CN108601613A - 用于基于导管的肾脏去神经方法和可展开多脊设备 - Google Patents

Abstract

提供了血管去神经装置，血管去神经装置包括用于插入血管的导管，至少一个细长导管臂，其具有沿着所述至少一个细长导管臂的柔性接缝和刚性块的交替区域，其中所述至少一个细长导管臂的每一个包括至少一个触觉传感器和至少一个温度传感器；设置在所述至少一个细长导管臂的每一个上至少一个电极和电路，以及连接到所有细长导管臂的至少一个联动装置。还提供了用于批量制造用于血管去神经装置的多个导管臂的方法，该方法包括在半导体基板上沉积第一聚合物涂层、在第一聚合物涂层上形成金属迹线、将基板图案化并蚀刻到第一聚合物涂层以形成柔性接缝区域的步骤。

Description

用于基于导管的肾脏去神经方法和可展开多脊设备

优先权主张

本申请主张2015年12月15日提交的新加坡专利申请No.10201510264Y的优先权。

技术领域

本发明一般地涉及用于肾脏去神经的方法和设备，更特别地涉及可展开多脊基于导管的肾脏去神经设备及其制造方法。

背景技术

高血压及其相关状况、心力衰竭和慢性肾病代表了显著且不断增长的全球性健康问题。高血压是一种常见的医学状况，该状况涉及患者的高的血压(BP)。虽然是无症状的状况，但如果不及时治疗，慢性高血压可能大大增加中风、心力衰竭、慢性肾病和心脏病发作的风险，对患有这种疾病的人构成严重的健康风险。高血压的患病率随着年龄、肥胖和久坐不动的生活方式而增加。由于所有这三个因素在全球范围内都在增加，因此高血压治疗代表了一个巨大且不断增长的临床问题。这种状况是血液施加在身体动脉壁上的力高于期望值并且与心血管疾病风险增加直接相关的状况。

对患有高血压的患者的治疗包括饮食限制/控制、药物或两者的组合。然而，当使用超过三种类型的药物方案并且血压仍然很高时，该状况被称为顽固性高血压。顽固性高血压是尽管在最大耐受剂量下使用来自三种或更多种抗高血压药类的药物，BP不受控制，并且其已成为引起极大医学兴趣的焦点。大约五十分之一的新诊断为高血压的患者会出现顽固性高血压。在20世纪50年代，外科肾脏去神经被证明是治疗顽固性高血压的一种非常有效的方法，但由于膀胱功能障碍和直立等不可容忍的副作用，该程序被放弃了。最近，研究了用于顽固性高血压的颈动脉压力感受器手术并且结果令人鼓舞，但这当前仍然是手术程序。现在，基于导管的肾脏去神经已成为治疗顽固性高血压的潜在微创策略。

目前，可用的技术很少。大多数常规技术利用基于球囊的导管或篮形设计导管，其中电极或温度传感器放置在限定位置(例如，沿着篮轴，导管轴或球囊表面)以进行肾脏去神经。球囊导管插入术是一种典型的技术，其中球囊可以根据血管的尺寸在血管内扩张，因为每个个体患者的血管尺寸不同所以这是方便的，这可以确保电极与血管壁接触。然而，球囊导管的缺点是在球囊膨胀期间血流可能被阻塞。该问题可以通过使用篮形设计导管来解决，其中电极沿着篮轴放置，并且通过可移动部件的拉动推动机构来实现展开。尽管血流不像在基于球囊的导管中那样受到限制，但是可能存在关于电极和血管壁之间的接触的问题。这种接触问题可能是由于缺少触觉传感器以帮助实现电极和血管壁之间的有效接触而导致的。这些设计中涉及的组装工作是手动的和密集的，其具有不高效且容易出错的附加缺点。

因此，需要用于肾脏去神经导管的设计，其至少部分地克服当前方法的缺点。此外，结合附图和本公开的该背景技术，从随后的详细描述和所附权利要求中，其他期望的特征和特性将变得显而易见。

发明内容

根据本发明的至少一个实施例，提供了一种用于批量制造用于血管去神经的多个导管臂的方法。该方法包括在半导体基板上沉积第一聚合物涂层并在第一聚合物涂层上形成金属迹线。该方法还包括将基板图案化和蚀刻到第一聚合物涂层以产生柔性接缝区域并且制造具有柔性接缝区域的多个导管臂。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种用于血管去神经的装置。用于血管去神经的装置包括用于插入血管的导管，至少一个细长导管臂，其具有柔性接缝和刚性块的交替区域，以及至少一个连接到所有至少一个细长导管臂的联动装置。两个或更多个传感器，至少一个电极和电路设置在至少一个导管臂中的每一个上。两个或更多个传感器包括至少一个触觉传感器和至少一个温度传感器。所述至少一个电极用于神经消融，并且设置在所述至少一个导管臂中的每个上的电路联接到所述至少一个电极和所述至少一个传感器的输入和输出。所述至少一个联动装置在所述至少一个细长导管臂的基本上一端连接到所有至少一个细长导管臂，用于将所有至少一个导管臂包裹在导管周围。

