用于植入式醫(yī)療裝置的氣密密封電容器的制造方法
【專利說明】用于植入式醫(yī)療裝置的氣密密封電容器
【背景技術(shù)】
[0001] 高壓電解電容器在包括植入式醫(yī)療裝置的許多應(yīng)用中被用作儲能容器。由于期望 所植入裝置的總尺寸最小化，這些電容器需要具有較高的能量密度。植入式心律轉(zhuǎn)復(fù)除顫 器（"ICD"，也稱為植入式除顫器）尤其如此，因為用于輸送除顫脈沖的高壓電容器可占據(jù) 多達(dá)ICD體積的三分之一。盡管通過使用鉭基平板式陽極（其具有較大的內(nèi)表面積，但厚 度非常小，以便它們可容易地并入ICD中）來使得用于ICD的電容器的總尺寸最小化已取 得進(jìn)展，但問題仍然存在。例如，平板式陽極經(jīng)過陽極化處理，然后被密封在含高導(dǎo)電的且 通常腐蝕性的液體電解質(zhì)溶液的外殼中，其中陽極引線從外殼中伸出。遺憾的是，當(dāng)電解質(zhì) 從陽極引線附近的密封處的外殼中泄漏時，這樣的濕式電容器就會遇到問題。例如，在運(yùn)行 期間可產(chǎn)生氣體（如，氫氣），致使在電容器內(nèi)形成壓力。
[0002] 鑒于上述情況，經(jīng)常使用氣密密封（例如，金屬-玻璃-金屬氣密密封），通過該氣 密密封，陽極引線可安全地伸出。然而，金屬-玻璃-金屬氣密密封本身有時會受到液體電 解質(zhì)腐蝕并泄漏，且外殼的較小厚度使得設(shè)計可有效防止電解質(zhì)泄露的金屬-玻璃-金屬 氣密密封極其困難。
[0003] 因此，目前需要用于植入式醫(yī)療裝置（例如，除顫器）中的改善了的氣密密封的濕 式電解電容器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，公開了用于植入式醫(yī)療裝置的濕式電解電容器，其 包含平板式陽極、工作電解質(zhì)、外殼，及密封組件。平板式陽極包括涂覆有介電層的多孔陽 極體，其中陽極引線從多孔陽極體伸出，且工作電解質(zhì)與所述平板式陽極電接觸。平板式陽 極和工作電解質(zhì)位于所述外殼內(nèi)，且所述外殼具有限定陽極引線孔的壁。密封組件在陽極 引線孔處連接至外殼，且包括金屬殼體、彈性環(huán)及金屬板。位于陽極引線孔內(nèi)并延伸進(jìn)外殼 內(nèi)的金屬殼體限定陽極引線的一部分穿過其中的腔。位于腔內(nèi)的彈性環(huán)包含陽極引線的一 部分穿過其中的孔。同樣位于腔內(nèi)的金屬板也包含陽極引線的一部分穿過其中的孔。此外， 所述金屬板的下表面與所述腔內(nèi)側(cè)的所述彈性環(huán)接觸。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的另外的實施方案，公開了用于形成植入式醫(yī)療裝置的濕式電解電容 器的方法。所述方法包括將具有從其中延伸出陽極引線的平板式多孔陽極體置于具有側(cè)壁 的外殼中，其中在所述側(cè)壁中形成陽極引線孔，以便所述陽極引線的一部分穿過所述陽極 引線孔，其中密封組件在所述陽極引線孔處圍繞陽極引線。密封組件包括位于陽極引線孔 內(nèi)并延伸進(jìn)入外殼內(nèi)的金屬殼體，其中所述金屬殼體限定所述陽極引線的一部分穿過其中 的腔；位于所述腔內(nèi)的彈性環(huán)，其中所述彈性環(huán)包含所述陽極引線的一部分穿過其中的孔； 及位于所述腔內(nèi)的金屬板，其中金屬板包含陽極引線的一部分穿過其中的孔，且其中金屬 板的下表面與腔內(nèi)的彈性環(huán)接觸。所述方法進(jìn)一步包括在密封組件與陽極引線之間形成氣 密密封。
