KR20130122963A - 허메티컬리 실드 전해 커패시터 - Google Patents
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Abstract
허메티컬리 실드 커패시터 및 제조 방법이 제공된다. 허메티컬리 실드 커패시터는 애노드 와이어 및 피드 스루 배럴을 갖는 애노드 엘리먼트, 캐소드 엘리먼트, 제 1 개구부 부분을 갖는 제 1 케이스 부분 및 제 2 개구부 부분을 갖는 제 2 케이스 부분을 포함한다. 제 1 개구부 부분 및 제 2 개구부 부분은 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부를 형성한다. 제 1 개구부 부분은 피드 스루 배럴을 수용하도록 구성된 슬롯 부분을 포함할 수 있다. 제 1 개구부 부분 및 제 2 개구부 부분은 각각 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분을 포함할 수 있고, 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분은 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된다. 허메티컬리 실드 커패시터는 제 1 케이스 부분과 제 2 케이스 부분 사이에 배치된 전해질 용액을 또한 포함할 수 있다.
Description
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2011년 2월 4일에 출원된 미국 출원 제61/439,692호의 우선권을 주장하며, 이 출원은 완전히 기술된 것처럼 참조로서 통합된다.
기술분야
본 발명은 커패시터에 관한 것으로, 보다 구체적으로 삽입형 제세 동기(implantable cardioverter defibrillator)와 같은 의학적 애플리케이션에서 이용하기에 적합한 커패시터에 관한 것이다.
커패시터는 다양한 전자 장비 애플리케이션에 이용된다. 특정한 애플리케이션은 미리 결정된 전압으로 빠르게 전기 충전할 수 있고, 일단 충전되면, 상당한 에너지 펄스를 전달할 수도 있는 커패시터를 요구한다. 이와 같은 애플리케이션의 일예로 삽입형 디바이스가 있다. 이와 같은 애플리케이션에서, 커패시터는 그 크기가 작고 높은 신뢰성이 있는 것이 또한 중요하다. 기존 설계는 애노드 엘리먼트와 같은 내부 구조물을 위한 케이스 내에서 사용 가능한 공간을 최대화하지 못하므로, 따라서 같은 전자 장비 성능을 달성하기 위해 더욱 큰 케이스를 요구한다.
본 발명의 목적은 허메티컬리 실드 커패시터(hermetically sealed capacitor) 및 제조 방법을 제공하는 것이다.
허메티컬리 실드 커패시터 및 제조 방법이 제공된다. 허메티컬리 실드 커패시터는 애노드 리드(anode lead) 및 피드 스루 배럴(feed through barrel)을 갖는 애노드 엘리먼트, 캐소드 엘리먼트, 제 1 개구부 부분을 갖는 제 1 케이스 부분 및 제 2 개구부 부분을 갖는 제 2 케이스 부분을 포함한다. 제 1 개구부 부분 및 제 2 개구부 부분은 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부를 형성한다. 제 1 개구부 부분은 피드 스루 배럴을 수용하도록 구성된 슬롯 부분을 포함할 수 있다. 제 1 개구부 부분 및 제 2 개구부 부분은 각각 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분을 포함할 수 있고, 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분은 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된다.
피드 스루 배럴은 둥근 바깥 표면을 가질 수 있고, 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분 각각은 피드 스루 배럴의 바깥 표면과 맞물리도록 선택된 절반의 둥근 프로파일 및 반경을 가질 수 있다. 제 1 케이스 부분 및 제 2 케이스 부분은 함께 허메티컬리 실드될 수 있다. 제 1 케이스 부분은 제 1 깊이를 가질 수 있고, 제 2 케이스 부분은 제 2 깊이를 가질 수 있어서, 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분은 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부를 형성하기 위해서 각각 제 1 깊이 및 제 2 깊이에 배치된다. 제 2 케이스 부분은 돌출부(protrusion)를 포함할 수 있고, 제 2 케이스 부분은 이 돌출부에 형성된다. 피드 스루 배럴은 글래스 또는 세라믹을 포함할 수 있다.
애노드 엘리먼트는 보호용 랩을 포함할 수 있다. 제 1 케이스 부분 및 제 2 케이스 부분은 용접(welding)과 같은 종래의 방법들에 의해 연결될 수 있다. 허메티컬리 실드 커패시터는 또한 캐소드 엘리먼트를 형성하는 금속 기판을 포함할 수 있다. 금속 기판은 제 1 케이스 부분과 제 2 케이스 부분 중 적어도 하나의 일부분일 수 있다. 금속 기판은 귀금속으로 형성된 합금층 및 그 위에 전기 화학적으로 퇴적된 귀금속/비금속 전극 엘리먼트층을 가질 수 있다. 금속 기판은 밸브 금속을 포함할 수 있다. 금속 기판은 탄탈륨, 나이오븀, 하프늄, 지르코늄, 티타늄 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.
