Elektrisch isolierendes Verbundelement in einem Cochlea-Implantat

Abstract

Klebstoff spielt eine wichtige Rolle in der Fixierung von Komponenten in einem Cochlea-Implantat. Ziel dieser Arbeit ist die Konstruktion und Herstellung eines Prüfkörpers, welcher aus einem Titanbauteil, einer elektrisch isolierenden Klebung und einem Edelstahlzylinder besteht und auf die verschiedenen Anforderungen in einem Cochlea-Implantat getestet wird, um einen geeigneten Klebstoff zu finden.Zuerst wird die Konstruktion des Prüfköpers behandelt, anschließend die Charakterisierung der Klebstoffe, die Herstellung und schlussendlich die Charakterisierung der Prüfkörper. Während der Konstruktion wird der Prüfkörper mit drei verschieden dimensionierten Klebe-fugen konzipiert. Für den Klebeprozess werden fünf verschiedene niedrigviskose Klebstoffe ausgewählt. Anschließend werden die viskoelastischen Eigenschaften der Klebstoffe im unausgehärteten Zustand mit einem Rheometer und im ausgehärteten Zustand mit einer dynamisch mechanischen Analyse ermittelt. Die dynamische Differentialkalorimetrie untersucht die Vernetzung und die Restgasanalyse das Ausgasverhalten. Weiters werden die kapazitiven Eigenschaften der Prüfkörper ermittelt und die mechanischen Eigenschaften in Form eines Ausdruckstests ohne und mit Alterung gemessen.Im unausgehärteten Zustand sind alle Klebstoffe für den Klebeprozess geeignet, während im ausgehärteten Zustand die Einsatztemperatur von drei Klebstoffen unter der Körpertemperatur liegt. Die dynamische Differentialkalorimetrie definiert die Aushärtedauer, welche zwischen 1,5 und 14 Stunden liegt. Nur einer der Klebstoffe entspricht den Ausgasanforderungen, welche mit der Restgasanalyse ermittelt werden. Die kapazitiven Eigenschaften sind, mit Ausnahme von einem Klebstoff, für das mittlere und große Spaltmaß der Klebefuge geeignet. Die mechanischen Eigenschaften sind stark von der Bruchart abhängig. Zwei Klebstoffe entsprechen allgemein den mechanischen Anforderungen.Schlussendlich wird ein Klebstoff in Kombination mit einem Spaltmaß, welches zwischen dem kleinen und mittleren liegt, gewählt. Es werden alle Anforderungen mit Ausnahme des Ausgasverhaltens erfüllt. Für eine erfolgreiche Anwendung im Cochlea-Implantat sind weitere Optimierungen nötig.

Adhesives play an important role in the fixation of components in cochlea implants. The aim of this study is to build a specimen, which consists of a titanium part, an electrically isolating adhesive bond and a stainless-steel cylinder and to test it after the requirements of a cochlea implant to find a suitable adhesive.First, the construction of the specimen is discussed, then the characterization of the adhesives, the manufacturing and finally the characterization of the specimen.During the construction, specimens with three differently sized adhesive gaps are designed, and five different low-viscosity adhesives are chosen. Afterwards the adhesives are character-ized with regard to their viscoelastic properties using a rheometer and a dynamic mechanical analysis (DMA). The differential scanning calorimetry is examining the curing reactions and the residual gas analysis the outgassing of moisture. After the specimen is manufactured, its capacitive properties are examined. The mechanical properties are measured in form of push out tests before and after altering.The rheometer tests the viscoelastic properties of the uncured adhesives, which are all suited for the dispensing process. According to the obtained results from DMA measurements, three of the five adhesives are not suited for an application at body temperature. The differential scanning calorimetry defines the curing time of the adhesives, which varies between 1.5 hours and 14 hours. Only one adhesive, which is assessed by the residual gas analysis, has favorable outgassing properties. The capacitive properties are similar for all adhesives except one and are fulfilling the requirements for the medium and large spaced adhesive gap. The results of the push out tests are affected by the type of failure and only two adhesives have the desired me-chanical properties under all conditions.One adhesive is chosen, which fulfills all the requirements except the outgassing. The corre-sponding adhesive gap lies between the small and medium sized gap. Further optimization is needed to reduce the amount of outgassing.