JP2004513681A - Apparatus and method for measuring and communicating biological parameters - Google Patents

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Abstract

脳、組織または他の器官のパラメータを測定して通信するための装置及び方法を開示する。本発明は、関心のあるパラメータを検知するためのセンサを含む。センサはプローブの遠端に配置することが好ましい。好適な実施形態では、センサは、受動システムが外部電源から電力を受け取ったときに、圧力または温度測定を行ない、かつ測定値を主治医に通信することを可能にする受動システムの一部である。別の実施形態では、センサは、長期エネルギ源と、圧力または温度測定を定期的にまたは要求により行ない、次いで測定値を要望通りに主治医に通信することを可能にする格納システムとを有するシステムの一部である。本発明はまた、一実施形態で、脳、組織、または他の器官のパラメータを測定して通信する方法をも含む。本方法は、関心のあるパラメータを検知するセンサを提供するステップと、関心のあるパラメータを検知することのできる脳、組織、または他の器官内またはその付近にセンサを移植するステップと、パラメータを表示し、処理し、あるいは措置を講じさせることのできる反応装置を提供するステップと、関心のあるパラメータを検知するステップと、検知されたパラメータを反応装置に通信するステップと、パラメータを表示しまたは処理しあるいはパラメータに応答して措置を講じさせるステップとを含む。Disclosed are devices and methods for measuring and communicating parameters of the brain, tissue or other organs. The invention includes a sensor for detecting a parameter of interest. Preferably, the sensor is located at the far end of the probe. In a preferred embodiment, the sensor is part of a passive system that allows pressure or temperature measurements to be taken and communication of the measurements to the attending physician when the passive system receives power from an external power source. In another embodiment, the sensor is a system having a long-term energy source and a storage system that allows pressure or temperature measurements to be taken regularly or on demand, and then communicates the measurements to the attending physician as desired. Part. The invention also includes, in one embodiment, a method of measuring and communicating parameters of a brain, tissue, or other organ. The method includes providing a sensor that senses a parameter of interest; implanting the sensor in or near a brain, tissue, or other organ capable of sensing the parameter of interest; Providing a reactor capable of displaying, processing or taking action; sensing a parameter of interest; communicating the sensed parameter to the reactor; displaying the parameter or Processing or taking action in response to the parameter.

Description

【0001】
(発明の属する技術分野)
本発明は、脳、組織または他の器官のパラメータ、特に、脳内の頭蓋内圧力もしくは温度または両方を測定し、かつ通信するための装置及び方法に関する。
【0002】
(従来の技術)
一般的な成人は、脳内に約25ccの脳室で合計して約120〜150ccの(脳脊髄液)CSFを有する。一般的な成人はまた約500cc/日のCSFを生成し、その全てが連続的に血流内に再吸収される。
【0003】
様々な条件がCSFの圧力を、しばしば亢進しかつ危険となるように変動させ得る。例えば、水頭症は脳室または脳の窩洞内のCSFの過度の蓄積状態である。水頭症は、正常なCSFの循環を妨げる先天的状態から、またはCSFの再吸収における問題の結果として発生し得る。
【0004】
水頭症によるCSFの過度の蓄積は、脳に対する圧力亢進を引き起こす。原因が何であれ、時間が経つにつれて、CSF圧力の亢進は脳組織を損傷させる。過剰なCSFを身体の別の領域に短絡させることが治療上有益であり、一般的に患者を完全かつ活動的な生活に導けることが明らかになった。
【0005】
水頭症の状態を治療するために、CSFを身体内のある位置から、例えば、腹膜腔または心房へ移送する導管としてシャントが使用される。CSFを脳室から身体の別の部分へ移送する典型的なシャントは、脳室カテーテル、バルブ及び遠位カテーテルから成る。CSFシャントは、また流体を脊椎から腹膜腔など身体の別の部分に移送するためにも存在する。
【0006】
過剰なCSFを脳室から連続的に排出するシステムの例として、カリフォルニア州ゴレタのメドトロニックPSメディカルによって製造販売され、かつ1985年12月24日にルドルフ・R・シュルテ、ゲアリ・P・イースト、マーガ・M・ブライアント及びアルフォンス・ハインドルに付与された「Flow Control Valve」と称する米国特許第4,560,375号に開示されたデルタ(登録商標)シャント及びCSF−流量制御シャントアセンブリがある。そのようなシステムは、患者の脳内の脳室4に配置されたドレナージカテーテル2を使用する(図1)。ドレナージカテーテル2はバルブ6に接続される。脳室または心房カテーテル8がバルブ6に接続される。腹膜腔または心房カテーテル8は、過剰なCSFを排出するために患者の腹膜または心房にそれぞれ配置される。これらのシステムの全部が、過剰なCSFを患者の脳室からドレナージカテーテル2を通して身体の別の部分に連続的に移送する。しばしば少なくともある時間にわたって頭蓋内圧亢進がある頭部外傷のある患者の場合、脳内の正常なCSF圧力を維持するために、CSFを通常外部装置に連続的に排出することがしばしば望ましい。
【0007】
過剰なCSFを外部装置に連続的に排出するシステムの例としては、カリフォルニア州ゴレタのメドトロニックPSメディカルによって製造販売されたベッカーシステム(登録商標)及びEDMドレナージシステム(登録商標)がある。過剰なCSFを連続的に排出するシステムの別の例が、1988年3月15日にウィリアム・S・トレミュリスに発行された「External Drainage Antisphon Device」と称する米国特許第4,731,056号に示されている。さらなるそのようなシステムが、1998年6月30日にジョン・A・クリューガー、ケビン・M・イエーガー、及びヘルムート・W・C・ローゼンバーグに発行された「External Drainage Shunt」と称する米国特許第5,772,625号に開示されている。
【0008】
(発明の要約)
脳、組織または他の器官のパラメータを測定して通信するための装置を開示する。本発明は、関心のあるパラメータを検知し、次いで検知されたパラメータを外部装置に通信し、そこでパラメータを表示し、処理し、あるいは措置を講じさせることができる。本発明は、生理学的パラメータの長期的かつ安定した測定及び通信を行なうことを可能にする。好適な実施形態では、該装置は脳、組織、または他の器官のパラメータを測定して通信する。特に、頭蓋内圧、脳、組織もしくは他の器官内におけるCSFの圧力または温度を測定して通信するための装置を開示する。
【0009】
本発明は、圧力、頭蓋内圧、CSF圧力または温度を検知するセンサを含む。センサはプローブの遠位に配置することが好ましく、かつ脳の実質または脳室など、測定を希望する脳、組織または他の器官の領域に配設することが好ましい。
【0010】
好ましい実施形態において、センサは、受動システムが外部電源から電力を受け取ったときに圧力または温度の測定を行い、かつ主治医に通信することを可能にする受動システムの一部である。外部電源から電力を受け取りかつ圧力測定値を通信する受動システムの部分は、患者の頭蓋またはその隣に配置することが好ましく、センサは測定を行なうことを希望する領域またはその付近に配置する。
【0011】
受動システムは、受動システムに電力を提供する外部装置と結合する。この電力は、センサの検知動作を付勢し、検知された情報を受動システムから外部装置へアップロードするために使用される。その結果、外部電源に結合されたときに、受動システムは測定することができ、圧力及び温度測定値などの測定された生理学的パラメータをセンサから外部装置にアップリンクする。
【0012】
別の実施形態において、センサは、長期エネルギ源及び圧力または温度測定を定期的または要求により行い、測定値を格納し、次いで要望通りに主治医に通信することを可能にするシステムを有するシステムの一部である。電力を提供し、圧力または温度測定値を格納し、圧力または温度測定値を通信するシステムの部分は、患者の鎖骨下部位またはそれに隣接して配置することが好ましい。
【0013】
長期エネルギ源は、再充電可能とすることができる。長期エネルギ源からのこの電力は、センサの検知動作を付勢し、圧力または温度測定値を格納し、検知された圧力または温度情報をシステムから外部装置へアップロードするために使用される。
【0014】
本発明の別の実施形態においては、検知されたパラメータは、CSFシャントまたはドレナージシステムのポンプまたはバルブを制御するために使用される。本実施形態において、ポンプまたはバルブは、脳室内に配置されるカテーテルとCSFを身体内の1つの位置から別の位置に移送する導管として使用されるシャントとの間に配置される。検知されたCSF圧力に応答して、ポンプが作動してCSF液をくみ出し、又はバルブが開いてCSF液が排出する。
【0015】
一実施形態において、本発明は、また、脳、組織または他の器官のパラメータを測定し、かつ通信するための方法を含む。本方法は、関心のあるパラメータを検知するセンサを提供するステップと、関心のあるパラメータを検知することのできる脳、組織または他の器官のターゲット内またはその付近にセンサを移植するステップと、パラメータを表示し、処理し、あるいは措置を講じさせることのできる反応装置を提供するステップと、関心のあるパラメータを検知するステップと、検知されたパラメータを反応装置に通信するステップと、パラメータを表示または処理しあるいはパラメータに応答して措置を講じさせるステップとを含む。本方法の一実施形態においては、関心のあるパラメータは頭蓋内圧、脳、組織または他の器官内のCSFの圧力または温度である。また、本方法の別の実施形態においては、センサを提供するステップは、本書で記載するようなセンサを提供することを含む。さらに、本発明の別の実施形態では、本方法はポンプまたはバルブを有するCSFシャントまたはドレナージシステムを提供するステップと、パラメータに応答して措置を講じさせるステップはポンプまたはバルブを制御するステップと、を含む。
【0016】
本発明における一実施形態の別の目的は、電池または電力用コンデンサなどの連続電力源を必要とせず、圧力、頭蓋内圧、CSF圧力または温度などの生理学的パラメータを測定するためのシステム及び方法を提供することである。
【0017】
本発明における一実施形態の別の目的は、圧力や温度測定値のような検知された生理学的パラメータを外部装置へ通信するための装置及び方法を提供することである。
【0018】
本発明の別の実施形態において、本発明の目的は、後で外部装置にアップロードする検知された圧力または温度測定値等の検知された生理学的パラメータを格納するシステム及び方法を提供することである。
【0019】
本発明のさらに別の実施形態において、本発明の目的は、検知された生理学的パラメータに応答して、能動的に措置させるようにするシステム及び方法を提供することである。特に、本発明の別の実施形態において、本発明の目的は、CSFシャントまたはドレナージシステム及びCSF圧力測定値に応答して、そのようなシャントまたはドレナージシステムを調整するために能動的に情報を提供することである。
【0020】
本発明の別の実施形態において、本発明の目的は、センサを移植するために一度だけ組織を切開することを必要とし、その後閉じられ、移植されたセンサで関心のあるパラメータの長期監視を達成しながら治療することを可能にする、生理学的パラメータ、特に、脳パラメータのセンサを提供することである。
【0021】
本発明の別の実施形態における本発明の目的は、電池に頼らずに動作し、それにより電池寿命に頼らずに動作し続ける、関心のある生体パラメータに関する情報を提供する移植可能な装置を提供することである。
【0022】
本発明のこれら及び他の目的は、ここに含まれる発明の説明から、さらに詳しくは図面を参照することにより、明瞭になるであろう。説明全体を通して、同様の要素は同様の参照番号で言及する。さらに、ここに含まれる説明の変形を当業者が思いつき、また、依然として本発明の範囲に属することは明らかである。さらに、本発明の方法は、提示するシステムまたは装置により実施することができ、あるいは当業者にとって明瞭になる他のシステム及び装置により実施できることが明らかである。したがって、本方法の実施は、提示する特定のシステム及び装置による実施のみに限定するつもりはない。
【0023】
(発明の詳細な説明)
本発明を具体化する装置を図2に示し、一般的に10と表示する。装置10は、移植されたプローブ12及び外部装置14を含む。プローブ12は、センサ16、プローブ電子回路18及びプローブコイル20を含む。外部装置14は、外部コイル22、外部電子回路24、電源26及びユーザ通信システム28を含む。
【0024】
図3及び4に示す本発明の好ましい実施形態において、プローブ12は、近端30、遠端32及び中心軸34を含む。センサ16は、遠端32に配置することが好ましい。センサ16は、頭蓋内圧など圧力を検知することが可能なセンサである。そのようなセンサの一例が、本発明と同一譲受人に譲渡された「Intractranial Monitoring and Therapy Delivery Control Device,System and Method」と称するキース・A・ミーゼル及びリー・スタイロスによる米国特許同時係属出願第09/299,774号に見られる。
【0025】
プローブヘッド36は、近端30に配置される。好ましい実施形態においては、プローブヘッド36は形状的におおよそ円板状であり、埋込みプローブコイル20を含む。プローブコイル20は誘導性コイルである。図3及び4に示す一実施形態において、プローブコイル20はプローブヘッド36の面内で軸34の周りに巻き付けられる。プローブヘッド36は下面38及び外縁40を含む。
