CN105899029B - 一种可注射神经刺激器的封装结构和封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可注射神经刺激器的封装结构和封装方法，其中封装结构包括：天线线圈，铁氧体，阳极电极，阴极电极，引线，电路板，表面贴装元件，焊锡，密封剂和壳体。本发明的非密封形式的封装可以通过真空的作用，将神经刺激器内部全部用密封剂保护起来，有效防止水或水蒸气凝结到内部的电路板上，而导致的电气连接关系不可靠带来不可逆的损害。封装结构体积小，可以通过注射方式植入，封装方法的制造工艺简单，成本较低，适合多种神经刺激器的封装。

Description

一种可注射神经刺激器的封装结构和封装方法

技术领域

本发明属于神经刺激领域，特别涉及一种可注射神经刺激器的封装结构和封装方法。

背景技术

在钛和陶瓷作为容器或引线对植入式电子器件进行密封封装之前，在1950-1980年的期间，对于环氧树脂封装的植入电子器件的大多数特征已经被较充分地研究了，如基于环氧树脂封装的可植入的神经肌肉刺激器。环氧树脂封装通常被应用于相对较大的需要采用较厚的环氧树脂层防水的手术植入装置，最近，一种子宫内胎儿可用的微创心脏起搏器已被研制成功，包括一个玻璃外壳和其它不透水的部件，诸如钛电池壳体和陶瓷铁氧体，以限制环氧树脂封装的暴露表面积，并通过环氧密封所述电子电路，以延长水蒸气的的扩散路径。

鉴于一些水蒸汽不可避免地会穿过如环氧树脂等聚合密封材料，植入式电子器件的寿命很大程度上取决于电路封装的防水凝结能力。现有技术已得知，延迟或防止这种水汽凝结可采用聚合物密封剂，使得封装中不存在气泡或空隙，并且聚合物密封剂牢固紧密地附着在电子电路上。因此，选择能够牢固地粘合在电路板表面的聚合物密封剂很重要，同时还需保证能够对电路板表面进行清洁，以确保不沾染灰尘，碎屑，残渣或空气冷凝液。同样重要的是，在封装电路的环氧树脂未固化的时候，能够除去封装结构中存在的气泡，空气或其它不利的物体，使得固化后的封装中不存在上述不利因素。

现有技术中，可注射或植入的神经肌肉刺激器的完全密封封装，被称为生物体，其制造工艺非常复杂，并且需要如激光器等昂贵的设备。刺激器内部的电子电路必须通过密封的线路连接到接触被刺激组织外表面的电极，这类线路的机械应力的为题，可能会导致灾难性的故障。这种神经刺激器的内部容积非常小，所以即使存在泄漏，在制造和测试过程中被检测到的可能性小，且耗时长，封装上的泄露会导致在植入后的几天内水分凝结在神经刺激器的电路板周围，何况目前商业应用中没有采用可以在制造和测试过程中检测泄露的技术的。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可注射神经刺激器的封装结构和封装方法，用于通过控制电荷以保证有效产生刺激脉冲的同时，达到小型化的设计及应用要求。

本发明提供了一种可注射神经刺激器的封装结构，包括天线线圈，铁氧体，阳极电极，阴极电极，引线，电路板，表面贴装元件，焊锡，密封剂和壳体，其中，

所述电路板上布置了电子线路，承载着所述表面贴装元件，所述电路板安装在有凹槽的所述铁氧体的凹槽口内；

所述铁氧体呈中空的圆柱体形状，被所述天线线圈围绕包裹20-30匝；

所述天线线圈的一端与所述电路板上的所述焊点焊接在一起；

所述阳极电极和阴极电极分别设置在可注射神经刺激器的两个端部，每个电极通过所述引线焊接到所述电路板的所述焊点上，实现所述阳极电极、阴极电极与所述电路板的电气连接关系；

