JP2011512915A - 患者データ検出用のセンサ装置 - Google Patents

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Abstract

患者データ検出用のセンサ装置(1)は、インプラント可能な患者データ検出用センサ(2)と、前記患者データ検出用センサ(2)に信号伝送が行われるように接続された、インプラント可能なテータ伝送装置(4)とを有する。前記データ伝送装置(4)は、外部データ認識ユニットへの遠隔測定方式によるデータ伝送用のアンテナ(11)を有する。それに加えてさらに前記データ伝送装置(4)は、各種電子素子(4)用の担体プレート(5,7)を有する。前記各電子素子(4)は、前記担体プレート(5,7)上で、少なくとも片側をカバー(14)により覆われている。前記アンテナ(11)は、前記担体プレート(5,7)の周縁領域(8)に、前記担体プレート(5,7)および前記各電子素子(9,10)をぐるりと取り囲むよう環状の仕様となっている。その結果、患者に障りがないように構成された患者データ検出用のセンサ装置がもたらされる。

Description

本発明は、請求項1の上位概念(所謂おいて部分、プリアンブル部分)に記載の患者データ用のセンサ装置に関する。
特許文献1からは、脳のさまざまなパラメータを検出ための、脳パラメータ検出用のセンサ装置として、そのようなセンサ装置が知られている。それ以外にも、特許文献2〜8からも、さまざまなセンサ装置が知られている。公知であるこれらのセンサ装置は、これらに各種電子素子を担持した基板が備えられる限り、患者へのインプラント後には不快感を催させるようなサイズを有することになる。それに加えて、術後感染の怖れもある。
ドイツ出願公開第10239743号明細書 ドイツ出願公開第02062215号明細書 ドイツ出願公開第20060020300号明細書 ドイツ出願公開第6083174号明細書 ドイツ出願公開第19705474号明細書 ドイツ出願公開第19638813号明細書 ドイツ出願公開第10156469号明細書 ドイツ出願公開第10353144号明細書
したがって本発明の課題は、冒頭に記した種類の患者データ検出用のセンサ装置が、患者に障りがないような形状に構成されるように、これをさらに改良発展させることにある。
この課題は、本発明によれば、請求項1に記載の各特徴を具備した患者データ検出用のセンサ装置により解決される。
本発明により、アンテナを環状に取り廻すことにより、基板上の取付け空間が必然的に節減され、これを、さまざまな素子を収容するために利用できるようになるために、全体として、これらの電子素子を担持しなければならない基板が必要とする空間が低減されることが確認された。これに応じて、基板も、また基板が備えられるセンサ装置の部分も、取り立てていうほどの全高を有していない、コンパクトな仕様とすることができる。この環状アンテナは、問題なく、インプラント後の状態において患者に障りがないような、フラットな仕様とすることができる。この場合は、それぞれの電子素子を、頭皮に負担をかける、またそれにより感染症の怖れを随伴する、剛直な縁部が回避されるように、基板上に配置できるようになる。センサ装置は特に、センサ装置のインプラントのために、頭蓋骨を円形に切り出す開頭術を放棄できるような仕様とされるとよい。それに加えて、アンテナを外周部に環状に取り廻す結果、従来技術と比較して大きいアンテナ直径による伝送上のさまざまなメリットがもたらされるために、データ伝送が改善されることになる。ほかにもさらに、伝送障害を来たしかねない、アンテナが他の電子素子と重なり合った状態が回避されることになる。このセンサ装置のインプラントに際しては、頭皮を、センサ装置のこのアンテナによって規定される外周領域のところで、最小限だけ切り取って頭蓋骨から剥がすことだけが要求される。データ伝送装置と、患者データ検出用センサとの間の、信号伝送が行われる接続は、特にケーブル方式で行われるようになっているが、しかし信号伝送は、基本的には無線方式で行われるようにしてもよい。カバーは、少なくとも、カバーが基板から最も隆起している領域のところでは、凸型に仕立てられている。これは、通常のケースでは、カバーの中央部分である。カバーの周縁領域、特にカバーが基板と接合される領域については、凹型に仕立てられてもかまわない。「凸型」および「凹型」という表現は、ここでは常にカバーの外壁の形状に関するものである。患者データ検出用のセンサ装置は、特に脳パラメータ検出用のセンサ装置として実施されるとよい。この場合、患者データ検出用センサは、脳パラメータ検出用センサである。基板を構成している一つの柔軟な担持層は、ポリイミド(PI)から製造されたものであるとよい。
