JP2015501664A

JP2015501664A - 埋込み型圧力計測装置

Info

Publication number: JP2015501664A
Application number: JP2014540367A
Authority: JP
Inventors: シュタインヒルペルクラウス‐ディーター; ヘーゲマンオラフ; ケラーアントン
Original assignee: Aesculap AG
Current assignee: Aesculap AG
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2015-01-19
Also published as: CN104010568A; EP2775908A1; WO2013068163A1; US20140296740A1; DE102011055284A1

Abstract

特に頭蓋内圧を計測するための埋込み型圧力計測装置において、製造を簡素化するために、前記圧力計測装置が、インプラントハウジングと、前記インプラントハウジング内に配置される、１つ以上のロードセルを備えた圧力計測センサとを含み、前記インプラントハウジングが開口を有すること、前記圧力計測センサが、前記ロードセルにコーティングを直接塗布して設けられること、前記開口が、前記圧力計測装置を包囲する流体のために、前記ロードセルへの直接アクセスを提供し、従って、周囲の圧力が前記圧力計測センサのコーティングされた前記ロードセルに直接作用するような仕方で、前記圧力計測センサが前記インプラントハウジング内に配置されること、及び、前記コーティングが、パラキシレンベースのポリマー材料から製造されること、が提案される。

Description

本発明は、インプラントハウジングと、前記インプラントハウジング内に配置される、１つ以上のロードセルを備えた圧力計測センサとを含む、特に頭蓋内圧を計測するための埋込み型圧力計測装置に関する。頭蓋内圧の検出は、多くの神経外科的介入において傑出した重要性を有する。ここで、正確で単純なものとしての頭蓋内圧の計測が重要であり、この計測は特に侵襲を最小にして行われるべきである。

WO 2006/117123 A1には、外に対して生体適合性薄膜により閉鎖される剛性のハウジング内に圧力計測センサが配置される、この種類の知られている埋込み型圧力計測装置の１例が記載される。膜の圧力依存型移動が、伝達手段、特に空気又は特殊ガス又は液体によって、圧力計測センサ又はそのロードセルに作用する。

WO 2006/117123 A1 & US 7,785,268 B2 DE 101 56 494 A1 DE 10 2008 042 312 A1 US 7,347,826 B1 US 5,902,248 A US 2002/0045921 A1 US 2011/0066072 A1 US 2009/0216149 A1 EP 1 050 264 A1 & US 6,432,050 B1 US 6,083,174 A DE 103 53 144 A1 DE 103 53 143 A1 & US 2007/0273392 A1 DE 196 38 813 C1 & US 5,951,487 A DE 197 13 266 A1

本発明の目的は、製造の単純な圧力計測装置を提供することである。

この目的は、導入部で言及した圧力計測装置において請求項１の特徴により達成される。

本発明による前記埋込み型圧力計測装置の製造は、特に前記圧力計測センサ又はそのロードセルにコーティングが設けられることにより簡素化される。従って、周囲の液体及び周囲の圧力に晒されているコーティングが、前記圧力計測センサの前記ロードセルに直接作用することができる。これによって、前記圧力計測センサをカプセル化せずに済まされ、特に膜と前記圧力計測センサとの間に伝達媒体を、規定されたように導入することも無しで済まされる。他方で、前記圧力計測センサは機械的に剛性の前記ハウジングにより保護され続ける。このことにより、前記装置の寸法を低減することが更に簡素化される。

更に有利なことに、前記コーティングのおかげで周囲の圧力が前記ロードセルに直接作用することにより、周囲の圧力をより正確に計測することが可能になることが達成される。というのも、この計測が、膜の弾力性又は膜の弾力性の温度依存性の影響を受けないからである。従来の埋込み型圧力計測装置と比較して、特に前記圧力計測装置内には、性能を損ない得るであろうデッドボリュームが存在しないことが強調されるべきである。従って、伝達手段に起因する伝達損失も無しで済まされる。