所述引线从所述铁氧体的中空处穿过；

所述壳体包围的内部填充有所述密封剂，所述密封剂将所述电路板、表面贴装元件、引线、铁氧体和天线线圈完全包裹密封。

可选地，所述密封剂是环氧树脂。

可选地，所述壳体是由硼硅酸盐玻璃或陶瓷制成的薄壁管。

基于上述目的，本发明还提供一种可注射神经刺激器的封装方法，包括以下步骤：

对中空圆柱体状的铁氧体进行开槽，凹槽的大小和形状至少可以容纳电路板平放入内；

将电路板固定在凹槽内，从电路板引出三条引线，分别为连接阳极电极、阴极电极的引线和作为天线线圈的引线；

三条引线皆从铁氧体的中空处穿过，分别与阳极电极和阴极电极连接的引线方向相反；

将天线线圈在铁氧体上缠绕20-30匝；

外部套上圆筒状的壳体，壳体的大小正好可容纳缠绕天线线圈后的圆柱状铁氧体，之后在两端设置圆片状的阳极和阴极电极，将电路板引出的连接阳极电极和阴极电极的引线分别对应与阳极电极和阴极电极焊接；

通过真空作用将未固化的密封剂吸入壳体内，将壳体内的缠绕了天线线圈的铁氧体和电路板完全包围后，固化密封剂。

可选地，所述通过真空作用将未固化的密封剂吸入壳体内，是将未密封的可注射神经刺激器两端的电极阳极和阴极覆以涂层；可注射神经刺激器的两端分别插入进料管和真空管的开口端，插入深度需至少超过可注射神经刺激器的壳体的边缘；真空管连接到真空泵，真空管装有栓，用于防止可注射神经刺激器完全被吸入真空管中；进料管的另一端管口被放置到装有未固化的密封剂的容器中，管口浸入未固化的密封剂的中下部，进料管上设置一个夹管阀；当真空泵开始工作时，将夹管阀打开，使得可注射神经刺激器左端的真空状态能够通过进料管将未固化的密封剂抽入进料管后进入可注射神经刺激器，未固化的密封剂流过整个可注射神经刺激器后，进入真空管；然后关闭夹管阀，对未固化的密封剂进行固化；之后将真空管和进料管从可注射神经刺激器的端部除去，阳极和阴极通过去除涂层进行清洁。

可选地，所述涂层由聚乙烯醇或聚乙二醇或聚碳酸酯构成，涂覆在干燥的电极上，不与未固化的密封剂混合。

可选地，所述栓为针状。

可选地，所述对未固化的密封剂进行固化，是通过加热或光照或用催化剂。

可选地，所述进料管和真空管采用有机硅胶制成，紧贴在可注射神经刺激器周围，在密封剂固化后将进料管和真空管丢弃。

本发明的有益效果在于：相比于现有技术，本发明的非密封形式的封装可以通过真空的作用，将神经刺激器内部全部用密封剂保护起来，有效防止水或水蒸气凝结到内部的电路板上，而导致的电气连接关系不可靠带来不可逆的损害。封装结构体积小，可以通过注射方式植入，封装方法的制造工艺简单，成本较低，适合多种神经刺激器的封装。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为本发明实施例的可注射神经刺激器的封装结构中一具体应用实例的横截面结构示意图；

图2为本发明实施例的可注射神经刺激器的封装方法步骤流程图；

图3为本发明实施例的可注射神经刺激器的封装方法中S106详细示意图；

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明公开了一种可注射神经刺激器的封装结构，横截面的结构参见图1，电路板10上布置了电子线路，承载着构成神经刺激器20的各种表面贴装元件12；电路板10安装在有凹槽的铁氧体2的凹槽口内，铁氧体2呈中空的圆柱体形状，被天线线圈1围绕包裹20-30匝，天线线圈1的一端与电路板10上的焊点23焊接在一起；阳极电极3和阴极电极5分别设置在神经刺激器20的两个端部，每个电极通过引线4焊接到电路板10的焊点23上，实现电极3、5与电路板10的电气连接关系，引线4从铁氧体2的中空处穿过；神经刺激器20的壳体27包围的内部填充有密封剂25，密封剂25具有高附着力和低透水性的聚合物，可以是环氧树脂；壳体27是由不透水的生物兼容材料制成的薄壁管，如硼硅酸盐玻璃或陶瓷。整体的神经刺激器20不是密封的，因为至少有一部分密封剂25暴露在体液中，但不透水的壳体27、铁氧体2、阳极电极3和阴极电极5使这暴露的部分和水的扩散通路可以最小化，保证电路板10的安全可靠性。

