本发明属于用于在医疗治疗中使用的光电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光脉冲发生器与生物组织之间传输能量脉冲，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。特别地，本发明涉及一种新型聚合物光纤，该聚合物光纤结合了用于在植入的AIMD中使用的所有要求，包括高数值孔径(NA)、高柔韧性、高生物相容性、高疏水性、高尺寸的、机械的和化学的稳定性、易于抛光、低弯曲半径值、低外径和低光学损耗。最重要的是，与具有脆性玻璃芯的光纤相比，本发明的聚合物光纤植入人体或动物体内非常安全。
背景技术：
：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，神经刺激器向诸如神经或肌肉等组织输送电脉冲以用于诊断或治疗诸如帕金森氏病、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。取决于要治疗的组织、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，直接植入到要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柔韧性、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(特别是当被卷绕时)，所以不建议将这种植入物暴露于磁共振成像(MRI)装置，也不建议暴露于简单的金属检测门(如在机场、银行等中使用的)。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中所描述的，能量脉冲发生器可以生成通过光纤传输到光伏电池单元的光脉冲，这些光伏电池将光能转换成馈送到电极触点的电能。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。如图1所展示，本发明的聚合物光纤(POF)用于与光电AIMD一起使用，该光电AIMD包括：·封装单元(50)，该封装单元包括壳体，该壳体封闭能量源、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)，·组织联接单元(40)，该组织联接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·光学引线(35)，该光学引线包括用于在封装单元与组织联接单元之间传送光能的一根或多根聚合物光纤(30)(POF)。此外，这样的AIMD被称为“光电AIMD”，并且聚合物光纤被称为“POF”。光电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，并且将组织联接单元联接到所述组织。在将组织联接单元植入到要治疗的组织之前，通常将组织联接单元光学地联接到一根或多根POF的远端。例如在PCT/EP2017/071858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(与远端相反)在皮下引导到封装单元的植入区域，该区域在尺寸上比电极单元大得多并且因此被植入更适当的身体部位中。外科医生可以植入封装单元并且将其联接到光纤的近端(以任何顺序)。如图2(a)所示，光纤是精细的复合玻璃或塑料纤维，这些纤维允许将光从光纤的一端传输到另一端。光纤包括被包层(32)包围的芯(31)，该芯通常由石英玻璃或塑料制成。光纤沿着芯传输光束，每当光束以小于临界角θc的角度到达芯包层界面时，就会发生内部反射。因此，光束甚至可以沿着曲线路径被引导。如图2(b)所展示，多模光纤仅传播以小于接受角θmax的入射角进入光纤的光，接受角定义了光纤的接受锥，此锥的半角称为接受角θmax。临界角θc(定义为sinθc＝nclad/ncore)是芯中芯包层界面处的入射角，对于该入射角，折射角变为90°。光纤的数值孔径NA定义了光纤的聚光能力。数值孔径定义为，其中，n0、n_core和n_clad分别是光纤、芯和包层周围的介质的折射率。光纤主要用于长距离和高带宽的数据传送，光纤包括通常由玻璃制成的芯。已经提出用聚合物光纤(POF)替代玻璃制成的光纤。大多数玻璃制成的光纤(GOF)具有由熔融石英制成的芯，并且如图3所示，在近红外区(700-2000nm)的光传输率高于POF。然而，GOF是脆性的，出于安全原因，在包括植入患者体内的AIMD的应用中是不可接受的。此外，由于玻璃的脆性，GOF的弯曲半径R非常有限，该弯曲半径被定义为在不损坏光纤同时仍能起到波导作用的情况下光纤可以被弯曲到的最小内半径(参见图2(c))。因此，尽管具有极好的光学特性，但GOF不适合在AIMD中使用。在本文中，POF被定义为至少芯由聚合物制成的光纤，并且GOF被定义为至少芯由玻璃(通常为熔融石英)制成的光纤。如图3可以看出，示出了GOF和各种POF的光纤的单位长度的衰减，在700nm至900nm波长范围内，POF经受的光学衰减率比GOF高三个数量级。然而，这些值仍然是可接受的，因为AIMD中光纤的长度仅大约为30cm至50cm、优选地在35cm至45cm之间。尽管与GOF相比，POF的传输率更低(即衰减率更高，如图3所示)，但由于其柔韧性更高且脆性更低甚至没有(后者是用于在植入患者体内的AIMD中使用的必要条件)，POF已经引起了广泛关注。比如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)或环状聚烯烃聚合物或共聚物(COP，COC)等聚合物已经用于芯，其中包层不同，包括硅树脂、含氟聚合物、PMMA。在US5148511中，已经提出将PMMA用于室内或汽车布线，其中包层为含氟聚合物。US2012020637中描述了一种类似成分的POF。然而，PMMA的主要缺点在于，当暴露在湿气中时，它会膨胀并且折射率相应改变，并且它会变脆并形成裂纹。由于植入患者体内的POF暴露于高湿度水平，因此它不是替代GOF的可接受的候选物。比如在手术器械领域的US20160015467中已经描述了使用环烯烃聚合物或共聚物(COP，COC)作为芯材料、各种含氟聚合物作为包层材料的各种应用。图4(a)中展示了COP和COC的化学结构。COP和COC是疏水性的，可作为生物相容性材料获得。它们对湿气非常稳定，并且与含氟聚合物一起作为包层材料具有高于0.7的NA值。这些类型的POF似乎有望用于在AIMD应用中使用。在测试POF(其包括由COP制成的芯、以及含氟聚合物包层)时，在抛光POF的自由端时出现了问题：自由端被磨损，就传输损耗而言，这是不可接受的。POF端部的抛光截面表面对于减少POF与任何其他设备(比如另一根光纤、封装件或组织联接单元)之间连接层面处的传输损耗至关重要。因为植入的AIMD由通常储存在封装件中的电池供电，所以为了延长电池的自主性，必须避免能量损耗。对于可再充电电池，延长两次相继充电操作之间的时间是有利的，充电操作对于患者来说是要求很高的操作并且会影响电池的使用寿命。端部不能适当抛光的POF不适合在植入的AIMD中使用。本发明提出了一种POF，其将自由端的容易机械抛光以产生自由端的光滑表面光洁度(因此减少连接点处的传输损耗)与所用材料的生物相容性和疏水性相结合。具有当前POF典型的可接受衰减率，本发明的POF适合于植入的AIMD应用，因为它结合了高安全性和高柔韧性以及低弯曲半径。在以下章节中更详细地描述了这些和其他优点。技术实现要素：本发明在所附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。特别地，本发明涉及一种用于在有源植入式医疗设备(AIMD)的两个单独元件之间传输波长为λi的光的聚合物光纤(POF)，其中，该波长λi在380nm至1800nm之间、优选地在650nm至1550nm之间，并且其中，所述POF是包括第一端和第二端的多模光纤，并且该聚合物光纤包括：(a)芯，该芯是圆柱形的并且由环烯烃聚合物(COP)或共聚物(COC)制成，该芯在该波长λi下具有芯折射率n_core，该芯被封闭在下一部件中，(b)包层，该包层在波长λi下具有包层折射率n_clad<n_core，并且该包层由包层共聚物制成，该包层共聚物包括四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的单体，该包层自身被封闭在下一部件中，(c)涂层，该涂层由涂层聚合物制成，该涂层聚合物包括包层共聚物的单体之一，这些单体选自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的单体，其中，该POF在波长λi下的数值孔径NA为至少0.5、优选地至少0.6、更优选地至少0.7，其中，NA＝((n_core)2-(n_clad)2)1/2。