根据本发明的另一实施例，提供了一种用于血管去神经的方法。该方法包括将包括导管的装置插入血管并展开该装置的至少一个导管臂，直到其与血管壁接触，所有至少一个导管臂围绕导管设置。该方法还包括监测至少一个导管臂与血管壁的接触量，以确定接触量不限制血管中的流体流动，并且接触量足以通过使用血管去神经。至少一个触觉传感器设置在至少一个导管臂中的一个上。最后，该方法包括通过在与血管的血液壁接触时激励设置在至少一个导管臂中的一个上的至少一个电极来消融目标神经。触觉传感器响应于由触觉传感器的阻抗改变元件检测到的阻抗，确定接触量足以用于血管去神经。

附图说明

附图中，相同的附图标记在各个视图中指代相同或功能相似的元件，并且附图与下面的详细描述一起被并入并形成说明书的一部分，用于说明各种实施例并解释根据本实施例的各种原理和优点。

图1描绘了人类交感神经系统的图示。

图2包括图2A、2B和2C，描绘了常规肾脏去神经的图示，其中，图2A描绘了肾脏及其相应的肾动脉的平面图和在其中插入有去神经导管的肾动脉的透视剖视图，图2B描绘了肾动脉的组织切片，并且图2C描绘了使用常规篮形肾脏去神经系统在肾动脉中用于肾脏去神经的电极展开的侧平面描绘。

图3包括图3A和3B，描绘了根据本实施例的用于肾脏去神经系统的制造的脊结构的透视图，其中，图3A描绘了脊结构的前右上透视图，并且图3B描绘了脊结构的前左下透视图。

图4描绘了根据本实施例的突出显示集成的传感器和电极的脊结构的前右上透视图，其中插图进一步突出显示了根据本实施例的脊结构的多路复用器设计，以最小化信号线的数量。

图5包括图5A、5B和5C，描绘了示意根据本实施例的包裹在导管周围的图4的脊结构的操作展开的前右上透视图，其中，图5A描绘了导管上的未展开的脊结构，图5B描绘了在导管周围半展开的脊结构，并且图5C描绘了在导管周围完全展开的脊结构。

图6包括图6A、6B和6C，描绘了根据本实施例的制造的脊结构的透视图，其中，图6A描绘了双脊结构的前左上透视图，在插图中突出显示各种结构部分，图6B描绘了图6的双脊结构的前右下透视图，在插图中突出显示了其他结构特征，并且图6C描绘了三脊结构的前左上透视图，在插图中突出显示了各种结构部分。

图7包括图7A和7B，描绘了根据本实施例的导管和脊结构的透视图，其中，图7A描绘了当围绕导管组装时双脊结构的前右上透视图，并且图7B描绘了围绕导管并且完全展开的双脊结构的前右上透视图，在插图中示出了脊的血管壁接触部分的放大视图。

图8包括图8A、8B、8C和8D，描绘了根据本实施例的具有集成的传感器和电极装置的脊结构的制造步骤的侧平面剖视图。

图9包括图9A、9B、9C和9D，描绘了根据替代实施例的具有集成的传感器和电极装置的脊结构的制造步骤的侧平面剖视图。

图10包括图10A、10B和10C，描绘了根据本实施例的模拟测量的脊结构上的位移力，其中，图10A描绘了在脊结构的去神经电极后面没有硅加强件的脊结构上的模拟测量的位移力，图10B描绘了在脊结构的去神经电极后面具有一毫米(mm)厚的硅加强件的脊结构上的模拟测量的位移力，并且图10C描绘了在脊结构的去神经电极后面具有1.4mm厚的硅加强件的脊结构上的模拟测量的位移力。

图11包括图11A和11B，描绘了根据本实施例的脊结构的弯曲模式的应变图，其中，图11A描绘了处于第一弯曲模式的完全展开的脊结构的应变图，并且图11B描绘了处于第二弯曲模式的部分展开的脊结构的应变图。

技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。

具体实施方式

以下详细描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明或本发明的应用和用途。此外，无意受到在本发明的前述背景技术或以下详细描述中呈现的任何理论的约束。本实施例的目的是提供一种具有集成的触觉/力传感器的卷起的、可展开的多脊结构，其可以应用于患有顽固性高血压的患者的肾脏去神经。导管插入技术用于将脊结构递送至目标肾血管。然后使该结构展开以允许集成在脊结构上的电极进行肾脏神经消融。脊结构上的集成传感器包括温度传感器、触觉传感器和射频(RF)电极或加热器，以实现电极和肾血管壁之间的有效接触，以进行增强、稳健的肾脏去神经。虽然该详细描述中的讨论描述了用于肾脏去神经的方法、装置和系统，但是该方法、装置和系统同样适用于其他血管去神经系统。

