RU2574372C2

RU2574372C2 - Implanted bypass system and coupled pressure sensors

Info

Publication number: RU2574372C2
Application number: RU2013142063/14A
Authority: RU
Inventors: Зигмар ШМИДТ; Чарльз Л. БАЙЕРС; Гуанцян ЦЗЯН; Брайан ДИРДЕН; Джон ГОРД; Дэниель РОДРИГЕЗ
Original assignee: Алфред И. Манн Фаундейшн Фор Сайентифик Рисерч
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2016-02-10

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to medical equipment, namely to systems for pressure sensors. An implanted system comprises a pressure sensor unit configured integrated in the intended place, a base plate having first and second opposite facing sides; the base plate has a pressure input port extending between the above first and second sides; the pressure sensor unit is mounted on the first side of the base plate; the pressure sensor unit comprises a pressure sensor placed on the port, an electronic circuit mounted on the first side of the base plate, and electrically connected to the pressure sensor unit, and configured to process a pressure signal, an inside coil mounted on the first side of the base plate and electrically connected to the electronic circuit; the inside coil is configured to receive a power supply signal to supply power onto the electronic circuit and transmit a data signal, and a lid attached onto the first side of the plate to provide leak resistance. A two-stage data transmission and supply system applicable with the implanted pressure sensor comprises the pressure sensor unit enclosing the inside coil connected to the electronic circuit connected to the sensor unit, the implantable exterior coil having the first coil arranged outside the sensor unit, and a second coil configured implantable subcutaneously nearby the patient's skull; the above exterior coil provides first-degree data transmission and power supply between the inside coil and the exterior coil; the outside coil is connected to an outer controller; the outer coil is configured mountable outside the patient and providing an electromagnetic connection to the second coil; the controller is configured to provide power supply and data signals for the pressure sensor unit; the outer coil provides second-degree data transmission and power supply between the outside coil and exterior coil.

EFFECT: using the group of inventions provides minimising injuries of tissue environment.

15 cl, 19 dwg

Description

Перекрестная ссылка на родственные заявкиCross reference to related applications

Настоящая заявка согласно 35 U.S.C. 119(e) испрашивает приоритет по предварительной заявке № 61/443508 под названием "Система датчика давления для применений в имплантации", поданной 16 февраля 2011 г., и по предварительной заявке № 61/443535 под названием "Имплантируемая система шунта с множеством датчиков давления", поданной 16 февраля 2011 г., содержание которых включено в настоящее описание путем отсылки.This application is in accordance with 35 U.S.C. 119 (e) claims priority on provisional application No. 61/443508 entitled “Pressure Sensor System for Implant Applications” filed February 16, 2011, and on provisional application No. 61/443535 under the name “Implantable Shunt System with Multiple Pressure Sensors” ", filed February 16, 2011, the contents of which are incorporated into this description by reference.

Уровень техники, к которому относится изобретениеBACKGROUND OF THE INVENTION

В прошлом были разработаны имплантируемые датчики давления. Известные датчики давления предназначались в первую очередь для отслеживания, например, внутричерепного давления, внутриплеврального давления и давления крови. Недавно особое внимание было привлечено к отслеживанию и лечению состояния, известного как "гидроцефалия". "Гидроцефалия" так же известная, как водянка головного мозга, является заболеванием, при котором происходит патологическое накопление спинномозговой жидкости (СМЖ) в желудочках или полостях мозга. Это может привести к повышению внутричерепного давления и прогрессивному увеличению головы, конвульсиям, туннельному зрению и умственной неполноценности. Гидроцефалия также может привести к смерти.In the past, implantable pressure sensors have been developed. Known pressure sensors were intended primarily for monitoring, for example, intracranial pressure, intrapleural pressure and blood pressure. Recently, special attention has been drawn to the monitoring and treatment of a condition known as hydrocephalus. "Hydrocephalus", also known as dropsy of the brain, is a disease in which pathological accumulation of cerebrospinal fluid (CSF) occurs in the ventricles or cavities of the brain. This can lead to increased intracranial pressure and progressive enlargement of the head, convulsions, tunnel vision and mental disability. Hydrocephalus can also lead to death.

В настоящее время существуют датчики давления, которые можно имплантировать в череп на короткий период времени, вплоть до нескольких недель, и которые имеют соединительные провода или каналы, проходящие через рану в скальпе. Такие устройства, например, используются для лечения острых заболеваний, таких как травматические повреждения мозга, или для отслеживания и диагностики хронических заболеваний, например гидроцефалии. Однако такие датчики давления должны иметь определенные свойства, чтобы осуществлять долговременное (более четырех недель) отслеживание давления, и поскольку в настоящее время отсутствуют коммерчески доступные устройства, обладающие всеми необходимыми свойствами, гидроцефалию и травматические повреждения мозга лечат, не пользуясь преимуществами долгосрочной непрерывной информации о внутричерепном давлении. Соответственно, недостатки известных устройств создают жесткие ограничения в области отслеживания эффективности вентрикулоперитонеальных шунтов, которые широко используются для лечения гидроцефалии и травматических повреждений мозга. В таких случаях дополнительную проблему вызывает замена отказавших короткоживущих датчиков, которые создают риск инфекции, сопровождающий использование датчика. Currently, there are pressure sensors that can be implanted into the skull for a short period of time, up to several weeks, and which have connecting wires or channels passing through the wound in the scalp. Such devices, for example, are used to treat acute diseases, such as traumatic brain injuries, or to track and diagnose chronic diseases, such as hydrocephalus. However, such pressure sensors must have certain properties in order to carry out long-term (more than four weeks) pressure monitoring, and since there are currently no commercially available devices that have all the necessary properties, hydrocephalus and traumatic brain injuries are treated without taking advantage of long-term continuous information about intracranial pressure. Accordingly, the disadvantages of the known devices create severe restrictions in the field of monitoring the effectiveness of ventriculoperitoneal shunts, which are widely used to treat hydrocephalus and traumatic brain injuries. In such cases, an additional problem is the replacement of failed short-lived sensors, which pose a risk of infection that accompanies the use of the sensor.

Чтобы датчик мог использоваться для долговременных имплантаций в мозг и для отслеживания, он должен обладать следующими свойствами. Датчики давления должны иметь миниатюрные размеры для облегчения имплантации и минимизации нарушений тканевой среды, окружающей датчик давления, при этом датчики должны использовать беспроводную связь, чтобы не проводить через кожу провода, каналы или другие компоненты. Они должны быть сформированы из стойких к поломке, не токсичных, "вечных", биологически совместимых материалов, чтобы минимизировать реакцию иммунной системы пациента на введение постороннего тела и предотвратить травмирование ткани побочными продуктами коррозии. Имплантированный датчик давления должен выдавать величины давления, которые остаются достоверными на протяжении всего срока службы датчика, чтобы можно было с уверенностью принимать решения относительно лечения и исключить необходимость извлечения датчика для регулировки. Соответственно, датчик должен иметь такую конструкцию, чтобы точность измерений сохранялась в пределах заданного допуска вне зависимости от физических движений, изменения температуры и другого воздействующего на него влияния окружающей среды. Дополнительно, поскольку физиологические параметры, такие как внутреннее давление, измеряются относительно атмосферного давления, окружающего пациента, система, включающая имплантированный датчик давления, должна обладать способностью учитывать атмосферное давление вокруг пациента. В этом случае требуется применять внешний контроллер, например, содержащий надежный и точный прибор считывания давления.In order for the sensor to be used for long-term implantations in the brain and for tracking, it must have the following properties. The pressure sensors should be miniature in size to facilitate implantation and minimize disturbances in the tissue environment surrounding the pressure sensor, while the sensors must use wireless communication to prevent wires, channels or other components from passing through the skin. They must be formed from break-resistant, non-toxic, “perpetual”, biocompatible materials to minimize the patient’s immune system response to the introduction of a foreign body and prevent tissue injury from corrosion by-products. The implanted pressure transducer should produce pressure values that remain reliable throughout the life of the transducer, so that treatment decisions can be made with confidence and eliminate the need to remove the transducer for adjustment. Accordingly, the sensor must be designed so that the measurement accuracy is maintained within a given tolerance, regardless of physical movements, temperature changes, or other environmental influences. Additionally, since physiological parameters, such as internal pressure, are measured relative to the atmospheric pressure surrounding the patient, a system including an implanted pressure sensor must be able to take into account atmospheric pressure around the patient. In this case, it is required to use an external controller, for example, containing a reliable and accurate pressure sensing device.