包层聚合物可以是四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)。涂层聚合物可以是偏二氟乙烯(PVDF)。优选的是，聚合物光纤的第一端和/或第二端被抛光，优选地被机械地抛光、化学地抛光、机械化学地抛光，以使光能进出光纤的传输最大化。第一端和/或第二端优选地被机械地抛光。聚合物光纤的直径(D30)可以在150μm至530μm之间、优选地在250μm至480μm之间。芯的直径(D31)可以在100μm至300μm之间、优选地在200μm至250μm之间、更优选地在220μm至240μm之间。包层的厚度(t32)可以在5μm至50μm之间、优选地在7μm至25μm之间、更优选地在10μm至15μm之间，或者其外径(D32)可以在130μm至500μm之间、优选地在110μm至400μm之间。涂层的厚度(t33)可以在10μm至40μm之间、优选地在15μm至30μm之间、更优选地在20μm至25μm之间。在550nm至875nm的波长范围内的至少一个波长下，芯聚合物具有优选地低于4.0dB/m、更优选地低于3.6dB/m的衰减率。在弯曲半径为2mm时，相对于直光纤的光学损耗优选地小于2％。本发明还涉及一种用于在有源植入式医疗设备(AIMD)的两个单独元件之间传输波长为λi的光的光学引线，该光学引线包括被封闭在外管中的一根或多于一根如上所述的聚合物光纤。光学引线的至少一根聚合物光纤可以被着色。例如，所述至少一根聚合物光纤可以包括着色涂层或与透明涂层结合的着色包层。在一个实施例中，光学引线对于X射线是可见的。这可以通过在外管或光学引线的一根或多根聚合物光纤的涂层(33)上包括X射线可见添加剂(比如BaSO4)来实现。本发明还涉及一种有源植入式医疗设备(AIMD)，该有源植入式医疗设备包括：(a)封装件，该封装件包括光源，该光源至少发射波长λI在380nm至1800nm之间、优选地在600nm至1500nm之间的光，(b)组织联接单元，该组织联接单元与该封装件分开并且包括光伏电池和/或光电传感器和/或光极，(c)该封装件的光源光学地联接到如上所讨论的聚合物光纤的第一端，并且该组织联接单元的光伏电池和/或光电传感器和/或光极光学地联接到该聚合物光纤的第二端，使得该光源通过该聚合物光纤与该光伏电池和/或光电传感器和/或光极光学通信。AIMD优选地包括聚集在外管中以形成如上所讨论的光学引线的多于一根聚合物光纤。在优选实施例中，第二部件是袖套电极单元，该袖套电极单元包括光伏电池，并且包括：·支撑片，该支撑片不导电并且具有内表面和与该内表面隔开一定厚度的外表面，其中，该支撑片围绕纵向轴线(Z)卷绕，形成大致圆柱形几何形状的袖套，使得该内表面的至少一部分形成该袖套的内部，并且使得该外表面的至少一部分形成该袖套的外部，·至少一个第一连接器，该至少一个第一连接器包括电极触点，该电极触点暴露在该袖套的内表面，并且其中，·该光伏电池光学地联接到该聚合物光纤的第二端，并且通过该聚合物光纤联接到发光源(21L)，并且电联接到该电极触点。附图说明为了更充分地理解本发明的本质，结合附图参考以下具体实施方式，在附图中：图1：示出了(a)根据本发明的AIMD，其包括(b)封装单元、(c)组织联接单元、以及(d)包括根据本发明的POF的光学引线。图2：示出了光纤，其示出了(a)通过芯包层界面处的内反射的光束的波导原理、(b)数值孔径(NA)和临界角(θc)、(c)弯曲角度和对光束传播的影响、以及(d)对于n_core＝1.531的芯，临界角随NA而变的曲线图。图3：示出了与GOF相比各种POF的衰减率。图4：示出了(a)芯的COP和COC的化学结构、(b)包层的THV的化学结构、以及(c)涂层的PVDF、PTFE和PHFP的化学结构。图5：示出了包括三根根据本发明的POF的光学引线的三个示例，这三根POF被封闭在(a)护套中、(b)被嵌入外涂层中、以及(c)被插入杆件的配合长形孔口中。图6：示出了POF的各种实施例，包括(a)单个芯在包层和涂层中、(b)几个芯包层单元嵌入单个涂层中、(c)几个芯嵌入单个包层和单个涂层中、以及(d)几个多芯包层单元封闭在单个涂层中，其中，每个多芯包层单元包括在单个包层中的几个芯。图7：示出了包括封闭在外管中的根据图6的实施例(a)至(d)的几根POF的光学引线的各种实施例。具体实施方式如图1(d)所展示，根据本发明的聚合物光纤(POF)(30)包括被包层(32)包围的芯(31)，并且包层自身被涂层(33)包围。POF是包括第一端和第二端的多模光纤并且被设计用于在有源植入式医疗设备(AIMD)的两个单独元件之间传输波长为λi的光，其中，波长λi在380nm至1800nm之间、优选地在650nm至1550nm之间、更优选地在700nm至900nm之间。芯(31)芯(31)为大致圆柱形的，并且由环烯烃聚合物(COP)或共聚物(COC)制成，其化学结构在图4(a)中展示。COP的示例是Zeonex，例如，可从ZEONCORPORATION获得的Zeonex480R，并且COC的示例是TOPAS，例如，可从TOPAS高级聚合物公司(TOPASAdvancedPolymers,Inc)获得的TOPAS5013或TOPAS8007。芯(31)在波长λi下具有芯折射率n_core。环烯烃聚合物/共聚物(COP，COC)是疏水性的，并且具有<0.01％的吸水率，这比PC或PMMA低得多。COP和COC的尺寸稳定，并且在暴露于各种湿度环境时，光学特性基本保持稳定。例如，Zeonex的折射率n_core取决于等级而在1.509至1.535之间变化，对于ZeonexE48R，在486nm的波长下，n_core＝1.531，其在90％RH的大气中在50℃下保持稳定至少14天。相比之下，在相同的测试条件下，由于吸湿性，PMMA的折射率n_core在1.490至1.492之间变化。POF的芯(31)的直径(D31)优选地在100μm至300μm之间、更优选地在200μm至250μm之间、最优选地在220μm至240μm之间。COP和COC可以拉伸至这样的细丝直径而没有特别的问题。环烯烃聚合物/共聚物(COP，COC)纤维的弯曲模量约为2.1GPa，非常柔韧，甚至比对应的PMMA或PS纤维(弯曲模量大约为3.0GPa)更柔韧。因此，包括COP芯或COC芯的光纤可以急剧地弯曲而不断裂，从而确保长期植入的安全性，而没有任何脆性断裂的风险。此要求对于在AIMD中使用光纤至关重要。至少在550nm至875nm的波长范围内的一个波长下，芯聚合物具有优选地低于4.0dB/m、优选地低于3.6dB/m的衰减率。在550nm至875nm的波长范围内，COP和COC的光学衰减率大约为2dB/m至3dB/m(＝2至3103dB/km)(参见图3)。包层(32)如上所述，光纤需要芯和包层将光从光纤的一端传输到另一端。包层(32)在波长λi下具有包层折射率n_clad<n_core，以允许到达芯包层界面的光束反射(参见图2(a))。本发明的包层由包层共聚物制成，该包层共聚物包括四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的单体。包层共聚物可以是四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯(THV)的三元共聚物，其化学结构如图4(b)所展示。优选的是，COP/COC芯和包层材料被选择为使得在波长λi下产生至少为0.5、优选地至少为0.6、更优选地至少为0.7的数值孔径例如，如果芯由折射率为n_core＝1.531的ZeonexE48R制成，则利用折射率为n_clad≤1.36的包层材料获得NA>0.7的POF。合适的包层材料的示例包括THV200、THV220、THV415、THV500、THVX610和THV815。它们具有相对较低的加工温度并且非常柔韧，这对于减小POF的弯曲半径R非常有用。取决于等级，THV的折射率在1.353至1.363之间变化。例如，THV500具有折射率n_clad＝1.355。包括由n_core＝1.531的ZeonexE48R制成的芯和由n_clad＝1.355的THV500制成的包层的POF产生数值孔径NA＝0.713。对应的反射临界角θc＝asin(nclad/ncore)＝53度(参见图2(d))。