JP2008521564A - 医療感知装置とシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、（ｉ）一般的には円柱形のハウジングを含む感知モジュールと、（ｉｉ）ハウジング内に位置する感知素子と、（ｉｉｉ）マイクロコントローラに電気的に接続されているアナログ／デジタル変換器を含む感知素子に電気的に結合されている処理モジュールを備える医療装置に関する。

Description

発明の分野
本発明は、医療センサとそれに関連するソフトウェアに関する。

発明の背景
医療分野では、センサが使用されている。例えば、Ｓｔｒｙｋｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌにより製造されたＩｎｔｒａ−Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍは、サイドポート仕様１８のゲージ針と隔壁に結合された注射器を利用している。注射器は無菌塩化ナトリウム溶液で満たされており、隔壁は針を注射器から分離している。針は患者の体内に挿入され、注射器内の塩化ナトリウム溶液は針に押し込められ、その間一方通行弁は、塩化ナトリウム溶液の注射器への逆流を阻止している。患者の筋肉区画内の圧力により、針内の塩化ナトリウム溶液は隔壁に圧力をかける。そして、この隔壁にかかる圧力が測定される。

しかし、上記のシステムには固有の問題がある。それは、筋肉区画内の圧力は間接的に測定されるということと、区画内の圧力により、針内の塩化ナトリウム溶液は、筋肉区画の外側で注射器に近接して位置している隔壁に圧力をかけるということである。筋肉区画内に挿入された隔壁を介しての直接測定は、より直接的かつより正確な方法の代表例である。

上述したＩｎｔｒａ−Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒ Ｓｙｓｔｅｍを使用しての圧力の表示値は誤差を含む可能性がある。針のサイドポートは塞がれる可能性があり、それにより、患者の筋肉区画内の流体が、塩化ナトリウム溶液を針、そして隔壁まで押し上げることが阻止される可能性がある。システム内の泡もまた、区画内の流体が、塩化ナトリウム溶液を針、そして隔壁まで押し上げるよりも、むしろ泡を圧縮するため、不正確さの原因となる。針と注射器の間の漏洩のある接続もまた、流体が隔壁に押し付けられずに針から外に押し出されるため、不正確さの原因となる。更に、ヘパリン化された食塩水が針の洗浄に使用されると、針挿入による出血は、局所組織圧力を不適切に上昇させることもある。

本発明は、以前の医療センサシステムに固有の、これらおよび他の不都合な点を克服することを目的とする。

発明の概要
本発明の範囲は、付随する請求項によってのみ規定され、この概要内の記述によりまったく影響は受けない。簡単に述べると、本発明の特徴を具現化する圧力センサは、（ｉ）一般的には円柱形のハウジングを含む感知モジュールと、（ｉｉ）ハウジング内に位置する感知素子と、（ｉｉｉ）マイクロコントローラに電気的に接続されているアナログ／デジタル変換器を含む感知素子に電気的に結合されている処理モジュールを備える。

現在の好適な実施形態の詳細な説明
図１は、医療装置１００の現在の好適な実施の形態を示している。そこに示されるように、医療装置１００は、図２に示されるように、感知構成要素２１０を好ましくは含む感知モジュール２００が設けられている。医療装置１００はまた、図３に示されるように、処理モジュール３００が設けられている。図４は、処理モジュール３００をより詳細に示している。そこに示されるように、処理モジュール３００は、演算増幅器３１０と、アナログ／デジタル変換器３２０と、マイクロコントローラ３３０を含む。追加的に、図３に示されるように、医療装置１００は、通信モジュール４００と、ケーブルまたは無線送信のような、通信リンク４０１を含み、それにより、感知モジュールからの表示値は、医療の専門家および介護人に伝達される。

好適な実施の形態においては、感知構成要素２１０は圧力センサである。図２に示されるように、感知構成要素２１０には、中空軸であり、一般的には円柱形のハウジング２２０が設けられている。また、ハウジング２００は、円錐台形状である。別の代替の実施の形態においては、ハウジング２２０は、その断面積が多角形である。図２に戻ると、ハウジング２２０には、０.３５５と１.２ミリメートルの間の好ましい範囲にあるハウジング直径２２１が設けられている。図２に示される好適な実施の形態は、０．３５５ミリメートルのハウジング直径が設けられているが、代替の実施の形態においては、ハウジング直径２２１は、最大４ミリメートルまで増大されている。

ここで図５を参照すると、ハウジングの代替の実施の形態が示されている。そこに示されているように、ハウジング２２０は、ダイを含むセクション２１９と、らせん状部分２１７が設けられている柔軟セクション２１８を含む。図７に示されるように、柔軟セクション２１８は、ダイを含むセクション２１９が９０°の角度Ａに位置するように曲げられて構成されている。

ここで図６を参照すると、好適な実施の形態のハウジング２２０は、真皮と表皮５０１の層を通して、筋肉５０２を通して、脂肪５０９を通して、そして少なくとも１つの筋膜層５０３を通して挿入されている応力に対抗する材料から製造されている。説明を容易にするために、図６は、脛骨１０００と腓骨１００１の周囲の筋肉区画を示している。しかし、本発明は、腕、前腕、手、臀部、太腿など全身に渡る筋肉区画で使用される。真皮と表皮５０１、筋肉５０２、および複数の筋膜層５０３、５０４は、前部区画５０５と、側部区画５０６と、表面後部区画５０７と、深部後部区画５０８と共に図６に示されている。ハウジング２２０は、筋膜層５０３を突き抜け、深部後部区画５０８に届いた状態で示されている。

