JP2009517136A - 心臓内の血圧／温度の遠隔計測用植込み型装置 - Google Patents

Abstract

特に心臓内の血圧の体内遠隔計測用システム及び方法は、ホルダに取り付けられる略剛性センサチップとアンテナとを備える。ホルダが心血管系の然るべき部位内、例えば心中隔に外科手術において固定されることで、少なくとも１つの容量式圧力センサが感知対象の血流中のチップ上に設置される。計測値は、チップから体外のモニタリング装置に遠隔的に伝送される。

Description

関連出願の相互参照

関連出願の相互参照
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２００５年１１月２３日付けで出願された米国仮特許出願第６０／７３８，９８０号明細書、及び２００６年２月１５日付けで出願された米国仮特許出願第６０／７７３，３４４号明細書に対する優先権を主張し、それらの開示は全体として参照により本明細書に明示的に援用されるものとする。

発明の背景
発明の分野
本発明は概して、患者の特性、例えば血圧及び／又は温度を感知するための方法及び器具に関し、及びより詳細には、手術中に心血管系内及び特に心臓内に植え込まれる装置による血圧の遠隔計測に特に適する方法及び装置に関する。

関連技術
国立衛生研究所（National Institute of Health：ＮＩＨ）は、心不全が米国における「新しい流行病」であるとの判断を示している。心不全は、慢性的で進行性の不治の疾患であり、世界中で２千万人を超える人々が罹患している。米国内だけでも、およそ５百万人が心不全の診断を受けている。今日の米国経済は年間４００億ドルを超える費用を心不全のために負担していると推定される。

心内圧管理は心不全処置の重要な側面である。例えば、左心房などにおける心内圧の上昇は、疾患進行の重要な初期徴候であり、且つ治療介入の最初の契機となる。現行の血圧計測方法は冠疾患集中治療室（ＣＣＵ）又は集中治療室（ＩＣＵ）においてのみ適用可能であり、患者が既に差し迫った危篤状態にあるときの心内圧の散発的なスナップショットを提供するに過ぎない。現行の心内圧計測方法の限界は、初期の最適な処置にとって深刻な障害となる。現行の処置方法では入院が必要とされ、多大な費用がかかり得る（平均して、受け入れ患者１人につき１６，０００ドルを超える）。診療施設外から患者をモニタし、且つ介入することが可能であれば、入院数が大幅に減少するとともに、診断によって罹患者の寿命が延びるであろう。

患者の血圧及び／又は温度を計測及び分析するため、種々のセンサ及び装置が使用又は提案されているが、その成否は入り交じっている。現在企図されるセンサは一定の欠点を有する。例えば、米国特許第６，８５５，１１５号明細書に記載されるテレメトリセンサは、カテーテルによって心臓に植え込むことができ、手術的な植込み用に設計されてはいない。そのうえ、植込み手術中に巻き上げられるこのセンサは、心臓内部でのいかなる血圧変化によってもセンサの高さ方向の距離、すなわちセンサで使用される２枚のコンデンサプレート間の距離に変化が生じるよう、特定の形状の可撓性材料で作製されなければならない。この可撓性センサはカテーテルを介して送達するため折り畳まれ、次に植込み箇所で展開される。しかしながら、かかる構成の欠点はその求められる可撓性にあり、これはセンサが心筋上又はその近傍に留置され、従って心臓の動きにさらされると、的確な圧力の読取りに影響が生じ得ることから、一定の正確な計測データを取得できない可能性があるためである。加えて、米国特許第６，８５５，１１５号明細書に従い作製されるセンサの可撓性材料は、流動する体液、特に心臓内部で遭遇し得る乱血流に絶えずさらされるため、変形し得る。結果として、コンデンサの静電容量が変化し得るとともに計測値は真値から乖離及び／又は逸脱し得る。このタイプのセンサの別の欠点は、それが圧力依存性ＬＣ発振器を使用することに起因する。この発振器の共振周波数は、遠隔的に分析され得る。原則的に、この種類の装置は、計測用コンデンサに作用する圧力の計測に適用可能なものである。従って、材料上の少しの損傷も、得られる圧力計測値に影響し得る。さらに、センサはセンサの周囲の媒質から影響を受けるため、計測値の乱れが起こり得る。加えて、このタイプのセンサには、取得される圧力計測値をデジタル化するための回路がない。アナログ信号を使用する結果、データの取得及び伝送中に外部干渉が起こり、読取りに誤差が生じ得る。

米国特許第６，４０９，６７４号明細書に記載される別の例示的植込み型装置は、圧力伝達液又はゲル様材料で充填されるカテーテルを使用する。カテーテルは圧力を筺体内の圧力変換器に伝達する。次に感知された圧力が遠隔的に外部読取機に伝送される。しかしながら、かかる装置は電子信号処理回路用の筺体を必要とし、結果としてセンサ構造はより大きく、且つより重くなり、心臓壁内に植え込まれると心臓にひずみが生じる。そのうえ、カテーテル及び筺体の構成から機械的構造が一層複雑となり、機械故障のリスクが高まり得るとともに、従って長期の植込みには好適でない。

米国特許第６，９７０，７４２号明細書に記載される別の装置は、心臓内に留置される圧力センサを有する。圧力センサからの信号は、電子処理回路を含む心臓外部の筺体に伝送される。信号は電子処理回路により処理され、例えばアナログからデジタルに変換されるなどした後、遠隔的に外部読取機に伝送される。しかしながら、電子処理回路を筺体に収納するには追加的な構成要素が必要であり、植え込まれる装置は比較的大型となる。そのうえ、信号は心臓外に出てからデジタル化されるため、外部源によってアナログ干渉が生じ得ることに伴い、センサと電子処理回路とを接続する配線が干渉するリスクがある。

他の適用においては、電子処理回路を備える小型圧力センサチップが使用されている。例えば、圧力センサを有する集積チップが、光学及び頭蓋適用における圧力計測に使用されている。これらのセンサはコンパクトで機械的構成要素が少ない。かかる圧力センサチップの例が、本発明の発明者らが関わった欧州特許出願公開第１３１２３０２Ａ２号明細書及び独国特許出願公開第１０２００４００５２２０．７号明細書に記載されている。しかしながら、これらの集積チップは、流体の動きが少ない眼又は脳内の比較的安定した環境で使用される。これらの圧力センサはまた、心臓において見られる循環的で動的な流動を受けることもない。かかる流動は、接続、例えばワイヤと圧力感知チップとの間の接続などに損害を与え得る。従って、かかる圧力センサチップの使用は、圧力センサの周囲に循環的で動的な流動があり、且つ継続的に乱流状の流動がある心臓の環境には適していない。

かかる公知の圧力感知チップに対し安定性及び支持を提供して、それを心血管圧力センサとして使用可能にする従来技術は、成功しないように思われる。配線を圧力感知チップに直接装着すると、チップの機能性に悪影響が生じ得る。例えば、接続にはんだ付けが使用される場合、熱によりチップが損傷し得る。この問題を回避する既知の一方法は、基板を圧力感知チップの背面に接着し、配線を基板上の接着タックにはんだ付けしてから、配線をチップに接続することである。しかしながら、かかる基板の熱膨張係数はチップと異なる。従って、温度変化に伴い基板は圧力センサチップと異なる比率で膨張及び収縮するため、圧力感知チップに応力及びひずみが生じ、損傷するか、及び／又は動作不能となるリスクが高まる。

他の既知の圧力センサは、心臓内部の圧力センサと外部の身体モニタ装置との間にケーブル接続を必要とする。しかしながら、かかるケーブルは明らかに身体への侵入を必要とする。侵入は不便であり得るとともに装置及び侵入部の双方を植え込む必要があり、同時に患者への感染リスクが高まる。

従って、心臓への植え込み時に生じる刺激作用が少なく、動く心臓において遭遇する動的条件に対しより適合性の高い、信頼性が高く且つ精密な心内圧センサが必要とされている。また、かかるセンサを、ほとんど又は全く改良を加えることなしに心血管系内の他の部位で使用できることも必要である。

発明の概要
本発明は、少なくとも１つの圧力センサ及び必要な全ての電気回路を含む、極めて小型且つ軽量のチップを、手術中に心臓又は心血管系の他の部分に植え込むことで血圧及び／又は温度をモニタし得る、略剛性のチップベーステレメトリセンサ及びシステムを提供することにより、上記の必要性を満たすとともに先行技術の欠点及び難点を回避する。

この方式では、圧力信号は心臓又は心血管系の他の部位における感知部位又はその近傍でデジタル化され得るとともに、データはデータ収集場所に向けてテレメトリセンサに送られるため、外部源からのデータ伝送干渉が低減又は除去され得る。

特にチップは、耐久性、長期にわたる安定性、及び長期にわたる正確さ、及び血流内の乱流などに起因する血流からの膜特性の損傷又は変化に対する抵抗性の向上を提供する略剛性構造であり得る。例えばチップは、全ての必要な感知素子及びデジタル信号処理電子部品を備える特定用途向け集積チップ（ＡＳＩＣ）であってもよい。ＡＳＩＣは好ましくは、非常に小型且つ軽量であることにより心臓に対する過度の応力を回避するとともに、体内で乱流及び反動力を最小化する位置に適切に置かれる。ＡＳＩＣは、非常に小さい寸法で作製されるコイル形状のアンテナと共に使用されてもよい。このＡＳＩＣ及びコイルの最小構成により、ＡＳＩＣとコイルとの間の接続に作用する機械的張力が低減及び／又は除去され得る。

ＡＳＩＣとコイルは、可撓性コイルによって電気的及び物理的に接続され得る。ＡＳＩＣ、ケーブル及びコイルは、シリコーン又は類似の材料などの、生体適合性且つ可撓性のシームレスシース内に封入されることで、一体型センサユニットを形成し得る。シームレスシースは、体液、例えば血液などに対するセンサの曝露を低減又は除去してセンサの完全性を維持し得る。これはまた、乱流を低減するような形状及び／又は位置とされてもよい。

液体又はゲルを圧力感知素子間、例えばセンサの容量式膜センサとシースとの間に置くことで、センサの表面に対する内皮化の作用を低減又は除去し得る。液体又はゲルによりセンサの圧力感知部分の全域にわたり圧力が統合され、限局的なプラーク又は内皮化の作用が最小限に抑えられる。液体又はゲルの代わりにシース材料自体が圧力伝達材料として機能してもよい。当然ながら、ヘパリン及び当該技術分野において周知の他の予防被膜もまた内皮化の予防又は低減に使用され得る。

ＡＳＩＣ及び特に膜センサ素子を、例えば、植込み中及び／又は使用中の手術器具との接触の結果としての、取り扱いに起因する損傷から保護するため、センサ設計は特有の幾何形状を有し得る。例えば、ＡＳＩＣの略剛性基板との接続は、基板がＡＳＩＣと離間された関係でセンサチップの圧力感知素子と反対側にあり、基板の開口部が圧力素子へのアクセスを提供して圧力素子を感知対象の流体圧力に曝露するようにされ得る。シリコーン又は他の類似の可撓性材料がＡＳＩＣと基板との間に配置されてもよい。さらに、圧力伝達材料がＡＳＩＣと剛性基板との間の間隙内に置かれ得るため、当該材料を介して血液からの圧力を圧力素子に伝達できる。

ＡＳＩＣはロバストシステムを組み込んでセンサの経年及び使用に起因するドリフトを補償し得る。例えばＡＳＩＣは、経年及び利用に起因するセンサの計測値の変化を測定する受動型圧力感知素子を備え得るとともに、能動型圧力感知素子が圧力を測定するときこの変化を考慮してもよい。

ＡＳＩＣは、ＡＳＩＣを心臓の壁又は他の心血管系部位に固定するうえで特に適したホルダに支持され得る。ホルダは、ＡＳＩＣを位置決めするとともにその移動を制限するための停止要素を備え得る。