在一个实施例中，如图1(d)和图6(a)所展示，单个芯(31)被嵌入包层中。在此实施例中，尽管不是必须的，但是包层优选地为圆柱形。替代性地，如图6(c)和图6(d)所展示，多于一个芯(31)可以被封闭在单个包层中。包层的外径(D32)可以在130μm至500μm之间、优选地在110μm至400μm之间。如果包层(32)内嵌单个芯(31)(参见图1(d)和图6(a))，其厚度(t32)可以具有在5μm至50μm之间、优选地在7μm至25μm之间、更优选地在10μm至15μm之间。对于非圆柱形包层，必须替代地考虑水力直径的值，其中，水力直径定义为Dh＝4A/P，其中，A和P是芯包层单元截面的面积和周长。如上所述，由芯(31)和包层(32)制成的POF满足适合用作植入的AIMD的POF的许多标准。它具有疏水性、抗湿性、极好的柔韧性和良好的光学特性，并且生物相容等级的所有材料都是现成产品。由于AIMD是自供电的，封装件中封闭有(可再充电)电池，因此必须将所有光学损耗源最小化，即：将由于衰减、弯曲和联接(包括抛光)导致的损耗最小化。以下几点是潜在的光学损耗源，需要将这些损耗最小化。·衰减损耗-这一点已在上文讨论过，由于衰减率为2dB/m至3dB/m，因此在约0.4m的POF长度上，衰减大约为0.8dB至1.2dB，这对于POF是可接受的且典型的。·弯曲损耗-如图2(c)所展示，光纤可能被弯曲。相对于GOF，POF的一个主要优势是其更高的柔韧性，允许机械地达到更低的弯曲半径。然而，机械柔韧性仅仅是使光纤弯曲的必要但非充分条件。实际上，光束在弯曲区段中到达芯包层界面的角度会变得比在直区段中更小(参见图2(c))。如果角度变得小于临界角θc，光纤就不能再充当波导，并且光束可能通过包层折射(参见图2(c)中“θ2<θc？”处的虚线箭头)。如图2(d)所展示，由于临界角θc随着NA值的增加而增加，弯曲损耗与光纤的NA有关。上文讨论的芯包层的高NA产生了低的光功率弯曲损耗，并且可以充分利用POF的(机械)柔韧性。·联接损耗-这种损耗可以通过使用特定的光纤连接器来最小化，比如在PCT/EP2018/073436中描述的。对于给定的连接器，这种损耗由芯直径和POF的数值孔径(NA)决定。与激光源的直径和发散度匹配的芯直径和POF的AN值的高值降低了由于联接导致的损耗。在NA值通常大于0.7的情况下，COP芯和THV包层的组合产生了可接受的联接损耗。·抛光损耗-为了降低联接功率损耗，必须对POF端部的区段进行良好抛光。虽然由于衰减、联接和弯曲导致的光功率损耗水平符合AIMD的应用，但是不可能在不磨损截面表面的情况下抛光上文讨论的芯包层单元的端部，该包层与芯剥离。这导致抛光损耗水平对于AIMD的应用来说是不可接受的。涂层(33)为了增强POF端部截面表面的抛光，本发明的POF进一步包括由涂层聚合物制成的涂层(33)，该涂层聚合物包括包层共聚物的单体之一，这些单体选自四氟乙烯(PTFE)、六氟丙烯(PHFP)和偏二氟乙烯(PVDF)的单体，它们的化学结构在图4(c)中展示。优选地，涂层聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。本发明的涂层是疏水性的，并且基本上不吸收水分。涂层限定了POF的外层，并且其直径(D30)可以在150μm至530μm之间、优选地在250μm至480μm之间。如果涂层(33)不是圆柱形的，则这些值适用于其水力直径。在涂层(33)封闭单个包层(32)的情况下(参见图6(a)和图6(c))，涂层的厚度(t33)可以在10μm至40μm之间、优选地在15μm至30μm之间、更优选地在20μm至25μm之间。通过应用如上定义的涂层聚合物，POF端部的截面表面可以被机械地抛光至高表面光洁度，而不会有任何磨损。不希望受到任何理论的束缚，认为如果满足以下两个条件，通过使用涂层可以使抛光增强：(a)涂层聚合物的硬度比包层共聚物的硬度高，以及(b)涂层聚合物粘附到包层共聚物上。涂层(33)一方面通过其较高的硬度使包层(32)稳定，从而抑制包层相对于芯(较差地粘附到该包层)的运动，另一方面，通过其对包层(32)的良好粘附性使包层稳定，涂层消除了包层相对于涂层的任何运动。例如，包层(32)的THV500具有约200MPa的拉伸模量，并且涂层(33)的PVDF具有1340MPa至2000MPa的拉伸模量(PTFE具有400MPa至800MPa的拉伸模量)。因此，本发明的涂层(33)满足第一个条件(a)。找到粘附在包层的含氟共聚物上的聚合物是一项挑战，因为含氟聚合物的表面能非常低并且因此难以粘附。通过选择包括包层共聚物的单体(这些单体选自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的单体)之一的聚合物作为涂层材料，包层与涂层之间的粘附性得到优化，因为类似的化学结构在界面上彼此面对。已经利用包括COP芯、THV500包层和COP涂层的POF进行了测试，尽管COP的拉伸模量取决于等级为2100MPa至2740MPa(该拉伸模量高于PVDF的拉伸模量)，但抛光结果不令人满意。这种失败归因于COP与THV500的粘附性差，使得第二个条件(b)未得到满足。通过用PVDF涂层代替COP涂层，抛光顺利地进行，并且在POF端部处获得最佳的表面光洁度。此外，POF的第一端和第二端必须持久且可靠地联接到封装件(例如，面向光源)以及组织联接单元(例如，面向PV电池)。为了确保光纤与对应的光学元件保持完美对准，POF的第一端和第二端被插入对应的空腔中，并且用粘合剂粘合在位。因此，包层必须允许很好地粘附到对应空腔的壁上，这些壁可以由陶瓷材料制成，比如熔融石英。POF的第一端和/或第二端可以粘合到与对应的封装件和/或组织联接单元成一体的空腔上，或者替代性地粘接到在与插口配合的插头中形成的空腔上，该插口与对应的封装件和/或组织联接单元成一体。在实施例中，POF的第二端直接粘合到组织联接单元，而第一端粘合到与封装件的插口配合的插头。在该实施例中，外科医生将设置有POF的组织联接单元植入对应的组织或神经、在皮下驱动POF的设置有插头的第一端至封装件的植入位置、以及在植入封装件之前或之后将插头联接到封装件的插口。在PCT/EP2018073436中描述了适用于在根据本发明的AIMD中使用的插头的示例。尽管PVDF是氟化成分，但当使用环氧树脂或硅树脂作为粘合剂时，它对由熔融石英制成的空腔壁产生可接受的粘附性。在将粘合剂施加到处理过的表面之前，通过对涂层表面进行表面处理，比如等离子体或电晕处理，可以进一步增强粘合性。优选的是，粘合剂的折射率尽可能接近、优选地等于POF的芯的折射率，使得可以首先将粘合剂填充到空腔，然后将POF的一端插入到填充有粘合剂的空腔中，而离开所述端的光束不发生折射，并且传播穿过对所述端下游的空腔进行填充并盖住其截面的粘合剂。涂层还必须允许POF容易地插入外管(35t)的孔口中并且贯穿该孔口。本发明的涂层聚合物具有极好的润滑性，并且可以毫无困难地插入紧密配合的孔口中。涂层(33)的折射率对本发明不重要，因为波导由芯(31)和包层(32)形成，而涂层(33)仅起结构稳定器的作用。在图1(d)、图6(a)和图6(c)所展示的一个实施例中，单个包层(32)嵌入涂层(33)中。如上所讨论，包层(32)可以包围单个或几个芯(31)。在图6(b)和图6(d)所展示的替代性实施例中，多于一个包层(32)可以嵌入单个涂层(33)中。同样，每个包层可以包围一个或多个芯(31)。聚合物光纤(30)(POF)本发明的聚合物光纤(POF)(30)由被包层(32)包围的芯(31)构成，如上所述，该包层自身被涂层(33)包围。该POF已被开发用于在AIMD的应用中使用，其中，光纤被植入患者体内，以在封装件(50)与组织联接单元(40)之间传输光，如图1(a)所展示。本发明的POF满足用于在AIMD的应用中使用的所有要求。首先也是最重要的，芯(31)、包层(32)和涂层(33)的所有(共)聚合物都是生物相容等级的现成产品。这是考虑任何植入的应用之前的强制性条件。POF通常被认为抗湿性较低，这是植入应用中进入患者体内非常潮湿的环境中的主要障碍。形成芯、包层和涂层的每种(共)聚合物都是疏水性的，并且特征为极低的吸水性。在潮湿环境中，它们在尺寸和光学上非常稳定。这些是长期植入应用的强制性条件。与大多数POF一样，本发明的POF与GOF相比不是脆性的。出于安全原因，这一点非常重要，因为一定要不惜任何代价避免使患者体内的光纤断裂。本发明的POF非常柔韧，并且可以被弯曲到非常小的弯曲半径(R)。