CN114126705A - 包括透明封装件的有源植入式医疗设备(aimd) - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于植入患者体内的有源植入式医疗设备(AIMD)，所述AIMD包括封装件(1)，该封装件限定了内部空间，该内部空间通过对于介于380和2200nm之间的给定波长范围是可透光的壁而与外部环境密封隔开，其中，(a)这些壁包括第一主壁(1a)和第二主壁(1b)，该第一主壁和该第二主壁彼此面对并且彼此隔开的距离为内部空间的内部高度(Hi)，(b)封装件包括由第一部件(2)和第二部件(3)形成的外壳，该第一部件和该第二部件均由单一材料制成并且沿单一接口(23)彼此密闭接合以限定内部空间，该内部空间通过这些壁与外部环境密封，(c)内部空间包含电子线路，该电子线路包含给定波长范围的主光源(10L)和/或对给定波长范围的光进行检测的第一光电检测器(10P)，并且面向封装件的壁，其中，在无需添加第三种材料的情况下通过焊接对第一部件和第二部件(2，3)进行接合，内部空间的体积(Vi)至少为2cm³。

Description

包括透明封装件的有源植入式医疗设备(AIMD)

技术领域

本发明属于用于对患者进行医学治疗的有源植入式医疗设备(AIMD)领域。本发明的AIMD包括封装件，该封装件被配置为使光传输穿过患者的皮肤或朝向靶器官或血管传输和/或被配置为接收来自患者体外或由靶器官或血管反射的光信号。本发明的AIMD可以有利地进一步包括组织耦合单元，该组织耦合单元与封装件分离并且通过引线与其耦合，用于在围封在封装件中的植入式脉冲发生器(IPG)与组织耦合单元之间传递刺激脉冲，并且用于对组织耦合单元与之耦合的生物组织进行刺激。特别有利的是，IPG产生光能，通过光纤传递到包含在组织耦合单元中的光伏电池，该光伏电池用于将光能转换为电能，以向组织耦合单元的电极触点馈送。

封装件包括限定与外部环境完全密封的内部体积的外壳，并且具有允许光能传输穿过的透明壁。透明壁允许通信和数据传输、生物标志物的监测、光功率传输等。对于包括单独的组织耦合单元的AIMD，透明壁还允许将光能通过光纤传输到光极或到光伏电池，该光伏电池将其转换为电能，用于向包含在组织耦合单元中的电极馈送。本发明提供了完全密封的封装件外壳，对于各种几何形状的给定波长是可透光的，具有不同的形状和尺寸。

发明背景

几十年来，有源植入式医疗设备(AIMD)已经用于治疗多种疾病，特别是神经系统疾病。有源植入式医疗设备(AIMD)与(非有源)植入式医疗设备(IMD)不同，如RFID标签等，在于AIMD被配置为与其所插入的身体主动交互，诸如通过刺激组织，监测生命体征等。通常，AIMD能够将能量传递进出植入物。因此，AIMD通常围封能量源，诸如电池或可充电电池。

AIMD的主要类型包括神经刺激器，神经刺激器向诸如神经或肌肉等组织输送电脉冲以用于诊断或治疗诸如帕金森氏病、癫痫、慢性疼痛、运动障碍等许多疾病并且用于许多其他应用。根据待治疗的组织、所使用的电极的类型以及电极之间的距离，植入式电极之间所需要的电压通常大约为15V±5V。这种电压需要具有如下尺寸的电脉冲发生器，所述尺寸为使得电刺激植入物通常由以下两个单独部件形成：一方面，直接植入到待治疗的组织上的电极，另一方面，具有更大的尺寸并围封在封装件中的电脉冲发生器，该封装件可以根据应用植入到身体的各个位置处。封装件可以植入锁骨下区、下腹部区域或臀区等。由于其机械性能以及诸如生物相容性和易加工性等其他原因，封装件通常由钛(合金)制成。然而，由钛制成的封装件对RF、可见光和IR波长的透射很低甚至没有，而且是MRI不友好的，会产生热量和成像伪影。一些封装件是用陶瓷材料制成的，是不透可见光和IR光的。聚合物已被测试用于封装件，但它们通常缺乏耐用性和防潮性。

在神经刺激器中，能量传递引线将植入式脉冲发生器(IPG)连接到组织耦合单元，该组织耦合单元包括电极或光极。能量传递引线可以包括一根或多根导线，这些导线通常盘绕以提供灵活性，以允许电脉冲发生器与电极之间的距离改变，并且增强机械稳定性，同时对于身体运动具有更高的顺应性。由于使用电线，特别是在盘绕时，这种植入物与磁共振成像(MRI)装置以及还有如用于机场、银行等的简单的金属检测门一起使用可能是不安全的。

或者，如在WO 2016131492中所描述的，能量传递引线可以包括一根或多根光纤，其将IPG发射的光脉冲传递到组织耦合单元中的光伏电池，从而将光能转换为电能，以向组织耦合单元的电极馈送。

如图1(a)所示，在其最简单的形式中，用于输送能量脉冲的设备包括容纳在封装件的外壳中的植入式脉冲发生器(IPG)、组织耦合单元、以及将组织耦合单元与IPG耦合以将能量以电能或光能的形式从IPG传输到组织耦合单元的能量传递引线。IPG可以产生电脉冲，其通过导线传输到组织耦合单元的电极。或者，例如，如在EP 3113838 B1中所描述的，IPG可以产生光脉冲，其通过光纤传输到光极或光伏电池，该光伏电池将光能转化为馈送到电极的电能。术语“能量传递引线”在本文中用于定义电导体(例如，线、条带)和光纤。

近年来，用光能治疗组织已经显示出令人鼓舞的治疗疾病的潜力，无论是支持光遗传学领域还是使用直接红外光。对于组织的这种光治疗，可以使用所谓的光极。光极可以是将光束聚焦到组织的精确区域上的光发射器，也可以是光传感器，感测由光发射器发出的反射、透射或散射光束。可以以与上文讨论的电极类似的方式由电流为光发射器供电。

已经针对所谓的智能植入物描述了玻璃外壳，这些智能植入物被设计用于提供关于患者的状况(血糖、眼内压等)的体内诊断生物反馈和/或测量和传输诊断数据，必须在其预期寿命内自主运行。Valtronic公司公布了一种可注射圆柱形玻璃外壳，外径为4mm至8mm，壁厚为0.4-0.6mm，并且长度为12mm至50mm。该外壳的尺寸减小显著限制了其对生物标志物进行监测的功能和医学应用。例如，不可能将电池容纳在如此小的体积中。几何形状(圆柱形)和小尺寸也受到其制造材料的选择的推动，包括硼硅酸盐和生物活性玻璃(生物玻璃)、石英和科伐(Kovar)玻璃，它们难以成形和/或机械阻力有限。

或者，平面玻璃外壳也公布为用玻璃制成的平壁。同样，它们受限于仅适合于容纳微电子线路的尺寸非常小的内部体积。

US 10,251,286描述了一种AIMD，包括封装件，其中外壳壁的一部分形成窗口，该窗口是红外光可透过的以用于通信。选择用于透明窗口的材料是氧化铝或含氧化铝的陶瓷材料、以及晶体或宝石，诸如蓝宝石、红宝石、金刚石等。这些材料非常昂贵且难以成形，由此将可用的几何形状减少到平坦表面。此外，该外壳由多个部件和不同材料制成，需要多次且有时是精细的接合操作，从而产生许多接合接口，这样难以确保长期防潮。

