CN212700104U - 用于植入式医疗设备的馈通组件 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及医疗器械技术领域，具体提供了一种用于植入式医疗设备的馈通组件及其制作方法，该组件包括馈通连接器、电容滤波器、金属支承件和导电材料，其中金属支承件位于所述电容滤波器的外侧，所述金属支承件包括钛材料和镍材料中至少一种，所述金属支承件的所述一端与所述钛法兰焊接固定，另一端朝远离所述钛法兰方向延伸，所述金属支承件的内壁面向所述电容滤波器的外壁设置；导电材料，填充于所述金属支承件的内壁与所述电容滤波器的外壁之间的外焊缝间隙，以将所述金属支承件与所述电容滤波器固定且实现电连接。本公开实施例通过金属支承件的设计，解决了电容滤波器与馈通连接器连接的难点，简单和可靠的实现了两者的连接。
Description
技术领域
本公开涉及植入式医疗设备技术领域，具体涉及一种用于植入式医疗设备的馈通组件。
背景技术
馈通连接器在植入式医疗设备中被广泛使用，特别是具有电刺激功能的植入式医疗设备。目前馈通连接器已经应用于植入式医疗设备如心脏起搏器、脑深部刺激器和脊髓刺激器等。
馈通滤波器是电子技术中使用较普遍的器件，它可以有效滤出线路中杂散干扰信号，提高信号传输的可靠性。随着植入式医疗设备的电子系统和信号输出方式的复杂化，满足气密性和生物相容性要求且具有较强滤波性能的馈通连接器成为当下需求。
现有技术如中国专利文献CN1802185A公开了一种用于人体植入应用的电感器电容器EMI滤波器，通过在馈通连接器上设置电容滤波器实现了滤波功能，然而在实际使用中发现滤波器与馈通连接器的连接存在可靠性差的问题，具体地，其一些实施例选择滤波器钎焊到馈通连接器的钛法兰上，但是钛与大部分钎料不润湿，连接可靠性差；另一些实施例选择滤波器连接到馈通连接器的钎料上，而馈通连接器的钎料一般是贵金属金，具体实施时连接滤波器的钎料与馈通连接器的金钎料需要匹配，连接的灵活性较差，另外此种方式需要消耗更多的贵金属金，成本高。
因此，针对现有技术中的滤波器与馈通连接器连接灵活性差、可靠性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本公开的主要目的在于提供一种用于植入式医疗设备的馈通组件，以解决相关技术中滤波器与馈通连接器连接灵活性差、可靠性差的问题。
为了实现上述目的，第一方面，本公开提供了一种用于植入式医疗设备的馈通组件，所述组件包括：馈通连接器，包括钛法兰、绝缘体及导电引脚；电容滤波器，设于所述钛法兰的相邻位置，被配置为用于所述导电引脚从所述电容滤波器的孔中穿出；金属支承件，位于所述电容滤波器的外侧，所述金属支承件包括钛材料和镍材料中至少一种，所述金属支承件的所述一端与所述钛法兰焊接固定，另一端朝远离所述钛法兰方向延伸，所述金属支承件的内壁面向所述电容滤波器的外壁设置；导电材料，填充于所述金属支承件的内壁与所述电容滤波器的外壁之间的外焊缝间隙中，以将所述金属支承件与所述电容滤波器固定且实现电连接。
在一些实施方式中，所述金属支承件为与所述电容滤波器的形状相适配的金属圈，所述金属圈通过激光焊接固定在所述钛法兰上。
在一些实施方式中，所述金属圈与所述钛法兰通过所述激光连续焊接所形成的连接焊缝为对接焊缝或T形焊缝。
在一些实施方式中，所述导电材料为钎料，所述外焊缝间隙为100-200μm。
在一些实施方式中，所述金属支承件的内壁表面设有涂层，所述涂层包含用于增强钎料铺展的镍层和金层的至少一种。
在一些实施方式中，所述导电材料为导电胶，所述外焊缝间隙为150-250μm。
在一些实施方式中，还包括隔膜，所述隔膜设于所述钛法兰与所述电容滤波器之间，所述隔膜上成型有用于所述导电引脚穿过的孔，所述隔膜的所述孔与导电引脚紧密配合，所述隔膜的外缘与所述金属支承件的内壁紧密配合。
在一些实施方式中，所述隔膜为聚酰亚胺薄膜；和/或，所述隔膜的厚度为0.1-0.2mm。