허메티컬리 실드 커패시터는 제 1 케이스 부분과 제 2 케이스 부분 사이에 배치된 전해질 용액(electrolytic solution)을 또한 포함할 수 있다. 전해질 용액은 물, 무기산(인산 및 붕산), 유기산(옥살산), 및 유기 용제를 포함할 수 있다. 허메티컬리 실드 커패시터는 에너지를 저장하도록 구성되고, 저장된 에너지의 적어도 80 퍼센트의 펄스 전달을 제공할 수 있다.
삽입형 제세 동기(implantable cardioverter defibrillator; ICD)와 같은 삽입형 디바이스가 허메티컬리 실드 습식 전해 커패시터를 이용하도록 구성될 수 있다. 삽입형 디바이스는 배터리, 배터리에 결합된 프로세서, 및 배터리와 프로세서에 결합된 커패시터를 포함할 수 있다. 커패시터는 애노드 리드 및 피드 스루 배럴을 갖는 애노드 엘리먼트, 캐소드 엘리먼트, 및 제 1 개구부 부분을 갖는 제 1 케이스 부분 및 제 2 개구부 부분을 갖는 제 2 케이스 부분을 포함하는 허메티컬리 실드 케이스를 포함할 수 있고, 제 1 개구부 부분 및 제 2 개구부 부분은 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부를 형성한다. 커패시터는 에너지를 저장하도록 구성되고, 프로세서는 저장된 에너지의 적어도 일부의 펄스 전달을 제어하도록 구성된다.
본 발명에 따르면, 허메티컬리 실드 커패시터 및 제조 방법을 제공하는 것이 가능하다.
도 1a는 제 1 실시예의 허메티컬리 실드 커패시터의 단면도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 바와 같은 횡단면(A-A)으로 취해진 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 1c는 애노드 엘리먼트의 설치를 도시하는 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 1d는 고분자 크레들의 설치를 도시하는 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 2a는 제 2 실시예의 허메티컬리 실드 커패시터의 단면도이다.
도 2b는 제 2 케이스 부분의 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 2c는 애노드 엘리먼트의 설치를 도시하는 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 2d는 어셈블된 허메티컬리 실드 커패시터의 단면도이다.
도 2e는 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 3은 삽입형 제세 동기에서 도 2a 내지 도 2e의 커패시터의 블록도이다.
도 4는 커패시터를 제작하는 방법의 흐름도이다.
도 1b는 도 1a에 도시된 바와 같은 횡단면(A-A)으로 취해진 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 1c는 애노드 엘리먼트의 설치를 도시하는 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 1d는 고분자 크레들의 설치를 도시하는 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 2a는 제 2 실시예의 허메티컬리 실드 커패시터의 단면도이다.
도 2b는 제 2 케이스 부분의 대안적인 실시예의 단면도이다.
도 2c는 애노드 엘리먼트의 설치를 도시하는 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 2d는 어셈블된 허메티컬리 실드 커패시터의 단면도이다.
도 2e는 허메티컬리 실드 커패시터의 측단면도이다.
도 3은 삽입형 제세 동기에서 도 2a 내지 도 2e의 커패시터의 블록도이다.
도 4는 커패시터를 제작하는 방법의 흐름도이다.
본 발명은 이제 특정한 실시예에 대하여 기술된다. 도시된 것은 단지 설명과 예시를 목적으로 한 것으로, 기술 분야의 당업자는 본 발명이 다른 옵션을 대안, 또는 변화를 고려한다는 것을 이해할 것이다.
도 1a는 제 1 실시예의 허메티컬리 실드 커패시터(10)의 단면도이다. 커패시터는 제 1 케이스 부분(12) 및 제 2 케이스 부분(14)을 포함한다. 제 1 케이스 부분(12) 및 제 2 케이스 부분(14)은 용접(16)과 같은 종래의 방법들에 의해 연결될 수 있다. 제 1 케이스 끝부분(18)은 피드 스루 배럴(22)을 수용하도록 구성된 개구부(20)를 포함한다. 피드 스루 배럴(22)은 일반적으로 제 1 케이스 부분(12)에 실드되고, 애노드 와이어(24)와 제 1 케이스 부분(12) 사이에 전기 절연을 제공한다.
