DE10033943A1 - Schutzüberzug für einen Körpersensor - Google Patents
Schutzüberzug für einen KörpersensorInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befestigen eines Sensors in einem Körperlumen, in welchem ein Sensorträger an eine Befestigungsvorrichtung angeschlossen ist, welche in das Körperlumen eingefügt wird. Die Befestigungsvorrichtung wird dann innerhalb des Körperlumens befestigt, beispielsweise durch Expansion oder durch Annähen an das Körperlumen. Die Befestigungsvorrichtung kann ein Stent oder ein dedizierter Verankerungsring mit einem daran angeschlossenen Sensorträger sein. Die Befestigungsvorrichtung kann während einer Interventionsprozedur oder während einer speziellen Einfügungsprozedur eingefügt werden. Der Sensor kann über eine Distanz von außerhalb des Körperlumens her periodisch oder kontinuierlich abgefragt werden. Weiter kann der Sensor mit permanenten und/oder zeitweiligen schützenden Beschichtungen versehen werden, um ihn gegen Beschädigung zu schützen.
Description
Die vorliegende Anmeldung ist eine Teilfortführung der US-Patentanmeldung Nr.
09/004,420.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vor
richtung zum Befestigen eines Sensors in einem Körperlumen sowie zum Schüt
zen des Sensors während der Einfügung in das Körperlumen.
Sensoren zur Überwachung und/oder Aufzeichnung von verschiedenartigen phy
sischen, chemischen und/oder physiologischen Parametern des Menschen sind im
Stand der Technik bekannt. Das US-Patent Nr. 4,485,813 beschreibt einen Sensor,
der permanent an einer spezifischen Stelle innerhalb des menschlichen Körpers in
einer implantierbaren medizinischen Vorrichtung, wie etwa einem Schrittmacher,
implantiert werden kann. Dieser Sensor wird zum Überwachen bestimmter physi
scher und/oder physiologischer Parameter des Patienten benutzt, in welchen er
implantiert worden ist. Der Sensor kann in dem Patienten während einer ausge
dehnten Zeitperiode verbleiben, um kontinuierlich Informationen über den Pati
enten zu überwachen.
Eine schwerwiegende Einschränkung bei dem im US-Patent Nr. 4,485,813 be
schriebenen Sensor besteht in der begrenzten Anzahl möglicher Stellen, an denen
er implantiert werden kann, und zwar wegen der Forderung, daß der Sensor in
einer medizinischen Vorrichtung, wie etwa einem Schrittmacher, plaziert werden
soll, und sie besteht unabhängig davon in der Schwierigkeit der Befestigung. Die
se Einschränkung in bezug auf den Ort und die Befestigung des Sensors schrän
ken die Nützlichkeit des Sensors für interluminale Anwendungen ein.
Sensoren, die zum Überwachen von Parametern in Lumina verwendet werden,
umfassen Sensoren, die aus sehr dünnen Membranen hergestellt sind, welche ge
gen mechanischen Druck hochempfindlich sind. Infolge dessen besteht ein großes
Risiko dafür, daß der Sensor während der Einfügung, der Betriebsbereitmachung
und/oder der Positionierung beschädigt wird. Beschädigung des Sensors könnte
ein schlechtes Leistungsverhalten oder die Betriebsunfähigkeit des Sensors zur
Folge haben. Sollte beispielsweise die Membran eines Sensors bei der Einfügung
brechen, würde der Sensor betriebsunfähig gemacht. Aufgrund der mit den Proze
duren für die Einfügung des Sensors verbundenen Risiken würden sich große Ko
sten und Risiken im Falle ergeben, daß ein Sensor beim Einfügen beschädigt oder
zerstört würde. Es besteht also Bedarf nach einer Vorrichtung und einem Verfah
ren zum Schützen der Sensoren während der Einfügung und Befestigung.
Bei Sensoren dieser Art einschließlich jener, die aus Silizium gefertigt werden,
ergibt sich eine weitere Besorgnis aufgrund der Erosion, der die druckempfindli
che Membran ausgesetzt ist, wenn sie in einem Patienten implantiert und für eine
langanhaltende Zeitperiode körperlichen Fluids und anderen, natürlicherweise im
Patienten auftretenden Agenzien ausgesetzt ist. Im Gegensatz zu der vorherr
schenden Ansicht ist entdeckt worden, daß ein aus Silizium gefertigter Sensor
keinen befriedigenden Grad an Bioverträglichkeit gegenüber natürlich auftreten
den Körperfluiden und Agenzien aufweist, die er antrifft, wenn er in einem Pati
enten implantiert ist. Nach einer gewissen Zeitdauer beginnen diese Fluide und
Agenzien, den Sensor langsam aufzulösen, was die Exaktheit der Daten ver
schlechtert, die durch den Sensor geliefert werden; und sie lösen in der Tat nach
einer Periode von einigen Monaten die dünne Membran und andere Bestandteile
des Sensors vollständig auf Was daher benötigt wird, ist ein biokompatibler
Schutzüberzug für den Sensor, der natürlicherweise der korrodierenden Wirkung
der auftretenden Fluide des menschlichen Körpers widersteht. Durch Minimieren
der Erosion der Sensormembran würde eine solche Schutzschicht nicht nur die
Nutzlebensdauer des Sensors verlängern, sondern der Überzug würde auch die
Exaktheit der vom Sensor gelieferten Daten aufrechterhalten, während er im Pati
enten implantiert ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vor
richtung zum Befestigen eines Sensors in einem Körperlumen bereitzustellen.
Durch die Benutzung eines solchen Verfahrens und einer solchen Vorrichtung
können Sensoren mit Fernabfragebetrieb im Inneren von körperlichen Lumina
befestigt werden. Solche Sensoren können benutzt werden, um Parameter wie
beispielsweise physiologische Parameter, z. B. Strömungsdruck und -geschwin
digkeit, und biochemische Parameter, z. B. Pegel von Gasen und biochemischen
Substanzen, in dem in dem Lumen enthaltenen Fluid aufgenommen und/oder
überwacht werden.
Die Überwachung der Zustände in den Lumina erzwingen derzeit ein gewisses
Ausmaß an Intervention und/oder Intrusion, und die Häufigkeit einer solchen
Überwachung ist durch das relative Risiko der erforderlichen Intervention be
grenzt. Die vorliegende Erfindung liefert daher eine Sensorvorrichtung, die ent
weder vorübergehend oder permanent in einem Lumen implantiert und von einer
außerhalb gelegenen Position aus abgefragt werden kann, beispielsweise von der
Oberfläche des Körpers her und zu jeder beliebigen Zeit ohne irgendeine physi
sche Intrusion.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Befesti
gung solcher Sensoren an spezifisch gewünschten Stellen und/oder bevorzugten
Positionen im Lumen bereit. Eine solche Fixierung der Sensoren kann zeitlich bei
jeder erforderlichen chirurgischen Intervention oder auch unabhängig durch Ka
theterisation erzielt werden. Weiter kann der Sensor an die Reparaturvorrichtung
angeschlossen werden, beispielsweise die Nähte eines Bypasses, eine aneurismati
sche Reparaturvorrichtung, einen Stent, etc., oder er kann an seine eigene, dedi
zierte Befestigungsvorrichtung montiert werden.
Ein Sensor kann innerhalb eines Lumens durch jede beliebige Anzahl von Mitteln
und Maßnahmen fixiert werden, einschließlich des direkten Befestigens des Sen
sors an Ort und Stelle, beispielsweise durch Anbringen von Löchern im Sensor,
z. B. um seine Peripherie herum, und Befestigen des Sensors an den Nähten eines
Bypasses während der Operation, oder durch die Verwendung eines chirurgischen
Klebers. Ein Sensor kann in einem Lumen auch unter Verwendung eines Trägers
oder eines Halters (jeder beliebigen Form und Größe) positioniert werden, die Teil
einer Reparaturvorrichtung sein kann oder an diese angeschlossen ist, z. B. ein
Stent oder eine aneurismatische Korrekturvorrichtung, welche den Sensor angren
zend an oder nahe bei der Reparaturvorrichtung an Ort und Stelle hält. Darüber
hinaus kann ein Sensor in einem Lumen unter Benutzung einer dedizierten Vor
richtung positioniert werden, z. B. mit einem Verankerungsring, der innerhalb ei
nes Lumens aufgenommen und an seinem Platz fixiert wird, beispielsweise durch
Expansion mit einem Katheterballon. Eine dedizierte Vorrichtung kann beispiels
weise im Falle benutzt werden, wenn eine Fixierung erforderlich ist, aber an der
gewünschten Stelle keine korrigierende Vorrichtung zum Einsatz gebracht wird.
