WO2006122750A1

WO2006122750A1 - Implantierbarer blutdrucksensor

Info

Publication number: WO2006122750A1
Application number: PCT/EP2006/004612
Authority: WO
Inventors: Elmar Just; Peter Woias; Friedhelm Beyersdorf; Stephan Reichelt; Armin Werber; Hans Zappe
Original assignee: Universitätsklinikum Freiburg
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2006-11-23
Also published as: DE102005035022A1

Abstract

Beschrieben wird ein implantierbarer Blutdrucksensor zum Erfassen des Blutdruckes innerhalb eines menschlichen oder tierischen Blutgefässes. Der Blutdrucksensor zeichnet sich dadurch aus, dass ein elastisches Mittel (3) vorgesehen ist, das zumindest abschnittsweise unmittelbar auf einem Außenwandbereich (2) des Blutgefässes (1) applizierbar ist, dass das elastische Mittel eine elastische Dehnbarkeit aufweist, so dass das Mittel entsprechend einer blutdruckbedingten Durchmesseränderung des Blutgefässes deformiert wird, und dass am Mittel wenigstens ein Sensor (4) vorgesehen ist, der den Grad der Deformation des Mittels erfasst.

Description

Implantierbarer Blutdrucksensor

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf einen implantierbaren Blutdrucksensor zum Erfassen des Blutdruckes innerhalb eines menschlichen oder tierischen Blutgefässes.

Stand der Technik

Die konventionelle Blutdruckmessung bei einem Patienten erfordert nach der Methode von Riva-Rocci die Druckpulse des Herzens, also die Messbarkeit von systolischem und diastolischem Druck. Die Blutdruckmessung nach Riva-Rocci ist ein externes, am Patienten durchzuführendes Diagnoseverfahren. Dabei legt ein zu behandelnder Arzt dem Patienten, zumeist im Oberarmbereich, eine dilatierbare Manschette um, die mit einem Stethoskop verbunden ist. Über das Stethoskop nimmt der Arzt die durch die Blutströmung hervorgerufenen Korotkov-Töne wahr, welche den systolischen und diastolischen Blutdruck angeben. Es liegt auf der Hand, dass eine Langzeitmessung bzw. eine Dauerüberwachung des Blutdruckes bei einem Patienten mit dieser Methode kaum möglich ist. Selbst automatisierte, auf der konventionellen Blutdruckmethode basierende, extern anzubringende Blutdruckmesssysteme schränken den normalen Tagesablauf eines zu überwachenden Patienten stark ein. Dennoch gilt es bei einer großen Anzahl von an Bluthochdruck leidenden Personen, deren statistischer Anteil auf immerhin 10 Prozent geschätzt wird, kontinuierliche Langzeitblutdruckmessungen durchzuführen. Mit Hilfe dieser Hypertonieüberwachung kann bei Patienten die kontrollierte Verabreichung entsprechender Medikamente bewerkstelligt werden. Hinzu kommt, dass in bestimmten Fällen bei Patienten, die über eine implantierte Herz-Assist-Pumpe verfügen, die bisherigen Verfahren versagen. Aufgrund des laminaren Auswurfes der Blutpumpe entfallen die arteriellen Pulswellen welche die Korotkov-Töne verursachen. Die Messbarkeit des Blutdruckes nach der Riva-Rocci- Methode ist damit unmöglich. In diesen Fällen bleibt als einziger Weg zur Blutdruckmessung das Legen eines Katheters zur intraarteriellen Blutdruckmessung, die jedoch ausschließlich in intensiv medizinischer Umgebung erfolgen kann. Eine derartige Blutdruckmessung bedeutet für den Patienten nicht nur ein erhöhtes Gefahrenpotential, vielmehr stellt diese Untersuchungspraxis eine erhebliche Unannehmlichkeit für den Patienten dar. So muss der Patient für die gesamte Messzeit im Krankenbett verbleiben, ein Umstand der darüber hinaus hohe Kosten verursacht.

Alternative Vorschläge, die sich jedoch derzeit noch in der Entwicklung befinden, basieren auf der Blutdruckmessung innerhalb der Blutgefässe mit Hilfe geeignet ausgebildeter Drucksensoren, d.h. die Blutdruckmessung erfolgt innerhalb der Blutströmung Das bedeutet, dass ein Fremdkörper in die Blutbahn einzubringen ist, der den natürlichen Blutfluss unabdingbar beeinträchtigt. Ferner bedeutet eine derartige Implantation ein erhöhtes Risiko für den Patienten.

Nicht zuletzt aufgrund der großen Anzahl unter Hypertonie (Bluthochdruck) leidender Menschen besteht der Wunsch nach einer Möglichkeit der Blutdruckmessung, die einerseits die Bewegungsfähigkeit des Patienten wenig bis überhaupt nicht beeinträchtigt und darüber hinaus eine exakte Blutdruckmessung selbst in Fällen, in denen keine arteriellen Pulswellen längs der Blutströmung auftreten, ermöglicht.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen implantierbaren Blutdrucksensor zum Erfassen des Blutdruckes innerhalb eines menschlichen oder tierischen Blutgefässes derart weiterzubilden, dass einerseits eine zuverlässige Blutdruckmessung ermöglicht wird, andererseits jedoch ein für den Patienten erhöhtes Gefahrenpotential weitgehend ausgeschlossen werden kann.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Beschreibung insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.