ＡＳＩＣは外部読取機からの無線信号による誘導を電源とするため、内部電源の必要がない。外部読取機でトランスポンダ電源を使用することにより、略剛性センサ装置の寿命を延ばすことが可能である。外部読取機は略剛性センサに電力を供給するとともに略剛性センサから圧力及び温度情報を受信する。外部読取機は、計測及びパラメータデータを格納及び表示し、特定の値を計算する。外部読取機は、計測及びパラメータデータを格納及び表示するとともに、そのデータをさらに処理するためコンピュータ又は他の装置に伝送してもよい。外部読取機は別個のアンテナコイルを有するため容易に患者の身体に長期間留まる。外部読取機は、異なるセンサ用に１つ又は複数の較正曲線を格納し得る。

本発明のテレメトリ圧力及び／又は温度センサは、継続的な、又はオンデマンドの感知に使用され得る。１回の計測又は計測サイクルごとに特定の識別番号が伝送され得る。この方法では、連続的な計測値及びセンサ識別、ひいては患者の計測値及びアイデンティティが提供される。識別番号によって単一の外部読取機は、複数のセンサ及びシステムからデータを受信し、それを当該センサシステム及び患者に適合する較正曲線に割り当てることが可能となる。

本発明は数多くの方法で実施され得る。本発明の一態様に従えば、患者の心臓内部で血圧を計測するための心内圧計測システムは、アンテナ及び集積チップを備える。集積チップは、第１の略剛性基板、感知された圧力を示す信号を生成するための基板内に配置される少なくとも１つの圧力センサ、及び少なくとも１つの圧力センサにより生成される信号を処理するための電子信号処理部品を備え得る。電子信号処理部品はアンテナと動作可能に接続され得るとともに集積チップはアンテナで受信される信号を電源とし得る。植込み型ホルダは集積チップを支持し得るとともにアンカー構造を備えて外科手術において集積チップを心臓の壁内に取り付け得ることで、少なくとも１つの圧力センサを心臓の血流に曝露させる。システムはまた遠隔受信器を備えてもよく、ここで集積チップは、心臓で感知される圧力を示すデジタル信号を遠隔的にアンテナを介して遠隔受信器に送信する機能を有する。

少なくとも１つの圧力センサは、基板内に内蔵される容量型圧力感受性膜であり得る。少なくとも１つの圧力センサは感知された圧力に応答してアナログ信号を生成し得るとともに、電子信号処理部品が少なくとも１つのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を備えることにより、心臓内で少なくとも１つの圧力センサからのアナログ信号をデジタル化し得る。本システムはさらに、アンテナと集積回路とを接続する可撓性ワイヤを備えてもよく、アンテナは患者の皮下に植え込まれて受信器へのテレメトリデータ伝送を促進するように構成される。集積チップの重量は約１グラム未満、１つの側面の表面積は約１０ｍｍ^２以下、及び厚さは約１ｍｍ未満であり得る。

アンテナ、チップ、ワイヤ及びホルダは、ワンピースの生体適合性シームレスシースに封入され得る。圧力伝達媒質が生体適合性シースと少なくとも１つの圧力センサとの間に介在し得る。生体適合性シースは圧力伝達媒質として働き得、及び心臓内の血流の乱流を最小化するような形状とされ得る。集積チップはさらに、固有のデジタル識別情報を備えてもよく、ここで固有のデジタル識別情報は遠隔的に受信器へと送信される。受信器は固有のデジタル識別情報に基づき集積チップに関連する較正情報を取得し得る。受信器は格納パラメータを備え得るとともに、心臓で感知される圧力及び格納パラメータを示す信号に基づきアラートを発行し得る。

システムはさらに、第１の基板における少なくとも１つの圧力センサの反対側に位置し、且つチップを機械的損傷から保護するよう離間された構成の第２の略剛性基板を備え得る。第２の基板の備える開口部によって心臓内の血流が少なくとも１つの圧力センサに対し作用し得る。少なくとも１つの圧力センサと第２の略剛性基板との間に圧力伝達媒質が間置され、血圧を少なくとも１つの圧力センサに伝達し得る。少なくとも１個の接着パッドが第１の略剛性基板と第２の略剛性基板との間に配置され得るとともに集積チップと電気的に接続され得る。少なくとも１個の接着タックが第２の略剛性基板に提供されるとともに少なくとも１個の接着パッドと接続されることにより、アンテナが少なくとも１個の接着パッド及び少なくとも１個の接着タックを介して集積チップと動作可能に接続され、張力緩和接続が提供される。アンテナコネクタがアンテナを第２の略剛性基板と接続し得るが、ここでアンテナコネクタはアンテナを集積チップと電気的に接続する信号部及び第２の略剛性基板と接続される支持部を備える。アンテナコネクタは、第２の略剛性基板に対し、支持部が緊張したとき信号部に弛みがあるように装着され得る。信号部は集積チップに少なくとも１個の接着タックを介して接続され得るとともに支持部は第２の略剛性基板に第２の略剛性基板の開口を介して接続され得る。少なくとも１個の接着タックは、開口部の反対側に配置される少なくとも２個の接着タックを含み得る。第２の略剛性基板はそこに接続される保護障壁を備え得るとともに、生体適合性シースは少なくとも集積チップ及び第２の略剛性基板を封入し得る。保護障壁は第１の略剛性基板による生体適合性シースの穿刺を防止する。可撓性支持材料が集積チップと第２の略剛性基板との間に提供され得る。

ホルダ及び第１の略剛性基板は、単一部品として一体形成され得る。アンテナは前記ホルダにより支持され得る。ホルダは、集積チップの心腔内への移動を制限する停止要素を備え得る。集積チップ及びホルダは植込み後に心臓から取り外すことができる。少なくとも１つの圧力センサは、心臓内の圧力変化に応答する少なくとも１つの能動型センサ及び心臓内の圧力変化から隔離されている少なくとも１つの受動型センサを含む複数の圧力センサを含み得るとともに、電子信号処理部品は、少なくともある部分、少なくとも１つの能動型圧力センサからの信号及び少なくとも１つの受動型圧力センサからの信号に基づく信号を提供し得る。能動型圧力センサの構造は、受動型圧力センサの構造と実質的に同じであり得る。複数の圧力センサは、可撓性可動膜を各々有する容量式圧力センサを備え得る。受動型圧力センサ信号は、前記膜のたわみを含んでなるドリフト効果に起因する受動型圧力センサの膜の位置変化に応答し得る。能動型圧力センサの膜の位置変化は心臓内の圧力変化及び膜のたわみを含んでなるドリフト効果に起因し得る。圧力信号は、少なくとも１つの能動型圧力センサからの信号を少なくとも１つの受動型圧力センサからの信号で補正した結果であり得る。

本発明の別の態様に従えば、対象者の心血管系内の血圧を感知する方法は、（ａ）集積チップを対象者の体内に植え込むステップであって、集積チップが略剛性基板と、前記基板内で心血管系内の血圧を感知できる位置に配置される少なくとも１つの容量型圧力センサとを備えるステップ；（ｂ）対象者の体外に位置する電源を作動させることにより遠隔的に集積チップに電源投入するステップ；（ｃ）心血管系位置における圧力を示す少なくとも１つの圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号を取得するステップ；及び（ｄ）感知が行われる心血管系位置又はそこに直ちに隣接する位置でアナログ信号をデジタル信号に変換するステップを含む。

植込みステップは、容量型圧力センサを有するＡＳＩＣを心臓に植え込むステップを含み得る。本方法はさらに、ＡＳＩＣの心腔への侵入を停止装置で制限するステップを含み得る。集積チップは固有のデジタル識別情報を含み得るとともに、本方法は固有のデジタル識別情報を外部読取機に遠隔的に通信するステップを含み得る。本方法はさらに、固有のデジタル識別情報に基づき集積チップに関連する較正情報を外部読取機で取得するステップを含み得る。集積チップはホルダに支持され得るとともに植込みステップは、ホルダを心血管系位置に送達するステップ、及び少なくとも１つの圧力センサが感知対象の心血管系の圧力に曝露されるような位置にホルダを取り付けるステップを含み得る。

少なくとも１つの容量型圧力センサは、対象者の体内において心血管系位置内で血圧を直接感知する位置にある能動型圧力センサ及び受動型圧力センサを含む複数の容量型圧力センサを含み得るとともに、１つ又は複数のアナログ信号を取得するステップはさらに、心血管系位置における圧力を示す能動型圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号を取得するステップ、心血管系位置における圧力を示す受動型圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号を取得するステップ、及び心血管系位置における圧力を示す能動型圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号及び受動型圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号に基づき１つ又は複数の結合アナログ信号を生成するステップを含み得る。アナログ信号を変換するステップはさらに、結合アナログ信号をデジタル信号に変換するステップを含み得る。１つ又は複数の結合アナログ信号を生成するステップは、前記能動型圧力センサからの信号を前記受動型圧力センサからの信号で補正するステップを含み得る。

本発明のさらに別の態様に従えば、患者の心臓内の心内血圧計測用集積チップは、第１の略剛性基板、感知された圧力を示す信号を生成するための基板内に配置される少なくとも１つの圧力センサ、及び少なくとも１つの圧力センサにより生成される信号を処理するための電子信号処理部品を備える。電子信号処理部品はアンテナと動作可能に接続され得るとともに、集積チップはアンテナで受信される信号を電源とし得る。集積チップは心臓内で感知される圧力を示すデジタル信号を、遠隔的にアンテナを介して遠隔受信器に送信する機能を有する。

少なくとも１つの圧力センサはアナログ信号を生成し得るとともに、電子信号処理部品が少なくとも１つのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を備え、心臓内において少なくとも１つの圧力センサからのアナログ信号をデジタル化し得る。集積チップは、重量が約１グラム未満、１つの側面の表面積が約１０ｍｍ^２以下、且つ厚さが約１ｍｍ未満であり得る。集積チップはさらに、第１の基板の少なくとも１つの圧力センサの反対側に位置し、且つ離間された構成の第２の略剛性基板を備え得る。第２の基板の備える開口部により心臓内の血圧が少なくとも１つの圧力センサに対し作用し得る。集積チップはまた、少なくとも１つの圧力センサと第２の略剛性基板との間に間置される圧力伝達媒質も備えることで血圧を少なくとも１つの圧力センサに伝達し得る。

本発明のさらなる特徴、利点、及び実施形態が、以下の詳細な説明、図面、及び特許請求の範囲に記載され得るか、又はそれらの考察から明らかとなり得る。さらに、前述の発明の要約及び以下の詳細な説明はいずれも例示的であるとともに、主張されるとおりの本発明の範囲を限定することなくさらなる説明を提供するべく意図したものであることは理解されたい。

添付の図面は、本発明のさらなる理解の提供を含むもので、本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、且つ詳細な説明と共に本発明の原理を説明する役割を有する。本発明の基本的な理解及び本発明を実践し得る様々な方法に必要とされ得るよりも詳細に本発明の構造的詳細を示そうとするものではない。

発明の詳細な説明
本発明の実施形態並びにそれらの様々な特徴及び有利な詳細が、添付の図面に記載及び／又は説明されるととともに以下の発明の詳細な説明に詳述される非限定的な実施形態及び例を参照してより十全に説明される。図面に示される特徴は必ずしも一定の縮尺で描かれているとは限らず、及び当業者であれば認識し得るとおり、本明細書に明示的に指定されなくとも、一実施形態の特徴は他の実施形態で用いられ得ることに留意されたい。周知の構成部品及び処理技術についての記載は、本発明の実施形態を不必要に分かり難くしないよう省略され得る。本明細書で使用される例は単に、本発明を実践し得る方法の理解を促進するとともに、さらに当業者が本発明の実施形態を実践できるようにすることを意図したものに過ぎない。従って、本明細書の例及び実施形態は、添付の特許請求の範囲及び適用法によってのみ定義される本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。さらに、図面のいくつかの図にわたって同様の参照符号は類似の部品を参照していることに留意されたい。