ハウジング２２０は、好ましくはステンレス鋼のような金属から製造されている。代替の実施の形態においては、図８に示されるように、ハウジング２２０は、熱プラスチックのような、エポキシまたはプラスチックから製造されている。別の代替の実施の形態では、ハウジング２２０は、熱プラスチックのようなプラスチックと、ステンレス鋼のような金属の両者から製造されている。更に別の代替の実施の形態においては、ハウジング２２０は、チタンから製造されている。ハウジング２２０は、隔壁２２２（図３０に示されている）が圧力に応答してゆがむことができるように構成されている。ハウジング２２０もまた、リード線接続領域２２３（図３０に示されている）を収容するように構成されている。

ここで図６を参照すると、ハウジング２２０は、患者の筋肉区画５００のような区画へ挿入されるように構成されている。好適な実施の形態においては、ハウジング２２０は、真皮５０１の層を通して、筋肉５０２を通して、および筋膜５０３を通して、筋肉区画５００まで到達するように挿入されるように構成されている。図２と図６に示されるように、ハウジング２２０は、隔壁２２２が真皮５０１の層を通して、筋肉５０２を通して、および筋膜５０３を通して挿入され、筋肉区画５００内に位置できるように寸法が調整されているハウジング長が設けられている。好適な実施の形態においては、ハウジング長２２４は１０１．６ｍｍ（４インチ）であるが、代替の実施の形態においては、ハウジング長２２４は、２５．４ｍｍ（１インチ）から１０１．６ｍｍ（４インチ）の間のように、１０１．６ｍｍ（４インチ）未満である。

ハウジング２２０には、第１端部２２５と第２端部２２７が設けられている。第１端部２２５は、筋肉区画５００へ、ピアシングを通して到達するように構成されている。第１端部２２５は、真皮５０１の層を通して、筋肉５０２を通して、そして筋膜５０３を介して筋肉区画５００へ到達するように構成されている。図２に示されるように、ハウジング２２０は、先細りの形状をしており、それによりピアシング素子２２６は第１端部２２５に位置する。

ここで図８を参照すると、感知素子２３０は、ハウジング２２０内に位置する圧力センサである。有利なように、感知素子２３０は保護媒体２２８内に位置している。好ましくは、保護媒体２２８は、加硫ゴムまたは室温加硫ゴム（「ＲＴＶ」と称される）のような生体適合性材質である。有利なように、保護媒体２２８は、例えば、シリコンゴムのようなシリコンを含む。または保護媒体２２８は、シリコンジェルである。別の代替の実施の形態では、保護媒体２２８は油である。図２に示される実施の形態では、圧力感知素子２３０は、シリコンゴム内に位置する。

図９は、現在の好適な感知素子２３０を示している。そこに示されているように、感知素子２３０には、結晶構造を含む第１層２３１が設けられている。好ましくは、第１層２３１は、シリコンを含む。または、第１層２３１は、石英を含む。別の代替の実施の形態では、第１層２３１は、ガリウム砒素を含む。更に別の代替の実施の形態においては、第１層２３１はゲルマニウムを含む。

感知素子２３０にはまた、第２層２５０が設けられている。好適な実施の形態においては、第２層２５０はガラスを含み、有利なように、ガラスはＰｙｒｅｘ７７４０ガラスのようなナトリウムを含む。本発明の１つの形態によれば、ガラスは、ホウケイ酸塩ガラスのようなホウ酸塩ガラスである。別の形態によれば、ガラスは鉛を含む。本発明の更に別の形態によれば、ガラスは、亜鉛を含む。代替の実施の形態においては、第２層２５０はシリコンを含む。

ここで図１０を参照すると、第２層２５０は、第１凹部２５１と第２凹部２５２が設けられているホウケイ酸塩ガラスである。第１凹部２５１は、第２層２５０が陽極として第１層２３１に接着されたとき、密封基準キャビティであるキャビティ２１１を提供するために少なくとも１つの抵抗素子２４０に従って、寸法を調整してある。図１１に示されている代替の実施の形態においては、キャビティ２１１は、密封されていない基準キャビティである。図１０を再び参照すると、第２凹部２５２は、第１層２３１が陽極として第２層２５０に接着されるときに、導体材料２４５の少なくとも一部分、好ましくは接点２４３、２４４それ自身上にカバーを提供するように、接点２４３、２４４に従って寸法を調整してある。凹部２５１、２５２は、ＣｒＡｕで第２層２５０をマスクして、エッチャント、好ましくは、ＨＦのような緩衝剤処理された酸化物エッチャントを加えることにより形成される。その後、ＣｒＡｕは剥ぎ取られる。

図９に示される実施の形態においては、第１層２３１は、好ましくはＰ型シリコンである、単結晶構造の純粋シリコンである。第１層２３１は、ウェーハー２３２、好ましくはＰ型ウェーハー（図１２に示されている）を得て、抵抗素子２４０、好ましくは、ピエゾ抵抗素子を、第１層２３１内に生成するために、フォトリソグラフィ注入工程により製造される。現在の好適な実施の形態において、第１層２３１には、２つ以上の抵抗素子２４０が設けられ、有利なように、第１層２３１には、抵抗素子の複数対が設けられる。