本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1、本公开实施例提供的馈通组件，应用于植入式医疗设备，相比于现有技术中选择滤波器钎焊到馈通连接器的钛法兰的连接方式，本公开实施例通过在电容滤波器和钛法兰之间增加一个金属支承件，实现了馈通连接器和电容滤波器的可靠性装配，将现有技术中电容滤波器-钎焊-钛法兰的连接方式改变为电容滤波器-导电材料-金属支承件-激光焊接-钛法兰，金属支承件实现了电容滤波器与钛法兰的过渡连接，由于金属支承件的结构形式设置灵活，可以保证电容滤波器的外壁与金属支承件的内壁连结面积较大，保证足够的连接稳定性和可靠性，同时金属支承件选用与钛法兰更容易进行钎焊连接的钛材料或镍材料中至少一种，使得金属支承件与钛法兰的连接也较稳定和可靠，并且通过金属支承件这一巧妙设计，解决了馈通连接器需要在高于1000℃的温度下焊接而成，而包含电容滤波器的馈通组件需要在低于300℃的温度下连接的问题，优化了馈通组件的制造条件，降低了馈通组件生产难度，因此，本公开实施例通过金属支承件的设计，解决了电容滤波器与馈通连接器连接的难点，简单和可靠的实现了两者的连接。
2、本公开实施例提供的馈通组件，通过将金属支承件设计为与电容滤波器形状适配的金属圈，金属圈不仅容易加工，而且金属圈能够形成一个封闭的连接加工区域，使得不管是导电引脚与电容滤波器的连接，还是电容滤波器的外壁与金属支承件的内壁的连接，都可以避免导电材料从金属圈内部流到馈通连接器上损害馈通连接器性能。
3、本公开实施例提供的馈通组件，当导电材料选用钎料时，相比现有技术中电容滤波器直接钎焊到钛法兰上的方式，本公开实施例的金属支承件选用钛材料或镍材料中至少一种，并且在金属支承件的内壁上做利于钎料铺展的涂层处理，使得电容滤波器与钛法兰的连接更稳定更可靠。
4、本公开实施例提供的馈通组件，通过在钛法兰和电容滤波器之间设置隔膜，并使隔膜的孔与导电引脚的外表面紧密配合，隔膜的外边缘与金属支承件的内壁紧密配合，能够防止焊接电容滤波器的焊料流到下面的馈通连接器上，防止短路以及与金属支承件与钛法兰连接的焊料相接触。
5、本公开实施例提供的馈通组件，在馈通连接器的基础上加金属圈用以连接电容滤波器，改善了连接的可靠性，解决了馈通连接器连接电容滤波器的工艺难点。安装可焊性良好的金属圈，增加了连接电容滤波器的钎料选择种类，使得实际生产中，可以选择最适合的钎料。根据连接可靠性的实际，可以合理的组合金属圈、金属圈涂层、钎料、以及电容滤波器的涂层。
附图说明
为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的馈通组件的立体结构分解图；
图2是根据一示例性实施例示出的馈通组件的截面结构示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的馈通组件的结构示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的馈通组件的金属圈的结构示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的馈通组件在装配中使用的工装的结构示意图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种馈通组件制造方法的流程图。
附图标记说明：
1-馈通连接器、11-钛法兰、111-焊接凸台、12-绝缘体、13-导电引脚；2-电容滤波器、21-孔、22-内焊缝间隙、23-外焊缝间隙、24-连接焊缝；3-隔膜；4-金属圈、41-涂层；5-导电材料、51-钎料；6-工装。
具体实施方式
下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本公开一部分实施例，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
馈通连接器在植入式医疗设备中被广泛使用，特别是具有电刺激功能的植入式医疗设备电刺激器。目前馈通连接器已经应用于植入式医疗设备如心脏起搏器、脑深部刺激器和脊髓刺激器等。已知的植入式电刺激器系统通常包括植入体内的脉冲发生器、延长导线和电极，以及体外的控制装置等。脉冲发生器发出的信号通过馈通连接器，经由延长导线，传输到电极，刺激靶点组织，达到电刺激治疗目的。馈通连接器是脉冲发生器信号输出的通道。