[0006] 本發(fā)明的其它特征和方面在以下進(jìn)行更詳細(xì)的闡述。
【附圖說明】
[0007] 針對本領(lǐng)域技術(shù)人員，將結(jié)合附圖在說明書的其余部分中更具體地闡述本發(fā)明的 完整的和可實施的公開內(nèi)容（包括其最佳方式），其中：
[0008] 圖1為本發(fā)明濕式電解電容器的一個實施方案的透視圖；
[0009] 圖2為可在本發(fā)明電容器中使用的陽極的實施方案的俯視圖；
[0010] 圖3為圖2中的陽極的主視圖；
[0011] 圖4為示出外殼中圖2的陽極組件的透視圖，該陽極組件用以形成圖1中所示的 電容器；
[0012] 圖5為用于在外殼的陽極引線孔處氣密密封陽極引線至外殼的密封組件的分解 透視圖；
[0013] 圖6為圖5中的密封組件的分解剖視圖；
[0014] 圖7為圖5和6中的密封組件的組裝透視圖；
[0015] 圖8為使用圖5-7的密封組件將陽極引線氣密密封后的部分外殼的剖視圖；
[0016] 圖9為圖5-7的密封組件的組裝透視圖，示出了電容器組裝過程中在何處焊接該 組件；
[0017] 圖10為圖5-7的密封組件的組裝剖視透視圖，示出了在何處將金屬板焊接至彈性 環(huán)；及
[0018] 圖11為圖5-7的密封組件的組裝剖視透視圖，示出了在何處將金屬殼體焊接至外 殼。
[0019] 在本說明書和附圖中，附圖標(biāo)記的重復(fù)使用意在表示本發(fā)明的相同或相似的特征 或元件。
【具體實施方式】
[0020] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，本討論僅為示例性實施方案的描述，并非意在限制 本發(fā)明的更廣泛的方面，其更廣泛的方面體現(xiàn)在示例性構(gòu)建中。
[0021] 總體而言，本發(fā)明涉及用于植入式醫(yī)學(xué)裝置的濕式電解電容器，其包含：平板式陽 極，所述平板式陽極包括涂覆有介電層的多孔陽極體，從多孔陽極體伸出的陽極引線，與所 述平板式陽極電接觸的工作電解質(zhì)，外殼，所述平板式陽極和所述工作電解質(zhì)位于外殼內(nèi)， 并且所述外殼具有限定陽極引線孔的壁；以及密封組件，其在陽極引線孔處連接至所述外 殼，且陽極引線的一部分穿過其中。特別是，所述密封組件包括金屬殼體、金屬板及彈性環(huán)。 位于陽極引線孔內(nèi)并延伸進(jìn)外殼內(nèi)的金屬殼體限定陽極引線的一部分穿過其中的腔。同 時，彈性環(huán)擱置在腔內(nèi)，正如金屬板一樣，其中金屬板的下表面與腔內(nèi)的彈性環(huán)接觸。在一 些實施方案中，彈性環(huán)可具有可置于腔內(nèi)的漸縮（tapered)部分，其中所述腔相應(yīng)地漸縮 以接收彈性環(huán)。所述密封組件可選地包括接收所述陽極引線的絕緣管，所述絕緣管具有伸 出所述陽極引線孔的第一部分和穿過陽極引線孔進(jìn)入所述外殼內(nèi)部的第二部分。密封組件 的這一設(shè)置在陽極引線孔處形成氣密密封。本發(fā)明還涉及用于形成在植入式醫(yī)療裝置中使 用的濕式電解電容器的方法。所述方法包括將具有從其中延伸出陽極引線的平板式多孔陽 極體置于具有側(cè)壁的外殼中，其中在所述側(cè)壁中形成陽極引線孔，以便所述陽極引線的一 部分穿過所述陽極引線孔。其中密封組件在所述陽極引線孔處圍繞陽極引線。密封組件包 括位于陽極引線孔內(nèi)并延伸進(jìn)入外殼內(nèi)的金屬殼體，其中所述金屬殼體限定所述陽極引線 的一部分穿過其中的腔；位于所述腔內(nèi)的彈性環(huán)，其中所述彈性環(huán)包含所述陽極引線的一 部分穿過其中的孔；及位于所述腔內(nèi)的金屬板，其中金屬板包含陽極引線的一部分穿過其 中的孔，以及其中金屬板的下表面與腔內(nèi)的彈性環(huán)接觸。