Im Gegensatz zu den bis anhin bekannten Ansätzen, nämlich Blutdrucksensoren innerhalb eines Blutgefässes zu Zwecken der Blutdruckmessung zu implantieren, sieht der lösungsgemäße, implantierbare Blutdrucksensor ein elastisches Mittel vor, das zumindest abschnittsweise unmittelbar auf einem Außenwandbereich des Blutgefässes applizierbar ist. Das elastische Mittel weist eine elastische Dehnbarkeit derart auf, so dass das Mittel entsprechend einer blutdruckbedingten Durchmesseränderung des Blutgefässes mit deformiert wird. Ein mit dem Mittel mittel- oder unmittelbar verbundener Sensor erfasst den Grad der Deformation, der letztlich mit dem innerhalb des Blutgefässes vorherrschenden Blutdruck korreliert ist.

In besonders vorteilhafter weise verfügt das elastische Mittel über eine elastische Dehnbarkeit, die weitgehend der elastischen Dehnbarkeit der Blutgefässwand entspricht oder sogar größer ist, so dass das Blutgefäss weitgehend keinen äußeren mechanischen Zwang ausgesetzt ist, um letztlich auch zu gewährleisten, dass sich in Folge des implantierten Blutdrucksensors möglicherweise auftretende und ungünstig auswirkende physiologische Effekte auf die Blutströmung ausgeschlossen werden können.

Mit der lösungsgemäßen implantierbaren Vorrichtung kann, ohne das Blutgefäss zu verletzen, von außen die elastische Dehnung des Blutgefässes bzw. der Blutgefässwand gemessen werden, die mit dem Blutdruck korreliert. Um die mit Hilfe des Sensors physikalisch erfassten Dehnungsgrößen mit den tatsächlich innerhalb des Blutgefässes vorherrschenden Druckwerten zu korrelieren, bedarf es einer vorherigen Kalibrierung der sensoriell erfassten Dehnungsgrößen mit aktuell vorherrschenden Blutdruckwerten, die beispielsweise im Rahmen konventioneller Methoden erfassbar sind. So lassen sich nach einmaliger Kalibrierung der an der Blutgefässaussenwand sensoriell erfassten Dehnungsgrößen, die auf Durchmesseränderungen der Gefässwand zurückzuführen sind, sowohl statische Blutdruckwerte als auch Blutdruckwerte nach Riva-Rocci, d.h. den systolischen und diastolischen Blutdruckwert, ermitteln.

Zur Verarbeitung der seitens des am elastischen Mittel vorgesehenen Sensors erfassten Dehnungsgrößen sieht eine bevorzugte Ausführungsform eine gleichfalls implantierbare Auswerteeinheit vor, die mit dem Sensor zur Sensordatenübertragung verbunden ist und zugleich über eine Energiequelle und vorzugsweise über eine zusätzliche Speichereinheit der erfassten Sensordaten verfügt. Je nach Ausgestaltung der Auswerteeinheit, der Energiequelle sowie auch der Speichereinheit können optional die intrakorporal erfassten Sensorwerte telemetrisch mit Hilfe eines extrakorporal vorgesehenen Auslesegerätes abgefragt werden. So bietet es sich beispielsweise an, die Energiequelle als Impedanz auszubilden, die mit einer extrakorporalen Impedanz wechselwirkt und über die einerseits der intrakorporal vorgesehenen Energiequelle kontaktlos Energie zugeführt werden kann und über die andererseits die intrakorporal erfassten Sensordaten direkt nach außen abfragbar sind.

Wie die weiteren Ausführungen unter Bezugnahmen auf die nachfolgenden Figuren zeigen, sieht eine bevorzugte Ausführungsform als elastisches Mittel, das an der Blutgefässaußenwand appliziert wird und in der Lage ist, die Blutdruck abhängigen Durchmesserschwankungen des Blutgefässes möglichst widerstandsfrei, d.h. ohne nennenswerte Druckausübung auf das Blutgefäss, zu folgen, eine ringförmig ausgebildete Geometrie vor, mit einer dem Blutgefäss zugewandten Ringinnenseite, deren Innendurchmesser im nicht deformierten Zustand in etwa dem Außendurchmesser des Blutgefässes im entspannten Zustand entspricht. Das ringförmig ausgebildete elastische Mittel ist im einfachsten Fall bandförmig ausgebildet und umschliesst das Blutgefäss in einem Teilbereich längs seines vollständigen Umfangsrandes. Selbstverständlich ist das Material, aus dem das elastische Mittel ausgebildet ist, aus biokompatiblem, elastischem Kunststoff gewählt, beispielsweise aus biokompatiblem Silikonmaterial, dessen Materialdicke und Konsistenz in geeigneter Weise zu wählen sind, um die geforderten an die Blutgefässwand angepaßten elastischen Dehnungseigenschaften zu erhalten.