В прошлом предпринимались попытки решить проблему измерения внутреннего давления. Например, в патенте США 4846191 на имя Brockway et al. описано измерение физиологического давления путем введения передающего давление катетера в кровеносный сосуд или в другую структуру, давление внутри которой требуется измерить. Аспекты этого устройства включают использование гибкого катетера для передачи измерений давления от места имплантации на датчик давления, расположенный на некотором расстоянии от этого места. Типично датчик давления внедрен в скальп или установлен под кожей. Катетер удлинен, заполнен жидкостью с низкой вязкостью и запечатан гелем. Поскольку катетер является податливым, передача точных и достоверных величин давления не гарантируется. Применение удлиненных катетеров, заполненных текучей средой, для измерения сигналов давления от бокового желудочка также описано в патенте США 4519401 на имя Ko and Leung. Система, описанная в этом патенте, имеет те же недостатки, что и известные устройства, в которых используются заполненные текучей средой катетеры, поскольку точность и достоверность измерений давления остаются ненадежными. Другим примером является патент США 3697917 на имя Orth et al., в котором раскрывается планарная кремниевая диафрагма, соединенная анодной сваркой с цилиндрической стеклянной опорой и установленная в металлической трубке с помощью уплотнительного кольца круглого сечения. Отклонения диафрагмы измеряют пьезорезистивными тензодатчиками, которые имеют металлические проволочные проводники, выходящие за пределы корпуса датчика в среду, окружающую этот корпус. Это устройство имеет крайне ограниченное применение, поскольку оно не является имплантируемым, так как корпус не уплотнен и не может быть выполнен герметичным из-за использования и ориентации уплотнительного кольца круглого сечения. Еще одним примером является патент США 3958558 на имя Dunphy et al., где описан датчик давления, содержащий коаксиально переменный конденсатор или коаксиально переменный индуктор в альтернативных компоновках, где сильфон механически соединен с переменным компонентом для изменения значения компонента в ответ на изменение давления текучей среды, в которую погружен сильфон. Изменение значения компонента с помощью сильфона приводит к изменению резонансной частоты LC-цепи, которая воспринимается внешним источником колебательной энергии переменной частоты, который, в свою очередь, указывает на измеряемый уровень давления текучей среды. Долговременная надежность и точность измерений давления описанного датчика остается под вопросом, по меньшей мере потому, что применяемая механическая конструкция сильфона и коаксиально переменных компонентов испытывает гистерезис и усталость материала, что приводит к дрейфу калибровки.In the past, attempts have been made to solve the problem of measuring internal pressure. For example, in US Pat. No. 4,846,191 to Brockway et al. describes the measurement of physiological pressure by introducing a pressure transmitting catheter into a blood vessel or other structure, the pressure inside which is required to be measured. Aspects of this device include the use of a flexible catheter for transmitting pressure measurements from the implantation site to a pressure transducer located at a distance from the site. Typically, a pressure sensor is embedded in the scalp or mounted under the skin. The catheter is elongated, filled with a low viscosity liquid and gel-sealed. Because the catheter is malleable, the transmission of accurate and reliable pressure values is not guaranteed. The use of elongated fluid filled catheters for measuring pressure signals from the lateral ventricle is also described in US Pat. No. 4,519,401 to Ko and Leung. The system described in this patent has the same drawbacks as known devices that use catheters filled with fluid, since the accuracy and reliability of pressure measurements remain unreliable. Another example is US Pat. No. 3,697,917 to Orth et al., Which discloses a planar silicon diaphragm connected by anodic welding to a cylindrical glass support and mounted in a metal tube using an O-ring. The diaphragm deviations are measured by piezoresistive strain gauges, which have metal wire conductors extending outside the sensor housing into the environment surrounding this housing. This device has extremely limited use, since it is not implantable, since the body is not sealed and cannot be sealed due to the use and orientation of the O-ring. Another example is U.S. Patent 3,958,558 to Dunphy et al., Which describes a pressure sensor comprising a coaxially variable capacitor or a coaxially variable inductor in alternative arrangements, where the bellows is mechanically coupled to the variable component to change the value of the component in response to a change in fluid pressure, into which the bellows is immersed. Changing the value of a component using a bellows leads to a change in the resonant frequency of the LC circuit, which is perceived by an external source of vibrational energy of variable frequency, which, in turn, indicates the measured level of fluid pressure. The long-term reliability and accuracy of the pressure measurements of the described sensor remains in doubt, at least because the applied mechanical design of the bellows and coaxially variable components experiences hysteresis and material fatigue, which leads to calibration drift.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение направлено на создание герметично уплотненного биологически совместимого датчика давления, идеально подходящего для имплантации. Хотя описанная в настоящем документе система датчика давления является предпочтительной для множества стратегий отслеживания и лечения, она особенно предпочтительна в задачах, связанных с имплантацией в мозг, например, при отслеживании давлений, возникающих при гидроцефалии и в других задачах по измерению внутричерепного давления. Важной особенностью настоящего изобретения является отсутствие каких-либо заполненных текучей средой катетеров для передачи значений давления из нужного места на обрабатывающую электронику. Соответственно, имплантируемая система датчика давления по настоящему изобретению содержит пластину основания, имеющую первую и вторую обращенные в противоположные направления стороны, при этом пластина основания содержит порт ввода давления, продолжающийся между пластиной основания между упомянутыми обращенными в противоположные направления сторонами. Модуль датчика давления установлен на первой стороне пластины основания и содержит датчик давления, расположенный на порте ввода, чтобы непосредственно измерять давление в порте ввода на второй стороне пластины основания и выдавать сигнал давления, соответствующий измеренному давлению.The present invention is directed to a hermetically sealed biocompatible pressure sensor, ideal for implantation. Although the pressure sensor system described herein is preferred for a variety of tracking and treatment strategies, it is particularly preferred for tasks related to implantation in the brain, for example, for tracking pressures arising from hydrocephalus and other tasks for measuring intracranial pressure. An important feature of the present invention is the absence of any fluid filled catheters for transmitting pressure values from the desired location to the processing electronics. Accordingly, the implantable pressure sensor system of the present invention comprises a base plate having first and second sides facing in opposite directions, the base plate having a pressure input port extending between the base plate between said opposite sides. A pressure sensor module is mounted on the first side of the base plate and comprises a pressure sensor located on the input port to directly measure the pressure in the input port on the second side of the base plate and provide a pressure signal corresponding to the measured pressure.

Электронная схема установлена на первой стороне пластины основания, и электрически соединена с модулем датчика давления, и выполнена с возможностью обрабатывать сигнал давления так, чтобы передавать его на внешний контроллер. На первой стороне пластины основания расположена внутренняя катушка, которая электрически соединена с электронной схемой и выполнена с возможностью принимать сигнал питания для подачи электрического питания на по меньшей мере электронную схему и передавать сигнал данных, соответствующий сигналу давления. Датчик давления герметично уплотнен с помощью крышки, прикрепленной на первой стороне пластины основания так, чтобы образовать герметично уплотненный корпус для модуля датчика, электронной схемы и внутренней катушки. Таким образом, настоящее изобретение предусматривает двухступенчатую систему передачи питания, которая содержит передачу питания/данных первой ступени от внешней катушки на подкожную наружную катушку, где электромагнитная энергия передается через и сквозь кожу, покрывающую череп, и передачи питания/данных второй ступени, на котором электромагнитная энергия передается от наружной катушки на внутреннюю катушку.An electronic circuit is mounted on the first side of the base plate, and is electrically connected to the pressure sensor module, and is configured to process the pressure signal so as to transmit it to an external controller. On the first side of the base plate is an internal coil that is electrically connected to the electronic circuit and configured to receive a power signal to supply electrical power to at least the electronic circuit and transmit a data signal corresponding to the pressure signal. The pressure sensor is hermetically sealed with a cap attached to the first side of the base plate so as to form a hermetically sealed housing for the sensor module, the electronic circuit and the internal coil. Thus, the present invention provides a two-stage power transmission system, which comprises transmitting power / data of the first stage from the external coil to the subcutaneous external coil, where electromagnetic energy is transmitted through and through the skin covering the skull, and transmitting power / data of the second stage, in which the electromagnetic energy is transferred from the outer coil to the inner coil.

Система датчика давления дополнительно содержит наружную катушку, имеющую первую и вторую катушки, при этом первая катушка сконфигурирована для помещения рядом с внутренней катушкой для образования электромагнитной связи с ней, а вторая катушка расположена на расстоянии от первой катушки и сконфигурирована для подкожного размещения рядом с черепом пациента и выполнена с возможностью приема сигналов данных и питания от внешней катушки, расположенной рядом со второй катушкой. Система датчика давления дополнительно содержит блок внешнего контроллера, соединенный с внешней катушкой, при этом внешняя катушка имеет электромагнитную связь с наружной катушкой, и блок контроллера сконфигурирован, по меньшей мере, для приема сигналов данных, исходящих от модуля датчика давления, и передачи сигналов питания для питания электронной схемы. Поскольку физиологические давления пациента измеряются относительно атмосферного давления, внешний контроллер содержит датчик атмосферного давления, чтобы показывать либо а) давление, измеренное модулем датчика давления, либо b) разницу между атмосферным давлением и давлением, измеренным модулем датчика давления.The pressure sensor system further comprises an external coil having first and second coils, wherein the first coil is configured to be placed adjacent to the internal coil to form electromagnetic coupling thereto, and the second coil is located at a distance from the first coil and configured to be placed subcutaneously next to the patient’s skull and is configured to receive data and power signals from an external coil located adjacent to the second coil. The pressure sensor system further comprises an external controller unit connected to an external coil, wherein the external coil is electromagnetically coupled to the external coil, and the controller unit is configured to at least receive data signals from the pressure sensor module and transmit power signals for power electronic circuitry. Since the physiological pressure of the patient is measured relative to atmospheric pressure, the external controller contains an atmospheric pressure sensor to indicate either a) the pressure measured by the pressure sensor module, or b) the difference between the atmospheric pressure and the pressure measured by the pressure sensor module.

Иллюстративный вариант осуществления изобретения включает в себя применение трех модулей датчика давления, расположенных внутри шунта, который содержит клапан управления расходом текучей среды. Такая конфигурация находит критическое применение при лечении гидроцефалии, когда требуется обязательно экстрагировать избыток жидкости из черепа пациента, для сброса избыточного давления, приводящего к появлению боли, неправильному функционированию мозга и к другим трагическим эффектам такого состояния, таким как необратимые повреждения мозга. Использование трех датчиков давления, стратегически расположенных в шунте, дает критическую и надежную информацию об общем состоянии шунта и о том, закупорен ли шунт, положение закупоренного участка шунта, если такой имеется, и информацию о неисправности клапана.An exemplary embodiment of the invention includes the use of three pressure sensor modules located inside a shunt that includes a fluid flow control valve. This configuration finds critical application in the treatment of hydrocephalus, when it is necessary to extract excess fluid from the patient’s skull to relieve excess pressure leading to pain, malfunctioning of the brain, and other tragic effects of the condition, such as irreversible brain damage. The use of three pressure sensors strategically located in the shunt provides critical and reliable information about the general condition of the shunt and whether the shunt is clogged, the position of the clogged section of the shunt, if any, and information about the valve malfunction.

Иллюстративный вариант осуществления изобретения содержит датчик давления и связанные с ним магнитные катушки, встроенные в наконечник шунта для измерения давления жидкости снаружи от шунта в его наконечнике.An exemplary embodiment of the invention comprises a pressure sensor and associated magnetic coils integrated in the shunt tip to measure fluid pressure outside of the shunt at its tip.

Что касается структуры устройства, имплантируемый датчик давления сконфигурирован для удовлетворения требованиям и правилам Управления по надзору за продуктами и лекарствами США, относящимся к имплантируемым устройствам, сведенным в раздел 21 Кодекса федеральных постановлений США. Кроме того, для тех вариантов применения, которые предусмотрены изобретением, имплантируемый датчик давления хирургически внедряется в место требуемого отслеживания давления.Regarding the structure of the device, the implantable pressure sensor is configured to meet the requirements and rules of the U.S. Food and Drug Administration regarding implantable devices summarized in section 21 of the U.S. Code of Federal Regulations. In addition, for the applications provided by the invention, an implantable pressure transducer is surgically implanted at the site of the required pressure monitoring.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 - вид в перспективе датчика давления, установленного на пластине основания устройства датчика давления по настоящему изобретению.FIG. 1 is a perspective view of a pressure sensor mounted on a base plate of a pressure sensor device of the present invention.

Фиг. 2 - частичный вид в перспективе устройства датчика давления по фиг. 1, иллюстрирующий окно в пластине основания для обеспечения считывания давления в среде в организме.FIG. 2 is a partial perspective view of the pressure sensor device of FIG. 1 illustrating a window in a base plate for providing readout of pressure in a body environment.

Фиг. 3 - вид в перспективе пластины основания, иллюстрирующий различные компоненты, смонтированные на пластине основания.FIG. 3 is a perspective view of a base plate illustrating various components mounted on a base plate.

Фиг. 4 - вид в перспективе устройства датчика давления, содержащего крышку, прикрепленную к пластине основания по фиг. 1.FIG. 4 is a perspective view of a pressure sensor device comprising a cover attached to a base plate of FIG. one.

Фиг. 5 - вид в перспективе наружной катушки, прикрепленной к пластине основания устройства датчика давления по фиг. 4.FIG. 5 is a perspective view of an outer coil attached to a base plate of the pressure sensor device of FIG. four.

Фиг. 6 - вид системы отслеживания внутричерепного давления, содержащей устройство датчика давления, внешнюю катушку и внешний контроллер.FIG. 6 is a view of an intracranial pressure tracking system comprising a pressure sensor device, an external coil, and an external controller.

Фиг. 7 - вид в перспективе датчика давления, пассивных компонентов и внутренней катушки, смонтированных на пластине основания по фиг. 1.FIG. 7 is a perspective view of a pressure sensor, passive components, and an internal coil mounted on a base plate of FIG. one.

Фиг. 8 - вид в перспективе по фиг. 7, иллюстрирующий окно в пластине основания.FIG. 8 is a perspective view of FIG. 7 illustrating a window in a base plate.

Фиг. 9 - вид в перспективе в сечении по линии А-А на фиг. 4.FIG. 9 is a perspective view in cross section along line AA in FIG. four.

Фиг. 10 - вид в перспективе стеклянной пластины, иллюстрирующий аккумуляторную батарею или конденсатор большой емкости, смонтированный на пластине основания.FIG. 10 is a perspective view of a glass plate illustrating a secondary battery or a large capacitor mounted on a base plate.

Фиг. 11 - вид в перспективе в сечении по линии А-А на фиг. 4, включая аккумуляторную батарею или устройство накопления энергии большой емкости.FIG. 11 is a perspective view in cross section along line AA in FIG. 4, including a battery or a large capacity energy storage device.

Фиг. 12 - схематичный чертеж датчиков давления и клапана регулирования расхода, расположенных вдоль имплантируемого шунта.FIG. 12 is a schematic drawing of pressure sensors and a flow control valve located along an implantable shunt.

Фиг. 13 - вид в перспективе с пунктирным разрезом датчика давления, смонтированного на имплантируемом шунте.FIG. 13 is a perspective view with a dotted section of a pressure sensor mounted on an implantable shunt.

Фиг. 14 - частичное сечение датчика давления, смонтированного на имплантируемом шунте.FIG. 14 is a partial sectional view of a pressure sensor mounted on an implantable shunt.

Фиг. 15А - схематичный вид трех датчиков давления, установленных на имплантируемом шунте, где только один датчик прикреплен к катушке для передачи питания и данных.FIG. 15A is a schematic view of three pressure sensors mounted on an implantable shunt, where only one sensor is attached to a coil for transmitting power and data.

Фиг. 15В - схематичный вид трех датчиков давления, установленных на имплантируемом шунте, где каждый датчик прикреплен к соответствующей катушке для передачи питания и данных.FIG. 15B is a schematic view of three pressure sensors mounted on an implantable shunt, where each sensor is attached to a respective coil for transmitting power and data.

Фиг. 15С - схематичный вид полной системы, где три датчика давления установлены на имплантируемый шунт, где каждый датчик прикреплен к соответствующей катушке для передачи питания и данных в сочетании с внешним контроллером.FIG. 15C is a schematic view of a complete system where three pressure sensors are mounted on an implantable shunt, where each sensor is attached to an appropriate coil for transmitting power and data in combination with an external controller.

Фиг. 16 - диаграмма последовательности вариантов лечения пациента на основе показаний датчика давления, иFIG. 16 is a sequence chart of patient treatment options based on pressure sensor readings, and

Фиг. 17 - вид в перспективе модуля датчика давления и соответствующих электромагнитных катушек, встроенных в наконечник шунта.FIG. 17 is a perspective view of a pressure sensor module and associated electromagnetic coils embedded in a shunt tip.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Со ссылкой на фиг. 1 показан вид в перспективе устройства 12 датчика давления (далее именуемое "датчик давления"), установленного на удлиненной пластине 14 основания. Как более подробно будет описано ниже, пластина 14 основания предпочтительно сформирована из непроводящего электричество материала, например, стекла. Датчик 12 давления, который расположен внутри модуля 10 датчика давления (см. фиг. 4), можно выбрать из множества коммерчески доступных датчиков давления на основе кремния, в которых применяются емкостные или тензометрические технологии определения давления. Датчик давления по настоящему изобретению изготовлен с использованием микроэлектромеханической системы или технологии MEMS. Соответственно, датчики давления имеют относительно небольшие размеры, типично 2×2×1 мм или менее. Датчик давления по настоящему изобретению содержит чувствительную к давлению кремниевую мембрану, которая открыта в окружающую среду, давление в которой измеряется. Мембрана является одним элементом микроэлектромеханического устройства с электродом (электродами), расположенными параллельно мембране на противоположной стороне мембраны, которая открыта в окружающую среду, давление которой должно быть измерено. Свойством мембраны является способность к отклонению под действием давления и изменения давления. Когда мембрана отклоняется в пределах своего нормального диапазона упругости, возникает почти идеально линейная реакция на приложенное давление с пренебрежимо малой или не измеряемой ошибкой, вызванной усталостью или гистерезисом. Кроме того, из модуля датчика давления не выходит никаких проводов, поэтому модуль 10 датчика давления герметично уплотнен. With reference to FIG. 1 is a perspective view of a pressure sensor device 12 (hereinafter referred to as a "pressure sensor") mounted on an elongated base plate 14. As will be described in more detail below, the base plate 14 is preferably formed of a non-conductive material, such as glass. The pressure sensor 12, which is located inside the pressure sensor module 10 (see FIG. 4), can be selected from a variety of commercially available silicon-based pressure sensors that employ capacitive or tensometric pressure sensing technologies. The pressure sensor of the present invention is manufactured using a microelectromechanical system or MEMS technology. Accordingly, the pressure sensors are relatively small, typically 2 × 2 × 1 mm or less. The pressure sensor of the present invention contains a pressure sensitive silicon membrane that is open to the environment in which the pressure is measured. The membrane is one element of a microelectromechanical device with an electrode (s) located parallel to the membrane on the opposite side of the membrane, which is open to the environment, the pressure of which must be measured. The property of the membrane is its ability to deflect under pressure and pressure changes. When the membrane deviates within its normal range of elasticity, an almost perfectly linear reaction to the applied pressure occurs with a negligible or unmeasured error caused by fatigue or hysteresis. In addition, no wires come out of the pressure sensor module, so the pressure sensor module 10 is hermetically sealed.

Далее, в случае емкостного датчика давления конденсатор имеет два электрода 16, один из которых прикреплен к мембране или электрод сам является мембраной. Любое отклонение мембраны под действием давления и изменений давления приводит к соответствующему изменению величины емкости микроэлектромеханического устройства. Поэтому величина емкости датчика меняется как функция давления, приложенного к мембране, и ее можно измерить средствами электронной схемы, обрабатывающей сигнал. Интегральная схема (микросхема), соединенная с микроэлектромеханическим устройством, обрабатывает такие изменения значения емкости для изменения нагрузки на катушку индуктивности, которая дополнительно отслеживается внешней катушкой и внешним контроллером, как мера значения давления.Further, in the case of a capacitive pressure sensor, the capacitor has two electrodes 16, one of which is attached to the membrane or the electrode itself is a membrane. Any deviation of the membrane under the influence of pressure and pressure changes leads to a corresponding change in the capacitance value of the microelectromechanical device. Therefore, the value of the sensor capacitance varies as a function of the pressure applied to the membrane, and it can be measured by means of an electronic circuit that processes the signal. An integrated circuit (microcircuit) connected to a microelectromechanical device processes such changes in the capacitance value to change the load on the inductor, which is additionally monitored by an external coil and an external controller, as a measure of the pressure value.

В случае датчика давления на основе тензодатчика тензодатчики монтируются на мембране, или мембрана сама образует тензодатчик. Любое отклонение мембраны под влиянием приложенного давления изменяет уровень напряжения на датчике, который можно точно измерить известными схемами измерения электронных сигналов. In the case of a pressure sensor based on a strain gauge, the strain gauges are mounted on the membrane, or the membrane itself forms a strain gauge. Any deviation of the membrane under the influence of the applied pressure changes the voltage level at the sensor, which can be accurately measured by known electronic signal measurement schemes.

Для правильной работы датчика 12 давления одна поверхность мембраны (не показана) образует стенку уплотненной полости внутри датчика давления, а другая поверхность (поверхность считывания давления) мембраны ориентирована так, чтобы быть открытой в окружающую среду, давление которой измеряется. Поверхность считывания давления мембраны может быть покрыта силиконовым гелем для защиты мембраны от непосредственного контакта с биологическими жидкостями и тканями. Покрытие из силиконового геля уменьшает эффекты дрейфа датчика давления, препятствуя контакту агрессивных биологических жидкостей с мембраной и предотвращая прорастание клеток и тканей.For proper operation of the pressure sensor 12, one surface of the membrane (not shown) forms the wall of the sealed cavity inside the pressure sensor, and the other surface (pressure reading surface) of the membrane is oriented so as to be open to the environment whose pressure is being measured. The membrane pressure sensing surface can be coated with silicone gel to protect the membrane from direct contact with biological fluids and tissues. Silicone gel coating reduces the effects of pressure sensor drift by preventing aggressive biological fluids from contacting the membrane and preventing the growth of cells and tissues.

Главной проблемой является поддержание долговременной стабильности датчика 12 давления. Соответственно, датчик 12 давления монтируют на обращенную внутрь поверхность 14А пластины 14 основания так, чтобы исключить долговременные изменения, вызванные остаточными механическими напряжениями после процесса монтажа. Кроме того, датчик 12 давления должен монтироваться так, чтобы не допустить каких-либо потенциально коррозионных процессов в среде в организме, в которой он работает, а также отделить любые электронные компоненты и схемы от среды в организме. Предпочтительным способом монтажа датчика 12 давления на пластине 14 основания является анодная сварка кремниевой части датчика 12 давления с пластиной 14 основания, которую также можно описать как стеклянная подложка. Преимущества анодной сварки включают в себя обеспечение соединения с низким напряжением между кремниевой частью датчика 12 давления и пластиной 14 основания, а также отсутствие необходимости в разнородном связующем материале между стеклом и кремнием. Что касается пластины 14 основания, хотя приемлемым является выбранный состав стекла, предпочтительными являются Pyrex (пирекс, тугоплавкое борное стекло), стекло Borofloat (боросиликатное стекло), стекло SD-2 или стекло с высоким содержанием натрия. Процесс анодной сварки требует температуры около 300-400°С и напряжений около 500-2000 В. Герметичное соединения с низким уровнем напряжений между датчиком 12 давления и пластиной 14 основания способствует снижению эффекта дрейфа датчика 12 давления. Кроме того, как показано на фиг. 9 и описано ниже, кремниевая крышка 20 соединена с обращенной внутрь поверхностью 14а пластины 14 основания так, чтобы сформировать герметичное уплотнение между кремниевой крышкой 20 и пластиной 14 основания, тем самым изолируя датчик 12 давления и любые имеющиеся активные и пассивные электронные компоненты от любого контакта с агрессивными жидкостями в среде в организме. Как показано на фиг. 2, датчик 12 давления приведен к порту ввода давления или окну 18, которое проходит между обращенной внутрь поверхностью 14А и обращенной наружу поверхностью 14В пластины 14 основания. Окно 18 образует путь сообщения по текучей среде между средой в организме и поверхностью считывания давления мембраны. Таким образом, мембрана открыта для давления, существующего рядом с датчиком 12 давления, и можно проводить соответствующие точные измерения давления.The main problem is maintaining the long-term stability of the pressure sensor 12. Accordingly, the pressure sensor 12 is mounted on the inwardly facing surface 14A of the base plate 14 so as to prevent long-term changes caused by residual mechanical stresses after the installation process. In addition, the pressure sensor 12 must be mounted so as to prevent any potentially corrosive processes in the environment in the body in which it works, as well as to separate any electronic components and circuits from the environment in the body. The preferred method of mounting the pressure sensor 12 on the base plate 14 is anodic welding of the silicon portion of the pressure sensor 12 with the base plate 14, which can also be described as a glass substrate. The advantages of anode welding include providing a low voltage connection between the silicon part of the pressure sensor 12 and the base plate 14, as well as the absence of the need for a heterogeneous bonding material between glass and silicon. Regarding the base plate 14, although the selected glass composition is acceptable, Pyrex (pyrex, refractory boron glass), Borofloat glass (borosilicate glass), SD-2 glass or high sodium glass are preferred. The anode welding process requires a temperature of about 300-400 ° C and voltages of about 500-2000 V. A tight connection with a low level of voltage between the pressure sensor 12 and the base plate 14 helps to reduce the drift effect of the pressure sensor 12. Furthermore, as shown in FIG. 9 and described below, the silicon cap 20 is connected to the inwardly facing surface 14a of the base plate 14 so as to form a tight seal between the silicon cap 20 and the base plate 14, thereby isolating the pressure sensor 12 and any active and passive electronic components present from any contact with aggressive fluids in the environment in the body. As shown in FIG. 2, a pressure sensor 12 is brought to a pressure input port or window 18, which extends between the inwardly facing surface 14A and the outwardly facing surface 14B of the base plate 14. Window 18 forms a fluid path between the medium in the body and the membrane pressure sensing surface. In this way, the membrane is open to pressure existing adjacent to the pressure sensor 12, and appropriate accurate pressure measurements can be made.

Со ссылкой на фиг. 3 показана сборка компонентов, смонтированных на обращенной внутрь поверхности 14А пластины 14 основания. Монтаж компонентов на пластине 14 основания показанным способом дает преимущество, позволяющее использовать производственные процессы на уровне пластины для сборки компонентов на единой стеклянной пластине. Настоящее изобретение предусматривает использование кремниевой пластины, имеющей полости, которые согласованы с размерами компонентов на пластине 14 основания. Кремниевая пластина (не показана) соединяется с пластиной 14 основания анодной сваркой. Выбранные компоненты датчика давления, такие как, например, интегральные схемы и пассивные компоненты, можно прочно прикрепить в пределах кремниевой пластины. Преимущество сборки на уровне пластины заключается в том, что производственный процесс является очень экономичным. With reference to FIG. 3 shows an assembly of components mounted on the inwardly facing surface 14A of the base plate 14. The installation of components on the base plate 14 in the manner shown provides an advantage that allows the use of production processes at the plate level to assemble components on a single glass plate. The present invention provides for the use of a silicon wafer having cavities that are consistent with the dimensions of the components on the base plate 14. A silicon wafer (not shown) is connected to the base plate 14 by anodic welding. Selected components of the pressure sensor, such as, for example, integrated circuits and passive components, can be firmly attached within the silicon wafer. The advantage of plate-level assembly is that the manufacturing process is very economical.

Со ссылкой на фиг. 3 показана обращенная внутрь поверхность 14А, на которой смонтирован датчик 12 давления, интегральная схема 22, пассивный компонент 24 и внутренняя катушка 26. Электроды 16, которые образуют сигнальный путь для сигналов измеренного давления от мембраны, соединены с интегральной схемой 22 проволочными соединениями 28. Интегральная схема 22 содержит электронные схемы, которые выполняют формирование выходных сигналов датчика 12 давления в соответствии с измерениями давления, схемы генератора радиочастоты (РЧ) для дальнейшего формирования выходных сигналов в подготовке к передаче на внешнее приемное устройство и схемы выпрямления и накопления энергии, являющиеся источником питания электронных схем интегральной схемы 22. Далее на обращенной внутрь поверхности 14А смонтированы пассивный компонент 24 и внутренняя катушка 26. Пассивный компонент 24 может иметь вид фильтрующих конденсаторов, а внутренняя катушка 26 может иметь вид многовитковой катушки двойного назначения для приема передаваемых извне сигналов переменного тока для выпрямления в интегральной схеме 22, чтобы обеспечить рабочее питание электронных схем, а также для работы в качестве антенны для передачи сигналов, представляющих сигналы обнаруженного и измеренного давления. Интегральная схема 22 соединена с пассивным компонентом 24 проволочными соединениями 30. Пассивный компонент также может быть установлен сверху, в том числе на интегральную схему 22.With reference to FIG. 3 shows an inwardly facing surface 14A on which a pressure sensor 12, an integrated circuit 22, a passive component 24, an internal coil 26 are mounted. The electrodes 16, which form the signal path for the measured pressure signals from the membrane, are connected to the integrated circuit 22 by wire connections 28. The integrated circuit the circuit 22 contains electronic circuits that perform the formation of the output signals of the pressure sensor 12 in accordance with the pressure measurements, the circuit of the radio frequency generator (RF) for the further formation of the output ignals in preparation for transferring to an external receiving device and rectification and energy storage circuits, which are the power source of the electronic circuits of the integrated circuit 22. Next, the passive component 24 and the internal coil 26 are mounted on the inwardly facing surface 14A. The passive component 24 may take the form of filtering capacitors, and the inner coil 26 may be in the form of a multi-turn dual-purpose coil for receiving externally transmitted AC signals for rectification in the integrated circuit 22 to provide slave Others power electronic circuits, and to operate as an antenna for transmitting signals representing the detected signals and the sensed pressure. The integrated circuit 22 is connected to the passive component 24 by wire connections 30. The passive component can also be mounted on top, including on the integrated circuit 22.

Со ссылкой на фиг. 4 показан вид в перспективе модуля 10 датчика давления, который содержит крышку 20, прикрепленную к обращенной внутрь поверхности пластины 14 основания. Как описано выше, крышка 20 предпочтительно выполнена из кремния и прикреплена к пластине 14 основания процессом анодной сварки с низким напряжением. Процесс соединения с низким напряжением предотвращает нежелательный эффект дрейфа, который влияет на показания датчика 12 давления. Как показано на фиг. 4, крышка 20 полностью охватывает компоненты, показанные на фиг. 3, и образует герметично уплотненный контейнер для компонентов, чтобы изолировать от и не допустить попадания жидкостей, имеющихся в среде в организме, в модуль 10 датчика давления. Далее на фиг. 4 показано окно 18, которое образует путь сообщения по текучей среде между поверхностью считывания давления мембраны датчика давления (не показана) и средой в организме. Таким образом, с помощью такого датчика давления можно измерять давление, существующее непосредственно в интересующем месте, без попадания жидкостей из окружающей среды внутрь модуля 10 датчика давления. Более того, поскольку датчик давления расположен непосредственно в нужном для проведения измерений месте, устраняется необходимость в заполненных текучей средой катетерах для передачи величин давления на место, где находится обрабатывающая электроника.With reference to FIG. 4 is a perspective view of a pressure sensor module 10 that includes a cover 20 attached to an inwardly facing surface of a base plate 14. As described above, the cover 20 is preferably made of silicon and is attached to the base plate 14 by a low voltage anode welding process. The low voltage connection process prevents an undesired drift effect that affects the readings of the pressure sensor 12. As shown in FIG. 4, cover 20 fully embraces the components shown in FIG. 3, and forms a hermetically sealed container for components to isolate from and prevent the ingress of fluids present in the environment in the body into the pressure sensor module 10. Next, in FIG. 4 shows a window 18 that forms a fluid path between the pressure sensing surface of a pressure sensor membrane (not shown) and the body environment. Thus, using such a pressure sensor, it is possible to measure the pressure existing directly in the place of interest without liquids from the environment entering the pressure sensor module 10. Moreover, since the pressure sensor is located directly in the place necessary for the measurement, the need for fluid-filled catheters to transfer pressure values to the place where the processing electronics is located is eliminated.

Как показано на фиг. 5, рядом с обращенной наружу поверхностью 14В датчика давления находится наружная катушка 32, выставленная относительно внутренней катушки 26 так, чтобы обеспечить эффективную электромагнитную связь между внутренней и наружной катушками. Наружная катушка 32 является многофункциональной в том, что сигнал переменного тока, появляющийся на катушке, можно передать на внутреннюю катушку 26 для преобразования и подачи электроэнергии для работы интегральной схемы 22. Дополнительно, конденсаторы накопления, соединенные с интегральной схемой 22 или находящиеся в ней, можно достаточно зарядить во время передачи сигнала переменного тока, чтобы подавать на интегральную схему 22 рабочее питание в те периоды, когда передача сигнала переменного тока прерывается. Кроме того, наружная катушка 32 выполнена с возможностью принимать сигналы данных, предпочтительно цифровые РЧ сигналы от внутренней катушки 26, которые представляют измерения, выполненные датчиком 12 давления, и которые преобразованы в РЧ сигналы интегральной схемой 22. Соединение и передача РЧ сигналов между внутренней катушкой 26 и наружной катушкой 32 может выполняться способом, который известен специалистам. Кроме того, преобразование данных измерений давления, выполненных датчиком 12 давления, в РЧ сигналы для подачи на внутреннюю катушку 26 также известно специалистам. As shown in FIG. 5, adjacent to the outward facing surface 14B of the pressure sensor is an outer coil 32 aligned with the inner coil 26 so as to provide effective electromagnetic coupling between the inner and outer coils. The outer coil 32 is multifunctional in that the AC signal appearing on the coil can be transmitted to the inner coil 26 for converting and supplying electricity for the operation of the integrated circuit 22. Additionally, the storage capacitors connected to or located in the integrated circuit 22 can it is sufficient to charge during the transmission of the AC signal in order to supply the integrated circuit 22 with operating power during periods when the transmission of the AC signal is interrupted. In addition, the outer coil 32 is configured to receive data signals, preferably digital RF signals from the inner coil 26, which represent the measurements made by the pressure sensor 12, and which are converted into RF signals by the integrated circuit 22. Connection and transmission of RF signals between the inner coil 26 and the outer coil 32 may be performed in a manner that is known to those skilled in the art. In addition, the conversion of pressure measurement data made by the pressure sensor 12 into RF signals for supplying to the internal coil 26 is also known to those skilled in the art.

Как показано на фиг. 6, связанные с наружной катушкой 32 электропроводящие выводы 34 способны передавать сигнал от наружной катушки 32 на подкожную катушку 36. Для установки на черепе подкожная катушка 36 предпочтительно расположена между кожей 38 и костью, которая образует череп 40. Длина выводов 34 позволяет установить модуль 10 датчика давления вдали от черепа в случаях, когда такое расстояние необходимо. Хотя на фиг. 6 это не показано, выводы 34 могут быть свернуты для предотвращения натяжения в тех случаях, кода модуль 10 датчика давления движется относительно расположения подкожной катушки 36 в результате, например, движений тела. Для передачи сигналов давления и питания внешняя катушка 42 может быть установлена временно или полупостоянно на внешней части кожи 38 и в функциональном совмещении с подкожной катушкой 36. Электромагнитная связь между внешней катушкой 42 и подкожной катушкой 36 позволяет передавать между этими катушками питание и сигналы данных. Внешняя катушка 42 электрически соединена с внешним контроллером 44 и принимает от него сигналы данных/питания. Соответственно, конструкция по фиг. 6 может быть охарактеризована как двухступенчатая система передачи данных/питания, в которой передача первой ступени возникает между внешней катушкой 42 и подкожной катушкой 36, а передача второй ступени происходит меду наружной катушкой 32 и внутренней катушкой 26.As shown in FIG. 6, electrically conductive leads 34 connected to the outer coil 32 are capable of transmitting a signal from the outer coil 32 to the subcutaneous coil 36. For installation on the skull, the subcutaneous coil 36 is preferably located between the skin 38 and the bone that forms the skull 40. The length of the leads 34 allows the sensor module 10 to be installed. pressure away from the skull in cases where such a distance is necessary. Although in FIG. 6 is not shown, terminals 34 can be folded to prevent tension in those cases where the pressure sensor module 10 moves relative to the location of the subcutaneous coil 36 as a result of, for example, body movements. To transmit pressure and power signals, the external coil 42 can be installed temporarily or semi-permanently on the outer skin 38 and in functional alignment with the subcutaneous coil 36. The electromagnetic coupling between the external coil 42 and the subcutaneous coil 36 allows power and data signals to be transmitted between these coils. The external coil 42 is electrically connected to the external controller 44 and receives data / power signals from it. Accordingly, the structure of FIG. 6 can be described as a two-stage data / power transmission system in which the transmission of the first stage occurs between the external coil 42 and the subcutaneous coil 36, and the transmission of the second stage occurs between the external coil 32 and the internal coil 26.

Внешний контроллер 44 выполнен с возможностью подавать сигнал питания переменного тока и обмениваться информацией с модулем 10 датчика давления. Внешний контроллер 44 определяет измеренное давление с помощью описанной выше конструкции, соединяющей интегральную схему и катушку, и выводит это давление на экран 46 дисплея. Помимо определения измеренного давления внешний контроллер 44 определяет температуру и другие параметры, передаваемые модулем 10 датчика давления, и выводит информацию об этих параметрах на экран 46 дисплея. Внешний контроллер 44 содержит специализированный датчик давления (не показан) для измерения атмосферного давления. Соответственно, например, при измерении внутричерепного давления внешний контроллер 44 может измерять и выводить на дисплей абсолютное внутричерепное давление или разницу между внутричерепным давлением и атмосферным давлением. Внешний контроллер 44 также может менять интенсивность заряжающих сигналов переменного тока. Параметры устройства датчика давления, такие как коэффициент усиления интегральной схемы и пороговые величины сигналов, например, можно регулировать при необходимости через внешний контроллер 44. The external controller 44 is configured to supply an AC power signal and exchange information with the pressure sensor module 10. The external controller 44 determines the measured pressure using the design described above, connecting the integrated circuit and the coil, and displays this pressure on the display screen 46. In addition to determining the measured pressure, the external controller 44 determines the temperature and other parameters transmitted by the pressure sensor module 10, and displays information about these parameters on the display screen 46. External controller 44 includes a dedicated pressure sensor (not shown) for measuring atmospheric pressure. Accordingly, for example, when measuring intracranial pressure, the external controller 44 may measure and display the absolute intracranial pressure or the difference between intracranial pressure and atmospheric pressure. External controller 44 may also vary the intensity of the AC charging signals. The parameters of the pressure sensor device, such as the gain of the integrated circuit and threshold values of the signals, for example, can be adjusted if necessary through an external controller 44.

Внешний контроллер 44 имеет такой размер, чтобы его можно было удобно держать в руке и, предпочтительно, он содержит внешнюю катушку 42 так, что пользователь может легко установить внешний контроллер 44 рядом со скальпом в том месте, где находится подкожная катушка 36. Когда внешний контроллер 44 обнаруживает, что он находится на удовлетворительном для связи расстоянии от подкожной катушки 36, внешний контроллер 44 передает сигнал питания в течение заранее определенного периода времени и ожидает ответный сигнал от модуля (модулей) 10 датчика давления. Если используется множество модулей датчика давления, модуль (модули) 10 датчика давления можно сконфигурировать для передачи сигналов ответа и параметров и информации последовательно так, чтобы последовательность сигналов одного модуля 10 датчика давления не создавала помех последовательности сигналов от другого модуля 10 датчика давления. Помимо экрана дисплея для визуализации информации внешний контроллер 44 может иметь средства звуковой информации, когда была принятая ожидаемая информация или даже неожиданная информация, например были приняты сигналы ошибки. Другие свойства внешнего контроллера 44 включают способность обрабатывать принятую информацию в выбираемые удобные для пользователя форматы и надежно хранить и передавать беспроводными средствами обработанную параметрическую информацию с соответствующими метками времени и даты. Внешний контроллер 44 может питаться от внутреннего перезаряжаемого источника питания или от сменного источника питания.The external controller 44 is sized so that it can be comfortably held in the hand and, preferably, it contains the external coil 42 so that the user can easily install the external controller 44 near the scalp at the location of the subcutaneous coil 36. When the external controller 44 detects that it is at a communication distance satisfactory from the subcutaneous coil 36, the external controller 44 transmits a power signal for a predetermined period of time and awaits a response signal from the pressure sensor module (s) 10 Nia. If multiple pressure sensor modules are used, the pressure sensor module (s) 10 can be configured to transmit response signals and parameters and information sequentially so that the signal sequence of one pressure sensor module 10 does not interfere with the signal sequence from the other pressure sensor module 10. In addition to the display screen for visualizing information, the external controller 44 may have sound information means when received expected information or even unexpected information, for example, error signals have been received. Other features of external controller 44 include the ability to process received information in selectable user-friendly formats and securely store and transmit wirelessly processed parametric information with appropriate time and date stamps. External controller 44 may be powered by an internal rechargeable power source or by a removable power source.

