-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Anpresskraftsensor zur Verwendung in einem Ablationskatheter, usw. und ein Herstellungsverfahren für den Anpresskraftsensor.
-
Beschreibung der verwandten Technik
-
Es ist bekannt, dass bei einer Ablationsbehandlung ein Katheter perkutan in eine Zielstelle in dem Herzen eingeführt wird und ein Hochfrequenzstrom durch eine Elektrode, die auf der Spitze des Katheters angeordnet ist, aufgebracht wird, um die abnorme Stelle selektiv zu kauterisieren, um eine atriale bzw. Vorhofarrhythmie usw. zu behandeln.
-
Die Ablationsbehandlung kuriert die Arrhythmie durch Kauterisieren eines Leitungspfades eines abnormen elektrischen Signals, welches die Arrhythmie in dem Herz verursacht, um den Leitungspfad zu blockieren.
-
Um die Ablationsbehandlung durchzuführen, wird ein Ablationskatheter verwendet, bei dem eine Elektrode, die den Durchgang von Hochfrequenz-Elektrizität zulässt, auf der Spitze des Ablationskatheters angeordnet ist, um den Leitungspfad des abnormen elektrischen Signals im Herzen zu blockieren (siehe beispielsweise Patent-Literatur 1)
-
Während der Ablationsbehandlung, die einen derartigen Ablationskatheter verwendet, wird der Ablationskatheter in Kontakt mit der abnormen Stelle auf der Innenwand des Herzens platziert und dann wird ein Hochfrequenzstrom aufgebracht, um die abnorme Stelle zu kauterisieren. Wenn jedoch die Anpresskraft, die die Elektrode auf die abnorme Stelle auf der Innenwand des Herzens aufbringt, nicht stark genug ist, kann der abnorme elektrische Leitungspfad nicht ausreichend kauterisiert werden, andererseits kann eine exzessive Anpresskraft die Innenwand des Herzens penetrieren und eine Komplikation, wie beispielsweise eine Herztamponade, verursachen.
-
Aus diesem Grund ist ein Katheter mit einem Anpresskraftsensor zum Abfühlen der Anpresskraft der Elektrode auf der Spitze der Elektrode vorgeschlagen worden (siehe Patent-Literatur 2).
-
Schriften des Standes der Technik
-
Patent-Literatur
-
- Patent-Literatur 1: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2011-507605
- Patent-Literatur 2: Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2011-147783
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Zu lösendes Problem
-
Mit Bezug auf den Katheter, der mit dem oben erwähnten Anpresskraftsensor versehen ist, ist der Anpresskraftsensor aus einer Metall-Sensorkonfiguration gemacht, welche einen Dehnungsmessstreifen besitzt, der durch ein Klebemittel daran befestigt ist. Da es schwierig ist, die Anpresskraft direkt auf den Dehnungsmessstreifen aufzubringen, besitzt der Anpresskraftsensor das Problem einer niedrigen Empfindlichkeit und geringen Genauigkeit.
-
In Anbetracht des obigen Problems sieht die Erfindung einen Anpresskraftsensor mit hoher Empfindlichkeit und hoher Genauigkeit und ein Herstellungsverfahren für den Anpresskraftsensor vor.
-
Lösung des Problems
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der Anpresskraftsensor durch mechanisches Bearbeiten eines Halbleitermaterials hergestellt, und der Anpresskraftsensor weist Folgendes auf: eine Sensorkonfiguration, welche einen Basisteil und ein Anpresskraftübertragungsteil, der in einer Richtung senkrecht zum Basisteil ausgeformt ist, aufweist und ein Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement, welches im Basisteil gebildet ist und eine Auslenkung des Anpresskraftübertragungsteils in ein elektrisches Signal konvertiert.
-
Der Anpresskraftsensor besitzt ein Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement, wie beispielsweise ein piezoresistives Element, welches integral mit dem Basisteil ausgeformt ist. Somit wird ein nützlicher Anpresskraftsensor mit hoher Empfindlichkeit und hoher Genauigkeit vorgesehen.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist in dem Anpresskraftsensor der Basisteil der Sensorkonfiguration einen ringförmigen Teil und eine Vielzahl von Armteilen auf, die sich von einer Innenseite des ringförmigen Teils zu einem zentralen bzw. mittleren Teil erstrecken, und der Anpresskraftübertragungsteil ist mit einer Vielzahl von Armteilen am mittleren Teil des ringförmigen Teils verbunden.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in dem Anpresskraftsensor mindestens ein Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement jeweils in der Vielzahl von Armteilen ausgebildet. Daher kann die Anpresskraft dreidimensional abgefühlt werden.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in dem Anpresskraftsensor ein Verdrahtungsmuster, welches eine Vielzahl von Spannung-Elektrizität-Umwandlungselementen miteinander verbindet, in dem Basisteil der Sensorkonfiguration ausgebildet.
