデンサ410が配置されたハウジング402を含んでいる。図示したコンデンサは、ペロブスカイト誘電体404、第1の電極406、および第2の電極408を備えている。図示した実施形態は、電極406、408を入れたペロブスカイト誘電体を含んでいる。図では、ハウジング402をコンデンサ410に物理的に相互接続していない。様々な実施形態では、ハウジング402とコンデンサ410の間の当接は、コンデンサ410が外力でハウジング402に保持されている限りは存在する。これは、本主題の一実施形態である。異なる幾何形状、電極構成、誘電体構成、および/またはハウジング構成を特徴とする追加の実施形態も考えられる。
【0057】
図5は、本主題の一実施形態による、患者に移植された状態の、ソリッド・ステート・コンデンサを備えたシステムを示している。システム500は、ペロブスカイト誘電体機構を有するコンデンサを備えた、移植可能な医療用デバイス502を示している。システム500は加えて、電極504を備えている。様々な実施形態では、リード線506が電極504と移植可能な医療用デバイス502の間に延びている。電極504は、様々な実施形態で、心臓508内に置かれている。追加の実施形態は、電極を人体解剖構造の追加の部分に配置する。多数の電極実施形態が本主題に適合するので、本主題は単一の電極に限るものではない。様々な実施形態は、電気回路を作るのに必要な電極の1つである、移植可能なデバイス502のデバイス・ハウジングを含んでいる。様々な実施形態では、ハウジング電極は、治療回路を画定するために電極504と対になっている。これは、エネルギー運搬のための1つのシステムであり、ハウジングが電極でないものを含む他のシステムが本主題で考えられる。
【0058】
図6は、本主題の一実施形態による、ソリッド・ステート・コンデンサの電極層を示している。図は、中にコンデンサ600が配置されたケース602、614を含んでいる。様々な実施形態では、ケース602、614は電極の陽極と電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、ケース602、614は陽極である。追加の実施形態では、ケース602、614は陰極である。様々な実施形態では、コンデンサは、ほぼ直線状の電荷特性を示す第1のペロブスカイト層604、第1の電極606、第2のペロブスカイト層608、第2の電極610、および第3のペロブスカイト層612を備えている。
【0059】
本主題の様々な実施形態は、コンデンサ・サブ構成部品を格納するための追加のハウジングを必要とすることなく、移植可能なデバイス・ハウジング602、614がコンデンサ600を格納する包装構成を含んでいる。例えば、本主題は、電解質保持ハウジングを必要としない。これは少なくとも、第1のペロブスカイト層604および第3のペロブスカイト層612の絶縁性によるものである。様々な実施形態では、第1のペロブスカイト層604および第3のペロブスカイト層612は、ハウジング602、614に結合されない。追加の実施形態では、第1のペロブスカイト層604および第3のペロブスカイト層612は、ハウジング602、614に結合されている。図示した断面は、本主題のいくつかの実施形態に対する、移植可能な医療用デバイスの代表的な断面である。本主題は、コンデンサ600がハウジング602、614と当接しない実施形態を含んでいることに留意されたい。
【0060】
図7は、本主題の一実施形態による、移植可能なデバイスの展開図である。図示した実施形態は、少なくとも部分的に湾曲している形状因子を有するコンデンサ702を示している。電子機器704、および電池706が加えて図示されている。構成部品702、704、706を受けるように適合されるケース708が図示されている。コンデンサ702および他の構成部品704、706の形状因子により、組み付け後にケース内に留まる割れ目を最小限に抑えながら、ケース内の包装が可能になる。ケース708の湾曲は様々な実施形態では、部分的に快適性に基づく、患者の好みに一致する。本主題のいくつかの実施形態で、コンデンサ702は、コンデンサ電極がそれに沿って層状となっているベクトルと直交する表面に沿って湾曲している。様々な実施形態では、本主題のコンデンサは、層状方向に延びているベクトルに沿った断面に沿った湾曲プロファイルを呈する。これらは、本主題における例であるが、本主題の排他的なものではない。本主題は加えて、コンデンサ、電池、および追加の構成部品が互いの上で層状になっている構成を含んでいる。
【0061】
図8は、本主題の一実施形態による、コンデンサの部分断面である。本主題のいくつかの実施形態では、ペロブスカイト・コーティング804は、コンデンサ・ケーシング802に物理的に接続されている。これらの実施形態のいくつかは、ケース802内に包装された構成部品がケース802と構成部品808の間に配置されたペロブスカイト層を有するように、コンデンサ・ケース802の内部表面に塗布されたCCTOコーティングを含んでいる。また、構成部品808およびペロブスカイト・ライニング804が接触できないことにより画定される空間806が図示されている。このような空間は任意であり、本主題で考えられる追加の実施形態には存在しない。
【0062】
図9は、本主題の一実施形態による、キャリアに接続されたコンデンサの上面図である。本主題の様々な実施形態は、コンデンサ902に接続されたキャリア904を含んでいる。いくつかの実施形態では、キャリア904はコンデンサ902を少なくとも部分的に覆っている。追加の実施形態では、キャリア904はコンデンサ902を完全に覆っている。これらの実施形態では、キャリア904は、コンデンサ902への電気接続を可能にするように構成されている。いくつかの実施例は、コンデンサ端子が通過する、キャリア904内の孔を含んでいる。
【0063】
キャリア904は、1つまたは複数の材料からなっている。様々な実施形態では、キャリア904は電気絶縁性である。いくつかの実施形態では、キャリア904は、少なくとも部分的に硬化された樹脂を含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、樹脂としては熱硬化プラスチックが挙げられる。熱硬化性でないプラスチックが加えて、本主題で考えられる。エポキシを含んでいる樹脂は、いくつかの実施形態で使用される。
【0064】
様々な実施形態では、キャリアはゴムを含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、キャリアは、コンデンサ周りで弾性変形したゴム片を含んでいる。いくつかの実施形態では、複数のゴム片は、コンデンサに接続され、コンデンサを少なくとも部分的に覆っている。
【0065】
図10は、本主題の一実施形態による、キャリアに接続されたコンデンサを備えた移植可能な医療用デバイス1000を示している。様々な実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング1004、移植可能なデバイス・ハウジング1004内に配置され、陽極を陰極から絶縁するペロブスカイト誘電体を含むコンデンサ1012、およびキャリア1010を含んでいる。様々な実施形態が、電池1008を含んでいる。
【0066】
様々な実施形態では、キャリアが電気絶縁を行う。様々な実施形態では、キャリアは衝撃絶縁を行う。キャリアは加えて、移植可能な医療用デバイス内で他の構成部品に対するコンデンサ1012の位置を固定するように働く。
【0067】
様々な実施形態では、パルス制御電子機器1006が、移植可能なデバイス・ハウジング1004内に配置され、コンデンサ1012に接続されている。様々な実施形態では、パルス制御電子機器1006はコンデンサ1012を少なくとも1つの刺激電極1014に接続する。様々な実施形態では、パルス制御電子機器1006は、刺激電極1014に対してコンデンサ内に蓄積された電荷を放電するように適合される。いくつかの実施形態では、刺激電極1014がある。いくつかの実施形態では、デバイス・ハウジング1004は電極である。いくつかの実施形態では、デバイス・ハウジング1004は電極ではない。いくつかの実施形態では、多数の電極が使用される。本主題のいくつかの実施形態は、刺激電極1014をヘッダ1002に接続するためにリード線1016を使用して、これによりデバイス・ハウジング1004内に配置された電子機器への密封導電性回路が提供される。
【0068】
本主題の様々な実施形態では、コンデンサ1012は、キャリアとして働く回路基板に接続されている。これらの実施形態のいくつかでは、回路基板は移植可能なデバイス・ハウジングに接続されている。これらの実施形態のいくつかでは、回路基板は実質的に、移植可能なデバイス・ハウジングに対するコンデンサの位置を固定する。これらの実施形態のいくつかでは、回路基板は剛性であり、ハウジング1004の内部に当接するような寸法をしている。追加の実施形態では、支持構造はハウジング1004内に配置されており、これによりハウジング1004内側の1つまたは複数の構成部品の位置を固定する。これらの実施形態のいくつかでは、回路基板は、回路基板の位置がハウジング1004に対して固定されるように、支持構造に接続されている。
【0069】
図11は、本主題の一実施形態による、コンデンサ縁部に沿ってキャリアに接続されたコンデンサの斜視図である。コンデンサ1104はD字形をしているが、追加の実施形態では、コンデンサは、これに限らないが、矩形、円形、楕円形、または他の対称的または非対称的形状を含む別の形状である。
【0070】
様々な実施形態では、キャリア1102は適合したフィルムである。いくつかの実施形態では、キャリア1102は、コンデンサ1104の縁部面1106をほぼ覆っている。このような周面フィルム構成は、本主題によって考えられる実施形態のいくつかにすぎない。本明細書で明らかに示されているものに加えて、他の構成が存在する。
【0071】
様々な実施形態では、周面フィルム1102を含む適合フィルムは、熱収縮フィルムである。追加の実施形態は、熱成形変化を含んでいる。熱成形実施形態は、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリエーテルイミド、PFAおよびPTFAを含む、TEFLONおよびTEFLONを使用した材料、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド、およびポリエチレンテレフタレートグリコール(PFTG)を含む様々な材料を使用している。TEFLONは、101 West 10th St.,Wilmington,DE 19898のイー アイ デュポン ドゥ ヌモール アンド カンパニー コーポレーション社の登録商標である。様々な実施形態は、約150℃〜約250℃にわたる温度で形成された部品を含んでいる。熱成形部品を形成する持続時間は、部品の形状および材料要件によって可変である。
【0072】
いくつかの熱収縮フィルム実施形態では、最終適合熱収縮フィルムは、リング形または管形フィルムとして始まる。いくつかの実施形態は、管の軸方向長さに沿って平行に延びる継目を有する。追加の実施形態は継目がない。継目のない変更形態は、継目実施形態を凌ぐ様々な利点を提供するが、幅広く利用可能ではない。周面フィルム1102は、様々な実施形態で、コンデンサ1104に適合されている。これは様々な実施形態では、周面フィルム1102をコンデンサ1104に適合させ、その後、周面フィルム1102をコンデンサ1104に対して収縮させることを含む。いくつかの実施形態では、管壁面は、コンデンサ1104の縁部1106に実質的に当接する。フィルムは、様々な実施形態では、コンデンサが結合されるようにコンデンサに適合させられる。様々な熱収縮フィルムが、本主題で考えられる。1つの熱収縮フィルムは、ポリエチレンテレフタレート(PET)を含んでいる。様々な追加のポリマーとしては、ポリオレフィン、ポリイミド、MYLAR、PTFE、PVC、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)、ペルフルオロアルキル(PFA)、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、PETG、またはこれらの共重合体の組合せが挙げられる。MYLARは、101 West 10th St.,Wilmington,DE 19898のイー アイ デュポン ドゥ ヌモール アンド カンパニー コーポレーション社の登録商標である。