该结构可以借助当前的微机加工工艺在硅晶片上制造，用简化的脊集成程序提供了高度可扩展高生产量的产品制造，从而降低了总成本。此外，集成的触觉/力传感器提供对肾血管壁和有源电极之间的接触状况的连续监测，以促进外科程序并提高肾脏去神经期间神经消融的效率。

现在，在大多数医务室就医时，血压(BP)测量是常规的。随着廉价、可靠和易于使用的便携式数字血压计的可用性，许多人也在家中监测他们自己的血压。然而，高血压通常是无症状的，并且仍未得到充分诊断，特别是在未接受定期预防性体检的人群中。目前正常血压限定为115/75mm Hg(以毫米汞柱计)，其中第一个数字表示收缩压(SBP)，第二个数字表示舒张压(DBP)。对于接受高血压治疗的患者，治疗目标是将血压降至140/90mm Hg以下。对于糖尿病患者，目标血压为130/80mm Hg。

通过电、机械和体内激素力的复杂相互作用来控制血压。通过传出通路导向肾脏、心脏和外周脉管系统的中枢交感神经传出导致体积保持、心输出量增加和全身血管收缩，血压持续升高的预兆，即高血压。交感神经系统，尤其是肾交感神经的过度活跃是高血压病理生理学的主要原因。血压控制的主要电部件是交感神经系统(SNS)，它是在没有有意识控制的情况下运作的身体自主神经系统的一部分。

参考图1，图示100描绘了人交感神经系统102的部件和交感神经在血压调节中的病理生理学作用。交感神经系统102连接大脑104、心脏106、血管108和肾脏110，它们中的每一个在调节身体的血压中起重要作用。当血压不能控制在可接受的范围内时，通过使用基于导管的系统来进行肾脏去神经可以获得另一种治疗选择，肾脏去神经减少交感神经活动并最终降低血压。

大脑104主要起电作用，其处理输入并向SNS 102的其余部分发送信号。心脏106在很大程度上起到机械作用，其通过更快且更猛烈地跳动以升高血压或者较慢且不太有力地跳动以降低血压来控制血压。血管108也起机械作用，通过扩张(直径变大以降低血压)或收缩(直径变小以升高压力)来影响血压。在血压调节中最终并且也许是最核心的作用者是肾脏110，其在SNS 102中起电、机械和化学作用。肾脏110通过经由SNS 102发出信号通知对增加或降低血压的需要(电)，通过控制体内流体量(机械)和通过释放影响心脏106和血管108活动的关键激素(化学)来影响血压。

建议患有轻度高血压的患者进行行为和饮食改变，例如减轻体重、锻炼和减少钠的摄入并增加他们的钾摄入。如果这些方法不成功，通常由患者的医生开出药物治疗。对于患有顽固性高血压的患者，可以引入去神经手术。肾脏去神经涉及使交感神经系统102内的肾神经失效。去神经影响由X 112指示的从大脑104到肾脏110的电信号以及由X 114指示的从肾脏110发出的电信号。肾脏去神经有可能影响肾脏110的机械和激素活动并且有可能影响SNS 102的其余部分的电激活。生理学表明阻断通向肾脏110的交感神经将逆转液体和盐的滞留(降低流体体积和机械负荷)并减少不适当的肾素释放(在开始前停止有害的激素肾素-血管紧张素醛固酮系统(RAAS)级联)。

参考图2A，平面图200描绘了肾脏202及其相应的肾血管204和其中插入了去神经导管系统222的肾血管204的透视剖视图220。基于导管的系统222通过任何传统的导管插入技术通过引导导管224而递送到目标肾血管204。一旦系统222已经到达期望位置，就将其从静止配置转换为展开配置(例如，通过使球囊导管膨胀或通过拉动/推动可移动部件以展开篮形结构)，以准备进行肾脏去神经过程。然后通过系统电极输送能量(例如射频能量或超声能量)以在一个或多个肾神经226上进行消融。在一个程序期间可能存在多个消融部位。每次消融执行预定时间(例如，90秒)，之后展开的结构被塌缩，拉回被拉动的导管预定量(例如，一厘米)，并且旋转导管，展开结构，并且重复消融。重复该序列直到去神经过程完成。一旦在所有期望的部位完成消融，系统222随后经由相同的引导导管224从身体撤回。然后将引导导管从身体移除。