-
Daher können Zuleitungsdrähte reduziert werden, um die Verdrahtungsbeziehung zu vereinfachen.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in dem Anpresskraftsensor eine Isolierschicht zwischen dem Basisteil und dem Anpresskraftübertragungsteil angeordnet. Auf diese Weise ist es möglich, die Isolierung zwischen dem Basisteil und dem Anpresskraftübertragungsteil zu gewährleisten.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in dem Anpresskraftsensor das Halbleitermaterial ein SOI-Substrat (SOI = Silicon-On-Insulator).
-
Im Allgemeinen ist das SOI-Substrat ein Substrat, welches durch Bilden eines Siliziumdioxidfilms, d. h. einer isolierenden Schicht, auf einem Silizium-Wafer, hergestellt wird.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in dem Anpresskraftsensor ein Kopplungsglied mit dem Basisteil verbunden und ein Verbindungsteil eines Zuleitungsdrahtes, das mit dem Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement verbunden ist, ist zwischen dem Basisteil und dem Kopplungsglied sandwichartig angeordnet.
-
Gemäß der Erfindung kann die Kopplungsstärke des Verbindungsteils des Zuleitungsdrahtes verbessert werden.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in dem Anpresskraftsensor das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement in dem Kopplungsglied ausgeformt.
-
Weil das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement in dem Kopplungsglied ausgeformt ist, stellt das Kopplungsglied einen Teil der Sensorkonfiguration dar. Wenn somit die Sensorkonfiguration, die mit dem Basisteil ausgeformt ist, als erste Sensorkonfiguration dient, ist das Kopplungsglied die zweite Konfiguration.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in dem Anpresskraftsensor das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement durch eine Brücke verbunden und ein Brückenschaltkreis ist ausgebildet.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Produktionsverfahren des Anpresskraftsensors vorgesehen zum Herstellen eines Anpresskraftsensors mit MEMS-Technologie (MEMS = micro-electro-mechanical-system), und das Produktionsverfahren weist Folgendes auf: einen Prozess zum Formen eines Basisteils und eines Anpresskraftübertragungsteils, welcher in einer zum Basisteil senkrechten Richtung ausgebildet ist; einen Prozess zum Formen eines Spannung-Elektrizität-Umwandlungselementes in dem Basisteil, wobei das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement eine Verschiebung bzw. Auslenkung des Anpresskraftübertragungsteils in ein elektrisches Signal umwandelt.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in dem Produktionsverfahren des Anpresskraftsensors ein SOI-Substrat als ein Material verwendet, um den Anpresskraftsensor auszubilden.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Produktionsverfahren des Anpresskraftsensors einen Prozess des Verbindens eines Zuleitungsdrahtes mit dem Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement durch ein Impulsheizverfahren auf, und zwar basierend auf dem oben genannten Produktionsverfahren.
-
Gemäß der Erfindung kann der Zuleitungsdraht verlässlich auf einem engen Bereich angeschlossen werden.
-
Effekte der Erfindung
-
Die Erfindung sieht einen Anpresskraftsensor mit hoher Empfindlichkeit und hoher Genauigkeit und ein Herstellungsverfahren für den Anpresskraftsensor vor.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine Draufsicht eines Katheters, welcher einen Anpresskraftsensor eines Ausführungsbeispiels der Erfindung verwendet.
-
2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Spitzenteils des Katheters.
-
3 ist eine Draufsicht, die die Verkabelung eines Zuleitungsdrahtes, der von dem Anpresskraftsensor abgeleitet ist, darstellt.
-
4 ist eine perspektivische Ansicht des Anpresskraftsensors.
-
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Anpresskraftsensors.
-
6 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration eines Spannung-Elektrizität-Umwandlungselementes in dem Anpresskraftsensor zeigt.
-
7 ist ein Brückenschaltungsdiagramm, welches die Verbindung des Spannung-Elektrizität-Umwandlungselementes zeigt.
-
8 weist Querschnittsansichten auf, die die Herstellungsprozesse des Anpresskraftsensors aufweisen.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
Im Folgenden wird hier ein Anpresskraftsensor mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, und zwar mit Bezug auf 1 bis 8. 1 ist eine Draufsicht eines Katheters, welcher den Anpresskraftsensor verwendet. 2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch einen Spitzenteil des Katheters darstellt. 3 ist eine Draufsicht, die die Verkabelung eines Zuleitungsdrahtes, der von dem Anpresskraftsensor kommt, darstellt. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Anpresskraftsensors und 5 ist eine Explosionsansicht des Anpresskraftsensors. 6 ist eine Draufsicht, die die Konfiguration eines Spannung-Elektrizität-Umwandlungselementes (piezoresistiven Elementes) in dem Anpresskraftsensor zeigt. 7 ist ein Brückenschaltungsdiagramm, welches die Verbindung des Spannung-Elektrizität-Umwandlungselementes zeigt. 8 weist Querschnittsansichten auf, die die Herstellungsprozesse des Anpresskraftsensors aufweisen, und zeigt den Querschnitt entlang der Linie X-X der 5. In der jeweiligen Figur ist der Maßstab der Komponente auf eine geeignete Größe modifiziert, um zu helfen, die die Komponente zu verstehen.
