CN220275590U - 一种植入装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种植入装置，包括壳体、阳极氧化层、电子元件和硅胶支护层。壳体内部具有容置空间，壳体上至少开设有窗口，壳体材质为钛或钛合金；阳极氧化层形成于壳体的各外表面上；电子元件设置于容置空间中；硅胶支护层填充于窗口中与阳极氧化层贴合，并至少用于封闭电子元件。由于阳极氧化层在微观层面上具有丰富的孔隙结构，因此通过在壳体上形成氧化钛材质为主的阳极氧化层，使得壳体窗口周围的外表面与硅胶支护层之间的微观粘接面积扩大，粘附性得到显著提升；且氧化钛属于亲水性材料，其表面含有较多自由羟基，与硅胶支护层所含有的硅羟基聚合，能形成更好的粘接。同时氧化钛作为半导体材料所具有的低电导率可避免短路效应产生。

Description

一种植入装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种植入装置。

背景技术

有源植入式医疗装置是指埋植在人体内部的医疗装置，它是生物医学技术发展最快的分支之一。有源植入式医疗装置包括壳体及封装于壳体内部的电子元件，能埋植于人体内以获取体内的信息或向体内发送电刺激，壳体及电子元件不可避免地会受到腐蚀性体液的侵蚀。通常来说，植入式医疗装置采用金属材质的壳体与电气绝缘的硅胶支护层进行整体外封装，在一些情况下还需要采用喷涂、刷涂等方式将增粘剂局部附着于壳体的检测窗口处，进而提高壳体与硅胶支护层之间的固定效果。一方面由于壳体为微型化结构，工艺窗口有限，另一方面由于增粘剂的固化具有时效性，操作时间也受限制，因此增粘剂附着工艺操作十分困难，在壳体的检测窗口与硅胶支护层之间的接触面处极容易因增粘剂不均匀而出现缝隙；此外，增粘剂也很容易被误涂至电子元件的电导或感应区域等部位，影响内部线路信号传输及测量精度。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种植入装置，解决了植入式医疗装置的壳体与硅胶支护层之间电气绝缘及封装效果较差的问题。

根据本实用新型的实施例的植入装置，包括：

壳体，所述壳体内部具有容置空间，所述壳体上开设有窗口，所述壳体材质为钛或钛合金，所述壳体的各外表面为阳极氧化层；

电子元件，设置于所述容置空间中；

硅胶支护层，填充于所述窗口中与所述阳极氧化层贴合，并至少用于封闭所述电子元件。

根据本实用新型实施例的植入装置，至少具有如下有益效果：

由于阳极氧化层在微观层面上具有丰富的孔隙结构，因此通过在壳体上形成氧化钛材质为主的阳极氧化层，使得壳体窗口周围的外表面与硅胶支护层之间的微观粘接面积扩大，粘附性得到显著提升；且氧化钛属于亲水性材料，其表面含有较多自由羟基，与硅胶支护层所含有的硅羟基聚合，能形成更好的粘接。同时由于氧化钛属于半导体材料，其具有极低的电导率，等同于在壳体表面制作了一层绝缘层，当电子元件的内部电路的电气防护不到位而与壳体产生接触时，可以有效避免短路效应的产生。此外，本实用新型将壳体表面一次性整体形成了阳极氧化层，因此无需像现有技术一样进行增粘剂局部的喷涂、刷涂等操作，不会对电子元件造成任何影响，明显地降低了工艺难度。

根据本实用新型的一些实施例，所述壳体上还开设有导线连接口，所述电子元件为压力传感器组件，所述压力传感器组件包括：

相对压力传感器芯片，设置于所述容置空间中并与所述窗口对齐；

第一导线，具有芯片连接端和导线接续端，所述芯片连接端与所述压力传感器芯片通过第一焊点焊接，所述第一导线设置为裸线，所述第一导线设置于所述容置空间中，所述相对压力传感器芯片通过所述第一导线形成自由端；

第二导线，设置为漆包线，所述第二导线的一端为裸露区，所述裸露区与所述导线接续端通过第二焊点直接焊接，所述第二导线的一端设置于所述容置空间中，所述第二导线的另一端经所述导线连接口延伸至外部，所述相对压力传感器芯片下方形成与所述导线连接口连通的气道。