【0073】
様々な実施形態では、フィルム1102は金属を含んでいる。これらの実施形態のいくつかは、金属でラミネート加工されたプラスチックを含んでいる。本主題の様々な実施形態は、フィルム1102に入射するレーザ光に抵抗するのに有用である。加えて、本主題の様々な実施形態は、電磁干渉を制御するのに有用である。これらの利点は、本主題の排他的または完全なものではない。
【0074】
様々な実施例では、熱収縮フィルムは色がない。いくつかの色のない実施形態は、ほぼ透明である。ほぼ透明な熱収縮フィルムは、見にくいので、処理および使用を管理するのが難しい。これらの実施形態のいくつかでは、淡い色または色が熱収縮フィルムに加えられる。熱収縮フィルムの淡い色または色により、使用者は処理中および使用中にフィルムを見ることが可能になる。
【0075】
フィルムを適合させることは、様々な実施形態では、「熱収縮」を含んでいる。この方法の様々な実施例は、コンデンサに設置されると、熱源でプラスチックを加熱する工程を含む。様々な実施形態は、従来の熱源を使用するが、追加の熱源は熱放射または熱放射および対流の組合せを利用する。熱収縮の様々な方法が、本主題で考えられる。いくつかは、約150℃〜約250℃までの範囲の温度で熱源で熱収縮フィルムを加熱する。加熱の持続時間は、約10秒〜約10分までの範囲にわたる。いくつかの実施形態では、約5分の冷却期間が、コンデンサ1104に下流側処理工程を行う前に、材料を安定化させることを可能にするために使用される。
【0076】
様々な性状を有する熱収縮フィルムが、本主題で考えられる。いくつかの熱収縮構成は、第1の方向に第1の速度で収縮し、第2の方向に第2の速度で収縮するように適合される。様々な実施形態では、材料は普遍的で一貫した速度で収縮する。一実施形態では、材料は約3.7:1の比率以下で収縮する。いくつかの実施形態では、材料は約0〜約3:1まで第1の方向1108に収縮する。これらの実施形態のいくつかでは、材料は、第1の方向と垂直な第2の方向1110に約0に収縮する。これらの実施形態のいくつかでは、第2の方向が約0より大きい場合、周面は縁部1106を覆わない。
【0077】
様々な厚さの熱収縮管またはフィルムが、本主題で考えられる。例えば、0.0127ミリ(約0.0005インチ)〜0.0508ミリ(約0.002インチ)の管壁面厚さを備えた管が、本主題で考えられる。管は、管外周に対するコンデンサ外周の様々な比率でコンデンサに嵌合される。コンデンサに嵌合された管の実施例は、約0.95:1〜約1.1:1の周面長さに対する管外周の比率を含んでいる。コンデンサ容量比率に対する0.95:1の未収縮管の部分組合せには、コンデンサに係合させる前に熱収縮フィルムをある程度伸ばすことが必要である。
【0078】
様々な実施形態は、電気絶縁性である。例えば、いくつかの実施形態では、1つまたは複数の適合したフィルムが、コンデンサと導電性ケースの間に配置され、コンデンサを導電性ケースから電気的に絶縁する。
【0079】
図12は、本主題の一実施形態による、キャリアによって結合されたコンデンサの斜視図である。様々な実施形態は、コンデンサ1204を入れるバンド・フィルム1202を含んでいる。様々な実施形態では、バンド・フィルム1202は熱収縮フィルムである。様々な実施形態では、適合したバンド・フィルム1202は、バンド・フィルム1202が上表面1206および上表面1206と対向する底表面と交差した状態で、コンデンサ1204の周りで結合されている。バンド・フィルム1202はいくつかの実施形態では、管の形をしており、コンデンサの周縁部1208と垂直なコンデンサの中心周りに延びている。様々な実施形態では、バンド・フィルム1202はコンデンサ1204の上に嵌合され1210、バンド・フィルム1202は非適合状態であり、その後、コンデンサ1204に適合される。
【0080】
図示したバンド・フィルム1202は、曲線態様を有する。様々な実施形態では、非適合状態にあるフィルムは、これらの態様を呈していない。曲線態様は、様々な実施形態では、いくつかの熱収縮フィルムの非直線収縮速度の積である。本主題の様々な実施形態は特に、これらの非直線収縮速度を補償するように設計されている。例えば、いくつかの実施形態では、コンデンサにさらに適合させなければならないバンド・フィルムは、覆われる材料の寸法の約95%から材料の寸法の約110%までの外周を有する。様々な実施形態では、バンド・フィルムの幅は、0.635センチ(0.25インチ)〜約3.175センチ(1.25インチ)までである。幅は、適合されたバンド・フィルム1202がコンデンサ処理および使用の際に丈夫であることを保証するように選択される。
【0081】
様々な実施形態では、バンド・フィルムは他の適合されたフィルムと組み合わせられる。例えば、いくつかの実施形態では、周面熱収縮フィルムはバンド熱収縮フィルムと組み合わせられる。他の構成も可能である。これらの実施形態のいくつかでは、バンド・フィルムの全てが、熱収縮方法を使用してすぐに収縮される。追加の実施形態では、フィルムは、次の熱収縮方法を使用して、順次適合される。これらの正確な言及は、限定することを意図したものではなく、本主題から逸脱することなく同時およびその後の動作の組合せが可能である。
【0082】
図13は、本主題の一実施形態による、コンデンサおよび関連構成部品の展開斜視図である。様々な実施形態では、バンド・フィルムが、1つまたは複数の予備成形外殻に部分的に入れられたコンデンサ1304の周りに配置されている。他の実施形態は、コンデンサ1304の縁部1306に適合された周面フィルムとバンド・フィルムを組み合わせる。一実施形態では、予備成形外殻は、上部1302および底部1308を備えている。図示した予備成形外殻は、熱収縮変更形態のものであるが、本主題はそれに限るものではない。例えば、熱成形外殻を使用することもできる。予備成形外殻のいくつかの実施形態は、最初にマンドレルまで収縮され、その後、マンドレルから取り除かれ、コンデンサに加えられた適合される熱収縮フィルムを含んでいる。
【0083】
図14は、本主題の一実施形態による、コンデンサの斜視図である。図は、使用位置で接触する予備成形外殻1402、1406を示している。追加の実施形態では、予備成形外殻は使用中に接触しない。一実施形態では、予備成形フィルムは、使用位置で、重ね継手1404と交差する。しかし、突き合わせ継手などの他の構成も可能である。
【0084】
図は加えて、コンデンサ1408および予備成形外殻1402、1406を結合するバンド・フィルム1410を示している。周面フィルムは加えて、他の実施形態で使用される。本明細書に挙げた構成は、本主題の排他的または完全なものではなく、追加の実施形態が本主題で考えられる。
【0085】
図15は、本主題の一実施形態による、基板に接続されたコンデンサの斜視図である。様々な実施形態では、キャリアは基板を備えている。いくつかの実施形態では、基板は回路基板である。これらの実施形態のいくつかでは、コンデンサは回路基板の回路に接続されている。様々な実施形態では、回路基板はグラフファイバを含んでいる。様々な実施形態では、回路基板は屈曲回路を備えている。様々な実施形態では、回路基板は屈曲回路基板である。様々な実施形態では、キャリアは回路基板に接続されたソケットを備えている。これらの実施形態のいくつかでは、ソケットはプラスチックである。様々な実施形態では、回路基板は貫通孔機構を含んでいる。本主題のいくつかの回路基板は、SMT取付設計を含んでいる。
【0086】
様々な実施形態では、コンデンサ1502の端子1506は回路基板1504に接続されている。追加の実施形態では、コンデンサ1502はキャップを備えており、SMT設計を使用して回路基板1504に取り付けられている。
【0087】
図16は、本主題の一実施形態による、接続タブを有するコンデンサの斜視図である。様々な実施形態では、コンデンサ1602が取り付けられた回路基板は、コンデンサ1602のタブ1604、1606が接続されるパッドを備えている。様々な実施形態では、第1のタブ1604が、コンデンサのコンデンサ陽極および第1のパッドに接続されている。様々な実施形態では、第2のタブが、コンデンサのコンデンサ陰極および第2のパッドに接続されている。
【0088】
本主題の様々な実施形態は、ペロブスカイト誘電体でコンデンサの陽極およびコンデンサの陰極を絶縁する工程を含む方法を含んでいる。様々な実施形態では、この方法は、コンデンサをキャリア内に配置する工程を含んでいる。いくつかの実施形態では、この方法はキャリアを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含んでいる。いくつかの実施形態は、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含む方法を使用する。様々な実施形態は、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程を含んでいる。パルス制御電子機器が、コンデンサ内に電荷を蓄積させるエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える方法実施形態が含まれる。いくつかの実施形態では、ペロブスカイト誘電体は、直線的な電荷特性を誘電体に加えるために、混合物およびBTO、およびCCTOなどの他の1つまたは複数の材料を含んでいる。いくつかの実施形態では、ペロブスカイト誘電体はCCTOを含んでいる。
【0089】
本主題の実施形態は、コンデンサを回路基板に接続する工程を含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、コンデンサはソケットに挿入される。これらの実施形態のいくつかでは、ソケットは回路基板にはんだ付けされている。いくつかの実施形態は、本主題のコンデンサが取り付けられる屈曲回路を含んでいる。
【0090】
様々な実施形態では、この方法は、ペロブスカイト誘電体が移植可能なデバイス・ハウジングの内部表面に曝されるように、コンデンサを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含んでいる。
【0091】
様々な実施形態は、コンデンサが第1のペロブスカイト層を形成する工程を含む方法によって形成される方法を含んでいる。いくつかの実施形態は、第1の電極層を第1のペロブスカイト層の上に形成する工程を含んでいる。本主題の実施形態は、第2のペロブスカイト層を第1の電極層の上に形成する工程を含んでいる。いくつかの実施形態は、第2の電極層を第2のペロブスカイト層の上に形成する工程を含んでいる。いくつかの実施形態は加えて、第3のペロブスカイト層を第2の電極層の上に形成する工程と、第1および第2の電極層をパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでいる。いくつかの実施形態はまた、化学蒸着でペロブスカイト層を形成する工程を含んでいる。いくつかの実施形態では、化学蒸着はパルス蒸着を含んでいる。
【0092】
この応用例は、本主題の適応または変更実施形態を含むことを意図している。上の説明は、例示的なものであり、限定的なものではないことを意図していることを理解されたい。本主題の範囲は、このような特許請求の範囲が資格を与えられた均等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲を参照して判断すべきである。
【技術分野】
【0001】
本開示は概して、コンデンサに関し、より詳細にはソリッド・ステート設計を含むコンデンサに関する。