-
Wie in 1 gezeigt, ist der Katheter 1 ein Ablationskatheter und weist einen Steuer- bzw. Bedienungshandgriff 2 und einen Schaft 3 auf, der von einem Ende des Bedienungshandgriffes 2 ausgeht. Der Bedienungshandgriff 2 ist mit einem Auslenkungsglied 21 ausgestattet, und eine Spitzenelektrode 4 ist auf dem Spitzenteil 31 des Schaftes angeordnet. Weiterhin ist ein Anpresskraftsensor 5 in dem Schaft 3 an dem Spitzenteil 31 des Schaftes 3 angeordnet.
-
Das Auslenkungsglied 21, das auf dem Bedienungshandgriff 2 vorgesehen ist, ist ein Glied zum Auslenken des Spitzenteils 31 des Schaftes 3. Das Auslenkungsglied 21 lenkt den Spitzenteil 31 des Schaftes 3 in zwei Richtungen durch Ziehen eines Seilzuges (nicht gezeigt), der in dem Schaft 3 angeordnet ist.
-
Ein Kabel 32 und ein Spülschlauch 33 kommen von der Rückseite des Bedienungshandgriffes 2 her, wobei das Kabel 32 mit einem Hochfrequenz-Generator oder einer Steuervorrichtung verbunden ist, und der Spülschlauch 33 ist mit einer Strömungsmittelquelle verbunden. Der Hochfrequenz-Generator ist mit der Spitzenelektrode 4 verbunden und liefert Hochfrequenz-Energie an die Spitzenelektrode 4. Zusätzlich steuert die Steuervorrichtung ein elektrisches Ausgangssignal oder ein Eingangssignal und hat die Aufgabe des Kontrollierens des Status der Hochfrequenz-Leistungsversorgung an die Spitzenelektrode 4 und des Empfanges des Ausgangssignals von dem Anpresskraftsensor 5, um die Anpresskraft zu messen.
-
Wie in 1 und 2 gezeigt, hat der Schaft 3 eine langgestreckte Form und ist mit einem Lumen 34 ausgebildet. Der Schaft 3 besitzt eine mäßige bzw. moderate Steifigkeit und Flexibilität. Im Lumen 34 sind Zuleitungsdraht-Einsatzrohre 35 und 36, welche hohl sind, in Längsrichtung angeordnet.
-
Ein Material zum Formen des Schaftes 3 kann synthetisches Harz sein, wie beispielsweise Polyurethane, Polyolefine, Polyamide und Polyätherpolyamide. Darüber hinaus hat der Schaft 3 einen äußeren Durchmesser von 8 FR oder weniger und eine Längenabmessung in einem Bereich von 90 mm bis 110 mm.
-
Die Spitzenelektrode 4 besitzt, wie in 2 gezeigt, eine Gewehrkugelform und ist an dem Spitzenteil 31 des Schaftes 3 befestigt. Die Elektrode 4 hat eine zylindrische Ausnehmung 41 auf der Rückendseite. Der Anpresskraftsensor 5 ist mit der Ausnehmung verbunden. Zusätzlich ist ein Elektrodenzuleitungsdraht 42 mit der Rückendseite der Elektrode 4 verbunden. Der Elektrodenzuleitungsdraht 42 ist in das Zuleitungsdraht-Einsatzrohr 36 eingeführt und mit dem Hochfrequenz-Generator verbunden. Das heißt, die Elektrode 4 ist elektrisch mit dem Hochfrequenz-Generator verbunden, um Hochfrequenzenergie von dem Hochfrequenz-Generator zu der Elektrode 4 zu liefern.
-
Die Elektrode 4 hat einen Außendurchmesser von 8 FR oder weniger, vorzugsweise im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Schaftes 3. Ein Material zum Formen der Elektrode 4 kann ein metallisches Material mit günstiger Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wie beispielsweise Platin, Gold, rostfreier Stahl und Titanlegierungen.
-
Ein Flusspfad (nicht gezeigt) ist in der Elektrode 4 zum Liefern eines Strömungsmittels, wie beispielsweise eine Salzlösung, gebildet, das von dem Spülschlauch 33 zur Außenseite transportiert wird.
-
Als Nächstes werden Details des Anpresskraftsensors 5 mit Bezug auf die 2 bis 6 beschrieben. Um die Verdrahtung des Zuführungsdrahtes, der von dem Anpresskraftsensor herkommt, darzustellen, sieht 3 eine Draufsicht vor, wobei die Elektrode 4 und der Schalte 3 weggelassen sind.