Рассматриваются и альтернативные варианты осуществления настоящего изобретения, описываемые ниже. Например, внутренняя катушка 26, как показано на фиг. 3, свернута так, чтобы находиться заподлицо и в полном контакте с обращенной внутрь поверхностью 14А, ее можно свернуть в по существу прямоугольную петлю, отходящую от поверхности 14А, как показано на фиг. 7. Кроме того, внутренняя катушка 48 (см. фиг. 7) может быть намотана на ферритовый сердечник (не показан), чтобы ферритовый сердечник концентрировал электромагнитные поля вокруг внутренней катушки 48 для усиления генерирования сигнала в катушке в результате воздействия таких электромагнитных полей. Эффективность соединения между внутренней катушкой 48 и окружающими ее электромагнитными полями заметно улучшается, особенно, если внутренняя катушка 438 намотана на ферритовый сердечник и совмещена с внешней катушкой 42. Использование интегральной схемы и внутренней катушки с ферритовым сердечником в модуле 10 датчика давления позволяет снизить потребление энергии и надежно обрабатывать сигналы. Поскольку внутренняя катушка 48 установлена вокруг интегральной схемы 22 и, предпочтительно, в контакте с ней, общую длину модуля 10 датчика давления можно уменьшить. Иллюстрация обращенной наружу поверхности пластины 14 основания, показывающая окно 18, внутреннюю катушку 48 и датчик 12 давления, приведена на репрезентативном виде сбоку на фиг. 8.Alternative embodiments of the present invention are also described, described below. For example, the inner coil 26, as shown in FIG. 3 is folded so as to be flush and in full contact with the inwardly facing surface 14A, it can be folded into a substantially rectangular loop extending from the surface 14A, as shown in FIG. 7. In addition, the inner coil 48 (see FIG. 7) can be wound around a ferrite core (not shown) so that the ferrite core concentrates electromagnetic fields around the inner coil 48 to enhance signal generation in the coil as a result of exposure to such electromagnetic fields. The efficiency of the connection between the inner coil 48 and the surrounding electromagnetic fields is markedly improved, especially if the inner coil 438 is wound on a ferrite core and aligned with the outer coil 42. Using an integrated circuit and an inner coil with a ferrite core in the pressure sensor module 10 can reduce energy consumption and Reliably process signals. Since the inner coil 48 is mounted around the integrated circuit 22 and preferably in contact with it, the total length of the pressure sensor module 10 can be reduced. An illustration of the outwardly facing surface of the base plate 14, showing the window 18, the inner coil 48, and the pressure sensor 12, is shown in a representative side view in FIG. 8.

На фиг. 9 показано продольное сечение модуля 10 датчика давления, иллюстрирующее сборку, показанную на фиг. 7 и 8. Как указано выше, окно 18 обеспечивает путь сообщения по текучей среде от среды в организме к датчику 12 давления. Как указано выше, внутренняя катушка 48 показана установленной вокруг интегральной схемы 22 для более компактной компоновки внутренних компонентов для уменьшения общей длины модуля 10 датчика давления. In FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the pressure sensor module 10 illustrating the assembly shown in FIG. 7 and 8. As indicated above, window 18 provides a fluid path from the body medium to the pressure sensor 12. As indicated above, the inner coil 48 is shown mounted around the integrated circuit 22 for a more compact arrangement of the internal components to reduce the overall length of the pressure sensor module 10.

На фиг. 10 показан вид в перспективе расположения внутренних компонентов модуля 10 датчика давления с включением аккумуляторной батареи 54, предпочтительно перезаряжаемой аккумуляторной батареи, или устройства накопления энергии большой емкости, такого как конденсатор большой емкости для накопления энергии. Перезаряжаемые аккумуляторные батареи известны и являются надежным долгосрочным источником энергии для поддержки надежной работы модуля 10 датчика давления длительное время без необходимости частой зарядки с помощью переменного электромагнитного поля. In FIG. 10 shows a perspective view of the arrangement of the internal components of the pressure sensor module 10 with a battery 54, preferably a rechargeable battery, or a large-capacity energy storage device such as a large-capacity capacitor for storing energy, turned on. Rechargeable batteries are known and are a reliable long-term source of energy to support the reliable operation of the pressure sensor module 10 for a long time without the need for frequent charging using an alternating electromagnetic field.

На фиг. 11 показано сечение модуля 10 датчика давления, содержащего интегральную схему 2, на которой установлены компоненты 24 схемы, аккумуляторная батарея 54 или устройство накопления энергии большой емкости, которое расположено рядом с пассивным компонентом 24, и эти компоненты окружены внутренней катушкой 48. Компактная компоновка компонентов, показанная на фиг. 11, обеспечивает эффективную работу датчика давления и минимизирует габариты модуля 10 датчика давления.In FIG. 11 is a cross-sectional view of a pressure sensor module 10 comprising an integrated circuit 2 on which circuit components 24, a battery 54 or a large capacity energy storage device that is located adjacent to the passive component 24 are mounted, and these components are surrounded by an internal coil 48. A compact arrangement of components, shown in FIG. 11 ensures efficient operation of the pressure sensor and minimizes the dimensions of the pressure sensor module 10.

Пример применения модуля датчика давления в системе шунта для улучшения лечения гидроцефалииAn example of using a pressure sensor module in a shunt system to improve the treatment of hydrocephalus

Как описано выше, гидроцефалия - это заболевание, согласно которому по целому ряду причин объем СМЖ в голове и мозгу пациента увеличивается, и размер желудочков мозга увеличивается с сопутствующим повышением давления и травмированием мозга. В прошлом для лечения гидроцефалии использовались имплантируемые шунтирующие системы, позволяющие дренировать избыток СМЖ в другую часть тела, например в брюшную полость или в камеру сердца. При дренаже СМЖ в брюшную полость шунт именуют вентрикулоперитонеальным шунтом, а в случае дренажа СМЖ в сердце шунт именуют вентрикулоатриальным шунтом. Как известно, шунтирование означает перемещение биологической жидкости, такой как спинномозговая жидкость, из одного места в другое. В терминах устройства шунт является синонимом катетера (трубки), и поэтому шунт и катетер можно использовать взаимозаменяемо для переноса спинномозговой жидкости из желудочка мозга в другую область тела. В биологии термином "полость" называют внутреннее пространство трубчатой структуры, такой как шунт или катетер. Типично, имплантируемый шунт содержит клапан давления для регулирования расхода СМЖ при регулируемой уставке давления. Клапан может быть фиксированным клапаном давления, в котором расход регулируется при заранее определенной уставке давления, или регулируемым клапаном давления, в котором расход регулируется при уставке давления, которую можно подстраивать на основе физиологических параметров. Клапаны давления известны, например клапаны Strata, выпускаемые компанией Medtronic Inc, и клапаны Sophy® и Polaris®, выпускаемые компанией Sophysa, и поэтому их подробное описание опускается. As described above, hydrocephalus is a disease according to which, for a variety of reasons, the volume of CSF in the patient’s head and brain increases, and the size of the ventricles of the brain increases with a concomitant increase in pressure and trauma to the brain. In the past, implantable shunt systems have been used to treat hydrocephalus, allowing drainage of excess CSF to another part of the body, such as the abdominal cavity or the heart chamber. When CSF is drained into the abdominal cavity, the shunt is called a ventriculoperitoneal shunt, and in the case of CSF drainage in the heart, the shunt is called a ventriculoatrial shunt. As you know, shunting means moving a biological fluid, such as cerebrospinal fluid, from one place to another. In terms of the device, a shunt is a synonym for a catheter (tube), and therefore a shunt and catheter can be used interchangeably to transfer cerebrospinal fluid from the cerebral ventricle to another area of the body. In biology, the term “cavity” refers to the interior of a tubular structure, such as a shunt or catheter. Typically, an implantable shunt includes a pressure valve to control the flow of the CSF at an adjustable pressure setting. The valve may be a fixed pressure valve in which the flow is regulated at a predetermined pressure setpoint, or an adjustable pressure valve in which the flow is regulated at a pressure setpoint that can be adjusted based on physiological parameters. Pressure valves are known, for example, Strata valves manufactured by Medtronic Inc, and Sophy® and Polaris® valves manufactured by Sophysa, and therefore, a detailed description thereof is omitted.

Распространенной причиной отказа шунта является блокирование канала СМЖ в шунте, что может произойти в различных местах в шунте. Например, блокирование может возникнуть на наконечнике шунта (именуемого вентрикулярным катетером 61) где СМЖ входит в шунт, или на клапане давления, или на выходе или в дистальном участке 60 шунта (также именуемом дренажным катетером) в результате роста ткани на катетере, вокруг него или в самом катетере. Для демонстрации желательности полного отслеживания давления в имплантируемой системе шунта иллюстративный вариант осуществления настоящего изобретения, показанный на фиг. 12, включает измерение давления в желудочках мозга и внутри шунта 60, то есть в полости 78 шунта 60. Более конкретно и со ссылками на фиг. 12, шунт 60 содержит клапан 62 регулирования расхода жидкости, первый датчик 64 давления, расположенный на наконечнике 66 желудочкового катетера 61, второй датчик 68 давления (датчик давления выше по потоку), расположенный в шунте 60 между первым датчиком 64 давления и клапаном 62 регулирования расхода жидкости, предпочтительно расположенный рядом с клапаном 62 регулирования расхода жидкости или непосредственно перед и выше по потоку от него, и третий датчик 70 давления (датчик давления ниже по потоку), расположенный в шунте 60 между клапаном 62 регулирования расхода жидкости и дренажным участком 72 катетера, предпочтительно рядом с клапаном 62 регулирования расхода жидкости. Следует понимать, что датчики 74, 68 и 70 имеют конструкцию модуля 10 датчика давления, описанную выше. С точки зрения размещения наконечник 66 предназначен для установки на месте в голове пациента, в котором следует осуществлять отслеживание давления и из которого следует отводить СМЖ, и входные отверстия 65 являются точкой входа или впуска СМЖ в шунт 60. Участок 72 дренажного катетера имеет выпуск 73 и может быть продлен так, чтобы заканчиваться в брюшной полости или в сердце, в зависимости от обстоятельств, и через этот участок осуществляется дренаж СМЖ.A common cause of shunt failure is the blocking of the CSF channel in the shunt, which can occur at various places in the shunt. For example, blockage may occur at the tip of the shunt (called a ventricular catheter 61) where the CSF enters the shunt, or at the pressure valve, or at the exit or distal portion of the shunt 60 (also called a drainage catheter) as a result of tissue growth on the catheter, around it or in the catheter itself. To demonstrate the desirability of fully monitoring the pressure in an implantable shunt system, the illustrative embodiment of the present invention shown in FIG. 12 includes measuring pressure in the ventricles of the brain and inside the shunt 60, that is, in the cavity 78 of the shunt 60. More specifically, with reference to FIG. 12, the shunt 60 comprises a fluid flow control valve 62, a first pressure sensor 64 located on the tip 66 of the ventricular catheter 61, a second pressure sensor 68 (upstream pressure sensor) located in the shunt 60 between the first pressure sensor 64 and the flow control valve 62 a liquid, preferably located adjacent to or directly in front of and upstream of the liquid flow control valve 62, and a third pressure sensor 70 (downstream pressure sensor) located in the shunt 60 between the control valve 62 Bani liquid flow portion and the drainage catheter 72, preferably near the valve 62 regulating the fluid flow. It should be understood that the sensors 74, 68 and 70 have the design of the pressure sensor module 10 described above. From the point of view of placement, the tip 66 is designed to be installed in place in the patient’s head, in which pressure should be monitored and from which the CSF should be removed, and the inlets 65 are the CSF entry or inlet into the shunt 60. The drainage catheter section 72 has an outlet 73 and can be extended so as to end in the abdominal cavity or in the heart, depending on the circumstances, and CSF drainage is performed through this section.