与上述可注射神经刺激器的封装结构对应的是，本发明又一实施例提供了可注射神经刺激器的封装方法，其流程图参见图2，包括以下步骤：

S101，对中空圆柱体状的铁氧体进行开槽，凹槽的大小和形状至少可以容纳电路板平放入内；

S102，将电路板固定在凹槽内，从电路板引出三条引线，分别为连接阳极电极、阴极电极的引线和作为天线线圈的引线；

S103，三条引线皆从铁氧体的中空处穿过，分别与阳极电极和阴极电极连接的引线方向相反；

S104，将天线线圈在铁氧体上缠绕20-30匝；

S105，外部套上圆筒状的壳体，壳体的大小正好可容纳缠绕天线线圈后的圆柱状铁氧体，之后在两端设置圆片状的阳极和阴极电极，将电路板引出的连接阳极电极和阴极电极的引线分别对应与阳极电极和阴极电极焊接；

S106，通过真空作用将未固化的密封剂吸入壳体内，将壳体内的缠绕了天线线圈的铁氧体和电路板完全包围后，固化密封剂。

进一步地，图3所示为上述封装方法中S106步骤的详细示意图，将未密封的神经刺激器20两端的电极阳极3和阴极5覆以涂层67，以防止密封剂25粘附在电极上；神经刺激器20的两端分别插入进料管62和真空管64的开口端，插入深度需至少超过神经刺激器20的壳体27的边缘；真空管64连接到真空泵65，真空管64装有针状的栓66，以防止神经刺激器20完全被吸入真空管64中；进料管62的另一端管口被放置到装有未固化的密封剂25的容器60中，管口浸入未固化的密封剂25的中下部，进料管62上设置一个夹管阀68；当真空泵65开始工作时，将夹管阀68打开，使得神经刺激器20左端的真空状态能够通过进料管62将未固化的密封剂25抽入进料管后进入神经刺激器20，未固化的密封剂25流过整个神经刺激器20后，进入真空管64；然后关闭夹管阀68，对未固化的密封剂25进行固化，可通过加热、光照或用催化剂；之后将真空管64和进料管62从神经刺激器20的端部除去，阳极3和阴极5通过去除涂层67进行清洁。真空注入的方法有效地减少或消除了密封剂25中存在气泡和其他空隙中的危害，使水蒸气不扩散并凝结在电路板10上，从而影响神经刺激器20的完整性和功能。

进一步地，涂层67由水溶性的材料构成，如聚乙烯醇，聚乙二醇，聚碳酸酯或类似的液体，可以涂覆在干燥的电极上，且不与未固化的密封剂25混合。

进一步地，进料管62和真空管64采用高弹性，成本低的材料，如有机硅胶，可以紧贴在神经刺激器20周围，在密封剂25固化后即可将进料管62和真空管64丢弃。

本发明与现有的技术方案相比，通过对神经刺激器封装结构的设计，非密封形式的封装可以通过真空的作用，将神经刺激器内部全部用密封剂保护起来，有效防止水或水蒸气凝结到内部的电路板上，而导致的电气连接关系不可靠带来不能修复的损害。封装结构较简单、成本低、可靠性高，封装方法实现方便，不需要精密昂贵的专用仪器，适用于多种神经刺激器的封装。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种可注射神经刺激器的封装结构，其特征在于，包括天线线圈，铁氧体，阳极电极，阴极电极，引线，电路板，表面贴装元件，焊点，密封剂和壳体，其中，