ここで図１２を参照すると、ウェーハー２３２には、第１側部２３２−ａが設けられ、第１側部２３２−ａの反対側に位置して、ウェーハー２３２には第２側部２３２−ｂが設けられている。ウェーハー２３２は、まず、ケイ岩の形状の未処理シリコンを得ることで製造される。そして、未処理シリコンは石炭、コークス、または木片のような炭素と共に融解されて、石英坩堝においてシリコン溶融物を形成する。シリコン溶融物は、主に酸化ケイ素と炭化ケイ素から構成されている。高温においては、酸化ケイ素と炭化ケイ素は化学的に反応して、純粋シリコンと気体状の副産物ＣＯとＳｉＯを生成する。

坩堝は、高温炉に設置される。坩堝と、シリコン溶融物の上方には、その先端に取り付けられた種結晶が設けられているプーラーが位置している。プーラーは、下方に運ばれ、シリコン溶融物と接触し、坩堝の上方の、シリコン溶融物の外側の位置に戻される。プーラーがシリコン溶融物の上方に移動するにつれて、シリコン溶融物の連続析出物が種結晶に付着し、１００から３００ミリメートルの間の直径を有する数フィート長の単結晶シリコンの円柱に凝固する。円柱は、その断面が完全な円を形成するように研磨される。その後、精細ダイアモンド鋸が使用されて、円柱をＰ型ウェーハーである薄いウェーハーにスライスする。

円柱がスライスされた後、図１３に示されるように、エピタキシャル層２３４と中間層２３５のような追加層が第１側２３２−ａ上に形成され、ドーパントが、フォトリソグラフィ注入工程によりウェーハー２３２上に注入される。現在の好適な実施の形態においては、エピタキシャルＮ型層２３４が、ウェーハー２３２の第１側２３２−ａ上に形成される。エピタキシャル層２３４が形成された後、好ましくはＳｉＯ₂から構成される中間層２３５が、エピタキシャル層２３４と、ウェーハー２３２の第２側２３２−ｂ両者の上に形成される。そして、フォトリソグラフィ注入工程により、複数のドーパントがエピタキシャル層２３４に注入される。

フォトリソグラフィ注入工程の第１ステップには、フォトレジスト層の形成が含まれる。好適な実施の形態においては、フォトレジスト層は、ドーパント注入により決定されるパターンで、中間層２３５上に形成される。その後、エッチャントが使用されて、中間層２３５のエッチングが行われる。中間層２３５のエッチングの後、フォトレジスト層は除去され、ドーパントが注入される。好適な実施の形態においては、ドーパントは析出と拡散により注入される。代替の実施の形態においては、ドーパントはイオン注入により注入される。ドーパントが注入された後、中間層２３５は再形成される。追加的ドーパントは、フォトリソグラフィ注入工程を繰り返すことにより注入できる。

好適な施の形態においては、好ましくはピエゾ抵抗素子である抵抗素子２４０が、フォトリソグラフィ注入工程によりエピタキシャル層２３４に注入される。図１４に示されるように、抵抗素子は、まず第１Ｐ＋拡散により決定されるパターンで、第１フォトレジスト層２３６を形成することにより製造される。図１５に示されるように、エッチャント２３３を使用して中間層２３５のエッチングが行われる。そして、図１６に示されるように、第１フォトレジスト層２３６が除去され、ホウ素のような第１Ｐ型材料２４１がエピタキシャル層２３４内に拡散される。第１Ｐ型材料２４１がエピタキシャル層２３４内で拡散された後、エッチングされた中間層２３５がＳｉＯ₂を再成長させることにより再形成される。

中間層２３５が再形成された後、図１７に示されるように、第２Ｐ拡散により決定されるパターンで、中間層２３５上に第２フォトレジスト層２３７が形成される。図１８に示されるように、エッチャントが使用されて中間層２３５がエッチングされる。その後、図１９に示されるように、第２フォトレジスト層２３７が除去され、ホウ素のような第２Ｐ型材料２４２がエピタキシャル層２３４内で拡散される。第２Ｐ型材料２４２がエピタキシャル層２３４内で拡散された後、エッチングされた中間層２３５には、追加的ＳｉＯ₂が与えられる。

他のドーパントは、フォトリソグラフィ注入工程により注入される。図２９に示されているように、Ｐ型材料であるベース２７０がエピタキシャル層２３４内に注入される。ベース２７０内では、Ｎ型エミッタ２７１がフォトリソグラフィ注入工程により注入される。他のＮ型領域は、フォトリソグラフィ注入工程により注入される。例えば、図２９は、エピタキシャル層２３４内にＮ型材料を含むコレクタ２７２を示している。追加的に、図２９は、Ｎ型材料を含む埋込層２７３を示している。埋込層２７３は、コレクタ２７２の下に設置され、抵抗を削減し、ラッチアップに対する耐性を増大する。

フォトリソグラフィ注入工程により、接触子２４３、２４４が注入される。中間層２３５の成長後、図２０に示されるように、金属化パターンにより決定されるパターンで、中間層２３５上に第３フォトレジスト層２３８が形成される。図２１に示されるように、エッチャントを使用して中間層２３５のエッチングが行われる。そして、図２２に示されるように、第３フォトレジスト層２３８が除去され、アルミニウムのような導体材料２４５が析出される。導体材料２４５は、電気メッキにより析出されるが、代替の実施の形態においては、導体材料２４５はスパッタされ、エッチング／イオン研磨される。