【0026】
図3及び4の実施形態では、プローブ電子回路18は、プローブヘッド36の下面38に取り付けられた電子回路ケース42内に格納される。電子回路ケース42は、周面44及び下面46を有する。電子回路ケース42は、軸34を中心としてプローブヘッド36より小さい直径を持つ円筒形であることが好ましい。
【0027】
図3及び4に示す通り、センサ16は電子回路ケース42から離される。これは、電子回路ケース42の下面46に接続された本体48の遠端にセンサ16を配置することにより達成することが好ましい。本体48は、チタンまたはポリウレタンのような硬質の生体適合性プラスチックなどの剛性材料から作ることができる。代替的に、本体48は、その組成により本質的に軟質であるかあるいはその構造設計によって軟質となるように設計されたポリウレタンなどの軟質の身体適合性プラスチックなどの可撓性材料から作ることができる。剛性または可撓性いずれのケースでも、本体48の材料は、身体適合性があり、かつ当該技術上よく理解される通り、希望に応じて様々な程度に可撓性または剛性である金属、プラスチック、セラミックまたは他の材料とすることができる。
【0028】
本体が剛体である実施形態において、センサ16は、電子回路ケース42に対して固定位置に配置される。図9に示す実施形態のように、本体48が可撓性である場合には、脳、組織または身体内のどこであれ他の器官内の希望する位置にセンサ16を配置することができる。特に、本体48が可撓性である場合には、センサ16から電子回路ケース42までの距離が例えば運動により変化する場所にセンサ16を配置することができる。
【0029】
さらに、本体48が可撓性である場合には、本体48が剛性である場合にはセンサ16を配置することが難しい領域にもセンサ16を配置することができる。例えば、本体48が可撓性である場合、硬膜と頭蓋との間の希望する位置まで硬膜と頭蓋との間でセンサ16を「滑動」することができる。
【0030】
さらに別の実施形態において、「ボディバス(body bus)」として知られるシステムを介してセンサ16を電子回路ケース42に接続することができる。「ボディバス」は、患者自身の身体がセンサ16と電子回路ケース42との間の相互接続を提供する遠隔測定システムである。そのような「ボディバス」通信システムの一例が、1991年1月29日及び1992年5月19日にヘルマン・D・フンケに発行され、それぞれ「Body Bus Medical Device Communication System」及び「Acoustic Body Bus Medical Device Communication System」と称する米国特許第4,987,897号及び第5,113,859号に挙げられており、これらの教示の全体を参照によってここに組み込む。代替的に、ゲーデケの米国特許第5,683,432号に記載された無線周波遠隔測定方法を使用して、センサ16を電子回路ケース42にリンクすることができる。
【0031】
センサ16は、その測定値を標準化センサからの測定値と比較することによって、製造現場で較正することが好ましい。各センサ16に独特の較正係数を計算し、センサ16によって測定された生理学的パラメータの正確な報告を達成するための測定後に処理する目的のために、外部装置14、センサ16、プローブ電子回路18、記憶装置78またはマイクロプロセッサ102に格納する。
【0032】
プローブ12は生体内に挿入されるのため、プローブ12はプローブ12内への体液の侵入を防止するために密閉封止しなければならない。
【0033】
図3及び4に示したより好ましい実施形態では、近端30を患者の頭蓋50のすぐ外側に配置するか、あるいは頭蓋50内に組み込む。これは、軸34を中心にして電子回路ケース42が持つより大きい直径のプローブヘッド36を作成することによって達成することが好ましい。次に、プローブ12を配置するために、電子回路ケース42(図5)の直径と同じ程度の直径を持つ穴52を頭蓋50にあける。穴52は頭蓋50を完全に貫通し、かつ電子回路ケース42の直径と同一直径を持つ必要がある。プローブ12のセンサ16及び本体48を、電子回路ケース42が穴52に接触するまで穴52内に配置する。次いで電子回路ケース42を穴52と位置合せし、プローブヘッド36の下面38が頭蓋50と接触するまで穴52内に押し込む。電子回路ケース42は、穴52内に完全に伸長しないように寸法を定めなければならない。
【0034】
代替的に、電子回路ケース42の周面44の周りにねじ山を配置することができる。本実施形態では、穴52は、電子回路ケース42のねじ山と合致するねじ山を持つねじ穴である。電子回路ケース42を上述のように穴52と接触させる。しかし、電子回路ケース42を穴52内に押し込む代わりに、電子回路ケース42を穴52内にねじ込む。
【0035】
図6に示すさらに別の実施形態では、プローブヘッド36の外縁40にねじ山を配置する。穴52は、プローブヘッド36の直径とおおよそ同一の直径を持つように寸法を定める。本実施形態においても、穴52はプローブヘッド36のねじ山に対応するねじ山を有する。プローブ12を配置するために、プローブ12のセンサ16、本体48及び電子回路ケース42を、プローブヘッド36の外縁40が穴52に接触するまで穴52内に配置する。次いで、プローブヘッド36を穴52と位置合せし、プローブヘッド36が、例えば、頭蓋50と面一になるように希望する向きになるまで穴52内にねじ込む。この実施形態では、電子回路ケース42はプローブヘッド36と同一直径を持ち、あるいは持たなくても良い。
【0036】
図7に示す別の実施形態では、プローブヘッド36は電子回路ケース42に接続されているが、そこから離される。この実施形態では、電子回路ケース42は頭蓋50にあけられた穴52を通して取り付けられ、本体48とセンサ16は、ここで記載する全ての変形により依然として電子回路ケース42に取り付けられる。しかし、この実施形態では、プローブヘッド36とプローブコイル20は、頭蓋50の上または中ではなく、患者の皮膚の下に移植される。プローブヘッド36は、ねじ、接着剤、または当業者が思いつく他の手段によって患者の頭蓋50に取り付けることができる。代替的に、穴52とは別の穴を頭蓋50にあけてプローブヘッド36を受容することができる。プローブヘッド36を別の穴内に配置する場合、プローブヘッド36は、プローブヘッド36の外縁40に配置されたねじ山を持つことができ、別の穴は、プローブヘッド36のねじ山に対応するねじ山を持ち、プローブヘッド36の直径とおおよそ同一の直径を持つように寸法を定める。本実施形態では、プローブ12を配置するために、プローブ12のセンサ16、本体48及び電子回路ケース42を穴52内に配置する。次に、プローブヘッド36を上述の通り頭蓋50に取り付ける。
【0037】
図8及び9に示すさらなる実施形態においては、直径「A」の開口56を有するバー穴リング54を頭蓋50の穴52に配置する。バー穴リング54は頭蓋50の骨にねじ込むか、あるいは他の方法で頭蓋50にバー穴リングについて周知のように取り付けることができる。本実施形態では、プローブヘッド36はバー穴リング54の開口56の直径「A」にほぼ等しい直径を有する。プローブヘッド36は、摩擦、生体適合性接着剤または当業者が思いつく他の手段等の手段により所定の位置に配置することのできる開口56内に配置される。
【0038】
図8の実施形態では、本体48は剛性であるので、センサ16はプローブヘッド36から固定の距離または固定の関係に配置される。図9の実施形態では、本体48は可撓性である。この実施形態では、センサ16は開口56を通して希望の位置に配置される。
【0039】
図10に示すさらなる実施形態では、プローブヘッド36はプローブ電子回路18の全部または一部を含むことができる。この実施形態では、電子回路ケース42を持つ必要がない。したがって、センサ16は剛性または可撓性の本体48を通してプローブヘッド36に直接取り付けることができる。使用時に、頭蓋50に穴52をあけ、センサ16を穴52から希望の位置に配置する。次いで、プローブヘッド36は上述した通り頭蓋50に取り付けることができる。
【0040】
この実施形態の変形では、プローブヘッド36を穴52から離して配置することができる。例えば、プローブヘッドは、鎖骨下の皮膚の下または腹部のRF電源の移植可能な神経学的シミュレータを配置するための一般的部位に配置することができる。この実施形態では、センサ16が穴52に対して動かないように、バー穴リングを使用して頭蓋50に本体48を配置する必要がある。さらに、ここに記載する実施形態のいずれでも、プローブ電子回路は本体48内に全部または一部を配置することもできる。
【0041】
プローブ電子回路18は、センサ電子回路58及び送信器60を含む。センサ電子回路58はセンサ16に接続され、センサ16に電力を提供し、センサ16に測定を行なうように指示し、センサ16からの検知された測定信号を処理し、検知された信号をデジタル信号に変換する。デジタル信号は送信器60に渡されることが好ましい。
【0042】
送信器60は、センサ電子回路58及びプローブコイル20に接続される。プローブコイル20は、以下で説明するようにアンテナとして働く。送信器60及びプローブコイル20は、センサ16によって決定された圧力及び温度情報を遠隔測定法によって外部装置14に通信する。遠隔測定システムの例は、1997年11月4日にスティーブン・D・ゲーデケ、グレゴリー・J・ハウブリッヒ、ジョン・G・カイメル及びデビッド・L・トンプソンに発行された「Adaptive,Performance−Optimizing Communication System for Communicating with an Implanted Medical Device」と称する米国特許第5,683,432号、1998年5月19日にエドウィン・G・ダフィン、デビッド・L・トンプソン、スティーブン・D・ゲーデケ及びグレゴリー・J・ハウブリッヒに発行された「World Wide Patient Location and Data Telemetry System for Implantable Medical Devices」と称する米国特許第5,752,976号、1998年12月1日にスティーブン・D・ゲーデケ、グレゴリー・J・ハウブリッヒ、ジョン・L・カイメル、及びデビッド・L・トンプソンに発行された「Adaptive,Performance−Optimizing Communication System for Communicating with a Implanted Medical Device」と称する米国特許第5,843,139号及び1999年5月18日にスティーブン・D・ゲーデケに発行された「System and Method for Deriving Relative Physiologic Signals」と称する米国特許第5,904,708号に示されており、これらの教示の全体を参照によってここに組み込む。プローブ12と外部装置14との間における通信の他の代替手段として、少数の選択肢を挙げると、振幅シフトキーイング(ASK)、二相位相シフトキー(BPSK)または四相位相シフトキー(QPSK)がある。
【0043】
さらに好ましい実施形態では、プローブ電子回路18は、AC/DC変換システム62(図11)を含む。プローブコイル20はAC/DC変換システム62に接続される。プローブ電子回路18は電力を外部装置14からプローブに送ることを可能にしてプローブ12を付勢し、かつ、同時にプローブ12が検知した生理学的パラメータをプローブ12から外部装置14にアップリンクすることを可能にする。この同時の電力伝送と情報のアップリンクは、当業者にはよく理解される通り吸収変調として知られる技術によって行なうことが好ましい。
【0044】
本実施形態において、AC/DC変換システム62は整流器66及び調整器68を含む。プローブコイル20は、以下で説明するように外部装置14の外部コイル22に誘導結合される。プローブコイル20と外部コイル22との間のこの誘導結合が、プローブコイル20に電力を提供する。この電力は交流の形を取る。好ましい実施形態では、このAC電流は約175kHzの周波数を持つが、希望に応じて他の周波数を使用することができる。
【0045】
整流器66はプローブコイル20に接続されて、プローブコイル20から受け取ったAC電力をDC電力に変換する。整流器66は当該技術上よく理解されている全波整流器であることが好ましいが、同じく当該技術上よく理解されている他の整流システムとすることができる。DC電力は、例えば、外部コイル22に対するプローブコイル20の相対運動のためプローブコイル20から受け取る電力の変動にも関わらず、比較的一定したDCレベルを確実にする調整器68に通される。このやり方で、調整されたDC電力がプローブ電子回路18を付勢するために提供される。
【0046】
別の実施形態(図12)では、プローブ電子回路18は上述したAC/DC変換システム62を含み、さらに一時エネルギ源64を含む。プローブコイル20は再びAC/DC変換システム62に接続される。プローブコイル20は外部コイル22に誘導結合される。
【0047】
この実施形態では、一時エネルギ源64はAC/DC変換システム62に接続される。一時エネルギ源64は再充電可能な電池、または、例えば、1@fなど小さい容量を有する「スーパコンデンサ」などの電力用コンデンサの形を取ることが好ましいが、希望に応じてより大きい、またはより小さい容量を使用することができる。
【0048】
プローブコイル20と外部コイル22との間の誘導結合は、プローブコイル20に電力を提供し、かつ、AC/DC変換システム62を通して一時エネルギ源64を充電する。一時エネルギ源64は、次いで、プローブ電子回路18を付勢するためにエネルギを提供する。
【0049】
好ましい実施形態(図11)におけるプローブコイル20は、センサ16からの情報を外部装置14に送信するために送信器60に接続されたアンテナとしても働く。この役割において、プローブコイル20は上述の通り外部装置14から電力を受け取るための誘導コイルとして働くことに加えて、アンテナとしても働く。上述の通り、プローブコイル20はコイルであるので、プローブコイル20がアンテナとして働くとき、プローブコイル20はコイルアンテナとなる。
【0050】
好ましい実施形態では、プローブコイル20は、外部22と誘導結合して外部装置14から電力を受け取る機能及び送信器60から外部装置14に情報を送信する機能の両方を果たす。図13に示す別の実施形態では、これらの2つの機能は分離される。この別の実施形態では、プローブコイル20は外部コイル22と誘導結合して外部装置から電力を受け取る機能のみを果たす。しかし、圧力または温度情報を送信器60から外部装置14に送信する機能を果たすプローブアンテナ70が設けられる。
【0051】
図12の実施形態では、図14に示すように、プローブコイル20が外部コイル22に誘導結合されるときに、プローブコイル20は外部コイル22を通して外部装置14からエネルギ72のダウンバーストを受け取る。一時エネルギ源64を充電させるために、エネルギ72のダウンバーストは指定された時間、例えば、約5秒間持続することが好ましいが、希望に応じてより長い時間またはより短い時間を使用することができる。エネルギ72のこのダウンバーストは整流器66及び調整器68によって調整DC電圧に変換され、上述の通りプローブ電子回路18に一時エネルギを提供するために一時エネルギ源64を充電する。
【0052】