本领域中感兴趣的是将更多功能包括到AIMD中，包括将能量主动传递进出植入物，同时包括监测和通信功能。例如，可以监测诸如心脏起搏等生物标志物，并且可以根据监测到的心脏起搏来自动调整刺激脉冲的参数。后者可以通过提供外壳来实现，该外壳包括对于给定波长是可透光的壁，允许电磁波(优选可见光和/或红外光)穿过该壁。然而，这只能在非常小的尺寸下实现，其太小而无法包容任何能量传递所需的电子器件，或者具有许多由不同材料制成并用焊接金属焊接在一起的单独零件。这样进而增加了制造成本并且对外壳的密闭性非常有害，即，它不能完全气密、液密和防潮。例如，US 10,251,286建议在外壳中包含干燥剂以减少外壳的内部体积中的水分含量。

本发明提出了一种AIMD，包括封装件，该封装件足够大以包容电子电路系统，该电子电路系统包括光电部件、电子部件、电源等，需要将监测和通信功能与能量传递(诸如，电刺激)结合到与患者的组织耦合的电极单元。通过使用高度防潮材料并将接口数量减少到一个，封装件外壳对空气、水和湿气的密封性优异，本发明的封装件具有机械抗性，并且其制造具有成本效益，使用可大量获得且价格合理的材料。在以下章节中更详细地描述了这些和其他优点。

发明概述

本发明在所附独立权利要求中被限定。优选实施例在从属权利要求中被限定。特别地，本发明涉及一种用于植入患者体内的有源植入式医疗设备(AIMD)。AIMD包括封装件，该封装件限定了体积(Vi)至少为2cm³的内部空间，该内部空间通过由对内部空间的边界进行限定的内表面以及与外部环境接触的外表面所限定的壁而与外部环境密封隔开。外表面由沿第一轴线(X)测量的长度(Lo)、沿第二轴线(Y)测量的宽度(Wo)以及沿第三轴线(Z)测量的高度(Ho)限定，X⊥Y⊥Z。

封装件的壁包括第一主壁和第二主壁，该第一主壁和该第二主壁彼此面对并且彼此隔开的距离为内部空间的沿第三轴线(Z)测量的内部高度(Hi)。第一主壁和第二主壁被限定为外表面为平面的或具有至少为100mm的单曲率或双曲率曲率半径(R)的任何壁部分，并且平均厚度(t1a，t1b)介于400和1200μm之间。

封装件包括由第一部件和第二部件形成的外壳，该第一部件和该第二部件均由单一透明陶瓷材料制成并且沿单一接口彼此密闭接合以限定内部空间，该内部空间通过这些壁与外部环境密封。内部空间包含电子线路板，该电子线路板包含给定波长范围的主光源和/或用于对给定波长范围的光进行检测的第一光电检测器，其中，给定波长范围是介于380和2200nm之间。第一部件和第二部件(2，3)之间的接口是通过焊接形成的，无需添加第三种材料，

主光源和/或第一光电检测器面向第一主壁(1a)的光壁部分。根据ASTM D1003-7测量，光壁部分在室温下对850nm波长的透射率至少为75％。

在优选实施例中，AIMD被配置为在电学上或在光学上刺激患者的在电学上或在光学上可兴奋的组织。在该实施例中，该设备包括以下部件。

(A)组织耦合单元，被配置为耦合到人体组织。

(B)选自导电线和光纤的能量传递引线，包括被配置为与组织耦合单元耦合的远端以及被配置为与封装件耦合的近端。

(C)封装件包括连接单元，该连接单元被配置为将能量传递引线的近端连接到封装件并且将以下部件围封在该内部空间中，

·光或电能量源，该光或电能量源与主光源不同，并且被配置为发射能量脉冲，使得当能量传递引线的近端连接到连接单元、并且能量传递引线的远端连接时到组织耦合单元时，通过能量传递引线将能量脉冲传输到组织耦合单元，和/或

·第二光电检测器，该第二光电检测器与第一光电检测器不同，并且被配置为当光纤的近端连接到连接单元并且光纤的远端连接到组织耦合单元时，对从组织耦合单元发射并通过包括光纤的能量传递引线传递到封装件的光信号进行检测。

在该实施例中，优选地是外壳围封光能量源，该光能量源面向脉冲壁部分，该脉冲壁部分面向连接单元。脉冲壁部分的厚度优选地介于300和1000μm之间以形成在室温下对850nm波长的透射率至少为75％的光学窗口，并且该光学窗口将内部空间与连接单元隔开。脉冲壁部分可以包括与脉冲壁部分成一体的一个或多个微型光学透镜或棱镜。连接单元优选地集成在覆盖物中。能量传递引线包括至少一根光纤而不包括电线，并且封装件不包括馈通件。

构成第一部件和第二部件的单一透明陶瓷材料可以选自：熔融氧化硅、硼硅酸盐、尖晶石、蓝宝石或氧化钇材料。该单一材料优选地是熔融氧化硅。

根据用于制造外壳的制造工艺，这些壁的表面光洁度可能不足以确保辐射穿过光壁部分的最佳传输。在这种情况下，可以对第一主壁的内表面和/或外表面的至少一部分进行抛光。为了避免必须对大于辐射传输所需的区域进行抛光，优选地是光壁部分的外表面和/或内表面的表面光洁度比第一主壁的其他部分的表面光洁度更平滑，并且优选地，其特征在于Ra粗糙度低于3μm，优选地低于1.5μm，更优选地低于1μm。

第一主壁的外表面优选地面积至少为3cm²，优选地至少为5cm²。在第一主壁的外表面与第二主壁的外表面之间沿第三轴线(Z)测量的外表面高度(Ho)介于3和15mm之间，优选地介于5和8mm之间。

在优选实施例中，内部空间围封电子电路系统，并且外壳优选地通过以下方式机械加强：

·用树脂填充未被电子电路系统占据的内部空间，可选地用颗粒填料填充以减少固化收缩，树脂和可选的颗粒填料对于给定波长范围是可透光的，和/或

·使得加强柱从第一主壁到第二主壁延伸达内部空间的内部厚度(Hi)，这些加强柱优选地与第一主壁和/或第二主壁成一体，和/或

·使得壁具有变化的厚度，减少了电子电路系统与壁的内表面之间的顶部空间。

AIMD可以包括施加在封装件的部分或全部外表面上的保护性聚合物层。保护性聚合物层的施加在第一主壁的光壁部分上的任何部分都是透明的，使得在室温下光壁部分和保护性聚合物层两者至少在涂覆于第一和/或附加壁部分上的区域中对850nm的波长的透射率至少为75％。保护性聚合物层优选地包含硅树脂。

AIMD的暴露表面由如上限定的施加在部分或全部外表面上的可选的保护性聚合物层限定，由优选地包括连接单元的可选的覆盖物限定，以及由这些壁的未被可选的保护性聚合物层或可选的覆盖物覆盖的外表面的任何部分限定。暴露表面优选地在其各处的曲率半径至少为0.5mm，优选地至少为1mm，更优选地至少为2mm，以避免在植入患者体内时损伤包围封装件的任何组织。

为了使AIMD增加功能，光壁部分可以包括一个或多个微型光学透镜，该一个或多个微型光学透镜与光壁部分成一体并面向主光源和/或第一光电检测器。AIMD可以包括附加光学元件，选自：