-
Der Anpresskraftsensor 5 wird unter Verwendung eines Silizium-Halbleiter-Materials mit einer MEMS-(Mikro-elektro-mechanisches System)Technologie hergestellt, welche einen Halbleiterbearbeitungsprozess verwendet, der unten beschrieben wird. Der Anpresskraftsensor 5 ist mit einer Sensorkonfiguration 6 versehen und ein Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 ist in der Sensorkonfiguration 6 ausgebildet.
-
Wie in 4 und 5 gezeigt, weist die Sensorkonfiguration 6 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine erste Sensorkonfiguration 61 und eine zweite Sensorkonfiguration 62 auf.
-
Die erste Sensorkonfiguration 61 weist einen Basisteil 611 und einen Anpresskraftübertragungsteil 612 auf. Der Basisteil 611 weist einen ringförmigen Teil 611a und eine Vielzahl von Armteilen 611b (genauer gesagt, drei) auf, die sich von einer Innenwand des ringförmigen Teils 611a zu einem zentralen bzw. Mittelteil erstrecken.
-
Der Anpresskraftübertragungsteil 612, der eine im Wesentlichen zylindrische Form besitzt, ist in dem Mittelteil des ringförmigen Teils 611a ausgebildet. Der Anpresskraftübertragungsteil 612 ist mit den Armteilen 611b verbunden und erstreckt sich in einer Richtung senkrecht zu dem Basisteil 611. Mit anderen Worten, die Vielzahl von Armteilen 611b sind radial in einer radialen Richtung von einer Außenumfangswand des Anpresskraftübertragungsteiles 612 zu der Innenwand des ringförmigen Teils 611a ausgebildet.
-
Das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 ist, wie in 6 dargestellt, in dem Basisteil 611 an der Rückseite der ersten Sensorkonfiguration 61 ausgebildet. 6 stellt die Rückseite der ersten Sensorkonfiguration 61 in einer Draufsicht dar. Obwohl das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 zu Erklärungszwecken mit durchgezogenen Linien dargestellt ist, ist das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 tatsächlich integral mit dem Basisteil 611 ausgeformt.
-
Das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 ist ein piezoresistives Element mit einer Dehnungsmessstreifenfunktion, welches, wenn eine Dehnung aufgebracht wird, den elektrischen Widerstand verändert, und zwar als Folge von einer Auslenkung. Die piezoresistiven Elemente (S1-a, S1-b), (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b) sind auf einer Seite (insbesondere der Rückseite) der jeweiligen Armteile 611 am Mittelteil und der Außenumfangsseite jedes Armteils 611b angeordnet. Mit anderen Worten, die piezoresistiven Elemente (S1-a, S1-b), (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b) sind in Paaren auf den entsprechenden Armteilen 611b angeordnet. Ein Elektrodenteil 71 ist jeweils an beiden Enden der piezoresistiven Elemente (S1-a, S1-b), (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b) ausgebildet. Der Elektrodenteil 71 ist elektrisch mit der Leistungsversorgungsseite verbunden.
-
Genauer gesagt, ist ein ringförmiges inneres Verdrahtungsmuster 72 an dem mittleren Teil der Hinterseite des Basisteils 611 ausgebildet, und ein äußeres Verdrahtungsmuster 73, welches ebenfalls ringförmig ist, ist an dem ringförmigen Teil 611a ausgebildet. Diese Verdrahtungsmuster 72 und 73 sind aus einem Material geformt, das beispielsweise verzinntes Nickel oder Gold ist.
-
Die piezoresistiven Elemente (S1-a, S1-b) sind als ein repräsentatives Beispiel beschrieben. Eine Elektrode 71a des piezoresistiven Elementes S1-a, welches an der mittleren Seite angeordnet ist, ist auf dem inneren Verdrahtungsmuster 72 angeordnet und mit dem Verdrahtungsmuster 72 verbunden. Die andere Elektrode 71b ist auf dem Armteil 611b angeordnet und ein Zuleitungsdraht 74 ist mit der Elektrode 71b verbunden.
-
Zusätzlich ist eine Elektrode 71a des piezoresistiven Elementes S1-b, welches an der äußeren Umfangsseite angeordnet ist, an dem Armteil 611b angeordnet, und ein Zuleitungsdraht 75 ist mit der Elektrode 71a verbunden. Die andere Elektrode 71b ist an dem äußeren Verdrahtungsmuster 73 angeordnet und mit dem Verdrahtungsmuster 73 verbunden. Eine Elektrode 71a des piezoresistiven Elementes S1-b, das an der äußeren Umfangsseite angeordnet ist, ist eine isolierte Elektrode, die nicht mit dem piezoresistiven Element S1-b elektrisch verbunden ist. Wenn jedoch die erste Sensorkonfiguration 61 und die zweite Sensorkonfiguration 62 kombiniert werden, wie unten beschrieben, wird beispielsweise ein piezoresistives Element S4-b, das an der Seite der zweiten Sensorkonfiguration 62 ausgebildet ist, über die Elektrode verbunden.