請求項2に記載のカバーの場合は、基板の両面に電子素子を実装する可能性が与えられている。それにより、基板の所要面積が減少され、ひいてはセンサ装置の所要面積が減少されることになる。
請求項3にしたがって、アンテナが柔軟なアンテナ層として構成される場合は、センサ装置を、インプラント後の状態において、その外周領域のところで、センサ装置と当接する頭蓋骨の形状に対して適合させることが可能となる。それにより再度、体内に担持されたセンサ装置の快適性が向上されることになる。このアンテナ層は特に、基板の一つの柔軟な部分に接合されている。
請求項4にしたがった円形のアンテナ層により、この遠隔測定方式によるデータ伝送に関して、一定の対称性がもたらされることになるが、それにより、外部データ認識ユニットとの結合が容易となる。
請求項5に記載の基板の実施形態により、アンテナ層の取付けが容易になる。あるいはその代わりに、基板は単層構造としてもよい。
請求項6に記載の配置方式により、センサ装置の柔軟性が増大し、またそれに伴い形状の適応能力も増大する。
請求項7に記載のアンテナの実施形態は、低コストであると同時に、コンパクトである。あるいはその代わりにアンテナは、それぞれの電子素子の周囲を取り囲むように施工される、少なくとも一つのコイルケーブルにより形成されたものであってもよい。
請求項8に記載の被覆または埋封部により、基板材料に対する要求が低減される。基板上の電子素子のためのカバーについても、これと同じ被覆または埋封部が備えられるようにするとよい。この被覆またはカバーにより、センサ装置の封止性を同時にもたらすことができるが、それにより、センサ装置の電子素子のところまで、液体が一切浸入し得ないようにしている。それに加えて、この被覆またはカバーにより、アンテナの所期の電気絶縁をもたらすことが可能となる。
請求項9に記載の生体適合性を示す材料は、非常に適することが判明している。
請求項10に記載のカバー材料についても、これと同じことがいえる。
請求項11に記載の板厚比により、その場合には、基板材料がある程度の基本的な柔軟性を有するとの前提の上で、周縁領域が一段と薄くなっている基板の柔軟性が増大されることになる。そのような実施形態により、全体として周辺領域において柔軟性を示すセンサ装置がもたらされることになるが、それにより、センサ装置の適応能力が再度増大し、さらにそれに伴い、体内に担持されたセンサ装置の快適性も再度向上されることになる。それに加えて、この板厚比のときには、この場合はセンサ装置の周縁部が減肉されていることになるために、センサ装置のこの周縁領域、すなわち横方向への広がりが最大となる領域においては、患者が抱く不快感が最小となっている。
以下では、図面に基づき本発明の実施例を詳しく説明する。
脳パラメータ検出用のセンサ装置を例にとった、患者データ検出用のセンサ装置の、内部の細部構造を放棄した側面略図である。 図1に示されるセンサ装置の上面図である。 脳パラメータ検出用のセンサ装置の別の実施例の上面図である。 脳パラメータ検出用のセンサ装置のさらにもう一つの実施例を、脳パラメータ検出用センサの領域を切り取って示す、図1と同様の図である。 図4に対して倍率を縮小して示す、図4に示されるセンサ装置の上面図である。 脳パラメータ検出用のセンサ装置のさらにもう一つの実施例の、図4と同様の図である。 脳パラメータ検出用のセンサ装置のさらにもう一つの実施例の、図4と同様の図である。