도 1b는 도 1a에 도시된 바와 같은 횡단면(A-A)으로 취해진 허메티컬리 실드 커패시터(10)의 측단면도이다. 커패시터(10)는 애노드 와이어(24)를 갖는 애노드 엘리먼트(26)를 포함한다. 애노드 엘리먼트(26)는 다양한 방법들을 이용하여 구성될 수 있고, 보호용 랩(28)을 포함할 수 있다. 애노드 와이어(24)는 피드 스루 배럴(22)을 통해 제 1 케이스 부분(12)으로부터 절연된다. 피드 스루 배럴(22)은 글래스 절연부(30)를 포함할 수 있다. 고분자 크레들(32)이 이용되어 애노드 엘리먼트(26)와 제 1 케이스 부분(12) 사이의 비사용 공간을 채운다. 고분자 크레들(32)은 다양한 방법들을 이용하여 형성될 수 있다.
도 1c는 애노드 엘리먼트(26)의 설치를 도시하는 허메티컬리 실드 커패시터(10)의 측단면도이다. 설치 동안에, 애노드 엘리먼트(26)는 일반적으로 제 1 케이스 부분(12)의 하부에 대해 각도를 갖고 배치된다. 피드 스루 배럴(22) 및 애노드 와이어(24)가 제 1 케이스 부분(12)의 개구부(20) 내로 삽입된다. 그리고 나서, 애노드 엘리먼트(26)는 제 1 케이스 부분으로 회전되어, 피드 스루 배럴(22)이 개구부(20)에서 수용되도록 한다. 제 1 케이스 부분에는 애노드 엘리먼트(26)의 삽입 동안에 간격을 제공하기 위해 갭(34)이 제공된다. 도 1d는 애노드 엘리먼트(26)와 제 1 케이스 부부(12) 사이의 갭(34)을 채우도록 고분자 크레들(32)의 설치를 도시하는 측단면도(10)이다.
도 2a는 제 2 실시예에 따른 허메티컬리 실드 커패시터(100)의 단면도이다. 커패시터(100)는 제 1 케이스 부분(112) 및 제 2 케이스 부분(114)을 포함한다. 제 1 케이스 부분(112) 및 제 2 케이스 부분(114)은 예를 들어 용접, 풀칠 또는 브레이징과 같은 종래의 방법들에 의해 연결될 수 있다. 제 1 케이스 부분(112) 및 제 2 케이스 부분(114)은 애노드 와이어(124) 및 피드 스루 배럴(122)을 위한 개구부를 정의하도록 함께 구성된다. 제 1 케이스 부분(112)은 제 1 개구부 부분(152)을 포함하는 끝부분(118)을 갖는다.
제 1 개구부 부분(152)은 애노드 엘리먼트의 선형 삽입을 허용하도록 구성된다[예컨대, 제 1 케이스 부분(112)에 대하여 애노드의 회전에 대한 필요성이 없음]. 이 예에서, 제 1 개구부 부분(152)은 일반적으로 슬롯 부분(160) 및 제 1 맞물림 부분(162)을 포함한다. 제 1 맞물림 부분(162)은 제 1 깊이(170)에 배치된다. 이 예에서, 제 1 맞물림 부분(162)은 일반적으로 둥근 피드 스루 배럴과 맞물리도록 선택된 반경을 갖는 절반의 둥근 모양을 갖는 것으로 도시된다. 다른 모양들이 본 발명개시의 범위로부터 벗어나지 않고(예컨대, 피드 스루 배럴의 프로파일에 따라) 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
제 2 케이스 부분(114)는 제 2 깊이(172)에 배치된 제 2 개구부 부분(154)을 갖고 형성된 끝부분(115)을 갖는다. 제 2 개구부 부분(154)은 또한 돌출부(164)에 형성된 제 2 맞물림 부분(166)을 포함한다. 이 예에서, 제 2 맞물림 부분(166)은 일반적으로 둥근 피드 스루 배럴과 맞물리도록 선택된 반경을 갖는 절반의 둥근 모양을 갖는 것으로 도시된다. 앞서 논의된 바와 같이, 다른 모양들이 본 발명개시의 범위로부터 벗어나지 않고(예컨대, 피드 스루 배럴의 프로파일에 따라) 이용될 수 있다. 제 1 케이스 부분(112) 및 제 2 케이스 부분(114)은 일반적으로 커패시터 케이스(117)(예컨대, 도 2d를 참조)를 형성하기 위해 함께 연결된다. 제 1 깊이(170) 및 제 2 깊이(172)는 제 1 맞물림 부분(162) 및 제 2 맞물림 부분(166)이 피드 스루 배럴을 위한 개구부를 협력하여 정의하도록 선택된다.