-
Die piezoresistiven Elemente (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b) sind auf die gleiche Weise wie die piezoresistiven Elemente (S1-a, S1-b) angeordnet und verbunden. Ferner sind die Zuleitungsdrähte 76 und 77, die zu der Leistungsversorgungsseite herausgeführt sind, mit dem inneren Verdrahtungsmuster 72 und dem äußeren Verdrahtungsmuster 73 verbunden. Der Zuleitungsdraht 76 kann mit einer Elektrode 71a beispielsweise des piezoresistiven Elementes S1-a, das an der mittleren Seite angeordnet ist, verbunden sein. Der Zuleitungsdraht 77 kann mit der anderen Elektrode 71b des piezoresistiven Elementes S1-b, das an der äußeren Umfangsseite angeordnet ist, verbunden sein.
-
Die Verbindung der Zuleitungsdrähte 74 und 75 mit den Elektroden 71b und 71a und die Verbindung der Zuleitungsdrähte 76 und 77 mit den Verdrahtungsmustern 72 und 73, wie oben beschrieben, werden ausgeführt unter Verwendung von Löten nach dem sogenannten Wärmeimpuls-Verfahren. Das Wärmeimpuls-Verfahren ist ein Lötverfahren, welches Joule Wärme, die durch Aufbringen eines Stromimpulses auf ein Werkzeug (Heizchip) erzeugt wird, um lokal und sofort die Stelle zu erhitzen, die gelötet werden soll, um eine Verbindung zu erhalten. Somit können Zuleitungsdrähte 74, 75, 76 und 77 in einem engen Bereich zuverlässig verbunden werden.
-
Mit derartigen Zuleitungs- bzw. Verdrahtungsbeziehungen zwischen den piezoresistiven Elementen (S1-a, S1-b), (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b) sind die piezoresistiven Elementen (S1-a, S1-b), (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b) alle mit dem inneren Verdrahtungsmuster 72 bzw. dem äußeren Verdrahtungsmuster 73 verbunden. Daher ist es möglich, die Anzahl der Zuleitungsdrähte zu verringern und die Verdrahtungsbeziehungen zu vereinfachen.
-
Wie in 5 gezeigt, ist die zweite Sensorkonfiguration 62 ein Kopplungsglied, dass mit der Rückseite der ersten Sensorkonfiguration 61 verbunden werden muss. Die zweite Sensorkonfiguration 62 weist eine Kopplungsoberfläche 621 und ein zylindrische äußere Umfangswand 622 auf.
-
Die Kopplungsoberfläche 621 ist in einer Form ausgebildet, die mit der Form der Rückseite der ersten Sensorkonfiguration 61 übereinstimmt. Die Kopplungsoberfläche 621 hat einen ringförmigen Teil 621a an dem Mittelteil, und eine Vielzahl von Armteilen 621b sind radial in einer radialen Richtung von einer äußeren Umfangswand des ringförmigen Teils 621a zur inneren Umfangswand der zylindrischen äußeren Umfangswand 622 hin ausgebildet.
-
Obwohl hier nicht spezifiziert, sind auf der Kopplungsoberfläche 621 die piezoresistiven Elemente (S4-a, S4-b), (S5-a, S5-b) und (S6-a, S6-b), d. h. das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7, in den jeweiligen Armteilen 621b ausgeformt, und das ringförmige inneren Verdrahtungsmuster 78 und das äußere Verdrahtungsmuster 79 sind in der gleichen Weise wie die erste Sensorkonfiguration 61 ausgebildet. Zuleitungsdrähte (nicht gezeigt) sind mit diesen piezoresistiven Elemente (S4-a, S4-b), (S5-a, S5-b) und (S6-a, S6-b) auf die gleiche Weise wie die erste Sensorkonfiguration 61 verbunden.
-
Die erste Sensorkonfiguration 61 und die zweite Sensorkonfiguration 62 mit solchen Strukturen sind verbunden, und zwar so, dass das Basisteil 611 auf der Rückseite der ersten Sensorkonfiguration 61 zu der Kupplungsoberfläche 621 der zweiten Sensorkonfiguration 62 weist und zu dieser passt, um die Sensorkonfiguration 6 zu bilden. Genauer gesagt, die Armteile 611b der Sensorkonfiguration 61 und die Armteile 621b der zweiten Sensorkonfiguration 62 sind angeordnet, um aufeinander zu zu weisen. Die entsprechenden Elektroden 71 der piezoresistiven Elemente (S1-a, S1-b), (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b), die in dem Basisteil 611 angeordnet sind und die entsprechenden Elektroden 71 der piezoresistiven Elemente (S4-a, S4-b), (S5-a, S5-b) und (S6-a, S6-b) , die auf der Kopplungsoberfläche 621 angeordnet sind, werden miteinander zusammengelötet und gekoppelt.