プローブコイル20が外部コイル22に誘導結合され、プローブ12が外部装置14から電力を受け取るとき、または、一時エネルギ源64が充電された後、センサ電子回路58はセンサ16に圧力または温度を検知させて、検知された圧力または温度をセンサ電子回路58に通信するように指示する。センサ電子回路58は、検知された圧力または温度情報を処理してそれを送信器60に渡し、そこで圧力または温度情報は、遠隔測定法により送信器60から外部装置14に送信することのできる形に変換される。次いで、圧力または温度情報は、送信器60及びアンテナとして働くプローブコイル20またはプローブアンテナ70のいずれかから外部装置14に送信される。外部装置14は、アンテナとして働く外部コイル22または外部装置アンテナ94及び好ましく外部装置4に配置された受信器74を通して、送信された圧力または温度情報を受信する。
【0053】
圧力または温度を検知してそれを外部装置14に送信するこのプロセスは、プローブ12が外部装置14から電力を受け取る限り、もしくは一時エネルギ源64が電力を持ち続ける限り、または希望するならばより短い時間続けることができる。圧力または温度を検知し、かつ、検知された圧力または温度を通信する要望が充分に多数回発生して、一時エネルギ源64の電力容量を超えるほどである場合、電力を上述の通り再び外部装置14からダウンロードすることができる。その結果、一時エネルギ源64は再充電され、検知及び送信プロセスは上述の通り続行される。
【0054】
プローブ12の好ましい実施形態は、プローブ12に長期電源を持たない受動システムである。その結果、プローブ12は、圧力または温度を測定して通信するための比較的低コストの装置である。この実施形態は、圧力または温度の「実時間」スナップショットを可能にする。
【0055】
代替的に、図15に示すように、プローブ電子回路18に電力を供給するために長期電源76を設けることができる。長期電源76は、再充電可能かまたはそうでない電池、または当該技術上よく理解されている「スーパコンデンサ」などの電力用コンデンサの形を取ることができる。長期電源76は、比較的長期間プローブ12に電力を供給するのに充分な容量を持たなければならない。長期電源76を使用する場合、一時エネルギ源64は長期電源76に置換される。以下で説明するように、記憶装置78が存在する場合、長期電源76は記憶装置78にも電力を提供することができる。
【0056】
好ましい実施形態(図11)では、外部装置14は、外部コイル22、外部電子回路24、電源26及びユーザ通信システム28を含む。電源26は、外部電子回路24及びユーザ通信システム28を作動させるための電力を提供し、かつ外部コイル22に電力を提供し、それはプローブコイル20との誘導結合を通してプローブ12に渡される。電源26は、電池または当該技術上よく理解される通りACライン電力を整流し濾波してDC電圧を生成するような手段によって電力を提供するように適応された通常の線電流のいずれかとすることができる。
【0057】
外部電子回路24は、受信器74を含むことが好ましいが、受信器74は外部装置14に接続された別個の構成要素とすることができる。受信器74は、送信器60によって送信されかつアンテナとして働く外部コイル22によって受信された圧力または温度情報を受信して処理する。
【0058】
ユーザ通信システム28は、受信器74に接続される。ユーザ通信システム28は、受信器74によって受信された圧力または温度情報を表示するかまたは他の仕方でユーザに通信する表示システム80を含むことが好ましい。ユーザ通信システム28は、圧力または温度情報を医師または他のユーザに表示する表示画面82を含むことができる。代替的に、ユーザ通信システム28は、外部装置14から、当該技術上よく理解されている通り直接接続82によりまたは遠隔測定法88を通してインターネットにより、またはモデムを通して、携帯情報端末(PDA)をはじめとする外部コンピュータ84に圧力または温度情報を渡すことができる。コンピュータ84は、圧力または温度情報をその表示画面82に表示し、情報を記録し、あるいは情報をさらに処理することができる。情報がインターネットを通して、またはモデムを通して渡される場合、情報は希望に応じて遠隔的に使用し、処理し、あるいは表示することができる。
【0059】
ユーザ通信システム28は、また予め定められた範囲外の圧力または温度をユーザに警告するためにトリガされる外部装置14または外部コンピュータ84の一部であるアラーム90をも含むことができる。アラーム90は、また警報チャイムまたは点滅視覚表示パネルなどの可聴または可視警報、振動アラームなどの物理的警報、または当業者が思いつく他のユーザ警告もしくは状態強調手段の形を取ることもできる。
【0060】
外部装置14は、また気圧計92をも含むことが好ましい。気圧計92は大気圧を測定する。次いで、この測定気圧をセンサ16によって測定されプローブ12から外部装置14に送信された圧力から減算して、「ゲージ」圧を生成する。この「ゲージ」圧は、気候システムや高度によって影響される周囲大気圧とは独立している。より好ましい実施形態では、外部コイル22はプローブコイル20と結合して電力をプローブ12に提供するため、及び送信器60からアンテナによって送信される情報を受信するアンテナとしての両方に役立つ。したがって、外部コイル22は受信器74に接続される。
【0061】
代替的に、外部コイル22とは別個に、外部装置アンテナ94が存在するかもしれない。この実施形態では、外部装置アンテナ94は受信器74に接続され、プローブアンテナ70またはプローブコイル20と通信して、送信器60から送信される情報を受信する。この実施形態では外部コイル22は受信器74に接続されない。
【0062】
装置10を使用してCSF液圧などの脳のパラメータを測定するために、第1ステップは、頭蓋を露出させ、頭蓋50に穴52を穿孔することである。次いでプローブ12を上述の通り移植する。その後、プローブ12が患者の皮膚の下に完全に収容されるように、患者の皮膚を閉じる。
【0063】
外部装置14をプローブに近づけると、プローブコイル20が外部コイル22に誘導結合して、外部装置14からプローブ12に電力が伝送される。
【0064】
次いで、プローブ12を所定の位置に配置した状態で穴52を密封する。その後、プローブ12の上で患者の皮膚を閉じ、傷は治癒する。これによりプローブ12は患者の皮膚の下で密封される。
【0065】
生理学的パラメータの測定を希望するときには、外部コイル22がプローブコイル20の上にくるように外部装置14を配置する。プローブ12は、外部装置14からのエネルギ72のダウンバーストを伝送することにより電力を供給される。より好ましい実施形態では、起動後におけるエネルギ72の最初のダウンバーストは約5秒間持続する。これによりプローブ電子回路18を安定させ、内部クロック等のようなものをセットアップすることができる。その後のエネルギ72のダウンバーストは約2msの長さであることが好ましい。
【0066】
好適な実施形態では、プローブ12はオンサイトバッテリを持たない。したがって、起動後にプローブ電子回路18は自動較正動作を実行して、センサ16による生理学的測定値がプローブ電子回路18の範囲内に入ることを確実にする。エネルギ72のダウンバーストの立ち下がり縁が検出されると、プローブ12はその検知された生理学的測定値を外部装置14にアップリンクする。アップリンクは、外部装置14がエネルギ72のダウンバーストをプローブ12に送り続ける限り続く。アップリンクの周波数は外部装置14によって制御され、エネルギ72のダウンバーストのレートを超えることはできない。また、格納された較正係数を定期的に外部装置14にアップリンクするか、あるいは格納された較正係数を検知された生理学的パラメータのアップリンクのたびにアップリンクすることも可能である。
【0067】
より好ましい実施形態では、検知された生理学的測定値の各アップリンクは、遠隔測定または処理のエラーを補償するために、プローブ12から外部装置14に複数回、例えば3回送信される。連続モードでは、外部装置14がエネルギ72のダウンバーストを断続的に送って本質的に連続電力をプローブ12に供給し、かつアップリンクされた生理学的パラメータ測定値を受け取る。
【0068】
加えて、上述した通り、センサ16の較正係数はプローブ12、プローブ電子回路18、記憶装置78またはマイクロプロセッサ102に格納することができる。これらの較正係数がプローブ12に格納されている場合、センサ16によって測定される生理学的パラメータの正確な報告を達成するために、測定後の処理を目的として、これらの係数はプローブ12から外部装置にアップリンクすることができる。これらの係数は、プローブ12が初めて起動されたときに外部装置14にアップリンクすることができ、あるいは検知された生理学的パラメータのアップリンク毎にアップリンクすることができる。
【0069】
さらに、プローブ12の通し番号または型式番号などのデータをプローブ電子回路18、記憶装置78もしくはマイクロプロセッサ102または外部装置14に格納することができる。そのような通し番号または型式番号がプローブ12に格納されている場合、この情報は、プローブが初めて起動されたときに外部装置14にアップリンクすることができ、あるいは検知された生理学的パラメータのアップリンク毎にアップリンクすることができる。
【0070】
好適な実施形態では、外部装置14は、外部コイル22、外部電子回路24、電源26、ユーザ通信システム28及び存在する場合は外部装置アンテナの構成要素を含むシングルユニットである。しかし、外部装置14は2つまたはそれ以上の分離装置とすることができる。例えば、図16に示すように、1つの装置96はプローブコイル20と外部コイル22との間の誘導結合を通してプローブ12に電力を提供することができ、第2の装置98は送信器60によって送信される圧力または温度情報を受信することができ、第3の装置100は第2の装置98が受信した圧力または温度情報を表示することができる。
【0071】
プローブ12が受動システム24を含む好ましい実施形態では、プローブコイル20及び外部コイル22が結合して電力を外部コイル14からプローブ12へ渡すことができ、かつ圧力または温度情報をプローブ12から外部装置14へ渡すことができることが肝要である。プローブコイル20及び外部コイル22が結合されていることを可聴確認することが望ましいかもしれない。これは、プローブコイル20及び外部コイル22が誘導結合していることを示す信号をプローブ12が外部装置14にアップロードすることによって達成することができる。この信号を外部装置14が使用して、プローブ12及び外部装置14が誘導結合されていることを示す可聴信号をトリガすることができる。
【0072】
代替的に、プローブコイル20との誘導結合によって生じる外部コイル22の負荷を外部装置14が検出し、結合効率を決定するために使用することができる。この負荷は、外部コイル22を通して渡される電力を監視することによって検出することができる。外部コイルとプローブコイル20との間の誘導結合が増加するにつれて、外部コイル22を通してプローブコイル20に渡る電力が増加する。この電力を監視し、かつ瞬時電力尺度と比較することによって、送電の傾向(すなわち増加または減少)または相対最大送電量を決定することができる。この情報を使用して、外部コイル22とプローブコイル20との間の結合の効率増加に達してきているか、あるいは最適結合位置に達したかを決定することができる。
【0073】
さらに、センサ16から検知された圧力または温度情報を後で送信器60から送信するために格納することが望ましいかもしれない。これは、記憶装置78をセンサ16及び送信器60に取り付けることによって達成することができる(図17)。記憶装置78は、1998年10月6日にウィリアム・F・ケマーラーに発行された「Compressed Patient Narrative Storage In and Full Text Reconstruction from Implantable Medical Devices」と称する米国特許第5,817,137号、または1996年8月27日にリチャード・M・パウエルに発行された「Interactive Interpretation of Event Markers in Body−Implantable Medical Devices」と称する米国特許第5,549,654号に開示された型とすることができ、両方とも本願の譲受人に譲渡されたものであり、それの教示の全部を参照によってここに組み込む。
【0074】
記憶装置78は、プローブヘッド36、電子回路ケース41または本体48に配置することができ、あるいはプローブ12から離して、ただし電気的に接続された状態で配置することができる。例えば、記憶装置78は、ミネソタ州ミネアポリスのメドトロニック社によって製造販売されているReveal(登録商標)心臓記録装置の配置と同様の仕方で、鎖骨付近に配置することができる。さらに、記憶装置78はワイヤによって、上述した「ボディバス」通信システムを通して、または他の似たような通信手段を通して、プローブ12に直接接続することができる。
【0075】
この実施形態では、プローブ12は、センサ16、センサ電子回路58及び記憶装置78に電力を提供するために長期電源76を必要とする。センサ電子回路58は、センサ16に圧力または温度を検知するように定期的に指示する。代替的に、センサ電子回路58は、センサ16に圧力または温度情報を検知するように指示する外部装置14からの信号から指示を受けることができる。
【0076】
いずれの場合も、検知された圧力または温度は次いで記憶装置に通信され、そこに格納される。次に、定期的または外部装置14から照会が行なわれたときに、圧力または温度情報が上述の通り、記憶装置78から送信器60を通して外部装置14にアップロードされる。
【0077】
別の実施形態(図18)では、センサ電子回路28及び記憶装置78は、図13に示すようにマイクロプロセッサ102に接続することができる。本実施形態では、圧力または温度測定値は、記憶装置78に格納される前に、マイクロプロセッサ102によって処理することができる。代替的に、マイクロプロセッサ102は記憶装置78から一連の格納された測定値を取り出し、それを処理して、例えば、連続平均圧力または温度を出すことができる。そのような処理された情報は処理時にプローブ12から外部装置14に送信することができ、あるいは記憶装置78に格納して後で外部装置14に送信することができる。
【0078】
検知された圧力または温度情報は、上述したようなCSFシャントドレナージシステムを制御するために使用することもできる。図18に図式的に示すこの実施形態では、検知された圧力または温度情報は、希望するならば、制御装置104を作動させるために使用される。
【0079】
図18の実施形態では、ドレナージカテーテル2は、患者の脳室4に配置され、制御装置104に結合される。制御装置104は腹膜または心房カテーテル8に接続することが好ましいが、制御装置104はドレナージバッグに接続することもできる。制御装置104は、ドレナージカテーテル2と腹膜または心房カテーテル8またはドレナージバッグとの間に接続されたポンプまたはバルブとすることができる。制御装置104がポンプである場合、ポンプは脳室4からCSF液を腹膜または心房カテーテル8に汲み出し、そこで身体中にまたはドレナージバッグに吸収される。制御装置104がバルブである場合、バルブは開いているときにCSF液を脳室4から腹腔または心房カテーテル8を通して、またはドレナージバッグに排出させる。
【0080】
図示した実施形態では、ポンプがCSF液を汲み出すかどうか、あるいはバルブを開いてCSF液のドレナージを可能にするかどうかをマイクロプロセッサ102が制御するように、制御装置104はマイクロプロセッサ102に接続される。
【0081】
使用中、センサ16によって検知されたCSF圧力が予め定められたレベルを超えることがマイクロプロセッサ102によって決定されると、マイクロプロセッサ102は制御装置104を作動させてCSF液を汲み出すか、あるいはバルブを開放して過剰なCSF液を患者の脳室から排出させる。CSF圧が受入れ可能なレベルまで低下したことがマイクロプロセッサ102によって決定されると、マイクロプロセッサ102は制御装置104にCSF液の汲み出しを停止させるか、あるいはCSFがバルブを通して排出するのを停止するようにバルブを閉じさせる。