·用于通信目的的附加光源和/或检测器，

·用于组织的光刺激或用于光遗传学的附加光源，和/或

·监测光电检测器，被配置为监测生物标志物，包括心搏、血氧合、血液中葡萄糖含量、pH值、血压、来自该光刺激的反馈中的一者或多者，和/或

·光伏电池，用于通过用定位在患者体外的光源对电池(12)进行照射来为该电池充电，其中，

附加光学元件面向附加壁部分，该附加壁部分可以与光壁部分不同或相同。附加壁部分优选地在室温下对850nm波长的透射率至少为75％。该附加壁部分还可以包括与附加壁部分成一体的一个或多个微型光学透镜。附加壁部分的厚度优选地介于400和1000μm之间。

本发明还涉及一种用于制造如上限定的有源植入式医疗设备的方法。该方法包括以下步骤：

(a)提供该第一部件和该第二部件的3D计算机辅助设计；

(b)为第一部件和第二部件中的每一个提供由相同的透明陶瓷材料制成的第一基本块和第二基本块，该透明陶瓷材料对于介于380和2200nm之间的波长是可透光的，并且该第一基本块和该第二基本块的尺寸适合于通过去除多余材料而形成相应的第一部件和第二部件；

(c)从第一基本块和第二基本块中去除多余材料以得到第一部件和第二部件：

·以机械方式，通过对该第一基本块和该第二基本块进行机加工，和/或

·以物理化学方式，通过：

ο用激光选择性地处理要从该第一基本块和该第二基本块中的每一个中去除的多余材料，从而获得第一激光处理块和第二激光处理块，其中，经过这种激光处理的多余材料对蚀刻处理更敏感，

ο用化学成分蚀刻该第一激光处理块和该第二激光处理块，从而从这些激光处理块中去除该经过激光处理的多余材料而不影响未被激光选择性处理的材料，由此获得该第一部件和该第二部件，以及

(d)将主光源和/或第一光电检测器和附加电子部件刚性地安装在第一部件中，主光源和/或第一光电检测器和附加电子部件统称为电子电路系统，

(e)通过密封地接合该第一部件和该第二部件来形成外壳，由此限定了与该外部环境密封隔开并围封该电子电路系统的内部空间，使得该主光源或该光电检测器面向该第一部件的光壁部分的内表面。

优选地在无需添加第三种材料的情况下通过焊接进行接合，优选地通过激光焊接，更优选地通过短脉冲或超短脉冲激光焊接。透明陶瓷材料优选地是熔融氧化硅。光壁部分的外表面和/或内表面可以被抛光以使得Ra粗糙度低于3μm，优选地低于1.5μm，更优选地低于1μm。

附图说明

为了更充分地理解本发明的本质，结合附图参考以下具体实施方式，在附图中：

图1：示出了(a)根据本发明的AIMD，(b)图1(a)的AIMD的封装件的俯视图，以及(c)&(d)图1(a)的AIMD的封装件的两个实施例的侧视图。

图2：示出了根据本发明的封装件的第一实施例，(a)俯视图，(b)从后方看的分解视图，(c)从封装件的前方看的分解视图。

图3：示出了根据本发明的封装件的第二实施例，(a)俯视图，(b)从后方看的分解视图，(c)从封装件的前方看的分解视图。

图4：示出了根据本发明的封装件外壳的几何形状的四个示例。

图5：示出了根据本发明的封装件外壳的几何形状的另一示例。

图6：示出了包含电子线路板和电池的外壳的两个实施例。

具体实施方式

本发明涉及一种用于植入患者体内的有源植入式医疗设备(AIMD)。AIMD能够通过传输至少介于380和2200nmm之间的给定波长范围(＝可见光和近红外范围)的电磁辐射与其植入的身体的外部进行通信。AIMD包括外壳，该外壳限定了具有体积(Vi)的内部空间，该内部空间通过由对内部空间的边界进行限定的内表面以及与外部环境接触的外表面所限定的壁而与外部环境密封隔开。外表面由沿第一轴线(X)测量的长度(Lo)、沿第二轴线(Y)测量的宽度(Wo)以及沿第三轴线(Z)测量的高度(Ho)限定，X⊥Y⊥Z。

内部空间围封电子电路系统。电子电路系统包括主光源(10L)和/或第一光电检测器(10P)。主光源(10L)和/或第一光电检测器(10P)面向第一主壁和可选的第二主壁的光壁部分(1Lt)，其对于介于380和2200nm之间的给定波长范围是可透光的。

主光源(10L)和第一光电检测器(10P)以及可选的附加光学元件(10A)

如图1(b)、图1(c)、图1(d)和图6所展示的，内部空间包含优选地印刷在电子线路板(7)(ECB)上的电子线路，包含给定波长范围的主光源(10L)和/或用于对给定波长范围的光进行检测的第一光电检测器(10P)，其中，给定波长范围是介于380和2200nm之间。

主光源(10L)面向属于第一主壁(1a)的光壁部分(1Lt)。在一个实施例中，主光源可以被配置为以给定波长范围内的光的形式通过光壁部分将光学数据传递到外部环境。在另一实施例中，主光源(10L)可以被配置为通过光壁部分向靶器官或血管发射光以用于监测生物标志物，用于光刺激或用于光遗传治疗。

第一光电检测器(10P)面向光壁部分(1Lt)。如果外壳包含主光源(10L)和第一光电检测器(10P)，则光壁部分(1Lt)可以在第一主壁内限定单一封闭区域。或者，光壁部分可以限定均属于第一主壁(1a)的两个不同的封闭区域，或属于第一主壁的面向主光源的第一封闭区域以及属于第二主壁(1b)的面向第一光电检测器的第二封闭区域。第一光电检测器可以被配置为接收呈由外部环境发射穿过第一主壁的光壁部分(1Lt)的给定波长范围内的电磁辐射的形式的数据。第一光电检测器可以被配置为在主光源照射时接收从靶器官或血管反射的光。

主光源(10L)有利地是发光二极管(LED)或激光LED。本文所用的术语“光”是广义的，不限于可见光。适合于本发明的主光源(10L)应该能够发射波长介于380和2200nm之间、优选地介于700和1550nm之间的光。所发射的光优选地是单色的。

内部空间，特别是电子线路板(7)，包括附加电子部件。围封在内部空间中的所有电子部件统称为电子电路系统。电子电路系统可以包括处理器或电子逻辑控制电路，被配置为响应于由第一光电检测器(10P)从封装件外部接收的电磁信号而采取行动。

本发明的AIMD可以包括一个或多个附加光学元件(10A)，该一个或多个附加光学元件位于内部空间中并面向第一主壁或第二主壁的附加壁部分(1At)，该附加壁部分可以与光壁部分(1Lt)不同或相同。附加光学元件(10A)可以选自以下各项：

·用于通信目的的附加光源和/或检测器，和/或

·与第一光电检测器(10P)不同或相同的监测光电检测器，被配置为监测生物标志物，包括心搏、血氧合、血液中葡萄糖含量、pH值、血压中的一者或多者；从内部空间向组织或器官发射光，并且由此由监测光电检测器接收的反射光指示给定生物标志物的值，和/或

·用于组织的光刺激或用于光遗传学的附加光源，和/或

·一个或多个光伏电池，用于通过用定位在患者体外的光源对电池(12)进行照射来为该电池充电。

第一主壁或第二主壁(1a，1b)的附加壁部分(1At)优选地在室温下对850nm波长的透射率至少为75％。如图1(d)所展示的，附加壁部分可以设有一个或多个与附加壁部分成一体的微型光学透镜(4L)。附加壁部分的厚度优选地介于400和1000μm之间，

封装件(1)

