用于光电子有源植入式医疗设备(AIMD)的光纤连接器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于植入在活体中的光电子有源植入式医疗设备(AIMD)的光纤连接器，所述光纤连接器包括：凸形部件(M)，所述凸形部件被联接到第一组光纤上；凹形部件(F)，所述凹形部件被联接到第二组光纤或光学元件上；以及联接部件(C)，所述联接部件用于将凸形部件和凹形部件可逆地锁定在联接位置，其中，第一组光纤与第二组光纤或光学元件完全对准，其中，‑联接部件包括固定元件(40f)和可旋转元件(40r)，所述可旋转元件可相对于固定元件(40f)围绕第一纵轴Z1和/或第二纵轴Z2旋转，当可旋转元件旋转时，连接器的所有光纤(41f)和光学元件保持静止，‑通过相对于固定元件旋转可旋转元件，实现将凸形部件和凹形部件可逆地锁定在联接位置，‑联接部件的所有元件都附接到凸形部件和/或凹形部件上，‑凸形部件和附接到其上的联接部件的任何元件具有垂直于第二纵轴Z2的尺寸，所述尺寸内接在直径不大于15mm、优选地不大于10mm、更优选地不大于7mm的圆中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光电子有源植入式医疗设备(AIMD)的光纤连接器
本专利技术属于用于在医疗治疗中使用的有源植入式医疗设备(AIMD)领域，医疗治疗包括在封闭在封装单元中的能量脉冲发生器与生物组织之间传输电脉冲或光脉冲，其方式是使光能传输穿过封装单元与生物组织之间的光纤。具体地，本专利技术涉及在第一光纤与第二光纤或光学元件之间的连接的新颖构思，所述第一光纤和第二光纤或光学元件可以是封闭在封装单元中的光源和/或光传感器。本专利技术的连接允许第一光纤到第二光纤或光学元件的可再现、安全且可逆的联接，从而确保所述光纤与第二光纤或光学元件之间的最佳对准。对于外科医生来说，联接变得更容易，而不会损失对准准确度。这些优点可以以非常可再现的方式实现，并且与AIMD的状态相比，不会增加光电子AIMD的生产成本。
技术介绍
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。AIMD的主要类型包括神经刺激器，神经刺激器向比如神经或肌肉等组织输送电脉冲以用于诊断或治疗比如帕金森氏病、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，以及另一方面，具有更大尺寸且封装在壳体中的电脉冲发生器，电脉冲发生器可以根据应用植入到身体的各个位置处，但是最经常在锁骨下区、下腹部区域或臀部区域。将脉冲发生器连接至电极的导线通常被卷绕以便提供灵活性、允许电脉冲发生器与电极之间的距离变化、并且以相对于身体移动的更高顺应性来增强机械稳定性。因为使用电线(具体地当被卷绕时)，所以这种植入物与磁共振成像(MRI)装置不兼容，并且还与简单的金属检测门(如在机场、银行等中使用的)不兼容。在其最简单的形式中，用于输送电脉冲的设备包括：放置在壳体中的能量脉冲发生器；刺激电极触点；以及将电极触点联接到能量脉冲发生器以便以电能的形式将能量从能量脉冲发生器传输到电极的引线。能量脉冲发生器可以产生通过导电引线传输到电极触点的电脉冲。替代性地，并且如例如在EP3113838B1中所描述，能量脉冲发生器可以产生通过光纤传输到光伏电池的光，光伏电池将光能转换成电能，电能被送到电极触点。术语“引线”在本文中用于定义电导体(例如，导线、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。