Ebenso stehen zur Erfassung der Dehnbarkeit mehrere alternative Sensorvarianten zur Verfügung, beispielsweise Dehnungsmessstreifen, die in das elastische Mittel oder an einer Oberfläche des elastischen Mittels integriert bzw. appliziert sind. Ebenso können längs des elastischen Mittels als Kondensatorplatten bzw. als Induktivitäten wirkende Elektrodenstrukturen aufgebracht sein, die in Abhängigkeit ihres Dehnungszustandes unterschiedliche kapazitive oder induktive Eigenschaften annehmen. Schließlich ist es denkbar, das elastische Mittel schlauchartig oder in Form eines Toroids auszubilden, das das Blutgefäss gleichfalls ringartig umgibt, und in dessen Schlauchvolumen bzw. Toroidvolumen ein Fluid mit vorgebbaren Fülldruck eingebracht ist, dessen innerer Fülldruck sensoriell erfassbar ist.

Der lösungsgemäß ausgebildete implantierbare Blutdrucksensor kann in einer vorteilhaften Weise in Kombination mit einer Neurostimulation oder Dosierungseinheit von Medikamenten eingesetzt werden, deren Mengendosierung und Verabreichungshäufigkeit bei Auftreten der Hypertonie, d.h. übermäßigem Bluthochdruck direkt geregelt werden kann.

Auch ist es möglich, die Blutdruckmessvorrichtung ausschließlich zu Zwecken einer kurzfristigen Sensoraktivierung und gleichzeitigen Sensordatenabfrage auszubilden, ohne das Vorsehen einer implantierbaren Auswerte- und Speichereinheit, sondern lediglich mit einem mit dem elastischen Mittel verbundenen resistivem, kapazitivem oder induktivem Sensor, der mit wenigstens einer Kapazität und/oder Induktivität verbunden ist, die mit Hilfe einer extrakorporal vorgesehenen elektromagnetischen Impedanz aufladbar ist, wobei der Sensor ausschließlich in Gegenwart einer extrakorporal vorgesehenen elektromagnetischen Impedanz aktivierbar ist. Zugleich dient die extrakorporal vorgesehene elektromagnetische Impedanz als Auslesegerät für die am Sensor anfallenden Sensorsignale bzw. Daten, die im Weiteren extrakorporal nach vorheriger entsprechender Kalibrierung mit Blutdruckwerten korreliert werden können.

Mittels der neuartigen implantierbaren Blutdruckmesseinrichtung ist es erstmals möglich, den Blutdruck über einen langen Zeitraum zu überwachen und gegebenenfalls zu protokollieren, ohne dabei unangenehm für den jeweiligen Patienten in Erscheinung zu treten. Im Gegensatz zu intraarteriell implantierten Sensoren und deren erhöhtem Gefahrenpotential belässt der lösungsgemäß vorgeschlagene implantierbare Blutdrucksensor die Blutbahn innerhalb des Blutgefässes vollkommen unbeschadet. Darüber hinaus kann der lösungsgemäße Blutdrucksensor an einer leicht zugänglichen Stelle am Körper implantiert werden, vorzugsweise während einer ohnehin durchzuführenden Operation.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform weist der erfindungsgemäße Blutdrucksensor am elastischen Mittel zusätzlich wenigstens einen weiteren Sensor zur Erfassung zumindest eines weiteren Vitalparameters, insbesondere zur Erfassung der Blut-Sauerstoffsättigung, auf. Zur Bestimmung der Blut-Sauerstoffsättigung haben sich hierbei Sensoren, die nach dem bekannten Prinzip der Pulsoximetrie arbeiten, als besonders geeignet erwiesen.

Die Pulsoximetrie ist als ein Verfahren zur Ermittlung der Sauerstoffsättigung mittels der Lichtabsorption bei Durchleuchtung der Haut (percutan) bekannt. Die Messung erfolgt bekanntermaßen mit einem aufsteckbaren Sensor (Clip) an einem leicht zugänglichen Körperteil, vorzugsweise an einem Finger, Zeh oder am Ohrläppchen. Über den Clip wird neben der Sauerstoffsättigung auch der Puls in den kleinsten Blutgefässen (Kapillaren) erfasst. Der Clip hat auf der einen Seite zwei jeweils in einem definierten (Infra-)Rot-Bereich leuchtende Lichtquellen, auf der anderen einen für das von den Lichtquellen jeweils ausgesandte Licht sensitiven Fotosensor. Durch die unterschiedlichen Absorptionseigenschaften des mit Sauerstoff gesättigten Hämoglobins (OaHb) und des nicht mit Sauerstoff gesättigten Hämoglobins (Hb), wird das jeweils durchstrahlende Licht abhängig von der aktuell vorliegenden Sauerstoffsättigung des Hämoglobins vom Blut unterschiedlich absorbiert, was mit dem Fotosensor erfasst werden kann. Gemessen werden typischerweise drei Werte, die Absorption des Lichts im 660 nm-Bereich, im 940 nm-Bereich und zur Eichung ohne die Strahlung der Messlichtquellen, die Absorption nur mit Umgebungslicht. Anhand eines Vergleichs der Messergebnisse mit Referenzwerten kann die Blut- Sauerstoffsättigung, d.h. der prozentuale Anteil des mit Sauerstoff gesättigten Hämoglobins im Blut, ermittelt werden. Übliche Werte liegen beim gesunden Menschen zwischen 96% und 98%.