Der Verankerungsring muß nicht notwendigerweise kreisförmig ausgebildet sein,
sondern kann statt dessen auch oval sein oder jede andere Form aufweisen, die für
die Stelle, wo er plaziert wird, am besten geeignet ist. Außerdem kann der Veran
kerungsring einen getrennten Träger oder eine Stütze zum Halten des Sensors
aufweisen. Der Träger oder die Stütze können jede beliebige Form oder Größe
haben, wie beispielsweise eine kreisförmige, quadratische, rechteckige, rhombi
sche, lineare mit oder ohne gebogenem oder gekrümmtem Ende, etc.; und er kann
auch nur als Einfassung oder als ein festes Materialstück geformt sein. Wie weiter
unten besprochen wird, kann der Ankerring durch einen Ballonkatheter expan
dierbar sein oder durch eine sonstige Methode, wie etwa die der Selbstexpansion.
Mehrere Sensoren können an einem Träger oder an mehreren Trägern befestigt
werden, beispielsweise können es zwei Sensoren sein, wobei jeweils einer an je
der Seite eines Stents angebracht ist; oder es können zwei Sensoren an beiden
Anschlüssen eines Bypassabschnittes befestigt werden, z. B. der eine Sensor am
Eingang einer aneurismatischen Hülse und der andere am Ausgang der Hülse, um
so eine Überwachung hinsichtlich einer möglichen Leckage um die Hülse herum
durchzuführen. Zusätzlich kann ein Sensor mehrere Reparaturvorrichtungen oder
dedizierte Vorrichtungen aufweisen, die ihn im Inneren eines Lumens haltern,
entweder mit oder ohne einen Träger, wie beispielsweise im Falle eines Sensors,
der zwischen zwei Verankerungsringen abgestützt wird.
Ein Sensor kann von einem Träger gehaltert werden oder an ihn angeschlossen
sein, beispielsweise durch Vorsehen mindestens einer nutenartigen Ausnehmung
oder kerbenartigen Ausnehmung im Sensor, in den mindestens ein Abschnitt des
Trägers eingefügt sein kann; oder der Sensor kann so konfiguriert sein, daß min
destens ein einzelner Abschnitt des Sensors, beispielsweise mindestens eine ein
zelne lippenförmige Erweiterung oder mindestens ein einzelner Vorsprung über
die Dimensionen des dadurch zu halternden Trägers vorragt. Zusätzlich kann der
Sensor an dem Träger beispielsweise durch Schweißen und/oder Kleben oder jede
beliebige Kombination dieser Maßnahmen befestigt werden.
Nachdem der Sensor in einem Lumen befestigt worden ist, beispielsweise wäh
rend einer Interventionsprozedur, wie beispielsweise eine aneurismatische Vor
richtungsimplantation, PTCA, eine koronare Bypassoperation, etc., kann er an
schließend periodisch überwacht werden, um jeden Parameter einer Mannigfaltig
keit von Parametern aufzuspüren oder um die Wirksamkeit der Prozedur zu be
werten, die durchgeführt wurde. Beispielsweise kann der Sensor periodisch über
wacht werden, um den Langzeitfortschritt oder die Langzeitverschlechterung der
Korrekturwirkung und das Fortschreiten relevanter Symptome einer Krankheit zu
bewerten.
Mehrfachsensoren können implantiert und individuell oder gleichzeitig überwacht
werden, um Gradienten entlang eines Lumens und quer über eine Reparaturvor
richtung oder einen Reparaturabschnitt abzuleiten. Solche Sensoren können an
einer beliebigen Anzahl von Stellen innerhalb eines Lumens befestigt werden,
beispielsweise: zu beiden Seiten einer durch PTCA behandelten Läsion, mit oder
ohne Stent; zu beiden Seiten eines Bypassabschnittes und vor, nach und um eine
aneurismatische Reparaturvorrichtung herum, etc.
Die Befestigungsvorrichtung kann in der Weise aufgebaut werden, daß zuerst eine
flache Version des gewünschten Musters für die Befestigungsvorrichtung geschaf
fen wird, beispielsweise aus einem Stück dünnen, rostfreien Stahlblechmetalls
oder einem bestimmten anderen Material, z. B. irgendein metallisches, nichtmetal
lisches oder bioabsorbierbares Material. Das flache Muster kann durch jede ge
eignete Technik hergestellt werden, wie etwa das Einsätzen des Musters in die
Metallplatte; durch Ausschneiden mit einem sehr feinen Laser; oder durch jede
andere Technik.
Wenn das Material ausgeschnitten worden ist, wird es so verformt, daß seine
Ränder dazu gebracht werden, aufeinanderzutreffen. Um eine Fixierungsvorrich
tung aus einem flachen, metallischen Muster zu erzeugen, wird das flächige Me
tall solange gewalzt, bis die Ränder aufeinandertreffen. Der Abschnitt, der den
Sensor hält, kann entlang des Umfanges der. Befestigungsvorrichtung plaziert
werden; er kann sich senkrecht zum Querschnitt des gebildeten Ringes erstrecken;
oder er kann sich in anderer Weise von dem durch die Befestigungsvorrichtung
geformten Ring aus erstrecken. Die Stellen, an denen die Ränder aufeinandertref
fen, werden miteinander verbunden, beispielsweise durch Punktschweißung. Da
nach wird die Befestigungsvorrichtung entweder mechanisch oder elektroche
misch poliert. Wie in den Figuren dargestellt, kann die Befestigungsvorrichtung
auch, beispielsweise, durch Ätzen von Rohrmaterial, Herstellen aus Drähten (bei
spielsweise als Zylinder), etc. gebildet werden.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auch auf einen Sensor, der eine Schutz
schicht aufweist, die auf einer Oberfläche desselben angebracht ist. Die Schutz
schicht verhindert eine Degradation, beispielsweise der Sensormembran, durch
Agenzien, die in den Körperfluiden vorhanden sind (beispielsweise Blut) und/oder
im lebenden Gewebe des Körpers. Eine solche Degradation kann den Betrieb des
Sensors nachteilig beeinflussen oder ihn unwirksam machen. Gemäß der vorlie
genden Erfindung enthält die Schutzschicht ein inertes, biokompatibles Material,
das auf den Sensor aufgebracht ist, wobei die Schicht vorzugsweise dünn, gleich
förmig und flexibel genug ist, um nicht die Empfindlichkeit des Sensors zu be
einträchtigen. Beispiele für geeignete Materialien umfassen Silicongummi, Teflon
oder ein Polyxylylenpolymermaterial, wie, beispielsweise, Parylene C. Im Falle
von Silicongummi und Teflon, die als Schutzschicht dienen, kann die Schutz
schicht auf dem Sensor durch ein Aufschleuderverfahren aufgebracht werden.
Falls Polyxylylenpolymermaterial als Schutzschicht dient, kann die Schutzschicht
durch einen Dampfniederschlagungsprozeß aufgebracht werden.
Die vorliegende Erfindung sieht auch eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Verschaffung eines zusätzlichen oder alternativen temporären Schutzes von Sen
soren während des Einfügens vor. Um Sensoren während der Einfügung zu schüt
zen und das Risiko einer Beschädigung oder Zerstörung von Sensoren während
einer Einfügungs- oder Positionierungsprozedur zu beseitigen, können die Senso
ren mit einer zusätzlichen oder alternativen temporären Schutzschicht (beispiels
weise einer biokompatiblen) überzogen werden, die in wäßriger Lösung löslich ist
und unmittelbar nach Herstellung der Betriebsbereitschaft des Sensors im Körper
verschwindet. Das Material, das für die Dichte und die Härte des Überzugs ver
wendet wird, kann variieren, beispielsweise in Abhängigkeit vom Unterbrin
gungsort des Sensors, vom Typ des Sensors, von dem beabsichtigten Schutzni
veau und von der gewünschten Auflösungsrate.