所述方法進(jìn)一步包括在密封組件 與陽極引線之間形成氣密密封。本發(fā)明人已發(fā)明，以上討論的密封組件的具體設(shè)置（包括 金屬殼體、金屬板、彈性環(huán)及可選的絕緣管）以及使用以上討論的密封組件部件來密封形 成于電容器外殼內(nèi)的陽極引線孔的方法，使得濕式電解電容器具有圍繞陽極引線的改善的 氣密密封，從而使得工作電解質(zhì)不會從陽極引線從其中延伸的陽極引線孔中泄露。例如，所 得的金屬至彈性密封的部件可以防止液體在陽極引線孔處泄漏，因為基于所使用的材料， 部件可以以很緊密的公差制成。此外，由于密封組件的尺寸小，使用該密封組件的電容器外 殼的厚度可最小化，這對于在ICD中使用的濕式電解電容器尤其重要，因為過厚的外殼會 使得ICD難以被植入體內(nèi)。另一方面，玻璃至金屬密封用在在濕式電解電容器中時一般不 能成功地防止這種泄漏。此外，不受限于任何理論，含有金屬殼體和金屬板被認(rèn)為可通過在 組裝期間保護(hù)彈性環(huán)及通過減小彈性環(huán)與工作電解質(zhì)之間的接觸量來進(jìn)一步提高氣密密 封效率。
[0022] 下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種實施方案。
[0023] I.密封組件
[0024] 參考圖1和5-11，下面將更詳細(xì)地描述密封組件300的一個實施方案。密封組件 300連接至電容器10的外殼12,并提供使陽極引線220可安全地伸出的氣密密封。具體而 言，密封組件300可氣密密封形成于濕式電解電容器10的外殼構(gòu)件14的側(cè)壁200的陽極 引線孔34,濕式電解電容器10的陽極引線220穿過該陽極引線孔34伸出（見圖1)。
[0025] 在一個實施方案中且如圖5-11所示，密封組件300包括金屬板301、彈性環(huán)311及 金屬殼體317,其中金屬板301和彈性環(huán)311分別包括孔325和327,所述孔限定陽極引線 220及可選的絕緣管306可穿過其中的通道。同時，金屬殼體317包括腔328,彈性環(huán)311和 金屬板301位于腔328內(nèi)。通常，金屬板301與彈性環(huán)311的上表面312接觸，并可作為一 個蓋子以將彈性環(huán)311保持在腔328內(nèi)。如圖6和8所示，金屬板301具有上表面302和下 表面303。金屬板301還可具有內(nèi)徑304和外徑305,其中內(nèi)徑304限定金屬板孔325,陽極 引線220可穿過該金屬板孔325,其中金屬板301位于在電容器外殼12中形成的陽極引線 孔34處的金屬殼體317的腔328內(nèi)。由內(nèi)徑304所限定的金屬板孔325可具有約0. 001-3 毫米的直徑，例如約0. 005-2. 5毫米，例如約0. 01-2毫米，只要可選的絕緣管306和絕緣管 306 (如果存在）環(huán)繞的陽極引線220可穿過金屬板孔325。此外，金屬板301的內(nèi)徑304在 金屬板301的y方向上的整個長度上通常是恒定的，以保持與陽極引線220或環(huán)繞陽極引 線220的絕緣管306 (如果存在）的貼合接觸。同時，外徑305可為只要使金屬板301可貼 合地裝配在金屬殼體317內(nèi)的任何直徑。例如，外徑可小于約8毫米，例如約0. 025-6. 5毫 米，例如約0. 05-5毫米，例如約0. 075-4毫米。此外，盡管金屬板301示為環(huán)形的環(huán)或圓盤， 但這并非必需的，金屬板的外部尺寸可為任何合適的形狀，例如橢圓形、正方形、矩形、三角 形等，只要該形狀與金屬殼體317 (金屬板301位于其中且與金屬板301形成貼合裝配）的 形狀匹配。