患者データ検出用のセンサ装置の一例として示される、脳パラメータ検出用のセンサ装置1は、患者データ検出用センサの一例として示される、インプラント可能な一つの脳パラメータ検出用センサ2を有している。このセンサ2は、例えば脳柔組織や脳室内などの、例えば脳圧を測定するために利用されるものである。あるいはその代わりに、またはそれに追加して、このセンサ2は、温度センサとして実施されたものであってもかまわない。この場合は特に、決定されなければならない温度との明確な相関関係にある不平衡電圧のオーム抵抗が測定されることになる。センサ2は、剛直な仕様であっても、柔軟な仕様であってもかまわないカテーテルチューブ3を介して、基板アッセンブリ4に接続されている。このカテーテルチューブ3は、プラスチック製となっている。図1においては、このカテーテルチューブ3の内部に、一方では、センサ2へのエネルギ供給用の、他方では、信号伝送用、特に測定信号および制御信号の伝送用の、図示されない信号ラインおよび供給ラインか取り廻されている。基本的には、カテーテルチューブ3の代わりに、センサ2と基板アッセンブリ4間を無線方式で接続することも可能である。
基板アッセンブリ4は、この図には示されていない患者の頭蓋骨の上に載置され、固定されるようになっている。カテーテルチューブ3は、センサ2ともども、頭蓋骨を貫通する相応の穴に通されて、測定位置に達するまで取り廻されるようになっている。この測定位置は、硬膜下であっても、硬膜外であってもかまわない。
インプラント後の状態においては、板厚約1mmの一つのフレキシブル配線板5が頭蓋骨と向き合っている。このフレキシブル配線板5は、円板の形状を有している。この配線板5は、複数のネジ6を介して頭蓋骨に固定できるようになっている。これらのネジ6は、フレキシブル配線板5に設けられた固定用の接合板を貫通して差し込まれたものであるとよい。このフレキシブル配線板5は、基板アッセンブリ4の基板の部材となっている。配線板5は、図1に符号Aで示される板厚を有している。
このフレキシブル配線板5の上には、一つのリジッド配線板7が載置されてこれと接合されているが、その上にはさまざまな電子素子が実装されている。
このリジッド配線板7は、円板形状のフレキシブル配線板5よりも小径の円板の形状を有している。両方の配線板5、7は、互いに対して同心で配置されており、このためフレキシブル配線板5の外周部に沿って環状に延びている周縁領域8は、リジッド配線板7から突出している。リジッド配線板7は、図1に符号Bで示される板厚を有している。
両方の配線板5、7は、センサ装置1の基板の担持層となっている。フレキシブル配線板5は、特にリジッド配線板7の表面上にラミネート加工されたものとなっている。フレキシブル配線板5は、PCB(Printed Circuit Board:プリント回路基板)配線板となっている。リジッド配線板7は、FR−4グレードの材料製である。
板圧比A/Bについては、式A≦0.5Bが成立する。したがって基板5、7は、周縁領域8においては、電子素子9、10を担持している基板5、7の領域の、同じ方向で測った板厚Bの最大でも二分の一である、配線板の板厚Aを有することになる。
これらの電子素子には、高さのある複数のSMD素子9が含まれているが、これらはリジッド配線板7の中央付近に収容されている。リジッド配線板7の周縁領域8のところには、扁平な電子素子10がリジッド配線板7上に配置されている。これらの素子9、10は、センサ装置1の電子素子である。これらの素子9、10は、センサ2の給電とならび、センサ2と、この図には示されていない外部のデータ読み出し制御装置との間の遠隔測定方式によるデータの交換に利用されるものである。このデータ読み出し制御装置は、外部のデータ認識ユニットである。基板アッセンブリ4は、その遠隔測定機能により、テレメトリックユニットもしくはデータ伝送装置とも呼ばれている。このテレメトリックユニットは、それに加えてさらに、センサ2により検出された測定データのコンディショニング機能も担当している。この信号コンディショニングは、特定用途向け集積回路(ASIC:application specific integrated circuit)において行われるようになっている。センサ2のセンサタイプは、カテーテルチューブの内部に取り廻されたマイクロケーブルを介して、ASICに直接接続されている。このASICは、何よりも特にマルチプレクサとして、すなわち、スイッチ回路網ないしは切換えスイッチとして利用されるほか、A/D変換器としても、また直列インタフェースとしても、利用されるようになっている。信号ないしは測定値のコンディショニングの際には、センサ2により、脳圧信号電圧およびホイートストーンブリッジの不平衡電圧抵抗が周期的に測定される。そのためには、ASICのマルチプレックス機能を利用して、基板5、7上の各センサラインの周期的な切換えが行われるようになっている。このマルチプレックス機能に基づいて照会されたアナログ信号値は、A/D変換器に転送され、そこでデジタル測定データ信号に変更される。この信号は、ASICの直列インタフェースを介して、その後の演算処理に供される。
