(57)【要約】      （修正有）【課題】フィードスルーの導体ピンに軟らかい金属材料を用いた場合や、導体ピンの直径を比較的小さくした場合でも、導体ピンの倒れこみを抑制する。【解決手段】一方主面と他方主面とを備え、双方に開口を有する貫通孔を備えたセラミック体と、前記貫通孔に挿通されて双方から一部が突出した金属からなる導体ピンと、前記貫通孔の内面と前記導体ピンとの間隙に配置されて前記セラミック体と前記導体ピンとを接合する接合体とを備えたフィードスルーであって、前記セラミック体は、前記一方主面および前記他方主面の少なくともいずれか一方に凸部を有し、前記導体ピンの前記凸部が設けられた側の主面からの突出部分を、根元から折り曲げて前記凸部に向けて倒した場合に、前記突出部分が前記凸部に当接するとともに、前記突出部分の側面の少なくとも一部は、前記突出部分の長さ方向の全体にわたって、前記凸部の側面に対向せずに開放されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方主面と他方主面とを備え、前記一方主面と前記他方主面との双方に開口を有する貫通孔を備えたセラミック体と、
前記貫通孔に挿通されて前記一方主面および前記他方主面の双方から一部が突出した、金属からなる導体ピンと、
前記貫通孔の内面の少なくとも一部と前記導体ピンとの間隙に配置されて前記セラミック体と前記導体ピンとを接合する接合体とを備えたフィードスルーであって、
前記セラミック体は、前記一方主面および前記他方主面の少なくともいずれか一方に凸部を有し、
前記導体ピンの前記凸部が設けられた側の主面からの突出部分を、根元から折り曲げて前記凸部に向けて倒した場合に、前記突出部分が前記凸部に当接するとともに、
前記突出部分の側面の少なくとも一部は、前記突出部分の長さ方向の全体にわたって、前記凸部の側面に対向せずに開放されていることを特徴とするフィードスルー。
【請求項２】
前記凸部は、前記突出部分に対向する、前記凸が設けられた前記主面に垂直な凸部側面を有することを特徴とする請求項１に記載のフィードスルー。
【請求項３】
前記凸部が設けられた側の前記主面からの前記突出部分の突出高さは、前記貫通孔の前記開口から前記凸部側面までの前記主面に沿った距離よりも大きいことを特徴とする請求項２記載のフィードスルー。
【請求項４】
前記導体ピンの前記突出部分を根元から折り曲げて前記凸部に向けて倒して前記突出部分を前記凸部に当接させた際、前記貫通孔の中心軸に対する前記突出部分の傾斜角度が４５°未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のフィードスルー。
【請求項５】
前記突出部分の前記傾斜角度が３０°未満であることを特徴とする請求項４記載のフィードスルー。
【請求項６】
前記開口は一方向に沿って複数配列されており、
前記凸部側面は前記一方向に沿って長い長方形状であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のフィードスルー。
【請求項７】
前記突出部分の側面の一部は、前記突出部分の長さ方向の全体にわたって前記凸部側面に対向し、前記突出部分の側面の残りの部分が前記突出部分の長さ方向の全体にわたって開放されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のフィードスルー。
【請求項８】
１つの前記導体ピンの前記突出部分に対向する前記凸部側面は曲がっており、一方端および他方端が前記主面の周縁線まで連続していることを特徴とする請求項７記載のフィードスルー。
【請求項９】
前記導体ピンはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐｔのいずれかを主成分とする金属からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のフィードスルー。
【請求項１０】
前記導体ピンの径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のフィードスルー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフィードスルーに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子回路等の電子部品が内蔵されたケーシング等に配置されて、このようなケーシング等の内側と外側とで電気信号や電流のやり取りを行うためのフィードスルーが広く用いられている。電子機器および電子部品の小型化にともなって、フィードスルーの小型化も進んでいる。比較的小型のフィードスルーの一例として、人体の心臓の動きの異常を矯正する埋め込み型ペースメーカーや、埋め込み型心臓細動除去器など、実際に人体に埋め込まれて使用される埋め込み型ペースメーカーに使用されるフィードスルーがある。
