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

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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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