Das Wesen der vorliegenden Erfindung, ihr Gehalt und ihre Wirkungsweise, wird
anhand der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den
Zeichnungen weiter verdeutlicht.
Fig. 1A ist die Zeichnung einer ersten Befestigungsvorrichtung für einen Sensor
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 1B ist die Veranschaulichung eines Verfahrens zum Befestigen des Sensors
der Fig. 1A in einem Lumen, gemäß einer bevorzugten Ausführungs
form der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A und 2B zeigen Darstellungen einer zweiten Befestigungsvorrichtung für
einen Sensor, jeweils vor der Expansion und nach der Expansion, ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3A und 3B zeigen Darstellungen einer dritten Befestigungsvorrichtung für
einen Sensor, jeweils vor der Expansion und nach der Expansion, ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 veranschaulicht ein zweites Verfahren zum Befestigen eines Sensors in
einem Lumen unter Benutzung der in den Fig. 3A und 3B dargestellten
dritten Befestigungsvorrichtung, gemäß einer bevorzugten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 zeigt die Darstellung einer Maske zum Ätzen einer flachen Gestaltung
der Befestigungsvorrichtung der Fig. 3A und 3B, gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 zeigt die Darstellung einer Maske zum Ätzen einer flachen Gestaltung
der Befestigungsvorrichtung der Fig. 2A und 2B, gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 zeigt eine vierte Befestigungsvorrichtung für einen Sensor vor der Ex
pansion, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 8 zeigt eine Darstellung der Befestigungsvorrichtung der Fig. 7 in flacher
Form, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er
findung;
Fig. 9A und 9B zeigen eine vergrößerte Seitenansicht eines Querschnittes des
Sensorhalters der Fig. 3A, aufgenommen entlang der Linie zwischen
den Punkten a' und a' gemäß den beiden unterschiedlichen Ausfüh
rungsformen der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10A zeigt eine partielle Seitenansicht eines Sensors, der mit einer Schutz
schicht gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist;
Fig. 10B zeigt eine partielle Seitenansicht eines Sensors, der mit einer Schutz
schicht und einer Oberflächenadhäsions-Promotorschicht versehen ist;
Fig. 10C veranschaulicht ein Flußdiagramm, das ein Verfahren darstellt, welches
eine Schutzschicht an Wafer enthaltenden individuellen Sensoren auf
bringt;
Fig. 11 veranschaulicht ein Ultraschall-Passivsensorsystem, das einen passiven
Sensor enthält, auf den die Schutzschicht der vorliegenden Erfindung
aufgebracht werden kann;
Fig. 12A ist eine schematische Darstellung eines passiven Sensors, der im Sys
tem der Fig. 11 von Nutzen ist;
Fig. 12B ist eine schematische Darstellung des Sensors der Fig. 12A bei Vorhan
densein von Druck;
Fig. 12C ist eine schematische Darstellung eines passiven Sensors, der auf Tem
peratur anspricht;
Fig. 13A ist eine Seitenansicht eines alternativen passiven Sensors, der zwei ge
koppelte Vibrationsbalken und einen Bezugsbalken aufweist;
Fig. 13B ist eine Draufsicht des Sensors der Fig. 13A;
Fig. 14A. ist die schematische Darstellung eines alternativen passiven Sensors mit
zwei Membranen;
Fig. 14B ist die schematische Darstellung eines passiven Sensors, der auf chemi
sche Zusammensetzungen anspricht;
Fig. 15 ist die schematische Darstellung eines passiven Sensors, der mit einer
Schutzschicht versehen ist, die aus einem Polyxylylenpolymermaterial
gebildet ist; und
Fig. 16 ist die schematische Darstellung einer Dampfniederschlagungsanord
nung zum Aufbringen der in Fig. 15 dargestellten Schutzschicht auf den
passiven Sensor.
Nachfolgend wird nunmehr Bezug genommen auf die Fig. 1A und 1B, die jeweils
entsprechend eine erste Befestigungsvorrichtung für einen Sensor und ein erstes
Verfahren zum Befestigen eines Sensors in einem Lumen veranschaulichen, ge
mäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1A ist ein Sensor 1 dargestellt, der zwei Löcher 3 in seiner Peripherie zum
Befestigen an Nähten in einem Lumen aufweist. In Fig. 1B ist eine Koronararterie
5 dargestellt, die bei der Aorta 7 beginnt und eine Okklusion 9 aufweist. Ein By
pass 11 ist zwischen die Aorta am Punkt 13 und an einem Punkt 15 jenseits der
Okklusion 9 angeschlossen. Der Sensor 1 wird entweder proximal zur Mündung
17 plaziert oder am proximalen Teil des Bypasses 19. Alternativ kann der Sensor
1 an der distalen Mündung 21, am distalen Teil vor der distalen Mündung 23 oder
am distalen Teil nach der distalen Mündung 25 plaziert werden. Jede beliebige
Anzahl von Sensoren kann verwendet werden, und sie können in irgendeiner
Kombination der vorgenannten Positionen oder an irgendeiner anderen ge
wünschten Position angebracht werden. Der Sensor 1 wird unter Benutzung der
beiden Löcher 3 zur Befestigung an den Nähten fixiert. Alternativ kann der Sen
sor 1 an Ort und Stelle unter Verwendung chirurgischer Kleber oder chirurgischer
Heftklammern befestigt werden.
Nunmehr Bezug nehmend auf die Fig. 2A und 2B ist darin eine zweite Befesti
gungsvorrichtung für einen Sensor jeweils vor und nach der Expansion darge
stellt, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 2A ist ein Stent 30 in einem nichtexpandierten Zustand dargestellt, mit
einem ersten Sensorträger 32 und einem zweiten Sensorträger 34. Alternativ kann
der Stent 30 auch nur einen einzigen Träger oder mehr als zwei Sensorträger auf
weisen. Beispielsweise kann ein dritter Sensorträger gegenüber dem ersten Sen
sorträger 32 plaziert sein. In Fig. 2B ist der Stent 30 der Fig. 2A in seinem expan
dierten Zustand dargestellt. Die Expansion kann, beispielsweise, durch Ballonka
theterisierung oder durch eine andere Prozedur durchgeführt werden, wie etwa,
beispielsweise, durch Selbstexpansion. Um einen Sensor im Inneren eines Lu
mens zu befestigen, wird der Stent 30 so positioniert, wie es normalerweise im
Laufe irgendeiner medizinischen Prozedur der Fall wäre, bei der ein Stent ver
wendet wird. Vor der Expansion, und entweder vor oder nach der Einfügung des
Stents 30 in das Lumen, wird ein Sensor in, auf oder an dem ersten Sensorträger
32 und/oder dem zweiten Sensorträger 34 plaziert. Der Stent 30 wird dann expan
diert oder in das Lumen eingefügt und dann expandiert. Die gleiche Prozedur
kann angewandt werden, um irgendeine Anzahl von Sensoren innerhalb eines
Lumens zu befestigen, mit dem zusätzlichen Schritt des Plazierens jedes Sensors
entweder in oder auf dem Sensorträger oder durch Befestigen jedes Sensors an
seinem entsprechenden Sensorträger.
Bezug nehmend auf die Fig. 3A und 3B ist darin eine dritte Befestigungsvorrichtung für einen Sensor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung dargestellt, jeweils vor der Expansion und nach der Expansion.
In Fig. 3A ist eine Befestigungsvorrichtung 40 in Form eines Verankerungsringes
42 in einem nichtexpandierten Zustand und mit einem Sensorträger 44 verbunden
dargestellt. Die Befestigungsvorrichtung 40 kann aus jedem beliebigen verform
baren Material gebildet werden, das nicht automatisch in seine ursprüngliche
Form zurückkehrt, nachdem es expandiert worden ist. Der Verankerungsring 42
ist aus einer Vielzahl von elliptischen Abschnitten 46 gebildet, die miteinander in
der Mitte jedes ihrer langen Abschnitte 48 verbunden sind, um einen Ring zu bil
den. Der Sensorträger 44 ist mit einem der elliptischen Abschnitte 46 bei einem
kurzen Abschnitt 49 und senkrecht zu einem Querschnitt des Verankerungsringes
42, unter Bildung einer kreisförmigen Ebene, verbunden. Der Sensorträger 44 ist
in Form einer Raute ausgebildet, kann aber auch jede gewünschte Form haben.