典型的馈通连接器由信号线、法兰套圈、绝缘体组成。馈通连接器作为封装结构的信号输出通道，其密封性能关系到电刺激器的使用寿命；另外，植入式的馈通连接器应满足生物相容性要求，因此馈通连接器的构成涉及到的材料种类包括但不限于生物相容性的高分子聚合物、玻璃、陶瓷、金属等。此外，作为刺激信号传输的通道，馈通连接器应提供必要的绝缘和支撑功能；作为连接内部电路板和外部延长导线的电路连接装置，馈通连接器应与上述两组件有良好的连接方法。
馈通滤波器是电子技术中使用较普遍的器件，它可以有效滤出线路中杂散干扰信号，提高信号传输的可靠性。随着植入式医疗设备的电子系统和信号输出方式的复杂化，满足气密性和生物相容性要求，且具有较强滤波性能的馈通连接器成为当下需求。
中国专利文献CN1802185A公开了一种用于人体植入应用的电感器电容器EMI滤波器，通过在馈通连接器上设置电容滤波器实现了滤波功能，然而在实际使用中发现滤波器与馈通连接器的连接存在可靠性差的问题，具体地，其一些实施例选择滤波器钎焊到馈通连接器的钛法兰上，但是钛与大部分钎料不润湿，连接可靠性差；另一些实施例选择滤波器连接到馈通连接器的钎料上，而馈通连接器的钎料一般是贵金属金，具体实施时连接滤波器的钎料与馈通连接器的金钎料需要匹配，连接的灵活性较差，另外此种方式需要消耗更多的贵金属金，成本高。
为了解决上述问题，本公开实施例提供了一种用于植入式医疗设备的馈通组件，如图1至图3所示，该组件包括：馈通连接器1、金属支承件、隔膜3、电容滤波器2以及导电材料5。
其中，馈通连接器1包括钛法兰11、绝缘体12和四个导电引脚13，绝缘体12安装于钛法兰11的内部，导电引脚13从钛法兰11对应的孔中穿出。金属圈4作为金属支承件。钛法兰11上成型有一个专门用于与金属圈4进行焊接的焊接凸台111，焊接凸台111与金属圈4的外径尺寸基本一致，焊接凸台111在焊接时可以起到导向作用，使得金属圈4可以很快的对准焊接凸台111进行焊接操作。
金属圈4采用钛材料或镍材料中至少一种，由于钛与钛或钛与镍的连接可靠，在本公开实施例中金属圈4为钛材料，为了提高金属圈4与钛法兰11的连接可靠性，如图4所示，在金属圈4内部钎料铺展的表面做涂层41处理，涂层41为易于实现钎料铺展的镍层加金层或其它组合。当然，在本公开的其它实施例中金属圈4可以为镍材料，当金属圈4为镍时，可以在金属圈4内壁增加涂层41改变钎料焊接时的润湿性。涂层41可以为金层。金属圈4设置在电容滤波器2的外侧，将电容滤波器2包围，金属圈4的一端与钛法兰11的焊接凸台111进行焊接连接，另一端朝远离钛法兰11方向延伸，延伸的高度以不超过电容滤波器2的高度为佳，同时金属圈4的内壁与电容滤波器2的外壁之间留有外焊缝间隙23。
从馈通连接器1的绝缘体12的孔中穿出的导电引脚13穿过隔膜3和电容滤波器2对应的孔21，并且导电引脚13与电容滤波器2的孔21之间也留有间隙。将钎料51预制成型的钎料环作为导电材料5，分别置于上述间隙内部或相邻位置，以使得通过制造工艺中钎料51流入到上述间隙中实现金属圈4与电容滤波器2的固定及电连接、导电引脚13与电容滤波器2固定及电连接。
在本公开实施例中，金属圈4的一端与钛法兰11的焊接凸台111的焊接采用的激光连续焊接，通过激光连续焊接所形成的焊缝24为对接焊缝或T形焊缝。当然，本公开并不限于采用激光连续焊接，在本公开的一些其它实施例中，还可以采用激光点焊焊接，将金属圈4与焊接凸台111的对接部位，通过间隔的点焊进行焊接连接。
本公开实施例通过在电容滤波器2和钛法兰11之间增加一个金属圈4，将现有技术中电容滤波器2-钎焊-钛法兰11的连接方式改变为电容滤波器2-钎料51-金属圈4-激光焊接-钛法兰11，金属圈4实现了电容滤波器2与钛法兰11的过渡连接，由于金属圈4的结构形式设置灵活，可以保证电容滤波器2的外壁与金属圈4的内壁连结面积较大，保证足够的连接稳定性和可靠性，同时金属圈4选用与钛法兰11更容易进行钎焊连接的钛材料，并且在金属圈4的内壁上做利于钎料51铺展的涂层41处理，使得金属圈4与电容滤波器2的连接也较稳定和可靠，并且通过金属圈4的设计，还能降低电容滤波器2与钛法兰11连接的加工难度，因此，本公开实施例通过金属圈4的设计，解决了电容滤波器2与馈通连接器1连接的难点，简单和可靠的实现了两者的连接。