根据本实用新型的一些实施例，所述压力传感器组件还包括防腐蚀层，所述防腐蚀层至少包裹于所述第一导线、所述第一焊点、所述第二焊点和所述裸露区。

根据本实用新型的一些实施例，所述防腐蚀层为电镀层。

根据本实用新型的一些实施例，所述电镀层为金电镀层、钯电镀层或铂电镀层。

根据本实用新型的一些实施例，所述压力传感器组件还包括过渡层，所述过渡层设置于所述防腐蚀层与易腐蚀区之间，所述易腐蚀区包括所述第一导线、所述第一焊点、所述第二焊点和所述裸露区。

根据本实用新型的一些实施例，所述过渡层为镍电镀层。

根据本实用新型的一些实施例，所述植入装置为颅内压探头，所述植入装置连接有插接式连接器，所述植入装置通过所述插接式连接器与监测仪主机连接。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一种实施例的植入装置的示意图；

图2是本实用新型一种实施例的阳极氧化处理的示意图；

图3是本实用新型一种实施例的颅内压探头的示意图；

图4是本实用新型一种实施例的相对压力传感器芯片的结构示意图；

图5是本实用新型另一种实施例的颅内压探头的示意图。

附图标记：

壳体110；电子元件120；硅胶支护层130；

电解液210；阴极金属220；

相对压力传感器芯片310；第一导线320；第二导线330；第一焊点340；第二焊点350；温度传感器360；第三导线370；

焊盘410；内部电路420；压敏薄膜430。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表征相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，以下所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，并非全部实施例。

参见图1所示，为本实用新型实施例提供的一种植入装置的示意图，包括：壳体110、阳极氧化层、电子元件120和硅胶支护层130。壳体110内部具有容置空间，壳体110上开设有窗口，壳体110材质为钛或钛合金，壳体110的各外表面为阳极氧化层；电子元件120设置于容置空间中；硅胶支护层130填充于窗口中与阳极氧化层贴合，并至少用于封闭电子元件120。

可以理解的是，壳体110由符合生物相容性的金属或合金材质制成，具体材质可采用钛或钛合金；壳体110上至少开设有窗口以用于通过窗口将电子元件120放置于壳体110中；电子元件120可以采用不同的传感器芯片或电路组件，以采集不同的人体状态参数信息或发送电刺激，具体可采用压力传感器、温度传感器、脉冲电路等。硅胶支护层130充分填充于窗口中与阳极氧化层(图中未示出)贴合，使得硅胶支护层130与壳体110之间贴附牢固程度较高，从而实现将电子元件120封闭在壳体110中。同时，当电子元件120采用如压力传感器时，硅胶支护层130还能起到传递压力的作用。

可以理解的是，阳极氧化层可通过阳极氧化工艺处理形成，采用阳极氧化处理后形成的阳极氧化层在微观层面上有丰富的孔隙结构，因此可以大幅增加单位尺寸下的微观粘接表面积。进一步地，参考图2，阳极氧化处理具体为将壳体110作为阳极，阴极金属220作为阴极，共同放置于电解液210中，对阳极和阴极通直流电以进行氧化处理，从而可在壳体110上形成阳极氧化层。阴极金属220可以为不锈钢件或铝件。

本实施例中，由于阳极氧化层在微观层面上具有丰富的孔隙结构，因此通过在壳体110上形成氧化钛材质为主的阳极氧化层，使得壳体110窗口周围的外表面与硅胶支护层130之间的微观粘接面积扩大，粘附性得到显著提升；且氧化钛属于亲水性材料，其表面含有较多自由羟基，与硅胶支护层130所含有的硅羟基聚合，能形成更好的粘接。同时由于氧化钛属于半导体材料，其具有极低的电导率，等同于在壳体110表面制作了一层绝缘层，当电子元件120的内部电路420的电气防护不到位而与壳体110产生接触时，可以有效避免短路效应的产生。此外，本实用新型将壳体110表面一次性整体形成了阳极氧化层，因此无需像现有技术一样进行增粘剂局部的喷涂、刷涂等操作，不会对电子元件120造成任何影响，明显地降低了工艺难度。

可以理解的是，阳极氧化层形成于壳体110的所有外表面上，即将壳体110整体完全放置于电解液210中完成阳极氧化。可以理解的是，在进行阳极氧化处理过程中，可以将壳体110的所有外表面上全部形成氧化钛材质为主的阳极氧化层，从而进一步加强壳体110的绝缘效果。