-
In einem Stadium, in dem die erste Sensorkonfiguration 61 und die zweite Sensorkonfiguration 62 verbunden werden, wie in 4 gezeigt, weisen die piezoresistiven Elemente (S1-a, S1-b), (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b), die in der ersten Sensorkonfiguration 61 ausgebildet sind, und die piezoresistiven Elemente (S4-a, S4-b), (S5-a, S5-b) und (S6-a, S6-b), die in der zweiten Sensorkonfiguration 62 ausgebildet sind, jeweils zueinander. Beispielsweise weisen die piezoresistiven Elemente S1-a und S4-a zueinander und die piezoresistiven Elemente S1-b und S4-b weisen zueinander.
-
Verbindungsteile der Elektroden 71b und 71a und die Zuleitungsdrähte 74 und 75 in der ersten Sensorkonfiguration 61 und die Verbindungsteile der Elektroden 71b und 71a und die Zuleitungsdrähte in der zweiten Sensorkonfiguration 62 sind zwischen dem Basisteil 611 der ersten Sensorkonfiguration 61 und der Kopplungsoberfläche 621 der zweiten Sensorkonfiguration 62 aufgenommen. Auf diese Weise kann die Kopplungsstärke der Verbindungsteile zwischen den Elektroden und den Zuleitungsdrähten verbessert werden.
-
Das Anordnen des Anpresskraftsensors 5 in das Lumen 34 des Schaftes 3 wird wieder mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben. Wie in 2 gezeigt, wird der Anpresskraftsensor 5 an der Innenwand des Schaftes 3 angebracht. Im Montagezustand wird ein Spitzenseitenteil des Anpresskraftübertragungsteils 612 des Anpresskraftsensors 5 eingepasst und mit der Ausnehmung 41 der Spitzenelektrode 4 verbunden.
-
Ferner werden, wie in 3 gezeigt, die Zuleitungsdrähte 74 und 75, welche sich an dem Verbindungsteil zwischen dem Basisteil 611 der ersten Sensorkonfiguration 61 und der Kopplungsoberfläche 621 der zweiten Sensorkonfiguration 62 des Anpresskraftsensors 5 herkommen, durch das Zuführungsleitungs-Einsatzrohr 35 eingeführt und mit der Steuervorrichtung über den Bedienungshandgriff 2 verbunden. Im Übrigen ist ein Verteilerschlauch in dem Lumen 34 des Schaftes 3 angeordnet, wobei das Fließen von Strömungsmittel, das von dem Spülschlauch 33 befördert wird, nicht in der Figur dargestellt ist.
-
Als Nächstes wird der Verbindungszustand des Spannung-Elektrizität-Umwandlungselementes (piezoresistiven Elementes) 7 mit Bezug auf 7 beschrieben. Durch Verbinden der ersten Sensorkonfiguration 61 mit der zweiten Sensorkonfiguration 62 durch Löten, werden die piezoresistiven Elemente (S1-a, S1-b), (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b) und die piezoresistiven Elemente (S4-a, S4-b), (S5-a, S5-b) und (S6-a, S6-b) verbunden, um eine Brückenschaltung zu bilden.
-
Genauer gesagt, werden Serienschaltungen, welche jede eines der Paare der piezoresistiven Elemente (S1-a, S1-b), (S2-a, S2-b) und (S3-a, S3-b), (S4-a, S4-b), (S5-a, S5-b) und (S6-a, S6-b) verbinden, parallel mit der Leistungsversorgungsseite verbunden. Ausgangsanschlüsse A, B, C; D; E und F sind mit jeweiligen Verbindungsmittelteilen zwischen den piezoresistiven Elementen der Serienschaltung verbunden. Ausgangsspannungen werden von den Ausgangsanschlüsse A, B, C; D, E und F ausgegeben, wenn eine Dehnung auf die piezoresistiven Elemente aufgebracht wird.
-
Bezüglich des Überblickes über den Herstellungsprozess des Anpresskraftsensors 5, wird unten ein Beispiel mit Bezug auf 8 beschrieben. Der Anpresskraftsensor 5 wird unter Verwendung eines Silizium-Halbleiter-Materials durch MEMS-Technologie hergestellt. Das vorliegende Ausführungsbeispiel veranschaulicht einen Fall der Fertigung der ersten Sensorkonfiguration 61 und der piezoresistiven Elemente 7.
-
Zuerst wird ein SOI (Silicon-On-Insulator) Substrat 10 zur Herstellung (8(a)) verwendet. Das SOI Substrat 10 wird zubereitet durch Bilden eines Siliziumdioxidfilms, d. h. einer Isolierschicht 12, auf einem Silizium-Wafer 11 und dann darauf Laminieren eines Siliziumfilms 13.
-
Durch vorausgehende Prozesse, wie ein Photolithographie-Prozess oder ein Ätzprozess, werden die piezoresistiven Elemente 7 geformt (8(b)). Wenn die piezoresistiven Elemente 7 geformt sind, wird ein Ionenimplantationsverfahren angewandt, um Bor in den Siliziumfilm 13 zu implantieren. Das Bor kann durch ein Wärmediffusionsverfahren in den Siliziumfilm 13 diffundiert werden.