根据EN45502-2-1:2014的“ActiveImplantableMedicalDevice[有源植入式医疗设备]”(第2-1部分)，根据本发明的光学引线(包括封闭在外管中的一根或多根光纤)耐得住在2Hz频率下90°±5°弯曲超过47,000次而不断裂。本发明的POF的机械柔韧性与大约为0.7的数值孔径NA以及大约为52度至53度的对应临界角θc(参见图2(d))的高值相结合，这允许即使弯曲成小弯曲半径(R)时也允许保持POF的波导功能(参见图2(c))。例如，在弯曲半径R＝2mm时，本发明的POF相对于直光纤的光学损耗可以小于2％。光纤的高柔韧性加上低弯曲损耗有利于与AIMD一起使用，因为·光纤在植入期间可能需要折叠和弯曲，以适应障碍物，·在光纤插入组织联接单元的方向与光纤朝向封装件位置延伸的方向之间可能形成角度，因此可能在光纤中形成锐角，以及·患者的运动可能使光纤弯曲，并且仅具有低弯曲损耗的光纤才能避免这种运动期间的功率传输变化。衰减损耗与大多数POF一致(参见图3)，并且考虑到AIMD中POF的长度限制(一般不超过40cm至50cm)，衰减损耗是可接受的。由于上文讨论的高NA值，联接损耗被最小化。用于在AIMD的应用中使用的最后一个障碍(即抛光时POF端部的截面表面被磨损)通过包括涂层(33)得以解决。通过使夹在芯(31)与涂层(33)之间的包层(32)如此机械地稳定，本发明的POF可以被抛光以达到期望的表面光滑度，这是降低连接器层面处的功率损耗所需要的。因此，本发明的POF的第一端和/或第二端优选地被抛光、优选地被机械地抛光、化学地抛光或机械化学地抛光。更优选地，它们被机械地抛光至期望的表面光洁度。光学引线(35)在实践中，POF很少松散植入，因为它太薄(外径<530μm)，很难处理。通常，如图1(d)、图5(a)和图5(b)以及图7所展示，一根或多根根据本发明的POF被封闭在外管(35t)中。在外管中封闭了多于一根POF的情况下，优选地能够在其两端处识别每根POF。这对于确保联接到几根POF之一的第一端的光源联接到同一POF的第二端处的对应设备(PV电池或光电探测器)而言非常重要。例如，POF可以用预定义的编码着色。这可以通过使用着色涂层(33)或者替代性地与透明涂层(33)结合的着色包层来实现。替代性地，或与之相伴地，外管可以设置有着色线或者可以具有非旋转截面，包括例如沿其长度延伸的凹槽或突起，从而允许识别正确连接POF的两端所需的取向。在又一个优选实施例中，光学引线(35)通过在外管(35t)或光学引线的一根或多根聚合物光纤的涂层(33)上包括X射线可见添加剂(比如BaSO4)而对X射线可见。在图5(a)所展示的实施例中，外管可以是护套的形式，其封闭可以在护套内彼此接触的一根或多根POF。在图5(b)所展示的替代性实施例中，外管可以拉挤成型，内嵌单独的POF。在图5(c)所展示的优选实施例中，外管(35t)是杆件，该杆件包括许多在杆件的整个长度上延伸的平行长形孔口，孔口的直径与POF的几何形状相匹配，POF可以被单独引入每个孔口中。在该实施例中，POF的涂层(33)必须具有良好的润滑性，以允许将POF平滑地插入长形孔口中。外管(35t)可以由聚合物制成，优选地由柔性聚合物(比如弹性体)制成。例如，管可以由硅树脂制成。当然，像所有其他部件一样，外管材料对于医疗应用必须是生物相容的。图7示出了光学引线的不同实施例，包括图6所展示的多根POF。AIMD如图1(a)所展示，本发明的POF专门设计用于与光电有源植入式医疗设备(AIMD)一起使用，该有源植入式医疗设备包括：封装单元(50)；组织联接单元(40)，该组织联接单元包括电极和/或光极；以及光学引线(35)，该光学引线包括一根或多根POF(30)。如图1(b)部分地所示，封装单元(50)由壳体(50h)形成，该壳体限定内部空间，该内部空间封闭一个或多个光学部件，包括一个或多个发光源(21L)、光传感器、微光学器件部件(例如，透镜)、用于控制一个或多个发光源和/或处理从光传感器接收到的任何信息的电子单元(例如，模拟和/或数字电路)、以及用于为至少一个发光源和电子单元供电的电源。发光源(21L)至少发射波长λI在380nm至1800nm之间、优选地在600nm至1500nm之间、更优选地在700nm至900nm之间的光。在WO2018068807描述了适合于本发明的封装单元的示例。组织联接单元(40)通常还可以包括光学部件。如果组织联接单元包括电极，则这些电极可以通过将光能传输到定位在组织联接单元的连接器(40c)中的光伏电池并将光能转换成电能并将电能传导到电极来激活。光学部件还可以包括光电传感器或发光源，该发光源至少发射波长λI在380nm至1800nm之间、优选地在600nm至1500nm之间、更优选地在700nm至900nm之间的光。组织联接单元的发光源可以用作例如反馈信号。组织联接单元还可以设置有光极。如图1(c)所展示，如果要治疗的组织是神经，则组织联接单元(40)可以是包括支撑件的袖套的形式，该支撑件可以围绕要治疗的神经卷绕，其中电极接触所述神经或者光极指向所述神经。在PCT/EP2017/081408中描述了适合于本发明的袖套电极的示例。其他几何形状适用于治疗其他组织，并且在本领域中是众所周知的。本发明不限于组织联接单元的任何特定几何形状。封装件(50)与组织联接单元(40)之间的光学通信由包括一根或多根根据本发明的POF的光学引线(35)保证。光学引线(35)具有最高达大约40cm或50cm的长度，并且具有极好的柔韧性，能够弯曲成小于2mm的半径而不会断裂。POF本身的光学损耗可以归因于衰减损耗(如图3所展示)和弯曲损耗(参见图2(b))，这两种特性在上文讨论过并且当使用根据本发明的POF时，即使在弯曲半径低至2mm时也被认为是可接受的。光学引线(35)的第一端和第二端必须与封装件(50)和组织联接单元(40)的光学部件光学通信地连接。因此，必须对光学引线(35)至封装件(50)和组织联接单元(40)的连接器(40c，50c)进行优化，以确保与封装件(50)和组织联接单元(40)的光学部件完美对准。在PCT/EP2018/073426和WO2015164571中描述了光学引线(35)与封装件(50)之间的连接器(50c)的示例。在WO2019042553中描述了光学引线(35)与组织联接单元(40)之间的连接器(40c)的示例。对于给定的一组连接器(40c，50c)和光学部件，联接损耗是由于光纤的NA以及每根POF第一端和第二端的表面光洁度导致的。对于根据本发明的POF，大约0.7或更高的NA确保联接损耗受到限制，并且由于涂层(33)对包层(32)和芯(31)的稳定作用，POF的端部可以被机械地抛光到期望的表面光洁度，以减少由于表面光洁度差而导致的联接损耗。例如，封装件(50)可以包括发光源(21L)，并且组织联接单元(40)可以包括与电极导电连通的光伏电池。光学引线(35)必须将由发光源(21L)提供的光能以尽可能小的损耗传输到光伏电池。这可以通过本发明的POF来实现。进一步地，组织联接单元(40)可以设置有反馈光源，该反馈光源联接到电极并且当电极接收电流时被激活。由该反馈光源发射的反馈光必须以尽可能小的损耗传输到定位在封装件(50)中的光电传感器。这也可以通过本发明的POF实现。在此实施例中，优选地使用两根不同的POF，一根用于将封装件(50)的发光源(21L)联接到组织联接单元(40)的光伏电池，并且另一根POF用于将组织联接单元的反馈光源联接到封装件(50)的光电传感器。两根(或更多根)POF聚集在外管(35t)中以形成光学引线。由于光学引线很容易扭曲，因此将每根POF的第一端和第二端联接在连接器(40c，50c)中的正确位置非常重要，以避免将光伏电池光学地联接到光电传感器而不起任何作用。如上所讨论的POF的着色有助于技术人员将单独的POF的端部联接到这些端部在连接器(40c，50c)中的对应位置。在优选实施例中，AIMD包括如图1(c)所展示的袖套电极单元，该袖套电极单元包括光伏电池，并且包括：·支撑片(43)，该支撑片不导电并且具有内表面和与该内表面隔开一定厚度的外表面，其中，该支撑片围绕纵向轴线(Z)卷绕，形成大致圆柱形几何形状的袖套，使得该内表面的至少一部分形成该袖套的内部，并且使得该外表面的至少一部分形成该袖套的外部，·至少一个第一连接器(40c)，该至少一个第一连接器包括电极触点，该电极触点暴露在该袖套的内表面，并且其中，·该光伏电池光学地联接到该聚合物光纤的第二端，并且通过该聚合物光纤联接到发光源(21L)，并且电联接到该电极触点。对于组织的光治疗，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。光发射器可以是斜边光纤或联接到透镜的光纤的形式，以将光束聚焦在要治疗的组织的精确区域上。替代性地，光发射器可以是一个或多个发光源，比如发光二极管(LED)、竖直空腔表面发射激光器(VCSEL)或另一种类型的激光二极管。发光源可以以与上文讨论的电极类似的方式由电流供电。当前第1页12当前第1页12