【0082】
制御装置104は、CSFシャントシステムの調整可能な皮下移植可能流体流量バルブの動作をも制御することができる。そのような装置が、カリフォルニア州のメドトロニック−PSメディカル・オブ・ゴレータによって製造販売され、1997年6月10日にウィリアム・J・バートランド及びデビッド・A・ワトソンに発行された「Implantable Adjustable Fluid Flow Control Valve」と称する米国特許第5,637,083号に開示されたStrata(登録商標)バルブ調整可能バルブである。そのような調整可能バルブは、生理学的シャントシステムで、患者の脳室から患者の腹膜腔または心房へのように、身体の1つの部分から別の部分への流体の流量を制御するのに有用である。制御装置104は例えば外部からまたは経皮的に加えられる磁界の移動を制御して、バルブに様々な圧力または流量特性を達成させる。
【0083】
制御装置104を使用してバルブまたはポンプを制御する実施形態の変形において、制御装置は、ペースペーカ、神経学的電気刺激器またはドラッグポンプなど、別の医用装置を制御することもできる。これらの医用装置では、あるいは上述したこのCSFシャントドレナージシステムでは、関心のあるパラメータが特定の範囲を超えたときに制御装置104を作動させることに加えて、制御装置104は、関心のあるパラメータが予め定められた範囲から外れたときにいつでも作動させ、パラメータが予め定められた範囲内になると停止させることができる。加えて、制御装置104は検知された関心のあるパラメータに対して単に二分法的に応答するのではなく、制御装置104は比例、定式、対数、幾何学、指数関数、もしくは予め定められた応答方式で、もしくはこれらの応答のいずれかに対して逆関数的に、検知パラメータに応答することができる。この実施形態では、検知されたパラメータ自体を表わす値を使用して、制御装置104の応答を決定することができる。
【0084】
使用時に、センサ16は、圧力または温度情報を検知することのできる実質または脳室内にまたはそれと接触させて配置することが好ましい。代替的に、センサ16は、脊柱、例えば当業者が思いつく幾つかの器官を挙げると肝臓、腎臓、心臓、膀胱などの身体の器官、腫瘤もしくは腫瘍、体組織、関節、窩、洞または器官もしくは組織間の空間内に、またはそれらと接触させて配置することができる。
【0085】
より好ましい実施形態では、プローブ12は圧力または温度センサ16のいずれかを持つ。しかし、プローブ12は、圧力と温度センサ16の両方を持っているかもしれない。さらに、センサ16は、圧力または温度を検知するセンサとして記載したが、センサ16は、当業者が思いつく幾つかの可能性を挙げると、酸素分圧(PO)、混合静脈血中酸素飽和度(SVO)、血糖及びpHを検知するセンサとすることもできる。センサ16が圧力または温度以外のパラメータを検知する場合、プローブは圧力または温度を検知するセンサに加えて、またはこれらのセンサと任意に組み合わせて、そのようなセンサを含むことができる。その結果、センサ16は2つ以上のパラメータを順次にまたは同時に検知することができる。
【0086】
加えて、好適な実施形態では、プローブ電子回路18は電子回路ケース42内に配置される。代替実施形態では、プローブ電子回路18は本体48内またはプローブヘッド36内に配置することができる。
【0087】
ここで記載した装置10の1つの利点は、関心のある器官または組織、例えば脳が移植中に1回露出されるだけであるので、感染の危険性無く、生理学的パラメータの長期監視を簡便に実行することができることである。その後、プローブ12は患者の皮膚内に収容され、そこでそれは関心のある生理学的パラメータを測定して送信することができる。
【0088】
圧力センサの形の場合、従来の圧力センサを超える本発明のさらなる利点は、該圧力センサが外界に管を取り付けずに、脳内に直接配置されることである。さらに、好適な実施形態の装置はオンサイトバッテリを持たない。したがって、プローブ12はプローブ12に電力が送られるたびに始動シーケンスを実行しなければならない。本発明では、この始動シーケンスは自動較正アルゴリズムの実行を含む。この自動較正アルゴリズムは、センサ16から受信する圧力測定値が常にプローブ電子回路18の所望の範囲内であることを確実にする。
【0089】
代替実施形態(図19)では、プローブ12、外部装置14、ドレナージカテーテル2、心房カテーテル8及び制御装置104は、以下の例外を除いて、図18の実施形態に関連して上述した通りである。本実施形態では、制御装置104は外部装置14によって制御されるので、ポンプがCSF液を揚送汲み出すかどうか、あるいはバルブを開いてCSF液のドレナージを可能にするかどうかを外部装置14が制御する。この実施形態では、外部装置が、センサ16によって検知された生理学的パラメータ情報を処理するためにマイクロプロセッサ102と同様のマイクロプロセッサ102´を有し、制御装置104は外部コイル22を介して外部装置14からの制御信号を受信するためにプローブコイル20と同様のアンテナ20´を有する。図18または図19のどちらの実施形態においても、センサ16はプローブ12から遠隔的に配置することができる。
【0090】
使用時に、センサ16は上述の通り圧力を検知する。この圧力情報はプローブ12上のマイクロプロセッサ102によって処理することができ、あるいはプローブ12からまるごと、またはマイクロプロセッサ102による部分的あるいは完全な処理の後に、外部装置14に渡すことができる。次いで、外部装置14はマイクロプロセッサ102´を通して、センサ16によって検知されたCSF圧が予め定められたレベルを超えるかどうかを決定する。CSF圧が予め定められたレベルを超えると、外部装置12は制御装置104を作動させて、CSF液を汲み出すか、バルブを開放して過剰なCSF液を患者の脳室から排出させる。CSF圧が受入れ可能なレベルまで低下したことが外部装置12によって決定されると、外部装置12は制御装置104にCSF液の汲み出しを停止させるか、あるいはCSFがバルブを通して排出するのを停止するようにバルブを閉じさせる。
【0091】
さらなる代替実施形態(図20)では、外部装置14、ドレナージカテーテル2、心房カテーテル8及び制御装置104は、以下の例外を除いて、図18及び19の実施形態に関連して上述した通りである。この実施形態では、プローブ12の電子回路は制御装置104と結合される。センサ16はプローブ12から離して配置することが好ましいが、離すことは必須ではない。制御装置104は上述した通りマイクロプロセッサ102、マイクロプロセッサ102´またはマイクロプロセッサ102及び102´の組合せのいずれかによって制御することができる。
【0092】
特定のシステム及び装置を上述し、図に示した。本発明は、一実施形態で、脳、組織または他の器官のパラメータを測定して通信する方法をも含む。図21を参照すると、本方法は、関心のあるパラメータを検知するセンサ16を提供するステップ106と、関心のあるパラメータを検知することのできる脳、組織、または他の器官のターゲットまたはその付近にセンサ16を移植するステップ108と、パラメータを表示し、処理し、あるいは措置を講じさせることのできる反応装置を提供するステップ110、関心のあるパラメータを検知するステップ112と、反応装置に検知されたパラメータを通信してパラメータを表示または処理するか、あるいはパラメータに応答して措置を講じさせるステップ114とを含む。
【0093】
上述した本発明の特定の実施形態を図22に示す。本実施形態では、CSFシャントドレナージシステムを制御する方法を開示する。この方法は、関心のあるパラメータを検知するセンサを有するプローブを提供するステップ116と、患者の脳室からCSFシャントドレナージシステムへのCSF液の流量に影響を及ぼすために制御装置104を含むCSFシャントドレナージシステムを提供するステップ118と、センサが患者の脳室内に配置されるようにプローブを移植するステップ120と、患者のCSF液圧を検知するステップ122と、検知されたパラメータに応答して制御装置104を作動させるステップ124とを含む。
【0094】
図23に示す本発明の方法のさらなる実施形態では、検知されたパラメータに応答して医用装置を制御する方法を示す。この方法は、関心のあるパラメータを検知するセンサを有するプローブを提供するステップ126と、検知された関心のあるパラメータに応答して作動して医用装置の動作を制御する制御装置104を有する医用装置を提供するステップ128と、センサが患者の所望の位置に配置されるようにプローブを移植するステップ130と、関心のあるパラメータを検知するステップ132と、検知されたパラメータに応答して制御装置104を作動させるステップ134とを含む。
【0095】
関心のあるパラメータを検知するセンサ16を提供するステップ106または関心のあるパラメータを検知するセンサを有するプローブを提供するステップ116、126は、上述しかつ図示したセンサ16を提供することを含む。しかし、センサ16は主としてここでは圧力または温度を検知するセンサとして記載したが、センサ16は、当業者が思いつく幾つかの可能性を挙げると、酸素分圧(PO)、混合静脈血中酸素飽和度(SVO)、血糖及びpHを検知するセンサとすることもできることは明らかである。さらに、センサ16は2つ以上のパラメータを順次にまたは同時に検知することができる。さらに、一実施形態でセンサ16を主としてプローブ12の一部として記載したが、センサ16をプローブ12の一部とする必要はない。
【0096】
関心のあるパラメータを検知することのできる脳、組織または他の器官のターゲット内またはその付近にセンサを移植するステップ108、またはセンサが患者内の所望の位置に配置されるようにプローブを移植するステップ120、130は、必要ならば皮膚及び組織または骨に穴をあけ、センサ16を脳、組織または他の器官内における所望の位置に配置し、必要ならばセンサを固定し、プローブ12が完全に患者の皮膚の下に収容されるように皮膚を外科的に閉じることを含む。
【0097】
パラメータを表示し、処理し、あるいは措置を講じさせることのできる反応装置を提供するステップ110は、上述しかつ図示した通り、二者択一的に外部装置14を提供するか、またはプローブ12自体にマイクロプロセッサ102を設けるステップを含む。検知されたパラメータ124,134に応答する制御装置104を作動させるステップは、外部装置14あるいは制御装置104を通じ制御装置104を作動させる。いずれの場合も、外部装置14またはマイクロプロセッサ102はパラメータを処理し、あるいはパラメータに応答して措置を講じさせ、かつ外部装置14の場合にはパラメータデータを表示させることができる。さらに、本発明は主としてプローブ12自体にマイクロプロセッサ104を有するものとして説明したが、マイクロプロセッサ104は外部装置14、作動させる医用装置に設けることができ、あるいは外部装置14(存在する場合)、プローブ12、または別個の医用装置のいずれかから離して配置することができる。
【0098】
パラメータを表示または処理するか、あるいはパラメータに応答して措置を講じさせるステップ112は、上述した通りパラメータを表示または処理するか、あるいはパラメータに応答して措置を講じさせることを含む。
【0099】
ここに含まれる記述は、本発明の例証として意図されたものであり、網羅的な説明ではない。開示した実施形態の多くの変形、組合せ、及び代替物を当業者は思いつくであろう。さらに、特定の値を挙げたが、これらの値は本発明の例証として意図されたものであり、限定するつもりはない。これらの代替物、組合せ及び変形は、特許請求の範囲内に含めるつもりである。当該技術に精通している者は、ここに記載した特定の実施形態における他の等価物を認識することができるかもしれず、その等価物もまた請求の範囲に含めるつもりである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、CSFシャントドレナージシステムの略図である。
【図2】
図2は、本発明のブロック図である。
【図3】
図3は、本発明のより好ましい実施形態の側面図である。
【図4】
図4は、図3の実施形態の側断面図である。
【図5】
図5は、頭蓋内に配置された図3の実施形態の側断面図である。
【図6】
図6は、頭蓋内に配置された本発明の他の実施形態における側断面図である。
【図7】
図7は、頭蓋上に配置された本発明の他の実施形態における側断面図である。
【図8】
図8は、本発明の他の実施形態における斜視図である。
【図9】
図9は、本発明の他の実施形態における斜視図である。
【図10】
図10は本発明の他の実施形態における側面断面図である。
【図11】
図11は本発明のより好ましい実施形態の略図である。
【図12】
図12は、本発明の他の実施形態における略図である。
【図13】
図13は、本発明の他の実施形態における略図である。
【図14】
図14は、本発明の一実施形態の充電及び送信シーケンスを示す図である。
【図15】
図15は、本発明の他の実施形態における略図である。
【図16】
図16は、本発明の他の実施形態におけるブロック図である。
【図17】
図17は、本発明の他の実施形態における略図である。
【図18】
図18は、本発明の他の実施形態における略図である。
【図19】
図19は、本発明の他の実施形態における略図である。
【図20】
図20は、本発明の他の実施形態における略図である。
【図21】
図21は、本発明の方法における一実施形態を示すフロチャートである。
【図22】
図22は、本発明の方法における他の実施形態を示すフロチャートである。
【図23】
図23は、本発明の方法における他の実施形態を示すフロチャートである。
[0001]
(Technical field to which the invention belongs)
The present invention relates to devices and methods for measuring and communicating parameters of the brain, tissue or other organs, particularly intracranial pressure or temperature or both in the brain.
[0002]
(Conventional technology)
A typical adult has a total of about 120-150 cc (cerebrospinal fluid) CSF in about 25 cc ventricles in the brain. A typical adult also produces about 500 cc / day of CSF, all of which is continuously reabsorbed into the bloodstream.
[0003]
A variety of conditions can cause the pressure of the CSF to fluctuate, often elevated and dangerous. For example, hydrocephalus is a condition of excessive accumulation of CSF in the ventricles or cavities of the brain. Hydrocephalus can arise from congenital conditions that impede normal CSF circulation or as a result of problems in CSF reabsorption.