도 2b는 제 2 케이스 부분(214)에 대한 대안적인 구성을 도시한다. 제 2 케이스 부분(214)은 제 2 깊이(272)에 배치된 제 2 개구부 부분(254)을 갖고 형성된 끝부분(215)을 갖는다. 제 2 개구부 부분(254)은 또한 제 2 맞물림 부분(266)을 포함한다. 케이스 끝부분(215)은 제 2 맞물림 부분(266)이 끝부분(215)에 형성되도록(예컨대, 돌출부가 요구되지 않음) 충분한 깊이로 형성된다. 이 예에서, 제 2 맞물림 부분(266)은 일반적으로 둥근 피드 스루 배럴과 맞물리도록 선택된 반경을 갖는 절반의 둥근 모양을 갖는 것으로 도시된다. 앞서 논의된 바와 같이, 다른 모양들이 본 발명개시의 범위로부터 벗어나지 않고(예컨대, 피드 스루 배럴의 프로파일에 따라) 이용될 수 있다. 케이스 끝부분의 다양한 구성들이 본 발명개시의 범위로부터 벗어나지 않고 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분을 적절히 위치시키는데 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
도 2c는 애노드 엘리먼트(126)의 설치를 도시하는 허메티컬리 실드 커패시터(100)의 측단면도이다. 설치 동안에, 애노드 엘리먼트(126)는 제 1 케이스 부분(112) 내에 선형 삽입된다. 피드 스루 배럴(122) 및 애노드 와이어(124)는 임의의 회전 동작 또는 각도 삽입에 대한 필요성 없이 제 1 개구부 부분(152) 내에 삽입된다. 애노드 엘리먼트(126)가 선형 삽입되기 때문에, 제 1 케이스 부분(122)은 애노드 엘리먼트(126)의 모양에 아주 일치할 수 있다. 제 1 케이스 부분(112)과 애노드 엘리먼트(126) 사이에 큰 갭이 요구되지 않는다. 오직 최소의 간격만 요구되기 때문에, 고분자 크레들이 제 1 케이스 부분(112)과 애노드 엘리먼트(124) 사이의 임의의 갭을 채우기 위해 요구되지 않는다. 그 결과, 더욱 큰 애노드(126)가 제 1 케이스 부분(112) 내로 삽입될 수 있다.
도 2d는 어셈블된 허메티컬리 실드 커패시터(100)의 단면도이다. 도 2e는 단면(B-B)를 따라 취해진 허메티컬리 실드 커패시터(100)의 측단면도이다. 제 1 맞물림 부분(162) 및 제 2 맞물림 부분(166)은 일반적으로 커패시터 케이스(117)의 개구부(220)를 형성하기 위해 협력하여 작업한다. 이 예에서, 개구부(220)는 원형이고, 둥근 피드 스루 배럴(122)과 맞물리도록 선택된 반경을 갖는다. 제 1 케이스 부분(112) 및 제 2 케이스 부분(114)은 제 1 케이스 부분(112)과 제 2 케이스 부분(114)의 접합부에 위치되는 앞서 언급한 종래의 방법들[용접(116)과 같은 도 2e에 도시된 방법]통해 연결될 수 있다(도 2e). 제 1 케이스 부분(112)과 제 2 케이스 부분(114) 사이의 전체 접합은 실드될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 피드 스루 배럴(122)은 일반적으로 제 1 케이스 부분(112) 및 제 2 케이스 부분(114)에 실드되고, 애노드 리드(124) 및 제 1 케이스 부분(112) 및 제 2 케이스 부분(114) 사이에 전기 절연을 제공한다.
애노드 엘리먼트(126)는 보호용 랩(128)을 포함할 수 있다. 피드 스루 배럴(122)은 글래스 절연부(130)를 포함할 수 있다. 애노드 엘리먼트(126)는 5.0 grams/cc와 7.0 grams/cc 사이의 압분체 밀도(green density)로 압축된 나트륨 저감 커패시터 등급 탄탈륨 분말을 이용하여 구성될 수 있고, 1450 ℃와 1650 ℃ 사이에서 진공 소결(vacuum sinter)된다. 분말, 압축 및 소결 조건은 필요하고 원하는 커패시턴스를 달성하기 위해 변경될 수 있다. 애노드 엘리먼트(126)는 요구되는 산화물 두께를 위해 필요한 전압을 유지할 수 있는 전해질에서 형성될 수 있다.