テレメトリックユニットは、パッシブトランスポンダとして実施されるとよい、すなわち、これは独自のエネルギ供給源を必ずしも必要としない。
フレキシブル配線板5の周縁領域8には、フレキシブル配線板5を取り囲む一つのアンテナコイル11(図2を参照)を規定している、一つの薄い環状のアンテナ層が施されている。すなわちこのアンテナコイル11は、基板5、7を取り囲む周縁領域8の上に載置されている。したがってこのアンテナコイル11は、基板5、7に面同士で接合されている。アンテナコイル11は、印刷回路として実施されている。アンテナコイルないしはアンテナ層11は、基板の二つの、いずれも配線板5、7により形成されている担持層の間に配置されている。アンテナコイル11は、二層以上の多層構造を有していてもよい。アンテナコイル11は、ボンディング接点12により、リジット配線板7上の対応する各素子に接続されている。アンテナコイル11は、フレキシブル配線板5の上に施されているために、センサ装置1のこの外側のアンテナ領域は、薄くしかも柔軟に仕立てられている。
センサ装置1と外部データ読み出し制御装置間の遠隔測定方式によるデータ伝送は、このアンテナコイル11を介して行われる。
センサ装置1は、インプラント後の状態においては、患者の頭皮の下に格納されている。センサ装置1の頭皮側は、可撓膜14の形態をとるカバーにより覆い隠されている。この膜14の外壁は、非球面の凸型形状を有しており、完全な球形と比べると、明らかに扁平化されている。インプラント後の状態においては頭蓋骨の上に配置されるセンサ装置1の部分は、頭皮に望ましくない高い張力が一切生じないようにするために、おしなべて平坦となっている。それに加えてさらにこの可撓膜14により、頭皮側に、センサ装置1の角ばった部分が、素子9、10の領域においても、生じないようにしている。
基板5、7の中央には、カテーテルチューブ3を基板5、7に機械的かつ電気的に結合するための接続部15が備えられている。
図3には、脳パラメータ検出用のセンサ装置の別の実施例が示されている。上記で図1および2との関連で既に説明した部品に当該する部品には、同じ符号が付されており、その細部については、繰り返して論及しない。
センサ装置16のこの実施例においては、カテーテルチューブ3が、基板5、7から側方へ取り廻されている、すなわち、基板5、7に隣接したところでは、当初は、これらの基板5、7により規定される担持面内に延びている。このカテーテルチューブ3は、特に硬膜外の測定のために、頭蓋冠に設けられた相応の形状の穴に通されて、頭蓋冠を貫通して取り廻されて、インプラント後の状態においては概ねS字形に湾曲されているような、可撓性を持ち合わせている。図3に示される実施例において、アンテナコイル11は、側方に取り廻されるこのカテーテルチューブ3により途切れてはおらず、むしろカテーテルチューブ3は、図3に示される配置方式では、アンテナコイル11から、この図を見る者の側に向かってオフセットされている、すなわち、アンテナコイル11の上方に取り廻されている。
図1から3に示される実施例においては、フレキシブル配線板5の直径が、リジッド配線板7の直径の約2割増しとなっている。リジット配線板7は、その絶対直径に関しては、図1から図3の実施例よりもさらに小径の仕様とすることが可能であり、それにより、フレキシブル配線板5とリジッド配線板7の直径比をさらに増大することが可能となる。リジッド配線板5の小径化は、リジッド配線板7の両面に各素子9、10を実装することにより達成することができる。この場合は、フレキシブル配線板5の、リジッド配線板7の裏面に各素子9、10が実装されている地点に、これらの素子9、10に対応する開口部が設けられることになる。
リジッド配線板7の両面に素子9、10が実装される場合は、その結果として、図1と同様の断面輪郭形状を有している基板アッセンブリ4に関しては、基板5、7の平面に対して実質的に鏡面対称な、概ねレンズ形状の、基板5、7と、その両面に施されている各素子9、10を覆い隠すようになっている、二つの可撓膜14を有している実施形態が成立することになる。
図1から3に示される実施例においては、この膜14に代わり、同じく凸型に成形されたセラミックまたはチタン製のカバーが備えられてもかまわない。