図２２は、アルミニウムを含む導体材料２４５を示している。しかし、代替の実施の形態においては、導体材料２４５は、金の単層のような、電子泳動に抗する材料から構成されている。下にある材料との接着のために、チタン−タングステン（ＴｉＷ）層が金の下に使用される。

導体材料２４５が析出された後、図２３に示されるように、第４フォトレジスト層２３９が、導体パターンにより決定されるパターンで、導体材料２４５上に形成される。図２４に示されるように、エッチャントが使用されて、第４フォトレジスト層２３９によりカバーされていない導体材料２４５が除去される。そして、第４フォトレジスト層２３９が剥がされる。

ここで図２６を参照すると、第１層２３１には、ウェーハー２３２内で形成されたポケット２４８が設けられる。ポケット２４８は、少なくとも部分的には、抵抗素子２４０に従って寸法が調整されており、好適な実施の形態では、ポケット２４８は、複数の抵抗素子の対に従って寸法が調整される。図２５に示されるように、接触子２４３、２４４が注入された後、ポケット２４８の寸法により決定されるパターンで、ウェーハー２３２の第２側２３２−ｂに第５フォトレジスト層２４９を加えることによりポケット２４８が形成される。図２６に示されるように、導体材料２４５と、ウェーハー２３２の第１側２３２−ａ上に位置する中間層２３５を保護しながら、ＫＯＨのようなエッチャントを加えることにより、ポケット２４８が形成される。図２７に示されるように、ポケット２４８が形成された後、第５フォトレジスト層２４９は除去される。

図１０に示されるように、ポケット２４８は、キャビティ２１２を形成するように整形される。好適な実施の形態においては、キャビティ２１２は、圧力のような外部刺激２１３を受け入れるように構成された入力キャビティである。代替の実施の形態においては、キャビティ２１２は、図９に示されるように、ウェーハー２３２の第２側２３２−ｂが第２層２５０に陽極として接着されるときの、密封基準キャビティである。更に別の代替の実施の形態においては、図２８に示されるように、キャビティ２１２は、密封されていない基準キャビティである。

ポケット２４８が形成された後、第１層２３１と第２層２５０は、お互いに接着される。好適な実施の形態においては、第１層２３１は、第２層２５０に陽極として接着される。まず、第１および第２層２３１、２５０が３００°から５００°の範囲の温度に加熱され、それにより第１層２３１内のアルカリ金属イオンが移動可能になる。第１および第２層２３１、２５０はお互いに接触し、その両者に加えられた高電圧により、アルカリ陽イオンは、インタフェースから移動し、酸素の陰イオンは、第１層２３１から第２層２５０へ移動する。

第１および第２層２３１、２５０が接着された後、好ましくは、第１層２３１は、研削されて研磨される。そして、有利なように、第１および第２層２３１、２５０はＨＦを介して薄くされる。第１および第２層が薄くされ、接着された後、感知素子２３０はハウジング２２０内で、好ましくはフッ化ケイ素ＲＴＶゴムのようなＲＴＶゴムで接着される。有利なように、Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇにより製造されたＲＴＶ７３０は、ハウジング２２０内の感知素子２３０を接着するために使用される。

ここで図３０を参照すると、導体材料２４５により、処理モジュール３００に接続されるリード線２６０が設けられる。少なくとも１つのリード線２６０を介して、感知構成要素２１０は、本質的に電気的な信号２４０を処理モジュール３００に送る。１つの形態によれば、信号２４０は電圧である。別の形態によれば、信号２４０は電流である。有利なように、信号２４０の大きさは、現在の好適な実施の形態の場合は圧力である外部刺激２１３に従って決定される。

ここで図４を参照すると、処理モジュール３００は、抵抗３１３と平行な容量３１２として示されている、ローパスフィルタ３１０が設けられている演算増幅器３１０を含む。演算増幅器３１０は、感知構成要素２１０からの信号２４０を増幅し、ローパスフィルタ３１１は、不要な周波数とノイズをフィルタ処理する。図４に示されている実施の形態においては、マイクロコントローラ３３０には、アナログ／デジタル変換器３２０とメモリ３４０が設けられている。しかし、代替の実施の形態においては、医療装置１００には、マイクロコントローラ３３０から分離されているアナログ／デジタル変換器３２０とメモリ３４０が設けられている。

信号２４０がアナログ／デジタル変換器３２０内でデジタル化された後、信号２４０はメモリ３４０に格納される。有利なように、信号２４０は、データ３２１として、時間の関数としてメモリ３４０に格納される。図４に示されるように、マイクロコントローラ３３０には、刺激２１３の大きさにおける変化、および刺激２１３の大きさにおける変化率を検出するような、データ３２１に数学的演算を行うことができる処理ユニット３３１が設けられている。

信号２４０がメモリ３４０に格納された後、好ましくは、通信モジュール４００が、メモリ３４０をコンピュータ７００にリンクするために使用される。１つの実施の形態によれば、通信モジュール４００は、マイクロコントローラ３３０に統合された低電力ＲＦ送受信機４１４である。１つの実施の形態によれば、通信モジュール４００は、赤外線送信機のようなワイヤレスモジュール４１０である。別の形態によれば、通信モジュール４００はＵＳＢコントローラ４２０とＵＳＢケーブル４２１である。更に別の形態によれば、通信モジュール４００は、ＬＣＤ表示器のような表示器４３０である。