図１は、継続的又は定期的な心内圧モニタリングを提供する、本発明の原理に従い構築される植込み型遠隔計測装置及び読取機の実施形態を概略的に示す。外部読取機１２と接続されるコイル又はアンテナ１４は、当該技術分野において周知の方式で無線周波数（ＲＦ）電磁界を生成する。コイル１４及び外部読取機１２は、患者に巻回されるとともに標準的なケーブルを介して互いに接続している個々のベルトに固定され得る。ＲＦ電磁界により電流を誘導されるコイル１８は、本明細書に記載されるような、患者１０の心臓１６内、例えば中隔又は左心房の壁などに植え込まれて左心房の圧力を感知する略剛性センサ装置２０と接続される。センサ装置２０は本明細書に記載されるような特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）からなってもよく、これはいつ適切な電力が供給されているかを検出するとともに、感知回路、アナログ／デジタル回路、及びデータ処理回路のスイッチを入れる電力調整回路を有する。データ処理回路は、コイル１８をアンテナとして使用するＡＳＩＣ伝送器にセンサデータを送信する。コイル１８は信号２２を介してデータを外部読取機１２のアンテナ１４に遠隔的に伝送する。外部読取機１２は、圧力値及び温度値の確実な受信及び格納を提供し、植込み装置２０の圧力読取り値を読取機の内部センサ経由の周囲圧力と比較し、及び心内データを、標準プロトコルを介して他の装置、例えばコンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話等に配信し得る。

本実施形態において、外部読取機１２はセンサ装置２０から継続的に、又は定期的な間隔でデータを取得し得る。例として、外部読取機１２は継続的にＲＦ信号を生成してセンサ装置２０を作動させ、圧力及び／又は温度読取り値を取得し得る（医師が所望する場合には血圧の波形までも記述するためであり、センサ装置は１秒間に最高１００回又はそれ以上の計測をとらなければならない）。あるいは、外部読取機１２は一定の間隔で（例えば、３０分毎、４時間に１回、１日１回）ＲＦ信号を生成して植込み剛性センサ装置２０を作動させ、圧力及び／又は温度読取り値を取得し得る。

図２は、植込み型遠隔計測装置及び読取機の別の実施形態を概略的に示し、これは図１の実施形態と同様に動作し得るが、本発明の原理に従うオンデマンドの心内圧モニタリングを提供する。本実施形態において、携帯用読取機２６のコイル２８はＲＦ電磁界を生成し、図１の実施形態と同じく、これが患者１０の心臓１６内に植え込まれる略剛性センサ装置２０のコイル１８に電流を誘導する。上記のとおり、センサ装置２０は、図１の実施形態と同様に動作するＡＳＩＣを備え得る。従って、センサ装置２０の電力調整回路がいつ適切な電力が供給されているかを検出するとともに、感知回路、アナログ／デジタル回路、及びデータ処理回路をオンにする。データ処理回路はセンサデータを、コイル１８をアンテナとして使用するＡＳＩＣ伝送器に送信する。コイル１８は信号２４を介してデータを携帯用読取機２６のアンテナ２８に伝送する。携帯用読取機２６は拡張可能でアンテナ２８を露出させ得るとともに圧力値及び温度値の受信部及び格納部を提供し、及び植込み体の圧力読取り値を読み出し装置の内部センサ経由の周囲圧力と比較する。携帯用装置２６は心内データを、標準プロトコルを介して他の装置、例えばコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話等に配信し得る。

本実施形態において、読取機ユニット２６は植え込まれたセンサ装置２０からオンデマンドでデータを取得し得る。例として、ユーザは読取機ユニット２０を作動させるとともに読取機ユニット筺体の下部からアンテナを含む上部を伸張させることにより読取機ユニット２０にＲＦ信号を生成させて、植込み剛性センサ装置２０を作動させ、圧力及び／又は温度読取り値を取得してもよい。

図３は、植込み装置が用いられ得る患者の心臓領域の断面図を示し、左右心房及び後中隔における静脈の交差部を含む。心臓３０は右心房３２及び左心房３４を有し、これらは中隔３６により分割される。ここでさらに詳細に記載されるとおり、植込み型センサ装置２０を、右心房３２と左心房３４とを分離する中隔３６に設置及び／又は固定して、センサ２０の一部を感知対象の室腔内、例えば、左心房３４内まで延在させることが有利であり得る。植込み型装置は、短期用植込み体としても、並びに長期用植込み体としても機能し得るし、そして、肺静脈のアクセス近傍の「ホワッタストーン溝（Whaterstone’s groove）」に、若しくは医師により選択される他の位置に植え込まれ得る。植込み型センサ装置２０はまた、医学的に必要な場合に、装置を容易に即刻取り外せるようにも設計され得る。そのような取り外し可能な装置の実施形態は、図２３に示される。

図４は、本発明の任意の実施形態において心内圧及び温度を感知するための、本発明の原理に従い構築される略剛性センサＡＳＩＣを示す。ＡＳＩＣ４００は、８個の受動型センサ４０４及び８個の能動型センサ４０６などの圧力感知素子４０２、温度センサ４０８、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４１０、データ伝送回路４１２、平滑コンデンサ及び共鳴コンデンサ（図示せず）などの構成要素を備える電力調整回路、確実なデータ伝送のためコードの冗長性チェックを備えるデジタルステート制御４１４、及びユニット識別のための電気的に消去可能なリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）セルなどのメモリ４１６を含み、これらは当該技術分野において周知の構成要素である。好適なＡＳＩＣ構造の例が米国特許第５，３２１，９８９号明細書及び同第５，４３１，０５７号明細書に記載され、それらの内容は全体として参照により明示的に援用される。

本発明の原理に従えば、ＡＳＩＣ４００は極めて小型且つ軽量のチップとされ、心臓に過度の応力がかかること、及び／又は心腔に乱流を生じさせることを回避しなければならない。例えば、特に開放胸部手術中に植え込まれるような、本明細書に記載される実施形態における使用に適するＡＳＩＣは、重量が数分の１グラム未満、表面積が１側面につき約１０ｍｍ^２以下、及び厚さが約１／４ｍｍ〜約１ｍｍでなければならない。有利な一実施形態において、ＡＳＩＣは幅約２ｍｍ×長さ５ｍｍ×厚さ約２５０〜８００ミクロンであり得る。特定の用途又は感知が行われるであろう心血管系部位に応じて、及び送達方法に応じて、他の寸法もまた用いられ得る。一般に、ＡＳＩＣ４００の寸法は、長さ約３ｍｍ〜約８ｍｍ、幅約０．６ｍｍ〜約２．５ｍｍ、及び高さ約０．２ｍｍ〜約１．３ｍｍの範囲であり得る。他の寸法、例えば略正方形のＡＳＩＣなどもまた使用され得る。

図４に示される本発明の実施形態において、ＡＳＩＣ４００は１６個の容量式圧力センサセル４０２を備え、そのうち８個は能動型圧力センサ４０６であって圧力データを提供し、及びそのうち８個は受動型圧力センサ４０４であって内部基準として働く。圧力センサセル４０２は、図５に概略的に示されるとおり略剛性ＡＳＩＣ構造に内蔵される微小な可撓性膜を備え得る。具体的には、能動型圧力センサ４０６は可撓性膜４２４を有するとともに受動型圧力センサ４０４は可撓性膜４２６を有する。能動型圧力センサ４０６の膜４２４は心血圧のレベルに基づき歪曲可能である。歪曲は主に、ＡＳＩＣ４００の平面状上表面とほぼ垂直な方向であり得る。歪曲は、静電容量計測に基づき、又は膨張計測テープの使用により測定され得る。特定の一例示的実施形態として、ＡＳＩＣ４００の１６個の容量式圧力感知素子４０２の直径は、各々約９６ミクロンであり得る。

心臓の圧力が変化すると、圧力センサ４０２で計測される静電容量が変化する。圧力センサ４０２は静電容量の変化に基づき信号を生成するとともに、ひいては心臓の圧力を示す。以下に記載されるであろうとおり、信号は好ましくは、ＡＳＩＣ４００内又はその上に位置する構成要素により処理され、外部読取機に伝送される。

従って、血圧計測プロセスは、図５に示されるとおりチップの平面状上表面などのＡＳＩＣ４００に組み込まれる計測膜４２４、４２６を介した容量式圧力計測プロセスであり得る。ＡＳＩＣ４００は、折畳み又は巻上げ不可能なシリコン製の略非可撓性基板を有し得る。薄いながらも機械的に非可撓性の基板は装置に機械的な安定性をもたらし、図５に示されるとおり計測膜４２４、４２６を内蔵する略剛性構造を提供する。ＡＳＩＣ４００の幾何形状の変化、例えば血液乱流に起因するねじれは、ＡＳＩＣ４００が乱流状の血流に曝露されたとしても、この略剛性のチップベース構成により回避され得る。従って、植え込まれたＡＳＩＣ４００は、心臓に危険な応力を生じさせることなく心臓及び心血管系の他の部位の内部環境に耐える能力を有する、耐久性のある装置を提供する。

寸法が比較的小さい（例えば、直径０．２ｍｍ未満）多数の小膜４２４、４２６が、容量式圧力センサとして使用され得る。かかる小さい寸法は結果として、心臓内の血流の力などの機械的な力に対しそれほど脆弱でない、従ってより信頼性の高い膜４２４をもたらし得る。

ＡＳＩＣ４００が含む機械的及び電気的要素は磨耗しやすく、且つそれらの対象とする心血管での使用に好適な質及び信頼性を有する計測値を得るためにドリフト補償が必要である。センサにおけるドリフトは、時間の経過及び構造体の物理的特性の変化に伴い生じ得る。長期にわたり利用すると、チップの電子部品の変化が計測に影響し得る。さらに、圧力センサが膜を使用する場合に、膜は古くなると中央がたわむことがある。圧力センサ膜における静電容量は、圧力センサ膜の位置変化に基づき変動する。これらの血圧変化とは無関係な変化が、感知されている計測の真値を変化させ得る。ドリフト補償は長期用心内圧力センサにおいて特に重要である。

ＡＳＩＣ４００に用いられるドリフト補償スキームは、ＡＳＩＣ４００の物理的特性の変化の作用を低減又は除去するものでなければならない。本発明の原理に従えば、センサ構造４００から得られる圧力値のドリフトは、約５．０ｍｍＨｇ／年〜約２．５ｍｍＨｇ／年、又はさらに１ｍｍＨｇ／年未満といった値まで最小化され得る。

本発明のドリフト補償原理に従えば、複数の能動型センサ４０６及び複数の受動型センサ４０４が、例えば各８個ずつ提供される。本発明の実施形態に従えば、能動型センサ４０６の構造と受動型センサ４０４の構造とは同一である。しかしながら、図５に示されるとおり、能動型センサ４０６の膜４２４は圧力を感知するため感知環境（例えば、心腔）に対し開放されている一方、受動型センサ４０４の膜４２６は環境から隔離されており、例えば、膜４２６の表面を覆ってガラス層４２８又は他の好適な材料を設置することにより心臓の圧力が受動型センサ４０４に影響しないようにされている。能動型センサ４０６及び受動型センサ４０４の双方が、経年、使用及びたわみ並びに任意の他の環境作用により受ける影響は、実質的に等しい。受動型センサ４０４を使用して、ＡＳＩＣ４００は、圧力センサ膜４２６の位置変化がどの程度経年及びたわみによって影響されたものかについて測定し得る。受動型圧力センサ膜４２６の位置変化に基づく静電容量変化が測定される。次にこの量を使用して、能動型圧力センサ膜４２４で計測される変化静電容量が補正される。このシステムにより心臓内の圧力に起因する静電容量変化のより正確な測定が可能となる。ドリフト補償により、医師又は患者は、患者の体内、例えば心臓内の圧力の短期的な（例えば、日、週）傾向をより良好に測定することが可能となる。

ＡＳＩＣ４００、コネクタ及びアンテナを備え得る植込み型センサ装置は、生体適合性シームレスシース（図５〜６には図示せず）内に完全に封入され得る。計測膜４２４の周囲の材料領域が封入後もその可撓性を維持することにより圧力の計測膜４２４への伝達を可能にする。生体適合性シースについては、以下でさらに詳細に記載されることとなる。