커패시터(100)는 직사각형, 원형, 반원형을 포함하지만 이들로 제한되는 것은 아닌 다양한 케이스 모양을 가질 수 있다. 커패시터(100)는 일반적으로 애노드 단자 즉, 애노드 와이어(124), 및 캐소드 단자(182)를 포함한다. 전해질 용액(180)은 허메티컬리 실드 케이스(112, 114) 내에 배치되고, 캐소드 엘리먼트(127) 및 애노드 엘리먼트(126) 모두를 둘러싼다.
전해질 용액(180)은 탈이온(deionized; DI)수, 유기산 및 무기산, 및 유기 용제를 포함하는 겔(gel)을 포함할 수 있다. 전해질 용액(180)의 구성 성분은 10 mS/cm와 60 mS/cm 사이의 바람직한 범위 내에서 전도성을 제공하도록 다양한 농도로 혼합될 수 있다. 이와 같은 전해질 용액(180)의 한 예는,
65-80% DI 수,
0.2-0.6% 인산,
15-30% 에틸렌 글리콜,
3-6% 옥살산,
2-4% 붕산일 수 있다.
도 2e를 참조하면, 캐소드 엘리먼트(127)는 다양한 방법을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 캐소드 엘리먼트(127)는 귀금속으로 형성된 합금층 및 금속염의 용액으로부터 합금된 표면에 전기 화학적으로 퇴적된 귀금속/비금속 금속 전극 엘리먼트층을 갖는 금속 기판으로 형성될 수 있다. 캐소드(127)를 위한 한 예시적인 설계는 Ti-Pd 합금 상에 전착된 Pd 및 Cu의 혼합물일 수 있다. 합금된 기판에 캐소드(127)의 부착을 증가시키기 위해, Pd-Cu의 초기 부드러운 막은 고정층으로 전착될 수 있다. 그리고 나서, 거친, 높은 표면 영역층이 높은 커패시턴스 캐노드(127)를 달성하기 위해 고정층의 상부에 퇴적될 수 있다.
캐소드(127)의 금속 기판은 밸브 금속으로 형성될 수 있다. 이와 같은 밸브 금속의 예들은 탄탈륨, 나이오븀, 하프늄, 바나듐, 지르코늄, 티타늄 또는 이들의 임의의 합금을 포함한다. 금속 기판은 평면 또는 원통형 모양을 비롯한 임의의 수의 모양 또는 구성을 가질 수 있다. 금속 기판은 임의의 적합한 모양의 라이너일 수 있고 커패시터 케이스(112, 114)의 일부분을 나타낼 수 있다. 캐소드 엘리먼트(127)의 이와 같은 구성은 높은 캐노드 커패시턴스를 야기하고, 이는 커페시터(100)에 저장된 에너지를 부하에 효율적으로 전달하는 것을 돕는다.
도 3은 삽입형 제세 동기(ICD) 디바이스(300)의 일 실시예를 나타낸다. ICD 디바이스(300)는 도 1a 내지 도 1d 또는 도 2a 내지 도 2e의 커패시터(100) 및 제어 회로(302)를 포함하고, 이는 커패시터(100)의 애노드 단자(124) 및 캐소드 단자(182)에 전기적으로 결합된다. ICD 디바이스(300)는 또한 검출기(304) 및 배터리(306)를 포함할 수 있다. 커패시터(100)는 제 1 단자(124) 및 제 2 단자(182) 사이에 저장된 에너지의 적어도 80 퍼센트(그러나 87 퍼센트 이상이 바람직함)의 펄스 전달을 제공하도록 구성된다. 검출기(304)는 환자의 상태를 모니터링하고, 제어 회로(302)에 모니터링된 데이터를 제공한다. 검출기(304)는 간결함을 위해 단일 엘리먼트로 도시된다. 그러나, 복수의 검출기들, 모니터들 또는 검출기 리드가 제어 회로(302)에 공급되어 제어 회로(302)에 환자의 데이터를 제공할 수 있다는 것이 기술 분야의 당업자에 의해 이해되어야 한다. 제어 회로(302)는 검출기로부터의 정보를 모니터링하고, 이상 상태 또는 임계 상태(하나 이상의 미리 결정된 문턱값을 초과하는 하나 이상의 미리 결정된 파라미터로 정의될 수 있음)의 검출 시에, 전기 충격의 전달을 개시한다.
예로서, 검출기(304)는 환자의 심장에서의 전기적 활동을 검출하여, 이 데이터를 제어 회로(302)에 전달할 수 있다. 제어 회로(302)는 이러한 전기적 활동을 모니터링하여, 그것이 특정한 전기적 문턱값 아래로 떨어지거나, 전기적 활동이 불규칙적이 되면(예컨대, 부정맥의 발생), 전기 충격의 전달을 개시한다.