Zusätzlich können viele Sensorträger mit dem Verankerungsring 42 verbunden
werden. Alternativ kann der Verankerungsring 42 aus einem einzelnen sinusför
migen Ring hergestellt sein, versehen mit einem oder mehreren Sensorträgern, die
an den Scheitelstellen befestigt sind, weil dies als keinerlei Abstützfunktion für
das Lumen dient.
Fig. 3B zeigt die Befestigungsvorrichtung 40 der Fig. 3A in einem expandierten
Zustand. Um einen Sensor in einem Lumen zu befestigen, wird die Befestigungs
vorrichtung 40 in der Form eines Verankerungsringes 42 innerhalb des Lumens
positioniert, beispielsweise während einer Interventionsprozedur, und wird ex
pandiert, beispielsweise durch Ballonkatheterisierung oder eine andere Prozedur.
Vor der Expansion und entweder vor oder nach der Einfügung der Befestigungs
vorrichtung 60 in das Lumen wird der Sensor in, auf oder am Sensorträger 44 be
festigt. Die Befestigungsvorrichtung 40 wird dann entweder expandiert, oder in
das Lumen eingefügt und dann expandiert. Die gleiche Prozedur kann angewandt
werden, um mehrere Sensoren in einem Lumen zu befestigen, und zwar mit dem
zusätzlichen Schritt des Plazieren jedes Sensors entweder in oder an einem ent
sprechenden Sensorträger oder durch Anheften jedes Sensors daran.
Nunmehr wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die ein zweites Verfahren zum Befes
tigen eines Sensors in einem Lumen unter Verwendung der dritten Befestigungs
vorrichtung, dargestellt in den Fig. 3A und 3B, veranschaulicht, und zwar gemäß
einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in Fig. 1B
dargestellt, ist eine Koronararterie 5, beginnend bei der Aorta 7 und betroffen von
einer Okklusion 9, mit einem Bypass 11 ausgestattet, der zwischen der Aorta am
Punkte 13 und einem Punkt 15 jenseits der Okklusion 9 angeschlossen ist. Ein
Sensor 50, der von dem Sensorträger 44, welcher mit dem Verankerungsring 42
der Fig. 3A und 3B verbunden ist, getragen wird, ist entweder am proximalen Teil
des Bypasses 19, an der distalen Mündung 21, am distalen Teil vor der distalen
Mündung 23 oder am distalen Teil nach der distalen Mündung 25 plaziert. Jede
beliebige Anzahl von Sensoren kann verwendet werden und sie können in jeder
Kombination der obigen Positionen oder an jeder anderen gewünschten Position
plaziert werden, in der ein Verankerungsring verwendet werden kann. Der Sensor
50 wird an Ort und Stelle durch Expansion unter Anwendung der Ballonkatheteri
sation befestigt.
Bezug nehmend auf Fig. 5 ist darin die Darstellung einer Maske zum Ätzen eines
flachen Gestaltungsmusters der Befestigungsvorrichtung der Fig. 3A und 3B ver
anschaulicht, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung. Eine Maske 52 wird zum Ätzen eines flachen Musters einer Befestigungs
vorrichtung erzeugt. Das flache Muster wird dann auf ein Stück dünnen
Blechmetalls oder einem anderen verformbaren Material geätzt. Das flache Mus
ter wird anschließend aus dem Blechmetall unter Benutzung, beispielsweise, ei
nes feinen Laserstrahls, ausgeschnitten. Das ausgeschnittene flache Muster wird
dann poliert und in eine kreisförmige (oder eine andere) Form gebogen. Die
Punkte 54 und 56 zeigen die Plätze, wo das flache Muster angeschlossen wird,
beispielsweise durch Schweißen, nachdem es gebogen worden ist. Die Schwei
ßung erzeugt einen Verankerungsring. Der Sensorträger 58 wird annähernd in der
Mitte der Maske 52 positioniert, kann aber alternativ auch an jeder anderen Stelle
plaziert werden. Zusätzlich kann es mehrere Sensorträger geben, die beispielswei
se an beiden Seiten des Befestigungsvorrichtungsmusters plaziert werden.
Bezug nehmend auf Fig. 6 ist darin die Darstellung einer Maske zum Ätzen eines
flachen Gestaltungsmusters der Befestigungsvorrichtung der Fig. 2A und 2B ge
zeigt, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Eine Maske 60 wird zum Ätzen eines flachen Musters eines Stents erzeugt. Das
flache Muster wird dann auf ein Stück dünnes Blechmetall oder ein anderes ver
formbares Material geätzt. Als nächstes wird das flache Muster aus dem
Blechmetall unter Benutzung, beispielsweise, eines feinen Laserstrahls, ausge
schnitten. Das ausgeschnittene Muster wird dann poliert und in eine kreisförmige
(oder eine andere) Form gebogen und, beispielsweise, durch Verschweißen ange
schlossen, nachdem es gebogen worden ist. Der Sensorträger 62 wird ungefähr im
Mittelpunkt der Maske 60 positioniert, kann aber alternativ auch an jeder anderen
Stelle plaziert werden. Zusätzlich kann es mehrere Sensorträger geben, die bei
spielsweise an beiden Seiten des Stentmusters angebracht sind.
Bezug nehmend auf Fig. 7 ist darin eine vierte Befestigungsvorrichtung für einen
Sensor vor der Expansion dargestellt, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Eine Befestigungsvorrichtung 70 in Form eines dop
pelten Verankerungsringes, umfaßt einen ersten Ring 72 und einen zweiten Ring
74 im nichtexpandierten Zustand, wobei ein Sensorträger 76 zwischen den beiden
Ringen 72, 74 positioniert ist. Die Befestigungsvorrichtung 70 kann aus jedem
verformbaren Material gebildet sein, das nicht automatisch in seine ursprüngliche
Form zurückkehrt, nachdem es expandiert worden ist. Die Befestigungsvorrich
tung 70 ist aus einer Vielzahl von Abschnitten 78 aufgebaut, die miteinander ver
bunden sind, um zwei Verankerungsringe 72, 74 zu bilden. Ein Sensorträger 76 ist
an die Abschnitte 78 jedes Verankerungsringes 72, 74 senkrecht zum Querschnitt
jedes der Ringe 72, 74 angeschlossen, unter Bildung einer kreisförmigen Ebene,
und sie ist zwischen den beiden Ringen 72, 74 positioniert. Der Sensorträger ist in
Form einer Raute ausgebildet, kann aber jede beliebige gewünschte Form haben.
Zusätzlich kann es mehrere Sensorträger geben, die an der Befestigungsvorrich
tung 70 angebracht sind. Alternativ kann die Befestigungsvorrichtung 70 aus zwei
einzelnen sinusförmigen Ringen hergestellt sein, versehen mit mindestens einem
Sensorträger, der an den Scheitelstellen befestigt ist, da sie keinerlei Abstützfunk
tion für das Lumen hat. Die Befestigungsvorrichtung 70 kann alternativ aus zwei
Stents hergestellt sein, nämlich einem an jeder Seite des Sensorträgers, oder sie
kann mehrere Sensorträger aufweisen, die daran befestigt sind.
Bezug nehmend auf Fig. 8 zeigt diese die Darstellung der Befestigungsvorrich
tung der Fig. 7 in flacher Form, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung. Eine Maske 80 wird zum Ätzen eines flachen Gestal
tungsmusters einer Befestigungsvorrichtung erzeugt. Das flache Muster wird dann
auf ein Stück dünnen Blechmetalls oder einem anderen verformbaren Material
geätzt. Das flache Muster wird anschließend aus dem Blechmetall unter Benut
zung beispielsweise eines feinen Laserstrahls ausgeschnitten. Das ausgeschnittene
flache Muster wird sodann poliert und in eine kreisförmige (oder eine andere)
Form gebogen. Die Punkte 82 und 83 und die Punkte 84 und 85 zeigen die jewei
ligen Stellen, an denen das flache Muster angeschlossen wird, beispielsweise
durch Schweißen, nachdem es gebogen worden ist. Die Schweißung erzeugt zwei
Verankerungsringe. Der Sensorträger 87 ist annähernd im Mittelpunkt der Maske
80 positioniert, kann aber alternativ auch an jeder beliebigen anderen Stelle pla
ziert werden. Zusätzlich kann es mehrere Sensorträger geben, die beispielsweise
an beiden Seiten des Befestigungsvorrichtungsmusters plaziert werden.