在设计基于导管的系统时需要考虑几个因素，例如能量类型，导管设计和电极的数量。射频能量是用于神经消融的最常见的能量类型。导管设计可以是基于球囊的，篮形的或三角形的，或任何其他设计。基于球囊的导管设计由于其展开过程容易而是优选的，然而，挑战是在球囊表面上制造电极。形成在球囊表面上的电极必须是柔性的和功能性的，能够承受球囊的膨胀和收缩。另一方面，基于篮形的导管设计不需要柔性电极，但必须能够用更特定地定位的电极实现更局部的神经消融(即，更局部的神经消融)。在神经消融期间可能发生的两个主要问题是在展开电极以使电极和血管壁接触期间(例如，基于球囊的导管展开)的血流限制，以及激活(也称为展开)脊结构期间结构的灵活性。其他问题可能是与传感器相关的问题(例如传感器的灵敏度和范围)，这些问题可能妨碍或阻止电极和血管壁之间的牢固接触以进行成功消融。

在荧光检查引导和肝素或比伐卢定抗凝治疗下，将短的选择性引导导管226置于每个肾动脉204中。柔性射频(RF)消融导管222推进到远端肾动脉204，通常以经典螺旋模式以远端到近端方式连续地执行三次或更多次消融。通过操纵可展开脊结构具有不同形状来单独定位和执行每次消融。在能量输送期间，有源电极从接触表面到下方组织(高达6毫米远)诱导热(通常<90℃以避免组织碳化)。驻留在肾动脉204的外膜中的神经226(即，在血管外膜内延伸的SNS系统102(图1)的交感神经束)将在RF加热过程中逐渐消融。图2B示出了肾动脉204的组织切片的横截面图240，其中血管壁242围绕血管腔244，血管腔244中具有在其中流动的血液246，血管壁242周围的组织包括肾神经226。

参考图2C，侧平面图260描绘了使用传统的篮形肾脏去神经系统在肾动脉204中进行肾脏去神经的电极展开。射频(RF)消融依赖于通过身体产生的完整电路以传导RF电流270。肾脏去神经系统包括具有衬套264的导管222的中心心轴262和脊266结构，脊266结构联接在心轴262周围以用于在脊266完全展开时将RF电极268推挤成抵靠血管壁242。由于存在大量离子流体，所以RF电流270能够穿过组织；然而，组织不是理想的导体，因此RF电流270在组织内引起电阻加热(焦耳效应)。因此，直接RF加热发生在施加器(有源RF电极268)的几毫米内。由于热对流，最终消融区域的其余部分在电极268周围的更多外围区域中产生。

可以使用单极或双极模式施加RF电流270。在单极模式中，单个间隙电极(或电极组)268用于将电流270输送在目标消融区域处，而接地(GND)电极272(通常非常大并且放置在体外)完成通过身体的电路径。在双极模式中，电流在两个间隙电极之间流动。双极模式通常具有以下优点：(a)在电极之间的区域中聚焦和更有效的加热，(b)降低对背景导电性的依赖性，以及(c)不需要接地垫。然而，双极模式需要额外的电极对(在腔内需要额外的空间)并且在从接触表面到周围组织中的径向方向上不能很好地加热。

另一方面，单极模式具有以下优点：(a)每个电极262周围的加热区域更宽，以及(b)由于电极262的简单占用面积而具有有限的侵入性，从而提供更广泛的临床通用性。

传统的肾脏去神经系统包括球囊设计和篮形设计。篮形设计包括与衬套结构一起包装在导管或轴体中的离散脊结构。电极和/或传感器以及电线互连组装在脊上。在展开之后，电极形成三角形形状，并且与球囊设计不同，在去神经程序期间不限制血流。

尽管使用常规肾脏去神经系统对人去神经的临床影响和成功证明，但是常规肾脏去神经系统的每个机械部件(例如RF电极，脊)的集成仍然是一个复杂的过程，具有较少的标准化程序并且几乎完全手动装配。例如，一些传统的篮形脊结构需要在将RF迹线焊接到每个椭圆形电极上之后将电极胶合在每个单独的脊上。顺序的脊组装过程也是手动进行的，并且每个脊连接和其他电连接都需要在被包装在导管上之前小心地对准到衬套中。除电极外，包装在脊上的传感器还包括RF电极和温度传感器。电线互连还必须包括许多传感器输入/输出(I/O)连接，这些连接成为传统的篮形去神经系统所需的组装工作量的一部分。并且，如上所述，所有组装工作通常都是手动且耗时的。

除了制造困难之外，传统的肾脏去神经系统需要外部成像系统来进行精确的消融定位。选择最佳的肾血管成像模态是另一个临床问题。使用这样的可视化步骤的主要目的是确保RF电极268与血管壁242的良好接触，以提供更有效的消融。由于使用双工超声成像装置的分辨率不足，传统的计算机断层扫描(CT)血管造影通常用于在去神经过程中提供高分辨率监视。然而，CT血管造影具有高辐射风险，并且在临床稳定的患者中被认为是不必要的。或者，借助心电图(ECG)和呼吸门控的非对比增强磁共振(MR)血管造影使用快速稳态梯度回波成像来获得高分辨率血管造影图像。然而，这些血管造影方法在血管内部的电极展开过程中不提供连续监测。这种实时监测对所有外科医生都至关重要，对于实践经验较少的外科医生尤为重要。