Im vorliegen Fall wird der Pulsoximetrie-Sensor in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Blutdrucksensor allerdings intrakorporal angewendet. Vorzugsweise sind hierfür an dem aus transparentem elastischen Material bestehenden ringförmigen Mittel zwei nebeneinander liegende lichtemittierende Dioden (LED's) sowie dazu diametral gegenüberliegend ein Lichtdetektor jeweils nahe oder an der Ringinnenfläche des Mittels angebracht. Eine erste Diode sendet Licht mit Wellenlänge von 660 nm (rot) und eine zweite Diode Licht mit einer Wellenlänge von 940 nm (infrarot) aus und der Lichtdetektor ist für diese Wellenlängen sensitiv. Die von einer Steuereinheit angesteuerten Dioden arbeiten im Pulsbetrieb bei einigen Hundert Hertz, so dass am Lichtdetektor nur jeweils die Intensität des durch das Blutgefäss transmittierten Lichtanteils einer Wellenlänge detektiert wird. Das Lichtdetektorsignal wird anschließend an die Auswerteinheit übermittelt und dort ausgewertet. Aus dem Verhältnis der variablen Intensitätsanteile für beide Wellenlängen ermittelt die Auswerteeinheit in bekannter Weise die Anteile der zwei Hämoglobin-Fraktionen (O₂Hb und Hb), und daraus schließlich die Blut- Sauerstoffsättigung.

Sowohl aus den Messdaten des Blutdrucksensors als auch aus den Messdaten des Sensors zur Erfassung der Blut-Sauerstoffsättigung kann zudem jeweils die Herzfrequenz (Puls) bestimmt werden. Neben dem Vorteil, dass damit ein weiterer Vitalparameter erfasst und damit überwacht werden kann, bietet sich durch die redundante Erfassung der Herzfrequenz die ideale Möglichkeit eine gegenseitige Funktionskontrolle der Sensoren bzw. eine Gütebewertung der erfassten Messdaten vorzunehmen (interne Referenz). Die Erweiterung der mit dem erfindungsgemäßen Blutdrucksensor erfassbaren Vitalparameter (Blut-Sauerstoffsättigung und Herzfrequenz) stellt bei der Dauerüberwachung von Patienten, insbesondere bei kardiovaskulären Risikopatienten, einen entscheidenden diagnostischen Vorteil dar und ermöglicht damit eine deutliche Verbesserung der entsprechenden Therapie. Im Rahmen von Lanqzeitüberwachungen bietet der Blutdrucksensor mit einem Sensor zur Erfassung der Blut-Sauerstoffsättigung einen erhöhten Lebenskomfort und ein geringeres Risiko der Fehldiagnose aufgrund von Messartefakten. Die patientengerechte Langzeitüberwachung des Blutdruckes mit weiteren Vitalparametern wie der Blutsauerstoffsättigung und der Herzfrequenz ist insbesondere bei geplanter Herztransplantation, schwerster Herzinsuffizienz und pulmonaler Hypertonie medizinisch relevant. Ein derartiger implantierbarer Blutdrucksensor ist insbesondere dann einfach einsetzbar, wenn ein Patient ohnehin operiert werden müsste, etwa beim Anlegen von Bypässen oder der Implantation von Herzschrittmachern. Bei Patienten, bei denen der Blutdrucksensor nicht bei einer ohnehin geplanten Operation eingesetzt werden kann, könnte dieses an einer leicht zugänglichen Stelle, etwa der Hals- oder der Beinarterie eingesetzt werden.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a, b perspektivische Ansicht sowie Querschnittsdarstellung durch einen um ein Blutgefäss ringförmig ausgebildeten und angeordneten Blutdruckmesssensor,

Fig. 2a, b perspektivische Ansicht sowie Querschnittsdarstellung durch einen schlauchförmig ausgebildeten Blutdrucksensor, sowie Fig. 3 perspektivische Ansicht auf einen Doppelkammer-schlauchförmigen

Blutdrucksensor mit Drucksensor und Mikropumpe.

Fig. 4 perspektivische Ansicht sowie Querschnittsdarstellung durch einen um ein Blutgefäss ringförmig ausgebildeten und angeordneten Blutdruckmesssensor mit zwei Leuchtdioden und einem Lichtdetektor.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit

In Figur 1a ist eine perspektivische Ansicht eines Blutgefässabschnittes 1 dargestellt, an dessen Außenwand 2 ein ringförmig ausgebildetes Mittel 3 angebracht ist, das das Blutgefäss 1 in Umfangsrichtung vollständig umfaßt. Das ringförmig ausgebildete Mittel 3 besteht aus einem elastischen Material, dessen elastische Dehnbarkeit derart gewählt ist, dass sie gleich oder kleiner der elastischen Dehnbarkeit des Blutgefässes 1 ist. Auf diese Weise soll sichergestellt werden, dass das eng an der Blutgefässaußenwand 2 anliegende elastische Mittel 3 den durch den im Inneren des Blutgefässes 1 vorherrschenden Blutdruck aufgeprägten Blutgefässdurchmesser nicht oder nicht wesentlich verändert, d.h. die sich durch den inneren Blutdruck ergebende äußere Form des Blutgefässes 1 soll durch das außenwandig aufsitzende elastische Mittel 3 nicht oder nicht wesentlich beeinträchtigt werden. Andererseits gilt es, das elastische Mittel 3 in Form und nach entsprechender Materialwahl so auszubilden, dass eine durch Blutdruckänderung hervorgerufene Blutgefässdurchmesseränderung gleichfalls vom elastischen Mittel 3 mit ausgeführt wird.