Bezug nehmend auf die Fig. 9A und 9B ist eine vergrößerte Seitenansicht eines
Querschnittes des Sensorträgers der Fig. 3A dargestellt, aufgenommen entlang
einer Linie, die zwischen Punkten a' und a' verläuft. Wie in Fig. 9A dargestellt, ist
eine Nut 90 in zwei Abschnitten der Peripherie des Sensors 92 gebildet, bei
spielsweise durch Einschneiden mit einer Drahtsäge, durch Ätzen, durch Laser
strahlschneiden, etc.; und der Sensor 92 wird dann in den Sensorträger 44 so ein
gefügt, daß zwei Abschnitte des Sensorträgers 44 in der Nut 90 positioniert wer
den, die Halt für den Sensor 92 bieten. Alternativ können statt der Nuten zwei
Kerben in der Peripherie des Sensors 92 gebildet werden, in welchen die beiden
Abschnitte des Sensorträgers 44 plaziert werden können.
Wie in Fig. 9B dargestellt, ist der Sensor 94 mit einer Lippe 96 um seinen oberen
Rand 98 herum ausgebildet. Der Sensor 94 kann statt dessen auch mit einem ein
zelnen Vorsprung oder mit mehreren von ihnen entlang des oberen Randes 98
ausgebildet werden. Alternativ kann die Lippe oder der mindestens eine Vor
sprung auf der Unterseite oder an jeder anderen Stelle auf dem Sensor plaziert
werden. Der Sensor 94 ist an den Sensorträger 44 durch, beispielsweise, Leimen,
Schweißen, Löten, etc. der Lippe 96 oder des mindestens einen Vorsprungs an
eine Kante oder einen Abschnitt 99 des Sensorträgers angeschlossen. Alternativ
kann der Sensor 94 am Sensorträger 44 plaziert sein und durch die Lippe 96 oder
den mindestens einen Vorsprung gehaltert werden.
Ein Sensor 1, der an einer besonderen anatomischen Stelle im Inneren eines Kör
pers plaziert worden ist, ist kontinuierlich den Körperfluiden ausgesetzt, bei
spielsweise dem Blut und/oder lebendem Gewebe. Solche Körperfluide und le
bende Gewebe können gewisse Agenzien enthalten, die die Membran des Sensors
1 abbauen, wodurch der Sensor 1 teilweise oder vollständig betriebsunwirksam
wird. Fig. 10A veranschaulicht einen Sensor 1, der diese Degradation vermeidet.
Insbesondere ist der Sensor 1 (der eine Membran 120 enthält) mit einer Schutz
schicht 10 versehen, welche die in den Körperfluiden und/oder dem Gewebe ent
haltenen Agenzien am Abbau der Sensormembran 120 hindert, die eine Dicke von
3.000 Å-5.000 Å haben kann. Die Sensormembran 120 kann auf verschiedene
äußere Umwelteinflüsse ansprechen, die Änderungen ihrer mechanischen Para
meter hervorrufen, wobei solche Umwelteinflüsse Größen wie den Druck, die
Strömung, die Gewebedicke oder die Temperatur umfassen. Unter der Membran
120 kann der Sensor ein festes Material aufweisen, wie etwa PYREX-Glas, oder
er kann einen Hohlraum für ein Medium enthalten. Wenngleich die Fig. 10A und
10B einen Sensor zeigen, der mit einer Sensormembran 120 auf jeder Seite des
selben versehen ist, ist die vorliegende Erfindung aber auch bei Sensoren an
wendbar, die eine Sensormembran 120 nur auf einer einzigen Seite desselben
aufweisen, wobei dann die Schutzschicht 10 nur auf der mit der Membran 120
versehenen Seite aufgebracht sein würde. Die Schutzschicht 10 ist aus einem
inerten, biokompatiblen Material gebildet, die stabil bleibt, während sie in Berüh
rung mit Körperfluiden und Gewebe während der gesamten erwarteten Betriebs
lebensdauer des Sensors 1 steht. Weiter ist das Material, aus welchem die Schutz
schicht 10 gebildet ist, fähig, auf der Membran des Sensors 1 in Form einer dün
nen Schicht aufgebracht zu werden, die gleichförmig und flexibel genug ist, um
Störungen des normalen Betriebs des Sensors 1 zu vermeiden. Geeignete Mate
rialien, die als Schutzschicht 10 dienen können, umfassen, wenn auch nicht aus
schließlich, Silicongummi (wovon MED-1511 ein kommerziell erhältliches Bei
spiel ist, hergestellt von NuSil Technology), ein Fluoropolymer, wie etwa Polyte
trafluoroethylen (wovon ein kommerziell erhältliches Beispiel TEFLON AF-1601
ist, hergestellt von E. I. DuPont De Nemours & Co.), und ein Polyxylylenpolymer
(wovon Parylene C ein Beispiel ist).
Fig. 10C veranschaulicht ein Flußdiagramm, das ein als Beispiel gedachtes Ver
fahren zum Überziehen des Sensors 1 mit einer Schutzschicht 10 darstellt, die aus
Silicongummi oder Teflon besteht. In diesem Falle kann die Schutzschicht eine
Dicke von etwa 5.000 Å haben. Die Verwendung von Parylene C als Schutz
schicht 10 wird in Verbindung mit einer weiteren Ausführungsform besprochen,
die unten beschrieben wird. Das Verfahren gemäß Fig. 10C kann bei Wafern an
gewandt werden, die später in Würfel geschnitten werden, um die individuellen
Sensoren 1 zu liefern. Die Schutzschicht 10 kann auf die Sensoren 1 auch nach
dem Schneiden in Würfel angebracht werden. Zurückkommend auf Fig. 1°C kann
das Wafer mit Oberflächen-Adhäsionspromotoren wie 1H, 1H, 2H, 2H, Perfluo
rodecyltriethoxysilan vorbeschichtet werden, um sicherzustellen, daß die Schutz
schicht 10 sicher auf dem Wafer haftet. Ein mit einer Schutzschicht 10 und einer
Oberflächen-Adhäsionspromotorschicht 20 versehener Sensor ist in Fig. 10B dar
gestellt. Gemäß Fig. 10C wird das Material, das als eine Schutzschicht 10 dienen
soll, die gemäß den in Fig. 10C dargestellten Schritten aufgebracht worden ist,
und das entweder dem Silicongummi oder dem Teflon entsprechen kann, anfäng
lich auf einen gewünschten Grad gemäß irgendeiner geeigneten Verdünnungsope
ration verdünnt, die ein geeignetes Lösungsmittel involviert (Schritt 200). Das
Material für die Schutzschicht 10 wird dann auf den Wafer gemäß irgendeiner
geeigneten Aufschleuder-Beschichtungsoperation aufgebracht, während der der
Wafer horizontal mit einer Geschwindigkeit von bis zu 5.000 Umdrehungen pro
Minute (RPM) in Drehung versetzt wird. Während dieser Aufschleuder-
Beschichtungsoperation rotiert der Wafer mit der gewünschten Geschwindigkeit
(Schritt 210) und eine Lösung, die das Material für die Schutzschicht 10 enthält,
wird auf eine Membranseite des mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Wafers
(Schritt 220) aufgetropft. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Wafers und die
Viskosität der Lösung bestimmen die Dicke der entstehenden Schutzschicht 10.
