JP2011521711A - カテーテルの先端デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

開示のデバイスは、カプセル（１０２）に取り付けられたトランスデューサモジュール（１０４）であって、ダイ取付け凹部（２２０）を含むキャリア（２１４）と、ダイ取付け凹部（２２０）内に設置されたトランスデューサダイ（２１２）と、キャリア（２１４）上に堆積されトランスデューサダイ（２１２）に相互接続（２１８）された、少なくとも１つの導電性リード（２１６）と、を含む。このダイ取付け凹部（２２０）は、トランスデューサダイ（２１２）の外周よりも大きな外周を有し、トランスデューサダイ（２１２）の少なくとも１つの縁部と外周との間に溝（２２２）を形成し、溝の中に接着剤（２２４）が設置され、それによってトランスデューサダイ（２１２）をダイ取付け凹部（２２０）に取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は概してカテーテルに関し、より詳細にはカテーテルの先端デバイスに関する。

カテーテル先端デバイスは、集積回路のダイを含めて、カテーテル先端内に実装されたさまざまなデバイスを担持するために、医療診断分野で広く利用されている。一例として、カテーテル先端内のセンサダイは、身体の孔または外科的切開部を通して生体内に挿入できる。これらの既存のカテーテル先端デバイスの構成要素および構造は、ダイ取付けおよび電気的接続のための配線取付けを含めて、製造組立工程のいくつかのステップを手動で実行することを必要とする。平坦なキャリア表面へのダイ配置は、困難で不正確なことが多い。さらに、平坦なキャリア表面に取り付けられたダイの周囲を封止することにより、取り付けるために使用された接着剤がオーバーフローすることが多い。そのような製造に関連する製造コストと人的エラーを低減するために、製造組立工程のいくつかのステップを手動で実行する必要がない、カテーテル先端デバイスを実現することが有利である。

米国特許第２００１／０５６２８０号

カテーテル先端デバイスおよびカテーテル先端デバイスを製造する方法が開示され、本デバイスは、カプセルに取り付けられたトランスデューサモジュールを含み、トランスデューサモジュールは、ダイ取付け凹部を含むキャリアと、ダイ取付け凹部内に設置されたトランスデューサダイと、キャリア上に堆積されトランスデューサダイに相互接続された少なくとも１つの導電性リードとを含む。このダイ取付け凹部は、トランスデューサダイの外周よりも大きな外周を有し、トランスデューサダイの少なくとも１つの縁部と外周との間に溝を形成し、溝の中に接着剤が設置され、それによってトランスデューサダイをダイ取付け凹部に取り付ける。カテーテル先端デバイスを製造する方法は、キャリアのアレイを使用することを含む。

本発明の一実施形態によるカテーテル先端デバイスを示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるカテーテル先端デバイスを示す断面図である。 本発明の一実施形態におけるトランスデューサモジュールを示す斜視図である。 カテーテル先端デバイスを製造する方法の一実施形態を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるキャリアのアレイを示す図である。 本発明の一実施形態において製造中に複数のカプセルとキャリアのアレイを装着するための固定具を示す図である。 カテーテル先端デバイスを製造する方法の１つの代替実施形態を示すフローチャートである。

例えばトランスデューサ用のダイ（例えば、センサおよびアクチュエータ）、データ処理デバイス（例えば、ＡＳＩＣマイクロプロセッサ）、および外部境界条件（例えば、圧力、温度、ｐＨ、など）に応答して電気信号出力を出すように構成された遠隔測定デバイス（例えば、無線またはＲＦ通信用のもの）を含む、カテーテル先端内に実装された１つまたは複数の集積回路のダイ２１２を担持するためのカテーテル先端デバイス１０００が提供される。カテーテル先端デバイス１０００は、身体の孔または外科的切開を通して生体内に挿入可能であり、例えば身体内の圧力、温度、ｐＨなどを直接計測することを含むさまざまな用途に使用できる。図１および２に示す本発明の一実施形態において、カテーテル先端デバイス１０００は、カプセル１０２に取り付けられたトランスデューサモジュール１０４を備えることができる。

本発明の一態様において、カプセル１０２は、例えばプラスチック材料などの生体適合性材料製とすることができる。本発明の一実施形態において、カプセル１０２の材料はＩＳＯ−１０９９３適合材料であってよい。当業者は、例えば金属、セラミック、または複合材料を含む他の医療級材料も、本発明の範囲および趣旨の中に含まれ得ることを理解するであろう。本発明の別の態様においてカプセル１０２は、トランスデューサモジュール１０４を少なくとも部分的に露出するように構成された窓を有する、実質的に円柱のフォームファクタを有し得る。当業者は、他のフォームファクタのカプセル１０２も本発明の範囲および趣旨の中に含まれ得ることを理解するであろう。