Das ringförmig elastische Mittel 3 umfasst das Blutgefäss 1 bandförmig und weist eine dem Blutgefäss 1 zugewandte Innenfläche 31 auf (siehe auch die in Figur 1 b dargestellte Querschnittsdarstellung, die einen Schnitt durch das Blutgefäss samt elastischem Mittel 3 zeigt). Die Innenfläche 31 des elastischen Mittels 3 liegt bündig an der Außenwand 2 des Blutgefässes 1 auf. Nur aus Gründen einer zeichnerisch besseren Darstellung ist im Querschnittsbild gemäß Figur 1 b zwischen der Innenfläche 31 und der Außenwand 2 des Blutgefässes 1 ein Abstand dargestellt, den es jedoch bei einer realen Ausbildung des Blutdrucksensors zu vermeiden gilt, zumal es darum geht, Dehnungsvorgänge des Blutgefässes 1 nahezu vollständig vom elastischen Mittel 3 zu erfassen.

Das ringförmig ausgebildete elastische Mittel 3 weist eine Banddicke d auf, die gross genug gewählt ist, um im Inneren des bandförmig ausgebildeten Mittels 3 eine Sensoreinheit 4 zu integrieren, mit der es möglich ist, Dehnungsänderungen innerhalb des elastischen Mittels 3 sensoriell zu erfassen. Zwar ist es grundsätzlich möglich, die Sensoreinheit 4 auch auf Außenfläche 32 zu plazieren, wie es beispielsweise aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 hervorgeht, doch hat eine vollständige Integration des Sensors 4 innerhalb des aus biokompatiblen Material gefertigten elastischen Mittels 3 den Vorteil, dass die Sensoreinheit selbst aus nicht biokompatiblem Materialien gefertigt sein muss, zumal sie vollständig innerhalb des elastischen Mittels 3 gekapselt ist.

Als bevorzugte, den Dehnungszustand des elastischen Mittels 3 erfassende Sensoren eignen sich Dehnungsmessstreifen, kapazitiv oder induktiv sensible Elektrodenstrukturen, beispielsweise in Form einer interdigitalen Elektrodenanordnung oder eine mäanderförmig ausgebildete Elektrodenstruktur, deren Impedanz bei Formveränderung ebenfalls eine sich messtechnisch erfassende Änderung bewirkt.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die an der Sensoreinheit 4 generierten Sensorsignale bzw. Sensordaten einer Auswerteeinheit 5 zugeführt, die vorzugsweise gemeinsam mit der Sensoreinheit 4 innerhalb des elastisch ausgebildeten Mittels 4 integriert ist. Die Auswerteeinheit 5 vermag die von der Sensoreinheit 4 generierten Sensordaten in tatsächliche Blutdruckwerte umzuwandeln, die zu Zwecken einer Abspeicherung einer ebenfalls im elastischen Mittel 4 integrierten Speichereinheit 6 abgespeichert werden. Schließlich ist eine Energiequelle 7 vorzugsweise innerhalb des elastischen Mittels 4 integriert, die zur Stromversorgung der für die Blutdruckwerte erfassenden Sensor-, Auswerte- und Speichereinheit erforderlich ist. Die Energiequelle 7 ist vorzugsweise als elektromagnetische Impedanz ausgebildet, die kontaktfrei mit Hilfe einer extrakorporal vorgesehenen Schwingkreisanordnung mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Energiequelle 7 kann darüber hinaus als Datenausgabeeinheit für die in der Speichereinheit 6 abgespeicherten Blutdruckwerte dienen, wobei zur extrakorporalen Datenübertragung die extrakorporal vorgesehene Schwingkreisanordnung zur Datenauslesung entsprechend auszubilden ist.

In einer modifizierten Ausführungsvariante ist es ebenfalls denkbar, die Sensoreinheit 4 ausschließlich mit einer Energiequelle 7 zu verbinden, also ohne Vorsehen einer Auswerteeinheit 6 sowie Speichereinheit 5, so dass die Sensoreinheit 4 lediglich zu ganz bestimmten Zeiten, beispielsweise durch Annäherung an eine extrakorporal vorgesehene Schwingkreisanordnung, aktiviert werden kann, wobei die während der Aktivierung der Sensoreinheit 4 generierten Sensordaten online über die Energiequelle 7 in ein extrakorporal vorgesehenes Auslesegerät übertragen werden können.