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：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，神经刺激器向诸如神经或肌肉等组织输送电脉冲以用于诊断或治疗诸如帕金森氏病、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。取决于要治疗的组织、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，直接植入到要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柔韧性、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(特别是当被卷绕时)，所以不建议将这种植入物暴露于磁共振成像(MRI)装置，也不建议暴露于简单的金属检测门(如在机场、银行等中使用的)。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中所描述的，能量脉冲发生器可以生成通过光纤传输到光伏电池单元的光脉冲，这些光伏电池将光能转换成馈送到电极触点的电能。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。如图1所展示，本发明的聚合物光纤(POF)用于与光电AIMD一起使用，该光电AIMD包括：·封装单元(50)，该封装单元包括壳体，该壳体封闭能量源、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)，·组织联接单元(40)，该组织联接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·光学引线(35)，该光学引线包括用于在封装单元与组织联接单元之间传送光能的一根或多根聚合物光纤(30)(POF)。此外，这样的AIMD被称为“光电AIMD”，并且聚合物光纤被称为“POF”。光电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，并且将组织联接单元联接到所述组织。在将组织联接单元植入到要治疗的组织之前，通常将组织联接单元光学地联接到一根或多根POF的远端。例如在PCT/EP2017/071858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(与远端相反)在皮下引导到封装单元的植入区域，该区域在尺寸上比电极单元大得多并且因此被植入更适当的身体部位中。外科医生可以植入封装单元并且将其联接到光纤的近端(以任何顺序)。如图2(a)所示，光纤是精细的复合玻璃或塑料纤维，这些纤维允许将光从光纤的一端传输到另一端。光纤包括被包层(32)包围的芯(31)，该芯通常由石英玻璃或塑料制成。光纤沿着芯传输光束，每当光束以小于临界角θc的角度到达芯包层界面时，就会发生内部反射。因此，光束甚至可以沿着曲线路径被引导。如图2(b)所展示，多模光纤仅传播以小于接受角θmax的入射角进入光纤的光，接受角定义了光纤的接受锥，此锥的半角称为接受角θmax。临界角θc(定义为sinθc＝nclad/ncore)是芯中芯包层界面处的入射角，对于该入射角，折射角变为90°。光纤的数值孔径NA定义了光纤的聚光能力。数值孔径定义为，其中，n0、n_core和n_clad分别是光纤、芯和包层周围的介质的折射率。光纤主要用于长距离和高带宽的数据传送，光纤包括通常由玻璃制成的芯。已经提出用聚合物光纤(POF)替代玻璃制成的光纤。大多数玻璃制成的光纤(GOF)具有由熔融石英制成的芯，并且如图3所示，在近红外区(700-2000nm)的光传输率高于POF。然而，GOF是脆性的，出于安全原因，在包括植入患者体内的AIMD的应用中是不可接受的。此外，由于玻璃的脆性，GOF的弯曲半径R非常有限，该弯曲半径被定义为在不损坏光纤同时仍能起到波导作用的情况下光纤可以被弯曲到的最小内半径(参见图2(c))。因此，尽管具有极好的光学特性，但GOF不适合在AIMD中使用。在本文中，POF被定义为至少芯由聚合物制成的光纤，并且GOF被定义为至少芯由玻璃(通常为熔融石英)制成的光纤。如图3可以看出，示出了GOF和各种POF的光纤的单位长度的衰减，在700nm至900nm波长范围内，POF经受的光学衰减率比GOF高三个数量级。然而，这些值仍然是可接受的，因为AIMD中光纤的长度仅大约为30cm至50cm、优选地在35cm至45cm之间。尽管与GOF相比，POF的传输率更低(即衰减率更高，如图3所示)，但由于其柔韧性更高且脆性更低甚至没有(后者是用于在植入患者体内的AIMD中使用的必要条件)，POF已经引起了广泛关注。比如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)或环状聚烯烃聚合物或共聚物(COP，COC)等聚合物已经用于芯，其中包层不同，包括硅树脂、含氟聚合物、PMMA。在US5148511中，已经提出将PMMA用于室内或汽车布线，其中包层为含氟聚合物。US2012020637中描述了一种类似成分的POF。然而，PMMA的主要缺点在于，当暴露在湿气中时，它会膨胀并且折射率相应改变，并且它会变脆并形成裂纹。由于植入患者体内的POF暴露于高湿度水平，因此它不是替代GOF的可接受的候选物。比如在手术器械领域的US20160015467中已经描述了使用环烯烃聚合物或共聚物(COP，COC)作为芯材料、各种含氟聚合物作为包层材料的各种应用。图4(a)中展示了COP和COC的化学结构。COP和COC是疏水性的，可作为生物相容性材料获得。它们对湿气非常稳定，并且与含氟聚合物一起作为包层材料具有高于0.7的NA值。这些类型的POF似乎有望用于在AIMD应用中使用。在测试POF(其包括由COP制成的芯、以及含氟聚合物包层)时，在抛光POF的自由端时出现了问题：自由端被磨损，就传输损耗而言，这是不可接受的。POF端部的抛光截面表面对于减少POF与任何其他设备(比如另一根光纤、封装件或组织联接单元)之间连接层面处的传输损耗至关重要。因为植入的AIMD由通常储存在封装件中的电池供电，所以为了延长电池的自主性，必须避免能量损耗。对于可再充电电池，延长两次相继充电操作之间的时间是有利的，充电操作对于患者来说是要求很高的操作并且会影响电池的使用寿命。端部不能适当抛光的POF不适合在植入的AIMD中使用。本发明提出了一种POF，其将自由端的容易机械抛光以产生自由端的光滑表面光洁度(因此减少连接点处的传输损耗)与所用材料的生物相容性和疏水性相结合。具有当前POF典型的可接受衰减率，本发明的POF适合于植入的AIMD应用，因为它结合了高安全性和高柔韧性以及低弯曲半径。在以下章节中更详细地描述了这些和其他优点。技术实现要素：本发明在所附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。特别地，本发明涉及一种用于在有源植入式医疗设备(AIMD)的两个单独元件之间传输波长为λi的光的聚合物光纤(POF)，其中，该波长λi在380nm至1800nm之间、优选地在650nm至1550nm之间，并且其中，所述POF是包括第一端和第二端的多模光纤，并且该聚合物光纤包括：(a)芯，该芯是圆柱形的并且由环烯烃聚合物(COP)或共聚物(COC)制成，该芯在该波长λi下具有芯折射率n_core，该芯被封闭在下一部件中，(b)包层，该包层在波长λi下具有包层折射率n_clad<n_core，并且该包层由包层共聚物制成，该包层共聚物包括四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的单体，该包层自身被封闭在下一部件中，(c)涂层，该涂层由涂层聚合物制成，该涂层聚合物包括包层共聚物的单体之一，这些单体选自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的单体，其中，该POF在波长λi下的数值孔径NA为至少0.5、优选地至少0.6、更优选地至少0.7，其中，NA＝((n_core)2-(n_clad)2)1/2。