好適な実施の形態においては、図３１に示されるように、ワイヤレスモジュール４１０は、メディアアクセスコントローラ４１１と、ベースバンドコントローラ４１２と、電力増幅器４１３（好ましくは、線形電力増幅器）と、ＲＦ／ＩＦ送受信機のような送受信機４１４と、第１アンテナ４１６と、第２アンテナ４１７と、シンセサイザ４５０と、送信―受信スイッチ４５１と、ＲＦバンドパスフィルタ４５２と、アンテナスイッチ４５３と、ＬＮＡミキサ４５４を含む。示されているように、ワイヤレスモジュールには、複数のフィルタ４５９、４６０、４６１が設けられている。

有利なように、シンセサイザ４５０とＲＦ／ＩＦ送受信機４１４は、集積コントローラ４８０に統合されている。従って、別の代替の実施の形態においては、ワイヤレスモジュールは、集積コントローラ４８０を含む。更に別の代替の実施の形態においては、ＲＦ／ＩＦ送受信機４１４とマイクロコントローラ３３０は、送受信機制御装置４１９に統合されている。

集積コントローラ４８０は図３２に示され、その模式図は図３３に示されている。図３３に示されているように、集積コントローラ４８０には、中間周波数送信段階４８１と信号送信段階４８２が設けられている。集積コントローラ４８０にはまた、信号受信段階４８３と中間周波数受信段階４８４が設けられている。追加的に、集積コントローラ４８０には、ＲＦ−ＩＦシンセサイザ４８５（電圧制御振動子を含む）と、ＳＡＷフィルタ４８６が設けられている。最終的に、図３３に示されるように、集積コントローラ４８０には、ＳＰＩ制御インタフェース４８７が設けられている。

図３４は、メディアアクセスコントローラ４１１をより詳細に示している。そこに示されているように、メディアアクセスコントローラ４１１には、マイクロコントローラ８１０と、ＵＳＢコントローラのようなバスコントローラ８２０と、メモリインタフェース８３０と、データを暗号化して解読するデータ暗号化モジュール４５５と、送信および受信ＦＩＦＯを含む取り付けインタフェース８４０が設けられている。メディアアクセスコントローラ４１１はまた、バストラフィックを管理するデコーダ／アービタ／ブリッジ８５０を含む。追加的に、メディアアクセスコントローラ４１１は、割込みコントローラ８６０と、内部および外部メモリを管理するメモリコントローラ８７０と、複数のタイマ８８０、８８１を含む。

マイクロコントローラ８１０には、３２ビットと複数の３２ビットレジスタを含む演算論理装置（「ＡＬＵ」）が設けられている。メモリコントローラ８７０には、内部および外部メモリインタフェースと共に、ＲＯＭ８７２とＳＲＡＭメモリ８７３を含む内部メモリ８７１が設けられている。有利なように、ワイヤレスモジュール４１０は、外部フラッシュメモリおよび外部ＳＲＡＭメモリを含む。

図３１を再び参照すると、ワイヤレスモジュール４１０には、ベースバンドコントローラ４１２が設けられている。ベースバンドコントローラ４１２には、複数のアナロ／グデジタル変換器３２０と共に、複数のデジタル／アナログ変換器３１９が設けられている。ベースバンドコントローラ４１２は、ヘッダ９３０と共に、変調器９１０と変調器９２０を含む。

図３５は、送受信機制御装置４１９を示している。そこに示されているように、送受信機制御装置４１９には、プログラマブルＩ／Ｏ４４１と、汎用Ｉ／Ｏ４４２と、ＵＡＲＴ４４３が設けられている。送受信機制御装置４１９は、１２８バイトＳＲＡＭモジュール４４４と、２０４８ＳＲＡＭモジュール４４５と、３２ｋＢフラッシュメモリモジュール４４６と、フラッシュプログラミングＤＭＡ４５２と、ＲＡＭアービタ４５３を含む。送受信機制御装置４１９にはまた、タイマ４４７、４４８、４４９と、結晶４５０とクロックマルチプレクサ４７９に接続されているリアルタイムクロック４５８が設けられている。図３５に示されているように、送受信機制御装置４１９は、割込みコントローラ４５１と共に、マイクロコントローラ３３０と特殊機能レジスタ４５６を含む。有利なように、送受信機制御装置４１９は、データを暗号化して解読するデータ暗号化モジュールを含む。図３５はまた、アナログ／デジタル変換器３２０とマルチプレクサ４５７を有する送受信機制御装置４１９を示している。

送受信機制御装置４１９は、ＲＦ／ＩＦ送受信機４１４を含んで示されている。そこに示されているように、ＲＦ／ＩＦ送受信機４１４には、ＲＦ信号を中間周波数に変換して下げる、ミキサ４６３に接続されている低雑音増幅器４６２が設けられている。ミキサ４６３は、中間周波数信号を増幅してフィルタ処理する信号モジュール４６４に接続されている。信号モジュール４６４は、その結果、モデム４６５に接続される。送受信機４１４には、ＲＦバッファ４６６と、レジスタエンコーダ４６７と、複数の制御レジスタが設けられており、これらはまとめて４６８の参照番号で示されている。送受信機４１４にはまた、バイアス４６９とバイアス抵抗が設けられている。結晶４５０は、主結晶振動子４７０に接続されており、主結晶振動子４７０は周波数分周器４７１、４７２の１つに接続されている。更に、送受信機４１４には、位相検波器４７３と、チャージポンプ４７４と、内部ループフィルタ４７５と、電圧制御振動子４７６と、ＶＣＯインダクタ４７７が、電力増幅器４７８と共に設けられている。