図4および5には、脳パラメータ検出用のセンサ装置のさらに別の実施例が示されている。上記で図1から3との関連で既に説明した部品に当該する部品には、同じ符号が付されており、その細部については、繰り返して論及しない。
図4に示される実施例においては、図1から3に示される実施例のリジッド配線板ならびに各素子が、電子ボードとも呼ばれる内側電子ケースに統合されている。この電子ケース17は、原寸を忠実に縮小したアイスホッケーのパックに匹敵する、円筒高さ円筒直径間の寸法比を有する、扁平な円筒形の形状を有している。
アンテナボードとも呼ばれるフレキシブル配線板5は、この電子ケース17の底面18から側方に突出している。アンテナコイル11は、図1から3に示される実施例と同様に、このフレキシブル基板5の表面に施されており、図4には示されていない。アンテナコイル11は、フレキシブル配線板5の表面に印刷された複数の巻き線の態様、または、別体の複数のコイルケーブルの態様で実施されたものであるとよい。フレキシブル配線板5の突出量は、図1から3に示される実施例において、フレキシブル配線板がリジッド配線板から突出している量と等しくなっている。内側電子ケース17は、図1から3の実施例における膜14の機能を果たす、一つの外側カバーケース19により取り囲まれている。
この外側カバーケース19は、図4においては上に向かって、フレキシブル配線板5の上方に突出している電子ケース17の部分に対して、相補型の形状に仕立てられた、セラミックまたはチタン製のシェル型のカバー20を有している。このシェル型カバー20の、内側電子ケース17の上側を覆い隠すカバー壁面は、面取りされた環状縁部21を経て、フレキシブル配線板5まで延びる、シェル型カバー20のスリーブ状の側壁へと移行している。
このカバーケース19は、図4の上側に示されるシェル型カバー20のほかにも、図4の下側に示される、同様にセラミックスまたはチタン製の、円形の相方カバー22を有している。この相方カバー22は、脳パラメータ検出用センサ2を通すための穴を中央に有している。シェル型カバー20と相方カバー22の間には、電子ケース17の円筒側面をぐるりと一周する、フレキシブル配線板5を通すための環状の通路が残されている。
フレキシブル配線板5は、生体適合性を示す埋封部23の内部に埋封されているが、この埋封部23は、図4および5に示される実施例におていは、フレキシブル配線板のシリコーン、シリコーンラバー、またはポリウレタン製の被覆として実施されている。ほかにも、パリレンで被覆することも可能である。この埋封部23により、患者がセンサ装置1と接触し得るのが、カバーケース19、埋封部23、および脳パラメータ検出用センサ2だけとなるように配慮している。この埋封部23は、フレキシブル配線板5をカバーケース19に対して封止する。図4においてフレキシブル配線板5の下側の層として取り付けられている、生体適合性を示す埋封部23は、フレキシブル配線板5をカテーテルチューブ3に対して封止する。
次に図6に基づいて、脳パラメータ検出用のセンサ装置のさらにもう一つの実施例を説明する。上記で図1から5に示される実施例との関連で説明した部品に当該する部品には、同じ符号が付されており、その細部については、繰り返して論及しない。
図6に示されるセンサ装置1は、図4および5に示されるセンサ装置と比較すると、電子カバー17に対して相補形状に構成されるシェル型カバーではなく、セラミックスまたはチタン製の凸型のカバー24を有している。このカバー24は、図6においてはフレキシブル配線板5から上に向かって突出している電子ケース17の部分を上から円蓋状に覆っており、その周縁部を、フレキシブル配線板5の周囲の生体適合性を示す埋封部23に対して封止している。
次に図7に基づいて、脳パラメータ検出用のセンサ装置1のさらにもう一つの実施例を説明する。上記で図1から6に示される実施例との関連で説明した部品に当該する部品には、同じ符号が付されており、その細部については、繰り返して論及しない。
図6に示される実施例とは異なり、図7に示されるカバー24は、生体適合性を示す材料から成る、すなわち、例えば同じくシリコーンまたはポリウレタン製である、さらにもう一つの外側の被覆25を有している。この被覆25は、周縁部をフレキシブル配線板5の埋封部23に対して封止している。凸型のカバー24の片面を被覆する代わりに、このカバー24が、生体適合性を示す材料に、すなわち、例えばシリコーンまたはポリウレタンに埋封され、上記でフレキシブル配線板4を例にとり説明したように、この埋封部により完全にくるみ込まれるようにしてもよい。
