DE102011119358A1 - Anordnung zur Erfassung von physiologischen Vitalparametern in Versuchstieren und anderen Lebewesen mit Hilfe der RFID Übertragungstechnik - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine im Tier unter der Haut implantierbare Anordnung, mit der bei nur geringen Einsatzkosten physiologische Vitalparameter kontinuierlich und ohne Zeitbegrenzung erfaßt werden können, indem ein aus der RFID-Technik bekanntes Verfahren der kombinierten Energieversorgung und bidirektionalen Datenübertragung zur Steuerung der Erfassung und zur Rückübertragung der Daten vom Implantat angewendet wird und zugleich das Implantat als Folie aus einem körperverträglichen Kunststoff mit aufgesetztem Integrierten Schaltkreis ausgebildet ist, wobei auf der Folie eine ringförmige Antennenstruktur sowie eine oder mehrere spiralförmig geformte, bei der Applikation zu einem Katheter herausgezogene Extensionen mit an der Spitze angeordneten Komponenten so angeordnet sind, daß eine serienfertigungsgerechtes mit automatischen Prozessen herstellbares Implantat entsteht. Bei den Komponenten an der Katheterspitze handelt es sich z. B. um eine EKG Elektrode mit geeigneter Beschichtung, einen mikromechanischen Druckaufnehmer zur Messung des Blutdrucks, eine 2 kanalige optischen Meßstrecke zur Messung des Sauerstoffgehaltes des Blutes, weitere Sensorkomponenten sind möglich. Die Extensionen enthalten in der Zwischenschicht die notwendigen elektrischen Verbindungsleitungen, hergestellt in einer klassischen Leiterplattentechnologie, in hochwertiger Ausführung auch als Titan-Gold Leiterbahnen. Die Katheterspitze kann mit einem Edelstahlmantel umgeben und damit mechanisch geschützt werden, es ist aber auch ein geeigneter Verguß bzw. eine Umspritzung in einem Spritzgußverfahren in einer alternativen Ausführung vorgesehen.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung von physiologischen Vitalparametern in Versuchstieren und anderen Lebewesen mit Hilfe der RFID Übertragungstechnik insbesondere deren technische Ausführung sowie Herstellverfahren.
• Zur Untersuchung der Wirkungen von Arzneimitteln und für zahlreiche andere Anwendungen werden in großer Zahl Versuchstiere wie Ratten, Meerschweinchen und Mäuse eingesetzt, an denen die zu untersuchenden Substanzen, in möglicherweise unterschiedlichen Dosierungen, in ihrer Wirkung erprobt werden. Hierbei werden in fast allen Fällen die einfach zu erfassenden physiologischen Messparameter Puls, EKG, Blutdruck und Sauerstoffsättigung des Blutes über einen längeren Zeitraum gemessen, was durch an den Tieren angebrachte Aufnehmer, eingeführte Katheter oder herausgeführte elektrische Sonden erfolgt. Das Tier wird hierdurch nicht nur in seiner Bewegungsfreiheit massiv eingeschränkt, durch den Streß können auch die Meßwerte verfälscht werden. Zudem sind die Aufnehmer sehr kostenintensiv, die Tierpflege aufwendig und zeitraubend, sodaß die Zahl der zu untersuchenden Exemplare typischerweise sehr beschränkt ist.
• Es sind deshalb schon seit Jahren Telemetriesysteme in Gebrauch, bei denen die physiologischen Parameter im Körper der Tiere von einem implantierten Transponder erfaßt und via Funkdatenübermittlung an einen außerhalb des Tierkäfigs angeordneten Meßdatenempfänger gesendet werden, wo sie dann über einen Computer registriert und archiviert werden. Ein Beispiel hierfür kann der Patentschrift DE 689 23 703 T2 entnommen werden. Diese Transponder werden gewöhnlich durch eine im Implantat angeordnete Batterie versorgt, die den Betrieb des Transponders für eine gewisse Zeit (Wochen) sicherstellt. Nach Verbrauch der Batterie muß das Implantat explantiert und die Batterie gewechselt werden, ein sehr aufwendiger Vorgang, da das Implantat zum Batteriewechsel gewöhnlich zum Hersteller eingeschickt werden muß. Diese Telemetriesysteme können wegen der hohen Einsatzkosten deshalb nur bei wenigen ausgesuchten Tierexperimenten zum Einsatz kommen, obgleich sie die Tiere sehr schonen und eigentlich ein viel größerer Anwendungsbereich auch aus ethischen Gründen wünschenswert wäre.