[0004]
Excessive accumulation of CSF due to hydrocephalus causes increased pressure on the brain. Whatever the cause, over time, increased CSF pressure damages brain tissue. Shorting excess CSF to another area of the body has been shown to be therapeutically beneficial and generally leads the patient to a complete and active life.
[0005]
To treat hydrocephalic conditions, shunts are used as a conduit to transport CSF from a location in the body, for example, to the peritoneal cavity or atrium. A typical shunt for transferring CSF from the ventricle to another part of the body consists of a ventricular catheter, a valve and a distal catheter. CSF shunts also exist to transport fluid from the spine to another part of the body, such as the peritoneal cavity.
[0006]
Examples of systems that continuously exhaust excess CSF from the ventricles are manufactured and sold by Medtronic PS Medical of Goleta, Calif., And Rudolf R. Schulte, Geari P. East, Marga on December 24, 1985 -There is a Delta (R) shunt and CSF-flow control shunt assembly disclosed in U.S. Patent No. 4,560,375 entitled "Flow Control Valve" to M. Bryant and Alphonse Heindl. Such a system uses a drainage catheter 2 placed in the ventricle 4 in the patient's brain (FIG. 1). The drainage catheter 2 is connected to the valve 6. A ventricular or atrial catheter 8 is connected to the valve 6. A peritoneal cavity or atrial catheter 8 is placed in the patient's peritoneum or atria, respectively, to drain excess CSF. All of these systems continuously transfer excess CSF from the patient's ventricle through the drainage catheter 2 to another part of the body. For patients with head trauma, often with increased intracranial pressure for at least a period of time, it is often desirable to continuously discharge CSF to an external device, usually to maintain normal CSF pressure in the brain.
[0007]
Examples of systems that continuously exhaust excess CSF to external devices include the Becker System® and EDM Drainage System® manufactured and sold by Medtronic PS Medical of Goleta, California. Another example of a system for continuously discharging excess CSF is U.S. Pat. No. 4,731,056, entitled "External Drainage Antisphon Device," issued to William S. Tremulis on March 15, 1988. It is shown. A further such system is disclosed in U.S. Pat. No. 5, entitled "External Drainage Shunt," issued to John A. Kruger, Kevin M. Jager, and Helmut WC Rosenberg on June 30, 1998. , 772,625.
[0008]
(Summary of the Invention)
An apparatus for measuring and communicating parameters of a brain, tissue or other organ is disclosed. The present invention can detect a parameter of interest and then communicate the detected parameter to an external device, where the parameter can be displayed, processed, or acted upon. The present invention allows for long-term and stable measurement and communication of physiological parameters. In a preferred embodiment, the device measures and communicates parameters of the brain, tissue, or other organ. In particular, an apparatus for measuring and communicating intracranial pressure, pressure or temperature of CSF in brain, tissue or other organs is disclosed.
[0009]
The present invention includes sensors that sense pressure, intracranial pressure, CSF pressure or temperature. The sensor is preferably located distal to the probe and is preferably located in the region of the brain, tissue or other organ where measurement is desired, such as the brain parenchyma or ventricle.
[0010]
In a preferred embodiment, the sensor is part of a passive system that makes pressure or temperature measurements and communicates to the attending physician when the passive system receives power from an external power source. The portion of the passive system that receives power from an external power source and communicates pressure measurements is preferably located at or next to the patient's skull, and the sensors are located at or near the area where measurements are desired to be taken.
[0011]
The passive system couples to external devices that provide power to the passive system. This power is used to activate the sensing operation of the sensor and upload the sensed information from the passive system to an external device. As a result, when coupled to an external power source, the passive system can measure and uplink measured physiological parameters, such as pressure and temperature measurements, from the sensors to the external device.
[0012]
In another embodiment, the sensor is a system having a long-term energy source and a system that allows pressure or temperature measurements to be taken periodically or on demand, stores the measurements, and then communicates to the attending physician as desired. Department. The portion of the system that provides power, stores pressure or temperature measurements, and communicates pressure or temperature measurements is preferably located at or adjacent to the patient's subclavian site.
[0013]
The long-term energy source can be rechargeable. This power from the long-term energy source is used to activate the sensing operation of the sensor, store pressure or temperature measurements, and upload the sensed pressure or temperature information from the system to an external device.
[0014]
In another embodiment of the invention, the sensed parameters are used to control a pump or valve of a CSF shunt or drainage system. In this embodiment, the pump or valve is positioned between a catheter located in the ventricle and a shunt used as a conduit to transport CSF from one location in the body to another. In response to the sensed CSF pressure, the pump operates to pump CSF fluid or the valve opens to drain CSF fluid.
[0015]
In one embodiment, the invention also includes a method for measuring and communicating parameters of a brain, tissue or other organ. The method comprises providing a sensor for sensing a parameter of interest; implanting the sensor in or near a target of a brain, tissue or other organ capable of sensing the parameter of interest; Providing a reaction device capable of displaying, processing or taking action, sensing a parameter of interest, communicating the detected parameter to the reaction device, displaying or displaying the parameter. Processing or taking action in response to the parameter. In one embodiment of the method, the parameter of interest is intracranial pressure, pressure or temperature of CSF in the brain, tissue or other organ. Also, in another embodiment of the method, providing the sensor comprises providing the sensor as described herein. Further, in another embodiment of the invention, the method includes providing a CSF shunt or drainage system having a pump or valve; and causing the device to take action in response to the parameter comprises controlling the pump or valve; including.
[0016]
Another object of one embodiment of the present invention is a system and method for measuring a physiological parameter such as pressure, intracranial pressure, CSF pressure or temperature without requiring a continuous power source such as a battery or power capacitor. To provide.
[0017]
It is another object of one embodiment of the present invention to provide an apparatus and method for communicating sensed physiological parameters, such as pressure and temperature measurements, to an external device.
[0018]
In another embodiment of the present invention, it is an object of the present invention to provide a system and method for storing sensed physiological parameters, such as sensed pressure or temperature measurements, that are later uploaded to an external device. .
[0019]
In yet another embodiment of the present invention, it is an object of the present invention to provide systems and methods that allow for active action in response to a sensed physiological parameter. In particular, in another embodiment of the present invention, an object of the present invention is to provide information actively to adjust such a shunt or drainage system in response to CSF shunt or drainage systems and CSF pressure measurements. It is to be.
[0020]
In another embodiment of the present invention, an object of the present invention requires a single incision of the tissue to implant the sensor, which is then closed and achieves long-term monitoring of the parameter of interest in the implanted sensor. It is to provide a sensor for physiological parameters, in particular for brain parameters, which makes it possible to treat.
[0021]
It is an object of the present invention in another embodiment of the present invention to provide an implantable device that provides information about a biological parameter of interest that operates independently of the battery and thus continues to operate independent of battery life. It is to be.
[0022]
These and other objects of the invention will become apparent from the description of the invention contained herein and more particularly to the accompanying drawings. Throughout the description, like elements are referred to by like reference numerals. Further, it will be apparent to one skilled in the art that modifications to the description contained herein may be made and still fall within the scope of the invention. Further, it should be apparent that the methods of the present invention can be performed by the systems or devices presented or can be performed by other systems and devices that will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, implementation of the method is not intended to be limited to implementation by the particular systems and devices presented.
[0023]
(Detailed description of the invention)
An apparatus embodying the present invention is shown in FIG. 2 and is generally designated as 10. Device 10 includes an implanted probe 12 and an external device 14. Probe 12 includes a sensor 16, probe electronics 18 and a probe coil 20. The external device 14 includes an external coil 22, an external electronic circuit 24, a power supply 26, and a user communication system 28.
[0024]
In the preferred embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 4, probe 12 includes a near end 30, a far end 32, and a central axis. Sensor 16 is preferably located at far end 32. The sensor 16 is a sensor capable of detecting a pressure such as an intracranial pressure. One example of such a sensor is U.S. Pat. No. 9 filed by Keith A. Misel and Lee Styros, entitled "Intractual Monitoring and Therapy Delivery Control Device, System and Method", assigned to the same assignee as the present invention. / 299,774.
[0025]
The probe head 36 is disposed at the near end 30. In a preferred embodiment, the probe head 36 is generally disc-shaped in shape and includes the implanted probe coil 20. The probe coil 20 is an inductive coil. In one embodiment, shown in FIGS. 3 and 4, the probe coil 20 is wound around an axis 34 in the plane of the probe head 36. The probe head 36 includes a lower surface 38 and an outer edge 40.
[0026]
In the embodiment of FIGS. 3 and 4, the probe electronics 18 is housed in an electronics case 42 mounted on the underside 38 of the probe head 36. The electronic circuit case 42 has a peripheral surface 44 and a lower surface 46. The electronic circuit case 42 is preferably cylindrical with a smaller diameter about the axis 34 than the probe head 36.
[0027]
As shown in FIGS. 3 and 4, the sensor 16 is separated from the electronic circuit case 42. This is preferably achieved by disposing the sensor 16 at the far end of a body 48 connected to the lower surface 46 of the electronic circuit case 42. The body 48 can be made from a rigid material, such as a rigid biocompatible plastic such as titanium or polyurethane. Alternatively, body 48 may be made from a flexible material, such as a soft, body-compatible plastic, such as polyurethane, which is inherently soft by its composition or designed to be soft by its structural design. it can. In either the rigid or flexible case, the material of the body 48 may be a metal, plastic that is both body-compatible and, as is well understood in the art, flexible or rigid to varying degrees as desired. , Ceramic or other material.
[0028]
In embodiments where the body is rigid, the sensor 16 is located in a fixed position relative to the electronics case 42. If the body 48 is flexible, as in the embodiment shown in FIG. 9, the sensor 16 can be placed at a desired location in the brain, tissue or other organ anywhere within the body. In particular, when the main body 48 is flexible, the sensor 16 can be arranged at a location where the distance from the sensor 16 to the electronic circuit case 42 changes due to, for example, movement.
[0029]
Further, when the main body 48 is flexible, the sensor 16 can be arranged in an area where the sensor 16 is difficult to arrange when the main body 48 is rigid. For example, if the body 48 is flexible, the sensor 16 can be "slid" between the dura and the skull to a desired position between the dura and the skull.
[0030]
In yet another embodiment, the sensor 16 can be connected to the electronics case 42 via a system known as a "body bus." A “body bath” is a telemetry system in which the patient's own body provides the interconnection between sensor 16 and electronics case 42. Examples of such "body bus" communication systems were published on January 29, 1991 and May 19, 1992 to Hermann D. Funke, and each of "Body Bus Medical Device Communication System" and "Acoustic Body Bus". Nos. 4,987,897 and 5,113,859, entitled "Medical Device Communication System", the teachings of which are incorporated herein by reference in their entirety. Alternatively, the sensor 16 can be linked to the electronics case 42 using the radio frequency telemetry method described in Gedeke US Pat. No. 5,683,432.
[0031]
Sensor 16 is preferably calibrated at the manufacturing site by comparing its measurements to measurements from standardized sensors. External devices 14, sensors 16, and probe electronics 18 for the purpose of calculating a calibration factor unique to each sensor 16 and post-processing to achieve an accurate report of the physiological parameter measured by the sensor 16. , In the storage device 78 or the microprocessor 102.
[0032]
Since the probe 12 is inserted into a living body, the probe 12 must be hermetically sealed in order to prevent body fluid from entering the probe 12.
[0033]
In the more preferred embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the proximal end 30 is located just outside the patient's skull 50 or is incorporated within the skull 50. This is preferably accomplished by creating a larger diameter probe head 36 that electronics case 42 has about axis 34. Next, a hole 52 having a diameter approximately equal to the diameter of the electronic circuit case 42 (FIG. 5) is formed in the skull 50 in order to dispose the probe 12. Hole 52 must extend completely through skull 50 and have the same diameter as the diameter of electronic circuit case 42. The sensor 16 and the body 48 of the probe 12 are placed in the hole 52 until the electronic circuit case 42 contacts the hole 52. The electronic circuit case 42 is then aligned with the hole 52 and pushed into the hole 52 until the lower surface 38 of the probe head 36 contacts the skull 50. The electronics case 42 must be dimensioned so that it does not extend completely into the hole 52.
[0034]
Alternatively, threads can be placed around the peripheral surface 44 of the electronic circuit case 42. In the present embodiment, the hole 52 is a screw hole having a screw thread that matches the screw thread of the electronic circuit case 42. The electronic circuit case 42 is brought into contact with the hole 52 as described above. However, instead of pushing the electronic circuit case 42 into the hole 52, the electronic circuit case 42 is screwed into the hole 52.
[0035]
In yet another embodiment, shown in FIG. 6, threads are located on the outer edge 40 of the probe head 36. Hole 52 is sized to have a diameter approximately the same as the diameter of probe head 36. Also in this embodiment, the hole 52 has a thread corresponding to the thread of the probe head 36. To place the probe 12, the sensor 16, the body 48 and the electronic circuit case 42 of the probe 12 are placed in the hole 52 until the outer edge 40 of the probe head 36 contacts the hole 52. The probe head 36 is then aligned with the hole 52 and screwed into the hole 52 until the probe head 36 is in the desired orientation, for example flush with the skull 50. In this embodiment, the electronic circuit case 42 may or may not have the same diameter as the probe head 36.
[0036]
In another embodiment shown in FIG. 7, the probe head 36 is connected to the electronic circuit case 42 but is separated therefrom. In this embodiment, the electronics case 42 is mounted through a hole 52 drilled in the skull 50, and the body 48 and the sensor 16 are still mounted on the electronics case 42 by all of the variations described herein. However, in this embodiment, the probe head 36 and the probe coil 20 are implanted under the patient's skin rather than on or within the skull 50. The probe head 36 can be attached to the patient's skull 50 by screws, adhesive, or other means as will occur to those skilled in the art. Alternatively, a hole separate from hole 52 can be made in skull 50 to receive probe head 36. If the probe head 36 is located in another hole, the probe head 36 may have a thread located on the outer edge 40 of the probe head 36, and the other hole may have a thread corresponding to the thread on the probe head 36. It has a peak and is dimensioned to have a diameter approximately the same as the diameter of the probe head 36. In the present embodiment, in order to dispose the probe 12, the sensor 16, the main body 48, and the electronic circuit case 42 of the probe 12 are disposed in the hole 52. Next, the probe head 36 is attached to the skull 50 as described above.