参考图3，壳体110上还开设有导线连接口，电子元件120为压力传感器组件，压力传感器组件包括：相对压力传感器芯片310、第一导线320、第二导线330。相对压力传感器芯片310设置于容置空间中并与窗口对齐；第一导线320具有芯片连接端和导线接续端，芯片连接端与压力传感器芯片通过第一焊点340焊接，第一导线320设置为裸线，第一导线320设置于容置空间中，相对压力传感器芯片310通过第一导线320形成自由端；第二导线330设置为漆包线，第二导线330的一端为裸露区，裸露区与导线接续端通过第二焊点350直接焊接，第二导线330的一端设置于容置空间中，第二导线330的另一端经导线连接口延伸至外部，相对压力传感器芯片310下方形成与导线连接口连通的气道。

如图3所示，在一些实施例中，植入装置为颅内压探头，相应地，电子元件120为压力传感器组件。对于压力传感器组件，其相对压力传感器芯片310可以为应变式压力传感器、电容式压力传感器或压电式压力传感器，优选为压阻式压力传感器。

进一步地，结合参考图4，相对压力传感器芯片310上的焊盘410与第一导线320的一端焊接形成第一焊点340，第一焊点340的焊膏覆盖于相对压力传感器芯片310的焊盘410上，第一导线320的另一端与第二导线330的一端焊接形成第二焊点350。第二焊点350可由全方位锡球焊接形成，即焊锡实现全包裹，以包裹住裸露区的第二导线330端部。因此相对压力传感器芯片310、第一导线320和第二导线330最终可组成压力传感器组件，但压力传感器组件不限于上述部分。应当清楚，在完成第二焊点350的焊接后，第二导线330还具有在第二焊点350周围的部分裸露，而且由于焊接工艺一致性因素，各批次之间裸露偏差较大，进而导致各批次产品精度不一，尤其是产品使用一段时间之后的精度。

继续参考图4，相对压力传感器芯片310上设置有压敏薄膜430，通过压敏薄膜430来接受传递过来的颅内压力，从而内部电路420可以将颅内压力转换为相应的压力数值，因此结合参考图3，可以理解的是，压敏薄膜430设置方位正对于壳体110的窗口，此时窗口用作检测窗口，以便于采集颅内压力信息；继续参考图3，第二导线330可从导线连接口延伸至外部；硅胶支护层130嵌合填充至窗口中并覆盖至相对压力传感器芯片310上。

通过将压力传感器组件安装至壳体110内，经检测窗口可实现压力传感器组件与颅内的间接接触，从而可获取到颅内压力数值，实现颅内压监测。同时通过设置硅胶支护层130，可实现与颅内的直接接触来传递压力至压力传感器组件。

需要说明的是，由于相对压力传感器芯片310通过第一导线320形成自由端，在本实用新型实施例的压力传感器组件安装至颅内压探头中时，第一导线320能保证相对压力传感器芯片310的底部悬空，从而隔绝绝大部分机械应力和热应力，提升了测量精度且减少压力漂移。同时，通过将第一导线320和第二导线330直接焊接，也减少了组件制造过程中的焊点数量，保证了工艺及产品的可靠性。

还需要说明的是，如图3所示，相对压力传感器芯片310的一侧嵌入硅胶支护层130，另一侧处于与导线连接口连通的气道中。需要说明的是，相对压力传感器芯片310是基于大气压力进行测量工作的，具体而言，相对压力传感器芯片310可采用表压传感器，其测量获得的结果是以大气压力为基准的压力差值。因此本实用新型实施例的相对压力传感器芯片310的内侧需要与大气接触，即悬空至气道中。本实用新型实施例保证了相对压力传感器芯片310的良好工作，并且相较于使用绝对压力传感器芯片，可显著降低产品成本。

另外，在一些其他的实施例中，第一导线320相较于第二导线330具有更好的柔性，更加方便将其焊接至相对压力传感器芯片310上，从而降低了焊接难度，提升了组装效率。第一导线320的柔性更大，是指在相同受力的情况下，其弯曲能力更大，即操作更为灵活。也就是说，第一导线320为相对“软线”，第二导线330为相对“硬线”。第一导线320与第二导线330可采用不同的材质进而实现不同柔性，或者在采用相同材质时第一导线320更细。此外，在图3所示的实施例中，第一导线320和第二导线330为直线型，其也可以采用各种弯曲形态，进而实现相对压力传感器芯片310不同的姿态，本实用新型并不受限于此。