• Die Verwendung von Telemetriesystemen mit rein passiven Transponder, bei denen auf Batterien verzichtet wird, stellt eine Alternative zu den oben genannten Systemen dar. Im Gegensatz zu batteriebetriebenen Transponder werden diese extern, durch das elektromagnetische Feld des Messdatenempfangers, gespeist. Die Einsatzdauer des Implantats ist somit nicht mehr vom Energieverbrauch abhängig. Das Implantat kann die gesamte Lebensspanne des Tieres im Körper verweilen. Seit Jahren werden deshalb passive Transponder zur Kennung von Haus- und Nutztieren verwendet. Das Verfahren wird weitläufig als RFID, Radio Frequency Identification, bezeichnet und ist Grundlage mehrerer Normen, wie beispielsweise ISO/IEC 11784 und ISO/IEC 11785. RFID-Transponder sind in der Regel reine Datenspeicher. Erweiterungen mit Messaufnehmern sind weniger verbreitet.
• Es sind jedoch implantierbare RFID-Transponder mit Messaufnehmern bekannt. So wurde bereits 2001 im Artikel „A Programmable Intraocular CMOS Pressure Sensor System Implant" von Karsten Stangel erschienen im „IEEE Solid State Magazine" ein intraokulares Implantat vorgestellt, welches einen passiven RFID-Transponder um Messaufnehmer für Temperatur und Druck erweitert. Die elektrische Ausführung der Sende- und Empfangsschaltung, sowie die Antennenkonfiguration, wurden nach den inzwischen üblichen Schemata bei 13.56 MHz ausgelegt. Die Antenne ist als Planarspule ausgeführt, da im MHz-Bereich eine ausreichende Induktion auch bei kleinen Induktivitäten mit geringen Windungszahlen gewährleistet ist. Planarspulen, wie sie auch in der deutschen Patentschrift DE 41 17 878 C2 verwendet werden, stellen eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen bedrahteten Spulen dar. Diese können durch übliche Verfahren der Leiterplattenherstellung auf das Trägersubstrat der Transponder-Elektronik aufgebracht werden, wodurch die Antenne Teil des Trägersubstrats wird und die Kontaktierung während des Herstellungsprozesses entfällt. Die Anzahl der verwendeten Wicklungsebenen ist abhängig von der Anzahl der elektrisch leitfähigen Lagen des verwendeten Trägersubstarts. Meist werden einfache Trägersubstrate mit ein bis zwei elektrisch leitfähigen Lagen verwendet. Die Antenne wird deshalb zwei-lagig gestaltet, beziehungsweise ein-lagig, wenn auf elektrische Durchkontaktierungen verzichtet werden kann. Durch die Verwendung eines flexiblen Trägersubstrats, wie beispielsweise Polyimid, lassen sich auch biegsame Strukturen gewinnen. Ein Ausführungsbeispiel für den Einsatz eines flexiblen Trägersubstrates als Träger eines passiven RFID-Transponders zur Erfassung von physiologischen Daten kann der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2008 042 312 A1 entnommen werden. Die Messaufnehmer befinden sich bei dieser Anwendung in unmittelbarer Nähe der Sende- und Empfangsschaltung des Transponders. Weitere Messsonden, beziehungsweise Katheter, die es dem Implantat ermöglichen weitere Messsignale von anderen, möglicherweise schwerer zugänglichen Regionen, des Körpers zu erhalten sind nicht angeschlossen. Das Implantat kann deshalb lediglich Messwerte aus der unmittelbaren Umgebung übermitteln.