如图1所展示，本专利技术涉及AIMD，包括：·封装单元(50)，所述封装单元包括壳体(50h)，所述壳体封闭能量源、任何模拟和/或数字电路，比如脉冲发生器，以及发光源(21L)和/或光传感器(21s)，·电极单元(60)，所述电极单元包括适合于直接植入到要治疗的组织上的一个或多个电极和/或光极，以及·光学单元(41)，所述光学单元包括用于在封装单元与电极单元之间传送光能的一根或多根光纤(41f)。以下，这种AIMD称为“光电子AIMD”。光电子AIMD的植入包括以下步骤。外科医生打开包括要治疗的组织的区域，并将电极单元联接到所述组织。在将电极单元植入到要治疗的组织之前，通常将电极单元光学地联接到一根或多根光纤的远端。例如在PCT/EP2017/071858[＝T0150]中描述了将光纤联接到电极单元。然后，通过特定的导向器将一根或多根光纤的近端(与远端相对)在皮下引导到封装单元的植入区域，所述区域在尺寸上明显大于电极单元并且因此被植入更适当的身体部位中。在此阶段，外科医生必须植入封装单元并将其联接到光纤的近端(以任何顺序)。后一种操作非常精细，因为必须优化光纤与封闭在封装单元中的任何光学元件的对准，以免光能的传送不充分，以及由于未对准而造成大量的能量损失。图2示出了随着透镜与光纤的未对准而变化的联接效率(以％绘制)。透镜可以用于通过例如聚焦、定向、衍射光束等来优化离开光纤的光束。可以看出，只有50μm的光纤与透镜未对准会导致光纤(41f)与AIMD封装单元(50)内部之间的光传送效率急剧下降。考虑到必须将AIMD小型化，从而减小电池的大小，并且考虑到重新装载电池是繁琐的操作，很明显，必须优化光纤与AIMD封装单元内部之间的联接效率。这仅在光联接单元的各种部件的对准小于50μm、优选地小于30μm的情况下才是可能的。在必须将一根以上的光纤联接到封装单元的情况下，或者简单地，如果至少一根光纤相对于AIMD的任何对称轴偏移，则(未)对准问题就变得更加关键。WO2018068807[＝T0120]中描述了确保最佳对准的封装单元与光纤之间的联接系统的示例。然而，其中描述的联接系统包括松动零件，包括小尺寸的垫圈和松动螺钉，所述松动零件在外科医生进行联接操作期间可能随时脱落。此外，垫圈是细长的，并且其尺寸不适合通过导向器从要治疗的组织传送到封装单元的植入位置。如图1(c)所展示，可以生产封装单元并将其提供给外科医生，并且一根或多根光纤的长度有限的区段被预联接到封装单元。这可以具有以下优点：一方面，可以在工厂内优化光纤与封闭在封装单元中的各种光学元件(包括发光源、光传感器或透镜)之间的对准；并且另一方面，外科医生处理用于与联接到电极单元的光纤联接的柔性电缆可以更舒适。在此类配置的情况下，需要在联接到电极单元的光纤与联接到封装单元的光纤之间的连接，并且对于两组光纤的优化的两两对准以及适合于引导通过导向器的有限尺寸具有相同的约束。据我们所知，此类光纤到光纤连接器在AIMD领域的市场上至今尚不存在。本专利技术提出了一种包括光纤连接器的光电子AIMD，所述光纤连接器允许第一组一根或多根光纤连接到包含光学元件的封装单元或连接到第二组一根或多根光纤。所述连接允许以用户友好的方式将第一组一根或多根光纤与光学元件或与第二组一根或多根光纤最佳地对准，这是在外科手术的压力条件下和密闭空间中所需要的。此外，本专利技术的连接器可以容易地进行设计，而不需要对于磁共振成像(MRI)、抗金属安全门等有问题的任何金属零件。在以下章节中更详细地描述了这些和其他优点。
技术实现思路