【０００３】
埋め込み型ペースメーカーでは、バッテリや回路基板等が内蔵されたケーシングにフィードスルーが設けられ、このフィードスルーの電極（導体ピン）と、心臓の適切な場所に外科的に接続されたリード線とが接続される。このようなフィードスルーに要求される性能として、体液がケーシング内に侵入して回路基板やバッテリに付着し、ペースメーカーの動作の不具合を生じさせないこと、生体との適合性の高い安全な材質で構成されていること、等が挙げられる。
【０００４】
下記特許文献１にはこのような埋め込み型ペースメーカーに適用できるフィードスルーの一例が開示されている。図５（ａ）は、特許文献１に記載のフィードスルー１００の概略断面図である。フィードスルー１００は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするセラミック体１２０と、白金（Ｐｔ）からなる導体ピン１４０と、金（Ａｕ）等の生体適合性を有する金属からなるハウジング１８０とを有して構成されている。セラミック体１２０は、アルミナを主成分とするセラミック焼結体からなり、上面から下面に向かって貫通する貫通孔１２０ａが複数設けられており、貫通孔１２０ａそれぞれに導体ピン１４０が配置されている。金属の中でも白金（Ｐｔ）等のいわゆる貴金属は生体適合性が高く、埋め込み型ペースメーカー用のフィードスルーに好適に用いることができる。また、人体に埋め込まれるフィードスルー１００はなるべく小さいことが求められており、導体ピン１４０の直径は例えば０．４ｍｍと細くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０―１５００７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
埋め込み型ペースメーカーでは、導体ピン１４０は、人体の心臓の所定位置に電気的に接続されたリード線５２０と接合されて用いられる。導体ピン１４０は比較的軟らかい白金（Ｐｔ）からなりさらに直径が０．４ｍｍと細く、非常に軟らかいので、リード線５２０を導体ピン１４０と接合するためにリード線５２０を導体ピン１４０に当接させただけで、図５（ｂ）に示すようにリード線５２０が容易に折れ曲がって変形し易い。このため、リード線５２０と導体ピン１４０とを当接させたまま所定の角度や方向で維持しておくことが難しく、例えばレーザー溶接機等を用いた接合作業の作業効率が悪くなってしまうといった課題があった。また、隣り合う他の導体ピン１４０と接触してしまう可能性も比較的高いといった課題もあった。このように従来のフィードスルーでは、導体ピンに軟らかい金属材料を用いた場合や、導体ピンの直径を比較的小さくした場合など、導体ピンが軟らか過ぎて必要以上に変形してしまうという課題があった。本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため、本願発明では、一方主面と他方主面とを備え、前記一方主面と前記他方主面との双方に開口を有する貫通孔を備えたセラミック体と、前記貫通孔に挿通されて前記一方主面および前記他方主面の双方から一部が突出した、金属からなる導体ピンと、前記貫通孔の内面の少なくとも一部と前記導体ピンとの間隙に配置されて前記セラミック体と前記導体ピンとを接合する接合体とを備えたフィードスルーであって、前記セラミック体は、前記一方主面および前記他方主面の少なくともいずれか一方に凸部を有し、前記導体ピンの前記凸部が設けられた側の主面からの突出部分を、根元から折り曲げて前記凸部に向けて倒した場合に、前記突出部分が前記凸部に当接するとともに、前記突出部分の側面の少なくとも一部は、前記突出部分の長さ方向の全体にわたって、前記凸部の側面に対向せずに開放されていることを特徴とするフィードスルーを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フィードスルーの導体ピンに軟らかい金属材料を用いた場合や、導体ピンの直径を比較的小さくした場合でも、導体ピンの倒れこみを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は、本発明のフィードスルーの一実施形態の概略断面図、（ｂ）は概略上面図である。
【図２】図１に示すフィードスルーを備えて構成されたハートペーサーの概略断面図である。
【図３】リード線を図１に示すフィードスルーの導体ピンに接合している状態を示す断面図である。
【図４】本発明のフィードスルーの他の実施形態について説明する図であり、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は概略上面図である。