• Aus diesem Grund kommen bei nicht RFID-Anwendungen häufig Katheter zum Einsatz. Diese führen der Signalverarbeitung des Transponders Messsignale aus anderen Teilen des Körpers zu, auch wenn diese für das Implantat aufgrund seiner Bauform nicht zugänglich sind. In der Regel beinhalten Katheter lediglich die zur Erfassung der physikalischen Signale erforderlichen Messumformer. Eine Vorverarbeitung der elektrischen Signale ist nicht enthalten. Die Katheter müssen deshalb qualitativ hochwertig ausgeführt werden. Besonders bei EEG Messungen, welche eine hohe Anzahl von Kontakten und eine möglichst feine Leiterstruktur der Messspitzen fordern, kommen deshalb verstärkt Katheter in Polyimid-Ausführung zum Einsatz. Mit einem Polyimid-Substrat ist es möglich, kostengünstig eine große Anzahl von fein strukturierten Kontakten zur Verfügung zustellen.
• Es sind Polyimid-Katheter zur Erfassung von Vitalparametern bekannt. 1993 veröffentlichte Ernö Lindner in der Zeitschrift „Fresenius Journal of Analytical Chemistry" den Artikel „In vivo and in vitro testing of micro electronically fabricated planar sensors designed for applications in cardiology". In dieser Publikation wird beschrieben, wie mehrere Elektroden für kardiologische Messungen auf einem Polyimid-Trägersubstrat erzeugt werden. Des Weiteren wurde die Anordnung im Tierversuch erprobt. In der US amerikanischen Patentschrift US 5,444,254 kommt ebenfalls ein Katheter mit Polyimid als Trägersubstrat zum Einsatz. Das flexible Trägersubstrat löst bei der bandähnlichen Geometrie das Verbindungsproblem zwischen Messumformer an der Spitze und der Auswerteelektronik. Die elektrische Isolation wird in der beschriebenen Ausführung durch Aufbringen zweier zusätzlicher Polyimid-Folien erzeugt. Die elektrische Anbindung an die Auswerteelektronik erfolgt mittels elektrischer Kontakte am dem dem Messumformer entgegen gesetzten Ende. Ein Beispiel für ein Telemetriesystem, bei dem sich die Elektronik des passiven Transponders auf demselben flexiblen Trägersubstrat befindet, welches auch die Katheter bildet, ist US amerikanischen Patent US 7,778,692 B2 . Im Patent ist ein Implantat mit mehreren Kathetern zur Messung der physiologischen Parameter eines Krebspatienten beschrieben. Die Antennenspule ist als diskrete Luftspule ausgeführt. Die Kommunikation erfolgt nicht nach dem RFID-Standard.
• Die bekannten Lösungen, welche RFID zur Kommunikation nutzen, verfügen nicht über Messkatheter. Die Messwerterfassung geschieht meist lokal nahe der Sende- und Empfangsschaltung des Transponders und ist häufig Bestandteil derselben integrierten Schaltung.
• Des Weiteren sind die Katheter der oben genannten Veröffentlichungen streifenförmig ausgeführt und weisen üblicherweise eine Länge von mehr als 10 cm auf. Die Signalleitungen des Katheters können ohne zusätzliche Signallagen im Trägersubstrat oder Bauelemente die Geometrie der Planarspule nicht kreuzen. Das zuvor genannte Patent US 5,444,254 verwendet eine diskret gewickelte Antenne anstelle einer Planarantenne und erfordert deshalb zusätzlichen Fertigungsaufwand.
• Die bekannten Konzepte, bei denen Transponder und Katheter sich auf einem Trägersubstrat befinden, weisen den Nachteil auf, dass die große Länge der Katheter-Extensionen (bis 20 cm) im Gegensatz stehen zu den hohen Fertigungstoleranzforderungen (μm) für die Montage der Bauteile. Das führt zu ungünstigen Formen, bei denen die Substratfläche in der Fertigung nur schlecht genutzt werden kann, insbesondere bei einer Fertigung von mehreren Baugruppen in einem Prozess (Nutzen). Solche Systeme werden typischerweise von Hand unter Anwendung zahlreicher Werkzeuge gefertigt und sind der Automatisierung nicht zugänglich. Hieraus ergeben sich hohe Fertigungskosten.
