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Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung zur zumindest teilweisen Einbringung in einen Gehörkanal eines Menschen, um auf die Oberfläche des Gehörkanals einen transkutanen elektrischen Stimulationsreiz auszuüben, wobei die Elektrodenanordnung mindestens eine Stimulationselektrode und mindestens eine Referenzelektrode umfasst.
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Es ist generell bekannt, durch invasive und non-invasive Reizung der Nerven Einfluss auf deren neurophysiologische und neuroelektrische Qualität und damit auf die Funktion der stimulierten Nerven zu nehmen. Hierdurch können verschiedene Krankheitszustände behandelt werden. Es existieren zahlreiche Vorrichtungen sowohl zu invasiven als auch zu non-invasiven Stimulation.
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Die vorliegende Erfindung stellt auf die Methode der transkutanen elektrischen Nervenstimulation ab. Bei diesem Verfahren werden Impulsströme verschiedener Stromformen, Amplituden, Impulsdauern und Frequenzen durch die Haut hindurch an verschiedenen Nerven appliziert und verändern deren Statusparameter in vorteilhafter Weise.
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Eine Elektrodenanordnung der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus der
DE 10 2005 003 735 B4 und aus der
EP 2 026 872 B1 bekannt. Hier sind punktförmige Kontaktstellen beschrieben, die aus Metall bestehen und in elektrischer Verbindung mit einem Kabel stehen, wobei das Kabel über eine Steuerungseinrichtung mit einem elektrischen Strom versorgt wird. Die
US 5 649 970 A beschreibt eine Elektrode, die zur Implantation vorgesehen ist.
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Damit ist es möglich, an einer definierten Stelle des Gehörkanals oder der Pinna (Ohrmuschel) zwecks transkutaner Stimulation einen elektrischen Strom einzuleiten und insbesondere den Vagusnerv zu stimulieren. Nachteilig ist hier allerdings, dass der elektrische Kontakt zur Haut über eine sehr kleine Kontaktfläche hergestellt wird.
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Sollen größere Areale transkutan stimuliert werden, muss gegebenenfalls eine Vielzahl von Elektroden hierfür eingesetzt werden, was entsprechend aufwändig ist. Demgemäß ist es mit den vorbekannten Lösungen schwierig, ganze Hautbereiche über definierte Erstreckungen mit einem Stimulationsstrom zu versorgen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenanordnung der gattungsgemäßen Art so fortzubilden, dass es in einfacher und kostengünstiger Weise möglich wird, größere Hautareale mit definierter Ausdehnung mit einem transkutanen Stimulationsstrom zu versorgen. Dabei soll auch ein hoher Wert auf eine einfache Fertigungsmöglichkeit gelegt werden. Die Einleitung des Stimulationsstroms soll damit über definierte Hautflächenbereiche prozesssicher bewerkstelligt werden.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stimulationselektrode und die mindestens eine Referenzelektrode zumindest teilweise aus einem Kunststoffmaterial bestehen, welches mit Mitteln zur Herstellung elektrischer Leitfähigkeit versehen ist, wobei die Elektroden elektrisch isoliert zueinander angeordnet sind.
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Die Elektroden sind dabei bevorzugt als spritzgegossene Formteile ausgebildet.
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Zwischen den Elektroden ist bevorzugt mindestens ein Isolationselement angeordnet. Das mindestens eine Isolationselement kann ebenfalls als spritzgegossenes Formteil ausgebildet sein. Mindestens eine der Elektroden und mindestens ein Isolationselement können durch einen Spritzgießvorgang in situ miteinander verbunden werden.
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Mindestens eine Elektrode und mindestens ein Isolationselement können auch als separat hergestellte Bauteile durch stoffschlüssige und/oder formschlüssige Verbindungsmittel miteinander verbunden sein. Die stoffschlüssigen Verbindungsmittel sind zumeist eine Verklebung. Als formschlüssige Verbindungsmittel kommt insbesondere eine Clipverbindung in Betracht.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zwei Elektroden mit jeweils zwischen ihnen angeordneten Isolationselementen zirkulär um eine vorzugsweise zylindrisch ausgebildete Zentralausnehmung herum angeordnet sind. Die Zentralausnehmung dient der Schallübertragung zum Trommelfell bei in den Gehörkanal eingesetzter Elektrodenanordnung.