包层聚合物可以是四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的三元共聚物(THV)。涂层聚合物可以是偏二氟乙烯(PVDF)。优选的是，聚合物光纤的第一端和/或第二端被抛光，优选地被机械地抛光、化学地抛光、机械化学地抛光，以使光能进出光纤的传输最大化。第一端和/或第二端优选地被机械地抛光。聚合物光纤的直径(D30)可以在150μm至530μm之间、优选地在250μm至480μm之间。芯的直径(D31)可以在100μm至300μm之间、优选地在200μm至250μm之间、更优选地在220μm至240μm之间。包层的厚度(t32)可以在5μm至50μm之间、优选地在7μm至25μm之间、更优选地在10μm至15μm之间，或者其外径(D32)可以在130μm至500μm之间、优选地在110μm至400μm之间。涂层的厚度(t33)可以在10μm至40μm之间、优选地在15μm至30μm之间、更优选地在20μm至25μm之间。在550nm至875nm的波长范围内的至少一个波长下，芯聚合物具有优选地低于4.0dB/m、更优选地低于3.6dB/m的衰减率。在弯曲半径为2mm时，相对于直光纤的光学损耗优选地小于2％。本发明还涉及一种用于在有源植入式医疗设备(AIMD)的两个单独元件之间传输波长为λi的光的光学引线，该光学引线包括被封闭在外管中的一根或多于一根如上所述的聚合物光纤。光学引线的至少一根聚合物光纤可以被着色。例如，所述至少一根聚合物光纤可以包括着色涂层或与透明涂层结合的着色包层。在一个实施例中，光学引线对于X射线是可见的。这可以通过在外管或光学引线的一根或多根聚合物光纤的涂层(33)上包括X射线可见添加剂(比如BaSO4)来实现。本发明还涉及一种有源植入式医疗设备(AIMD)，该有源植入式医疗设备包括：(a)封装件，该封装件包括光源，该光源至少发射波长λI在380nm至1800nm之间、优选地在600nm至1500nm之间的光，(b)组织联接单元，该组织联接单元与该封装件分开并且包括光伏电池和/或光电传感器和/或光极，(c)该封装件的光源光学地联接到如上所讨论的聚合物光纤的第一端，并且该组织联接单元的光伏电池和/或光电传感器和/或光极光学地联接到该聚合物光纤的第二端，使得该光源通过该聚合物光纤与该光伏电池和/或光电传感器和/或光极光学通信。AIMD优选地包括聚集在外管中以形成如上所讨论的光学引线的多于一根聚合物光纤。在优选实施例中，第二部件是袖套电极单元，该袖套电极单元包括光伏电池，并且包括：·支撑片，该支撑片不导电并且具有内表面和与该内表面隔开一定厚度的外表面，其中，该支撑片围绕纵向轴线(Z)卷绕，形成大致圆柱形几何形状的袖套，使得该内表面的至少一部分形成该袖套的内部，并且使得该外表面的至少一部分形成该袖套的外部，·至少一个第一连接器，该至少一个第一连接器包括电极触点，该电极触点暴露在该袖套的内表面，并且其中，·该光伏电池光学地联接到该聚合物光纤的第二端，并且通过该聚合物光纤联接到发光源(21L)，并且电联接到该电极触点。附图说明为了更充分地理解本发明的本质，结合附图参考以下具体实施方式，在附图中：图1：示出了(a)根据本发明的AIMD，其包括(b)封装单元、(c)组织联接单元、以及(d)包括根据本发明的POF的光学引线。图2：示出了光纤，其示出了(a)通过芯包层界面处的内反射的光束的波导原理、(b)数值孔径(NA)和临界角(θc)、(c)弯曲角度和对光束传播的影响、以及(d)对于n_core＝1.531的芯，临界角随NA而变的曲线图。图3：示出了与GOF相比各种POF的衰减率。图4：示出了(a)芯的COP和COC的化学结构、(b)包层的THV的化学结构、以及(c)涂层的PVDF、PTFE和PHFP的化学结构。图5：示出了包括三根根据本发明的POF的光学引线的三个示例，这三根POF被封闭在(a)护套中、(b)被嵌入外涂层中、以及(c)被插入杆件的配合长形孔口中。图6：示出了POF的各种实施例，包括(a)单个芯在包层和涂层中、(b)几个芯包层单元嵌入单个涂层中、(c)几个芯嵌入单个包层和单个涂层中、以及(d)几个多芯包层单元封闭在单个涂层中，其中，每个多芯包层单元包括在单个包层中的几个芯。图7：示出了包括封闭在外管中的根据图6的实施例(a)至(d)的几根POF的光学引线的各种实施例。具体实施方式如图1(d)所展示，根据本发明的聚合物光纤(POF)(30)包括被包层(32)包围的芯(31)，并且包层自身被涂层(33)包围。POF是包括第一端和第二端的多模光纤并且被设计用于在有源植入式医疗设备(AIMD)的两个单独元件之间传输波长为λi的光，其中，波长λi在380nm至1800nm之间、优选地在650nm至1550nm之间、更优选地在700nm至900nm之间。芯(31)芯(31)为大致圆柱形的，并且由环烯烃聚合物(COP)或共聚物(COC)制成，其化学结构在图4(a)中展示。COP的示例是Zeonex，例如，可从ZEONCORPORATION获得的Zeonex480R，并且COC的示例是TOPAS，例如，可从TOPAS高级聚合物公司(TOPASAdvancedPolymers,Inc)获得的TOPAS5013或TOPAS8007。芯(31)在波长λi下具有芯折射率n_core。环烯烃聚合物/共聚物(COP，COC)是疏水性的，并且具有<0.01％的吸水率，这比PC或PMMA低得多。COP和COC的尺寸稳定，并且在暴露于各种湿度环境时，光学特性基本保持稳定。例如，Zeonex的折射率n_core取决于等级而在1.509至1.535之间变化，对于ZeonexE48R，在486nm的波长下，n_core＝1.531，其在90％RH的大气中在50℃下保持稳定至少14天。相比之下，在相同的测试条件下，由于吸湿性，PMMA的折射率n_core在1.490至1.492之间变化。POF的芯(31)的直径(D31)优选地在100μm至300μm之间、更优选地在200μm至250μm之间、最优选地在220μm至240μm之间。COP和COC可以拉伸至这样的细丝直径而没有特别的问题。环烯烃聚合物/共聚物(COP，COC)纤维的弯曲模量约为2.1GPa，非常柔韧，甚至比对应的PMMA或PS纤维(弯曲模量大约为3.0GPa)更柔韧。因此，包括COP芯或COC芯的光纤可以急剧地弯曲而不断裂，从而确保长期植入的安全性，而没有任何脆性断裂的风险。此要求对于在AIMD中使用光纤至关重要。至少在550nm至875nm的波长范围内的一个波长下，芯聚合物具有优选地低于4.0dB/m、优选地低于3.6dB/m的衰减率。在550nm至875nm的波长范围内，COP和COC的光学衰减率大约为2dB/m至3dB/m(＝2至3103dB/km)(参见图3)。包层(32)如上所述，光纤需要芯和包层将光从光纤的一端传输到另一端。包层(32)在波长λi下具有包层折射率n_clad<n_core，以允许到达芯包层界面的光束反射(参见图2(a))。本发明的包层由包层共聚物制成，该包层共聚物包括四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的单体。包层共聚物可以是四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯(THV)的三元共聚物，其化学结构如图4(b)所展示。优选的是，COP/COC芯和包层材料被选择为使得在波长λi下产生至少为0.5、优选地至少为0.6、更优选地至少为0.7的数值孔径例如，如果芯由折射率为n_core＝1.531的ZeonexE48R制成，则利用折射率为n_clad≤1.36的包层材料获得NA>0.7的POF。合适的包层材料的示例包括THV200、THV220、THV415、THV500、THVX610和THV815。它们具有相对较低的加工温度并且非常柔韧，这对于减小POF的弯曲半径R非常有用。取决于等级，THV的折射率在1.353至1.363之间变化。例如，THV500具有折射率n_clad＝1.355。包括由n_core＝1.531的ZeonexE48R制成的芯和由n_clad＝1.355的THV500制成的包层的POF产生数值孔径NA＝0.713。对应的反射临界角θc＝asin(nclad/ncore)＝53度(参见图2(d))。在一个实施例中，如图1(d)和图6(a)所展示，单个芯(31)被嵌入包层中。在此实施例中，尽管不是必须的，但是包层优选地为圆柱形。替代性地，如图6(c)和图6(d)所展示，多于一个芯(31)可以被封闭在单个包层中。包层的外径(D32)可以在130μm至500μm之间、优选地在110μm至400μm之间。