In der Bilddarstellung gemäß Figur 2 a, b ist im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 , bei dem das ringförmig ausgebildete elastische Mittel 3 mit Ausnahme des integrierten Sensors 4 und den Komponenten 5 bis 7 aus Vollmaterial eines biokompatiblen Materials gefertigt, das elastische Mittel 3 schlauchförmig in Form eines Cuffs ausgebildet, der ein Schlauchvolumen umfasst, das mit einem Fluid gefüllt ist. Die Innenfläche des schlauchförmig ausgebildeten Mittels 3 liegt gleichsam dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ganzflächig bündig an der Blutgefässaußenwand 2 des Blutgefässes 1 an und vermag somit blutdruckbedingte Blutgefässdurchmesserschwankungen simultan zu übernehmen. An der Außenfläche 32 des schlauchförmig ausgebildeten Cuffs ist ein fester Haltering 8 angeordnet, dessen Durchmesser unverändert konstant bleibt. Gleichsam dem elastisch ausgebildeten Cuff 3 ist auch das starre Material des Halterings 8 biokompatibel und stellt somit kein Gefährdungspotential für den Organismus des Patienten dar. Die Dimensionierung des Innendurchmessers des festen Halterings 8 ist derart gewählt, dass der innenliegende Cuff mit seiner dem Blutgefäss 1 abgewandten Außenfläche 32 bündig an der Innenfläche des Halterings 8 anliegt. Findet Blutdruck bedingt beispielsweise eine Dehnung des Blutgefässes 1 statt, so wird das Fluid innerhalb des Cuffs 3 verdrängt und drückt gegen die Innenfläche des Halterings 8. Dies führt zu einer Druckerhöhung innerhalb des Cuffs, die mit Hilfe eines am Haltering 8 befestigten Drucksensors 4 erfasst wird. Nur aus Gründen einer besseren zeichnerischen Darstellung des Drucksensors 4 überragt in Figur 2a der Sensor 4 die Oberfläche des Halterings 8. Im realen Fall ist auch, wie im Falle des Ausführungsbeispieles gemäß Figur 1 , der Drucksensor 4 vollständig innerhalb des aus biokompatiblem Material bestehenden Halterings 8 integriert. In gleicherweise wie auch zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind auch die für die Sensordatenerfassung und Übertragung entsprechenden Komponenten vorzugsweise innerhalb des festen Halteringes 8 vorzusehen, die jedoch aus Gründen der Vermeidung von Wiederholungen nicht dargestellt sind.

Schließlich zeigt das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel eine Erweiterung des implantierbaren Blutdrucksensors, der sich aus den folgenden Einzelkomponenten zusammensetzt. Um die Außenwand 2 des Blutgefässes 1 ist ein schlauchförmig ausgebildeter Cuff 3 vorgesehen, gleichsam dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2. An der Außenfläche des schlauchförmig ausgebildeten Cuffs 3 liegt ein aus festem Material bestehender Haltering 8 an, gleichsam dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2. Zusätzlich umschliesst die Außenfläche des fest ausgebildeten Halterings 8 ein weiteres schlauchförmig ausgebildetes Mittel 9, das über eine Mikropumpe 10, in der ein Drucksensor 4 integriert ist, mit dem innenliegenden Cuff 3 verbunden ist. Über die Mikropumpe 4 kann auf diese Weise Fluid aus dem innenliegenden Cuff 3 in das äußere schlauchförmig ausgebildete Mittel 9 gepumpt werden und umgekehrt. Somit ist es möglich, ein Blutdruckmessverfahren nach der Methode von Riva-Rocci durchzuführen, bei der durch äußere Krafteinwirkung auf das Blutgefäss 1 , durch Aufblähen des inneren Cuffs 3 und Entleeren des schlauchförmigen Mittels 9, die Blutströmung zum Erliegen kommt, und nach entsprechendem Wegfall des äußeren mechanischen Zwangs auf das Blutgefäss, durch Entleeren des inneren Cuffs 3 und Befüllen des schlauchförmigen Mittels 9, Messungen am sich wieder einstellenden Blutdurchfluss durchgeführt werden können, um letztlich den diastolischen und systolischen Blutdruckwert zu ermitteln. In gleicher weise wie zu Figur 1 beschrieben ist eine entsprechende Auswerteeinheit, Speichereinheit sowie auch Energiequelle im Bereich der in Figur 3 dargestellten Mikropumpe 10 sowie Drucksensor 4 vorgesehen.