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Die Mittel zur Herstellung elektrischer Leitfähigkeit können elektrisch leitfähige Partikel sein, die in das Kunststoffmaterial eingelagert sind. Diese elektrisch leitfähigen Partikel können Metallpartikel, insbesondere Aluminiumpartikel, oder Kohlenstoffpartikel, insbesondere Rußpartikel, sein.
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Die Mittel zur Herstellung elektrischer Leitfähigkeit können auch durch mindestens eine galvanisch auf den Grundkörper der Elektroden aufgebrachte elektrisch leitfähige Metallschicht gebildet werden.
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Alternativ ist es weiter möglich, dass die Mittel zur Herstellung elektrischer Leitfähigkeit mindestens eine auf den Grundkörper der Elektroden aufgebrachte elektrisch leitfähige Metallschicht sind, wobei die Metallschicht durch physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung erfolgt ist.
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Die Elektroden und/oder das mindestens eine Isolationselement bestehen bevorzugt aus einem biokompatiblen Elastomermaterial, insbesondere aus Silikon oder aus einem Material, das Silikon aufweist.
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Die Elektrodenanordnung kann ferner mindestens zwei elektrische Verbindungskabel umfassen, die jeweils mit einem ihrer Enden in einer der Elektroden elektrisch verbunden angeordnet und in der Elektrodenanordnung zusammen mit einem sie aufnehmenden Anschlusskabel eingebettet sind.
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Eine spezielle Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Elektrodenanordnung entlang einer in eine Erstreckungsrichtung weisenden Achse mehrere Stimulationselektroden und/oder mehrere Referenzelektroden aufweist, die in Richtung der Achse aufeinander alternierend folgend angeordnet sind, wobei die Elektroden durch ein Isolationselement voneinander axial elektrisch isoliert sind. Damit können in Richtung der Achse, die bevorzugt der Achse des Gehörkanals entspricht, abwechselnd die jeweiligen Potentiale der Elektroden auf die Hautoberfläche aufgebracht werden.
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Analog sieht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass die Elektrodenanordnung entlang einer Erstreckungsrichtung eine Achse aufweist, wobei in Umfangsrichtung der Achse mindestens zwei sektorartig gestaltete Stimulationselektroden und/oder mindestens zwei sektorartig gestaltete Referenzelektroden angeordnet sind, wobei die Elektroden durch ein Isolationselement voneinander elektrisch isoliert sind. Hiermit können auf die Hautoberfläche des Gehörkanals in Umfangsrichtung gesehen abwechselnd die jeweiligen Potentiale der Elektroden aufgebracht werden.
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In der Kombination beider Konzepte kann vorgesehen werden, dass entlang der Achse mindestens zwei Elektrodenabschnitte axial beabstandet und von einem Isolationselement elektrisch isoliert sind, wobei jeder Elektrodenabschnitt mehrere Stimulationselektroden und/oder mehrere Referenzelektroden aufweist, die in Umfangsrichtung aufeinander folgend als sektorartig gestaltete Elemente ausgeführt sind, wobei die Elektroden durch ein Isolationselement voneinander in Umfangsrichtung elektrisch isoliert sind. Eine besonders bevorzugte Lösung sieht dabei vor, dass die Stimulationselektroden und die Referenzelektroden zweier in Richtung der Achse aufeinander folgender Elektrodenabschnitte in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. So können sowohl in Achsrichtung des Gehörkanals als auch in Umfangsrichtung alternierend die Potentiale der Elektroden abwechselnd aufgebracht werden.
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In den Bereich der Elektrodenanordnung, der am Gehörgang anliegt und demgemäß nicht in den Gehörgang eingeführt ist, kann auch die gesamte Steuerungselektrik und -elektronik untergebracht werden. Demgemäß kann die Stimulationseinrichtung dann vollständig in der Pinna untergebracht werden. Alternativ ist es aber auch möglich, die Steuerungselektrik und -elektronik als externes Gerät zu realisieren, das über das Anschlusskabel mit der Elektrodenanordnung verbunden ist.