図６は、シースと能動型圧力センサ４０６との間にゲル又は流体を伴う本発明のＡＳＩＣ４０２の断面図である。上記のとおり、ガラス基板４２８又は他の好適な材料が受動型圧力センサ４０４を隔離する。液状又はゼラチン状の圧力伝達媒質４３２がシース４３０と能動型圧力センサ４０６との間に使用される。以下に記載されるであろうとおり、この液状又はゼラチン状の媒質４３２は、感知対象の室腔、例えば、左心房内の血圧値の計測又は受信を改善し得る。時間が経過して（例えば、植込みの数ヶ月後又は数年後）線維性組織又はプラークが植込み体の領域に成長したとしても、別個のゲル充填膜内への圧力センサの封入により、なお信頼性のある計測値を得ることが可能であり得る。

例えば、内皮化の結果としてセンサ構造の表面上に内皮が堆積し得る。内皮及び／又はプラークが、能動型圧力センサの１つの表面上、又は能動型圧力センサの１つの表面における生体適合性シース上に堆積すると、圧力計測値の読取りに悪影響が生じ得る。かかる作用を低減する一方法は、シース及び／又はセンサを薬剤、例えばヘパリンで被膜して内皮を低減又は除去することである。しかしながら、かかる処理は必ずしも有効とは限らない。

従って、図６に示されるとおり、能動型圧力センサ４０６の表面はゲル又は流体４３２で被膜されるとともに膜４３０に封入される。この方法では、能動型圧力センサ４０６の１つの表面を直接覆う膜４３０上の内皮の成長又はプラークが圧力センサ計測に与える作用は、圧力が内皮成長物及び膜４３０を介してゲル／流体４３２を通じ能動型圧力センサ４０６に伝達されるため、低減されるか、又は無視できる程度であろう。さらに、表面全体にプラーク成長及び／又は内皮化しても、内皮上に及ぼされる圧力はゲル／流体４３２を介して能動型圧力センサ４０６に伝達されるため、なお圧力感知計測値の取得は可能であり得るだろう。特に、ゲル／流体充填膜４３０は、個々の能動型圧力センサ４０６のみの場合より広い領域にわたって圧力変化を組み込むよう機能し得る。これはシース４３０に対する内皮化及び／又はプラーク付着の作用を最小化する。シース４３０はゲル／流体４３２のみを被覆するものとして示されるが、以下に記載されるとおり、シース４３０又は他のシースがセンサ装置４００の一部又は全部を被覆し得るであろうことは理解されたい。

上記のとおり、ＡＳＩＣ４００はＡ／Ｄ変換器４１０を備える。当該技術分野において周知のとおり、圧力センサ４０２は心臓の圧力を示すアナログ信号を提供する。Ａ／Ｄ変換器４１０は、圧力センサ４０２からの信号をデジタル信号に変換する。

従って、本発明における計測値の伝送及び然るべき信号へのデジタル化は好ましくは、感知対象の１つ又は複数の心腔内で、又はそれらに極めて緊密に隣接して、例えば左心房及び／又は右心房及び／又は左心室又は右心室などで実行されるとともに、最も好ましくはＡＳＩＣ４００内部で処理される。完全デジタルシステムを使用する結果、読出しが一層正確になる。アナログシステムにおいては、信号の振幅はセンサにより提供される圧力読取り値に比例し、外部読取機により記録される圧力の値は、体と読取機との間の距離に依存する。結果として、体から読取機までの距離を非常に厳密に制御しなければならず、さもなければシステムの正確さは崩れる。本発明に従えば、体から読取機までの距離は、デジタル信号の使用及び信号のセンサ又はその極めて近傍での処理により、受信する圧力値計測にほとんど又は全く影響しない。これにより本システムは、アナログシステムと比べよりロバスト且つ正確なものとなり得る。

加えて、完全デジタル化データは、外部読取機をコンピュータ、インターネット及び遠隔医療インタフェースと適合させることで、データ伝送システムによる操作が一層容易となり得る。例えば、高度に正確な圧力センサ及び９ビットアナログ／デジタル変換器は検知システムに高分解能を与えることができ、ここでは約±２ｍｍＨｇ以下の正確さが実現され得る。

さらに、ＡＳＩＣ４００におけるデジタル化は、デジタル化以前のアンテナを介したアナログ信号伝送とは対照的に、他の無関係なＲＦ源からの干渉問題を回避し得る。先行技術の装置において、アナログ信号はワイヤを介してセンサからアンテナ構造に送信され得る。アナログ信号を有線でアンテナに伝送する前にデジタル信号に処理及び変換することにより、システムは外部ＲＦ信号及びノイズ、例えば無線放送及び電子機器などによりワイヤに誘導され得るアナログ干渉を回避し得る。

ＡＳＩＣ４００は圧力感知素子４０２において圧力を計測するとともに絶対圧力信号を外部読取機に転送する。圧力値は、当該技術分野において周知のとおり、ＡＳＩＣ４００で計測される絶対圧力値と患者の周囲の大気圧との差から計算される。この大気圧は、通常患者の周囲環境にある外部読取機内で計測され得る。

ＡＳＩＣ４００の動作は、トランスポンダ技術の周知の原理に従い、図２３で示されるような接続されたアンテナと外部読取機との間の相互作用に基づく。従って、内部電源は必要ない。ＡＳＩＣ４００及び外部読取機は継続的な計測、例えば最高で毎秒１２０回の単独計測が処理及び伝送され得るように調整され得る。図１で上述されるとおり、所与の間隔で、又は所定の期間において計測がとられ保存されるような総合的なシステムがプログラムされ得る。データの検索、モニタリング、及び記録は随時可能であり得る。

本発明の実施形態に従えば、ＡＳＩＣ４００は好ましくは単一の集積チップからなる。計測プロセス、デジタル化、識別番号伝送、電源供給、及びテレメトリデータ伝送についての全ての関連機能及び構成要素が、単一の集積チップに統合される。上記のとおり、ＡＳＩＣ４００は特有の識別番号、並びにチップに固有の較正ファイル及びさらに回路及び格納構成要素を含み得る。あるいは、回路構成要素はまた、例えば別個の部位における感知が所望される場合には、２個又はそれ以上のチップ上に設置されてもよい。

ＡＳＩＣ４００は単一の相補型金属酸化膜半導体（「ＣＭＯＳ」）チップから形成されることで、他の方法を用いるより小型の植込み型装置を作ることができるとともに、電力の使用を最小化し、且つ計測の正確さに対する信頼性を最大化し得る。電力消費により熱が生じるため、電力の最小化は植込み適用において望ましくあり得る。１チップの解決策において、ＡＳＩＣ４００は、複数のチップ間の相互作用がないため、外部からの機械的又は電気的干渉に高い抵抗性を有し得る。

チップの電力消費が低いため、誘導／トランスポンダ関連電源挿入の過程で温度上昇が生じた場合の、計測又はデータ伝送の困難性が低減又は回避され得る。最適化された回路設計の結果として、約３ボルトＤＣでわずか約２１０マイクロワットなど、非常に低い電力消費がもたらされ得る。サンプリングレートは約２０〜約１２０Ｈｚであり得る。高速のデータ伝送と組み合わされる論理回路の高度集積因子により非常に確実性の高いデータ伝送プロトコルの使用が可能となり、それにより規制当局の懸案事項に対処し得る。

集積温度センサ４０８がＡＳＩＣ４００に提供されることにより、図４に示されるとおりの温度感知が可能となり得る。温度センサ４０８はＡＳＩＣ４００の回路を使用するとともに温度計測が回路内の電流特性に基づくことにより、ＡＳＩＣ４００内の温度ベースの電流特性に基づき心臓の温度を測定し得る。各ＡＳＩＣ４００は個々に較正され、所与の温度（例えば、体温）におけるその電流特性（大きさ、周波数等）を測定し得る。温度変化に伴い、ＡＳＩＣ４００内の電流特性が変化する。電流特性についての情報及びＡＳＩＣ４００に固有の較正決定を使用して、特定の時刻における温度が当該時刻の電流特性に基づき測定され得る。未加工の圧力データは温度及び他の外部及び／又は内部影響について補正されなければならず、及び較正情報、例えば埋め込まれたチップの較正曲線が各ＡＳＩＣ４００又はＡＳＩＣ４００を実装するシステムについて構築され得る。各ＡＳＩＣは固有の識別番号を有することにより、以下で考察されるとおり較正及びデータ使用を促進し得る。

ＡＳＣＩ４００はＥＥＰＲＯＭセルなどのデータメモリ４１６を備え、そこに固有の識別番号が格納され得る。この識別番号は計測値と共に遠隔的に伝送される。識別番号を使用してＡＳＩＣ４００についての然るべき較正情報が決定され得る。また、このとき単一の外部読取機を使用して、以下に記載されるとおり、複数の植込みＡＳＩＣを問い合わせてもよい。

固有の識別番号がセンサデータと共に外部読取機に伝送されることにより、外部読取機は的確な較正情報を使用して圧力及び／又は温度を計算することが可能となり得る。外部読取機は（以下にさらに詳細に記載されるとおり）メモリを有し、多くのＡＳＩＣ４００又はＡＳＩＣ４００を実装するシステムについての較正情報を格納し得る。然るべき較正情報が識別番号を介して然るべきＡＳＩＣ４００又はシステムに関連付けられる。識別番号、又は他の識別指標を用いて、外部読取機は、特定のＡＳＩＣ４００又は特定のＡＳＩＣ４００を備えるシステムに関連する較正情報にアクセスする。外部読取機が受信するデータは然るべき較正情報を使用して処理され、より正確な結果が実現される。

各ＡＳＩＣ４００及び／又はシステムはまた、植込み前にゼロ化され得る。患者の体内にあるとき、システムは計測された圧力を真空内圧力と比較する。患者の体外において、外部読取機は周囲圧力を真空内圧力と比較する。心臓内部の圧力は、心臓内部で計測される圧力と患者の外部で計測される圧力との差を比較することにより計算される。ＡＳＩＣ４００又はシステムのゼロ化は、ＡＳＩＣ４００システムを使用して患者の外部で圧力を計測するとともにこの計測値を別の外部装置から得られる圧力と比較することを含む。これらの２つの読取り値間の差はＡＳＩＣ４００又はシステムに関連する較正情報と共に格納され、これを使用して植え込み後のＡＳＩＣ４００又はシステムによるさらなる圧力計測が調節され、差が考慮され得る。

１つ又は複数のトランスポンダコイルを使用して、外部読取機がＡＳＩＣの電源供給に使用され得る。このユニットはまた、テレメトリデータ収集にも使用され得る。テレメトリ電源供給及びデータ伝送の範囲は、約３ｃｍ〜約３５ｃｍ又は当業者により容易に決定され得るとおりの他の範囲であり得る。この範囲はまた、外部読取機と植込みアンテナとの間の距離及びアンテナのサイズにも依存し得る。

計測データはＡＳＩＣ４００上で処理されるとともに好ましくはデジタル化され、センサ構造から内部トランスポンダコイルに伝送される。計測データのＡＳＩＣ４００から内部トランスポンダコイルへの伝送は、好ましくは可撓性細線として設計される１つ又は複数の導電体を介して実現され、他の非導電性材料上のシリコーンに埋め込まれ得る。計測データは内部トランスポンダコイルから外部読取機に遠隔的に伝送される。外部読取機の容量は、計測及びデータ伝送を含むＡＳＩＣ４００の継続的な動作に必要な全ての電源を外部供給するよう設計され得る。

ＡＳＩＣ４００はまた双方向電力回路４２４も備えて、読取機とともに読取機とＡＳＩＣ４００との間で送信される信号の強度を評価する働きをする。双方向電力回路４２４の構成要素は読取機と相互作用することで然るべき信号強度及びデータ伝送が確実に達成されるようにする。双方向電力評価モジュール４２４と読取機との間の相互作用は、図２８に関連して以下にさらに詳細に記載される。