배터리(306)는 커패시터(100)를 충전시키고 ICD 디바이스(300)에 전원을 공급하는데 이용될 수 있다. 커패시터(100)의 충전은 커패시터(100)가 항상 즉각적인 방전에 대해 준비되도록 일정할 수 있거나(충전 누설의 영향에 대응함); 주기적일 수 있거나(즉, 미리 결정된 문턱값 이상의 커패시터(100)의 충전 레벨을 유지하기 위해 미리 결정된 간격으로 충전함); 이상 상태의 발병이 검출될 때, 배터리(306)가 그 시간에 커패시터를 충전하는데 이용되도록 맞춤식(on demand) 일 수 있다.
ICD 디바이스(300)의 애플리케이션에서, 제어 회로(302)가 환자의 이상 상태 또는 임계 상태를 검출할 때 커패시터(100)는 환자의 심장으로 전기 충격 요법을 전달하는 기능을 수행한다. 커패시터(100)는 미리 결정된 전압으로 빠르게 전기 충전을 제공하고, 그 이후에 환자의 심장의 정상적인 기능을 회복할 수 있도록 충분한 에너지의 하나 이상의 펄스를 전달할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 커패시터(100)는 사실상 효율적이고 매우 작으며, ICD 디바이스(300) 내에서 제한된 체적에 맞도록 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 커패시터(100)의 크기는 1.5-3.0 CC이고, 도 3에 도시된 바와 같이 반원 모양을 포함하지만, 이것은 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 커패시터(100)는 그것이 이식되는 사람에 의해 요구되는 특정한 구성에 맞추기 위해 임의의 크기 및 모양을 따를 수 있다.
ICD 디바이스(300)의 애플리케이션을 지원하기 위해서, 커패시터(100)는 요구에 따라 최소 9J을 지원할 수 있다(그러나, 12J 만큼 지원할 수 있음). 실제로 전달되는 에너지의 양은 제어 회로(302)에 의해 결정된다.
도 4는 커패시터를 제작하는 방법(400)의 흐름도이다. 방법(400)은 애노드 와이어 및 피드 스루 배럴을 갖는 애노드 엘리먼트를 제공하는 단계(410), 캐소드 엘리먼트를 제공하는 단계(420), 제 1 개구부 부분을 갖는 제 1 케이스 부분을 형성하는 단계(430), 제 2 개구부 부분을 갖는 제 2 케이스 부분을 형성하는 단계(440)로서, 제 1 개구부 부분 및 제 2 개구부 부분은 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부를 형성하는 것인 제 2 케이스 부분을 형성하는 단계(440), 및 애노드 엘리먼트와 캐소드 엘리먼트를 에워싸는 케이스를 형성하도록 제 1 케이스 부분 및 제 2 케이스 부분을 허메티컬리 실링하는 단계를 포함한다. 실링하는 단계는 케이스를 허메티컬리 실링하기 위해 제 1 케이스 부분 및 제 2 케이스 부분을 용접하는 단계를 포함할 수 있다. 케이스는 전해질 용액으로 적어도 부분적으로 채워질 수 있다.
방법(400)은 제 1 개구부 부분에 슬롯 부분을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 슬롯 부분은 피드 스루 배럴을 수용하도록 구성된다. 방법(400)은 제 1 개구부 부분 및 제 2 개구부 부분에 각각 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분을 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분은 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된다. 방법(400)은 각각이 피드 스루 배럴의 바깥 표면과 맞물리도록 선택된 절반의 둥근 프로파일 및 반경을 갖는 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 방법(400)은 제 2 케이스 부분에 돌출부를 형성하는 단계를 포함할 수 있고, 제 2 맞물림 부분은 이 돌출부에 형성된다. 방법(400)은 보호용 랩으로 애노드 엘리먼트를 적어도 부분적으로 캡슐화하는 단계를 포함할 수 있다.
허메티컬리 실드 습식 전해 커패시터가 기술되었다. 본 발명은 커패시터의 크기 및 모양의 변형, 이용되는 물질의 변형, 및 기술 분야의 당업자에 의해 이해되는 바와 같은 다른 변형, 대안, 및 옵션을 고려하기 때문에, 본 발명은 본 명세서에 도시되거나 기술된 특정한 실시예로 제한되지 않을 것이다.