本专利技术在所附的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。具体地，本专利技术涉及一种用于在活体中植入的光电子有源植入式医疗设备(AIMD)的光纤连接器。有源植入式医疗设备是这样一种医疗设备：其可以植入患者体内，并且适合于激活与患者的身体相互作用的功能。这与在植入之后不能被激活的无源植入式医疗设备(比如支架)是相反的。本专利技术的光纤连接器包括凹形部件、凸形部件和联接部件。凹形部件包括凹形支撑元件和一个或多个光学元件。凹形支撑元件包括支撑锁定端和支撑光学器件端，并且设置有，·联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于植入在活体中的光电子有源植入式医疗设备(AIMD)的光纤连接器，所述光纤连接器包括凹形部件(F)、凸形部件(M)和联接部件(C)，其中：/n(A)所述凹形部件(F)包括：/n(a)凹形支撑元件(30)，所述凹形支撑元件包括支撑锁定端(30e)和支撑光学器件端(33e)，所述凹形支撑元件设置有，/n·联接孔部分(30b)，所述联接孔部分沿着第一纵轴Z1在孔锁定端(30c)与孔光学器件端(30o)之间延伸，所述联接孔部分包括/nο接收部分(32)，所述接收部分在所述支撑锁定端处开口并且在相对端处形成肩部(30s)，所述肩部环绕/nο与所述接收部分相邻的空腔(31)，所述空腔具有沿着所述第一纵轴Z1测量的给定深度d，并且在所述孔光学器件端处结束，以形成凹形接口表面，以及/n·至少一个光学器件孔部分(33b)，所述至少一个光学器件孔部分平行于所述第一纵轴Z1从在所述支撑光学器件端处开口的光学器件孔端(33o)延伸，以及或者/nο平行于在所述凹形接口表面处的开口延伸，从而限定从所述支撑光学器件端延伸到所述支撑锁定端的至少一个凹形通孔，或者ο平行于包括外表面(22o)的窗口(22)的内表面(22i)延伸，所述内表面通过所述窗口(22)的厚度与所述空腔分开，其中，所述窗口对于选定的光波长范围是透明的，/n(b)一个或多个光学元件，所述一个或多个光学元件选自，/n·至少一根光纤(41f)，所述至少一根光纤包括光纤近端(41p)，并且被插入所述相应的至少一个光学器件孔部分(33b)中，使得所述光纤近端与所述空腔的凹形接口表面相距预定义距离，并且优选地与所述凹形接口表面齐平，或者优选地与所述窗口的内表面接触，或者/n·至少一个发光源(21L)和/或光传感器(21s)，所述至少一个发光源和/或光传感器面向所述窗口(22)的内表面(22i)/n(B)所述凸形部件(M)包括凸形支撑元件(10)，所述凸形支撑元件包括：/n(a)垫圈部分(3w)，所述垫圈部分包括平行于第二纵轴Z2从在所述垫圈部分的后表面(3p)处开口的垫圈入口(3u)延伸到在支撑表面(3s)处开口的垫圈出口(3d)的至少一个凸形通孔(3b)，所述垫圈部分具有的几何形状允许将其插入到所述凹形支撑元件的联接孔部分(30b)中，直到所述支撑表面接触所述凹形部件的肩部(30s)为止，/n(b)凸形端头(7w)，所述凸形端头被联接到所述垫圈部分的支撑表面，并且包括，/n·凸形接口表面(7i)，所述凸形接口表面具有的几何形状与所述空腔的几何形状相配合，使得所述凸形端头紧密地装配在所述空腔中，/n·一个或多个凸形通孔(7b)，所述一个或多个凸形通孔平行于所述第二纵轴Z2从与所述至少一个凸形通孔(3b)处于流体连通的端头入口(7u)延伸到在所述凸形接口表面(7i)处开口的端头出口(7d)，/n·光纤(41f)，所述光纤插入所述一个或多个凸形通孔(7b)中的每一个中，并且包括光纤近端(41p)，所述光纤近端与所述端头出口(7d)相距预定义距离、优选地与所述端头出口齐平，/n(C)联接部件(C)，所述联接部件用于将所述凸形部件和所述凹形部件可逆地锁定在联接位置，其中，所述联接位置是通过将所述凸形部件同轴地插入所述凹形部件的接收部分中限定的，其中所述第一纵轴Z1和所述第二纵轴Z2是同轴的，其中所述垫圈的支撑表面(3s)搁置在所述接收部分的肩部(30s)上，并且其中所述凸形端头单元被装配在所述空腔中，/n·其中所述凸形接口表面(7i)位于沿着所述纵轴Z2测量的与所述凹形接口表面(30i)相距预定义距离处，优选地彼此接触，/n·所述凸形元件的一根或多根光纤的近端与所述凹形部件的一个