如果包层(32)内嵌单个芯(31)(参见图1(d)和图6(a))，其厚度(t32)可以具有在5μm至50μm之间、优选地在7μm至25μm之间、更优选地在10μm至15μm之间。对于非圆柱形包层，必须替代地考虑水力直径的值，其中，水力直径定义为Dh＝4A/P，其中，A和P是芯包层单元截面的面积和周长。如上所述，由芯(31)和包层(32)制成的POF满足适合用作植入的AIMD的POF的许多标准。它具有疏水性、抗湿性、极好的柔韧性和良好的光学特性，并且生物相容等级的所有材料都是现成产品。由于AIMD是自供电的，封装件中封闭有(可再充电)电池，因此必须将所有光学损耗源最小化，即：将由于衰减、弯曲和联接(包括抛光)导致的损耗最小化。以下几点是潜在的光学损耗源，需要将这些损耗最小化。·衰减损耗-这一点已在上文讨论过，由于衰减率为2dB/m至3dB/m，因此在约0.4m的POF长度上，衰减大约为0.8dB至1.2dB，这对于POF是可接受的且典型的。·弯曲损耗-如图2(c)所展示，光纤可能被弯曲。相对于GOF，POF的一个主要优势是其更高的柔韧性，允许机械地达到更低的弯曲半径。然而，机械柔韧性仅仅是使光纤弯曲的必要但非充分条件。实际上，光束在弯曲区段中到达芯包层界面的角度会变得比在直区段中更小(参见图2(c))。如果角度变得小于临界角θc，光纤就不能再充当波导，并且光束可能通过包层折射(参见图2(c)中“θ2<θc？”处的虚线箭头)。如图2(d)所展示，由于临界角θc随着NA值的增加而增加，弯曲损耗与光纤的NA有关。上文讨论的芯包层的高NA产生了低的光功率弯曲损耗，并且可以充分利用POF的(机械)柔韧性。·联接损耗-这种损耗可以通过使用特定的光纤连接器来最小化，比如在PCT/EP2018/073436中描述的。对于给定的连接器，这种损耗由芯直径和POF的数值孔径(NA)决定。与激光源的直径和发散度匹配的芯直径和POF的AN值的高值降低了由于联接导致的损耗。在NA值通常大于0.7的情况下，COP芯和THV包层的组合产生了可接受的联接损耗。·抛光损耗-为了降低联接功率损耗，必须对POF端部的区段进行良好抛光。虽然由于衰减、联接和弯曲导致的光功率损耗水平符合AIMD的应用，但是不可能在不磨损截面表面的情况下抛光上文讨论的芯包层单元的端部，该包层与芯剥离。这导致抛光损耗水平对于AIMD的应用来说是不可接受的。涂层(33)为了增强POF端部截面表面的抛光，本发明的POF进一步包括由涂层聚合物制成的涂层(33)，该涂层聚合物包括包层共聚物的单体之一，这些单体选自四氟乙烯(PTFE)、六氟丙烯(PHFP)和偏二氟乙烯(PVDF)的单体，它们的化学结构在图4(c)中展示。优选地，涂层聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)。本发明的涂层是疏水性的，并且基本上不吸收水分。涂层限定了POF的外层，并且其直径(D30)可以在150μm至530μm之间、优选地在250μm至480μm之间。如果涂层(33)不是圆柱形的，则这些值适用于其水力直径。在涂层(33)封闭单个包层(32)的情况下(参见图6(a)和图6(c))，涂层的厚度(t33)可以在10μm至40μm之间、优选地在15μm至30μm之间、更优选地在20μm至25μm之间。通过应用如上定义的涂层聚合物，POF端部的截面表面可以被机械地抛光至高表面光洁度，而不会有任何磨损。不希望受到任何理论的束缚，认为如果满足以下两个条件，通过使用涂层可以使抛光增强：(a)涂层聚合物的硬度比包层共聚物的硬度高，以及(b)涂层聚合物粘附到包层共聚物上。涂层(33)一方面通过其较高的硬度使包层(32)稳定，从而抑制包层相对于芯(较差地粘附到该包层)的运动，另一方面，通过其对包层(32)的良好粘附性使包层稳定，涂层消除了包层相对于涂层的任何运动。例如，包层(32)的THV500具有约200MPa的拉伸模量，并且涂层(33)的PVDF具有1340MPa至2000MPa的拉伸模量(PTFE具有400MPa至800MPa的拉伸模量)。因此，本发明的涂层(33)满足第一个条件(a)。找到粘附在包层的含氟共聚物上的聚合物是一项挑战，因为含氟聚合物的表面能非常低并且因此难以粘附。通过选择包括包层共聚物的单体(这些单体选自四氟乙烯、六氟丙烯和偏二氟乙烯的单体)之一的聚合物作为涂层材料，包层与涂层之间的粘附性得到优化，因为类似的化学结构在界面上彼此面对。已经利用包括COP芯、THV500包层和COP涂层的POF进行了测试，尽管COP的拉伸模量取决于等级为2100MPa至2740MPa(该拉伸模量高于PVDF的拉伸模量)，但抛光结果不令人满意。这种失败归因于COP与THV500的粘附性差，使得第二个条件(b)未得到满足。通过用PVDF涂层代替COP涂层，抛光顺利地进行，并且在POF端部处获得最佳的表面光洁度。此外，POF的第一端和第二端必须持久且可靠地联接到封装件(例如，面向光源)以及组织联接单元(例如，面向PV电池)。为了确保光纤与对应的光学元件保持完美对准，POF的第一端和第二端被插入对应的空腔中，并且用粘合剂粘合在位。因此，包层必须允许很好地粘附到对应空腔的壁上，这些壁可以由陶瓷材料制成，比如熔融石英。POF的第一端和/或第二端可以粘合到与对应的封装件和/或组织联接单元成一体的空腔上，或者替代性地粘接到在与插口配合的插头中形成的空腔上，该插口与对应的封装件和/或组织联接单元成一体。在实施例中，POF的第二端直接粘合到组织联接单元，而第一端粘合到与封装件的插口配合的插头。在该实施例中，外科医生将设置有POF的组织联接单元植入对应的组织或神经、在皮下驱动POF的设置有插头的第一端至封装件的植入位置、以及在植入封装件之前或之后将插头联接到封装件的插口。在PCT/EP2018073436中描述了适用于在根据本发明的AIMD中使用的插头的示例。尽管PVDF是氟化成分，但当使用环氧树脂或硅树脂作为粘合剂时，它对由熔融石英制成的空腔壁产生可接受的粘附性。在将粘合剂施加到处理过的表面之前，通过对涂层表面进行表面处理，比如等离子体或电晕处理，可以进一步增强粘合性。优选的是，粘合剂的折射率尽可能接近、优选地等于POF的芯的折射率，使得可以首先将粘合剂填充到空腔，然后将POF的一端插入到填充有粘合剂的空腔中，而离开所述端的光束不发生折射，并且传播穿过对所述端下游的空腔进行填充并盖住其截面的粘合剂。涂层还必须允许POF容易地插入外管(35t)的孔口中并且贯穿该孔口。本发明的涂层聚合物具有极好的润滑性，并且可以毫无困难地插入紧密配合的孔口中。涂层(33)的折射率对本发明不重要，因为波导由芯(31)和包层(32)形成，而涂层(33)仅起结构稳定器的作用。在图1(d)、图6(a)和图6(c)所展示的一个实施例中，单个包层(32)嵌入涂层(33)中。如上所讨论，包层(32)可以包围单个或几个芯(31)。在图6(b)和图6(d)所展示的替代性实施例中，多于一个包层(32)可以嵌入单个涂层(33)中。同样，每个包层可以包围一个或多个芯(31)。聚合物光纤(30)(POF)本发明的聚合物光纤(POF)(30)由被包层(32)包围的芯(31)构成，如上所述，该包层自身被涂层(33)包围。该POF已被开发用于在AIMD的应用中使用，其中，光纤被植入患者体内，以在封装件(50)与组织联接单元(40)之间传输光，如图1(a)所展示。本发明的POF满足用于在AIMD的应用中使用的所有要求。首先也是最重要的，芯(31)、包层(32)和涂层(33)的所有(共)聚合物都是生物相容等级的现成产品。这是考虑任何植入的应用之前的强制性条件。POF通常被认为抗湿性较低，这是植入应用中进入患者体内非常潮湿的环境中的主要障碍。形成芯、包层和涂层的每种(共)聚合物都是疏水性的，并且特征为极低的吸水性。在潮湿环境中，它们在尺寸和光学上非常稳定。这些是长期植入应用的强制性条件。与大多数POF一样，本发明的POF与GOF相比不是脆性的。出于安全原因，这一点非常重要，因为一定要不惜任何代价避免使患者体内的光纤断裂。本发明的POF非常柔韧，并且可以被弯曲到非常小的弯曲半径(R)。根据EN45502-2-1:2014的“ActiveImplantableMedicalDevice[有源植入式医疗设备]”(第2-1部分)，根据本发明的光学引线(包括封闭在外管中的一根或多根光纤)耐得住在2Hz频率下90°±5°弯曲超过47,000次而不断裂。本发明的POF的机械柔韧性与大约为0.7的数值孔径NA以及大约为52度至53度的对应临界角θc(参见图2(d))的高值相结合，这允许即使弯曲成小弯曲半径(R)时也允许保持POF的波导功能(参见图2(c))。