[0037]
In a further embodiment, shown in FIGS. 8 and 9, a bar hole ring 54 having an opening 56 of diameter “A” is placed in the hole 52 of the skull 50. Burr ring 54 can be screwed into the bone of skull 50 or otherwise attached to skull 50 as is well known for bur holes. In this embodiment, the probe head 36 has a diameter that is approximately equal to the diameter “A” of the opening 56 in the bar hole ring 54. The probe head 36 is positioned within an opening 56 that can be positioned in place by means such as friction, biocompatible adhesive, or other means as will occur to those skilled in the art.
[0038]
In the embodiment of FIG. 8, the body 16 is rigid so that the sensor 16 is disposed at a fixed distance or fixed relationship from the probe head 36. In the embodiment of FIG. 9, the body 48 is flexible. In this embodiment, sensor 16 is positioned at the desired location through opening 56.
[0039]
In a further embodiment, shown in FIG. 10, the probe head 36 may include all or part of the probe electronics 18. In this embodiment, there is no need to have the electronic circuit case 42. Thus, the sensor 16 can be mounted directly to the probe head 36 through a rigid or flexible body 48. In use, a hole 52 is drilled in the skull 50 and the sensor 16 is positioned at a desired location from the hole 52. The probe head 36 can then be attached to the skull 50 as described above.
[0040]
In a variation of this embodiment, the probe head 36 can be located away from the hole 52. For example, the probe head can be placed at a common site for placing an implantable neurological simulator with RF power below the skin below the clavicle or abdomen. In this embodiment, it is necessary to position the body 48 on the skull 50 using a bar hole ring so that the sensor 16 does not move relative to the hole 52. Further, in any of the embodiments described herein, the probe electronics may be located wholly or partially within the body 48.
[0041]
Probe electronics 18 includes sensor electronics 58 and transmitter 60. The sensor electronics 58 is connected to the sensor 16, provides power to the sensor 16, instructs the sensor 16 to take a measurement, processes the detected measurement signal from the sensor 16, and converts the detected signal into a digital signal Convert to The digital signal is preferably passed to a transmitter 60.
[0042]
The transmitter 60 is connected to the sensor electronics 58 and the probe coil 20. The probe coil 20 acts as an antenna as described below. The transmitter 60 and the probe coil 20 communicate the pressure and temperature information determined by the sensor 16 to the external device 14 by telemetry. An example of a telemetry system is the "Adaptive, Performance-Optimizing Communication System," issued November 4, 1997 to Stephen D. Gödeke, Gregory J. Hublich, John G. Kaymel, and David L. Thompson. U.S. Pat. No. 5,683,432 entitled "Communicating with an Implanted Medical Device"; Issued "World Wide Patient Location and Data Telemetry System for Implant" US Patent No. 5,752,976, entitled "Ble Medical Devices," issued December 1, 1998 to Stephen D. Gödeke, Gregory J. Howbrich, John L. Kaymel, and David L. Thompson. U.S. Pat. No. 5,843,139, issued on May 18, 1999, entitled "Adaptive, Performance-Optimizing Communication System for Communicating with an Implanted Medical Device," and US Pat. No. 5,843,139 issued May 18, 1999. U.S. Patent No. 5,904,70 entitled "Deriving Relative Physiological Signals". It is shown in No., incorporated in their entirety teachings herein by reference. Other alternatives for communication between the probe 12 and the external device 14 include amplitude shift keying (ASK), two-phase shift key (BPSK), or four-phase shift key (QPSK), to name a few.
[0043]
In a further preferred embodiment, the probe electronics 18 includes an AC / DC conversion system 62 (FIG. 11). The probe coil 20 is connected to an AC / DC conversion system 62. The probe electronics 18 enables power to be transferred from the external device 14 to the probe to energize the probe 12 and simultaneously uplink the physiological parameters sensed by the probe 12 from the probe 12 to the external device 14. enable. This simultaneous power transmission and information uplink is preferably performed by a technique known as absorption modulation, as is well understood by those skilled in the art.
[0044]
In this embodiment, the AC / DC conversion system 62 includes a rectifier 66 and a regulator 68. Probe coil 20 is inductively coupled to external coil 22 of external device 14, as described below. This inductive coupling between the probe coil 20 and the outer coil 22 provides power to the probe coil 20. This power takes the form of an alternating current. In the preferred embodiment, this AC current has a frequency of about 175 kHz, but other frequencies can be used if desired.
[0045]
The rectifier 66 is connected to the probe coil 20 and converts AC power received from the probe coil 20 into DC power. Rectifier 66 is preferably a full-wave rectifier, which is well understood in the art, but may be any other rectification system that is also well understood in the art. The DC power is passed to a regulator 68 that ensures a relatively constant DC level, for example, despite variations in power received from the probe coil 20 due to relative movement of the probe coil 20 with respect to the external coil 22. In this manner, regulated DC power is provided to energize the probe electronics 18.
[0046]
In another embodiment (FIG. 12), the probe electronics 18 includes the AC / DC conversion system 62 described above, and further includes a temporary energy source 64. The probe coil 20 is connected to the AC / DC conversion system 62 again. Probe coil 20 is inductively coupled to external coil 22.
[0047]
In this embodiment, the temporary energy source 64 is connected to the AC / DC conversion system 62. Temporary energy source 64 preferably takes the form of a rechargeable battery or a power capacitor, such as a "supercapacitor" having a small capacity, such as 1 f, but larger or more as desired. Small volumes can be used.
[0048]
The inductive coupling between probe coil 20 and external coil 22 provides power to probe coil 20 and charges temporary energy source 64 through AC / DC conversion system 62. Temporary energy source 64 then provides energy to energize probe electronics 18.
[0049]
The probe coil 20 in the preferred embodiment (FIG. 11) also acts as an antenna connected to the transmitter 60 for transmitting information from the sensor 16 to the external device 14. In this role, the probe coil 20 acts as an antenna in addition to acting as an induction coil for receiving power from the external device 14 as described above. As described above, since the probe coil 20 is a coil, when the probe coil 20 functions as an antenna, the probe coil 20 becomes a coil antenna.
[0050]
In a preferred embodiment, the probe coil 20 performs both the function of inductively coupling with the external 22 to receive power from the external device 14 and the function of transmitting information from the transmitter 60 to the external device 14. In another embodiment, shown in FIG. 13, these two functions are separated. In this alternative embodiment, the probe coil 20 inductively couples with the external coil 22 to perform only the function of receiving power from an external device. However, a probe antenna 70 is provided that serves to transmit pressure or temperature information from the transmitter 60 to the external device 14.
[0051]
In the embodiment of FIG. 12, as shown in FIG. 14, when the probe coil 20 is inductively coupled to the external coil 22, the probe coil 20 receives a downburst of energy 72 from the external device 14 through the external coil 22. To cause the temporary energy source 64 to charge, the downburst of energy 72 preferably lasts for a specified time, for example, about 5 seconds, but longer or shorter times can be used as desired. . This downburst of energy 72 is converted to a regulated DC voltage by rectifier 66 and regulator 68 to charge temporary energy source 64 to provide temporary energy to probe electronics 18 as described above.
[0052]
Sensor electronics 58 causes sensor 16 to sense pressure or temperature when probe coil 20 is inductively coupled to external coil 22 and probe 12 receives power from external device 14 or after temporary energy source 64 is charged. And instruct the sensor electronics 58 to communicate the sensed pressure or temperature. The sensor electronics 58 processes the sensed pressure or temperature information and passes it to the transmitter 60, where the pressure or temperature information can be transmitted from the transmitter 60 to the external device 14 by telemetry. Is converted to The pressure or temperature information is then transmitted to the external device 14 from either the transmitter 60 and the probe coil 20 or the probe antenna 70 acting as an antenna. The external device 14 receives the transmitted pressure or temperature information through an external coil 22 or an external device antenna 94 acting as an antenna and a receiver 74 preferably located on the external device 4.
[0053]
This process of sensing pressure or temperature and transmitting it to the external device 14 may be as long as the probe 12 receives power from the external device 14, or as long as the temporary energy source 64 remains powered, or shorter if desired. You can continue for hours. If the desire to sense pressure or temperature and communicate the sensed pressure or temperature occurs many times enough to exceed the power capacity of the temporary energy source 64, the power may be re-applied to the external device as described above. 14 can be downloaded. As a result, the temporary energy source 64 is recharged and the sensing and transmission process continues as described above.
[0054]
The preferred embodiment of the probe 12 is a passive system without the probe 12 having a long-term power supply. As a result, the probe 12 is a relatively low cost device for measuring and communicating pressure or temperature. This embodiment allows for "real time" snapshots of pressure or temperature.
[0055]
Alternatively, a long term power supply 76 can be provided to power the probe electronics 18 as shown in FIG. Long-term power supply 76 may take the form of a battery, such as a rechargeable or non-rechargeable battery, or a power capacitor such as a "supercapacitor," as is well understood in the art. Long term power supply 76 must have sufficient capacity to power probe 12 for a relatively long time. When using the long-term power supply 76, the temporary energy source 64 is replaced by the long-term power supply 76. As described below, if the storage device 78 is present, the long-term power source 76 can also provide power to the storage device 78.
[0056]
In the preferred embodiment (FIG. 11), external device 14 includes external coil 22, external electronics 24, power supply 26, and user communication system 28. Power supply 26 provides power to operate external electronics 24 and user communication system 28 and provides power to external coil 22, which is passed to probe 12 through inductive coupling with probe coil 20. The power supply 26 is either a battery or a normal line current adapted to provide power by means such as rectifying and filtering the AC line power to produce a DC voltage as is well understood in the art. Can be.
[0057]
External electronic circuit 24 preferably includes a receiver 74, which may be a separate component connected to external device 14. Receiver 74 receives and processes pressure or temperature information transmitted by transmitter 60 and received by external coil 22 acting as an antenna.
[0058]
The user communication system 28 is connected to the receiver 74. The user communication system 28 preferably includes a display system 80 that displays or otherwise communicates to the user the pressure or temperature information received by the receiver 74. User communication system 28 may include a display screen 82 that displays pressure or temperature information to a physician or other user. Alternatively, the user communication system 28 may communicate with the external device 14, including a personal digital assistant (PDA), via a direct connection 82 as is well understood in the art, via the Internet through telemetry 88, or through a modem. Pressure or temperature information to an external computer 84. Computer 84 can display pressure or temperature information on its display screen 82, record the information, or process the information further. If the information is passed through the Internet or through a modem, the information can be used, processed, or displayed remotely as desired.
[0059]
User communication system 28 may also include an alarm 90 that is part of external device 14 or external computer 84 that is triggered to alert the user to pressures or temperatures outside a predetermined range. The alarm 90 can also take the form of an audible or visual alarm, such as an alarm chime or a flashing visual display panel, a physical alarm, such as a vibration alarm, or other user alert or condition highlighting means as will occur to those skilled in the art.
[0060]
External device 14 also preferably includes a barometer 92. The barometer 92 measures the atmospheric pressure. This measured air pressure is then subtracted from the pressure measured by sensor 16 and transmitted from probe 12 to external device 14 to generate a "gauge" pressure. This "gauge" pressure is independent of the ambient atmospheric pressure, which is affected by the climate system and altitude. In a more preferred embodiment, external coil 22 serves both to provide power to probe 12 in combination with probe coil 20 and as an antenna to receive information transmitted by the antenna from transmitter 60. Therefore, the external coil 22 is connected to the receiver 74.
[0061]
Alternatively, there may be an external device antenna 94 separate from the external coil 22. In this embodiment, the external device antenna 94 is connected to the receiver 74 and communicates with the probe antenna 70 or the probe coil 20 to receive information transmitted from the transmitter 60. In this embodiment, the external coil 22 is not connected to the receiver 74.
[0062]
To use the device 10 to measure brain parameters such as CSF hydraulic pressure, the first step is to expose the skull and drill a hole 52 in the skull 50. The probe 12 is then implanted as described above. Thereafter, the patient's skin is closed so that the probe 12 is completely housed under the patient's skin.
[0063]
When the external device 14 is brought closer to the probe, the probe coil 20 is inductively coupled to the external coil 22, and power is transmitted from the external device 14 to the probe 12.
[0064]
Next, the hole 52 is sealed while the probe 12 is arranged at a predetermined position. Thereafter, the patient's skin is closed over the probe 12 and the wound heals. This seals the probe 12 under the patient's skin.
[0065]
When it is desired to measure a physiological parameter, the external device 14 is arranged so that the external coil 22 is located above the probe coil 20. Probe 12 is powered by transmitting a downburst of energy 72 from external device 14. In a more preferred embodiment, the first downburst of energy 72 after activation lasts about 5 seconds. This stabilizes the probe electronics 18 and allows setup such as an internal clock. The subsequent downburst of energy 72 is preferably about 2 ms long.
[0066]
In a preferred embodiment, probe 12 has no on-site battery. Thus, after activation, the probe electronics 18 performs an auto-calibration operation to ensure that physiological measurements by the sensor 16 fall within the range of the probe electronics 18. When the falling edge of the downburst of energy 72 is detected, probe 12 uplinks the detected physiological measurement to external device 14. The uplink continues as long as the external device 14 continues to send downbursts of energy 72 to the probe 12. The uplink frequency is controlled by the external device 14 and cannot exceed the rate of the energy 72 downburst. It is also possible to periodically uplink the stored calibration factors to the external device 14, or to uplink the stored calibration factors for each detected physiological parameter uplink.