根据本实施例，提出了一种用于改善肾神经消融的设备，其提供集成的有效接触监测，而不需要诸如MR成像或CT成像的外部监测系统，和高效的可缩放组装过程，其减少了所需的组装工作量并且改善电极/传感器和血管组织之间的接触以有效地进行肾神经消融。

参考图3A和3B，透视图300、350描绘了根据本实施例的用于肾脏去神经系统的制造的脊结构。前右上透视图300描绘了根据本实施例的脊结构的顶部，而前左下透视图350描绘了根据本实施例的脊结构的底部。根据本实施例的所提出的卷起结构包括单件式聚合物基板302，其具有刚性加强件352，刚性加强件352具有集成传感器304和电极306，例如触觉传感器、温度传感器和RF电极。选择C型聚对二甲苯(Parylene C)(Specialty CoatingSystems公司(SCS)提供)作为聚合物基板302材料，因为其具有生物相容性和生物稳定性以及其柔韧性。然而，聚对二甲苯基板具有太多的柔韧性，这在消融期间可能是一个问题，因为它可能无法在消融过程中保持所需的形状。因此，将刚性加强件352(例如，Si加强件)添加到结构的背面有助于脊结构保持其形状。根据本实施例，刚性加强件仅在特定位置处结合以保持脊结构的柔性，确保其仍能在预定位置弯曲。

如在视图300、350中所见，在每个结构中存在三个脊310、320、330，并且传感器304在不同位置处集成到脊310、320、330上。具有单件式结构和在脊310、320、330上的集成传感器304的优点是组装和包装工作量的显著减少。还有集成的多路复用器308，以提供包括的多路复用设计，以减少导线连接的数量，进一步便于组装和包装工作以及装置的小型化。单件式三脊结构消除了将单独的脊组装在一起的需要，并且不需要额外的部件来将组装的脊包装到导管中，因为可以通过将突片312插入槽中来卷起和固定单件式结构。可以将环氧树脂或密封剂施加到突片-槽交叉脊结构316上，以进一步将突片-槽结构316固定在基板上。

参考图4，脊结构的前右上透视图400突出显示了根据本实施例以多路复用设计布线的集成传感器304和电极306，以最小化信号线的数量。插图410进一步突出显示了脊结构的多路复用器设计，示出了从多路复用器308通过导管到操作员电路的减少的布线互连。

参考图5，前右上透视图500、510、520示出了根据本实施例的包裹在导管心轴262周围的在视图300、350、400中描绘的脊结构的操作展开。衬套264将卷起的三脊结构固定到导管心轴262。卷起的脊结构可与导丝管和激活管包装在一起。在到达肾血管中的目标区域时，系统将从静止配置转变为展开配置，以使集成传感器304和电极306能够接触血管壁。透视图500描绘了静止时未展开的脊结构。透视图510描绘了在静止配置和完全展开配置之间半展开的脊结构。透视图520描绘了在导管周围完全展开的脊结构。完全展开配置中脊结构的直径可以大于9毫米。

除了根据本实施例的新颖且稳健的结构的脊设计之外，根据两种设计将触觉功能集成到结构上。参考图6A和6B，透视图600、630描绘了根据本实施例的制造的脊结构，其结合了根据第一设计的触觉功能。透视图600描绘了双脊结构的前左上透视图，在插图610中突出显示了触觉传感器结构的上部。透视图630描绘了双脊结构的前右下透视图，在插图640中突出显示了触觉传感器结构的下部。根据第一设计，从硅基板的背面形成压力腔642，以实现基于隔膜的力传感器。沿着压力腔642的边缘644、646在聚合结构的前侧上图案化曲折形金属量规612，用于检测外部压力/力。金属量规612形成在RF电极306的任一侧上，并且当RF电极306接触血管壁242时，将感应隔膜偏转并且可以由金属量规612检测隔膜偏转。金属量规612将检测精确的接触时刻并且将通过金属量规612的输出变化连续监测血管壁接触的力。以这种方式，金属量规612用作阻抗改变元件并且能够通过响应于金属量规612的机械弯曲改变阻抗来监测血管壁接触的力。

参考图6C，三脊结构的前左上透视图660包括插图662，其描绘了根据第二设计的触觉传感器结构。根据第二设计，金属量规664沿着软接缝区域666被图案化，在软接缝区域处在完全展开期间出现最大机械弯矩。响应于由外力产生的横向移动，金属量规664的输出增加，直到中心消融电极306接触血管壁242并且停止在结构的径向方向上的扩张(即，当电极306紧密接触血管壁242时)。电极306和血管壁242之间的任何接触丢失将传递到来自金属量规664的输出变化中。