更に、前述のコーティングによって周囲の流体に対する十分な遮蔽が既に確保されるため、前記圧力計測装置を密閉式にシールしてカプセル化する必要がない。

本発明による前記埋込み型圧力計測装置は、特に、生理学的環境パラメータ、例えば圧力及び温度を計測するための及び検出された計測値を外部評価ユニットへ遠隔送信するための計測セルとして使用される。前記埋込み型圧力計測装置は、例えば脳内の水分平衡の調節障害の場合において、いわゆる脳脊髄液用排出システムの一部として使用することができる。

較正中は温度の影響下でのその膨張が考慮されねばならないであろうガス量が存在しないため、単純な温度補償も可能になる。

更に、一方で剛性である前記膜が、他方で介挿された媒体を通る伝達が無しで済まされるため、伝達損失が小さくなる。

概して、前記センサシステムの対応する時間優位性及び保管寸法の最小化に伴い、較正ルーチンがより簡素化される。

更に、製造中に、作製されたハウジングの密封性の試験及び前記ハウジングを閉鎖する前記膜の密封性の試験も無しで済まされる。

本発明の前記埋込み型圧力計測装置はコーティングを有する。このコーティングは、好ましくは、約０．５〜約２０μｍ、より好ましくは約０．５〜約１０μｍ、最も好ましくは約０．５〜約５μｍの範囲内の層厚を有する。

比較的堅い材料として、パラキシレンベースのポリマー材料がそれ自体知られており、このポリマー材料は前記コーティングとして使用され、特に上で与えられた前記層厚内にあれば、圧力損失を臨界サイズ以下まで低下させるのに十分な可撓性を有する。

前記パラキシレンベースのポリマー材料は、好ましくはパリレン、特に、ｄｉＸＣ及びｄｉＸＮの種類のパリレンから選択される。

前記圧力計測センサは、好ましくは容量式圧力計測センサとして構成される。

前記ロードセルを備えた前記圧力計測センサは、好ましくはマイクロチップ、特にＡＳＩＣとして構成され、全体として前記圧力計測装置が相応に小さい寸法になる。この場合、前記圧力計測センサは一連の複数のマイクロロードセルを含むことを実現することができ、これにより、複数の計測値の平均化により圧力計測の精度を更に増すことが可能である。

前記インプラントハウジング自体は、チタン、セラミック又はプラスチック材料、特にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作製することができる。

前記ハウジングは、好ましくは片側が開放されているハウジングとして構成される。

前記インプラントハウジングの形状は好ましくは中空円筒形であり、前記ハウジングは両側が開放されているハウジングとすることもできる。

ここで、前記圧力計測センサは、前記ハウジング内の前記ロードセルを好ましくはこの開口に対して後退させて配置されるため、前記圧力計測センサはハウジング壁により機械的損傷から保護される。

前記圧力計測センサは、より好ましくは回路基板上に配置される。この回路基板は、好ましくはセラミックから作製される。

前記回路基板は、好ましくは前記ハウジング内で確動係合により保持され、従って機械的応力を実質的に受けることなく保持されるため、全般的に影響を受けることなく、前記圧力計測装置の周囲の圧力の計測が可能である。

本発明による前記圧力計測装置は、好ましくは、遠隔計測値の送信用に装備されており、この目的で、送信ユニットを有する。送信ユニットは、前記圧力計測センサとの動作接続部を有する。これに関連して、前記送信ユニットは、好ましくは回路基板上に、特に、前記圧力計測センサ自体もその上に配置される共通の回路基板上に配置される。特に好ましくは、前記送信ユニットは、前記圧力計測センサと共に、マイクロチップに一体化される。

より好ましくは、前記圧力計測装置は温度計測用のセンサを含み、前記温度センサは任意で前記送信ユニットとの動作接続部を有し、好ましくは圧力センサ及び／又は前記送信ユニットと共通の回路基板上に配置される。本発明による前記圧力計測装置が送信ユニット及び／又は温度センサを含む場合、このユニット及び／又はこのセンサも前記圧力計測センサの前記コーティングの前記ポリマー材料を用いて同じようにコーティングされる。前記温度センサは、好ましくは前記圧力計測センサ及び任意で前記送信ユニットと共に、マイクロチップに一体化することもできる。