ここで図３６を参照すると、コンピュータ７００が医療装置１００に、通信モジュール４００を介して連結された後、データ３２１はコンピュータ７００に、好ましくは、コンピュータ７００上のポート７１０に送信される。１つの形態によれば、ポート７１０は、コンピュータ７００に接続されているワイヤレスモジュール４１０である。別の形態によれば、ポート７１０は、ＵＳＢポートである。別の形態によれば、ポート７１０は、シリアルポートまたはパラレルポートである。更に別の形態によれば、ポート７１０は、赤外線受信ポートである。更に別の形態によれば、ポート７１０はイーサネット（登録商標）ケーブルまたは電話線を受け入れる。

コンピュータ７００は、好ましくはポート７１０内で、取得ルーチン５５０を起動することによりデータ３２１を得る。または、取得ルーチン５５０は、ソフトウェアルーチン５１０内で起動される。取得ルーチン５５０は図３７に示されている。ステップ５５１に示されるように、取得ルーチン５５０は、感知モジュール２００に固有なコードを送信し、感知モジュールによるデータ３２１の送信開始を促進する。ここでステップ５５２を参照すると、感知モジュール２００内の通信モジュール４００は、データ３２１が後に続く確認コードを送信する。そして、取得ルーチン５５０は、ステップ５５３に示されているように、確認コードとデータ３２１を得る。有利なように、ステップ５５４に示されるように、確認コードは、適切なセンサが送信していることを保証するために調べられる。確認コードが調べられて検証された後、取得ルーチン５５０は、ステップ５５５に示されるように、データ３２１を得る。

ここで図３８を参照して、ソフトウェアルーチン５１０がポート７１０からデータ３２１を得た後、ソフトウェアルーチン５１０は、ステップ５６０に示されているように、格納操作を介して、データ３２１を、コンピュータ７００内のメモリに位置するデータベース５２１に格納する。１つの形態によれば、コンピュータ７００はローカルコンピュータ７２０である。別の形態によれば、コンピュータ７００はサーバー５３０である。有利なように、データ３２１は、ローカルコンピュータ７２０とサーバー５３０上の両者内のメモリに位置するデータベース５２１に格納される。好適な実施の形態においては、データベース５２１は、ネットワーク化されており、データベース５２１へのアクセスは、インターネットを介して提供される。ソフトウェアルーチン５１０内において、グラフ描画サブルーチン５７０は、データ３２１を時間の関数としてグラフにする。好ましくは、グラフ描画サブルーチン５７０は、データ３２１を、それがインターネットエクスプローラ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｘｐｌｏｅｒ^(R)）のようなインターネットブラウザ５１６により読めるようにグラフにする。図３８に示されているように、グラフ化されたデータは、第２格納操作５６１を介してデータベース５２１に格納される。

データ３２１が格納された後、ソフトウェアルーチン５１０は、ステップ５８０に示されるように、データ解析ルーチン５１１を行う。１つの形態によれば、データ解析ルーチン５１１は、刺激２１３が所定レベルに到達または降下したかを判定する。別の形態によれば、データ解析ルーチン５１１は、刺激２１３の大きさにおける変化率が所定の率を達成したかを判定する。

データ解析ルーチン５１１が、刺激２１３は、所定レベルに到達または降下したと判定すれば、または刺激２１３の大きさにおける変化率が所定の率を達成したと判定すれば、図３９に示されるように、アラート５１２が、好ましくはハンドヘルド型通信装置７１１に送信される。１つの形態によれば、アラートは、図４０に示されるように電子メール５１３である。別の形態によれば、アラート５１２は、テキストメッセージ５１４である。更に別の形態によれば、アラート５１２はページである。有利なように、アラート５１２は、刺激２１３の大きさ、刺激２１３における変化率、グラフ描画モジュールからのデータのグラフ、またはＵＲＬまたはデータ３２１がデータベース５２１内で位置している場所への他のリンクのような該当データ３２１を含む。

ここで図４１と図４２を参照すると、現在の好適な実施の形態には、第１端部６０１と、第２端部６０２を有する殺菌装置６１０を含む保持装置６００が設けられる。図４３に示されるように、有利なように、保持装置６００はまた、医療装置１００内にあるバッテリを再充電することなどにより、医療装置１００の電源を再充電する電気充電器６３０が設けられる。図４３に示されるように、電気充電器６３０は、第１端部６０１に位置している。

図４１は、殺菌装置６１０の断面を示している。そこに示されるように、殺菌装置６１０には、センサアクセプタ６１１が設けられている。センサアクセプタ６１１は、感知構成要素２１０、好ましくはハウジング２２０に従って整形されている。好適な実施の形態においては、センサアクセプタ６１１は一般的には円柱形である。

センサアクセプタ６１１は図４１において、流体６１３を含んで示されている。１つの形態によれば、流体６１３は水である。別の形態によれば、流体６１３は、殺菌溶液のような溶液である。別の形態によれば、流体６１３は、食塩水である。更に別の形態によれば、流体６１３は溶媒である。