図７及び８は、切抜き部を有する略剛性基板７０８と両端で接続される略剛性センサチップを備える本発明の植込み型センサ装置７００の実施形態を概略的に示す。センサチップ７０２、例えばＡＳＣＩ４００は、圧力感知膜７０４及び４個の離間されたチップ接着パッド７０６を備える。開口部７１０と接着パッド７０６に接続される接着トラック７１２とを有する略剛性基板７０８もまた提供される。基板７０８はセンサチップ７０２とは離間した関係で構成される。より詳細には、基板７０８の開口部７１０はセンサチップ７０２の容量式圧力膜７０４と略反対側に位置するため、装置の周囲の血液からの圧力が圧力膜７０４に容易に伝達され得る。圧力伝達材料（図示せず）が開口部７１０に位置することで血液からの圧力は確実に圧力膜７０４に伝達され得る。

センサチップ７０２及び基板７０８は固定された関係で構成され、センサチップ７０２と基板７０８との間の距離、又はオフセットが変化しないようにされ得る。チップ接着パッド７０６が基板接着パッド７１２に接続されることでセンサチップ７０２と基板７０８との間の距離が固定され得る。図７及び８の実施形態に示されるとおり、センサチップ７０２及び基板７０８は双方とも４個の接着パッドを有する。しかしながら、他の数量の接着パッドもまた使用され得ることは理解される。

基板接着パッド７１２の少なくとも１個は細長くトラック形状で、アンテナ（図示せず）に接続する電線７１４への接続を促進し得る。電線７１４は、熱及び圧力の使用によるなど、任意の従来の方法により基板接着パッド７１２に接続される。電線７１４を基板接着パッド７１２に接続すると、チップ７０２に直接接続されるのとは対照的に、接続プロセスに起因するセンサチップの損傷又はそれによる機能不良が低減又は除去され得る。電線７１４がセンサチップ７０２に対し、基板接着パッド７１２とチップ接着パッド７０６との間の電気的接続を介して電気的に接続される。

図９及び１０は、切抜き部を有する略剛性基板と一端で接続される略剛性センサチップを備える植込み型センサ装置の別の実施形態を概略的に示す。図９及び１０の装置９００は、図７及び８に示される装置７００と同様の構成要素及び動作を有する。しかしながら、装置９００は、センサチップ９０２の一端で互いにほぼ近接して位置するチップ接着パッド９０６を有する。加えて、基板接着パッド９１２は概して、基板９０８上で互いに近接して位置する。チップ接着パッド９０６と基板接着パッド９１２とが接続されると、センサチップ９０２及び基板９０８は一端で固定され、他の自由端はカンチレバーの方式で支持される。チップ接着パッド９０６及び基板接着パッド９１２のこの構成ではセンサチップ９０２上の応力が低減し得るが、これは、熱膨張に起因するなどの略剛性基板９０８のサイズ変化のセンサチップ９０２に対する作用が、センサチップ９０２上のチップ接着パッド９０６の位置によって少なくなり得るためである。

装置９００はさらに、センサチップ９０２と基板９０８との間に位置する可撓性充填材９１６を備え得る。示されるとおり、充填剤９１６は、容量式圧力膜９０４と反対側の開口部９１０を除き、センサチップ９０２と基板９０８との間の領域全面にわたり位置し得る。充填剤９１６は、センサチップ９０２と基板９０８との間のオフセット方向の移動を低減又は除去するような支持を提供し得る任意の可撓性材料であり得る。充填剤９１６は、シリコーン又は他の類似の材料のような生体適合性材料など、植込み装置９００を包囲するために使用される材料と同じものであり得る。

図１１は、図７及び８又は図９及び１０の実施形態などの植込み型センサ装置の斜視図であり、ＡＳＩＣ及びアンテナとの電線及びコアフィラメント接続を示す。装置１１００は、圧力膜１１０４を有する略剛性センサチップ１１０２、及び圧力膜１１０４を露出させる開口部１１１０を伴う略剛性基板１１０８を備える。圧力伝達材料１１１２、例えば液状又はゼラチン状材料が開口部１１１０内に位置して圧力を血液から圧力膜１１０４に伝達する。装置１１００全体が、シリコーンなどの生体適合性シース１１０６で封入される。加えて、シース１１０６はまた、開口部１１１０内の圧力伝達材料１１１２としても使用され得る。

基板１１０８はさらにコネクタホール１１２０を備え、アンテナコネクタ１１１４の基板１１０８及びセンサチップ１１０２への装着を促進する。コネクタ１１１４は、電線１１１６及びナイロンなどのフィラメントコア１１１８を備える。電線１１１６は、金ケーブル、又は他の然るべき材料で作られ得るもので、センサチップ１１０２とアンテナ（図示せず）との間の電気的接続を提供する。アンテナからの電力は電線１１１６を介してセンサチップ１１０２に伝導され、センサチップ１１０２に計測値を得るための電力を供給し得る。信号、例えば圧力計測値及び識別指標などは、電線１１１６によりセンサチップ１１０２からアンテナに伝送され、読取機に伝送され得る。フィラメントコア１１１８はコネクタ１１１４に対し強度を提供し、基板接着パッド（図示せず）と電線１１１６との間の接続におけるひずみを低減又は除去する。フィラメントコアは、電気を伝導せず熱膨張係数の小さいナイロン又は他の類似の可撓性合成材料で作製されてもよい。この接続はここで、図１２〜１４の例を参照しながら以下にさらに詳細に記載されることとなる。

図１２及び１３は、切抜き部が略剛性基板の縁部に位置する植込み型センサ装置１２００を、ケーブル及びコアフィラメント接続を含めて示し、一方で図１４は、基板に対するケーブルおよびコアフィラメントの接続を概略的に示す。植込み型装置１２００は、圧力膜１２０４を有する略剛性センサチップ１２０２を備える。本実施形態において、容量式圧力膜１２０４は、センサチップ１２０２の片側の縁部近傍に位置する。装置１２００はさらに、コネクタホール１２２０及び圧力膜１２０４の反対側の切抜き部１２１０を有する略剛性基板１２０８を備える。圧力伝達材料１２１２が切抜き部１２１０内に位置して圧力を血液から圧力膜１２０４に伝達する。装置１２００はシリコーンなどの生体適合性シース１２０６で包囲されている。本発明の好ましい実施形態に従えば、圧力伝達材料１２１２はシース材料１２０６と同じであり得る。

装置１２００はさらに、電線１２１６及びフィラメントコア１２１８を含むコネクタ１２１４を備える。電線１２１６は、金、又は任意の他の好適な類似の材料で作られ得るもので、基板接着パッド１２２２に接続されるとともに、基板接着パッド１２２２がチップ接着パッド１２２４と接続される。この結果、電線１２１６とセンサチップ１２０２との間に電気的接続がもたらされる。フィラメントコア１２１８は接着剤などにより基板１２０８に直接装着され得る。図１４に示されるとおり、フィラメントコア１２１８はコネクタホール１２２０を貫通して基板１２０８に装着され、このときフィラメントコア１２１８が真っ直ぐ引かれても電線１２１６が余分な弛みを有するようにされる。この構成により、コネクタ１２１４又は基板１２０８のいずれかが移動したときの電線１２１６と基板接着パッド１２２２との間の接続のひずみが低減又は除去され得る。電線１２１６の張力緩和を提供するための当該技術分野において周知の任意の他の方法もまた使用され得る。

図１５及び１６は、基板の縁部に位置する切抜き部及び基板の一端に位置する保護障壁を有する植込み型センサ装置を概略的に示す。装置１５００は、容量式圧力膜１５０４（図１６に図示）を有する略剛性センサチップ１５０２を有する。装置１５００はさらに、圧力膜１５０４の略反対側に切抜き部１５１０を有する略剛性基板１５０８を備える。センサチップ１５０２上のチップ接着パッド１５１８は、従来の方式で基板１５０８の基板接着パッド１５２０と接続される。装置１５００は生体適合性シース１５０６に封入される。

基板１５０８は、基板１５０８の平面に対し略垂直であり得る障壁１５１４を備える。障壁１５１４は、それが基板１５０８に装着されたとき、障壁１５１４の上部がセンサチップ１５０２の上部と同じか又はそれ以上の高さとなるようにされ得る。障壁１５１４はチップセンサ１５０２に対し追加的な保護を提供でき、例えばチップ１５０２の鋭利な端部の磨耗又はそれによるシース１５０６の穿刺を防止する。加えて、矢印の形状をした基板１５０８の前部１５１２は障壁１５１４を越えて位置するとともにテーパ状であることにより、血液乱流のチップセンサ１５０２に対する影響を低減又は除去すると同時に、装置１５００の心臓内への植込みを補助する。この補助はテーパ部１５１２、ひいては装置１５００が心臓に挿入されるときに行われ得る。障壁の縁部は若干円形化される（この図面には図示せず）ことで、一切の磨耗又はシースの穿刺が回避され得る。図示されないが、圧力伝達材料及び／又は充填材が装置１５００で使用され得ることは理解される。

図１７は、センサ装置の一端で端部キャップとして形成される障壁のさらなる実施形態の横断面図を概略的に示す。装置１７００は、容量式圧力膜１７０４を有するセンサチップ１７０２を有する。装置１７００はさらに、圧力膜１７０４の略反対側に位置する切抜き部１７１０を有する基板１７０８を備える。センサチップ１７０２上のチップ接着パッド１７１８は基板１７０８の基板接着パッド１７２０と従来の方式で接続される。装置１７００はまた生体適合性シースに封入されてもよい（図１７には図示せず）。

基板１７０８は、前の実施形態と同様、基板１７０８の平面に略垂直な障壁１７１４を備え得る。障壁１５１４は、それが基板１７０８に装着されたとき、障壁１７１４の上部がセンサチップ１７０２の上部と同じか又はそれ以上の高さとなるようにされ得る。加えて障壁は、障壁１７１４の上部から内側に基板１７０８と略並行にセンサチップ１７０２を覆って延在する上部カバー１７１６を備えることで、センサチップ１７０２の上部の保護を提供する。図１７ではセンサチップ１７０２の小さい領域のみを覆って延在するものとして示されるが、障壁上部カバー１７１６は、センサチップの全長又はそれ以上にわたる場合も含め、さらに延在し得るであろうことは理解される。障壁１７１４及び障壁上部カバー１７１６は、上記で考察されるとおりチップセンサ１７０２及びシースに対し追加的な保護を提供する。より具体的には、障壁上部カバー１７１６は、チップセンサ１７０２の鋭利な縁部がシース材料１７０６に対し擦れることにより起こり得るであろうシース１７０６の損傷を阻止し得る。加えて、基板１７０８の前部１７１２は、同様に上記で考察されるとおり、障壁１７１４を越えて位置するとともにテーパ状であることにより乱流を低減し得ると同時に、装置１７００の心臓内への植込みを補助し得る。

図１８は、外科手術後に心臓の壁に植え込まれた本発明の一体形成されたＡＳＩＣ及びホルダを大きく拡大した縮尺で概略的に示す。この実施形態の植込み型センサ装置は、ＡＳＩＣ１８０４を含む略剛性基板１８０２を備え得るもので、ＡＳＩＣ１８０４は基板１８０２の一端に位置する。基板はホルダ部１８１０がそれと共に一体形成されるよう細長くてもよく、ＡＳＩＣが少なくとも部分的に感知対象の心室腔内に曝露されるようにして心臓の壁内に固定される。最低限、能動型圧力センサは曝露されなければならない。基板１８０２の他端は心臓壁３６内に固定されるホルダ部であり、基板１８０２のホルダ部１８１０の一部が心臓壁３６の逆側に位置するようにされる。ワイヤ１８０８もまた基板１８０２に固定され得るとともにＡＳＩＣ１８０４をアンテナ（図示せず）に接続し得る。基板１８０２のホルダ部１８１０はアンカー構造の一部を形成するよう構成され得る。例えば、外側部にベンド、エルボ、又は他の構成を備えることで、ホルダ部１８１０の曝露された端部を包囲する図１８に概略的に示される縫合部又はタバコポーチ式縫合１８０６などの、当該技術分野において周知の別個の固定手段を伴う、又は伴わない固定を促進し得る。