全ての計測データが、好ましくは無線で送信される。

本発明のこの利点及び更なる利点を、図面の助けを借りて以下でより詳細に記載する。

本発明による埋込み型圧力計測装置。図１の圧力計測装置の、ハウジングのないセンサシステム。図１の圧力計測装置の圧力計測センサ。

図１は、計測及び送信ユニット１４を備えた全体として参照符号１０で表す本発明による埋込み型圧力計測装置を示す。計測及び送信ユニット１４は基板１６上に配置される。基板１６は、好ましくはセラミック材料から製造され、導体路１７ａ〜１７ｄとは別に、計測及び送信エレクトロニクスの個々の部品、即ち特に、計測された圧力値を評価し送信する種々の切替部品１８ａ〜１８ｇと、ＡＳＩＣとして構成された圧力計測センサ２０とを収容する。切替部品は、例えばダイオード及びコンデンサを包含する。

圧力計測センサ２０の接続部２１ａ〜２１ｇは、いわゆるグロブトップ２２、２３によって保護される。

回路基板１４全体及び導体路を含む回路基板上に組み立てられた部品は、好ましくは０．５〜５μｍの厚さを有するパリレン層を用いてコーティングされる。

パリレンは、パラキシレンベースのポリマーの等級の好適な材料であり、特にその高い生体適合性とは別にその下に置かれた電子部品に対して十分な保護効果を有する。

図２は、ハウジング１２のない回路基板１４を示す。ハウジング１２は好ましくは片側が閉鎖されるが、もしそうでなければ両側が開放されている中空円筒形部分として構成することができる。

ハウジング１２内での組立て前に、導体路１７ａ〜１７ｄが上に形成されるとともに部品１８ａ〜１８ｇ及び２０が組み立てられた回路基板１４に好ましくはパリレン層が設けられる。

回路基板１４は、後側でコイル２６を担持する。コイル２６は、一方でエネルギー伝達用に、他方で遠隔測定データを放射するために使用される。遠隔測定データは、計測装置により検出されたものである。

本発明の計測装置は、好ましくは圧力計測センサ２０を有し、圧力計測センサは複数のマイクロロードセルのアレイとして形成されるため、圧力の複数回の計測及び得られた計測結果の平均化が可能である。このことにより精度が更に増す。

好ましくはＡＳＩＣとして構成された圧力計測センサ２０に温度センサも一体化されるため、本発明による圧力計測装置内に温度値をも送信することができる。温度値は、計測された圧力値を更に一層正確に評価するために使用することができる。任意で、送信ユニットもマイクロチップ（詳細には図示せず）に一体化される。

ハウジング１２は、例えばチタンスリーブとして構成することができ又はより好ましくは、セラミック材料又はプラスチック材料（プラスチック材料は特にＰＥＥＫ）から製造することができる。これらの非金属材料は、本発明による埋込み型圧力計測装置の放射特性をより広範なものにするという利点を有する。

埋込み状態のとき、脳脊髄液は回路基板１４及び回路基板上に組み立てられた部品のコーティングと直接接触し、従ってマイクロロードセルアレイ２４とも直接接触する。従って圧力に対して伝達媒体が存在しないため、実際は計測が直接行われ、計測結果の歪曲を調整することができないよう、層厚は十分に薄くなるように選択される。

基板１４は、好ましくは据付け状態のときその縁部にてハウジング１２内に確動着座によって保持される。確動着座により使用の過程で装置の温度が変動すべき場合であっても、基板１４に機械的応力が及ぼされることが排除される。

ハウジング１２は、更にその開口の縁部が回路基板の部品１８ａ〜１８ｇ及び２０を越えて突出するような仕方で構成されるため、これらの部品は機械的影響から保護される。

基板１４及び基板上に組み立てられた構造的要素のコーティングは、ハウジング１２内に固定した後に行うこともでき、その際、回路基板１４及びそこに装着された部品は、好ましくはハウジング１２と共にコーティングされる。