本発明のさらなる態様において、トランスデューサモジュール１０４は、図３に最もよく表示された、キャリア２１４に取り付けられた少なくとも１つのトランスデューサダイ２１２を含むことができる。トランスデューサダイ２１２は例えばマイクロマシニングされたセンシングエレメントまたはアクチュエータエレメントであってよい。キャリア２１４は成形相互接続装置（ＭＩＤ）の技術を使用して製造可能である。本発明の一実施形態において、キャリア２１４はプラスチック製とすることができる。本発明の他の実施形態において、キャリア２１４はセラミック製とすることができる。当業者は、キャリア２１４を製造するための他の材料も本発明の趣旨および範囲の中に含まれ得ることを理解するであろう。

本発明のさらなる態様において、１つまたは複数の導電性リード２１６は、従来のプリント回路基板に代えて、例えば金属めっきによってキャリア２１４上に堆積することができる。導電性リード２１６は、トランスデューサダイ２１２を、電気信号をトランスデューサダイ２１２から受けるように装備されたデバイスに相互接続するために使用され得る。これらの導電性リード２１６は通常、金属性のものである。

本発明のさらなる態様において、キャリア２１４はダイ取付け凹部２２０（またはウェル）を有することが可能であり、ダイ取付け凹部２２０の外周は、ダイ取付け凹部２２０内に受け入れたトランスデューサダイ２１２の外周よりも大きく、それによって、トランスデューサダイ２１２がダイ取付け凹部２２０内に配置されるときに、トランスデューサダイ２１２の１つまたは複数の縁部とダイ取付け凹部２２０の外周との間に、開口溝２２２を形成する。ダイ取付け凹部２２０によって、トランスデューサダイ２１２をキャリア２１４上に配置することが容易になり得る。本発明の他の実施形態において、ダイ取付け凹部２２０は、トランスデューサダイ２１２およびその他のダイデバイス（例えば、ＡＳＩＣ、ＲＦトランシーバ、など）を受け入れることができる。本発明の他の実施形態において、２つ以上のダイを個別に受け入れるために、キャリア２１４は２つ以上のダイ取付け凹部２２０を備えることができる。

本発明の他の態様において、トランスデューサダイ２１２の縁部とダイ取付け凹部２２０の外周との間に形成された溝２２２内に、シリコンゲルまたは室温加硫（ＲＴＶ）シリコンなどの接着剤２２４を用いて、トランスデューサダイ２１２をダイ取付け凹部２２０に取り付けることができる。溝２２２は接着剤２２４がオーバーフローすることを防ぐ。

本発明の別の態様において、トランスデューサダイ２１２は１つまたは複数の導電性リード２１６に相互接続され得る。本発明の一実施形態において、トランスデューサダイ２１２と導電性リード２１６との相互接続２１８は、１つまたは複数のボンドワイヤで実現される電気的相互接続であってよい。ボンドワイヤは、例えば２５μｍから７５μｍの直径を有する精密ワイヤによって実現できる。ボンドワイヤは、例えば金、アルミニウム、銀または銅で製造することができる。当業者は、他のワイヤ材料も本発明の範囲と趣旨の中に含まれ得ることを理解するであろう。本発明の他の実施形態において、トランスデューサダイ２１２から導電性リード２１６への電気的相互接続は、ボンドワイヤの代わりにはんだバンプを使用するフリップ先端技術を使用して実現され得る。

本発明の別の態様においてトランスデューサモジュール１０４は、例えばプラスチック溶接、溶剤ボンディング、または接着剤の使用を含むさまざまな方法で、カプセル１０２に取り付けることができる。カプセル１０２は、例えば絶縁シリコンポッティングによって供給される封入剤（図示せず）で充填され得る。

ここで、カテーテル先端デバイス１０００を製造する方法の一実施形態を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。本発明のこの実施形態において、製造工程のいくつかのステップの完全自動化が可能となり、したがって著しい品質改良とコスト低減をもたらす。

ステップ４１０において、キャリア２１４のアレイ５００（図５に最もよく表示される）は、ＭＩＤ技術を使用して製作できる。キャリア２１４は導電性リード２１６を内蔵することができる。各キャリア２１４は、図３に示すように、少なくとも１つのトランスデューサダイ２１２を取り付けるために、少なくとも１つのダイ取付け凹部２２０を有し得る。ステップ４１０は自動化工程によって実行され得る。

ステップ４２０で、複数のカプセル１０２は固定具６００に装着することができる（図６に最もよく表示される）。固定具６００は、カプセル１０２を受け入れるように構成された開口６２０を有する少なくとも１つの凹部６１０を有し得る。本発明の１つの態様において、それぞれのカプセル１０２を固定具６００内の所定位置に同一方向に保持するメカニズムが提供されるであろう。本発明の１つの実施形態において、固定具６００の開口６２０内への配置を容易にするように、カプセル１０２が１つのアレイとして提供され得る。このステップ４２０は自動化工程によって実行され得る。