Figur 4 zeigt in Querschnittsdarstellung einen erfindungsgemäßen Blutdrucksensor, der ein Blutgefäss 1 umschliesst, mit einem ringförmigen elastischen Mittel 3 an dem zusätzlich ein zweiter Sensor zur Erfassung der Blut-Sauerstoffsättigung angeordnet ist. Der zweite Sensor besteht aus einer ersten Diode 11 , die Licht mit Wellenlängen von 660 nm aussendet, einer zweiten Diode 12, die Licht mit Wellenlängen von 940 nm aussendet sowie einem den Dioden 11 ,12 gegenüberliegenden Lichtdetektor 13. Der Detektor und die Dioden sind derart am Mittel 3 angeordnet, dass der Detektor 13 jeweils von den Dioden 11 , 12 ausgesandtes und durch das Blutgefäss 1 , bzw. durch das im Blutgefäss fließende Blut, transmittierte Licht erfassen kann. Der Lichtdetektor 13 ist mit der Auswerteeinheit 5 verbunden (nicht dargestellt). Die Leuchtdioden 11 , 12 sind mit einer Steuereinheit (nicht dargestellt) verbunden und werden von dieser alternierend, d.h. im Pulsbetrieb, mit einer Frequenz von bspw. 400 Hz zur Aussendung von Licht angeregt. Das von den Dioden ausgesandte Licht tritt dabei, wie vorstehend beschrieben, auf seinem Weg durch das Blutgefäss, insbesondere mit dem Hämoglobin im Blut in Wechselwirkung und wird dadurch in seiner Intensität in Abhängigkeit von der Sauerstoffsättigung des Hämoglobins geschwächt und schließlich vom Lichtdetektor 13 erfasst. Das elastische ringförmige Mittel 3 besteht im vorliegenden Fall aus einem für das von den Dioden ausgesandte Licht biokompatiblen, transparenten Elastomer. Die Dioden 11 , 12 sowie der Detektor 13 sind im Mittel 3 vollständig eingebettet, so dass weder die Dioden noch der Detektor in unmittelbaren Kontakt zum Blutgefäss treten und daher deren Biokompatibilität unkritisch ist. Wesentlich bei der Materialwal als auch bei der Zusammenstellung aller Komponenten ist lediglich, dass sowohl die Lichtemission als auch der Lichtnachweis durch das transparente Elastomer nicht oder nur unwesentlich beeinträchtigt werden. Ein nicht weiter dargestelltes weiteres Ausführungsbeispiel sieht eine getrennte Ausführung der beiden vorstehend beschriebenen Sensoren zur Blutdruck- und Blutsauerstofferfassung vor, sodass die jeweilige Messwertaufnahme zur Blutdruck- und Blutsauerstoffmessung an zwei verschiedenen Orten innerhalb des Körpers erfolgen kann. Denkbar hierzu sei der Einsatz eines Blutdruckmesssystems gemäß der in Figur 1 a, b gezeigten Ausführungsvariante sowie eines Blutsauerstoffmesssystem, vergleichbar der in Fig. 4 dargestellten Variante jedoch ohne den Drucksensor 4. Günstigenfalls könnte das Blutdruckmesssystem an einen Bereich längs eines Blutgefässes platziert werden, in dem eine besonders ausgeprägte, Blutdruck bedingte Gefässdilatation stattfindet, wohingegen das Blutsauerstoffmesssystem an einen bevorzugt dünnwandig ausgebildeten Blutgefässbereich platziert werden sollte. Die von beiden Messsystemen aufgenommenen Messsignale werden in einer implantierbaren Auswerteinheit ausgewertet, die an einem der beiden elastischen Mittel vorgesehen ist. Entweder besteht eine drahtgebundene oder drahtungebundene, d.h. per Funktechnik, Messsignalübertragung zwischen jeweils jenem Messsystem, das die Auswerteeinheit nicht vorsieht.

Bezugszeichenliste

Blutgefäss Blutgefässaußenwand elastisches Mittel Innenfläche des elastischen Mittels Außenfläche des elastischen Mittels Drucksensor Auswerteeinheit Speichereinheit Energiequelle fester Haltering äußeres, schlauchförmig ausgebildetes Mittel Mikropumpe Lichtemittierende Dioden (LED's) Lichtdetektor

Claims

Patentansprüche

1. Implantierbarer Blutdrucksensor zum Erfassen des Blutdruckes innerhalb eines menschlichen oder tierischen Blutgefässes (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass ein elastisches Mittel (3) vorgesehen ist, das zumindest abschnittsweise unmittelbar auf einem Außenwandbereich des

Blutgefässes (1) applizierbar ist, dass das elastische Mittel (3) eine elastische Dehnbarkeit aufweist, so dass das

Mittel (3) entsprechend einer blutdruckbedingten Durchmesseränderung des

Blutgefässes (1 ) deformiert wird, und dass am Mittel (3) wenigstens ein Sensor vorgesehen ist, der den Grad der

Deformation des Mittels (3) erfasst.

2. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Dehnbarkeit des elastischen Mittels (3) weitgehend jener des Blutgefässes (1 ), d.h. der elastischen Dehnbarkeit der Blutgefässwand, entspricht oder größer ist als die des Blutgefässes (1 ).

3. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine implantierbare Auswerteeinheit (5) zumindest mit dem Sensor verbunden ist, die über eine Energiequelle (7) und/oder eine Speichereinheit (6) für die Sensordaten verfügt.

4. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Sensor eine Energiequelle (7) in Form wenigstens einer Kapazität und/oder einer Induktivität verbunden ist, die mittels einer extrakorporal vorgesehenen elektromagnetischen Impedanz aufladbar ist.

5. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass über die extrakorporal vorgesehene elektromagnetische Impedanz eine Sensorsignalauslesung erfolgt.

6. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel ringförmig ausgebildet ist, mit einer dem Blutgefäss (1 ) zugewandten Ringinnenseite (31 ), deren Innendruchmesser im nicht deformierten Zustand in etwa dem Außendurchmesser des Blutgefässes (1 ) im entspannten Zustand entspricht.

7. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige, elastische Mittel (3) wenigstens eine längs des Ringumfangs befindliche Trennstelle mit zwei sich gegenüberliegenden Ringendstücken aufweist, und dass beide Ringendstücke über einen Fügemechanismus oder mittels eines Fügemittels verbindbar sind.

8. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige, elastische Mittel (3) bandförmig ausgebildet ist, mit einer dem Blutgefäss (1 ) zugewandten Innenfläche und einer dem Blutgefäss (1 ) abgewandten Außenfläche.

9. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige, elastische Mittel (3, 9) schlauchartig oder toroidal ausgebildet ist, mit einer dem Blutgefäss (1 ) zugewandten Innenfläche und einer dem Blutgefäss (1 ) abgewandten Außenfläche sowie einem mit einem Fluid oder Gas befüllbaren Schlauch- oder Torusvolumen.

10. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche bündig an der Außenwand des Blutgefässes (1 , 2) anlegbar ist, und dass an der Oberfläche der Sensor vorgesehen ist oder dass der Sensor innerhalb des ringförmigen, elastischen Mittels (3) vollständig integriert ist.

11. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor in Form eines Dehnungsmessstreifens oder mehrerer Dehnungsmessstreifen ausgebildet ist.

12. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor wenigstens zwei voneinander beabstandete, als Kondensatorelektroden wirkende Elektrodenstrukturen aufweist.

13. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor wenigstens eine als Induktivität wirkende Elektrodenstrukturen aufweist.

14. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein im oder am Schlauch- oder Torusvolumen befindlicher Drucksensor (4) ist.

15. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass radial um die Außenfläche des schlauchförmig oder toroidal ausgebildeten Mittels (3) ein fester Haltering (8) vorgesehen ist, der Träger für den Drucksensor (4) ist und gegen den die Außenfläche des schlauchförmig oder toroidal ausgebildeten Mittels (3) bei Ausdehnung des Blutgefässes (1 ) drückt.

16. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites schlauchartig oder toroidal ausgebildetes Mittel (9) um das auf dem Blutgefäss (1 ) aufsitzenden elastischen schlauchartig oder toroidal ausgebildeten ersten Mittel (3) angeordnet ist, mit einem Schlauchvolumen, das mit dem Schlauchvolumen des ersten schlauchartig oder toroidal ausgebildeten Mittel über eine Mikropumpe (10) sowie an einen Drucksensor (4) verbunden ist.

17. Implantierbares Blutdrucksensor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten und zweiten schlauchartig oder toroidal ausgebildeten Mitteln (3, 9) ein fester Zwischenring (8) eingebracht ist.

18. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (3) aus bioverträglichem Silikonmaterial besteht.

19. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 3 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteinheit (5) eine Telemetrieeinheit aufweist, über die die Sensordaten drahtungebunden mit einem extrakorporalen Auslesegerät auslesbar sind.

20. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (3) derart ausgebildet ist und an dem Außenwandbereich (2) angebracht ist, so dass die natürliche blutdruckbedingte Dehnung und Verengung des Blutgefässes (1 ) durch das elastische Mittel (3) nicht oder weitgehend nicht beeinträchtigt wird.

21. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an dem elastischen Mittel (3) wenigstens ein zweiter Sensor vorgesehen ist, mit dem die Sauerstoffsättigung des Blutes im Blutgefäss (1) erfassbar ist.

22. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites elastisches Mittel (3¹) vorgesehen ist, das zumindest abschnittsweise unmittelbar auf einem Außenwandbereich des Blutgefässes (1 ) applizierbar ist, und dass am zweiten Mittel (3¹) wenigstens ein zweiter Sensor vorgesehen ist, mit dem die Sauerstoffsättigung des Blutes im Blutgefäss (1 ) erfassbar ist.

23. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor aus einer ersten und einer zweiten lichtemittierenden Diode (11 , 12) und wenigstens einem Lichtdetektor (13) besteht.

24. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Dioden (11 , 12) und der Lichtdetektor (13) am elastischen Mittel (3, 3') derart gegenüberliegend angebracht sind, dass das von den Dioden (11 , 12) ausgesandte und jeweils durch das Blutgefäss (1 ) transmittierte Licht von dem Lichtdetektor (13) erfassbar ist.

25. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass mit der ersten Diode (11 ) Licht mit einer ersten Wellenlänge, vorzugsweise 660 nm, mit der zweiten Diode (12) Licht mit einer zweiten Wellenlänge, vorzugsweise 990 nm, im Pulsbetrieb emittierbar ist, und dass der Lichtdetektor (13) für die erste und zweite Wellenlängen nm sensitiv ist.

26. Implantierbarer Blutdrucksensor nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Lichtdetektor (13) die Intensität des durch das Blutgefäss (1 ) transmittierten Lichts der zwei Dioden (11 , 12) detektierbar ist.

27. Implantierbarer Blutdrucksensor nach Anspruch 3 sowie einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sensor mit der implantierbaren Auswerteeinheit (5) sowie der oder einer weiteren Energiequelle (7) verbunden ist oder in Wechselwirkung tritt.