-
Dann wird auf dem Siliziumfilm 13 eine Isolierschicht 14 gebildet (8(c)). Beispielsweise wird die Isolierschicht 14, die ein Siliziumdioxidfilm ist, auf dem Siliziumfilm 13 durch ein PCVD- bzw. chemisches Dampfphasenplasmaabscheidungsverfahren gebildet.
-
Nachfolgend wird durch einen Photolithographie-Prozess oder einen Ätzprozess ein Film M abgelagert, und zwar durch ein Sputter-Verfahren, welches Metallmaterial verwendet, wie beispielsweise Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, um die piezoresistiven Elemente 7 zu verbinden. Danach werden das innere Verdrahtungsmuster 72 und das äußere Verdrahtungsmuster 73 geformt, um die Elektroden 71 einzuschließen und die piezoresistiven Elemente 7 zu verbinden. (8(d)). Das innere Verdrahtungsmuster 72, das äußere Verdrahtungsmuster 73 und die Elektroden 71 werden beispielsweise durch Ablagern eines Films durch ein Sputter-Verfahren gebildet, welches Metallmaterial verwendet, wie beispielsweise Nickel oder Gold, Strukturieren des Films und Aufbringen einer Zinnschicht darauf. Die Verzinnung kann unterlassen werden. Außerdem ist es vorzuziehen, eine Isolierschicht zu bilden, und zwar durch Laminieren eines Siliziumnitridfilms auf den abgelagerten Film M des Metallmaterials.
-
Danach werden die oberen und unteren Oberflächen des Silizium-Wafers 11, wie dargestellt, beispielsweise durch DRIE (Deep Reactive Ion Etching = reaktives Ionentiefätzen) geätzt, und die Isolierschicht 12, d. h. der unnötige Siliziumdioxid-Film wird durch Ätzen entfernt, um so den Anpresskraftübertragungsteil 612 zu bilden. Danach wird ein Photolack, der in der Figur nicht gezeigt ist, abgelöst unter Verwendung einer Abbeiz- bzw. Waschlösung, um eine vorbestimmte Form der ersten Sensorkonfiguration 61 (8(e)) zu bilden. In diesem Fall kann, da die Isolierschicht 12 zurückgelassen wird, so dass sie zwischen dem Anpresskraftübertragungsteil 612 und dem Basisteil 611 liegt, die Isolierung zwischen dem Anpresskraftübertragungsteil 612 und dem Basisteil 611 sichergestellt werden.
-
Die erste Sensorkonfiguration 61 und die piezoresistiven Elemente 7 werden durch die vorangegangenen Prozesse hergestellt. Demgemäß sind die piezoresistiven Elemente 7 geformt, um integral in den Basisteil 611 der ersten Sensorkonfiguration 61 eingebaut zu werden. Obwohl hier keine Angaben gemacht werden, kann die zweite Sensorkonfiguration 62 auch durch die gleichen Prozesse wie die zuvor genannte erste Sensorkonfiguration 61 hergestellt werden.
-
Im Folgenden wird ein Verfahren einer Ablationsbehandlung, die den zuvor beschriebenen Katheter 1 verwendet, beschrieben. Die Ablationsbehandlung identifiziert die abnorme Stelle des Herzens durch ein vorheriges Mapping bzw. Abbilden und kauterisiert dann die abnorme Stelle des Innenwandgewebes des Herzens, um die abnorme Stelle zu koagulieren und nekrotisieren.
-
Wenn der Katheter 1 zum Kauterisieren der abnormen Stelle verwendet wird, wird der Katheter 1 meistens von der Femoralvene oder Femoralarterie in der Leistenbeuge eingeführt und die Spitze des Katheters 1 wird durch Radiographie sichtbar gemacht und geleitet, um das Herz zu erreichen. Der Bedienerhandgriff 2 wird betätigt, damit die Spitzenelektrode 4 des Katheters 1 in Kontakt mit der abnormen Stelle des Innenwandgewebes des Herzens kommt, und ein Hochfrequenzstrom, z. B. 13,56 MHz, wird von dem Hochfrequenz-Generator angelegt an eine Stelle zwischen der Spitzenelektrode 4 und einer Gegenelektrodenplatte, die auf dem Rücken des Patienten positioniert ist, um die abnorme Stelle zu kauterisieren.
-
In diesem Fall ist es möglich, da der Katheter 1 mit dem Anpresskraftsensor 5 versehen ist, die Anpresskraft (Spannung) der Spitzenelektrode 4 in Kontakt mit dem Innenwandgewebe des Herzens zu detektieren. Genauer gesagt, das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 (das piezoresistive Element), welches in dem Anpresskraftsensor 5 ausgeformt ist, reagiert auf eine kleine Spannung und wenn eine Spannung aufgebracht wird, verändert sich der elektrische Widerstand.
