DE19644856A1 - Katheter mit einem Sensor - Google Patents
Katheter mit einem SensorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Katheter, der einen
an seinem distalen Ende angebrachten Sensor aufweist. Insbe
sondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Katheter mit
einem Sensor an seinem distalen Ende, der in einen körperin
neren Durchgang geführt wird.
Katheter sind medizinische Vorrichtungen, die in den mensch
lichen Körper eingesetzt werden. Ein Katheter weist eine fle
xible Katheterröhre auf, deren Durchmesser einige Millimeter
beträgt. Die Röhre wird in körperinnere Durchgänge, wie z. B.
Blutgefäße, eingeführt. Das distale Ende der Röhre wird an
einen erwünschten Punkt geführt, wo es eine Messung (z. B.
eine Blutdruckmessung) oder eine medizinische Behandlung
durchführt (z. B. eine Vasodilatation). Der Arzt manipuliert
die Röhre von außerhalb des Körpers des Patienten, um das di
stale Ende der Röhre an den erwünschten Punkt zu führen.
Die körperinneren Durchgänge sind gekrümmt und verzweigt, und
ihre Durchmesser variieren von Ort zu Ort. Zusätzlich können
Hindernisse, wie z. B. ein Thrombus, die Durchgänge verengen.
Jedoch haben Katheter nach dem Stand der Technik keine Ein
richtung zum Bestätigen des Zustandes des körperinneren
Durchgangs an ihren Vorderenden. Deshalb ist es erforderlich,
daß der Arzt den Katheter an die erwünschte Position basie
rend auf seinem oder ihrem Gefühl und Erfahrung manövriert.
Zum Erleichtern des Manövrierens des Katheters gibt es ein
Bedürfnis für einen Sensor, der an dem distalen Ende einer
Katheterröhre angebracht ist, welcher ermöglicht, daß der Zu
stand des Durchgangs vor dem Katheter erfaßt wird, wenn der
Katheter darin fortschreitet.
Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Katheter zu schaffen, der einen Sensor zum Erfassen der Be
dingungen vor dem Katheter aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen
kompakten Sensor zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 durch ei
nen Katheter, der in einen körperinneren Durchgang führbar
ist, gelöst. Der Katheter enthält einen Sensor, der an einem
Ende der Katheterröhre gelegen ist, um einen Druck in dem
körperinneren Durchgang zu erfassen und den erfaßten Druck in
die Katheterröhre zu übertragen, ein in der Katheterröhre un
tergebrachtes Druckmedium zum Steuern des Drucks in der Ka
theterröhre basierend auf dem von dem Sensor übertragenen
Druck sowie eine Vorrichtung in der Katheterröhre zum Ausge
ben eines elektrischen Signals zum Anzeigen von Änderungen
des durch das Druckmedium gesteuerten Drucks.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung sind in den angehäng
ten Patentansprüchen aufgeführt.
Die Erfindung, ihre Aufgabe und Vorteile können am besten
durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der gegenwär
tig bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beglei
tenden Zeichnungen verstanden werden.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht im Querschnitt zum
Illustrieren des distalen Endes eines Katheters ge
mäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Oberansicht im Querschnitt zum
Illustrieren des distalen Endes des Katheters von
Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht im Querschnitt zum
Illustrieren des distalen Endes eines Katheters ge
mäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht im Querschnitt zum
Illustrieren des distalen Endes eines Katheters ge
mäß einer dritten Ausführungsform; und
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht im Querschnitt zum
Illustrieren des distalen Endes eines Katheters ge
mäß einer vierten Ausführungsform.
Ein Blutgefäßkatheter gemäß einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die
Fig. 1 und 2 beschrieben.
Ein Blutgefäßkatheter 1 weist eine Katheterröhre 2 sowie ei
nen Manipulator (nicht gezeigt), der am proximalen Ende der
Röhre 2 angebracht ist, zum Manipulieren der Röhre 2 von au
ßerhalb des Körpers auf. Der Manipulator enthält eine Viel
zahl von in der Röhre 2 vorgesehenen Drähten sowie eine Vor
richtung zum Bewegen der Drähte.
Der Katheter 1 weist einen Sensor 3 auf, der nachstehend be
schrieben wird und an dem distalen Ende der Röhre 2 vorgese
hen ist. Eine Trennplatte 4 ist in der Röhre 2 vorgesehen.
Die Trennplatte 4 definiert eine Sensorkammer 5 am distalen
Ende der Röhre 2. Ein rechteckiges Substrat 7 ist in der Kam
mer 5 untergebracht. Ein rechteckiger Chip 6 ist auf dem
Substrat 7 angebracht. Der Chip 6 und das Substrat 7 sind mit
ihren längeren Seiten parallel zur Längsachse der Röhre 2
(oder parallel zur Linie C1) und mit ihren kürzeren Seiten
senkrecht zur Achse der Röhre 2 (oder senkrecht zur Linie C1)
angeordnet. Die kürzeren Seiten des Substrats 7 sind etwas
kürzer als der Innendurchmesser der Röhre 2, während ihre
längeren Seiten etwas länger als der Innendurchmesser der
Röhre 2 ist.
Die Benutzung des extrem kleinen Chips 6 minimiert die Größe
des Sensors 3. Die Ebene der Druckerfassungsoberfläche 6a des
Chips 6 ist parallel zur Längsachse der Röhre 2 angeordnet.
Dies ermöglicht, daß der Durchmesser des Sensors 3 kleiner
ist, als wenn die Oberfläche 6a senkrecht zur Achse der Röhre
2 angeordnet ist. Demzufolge ist der Durchmesser der Kathe
terröhre 2 minimiert.
Ein dünner Abschnitt ist auf der Oberfläche des Chips 6 vor
gesehen. Der dünne Abschnitt weist eine Druckerfassungsober
fläche 6a auf seiner Oberseite auf. Spannungsmeßeinrichtungen
8 sind auf der Druckerfassungsoberfläche 6a vorgesehen. Eine
Vielzahl von Anschlußflecken 9, 10 ist auf dem Chip 6 und auf
dem Substrat 7 vorgesehen. Jeder Anschlußfleck 9 ist mit ei
nem der Anschlußflecken 10 durch einen Bondierungsdraht 11
verbunden. Einer der Zuführungsdrähte 12a in einem Signalka
bel 12 ist mit einem der Anschlußflecken 10 auf dem Substrat
7 verbunden. Das Kabel 12 erstreckt sich durch die Röhre 2
vom proximalen Ende zum distalen Ende der Röhre 2. Das di
stale Ende des Kabels 12 erstreckt sich durch das Loch 13 der
Platte 4.
Die Kammer 5 ist mit Silikongel 14 gefüllt. Die Öffnung 2a
der Röhre 2 ist mit einer Dichtung 15 abgedichtet. Die frei
liegende Seite der Dichtung 15 dient als eine Druckaufnahme
oberfläche 15a. Die Dichtung 15 ist aus einem biokompatiblen
Harz hergestellt, wie z. B. Polytetrafluorethylen (PTFE) oder
Chloroethylen.
Der Betrieb obigen Katheters 1 wird jetzt beschrieben.
Änderungen der Zustände innerhalb eines Blutgefäßes können
den Einführungswiderstand der Katheterröhre 2 erhöhen. Dies
ändert den auf die obere Druckempfangsoberfläche 15a der
Röhre 2 wirkenden Druck. Beispielsweise steigt der Einfüh
rungswiderstand der Katheterröhre 2, wenn der Katheter 1 ge
gen ein Hindernis (einen Thrombus oder einen Tumor) oder ei
nen verengten Teil in einem Blutgefäß gedrückt wird. Dement
sprechend steigt der an die Oberfläche 15a der Dichtung 15
angelegte Druck. Dies erhöht den Druck des Gels 14 in der
Kammer 5, um dadurch den auf die Druckerfassungsoberfläche 6a
wirkenden Druck zu erhöhen.
Insbesondere werden Änderungen des äußeren an den Sensor 3
angelegten Drucks auf die Druckerfassungsoberfläche 6a durch
das Gel 14 übertragen. Das verspannt die Druckerfassungsober
fläche 6a und ändert den Widerstandswert der Spannungsmeßein
richtung 8. Der Chip 6 wandelt die Druckänderungen in elek
trische Signale um und überträgt die Signale über die Bondie
rungsdrähte 11 und das Kabel 12 an die elektrische Schaltung
am proximalen Ende der Röhre 2. Die Schaltung verarbeitet und
visualisiert die Signale. Die visualisierten Daten erlauben
dem Arzt eine Beurteilung der Zustände in dem Gefäß, z. B. der
Existenz von Hindernissen oder verengten Passagen in dem Ge
fäß.
Der Arzt stellt die Fortbewegungsrichtung der Röhre 2 durch
Manipulieren der Drähte ein, bis die visualisierten Daten
eine Abnahme des Einführungswiderstands der Röhre 2 zeigen.
Dies ermöglicht dem Arzt, die Katheterröhre unter Vermeidung
von Hindernissen oder engen Passagen bis zu dem vorbestimmten
Punkt weiter einzuführen.
Der Sensor 3 kann ebenfalls zu anderen Zwecken, beispiels
weise zur Blutdruckmessung benutzt werden.
Die Trennplatte 4, welche das Innere der Röhre 2 unterteilt,
verhindert, daß der Druck, der auf das Gel 14 wirkt, in der
proximalen Richtung entweicht. Dies minimiert den Unterschied
im erhöhten Druck, der auf die Druckaufnahmeoberfläche 15a
wirkt, und dem erhöhten Druck, der auf das Gel 14 wirkt. Dem
entsprechend wird der auf die Oberfläche 15a wirkende Druck
genau auf die Druckaufnahmeoberfläche 6a übertragen. Dies
verbessert die Empfindlichkeit des Sensors 3. Die Trennplatte
4 ermöglicht ebenfalls, daß das Gel leicht in die Sensorkam
mer 5 vom distalen Ende der Röhre 2 eingefüllt wird.
Bei dieser Ausführungsform wird das Silikongel 14 als Druck
übertragungsmedium benutzt. Dementsprechend werden Änderungen
des an die Druckaufnahmeoberfläche 15a angelegten Druck genau
auf die Druckerfassungsoberfläche 6a übertragen, sogar falls
die Oberflächen 15a, 6a in verschiedenen Richtungen angeord
net sind. Dies verbessert die Empfindlichkeit des Sensors 3
im Vergleich zu einem Sensor, der einen nicht-fluides Mate
rial als Druckübertragungsmedium benutzt. Die Dichtung 15 und
die Trenneinrichtung 4 gewährleisten ebenfalls die Abdichtung
des Gels 14 in der Kammer 5.
Bei dieser Ausführungsform ist die Dichtung 15 aus einem bio
kompatiblen Material hergestellt. Deshalb bildet bei Berüh
rung mit einem organischen Material, wie z. B. Blut, der Sen
sor 3 keinen Thrombus in dem Gefäß. Dies bedeutet, daß der
Katheter 1 eine hohe Kompatibilität mit Organismen aufweist.
Die Benutzung von Silikongel 14, das ebenfalls ein biokompa
tibles Material ist, verbessert weiterhin die Kompatibilität
des Katheters mit Organismen.
Eine zweite Ausführungsform nach der zweiten Erfindung wird
jetzt mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.
Ein Sensor 21 eines Katheters 1 kann einen Kolben 22 anstelle
der Dichtung 15 verwenden. Der Kolben 22 besteht aus einem
Kolben 24 und einem Flansch 23. Der Kolbenkörper 24 ist ver
schiebbar in die Röhre 2 eingesetzt. Der Raum zwischen der
Öffnung 2a der Röhre 2 und dem Flansch 3 ist mit Silikongummi
25 abgedichtet. Die Außenoberfläche des Flansches 23 dient
als eine Druckaufnahmeoberfläche 22a. Der Kolben 22 ver
schiebt sich in Übereinstimmung mit einem an die Oberfläche
22a angelegten Druck. Dementsprechend wird der Druck auf das
Silikongel 14 übertragen.
Der Kolben 22 dieser Ausführungsform ist aus einem biokompa
tiblen Material hergestellt.
Eine dritte Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung
wird jetzt mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben.
Die Druckerfassungsoberfläche 6a des Chips 6 in einem Sensor
26 ist parallel zur Druckaufnahmeoberfläche 15a angeordnet,
d. h. senkrecht zur Längsachse zur Röhre 2 (oder senkrecht zur
Linie C1). Obwohl der Sensor 26 einen größeren Durchmesser
als der Sensor 3 hat, überträgt er genau den auf die Oberflä
che 15a wirkenden Druck an die Druckaufnahmeoberfläche 6a.
Eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung
wird jetzt mit Bezug auf Fig. 5 beschrieben.
Ein Relativdrucksensor 31 kann in dem Katheter 1 benutzt wer
den. Der Sensor 31 weist ein Druckablaßloch 32, das in dem
Substrat 7 gebildet ist, auf. Das Loch 32 verbindet den Raum
zwischen dem Chip 6 und dem Substrat 7 mit dem Inneren der
Röhre 2.
Somit sollen die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen
als illustrativ und nicht als beschränkend aufgefaßt werden,
und die Erfindung soll nicht auf die hier beschriebenen De
tails beschränkt werden, sondern kann innerhalb des Schutzum
fangs der angehängten Patentansprüche modifiziert werden. Die
Modifikationen umfassen folgende:
- (A) Das Substrat 7 kann als Trennplatte 4 verwendet werden. Weiterhin kann das Substrat 7 dadurch weggelassen werden, daß der Chip 6 direkt auf der Innenwand der Katheterröhre 2 ange bracht wird.
- (B) Anstelle der Sensoren 3, 21, 26, die einheitlich mit der Röhre 2 ausgebildet sind, kann ein getrennt von der Röhre 2 gebildeter Sensor benutzt werden.
- (C) Anstelle des Silikongels 14 können andere Gelmaterialien als Druckübertragungsmedium benutzt werden. Weiterhin kann ein fluides Material, wie z. B. Silikonöl, als Druckübertra gungsmedium benutzt werden. Jedoch ist unter Berücksichtigung des sogenannten "Schaukel"-Phänomens des Mediums die Verwen dung des Gelmaterials, wie z. B. des Silikongels 14, eher vor zuziehen.
Claims (9)
1. Katheter mit einer Röhre, der in einen körperinneren
Durchgang führbar ist, mit einem ersten Element (15; 22), das
an einem Ende der Röhre (2) gelegen ist, zum Erfassen des
Drucks in dem körperinneren Durchgang, einem in der Röhre (2)
untergebrachten Druckmedium (14) zum Übertragen des durch das
erste Element (15; 22) in der Röhre (2) erfaßten Drucks und
einem zweiten Element (6), das in der Röhre (2) angeordnet
ist, zum Ausgeben eines elektrischen Signals zum Anzeigen des
Drucks in der Röhre (2).
2. Katheter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Druckmedium (14) ein in der Röhre (2) untergebrachtes Gel
oder eine in der Röhre (2) untergebrachte Flüssigkeit auf
weist.
3. Katheter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Element einen Halbleiterchip (6), der auf ei
nem Substrat (7) angeordnet ist, aufweist, und der Halblei
terchip (6) eine Spannungsmeßeinrichtung (8) trägt.
4. Katheter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat (7) und der Halbleiterchip (6) jeweils recht
eckige Formen mit einer Längsachse, die in der gleichen Rich
tung wie die Achse der Röhre (2) verläuft, aufweisen.
5. Katheter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß das erste Element ein Stopfenele
ment (15), das aus einem elastischen Harzmaterial hergestellt
ist und zum Abdichten des Endes der Röhre (2) dient, auf
weist.
6. Katheter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Stopfenelement (15) aus biokompatiblem Polytetrafluo
rethylen oder biokompatiblem Vinylchlorid hergestellt ist.
7. Katheter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß das erste Element ein Kolbenelement (22),
das verschiebbar in einem Ende der Röhre (2) angebracht ist,
aufweist, wobei das Kolbenelement (22) derart angeordnet ist,
daß es bezüglich des Endes der Röhre (2) basierend auf dem
Druck in dem körperinneren Durchgang vorschiebbar und zurück
ziehbar ist.
8. Katheter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kolbenelement (22) aus einem biokompatiblen Harz herge
stellt ist.
9. Katheter nach einem der vorherigen Ansprüche, gekenn
zeichnet durch eine in der Röhre (2) gelegene Kammer (5),
welche das erste Element, das Druckmedium und das zweite Ele
ment enthält.
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