如图2所示，所述隔膜3设于所述钛法兰11与所述电容滤波器2之间，所述隔膜3上成型有用于所述导电引脚13穿过的孔，所述隔膜3的所述孔与导电引脚13紧密配合，所述隔膜3的外缘与所述金属圈4的内壁紧密配合。通过在钛法兰11和电容滤波器2之间设置隔膜3，并使隔膜3的孔与导电引脚13的外表面紧密配合，隔膜3的外边缘与金属圈4的内壁紧密配合，能够防止焊接电容滤波器2的焊料流到下面的馈通连接器1上，防止短路以及与金属圈4与钛法兰11连接的焊料相接触。在本公开实施例中所述隔膜3为聚酰亚胺薄膜，所述隔膜3的厚度为0.1-0.2mm。
在本公开中，根据馈通连接器1和电容滤波器2的外形来设计金属支承件的形状，一般对于两孔和四孔结构来说金属支承件为圆形，更多孔的结构，例如六孔、八孔等可以将金属支承件设计为其它不一的整圈结构，也可以不是简单的圈状，例如可以是沿电容滤波器2的外缘间隔设置的多个弧形结构。
此外，作为本公开实施例的一种可替代实施例，导电材料5还可以为导电胶，使用点胶设备将导电胶注入到电容滤波器2的孔与导电引脚13之间的内焊缝间隙22以及电容滤波器2的外壁与金属圈4的内壁之间的外焊缝间隙23中，使用导电胶可以避免使用真空钎焊炉或氮气保护的炉子加热，降低对生产设备的要求。
本公开实施例还提供了一种植入式医疗设备，该设备包括本公开实施例的馈通组件。
另外，本公开还提供了上述馈通组件的制造方法。
接下来，参照图6对本公开提供的两种馈通组件的制造方法做详细说明。
本公开实施例提供的一种馈通组件的制造方法，包括以下步骤：
S1、制作所述馈通连接器1；
S2、使用激光焊接将所述金属支承件连接到所述馈通连接器1的钛法兰11上；
S3、将所述电容滤波器2装配到S2步骤中连接好所述金属支承件的馈通连接器1上，使所述导电引脚13穿过所述电容滤波器2的孔，在所述电容滤波器2的孔与所述导电引脚13之间、所述电容滤波器2的外壁和所述金属支承件的内壁之间的间隙中填充所述导电材料5；
S4、通过导电材料5将所述电容滤波器2的孔与所述导电引脚13、所述电容滤波器2的外壁与所述金属支承件的内壁连接实现产品成型。
在步骤S1中，使用钎料51将钛法兰11、导电引脚13、绝缘体12连接成馈通连接器1，一般的，钎料51为金钎料51，在真空炉中真空钎焊。
在步骤S2前，还包括步骤S5：准备金属圈4，金属圈4可以是管材，内壁做涂层处理，然后切割成细环，或者先将其它形式原材料加工成细环，对表面进行涂层处理。
在步骤S2中，将金属圈4连接到馈通连接器1上：使用激光焊接将金属圈4连接到馈通连接器1上，可以使用激光连续焊接，也可以点焊部分位置，使之牢固结合。
在步骤S3中，装配电容滤波器2：使用图5所示的工装6，将连接好金属圈4的馈通连接器1放置到工装6上，依次装上隔膜3、电容滤波器2、装上预成型的内外钎料环。隔膜3的厚度为0.1-0.2mm之间，隔膜3的内孔和导电引脚13紧密配合，达到阻挡熔融的钎料51下流的效果，隔膜3的外径与金属圈4紧密配合，同样起到阻挡钎料51下流的效果。隔膜3可以是聚酰亚胺薄膜。钎料环的成分需要综合多种因素考虑，包括滤波器的焊接端、金属套圈，各个界面的涂层41等，优选材料为INPb系列钎料51，在真空钎焊炉或氮气保护气氛下加热焊接。连接电容滤波器2和金属圈4的外焊缝间隙23设计为100-200μm，连接电容滤波器2和导电引脚13的内焊缝间隙22设计为100-200μm。
在步骤S4中，将装配好的产品放入回流焊炉或其它焊接设备中，选择适合的焊接加热曲线，使产品连接成型。
本公开实施例提供的另一种馈通组件的制造方法，包括以下步骤：
S1、制作所述馈通连接器1；
S2、使用激光焊接将所述金属支承件连接到所述馈通连接器1的钛法兰11上；