• Des Weiteren steigert der Einsatz länglicher Trägersubstrate die Anforderungen an den Fertigungsprozess, was zu erhöhtem Ausschuss führen kann. Der Entwurf eines Katheters mit angeschlossenem Transponder zeigt Regionen auf dem Trägersubstrat mit erhöhter Toleranzforderung im um Bereich, gefertigt in sogenannter Feinstleitertechnik. Diese Regionen befinden sich prinzipbedingt an den entgegen gesetzten Enden des Trägersubstrates im Abstand von 10–20 cm. Der Raum zwischen den beiden Enden wird lediglich von durchgehenden Leiterbahnen genutzt. Substrate einer solchen ungleichen Verteilung in X-Y-Richtung sind schwierig zu Fertigen. Es können Schrumpfungen des Materials, Verwerfungen und Längenänderungen auftreten die Montage der Bauteile wie auch Bohrungen erschwert. Weiterhin ist es schwierig, die langen Enden der Katheter zu fixieren. Bauteile dieser Art können deshalb ebenfalls lediglich in einem Handprozess mit erheblichem Aufwand hergestellt werden.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine im Tier unter der Haut implantierbare Anordnung zu schaffen, mit der bei nur geringen Einsatzkosten physiologische Lebensparameter kontinuierlich und ohne Zeitbegrenzung erfasst werden können, wobei ein aus der RFID-Technik bekanntes Verfahren der kombinierten Energieversorgung und bidirektionalen Datenübertragung zur Steuerung der Erfassung und zur Rückübertragung der Daten vom Implantat angewendet wird und zugleich das Implantat als Folie aus einem körperverträglichen Kunststoff mit aufgesetztem Integrierten Schaltkreis ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Folie eine ringförmige Antennenstruktur sowie eine oder mehrere spiralförmig geformte, bei der Applikation zu mehreren Kathetern herausgezogene Extensionen mit an der Spitze angeordneten Komponenten so angeordnet sind, daß eine serienfertigungsgerechtes mit automatischen Prozessen herstellbares Implantat entsteht. Bei den Komponenten an der Katheterspitze handelt es sich z. B. um eine EKG Elektrode mit geeigneter Beschichtung, einen mikromechanischen Druckaufnehmer zur Messung des Blutdrucks, eine 2 kanalige optische Meßstrecke zur Messung des Sauerstoffgehaltes des Blutes, weitere Sensorkomponenten sind möglich. Die Extensionen enthalten in der Zwischenschicht die notwendigen elektrischen Verbindungsleitungen, hergestellt in einer klassischen Leiterplattentechnologie, in hochwertiger Ausführung auch als Titan-Gold Leiterbahnen. Die Katheterspitze kann klassisch mit einem Edelstahlmantel umgeben und damit mechanisch geschützt werden, es ist aber auch ein geeigneter Verguß bzw. eine Umspritzung in einem Spritzgußverfahren in einer alternativen Ausführung vorgesehen.
• Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist die Senkung der Fertigungskosten, so dass ein solches Tierimplantat sehr preiswert und in großen Stückzahlen in einem einmaligen Implantationsvorgang eingesetzt werden kann. Die extrem flache Ausführung ermöglicht eine Implantation unter der Bauchhaut, was das Tier nur gering belastet. Die Katheter können dann mikroinvasiv an die geeigneten Stellen, z. B. die Aorta zur Blutdruck und O2-Messung, ans Herz zur Puls und EKG Erfassung geführt werden, ohne dass die Bauchdecke geöffnet werden muß.