可展开多脊结构在心轴(或导管)262上的组装在图7中示出。图7A描绘了双脊结构702在心轴262周围组装时的前右上透视图700。硅加强件352(图3B)的总厚度可以高达400μm，其足够坚固以便能经受如图700所示夹紧过程中的机械冲击。粘合剂施加在两个夹紧的半环704、706之间，以在多脊结构的第一端连接处与突片和槽312、314连接一起形成第一联动装置(linkage)以将结构702组装在心轴262周围。与衬套264和在多脊结构的第二端处的突片和槽312、314连接相邻的第一夹紧结构708形成第二联动装置，以将结构702组装在心轴262周围。参考图7B，前右上透视图750描绘了处于完全展开配置的心轴262周围的双脊结构702。由粘合在一起的两个夹紧的半环704,706组成的第二夹紧结构710围绕心轴262形成，并且推动线752,754胶合到第二夹紧结构710，用于操纵横向机械移动。插图760描绘了脊的血管壁接触部分的放大视图，示出了触觉力感测原理的第二设计(即，沿着软接缝区域666图案化的金属量规664)。

参考图8A、8B、8C和8D，描绘了根据本实施例的用于批量制造具有集成传感器和电极装置的脊结构的制造步骤的侧平面剖视图800、820、840、860。制造开始于裸硅基板802，其可在晶片级制造，以实现高生产量和改进的可扩展性。硅基板802用作根据本实施例的脊结构的机械加强件。如在侧平面图800中所示，在硅表面中限定锚804(小沟槽)。锚804促进硅基板与在硅基板802上顺应性地涂覆的包层聚合物层822之间的良好粘附，如侧平面图820所示。然后，如在侧平面图840中所示，沉积并图案化诸如金(Au)或铂(Pt)的导电金属的金属层842，以在聚合物层822上形成金属量规和有源电极。最后，如侧平面图860所示，通过诸如深反应离子蚀刻(DRIE)工艺的硅蚀刻工艺蚀刻脊释放和背面压力腔862。

参考图9A、9B、9C和9D，描绘了根据替代实施例的具有集成传感器和电极装置的脊结构的制造步骤的侧平面剖视图900、920、940、960。制造过程开始于在8英寸硅晶片上的硅基板902上沉积氮化物层904，然后涂覆10um C型聚对二甲苯层906，如侧平面图900所示。氧化物层922沉积在C型聚对二甲苯层906上，用于改善脊结构上(即，在氧化物层922上)金属迹线的粘附性，如侧平面图920中所示。接下来，通过剥离方法在晶片上图案化导电金属迹线924(例如，钛(Ti)或Au)。

沉积顶部10um C型聚对二甲苯层942以覆盖金属迹线924。然后通过蚀刻944C型聚对二甲苯层906、942和氧化物层922以限定卷起脊结构，并且通过蚀刻948C型聚对二甲苯层942也打开接合垫946以暴露金属接合946，如侧平面图940所示。为了在特定位置形成硅加强件，在晶片的背面进行深反应离子蚀刻(DRIE)和氮化物蚀刻962，如在侧平面图960中所示。然后将晶片加热到约180℃以从热带上释放脊结构。

在将卷起的脊结构从结构释放之后，可以用环氧树脂将集成传感器组装到结构上，所述环氧树脂是不导电并且不导热的。传感器和脊结构之间的连接可以通过引线键合形成。如上所述，通过将突片312插入槽314(图3A)可以卷起并固定多脊结构，槽314可以用环氧树脂或密封剂进一步固定。可以制造定制的夹具(jig)以帮助卷起脊结构。

显然，RF电极306和多个脊310,312,314都可以根据本实施例通过标准化的批处理过程而不是通过繁琐的后组装手动过程来限定。虽然本文仅公开了两个和三个脊的设计，但是本领域技术人员将认识到使用任一工艺流程(图8和图9)和现有MEMS技术，脊的总数并且从而消融部位的总数可根据需要增加。

根据本实施例，硅基板352将有效地增强脊结构的机械稳定性。图10A、10B和10C描绘了根据本实施例的具有不同厚度的硅加强件352的脊结构上的模拟测量的位移力的图示1000、1020、1040。参考图示1000，描绘了由于在脊结构的去神经电极后面没有硅加强件在脊结构1004的中心块1002上欠接触(under contact)的机械位移的模拟。在具有350μm的固定基板厚度的情况下，图示1000示出仅具有聚合物材料的中心块1002在与血管壁242接触时刻将不会承受外部负载(估计的接触力～50mN)。

图示1020(图10B)描绘了在脊结构的去神经电极后面具有一毫米(mm)厚的硅加强件的脊结构上的模拟测量的位移力。在添加一毫米硅块1022之后，由于机械刚度的改善，偏转大大减小。然而，硅加强件覆盖的区域也必须针对中心块1002上的可接受位移进行优化。

图示1040(图10C)描绘了在脊结构的去神经电极后面具有1.4mm厚的硅加强件的脊结构上的模拟测量的位移力。根据本实施例，当中心块1002的顶部聚合物层的总尺寸为1.5×1mm²，硅加强件1042尺寸为1.4×1mm²时，提供最佳变形，尺寸不仅在金属量规664(图6C)上引入足够的应变，而且还引入在脊结构的任何机械断裂之前合理的位移。