或多个光学元件完全对准，/n其特征在于，/n·所述联接部件包括固定元件(40f)和可旋转元件(40r)，所述可旋转元件可相对于所述固定元件(40f)围绕所述第一纵轴Z1和/或所述第二纵轴Z2旋转，当所述可旋转元件旋转时，所述连接器的所有光纤(41f)和光学元件保持静止，/n·通过相对于所述固定元件旋转所述可旋转元件，实现将所述凸形部件和所述凹形部件可逆地锁定在所述联接位置，/n·凹形部件和凸形部件两者都不包括松动零件，并且所述联接部件的所有元件都附接到所述凸形部件和/或所述凹形部件上/n·所述凸形部件和附接到其上的联接部件的任何元件具有垂直于所述第二纵轴Z2的尺寸，所述尺寸内接在直径不大于15mm并且优选地不大于10mm、更优选地不大于7mm的圆中。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于植入在活体中的光电子有源植入式医疗设备(AIMD)的光纤连接器，所述光纤连接器包括凹形部件(F)、凸形部件(M)和联接部件(C)，其中：
(A)所述凹形部件(F)包括：
(a)凹形支撑元件(30)，所述凹形支撑元件包括支撑锁定端(30e)和支撑光学器件端(33e)，所述凹形支撑元件设置有，
·联接孔部分(30b)，所述联接孔部分沿着第一纵轴Z1在孔锁定端(30c)与孔光学器件端(30o)之间延伸，所述联接孔部分包括
ο接收部分(32)，所述接收部分在所述支撑锁定端处开口并且在相对端处形成肩部(30s)，所述肩部环绕
ο与所述接收部分相邻的空腔(31)，所述空腔具有沿着所述第一纵轴Z1测量的给定深度d，并且在所述孔光学器件端处结束，以形成凹形接口表面，以及
·至少一个光学器件孔部分(33b)，所述至少一个光学器件孔部分平行于所述第一纵轴Z1从在所述支撑光学器件端处开口的光学器件孔端(33o)延伸，以及或者
ο平行于在所述凹形接口表面处的开口延伸，从而限定从所述支撑光学器件端延伸到所述支撑锁定端的至少一个凹形通孔，或者ο平行于包括外表面(22o)的窗口(22)的内表面(22i)延伸，所述内表面通过所述窗口(22)的厚度与所述空腔分开，其中，所述窗口对于选定的光波长范围是透明的，
(b)一个或多个光学元件，所述一个或多个光学元件选自，
·至少一根光纤(41f)，所述至少一根光纤包括光纤近端(41p)，并且被插入所述相应的至少一个光学器件孔部分(33b)中，使得所述光纤近端与所述空腔的凹形接口表面相距预定义距离，并且优选地与所述凹形接口表面齐平，或者优选地与所述窗口的内表面接触，或者
·至少一个发光源(21L)和/或光传感器(21s)，所述至少一个发光源和/或光传感器面向所述窗口(22)的内表面(22i)
(B)所述凸形部件(M)包括凸形支撑元件(10)，所述凸形支撑元件包括：
(a)垫圈部分(3w)，所述垫圈部分包括平行于第二纵轴Z2从在所述垫圈部分的后表面(3p)处开口的垫圈入口(3u)延伸到在支撑表面(3s)处开口的垫圈出口(3d)的至少一个凸形通孔(3b)，所述垫圈部分具有的几何形状允许将其插入到所述凹形支撑元件的联接孔部分(30b)中，直到所述支撑表面接触所述凹形部件的肩部(30s)为止，
(b)凸形端头(7w)，所述凸形端头被联接到所述垫圈部分的支撑表面，并且包括，
·凸形接口表面(7i)，所述凸形接口表面具有的几何形状与所述空腔的几何形状相配合，使得所述凸形端头紧密地装配在所述空腔中，
·一个或多个凸形通孔(7b)，所述一个或多个凸形通孔平行于所述第二纵轴Z2从与所述至少一个凸形通孔(3b)处于流体连通的端头入口(7u)延伸到在所述凸形接口表面(7i)处开口的端头出口(7d)，
·光纤(41f)，所述光纤插入所述一个或多个凸形通孔(7b)中的每一个中，并且包括光纤近端(41p)，所述光纤近端与所述端头出口(7d)相距预定义距离、优选地与所述端头出口齐平，