可选地，第一导线320可以采用金线、银线、镀银铜线、镀金铜线、银铜合金线等裸线。第一焊点340或第二焊点350可以采用超声键合、锡膏焊接、电阻焊或激光锡焊等方式进行焊接。本实用新型实施例能有效避免各导线及焊点被腐蚀，对于易腐蚀的铜、锡、银等材料效果更为明显。

此外，根据本实用新型的一些实施例，如图3所示，第二导线330的芯材直径大于第一导线320的直径。具体地，参考图3，可以理解的是，从图中可以看出，通过设置第一导线320的直径比第二导线330的芯材直径更小，从而使得第一导线320的柔性效果更好且不易折断。在一些实施例中，第二导线330的铜芯直径(忽略漆层)为20微米至200微米，第一导线320的直径为10微米至100微米。进一步地，第一导线320的长度为0.2毫米至2毫米，第二导线330的长度为0.3米至3米。

优选地，第二导线330可以采用直焊型漆包线，当采用直焊型漆包线时，焊接时无需对第二导线330进行去漆操作；在一些其他的实施例中，当第二导线330采用非直焊型漆包线时，可以采用激光去漆、去漆剂浸泡、机械去除等方式进行去漆操作。

结合参考图4，第一导线320和第二导线330皆设置有多个，第一导线320和第二导线330的数量相同。第二导线330优选为多根依次固定的排线结构。对于需要外部供电的相对压力传感器芯片310，则必须连接一根供电线，同时还需要两根正负输出线，从而相应地第一导线320和第二导线330都需要设置三根。可以理解的是，上述三根第一导线320相互平行焊接至相对压力传感器芯片310的焊盘410上，每个焊盘410再由不同线路分别与内部电路420电性连接。

根据本实用新型的一些实施例，压力传感器组件还包括防腐蚀层，防腐蚀层至少包裹于第一导线320、第一焊点340、第二焊点350和裸露区。

可选地，防腐蚀层可以采用电化学、物理包覆、气相沉积包覆等方式进行保护处理来形成。

可选地，防腐蚀层为电镀层，电镀层由电镀设备处理形成。

需要说明的是，为了保证焊接后的内部线路不会受到实际使用时的水汽渗透影响，因此，将压力传感器组件作为阴极放置于电镀液中，利用如石墨、镀铂钛网/片或者镀铱钛网/片等作为惰性的阳极进行了电镀处理，从而形成了防腐蚀层(图中未示出)。通过采用电镀的方法，极大地提高了内部线路的耐腐蚀性，而且通过同一工艺即可在有导通的区域全部实现金属防护。因此使得压力传感器组件能避免腐蚀性体液对电路的侵蚀，并能保证生物相容性和可靠性。此外，通过电镀层的有效保护，也能很好的解决前述各批次之间裸露偏差较大的问题。

进一步地，由于本实用新型实施例的防腐蚀层为整体的共形电镀结构且具有导电性能，因而能明显地降低第一焊点340、第二焊点350的工艺要求及难度；此外，在第一导线320、第二导线330的选材上，可以相对于现有技术选择耐腐蚀性能一般但价格低廉的材料，如常见的铜、银或者其合金、复合层等。

可选地，电镀层为金电镀层、钯电镀层或铂电镀层（优选为亮铂）。具体地，金电镀液的成分包括但不限于亚硫酸金钠，钯电镀液的成分包括但不限于二氨合氯化钯，铂电镀液的成分包括但不限于二硝基硫酸铂。

可选地，防腐蚀层的厚度为0.025微米至10微米。可以理解的是，通过将防腐蚀层的厚度合理设置为0.025微米至10微米，一方面可以保证防护效果，另一方面也防止防腐蚀层过厚导致电镀处过脆而发生断裂的风险。

本实用新型实施例的压力传感器组件还包括过渡层，过渡层设置于电镀层与易腐蚀区之间，过渡层用于增强电镀层和基材的粘附性，易腐蚀区包括第一导线320、第一焊点340、第二焊点350和裸露区。具体而言，在进行电镀处理形成防腐蚀层之前，可以进行预处理，具体为预电镀处理。由于在电镀时，镀层材料很容易沉积在基材表面而造成镀层疏松、结合力差。因此通过预电镀的方式使得在基材表面预先镀上结合力好的过渡层，从而增强后续电镀层和基材的粘附性。

优选过渡层为镍电镀层。具体地，通过采用镍电镀液进行预电镀，从而可以形成镍电镀层。在一些实施例中，镍电镀液的成分包括但不限于电镀镍。在一些实施例中，过渡层的厚度为1微米至10微米。