Claims (37)
- 허메티컬리 실드 커패시터(hermetically sealed capacitor)에 있어서,
애노드 와이어 및 피드 스루 배럴(feed through barrel)을 갖는 애노드 엘리먼트;
상기 애노드 엘리먼트에 대해 전기적으로 상이한 캐소드 엘리먼트;
제 1 개구부 부분을 갖는 제 1 케이스 부분; 및
제 2 개구부 부분을 갖는 제 2 케이스 부분을 포함하고,
상기 제 1 개구부 부분 및 상기 제 2 개구부 부분은 상기 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부 및 상기 애노드 엘리먼트 및 상기 캐소드 엘리먼트를 위한 인클로저(enclosure)를 형성하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 개구부 부분은 상기 피드 스루 배럴을 수용하도록 구성된 슬롯 부분을 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 개구부 부분 및 상기 제 2 개구부 부분은 각각 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분을 포함하고, 상기 제 1 맞물림 부분 및 상기 제 2 맞물림 부분은 상기 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성되는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 3 항에 있어서, 상기 피드 스루 배럴은 둥근 바깥 표면을 갖고, 상기 제 1 맞물림 부분 및 상기 제 2 맞물림 부분 각각은 상기 피드 스루 배럴의 바깥 표면과 맞물리도록 선택된 절반의 둥근 프로파일 및 반경을 갖는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 케이스 부분은 제 1 깊이를 갖고, 상기 제 2 케이스 부분은 제 2 깊이를 갖고, 상기 제 1 맞물림 부분 및 상기 제 2 맞물림 부분은 각각 상기 제 1 깊이 및 상기 제 2 깊이에 배치되어 상기 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부를 형성하도록 하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 케이스 부분은 돌출부를 포함하고, 상기 제 2 맞물림 부분은 상기 돌출부에 형성되는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피드 스루 배럴은 글래스 또는 세라믹을 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 상기 제 1 항에 있어서, 상기 애노드 엘리먼트는 보호용 랩을 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 케이스 부분 및 상기 제 2 케이스 부분은 허메티컬리 실드되는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 케이스 부분 및 상기 제 2 케이스 부분은 용접에 의해 연결되는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드 엘리먼트를 형성하는 금속 기판을 더 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터. - 제 11 항에 있어서, 상기 금속 기판은 상기 제 1 케이스 부분 및 상기 제 2 케이스 부분 중 적어도 하나의 일부분인 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 11 항에 있어서, 상기 캐소드 엘리먼트는 귀금속으로 형성된 합금층 및 그 위에 전기 화학적으로 퇴적된 귀금속/비금속 전극 엘리먼트층을 갖는 금속 기판을 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 11 항에 있어서, 상기 금속 기판은 밸브 금속을 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 11 항에 있어서, 상기 금속 기판은 탄탈륨, 나이오븀, 하프늄, 지르코늄, 티타늄 또는 이들의 합금을 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 케이스 부분과 상기 제 2 케이스 부분 사이에 배치된 전해질 용액(electrolytic solution)을 더 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터. - 제 16 항에 있어서, 상기 전해질 용액은 물, 무기산(인산 및 붕산), 유기산(옥살산), 및 유기 용제를 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 1 항에 있어서, 상기 허메티컬리 실드 커패시터는 에너지를 저장하도록 구성되고, 상기 저장된 에너지의 적어도 80 퍼센트의 펄스 전달을 제공하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터.
- 제 1 항에 있어서,
상기 애노드 엘리먼트 및 상기 캐소드 엘리먼트에 전기적으로 결합된 제어 회로를 더 포함하고, 상기 제어 회로는 삽입형 제세 동기(implantable cardioverter defibrillator; ICD)로 구성되는 것인 허메티컬리 실드 커패시터. - 삽입형 디바이스로서, 제 1 항의 허메티컬리 실드 습식 전해 커패시터를 포함하는 것인 삽입형 디바이스.
- 삽입형 제세 동기(implantable cardioverter defibrillator; ICD)로서, 제 1 항의 허메티컬리 실드 습식 전해 커패시터를 포함하는 것인 삽입형 제세 동기.