В терминах ухода за пациентом система шунта, имеющая особым образом расположенные три датчика давления, как описано выше, дает однозначную информацию о функционировании системы шунта. Эта информация может быть использована медицинским персоналом или, в случае автоматической системы отслеживания, эта информация может использоваться для включения сигналов тревоги для привлечения внимания лечащего врача. Диаграмма последовательности на фиг. 16 иллюстрирует варианты лечения пациента, основанные на разных показаниях датчика давления, описанных ниже. Диаграмма последовательности на фиг. 16 также может пониматься как способ определения контроллером 44 рабочего состояния шунта 60 и генерирования сообщений об этом состоянии для пациента и/или врача. Сообщения о состоянии могут быть разных типов, например звуковые сигналы, светодиодная световая индикация состояния, или визуальные сообщения на дисплее 46, или сообщения, посылаемые беспроводным способом по сотовой телефонной сети врачу или в больницу.In terms of patient care, a shunt system having three pressure sensors arranged in a special way, as described above, provides unambiguous information about the functioning of the shunt system. This information can be used by medical personnel or, in the case of an automatic tracking system, this information can be used to turn on alarms to attract the attention of the attending physician. The sequence diagram in FIG. 16 illustrates patient treatment options based on different readings of a pressure sensor described below. The sequence diagram in FIG. 16 may also be understood as a method for the controller 44 to determine the operating state of the shunt 60 and generate messages about this condition for the patient and / or doctor. Status messages can be of various types, for example, beeps, LED status lights, or visual messages on display 46, or messages sent wirelessly over a cellular telephone network to a doctor or hospital.

Что касается вариантов лечения пациента, если у пациента появляются симптомы повышения внутричерепного давления, информация от датчиков, считанная контроллером 44 (блок 86), поможет определить источники потенциальной опасности в зависимости от измеренных показателей давления, считанных внешним контроллером 44, который затем определяет вариант действий (блок 87) в соответствии со следующими сценариями, чтобы выдать индикацию или инструкцию по выполнению корректирующих действий:As for the patient’s treatment options, if the patient has symptoms of increased intracranial pressure, information from the sensors read by the controller 44 (block 86) will help determine the sources of potential danger depending on the measured pressure indicators read by the external controller 44, which then determines the option ( block 87) in accordance with the following scenarios, in order to give an indication or instruction for corrective actions:

(А) Все три датчика давления показывают нормальное давление (блок 88) и показания датчика, расположенного в желудочке, колеблются в одном ритме с систолой давления крови (BP). В таких условиях можно заключить, что симптомы пациента не связаны с неправильной работой шунта (блок 90).(A) All three pressure sensors show normal pressure (block 88) and the readings of the sensor located in the ventricle fluctuate in rhythm with the blood pressure systole (BP). Under such conditions, it can be concluded that the patient’s symptoms are not related to the malfunctioning of the shunt (block 90).

(В) Показания датчика 64 давления (также известный как желудочковый датчик давления) повышены относительно показаний двух других датчиков давления (блок 92). В таких условиях можно заключить, что желудочковый катетер заблокирован и поэтому не позволяет избытку СМЖ войти в шунт и стечь в место дренажа. В таком случае желудочковый катетер 61 потребует очистки или замены (блок 94), поскольку потенциально любые каналы шунта могут быть закупорены хороидальным сплетением.(B) The readings of the pressure sensor 64 (also known as the ventricular pressure sensor) are increased relative to the readings of the other two pressure sensors (block 92). Under such conditions, it can be concluded that the ventricular catheter is blocked and therefore does not allow an excess of CSF to enter the shunt and drain into the drainage site. In this case, the ventricular catheter 61 will need to be cleaned or replaced (block 94), since potentially any shunt channels may be blocked by the choroid plexus.

(С) Показания и желудочкового датчика 64 давления и датчика 68 давления повышены относительно показаний датчика 70 давления (блок 96). В этих условиях можно заключить, что клапан 62 неисправен и требует очистки или замены (блок 98), и(C) The readings of both the ventricular pressure sensor 64 and the pressure sensor 68 are increased relative to the readings of the pressure sensor 70 (block 96). Under these conditions, it can be concluded that valve 62 is defective and needs to be cleaned or replaced (block 98), and

(D) Все три датчика давления показывают повышенное давление (блок 100). Это указывает на закупорку дренажного катетера 72, который требует очистки или замены (блок 102).(D) All three pressure sensors indicate increased pressure (block 100). This indicates a blockage of the drainage catheter 72, which requires cleaning or replacement (block 102).

На фиг. 13 показан вид в перспективе полуразреза части шунта 60, к которой прикреплен модуль 10 датчика давления. Шунт 60 может быть изготовлен из любого из множества известных биологически совместимых эластомерных материалов, удовлетворяющих требованиям Управления по надзору за продуктами и лекарствами США, предъявляемым к имплантируемым устройствам. Модуль 10 датчика давления прикреплен к шунту 60 с помощью обжимающей муфты 74, предпочтительно выполненной из того же материала, что и шунт 60. Соответственно, модуль 10 датчика давления остается неподвижным на месте относительно шунта 60, независимо от любых движений шунта 60. Как будет описано ниже, это является важным признаком имплантируемой системы шунта, позволяющим удерживать окно 18 модуля датчика давления строго и постоянно совмещенным с соответствующим отверстием 76 в шунте 60.In FIG. 13 is a half-sectional perspective view of a portion of the shunt 60 to which the pressure sensor module 10 is attached. Shunt 60 may be made from any of a variety of known biocompatible elastomeric materials that meet the requirements of the US Food and Drug Administration for implantable devices. The pressure sensor module 10 is attached to the shunt 60 with a compression sleeve 74, preferably made of the same material as the shunt 60. Accordingly, the pressure sensor module 10 remains stationary in place relative to the shunt 60, regardless of any movements of the shunt 60. As will be described below, this is an important feature of the implantable shunt system, allowing you to keep the window 18 of the pressure sensor module strictly and constantly aligned with the corresponding hole 76 in the shunt 60.

Более конкретно и со ссылками на конфигурацию, показанную на фиг. 14, которая относится к датчикам 68 и 70 давления, для отслеживания давления СМЖ в полости 78, в шунте 60 выполнено отверстие 76, и модуль 10 датчика давления расположен так, что окно 18 постоянно совмещено с отверстием 76, чтобы обеспечить сообщение по текучей среде между шунтом 60 и модулем 10 датчика давления. Соответственно, будет осуществляться непосредственное постоянное и надежное отслеживание давления СМЖ в нужном месте и передаваться на внешнее устройство отслеживания. На фиг. 15А показана конфигурация с тремя датчиками давления, в которой подкожная катушка 80 соединена с датчиком 64 давления в конфигурации, полностью соответствующей показанной на фиг. 6 и описанной выше. Как уже отмечалось, датчики 68 и 70 не связаны с соответствующими подкожными катушками, поскольку такая конфигурация предусматривает расположение датчиков 68, 70 давления достаточно близко к скальпу пациента, чтобы между внешней катушкой 42 и такими датчиками можно было установить удовлетворительный прямой канал связи без необходимости использования подкожных катушек.More specifically and with reference to the configuration shown in FIG. 14, which relates to pressure sensors 68 and 70, for monitoring the pressure of the CSF in the cavity 78, a hole 76 is made in the shunt 60, and the pressure sensor module 10 is positioned so that the window 18 is constantly aligned with the hole 76 to provide fluid communication between shunt 60 and pressure sensor module 10. Accordingly, direct constant and reliable monitoring of the pressure of the CSF in the right place will be carried out and transmitted to an external monitoring device. In FIG. 15A shows a configuration with three pressure sensors in which a subcutaneous coil 80 is connected to a pressure sensor 64 in a configuration that is fully consistent with that shown in FIG. 6 and described above. As already noted, the sensors 68 and 70 are not connected to the corresponding subcutaneous coils, since this configuration provides for the location of the pressure sensors 68, 70 close enough to the patient's scalp so that a satisfactory direct communication channel can be established between the external coil 42 and such sensors without the need for subcutaneous coils.

На фиг. 15В показана конфигурация, в которой датчики 64, 68 и 70 содержат подкожные катушки 80, 82 и 84, соответственно. Каждая из подкожных катушек 80, 82, 84 связана с соответствующей внешней катушкой (не показана) и контроллером 44 способом, полностью совместимым с конфигурацией, показанной и описанной для варианта осуществления на фиг. 6, и который применим для каждого из трех датчиков давления 64, 68 и 70. Вариант осуществления по фиг. 15В предусматривает, что благодаря размещению датчиков 68 и 70 давления канал связи между соответствующими датчиками давления и внешней катушкой 42 будет создан лучше, если использовать соответствующие подкожные катушки 82 и 84. В терминах выбора конструкции внешние катушки, связанные с датчиками 64, 68, 70 давления, можно соединять с отдельным соответствующим контроллером или контроллером сигналов, что вполне по силам специалистам. Аналогично, для связи со всеми тремя подкожными катушками 80, 82, 84 можно использовать единственную внешнюю катушку 42 или, альтернативно, могут быть использованы три внешних катушки, каждая одна из катушек используется с соответственной подкожной катушкой, что находится в пределах возможностей специалиста в данной области техники. In FIG. 15B shows a configuration in which sensors 64, 68, and 70 comprise subcutaneous coils 80, 82, and 84, respectively. Each of the subcutaneous coils 80, 82, 84 is connected to a corresponding external coil (not shown) and to the controller 44 in a manner completely compatible with the configuration shown and described for the embodiment of FIG. 6, and which is applicable to each of the three pressure sensors 64, 68, and 70. The embodiment of FIG. 15B provides that by arranging the pressure sensors 68 and 70, a communication channel between the respective pressure sensors and the external coil 42 will be better created if appropriate subcutaneous coils 82 and 84 are used. In terms of design choice, external coils associated with the pressure sensors 64, 68, 70 , can be connected to a separate appropriate controller or signal controller, which is quite within the capabilities of specialists. Similarly, for communication with all three subcutaneous coils 80, 82, 84, a single external coil 42 can be used or, alternatively, three external coils can be used, each one of the coils being used with a corresponding subcutaneous coil, which is within the capabilities of a person skilled in this field technicians.