【図５】従来のフィードスルーの一例の図であり、（ａ）は従来のフィードスルーの一例の概略断面図、（ｂ）はリード線を（ａ）に示すフィードスルーの導体ピンに当接させている状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１（ａ）は、本発明のフィードスルーの一実施形態であるフィードスルー１０の概略断面図、図１（ｂ）はフィードスルー１０の概略上面図である。
【００１１】
本実施形態のフィードスルー１０は、一方主面１２Ａと他方主面１２Ｂとを備え、一方主面１２Ａと他方主面１２Ｂとの双方に開口を有する貫通孔１２ａを備えたセラミック体１２と、貫通孔１２ａに挿通されて一方主面１２Ａおよび他方主面１２Ｂの双方から一部が突出した、金属からなる導体ピン１４と、貫通孔１２ａの内面の少なくとも一部と導体ピン１４との間隙に配置されてセラミック体１２と導体ピン１４とを接合する接合体２２とを備えている。
【００１２】
セラミック体１２は、一方主面１２Ａおよび他方主面１２Ｂの少なくともいずれか一方（本実施形態では一方主面１２Ａ）に凸部３０を有し、導体ピン１４の凸部３０が設けられた側の主面（一方主面１２Ａ）からの突出部分１４αを、根元から折り曲げて凸部３０に向けて倒した際に、突出部分１４αが凸部３０に当接するとともに、突出部分１４αの側面１５の少なくとも一部は、突出部分１４αの長さ方向の全体にわたって、凸部３０の側面３２に対向せずに開放されている。セラミック体１２は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とし、アルミナの含有割合は、例えば９０質量％以上である。
【００１３】
フィードスルー１０は、例えば後述するハートペーサー１に備えて用いられる。導体ピン１４は例えば白金（Ｐｔ）を主成分とし、直径は約０．５ｍｍである。本発明の導体ピンの材質は特に限定されないが、フィードスルーをハートペーサーに用いる場合は、導体ピンはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｉｒ、Ｐのいずれかを主成分とする金属からなることが好ましい。これらの金属は生体適合性が高いことが知られている。なお、生体適合性が高いとは、体の細胞組織および血液に触れても、体の免疫反応、特に血栓形成および繊維化細胞組織による電極のカプセル化が少ないことをいう。
【００１４】
生体適合性が高い白金（Ｐｔ）を主成分とし、かつ直径が０．５ｍｍと小さい導体ピン１４は比較的軟らかく、他の部材が当接することで変形し易い。凸部３０は、突出部分１４αに対向する、凸部３０が設けられた主面（一方主面１２Ａ）に垂直な凸部側面３２を有する。このようなフィードスルー１０では、凸部３０が設けられた側の主面（一方主面１２Ａ）からの突出部分の突出高さＨ（図１（ａ）参照）は、貫通孔１２ａの開口から凸部側面３２までの一方主面１２Ａに沿った距離Ｄ（図１（ａ）および（ｂ）参照）よりも大きい。このためフィードスルー１０では、一方主面１２Ａからの突出部分１４αを、根元から折り曲げて凸部３０に向けて倒した際に、突出部分１４αが凸部３０に当接する。すなわち、突出部分１４αが変形して根元から倒れるように折れ曲がった場合も、凸部３０によって支えられることで倒れこみの程度が少なくされている。貫通孔１２ａの開口は一方向（図中の矢印Ｘで示す方向）に沿って複数配列されており、凸部側面３２はこの一方向に沿って長い長方形状である。
【００１５】
またフィードスルー１０では、突出部分１４αの側面１５の少なくとも一部は、突出部分１４αの長さ方向の全体にわたって、凸部３０の側面３２に対向せずに開放されている。フィードスルー１０では、この開放している部分から、後述するリード線５２等の他の部材を突出部分１４αの側面１５に当接させることができる。フィードスルー１０では、この当接したリード線５２によって突出部分１４αが根元から倒れた場合でも、突出部分１４αは凸部側面３２に当接してこの凸部側面３２に支えることで、突出部分１４αが必要以上に倒れてしまうことを抑制している。
【００１６】
フィードスルー１０は、例えば以下に示す方法で作製することができる。 まず、例え
ばアルミナを主成分とするセラミック体１２を準備する。セラミック体１２には、上面から下面に向かって貫通する複数の貫通孔１２ａと凸部３０が設けられている。なお、セラミック体１２は、アルミナ粉末をプレス成型した後焼成する、公知の手法によって作製することができる。なお、セラミック体の材質についてはアルミナであることに限定されないが、生体適合性を考慮すると、アルミナ、チタン酸バリウム、ジルコニア、チッカ珪素、等が好ましい。 
【００１７】
次に、この貫通孔１２ａの内面に例えばＡｕを主成分とし、ＰｔおよびＴｉが含有されたメタライズ層を形成する。貫通孔１２ａ内面のメタライズ層は、スパッタリングやペースト法など公知の手法を用いて形成すればよい。次に、メタライズ層が内面に被着された貫通孔１２ａに導体ピン１４を挿通し、貫通孔１２ａと導体ピン１４との間隙の開口部分を塞ぐように、Ａｕを主成分とするリング状のＡｕロウ部材を配置し、全体を急速加熱炉内に配置する。この状態で全体を急速加熱炉に配置し、全体を短時間で昇温させた後に冷却し、セラミック体２と導体ピン１４とをＡｕを主成分とする接合体２２を介して接合する。急速加熱炉としては例えば、赤外線加熱体と、この赤外線加熱体から放射される熱エネルギー（赤外線）を局所的に集光させる反射鏡とが組み合わされた赤外線加熱装置や、誘導加熱炉を用いた加熱装置等がある。本実施形態では例えば赤外線急速加熱装置を用い、１分〜５分間で１１００℃まで昇温させた後、１１００℃で１０ｓｅｃ維持し、８８２℃までは約１０秒〜１分程度、２００℃までは約１５分程度の時間をかけて自然冷却させた後、全体を赤外線急速加熱装置から取り出す。リング状部材を構成するＡｕロウ部材の融点は１０６０℃程度であり、この加熱処理で溶融して、導体ピン１４と貫通孔１２ａとの間隙全体に濡れ広がった後、降温とともに固化して接合部２２が形成される。フィードスルー１０は、例えばこのようにして作製することができる。
【００１８】
図２は、図１に示すフィードスルー１０を備えて構成されたハートペーサー１の概略断面図である。ハートペーサー１は、内部にバッテリ４２、回路基板４４、ＥＭＩフィルタ４６、等を内蔵し、上側壁面にフィードスルー１０が固定された下部ケース４０と、フィードスルー１０の導体ピン１４と接続したリード線５２が内部を通過するとともに、フィードスルー１０の他の導体ピン１４と接続したアンテナ５４とが内部に配された上部ケース５０とが組み合わされた構成となっている。
【００１９】
下部ケース４０は例えばＴｉからなり、フィードスルー１０に接合されたハウジング１８と下部ケース４０とが接合されて、下部ケース４０にフィードスルー１０が固定されている。下部ケース４０内には例えばＬｉイオンバッテリからなるバッテリ４２と、このバッテリ４２と接続されて所定の電気信号を発生する回路基板４４と、例えばテレビの送信機、携帯電話、電波塔などからの電磁波等に起因するＥＭＩを除去するためのＥＭＩフィルタ４６等が内蔵されている。これらバッテリ４２、回路基板４４、およびＥＭＩフィルタ４６は、下部ケース４０およびフィードスルー１０によって、血液等の体液と分離されている。
【００２０】
フィードスルー１０では、セラミック体１２の貫通孔１２ａに導体ピン１４が挿通されており、導体ピン１４を介して下部ケース４０内部の回路基板４４と、上部ケース５０を通過するリード線５２とが物理的および電気的に接続されている。リード線５２は、人体の心臓の所定位置に電気的に接続されており、回路基板４４から発せられて導体ピン１４を介して供給された電気信号を、人体の心臓の所定位置まで導く。上部ケース５０には、アンテナ５４も配置されており、このアンテナ５４も、フィードスルー１０の導体ピン１４を介して、下部ケース４０内の回路基板４４と接続されている。
【００２１】
アンテナ５４は、ハートペーサー１の動作状態を表すデータ、ハートペーサー１の動作条件を調整するためのデータ、ハートペーサー３０を装着している人体の現在の健康状態を表すデータなど、種々のデータを外部の通信装置とやり取りする。アンテナ５４も、フィードスルー１０の導体ピン１４を介して、下部ケース４０内の回路基板４４と接続されており、回路基板４４からの信号を発信するとともに、外部の通信装置から送られた信号を受信して回路基板４４に送る。アンテナ５４は、例えばセラミック基板６２の表面に導体パターン６４が配されて構成されている。フィードスルー１０は、生体適合性の高い金属材料のみで構成されており、人体に配置した場合であっても、人体に対する安全性は比較的高い。
【００２２】
フィードスルー１０は導体ピン１４が例えばリード線５２等の他の導電性部材と接合されて用いられる。導体ピン１４とリード線５２との接合には、レーザー溶接やロウ付けの技術を用いることができるが、いずれの接合方法を用いた場合でも、例えばリード線５２等の他の部材を導体ピン１４に直接当接させる必要がある。
【００２３】
図３は、リード線５２をフィードスルー１０の導体ピン１４に接合している状態を示す断面図である。導体ピン１４は比較的軟らかい白金（Ｐｔ）を主成分とし、さらに直径が０．５ｍｍと細く、非常に軟らかいので、リード線５２を導体ピン１４と接合するためにリード線５２を導体ピン１４に当接させただけで、リード線５２が容易に折れ曲がって変形し易い。フィードスルー１０では、一方主面１２Ａからの突出部分１４αを、根元から折り曲げて凸部３０に向けて倒した際に、突出部分１４αが凸部３０に当接する。すなわ