本发明的要点是保护包容在内部空间内部的电子电路系统免受外部环境影响的封装件(1)。当封装件植入患者体内时，外部环境是患者身体内部，是腐蚀性介质，水分含量高。在植入物的整个作用期间(可以是并且通常为数年)，必须保护包容在封装件外壳中的电子电路系统免受潮气影响以及保护其不与任何体液或气体具有任何接触，必须保护患者的身体免受包容在封装件中的电子电路系统的非生物相容性部件的影响。因此，封装件外壳必须将内部空间与外部环境持久阻隔。这些要求限制了形成外壳的材料的选择，并且对外壳的不同部件的所有耦合操作(必须确保长期密封耦合)构成挑战。例如，提供延伸穿过外壳壁并且使电能在内部空间与在外部环境中延伸的能量传递引线(30)之间传导所需的密闭馈通件是一个真正的挑战，因为在馈通件和外壳壁之间形成的接口尺寸很小。为此，本发明的封装件优选地不包括任何馈通件。

封装件还必须允许给定波长范围内的电磁辐射通过其壁传输，该壁因此必须对于给定波长是可透光的，这样甚至更多地限制了对形成外壳的材料的选择或强加使用必须与外壳中的开口耦合的第三种材料。如以上讨论的，由于密封原因，任何接合都是一个挑战。

为了满足前述所有要求，本发明的封装件外壳包括第一主壁(1a)和第二主壁(1b)，该第一主壁和该第二主壁彼此面对并且彼此隔开的距离为内部空间的沿第三轴线(Z)测量的内部高度(Hi)。如图4所展示的，第一主壁和第二主壁(1a，1b)被限定为外表面为平面的(参见图4(&)&图4(c))或具有至少为100mm、优选地至少为200mm、更优选地至少为500mm的单曲率或双曲率曲率半径(R)(参见图4(b)&图4(d))的任何壁部分。平坦表面具有无限的曲率半径。第一主壁和第二主壁(1a，1b)可以彼此平行。

外壳的长期防潮性

外壳由第一部件(2)和第二部件(3)形成，两者均由选自陶瓷材料的单一材料制成。第一部件和第二部件沿着单一接口(23)彼此密闭接合以限定通过壁与外部环境密封的内部空间。第一部件和第二部件通过焊接沿单一接口(23)接合，无需添加第三种材料。例如，第一部件和第二部件可以通过激光焊接进行接合，特别是通过短脉冲或超短脉冲激光焊接，包括纳秒、飞秒或皮秒激光焊接。该技术特别适合于、但不限于由熔融氧化硅制成的第一部件和第二部件。

选择陶瓷材料作为第一部件和第二部件(2，3)的材料，并且形成具有宏观尺寸的单一接口(23)以接合两个部件，这相当容易执行，无需添加任何在温度、压力、pH等变化下可能表现不同的第三种材料，确保内部空间与外部环境完全长期密封。优选地，外壳不包括延伸穿过其任一壁的馈通件。

红外辐射的传输

通过以下适当的选择来确保给定波长范围内的电磁辐射传输：一方面，形成外壳的第一部件和第二部件的陶瓷材料，另一方面，各壁的厚度和表面光洁度。

主光源(10L)和/或第一光电检测器(10P)面向第一主壁(1a)的光壁部分(1Lt)。光壁部分(1Lt)是第一主壁的组成部分，并且因此由相同的材料制成。根据ASTM D 1003-7测量，光壁部分在室温下对850nm波长的透射率至少为75％。这允许给定波长的电磁辐射穿过形成光壁部分(1Lt)的壁的充分传输。壁的透射取决于各种参数，包括壁材料的吸收系数、壁的厚度、以及光壁部分(1Lt)的各表面的粗糙度(或者更确切地说无粗糙度，或者更好的是平滑度)。这样，加以必要的修改，同样适用于附加壁部分(1At)，该附加壁部分面向可选地围封在外壳中的任何附加光学元件(10A)。

第一主壁和第二主壁的平均厚度(t1a，t1b)介于400和1200μm之间。该厚度范围足够低以确保期望的透射率，并且足够高以确保机械稳定性。可以通过计算主表面的五个最厚部分和五个最薄部分并对10次测量的厚度求平均值来确定平均厚度。内部厚度可以是恒定的。主表面的边界被限定在曲率半径降低到100mm以下的地方。

光壁部分(1Lt)和可选的附加壁部分(1At)可以包括一个或多个微型光学透镜(4L)，该一个或多个微型光学透镜与光壁部分和/或附加壁部分(1Lt，1At)成一体并且面向主光源(10L)和/或光电检测器(10P)以及可选的附加光学元件(10A)(如果存在)。这样允许将辐射聚焦在特定焦点上，从而增加信号强度或光束对器官或血管的靶向精度。

构成第一部件和第二部件(2，3)的单一材料可以选自：熔融氧化硅、硼硅酸盐、尖晶石、蓝宝石或氧化钇材料。熔融氧化硅是第一部件和第二部件(2，3)的优选材料，因为它具有良好的机械性能、透射率高、可加工性好，并且可以容易地通过激光焊接进行焊接，并且易于以合理的成本获得。

取决于用于制造如本文所述的外壳的工艺，第一(和第二)主壁(2，3)的表面光洁度可能有很大变化。如果表面光洁度足以确保期望的透射率，则光壁部分(1Lt)在第一主壁(1a)的整个区域上延伸而无需任何进一步操作。另一方面，如果表面光洁度不足以产生期望的透射率，则至少光壁部分(1Lt)和可选的任何附加壁部分(1At)的外表面、优选地外表面和内表面两者都可以被抛光以局部改善表面光洁度。因此可以抛光第一主壁(和可选的第二主壁)的整个区域。这对于提高生物相容性可能是有利的，但与仅在小于第一主壁(1a)区域的区域上对光壁部分(和可选的任何附加壁部分)(1Lt，1At)进行抛光相比，这更耗时且更昂贵。根据后一实施例，光壁部分(1Lt)和可选的任何附加壁部分(1At)的外表面(优选地还有内表面)的表面光洁度比第一主壁(1a)的其他部分的表面光洁度更平滑，并且优选地其特征在于Ra粗糙度低于3μm，优选地低于1.5μm，更优选地低于1μm。可以根据ISO4287测量Ra粗糙度。这样，加以必要的修改，同样适用于第二主壁(1b)。

利用本发明，允许通过给定波长范围内的电磁辐射与外壳外部通信的完全密封的外壳可以被制造成具有比迄今为止可用的尺寸大得多的尺寸。封装件的外部尺寸可以由沿第一轴线(X)测量的长度(Lo)、沿第二轴线(Y)测量的宽度(Wo)以及沿第三轴线(Z)测量的高度(Ho)限定，X⊥Y⊥Z。

利用本发明，可以制造封装件外壳，该封装件外壳限定了密封内部空间，其内部体积Vi至少为2cm³、优选地至少为5cm³、更优选地至少为8cm³、最优选地至少为10cm³。具有体积大于15至20cm³的内部空间的封装件难以植入，因为它们会在皮肤下方凸出。第一主壁和第二主壁(1a，1b)的面积(A1，A2)可以至少为3cm²，优选地至少为6cm²，更优选地至少为10cm²，最优选地至少为12cm²。为了使其可植入，封装件优选地是薄的。因此，在第一主壁(1a)和第二主壁(1b)的外表面之间沿第三轴线(Z)测量的外表面的高度(Ho)优选地介于3和15mm之间，优选地介于5和8mm之间。