センサアクセプタ６１１は、熱を通し、流体６１３が少なくとも２００°Fまで加熱されたときに流体６１３を保持する材料から製造された熱導体層６１５を含む。好適な実施の形態においては、センサアクセプタ６１１はアルミニウムから製造される。しかし、代替の実施の形態においては、センサアクセプタは銅から製造される。図４１に示されるように、熱導体層６１４には、センサキャビティ６２０を画定する壁６１２が設けられている。センサキャビティ６２０は、一般的には円柱形に、ハウジング２２０に従って整形されている。熱導体層６１５に隣接して、少なくとも１つの加熱素子６１６が位置している。好ましくは、加熱素子６１６は、熱導体層６１５を実質的に取り囲む電気加熱素子である。加熱素子６１６に隣接して、ウレタン、またはガラス繊維を含むポリマーのような、熱の導通に抗する材料から製造されている絶縁層６１７が位置している。

図４３は、加熱素子６１５がセンサキャビティ６２０内に位置している代替の実施の形態を示している。そのような実施の形態においては、絶縁層には、センサキャビティ６２０を画定し、ハウジング２２０に従って整形されている壁６１２が設けられている。加熱素子６１６は、壁６１２に隣接して位置しており、好ましくは、センサキャビティ６２０を取り囲む。

センサキャビティ６２０には、第１開口部６２１と第２開口部６２２が設けられている。図４３は、第１開口部６２１を示している。そこに示されるように、第１開口部６２１は、壁６１２とハウジング２２０の間に挿入間隙を提供するように整形されている。第２開口部６２２は、流体６１３のためのドレイン６２３を提供するように整形されている。センサキャビティ６２０を、流体６１３が蓄えられている貯蔵槽６２５に流体的に接続する流体ダクト６２４が第１端部６０１に位置している。図４２と図４４に示されるように、弁６４１が、排水区画６６０への、流体６１３の排水を制御する殺菌装置６１の第２端部６０２に位置している。

操作中は、センサキャビティ６２０は流体６１３により充填されている。有利なように、流体６１３は、図４２と図４４にその断面が示されている、流体貯蔵槽６２５からの流体ダクト６２４を介して供給される。流体ダクト６２４には、医療装置１００のマイクロコントローラ３３０を介して制御可能な弁６４０、６４１が設けられている。しかし、代替の実施の形態においては、保持装置６００には、それ自身のマイクロコントローラが設けられている。保持装置６００からの入力は、マイクロコントローラ３３０に供給される。入力に基づいて、マイクロコントローラ３３０は弁６４０、６４１を開閉する。

有利なように、ハウジング２２０は、図４５に示されるように、第１端部６０１に位置する密封リング６２６を介して、センサキャビティ６２０内で流体的に密封される。好適な実施の形態においては、密封リング６２６は、ゴムまたはポリマーから製造される。図４６に示されるように、密封リング６２６は、第１開口部６２１におけるスレッド６１４の嵌合を介してのように、圧縮されて耐流体密封性を提供するように構成されている。ハウジング２２０がセンサキャビティ６２０内で密封された後、加熱素子６１６は、流体６１３を、少なくとも２２０°Ｆまで、少なくとも２分間は加熱する。流体が少なくとも２分間、２２０°Ｆに加熱された後、ドレイン６２３は開かれて、流体６１３は、センサキャビティ６２０から排水される。流体６１３が排水されたあと、センサキャビティ６２０は、流体ダクト６２４を介して流体貯蔵槽６２５からの新鮮流体６１３により洗浄される。

本発明は特別に示され、その好適な実施の形態を参照して記述されたが、この技術に精通している者には、形態および詳細において種々の変更が、付随する請求項により規定される本発明の精神と範囲から逸脱することなく可能であることは理解されよう。