【背景技術】
【0002】
移植可能なデバイスは、ユーザにパルスを与えるために使用される。心調律管理デバイスがこれらの一つである。移植可能なデバイスにて使用されるコンデンサを改良するといった設計者へのプレッシャーについて継続している幾つかの必要性が存在している。
【0003】
寸法をより小さくすることが求められている。より小さいデバイスは、移植がより簡単に行えて、侵襲性が少ない。より小さいデバイスは、コンデンサをより小さくして得ることができる。コンデンサのエネルギー蓄積能力は、デバイスの寸法制約、および1つまたは複数の陽極層および陰極層を分離させる誘電体の強度によって部分的に制限される。改善された誘電体強度は、性能を高めることができる、および/またはコンデンサの寸法を小さくすることができる。単純化された構造が望ましい。現行の電解コンデンサは、電解質および電極をハウジング内に安全に封入する特徴が必要である。改善された設計により、これらの特性のいくつかに対する必要性を少なくすることができる。再化成処理をなくすことまたは少なくすることも必要である。再化成にはエネルギーが必要であり、デバイスの耐用年数が短くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
全体的に、これらの必要性の1つまたは複数に応えることができる場合にコンデンサを改良することができる。既存の設計に対するあらゆる変更は、費用効率が良く、効率的な製造方法に適合すべきである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本主題の一実施形態では、装置は移植可能なデバイス・ハウジングと、CaCu3Ti4O12を含み、陽極を陰極から絶縁する誘電体を含む、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたコンデンサと、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続されたパルス制御電子機器とを備えている。一実施形態では、コンデンサは約2.0立方センチメートルの容量を有する。一実施形態では、コンデンサは約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合される。
【0006】
別の実施形態では、装置は移植可能なデバイス・ハウジングと、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたコンデンサとを備えている。コンデンサは、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む誘電体を備えている。誘電体は陽極を陰極から絶縁する。装置はまた、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続されたパルス制御電子機器を備えている。一実施形態では、コンデンサは、約2.0立方センチメートルの容量を有する。一実施形態では、コンデンサは、約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合される。
【0007】
例示的な方法は、コンデンサの陽極およびコンデンサの陰極をCaCu3Ti4O12を含む誘電体で絶縁する工程と、移植可能なデバイス・ハウジング内にコンデンサを配置する工程と、移植可能なデバイス・ハウジング内にパルス制御電子機器を配置する工程と、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでいる。パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。一実施例では、コンデンサは、CaCu3Ti4O12を含む第1の誘電層を形成する工程と、第1の電極層を第1の誘電層上に形成する工程と、CaCu3Ti4O12を含む第2の誘電層を第1の電極層上に形成する工程と、第2の電極層を第2の誘電層上に形成する工程と、CaCu3Ti4O12を含む第3の誘電層を第2の電極層上に形成する工程と、第1および第2の電極層をパルス制御電子機器に接続する工程とを含む方法によって形成される。
【0008】
別の例示的な方法は、コンデンサの陽極およびコンデンサの陰極をCaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む誘電体で絶縁する工程と、コンデンサを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでいる。パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。一実施例では、コンデンサは、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む第1の誘電層を形成する工程と、第1の電極層を第1の誘電層上に形成する工程と、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む第2の誘電層を第1の電極層上に形成する工程と、第2の電極層を第2の誘電層上に形成する工程と、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む第3の誘電層を第2の電極層上に形成する工程と、第1および第2の電極層をパルス制御電子機器に接続する工程とを含む方法によって形成される。
【0009】
本主題の一実施形態は、エネルギー・パルスの運搬のための移植可能な装置を備えている。実施形態は、生体適合デバイス・ハウジングを備えている。実施形態は加えて、生体適合デバイス・ハウジング内に配置され、陽極および陰極を含むモノリシック・コンデンサを備えており、ペロブスカイト誘電体が陽極を陰極から分離させる。実施形態はまた、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、モノリシック・コンデンサに接続されたパルス制御電子機器を備えている。
【0010】
本主題の一実施形態は、エネルギー・パルスの運搬のための移植可能な装置を備えている。実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングを備えている。実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたコンデンサを備えている。コンデンサは、この実施形態では、複数の平面陽極および陰極層を備えている。この実施形態は、陽極周面を有する少なくとも1つの平面陽極層を、陽極周面とほぼ同一平面である陰極周面を有する少なくとも1つの平面陰極層から絶縁するペロブスカイト誘電体を備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続されたパルス制御電子機器を備えており、パルス制御電子機器はコンデンサに接続され、エネルギー・パルスを生成するためにコンデンサ内に蓄積されたエネルギーを放電するように適合される。本明細書で様々な実施形態で開示された移植可能なデバイス・ハウジングのうち、いくつかが生体適合性である。
【0011】
本主題の別の実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングと、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたコンデンサとを備えている。この実施形態では、コンデンサは、陽極を陰極から絶縁するCaCu3Ti4O12誘電体を備えている。パルス制御電子機器はこの実施形態では、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続されている。
【0012】
別の実施形態は、コンデンサの陽極およびコンデンサの陰極をペロブスカイト誘電体で絶縁する工程と、ペロブスカイト誘電体が移植可能なデバイス・ハウジングに結合されないように移植可能なデバイス・ハウジング内にコンデンサを配置する工程とを含んでいる。この実施形態は、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでおり、パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。
【0013】
別の実施形態は、コンデンサの陽極およびコンデンサの陰極をペロブスカイト誘電体で絶縁する工程と、ペロブスカイト誘電体が移植可能なデバイス・ハウジングの内部表面に曝されるようにコンデンサを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程と、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでおり、パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。
【0014】
一実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングと、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたパルス制御電子機器と、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサ手段の陰極をコンデンサ手段の陽極から隔離するための誘電手段を含む、電解質を通して電荷を運ぶことなく治療パルス用の電荷を蓄積するコンデンサ手段とを備えている。
【0015】
加えて、本明細書で言及した実施形態の1つまたは複数での使用に対する様々な選択肢を論じる。選択肢は、約2000〜約30000の範囲に入る誘電定数を与えるペロブスカイトを選択することを含んでいる。実施形態は任意選択で、CaCu3Ti4O12を含むペロブスカイト誘電体を含んでいる。いくつかの実施形態は任意選択では、BaTiO3を含むペロブスカイトを含んでいる。実施形態は、最大800ボルトで動作するように設計されている。多数の実施形態が含まれ、そのうちのいくつかは、独自の層構成を有する。本主題のコンデンサが除細動器内で使用される実施形態が示されている。ペースメーカの実施形態も考えられる。
【0016】
本主題の一実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングを備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、陽極を陰極から絶縁するペロブスカイト誘電体を含むコンデンサを備えている。この実施形態は、コンデンサに接続され、コンデンサを少なくとも部分的に覆っているキャリアを備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサに接続され、コンデンサを少なくとも1つの刺激電極に接続させ、コンデンサ内に蓄積された電荷を刺激電極に放電するように適合されるパルス制御電子機器を備えている。
【0017】
本主題の別の実施形態は、キャリア内のコンデンサの中にペロブスカイト誘電体で陰極から絶縁された陽極を有するコンデンサを配置する工程を含んでいる。この実施形態は、キャリアを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含んでいる。この実施形態は、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含んでいる。この実施形態はまた、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程を含んでいる。この実施形態では、パルス制御電子機器は、電荷をコンデンサに蓄積するエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える。
【0018】
本主題の一実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジングを備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置されたパルス制御電子機器を備えている。この実施形態は加えて、移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、コンデンサ手段の陰極をコンデンサ手段の陽極から隔離する誘電手段を備えた、電解質を通して電荷を運ぶことなく治療パルス用の電荷を蓄積するコンデンサ手段を備えている。この実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング内のコンデンサの位置を固定するキャリア手段を備えている。
【0019】
加えて、本明細書で言及した実施形態の1つまたは複数での使用に対する様々な選択肢を論じる。選択肢は、約2000〜約30000の範囲に入る誘電定数を与えるペロブスカイトを選択することを含んでいる。実施形態は任意選択で、CaCu3Ti4O12を含むペロブスカイト誘電体を含んでいる。いくつかの実施形態は任意選択では、BaTiO3を含むペロブスカイトを含んでいる。実施形態は、最大800ボルトで動作するように設計されている。多数の実施形態が含まれ、そのうちのいくつかは、独自の層構成を有する。本主題のコンデンサが除細動器内で使用される実施形態が示されている。ペースメーカの実施形態も考えられる。
【0020】
本主題のコンデンサが移植可能な除細動器内で使用される実施形態が示されている。
この要約は、本出願の教示のいくつかの概略であり、本主題の排他的または完全な扱いであることを意図するものではない。本主題に関するさらなる詳細が、詳細な説明および添付の特許請求の範囲内で分かる。他の態様は、それぞれ限定的な意味で解釈すべきでない、以下の詳細な説明を読んで理解し、その一部をなす図面を見れば当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその法的均等物によって規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本主題の一実施形態による、移植可能なデバイスを示す図。
【図2】本主題の一実施形態による、ソリッド・ステート・コンデンサ内の電極を示す図。
【図3】本主題の一実施形態による、基板上にあるソリッド・ステート・コンデンサのコンデンサ電極を示す図。
【図4】本主題の一実施形態による、ハウジング内のソリッド・ステート・コンデンサの部分断面図。
【図5】本主題の一実施形態による、患者に移植された状態の、ソリッド・ステート・コンデンサを含むシステムを示す図。
【図6】本主題の一実施形態による、ソリッド・ステート・コンデンサの電極層を示す図。
【図7】本主題の一実施形態による、移植可能なデバイスの展開図。
【図8】本主題の一実施形態による、コンデンサの部分断面図。
【図9】本主題の一実施形態による、キャリアに接続されたコンデンサの上面図。
【図10】本主題の一実施形態による、キャリアに接続されたコンデンサを含む移植可能な医療用デバイスを示す図。
【図11】本主題の一実施形態による、コンデンサ縁部に沿って延びるキャリアに接続されたコンデンサの斜視図。
【図12】本主題の一実施形態による、キャリアによって結合されたコンデンサの斜視図。
【図13】本主題の一実施形態による、コンデンサおよびキャリア構成部品の展開斜視図。
【図14】本主題の一実施形態による、キャリア構成部品に接続されたコンデンサの斜視図。
【図15】本主題の一実施形態による、基板に接続されたコンデンサの斜視図。
【図16】本主題の一実施形態による、接続タブを有するコンデンサの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0022】
本主題の以下の詳細な説明は、本主題を実施することができる特定の態様および実施形態を例として示す、添付の図面内の主題に言及する。これらの実施形態は、当業者が本主題を実施することを可能にするように、十分詳細に記載されている。本開示の「1つ」、または「様々な」実施形態への言及は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、このような言及は複数の実施形態が考えられる。以下の詳細な説明は例証的なものであり、限定する意味で解釈するものではない。本主題の範囲は、特許請求の範囲が資格を与えられた法的均等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲によって規定されるものである。
【0023】
本主題は、ソリッド・ステート・コンデンサ用の改良型の方法および装置に関する。静電容量は、式1の以下の式によって算出される。
【0024】
【数1】
式1では、Cは静電容量、kは誘電定数、Eは誘電率、Aは電極の面積、dは電極間の距離に関する。式1は、大きな静電容量は、電極の面積(A)を大きくすること、電極間の距離(d)を小さくすること、または電極を分離させる誘電体の誘電定数(k)を大きくすることの何れかによって達成することができることを示している。本主題は、大きな誘電定数およびほぼ直線的な電荷特性を与える誘電体を含んでいる。特に、本主題はソリッド・ステート・コンデンサに関連する。
【0025】
セラミック・コンデンサの誘電定数を良くする様々な方法が知られている。例示的な方法が、例えば、全体を本明細書に参照として援用する米国特許第5,808,856号、第5,680,685号、および第5,603,147号に記載されている。
【0026】
本主題の様々な実施形態は、ほぼ直線的な電荷特性を有するセラミック・コンデンサを備えている。除細動電気刺激治療を行う移植可能な医療用デバイスでは、デバイスによって運ばれる治療波形の形態を制御することができることが重要である。ほぼ直線的な電荷曲線を備えたコンデンサを選択することにより、デバイスによって運ばれる電気刺激治療の波形の形態へのより優れた制御が可能になる。
【0027】
一実施例では、移植可能なデバイスは、ほぼ直線的な電荷特性を有するペロブスカイト誘電体を含むコンデンサを備えている。多くの誘電体は、強誘電性を示す、すなわち、一定の付加電流での電圧の非直線的増加を示す。このような非直線性は、誘電体の飽和を示し、その結果、大きな電圧および非直線的電荷曲線を備えた小さな増分静電容量につながる。
【0028】
本移植可能な医療用デバイスは、非強誘電性を備えた誘電体を利用する。非強誘電性誘電体は、ほぼ直線的な電荷曲線、すなわち一定の付加電流での時間の経過による電圧のほぼ一定の増加を示す。
【0029】
例示的な移植可能な医療用デバイスでは、コンデンサは、0Vの初期電圧および約800Vの最終電圧で6秒間、16mAの一定電流で帯電される。電圧/秒の増加が6つの秒増分全てにおいてほぼ一定である場合に、ほぼ直線的な電荷が得られる。この実施例では、このような増分は約133V/秒である。
【0030】
いくつかの実施形態は、ほぼ直線的な電荷特性を示す、カルシウム銅酸化チタン誘電体(CCTO)を含んでいる。CCTOの化学式は、CaCu3Ti4O12である。いくつかのCCTOコンデンサは、少なくとも15,000〜18,000の誘電定数(k)を有する。
【0031】
追加の実施形態は、チタン酸バリウム(「BTO」)、およびBTOだけが持っていないほぼ直線的な電荷特性を与える他の成分の混合物を含んでいる。BTOは、BaTiO3の化学式を有する。チタン酸バリウムだけが、許容できない非直線的電荷特性を有する。しかし、BTOおよびCCTOなどの別の材料の混合物は、ほぼ直線的な電荷特性を与えることができる。したがって、例示的な実施形態は、CCTOとのチタン酸バリウムの混合物で形成されるセラミック・コンデンサを備えている。
【0032】
図1は、本主題の一実施形態による、移植可能なデバイス100を示している。本主題の様々な実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング110を備えた装置を含んでいる。加えて、様々な実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング110内に配置されたコンデンサ104を含んでいる。コンデンサ104は、様々な実施形態で、陽極を陰極から絶縁するペロブスカイト誘電体を備えている。本主題は、ペロブスカイトが唯一の誘電絶縁体であるコンデンサに限るものではないことに留意されたい。ペロブスカイトおよび他の材料の組合せである誘電体を有するコンデンサも考えられる。加えて、構成部品および互いに対するその配向の図示した構成は、本主題で考えられる構成の1つにすぎないことに留意されたい。
【0033】
様々な実施形態は、コンデンサ・ケースを備えていないコンデンサ104を含んでいる。コンデンサ・ケースは様々な実施形態では、コンデンサ・サブ構成部品を入れる物理的外殻構造を与える。様々な実施形態で、コンデンサ自体はチップである。様々な実施形態では、コンデンサ104のペロブスカイト誘電体は、移植可能なデバイス・ハウジング110の内部表面112に対して少なくとも部分的に開かれている。いくつかの実施形態では、コンデンサ電極は、移植可能なデバイス・ハウジングの内部表面112に対して少なくとも部分的に開かれている。様々な実施形態では、少なくともいくつかのコンデンサ構成部品は内部表面112に曝されている。
【0034】
プラスチック内に包装されたコンデンサが、様々な実施形態で考えられる。いくつかの実施形態は、電気絶縁性ケーシングによって少なくとも部分的に囲まれたコンデンサを含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、絶縁性ケーシングは内部表面112に曝されている。これらの実施形態のいくつかは、熱収縮フィルム内に入れられたコンデンサを含んでいる。
【0035】
様々な実施形態は加えて、移植可能なデバイス・ハウジング110内に配置され、コンデンサ104に接続されたパルス制御誘電体106を含んでいる。様々な実施形態では、パルス制御電子機器は、除細動器電子機器を含んでいる。様々な実施形態では、パルス制御電子機器106は、コンデンサ104内に蓄積された電荷を刺激電極114に放電するように適合される。様々な実施形態では、電荷は治療効果があるように選択される。除細動を行うための治療効果のあるパルスが考えられる。加えて、電気的除細動に影響を与えるための治療効果のあるパルスが考えられる。心臓をペースメーキングための治療効果のあるパルスが考えられる。加えて、他の疾病を治療するための治療効果のあるパルスが本主題によって考えられる。
【0036】
パルス制御電子機器106は、様々な実施形態で、少なくとも1つの刺激電極114に接続されている。加えて、いくつかの実施形態は、電極114をパルス制御電子機器106に接続させ、移植可能なデバイス・ハウジング110に対して密封されたリード線116を含んでいる。
【0037】
いくつかの実施形態では、移植可能なデバイス・ハウジングは電極システムの一部である。例えば、金属ケースを有する実施形態は、陽電極または陰電極のいずれかの一部などのケースを利用することができる。本主題は、これに限らないが、ステンレス鋼、チタニウムまたはその組合せを含むデバイスケースが考えられる。本主題は加えて、本明細書には明確には挙げていない金属を含んでいる。
【0038】
本主題の様々な実施形態は、CCTOを含むペロブスカイト誘電体を含んでいる。本主題の追加の実施形態は、BaTiO3と組み合わされたCCTOを含むペロブスカイト誘電体を含んでいる。以下は、CCTOコンデンサを製造する方法の一実施例である。
【0039】
例示的な方法では、CCTOセラミック・ペレットは、従来のソリッド・ステート反応方法によって調合される。高純度CaCO3(99.99%)、CuO(99.9%)、およびTiO2(99.99%)粉末は、約24時間ボール・ミル粉砕され、11時間900℃で焼成される。粉末は、押されてペレットになる。ペレットは、3時間空気中で1100℃で環状炉内で焼結される。白金電極は、ペレット面上でスパッタリングされる。いくつかの実施形態では、電極は2mm幅、10mm長さ、および2mmの間隔である。一実施形態では、ACインピーダンス測定が、100mVのAC電圧が加えられた状態で、1Hz〜10MHzの周波数範囲にわたって常温と375℃の間で行われた。様々な実施形態では、0〜5Vの間のDCバイアスが、非直線性効果を調べるために電極間に加えられた。いくつかの実施形態では、インピーダンス・スペクトルが、直列に接続された粒子および粒子境界領域に対して、2つの並列RC素子を備えた等価回路を使用してモデリングされた。このモデルは、多結晶CCTOセラミックの大きなDC(合計)抵抗を生じさせる遮断粒子境界領域と直列に比較的小さなバルク抵抗を捕捉する。観察されたスペクトルは、原点からずれた複素インピーダンス平面内に単一の明確な半円を生じさせて、それぞれのRおよびC値の解析を可能にする。
【0040】
本主題の実施形態は、改善されたエネルギー密度を有するコンデンサを示している。例えば、本主題のいくつかのコンデンサは、コンデンサ容量の約20.5ジュール/立方センチのエネルギー密度を有する。いくつかの実施形態は、約41ジュールを蓄積するように適合されるコンデンサを備えている。いくつかの実施形態は、約800ボルトで約41ジュールを蓄積する。
【0041】
改善されたエネルギー密度は、部分的に改善された絶縁能力を有する誘電体により可能である。本主題の実施形態は、少なくとも2000の誘電定数を有するコンデンサを含んでいる。いくつかの実施形態は、約3900の定数を備えたコンデンサを有する。追加の実施形態は、少なくとも15,000〜18,000の誘電定数を有する。誘電体の強度は、部分的に誘電体の厚さによるものである。より厚い誘電体は、大きな電荷量の蓄積に有用である。様々な実施形態では、厚い誘電コーティングは損傷の影響をより受け易い可能性がある。
【0042】
誘電定数は、部分的にコンデンサに加えられた電圧の周波数によるものである。本主題の様々な実施形態は、コンデンサに120Hzの電圧を加える。加えて、周波数値が可能である。
【0043】
改善されたエネルギー密度により、小さな寸法を有するコンデンサが可能になる。本主題は、約0立方センチ〜約4立方センチまでの容量を有するコンデンサを可能にする。本主題のいくつかのコンデンサは、約2立方センチの容量である。
【0044】
本主題のいくつかのコンデンサ実施形態は、約2立方センチの容量を有するコンデンサを使用して、800ボルトで41ジュールのエネルギーを蓄積することが可能である。このような容量でこのような電圧でのこのようなエネルギー・レベルを蓄積することは、以前のコンデンサ設計では可能ではなかった。このような設計は、空間を節約し、患者の快適性を良くし、移植処置を単純化する。このような設計は、現在知られている治療を施すことが可能である。このような設計により、許容されないほど大きなコンデンサを必要とすることによって以前は妨げられていた新しい設計が可能になる。
【0045】
図1は、本主題のコンデンサの1つの応用例を示している。本主題では、様々な移植可能なデバイスが考えられる。本主題は、これに限らないが、ペースメーカ、除細動器、鬱血性心不全デバイス、および/またはその組合せなどの応用例に及ぶ。このリストは、本主題の排他的または完全なものではなく、コンデンサを使用した追加の応用例が考えられる。本主題は、コンデンサを必要とする様々な応用例での使用に適していることに留意されたい。これらの応用例は、移植可能なデバイス、および移植されないデバイスを含んでいる。
【0046】
デバイス100は、リード線システム116を含んでいる。様々な実施形態では、リード線システム116は治療部位にまで及ぶ。様々な実施形態では、リード線システム116はハウジング110に対して密封されている。これらの実施形態のいくつかでは、ヘッダ102がリード線システムをハウジング110に密封する。本主題のいくつかの実施形態では、治療部位は患者の心臓を含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、電極114は患者の心臓と接触している。治療を対象とした追加の領域が、加えて考えられる。
【0047】
電子機器106を含むモニタ100の部分が、略図的に示されている。様々な実施形態では、電子機器106は患者の活動を監視することが可能である。追加の実施形態では、電子機器106は、患者に治療を施すことを調整することが可能である。治療を施すために電源を案内するのに電子機器106によらない実施形態がまた、本主題によって考えられる。
【0048】
本主題の様々な実施形態は、電源を含んでいる。いくつかの実施形態は、電池108を含んでいる。追加の実施形態は、コンデンサ104を含んでいる。本明細書で論じられるコンデンサは、様々な実施形態で、デバイス100で使用される。
【0049】
図2は、本主題の一実施形態による、ソリッド・ステート・コンデンサ内の電極を示している。この実施形態は、第1の電極202、第2の電極206、および第1の電極202と第2の電極206の間に配置された誘電層204を示している。いくつかの実施形態では、第1の電極202は陽極である。いくつかの実施形態は、陰極である第2の電極206を備えている。様々な実施形態では、誘電層は、ほぼ直線的な電荷特性を示すペロブスカイトを含んでいる。これは、誘電体が1つの電極を別の電極からどのように分離させるかを基本的に示している。本主題は、本特許出願で明白に表現されていないものを含む追加の構成を含んでいる。
【0050】
図示した実施形態は、第1の電極202、第2の電極206、およびモノリシック・コンデンサ内に構成された誘電層204を示している。このような構成では、陽極および陰極は同じ構造で固定される。本主題は、モノリシック実施形態に限るものではない。さらに、本主題は、いくつかの実施形態が多数のモノリシック・コンデンサを含んでいるので、単一のモノリシック・コンデンサを示す実施形態に限るものではない。
【0051】
様々な包装選択肢が、本主題によって考えられる。いくつかの実施形態は、パッケージ内に複数の電極および関連する誘電体を入れている。いくつかのパッケージ実施形態は、電気絶縁性である。いくつかのパッケージ実施形態は、複数の電極に成形される。絶縁性ポリマーを含むパッケージ実施形態が考えられる。
【0052】
複数の電極を別のコンデンサ構成部品または別のデバイス構成部品に接続する様々な相互接続設計が、考えられる。本主題は、これに限らないが、金属配線、ビア、およびワイヤ・ボンディングを含んでいる。追加の相互接続特性も考えられる。
【0053】
図3は、本主題の一実施形態による、基板上にあるソリッド・ステート・コンデンサのコンデンサ電極を示している。様々な実施形態は、ほぼ直線的な電荷特性を有する第1のペロブスカイト層302が基板300上に配置されたコンデンサを含んでいる。コンデンサは、様々な実施形態で、第1のペロブスカイト層302上に配置された第1の電極層304を備えている。様々な実施形態は、第1の電極層304上に配置された第2のペロブスカイト層306を含んでいる。本主題の実施形態は、第2のペロブスカイト層306上に配置された第2の電極308を含んでいる。いくつかの実施形態は、第2の導電性電極308上に配置された第3のペロブスカイト層310を含んでいる。このような層状の配置は、本主題のいくつかの実施形態で見られる。追加の実施形態は、代替配置を含んでいる。様々な実施形態では、層は連続して層状312となっている。
【0054】
本主題の一実施形態は、基板上の第1のCCTO層を含んでいる。実施形態では、第1の電極層はCCTO層上に配置されている。第2のCCTO層は、この実施形態では第1の電極層上に配置されている。この実施形態では、第2の導電性電極は第2のCCTO層上に配置されている。この実施形態は、第2の導電性電極上に第3のCCTO層を含んでいる。いくつかの実施形態では、BTOおよびCCTOの混合物は、ほぼ直線的な電荷特性を有する誘電体を得るために使用される。
【0055】
図示した実施形態は、ほぼ直線的な電荷特性を有する第1の誘電体、第1の電極、第2の誘電体、第2の電極、およびモノリシック・コンデンサ内に構成された第3の誘電体を示している。このような構成では、陽極および陰極は同じ構造内で固定されている。本主題は、モノリシック・コンデンサ実施形態に限るものではない。さらに、本主題は、いくつかの実施形態が多数のモノリシック・コンデンサを含んでいるので、単一のモノリシック・コンデンサを示す実施形態に限るものではない。
【0056】
図4は、本主題の一実施形態による、ハウジング内のソリッド・ステート・コンデンサの部分断面図を示している。この実施形態は、中にコンデンサ410が配置されたハウジング402を含んでいる。図示したコンデンサは、ペロブスカイト誘電体404、第1の電極406、および第2の電極408を備えている。図示した実施形態は、電極406、408を入れたペロブスカイト誘電体を含んでいる。図では、ハウジング402をコンデンサ410に物理的に相互接続していない。様々な実施形態では、ハウジング402とコンデンサ410の間の当接は、コンデンサ410が外力でハウジング402に保持されている限りは存在する。これは、本主題の一実施形態である。異なる幾何形状、電極構成、誘電体構成、および/またはハウジング構成を特徴とする追加の実施形態も考えられる。
【0057】
図5は、本主題の一実施形態による、患者に移植された状態の、ソリッド・ステート・コンデンサを備えたシステムを示している。システム500は、ペロブスカイト誘電体機構を有するコンデンサを備えた、移植可能な医療用デバイス502を示している。システム500は加えて、電極504を備えている。様々な実施形態では、リード線506が電極504と移植可能な医療用デバイス502の間に延びている。電極504は、様々な実施形態で、心臓508内に置かれている。追加の実施形態は、電極を人体解剖構造の追加の部分に配置する。多数の電極実施形態が本主題に適合するので、本主題は単一の電極に限るものではない。様々な実施形態は、電気回路を作るのに必要な電極の1つである、移植可能なデバイス502のデバイス・ハウジングを含んでいる。様々な実施形態では、ハウジング電極は、治療回路を画定するために電極504と対になっている。これは、エネルギー運搬のための1つのシステムであり、ハウジングが電極でないものを含む他のシステムが本主題で考えられる。
【0058】
図6は、本主題の一実施形態による、ソリッド・ステート・コンデンサの電極層を示している。図は、中にコンデンサ600が配置されたケース602、614を含んでいる。様々な実施形態では、ケース602、614は電極の陽極と電気的に接続されている。いくつかの実施形態では、ケース602、614は陽極である。追加の実施形態では、ケース602、614は陰極である。様々な実施形態では、コンデンサは、ほぼ直線状の電荷特性を示す第1のペロブスカイト層604、第1の電極606、第2のペロブスカイト層608、第2の電極610、および第3のペロブスカイト層612を備えている。
【0059】
本主題の様々な実施形態は、コンデンサ・サブ構成部品を格納するための追加のハウジングを必要とすることなく、移植可能なデバイス・ハウジング602、614がコンデンサ600を格納する包装構成を含んでいる。例えば、本主題は、電解質保持ハウジングを必要としない。これは少なくとも、第1のペロブスカイト層604および第3のペロブスカイト層612の絶縁性によるものである。様々な実施形態では、第1のペロブスカイト層604および第3のペロブスカイト層612は、ハウジング602、614に結合されない。追加の実施形態では、第1のペロブスカイト層604および第3のペロブスカイト層612は、ハウジング602、614に結合されている。図示した断面は、本主題のいくつかの実施形態に対する、移植可能な医療用デバイスの代表的な断面である。本主題は、コンデンサ600がハウジング602、614と当接しない実施形態を含んでいることに留意されたい。
【0060】
図7は、本主題の一実施形態による、移植可能なデバイスの展開図である。図示した実施形態は、少なくとも部分的に湾曲している形状因子を有するコンデンサ702を示している。電子機器704、および電池706が加えて図示されている。構成部品702、704、706を受けるように適合されるケース708が図示されている。コンデンサ702および他の構成部品704、706の形状因子により、組み付け後にケース内に留まる割れ目を最小限に抑えながら、ケース内の包装が可能になる。ケース708の湾曲は様々な実施形態では、部分的に快適性に基づく、患者の好みに一致する。本主題のいくつかの実施形態で、コンデンサ702は、コンデンサ電極がそれに沿って層状となっているベクトルと直交する表面に沿って湾曲している。様々な実施形態では、本主題のコンデンサは、層状方向に延びているベクトルに沿った断面に沿った湾曲プロファイルを呈する。これらは、本主題における例であるが、本主題の排他的なものではない。本主題は加えて、コンデンサ、電池、および追加の構成部品が互いの上で層状になっている構成を含んでいる。
【0061】
図8は、本主題の一実施形態による、コンデンサの部分断面である。本主題のいくつかの実施形態では、ペロブスカイト・コーティング804は、コンデンサ・ケーシング802に物理的に接続されている。これらの実施形態のいくつかは、ケース802内に包装された構成部品がケース802と構成部品808の間に配置されたペロブスカイト層を有するように、コンデンサ・ケース802の内部表面に塗布されたCCTOコーティングを含んでいる。また、構成部品808およびペロブスカイト・ライニング804が接触できないことにより画定される空間806が図示されている。このような空間は任意であり、本主題で考えられる追加の実施形態には存在しない。
【0062】
図9は、本主題の一実施形態による、キャリアに接続されたコンデンサの上面図である。本主題の様々な実施形態は、コンデンサ902に接続されたキャリア904を含んでいる。いくつかの実施形態では、キャリア904はコンデンサ902を少なくとも部分的に覆っている。追加の実施形態では、キャリア904はコンデンサ902を完全に覆っている。これらの実施形態では、キャリア904は、コンデンサ902への電気接続を可能にするように構成されている。いくつかの実施例は、コンデンサ端子が通過する、キャリア904内の孔を含んでいる。
【0063】
キャリア904は、1つまたは複数の材料からなっている。様々な実施形態では、キャリア904は電気絶縁性である。いくつかの実施形態では、キャリア904は、少なくとも部分的に硬化された樹脂を含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、樹脂としては熱硬化プラスチックが挙げられる。熱硬化性でないプラスチックが加えて、本主題で考えられる。エポキシを含んでいる樹脂は、いくつかの実施形態で使用される。
【0064】
様々な実施形態では、キャリアはゴムを含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、キャリアは、コンデンサ周りで弾性変形したゴム片を含んでいる。いくつかの実施形態では、複数のゴム片は、コンデンサに接続され、コンデンサを少なくとも部分的に覆っている。
【0065】
図10は、本主題の一実施形態による、キャリアに接続されたコンデンサを備えた移植可能な医療用デバイス1000を示している。様々な実施形態は、移植可能なデバイス・ハウジング1004、移植可能なデバイス・ハウジング1004内に配置され、陽極を陰極から絶縁するペロブスカイト誘電体を含むコンデンサ1012、およびキャリア1010を含んでいる。様々な実施形態が、電池1008を含んでいる。
【0066】
様々な実施形態では、キャリアが電気絶縁を行う。様々な実施形態では、キャリアは衝撃絶縁を行う。キャリアは加えて、移植可能な医療用デバイス内で他の構成部品に対するコンデンサ1012の位置を固定するように働く。
【0067】
様々な実施形態では、パルス制御電子機器1006が、移植可能なデバイス・ハウジング1004内に配置され、コンデンサ1012に接続されている。様々な実施形態では、パルス制御電子機器1006はコンデンサ1012を少なくとも1つの刺激電極1014に接続する。様々な実施形態では、パルス制御電子機器1006は、刺激電極1014に対してコンデンサ内に蓄積された電荷を放電するように適合される。いくつかの実施形態では、刺激電極1014がある。いくつかの実施形態では、デバイス・ハウジング1004は電極である。いくつかの実施形態では、デバイス・ハウジング1004は電極ではない。いくつかの実施形態では、多数の電極が使用される。本主題のいくつかの実施形態は、刺激電極1014をヘッダ1002に接続するためにリード線1016を使用して、これによりデバイス・ハウジング1004内に配置された電子機器への密封導電性回路が提供される。
【0068】
本主題の様々な実施形態では、コンデンサ1012は、キャリアとして働く回路基板に接続されている。これらの実施形態のいくつかでは、回路基板は移植可能なデバイス・ハウジングに接続されている。これらの実施形態のいくつかでは、回路基板は実質的に、移植可能なデバイス・ハウジングに対するコンデンサの位置を固定する。これらの実施形態のいくつかでは、回路基板は剛性であり、ハウジング1004の内部に当接するような寸法をしている。追加の実施形態では、支持構造はハウジング1004内に配置されており、これによりハウジング1004内側の1つまたは複数の構成部品の位置を固定する。これらの実施形態のいくつかでは、回路基板は、回路基板の位置がハウジング1004に対して固定されるように、支持構造に接続されている。
【0069】
図11は、本主題の一実施形態による、コンデンサ縁部に沿ってキャリアに接続されたコンデンサの斜視図である。コンデンサ1104はD字形をしているが、追加の実施形態では、コンデンサは、これに限らないが、矩形、円形、楕円形、または他の対称的または非対称的形状を含む別の形状である。
【0070】
様々な実施形態では、キャリア1102は適合したフィルムである。いくつかの実施形態では、キャリア1102は、コンデンサ1104の縁部面1106をほぼ覆っている。このような周面フィルム構成は、本主題によって考えられる実施形態のいくつかにすぎない。本明細書で明らかに示されているものに加えて、他の構成が存在する。
【0071】
様々な実施形態では、周面フィルム1102を含む適合フィルムは、熱収縮フィルムである。追加の実施形態は、熱成形変化を含んでいる。熱成形実施形態は、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエステル、ポリエーテルイミド、PFAおよびPTFAを含む、TEFLONおよびTEFLONを使用した材料、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリイミド、およびポリエチレンテレフタレートグリコール(PFTG)を含む様々な材料を使用している。TEFLONは、101 West 10th St.,Wilmington,DE 19898のイー アイ デュポン ドゥ ヌモール アンド カンパニー コーポレーション社の登録商標である。様々な実施形態は、約150℃〜約250℃にわたる温度で形成された部品を含んでいる。熱成形部品を形成する持続時間は、部品の形状および材料要件によって可変である。
【0072】
いくつかの熱収縮フィルム実施形態では、最終適合熱収縮フィルムは、リング形または管形フィルムとして始まる。いくつかの実施形態は、管の軸方向長さに沿って平行に延びる継目を有する。追加の実施形態は継目がない。継目のない変更形態は、継目実施形態を凌ぐ様々な利点を提供するが、幅広く利用可能ではない。周面フィルム1102は、様々な実施形態で、コンデンサ1104に適合されている。これは様々な実施形態では、周面フィルム1102をコンデンサ1104に適合させ、その後、周面フィルム1102をコンデンサ1104に対して収縮させることを含む。いくつかの実施形態では、管壁面は、コンデンサ1104の縁部1106に実質的に当接する。フィルムは、様々な実施形態では、コンデンサが結合されるようにコンデンサに適合させられる。様々な熱収縮フィルムが、本主題で考えられる。1つの熱収縮フィルムは、ポリエチレンテレフタレート(PET)を含んでいる。様々な追加のポリマーとしては、ポリオレフィン、ポリイミド、MYLAR、PTFE、PVC、フッ素化エチレンプロピレン(FEP)、ペルフルオロアルキル(PFA)、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、PETG、またはこれらの共重合体の組合せが挙げられる。MYLARは、101 West 10th St.,Wilmington,DE 19898のイー アイ デュポン ドゥ ヌモール アンド カンパニー コーポレーション社の登録商標である。
【0073】
様々な実施形態では、フィルム1102は金属を含んでいる。これらの実施形態のいくつかは、金属でラミネート加工されたプラスチックを含んでいる。本主題の様々な実施形態は、フィルム1102に入射するレーザ光に抵抗するのに有用である。加えて、本主題の様々な実施形態は、電磁干渉を制御するのに有用である。これらの利点は、本主題の排他的または完全なものではない。
【0074】
様々な実施例では、熱収縮フィルムは色がない。いくつかの色のない実施形態は、ほぼ透明である。ほぼ透明な熱収縮フィルムは、見にくいので、処理および使用を管理するのが難しい。これらの実施形態のいくつかでは、淡い色または色が熱収縮フィルムに加えられる。熱収縮フィルムの淡い色または色により、使用者は処理中および使用中にフィルムを見ることが可能になる。
【0075】
フィルムを適合させることは、様々な実施形態では、「熱収縮」を含んでいる。この方法の様々な実施例は、コンデンサに設置されると、熱源でプラスチックを加熱する工程を含む。様々な実施形態は、従来の熱源を使用するが、追加の熱源は熱放射または熱放射および対流の組合せを利用する。熱収縮の様々な方法が、本主題で考えられる。いくつかは、約150℃〜約250℃までの範囲の温度で熱源で熱収縮フィルムを加熱する。加熱の持続時間は、約10秒〜約10分までの範囲にわたる。いくつかの実施形態では、約5分の冷却期間が、コンデンサ1104に下流側処理工程を行う前に、材料を安定化させることを可能にするために使用される。
【0076】
様々な性状を有する熱収縮フィルムが、本主題で考えられる。いくつかの熱収縮構成は、第1の方向に第1の速度で収縮し、第2の方向に第2の速度で収縮するように適合される。様々な実施形態では、材料は普遍的で一貫した速度で収縮する。一実施形態では、材料は約3.7:1の比率以下で収縮する。いくつかの実施形態では、材料は約0〜約3:1まで第1の方向1108に収縮する。これらの実施形態のいくつかでは、材料は、第1の方向と垂直な第2の方向1110に約0に収縮する。これらの実施形態のいくつかでは、第2の方向が約0より大きい場合、周面は縁部1106を覆わない。
【0077】
様々な厚さの熱収縮管またはフィルムが、本主題で考えられる。例えば、0.0127ミリ(約0.0005インチ)〜0.0508ミリ(約0.002インチ)の管壁面厚さを備えた管が、本主題で考えられる。管は、管外周に対するコンデンサ外周の様々な比率でコンデンサに嵌合される。コンデンサに嵌合された管の実施例は、約0.95:1〜約1.1:1の周面長さに対する管外周の比率を含んでいる。コンデンサ容量比率に対する0.95:1の未収縮管の部分組合せには、コンデンサに係合させる前に熱収縮フィルムをある程度伸ばすことが必要である。
【0078】
様々な実施形態は、電気絶縁性である。例えば、いくつかの実施形態では、1つまたは複数の適合したフィルムが、コンデンサと導電性ケースの間に配置され、コンデンサを導電性ケースから電気的に絶縁する。
【0079】
図12は、本主題の一実施形態による、キャリアによって結合されたコンデンサの斜視図である。様々な実施形態は、コンデンサ1204を入れるバンド・フィルム1202を含んでいる。様々な実施形態では、バンド・フィルム1202は熱収縮フィルムである。様々な実施形態では、適合したバンド・フィルム1202は、バンド・フィルム1202が上表面1206および上表面1206と対向する底表面と交差した状態で、コンデンサ1204の周りで結合されている。バンド・フィルム1202はいくつかの実施形態では、管の形をしており、コンデンサの周縁部1208と垂直なコンデンサの中心周りに延びている。様々な実施形態では、バンド・フィルム1202はコンデンサ1204の上に嵌合され1210、バンド・フィルム1202は非適合状態であり、その後、コンデンサ1204に適合される。
【0080】
図示したバンド・フィルム1202は、曲線態様を有する。様々な実施形態では、非適合状態にあるフィルムは、これらの態様を呈していない。曲線態様は、様々な実施形態では、いくつかの熱収縮フィルムの非直線収縮速度の積である。本主題の様々な実施形態は特に、これらの非直線収縮速度を補償するように設計されている。例えば、いくつかの実施形態では、コンデンサにさらに適合させなければならないバンド・フィルムは、覆われる材料の寸法の約95%から材料の寸法の約110%までの外周を有する。様々な実施形態では、バンド・フィルムの幅は、0.635センチ(0.25インチ)〜約3.175センチ(1.25インチ)までである。幅は、適合されたバンド・フィルム1202がコンデンサ処理および使用の際に丈夫であることを保証するように選択される。
【0081】
様々な実施形態では、バンド・フィルムは他の適合されたフィルムと組み合わせられる。例えば、いくつかの実施形態では、周面熱収縮フィルムはバンド熱収縮フィルムと組み合わせられる。他の構成も可能である。これらの実施形態のいくつかでは、バンド・フィルムの全てが、熱収縮方法を使用してすぐに収縮される。追加の実施形態では、フィルムは、次の熱収縮方法を使用して、順次適合される。これらの正確な言及は、限定することを意図したものではなく、本主題から逸脱することなく同時およびその後の動作の組合せが可能である。
【0082】
図13は、本主題の一実施形態による、コンデンサおよび関連構成部品の展開斜視図である。様々な実施形態では、バンド・フィルムが、1つまたは複数の予備成形外殻に部分的に入れられたコンデンサ1304の周りに配置されている。他の実施形態は、コンデンサ1304の縁部1306に適合された周面フィルムとバンド・フィルムを組み合わせる。一実施形態では、予備成形外殻は、上部1302および底部1308を備えている。図示した予備成形外殻は、熱収縮変更形態のものであるが、本主題はそれに限るものではない。例えば、熱成形外殻を使用することもできる。予備成形外殻のいくつかの実施形態は、最初にマンドレルまで収縮され、その後、マンドレルから取り除かれ、コンデンサに加えられた適合される熱収縮フィルムを含んでいる。
【0083】
図14は、本主題の一実施形態による、コンデンサの斜視図である。図は、使用位置で接触する予備成形外殻1402、1406を示している。追加の実施形態では、予備成形外殻は使用中に接触しない。一実施形態では、予備成形フィルムは、使用位置で、重ね継手1404と交差する。しかし、突き合わせ継手などの他の構成も可能である。
【0084】
図は加えて、コンデンサ1408および予備成形外殻1402、1406を結合するバンド・フィルム1410を示している。周面フィルムは加えて、他の実施形態で使用される。本明細書に挙げた構成は、本主題の排他的または完全なものではなく、追加の実施形態が本主題で考えられる。
【0085】
図15は、本主題の一実施形態による、基板に接続されたコンデンサの斜視図である。様々な実施形態では、キャリアは基板を備えている。いくつかの実施形態では、基板は回路基板である。これらの実施形態のいくつかでは、コンデンサは回路基板の回路に接続されている。様々な実施形態では、回路基板はグラフファイバを含んでいる。様々な実施形態では、回路基板は屈曲回路を備えている。様々な実施形態では、回路基板は屈曲回路基板である。様々な実施形態では、キャリアは回路基板に接続されたソケットを備えている。これらの実施形態のいくつかでは、ソケットはプラスチックである。様々な実施形態では、回路基板は貫通孔機構を含んでいる。本主題のいくつかの回路基板は、SMT取付設計を含んでいる。
【0086】
様々な実施形態では、コンデンサ1502の端子1506は回路基板1504に接続されている。追加の実施形態では、コンデンサ1502はキャップを備えており、SMT設計を使用して回路基板1504に取り付けられている。
【0087】
図16は、本主題の一実施形態による、接続タブを有するコンデンサの斜視図である。様々な実施形態では、コンデンサ1602が取り付けられた回路基板は、コンデンサ1602のタブ1604、1606が接続されるパッドを備えている。様々な実施形態では、第1のタブ1604が、コンデンサのコンデンサ陽極および第1のパッドに接続されている。様々な実施形態では、第2のタブが、コンデンサのコンデンサ陰極および第2のパッドに接続されている。
【0088】
本主題の様々な実施形態は、ペロブスカイト誘電体でコンデンサの陽極およびコンデンサの陰極を絶縁する工程を含む方法を含んでいる。様々な実施形態では、この方法は、コンデンサをキャリア内に配置する工程を含んでいる。いくつかの実施形態では、この方法はキャリアを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含んでいる。いくつかの実施形態は、パルス制御電子機器を移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含む方法を使用する。様々な実施形態は、コンデンサを刺激電極およびパルス制御電子機器に接続する工程を含んでいる。パルス制御電子機器が、コンデンサ内に電荷を蓄積させるエネルギー蓄積モードと、電荷を刺激電極に導くエネルギー運搬モードの間でコンデンサを切り換える方法実施形態が含まれる。いくつかの実施形態では、ペロブスカイト誘電体は、直線的な電荷特性を誘電体に加えるために、混合物およびBTO、およびCCTOなどの他の1つまたは複数の材料を含んでいる。いくつかの実施形態では、ペロブスカイト誘電体はCCTOを含んでいる。
【0089】
本主題の実施形態は、コンデンサを回路基板に接続する工程を含んでいる。これらの実施形態のいくつかでは、コンデンサはソケットに挿入される。これらの実施形態のいくつかでは、ソケットは回路基板にはんだ付けされている。いくつかの実施形態は、本主題のコンデンサが取り付けられる屈曲回路を含んでいる。
【0090】
様々な実施形態では、この方法は、ペロブスカイト誘電体が移植可能なデバイス・ハウジングの内部表面に曝されるように、コンデンサを移植可能なデバイス・ハウジング内に配置する工程を含んでいる。
【0091】
様々な実施形態は、コンデンサが第1のペロブスカイト層を形成する工程を含む方法によって形成される方法を含んでいる。いくつかの実施形態は、第1の電極層を第1のペロブスカイト層の上に形成する工程を含んでいる。本主題の実施形態は、第2のペロブスカイト層を第1の電極層の上に形成する工程を含んでいる。いくつかの実施形態は、第2の電極層を第2のペロブスカイト層の上に形成する工程を含んでいる。いくつかの実施形態は加えて、第3のペロブスカイト層を第2の電極層の上に形成する工程と、第1および第2の電極層をパルス制御電子機器に接続する工程とを含んでいる。いくつかの実施形態はまた、化学蒸着でペロブスカイト層を形成する工程を含んでいる。いくつかの実施形態では、化学蒸着はパルス蒸着を含んでいる。
【0092】
この応用例は、本主題の適応または変更実施形態を含むことを意図している。上の説明は、例示的なものであり、限定的なものではないことを意図していることを理解されたい。本主題の範囲は、このような特許請求の範囲が資格を与えられた均等物の全範囲と共に、添付の特許請求の範囲を参照して判断すべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
移植可能なデバイス・ハウジングと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含み、陽極を陰極から絶縁する誘電体を有するコンデンサと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、前記コンデンサに接続されたパルス制御電子機器と
を備える装置。
【請求項2】
請求項1記載の装置において、
前記コンデンサが、約2.0立方センチメートルの容量を有する装置。
【請求項3】
請求項2記載の装置において、
前記コンデンサが、約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合されている装置。
【請求項4】
請求項1乃至3の何れか一項に記載の装置は、更に、
少なくとも1つの刺激電極を備え、前記パルス制御電子機器は前記コンデンサを少なくとも1つの刺激電極に接続し、前記パルス制御電子機器は前記コンデンサ内に蓄積された電荷を前記刺激電極に放電するように適合されている装置。
【請求項5】
請求項1乃至4の何れか一項に記載の装置において、
前記コンデンサは、基板上の第1のペロブスカイト層と、
前記第1のペロブスカイト層上の第1の電極層と、
前記第1の電極層上の第2のペロブスカイト層と、
前記第2のペロブスカイト層上の第2の導電性電極と、
前記第2の導電性電極上の第3のペロブスカイト層とを備えている装置。
【請求項6】
請求項5記載の装置において、
前記コンデンサは、基板上の第1のCaCu3Ti4O12層と、
前記第1のCaCu3Ti4O12層上の第1の電極層と、
前記第1の電極層上の第2のCaCu3Ti4O12層と、
前記第2のCaCu3Ti4O12層上の第2の導電性電極と、
前記第2の導電性電極上の第3のCaCu3Ti4O12層とを備えている装置。
【請求項7】
移植可能なデバイス・ハウジングと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、CaCu3Ti4O12を含み、陽極を陰極から絶縁する誘電体を有するコンデンサと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、前記コンデンサに接続されたパルス制御電子機器とを備え、
前記コンデンサは、約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合されている装置。
【請求項8】
請求項7記載の装置において、
前記コンデンサは、約2.0立方センチメートルの容量を有する装置。
【請求項9】
CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む誘電体によりコンデンサの陽極および該コンデンサの陰極を絶縁する工程と、
CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む前記誘電体を、移植可能なデバイス・ハウジングに結合させないようにするため、前記移植可能なデバイス・ハウジング内にコンデンサを配置する工程と、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内にパルス制御電子機器を配置する工程と、
刺激電極および前記パルス制御電子機器に前記コンデンサを接続する工程とを含み、
前記パルス制御電子機器が、コンデンサ内に電荷を蓄積するエネルギー蓄積モードと、前記刺激電極に電荷を導くエネルギー運搬モードとの間で前記コンデンサを切り換える方法。
【請求項10】
請求項9記載の方法において、
前記コンデンサは、第1のペロブスカイト層を形成する工程と、
該第1のペロブスカイト層上に第1の電極層を形成する工程と、
該第1の電極層上に第2のペロブスカイト層を形成する工程と、
該第2のペロブスカイト層上に第2の電極層を形成する工程と、
該第2の電極層上に第3のペロブスカイト層を形成する工程と、
該第1および第2の電極層を前記パルス制御電子機器に接続する工程と
を含む方法によって形成される方法。
【請求項11】
請求項10記載の方法は、更に、
化学蒸着によりペロブスカイト層を形成する工程を含む方法。
【請求項12】
請求項11記載の方法において、
化学蒸着がパルス蒸着を含んでいる方法。
【請求項13】
移植可能なデバイス・ハウジングと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、陽極を陰極から絶縁するCaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む誘電体を有するコンデンサと、
前記コンデンサに接続され、前記コンデンサを少なくとも部分的に覆い、前記移植可能なデバイス・ハウジングと前記コンデンサとの間に配置された絶縁性キャリアと
を備える装置。
【請求項14】
請求項13記載の装置において、
前記コンデンサは、約2.0立方センチメートルの容量を有する装置。
【請求項15】
請求項14記載の装置において、
前記コンデンサは、約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合されている装置。
【請求項16】
請求項13乃至15の何れか一項に記載の装置において、
前記絶縁性キャリアがエポキシを含んでいる装置。
【請求項17】
請求項13乃至16の何れか一項に記載の装置において、
前記絶縁性キャリアがゴムを含んでいる装置。
【請求項18】
請求項17記載の装置において、
前記絶縁性キャリアは、前記コンデンサの周りで弾性変形されたゴム片を含んでいる装置。
【請求項19】
請求項13乃至18の何れか一項に記載の装置において、
前記絶縁性キャリアがプラスチックを含んでいる装置。
【請求項20】
請求項19記載の装置において、
前記絶縁性キャリアが熱収縮フィルムを含んでいる装置。
【請求項21】
BaTiO3およびCaCu3Ti4O12を含む誘電体により陰極から絶縁された陽極を有するコンデンサをキャリア内のコンデンサの中に配置する工程と、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に前記キャリアを配置する工程と、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内にパルス制御電子機器を配置する工程と、
刺激電極および前記パルス制御電子機器に前記コンデンサを接続する工程とからなり、
前記パルス制御電子機器が、コンデンサ内に電荷を蓄積するエネルギー蓄積モードと、前記刺激電極に電荷を導くエネルギー運搬モードとの間で前記コンデンサを切り換える方法。
【請求項22】
請求項21記載の方法は、更に、
約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように、前記コンデンサを帯電させる工程を含む方法。
【請求項23】
請求項21乃至22の何れか一項に記載の方法において、
前記キャリアが可撓性回路基板を備え、前記方法は、更に、前記可撓性回路基板をその上で折り畳む工程を含む方法。
【請求項24】
請求項21乃至23の何れか一項に記載の方法において、
前記キャリアがソケットであり、前記方法は、更に、前記コンデンサを前記ソケットに挿入する工程を含む方法。
【請求項25】
請求項24に記載の方法は、更に、
前記ソケットを回路基板に結合させる工程を含む方法。
【請求項1】
移植可能なデバイス・ハウジングと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含み、陽極を陰極から絶縁する誘電体を有するコンデンサと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、前記コンデンサに接続されたパルス制御電子機器と
を備える装置。
【請求項2】
請求項1記載の装置において、
前記コンデンサが、約2.0立方センチメートルの容量を有する装置。
【請求項3】
請求項2記載の装置において、
前記コンデンサが、約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合されている装置。
【請求項4】
請求項1乃至3の何れか一項に記載の装置は、更に、
少なくとも1つの刺激電極を備え、前記パルス制御電子機器は前記コンデンサを少なくとも1つの刺激電極に接続し、前記パルス制御電子機器は前記コンデンサ内に蓄積された電荷を前記刺激電極に放電するように適合されている装置。
【請求項5】
請求項1乃至4の何れか一項に記載の装置において、
前記コンデンサは、基板上の第1のペロブスカイト層と、
前記第1のペロブスカイト層上の第1の電極層と、
前記第1の電極層上の第2のペロブスカイト層と、
前記第2のペロブスカイト層上の第2の導電性電極と、
前記第2の導電性電極上の第3のペロブスカイト層とを備えている装置。
【請求項6】
請求項5記載の装置において、
前記コンデンサは、基板上の第1のCaCu3Ti4O12層と、
前記第1のCaCu3Ti4O12層上の第1の電極層と、
前記第1の電極層上の第2のCaCu3Ti4O12層と、
前記第2のCaCu3Ti4O12層上の第2の導電性電極と、
前記第2の導電性電極上の第3のCaCu3Ti4O12層とを備えている装置。
【請求項7】
移植可能なデバイス・ハウジングと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、CaCu3Ti4O12を含み、陽極を陰極から絶縁する誘電体を有するコンデンサと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、前記コンデンサに接続されたパルス制御電子機器とを備え、
前記コンデンサは、約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合されている装置。
【請求項8】
請求項7記載の装置において、
前記コンデンサは、約2.0立方センチメートルの容量を有する装置。
【請求項9】
CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む誘電体によりコンデンサの陽極および該コンデンサの陰極を絶縁する工程と、
CaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む前記誘電体を、移植可能なデバイス・ハウジングに結合させないようにするため、前記移植可能なデバイス・ハウジング内にコンデンサを配置する工程と、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内にパルス制御電子機器を配置する工程と、
刺激電極および前記パルス制御電子機器に前記コンデンサを接続する工程とを含み、
前記パルス制御電子機器が、コンデンサ内に電荷を蓄積するエネルギー蓄積モードと、前記刺激電極に電荷を導くエネルギー運搬モードとの間で前記コンデンサを切り換える方法。
【請求項10】
請求項9記載の方法において、
前記コンデンサは、第1のペロブスカイト層を形成する工程と、
該第1のペロブスカイト層上に第1の電極層を形成する工程と、
該第1の電極層上に第2のペロブスカイト層を形成する工程と、
該第2のペロブスカイト層上に第2の電極層を形成する工程と、
該第2の電極層上に第3のペロブスカイト層を形成する工程と、
該第1および第2の電極層を前記パルス制御電子機器に接続する工程と
を含む方法によって形成される方法。
【請求項11】
請求項10記載の方法は、更に、
化学蒸着によりペロブスカイト層を形成する工程を含む方法。
【請求項12】
請求項11記載の方法において、
化学蒸着がパルス蒸着を含んでいる方法。
【請求項13】
移植可能なデバイス・ハウジングと、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に配置され、陽極を陰極から絶縁するCaCu3Ti4O12およびBaTiO3を含む誘電体を有するコンデンサと、
前記コンデンサに接続され、前記コンデンサを少なくとも部分的に覆い、前記移植可能なデバイス・ハウジングと前記コンデンサとの間に配置された絶縁性キャリアと
を備える装置。
【請求項14】
請求項13記載の装置において、
前記コンデンサは、約2.0立方センチメートルの容量を有する装置。
【請求項15】
請求項14記載の装置において、
前記コンデンサは、約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように適合されている装置。
【請求項16】
請求項13乃至15の何れか一項に記載の装置において、
前記絶縁性キャリアがエポキシを含んでいる装置。
【請求項17】
請求項13乃至16の何れか一項に記載の装置において、
前記絶縁性キャリアがゴムを含んでいる装置。
【請求項18】
請求項17記載の装置において、
前記絶縁性キャリアは、前記コンデンサの周りで弾性変形されたゴム片を含んでいる装置。
【請求項19】
請求項13乃至18の何れか一項に記載の装置において、
前記絶縁性キャリアがプラスチックを含んでいる装置。
【請求項20】
請求項19記載の装置において、
前記絶縁性キャリアが熱収縮フィルムを含んでいる装置。
【請求項21】
BaTiO3およびCaCu3Ti4O12を含む誘電体により陰極から絶縁された陽極を有するコンデンサをキャリア内のコンデンサの中に配置する工程と、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内に前記キャリアを配置する工程と、
前記移植可能なデバイス・ハウジング内にパルス制御電子機器を配置する工程と、
刺激電極および前記パルス制御電子機器に前記コンデンサを接続する工程とからなり、
前記パルス制御電子機器が、コンデンサ内に電荷を蓄積するエネルギー蓄積モードと、前記刺激電極に電荷を導くエネルギー運搬モードとの間で前記コンデンサを切り換える方法。
【請求項22】
請求項21記載の方法は、更に、
約800ボルトで約41ジュールを蓄積するように、前記コンデンサを帯電させる工程を含む方法。
【請求項23】
請求項21乃至22の何れか一項に記載の方法において、
前記キャリアが可撓性回路基板を備え、前記方法は、更に、前記可撓性回路基板をその上で折り畳む工程を含む方法。
【請求項24】
請求項21乃至23の何れか一項に記載の方法において、
前記キャリアがソケットであり、前記方法は、更に、前記コンデンサを前記ソケットに挿入する工程を含む方法。
【請求項25】
請求項24に記載の方法は、更に、
前記ソケットを回路基板に結合させる工程を含む方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公表番号】特表2010−514210(P2010−514210A)
【公表日】平成22年4月30日(2010.4.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−542757(P2009−542757)
【出願日】平成19年9月19日(2007.9.19)
【国際出願番号】PCT/US2007/020292
【国際公開番号】WO2008/076159
【国際公開日】平成20年6月26日(2008.6.26)
【出願人】(505003528)カーディアック ペースメイカーズ, インコーポレイテッド (466)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成22年4月30日(2010.4.30)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年9月19日(2007.9.19)
【国際出願番号】PCT/US2007/020292
【国際公開番号】WO2008/076159
【国際公開日】平成20年6月26日(2008.6.26)
【出願人】(505003528)カーディアック ペースメイカーズ, インコーポレイテッド (466)
【Fターム(参考)】
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