可能需要加强包括面积较大和厚度较低的第一主壁和第二主壁的外壳的机械阻力。例如，在图1(d)所展示的实施例中，未被电子电路系统占据的内部空间可以填充有树脂(41)，可选地填充有颗粒填料以减少固化收缩。树脂和可选的颗粒填料对于给定波长范围是可透光的，并且优选地具有与透明陶瓷材料相似的膨胀系数。优选的树脂(41)包括但不限于环氧树脂或硅树脂。

替代性地或伴随地，可以设置加强柱(1P)，其从第一主壁到第二主壁(1a，1b)延伸达内部空间的内部厚度(Hi)。这在图6(a)&图6(b)中进行了展示。加强柱可以与第一主壁和/或第二主壁成一体，或者它们可以是通过胶合或焊接与第一主壁和第二主壁耦合的单独的柱。柱与外壳主壁的耦合不需要是密闭的，因为它们都包含在内部空间内。为了匹配热膨胀系数(CTE)，柱(1P)优选由与外壳的第一部件和第二部件(2，3)相同的透明陶瓷材料制成。

在又一个替代实施例中，第一主壁和第二主壁(1a，1b)可以具有变化的厚度，减少了电子电路系统与壁的内表面之间的顶部空间。第一主壁和第二主壁的内表面因此至少近似地与电路板(EBC)(7)的由支撑在其上的电子部件限定的表面形貌配合。该解决方案允许将主壁的各部分与较厚和较薄的区段结合，得到了与厚度均匀的主壁(如较薄的区段)相比总体上更好的机械阻力。

具有前述尺寸的封装件适合于被配置为在电学上或在光学上刺激组织的刺激性AIMD，并且可以包容电子电路系统的所有部件，包括植入式脉冲发生器(IPG)和用于为IPG供电的电池(12)、主光源(10L)和/或第一光电检测器(10P)、任何附加光学元件(10A)、以及包容在封装件中的电子线路板(7)(参见图6(b))。

刺激性脉冲AIMD

在图1(a)所展示的优选实施例中，本发明的AIMD是刺激性AIMD，其被配置为在电学上或在光学上刺激患者的在电学上或在光学上可兴奋的组织。在该实施例中，AIMD包括：

·如上所述的封装件(1)，

·组织耦合单元(50)，被配置为耦合到人体组织，以及

·选自导电线和光纤(30f)的能量传递引线(30)，包括被配置为与组织耦合单元耦合的远端以及被配置为与封装件(1)耦合的近端(30p)。

AIMD的封装件(1)

如图1至图3和图6(b)所展示的，封装件(1)将植入式脉冲发生器(IPG)围封在内部空间中，

·该植入式脉冲发生器包括：电或光能量源(11L)，该电或光能量源与主光源(10L)不同，并且被配置为发射能量脉冲，使得当能量传递引线(30)的近端(30p)连接到连接单元(9)、并且能量传递引线的远端连接到组织耦合单元(50)时，通过能量传递引线(30)将能量脉冲传输到组织耦合单元，和/或

·第二光电检测器(11P)，该第二光电检测器与第一光电检测器(10P)不同，并且被配置为当光纤(30f)的近端连接到连接单元(9)并且光纤的远端连接到组织耦合单元时，对从组织耦合单元(50)发射并通过包括该光纤的能量传递引线(30)传递到封装件(1)的光信号进行检测。

如图2&图3和图6(b)所示，光或电能量源(11L)和/或第二光电检测器(11P)优选地支撑在IPG电路板(8)上，该电路板可以与支撑主光源(10L)和/或第一光电检测器(10P)的电路板(7)相同或不同，取决于各种光源和光电检测器的相对取向。

如图1(c)、图1(d)和图6(b)所示，外壳优选地围封电源，该电源可以是电池(12)，优选地是可充电电池。电池可以例如通过感应功率或光功率充电。在前一种情况下，优选地需要将线圈容纳在内部空间中以避免需要将其与电池(12)连接的馈通件，以及减小植入物的总体积。在WO 2019110378中描述了通过感应功率进行充电的电池的示例。用光能充电需要封装件来包容面向附加壁部分(1At)并与电池(12)电通信的光电检测器。

封装件(1)包括连接单元(9)，该连接单元被配置为将能量传递引线(30)的近端(30p)连接到封装件。用于将光纤(30f)的近端连接到封装件的连接单元(9)尤其重要，因为光纤与光能量源(11L)和/或第二光电检测器(11P)之间的任何未对准都会导致能量传递损耗急剧增加。必须将能量损耗降至最低以延长电池(12)的自主性。在PCT/EP2018/073436中描述了适合于对两个植入光纤之间或植入光纤与植入光能量源之间的对准进行优化的连接单元的示例。

在图2、图3和图6(b)中展示了其他连接单元(9)。引线耦合元件(30c)被配置为将光纤(30f)的近端(30p)压入到配合的封装件耦合元件(9c)中的适当位置。在图2中，引线耦合元件(30c)呈板的形状，它可以例如用两个螺钉固定到封装件的壁上，并且封装件耦合元件(9c)是与光纤的近端(30p)的几何形状完全配合的空腔和用于接收螺钉的螺纹空腔。在图3中，引线耦合元件(30c)呈包括外螺纹的螺母的形状，与形成封装件耦合元件(9c)的内螺纹配合。在图6(b)中，引线耦合元件(30c)呈包括内螺纹的螺母的形状，与形成封装件耦合元件(9c)的突出部分上的外螺纹配合。

连接单元(9)的精确几何形状对本发明并不重要，只要它形成基本上密封的连接，得到光纤(30f)与光或电能量源(11L)和/或与第二光电检测器(11P)的良好对准。例如，连接单元(9)可以包括卡扣元件、卡口、旋转卡扣元件等。

如图2所示，封装件耦合元件(9c)可以是第一部件和/或第二部件(2，3)的组成部分。或者，如以下参考图3和图6(b)更详细地讨论的，封装件耦合元件(9c)可以由覆盖物(90)或其一部分形成，该覆盖物由在植入AIMD的环境中具有足够的机械阻力和抗老化性能的生物相容性材料制成。覆盖物优选地由聚合物制成，但也可以由金属或不同的陶瓷材料制成。

组织耦合单元(50)

组织耦合单元(50)可以包括与绝缘支撑件耦合的电极，被配置为与和电极接触的组织耦合。例如，组织耦合单元(50)的形状可以是、但不限于待包裹在靶神经周围的袖带或螺旋电极(参见例如WO2019042553和PCT/EP 2018/082703)、用于深部脑刺激治疗的棒或针(参见例如WO 2019042553)、二维阵列等，都是本领域公知的。绝缘支撑件包括电极耦合表面，其可以与待治疗的组织接触而对其没有任何刺激作用。绝缘支撑件用于将电极紧固在其治疗位置以进行长期植入，并且减少杂散电流的形成。绝缘支撑件优选地由聚合物材料制成。如果绝缘材料必须变形以插入并适应任何身体运动，则其优选地由弹性体聚合物制成，例如硅树脂或聚氨酯弹性体。对于其他电极几何形状，诸如深部脑刺激电极，绝缘支撑件可以是刚性的并且例如由聚氨酯或环氧树脂制成。

组织的电阻约为3-5kΩ。对于mA数量级的电流，诸如0.1-3mA，电极之间所需的电压可以是10V数量级。

如果IPG包括电能量源(11L)，则这可以通过包括导线的能量传递引线(30)直接传递到电极。另一方面，如果IPG包括光能量源(11L)，则这可以通过包括光纤(30f)的能量传递引线(30)传递到组织耦合单元(50)。组织耦合单元可以包括光伏电池，用于将由光纤(30f)传递的光能转换为电能以向电极馈送。或者，组织耦合单元可以包括用于在光学上刺激组织的光极。