ステップ４３０で、アレイ５００を含むキャリア２１４は、固定具６００内に装着されたカプセル１０２内に挿入され、取り付けられ得る。このステップ４３０は自動化工程によって実行され得る。

ステップ４４０で、アレイ５００の各キャリア２１４のダイ取付け凹部２２０内へ、少なくとも１つのトランスデューサダイ２１２がピックアンドプレイスされ得る。トランスデューサダイ２１２の縁部とダイ取付け凹部２２０の外周との間に形成された溝２２２内に、シリコンゲルまたは室温加硫（ＲＴＶ）シリコンなどの接着剤２２４を用いて、トランスデューサダイ２１２をダイ取付け凹部２２０に取り付けることができる。このダイ取付け凹部２２０および溝２２２は、予備成型されたエポキシをダイ取付け凹部２２０内に配置し、次にトランスデューサダイ２１２を配置し、その後、エポキシをリフローすることによって、オーバーフローするリスクなしに、Ｂ段階エポキシを使用することも可能である。このステップは自動化工程によって実行され得る。

ステップ４５０で各トランスデューサダイ２１２は、キャリア２１４のアレイのそれぞれのキャリア２１４の１つまたは複数の導電性リード２１６に相互接続され得る。本発明の一実施形態において、トランスデューサダイ２１２と導電性リード２１６との間の相互接続２１８には、１つまたは複数の結合ワイヤが供給され得る。結合ワイヤは、例えば熱圧縮法もしくはサーモスコピックボンディング（ｔｈｅｒｍｏｓｃｏｐｉｃ ｂｏｎｄｉｎｇ）法を用いた、例えばウェッジボンディングまたはボールボンディングを使用することによって、ダイ２１２と導電性リード２１６に取り付けられ得る。このステップは自動化工程によって実行され得る。本発明の別の実施形態において、トランスデューサダイ２１２を導電性リード２１６へ相互接続することは、ボンドワイヤの代わりにはんだバンプを使用するフリップ先端技術を使用して実現され得る。はんだバンプをトランスデューサダイ２１２上に堆積することができ、はんだバンプの上側をはんだバンプが導電性リード２１６に直接接続される実装領域と向かい合うようにして、トランスデューサダイ２１２を裏返すことによって相互接続が達成される。このステップは自動化工程によって実行され得る。当業者は、トランスデューサダイ２１２を導電性リード２１６に相互接続する別の方法も、本発明の範囲および趣旨の中に含まれ得ることを理解するであろう。

ステップ４５０が完了すると、複数の完成したトランスデューサモジュール１０４を含むアレイが製作され、アレイ内の各トランスデューサモジュール１０４は、キャリア２１４に取り付けられたトランスデューサダイ２１２と、トランスデューサダイ２１２とキャリア２１４の導電性リード２１６との間の１つまたは複数の相互接続２１８と、を含む。

ステップ４６０でカプセル１０２は、例えば自動化された工程からシリコン絶縁体ポッティングによって供給された封入剤で充填され、トランスデューサダイ２１２および相互接続２１８を外部環境から防護することができる。

ステップ４７０で、完成したトランスデューサモジュール１０４を、キャリア２１４のアレイから引抜くことができる。このステップは自動化工程によって実行され得る。

カテーテル先端デバイス１０００を製造する方法の別の実施形態を、図７に示すフローチャートを参照してここで説明する。本発明のこの実施形態において、製造工程のいくつかのステップの完全自動化が可能となり、したがって著しい品質改良とコスト低減をもたらす。

ステップ７１０において、キャリア２１４のアレイはＭＩＤ技術を使用して製作できる。キャリア２１４は導電性リード２１６を内蔵し得る。各キャリア２１４は、少なくとも１つのトランスデューサダイ２１２を取り付けるために、図３に示すように少なくとも１つのダイ取付け凹部２２０を有し得る。このステップは自動化工程によって実行され得る。

ステップ７２０において、例えば接着剤２２４を使用して、少なくとも１つのトランスデューサダイ２１２をキャリア２１４のアレイの各キャリア２１４に取り付けることができる。一実施形態において、トランスデューサダイ２１２は少なくとも１つのダイ取付け凹部２２０に取り付けることができ、そこで図３に示すように、トランスデューサダイ２１２の少なくとも１つの縁部とダイ取付け凹部２２０の外周との間に溝２２２が形成される。このステップは自動化工程によって実行され得る。