-
Wenn die Anpresskraft auf die Spitzenelektrode 4 appliziert wird, wird die Anpresskraft zu der Sensorkonfiguration 6 übertragen. Zuerst wird die Anpresskraft auf den Anpresskraftübertragungsteil 612 der ersten Sensorkonfiguration 61 übertragen, und dann von dem Anpresskraftübertragungsteil 612 auf die Armteile 611b des Basisteils 611 übertragen. Die Anpresskraft wird auch gleichzeitig zu den Armteilen 621b der Kopplungsoberfläche 621 der zweiten Sensorkonfiguration 62 übertragen.
-
Daher wird die Anpresskraft direkt auf das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 (das piezoresistive Element) aufgetragen, welches in den Armteilen 611b und den Armteilen 621b ausgebildet ist, und das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 (das piezoresistive Element) fühlt dreidimensional die Druck/Zug-Spannung.
-
In einem Fall, wo die Anpresskraft bzw. Spannung von einer gewissen Richtung auf den Armteil 611b und den Armteil 621b, die mit den piezoresistiven Elementen (S1-a, S1-b) und (S4-a, S4-b) gebildet werden, durch den Anpresskraftübertragungsteil 612 aufgebracht wird, wird, wenn das piezoresistive Element S1-a zusammengedrückt wird und der Widerstandswert abnimmt, das piezoresistive Element S1-a gedehnt und der Widerstandswert steigt. Andererseits wird das piezoresistive Element S4-a gedehnt und der Widerstandswert nimmt zu und das piezoresistive Element S4-b wird zusammengedrückt und der Widerstandswert nimmt ab.
-
Demgemäß kann eine unterschiedliche Ausgangsgröße der Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses A und des Ausgangsanschlusses D, gezeigt in 7, durch die Steuervorrichtung detektiert werden, um die Anpresskraft zu messen.
-
Auf diese Weise kann die Anpresskraft dreidimensional detektiert werden, basierend auf der Differenzausgangsgröße der Ausgangsspannungen des Ausgangsanschlusses A und des Ausgangsanschlusses D, der Differenzausgangsgröße der Ausgangsspannungen des Ausgangsanschlusses B und des Ausgangsanschlusses E, der Differenzausgangsgröße der Ausgangsspannung des Ausgangsanschlusses C und des Ausgangsanschlusses F.
-
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es oben beschrieben wurde, wird, weil das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 (das piezoresistive Element) geformt ist, um integral in die Sensorkonfiguration 6 eingebaut zu werden, die Anpresskraft direkt auf das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement 7 (das piezoresistive Element) aufgebracht, kann die Anpresskraft der Spitzenelektrode 4 mit hoher Empfindlichkeit und hoher Genauigkeit detektiert werden und die Ablationsbehandlung mit einer geeigneten Anpresskraft durchgeführt werden.
-
Die Erfindung ist nicht auf die Konfiguration des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels eingeschränkt. Verschiedene Modifikationen können gemacht werden, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen. Außerdem ist das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel als ein Beispiel offenbart und soll den Umfang der Erfindung nicht einschränken.
-
In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Sensorkonfiguration beispielsweise aus der ersten Sensorkonfiguration und der zweiten Sensorkonfiguration aufgebaut. Die Sensorkonfiguration kann jedoch nur die erste Sensorkonfiguration ohne die zweite Sensorkonfiguration aufweisen.
-
Außerdem ist es, in dem Fall, wo die Sensorkonfiguration aus der ersten Sensorkonfiguration und der zweiten Sensorkonfiguration aufgebaut ist, vorzuziehen, ein Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement in beiden Sensorkonfigurationen auszubilden. Nichtsdestotrotz kann das Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement in der ersten Sensorkonfiguration ausgeformt sein und nicht in der zweiten Sensorkonfiguration ausgeformt sein. In nimmt sandwichartig die Verbindungsteilen zwischen den Elektroden und den Zuleitungsdrähten der ersten Sensorkonfiguration auf, um den Effekt der Verstärkung der Kopplungsstärke der Verbindungsteile zu erreichen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Katheter
- 2
- Bedienungshandgriff
- 3
- Schaft
- 4
- Spitzenelektrode
- 5
- Anpresskraftsensor
- 6
- Sensorkonfiguration
- 7
- Spannung-Elektrizität-Umwandlungselement (pieoresistives Element)
- 10
- SOI Substrat
- 12
- Isolierschicht
- 61
- erste Sensorkonfiguration
- 611
- Basisteil
- 611a
- ringförmiger Teil
- 611b
- Armteil
- 612
- Anpresskraftübertragungsteil
- 62
- zweite Sensorkonfiguration (Kopplungsglied)
- 621
- Kopplungsoberfläche
- 621a
- ringförmiger Teil
- 621b
- Armteil
- 622
- Außenumfangswand
- 71
- Elektrodenteil
- 72, 73
- Verdrahtungsmuster
- 74, 75, 76, 77
- Zuleitungsdrähte
- S1-a bis S6-b
- piezoresistives Element