1 センサ装置
2 センサ
3 カテーテルチューブ
4 データ伝送装置/基板アッセンブリ/テレメトリックユニット
5 フレキシブル配線板/基板担持層
6 ネジ
7 リジッド配線板/基板担持層
8 周縁領域
9 電子素子/SMD素子
10 電子素子
11 アンテナ/アンテナコイル/アンテナ層
12 ボンディング接点
14 可撓膜/カバー
15 接続部
16 センサ装置
17 内側電子ケース
18 底面
19 外側カバーケース
20 シェル型カバー
21 環状縁部
22 相方カバー
23 埋封部
24 カバー
25 被覆
A 板厚
B 板厚

Claims (11)

  1. 患者データ検出用のセンサ装置(1;16)であって、
    ‐インプラント可能な患者データ検出用センサ(2)と、
    ‐前記患者データ検出用センサ(2)に信号伝送が行われるように接続された、インプラント可能なデータ伝送機構(4)とを有しており、
    ‐前記データ伝送機構(4)は、
    ‐‐外部データ認識ユニットへの遠隔測定方式によるデータ伝送用のアンテナ(11)と、
    ‐‐各種電子素子(9,10)用の担体プレート(5,7)とを有しており、
    ‐前記担体プレート(5,7)上の前記各電子素子(9,10)は、少なくとも片側をカバー(14)により覆われている、
    センサ装置において、
    前記アンテナ(11)が、前記担体プレート(5,7)の周縁領域(8)に配置されて、前記担体プレート(5,7)および前記各電子素子(9,10)をぐるりと取り囲む環状の仕様であることを特徴とする、センサ装置。
  2. 前記担体プレート(5,7)上の前記各電子素子(9,10)が、両側とも、少なくとも部分的に凸型に成形されたそれぞれのカバー(14;24)により覆われることを特徴とする、請求項1に記載のセンサ装置。
  3. 前記アンテナが柔軟なアンテナ層(11)の一部として構成され、前記アンテナ層が前記担体プレート(5,7)に面同士で接合されて、前記担体プレート(5,7)の周縁部を取り囲んでいることを特徴とする、請求項1または2に記載のセンサ装置。
  4. 前記アンテナ(11)が、円形の仕様であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  5. 前記担体プレート(5,7)が、二つの担持層を有する二層仕様であり、前記二つの担持層の間に前記アンテナ層(11)が配置されることを特徴とする、請求項3または4に記載のセンサ装置。
  6. 前記少なくとも一つのカバー(14)が、前記担体プレート(5,7)の一方の柔軟な担持層(5)と接合されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  7. 前記アンテナ(11)が、印刷回路として構成されることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  8. 前記担体プレート(5,7)が、外部からアクセス可能であるような箇所で、生体適合性を示す材料から成る被覆または埋封部(23)により覆われていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  9. シリコーン、シリコーンラバー、パリレン、またはポリウレタン製の被覆または埋封部(23)を特徴とする、請求項8に記載のセンサ装置。
  10. 前記カバー(24)が、セラミックまたはチタンから製造されていることを特徴とする、請求項2〜9のいずれか一項に記載のセンサ装置。
  11. 前記担体プレート(5,7)の、前記アンテナ(11)を担持している周縁領域(8)における板厚(A)が、前記担体プレート(5,7)の前記各電子素子(9,10)を担持している領域(7)の同じ方向で測った板厚(B)の最大で二分の一であることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載のセンサ装置。
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