图11A和11B描绘了根据本实施例的脊结构的弯曲模式的应变图1100,1150。除了优化中心加强件尺寸之外，还进行了额外的模拟以预测触觉功能，其中应变图1100描绘了处于第一弯曲模式的完全展开的脊结构，并且应变图1150描绘了处于第二弯曲模式的部分展开的脊结构的应变图。应变图1100,1120阐明脊结构1102在其机械故障时刻之前的弯曲模式，此时中心块1104开始倾斜而不是沿径向方向扩展。如上所述，在软接缝区域引起最大应变，并且产生的平均应变高达1.4％。假设金属量规664的总电阻为几百欧姆，则合理的输出变化在几欧姆的范围内。即使使用传统的万用表，也可以清楚地区分这种欧姆变化。

因此，可以看出，本实施例可以提供具有集成传感器的卷起脊结构，其可以与导管一起包装以插入患有顽固性高血压的患者的肾血管中以进行肾脏去神经。脊结构能够实现电极268和血管壁242(图2C)之间的有效接触，以进行肾脏去神经过程。该结构的单件式设计与集成传感器一起减少了所需的装配和包装工作量。

本实施例还在肾脏去神经导管系统中提供集成的触觉传感器304，其提供对电极268,306与血管壁242之间的牢固接触的改进检测以及增强的神经消融精确度。根据本实施例的卷起脊结构可以利用可扩展的制造技术容易地制造，其中可以在制造期间将整体微机械加工的多个传感器和电极与该结构集成。电极包括用于神经消融的RF电极或加热器。多个传感器包括温度传感器和触觉传感器。由于传感器没有单独组装到卷起结构的脊上，而是集成到卷起结构的制造中以获得单件式结构，因此制造和组装根据本实施例的肾脏去神经导管需要较少的手动工作。另外，根据本实施例的肾脏去神经导管的触觉感测能力确保了肾血管壁242和电极268之间的有效接触。根据本实施例的刚性-柔性基板通过在制造期间将聚合物材料与加强材料(例如，硅)结合来获得以确保装置的柔性，同时在激活脊结构以进行神经消融时保持刚度。虽然任何聚合物材料都可用于多脊结构，但由于其生物相容性和高柔韧性，C型聚对二甲苯可提供最佳效益。此外，在硅晶片的背面上进行深反应离子蚀刻以在特定位置处形成刚性加强件，以在激活脊结构进行神经消融的时实现并保持刚度。

尽管已经在本发明的前述详细描述中呈现了示例性实施例，但是应当理解，存在大量变型。还应当理解，示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制本发明的范围，适用性，操作或配置。相反，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的便利路线图，应当理解，可以对在步骤和操作方法的功能和布置中进行各种改变。在不脱离所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下的示例性实施例。

Claims (30)

1.一种批量制造用于血管去神经的多个导管臂的方法，包括：

在半导体基板上沉积第一聚合物涂层；

在第一聚合物涂层上形成金属迹线；

将基板图案化并蚀刻到第一聚合物涂层以形成柔性接缝区域；和

制造具有柔性接缝区域的多个导管臂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述半导体基板上沉积所述第一聚合物涂层包括：

对基板进行锚沟槽处理；和

在半导体基板上沉积第一聚合物涂层包括将第一聚合物涂层沉积到锚沟槽中，以增强第一聚合物涂层和半导体基板之间的粘附性。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述半导体基板上沉积所述第一聚合物涂层包括：

在半导体基板上沉积氮化物层；和

在氮化物层上沉积第一聚合物涂层。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一聚合物涂层上形成所述金属迹线包括：

在第一聚合物涂层上沉积氧化物层以增强金属迹线的粘附性；在氧化层上形成金属迹线；和

沉积第二聚合物涂层以覆盖金属迹线。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，沉积所述第二聚合物涂层包括图案化和蚀刻所述第二聚合物涂层以暴露所述金属迹线。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，图案化和蚀刻所述基板以产生所述柔性接缝区域包括从背侧深度反应离子蚀刻所述半导体基板，使得所述柔性接缝区域不包括任何所述半导体基板。

7.根据权利要求1的方法，其中，聚合物涂层是可图案化聚合物材料。

8.根据权利要求1的方法，其中，半导体基板是硅。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属迹线包括钛，金，镍，铜，铬，铝，铟，铂，银和锡中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述金属迹线包括在所述第一聚合物涂层上形成电路。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电路包括一个或多个用于触觉感测的金属量规。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电路包括一个或多个用于神经消融的电极。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电路包括一个或多个温度传感器，用于神经消融的温度测量。