[0026] 此外，密封組件300的彈性環(huán)311具有上表面312和下表面313。彈性環(huán)311具 有內(nèi)徑314、在其上表面312的第一外徑315、在其下表面313的第二外徑316,其中，在一 些實施方案中，第二外徑316可小于第一外徑315。內(nèi)徑314限定彈性環(huán)孔327,可選的絕 緣管306 (如果存在）和絕緣管306環(huán)繞的陽極引線220可穿過該彈性環(huán)孔327。例如，由 內(nèi)徑314所限定的彈性環(huán)孔327可具有約0. 001-3毫米的直徑，例如0. 005-2. 5毫米，例如 0. 01-2毫米，只要陽極引線220和可選的絕緣管306可穿過該彈性環(huán)孔327,以便彈性環(huán) 311與絕緣管306保持貼合的接觸以確保緊密密封。此外，彈性環(huán)311的內(nèi)徑314在彈性 環(huán)311的y方向的整個長度上通常是恒定的，以保持與繞陽極引線220的絕緣管306的貼 合接觸。同時，在一些實施方案中，彈性環(huán)311的上表面312可具有較大的第一外徑315,其 沿彈性環(huán)311的y方向上的長度漸縮，使得下表面313具有較小的第二外徑316。這樣的漸 縮可確保與支撐彈性環(huán)311的金屬殼體317的足夠的接觸，并形成與外殼12的密封，如下 面所詳細(xì)討論的。
[0027] 其次，金屬殼體317可具有上表面318和下表面319。金屬殼體317具有第一內(nèi)徑 320、第二內(nèi)徑322、第一外徑321和第二外徑323。第一內(nèi)徑320和第二內(nèi)徑322限定金屬 殼體腔328,陽極引線220和絕緣管306 (如果存在）可穿過該金屬殼體腔。金屬殼體317 的第一內(nèi)徑320可大于第二內(nèi)徑322,以便其可容納和支撐金屬板301和彈性環(huán)311，同時 在部件之間產(chǎn)生緊密的或貼合的裝配。此外，金屬殼體317可以以類似于彈性環(huán)311的方 式從上表面318至下表面319漸縮，以便增大彈性環(huán)311和金屬殼體317之間的接觸，來確 保當(dāng)金屬板301放置在彈性環(huán)311上方以用作蓋子而將彈性環(huán)311貼合地容納在金屬殼體 317中時的緊密密封。換言之，金屬殼體317的上表面318具有沿金屬殼體317的y方向 上的長度漸縮的較大內(nèi)徑320和較大的第一外徑321，使得下表面319具有較小的第二內(nèi) 徑322和較小的第二外徑323。例如，第二內(nèi)徑322(可選的絕緣管306和陽極引線220可 穿過其中插入）可具有約0. 001-3毫米的直徑，例如約0. 005-2. 5毫米，例如約0. 01-2毫 米，只要絕緣管306及其環(huán)繞的陽極引線220可穿過金屬殼體腔328,以便金屬殼體317保 持與陽極引線220或絕緣管306的貼合接觸來確保緊密的密封。同時，第一內(nèi)徑320足夠 大以容納金屬板301和彈性環(huán)311，但足夠小以形成部件之間的緊密密封，例如通過激光焊 接或點(diǎn)焊。例如，第一內(nèi)徑320通常可具有與金屬板301的外徑305及彈性環(huán)311的第一 外徑315相同的直徑。由此，金屬環(huán)317可具有用