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Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung einer Elektrodenanordnung wird es möglich, über definierte Areale der Hautoberfläche des Gehörkanals einen Stimulationsstrom aufzubringen und demgemäß die Stimulation insbesondere des Vagusnervs in gezielter und dosierter Weise vorzunehmen.
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Ferner ist die an der Haut des Gehörgangs bzw. der Pinna einwirkende Stromdichte durch die größeren kontaktgebenden Oberflächen bei den erfindungsgemäßen Elektroden – insbesondere verglichen mit den vorbekannten punktförmigen Elektroden – deutlich geringer und damit komfortabler für den Nutzer bzw. Patienten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 die Ansicht einer Pinna (Ohrmuschel), in die eine Elektrodenanordnung zur Aufbringung eines transkutanen Stimulationsreizes eingesetzt ist,
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2 in perspektivischer Darstellung die Elektrodenanordnung bestehend aus einem in den Gehörgang einführbaren Bereich und einem außen am Gehörgang anliegenden Bereich,
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3a in perspektivischer Darstellung ein erstes Isolationselement der Elektrodenanordnung gemäß 2,
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3b in perspektivischer Darstellung eine Stimulationselektrode der Elektrodenanordnung gemäß 2,
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3c in perspektivischer Darstellung eine Referenzelektrode der Elektrodenanordnung gemäß 2,
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3d in perspektivischer Darstellung ein zweites Isolationselement der Elektrodenanordnung gemäß 2,
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4 die Seitenansicht der Elektrodenanordnung, wobei der Verlauf eines Anschlusskabels sowie zweier Verbindungskabel illustriert ist,
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5 den Schnitt A-B gemäß 4 durch die Elektrodenanordnung,
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6 schematisch einen Teil einer Elektrode aus Kunststoff der elektrisch leitfähige Partikel eingelagert sind,
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7 schematisch einen Ausschnitt einer Elektrode aus Kunststoff, die mit einer elektrisch leitfähigen Metallschicht versehen ist,
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8 in perspektivischer Darstellung die Elektrodenanordnung in einer alternativen Ausgestaltung,
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9 in perspektivischer Darstellung einen Abschnitt der Elektrodenanordnung in einer weiteren alternativen Ausgestaltung und
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10 den Schnitt C-D gemäß 9.
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In 1 ist die Pinna 13 eines Menschen zu sehen, in die eine Elektrodenanordnung 1 eingesetzt wurde, mit der eine transkutane elektrische Stimulation der Hautoberfläche des Gehörgangs bzw. Gehörkanals erfolgen soll. Dabei wird die Elektrodenanordnung 1 teilweise in den Gehörkanal eines menschlichen Ohres eingesetzt, d. h. eingeschoben, wobei nach dem Einsetzen die in 1 dargestellte Position eingenommen wird. Ein Teil der Elektrodenanordnung verbleibt außerhalb des Gehörgangs und legt sich von außen an die Oberfläche der Pinna 13 an. Diese Formgebung dient gleichzeitig als Sicherung gegen axiales Verdrehen.
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Mit der Elektrodenanordnung
1 kann auf die innere Oberfläche des Gehörgangs – dort wo der Vagusnerv verläuft – eine transkutane elektrische Nervenstimulation vorgenommen werden. Hierfür weist die Elektrodenanordnung eine Stimulationselektrode und eine Referenzelektrode (s. unten) auf, zwischen denen ein elektrisches Potential erzeugt wird; die hierfür nötigen Mittel sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, so dass sie hier nicht weiter beschrieben werden müssen. Exemplarisch wird auf die
DE 10 2005 003 753 B4 der Anmelderin verwiesen und hierauf ausdrücklich Bezug genommen.
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Die Elektrodenanordnung 1 hat eine Zentralausnehmung 7 mit kreisförmiger Berandung. Die Zentralausnehmung dient dazu, Schallwellen von außen ans Trommelfell durchdringen zu lassen, so dass der Anwender der Elektrodenanordnung nicht bzw. nur geringfügig bezüglich seines Hörvermögens eingeschränkt ist.
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In 2 ist der Aufbau der Elektrodenanordnung 1 näher zu erkennen. Die Elektrodenanordnung weist einen in den Gehörgang einführbaren Bereich 14 auf; des weiteren ist ein außen am Gehörgang anliegender Bereich 15 vorhanden, der also nicht in den Gehörgang eingeführt wird und der auch so ausgebildet ist, dass er als Einschubbegrenzung dient, so dass die Elektrodenanordnung nicht zu tief in den Gehörgang eingeschoben werden kann.
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Die Elektrodenanordnung 1 besteht im wesentlichen aus vier Bauteilen, die sich jeweils über einen gewissen Umfangswinkel um die Zentralausnehmung 7 herum erstrecken und insofern Segmente der Elektrodenanordnung 1 bilden. Die vier Bauteile sind zu nächst einmal die Stimulationselektrode 3, an die sich ein erstes Isolationselement 5 (Dielektrikum) anschließt; hieran grenzt weiterhin eine Referenzelektrode 4 an, der ein zweites Isolationselement 6 (Dielektrikum) folgt. Das zweite Isolationselement 6 grenzt wiederum an die Stimulationselektrode 3 an.
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Die vier Bauteile 3, 4, 5 und 6 sind in den 3a bis 3d noch einmal skizziert. Sie können als Spritzgießformteile jeweils separat hergestellt und dann so wie in 2 zu sehen zusammengefügt werden. Möglich ist es aber auch, dass die Verbindung der Teile 3, 4, 5, 6 in situ durch Spritzgießen erfolgt. Eine Möglichkeit ist es diesbezüglich, dass beispielsweise die Isolationselemente 5 und 6 vorab durch Spritzgießen hergestellt werden, dann in eine Spritzgießform für die gesamte Elektrodenanordnung eingesetzt und dann das Material der Elektroden 3 und 4 angespritzt wird. Analog können auch die Elektroden 3, 4 vorab durch Spritzgießen hergestellt und in die Spritzgießform eingesetzt werden, bevor das Material der Isolationselemente angespritzt wird.
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Möglich wäre auch eine Spritzgießverfahren im 2-Komponenten-Verfahren, bei dem zunächst z. B. die Isolationselemente 5, 6 gespritzt und nach Auffahren der Werkzeugkavität des Spritzgießwerkzeugs die Elektroden 3, 4 angespritzt werden.
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Wie in 4 zu sehen ist, empfiehlt es sich, dass die elektrischen Versorgungskabel beim Spritzgießen der Elektroden 3, 4 mit eingespritzt bzw. umspritzt werden. Zu erkennen ist, wie ein zweiadriges Anschlusskabel 12 in die Elektrodenanordnung 1 eingeführt wird, wobei eine Schlaufe 16 für eine Zugentlastung sorgt. Die beiden Verbindungskabel 10 und 11 des Anschlusskabels 12 werden den beiden Elektroden 3, 4 zugeführt und im Material der Elektroden durch Umspritzen verankert.
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Wesentlich ist, dass die Elektroden 3, 4 – wenngleich bevorzugt aus Kunststoff bestehend – elektrisch leitfähig gemacht sind und so wie ein elektrischer Leiter eingesetzt werden. Demgemäß steht – wie es insbesondere aus 5 ersichtlich ist – auch die gesamte Kontaktfläche der Stimulationselektrode 3 bzw. der Referenzelektrode 4 mit dem Gehörgang 2 in Verbindung, um einen Stimulationsstrom zu übertragen bzw. abzuleiten. Hiermit kann der Vagusnerv 17 dort stimuliert werden, wo er überwiegend verläuft, nämlich an der unteren und hinteren Wand des Gehörkanals 2. In 5 ist der obenliegende (o) und untenliegende (u) Bereich des Gehörgangs markiert, ebenfalls der ventrale/vordere (v) sowie der dorsale/hintere (d) Bereich des Gehörgangs. Wie der Figur entnommen werden kann, sind die Elektroden 3, 4 also so platziert, dass der Bereich des Vagusnervs 17 optimal stimuliert werden kann.
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Generell ist in den 6 und 7 illustriert, wie die elektrische Leitfähigkeit des an sich nicht elektrisch leitenden Kunststoffs der Elektroden 3, 4 hergestellt werden kann.
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In 6 ist zu sehen, dass elektrisch leitfähige Partikel 8 in das Kunststoffmaterial der Elektroden 3, 4 eingelagert wurden, um diese elektrisch leitfähig zu machen.
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Demgemäß wird das Kunststoffmaterial durch die Einlagerung der Partikel 8 elektrisch leitfähig gemacht. Als Partikel haben sich metallische Flocken, z. B. Aluminiumflocken, oder auch Rußpartikel bewährt.
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Um durchgängige Ketten der elektrisch leitfähigen Partikel zu bilden, die die Leitfähigkeit herstellen, sind gewisse Mengen an Partikeln notwendig. Diese Menge kann reduziert werden, wenn mit Hilfe von Magnetfeldern die metallischen Partikel bzw. Fasern gezielt ausgerichtet werden. Die Metallpartikel bzw. -fasern werden dabei im Kunststoffgrundmaterial eingemischt und in ein Magnetfeld gebracht. Die Fasern richten sich dann in Richtung der Magnetfeldlinien aus. Hierdurch kann elektrische Leitfähigkeit bereits bei einer geringen Menge an Partikeln bzw. Fasern sichergestellt werden, da sich so Leitpfade bilden. Die hierfür benötigten Magnete können in das Spritzgießwerkzeug direkt integriert werden.
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Eine andere Möglichkeit, um Kunststoffe leitfähig zu machen, sind sog. ”Immiscible Blends”, d. h. physikalisch unmischbare Kunststoffe. Bei einem aus zwei Polymeren bestehendem Immiscible Blend bildet ein Polymer die Matrix, in der sich die zweite Komponente abscheidet. In diesem Verbund kann ein leitfähiger Füllstoff in Form von Ruß- oder Metallpartikeln konzentriert werden. Auch hierdurch wird Leitfähigkeit bereits bei einem relativ geringen Anteil an elektrische leitfähigen Partikeln hergestellt.
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Alternativ zu der Einlagerung von elektrisch leitfähigen Partikeln besteht auch die Möglichkeit, selbst elektrisch leitfähige Polymere zum Einsatz zu bringen. Im Gegensatz zu klassischen Polymeren leiten diese den elektrischen Strom. Die elektrische Leitfähigkeit des Kunststoffmaterials wird durch konjugierte Doppelbindungen erreicht, die eine freie Beweglichkeit von Ladungsträgern ermöglichen. Es handelt sich hier also um einen alternativen Ansatz zu der oben genannten Einlagerung von elektrisch leitfähigen Partikeln.
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Die Struktur der selbstleitenden Polymere ist wie bei den herkömmlichen Kunststoffen hochgradig ungeordnet. Sie sind weder löslich noch unzersetzt schmelzbar. Die Struktur der Kunststoffe und damit auch die physikalischen Eigenschaften werden stark von den Synthesebedingungen beeinflusst. Abgesehen vom eingesetzten Monomer wirken sich unter anderem das Lösungsmittel, das Leitsalz und die Oxidationsbedingungen auf die chemische Zusammensetzung und die Morphologie des Polymers aus.
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Die elektrische Leitfähigkeit erfordert frei bewegliche Ladungsträger. Deshalb besitzen elektrisch selbstleitende Polymere ein ausgedehntes π-Elektronensystem in Form der oben genannten konjugierter Doppelbindungen.
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Als Ladungsträger dienen Defektelektronen. Zur Ladungskompensation des oxidierten Polymergerüstes sind Anionen im Polymer eingelagert. Fließt ein elektrischer Strom, müssen die Ladungsträger von einer Polymerkette auf eine benachbarte Kette überwechseln, weil die konjugierten Ketten nur eine endliche Länge haben. Einen hohen Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit des Polymers hat der Widerstand zwischen den Ketten. Je kürzer die konjugierten Ketten sind, desto höher ist auch der Widerstand, weil die Ladungsträger öfter zwischen den Ketten übertragen werden müssen.
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In 7 ist eine andere Möglichkeit der Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit der Elektroden 3, 4 skizziert. Hier ist die Elektrodenoberfläche mit einer dünnen elektrisch leitfähigen Metallschicht 9 versehen. Diese Schicht kann auf unterschiedliche Weise aufgebracht werden. Primär ist an eine galvanisch aufgebracht Schicht oder an eine Schicht gedacht, die mittels Aufdampfen aufgebracht wird.
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Eine weitere Ausführungsform der vorgeschlagenen Elektrodenanordnung 1 ist in 8 skizziert. Hier sind der Elektrodenanordnung zunächst zwei Achsen x und y zugeordnet. Die Achse x entspricht bei bestimmungsgemäßem Gebrauch der Elektrodenanordnung 1 der Achse des Gehörkanals. Die Achse y ist die Achse, entlang der sich die Elektrodenanordnung 1 mit ihrem Bereich erstreckt, der bei bestimmungsgemäßem Gebrauch außerhalb des Gehörkanals angeordnet ist. Wie zu sehen ist, sind hier mehrere Stimulationselektroden 3 und mehrere Referenzelektroden 4 vorgesehen, die in Richtung der Achsen x, y aufeinanderfolgend und alternierend angeordnet sind. Sie sind in Richtung der Achsen x, y durch jeweilige Isolationselemente 5 voneinander elektrisch isoliert. In Umfangsrichtung U sind die einzelnen Elektroden 3, 4 jeweils scheiben- bzw. ringförmig ausgeführt; zentral verläuft die Zentralausnehmung 7.
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In 9 ist dieses Prinzip in einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung insofern weitergeführt, als dass nunmehr auch in Umfangsrichtung U mehrere sektorartig ausgebildete Stimulationselektroden 3 bzw. Referenzelektroden 4 vorgesehen sind. Wie im Schnitt C-D gemäß 10 gesehen werden kann, erstrecken sich über den Umfang U vorliegend fünf Stimulationselektroden 3 und fünf Referenzelektroden 4 alternierend, jeweils elektrisch getrennt von (hier sehr dünn ausgeführten) Isolationselementen 5. Eine solche, aus den sektorartig ausgebildeten Elektroden 3, 4 bestehende Anordnung ist als Elektrodenabschnitt 18 bezeichnet. Von diesen Elektrodenabschnitten 18 folgen im Ausführungsbeispiel gemäß 9 zwei in Achsrichtung x. Zu erwähnen ist in diesem Zusammenhang, dass die jeweiligen in Achsrichtung x aufeinanderfolgenden Stimulations- und Referenzelektroden in Umfangsrichtung U „verdreht” angeordnet sind, wie sich 9 entnehmen lässt. Demgemäß erfolgt hier ein Stromfluss I zwischen den Stimulation- und Referenzelektroden 3, 4 wie für einige der Elektroden eingezeichnet. Der Vorteil dieser Lösung ist, dass so eine besonders intensive Stimulation erfolgen kann, wobei durch die Wahl der Abstände der Elektrodenabschnitte 18 und der Anzahl der Sektoren über dem Umfang die Stimulation gesteuert werden kann.
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Im Fall des galvanischen Aufbringen erfolgt eine elektrochemische Abscheidung des metallischen Überzugs auf der Elektrode 3, 4. Hier wird die funktionale Galvanotechnik genutzt, bei der die Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit erfolgt.
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Um zu verhindern, dass Stoffe des Kunststoff-Grundmaterials durch die galvanische Schicht hindurch diffundieren, kann vor der galvanischen Aufbringung der leitfähigen Schicht zunächst eine Sperrschicht (z. B. eine Nickel- oder Kupfer-Sperrschicht) aufgebracht werden.