• Zur Daten- und Energieübertragung wird das RFID-Verfahren eingesetzt, z. B. in der Ausprägung, wie sie im Standard ISO/IEC 15693 genormt ist. Als Gegenstelle kann somit jeder industriell verfügbare RFID-Reader dienen, der dann an einen Computer angeschlossen ist. Die Trägerfrequenz von 13,56 MHz erlaubt die induktive Übertragung einer geringen, aber ausreichenden Leistung, mit der der integrierte Schaltkreis versorgt wird. Diese Leistung ist ausreichend, alle Kontroll- und Datenerfassungsfunktionen zu versorgen, die zur Erfassung der physiologischen Lebensparameter erforderlich sind, also auch die zugehörigen Verstärker, A/D-Wandler, Treiber und einen Prozessorkern, der die Verarbeitung vornimmt und das Protokoll zur Datenübertragung abarbeitet. Schaltkreise dieser Art sind im Grundsatz bekannt, die hier verwendete Ausführung ist auf den Anwendungsbereich im Implantat optimiert und soll hier nicht weiter im Einzelnen beschrieben werden.
• Es ist Gegenstand dieser Erfindung, dass alle Funktionalitäten auf nur einem einzigen Chip integriert sind und keine oder nur wenige weitere Komponenten erforderlich sind. Diese Ausführung der Erfindung arbeitet somit rein passiv, ohne eigene Energieversorgung. Zum Betrieb entzieht diese passive Variante einem kontinuierlichen Hochfrequenzfeld ausreichend Energie und kann durch Modulation dieses Feldes mit einem externen Reader kommunizieren.
• In einer weiteren Ausprägung dieser Erfindung wird der Integrierte Schaltkreis noch um einen kompakten Akkumulator ergänzt, der eine Datenerfassung auch dann erlaubt, wenn das Versuchstier aus dem Käfig entnommen wird, wobei die Daten dann zwischengespeichert werden. Wird das Tier zurückgebracht, können die zwischengespeicherten Werte wieder ausgelesen werden. Eine solche „halb-passive” Version bietet eine höhere Zuverlässigkeit der Datenerfassung, allerdings erfordert die Verkapselung des Akkumulators ein deutlich größeres Volumen als bei der rein passiven Variante, was das Implantat erheblich teuerer macht. Diese Ausprägung der Erfindung wird deshalb nur dort eingesetzt werden, wo eine kontinuierliche Erfassung auch außerhalb des Käfigs für eine beschränkte Zeit unbedingt notwendig ist.
• Im Folgenden wird die Erfindung beschrieben. Bild 1 zeigt eine Aufsicht auf das Implantat, das in einer typischen Ausführung die Abmessungen von 15 auf 25 mm hat. Der Integrierte Schaltkreis 1 ist auf die Polyimidfolie gebondet und mit körperverträglichem Kunststoff, z. B. PU-Harzen mit einer Beschichtung aus Parylene verkapselt. Auf der Polyimidfolie ist außen die Antenne 2, bestehend aus mehreren Windungen einer Flachspule mit Verfahren der Leiterplattentechnik hergestellt. Vorn IC verlaufen spiralförmige Leiterbahnen 3 zu den hier ausgeführten 2 Katheterköpfen, die in der Mitte der Spirale angeordnet sind. Ein Katheterkopf ist zur Aufnahme einer hakenförmigen EKG-Elektrode 6 mit einem Kontaktfeld versehen, welches nach Montage der Elektrode verkapselt wird. Ein weiterer Katheterkopf nimmt die Komponenten der optischen O2-Meßstrecke 4, den Drucksensor 7 und einen Temperatursensor 8 auf. Die Montage dieser Bauteile an der Katheterspitze ist trotz der geringen Größe unproblematisch, da die Katheter zum Zeitpunkt der Montage noch nicht herausgeschnitten sind und damit die Positionen exakt bekannt sind. Dies gilt insbesondere auch für eine eventuell notwendige Bondmontage des Drucksensors. Alle Komponenten werden später nach herausschneiden noch gekapselt.
• Es ist Gegenstand dieser Erfindung, dass diese Folie nach der Montage der Komponenten 1, 4, 6, 7 und 8, was in einem automatischen, aus der Leiterplattenfertigung bekannten Bestückungsprozeß erfolgen kann, mit einem Laser oder vergleichbarem Schneidwerkzeug entlang der gestrichelt eingezeichneten Linie ausgeschnitten wird. Bei der geringen Größe der Folie können damit im sogenannten Nutzen bis zu 100 oder mehr Implantatfolien auf einmal bestückt, geprüft und geschnitten werden. Das Herausschneiden erfolgt typischerweise in mehreren Arbeitsgängen, wobei im ersten zunächst die bestückten Sensorköpfe herausgeschnitten werden, damit sie nach oben gebogen und verkapselt werden können. Im Zweiten Arbeitsgang werden dann die Spiralen ganz ausgeschnitten, wobei kleine Brücken im Sinne einer Perforation die Spirale noch zusammenhalten. Die volle Katheterlänge wird erst kurz vor der Implantation herausgelöst, was durch den Chirurgen von Hand erfolgen kann. Beim Lasern der Spiralen kann auch die Auftrennung des Nutzen erfolgen. Möglicherweise erfolgt eine Nutzentrennung vorteilhaft erst zu einem späteren Zeitpunkt, um die Prüfungen und Sterilisation zu rationalisieren. Eine Vereinzelung ist letztlich erst kurz vor der Verpackung erforderlich.
• Nach dem Schnitt können die spiralförmigen Extensionen, die die Katheter bilden, herausgehoben werden wie in Bild 2 dargestellt. In diesem Zustand können nun die Spitzen der Katheter weiterverarbeitet werden, z. B. zu einer EKG-Hakenelektrode Bild 3 mit der hakenförmig ausgebildeten Metallelektrode 11, dem Polyimid Folienträger 9 und der Leiterbahnfläche (Gold) 10. In der Abbildung ist eine Ausführung dargestellt, bei der die Leiterbahn zwischen einer Trägerfolie und einer gleich starken Deckfolie, beide z. B. 25 μm dick und aus z. B. Dupont Polyimid 2611, angeordnet ist.
• Bild 4 zeigt eine beispielhafte Ausprägung des Katheterkopfes des O2-P-Temp-Sensors. Auf der Folie sind in Reihe 17 eine LED der Wellenlänge 660 nm, ein Phototransistor, eine LED der Wellenlänge 940 nm angeordnet. Darauf folgt ein mikromechanischer Drucksensor 18. An der Spitze folgt ein NTC-Widerstand 19. Die bereits verlöteten und elektrisch verbundenen Bauelemente werden von einer Hülse 15 aus einem körperverträglichem Material, z. B. Titan, NiroStahl oder Kunststoff PU mechanisch umschlossen. Die Hülse ist mit transparentem Silicon oder ähnlichem Material 16 vergossen und damit fest mit dem Polyimid-Katheder verbunden. Zur Übertragung von Druck und Licht verfügt die Hülse über Öffnungen 12 an den entsprechenden Positionen der Sensoren. Der Katheter mit einem typischen Durchmesser von 1 ... 1,5 mm wird später in die Aorta des Versuchstieres eingeführt und registriert kontinuierlich Temperatur, Blutdruck und O2-Sättigung. Das Verfahren der reflektiven Messung von O2 durch Vergleich des Reflexionswertes bei unterschiedlichen Wellenlängen ist grundsätzlich bekannt. Erfindungsgemäß ist dieses Verfahren hier in den Katheterkopf zusammen mit einem Drucksensor und Temperatursensor kombiniert, wodurch alle wesentlichen Lebensparameter durch nur eine mikroinvasive Intervention erfaßt werden können. In der dargestellten Ausführung wird eine 2-lagige Stromzuführung verwendet, wodurch sich ein sandwichartiger Aufbau ergibt. Bei Anwendung einer Feinleitertechnologie bei der Herstellung der Polyimidfolie ist eine 1-lagige Verdrahtung ausreichend, wodurch sich die gleiche Anordnung wie bei dem EKG Katheder erreichen lässt und der Katheter sehr flexibel bleibt.