S3、将所述电容滤波器2装配到S2步骤中连接好所述金属支承件的馈通连接器1上，使所述导电引脚13穿过所述电容滤波器2的孔，在所述电容滤波器2的孔与所述导电引脚13之间、所述电容滤波器2的外壁和所述金属支承件的内壁之间的间隙中填充所述导电材料5；
S4、通过导电材料5将所述电容滤波器2的孔与所述导电引脚13、所述电容滤波器2的外壁与所述金属支承件的内壁连接实现产品成型。
在步骤S1中，使用钎料51将钛法兰11、导电引脚13、绝缘体12连接成馈通连接器1，一般的，钎料51为金钎料51，在真空炉中真空钎焊。
在步骤S2前，还包括步骤S5：准备金属圈4，金属圈4可以是管材，内壁做涂层处理，然后切割成细环，或者先将其它形式原材料加工成细环，对表面进行涂层处理，此时的涂层处理是防止附加金属环上的金属氧化膜形成，避免对电连接有影不利影响。
在步骤S2中，将金属圈4连接到馈通连接器1上：使用激光焊接将金属圈4连接到馈通连接器1上，可以使用激光连续焊接，也可以点焊部分位置，使之牢固结合。
在步骤S3中，装配电容滤波器2：使用图5所示的工装6，将连接好金属环的馈通连接器1放置到工装6上，依次装上隔膜3、电容滤波器2。隔膜3的厚度为0.1-0.2mm之间，隔膜3的内孔和导电引脚13紧密配合，隔膜3的外径与金属圈4紧密配合。隔膜3可以是聚酰亚胺薄膜。连接电容滤波器2和金属圈4的外焊缝间隙23设计为150-250μm，连接滤波器和导电引脚13的内焊缝间隙22设计为150-250μm。使用点胶设备将导电胶注入所述电容滤波器2与金属支承件的外焊缝间隙23中以及电容滤波器2的孔与导电引脚13之间的内焊缝间隙22中，可以连续填满焊缝，也可以断续填充，使电容滤波器2与钛法兰11以及导电引脚13之间形成相应的电连接和固定作用。
在步骤S4中，在导电胶的固化条件下使之固化。将装配好的产品放入加热炉中，选择合适的加热温湿度环境，使得所述导电胶固化，使产品连接成型。
显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种用于植入式医疗设备的馈通组件，其特征在于，所述组件包括：
馈通连接器(1)，包括钛法兰(11)、绝缘体(12)及导电引脚(13)；
电容滤波器(2)，设于所述钛法兰(11)的相邻位置，被配置为用于所述导电引脚(13)从所述电容滤波器(2)的孔中穿出；
金属支承件，位于所述电容滤波器(2)的外侧，所述金属支承件包括钛材料和镍材料中至少一种，所述金属支承件的一端与所述钛法兰(11)焊接固定，另一端朝远离所述钛法兰(11)方向延伸，所述金属支承件的内壁面向所述电容滤波器(2)的外壁设置；
导电材料(5)，填充于所述金属支承件的内壁与所述电容滤波器(2)的外壁之间的外焊缝间隙(23)中，以将所述金属支承件与所述电容滤波器(2)固定且实现电连接。
2.根据权利要求1所述的用于植入式医疗设备的馈通组件，其特征在于，所述金属支承件为与所述电容滤波器(2)的形状相适配的金属圈(4)，所述金属圈(4)通过激光焊接固定在所述钛法兰(11)上。
3.根据权利要求1或2所述的用于植入式医疗设备的馈通组件，其特征在于，所述导电材料(5)为钎料(51)，所述外焊缝间隙(23)为100-200μm。
4.根据权利要求3所述的用于植入式医疗设备的馈通组件，其特征在于，所述金属支承件的内壁表面设有涂层(41)，所述涂层(41)包含用于增强钎料(51)铺展的镍层和金层的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的用于植入式医疗设备的馈通组件，其特征在于，所述导电材料(5)为导电胶，所述外焊缝间隙(23)为150-250μm。
6.根据权利要求1或2或4所述的用于植入式医疗设备的馈通组件，其特征在于，还包括隔膜(3)，所述隔膜(3)设于所述钛法兰(11)与所述电容滤波器(2)之间，所述隔膜(3)上成型有用于所述导电引脚(13)穿过的孔，所述隔膜(3)的所述孔与导电引脚(13)紧密配合，所述隔膜(3)的外缘与所述金属支承件的内壁紧密配合。
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