能量传递引线(30)

能量传递引线(30)用于将能量从封装件(1)传递到组织耦合单元(50)并返回。能量可以呈电能的形式。在这种情况下，能量传递引线(30)包括至少一根导线。如果能量是光能，则能量传递引线(30)包括至少一根光纤(30f)。

优选地，IPG包括光能量源(11L)；能量传递引线(30)包括光纤(30f)，并且组织耦合单元可以包括光伏电池。光能量源(11L)面向外壳壁的与连接单元(9)相对定位的脉冲壁部分(1Pt)，并且该脉冲壁部分与光壁部分(1Lt)具有相同的光学特性。脉冲壁部分的内表面和/或外表面也可以被抛光以产生比外壳的其他部分更平滑的表面光洁度，从而提高透射率。

导电线的使用在本领域中是已知的。它们的使用在本文中不是优选的，一方面是因为将导线与容纳在外壳的内部空间中的IPG连接需要使用馈通件，所述馈通件是故障源，因为很难在馈通件周围保持密封，并且另一方面是因为导线会干扰磁场并且是磁共振成像(MRI)甚至机场、银行和一些行政大楼的安全门的问题。由于这些原因，在本发明中优选使用光纤。如果必须通过外壳壁传递电流，最好不使用馈通件，而是使用玻璃通孔(TGV)，包括：制成穿过外壳的壁的穿孔，用导电金属(优选地金或铂)感知穿孔以形成导电过孔，并且通过本领域已知的任何技术(诸如线键合、激光键合、软钎焊、焊接等)将电线耦合在导电过孔的任一侧。

因此，本发明的优选实施例是如下定义的刺激性AIMD。

·封装件外壳围封光能量源(11L)，该光能量源面向脉冲壁部分(1Pt)，该脉冲壁部分面向连接单元(9)并且厚度优选地介于300和1000μm之间以形成在室温下对850nm波长的透射率至少为75％的光学窗口。窗口将内部空间与连接单元隔开，其中，脉冲壁部分可选地包括与脉冲壁部分成一体的一个或多个微型光学透镜(4L)，如图2&图3所示。

·连接单元(9)可以如图2所示与第一部件或第二部件(2，3)成一体，或者如图3&图6(b)所示可以集成在覆盖物(90)中。

·能量传递引线(30)包括至少一根光纤(30f)，优选地至少两根或至少三根光纤，而不包括电线。

·封装件不包括馈通件。

能量传递引线(30)可以包括单根光纤(30f)，但优选地其包括多于一根光纤以使AIMD增加功能。例如，光纤(30f)可以用于将光脉冲从光能量源(11L)传递到包含在组织耦合单元(50)中的光伏电池。可以使用第二光纤将来自包含在组织耦合单元(50)中的光源的反馈信号发送到封装件外壳中的第二光电检测器(11P)，该反馈信号可以指示电脉冲已经被传送到与其耦合的组织。可以使用第三光纤来激活组织耦合单元中的恢复电路，以防止破坏性副作用。第三光纤可以将光能从容纳在封装件外壳中的恢复光发射源传递到恢复光伏电池以向电极馈送，从而形成与电刺激电路并联的电荷恢复电路。例如在WO 2016131492中描述了包括恢复电路的组织耦合单元。

保护性聚合物层(40)和覆盖物(90)

在优选实施例中，封装件(1)可以包括施加在外壳的部分或全部外表面上的保护性聚合物层(40)。保护性聚合物层的施加在光壁部分(1Lt)上或施加在第一主壁和/或第二主壁(1a，1b)的附加壁部分或脉冲壁部分(1At，1Pt)上的任何部分都必须是透明的，使得在室温下穿过由第一或附加壁部分(1Lt，1At)和保护性聚合物层(40)形成的层压板的对850nm的波长的透射率至少为75％。至少在涂覆于第一和/或附加壁部分(1Lt，1At)上的区域中，保护性聚合物层可以包含硅树脂或聚对二甲苯。在优选实施例中，优选地由硅树脂制成的保护性聚合物层(40)覆盖封装件的整个区域，如图1(d)所展示的。

保护性聚合物层可以提高外壳的抗冲击性。它还可以具有润滑作用，使周围组织相对于封装件更平滑地运动。保护性聚合物层还可以减少结缔组织在封装件的外表面上的生长和附着。

可以通过本领域已知的任何技术将保护性聚合物层(40)施加在第一部件和/或第二部件(2，3)上。在一个实施例中，保护性聚合物层单独注射模制以形成护套，外壳(带有或不带有覆盖物(90))插入到护套中。保护性聚合物层可以(注射)模制到定位在模具中的外壳(带有或不带有覆盖物(90))的外表面上。保护性聚合物层可以通过浸涂、喷涂、刷涂等涂覆于外壳(带有或不带有覆盖物(90))的外表面(的一部分)上。

封装件还可以包括一个或多个覆盖物(90)，使封装件增加附加功能(例如，形成连接单元(9))。覆盖物在本文中限定在封装件的任何部件中，其不同于第一部件和第二部件(2，3)并且不与内部空间接触。覆盖物可以由任何生物相容性材料制成，包括聚合物、金属或陶瓷，具体取决于它为封装件带来的功能。可以将覆盖物施加在第一部件和/或第二部件(2，3)的一部分上：

·通过直接模制、优选地注射模制到外壳的外表面的一部分上，或者

·通过胶粘、钎焊、焊接、机械装配等将单独制造的覆盖物耦合到外壳的外表面的一部分。

覆盖物(90)有利于制造复杂的形状，这些复杂的形状用形成第一元件和第二元件(2，3)的透明陶瓷材料制造可能更困难或更昂贵。形成第一部件和第二部件(2，3)的透明陶瓷材料可能不一定具有实现给定功能的最合适的特性。例如，连接单元(9)的封装件耦合元件(9c)可以包括螺纹或薄壁空腔等(参见图2(c))，如果用透明陶瓷材料制成，它们可能太脆。封装件连接单元(9)因此可以至少部分地由覆盖物(90)形成，如图3和图6(b)所展示的。为了确保覆盖物与其必须耦合的第一部件或第二部件的外表面的一部分最佳对准，覆盖物和该部分都可以包括呈配合的突出部/空腔形式的引导件。如果覆盖物被模制在第一部件或第二部件(1a，1b)上，突出部甚至可以是蘑菇形的以确保覆盖物机械锚定到外壳的外表面上。

由于覆盖物(90)不影响内部空间的密封，因此对防潮稳定性的要求没有形成外壳的壁的材料那么严格。如果用于形成连接单元(9)，则覆盖物必须在身体的侵蚀性环境中及时机械稳定并且必须防止光纤(30f)的近端被弄脏或退化。此外，聚合物必须是生物相容的。覆盖物可以由聚芳醚酮制成，诸如PEEK、PEK、PEKK、PEEKK、PEKEKK、环氧树脂、硅树脂、钛。

封装件的暴露表面可以定义为是与外部环境接触的表面，包括，

·施加在部分或全部外表面上的可选的保护性聚合物层(40)，

·可选的覆盖物(90)，例如，包括连接单元(9)，以及

·壁的外表面的未被可选的保护性聚合物层或可选的覆盖物覆盖的任何部分。

在优选实施例中，该暴露表面在其各处的曲率半径至少为0.5mm，优选地至少为1mm，更优选地至少为2mm。没有锐边或锐角、即曲率半径小于0.5mm的边或角，降低了由植入处于运动中的身体中的封装件引起损伤的风险。例如，图3和图6(b)中的第二部件(3)具有锐边，但是覆盖物(90)覆盖这些锐边并使整个暴露表面变得平滑、即曲率半径至少为0.5mm。

