带有块状金属玻璃外壳的可植入医疗设备制造技术

一种用于可植入心脏或神经刺激设备的外壳，包括块状金属玻璃合金。在一些布置中，所述外壳配置为容纳可植入起搏器的一个或多个部件。在一些布置中，所述外壳配置为容纳可植入除颤器的一个或多个部件。

【技术实现步骤摘要】
带有块状金属玻璃外壳的可植入医疗设备相关专利申请的交叉引用本申请要求2019年2月6日提交的美国临时申请第62/801,811的权益和优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术介绍
本公开总体上涉及医疗设备材料和制造方法领域。更具体地，本公开涉及非晶态生物相容性材料及其相关处理技术，其应用于可植入医疗设备的外壳结构，诸如起搏器、除颤器、刺激器、耳蜗植入物和其他类型的可植入医疗设备。
技术实现思路
一个实施例涉及用于可植入心脏或神经刺激设备的外壳。所述外壳包括块状金属玻璃合金。所述外壳可以配置为容纳可植入起搏器或可植入除颤器的一个或多个部件。另一个实施例涉及一种可植入刺激设备。所述可植入刺激设备包括一个或多个电极、配置为通过所述一个或多个电极生成刺激疗法并且将其传递给患者的脉冲生成器、以及配置为容纳至少所述脉冲生成器的外壳。所述外壳至少部分地由块状金属玻璃合金制成，并且配置为用于长期植入患者体内。根据示例性实施例，所述刺激疗法可以是心脏起搏疗法。根据其他示例性实施例，所述刺激疗法可以是心脏复律除颤疗法。根据又再其他示例性实施例，所述刺激疗法可以是疼痛治疗疗法。在一些实施例中，所述块状金属玻璃合金是至少锆、钛、铜、镍和铝的合金。在一些实施例中，所述外壳包括两个或更多个配件，这些配件配置为卡扣、螺旋或精确配合在一起以形成所述外壳。在一些实施例中，所述外壳包括至少一个固定夹和/或支撑特征，所述固定夹和/或支撑特征配置为将所述可植入医疗设备的脉冲生成器、电池、电线或其他部件中的至少一个锁定在所述外壳内的适当位置。在一些实施例中，所述外壳是注射成型部件。类似地，这种内部特征可以被设计为出于组装目的或其他设计考虑(诸如将电池与其他内部部件隔离)，将各种内部部件彼此物理分离。另一个实施例涉及一种制造用于诸如心脏或神经刺激设备的可植入医疗设备的外壳的方法。所述方法包括为所述外壳提供一个或多个模具，并且使用所述一个或多个模具由块状金属玻璃合金注射成型外壳。所述成品外壳配置为容纳可植入医疗设备的一个或多个部件，并且配置为长期植入患者体内。本
技术实现思路
仅是说明性的，并不旨在以任何方式进行限制。结合附图，在本文阐述的详细描述中，本文描述的设备和/或过程的其他方面、专利技术特征和优点将变得显而易见，其中相同的附图标记指代相同的元件。附图说明图1示出了示例性块状凝固非晶态合金的时间-温度转换(TTT)图的示意图。图2示出了根据示例性实施例的可植入刺激设备。图3示出了根据示例性实施例的包括块状金属玻璃的医疗设备材料的盐雾腐蚀测试的结果。图4示出了根据示例性实施例的包括块状金属玻璃的医疗设备材料的趋肤深度对电磁辐射频率的关系。具体实施方式在转向详细示出示例性实施例的附图之前，应当理解，本公开不限于说明书中阐述或附图中示出的细节或方法。还应该理解，本文使用的术语仅仅是为了描述的目的，不应该被认为是限制性的。可植入医疗设备通常包括生物相容的金属外壳。例如，许多医疗设备封装在外科不锈钢(例如，316L或316LVM不锈钢)或钛合金(例如，5级钛合金)壳体中。然而，现有的用于医疗设备的金属外壳可能包括限制，诸如可能限制外壳可以如何制造以及以何种形式制造的狭窄范围的弹性变形。因此，对于某些医疗设备应用，可能需要其他金属外壳选项。总体参考附图，提供了由非晶态金属合金(诸如块状金属玻璃(BMG))制成的医疗设备外壳。几十年来，材料科学家已经知道块状金属玻璃合金的存在和潜力，但是这种材料的大规模商业化是一项相对较新的事业。这些材料以许多不同的名称为人所知，包括但不限于：块状非晶态金属、玻璃状金属、VitreloyTM、LiquidmetalTM、块状凝固非晶态合金、块状非晶态合金等。BMG是一类按其被制造的能力分类的材料，具有独特的无序原子结构，厚度通常大于1mm。这并不排除制造厚度小于1mm的结构，但表明合金能够以厚度大于1mm的结构存在。在金属合金的漫长历史中，BMG是第一个在其原子排列中没有表现周期性结构的合金。相反，它们由独特的、精心设计的不同原子比例组成，这些原子从熔融状态固化和冷却，同时保持非晶态、非晶体(例如玻璃态或液体状)结构，直至室温及以下。正是这种非晶态结构给予了BMG独特而有利的物理特性。经常引用的BMG特性是强度、强度与重量比、硬度、弹性极限、耐腐蚀性、电磁特性和精度。BMG合金的一个重要特性，也是材料科学家在过去几十年中改进的一个特性，是其临界冷却速率：在维持有利的非晶态原子结构的同时，材料可以淬火(从液态到固态)的最慢速率。如前所述，非晶态合金可以比其晶态对应物具有许多优越的特性。本文描述的合金可以是非晶态的或基本上非晶态的。BMG的材料结构可导致冷却过程中的低收缩和抗塑性变形。晶界(在某些情况下可能是晶体材料中的弱点)的缺乏(例如晶格中的二维缺陷)可能导致非晶态合金更好的耐磨性和耐腐蚀性。在一个实施例中，非晶态金属虽然被认为是玻璃，但也可以比氧化物玻璃和陶瓷更坚韧且不易碎。科学文献中有关于BMG材料、设计、特性和工业潜力的丰富的附加详细信息。非晶态合金可以如何“非晶态”的量度包括非晶性。例如，组合物可以是部分非晶态、基本非晶态或完全非晶态的。非晶性可以根据结晶度来衡量。例如，在一个实施例中，具有低结晶度的合金可以说具有高度的非晶性。例如，在一个实施例中，具有60％(体积)晶相的合金可以具有40％(体积)非晶相。非晶相和晶相可以具有相同的化学组成，并且只是微观结构不同——例如，一种非晶态和另一种晶态。在一个实施例中，微结构包括由显微镜以例如25倍或更高放大率显示的材料结构。可替代地，两种相可以具有不同的化学成分和微结构。无论哪种方式，这些混合微结构BMG合金都可以被有意地制造出来，并且通常被称为复合材料。它们的优点包括外观美观、延展性增强、成本降低等。非非晶相可以是一种晶体或多种晶体。晶体可以是任何形状的颗粒形式，诸如球形、椭圆形、线状、棒状、片状、薄片状或不规则形状。在一个实施例中，晶体可以具有树枝状。例如，至少部分非晶态的复合组合物可以具有分散在非晶相基质中的枝晶形状的晶相；分散体可以是均匀的或非均匀的，并且非晶相和晶相可以具有相同或不同的化学组成。在一个实施例中，非晶相和晶相具有基本相同的化学组成。在另一个实施例中，晶相可以比BMG相更具延展性。图1示出了示例性块状凝固非晶态合金的时间-温度-转变(TTT)冷却曲线，或TTT图。与常规金属一样，块状凝固的非晶态金属在冷却时不会经历液/固结晶转变。相反，在高温下(接近“熔化温度”Tm)发现的高流动性非晶态金属随着温度的降低(接近“玻璃化转变温度”Tg)变得更加粘稠，最终呈现出常规固体的外在物理特性。在一些实施例中，Tx和Tg由标准差示扫描量热计(DSC)在典型加热速率(例如，20℃/分钟)下的测量值确定，作为结晶温度的开始和玻璃化转变温度的开始。关于热塑性成形操作，过冷液体区域(Tg和Tx之间的温度区域)是防止块状凝固合金结晶的非常稳定的表现。在这个温度区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于可植入心脏或神经刺激设备的外壳，包括块状金属玻璃合金。/n