圧力計測センサ２０は、好ましくは測定された圧力及び／又は温度データを送信するためのユニットをも包含する。このことは、好ましくはコイル２６によって、非接触式に又は本体が接触することなく行われる。

ハウジング壁は、好ましくは外側で縁部２８を半径方向に突出させて設けられる。このことにより、本発明による埋込み型圧力計測装置を例えば骨の穿孔内へ設置することを促進する。

図１は、計測及び送信ユニット１６を備えた全体として参照符号１０で表す本発明による埋込み型圧力計測装置を示す。計測及び送信ユニット１６は基板１４上に配置される。基板１４は、好ましくはセラミック材料から製造され、導体路１７ａ〜１７ｄとは別に、計測及び送信エレクトロニクスの個々の部品、即ち特に、計測された圧力値を評価し送信する種々の切替部品１８ａ〜１８ｇと、ＡＳＩＣとして構成された圧力計測センサ２０とを収容する。切替部品は、例えばダイオード及びコンデンサを包含する。

Claims

インプラントハウジングと、前記インプラントハウジング内に配置される、１つ以上のロードセルを備えた圧力計測センサとを含む、特に頭蓋内圧を計測するための埋込み型圧力計測装置であって、
前記インプラントハウジングが開口を有すること、
前記圧力計測センサが、前記ロードセルにコーティングを直接塗布して設けられること、
前記開口が、前記圧力計測装置を包囲する流体のために、前記ロードセルへの直接アクセスを提供し、従って、周囲の圧力が前記圧力計測センサのコーティングされた前記ロードセルに直接作用するような仕方で、前記圧力計測センサが前記インプラントハウジング内に配置されること、及び
前記コーティングが、パラキシレンベースのポリマー材料から作られること、
を特徴とする圧力計測装置。
請求項１に記載の圧力計測装置であって、前記コーティングが、約０．５〜約２０μｍ、好ましくは約０．５〜約１０μｍ、より好ましくは約０．５〜約５μｍの範囲内の層厚を有すること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１又は２に記載の圧力計測装置であって、前記パラキシレンベースのポリマー材料が、特にｄｉＸＣ及びｄｉＸＮの種類のパリレンから選択されること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記圧力計測センサが容量式圧力計測センサであること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記ロードセルを備えた前記圧力計測センサが、マイクロチップとして構成されること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記圧力計測センサが、複数のマイクロロードセルのアレイを含むこと、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記インプラントハウジングが、チタン、セラミック又はプラスチック材料、特にポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から作製されること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記インプラントハウジングが中空円筒形であること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記ハウジングが、片側が開放されているハウジングであること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記圧力計測センサが、前記ハウジング内の前記ロードセルを前記開口に対して後退させて配置されること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記圧力計測センサが回路基板上に配置され、該回路基板が特にセラミックから作製されること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１１に記載の圧力計測装置であって、前記回路基板が、前記ハウジング内で、確動係合により、機械的応力を実質的に受けることなく保持されること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、
前記圧力計測装置が送信ユニットを含み、該送信ユニットが前記圧力計測センサとの動作接続部を有すること、及び
前記圧力計測装置が特に遠隔計測装置として構成され、前記送信ユニットが、好ましくは回路基板上に、特に前記圧力計測センサと共通の回路基板上に配置されること、
を特徴とする圧力計測装置。
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記圧力計測装置が温度計測用センサを含み、該温度センサが、任意で前記送信ユニットとの動作接続部を有し、好ましくは前記圧力センサ及び／又は前記送信ユニットと共通の回路基板上に配置されること、を特徴とする圧力計測装置。
請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の圧力計測装置であって、前記コーティングが、前記回路基板全体、前記圧力計測センサ、及び任意で前記送信ユニット及び／又は前記温度センサを実質上覆うこと、を特徴とする圧力計測装置。