制造AIMD的方法

根据本发明的AIMD可以通过包括以下步骤的方法制造。首先，必须提供第一部件和第二部件(1a，1b)的3D计算机辅助设计(CAD)。接下来，为第一部件和第二部件(1a，1b)中的每一个提供第一基本块和第二基本块，这两个块都由相同的透明陶瓷材料制成。透明陶瓷材料如上所定义，即对于介于380和2200nm之间的波长是可透光的，并且优选地是熔融氧化硅。第一基本块和第二基本块的尺寸必须适合于通过去除多余材料而形成相应的第一部件和第二部件。第一部件和第二部件的尺寸必须允许在其接合后形成具有沿第一轴线、第二轴线和第三轴线X、Y、Z的外部尺寸Lo、Wo和Ho的外壳。例如，第一部件(2)的沿第一轴线(X)测量的外部长度Lo2可以小于Lo，如图1至图3和图4(a)、图4(b)和图4(d)所展示的，或者可以等于Lo，如图4(c)和图5所展的。

从第一基本块和第二基本块中去除多余材料以得到第一部件和第二部件(1a，1b)。可以将主光源(10L)和/或第一光电检测器(10P)和任何附加电子部件刚性地安装在第一部件和/或第二部件中，主光源和/或第一光电检测器和任何附加电子部件统称为电子电路系统。电子电路系统优选地被支撑在一个或多个电子线路板(7，8)(ECB)上。现在可以通过密封地接合第一部件和第二部件来形成外壳，由此限定了与外部环境密封隔开并围封电子电路系统的内部空间，使得主光源(10L)和/或光电检测器(10P)面向第一主壁(1a)的光壁部分(1Lt)的内表面。

可以通过不同的技术去除多余材料。首先，可以通过对第一基本块和第二基本块进行机加工而以机械方式去除多余材料。因此，可以使用带有3D CAD的计算机控制工具来制造具有高几何精度的零件。

其次，可以通过包括以下步骤的物理化学方法来去除多余材料。

·用激光选择性地处理要从第一基本块和第二基本块中的每一个中去除的多余材料，从而获得第一激光处理块和第二激光处理块，其中，经过这种激光处理的多余材料对蚀刻处理更敏感，接下来，

·用化学成分蚀刻第一激光处理块和第二激光处理块，从而从这些激光处理块中去除经过激光处理的多余材料而不影响未被激光选择性处理的材料，由此获得第一部件和第二部件。

使用这种技术可以制造具有极高清晰度的零件，包括螺纹(例如，如图2(c)，#9c)、与第一主壁和第二主壁成一体的柱(1P)(参见图6)等。与图3和图6(b)类似，图2的AIMD的第二部件(3)可以用相对简单的几何形状制造，在其上施加覆盖物(90)以提供连接单元(9)。然而，如图2所展示的，第二部件(3)是对熔融氧化硅块通过上述物理化学方法制造的，包括准确度极好的细线(9c)。

在无需添加第三种材料的情况下通过焊接对第一部件和第二部件(2，3)进行密封接合，优选地通过激光焊接，更优选地通过短脉冲或超短脉冲激光焊接，包括纳秒、飞秒或皮秒激光焊接。这种技术使用熔融氧化硅作为透明陶瓷材料产生了极好的结果。

第一主壁(1a)的光壁部分(1Lt)的外表面和/或内表面的表面光洁度可能不够平滑以优化透射率。如果需要，可以通过本领域公知的技术对外表面和/或内表面进行抛光以使得Ra粗糙度低于3μm，优选地低于1.5μm，更优选地低于1μm。

总结和优点

本发明的AIMD提供了一种非常好地密封其内部空间的封装件外壳，该封装件外壳包含电子电路系统的多个湿敏部件，包括主光源(10L)和/或用于通过外壳的第一主壁(1a)发射或接收电磁辐射的第一光电检测器(10P)。通过第一主壁的电磁辐射的传输可以用于与患者身体外部进行数据进出通信，用于在光学上刺激靶组织，用于监测生物标志物，用于为容纳在外壳中的电池(12)充电等。

本发明的AIMD可以具有大尺寸，允许其用作刺激性AIMD，围封电池(12)、光(或电)能量源(11L)和/或第二光电检测器(11P)、以及用于控制将脉冲和信息传输进出封装件的微处理器。

无论是在内部空间还是在外表面上，通过将覆盖物(90)施加到外壳的外壁的一部分上，可以在AIMD中包含许多功能(例如，附加光学元件(10A)、连接单元(9))。

Claims (15)

1.一种用于植入患者体内的有源植入式医疗设备(AIMD)，所述AIMD包括封装件(1)，所述封装件限定了具有体积(Vi)的内部空间，所述内部空间通过由对所述内部空间的边界进行限定的内表面以及与外部环境接触的外表面所限定的壁而与所述外部环境密封隔开，所述外表面由沿第一轴线(X)测量的长度(Lo)、沿第二轴线(Y)测量的宽度(Wo)以及沿第三轴线(Z)测量的高度(Ho)限定，X⊥Y⊥Z，其中，

(a)所述壁包括第一主壁(1a)和第二主壁(1b)，所述第一主壁和所述第二主壁彼此面对并且彼此隔开的距离为所述内部空间的沿所述第三轴线(Z)测量的内部高度(Hi)，其中，所述第一主壁和所述第二主壁被限定为外表面为平面的或具有至少为100mm的单曲率或双曲率曲率半径(R)的任何壁部分，

(b)所述封装件包括由第一部件(2)和第二部件(3)形成的外壳，所述第一部件和所述第二部件均由单一透明陶瓷材料制成并且沿单一接口(23)彼此密闭接合以限定所述内部空间，所述内部空间通过所述壁与所述外部环境密封，

(c)所述内部空间包含电子线路板(7)，所述电子线路板包含给定波长范围的主光源(10L)和/或用于对给定波长范围的光进行检测的第一光电检测器(10P)，其中，所述给定波长范围是介于380和2200nm之间，

其特征在于，所述第一部件和所述第二部件(2，3)之间的接口是通过焊接形成的，无需添加第三种材料，

在于，所述内部空间的体积(Vi)至少为2cm³，

在于，所述第一主壁和所述第二主壁的平均厚度(t1a，t1b)介于400和1200μm之间，

在于，所述主光源(10L)和/或所述第一光电检测器(10P)面向所述第一主壁(1a)的光壁部分(1Lt)，并且

在于，根据ASTM D1003-7测量，所述光壁部分(1Lt)在室温下对850nm波长的透射率至少为75％。

2.根据权利要求1所述的有源植入式医疗设备，被配置为在电学上或在光学上刺激患者的在电学上或在光学上可兴奋的组织，所述设备包括：

(D)组织耦合单元(50)，被配置为耦合到人体组织，

(E)选自导电线和光纤(30f)的能量传递引线(30)，包括被配置为与所述组织耦合单元(50)耦合的远端以及被配置为与所述封装件(1)耦合的近端(30p)，其中，