【技术特征摘要】
20190206 US 62/801,8111.一种用于可植入心脏或神经刺激设备的外壳，包括块状金属玻璃合金。


2.根据权利要求1所述的外壳，其中所述块状金属玻璃合金是至少锆、钛、铜、镍和铝的合金。


3.根据权利要求1所述的外壳，其中所述外壳包含两个或更多个配件，所述两个或更多个配件配置为卡扣在一起以形成所述外壳。


4.根据权利要求1所述的外壳，其中所述外壳包含至少一个固定夹，所述固定夹配置为将所述可植入心脏或神经刺激设备的至少一个部件锁定在所述外壳内的适当位置。


5.根据权利要求1所述的外壳，其中所述外壳是注射成型部件。


6.根据权利要求1所述的外壳，其中所述外壳配置为容纳可植入起搏器的一个或多个部件。


7.根据权利要求1所述的外壳，其中所述外壳配置为容纳可植入除颤器的一个或多个部件。


8.一种可植入刺激设备，包含：
一个或多个电极；
脉冲生成器，配置为通过所述一个或多个电极生成刺激疗法并且将其传递给患者；以及
外壳，配置为容纳至少所述脉冲生成器，其中所述外壳至少部分地由块状金属玻璃合金制成，并且配置为用于长期植入所述患者体内。


9.根据权利要求8所述的可植入刺激设备，其中所述块状金属玻璃合金是至少锆、钛、铜、镍和铝的合金。


10.根据权利要求8所述的可植入刺激设备，其中所述外壳包含两个或更多个配件，所述两个或更多个配件配置为卡扣在一起...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·W·斯泰维克，
申请(专利权)人：液态金属技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US