Die auf der Sensormembran 120 niedergeschlagene Schutzschicht 10 kann eine
Dicke von bis zu 4.500 Å aufweisen, ohne die Vibrationscharakteristika, und so
mit die Genauigkeit des Sensors 1 signifikant zu beeinträchtigen, obwohl auch
eine Schicht 10 mit einer Dicke von unter 4.500 Å auf den Sensor 1 aufgebracht
werden kann, ohne daß das durch die Schicht 10 herbeigeführte Schutzniveau
verringert wird. Beispielsweise würde ein Sensor 1, der mit einer Schicht 10 mit
einer Dicke unter 2.500 Å versehen ist, Schutz gegen die korrosiven Eigenschaf
ten von Körperagenzien und -fluiden bewirken, denen der Sensor 1 ausgesetzt
wäre. Nachdem der Wafer mit dem Material der Schutzschicht 10 überzogen wor
den ist, wird der Wafer einer Trockenoperation unterzogen (Schritt 230). Der Pro
zeß der Aufbringung der Schicht 10 kann an jeder Seite des Wafers durchgeführt
werden, die eine Schicht 10 darauf tragen muß. Falls das Material für die Schutz
schicht 10 Silicongummi ist, wird der überzogene Wafer luftgetrocknet, wodurch
alle Lösungsmittelreste beseitigt werden und Essigsäure emittiert wird; falls Te
flon das Material für die Schutzschicht 10 ist, wird der überzogene Wafer einem
thermischen Zyklus unterzogen, der den Wafer härtet und einen Tieftemperatur
zyklus einschließt, bei dem irgendwelche Lösungsreste beseitigt werden, worauf
dann ein Behandlungszyklus höherer Temperatur folgt.
Nachdem der Wafer getrocknet worden ist, wird er in Würfel geschnitten, um die
individuellen Sensoren 1 zu erhalten. Falls die Schutzschicht 10 Teflon enthält,
kann das Teflon zuerst aus der Bahn der Würfelschnittsäge entfernt werden, so
daß die Teflonschutzschicht 10 während der Würfelschnittoperation nicht beschä
digt wird. Das Teflon kann aus der Bahn der Würfelschnittsäge durch jedes ge
eignete Verfahren beseitigt werden. Beispielsweise kann das Teflon aus der Wür
felschnittbahn durch eine Plasmaätzoperation entfernt werden, die durch eine
Photoresistmaske durchgeführt wird, welche nur das Würfelschnittbahnmuster
exponiert. Weiter kann der oben beschriebene Prozeß an beiden Seiten des Wafers
angewandt werden, um Sensoren 1 zu erzeugen, welche die Schutzschicht 10 auf
mehr als einer Seite desselben aufweisen.
Die Fig. 11-14 veranschaulichen Beispiele von Sensoren, die als Sensor 1 dienen
können, und an denen die oben angesprochene Schutzschicht (und die unten zu
besprechende Schutzschicht) angebracht werden können. Diese als Beispiel die
nenden Darstellungen der Arten von Sensoren, die als Sensor 1 dienen können,
sind im US-Patent Nr. 5,619,997 beschrieben. Bezug genommen werden soll auf
Fig. 11, die ein Ultraschall-Sensorsystem veranschaulicht. Das System umfaßt
einen passiven Sensor 1 und ein externes Ultraschallaktivierungs- und Erken
nungssystem 14. Der Sensor 1 ist in ein für Ultraschall kompatibles Medium 12,
wie etwa der menschliche Körper, implantierbar oder auf einer Innenwand einer
Umschließung montierbar.
Der Sensor 1 ist irgendein geeigneter Sensor, von dem hier weiter unten Beispiele
unter Bezugnahme auf die Fig. 12-14 beschrieben werden, wobei der Sensor in
Gegenwart einer Ultraschallwelle mechanisch vibriert, hauptsächlich so wie eine
Stimmgabel in Gegenwart einer Schallwelle vibriert. Daher ist der Sensor 1 in
Fig. 11 schematisch als Stimmgabel dargestellt. Die Vibrationsfrequenz des Sen
sors 1 liegt im Bereich seiner gewöhnlichen Vibrationsfrequenz, die eine Funktion
zumindest der gerade erfaßten physischen Variablen ist.
Das Aktivierungs- und Erkennungssystem 14 enthält typischerweise einen Ultra
schallgenerator 20, mindestens einen Ultraschallwandler 22, einen Frequenzde
tektor 24 und einen Datenprozessor 25. Der Ultraschallgenerator 20 und der
Meßwandler 22 bilden die aktivierenden Elemente, während der Meßwandler 22,
der Frequenzdetektor 24 und der Datenprozessor 25 die detektierenden Elemente
bilden.
Der Generator 20, wie etwa die zerstörungsfrei testende Einheit, Modell IIB
USDF, hergestellt von Balteu Sonatest/Schlumberger von Milton Keynes, Eng
land, erzeugen eine Ultraschallwelle, die durch den Ultraschallwandler 22 über
das Medium 12 an den Sensor 1 übertragen werden soll. Typischerweise wird ein
Ultraschallgel 26, das auf einem äußeren Rande 28 des Mediums 12 plaziert ist,
verwendet, um den Wandler 22 an das Medium 12 zu koppeln. Typischerweise
besteht die übertragene Ultraschallwelle aus einer einzelnen Frequenz oder aus
einem Bereich von Frequenzen. Typischerweise kann jede geeignete Chirp-
Übertragungsoperation in bezug auf das oben beschriebene Ultraschallwellen-
Erzeugungssystem angewandt werden, bei dem Mehrfach-Ultraschalltonbursts,
etwa 20 Mikrosekunden voneinander beabstandet und jeweils einer unterschiedli
chen Frequenz entsprechend, nacheinander an den Sensor 1 übertragen werden.
Diese Operation entspricht somit einer Frequenzabtastoperation, bei der der Sen
sor 1 einer Vielzahl von zeitlich getrennten und einer unterschiedlichen Frequenz
entsprechenden Ultraschalltonbursts ausgesetzt wird. Als Alternative zu dieser
Chirpoperation kann das oben beschriebene Ultraschallwellen-Erzeugungssystem
statt dessen gemäß jedem geeigneten Übertragungsschema zum Übertragen eines
Einzelimpulses konfiguriert werden, welcher ein Ultraschallsignal verkörpert, das
eine Vielzahl von Frequenzen enthält, die auf den Sensor 1 auftreffen. Die Fre
quenzbereichsdarstellung eines solchen Impulses würde derjenigen einer Gauß
schen Verteilung ähneln. Bei beiden dieser Ultraschallwellen-
Erzeugungstechniken können die Frequenzen der übertragenen Ultraschallwellen
einen Wert im Bereich von 500 kHz bis 1 MHz aufweisen.
Der Ultraschallwandler 22 als eines der Teile der zerstörungsfrei testenden Einheit
empfängt typischerweise vom Medium 12 Ultraschallwellen. Einige dieser Wel
len sind Reflexionen der übertragenen Welle, während andere vom Sensor 1
kommen. Bei einer alternativen Ausführungsform gibt es zwei Ultraschallwandler
22, nämlich einen zum Senden und einen zum Empfangen.
Falls die gesendeten Ultraschallwellen eine Frequenz entsprechend der aktuellen
Resonanzfrequenz des Sensors 1 enthalten, vibriert der Sensor 1 mit dieser Reso
nanzfrequenz. Weil der Sensor 1 die Energie der Ultraschallwellen mit der Reso
nanzfrequenz absorbiert, haben die reflektierten, vom Wandler 22 empfangenen
Wellen bei der Resonanzfrequenz einer Amplitude, die kleiner als die Amplitude
der reflektierten Wellen bei den anderen Frequenzen ist. Außerdem fährt der Sen
sor 1 fort zu vibrieren, selbst dann, wenn die Übertragung der Ultraschallwellen
aufgehört hat.
Der Frequenzdetektor 24, der dem Spektrumanalysator 8590A, hergestellt von
Hewlett Packard Inc. in den USA ähnlich ist, analysiert die empfangenen Ultra
schallwellen um zu bestimmen, welche Frequenz durch den Sensor 1 absorbiert
worden ist und/oder bei welcher Frequenz der Sensor 1 in Resonanz kommt, wenn
er nicht länger durch die übertragenen Ultraschallwellen angeregt wird.
Der Datenprozessor 25 wandelt die durch den Frequenzdetektor 24 bestimmte
Frequenz in den Wert der gerade gemessenen physischen Variablen um. Die für
diese Umwandlung benötigte Information hängt von der aktuellen Struktur des
Sensors 1 ab, wie sie weiter unten im einzelnen beschrieben wird.
Es dürfte ersichtlich sein, daß das System der Fig. 11 tief in lebendes Gewebe
oder in eine leitende Umschließung implantierbar ist. Wie oben erläutert, arbeitet
das System mit mechanischer Vibration statt mit elektromagnetischer Resonanz.
Es soll nunmehr Bezug genommen werden auf die Fig. 12A und 12B, die einen
als Beispiel dienenden passiven Sensor veranschaulichen, der als Sensor 1 dienen
kann. Der Sensor der Fig. 12A und 12B, mit 30 bezeichnet, spricht auf Druck an.
Die Fig. 12A und 12B zeigen den Sensor 30 jeweils bei vorhandenem Druck und
bei fehlendem Druck.
Der Sensor 30 wird typischerweise aus Silizium hergestellt und umfaßt typi
scherweise ein schalenförmiges Gehäuse 32, das eine Ausnehmung 34, einen vi
brierbaren Balken 36, eine Membran 38 und einen Koppler 40 aufweist. Das Ma
terial, aus dem der Sensor 30 hergestellt wird, welcher die Membran 38 enthält,
kann auch Siliziumnitrid oder Siliziumdioxid enthalten. Der vibrierbare Balken 36
ist typischerweise integral an dem Gehäuse 32 befestigt und erstreckt sich in die
Ausnehmung 34. Der Koppler 40 schließt sich typischerweise zwischen der
Membran 38 und einem distalen Ende 42 des Balken 36 ein. Der Koppler 40 ist
entweder integral an der Membran 38 befestigt oder an dem vibrierbaren Balken
36. Der Sensor 30 kann so bearbeitet werden daß er eine Querschnittdicke von
100 µm aufweist und jede Seite kann so bearbeitet werden, daß sie eine Länge
von 400 µm aufweist. Weiter kann die Membran 38 eine Dicke im Bereich von
03, bis 0,5 µm haben. Der Sensor 30 kann nach anderen Maßen als die oben ange
gebenen konfiguriert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung ab
zuweichen. Darüber hinaus können die Abmessungen die Größe jedes anderen
hier beschriebenen Sensors charakterisieren.
Wie in Fig. 12B dargestellt, biegt sich die Membran 38 typischerweise als Reakti
on auf den von außen kommenden Druck in die Ausnehmung 34. Dies veranlaßt
den Koppler 40, der steif ist, auf das distale Ende 42 zu drücken, was den Balken
36 veranlaßt, sich zu biegen und zu verformen. Bekanntlich vibriert ein verform
ter bzw. belasteter Balken mit höherer Frequenz als ein nicht verformter Balken.
Je höher daher der Druck auf die Membran 38 ist, um so höher ist die Vibrations
frequenz des Balkens 36. Darüber hinaus vibriert die Membran 38 ebenfalls, wenn
der Balken 36 vibriert. Die spezifische Beziehung zwischen Druck und Frequenz
des Balkens 36 hängt vom Material des Balkens 36, seiner Länge und seiner
Querschnittfläche sowie im gewissen Umfang von anderen Faktoren ab, wie etwa
der Temperatur und der Viskosität jedweden Mediums, das sich in der Ausneh
mung 34 befindet.
Es sei darauf aufmerksam gemacht, daß, falls die Membran 38 aus vielen Mate
rialien hergestellt oder mit anderen Materialien beschichtet worden ist, sie sich als
Reaktion auf andere physikalische Variablen biegen würde, wie etwa die Tempe
ratur. Beispielsweise veranschaulicht Fig. 12C einen Sensor, der auf die Tempe
ratur anspricht, während Fig. 14B, die nachfolgend beschrieben wird, einen Sen
sor veranschaulicht, der auf chemische Zusammensetzungen anspricht.
Nachfolgend sei kurz auf Fig. 12C Bezug genommen. Bei diesem Sensor ist die
Membran 37 aus zwei Materialien, 41 und 44, hergestellt, von denen jedes unter
schiedliche thermische Koeffizienten aufweist. Typische Materialien sind Silizi
um und Siliziumnitrid. Da die Materialien sich in einem unterschiedlichen Aus
maß ausdehnen und zusammenziehen, verzieht sich die Membran 37 in Abhän
gigkeit von der Temperatur.
Nachfolgend wird Bezug genommen auf die Fig. 13A und 13B, die eine alternati
ve Ausführungsform des passiven Sensors veranschaulichen, der unterschiedliche
Sende- und Empfangsfrequenzen aufweist. Weiter hat der Sensor der Fig. 13A
und 13B auch eine Referenzfrequenz. Fig. 13A ist eine Seitenansicht des Sensors,
bezeichnet mit 50; und Fig. 13B ist eine Draufsicht, aufgenommen entlang der
Linie IIIB-IIIB der Fig. 13A.
Der Sensor 50 ist dem Sensor 30 insofern ähnlich, daß er ein Gehäuse, mit 52 be
zeichnet, und eine Ausnehmung 54 aufweist. Das vibrierbare Element des Sensors
50 ist jedoch ein Balken 58 voller Länge. Ähnlich dem Sensor 30 weist der Sensor
50 auch eine Membran 38 und einen Koppler 40 auf. Bei dieser Ausführungsform
ist der Koppler 40 etwas anderswo als in der Mitte an den Balken 58 angeschlos
sen, so daß zwei getrennte, aber gekoppelt vibrierbare Balken 60 und 62 erzeugt
werden, die mit unterschiedlichen Frequenzen vibrieren.
Wie in Fig. 13A dargestellt, ist der Balken 60, definiert als die Länge des Balkens
58 ab der linken Kante 64 des Gehäuses 52 zum Koppler 40, länger als der Balken
62, der als die Länge des Balkens 58 von der rechten Kante 66 des Gehäuses 52
zum Koppler 40 definiert ist. Daher vibriert der Balken 60 mit einer niedrigeren
Frequenz als der Balken 62.
Unter Druck biegt sich die Membran 38; sie schiebt den Koppler 40 weiter in die
Ausnehmung 54 hinein und biegt den Balken 58, wodurch beide Balken 60 und
62 verformt werden. Im Betrieb erregt das Sensorsystem den Sensor 50 mit einer
Ultraschallwelle, deren Frequenzbereich annähernd dem Bereich der Vibrations
frequenzen des langen Balkens 60 entspricht. Der lange Balken 60 wird angeregt
und seine Erregung veranlaßt den kurzen Balken 62 ebenfalls zu vibrieren, jedoch
mit seiner gewöhnlichen Vibrationsfrequenz. Als Reaktion auf die Vibration der
Balken 60, 62 vibriert auch die Membran 38.
Da der kurze Balken 62 typischerweise einen Vibrationsfrequenzbereich aufweist,
der sich signifikant von demjenigen des langen Balkens 60 unterscheidet, brau
chen der Ultraschallwandler 22 und der Frequenzdetektor 24 nur für Empfangs
zwecke auf den Frequenzbereich des kurzen Balkens 62 abgestimmt werden. Da
nur der kurze Balken 62 in seinem Frequenzbereich aktiv sein wird, wird das Si
gnal-/Rauschverhältnis (S/N) des vom Wandler 22 empfangenen Signals groß
sein, da es nur wenig oder gar kein Rauschen gibt, das mit der Erregerfrequenz
zusammenhängt.
Der Sensor 50 kann optional auch einen Referenzbalken 68 (Fig. 13B) enthalten,
der in der Nähe des Balkens 58 plaziert ist. Der Balken 68 ist an beiden Enden an
das Gehäuse 52 angeschlossen, aber nicht an beiden Enden mit dem Koppler 40
verbunden. Daher ändert sich die Vibrationsfrequenz des Balkens 68 nicht mit
dem Druck. Jedwede Änderung seiner Vibrationsfrequenz muß daher auf anderen
Ursachen beruhen, wie etwa der Temperatur, der viskosen Dämpfung, etc., die
auch die Balken 60 und 62 beeinflußt. Das Output des Referenzbalkens 68 wird
daher durch den Datenprozessor 25 benutzt, um die durch die Balken 60 und 62
bestimmten Druckwerte zu korrigieren.