例如，在弯曲半径R＝2mm时，本发明的POF相对于直光纤的光学损耗可以小于2％。光纤的高柔韧性加上低弯曲损耗有利于与AIMD一起使用，因为·光纤在植入期间可能需要折叠和弯曲，以适应障碍物，·在光纤插入组织联接单元的方向与光纤朝向封装件位置延伸的方向之间可能形成角度，因此可能在光纤中形成锐角，以及·患者的运动可能使光纤弯曲，并且仅具有低弯曲损耗的光纤才能避免这种运动期间的功率传输变化。衰减损耗与大多数POF一致(参见图3)，并且考虑到AIMD中POF的长度限制(一般不超过40cm至50cm)，衰减损耗是可接受的。由于上文讨论的高NA值，联接损耗被最小化。用于在AIMD的应用中使用的最后一个障碍(即抛光时POF端部的截面表面被磨损)通过包括涂层(33)得以解决。通过使夹在芯(31)与涂层(33)之间的包层(32)如此机械地稳定，本发明的POF可以被抛光以达到期望的表面光滑度，这是降低连接器层面处的功率损耗所需要的。因此，本发明的POF的第一端和/或第二端优选地被抛光、优选地被机械地抛光、化学地抛光或机械化学地抛光。更优选地，它们被机械地抛光至期望的表面光洁度。光学引线(35)在实践中，POF很少松散植入，因为它太薄(外径<530μm)，很难处理。通常，如图1(d)、图5(a)和图5(b)以及图7所展示，一根或多根根据本发明的POF被封闭在外管(35t)中。在外管中封闭了多于一根POF的情况下，优选地能够在其两端处识别每根POF。这对于确保联接到几根POF之一的第一端的光源联接到同一POF的第二端处的对应设备(PV电池或光电探测器)而言非常重要。例如，POF可以用预定义的编码着色。这可以通过使用着色涂层(33)或者替代性地与透明涂层(33)结合的着色包层来实现。替代性地，或与之相伴地，外管可以设置有着色线或者可以具有非旋转截面，包括例如沿其长度延伸的凹槽或突起，从而允许识别正确连接POF的两端所需的取向。在又一个优选实施例中，光学引线(35)通过在外管(35t)或光学引线的一根或多根聚合物光纤的涂层(33)上包括X射线可见添加剂(比如BaSO4)而对X射线可见。在图5(a)所展示的实施例中，外管可以是护套的形式，其封闭可以在护套内彼此接触的一根或多根POF。在图5(b)所展示的替代性实施例中，外管可以拉挤成型，内嵌单独的POF。在图5(c)所展示的优选实施例中，外管(35t)是杆件，该杆件包括许多在杆件的整个长度上延伸的平行长形孔口，孔口的直径与POF的几何形状相匹配，POF可以被单独引入每个孔口中。在该实施例中，POF的涂层(33)必须具有良好的润滑性，以允许将POF平滑地插入长形孔口中。外管(35t)可以由聚合物制成，优选地由柔性聚合物(比如弹性体)制成。例如，管可以由硅树脂制成。当然，像所有其他部件一样，外管材料对于医疗应用必须是生物相容的。图7示出了光学引线的不同实施例，包括图6所展示的多根POF。AIMD如图1(a)所展示，本发明的POF专门设计用于与光电有源植入式医疗设备(AIMD)一起使用，该有源植入式医疗设备包括：封装单元(50)；组织联接单元(40)，该组织联接单元包括电极和/或光极；以及光学引线(35)，该光学引线包括一根或多根POF(30)。如图1(b)部分地所示，封装单元(50)由壳体(50h)形成，该壳体限定内部空间，该内部空间封闭一个或多个光学部件，包括一个或多个发光源(21L)、光传感器、微光学器件部件(例如，透镜)、用于控制一个或多个发光源和/或处理从光传感器接收到的任何信息的电子单元(例如，模拟和/或数字电路)、以及用于为至少一个发光源和电子单元供电的电源。发光源(21L)至少发射波长λI在380nm至1800nm之间、优选地在600nm至1500nm之间、更优选地在700nm至900nm之间的光。在WO2018068807描述了适合于本发明的封装单元的示例。组织联接单元(40)通常还可以包括光学部件。如果组织联接单元包括电极，则这些电极可以通过将光能传输到定位在组织联接单元的连接器(40c)中的光伏电池并将光能转换成电能并将电能传导到电极来激活。光学部件还可以包括光电传感器或发光源，该发光源至少发射波长λI在380nm至1800nm之间、优选地在600nm至1500nm之间、更优选地在700nm至900nm之间的光。组织联接单元的发光源可以用作例如反馈信号。组织联接单元还可以设置有光极。如图1(c)所展示，如果要治疗的组织是神经，则组织联接单元(40)可以是包括支撑件的袖套的形式，该支撑件可以围绕要治疗的神经卷绕，其中电极接触所述神经或者光极指向所述神经。在PCT/EP2017/081408中描述了适合于本发明的袖套电极的示例。其他几何形状适用于治疗其他组织，并且在本领域中是众所周知的。本发明不限于组织联接单元的任何特定几何形状。封装件(50)与组织联接单元(40)之间的光学通信由包括一根或多根根据本发明的POF的光学引线(35)保证。光学引线(35)具有最高达大约40cm或50cm的长度，并且具有极好的柔韧性，能够弯曲成小于2mm的半径而不会断裂。POF本身的光学损耗可以归因于衰减损耗(如图3所展示)和弯曲损耗(参见图2(b))，这两种特性在上文讨论过并且当使用根据本发明的POF时，即使在弯曲半径低至2mm时也被认为是可接受的。光学引线(35)的第一端和第二端必须与封装件(50)和组织联接单元(40)的光学部件光学通信地连接。因此，必须对光学引线(35)至封装件(50)和组织联接单元(40)的连接器(40c，50c)进行优化，以确保与封装件(50)和组织联接单元(40)的光学部件完美对准。在PCT/EP2018/073426和WO2015164571中描述了光学引线(35)与封装件(50)之间的连接器(50c)的示例。在WO2019042553中描述了光学引线(35)与组织联接单元(40)之间的连接器(40c)的示例。对于给定的一组连接器(40c，50c)和光学部件，联接损耗是由于光纤的NA以及每根POF第一端和第二端的表面光洁度导致的。对于根据本发明的POF，大约0.7或更高的NA确保联接损耗受到限制，并且由于涂层(33)对包层(32)和芯(31)的稳定作用，POF的端部可以被机械地抛光到期望的表面光洁度，以减少由于表面光洁度差而导致的联接损耗。例如，封装件(50)可以包括发光源(21L)，并且组织联接单元(40)可以包括与电极导电连通的光伏电池。光学引线(35)必须将由发光源(21L)提供的光能以尽可能小的损耗传输到光伏电池。这可以通过本发明的POF来实现。进一步地，组织联接单元(40)可以设置有反馈光源，该反馈光源联接到电极并且当电极接收电流时被激活。由该反馈光源发射的反馈光必须以尽可能小的损耗传输到定位在封装件(50)中的光电传感器。这也可以通过本发明的POF实现。在此实施例中，优选地使用两根不同的POF，一根用于将封装件(50)的发光源(21L)联接到组织联接单元(40)的光伏电池，并且另一根POF用于将组织联接单元的反馈光源联接到封装件(50)的光电传感器。两根(或更多根)POF聚集在外管(35t)中以形成光学引线。由于光学引线很容易扭曲，因此将每根POF的第一端和第二端联接在连接器(40c，50c)中的正确位置非常重要，以避免将光伏电池光学地联接到光电传感器而不起任何作用。如上所讨论的POF的着色有助于技术人员将单独的POF的端部联接到这些端部在连接器(40c，50c)中的对应位置。在优选实施例中，AIMD包括如图1(c)所展示的袖套电极单元，该袖套电极单元包括光伏电池，并且包括：·支撑片(43)，该支撑片不导电并且具有内表面和与该内表面隔开一定厚度的外表面，其中，该支撑片围绕纵向轴线(Z)卷绕，形成大致圆柱形几何形状的袖套，使得该内表面的至少一部分形成该袖套的内部，并且使得该外表面的至少一部分形成该袖套的外部，·至少一个第一连接器(40c)，该至少一个第一连接器包括电极触点，该电极触点暴露在该袖套的内表面，并且其中，·该光伏电池光学地联接到该聚合物光纤的第二端，并且通过该聚合物光纤联接到发光源(21L)，并且电联接到该电极触点。对于组织的光治疗，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。光发射器可以是斜边光纤或联接到透镜的光纤的形式，以将光束聚焦在要治疗的组织的精确区域上。替代性地，光发射器可以是一个或多个发光源，比如发光二极管(LED)、竖直空腔表面发射激光器(VCSEL)或另一种类型的激光二极管。发光源可以以与上文讨论的电极类似的方式由电流供电。当前第1页12当前第1页12
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