Ссылаясь на фиг. 15С, показан вариант осуществления, в котором датчики 64, 68 и 70 давления используют соответствующие наружные катушки 81, 83 и 85, соответственно, которые связаны с подкожными катушками 80, 82 и 84, соответственно. В таких случаях работа варианта осуществления по фиг. 15С полностью соответствует конфигурации, показанной и описанной для варианта осуществления на фиг. 6, и которая применима к каждому из трех датчиков 64, 68, 70 давления. Необязательно, с внешним контроллером 44 можно беспроводными средствами связать удаленный контроллер (не показан) и обеспечить возможность отслеживания и управления имплантируемой системой шунта из положения, удаленного от контроллера 44.Referring to FIG. 15C, an embodiment is shown in which pressure sensors 64, 68 and 70 use respective external coils 81, 83 and 85, respectively, which are connected to subcutaneous coils 80, 82 and 84, respectively. In such cases, the operation of the embodiment of FIG. 15C is fully consistent with the configuration shown and described for the embodiment of FIG. 6, and which is applicable to each of the three pressure sensors 64, 68, 70. Optionally, a remote controller (not shown) can be wirelessly coupled to the external controller 44 and enabled to track and control the implantable shunt system from a position remote from the controller 44.

Ссылаясь на фиг. 17, показан вид в перспективе полуразреза модуля 10 датчика давления, который выполняет функцию датчика 64 давления, как показано по меньшей мере на фиг. 12 и 15А-15С. Расположенный коаксиально внутри шунта 60 на наконечнике 66 желудочкового катетера 61 модуль 10 датчика давления измеряет давление жидкости на наконечнике 66 через окно 18, которое совмещено с отверстием 76 в шунте 60. Наконечник 66 уплотнен и модуль 10 датчика давления достаточно мал и встроен в шунт 60 так, чтобы во время введения шунта 60 он не смещал ткань мозга больше, чем это делает шунт, не содержащий модуля 10 датчика давления. Как показано на фиг. 17, полость 78 не доходит до модуля 10 датчика давления и СМЖ входит в шунт 60 через отверстия 65. Соответственно, за исключением окна 18 модуль 10 датчика давления полностью изолирован от СМЖ и содержимого шунта 60. Более того, конфигурация по фиг. 17 позволяет измерять давление жидкости в мозгу снаружи от желудочкового катетера 61, не блокируя поток жидкости в полости 78. В случае если отверстия 65 окажутся заблокированными тканью или остатками органических веществ, СМЖ перестанет затекать в полость 78 и модуль 10 датчика давления измерит более высокое давление, чем датчик 68 давления выше по потоку.Referring to FIG. 17 is a half-sectional perspective view of a pressure sensor module 10 that functions as a pressure sensor 64, as shown in at least FIG. 12 and 15A-15C. Located coaxially inside the shunt 60 on the tip 66 of the ventricular catheter 61, the pressure sensor module 10 measures the fluid pressure on the tip 66 through the window 18, which is aligned with the hole 76 in the shunt 60. The tip 66 is sealed and the pressure sensor module 10 is small enough and integrated into the shunt 60 so so that during the introduction of the shunt 60 it does not displace the brain tissue more than the shunt does not contain the module 10 of the pressure sensor. As shown in FIG. 17, the cavity 78 does not reach the pressure sensor module 10 and the CSF enters the shunt 60 through the holes 65. Accordingly, with the exception of the window 18, the pressure sensor module 10 is completely isolated from the CSF and the contents of the shunt 60. Moreover, the configuration of FIG. 17 allows you to measure the fluid pressure in the brain outside the ventricular catheter 61 without blocking the fluid flow in the cavity 78. If the holes 65 are blocked by tissue or residues of organic matter, the CSF will stop flowing into the cavity 78 and the pressure sensor module 10 will measure a higher pressure, than the pressure sensor 68 upstream.

Кроме того, наружная катушка 81, которая функционирует с учетом размещения и работы как наружная катушка 32 показанная на фиг. 6, прижата к модулю 10 датчика давления и встроена в часть желудочкового катетера 61 шунта 60. Выводы 34 можно прикрепить к внутренней поверхности полости 78 или к внешней поверхности желудочкового катетера 61 или встроить в шунт для обеспечения гладкого профиля без выступов. Наружная катушка 81 электрически соединена с подкожной катушкой 80, а катушка 80 соединена электромагнитной связью с внешней катушкой 42, как показано на фиг. 15С. Как было описано выше, контроллер 44 выполнен с возможностью подавать питание на модуль 10 датчика давления и принимать данные, такие как показания датчика давления от модуля 10 датчика давления. In addition, the outer coil 81, which functions in consideration of placement and operation as the outer coil 32 shown in FIG. 6, is pressed against the pressure sensor module 10 and is integrated into the portion of the ventricular catheter 61 of the shunt 60. The findings 34 can be attached to the inner surface of the cavity 78 or to the outer surface of the ventricular catheter 61 or integrated into the shunt to ensure a smooth profile without protrusions. The outer coil 81 is electrically connected to the subcutaneous coil 80, and the coil 80 is electromagnetically coupled to the outer coil 42, as shown in FIG. 15C. As described above, the controller 44 is configured to supply power to the pressure sensor module 10 and receive data, such as readings from the pressure sensor from the pressure sensor module 10.

Хотя выше были описаны различные варианты осуществления системы, изобретение не ограничивается этими вариантами осуществления, а скорее охватывает все модификации, альтернативы и эквиваленты, подпадающие под объем и сущность изобретения. Поскольку, не выходя из объема и сущности изобретения, можно выполнить много различных вариантов осуществления, изобретение заключено в приложенной формуле изобретения.Although various embodiments of the system have been described above, the invention is not limited to these embodiments, but rather covers all modifications, alternatives, and equivalents falling within the scope and spirit of the invention. Since, without departing from the scope and essence of the invention, it is possible to perform many different embodiments, the invention is enclosed in the attached claims.

Claims

1. An implantable pressure sensor system comprising:
a pressure sensor module configured to be placed at a given implantation site in which pressure should be measured,
a base plate having first and second opposite sides, said base plate having a pressure input port extending between said first and second sides, said pressure sensor module is mounted on a first side of the base plate, the pressure sensor module includes a pressure sensor located on the input port and configured to measure the pressure existing in the input port, and thereby provide a pressure signal corresponding to such a measured pressure
an electronic circuit mounted on the first side of the base plate, and electrically connected to the pressure sensor module, and configured to process the pressure signal,
an internal coil mounted on a first side of the base plate and electrically connected to the electronic circuit, said internal coil being configured to receive a power signal for supplying electricity to at least the electronic circuit and transmit a data signal corresponding to the pressure signal, and
a cover attached to the first side of the base plate so as to provide a hermetically sealed housing for said sensor module, electronic circuitry, and internal coil.

2. The pressure sensor system according to claim 1, further comprising an outer coil having first and second coils, said first coil being arranged to be placed on the second side of the base plate next to the inner coil to provide electromagnetic coupling between them, said second coil being located remotely from the first coil and made with the possibility of installation under the skin near the skull of the patient and made with the possibility of receiving data signals and power from an external coil located near the second swarm coil.

3. The pressure sensor system according to claim 2, further comprising an external controller unit connected to an external coil, wherein said external coil is in electromagnetic communication with the external coil, said external controller unit is configured to at least receive data signals generated by the module pressure sensors corresponding to the measured pressure at the implantation site, and provide power signals to power the electronic circuit.

4. The pressure sensor system according to claim 1, in which the base plate contains a non-conductive material.

5. The pressure sensor system according to claim 4, in which the non-conductive material contains glass.

6. The pressure sensor system according to claim 5, in which the glass is selected from the group consisting of Pyrex, Borofloat and SD-2 glass.

7. The pressure sensor system according to claim 1, in which the cover contains glass or silicon, adapted for anodic welding with a base plate.

8. The pressure sensor system according to claim 1, in which the pressure sensor comprises a pressure sensing element comprising a membrane in fluid communication with the input port.

9. The pressure sensor system of claim 8, in which the membrane is selected from the group comprising capacitive and piezoelectric material.

10. The pressure sensor system according to claim 9, in which the membrane is coated with silicone gel to isolate the membrane from contact with biological fluids.

11. The pressure sensor system of claim 1, wherein the data signals are transmitted using RF transmissions.

12. The pressure sensor system according to claim 1, wherein said inner coil is wound on a ferrite core.

13. The pressure sensor system of claim 3, wherein the external controller comprises an atmospheric pressure sensor, wherein the external controller is configured to measure a difference between atmospheric pressure and the pressure measured by the pressure sensor module.

14. The pressure sensor system of claim 13, wherein the external controller comprises a display for displaying a pressure measured by a pressure sensor module and a difference between atmospheric pressure and a pressure measured by a pressure sensor module.

15. A two-stage data and power transmission system for use with an implantable pressure sensor, comprising:
a pressure sensor module configured to be placed at a predetermined implantation site in which pressure is to be measured, wherein the pressure sensor module includes an internal coil connected to an electronic circuit associated with said sensor module,
an implantable external coil having a first coil located outside the pressure sensor module next to the internal coil to provide electromagnetic communication with it, and a second coil made with the possibility of subcutaneous placement next to the patient’s skull, while the said external coil provides data and power supply of the first stage between said inner coil and an outer coil, and
an external coil connected to an external controller, wherein said external coil is arranged to be located outside the patient and provides electromagnetic coupling to a second coil, said controller is configured to provide power and data signals for said pressure sensor module, said external coil provides power transmission and second stage data between said outer coil and said outer coil.