[0067]
In a more preferred embodiment, each uplink of the detected physiological measurement is transmitted multiple times, eg, three times, from the probe 12 to the external device 14 to compensate for telemetry or processing errors. In continuous mode, the external device 14 intermittently sends downbursts of energy 72 to provide essentially continuous power to the probe 12 and receives uplink physiological parameter measurements.
[0068]
In addition, the calibration coefficients of sensor 16 may be stored in probe 12, probe electronics 18, storage device 78, or microprocessor 102, as described above. If these calibration coefficients are stored in the probe 12, these coefficients are transferred from the probe 12 to an external device for post-measurement processing in order to achieve accurate reporting of the physiological parameters measured by the sensor 16. Can be uplinked. These coefficients may be uplinked to the external device 14 when the probe 12 is first activated, or may be uplinked for each uplink of a sensed physiological parameter.
[0069]
In addition, data such as the serial number or model number of the probe 12 can be stored in the probe electronics 18, storage 78 or microprocessor 102 or external device 14. If such a serial number or model number is stored in the probe 12, this information can be uplinked to the external device 14 when the probe is first activated, or the uplink of the sensed physiological parameter. Uplink can be performed every time.
[0070]
In a preferred embodiment, external device 14 is a single unit that includes components of external coil 22, external electronics 24, power supply 26, user communication system 28 and external device antenna, if present. However, the external device 14 can be two or more separation devices. For example, as shown in FIG. 16, one device 96 may provide power to the probe 12 through an inductive coupling between the probe coil 20 and the external coil 22 and a second device 98 may be transmitted by the transmitter 60. And the third device 100 can display the pressure or temperature information received by the second device 98.
[0071]
In a preferred embodiment where the probe 12 includes a passive system 24, the probe coil 20 and the external coil 22 can be combined to pass power from the external coil 14 to the probe 12 and to transfer pressure or temperature information from the probe 12 to the external device 14 It is important to be able to pass to. It may be desirable to audibly confirm that the probe coil 20 and the external coil 22 are coupled. This can be achieved by the probe 12 uploading a signal to the external device 14 indicating that the probe coil 20 and the external coil 22 are inductively coupled. This signal can be used by external device 14 to trigger an audible signal indicating that probe 12 and external device 14 are inductively coupled.
[0072]
Alternatively, the load on external coil 22 caused by inductive coupling with probe coil 20 can be detected by external device 14 and used to determine coupling efficiency. This load can be detected by monitoring the power passed through the external coil 22. As the inductive coupling between the external coil and the probe coil 20 increases, the power passing through the external coil 22 to the probe coil 20 increases. By monitoring this power and comparing it to the instantaneous power measure, the trend of transmission (ie, increase or decrease) or the relative maximum transmission can be determined. Using this information, it can be determined whether the efficiency of the coupling between the external coil 22 and the probe coil 20 has been increased or reached the optimal coupling position.
[0073]
Further, it may be desirable to store the pressure or temperature information sensed from sensor 16 for later transmission from transmitter 60. This can be accomplished by attaching storage 78 to sensor 16 and transmitter 60 (FIG. 17). The storage device 78 is disclosed in "Compressed Patient Narrative Storage In and Full Text Reconstruction from Implantable Medical, United States Patent No. 5, U.S. Pat. No. 5,963, issued to William F. Kemmerler on October 6, 1998; US Pat. No. 5,549,654 entitled "Interactive Interpretation of Event Markers in Body-Implantable Medical Devices," issued to Richard M. Powell on Aug. 27, 2014. Both are assigned to the assignee of the present application, and reference is made to the entire teachings thereof. Incorporated into this.
[0074]
The storage device 78 can be located on the probe head 36, the electronics case 41 or the body 48, or can be located away from the probe 12 but electrically connected. For example, the storage device 78 can be placed near the collarbone in a manner similar to the placement of the Reveal® cardiac recording device manufactured and sold by Medtronic, Inc. of Minneapolis, MN. Further, the storage device 78 may be connected directly to the probe 12 by wire, through the "body bus" communication system described above, or through other similar communication means.
[0075]
In this embodiment, probe 12 requires a long-term power supply 76 to provide power to sensor 16, sensor electronics 58, and storage 78. Sensor electronics 58 periodically instructs sensor 16 to sense pressure or temperature. Alternatively, sensor electronics 58 can receive an indication from a signal from external device 14 that instructs sensor 16 to sense pressure or temperature information.
[0076]
In each case, the sensed pressure or temperature is then communicated to a storage device and stored there. The pressure or temperature information is then uploaded from the storage device 78 to the external device 14 via the transmitter 60 as described above, either periodically or when queried from the external device 14.
[0077]
In another embodiment (FIG. 18), sensor electronics 28 and storage 78 can be connected to microprocessor 102 as shown in FIG. In this embodiment, the pressure or temperature measurements can be processed by the microprocessor 102 before being stored in the storage device 78. Alternatively, microprocessor 102 may retrieve a series of stored measurements from storage device 78 and process it, for example, to provide a continuous average pressure or temperature. Such processed information can be transmitted from the probe 12 to the external device 14 during processing, or can be stored in the storage device 78 and transmitted to the external device 14 at a later time.
[0078]
The sensed pressure or temperature information can also be used to control a CSF shunt drainage system as described above. In this embodiment, shown schematically in FIG. 18, the sensed pressure or temperature information is used to activate the controller 104, if desired.
[0079]
In the embodiment of FIG. 18, the drainage catheter 2 is located in the ventricle 4 of the patient and is coupled to the controller 104. Preferably, the controller 104 connects to a peritoneal or atrial catheter 8, but the controller 104 can also connect to a drainage bag. The control device 104 can be a pump or valve connected between the drainage catheter 2 and the peritoneal or atrial catheter 8 or drainage bag. If the controller 104 is a pump, the pump pumps CSF fluid from the ventricle 4 into the peritoneal or atrial catheter 8, where it is absorbed into the body or into a drainage bag. If the controller 104 is a valve, the valve allows the CSF fluid to drain from the ventricle 4 through the peritoneal cavity or atrial catheter 8 or into the drainage bag when open.
[0080]
In the illustrated embodiment, the controller 104 connects to the microprocessor 102 so that the microprocessor 102 controls whether the pump pumps CSF fluid or opens a valve to allow drainage of the CSF fluid. Is done.
[0081]
In use, when the microprocessor 102 determines that the CSF pressure sensed by the sensor 16 exceeds a predetermined level, the microprocessor 102 activates the controller 104 to pump CSF fluid or to operate a valve. To release excess CSF fluid from the patient's ventricle. When the microprocessor 102 determines that the CSF pressure has dropped to an acceptable level, the microprocessor 102 causes the controller 104 to stop pumping CSF fluid or stop the CSF from draining through the valve. Let the valve close.
[0082]
The controller 104 can also control the operation of the adjustable subcutaneous implantable fluid flow valve of the CSF shunt system. Such a device is manufactured and sold by Medtronic-PS Medical of Goltar, California, and is published on June 10, 1997 by William J. Bertland and David A. Watson in "Implantable Adjustable Fluid Flow." No. 5,637,083, entitled "Control Valve", a Strata (R) valve adjustable valve. Such an adjustable valve is useful in a physiological shunt system to control the flow of fluid from one part of the body to another, such as from the patient's ventricle to the patient's peritoneal cavity or atrium. It is. The controller 104 controls the movement of a magnetic field applied externally or percutaneously, for example, to cause the valve to achieve various pressure or flow characteristics.
[0083]
In a variation of the embodiment where the controller 104 is used to control a valve or pump, the controller may also control another medical device, such as a pacer, a neurological stimulator or a drag pump. In these medical devices, or in the CSF shunt drainage system described above, in addition to activating the controller 104 when the parameter of interest exceeds a specified range, the controller 104 It can be activated whenever the value falls outside the predetermined range, and stopped when the parameter falls within the predetermined range. In addition, the controller 104 does not simply respond dichotomously to the sensed parameter of interest, but rather the controller 104 may be proportional, formula, logarithmic, geometric, exponential, or a predetermined response. The sensed parameters can be responded to in a manner, or inversely to any of these responses. In this embodiment, a value representing the sensed parameter itself may be used to determine the response of controller 104.
[0084]
In use, the sensor 16 is preferably located in or in contact with the parenchyma or ventricle capable of sensing pressure or temperature information. Alternatively, the sensor 16 may be a spinal column, for example, a body organ, such as a liver, kidney, heart, bladder, tumor or tumor, body tissue, joint, fossa, sinus or organ or to name a few other organs that will occur to those skilled in the art. It can be placed in the space between the tissues or in contact with them.
[0085]
In a more preferred embodiment, probe 12 has either a pressure or temperature sensor 16. However, probe 12 may have both a pressure and temperature sensor 16. Further, while the sensor 16 has been described as a sensor that senses pressure or temperature, the sensor 16 can be used to provide oxygen partial pressure (PO 2 ), Mixed venous oxygen saturation (SVO) 2 ), And a sensor for detecting blood sugar and pH. If sensor 16 senses a parameter other than pressure or temperature, the probe may include such a sensor in addition to, or in any combination with, sensors that sense pressure or temperature. As a result, the sensor 16 can detect two or more parameters sequentially or simultaneously.
[0086]
In addition, in the preferred embodiment, probe electronics 18 is located within electronics case 42. In alternative embodiments, the probe electronics 18 can be located in the body 48 or in the probe head 36.
[0087]
One advantage of the device 10 described herein is that the organ or tissue of interest, for example, the brain, is only exposed once during transplantation, thus simplifying long-term monitoring of physiological parameters without the risk of infection. Is what you can do. Thereafter, the probe 12 is housed in the patient's skin, where it can measure and transmit a physiological parameter of interest.
[0088]
In the form of a pressure sensor, a further advantage of the present invention over a conventional pressure sensor is that the pressure sensor is placed directly in the brain without attaching a tube to the outside world. Further, the preferred embodiment device does not have an on-site battery. Therefore, probe 12 must perform a startup sequence each time power is applied to probe 12. In the present invention, this startup sequence involves the execution of an auto-calibration algorithm. This self-calibration algorithm ensures that the pressure measurements received from sensor 16 are always within the desired range of probe electronics 18.
[0089]
In an alternative embodiment (FIG. 19), the probe 12, external device 14, drainage catheter 2, atrial catheter 8 and controller 104 are as described above in connection with the embodiment of FIG. 18, with the following exceptions. . In this embodiment, the control device 104 is controlled by the external device 14 so that the external device 14 determines whether the pump pumps CSF fluid or opens a valve to allow drainage of the CSF fluid. Control. In this embodiment, the external device has a microprocessor 102 ′, similar to the microprocessor 102, for processing physiological parameter information sensed by the sensor 16, and the controller 104 communicates with the external device via the external coil 22. It has an antenna 20 ′ similar to the probe coil 20 for receiving control signals from 14. In either embodiment of FIG. 18 or FIG. 19, the sensor 16 can be located remotely from the probe 12.
[0090]
In use, sensor 16 senses pressure as described above. This pressure information can be processed by the microprocessor 102 on the probe 12, or can be passed to the external device 14 entirely from the probe 12 or after partial or complete processing by the microprocessor 102. The external device 14 then determines, via the microprocessor 102 ', whether the CSF pressure detected by the sensor 16 exceeds a predetermined level. When the CSF pressure exceeds a predetermined level, external device 12 activates controller 104 to pump CSF fluid or open a valve to drain excess CSF fluid from the patient's ventricle. When the external device 12 determines that the CSF pressure has dropped to an acceptable level, the external device 12 causes the controller 104 to stop pumping CSF fluid or stop the CSF from draining through the valve. Let the valve close.
[0091]
In a further alternative embodiment (FIG. 20), the external device 14, drainage catheter 2, atrial catheter 8 and controller 104 are as described above in connection with the embodiments of FIGS. 18 and 19, with the following exceptions. . In this embodiment, the electronics of probe 12 are coupled to controller 104. Preferably, the sensor 16 is located away from the probe 12, but it is not essential. The controller 104 can be controlled by either the microprocessor 102, the microprocessor 102 'or a combination of the microprocessors 102 and 102' as described above.
[0092]
Particular systems and devices have been described above and illustrated in the figures. The invention also includes, in one embodiment, a method of measuring and communicating parameters of a brain, tissue or other organ. Referring to FIG. 21, the method includes providing 106 a sensor 16 for sensing a parameter of interest, and at or near a target of a brain, tissue, or other organ capable of sensing the parameter of interest. Implanting the sensor 16; providing a reactor capable of displaying, processing, or taking action on the parameters; 110, sensing the parameter of interest; and 112 detecting the parameter of interest. Communicating the parameters to display or process the parameters or to take action in response to the parameters 114.
[0093]
A specific embodiment of the invention described above is shown in FIG. In this embodiment, a method for controlling a CSF shunt drainage system is disclosed. The method includes providing 116 a probe having a sensor that senses a parameter of interest, and a CSF shunt that includes a controller 104 to affect the flow of CSF fluid from the patient's ventricle to the CSF shunt drainage system. Providing a drainage system 118; implanting a probe 120 such that the sensor is placed in the patient's ventricle; sensing 122 the patient's CSF fluid pressure; and controlling in response to the sensed parameters. Activating the device 104.
[0094]
A further embodiment of the method of the present invention shown in FIG. 23 illustrates a method for controlling a medical device in response to a sensed parameter. The method includes providing 126 a probe having a sensor that senses a parameter of interest, and a medical device having a controller 104 that operates in response to the sensed parameter of interest to control operation of the medical device. , Implanting the probe so that the sensor is located at the desired location on the patient, sensing 132 a parameter of interest, and controlling the controller 104 in response to the sensed parameter. Activating 134.