図１９は、心臓の壁に植え込まれる、「Ｔ」字型アンカーを有する本発明の他の一体型ＡＳＩＣ及びホルダを大きく拡大した縮尺で概略的に示す。本実施形態において、略剛性基板１９０２はＡＳＩＣ１９０８と、アンカー１９０６を有して基板１９０２及びアンカー部１９０６が心臓壁を貫通する自由端でほぼ「Ｔ」字型に構成する一体型ホルダ１９１０とを備える。アンテナ１９１２は、アンカー１９０６及び／又は基板１９０２に直接装着され得る。アンテナ１９１２はホルダ１９１０のＴ字型端部の周囲にコイルの形態で巻回され得るとともに基板１９０２に位置するワイヤ１９０８によりＡＳＩＣ１９０４と接続され得る。これにより所要のワイヤ１９０８の距離が低減され得るか、又は本質的にそれが不要となり得る。

図２０は、ＡＳＩＣ及びＡＳＩＣを保持するとともに接続ワイヤの弛み部を案内するためのエルボコネクタの形態の本発明のホルダを概略的に示す。図２０に示されるとおり、基板２００２に個別に接続されるか、又はそれと一体形成されるエルボ又はベンドを使用して、ワイヤ２００６をエルボコネクタの他端に保持されるＡＳＩＣ２００４と接続し得るか、及び／又はそこに案内し得る。ワイヤ２００６は、接続点２００８におけるワイヤ２００６の移動を最小化するように接続され得る。図示されるとおり、ＡＳＩＣ２００４はエルボ２００２に装着される。ワイヤ２００６は、ＡＳＩＣ２００４（２００８において）及びエルボ２００２（２０１０において）の双方に装着される。２０１０におけるワイヤのエルボ２００２との接続がワイヤ移動の応力を吸収し得るため、患者の生存中に予期される多数のサイクルを通じたワイヤ２００６と略剛性センサチップ２００４との間のフェイルセーフ接続が確実となる。本発明の様々な実施形態がアンカーを備えるホルダを示しているが、心臓壁が自然にセンサ装置の周囲に近接しているときには、別個のアンカー構造が必要でないこともある。

ワイヤ２００６はＡＳＩＣ２００４をアンテナ（図示せず）と接続するとともに可撓性材料製であってもよく、それによりセンサ構造とアンテナ構造との間の信号の伝送が可能となる。ワイヤは、金、白金、イリジウム、ステンレス鋼、ばね鋼、又は類似の材料で作製され得る。ワイヤは可撓性マントルに完全に埋め込まれる（包囲される）。

図２０に示されるとおり、心臓の移動によって構成要素に過度の応力がかかることのないよう考慮して、ワイヤにいくらかの所定量の弛みを持たせるワイヤ接続が望ましくあり得る。従って弛みは、図示されるとおり、ワイヤ２００６のベンド２００２との接続部２０１０又はその近傍でワイヤ２００６においてベンド又はループの形態をとり得る。この弛みによりワイヤ２００６上の過剰な屈曲及び／又は応力が回避され得る。弛みはまた、心臓の付加的なひずみも低減又は除去し得るが、これはセンサ植込み体に起因して通常どおり心臓から拍出させるために力を強める必要がほとんど又は全くないためである。弛みを提供し、ワイヤ１００６の屈曲又は応力を低減し、及び心臓のひずみを低減するために、他の構成もまた使用され得る。

図２１は本発明のホルダの三次元図であり、これはＡＳＩＣを心臓の壁に取り付けるとともに、例えば医師による植込み中のＡＳＩＣの移動を制限し、且つ縫合マウントの役割を担う縫合翼を備える。植込み型センサ装置２１００は、図示及び上記のとおり、圧力膜と略反対側に切抜き部２１１０を有する略剛性基板２１０８上に形成される容量式圧力膜（図示せず）を有するＡＳＩＣ２１０２を備える。電線２１１６及びフィラメントコア２１１８を有するコネクタ２１１４もまた提供される。装置２１００はホルダ２１１２（破線で示される）もまた備えて、ＡＳＩＣ２１０２及び基板２１０８を支持するとともにそれを心臓の壁に取り付ける。ホルダの収容部２１２０は、切抜き部２１１０が曝露されるようにして基板２１０８の一部を包囲するとともに固定的に収容する。装置２１００が心臓壁に挿入されると、横断方向に延在するフランジ２１２２が一対の縫合翼を形成し、これが停止要素として働くことで装置２１００は確実にそれ以上挿入されなくなる。加えて、縫合翼２１２２を縫合と併せて使用することにより装置２１００が心臓に固定され得る。図２１には２枚の翼が示されるが、必要であればフランジ２１２２は、３枚又はそれ以上の翼で形成され得る。ホルダ２１１２はまた、コネクタ装着部２１２４も備えて、ワイヤ２１１６及びコア２１１８をセンサチップ２１０２に基板２１０８を介して接続するための管路を提供し得る。

図２２は、本発明のホルダの別の実施形態の三次元図であり、これは図２１の実施形態と同様であるが、端部キャップ２２２４を備えて、装置２２００が心臓壁を通じて挿入されるときなどに、センサチップ２２０２及び基板２２０８に対しさらなる保護を提供する。

図２３は、本発明のホルダの三次元図であり、ホルダがいかに可撓性ケーブルを介してＡＳＩＣをアンテナに接続するかを示す。植込み型装置２３００は概して、略剛性基板２３０４上に形成されるＡＳＩＣ２３０２を収容するホルダ２３０６を備える。可撓性コネクタ２３０８はＡＳＩＣ２３０２とアンテナ２３１０とを電気的に接続する。装置２３００全体が、ホルダ２３０６、コネクタ２３０８、及びアンテナ２３１０を含め、シリコーン製のシームレスシースなどの生体適合性シースに封入される。

アンテナ２３１０は電力変換器及びアンテナの双方の役割を担うとともに、任意の種類の導電性金属から製造され得る。アンテナ２３１０は、純金、又は任意の他の好適な材料で作製され、生体適合性及び所要の程度の電気伝導性の双方を提供し得る。本発明の好ましい実施形態に従えば、アンテナ２３１０及びコネクタ２３０８は同一の材料で作製されてもよいとともに、コネクタ２３０８はアンテナ２３１０の一部であってもよく、例えば、コネクタ２３０８及びアンテナ２３１０は一体形成される。アンテナ２３１０は極細（例えば、約２５ミクロン）且つ軽量であり得る。植込み型装置２３００の全ての構成要素は、アンテナ２３１０、コネクタ２３０８、及びホルダ２３０６を含め、非常に小型且つ軽量で、植え込み時の心臓のひずみ及び刺激を回避し得る。従って、例として、ホルダ２３０６は軽量プラスチック製であってもよく、及びアンテナ２３０４のコイル及びコネクタのワイヤは比較的細くて軽量のワイヤ材料、例えば薄金又は他の好適な材料で作製されてもよい。

アンテナ２３１０のコイルの数及びサイズは、内部コイルと外部コイルとの間に然るべき遠隔計測範囲が実現されるように決定され得る。アンテナが皮下に固定される図２３に示される実施形態について、計測データを内部コイルから体外エミッタ／受信器ユニットに伝送するための最小範囲は約２ｃｍ〜約２５ｃｍである。アンテナが心臓又はその近傍に固定される場合、範囲は上端値、すなわち約２５ｃｍにより近いものとなり得る。しかしながら、この所要範囲はアンテナの位置に基づき変化し得る。

上記のとおり、計測データの収集に必要な全てのエネルギはアンテナ２３１０によって遠隔的に供給でき、ここでコイルは受動コイルとして設計され得る。好適なコイルの例は、独国特許出願公開第１９９４５８７９Ａ１号明細書又は同第１０１５６４６９Ａ１号明細書に示される。例として、アンテナ２３１０は、複数のコイル状に巻回されるケーブルから形成されてもよい。このケーブルはまた、アンテナ２３１０をセンサチップに接続し得る。

図２４は、生体適合性シースにケーシングされる本発明の植込み型センサ装置を概略的に示す。センサ装置２４００は、略剛性基板２４０２上に設置されるＡＳＩＣ２４０４を備えるとともに生体適合性シース２４０６に封入される。センサシステム、すなわち、ＡＳＩＣ２４０４、基板２４０２、ケーブル（図示せず）及びアンテナ（図示せず）は、シリコーン、ポリウレタン又は他の好適な材料などの生体適合性シースに封入され得る。本システムの封入は好ましくは、シームレスであり、すなわち、割れ目又は継ぎ目がない。これにより、体内の流体によるセンサシステム構造の汚染又は損傷のリスクが低減又は除去される。例として、封入体の厚さは、約０．０１ｍｍ〜約０．８ｍｍの範囲であり得る。シームレスシースは、シームレス成形か、又はセンサ装置２４００全体（センサＡＳＩＣ、ケーブル及びアンテナ）を生体適合性材料に浸漬することにより得られ得る。

植込み装置は、心腔内の血流の乱流及び反動力を最小化するよう心臓に位置決めされ得る。図２５に示されるとおり、センサ装置２４００は、側面２４１２などのその最短側面が血流路２４１６の最上流位置に位置決めされるように置かれ得る。これは血流の最小領域に相当し、植込み装置２４００により引き起こされる流れ及び反動力を低減及び／又は最小化する。この位置決めはチップ上の圧力センサ２４０８の位置に関わらず行われ得る。図示されるとおり、容量式圧力膜２４０８の上表面を含むセンサ装置２４００のより長い側面２４１０は血流２４１６と平行であり得る。

図２５に示されるとおり、シース表面２４１４の形状を湾曲させるか、又は例えば、図２５に示されるフットボール形と同様の形状とすることで、センサ装置の周囲の血流２４１６により引き起こされる乱流をさらに低減し得る。生体適合性シース２４０８を植込み装置２４００に適用して湾曲した表面２４１４を形成し得る。かかる湾曲形又は他の形状は、流体力を最小化するよう設計され得る。

シリコーンなどの完全生体適合性材料に封入する結果、圧力センサの感度の変動は極めて少なくなる。さらに、封入材料の影響による小さなオフセットは較正中に補償され得る。これにより、例えば約±２ｍｍＨｇ以下の計測が可能となり得る。

図２６は、本発明の二重基板センサの実施形態の側面図であり、いかにシースの形状が心臓における乱流及び反動流体力を最小化するよう構成され得るかを示す。植込み型装置２６００は、容量式圧力膜２６０４を有する略剛性ＡＳＩＣ２６０２と、圧力膜２６０４の略反対側に開口部２６１０を備える基板２６０８とを備える。図示されるとおり、装置２６００はシース２６０６に封入される。シース２６０６は、シリコーンなどの生体適合性材料で作製されてもよく、これは可撓性であるため血液からの圧力が圧力膜２６０４に伝達され得る。圧力伝達材料（図示せず）が開口部２６１０に配置され圧力の伝達を補助し得る。シース２６０６を楕円又はフットボール形などの形状にして、血流２６１２からの流体力を低減又は除去し得る。さらに、装置の最小側面が血流の２１１２の上流部にくるよう置かれる。

図２７は、本発明の別の実施形態の側面図であり、いかにシースの形状が心臓における乱流及び反動流体力を最小化するよう構成され得るかを示す。装置２７００は図２６の実施形態と同じ構成要素を有するとともに同様の番号が付される。しかしながら、本実施形態において、シース２７０６の形状は丸みを帯びた三角形などにされ、血流２７１２からの流体力を低減又は除去し得る。

図２８は、植込みセンサ装置からデータを遠隔的に受信するための、本発明の外部読取機２８００の主要な電子部品のブロック図である。アンテナ２８０２は、図１〜２に概略的に示されるとおり、外部読取機２８００と一体化され得る。また、図１に示されるとおり、外部読取機１２は患者に装着され得るか、あるいは図２に示されるとおり、外部読取機２６は携帯用装置の内部に組み込まれ得る。他の場合には、アンテナ２８０２は患者の体に装着されるか、又はケーブル接続により外部読取機２８００と接続される。別の方法では、外部読取機は患者のベッド又は椅子に装着される。当業者は認識するであろうとおり、特定の適用に適合させるためかかる構成を多数用いてもよい。