ステップ７３０において、トランスデューサダイ２１２と、キャリア２１４のアレイ内のそれぞれのキャリア２１４の１つまたは複数の導電性リード２１６との間の相互接続２１８が、ボンドワイヤまたはフリップ先端の技術を利用して実現され得る。

ステップ７３０が完了すると、複数の完成したトランスデューサモジュール１０４を含むアレイが製作され、アレイの各トランスデューサモジュール１０４は、キャリア２１４に取り付けられたトランスデューサダイ２１２と、トランスデューサダイ２１２とキャリア２１４の導電性リード２１６の間の１つまたは複数の相互接続２１８と、を含む。

ステップ７４０で、完成したトランスデューサモジュール１０４を、キャリア２１４のアレイから引抜くことができる。このステップは自動化工程によって実行され得る。

ステップ７５０で、完成したトランスデューサモジュール１０４は、例えば、プラスチック溶接、溶剤接合、または接着剤を使用して、手動工程または自動工程で、カプセル１０２に実装され得る。

ステップ７６０でカプセル１０２は、例えば自動化工程におけるシリコン絶縁体ポッティングによって供給された封入剤で充填され、トランスデューサダイ２１２および相互接続２１８を外部環境から防護することができる。ステップ７６０の完了によってカテーテル先端デバイス１０００が製作される。

本書は、最良の態様を含めて、実施例を用いて本発明を開示したものであり、任意の当業者が本発明を製作し使用することも可能にする。特許性のある本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者が思いつく他の実施例を含み得る。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の書字言語と相違しない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の書字言語とごく些細な違いを有する等価な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲内であることを意図する。

１０２ カプセル
１０４ トランスデューサモジュール
２１２ トランスデューサダイ
２１４ キャリア
２１６ 導電性リード
２１８ 相互接続
２２０ ダイ取付け用凹部
２２２ 溝
２２４ 接着剤
５００ キャリアのアレイ
６００ 固定具
６１０ 凹部
６２０ 開口
１０００ カテーテル先端デバイス

Claims (10)

1. カプセルと、
   前記カプセルに取り付けられ、ダイ取付け凹部を含むキャリア、前記ダイ取付け凹部内に取り付けられたトランスデューサダイ、および前記キャリア上に堆積された少なくとも１つの導電性リードを有し、前記少なくとも１つの導電性リードが前記トランスデューサダイに相互接続された、トランスデューサモジュールであって、前記ダイ取付け凹部が、前記トランスデューサダイの外周より大きな外周を有し、前記トランスデューサダイの少なくとも１つの縁部と前記外周との間に溝を形成する、トランスデューサモジュールと、
   前記トランスデューサダイを前記ダイ取付け凹部に取り付けるために前記溝に設置された接着剤と、
   を備えるカテーテル先端デバイス。
2. 前記少なくとも１つの導電性リードが、少なくとも１つのボンドワイヤを介して前記トランスデューサダイに電気的に相互接続される、請求項１記載のカテーテル先端デバイス。
3. 前記キャリアが成形相互接続装置（ＭＩＤ）技術を使用して製造される、請求項１記載のカテーテル先端デバイス。
4. 前記トランスデューサダイがセンサを含む、請求項１記載のカテーテル先端デバイス。
5. 前記トランスデューサがアクチュエータを含む、請求項１記載のカテーテル先端デバイス。
6. カテーテル先端デバイスを製造する方法において、
   キャリアのアレイを製作するステップであって、前記各キャリアが、ダイ取付け凹部および前記キャリア上に堆積された少なくとも１つの導電性リードを含む、ステップと、
   複数のカプセルを固定具に装着するステップと、
   前記キャリアのアレイを前記固定具に装着された前記複数のカプセルに挿入するステップと、
   少なくとも１つのトランスデューサダイを各前記キャリアの前記ダイ取付け凹部に取り付けるステップと、
   前記少なくとも１つのトランスデューサダイを各前記キャリアの前記少なくとも１つの導電性リードに相互接続するステップと、
   を含む方法。
7. 少なくとも１つのトランスデューサダイを各前記キャリアの前記ダイ取付け凹部に取り付ける前記ステップが、
   前記トランスデューサダイの少なくとも１つの縁部と前記ダイ取付け凹部の外周との間に溝を形成している前記キャリアの前記ダイ取付け凹部内に、前記トランスデューサダイを配置するステップと、
   前記溝内に配置される接着剤を供給するステップと、
   を含む、請求項６記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの導電性リードの前記トランスデューサダイへの前記相互接続が、少なくとも１つのボンドワイヤで実現される、請求項６記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの導電性リードの前記トランスデューサダイへの前記相互接続が、フリップ先端技術を使用して実現される、請求項６記載の方法。
10. 前記キャリアのアレイが、成形相互接続装置（ＭＩＤ）技術を使用して製作される、請求項６記載の方法。

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