- 삽입형 디바이스에 있어서,
배터리;
상기 배터리에 결합된 프로세서; 및
상기 배터리와 상기 프로세서에 결합된 커패시터를 포함하고,
상기 커패시터는,
애노드 와이어 및 피드 스루 배럴을 갖는 애노드 엘리먼트;
상기 애노드 엘리먼트에 대해 전기적으로 상이한 캐소드 엘리먼트; 및
제 1 개구부 부분을 갖는 제 1 케이스 부분 및 제 2 개구부 부분을 갖는 제 2 케이스 부분을 포함하는 허메티컬리 실드 케이스로서, 상기 제 1 개구부 부분 및 상기 제 2 개구부 부분은 상기 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부를 형성하는 것인 허메티컬리 실드 케이스를 포함하고,
상기 커패시터는 에너지를 저장하도록 구성되고,
상기 프로세서는 상기 저장된 에너지의 적어도 일부의 펄스 전달을 제어하도록 구성되는 것인 삽입형 디바이스. - 커패시터를 제작하는 방법에 있어서,
애노드 와이어 및 피드 스루 배럴을 갖는 애노드 엘리먼트를 제공하는 단계;
상기 애노드 엘리먼트에 대해 전기적으로 상이한 캐소드 엘리먼트를 제공하는 단계;
제 1 개구부 부분을 갖는 제 1 케이스 부분을 형성하는 단계;
제 2 개구부 부분을 갖는 제 2 케이스 부분을 형성하는 단계로서, 상기 제 1 개구부 부분 및 상기 제 2 개구부 부분은 상기 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부를 형성하는 것인 제 2 케이스 부분을 형성하는 단계; 및
상기 애노드 엘리먼트와 상기 캐소드 엘리먼트를 에워싸는 케이스를 형성하도록 상기 제 1 케이스 부분 및 상기 제 2 케이스 부분을 허메티컬리 실링하는 단계
를 포함하는 커패시터를 제작하는 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 개구부 부분에 슬롯 부분을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 슬롯 부분은 상기 피드 스루 배럴을 수용하도록 구성되는 것인 커패시터를 제작하는 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 제 1 개구부 부분 및 상기 제 2 개구부 부분에 각각 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 맞물림 부분 및 상기 제 2 맞물림 부분은 상기 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성되는 것인 커패시터를 제작하는 방법. - 제 25 항에 있어서,
각각이 상기 피드 스루 배럴의 바깥 표면과 맞물리도록 선택된 절반의 둥근 프로파일 및 반경을 갖는 제 1 맞물림 부분 및 제 2 맞물림 부분을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 커패시터를 제작하는 방법. - 제 25 항에 있어서, 상기 제 1 케이스 부분은 제 1 깊이를 갖고, 상기 제 2 케이스 부분은 제 2 깊이를 갖고, 상기 제 1 맞물림 부분 및 상기 제 2 맞물림 부분은 각각 상기 제 1 깊이 및 상기 제 2 깊이에 배치되어 상기 피드 스루 배럴과 맞물리도록 구성된 개구부를 형성하도록 하는 것인 커패시터를 제작하는 방법.
- 제 23 항에 있어서,
상기 제 2 케이스 부분에 돌출부를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 2 맞물림 부분은 상기 돌출부에 형성되는 것인 커패시터를 제작하는 방법. - 제 23 항에 있어서,
보호용 랩으로 상기 애노드 엘리먼트를 적어도 부분적으로 캡슐화하는 단계를 더 포함하는 것인 커패시터를 제작하는 방법. - 제 23 항에 있어서,
상기 케이스를 허메티컬리 실링하기 위해 상기 제 1 케이스 부분 및 상기 제 2 케이스 부분을 용접하는 단계를 더 포함하는 것인 커패시터를 제작하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐소드 엘리먼트를 형성하는 금속 기판을 더 포함하는 것인 허메티컬리 실드 커패시터. - 제 23 항에 있어서, 상기 금속 기판은 상기 제 1 케이스 부분 및 상기 제 2 케이스 부분 중 적어도 하나의 일부분인 것인 커패시터를 제작하는 방법.
- 제 32 항에 있어서, 상기 캐소드 엘리먼트는 귀금속으로 형성된 합금층 및 그 위에 전기 화학적으로 퇴적된 귀금속/비금속 전극 엘리먼트층을 갖는 금속 기판을 포함하는 것인 커패시터를 제작하는 방법.
- 제 32 항에 있어서, 상기 금속 기판은 밸브 금속을 포함하는 것인 커패시터를 제작하는 방법.
- 제 32 항에 있어서, 상기 금속 기판은 탄탈륨, 나이오븀, 하프늄, 지르코늄, 티타늄 또는 이들의 합금을 포함하는 것인 커패시터를 제작하는 방법.
- 제 23 항에 있어서,
전해질 용액으로 상기 케이스를 적어도 부분적으로 채우는 단계를 더 포함하는 것인 커패시터를 제작하는 방법. - 제 23 항에 있어서, 상기 전해질 용액은 물, 무기산(인산 및 붕산), 유기산(옥살산), 및 유기 용제를 포함하는 것인 커패시터를 제작하는 방법.
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