所述电路板上布置了电子线路，承载着所述表面贴装元件，所述电路板安装在有凹槽的所述铁氧体的凹槽口内；

所述铁氧体呈中空的圆柱体形状，被所述天线线圈围绕包裹20-30匝；

所述天线线圈的一端与所述电路板上的所述焊点焊接在一起；

所述阳极电极和阴极电极分别设置在可注射神经刺激器的两个端部，每个电极通过所述引线焊接到所述电路板的所述焊点上，实现所述阳极电极、阴极电极与所述电路板的电气连接关系；

所述引线从所述铁氧体的中空处穿过；

所述壳体为圆筒状，其两端具有开口，通过真空作用将未固化的密封剂吸入所述壳体内以使所述壳体包围的内部填充有所述密封剂，所述密封剂将所述电路板、表面贴装元件、引线、铁氧体和天线线圈完全包裹密封。

2.根据权利要求1所述的可注射神经刺激器的封装结构，其特征在于，所述密封剂是环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的可注射神经刺激器的封装结构，其特征在于，所述壳体是由硼硅酸盐玻璃或陶瓷制成的薄壁管。

4.一种可注射神经刺激器的封装方法，其特征在于，包括以下步骤：

对中空圆柱体状的铁氧体进行开槽，凹槽的大小和形状至少可以容纳电路板平放入内；

将电路板固定在凹槽内，从电路板引出三条引线，分别为连接阳极电极、阴极电极的引线和作为天线线圈的引线；

三条引线皆从铁氧体的中空处穿过，分别与阳极电极和阴极电极连接的引线方向相反；

将天线线圈在铁氧体上缠绕20-30匝；

外部套上圆筒状的壳体，所述壳体的两端具有开口，壳体的大小正好可容纳缠绕天线线圈后的圆柱状铁氧体，之后在两端设置圆片状的阳极和阴极电极，将电路板引出的连接阳极电极和阴极电极的引线分别对应与阳极电极和阴极电极焊接；

通过真空作用将未固化的密封剂吸入壳体内，将壳体内的缠绕了天线线圈的铁氧体和电路板完全包围后，固化密封剂。

5.根据权利要求4所述的可注射神经刺激器的封装方法，其特征在于，所述通过真空作用将未固化的密封剂吸入壳体内，是将未密封的可注射神经刺激器两端的电极阳极和阴极覆以涂层；可注射神经刺激器的两端分别插入进料管和真空管的开口端，插入深度需至少超过可注射神经刺激器的壳体的边缘；真空管连接到真空泵，真空管装有栓，用于防止可注射神经刺激器完全被吸入真空管中；进料管的另一端管口被放置到装有未固化的密封剂的容器中，管口浸入未固化的密封剂的中下部，进料管上设置一个夹管阀；当真空泵开始工作时，将夹管阀打开，使得可注射神经刺激器左端的真空状态能够通过进料管将未固化的密封剂抽入进料管后进入可注射神经刺激器，未固化的密封剂流过整个可注射神经刺激器后，进入真空管；然后关闭夹管阀，对未固化的密封剂进行固化；之后将真空管和进料管从可注射神经刺激器的端部除去，阳极和阴极通过去除涂层进行清洁。

6.根据权利要求5所述的可注射神经刺激器的封装方法，其特征在于，所述涂层由聚乙烯醇或聚乙二醇或聚碳酸酯构成，涂覆在干燥的电极上，不与未固化的密封剂混合。

7.根据权利要求5所述的可注射神经刺激器的封装方法，其特征在于，所述栓为针状。

8.根据权利要求5所述的可注射神经刺激器的封装方法，其特征在于，所述对未固化的密封剂进行固化，是通过加热或光照或用催化剂。

9.根据权利要求5所述的可注射神经刺激器的封装方法，其特征在于，所述进料管和真空管采用有机硅胶制成，紧贴在可注射神经刺激器周围，在密封剂固化后将进料管和真空管丢弃。