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WO2026047489A1 New magnet arrangement with different portions

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WO2026047489A1 New magnet arrangement with different portions

摘要

  • 问题:耳蜗植入体等 AIMD 内的可旋转四极盘形磁铁由两个粒子方向不同的半月形磁化前驱体元件(710、720,FIG. 7)拼合而成,在密封磁铁盒(housing 1110,FIG. 11)内仅靠元件间磁吸力保持接触。MRI B0 场(≥3 T)对两元件施加方向相反的力矩,使其在各自平面内转动(「蝶形」/butterfly 运动),外缘与内缘分别压迫盒体上壁与下壁;由此产生的摩擦阻碍磁铁绕轴 799 自由旋转对准 B0,残余扭矩传导至组织可引发疼痛和皮肤磨损;制造公差造成的元件不平整接触还额外占用腔体间隙,加剧长期磨损。
  • 方案:在充磁之前,通过烧结、钎焊或激光焊接等高热工艺将已设定粒子方向的磁化前驱体元件永久连接(方法 1200/1800,FIG. 12/18),形成整体或准整体磁铁排列(1700,FIG. 17);连接后整体充磁,使各部分获得互成非零角(斜角或正交)的磁化轴。辅助方案:在磁铁顶/底面粘焊厚度 ≤30 μm 的高刚度薄垫片(shim 1910,FIG. 19),将接合面载荷由剥离应力转化为搭接剪切应力。
  • 效果:两部分在 3 T 场任意入射角下维持对准,不发生蝶形翻转或相对滑移(权利要求 21/25);在 4 T 场中,以一个部分完全固定为参考,另一部分表面最大位移 ≤0.0125 mm(权利要求 27),相对转角参数范围含至 0.001°(§0170);接合垫片剪切应力占比 ≥65%(§0161);消除元件错位后腔体设计裕度改善、有利于缩减装置整体体积。定量扭矩降低幅度及实测对比数据:未公开,全文为结构规格与工艺阐述。
  • 形态:PCT/IB2025/058454,共 55 项权利要求(权利要求 55 被 ISR 认定因同时包含装置/方法/系统三类主题不可检索);核心参数维度:部分数量 2–40+、粒子方向夹角 1–89°(三平面分量 A5/A6/A7 独立设定)、连接工艺(烧结/钎焊/激光焊/黏接/销钉干涉配合)、磁铁最大直径 ≤40 mm(产品级 claim 16)、体积 ≤2500 mm³(claim 16)、垫片厚度 ≤30 μm;多部分排列可采用不同矫顽力材料分级设计(示例材料 N28EHS 与 N55 顺序充磁)。

机理与方案

失效机理

在耳蜗植入体磁铁盒方案中(FIG. 11),密封腔体 1110 内的磁铁排列 700 由两个半月形元件 710、720 构成(FIG. 7),两者磁化轴与盘面法线各呈夹角 A1、A3(范围 1–89°),仅靠相互磁吸力结合。腔体略大于磁铁外径,允许整体绕纵轴 799 旋转对准 B0 以实现 MRI 兼容。

B0 场对两元件分别施加反向力矩:元件 710 顺时针转动、元件 720 逆时针转动(§0087)。当该反向力矩超过元件间磁吸结合力时,发生蝶形运动——各元件外缘分别压迫盒体上壁与下壁,使排列呈楔入状态(§0088–0089)。压迫产生的摩擦力阻碍整体旋转,B0 对未对准磁铁施加持续扭矩,该扭矩通过盒体传导至植入体组织。此外,B0 横向分量可驱动两元件沿分割面相对滑移,进一步破坏几何对齐。即使无 MRI 场,制造公差(如两元件粒子角分别为 29° 与 30°)也导致接触面不完全平整,多占腔体间隙,在外磁场作用下加剧壳体内壁磨损并可能使磁铁卡滞(§0092)。

技术方案：预磁化热熔连接

核心思路(§0094–0097):将磁化前驱体元件在充磁之前永久连接,使连接结构在随后的充磁步骤和 MRI 暴露中承受全部载荷。

方法 1200(FIG. 12) 流程:① 获取第一元件(粒子方向 D₁)与第二元件(粒子方向 D₂),夹角 Z 可为 1–89°;② 通过烧结/钎焊/激光焊连接两元件,形成磁化前排列——高热工艺在充磁前实施,不产生成品退磁问题;③ 对整体施加强磁化场(场强范围 8–20 T,§0135)完成充磁;因两部分粒子方向不平行,磁化场需相应提升功率(较单向对准基准提高 30–200%,§0135)。

连接后的排列 1700(FIG. 17)中,两部分在接合界面形成金属分子间相互作用带(metal molecule interaction zone,FIG. 20 区域 2020),宽度 D2075 约为磁铁外径 D1909 的 0.03–10%。此区域粒子方向因高热有局部扰动,但两侧主体部分的粒子方向基本保持预设值(§0139)。连接方式为烧结时,两部分可形成真正的整体(界面不可见);为钎焊时,金属分子相互作用通过钎料实现;为黏接时,两部分仍为独立结构体但受机械约束。

垫片补强方案(FIG. 19,§0155–0165):将高弹性模量金属薄垫片(shim 1910,厚度 ≤30 μm,可选钛合金、不锈钢或高强度钢)焊接/黏接于磁铁排列顶面或底面。当 MRI 场施加扭矩时,若仅用接触面黏接,剥离应力集中于分割面边缘;引入垫片后,载荷通过垫片-磁铁搭接面以剪切方式分散(§0159–0161);张力-压缩分界线从两半接触面移至垫片平面之外(§0162),剪切应力占比 ≥65%(§0161)。双面垫片可覆盖两个方向的扭矩场景。

多材料顺序充磁方案(FIG. 33–35,§0218–0226):三部分排列(3310/3320/3330)中,不同部分采用矫顽力差异显著的材料;先用高强度场充磁高矫顽力部分(示例:N28EHS),再用弱场充磁低矫顽力部分(示例:N55)——弱场强度不足以使已充磁的高矫顽力部分退磁,由此实现复合多方向磁化。

曲线磁轴方案(FIG. 29–32,§0198–0212):通过特殊导引场形状控制粉末压制阶段粒子取向,可实现弧形或抛物线形磁轴;单一烧结整体体(FIG. 30)无需分割连接即可形成具有两段不同切线方向磁轴的单体磁铁。

效果与证据

全文未提供实测扭矩降低幅度、有限元仿真对比图或台架实验数据;效果量化限于结构规格层面:4 T 场中固定一部分后另一部分表面最大位移 ≤0.0125 mm(权利要求 27)、相对转角范围含至 0.001°(§0170)、垫片接合剪切应力占比 ≥65%(§0161);3 T 兼容性(两部分维持对准)以权利要求形式提出,无实验验证数据支撑。定量数据:无,仅为概念/工艺分析与参数规格阐述。

对我方产品的意义

该专利直接针对我方 b0-torque + rotatable-magnet 挑战:热熔连接前驱体元件消除蝶形翻转的工艺路线,是我方可旋转磁铁设计中防止磁铁分部相对运动、降低组织传导扭矩的直接制造方法参考;垫片搭接剪切方案(FIG. 19)提供了一种厚度增量 ≤30 μm 即可强化磁铁机械完整性的结构思路,可作为我方磁铁盒力学加固设计的结构对标;多材料顺序充磁方法(§0218–0226)是实现复杂多极磁场拓扑的制造可行性参考。

关联

关系图谱

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