ち、突出部分１４αが変形して根元から倒れるように折れ曲がった場合も、凸部３０によって支えられることで倒れこみの程度が少なくされている。例えば凸部３０が存在せずに突出部分１４αが根元から大きく倒れ込んでしまった場合など、レーザー溶接やロウ付けによる、突出部分１４αと他の部材（リード線５２等）との接合を行い難いが、凸部３０を有するフィードスルー１０では、この凸部３０によって突出部分１４αの倒れこみの程度が抑制されているので、レーザー溶接やロウ付けにより、突出部分１４αと他の部材（リード線５２等）とを容易に接合することができる。
【００２４】
また、フィードスルー１０では、突出部分１４αの側面１５の少なくとも一部は、突出部分１４αの長さ方向の全体にわたって、凸部３０の側面３２に対向せずに開放されている。フィードスルー１０では、この開放している部分から、後述するリード線５２等の他の部材を突出部分１４αの側面１５に当接させたり、例えばレーザー溶接のために用いるレーザー溶接機のレーザー照射ヘッド６０（図３参照）を突出部分１４αに近づけたり、レーザー溶接のためにレーザー照射ヘッド６０から発射したレーザー光Ｌを、突出部分１４αとリード線５２とに照射することができる。フィードスルー１０では、レーザー溶接やロウ付けにより、突出部分１４αと他の部材（リード線５２等）とをより容易に接合することができる。本実施形態のフィードスルー１０は、リード線５２等の他の部材を導体ピン１４に接合する際の作業性を高くすることができるので、フィードスルー１０を用いた例えばハートペーサー１等の製造効率を高くし、ハートペーサー１の製造コストを抑制することができる。また、リード線５２を導体ピン１４と接合した状態でも、比較的軟らかい導体ピン１４の変形が抑制されるので、隣り合う導体ピン１４同士の接触等がより確実に抑制され、ハートペーサー１をより安定して動作させることができる。
【００２５】
フィードスルー１０では、導体ピン１４の突出部分１４αを根元から折り曲げて凸部３０に向けて倒して突出部分１４αを凸部３０に当接させた際、貫通孔１２の中心軸Ｃ（図３参照）に対する突出部分１４αの傾斜角度θが３０°未満である。傾斜角度θとは、突出部分１４αの、一方主面１２Ａに平行な方向に沿って中心軸Ｃから最も離れた点Ｐ１と、一方主面１２Ａを含む仮想平面と中心軸Ｃとの交点Ｐ２とを通る仮想直線Iと、中心軸Ｃとのなす角度をいう。この傾斜角度θは少ないほど、突出部分１４αとリード線５２等の他の部材との接合時の作業性は高い。この傾斜角度θは４５°未満であることが好ましく、３０°未満であることがより好ましい。
【００２６】
図４は、本発明のフィードスルーの他の実施形態（第２の実施形態）であるフィードスルー７０について説明する図であり、（ａ）はフィードスルー７０の概略断面図、（ｂ）はフィードスルー７０の概略上面図である。フィードスルー７０では、突出部分１４αの側面１５の一部は、突出部分１４αの長さ方向の全体にわたって凸部側面３２に対向し、突出部分１４αの側面１５の残りの部分が突出部分１４の長さ方向の全体にわたって開放されている。フィードスルー７０は、より詳しくは、図４（ｂ）に示す上面視にて、１つの導体ピン１４の突出部分１４αに対向する凸部側面３２は曲がっており、この凸部側面３２の一方端３２ａおよび他方端３２ｂが、一方主面１２Ａの周縁線１２Ｘまで連続している。すなわち、凸部側面３２が１つの突出部分１４αを囲い込むように曲がって形成されるとともに、突出部分１４αの側面１５の一部は開放されている。この第２の実施形態では、複数の導体ピン１４が配置されているが、全ての導体ピン１４の突出部分１４αの１つ１つに対して、囲い込むように曲がった凸部側面３２が配置されている。この第２の実施形態では、複数の導体ピン１４の突出部分１４αの１つ１つが、他の導体ピン１４の方向により倒れこみ難くなっており、隣り合う導体ピン１４同士の接触等がより確実に抑制され、ハートペーサー１をより安定して動作させることができる。また第２の実施形態でも、リード線５２等の他の部材を導体ピン１４に接合する際の作業性を高くすることができ、フィードスルー１０を用いた例えばハートペーサー１等の製造効率が高く、ハートペーサー１の製造コストも抑制することができる。
【００２７】
以上、本発明のフィードスルーについて説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００２８】
１  ハートペーサー
１０、７０、１００  フィードスルー
１２  セラミック体
１２ａ  貫通孔
１４  導体ピン
１４α  突出部分
１５  側面
１８  ハウジング
２２  メタライズ層
２４  金属ロウ
３０  凸部
３２  凸部側面
４０  下部ケース
４２  バッテリ
４４  回路基板
４６  ＥＭＩフィルタ
５２  リード線
５４  アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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