(F)所述封装件(1)包括连接单元(9)，所述连接单元被配置为将所述能量传递引线的近端(30p)连接到所述封装件并且将以下部件围封在所述内部空间中，

·光或电能量源(11L)，所述光或电能量源与所述主光源(10L)不同，并且被配置为发射能量脉冲，使得当所述能量传递引线(30)的近端连接到所述连接单元(9)、并且所述能量传递引线的远端连接到所述组织耦合单元(50)时，通过所述能量传递引线将所述能量脉冲传输到所述组织耦合单元，和/或

·第二光电检测器(11P)，所述第二光电检测器与所述第一光电检测器(10P)不同，并且被配置为当光纤(30f)的近端连接到所述连接单元并且所述光纤的远端连接到所述组织耦合单元时，对从所述组织耦合单元(50)发射并通过包括所述光纤的能量传递引线(30)传递到所述封装件(1)的光信号进行检测。

3.根据权利要求1或2所述的有源植入式医疗设备，其中，构成所述第一部件和所述第二部件(2，3)的单一透明陶瓷材料选自：熔融氧化硅、硼硅酸盐、尖晶石、蓝宝石或氧化钇材料，优选地，所述单一材料是熔融氧化硅。

4.根据前述权利要求中任一项所述的有源植入式医疗设备，其中，所述光壁部分(1Lt)的外表面和/或内表面的表面光洁度比所述第一主壁的其他部分的表面光洁度更平滑，并且优选地，其特征在于Ra粗糙度低于3μm，优选地低于1.5μm，更优选地低于1μm。

5.根据前述权利要求中任一项所述的有源植入式医疗设备，其中，所述第一主壁的外表面的面积(A1)至少为3cm²，优选地至少为5cm²。

6.根据前述权利要求中任一项所述的有源植入式医疗设备，其中，在所述第一主壁(1a)的外表面与所述第二主壁(1b)的外表面之间沿所述第三轴线(Z)测量的外表面高度(Ho)介于3和15mm之间，优选地介于5和8mm之间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的有源植入式医疗设备，其中，所述内部空间围封电子电路系统，并且其中，所述外壳通过以下方式机械加强：

·用树脂(41)填充未被所述电子电路系统占据的内部空间，可选地用颗粒填料填充以减少固化收缩，所述树脂和可选的颗粒填料对于给定波长范围是可透光的，和/或

·使得加强柱(1P)从所述第一主壁到所述第二主壁(1a，1b)延伸达所述内部空间的内部厚度(Hi)，所述加强柱优选地与所述第一主壁和/或所述第二主壁成一体，和/或

·使得壁具有变化的厚度，减少了所述电子电路系统与所述壁的内表面之间的顶部空间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的有源植入式医疗设备，包括施加在所述封装件的部分或全部外表面上的保护性聚合物层(40)，其中，保护性聚合物层的施加在所述第一主壁(1a)的光壁部分(1Lt)上的任何部分都是透明的，使得在室温下所述光壁部分(1Lt)和所述保护性聚合物层(40)两者至少在涂覆于所述第一和/或附加壁部分上的区域中对850nm的波长的透射率至少为75％，所述保护性聚合物层优选地包含硅树脂。

9.根据前述权利要求中任一项所述的有源植入式医疗设备，其中，暴露表面由如权利要求8所限定的施加在部分或全部所述外表面上的可选的保护性聚合物层(40)限定，由优选地包括所述连接单元(9)的可选的覆盖物(90)限定，以及由所述壁的未被所述可选的保护性聚合物层或所述可选的覆盖物覆盖的外表面的任何部分限定，其中，所述暴露表面在其各处的曲率半径至少为0.5mm，优选地至少为1mm，更优选地至少为2mm。

10.根据前述权利要求中任一项所述的有源植入式医疗设备，其中，所述光壁部分(1Lt)包括一个或多个微型光学透镜(4L)，所述一个或多个微型光学透镜与所述光壁部分(1Lt)成一体并面向所述主光源(10L)和/或所述第一光电检测器(10P)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的有源植入式医疗设备，包括附加光学元件(10A)，选自：

·用于通信目的的附加光源和/或检测器，

·用于组织的光刺激或用于光遗传学的附加光源，和/或

·监测光电检测器，被配置为监测生物标志物，包括心搏、血氧合、血液中葡萄糖含量、pH值、血压、来自所述光刺激的反馈中的一者或多者，和/或

·光伏电池，用于通过用定位在患者体外的光源对电池(12)进行照射来为所述电池充电，其中，

所述附加光学元件(10A)面向与所述光壁部分(1Lt)不同或相同的附加壁部分(1At)，所述附加壁部分：

·在室温下对850nm波长的透射率至少为75％，

·可选地包括与所述附加壁部分成一体的一个或多个微型光学透镜(4L)，以及

·优选地厚度介于400和1000μm之间。

12.根据权利要求2至11中任一项所述的有源植入式医疗设备，其中，

·所述外壳围封光能量源(11L)，所述光能量源面向脉冲壁部分(1Pt)，所述脉冲壁部分面向所述连接单元(9)并且厚度优选地介于300和1000μm之间以形成在室温下对850nm波长的透射率至少为75％的光学窗口，并且所述光学窗口将所述内部空间与所述连接单元隔开，其中，所述脉冲壁部分可选地包括与所述脉冲壁部分成一体的一个或多个微型光学透镜(4L)或棱镜，

·所述连接单元(9)优选地集成在覆盖物(90)中，

·所述能量传递引线(30)包括至少一根光纤(30f)而不包括电线，并且其中，

·所述封装件不包括馈通件。

13.一种用于制造根据权利要求1至12中任一项所述的有源植入式医疗设备的方法，所述方法包括以下步骤：

(f)提供所述第一部件和所述第二部件的3D计算机辅助设计；

(g)为所述第一部件和所述第二部件(1a，1b)中的每一个提供由相同的透明陶瓷材料制成的第一基本块和第二基本块，所述透明陶瓷材料对于介于380和2200nm之间的波长是可透光的，并且所述第一基本块和所述第二基本块的尺寸适合于通过去除多余材料而形成相应的所述第一部件和所述第二部件；

(h)从所述第一基本块和所述第二基本块中去除多余材料以得到所述第一部件和所述第二部件(1a，1b)：

·以机械方式，通过对所述第一基本块和所述第二基本块进行机加工，和/或

·以物理化学方式，通过：

o用激光选择性地处理要从所述第一基本块和所述第二基本块中的每一个中去除的多余材料，从而获得第一激光处理块和第二激光处理块，其中，经过这种激光处理的多余材料对蚀刻处理更敏感，

o用化学成分蚀刻所述第一激光处理块和所述第二激光处理块，从而从所述激光处理块中去除所述经过激光处理的多余材料而不影响未被激光选择性处理的材料，由此获得所述第一部件和所述第二部件，以及

(i)将所述主光源(10L)和/或所述第一光电检测器(10P)和附加电子部件刚性地安装在所述第一部件中，所述主光源和/或所述第一光电检测器和所述附加电子部件统称为电子电路系统，

(j)通过密封地接合所述第一部件和所述第二部件来形成外壳，由此限定了与所述外部环境密封隔开并围封所述电子电路系统的内部空间，使得所述主光源或所述光电检测器面向所述第一部件的光壁部分的内表面(1Lt)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在无需添加第三种材料的情况下通过焊接进行接合，优选地通过激光焊接，更优选地通过短脉冲或超短脉冲激光焊接，并且其中，所述透明陶瓷材料优选地是熔融氧化硅。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述光壁部分(1Lt)的外表面和/或内表面被抛光以使得Ra粗糙度低于3μm，优选地低于1.5μm，更优选地低于1μm。

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