根据本实用新型的一些实施例，相对压力传感器芯片310的内部电路420存在裸露，压力传感器组件还包括预防护层 (图中未示出)，预防护层覆盖于内部电路420的裸露处。例如，相对压力传感器芯片310的表面上可能存在内部电路420裸露的部分，因此在进行电镀前需要将该部分进行绝缘防护处理，即形成预防护层，从而防止之后电镀的金属与内部电路420相接触而影响测量精度的问题。在一些实施例中，绝缘防护处理可采用硅胶防护、气相沉积绝缘层等方式实现。

另外，如图5所示，颅内压监测仪探头还包括：温度传感器360、第三导线370。温度传感器360设置于壳体110中；第三导线370的一端与温度传感器360电性连接，另一端经导线连接口延伸至外部。可以理解的是，通过设置温度传感器360，从而可以在监测颅内压的基础上，进一步可实现监测颅内的温度情况。

在一些实施例中，第三导线370设置有多个。进一步地，温度传感器360采用热敏电阻，则需要在热敏电阻两端设置两根导线提供电压，即第三导线370需要设置两个。

可以理解的是，本实用新型实施例颅内压监测仪包括颅内压探头和监测仪主机，植入装置为颅内压探头，该植入装置连接有插接式连接器，植入装置通过插接式连接器与监测仪主机连接。由于本实用新型实施例的颅内压探头可防止内部腐蚀来保证更好的测量精度，因此可以更好地实现颅内压的监测效果，为颅内压力变化情况提供良好依据，更好地满足了颅内诊断、治疗和判断预后的需要。

可以理解的是，在图3及图5的实施例中，壳体110采用规则的方形结构，其仅为示意性说明，本领域技术人员可在此基础上构思出各种壳体110的变型，本实用新型并不受限于此。此外，图3及图5仅示意出颅内压监测仪的探头部分，其他部分如主机、引流管等可参考现有及改进的技术。本实用新型的上述压力传感器组件除了用于颅内压探头外，还可以用于如输尿管镜等其他可能的植入装置中进行压力检测，均涵盖在本实用新型的范围之内。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种植入装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内部具有容置空间，所述壳体上开设有窗口，所述壳体材质为钛或钛合金，所述壳体的各外表面为阳极氧化层；

电子元件，设置于所述容置空间中；

硅胶支护层，填充于所述窗口中与所述阳极氧化层贴合，并至少用于封闭所述电子元件。

2.根据权利要求1所述的植入装置，其特征在于，所述壳体上还开设有导线连接口，所述电子元件为压力传感器组件，所述压力传感器组件包括：

相对压力传感器芯片，设置于所述容置空间中并与所述窗口对齐；

第一导线，具有芯片连接端和导线接续端，所述芯片连接端与所述压力传感器芯片通过第一焊点焊接，所述第一导线设置为裸线，所述第一导线设置于所述容置空间中，所述相对压力传感器芯片通过所述第一导线形成自由端；

第二导线，设置为漆包线，所述第二导线的一端为裸露区，所述裸露区与所述导线接续端通过第二焊点直接焊接，所述第二导线的一端设置于所述容置空间中，所述第二导线的另一端经所述导线连接口延伸至外部，所述相对压力传感器芯片下方形成与所述导线连接口连通的气道。

3.根据权利要求2所述的植入装置，其特征在于，所述压力传感器组件还包括防腐蚀层，所述防腐蚀层至少包裹于所述第一导线、所述第一焊点、所述第二焊点和所述裸露区。

4.根据权利要求3所述的植入装置，其特征在于，所述防腐蚀层为电镀层。

5.根据权利要求4所述的植入装置，其特征在于，所述电镀层为金电镀层、钯电镀层或铂电镀层。

6.根据权利要求4所述的植入装置，其特征在于，所述压力传感器组件还包括过渡层，所述过渡层设置于所述防腐蚀层与易腐蚀区之间，所述易腐蚀区包括所述第一导线、所述第一焊点、所述第二焊点和所述裸露区。

7.根据权利要求6所述的植入装置，其特征在于，所述过渡层为镍电镀层。

8.根据权利要求1至7任一项所述的植入装置，其特征在于，所述植入装置为颅内压探头，所述植入装置连接有插接式连接器，所述植入装置通过所述插接式连接器与监测仪主机连接。