14.一种用于血管去神经的装置，包括：

用于插入血管的导管；

至少一个细长的导管臂，包括沿着所述至少一个导管臂的柔性接缝和刚性块的交替区域，其中至少一个细长的导管臂中的每一个包括：

设置在所述至少一个导管臂中的每一个上的两个或更多个传感器，所述两个或更多个传感器包括至少一个触觉传感器和至少一个温度传感器；

设置在所述至少一个导管臂中的每一个上的至少一个电极，用于神经消融；和

电路，设置在所述至少一个导管臂中的每一个上并且联接到所述至少一个电极和所述至少一个传感器的输入和输出；和

至少一个联动装置，大致在所述至少一个细长的导管臂的一端连接到所有至少一个细长的导管臂，用于将所有至少一个导管臂包裹在导管周围。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述至少一个导管臂中的每一个包括：

至少五个刚性块区域；和

至少四个柔性接缝区域，所述至少五个刚性块区域中的每一个通过所述至少四个柔性接缝区域中的一个与所述至少五个刚性块区域中的其他区域分离，

其中所述至少一个导管臂中的每一个在所述至少四个柔性接缝区域中的每一个处弯曲，使得所述至少五个刚性块区域中的至少中心区域朝向所述装置插入其中的血管壁位移。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述传感器和电极设置在所述至少五个刚性块区域中的一个或多个上。

17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述至少一个导管臂中的一个相对于所述至少一个导管臂中的其他导管臂具有位于距其端部不同长度处的所述至少四个柔性接缝区域中的一个或多个。

18.根据权利要求14所述的装置，其中，所述一个或多个传感器还包括射频(RF)电极或加热器和/或温度传感器。

19.根据权利要求14所述的装置，其中，所述电路包括至少一个多路复用器，所述多路复用器通过所述电路联接到所述一个或多个传感器的输出和/或所述至少一个电极，用于选择和转发其输出。

20.根据权利要求16所述的装置，其中，所述至少一个触觉传感器使用力和/或压力感测来检测所述至少一个电极中的一个在进行神经消融的所述壁处与所述血管壁的接触。

21.根据权利要求15所述的装置，其中，所述至少一个触觉传感器响应于所述至少四个柔性接缝区域中的其上设置至少一个触觉传感器的柔性接缝区域的弯曲程度来检测在进行神经消融的所述壁处与所述血管壁的接触。

22.根据权利要求20所述的装置，其中，所述至少一个触觉传感器还响应于所述至少四个柔性接缝区域中的其上设置至少一个触觉传感器的柔性接缝区域的弯曲程度来检测在进行神经消融的所述壁处与所述血管壁的接触。

23.根据权利要求14所述的装置，其中，所述至少一个电极中的一个包括射频电极或加热器。

24.根据权利要求14所述的装置，其中，所述联动装置形成为具有环形结构，并且所有所述至少一个导管臂在其第一端处围绕所述联动装置的环形结构径向形成，使得通过穿过环形结构将导管插入并将至少一个导管臂包裹在导管周围并在远离所述第一端的第二端将所有至少一个导管臂彼此固定来组装所述装置。

25.根据权利要求14所述的装置，其中，所述联动装置形成为在其任一端具有突片-槽结构，并且所有所述至少一个导管臂彼此平行地形成，使得所述装置被组装以包裹在导管周围并通过将突片插入槽中来固定。

26.一种用于血管去神经的方法，包括：

将包括导管的装置插入血管中；

展开该装置的至少一个导管臂直至其与血管壁接触，所有至少一个导管臂围绕导管设置；

通过使用设置在至少一个导管臂中的一个上的至少一个触觉传感器监测至少一个导管臂与血管壁的接触量，以确定接触量不限制血管中的流体流动，并且接触量足以进行血管去神经；和

当与血管壁接触时，通过激励设置在至少一个导管臂中的一个上的至少一个电极来消融目标神经，

其中，触觉传感器响应于由触觉传感器的阻抗改变元件检测到的阻抗，确定接触量足以进行血管去神经。

27.根据权利要求26所述的方法，其中监测接触量包括响应于触觉传感器内的隔膜的偏转确定触觉传感器和血管壁之间的接触力和/或压力，该触觉传感器被配置为在阻抗改变元件中引起阻抗变化。

28.根据权利要求26所述的方法，其中监测接触量包括响应于设置在所述柔性接缝区域上的阻抗改变元件的阻抗变化，监测所述至少一个导管臂与所述血管壁的接触量，由阻抗改变元件的机械弯曲引起所述阻抗变化。

29.根据权利要求27所述的方法，其中，监测接触量还包括响应于设置在所述柔性接缝区域上的阻抗改变元件的阻抗变化，监测所述至少一个导管臂与所述血管壁的接触量，由阻抗改变元件的机械弯曲引起所述阻抗变化。

30.根据权利要求26所述的方法，其中，消融所述目标神经包括响应于从设置在所述至少一个导管臂上的RF电极(加热器)和/或温度传感器接收的信息消融所述目标神经。