[0095]
Providing a sensor 16 for sensing a parameter of interest or providing a probe having a sensor for sensing a parameter of interest 116, 126 includes providing the sensor 16 described and illustrated above. However, while the sensor 16 has been described primarily here as a sensor that senses pressure or temperature, the sensor 16 can be used to provide oxygen partial pressure (PO 2 ), Mixed venous oxygen saturation (SVO) 2 ), Obviously it could be a sensor to detect blood sugar and pH. Further, the sensor 16 can detect two or more parameters sequentially or simultaneously. Further, although the sensor 16 is described as being mainly part of the probe 12 in one embodiment, the sensor 16 need not be part of the probe 12.
[0096]
Implanting the sensor 108 in or near the target of the brain, tissue or other organ capable of sensing the parameter of interest, or implanting the probe so that the sensor is located at the desired location in the patient Steps 120, 130 pierce the skin and tissue or bone if necessary, place the sensor 16 at the desired location in the brain, tissue or other organ, secure the sensor if necessary, and Surgically closing the skin so that it is contained under the patient's skin.
[0097]
The step 110 of providing a reactor capable of displaying, processing or taking action on parameters may alternatively provide an external device 14 or provide the probe 12 itself, as described and illustrated above. Providing the microprocessor 102 to the computer. Activating the controller 104 in response to the sensed parameters 124, 134 activates the controller 104 via the external device 14 or the controller 104. In either case, the external device 14 or the microprocessor 102 may process the parameter or cause an action to be taken in response to the parameter, and in the case of the external device 14, display the parameter data. Furthermore, while the present invention has been described primarily as having the microprocessor 104 in the probe 12 itself, the microprocessor 104 can be provided in the external device 14, the medical device being actuated, or the external device 14 (if present), the probe. 12 or a separate medical device.
[0098]
Displaying or processing the parameter or causing an action to be taken in response to the parameter 112 includes displaying or processing the parameter or causing an action to be taken in response to the parameter as described above.
[0099]
The description contained herein is intended as an illustration of the invention and is not an exhaustive description. Many variations, combinations, and alternatives of the disclosed embodiments will occur to those skilled in the art. Furthermore, although specific values have been given, these values are intended as illustrative of the present invention and are not intended to be limiting. These alternatives, combinations and variations are intended to be included within the scope of the claims. Those skilled in the art may recognize other equivalents in the specific embodiments described herein, and such equivalents are also intended to be included in the claims.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram of a CSF shunt drainage system.
FIG. 2
FIG. 2 is a block diagram of the present invention.
FIG. 3
FIG. 3 is a side view of a more preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4
FIG. 4 is a side sectional view of the embodiment of FIG.
FIG. 5
FIG. 5 is a side cross-sectional view of the embodiment of FIG. 3 positioned within the skull.
FIG. 6
FIG. 6 is a side cross-sectional view of another embodiment of the present invention located in the skull.
FIG. 7
FIG. 7 is a side cross-sectional view of another embodiment of the present invention located on the skull.
FIG. 8
FIG. 8 is a perspective view of another embodiment of the present invention.
FIG. 9
FIG. 9 is a perspective view of another embodiment of the present invention.
FIG. 10
FIG. 10 is a side sectional view of another embodiment of the present invention.
FIG. 11
FIG. 11 is a schematic diagram of a more preferred embodiment of the present invention.
FIG.
FIG. 12 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention.
FIG. 13
FIG. 13 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention.
FIG. 14
FIG. 14 is a diagram showing a charging and transmission sequence according to one embodiment of the present invention.
FIG.
FIG. 15 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention.
FIG.
FIG. 16 is a block diagram according to another embodiment of the present invention.
FIG.
FIG. 17 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention.
FIG.
FIG. 18 is a schematic view of another embodiment of the present invention.
FIG.
FIG. 19 is a schematic diagram of another embodiment of the present invention.
FIG.
FIG. 20 is a schematic view of another embodiment of the present invention.
FIG. 21
FIG. 21 is a flowchart showing one embodiment of the method of the present invention.
FIG.
FIG. 22 is a flowchart showing another embodiment of the method of the present invention.
FIG. 23
FIG. 23 is a flowchart showing another embodiment of the method of the present invention.

Claims (26)

脳、組織または他の器官のパラメータを測定しかつ通信するための装置であって、
前記関心のあるパラメータを検知するセンサと、
前記パラメータを表示し、処理し、あるいは処置を講じさせることのできる外部装置と、
前記検知されたパラメータを前記センサから前記外部装置に通信する通信システムと、
を含む装置。
An apparatus for measuring and communicating parameters of a brain, tissue or other organ, comprising:
A sensor for detecting the parameter of interest;
An external device that can display, process, or take action on the parameters;
A communication system that communicates the detected parameter from the sensor to the external device,
Equipment including.
前記センサは、圧力センサ、温度センサ、酸素分圧(PO)センサ、混合静脈血中酸素飽和度(SVO)センサ、血糖センサ及びpHセンサから成るグループから選択されるものである請求項1記載の装置。Said sensor, a pressure sensor, a temperature sensor, an oxygen partial pressure (PO 2) sensor, mixed venous blood oxygen saturation (SVO 2) sensor, is selected from the group consisting of blood glucose sensor and pH sensor according to claim 1 The described device. 遠端を有するプローブをさらに含み、前記プローブは前記センサを含み、前記センサは前記プローブの前記遠端に配置された請求項1記載の装置。The apparatus of claim 1, further comprising a probe having a distal end, wherein the probe includes the sensor, wherein the sensor is located at the distal end of the probe. 前記プローブは、それ自体及び前記センサに電力を供給するための長期エネルギ源を有する請求項3記載の装置。4. The apparatus of claim 3, wherein said probe has a long-term energy source for powering itself and said sensor. 前記長期エネルギ源は、再充電可能である請求項4記載の装置。The device of claim 4, wherein the long-term energy source is rechargeable. 前記長期エネルギ源は、電池である請求項4記載の装置。The device of claim 4, wherein the long-term energy source is a battery. 前記長期エネルギ源は、コンデンサである請求項4記載の装置。The apparatus of claim 4, wherein said long-term energy source is a capacitor. 前記センサは、ボディバスを介して前記プローブに電気的に接続される請求項4記載の装置。The apparatus of claim 4, wherein the sensor is electrically connected to the probe via a body bus. 前記プローブは、マイクロプロセッサを含む請求項4記載の装置。The apparatus of claim 4, wherein said probe comprises a microprocessor. 前記プローブは、検知されたパラメータ情報を格納する記憶システムを有する請求項4記載の装置。The apparatus according to claim 4, wherein the probe has a storage system for storing detected parameter information. 各センサに独特の較正係数を測定後処理の目的のために前記記憶装置に格納して、前記センサによって測定された生理学的パラメータの正確な報告を達成するようにした請求項10記載の装置。11. The apparatus of claim 10, wherein a calibration factor unique to each sensor is stored in the storage device for post-measurement processing purposes to achieve accurate reporting of physiological parameters measured by the sensors. 前記プローブは、埋込みプローブコイルを含む請求項4記載の装置。The apparatus of claim 4, wherein said probe comprises an implanted probe coil. 前記プローブコイルは、誘導コイルである請求項12記載の装置。The apparatus according to claim 12, wherein the probe coil is an induction coil. 前記センサは、前記プローブから分離される請求項4記載の装置。The apparatus of claim 4, wherein the sensor is separate from the probe. 開口を有するバー穴リングをさらに含み、前記プローブは前記バー穴リングの前記開口内に配置される請求項4記載の装置。The apparatus of claim 4, further comprising a bar hole ring having an opening, wherein the probe is disposed within the opening of the bar hole ring. 前記センサに電力を供給してパラメータ情報が前記センサによって検知されることを可能にする受動電力システムをさらに含む請求項1記載の装置。The apparatus of claim 1, further comprising a passive power system that powers the sensor to enable parameter information to be detected by the sensor. 前記通信システムは、前記センサに関連付けられかつそれに接続される部分を含み、前記センサによって検知されたパラメータ情報を前記外部装置に通信するために、前記通信システムの前記センサに関連付けられかつ接続される部分に電力を供給するための受動電力システムをさらに含む請求項1記載の装置。The communication system includes a part associated with and connected to the sensor, and associated with and connected to the sensor of the communication system to communicate parameter information detected by the sensor to the external device. The apparatus of claim 1, further comprising a passive power system for powering the portion. 脳室に配置されるカテーテルと、CSFを身体内の1つの位置から別の位置に移送する導管として使用されるシャントと、前記カテーテルと前記シャントとの間に配置されるポンプとを有するCSFシャントまたはドレナージシステムをさらに含み、前記センサによって検知された関心のあるパラメータに応答して前記ポンプが作動する請求項1記載の装置。A CSF shunt having a catheter positioned in the ventricle, a shunt used as a conduit to transfer CSF from one location in the body to another, and a pump positioned between the catheter and the shunt The apparatus of claim 1, further comprising a drainage system, wherein the pump operates in response to a parameter of interest sensed by the sensor. 脳室に配置されるカテーテルと、CSFを身体内の1つの位置から別の位置に移送する導管として使用されるシャントと、前記カテーテルと前記シャントとの間に配置されるポンプとを有するCSFシャントまたはドレナージシステムをさらに含み、前記センサによって検知された関心のあるパラメータに応答して前記ポンプが作動する請求項1記載の装置。A CSF shunt having a catheter positioned in the ventricle, a shunt used as a conduit to transfer CSF from one location in the body to another, and a pump positioned between the catheter and the shunt The apparatus of claim 1, further comprising a drainage system, wherein the pump operates in response to a parameter of interest sensed by the sensor. 各センサに独特の較正係数を測定後処理の目的のために前記外部装置に格納して、前記センサによって測定された生理学的パラメータの正確な報告を達成するようにした請求項1記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein a calibration factor unique to each sensor is stored in the external device for post-measurement processing purposes to achieve accurate reporting of physiological parameters measured by the sensors. 各センサに独特の較正係数を測定後処理の目的のために前記センサに格納して、前記センサによって測定された生理学的パラメータの正確な報告を達成するようにした請求項1記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein a calibration factor unique to each sensor is stored in the sensor for post-measurement processing purposes to achieve accurate reporting of physiological parameters measured by the sensor. 前記通信システムは、前記検知されたパラメータ情報を表示するか、または他の仕方でユーザに通信する表示システムを含む請求項1記載の装置。The apparatus of claim 1, wherein the communication system includes a display system that displays the sensed parameter information or otherwise communicates to a user. 前記外部装置は、大気圧を測定する気圧計を含む請求項1記載の装置。The device of claim 1, wherein the external device includes a barometer that measures atmospheric pressure. CSF液圧など脳のパラメータを測定する方法であって、
前記関心のあるパラメータを検知するセンサを有するプローブを提供するステップと、
前記パラメータを表示し、処理し、あるいは処置を講じさせることのできる外部装置を提供するステップと、
前記検知されたパラメータを前記プローブから前記外部装置に通信する通信システムを提供するステップと、
患者の頭蓋を露出させるステップと、
前記頭蓋に穴を穿孔するステップと、
前記センサが前記頭蓋内に配置されるように前記プローブを移植するステップと、
前記プローブが完全に前記患者の皮膚の下に含まれるように前記患者の皮膚を閉じるステップと、
前記検知されたパラメータが前記プローブから前記外部装置に伝送されるように、前記プローブに前記外部装置を近づけるステップと
を含む方法。
A method for measuring brain parameters such as CSF hydraulic pressure,
Providing a probe having a sensor for sensing the parameter of interest;
Providing an external device capable of displaying, processing, or taking action on the parameters;
Providing a communication system that communicates the detected parameter from the probe to the external device,
Exposing the patient's skull;
Drilling a hole in the skull;
Implanting the probe such that the sensor is positioned within the skull;
Closing the patient's skin so that the probe is completely contained under the patient's skin;
Bringing the external device closer to the probe such that the sensed parameters are transmitted from the probe to the external device.
CSFシャントドレナージシステムを制御する方法であって、
関心のあるパラメータを検知するセンサを有するプローブを提供するステップと、
患者の脳室からCSFシャントドレナージシステムへのCSF液の流量に影響する制御装置を含むCSFシャントドレナージシステムを提供するステップと、
前記センサが患者の脳室に配置されるように前記プローブを移植するステップと、
患者のCSF液圧を検知するステップと、
前記検知されたパラメータに応答して前記制御装置を作動させるステップと
を含む方法。
A method of controlling a CSF shunt drainage system, comprising:
Providing a probe having a sensor for sensing a parameter of interest;
Providing a CSF shunt drainage system that includes a controller that affects the flow of CSF fluid from the patient's ventricle to the CSF shunt drainage system;
Implanting the probe such that the sensor is placed in the patient's ventricle;
Detecting the CSF fluid pressure of the patient;
Activating the controller in response to the sensed parameter.
検知されたパラメータに応答して医用装置を制御する方法であって、
関心のあるパラメータを検知するセンサを有するプローブを提供するステップと、
前記検知された関心のあるパラメータに応答して作動し、医用装置の動作を制御する制御装置を有する医用装置を提供するステップと、
前記センサが患者内の所望の位置に配置されるように前記プローブを移植するステップと、
前記関心のあるパラメータを検知するステップと、
前記検知されたパラメータに応答して前記制御装置を作動させるステップと
を含む方法。
A method of controlling a medical device in response to a detected parameter,
Providing a probe having a sensor for sensing a parameter of interest;
Providing a medical device having a controller operative in response to the sensed parameter of interest to control operation of the medical device;
Implanting the probe such that the sensor is located at a desired location within the patient;
Detecting the parameter of interest;
Activating the controller in response to the sensed parameter.
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