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Im Falle des Aufdampfens werden sehr dünne Schichten (zumeist unter 1 μm Dicke) auf die Elektrode 3, 4 aufgebracht.
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Die Abscheidung der Schichten kann mittels des Verfahrens der physikalischen oder chemischen Gasphasenabscheidung erfolgen (physikalische Abscheidung: PVD, z. B. thermisches Verdampfen oder Sputtern; chemische Abscheidung: CVD).
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Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist eine Gasphasenreaktion (meist an oder in der Nähe der Substratoberfläche). Dabei werden die Reaktionsgase gleichzeitig in die Reaktionskammer mit dem zu beschichtenden Substrat geleitet. Die meist vorgeheizten Gase werden durch das beheizte Substrat thermisch aktiviert und reagieren miteinander. Dabei wird das erwünschte Material abgeschieden und chemisch gebunden (Chemisorption).
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Die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) beruht im Gegensatz zum CVD-Verfahren auf rein physikalischen Wirkungsverfahren. Beim thermischen Verdampfen wird das Aufdampfmaterial erhitzt, bis es mit einer geeigneten Aufdampfrate verdampft. Um die Abscheidung von qualitativ hochwertigen und homogenen Schichten zu gewährleisten, ist es notwendig, den Raum zwischen Verdampfer und Substrat möglichst materiefrei zu halten, d. h. unter Vakuum zu arbeiten. Beim Sputtern (Kathodenzerstäuben) werden durch Ionenbeschuss Teilchen von der Oberfläche abgetragen.
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Grundsätzlich können für die Herstellung der elektrischen Leitfähigkeit der Elektroden 3, 4 auch andere bekannte Verfahren eingesetzt werden, z. B. das Ionenplattieren (vakuumbasiertes und plasmagestütztes PVD-Verfahren für Metalle und Metallverbindungen). Dabei wird verdampftes Metall (z. B. durch Bogenentladung) in ein Plasma geführt. Dort ionisiert ein Teil der Metalldampfwolke und wird in Richtung der zu beschichtenden Elektrode 3, 4 beschleunigt. Die Metallionen bilden an der Substratoberfläche eine Schicht aus, die am Anfang zusammen mit dem Substratmaterial durch den ständigen Beschuss durch Metallionen rückgesputtert wird.
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Ein anderes bekanntes Aufdampfverfahren ist das Clusterstrahl-Verfahren. Hierbei handelt es sich um ein modifiziertes Aufdampfverfahren. Der zum Verdampfen verwendete Behälter wird geschlossen gehalten. Das Erhitzen des Verdampfungsmaterials erzeugt einen Überdruck im abgeschlossenen Behälter. Wird dieser Dampf durch eine Düse abgelassen, so kommt es durch eine adiabatische Expansion zu einer schnellen Abkühlung. Es bilden sich neutrale Atomhaufen (Cluster), die sich beim Auftreffen auf der Substratoberfläche teilweise auflösen und über die Oberfläche verteilt abscheiden.
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Die genannten Technologien der Beschichtung (Galvanisieren, Bedampfen, etc.) sind im Stand der Technik hinlänglich beschrieben, so dass insoweit auf die vorbekannten Verfahren verwiesen wird. Sie kommen, gegebenenfalls angepasst an die speziellen Bedürfnisse, auch vorliegend in der bekannten Weise zum Einsatz.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrodenanordnung
- 2
- Gehörkanal
- 3
- Stimulationselektrode
- 4
- Referenzelektrode
- 5
- Isolationselement
- 6
- Isolationselement
- 7
- Zentralausnehmung
- 8
- elektrisch leitfähige Partikel
- 9
- elektrisch leitfähige Metallschicht
- 10
- Verbindungskabel
- 11
- Verbindungskabel
- 12
- Anschlusskabel
- 13
- Pinna
- 14
- einführbarer Bereich
- 15
- am Gehörgang anliegender Bereich
- 16
- Schlaufe
- 17
- Bereich des Vagusnervs
- 18
- Elektrodenabschnitt
- x
- Achse
- y
- Achse
- U
- Umfangsrichtung
- I
- Stromfluss