(C)联接部件(C)，所述联接部件用于将所述凸形部件和所述凹形部件可逆地锁定在联接位置，其中，所述联接位置是通过将所述凸形部件同轴地插入所述凹形部件的接收部分中限定的，其中所述第一纵轴Z1和所述第二纵轴Z2是同轴的，其中所述垫圈的支撑表面(3s)搁置在所述接收部分的肩部(30s)上，并且其中所述凸形端头单元被装配在所述空腔中，
·其中所述凸形接口表面(7i)位于沿着所述纵轴Z2测量的与所述凹形接口表面(30i)相距预定义距离处，优选地彼此接触，
·所述凸形元件的一根或多根光纤的近端与所述凹形部件的一个或多个光学元件完全对准，
其特征在于，
·所述联接部件包括固定元件(40f)和可旋转元件(40r)，所述可旋转元件可相对于所述固定元件(40f)围绕所述第一纵轴Z1和/或所述第二纵轴Z2旋转，当所述可旋转元件旋转时，所述连接器的所有光纤(41f)和光学元件保持静止，
·通过相对于所述固定元件旋转所述可旋转元件，实现将所述凸形部件和所述凹形部件可逆地锁定在所述联接位置，
·凹形部件和凸形部件两者都不包括松动零件，并且所述联接部件的所有元件都附接到所述凸形部件和/或所述凹形部件上
·所述凸形部件和附接到其上的联接部件的任何元件具有垂直于所述第二纵轴Z2的尺寸，所述尺寸内接在直径不大于15mm并且优选地不大于10mm、更优选地不大于7mm的圆中。


2.根据权利要求1所述的光纤连接器，其中，
ο至少一个或多个光学元件相对于所述第一纵轴Z1偏移，
ο插入凸形通孔(7b)中的至少一根光纤相对于所述第二纵轴Z2偏移，
ο所述空腔具有垂直于所述第一纵轴Z1的空腔截面，从而至少在所述空腔的深度的一部分上限定非回转几何形状，
ο所述凸形端头(7w)和所述凸形接口表面(7i)具有相对于所述第二纵轴Z2的非回转几何形状，以与所述空腔截面的非回转几何形状相配合，使得所述凸形端头仅以有限数量的方位角装配在所述空腔中，并且使得在所述有限数量的方位角中的任何一个时，所述凹形部件的一个或多个光学元件面向插入所述至少一个凸形通孔(7b)中的光纤(41f)，其公差优选地小于±50μm、优选地小于±30μm。


3.根据权利要求1或2所述的光纤连接器，其中，
ο至少一个或多个光学元件相对于所述第一纵轴Z1偏移，
ο插入凸形通孔(7b)中的至少一根光纤相对于所述第二纵轴Z2偏移，
ο所述联接孔部分具有垂直于所述第一纵轴Z1的联接孔截面，从而至少在所述联接孔部分的深度的一部分上限定非回转几何形状，
ο所述垫圈部分(3w)具有相对于所述第二纵轴Z2的非回转几何形状，以与所述联接孔截面的非回转几何形状相配合，使得所述垫圈部分仅以所述有限数量的方位角装配在所述联接孔部分中，使得在所述有限数量的方位角中的任何一个时，所述凹形部件的一个或多个光学元件面向插入所述至少一个凸形通孔(7b)中的所述光纤(41f)，其公差优选地小于±100μm、更优选地小于±70μm。


4.根据权利要求2或3所述的光纤连接器，其中，
ο所述凹形部件包括一个以上的光学部件，
ο所述凸形部件包括一个以上的支撑光纤的凸形通孔(7b)，
所述凸形部件和所述凹形部件被布置在所述联接位置，使得在所述有限数量的方位角中的任何一个时，每根光纤面向至少一个相应的光学元件，其公差优选地小于±50μm、优选地小于±30μm。


5.根据前述权利要求中任一项所述的光纤连接器，其中，
·所述凹形支撑元件是整体式的，或者替代性地，包括多个部...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡曼·古德弗兰德，帕斯卡尔·多古特，奥蕾莉·德考特德哈莫因，奥罗尔·纽文华，文森特·卡列格里，
申请(专利权)人：赛纳吉亚医疗公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE