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Die Erfindung betrifft ein Implantat zum Messen eines Druckes in einem Körperfluid eines Menschen oder eines Tieres, mit einem Gehäuse, in welchem ein Druckmesssensor angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine erste Öffnung aufweist, welche mit einer ersten Membran verschlossen ist.
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Implantate der eingangs beschriebenen Art sind beispielsweise aus der
DE 10 2005 020 569 A1 bekannt. Sie finden insbesondere Anwendung bei der Messung eines intracorporalen Druckes, insbesondere bei Patienten mit Hydrocephalus, für die es wichtig ist, auch außerhalb eines Krankenhauses einen Verlauf des Hirndruckes nach Implantation eines internen künstlichen Drainagesystems zu überwachen.
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Ein Problem derartiger Implantate ist ihre Baugröße, da sie insbesondere auch bei Kindern zum Einsatz kommen. Mit den Implantaten wird ein Druck in sie umgebenden Körperfluiden ermittelt, da dieser Druck über die erste Membran einen Druck im Inneren des Implantats, also innerhalb des Gehäuses, beeinflusst. Der im Implantat herrschende Druck wird mit dem Druckmesssensor erfasst. Die Messwerte des Druckmesssensors können insbesondere telemetrisch übertragen und im Implantat oder auch außerhalb in entsprechende Druckwerte umgerechnet werden.
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Allerdings kann der Druckmesssensor den in der Umgebung herrschenden Druck nicht direkt bestimmen, da die erste Membran den in der Umgebung des Implantats herrschenden Druck dämpft. Aufgrund der Membrandämpfung ist also keine 1:1-Übertragung des in der Umgebung des Implantats herrschenden Druckes auf den Druckmesssensor im Inneren des Gehäuses möglich. Die Empfindlichkeit des Implantats ist daher umso größer je geringer eine Dämpfung der Membran ist. Man könnte daher erwägen, die Dicke der ersten Membran bei am Markt verfügbaren Implantaten zu verringern, um eine Dämpfung der Membran zu minimieren. Allerdings hat diese Vorgehensweise Grenzen, denn Implantate mit sehr dünnen Membranen sind mechanisch hoch empfindlich. Ferner können auch bei deren Herstellung technische Probleme auftreten und insbesondere vermehrt Undichtigkeiten auftreten.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Implantate der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass sie eine höhere Messempfindlichkeit aufweisen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Implantat der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse eine zweite Öffnung aufweist, welche mit einer zweiten Membran verschlossen ist.
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Eine zweite Membran vorzusehen hat den Vorteil, dass sich so insbesondere bei gleich bleibender Baugröße des Implantats eine wirksame Fläche der Membran zur Übertragung des in der Umgebung des Implantats herrschenden Druckes auf den Druckmesssensor vergrößern lässt. Je größer jedoch die Membranfläche ist, umso größer die Empfindlichkeit des Implantats bei der Druckmessung. Wird beispielsweise eine wirksame Membranfläche durch das Vorsehen der zweiten Membran zusätzlich zu ersten Membran verdoppelt, kann die effektive Dämpfung der Membran etwa halbiert und auf diese Weise die Empfindlichkeit des Implantats signifikant gesteigert werden. Damit ist es folglich möglich, den in der Umgebung des Implantats im Körperfluid herrschenden Druck mit einem deutlich verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis zu bestimmen.
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Der Aufbau des Implantats sowie dessen Herstellung werden besonders einfach, wenn die erste und die zweite Membran parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
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Günstig ist es, wenn das Gehäuse in Form eines flachen Zylinders oder im Wesentlichen in Form eines flachen Zylinders ausgebildet ist und wenn eine Höhe des Gehäuses wesentlich kleiner ist als ein Durchmesser desselben. Wesentlich kleiner in diesem Sinne ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass der Durchmesser vorzugsweise mindestens etwa fünfmal so groß ist wie die Höhe. Bevorzugt ist es, wenn der Durchmesser mindestens etwa zehnmal so groß ist wie die Höhe des Gehäuses. Insgesamt lässt sich so ein knopfzellenartig geformtes Implantat ausbilden.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse zwei parallele oder im Wesentlichen parallele Seitenflächen aufweist und wenn die erste Öffnung in einer der zwei Seitenflächen ausgebildet ist. Beispielsweise bei einem knopfzellenförmigen Implantat kann so eine der Seitenflächen kreisförmig ausgebildet sein, so dass insbesondere eine in ihrer Fläche maximierte Öffnung ausgebildet werden kann, um eine Größe der effektiven Fläche der ersten Membran zu maximieren.
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Um insbesondere eine wirksame Fläche auch der zweiten Membran zu maximieren, ist es günstig, wenn die zweite Öffnung in der anderen der zwei Seitenflächen ausgebildet ist.
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Vorteilhaft ist es, wenn mindestens 75% einer Seitenfläche durch die erste Öffnung eröffnet sind. So kann insbesondere ein möglichst großer Anteil der Seitenfläche mit der ersten Membran verschlossen werden, um eine wirksame Fläche der ersten Membran zu maximieren.
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Günstig ist es ferner, wenn mindestens 75% der anderen Seitenfläche durch die zweite Öffnung eröffnet sind. So lässt sich insbesondere auch eine effektive Fläche der zweiten Membran maximieren.
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Vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse einen Innenraum definiert und wenn der Druckmesssensor im Innenraum angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, einen direkten Kontakt des Druckmesssensors mit dem Körperfluid, dessen Druck gemessen werden soll, zu vermeiden.
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Günstigerweise ist der Innenraum mit einem Fluid befüllt, welches mit der ersten und der zweiten Membran in Fluidverbindung steht. Das Fluid ermöglicht es, den in der Umgebung des Implantats herrschenden Druck über die Membran auf das Fluid zu übertragen, welches dann direkt auf den Druckmesssensor wirken kann. Das Fluid bildet somit ein druckübertragendes Medium, um den von der Membran übertragenen, in der Umgebung des Implantats herrschenden Druck auf den Druckmesssensor zu übertragen.
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Eine Empfindlichkeit des Implantats zur Messung eines Druckes ist, wie bereits beschrieben, durch eine Dämpfung der Membran beziehungsweise der Membranen begrenzt. Um möglichst genau den Druck der Umgebung messen zu können, ist es daher vorteilhaft, wenn das Fluid eine inkompressible oder im Wesentlichen inkompressible Flüssigkeit ist. Mit einem solchen Fluid, insbesondere wenn es inkompressibel ist, könnte der in der Umgebung des Implantats im Körperfluid herrschende Druck mit einer Membran ohne jegliche Dämpfung direkt auf das Fluid und von diesem dann auf den Druckmesssensor übertragen werden. Vorzugsweise werden inkompressible, körperverträgliche Flüssigkeiten verwendet, beispielsweise Wasser oder Öle.
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Die Herstellung des Implantats lässt sich weiter vereinfachen, wenn der Druckmesssensor auf einem Träger angeordnet ist. Der Träger ist bei der Herstellung und insbesondere bei der Montage des Implantats wesentlich einfacher handhabbar als der Druckmesssensor selbst, der sehr klein sein kann.
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Um eine Stabilität des Implantats zu erhöhen, ist es günstig, wenn der Träger und das Gehäuse relativ zueinander unbeweglich angeordnet sind. Insbesondere wenn zwei parallel zueinander ausgerichtete Membranen vorgesehen sind, kann eine Verformbarkeit des Gehäuses im Wesentlichen durch einen stabilen Träger minimiert werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Träger in Form einer Platine ausgebildet ist. Dies gestattet es, insbesondere auf einfache Weise elektronische Bauelemente auf dem Träger anzuordnen, beispielsweise zum Berechnen eines Druckwerts oder auch zur Ausbildung einer Sendeeinrichtung zum Übertragen der mit dem Druckmesssensor bestimmten Daten zu einer Empfangseinrichtung außerhalb des Körpers des Patienten.
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Günstig ist es, wenn der Träger mindestens eine Durchbrechung aufweist zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen einer Innenseite der ersten Membran und einer Innenseite der zweiten Membran. Dies ermöglicht es, im inneren des Gehäuses lediglich einen einzigen Druckmesssensor vorzusehen, mit dem dann der Druck im Inneren des Gehäuses bestimmt werden kann. Mit anderen Worten können so beide Membranen wirksam genutzt werden zur Druckübertragung, zum Minimieren einer effektiven Dämpfung der Membranen und zur Verbesserung eines Signal-Rausch-Verhältnisses bei der Messung eines Drucks in einem Körperfluid mittels des Implantats.
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Besonders kompakt ausbilden lässt sich das Implantat, wenn die Innenseiten der ersten und der zweiten Membran aufeinander zu weisen. Vorzugsweise sind die Innenseiten der beiden Membranen parallel zueinander ausgerichtet.
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Um möglichst direkt den Druck in der Umgebung des Implantats mit dem im Innenraum des Gehäuses angeordneten Druckmesssensor ermitteln zu können, ist es günstig, wenn der Innenraum gegenüber einer Umgebung des Implantats abgedichtet ist. Beispielsweise kann eine Abdichtung erfolgen durch Verkleben oder Verklemmen der Membranen am Gehäuse.
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Vorteilhafterweise ist das Gehäuse aus einem körperverträglichen Material hergestellt, um Abstoßungsreaktionen nach Implantation des Implantats zu vermeiden.
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Günstig ist es, wenn das körperverträgliche Material ein Metall ist oder enthält. In Frage kommt hier insbesondere Titan. Das Gehäuse kann also insbesondere aus reinem Titan oder einer Titanlegierung hergestellt sein.
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Um dauerhaft einen Druck in einer Gehirnflüssigkeit eines Patienten überwachen zu können, ist es günstig, wenn das Implantat in Form einer intracraniellen Hirndruckmessvorrichtung ausgebildet ist. Sie kann dann insbesondere bei Hydrocephalus-Patienten zum Einsatz kommen und nach der Implantation beispielsweise regelmäßig einen im Gehirn herrschenden Druck bestimmen, welcher beispielsweise zur Steuerung eines ebenfalls im Patienten implantierten künstlichen Drainagesystems genutzt werden.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Systems zum Bestimmen des Drucks in einem Körperfluid eines Patienten; und
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2: eine schematische teilweise geschnittene Teilansicht eines Implantats zum Bestimmen des Drucks in einem es umgebenden Körperfluid.
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In den 1 und 2 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnetes Implantat zum Messen eines in einem Körperfluid 12 herrschenden Druckes eines Patienten 14 dargestellt. Es umfasst ein Gehäuse 16 mit einem eine Längsachse 20 definierenden Hülsenabschnitt 18, welcher eine Höhe 22 aufweist, welche etwa einem Fünftel eines Durchmessers 24 des Hülsenabschnitts 18 entspricht. Im Hülsenabschnitt 18 ist eine in sich geschlossene, von der Längsachse 20 weg weisende Ringnut 26 ausgebildet, welche eine Handhabung des Implantats 10 verbessert. Insbesondere kann das Implantat 10 mit einem entsprechenden Einsetzinstrument gefasst werden, welches zu diesem Zweck ein oder mehrere entsprechende Werkzeugelemente aufweisen kann, die in die quasi eine Werkzeugelementaufnahme bildende Ringnut 26 eingreifen können. Denkbar ist es aber auch, das Implantat 10 selbst in einem weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Gehäuse, durch welches das Körperfluid 12 strömt, anzuordnen und welches in die Ringnut 26 eingreifende Vorsprünge aufweisen kann.
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Parallel zueinander und sich quer zur Längsachse 20 erstreckende, kreisförmige Stirn- oder Seitenflächen 28 und 30 des Gehäuses 16 sind jeweils mit einer Öffnung 32 beziehungsweise 34 durchbrochen. Die Öffnungen 32 und 34 sind jeweils mit einer Membran 36 beziehungsweise 38 vollständig verschlossen. Das Gehäuse 16 ist so hermetisch abgedichtet. Die Membranen 36 und 38 können insbesondere mit dem Gehäuse 16 verklebt sein, beispielsweise mit voneinander weg weisenden Ringflächen 40 und 42 des Hülsenabschnitts 18, welche jeweils eine Ebene quer zur Längsachse 20 definieren.
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Das Gehäuse 16 definiert insgesamt einen Innenraum 44, welcher außen im Wesentlichen begrenzt wird durch den Hülsenabschnitt 18 sowie die beiden Membranen 36 und 38. Im Innenraum 44 angeordnet ist eine Platine 46, welche mit einer Durchbrechung 48 versehen ist. Auf der Platine 46 sind ferner elektronische Bauelemente 50, 52 und 54 oder auch elektronische Schaltungen angeordnet. Insbesondere können diese ausgebildet sein in Form einer Sendeeinrichtung zum Übertragen von Daten, die mit einem auf der Platine 46 oder einem Bauelement 56 angeordneten Druckmesssensor 58 bestimmt werden, zu einer Empfangseinrichtung 60 außerhalb des Körpers des Patienten 14, um so mittels einer Datenverarbeitungsanlage 62 einen zeitabhängigen Druckverlauf 64 beispielsweise auf einem Monitor 66 der Datenverarbeitungsanlage 62 anzeigen zu können. Der Druckmesssensor 58 ist wahlweise direkt oder indirekt auf der Platine 46 anordenbar, welche einen Träger 76 bildet. Der Träger 76 ist relativ zum Gehäuse 16 unbeweglich angeordnet.
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Damit mit dem Druckmesssensor 58 der im Körperfluid 12 herrschende Druck direkt beziehungsweise lediglich vermindert aufgrund einer Dämpfung der Membranen 36 und 38 bestimmt werden kann, ist der Innenraum 44 mit einer vorzugsweise inkompressiblen Flüssigkeit 68 befüllt. Insgesamt herrscht so durch die eine Fluidverbindung definierende Durchbrechung 48 in der Flüssigkeit 68 ein einheitlicher Druck.
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Aufgrund des vorgeschlagenen Aufbaus des Implantats 10 ergibt sich insgesamt ein deutlich verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis bei der Messung des im Körperfluid 12 herrschenden Druckes im Vergleich zu herkömmlichen Implantaten. Dies wird erreicht im Wesentlichen ohne eine Baugröße des Implantats ändern zu müssen. Eine Dicke der herkömmlicherweise eingesetzten Membranen 36 und 38 muss daher zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses nicht zwingend über ein bestimmtes Maß hinaus verringert oder minimiert werden, so dass hier kein erhöhtes Fertigungsrisiko entsteht oder etwaige Undichtigkeiten des Implantats 10 infolge einer Beschädigung des Membranen 36 und 38 oder Verbindungsstellen zwischen diesen und dem Gehäuse 16 in Kauf genommen werden müssen.
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Das Gehäuse 16 ist vorzugsweise aus einem körperverträglichen Metall hergestellt, beispielsweise aus Titan oder Titanlegierung.
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Insgesamt ist es so möglich, dass äußere Membranflächen 70 und 72 zusammen etwa mindestens 75% einer äußeren Oberfläche 72 des Gehäuses 16 definieren. Lediglich die von der Längsachse 20 weg weisende Seitenflächen 74 des Hülsenabschnitts 18, Seitenflächen der Ringnut 26 sowie die Ringflächen 40 bilden Flächen, über die ein im Körperfluid 12 herrschender Druck nicht auf die Flüssigkeit 68 übertragen werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005020569 A1 [0002]