アンテナ２８０２を使用して、植込みセンサ装置からデジタル信号の形態のデータを受信する。デジタル信号はＲＦ発振器２８０４を介してＲＦ受信器２８０６で受信される。ＲＦ発振器２８０４の生成するＲＦ信号はアンテナ２８０２を介して伝送され、植込み装置に電力を供給する。

ＲＦ受信器２８０６の受信するデジタルデータ信号は、受信前にフィルタ２８０８及び復調器２８１０により処理された後、必要に応じて制御器２８１２により処理される。以下に詳細に記載される双方向電力モジュール２８２８が、フィルタ２８０６と復調器２８１０との間に接続される。別個のメモリ装置、例えば較正メモリ２８２２、データメモリ２８２４、及びパラメータメモリ２８２６が提供され、制御器２８１２と通信し得る。較正メモリ２８２２は特定のＡＳＩＣセンサシステムに関連する較正情報を格納し、且つ較正メモリ２８２２は数多くの異なるＡＳＩＣセンサシステムについての較正情報を格納し得る。較正情報は、外部源、例えばコンピュータなどから通信ポート２８１６を通じて取得され得る。然るべき較正情報が、問い合わせされているＡＳＩＣセンサシステムの固有の識別番号に基づいて較正メモリ２８２２から取得される。従って、医療従事者、例えば医師又は看護師は、１台の読取機を使用して複数の患者からの圧力読取り値を取得することができる。

データメモリ２８２４は、植込みセンサ装置のＡＳＩＣから受信される圧力及び／又は温度に関するデータを格納する。データはデータメモリ２８２４に格納され得るとともに、その後データメモリモジュール２８１４を介してデータ通信ポート２８１６を通じた別の装置、例えばコンピュータなどに転送され得る。大気圧モジュール２８２０から取得した情報を用いて、制御器２８１２はアンテナ２８０２から受信されるとともにデータメモリ２８２４に格納されるデータを使用することにより、当該技術分野において周知のとおり心臓内の圧力を決定する。周囲温度モジュール２８１８からの情報を用いて、制御器２８１２はこのデータを使用することにより、当該技術分野において周知のとおり心臓内の温度もまた決定する。

制御器２８１２において実行される圧力及び温度計算、並びに植込みセンサ装置からのデータは、データメモリモジュール２８１４に格納され得る。これらの計算値及びデータは次に、他の装置、例えばコンピュータなどに通信ポート２８１６を通じて通信され得る。

圧力センサ読取り値、及び以下に記載されるパラメータアラートが、読取機によりＬＣＤディスプレイなどのディスプレイ（図示せず）上に表示され得る。計測された圧力値及びパラメータアラートはまた外部読取機（図示せず）のモニタ上に表示され得るとともに然るべき記憶装置に記録されてもよい。本システムは遠隔医療を目的として配備されるため、データは外部読取機から医局又はヘルスケア提供者に対し、有線、電話、インターネット又は任意の他の好適な電気通信源により既知の有線又は無線プロトコルを介して伝送することが可能とされ得る。

パラメータメモリ２８２６はパラメータ閾値を格納する。植え込まれたセンサ装置から受信されるデータは、制御器２８１２によりパラメータ閾値と比較される。データが特定の閾値に満たないか、又は特定の閾値を超過する場合、アラームが発行されユーザは警告を受ける。閾値パラメータは医師又は他のヘルスケア専門家により設定され得る。例として、圧力の閾値範囲は、患者に応じて２５〜３０ｍｍＨｇに設定され得る。読取機が２５ｍｍＨｇという計測値を受信した場合、これは閾値範囲を上回っているため、読取機はユーザに対し、計測値が閾値を超過した旨の警告を発する。さらに、アラートは時間毎の圧力上昇に基づき発行され得る。他のパラメータもまた使用され得る。

パラメータ閾値は、ユーザがパラメータ閾値を手動で入力することなどにより外部読取機２８００に提供され得る。あるいは、パラメータ閾値は別の装置、例えばコンピュータなどから通信ポート２８１６を通じて外部読取機２８００に提供され得る。パラメータ閾値は、配線によるなどの直接接続を介して、又はＬＡＮ、ＷＡＮなどの無線接続により提供され得る。

較正メモリ２８２２、データメモリ２８２４及びパラメータメモリ２８２６は、外部読取機内の別個のメモリ記憶装置であってもよく、又は各々が単一のメモリ記憶装置の一部であってもよい。読取機は１３．５６ＭＨｚ、又は他の既知の周波数の信号を使用し得る。好適な読取機の一例が、公開済み特許出願ＰＣＴ／ＥＰ２００４／０１２６７０号に開示される。

双方向電力評価モジュール２８２８は、植込み装置からの受信信号の強度の評価を補助して、最低信号強度の受信を保証する。アンテナ２８０２を介した植込み装置からの受信信号は、双方向電力評価モジュール２８２８により評価される。評価は様々な方法により実施され得る。本発明の実施形態に従えば、読取機はアンテナ２８０２を介して植込み装置に送信される信号電力を、小さく増加するインクリメントで増加させ得る。各インクリメントにおいて、双方向電力評価モジュール２８２８は植込み装置から返される受信信号を評価して信号の質及び強度を判定する。このプロセスは、植込み装置からの受信信号が合格するまで繰り返される。次に読取機は、許容可能な信号を達成するために必要な最小電力を使用し、装置からのデータの読取り、例えば圧力及び温度計測を実行し始める。これは、所定の回数の読取り（例えば、５回の読取り）を連続してとることにより実行され得る。全ての読取り値は、最小電力が決定された後にとられ得る。あるいは、双方向電力評価モジュール３５２８は、各々の所定の読取り後の最小電力レベルを決定し得る。

本発明の別の実施形態として、読取機は、有効な信号が植込み装置から受信されるまで、より大きなインクリメント、例えば４分の１フーリエステップ（ＦＳステップ）で、アンテナ２８０２により供給される電力レベルを上昇させ得る。有効な信号が得られたら、電力を１／４ＦＳなどの１ステップだけ減少させ、次に有効な信号が受信されるまで１／８ＦＳステップなどのより小さいステップで増加させる。このプロセスは、漸進的に小さくなるステップ（１／１６ＦＳ、１／３２ＦＳ）を使用して最小電力レベルが決定されるまで繰り返される。読取機は次に、得られた最小電力レベルを使用して所要の電力設定を計算するとともに所定数の読取り値を取得する。

別の方法では、上記の信号状態分析に加え、信号の復調品質レベル（ＤＱＬ）の評価が関与する。信号のＤＱＬはコイルの幾何形状及び／又は読取機からの距離の変化に伴い変化する。これは所要の始動電力を評価するために増分アルゴリズムを使用せず、最後の計測の最終電力設定を使用する。読取機は以前に使用されたレベルに電力を設定する。読み取りが可能な場合、読取機はＤＱＬに従い次の読取りのために電力を増加又は減少させる。読取りが不可能な場合、読取機は植込み装置から有効な信号が受信されるまでインクリメントして電力を増加させる。所定の回数（例えば、５回）の読取りが成功すると、読取機は計測値の読取りを得る。これらの計測値読取り中、読取機はＤＱＬに従う電力レベルを増加、減少、または維持し続けて、有効な信号を取得する。

電力調整の使用により結果として、ＡＳＩＣにおいて使用される電圧制御器／安定器の供給電圧（Ｖ_ＤＤＡ）について、様々な有益な特性及び特徴がもたらされ得る。電力調整を使用すると、一般的にＶ_ＤＤＡについての同相信号除去比（ＣＭＲＲ）が高く、同時にＶ_ＤＤＡについての無線周波数（ＲＦ）抑制が良好である。加えて、供給電力が十分でない場合に起こり得る、Ｖ_ＤＤＡが許容限度未満の場合には、速いパワーオンリセット（ＰＯＲ）信号が使用される。ＰＯＲが「１」でない場合には計測値又は信号伝送がないため、電力調整を使用して適正な電源供給を決定することによりこうした難点が回避され得る。

本発明の植込み型センサ装置はまた、体内に植え込まれる他の装置に組み込まれるか、又は装着されてもよい。かかる装置の例としては、ペースメーカー、除細動器又は薬剤ディスペンサを挙げることができる。

本発明は例示的実施形態に関して記載されているが、当業者は認識するであろうとおり、本発明は添付の特許請求の範囲の精神及び範囲において修正して実施され得る。例えば、上記の実施形態は本発明のテレメトリ感知装置の心臓内への植込みを対象としているが、１つ又は複数のかかる装置が、患者の心血管系の他の位置、例えば大動脈、肺動脈、又は任意の他の大血管内に植え込まれ得る。上記に与えられるこれらの例は単に例示であるとともに、本発明の全ての可能な設計、実施形態、適用又は修正を網羅した列挙であることを意味するものではない。

図面の簡単な説明
継続的又は定期的な心内圧モニタリングを提供する、本発明の原理に従い構築される植込み型遠隔計測装置及び読取機の実施形態を概略的に示す。 オンデマンドの心内圧モニタリングを提供する、本発明の原理に従い構築される植込み型遠隔計測装置及び読取機の別の実施形態を概略的に示す。 左右心房及び後中隔における静脈の交差部を含む、本発明の植込み装置が用いられ得る患者の心臓領域の断面図を示す。 能動型及び受動型の容量膜式感知素子、並びにデジタル信号処理及びテレメトリ電源供給のためのオンチップ電子部品を含む、心内圧及び温度を感知するための、本発明の原理に従い構築される略剛性ＡＳＩＣの大きく拡大された平面図を示す。 能動型圧力センサ及び受動型圧力センサの一部を示す本発明のＡＳＩＣの拡大断面図である。 シースと能動型圧力センサとの間の圧力伝達ゲル又は流体を示す本発明のＡＳＩＣの拡大断面図である。 切抜き部を有する略剛性基板と両端で接続される略剛性ＡＳＩＣを備える本発明の植込み型センサ装置の一実施形態の断面図を概略的に示す。 切抜き部を有する略剛性基板と両端で接続される略剛性ＡＳＩＣを備える本発明の植込み型センサチップの一実施形態の上面図を概略的に示す。 切抜き部を有する基板と一端で接続される略剛性ＡＳＩＣを備える本発明の植込み型センサ装置の別の実施形態の断面図を概略的に示す。 切抜き部を有する基板と一端で接続される略剛性ＡＳＩＣを備える本発明の植込み型センサ装置の別の実施形態の上面図を概略的に示す。 ＡＳＩＣとアンテナとの間の電線及びフィラメントコア接続を示す図７及び８又は９及び１０の植込み型装置の斜視図である。 切抜き部が基板の縁部に位置する本発明の植込み型センサ装置の斜視図を示す。 図１２の実施形態の電線及びフィラメントコア接続を示す斜視図である。 本発明の基板との電線及びフィラメントコア接続を概略的に示す断面図である。 略剛性基板の縁部に位置する切抜き部及び一端に位置する保護障壁を有する本発明の植込み型センサ装置のさらに別の実施形態を概略的に示す。 略剛性基板の縁部に位置する切抜き部及び一端に位置する保護障壁を有する本発明の植込み型センサ装置のさらに別の実施形態を概略的に示す。 本発明の保護障壁のさらなる実施形態の断面図を概略的に示す。 外科手術において心臓の壁に植え込まれる本発明の一体形成されたＡＳＩＣ及びホルダを概略的に示す。 外科手術において心臓の壁に植え込まれる「Ｔ」字型アンカーを有する本発明の別の一体型ＡＳＩＣ及びホルダを概略的に示す。 ＡＳＩＣ及びＡＳＩＣを保持するとともに接続ワイヤの弛み部を案内するエルボコネクタの形態の本発明の別個に形成されたホルダを概略的に示す。 ＡＳＩＣを心臓の壁に取り付ける本発明のホルダの三次元図であり、ＡＳＩＣの移動を制限するとともに縫合マウントの役割を果たす縫合翼を備える。 本発明のホルダの別の実施形態の三次元図であり、ホルダが端部キャップを備える。 本発明のホルダの三次元図であり、それがいかに可撓性ケーブルを介してＡＳＩＣをアンテナに接続するかを示す。 生体適合性シースにケーシングされる本発明の植え込み可能センサ装置を概略的に示す。 図２４に示される装置の側面図であり、いかにセンサの形状が心臓における乱流及び反動流体力を最小化するようフットボール形状として構成され得るかを説明する。 本発明の二重基板センサ装置の側面図であり、いかにシースの形状が心臓における乱流及び反動流体力を最小化するよう構成され得るかを示す。 本発明の別の実施形態の側面図であり、いかにシースの形状が心臓における乱流及び反動流体力を最小化するよう構成され得るかを説明する。 植え込まれたセンサ装置から遠隔的にデータを受信するための、本発明の原理に従い構築される外部読取機の主要な電子部品のブロック図である。