図１は、感知モジュールと、コンピュータと、サーバーを含む医療装置を示している。 図２は、感知構成要素のハウジングの外観図を示している。 図３は、感知構成要素のハウジングの断面図を示している。 図４は、医療装置用の処理モジュールを示している。 図５は、感知構成要素のハウジングの外観図を示している。 図６は、筋肉区画に挿入されている感知構成要素のハウジングを示している。 図７は、９０°に曲げられているハウジングを示している。 図８は、プラスチックと、保護媒体内に位置している感知素子を含むハウジングを示している。 図９は、密封されたキャビティを形成する複数の層が設けられた感知素子を示している。 図１０は、ピエゾ抵抗素子と、接触子と、感知素子を処理および通信モジュールに電気的に結合する導体材料が設けられている感知素子を示している。 図１１は、密封されていないキャビティを形成する複数の層が設けられている感知素子を示している。 図１２は、ウェーハーを示している。 図１３は、エピタキシャル層と中間層が設けられているウェーハーを示している。 図１４は、エピタキシャル層と、中間層と、第１フォトレジスト層が設けられているウェーハーを示している。 図１５は、エピタキシャル層と、中間層と、第１フォトレジスト層と、エッチャントが設けられているウェーハーを示している。 図１６は、第１Ｐ拡散および中間層を有するエピタキシャル層が設けられているウェーハーを示している。 図１７は、第１Ｐ拡散、中間層、および第２フォトレジスト層を有するエピタキシャル層が設けられているウェーハーを示している。 図１８は、第１Ｐ拡散を有するエピタキシャル層が、両者ともエッチングされて設けられているウェーハーを示している。 図１９は、第１Ｐ拡散と第２拡散を有するエピタキシャル層が設けられているウェーハーを示している。 図２０は、第１および第２Ｐ拡散と、第３フォトレジスト層を有するエピタキシャル層が設けられているウェーハーを示している。 図２１は、導体材料に対してエッチングされ、更に第１および第２Ｐ拡散を含むエピタキシャル層が設けられているウェーハーを示している。 図２２は、エピタキシャル層と、第１および第２Ｐ拡散と、導体材料が設けられているウェーハーを示している。 図２３は、エピタキシャル層と、第１および第２Ｐ拡散と、導体材料と、第４フォトレジスト層が設けられているウェーハーを示している。 図２４は、エピタキシャル層と、第１および第２Ｐ拡散と、導体材料と、複数の接触子が設けられているウェーハーを示している。 図２５は、エピタキシャル層と、第１および第２Ｐ拡散と、導体材料と、複数の接触子と、第５フォトレジスト層が設けられているウェーハーを示している。 図２６は、エピタキシャル層と、第１および第２Ｐ拡散と、導体材料と、複数の接触子と、ポケットと、第５フォトレジスト層が設けられているウェーハーを示している。 図２７は、エピタキシャル層と、第１および第２Ｐ拡散と、導体材料と、複数の接触子と、第５フォトレジスト層が除去された後のポケットが設けられているウェーハーを示している。 図２８は、エピタキシャル層と、第１および第２Ｐ拡散と、導体材料と、複数の接触子と、密封されていないキャビティを形成するために第２層接着されたポケットが設けられているウェーハーを示している。 図２９は、ベースと、エミッタと、コレクタと、埋込層と、抵抗素子と、感知素子を処理モジュールに電気的に結合する導体材料が設けられている感知素子を示している。 図３０は、複数の抵抗素子と、隔壁と、接着パッドと、抵抗素子からのリード線が設けられている感知素子を示している。 図３１は、ワイヤレスモジュールを示している。 図３２は、集積コントローラの回路図を示している。 図３３は、ワイヤレスモジュール内の集積コントローラを模式的に示している。 図３４は、メディアアクセスコントローラを示している。 図３５は、送受信機制御装置を示している。 図３６は、医療装置の実施の形態の処理フローを示している。 図３７は、取得ルーチンの処理フローを示している。 図３８は、医療装置の実施の形態の処理フローのより詳細を示している。 図３９は、テキストメッセージを受信するハンドヘルド型通信装置を示している。 図４０は、電子メールの形態のアラートを示している。 図４１は、殺菌装置の断面図を示している。 図４２は、保持装置の断面図を示している。 図４３は、代替の殺菌装置の断面図を示している。 図４４は、代替の保持装置の断面図を示している。 図４５は、低プロフィール処理モジュール（断面図が示されている）を含む感知モジュールのハウジングを有する殺菌装置の断面図を示している。 図４６は、低プロフィール処理モジュール（断面図は示されていない）を含む感知モジュールのハウジングを有する殺菌装置の断面図を示している。

Claims (10)

1. 医療装置であって、
   ａ）筋膜層を突き抜けるように整形された端部を含むハウジングが設けられた感知構成要素を含む感知モジュールを備え、
   ｂ）前記ハウジングは、１.２ミリメートル未満の直径を有し、感知素子を取り囲み、
   ｃ）前記感知素子は、キャビティを形成するためにお互いに接着された第１層と第２層を含み、
   ｄ）前記第１層は、処理モジュールに電気的に接続されている抵抗素子を含み、
   ｅ）前記処理モジュールは、前記抵抗素子から信号を受信し、処理装置に電気的に接続されているアナログ／デジタル変換器を含み、
   ｆ）前記処理モジュールは、通信モジュールに電気的に接続されている医療装置。
2. 前記抵抗素子は、ピエゾ抵抗素子である請求項１に記載の医療装置。
3. 前記通信モジュールは、ワイヤレスモジュールである請求項１に記載の医療装置。
4. 前記通信モジュールは送受信機制御装置である請求項１に記載の医療装置。
5. 医療装置であって、
   ａ）第１端部と第２端部を含むハウジングが設けられた感知構成要素を含む感知モジュールを備え、
   ｂ）前記ハウジングは、１.２ミリメートル未満の直径を有し、前記第２端部よりも前記第１端部により近接して位置する感知素子を取り囲み、
   ｃ）前記感知素子は、キャビティを形成するためにお互いに接着された第１層と第２層を含み、
   ｄ）前記第１層は、処理モジュールに電気的に接続されている抵抗素子を含み、
   ｅ）前記処理モジュールは、前記抵抗素子から信号を受信し、処理装置に電気的に接続されているアナログ／デジタル変換器を含み、
   ｆ）前記処理モジュールは、通信モジュールに電気的に接続されている医療装置。
6. 前記第１端部は、筋膜層を突き抜けるように整形されている請求項５に記載の医療装置。
7. 前記抵抗素子は、ピエゾ抵抗素子である請求項５に記載の医療装置。
8. 前記通信モジュールは、ワイヤレスモジュールである請求項５に記載の医療装置。
9. 前記通信モジュールは、送受信機制御装置である請求項５に記載の医療装置。
10. 前記処理モジュールは、マイクロコントローラを含む請求項５に記載の医療装置。

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