• Die erfindungsmäßige Gestaltung des Implantats erlaubt eine automatische Fertigung im Nutzen, der erst nach Funktionsprüfung und Verkapselung der Katheterspitzen vereinzelt werden muß. Die kompakte Form eignet sich anschließend besonders für die Sterilisierung und hygienische Verpackung.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 68923703 T2 [0003]
• DE 4117878 C2 [0005]
• DE 102008042312 A1 [0005]
• US 5444254 [0007, 0009]
• US 7778692 B2 [0007]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• ISO/IEC 11784 [0004]
• ISO/IEC 11785 [0004]
• 2001 im Artikel „A Programmable Intraocular CMOS Pressure Sensor System Implant” von Karsten Stangel erschienen im „IEEE Solid State Magazine” ein intraokulares Implantat [0005]
• 1993 veröffentlichte Ernö Lindner in der Zeitschrift „Fresenius Journal of Analytical Chemistry” den Artikel „In vivo and in vitro testing of micro electronically fabricated planar sensors designed for applications in cardiology” [0007]
• Standard ISO/IEC 15693 [0014]

Claims (8)

1. Implantierbare Anordnung zur Erfassung von Vitalparametern in Versuchstieren und anderen Lebewesen, bestehend aus einem auf einer körperverträglichen Folie montiertem Integriertem Schaltkreis und zugehörigen elektronischen Komponenten, einer als Leiterbahn auf der Folie ausgeprägten Flachspulenantenne, geschützt und körperverträglich durch einen Verguss und eine Parylene oder ähnliche Schutzschicht sowie einer im integrierten Schaltkreis angeordneten Elektronik zur meßtechnischen Erfassung der elektrischen Signale der auf den Kathetern angeordneten Sensoren und einer auf dem RFID-Verfahren basierenden passiven Stromversorgung dieser Baugruppen, einer auf dem RFID-Verfahren basierenden bidirektionalen Kommunikation und einem ebenfalls im IC integrierten Steuerrechner, dadurch gekennzeichnet, dass die Katheter als spiralformige Extensionen im Innern der umfassenden Antenne ausgeprägt sind, wobei die Extensionen erst nach Bestückung der Komponenten durch z. B. einen Laser herausgeschnitten werden und diese Extensionen an ihrer Spitze elektronische Komponenten und Sensoren tragen, mit deren Hilfe die Vitalparameter als elektrische Signale erfasst werden.
2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze der Sensoren durch eine Metall oder Kunststoff-Kapselung geschützt sind und das Sensoren für Puls, Sauerstoffsättigung, Blutdruck und Temperatur enthalten sind.
3. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Sensoren oder Elektroden zur Ableitung elektrophysiologischer Signale, z. B. EKG oder EEG an der Spitze der Katheter angeordnet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Sensoren den physiologischen Anforderungen des Versuchstiers angepaßt ist indem die Spiralen der Extensionen mit mehr oder weniger Windungen ausgeführt sind.
5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem IC auch noch ein Akkumulator kleiner Baugröße plaziert ist, der für eine kurze Zeit eine Datenerfassung auch ohne Hochfrequenzfeld sicherstellt, wobei die Meßwerte bei Ausfall des Feldes zwischengespeichert und nach Wiederherstellung des Feldes ausgelesen werden.
6. Anordnung nach 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrierte Schaltkreis Mittel zur Verstärkung, Wandlung und Erfassung der elektrischen Signale der Sensoren enthält und in der Lage ist, diese aufzubereiten, zu speichern und zu verarbeiten sowie einen Steuerrechner enthält, der die Signalerfassung wie die Kommunikation mit einem externen Reader steuert.
7. Anordnung nach 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Schaltkreis Mittel zur Gleichrichtung der an der Antenne anliegenden Hochfrequenz enthält und damit die Versorgung aller interner Baugruppen regelt und sicherstellt.
8. Anordnung nach 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Implantat über eine einzigartige, bei der Herstellung programmierte Identifikationsnummer ID verfügt, über einen internen lösch- und überschreibbaren permanenten Datenspeicher zur Aufnahme von Daten verfügt und das als Übertragungsverfahren für ID, Daten und Meßwerte nach dem ISO 15693 oder ähnlichen Standards verwendet wird, so dass jeder industrielle Reader, der diesen Standard beherrscht, als Gegenstelle genutzt werden kann.

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