Claims (48)

1. 患者の心臓内部の血圧を計測するための心内圧計測システムであって、
   アンテナと、
   第１の略剛性基板、感知された圧力を示す信号を生成するための前記基板内に配置される少なくとも１つの圧力センサ、及び前記少なくとも１つの圧力センサにより生成される信号を処理するための電子信号処理部品を備える集積チップであって、前記電子信号処理部品が前記アンテナと動作可能に接続され、前記集積チップが前記アンテナで受信される信号を電源とする集積チップと、
   前記集積チップを支持する植込み型ホルダであって、外科手術において前記集積チップを心臓の壁内に取り付けて前記少なくとも１つの圧力センサを心臓の血流に曝露させるためのアンカー構造を備えるホルダと、
   遠隔受信器と、
   を含んでなり、前記集積チップが、心臓で感知される圧力を示すデジタル信号を遠隔的にアンテナを介して前記遠隔受信器に送信する機能を有する、システム。
2. 前記少なくとも１つの圧力センサが、前記基板に内蔵される容量型圧力感受性膜を含んでなる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの圧力センサが感知された圧力に応答してアナログ信号を生成するとともに前記電子信号処理部品が少なくとも１つのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を備えることにより心臓内で前記少なくとも１つの圧力センサからのアナログ信号をデジタル化する、請求項１に記載のシステム。
4. 前記アンテナと前記集積回路とを接続する可撓性ワイヤをさらに含んでなり、前記アンテナが患者の皮下に植え込まれて前記受信器へのテレメトリデータ伝送を促進するように構成される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記集積チップの重量が約１グラム未満、１つの側面の表面積が約１０ｍｍ^２以下及び厚さが約１ｍｍ未満である、請求項１に記載のシステム。
6. 前記アンテナ、前記チップ、前記ワイヤ及び前記ホルダがシームレスのワンピース生体適合性シースに封入される、請求項４に記載のシステム。
7. 前記生体適合性シースと前記少なくとも１つの圧力センサとの間に間置される圧力伝達媒質をさらに含んでなる、請求項６に記載のシステム。
8. 前記生体適合性シースが前記少なくとも１つの圧力センサに対する圧力伝達媒質として働く、請求項６に記載のシステム。
9. 前記シースが心臓内の血流の乱流を最小化するような形状とされる、請求項６に記載のシステム。
10. 前記集積チップが固有のデジタル識別情報をさらに含むとともに、前記固有のデジタル識別情報が前記受信器に遠隔的に送信される、請求項１に記載のシステム。
11. 前記受信器が前記固有のデジタル識別情報に基づき前記集積チップに関連する較正情報を取得する、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記受信器が格納パラメータを含むとともに心臓で感知される圧力及び前記格納パラメータを示す信号に基づきアラートを発行する、請求項１に記載のシステム。
13. 前記第１の基板における前記少なくとも１つの圧力センサと反対側に、且つ離間した構成で位置し、前記集積チップを機械的損傷から保護する第２の略剛性基板をさらに含んでなる、請求項１に記載のシステム。
14. 前記第２の基板が、心臓内の血流を前記少なくとも１つの圧力センサに作用させる開口部を備える、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記少なくとも１つの圧力センサと前記第２の略剛性基板との間に間置され血圧を前記少なくとも１つの圧力センサに伝達する圧力伝達媒質をさらに含んでなる、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記第１の略剛性基板と第２の略剛性基板との間に配置されるとともに前記集積チップと電気的に接続される少なくとも１個の接着パッドをさらに含んでなる、請求項１３に記載のシステム。
17. 前記第２の略剛性基板上に少なくとも１個の接着タックをさらに含んでなり、前記少なくとも１個の接着タックが前記少なくとも１個の接着パッドと接続されるとともに、前記アンテナが前記集積チップと前記少なくとも１個の接着パッド及び前記少なくとも１個の接着タックを介して動作可能に接続されることにより張力緩和接続が提供される、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記アンテナを前記第２の略剛性基板に接続するためのアンテナコネクタをさらに含んでなり、前記アンテナコネクタが前記アンテナを前記集積チップに電気的に接続する信号部及び前記第２の略剛性基板に接続される支持部を含んでなる、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記アンテナコネクタが前記第２の略剛性基板に対し、前記支持部が緊張したとき前記信号部が弛みを持つよう装着される、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記信号部が前記集積チップに前記少なくとも１個の接着タックを介して接続されるとともに前記支持部が前記第２の略剛性基板に前記第２の略剛性基板の開口を介して接続される、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記少なくとも１個の接着タックが、前記開口部の反対側に配置される少なくとも２個の接着タックを含んでなる、請求項１８に記載のシステム。
22. 前記第２の略剛性基板がそれと接続される保護障壁を備えるとともに、少なくとも前記集積チップ及び前記第２の略剛性基板を封入する生体適合性シースをさらに含んでなり、前記保護障壁が前記第１の略剛性基板による前記生体適合性シースの穿刺を防止するために配置される、請求項１３に記載のシステム。
23. 前記集積チップと前記第２の略剛性基板との間に可撓性支持材料をさらに含んでなる、請求項１３に記載のシステム。
24. 前記ホルダ及び前記第１の略剛性基板が単一部品として一体形成される、請求項１に記載のシステム。
25. 前記アンテナが前記ホルダにより支持される、請求項１に記載のシステム。
26. 前記ホルダが停止要素を備えて前記集積チップの心腔内への移動を制限する、請求項１に記載のシステム。
27. 前記集積チップ及び前記ホルダが植込み後に心臓から取り外し可能である、請求項１に記載のシステム。
28. 前記少なくとも１つの圧力センサが、心臓内の圧力変化に応答する少なくとも１つの能動型センサ及び心臓内の圧力変化から隔離される少なくとも１つの受動型センサを含む複数の圧力センサを含んでなるとともに、
    前記電子信号処理部品が、少なくともある部分、前記少なくとも１つの能動型圧力センサからの信号及び前記少なくとも１つの受動型圧力センサからの信号に基づく信号を提供する、請求項１に記載のシステム。
29. 前記能動型圧力センサの構造が前記受動型圧力センサの構造と実質的に同じである、請求項２８に記載のシステム。
30. 前記複数の圧力センサが、可撓性可動膜を各々有する容量式圧力センサを含んでなる、請求項２８に記載のシステム。
31. 受動型圧力センサ信号が前記受動型圧力センサの前記膜の位置変化に応答するとともに前記受動型圧力センサの前記膜の位置変化が前記膜のたわみを含んでなるドリフト効果に起因する、請求項３０に記載のシステム。
32. 前記能動型圧力センサの前記膜の位置変化が、
    心臓内の圧力変化、及び
    前記膜のたわみを含んでなるドリフト効果、
    に起因する、請求項３１に記載のシステム。
33. 前記圧力信号が前記少なくとも１つの能動型圧力センサからの信号を前記少なくとも１つの受動型圧力センサからの信号で補正した結果である、請求項２８に記載のシステム。
34. 対象者の心血管系内の血圧を感知する方法であって、
    （ａ）前記対象者の体内に集積チップを植え込むステップであって、前記集積チップが略剛性基板と、前記基板内で心血管系の血圧を感知する位置に配置される少なくとも１つの容量型圧力センサとを備えるステップ、
    （ｂ）前記対象者の体外に位置する電源を作動させることにより前記集積チップに対し遠隔的に電力を供給するステップ、
    （ｃ）心血管系内の前記位置における圧力を示す前記少なくとも１つの圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号を取得するステップ、及び
    （ｄ）感知が行われる心血管系内の位置又はそこに直ちに隣接する位置においてアナログ信号をデジタル信号に変換するステップ、
    を含んでなる方法。
35. 前記植込みステップが心臓又は大血管のうちの１本に容量型圧力センサを有するＡＳＩＣを植え込むステップを含んでなる、請求項３４に記載の方法。
36. ＡＳＩＣの心腔内への侵入を停止装置により制限するステップをさらに含んでなる、請求項３５に記載の方法。
37. 前記集積チップが固有のデジタル識別情報を含むとともに、前記固有のデジタル識別情報を外部読取機に遠隔的に通信するステップをさらに含んでなる、請求項３４に記載の方法。
38. 前記集積チップに関連する較正情報を前記固有のデジタル識別情報に基づき前記外部読取機で取得するステップをさらに含んでなる、請求項３７に記載の方法。
39. 前記集積チップがホルダに支持されるとともに前記植込みステップが、
    前記ホルダを心血管系内位置に送達するステップ、及び
    前記ホルダを、前記少なくとも１つの圧力センサが感知対象の心血管系の圧力に曝露されるような位置に取り付けるステップ、
    を含んでなる、請求項３４に記載の方法。
40. 前記少なくとも１つの容量型圧力センサが、対象者の体内の心血管系位置内で血圧を直接感知する位置にある能動型圧力センサ及び受動型圧力センサを含む複数の容量型圧力センサを含んでなるとともに、
    １つ又は複数のアナログ信号を取得する前記ステップが、
    （ａ）心血管系内位置における圧力を示す前記能動型圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号を取得するステップ、
    （ｂ）心血管系内位置における圧力を示す前記受動型圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号を取得するステップ、及び
    （ｃ）前記能動型圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号及び前記受動型圧力センサからの１つ又は複数のアナログ信号に基づき心血管系内位置における圧力を示す１つ又は複数の結合アナログ信号を生成するステップ、
    をさらに含んでなる、請求項３４に記載の方法。
41. 前記アナログ信号を変換する前記ステップが、前記結合アナログ信号をデジタル信号に変換するステップをさらに含んでなる、請求項４０に記載の方法。
42. 前記１つ又は複数の結合アナログ信号を生成する前記ステップが、前記能動型圧力センサからの信号を前記受動型圧力センサからの信号で補正するステップを含む、請求項４０に記載の方法。
43. 患者の心臓内での心内血圧計測用集積チップであって、
    第１の略剛性基板と、
    感知された圧力を示す信号を生成するための前記基板内に配置される少なくとも１つの圧力センサと、
    前記少なくとも１つの圧力センサにより生成される信号を処理するための電子信号処理部品であって、前記電子信号処理部品がアンテナと動作可能に接続され、前記集積チップが前記アンテナで受信される信号を電源とする電子信号処理部品と、
    を含んでなり、
    前記集積チップが前記心臓内で感知される圧力を示すデジタル信号を遠隔的にアンテナを介して遠隔受信器に送信する機能を有する、集積チップ。
44. 前記少なくとも１つの圧力センサがアナログ信号を生成するとともに前記電子信号処理部品が少なくとも１つのアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を備えることにより前記少なくとも１つの圧力センサからのアナログ信号を心臓内でデジタル化する、請求項４３に記載の集積チップ。
45. 重量が約１グラム未満、１つの側面の表面積が約１０ｍｍ^２以下、及び厚さが約１ｍｍ未満である、請求項４３に記載の集積チップ。
46. 前記第１の基板における前記少なくとも１つの圧力センサと反対側に、且つ離間した構成で位置する第２の略剛性基板をさらに含んでなる、請求項４３に記載の集積チップ。
47. 前記第２の基板が、心臓内の血圧を前記少なくとも１つの圧力センサに作用させる開口部を備える、請求項４６に記載の集積チップ。
48. 前記少なくとも１つの圧力センサと前記第２の略剛性基板との間に間置され血圧を前記少なくとも１つの圧力センサに伝達する圧力伝達媒質をさらに含んでなる、請求項４７に記載の集積チップ。

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