Nunmehr wird kurz auf Fig. 14A Bezug genommen, die eine weitere alternative
Ausführungsform des durch zwei Siliziumwafers 70 und 72 gebildeten Sensors
veranschaulicht. Typischerweise ist jeder Wafer, grob gesprochen, in eine scharf
kantig ausgeschnittene Schalenform gebracht, und die beiden Schalen sind so an
einandergebondet, daß ein umschlossener Raum 74 gebildet wird. Die Basis jeder
Schale ist flach unter Bildung einer Membran, die frei in den Raum 74 vibrieren
kann. Um den Sensor der Fig. 14A mit zwei unterschiedlichen gekoppelten Fre
quenzen bereitzustellen, ist die Dicke der Membranen, bezeichnet mit 76 und 78,
unterschiedlich.
Wie bei der Ausführungsform der Fig. 13A, empfängt das vibrierende Element
mit der niedrigeren Vibrationsfrequenz (d. h. die dünne Membran 78), das Ultra
schallsignal, während die andere Membran, die dicke Membran 76, das reflek
tierte Ultraschallsignal aussendet. Die beiden vibrierenden Elemente sind über die
Seiten der Wafers 70 und 72 sowie durch jedwedes Medium miteinander gekop
pelt, das in dem umschlossenen Raum 74 untergebracht ist.
Ein Sensor ähnlich dem in Fig. 14A gezeigten Sensor kann benutzt werden, um
chemische Zusammensetzungen zu messen. Der resultierende Sensor ist in Fig.
14B dargestellt, auf den nun Bezug genommen wird. Die dicke Membran 76 der
Fig. 14B ist mit einem dünnen, weichen, Polymerfilm 79 beschichtet, der Gaspha
seanalysesubstanzen absorbiert. Die Analysesubstanzen fügen dem Film 79 Ge
wicht hinzu und ändern dessen Viskoelastizität. Als Ergebnis ändert sich die Vi
brationsfrequenz.
Im Gegensatz zu der vorherrschenden Ansicht wurde entdeckt, daß ein aus Silizi
um hergestellter Sensor 30, einschließlich eines solchen, bei dem die Membran 38
aus einem Siliciumeinkristall gebildet ist, keinen befriedigenden Grad an Bio
kompatibilität mit den natürlicherweise auftretenden Körperfluiden und Agenzien
zeigt, die er antrifft, wenn er im Patienten implantiert ist. Wenn nämlich die
Membran 38 eines solchen Sensors 30 während einer ausreichend langen Zeit
einer solchen Umgebung ausgesetzt wird, wie etwa während drei Monaten, kann
sich die Membran 38 vollständig auflösen, was den Sensor 30 unbrauchbar macht.
Diese schadenstiftende Anfälligkeit gilt ebenso für andere, oben besprochene Ty
pen von Sensoren. Um die Art und Weise zu erklären, in der diese Anfälligkeit
durch die Benutzung eines Schutzüberzugs minimiert wird, soll auf den druck
empfindlichen Sensor 30 der Fig. 12A-12C Bezug genommen werden, wobei
festzustellen ist, daß die zum Schutze des Sensors 30 der Fig. 12A-12C unter
nommenen Schritte ebenso für die anderen, oben besprochenen Sensortypen gel
ten.
Wie oben erklärt, enthält der Sensor 30 eine Membran 38, die durch eine be
stimmte Durchbiegung als Reaktion auf die Aufbringung eines Druckes auf sie
verformt wird. Indem die Membran 38 gemäß einer solchen Durchbiegung die
Form ändert, ändert sich auch die Resonanzfrequenz der Membran 38. Wenn nun
eine Ultraschallwelle mit einer Frequenz, die mit der Membran-Resonanzfrequenz
übereinstimmt, der Membran 38 ausgesetzt wird, absorbiert die Membran 38 zu
sammen mit dem Balken 36 die Energie der Ultraschallwelle bei dieser Frequenz
und beginnt mit der betreffenden Resonanzfrequenz, mechanisch zu vibrieren,
wobei sie eine Reflexionswelle erzeugt, die durch das System der Fig. 11 aufge
nommen wird. Anders ausgedrückt, absorbiert die Membran 38, wenn eine Ultra
schallwelle, deren besondere Frequenzbereichscharakteristik in Form einer Fou
rier-Transformierten ausgedrückt würde, auf den Sensor 30 trifft, die Wellenener
gie absorbieren, die bei der besonderen Resonanzfrequenz der Membran auftritt,
was von dem Ausmaß abhängt, um das die Membran 38 aufgrund solcher exter
nen Einflüsse, wie etwa dem Druck, durchgebogen wird. Weil die Energieabsorp
tion durch die Membran 38 bei der Resonanzfrequenz der Membran 38 auftritt,
zeigt die Darstellung der Fourier-Transformierten der von der Membran 38 re
flektierten Welle eine besondere Einkerbung (eine scharfe Abnahme der Amplitu
de) bei dieser Frequenz. Diese Kerbe tritt bei derjenigen Frequenz auf, bei der die
Membran 38 die Energie der gesendeten Ultraschallwelle absorbiert. Deshalb
wird diese Kerbenfrequenz als die Resonanzfrequenz der Membran 38 betrachtet.
Diese Frequenz kann durch jede geeignete Analysevorrichtung erkannt werden,
oder sie kann visuell durch Inspizieren des Bildes der auf jeder geeigneten Anzei
gevorrichtung gelieferten Fourier-Transformierten bestimmt werden. Da die Re
sonanzfrequenz der Membran proportional zu dem auf die Membran wirkenden
Druck ist, kann der auf die Membran 38 wirkende Druck aus der gemessenen Re
sonanzfrequenz abgeleitet werden.
Wie oben erläutert, beginnt im Falle, daß die Membran 38 für eine ausreichend
lange Zeit den natürlicherweise auftretenden Fluiden und Agenzien, welche in
nerhalb eines Körpers auftreten, das Silizium, aus welchem die Membran 38 ge
bildet ist, zu erodieren. Diese Erosion beeinflußt nachteilig die Vibrationscharak
teristik der Membran 38. In dem Maße, wie die Membran 38 fortfährt zu erodie
ren, verschlechtert sich dementsprechend die Genauigkeit, die durch eine wie
oben besprochene Resonanzfrequenzbestimmung geliefert wird. Um diese Ver
schlechterung zu verhindern, wird ein Schutzüberzug auf der Membran 38 ange
bracht.
Fig. 15 veranschaulicht einen Sensor 30, bei dem eine mustergültige Schutz
schicht 150 aus Polyxylylenpolymermaterial auf der Membran 38 aufgebracht ist.
Natürlich muß das Material für die Schutzschicht 150 in Fig. 15 nicht ein Po
lyxylylenpolymer sein, sondern kann auch aus Silicongummi oder Polytetrafluo
roethylen in der oben besprochenen Weise gebildet werden. Wenn ein Polyxyly
lenpolymer als Material für die Schutzschicht 150 verwendet wird, kann ein Bei
spiel von Polyxylylen, das auf dem Sensor 30 angebracht wird, Parylene C sein
(Poly(p-chloroxylylen). Andere Polyxylylenpolymere, die auf den Sensor 30 auf
gebracht werden können, umfassen, wenn auch nicht ausschließlich Parylene
N(Poly(p-xylylen)), Parylene D (Poly(-dichloroxylylen)) und Parylene VIPTM AF-
4 (Poly(p-tetrafluoroxylylen)). Damit sollte klar sein, daß, wenngleich sich die
nachfolgende Besprechung auf Parylene C als Material für die Schutzschicht 150
konzentriert, irgendein oben erwähntes Polyxylylenmaterial als Schutzschicht 150
dienen kann. Weiter soll darauf hingewiesen werden, daß wenngleich der muster
gültige Sensor 30, auf dem die Schutzschicht 150 aus Parylene C angebracht ist,
der in Fig. 12A dargestellte Sensor ist, die Schutzschicht aus Parylene C nicht nur
bei diesem Sensor 30 angewandt werden kann, sondern bei jedem der hier be
schriebenen Sensoren. Weiter sei darauf hingewiesen, daß hinsichtlich der in Fig.
15 veranschaulichten besonderen Ausführungsform der Sensor 30 gemäß den in
Verbindung mit Fig. 12A genannten Dimensionen 400 µm × 400 µm × 100 µm
konfiguriert werden kann, und daß die Dicke der Membran 38 der oben in Ver
bindung mit Fig. 12A besprochenen Dicke von 0,3 µm-0,5 µm entsprechen kann.
Schließlich kann die Schutzschicht 150 auf so vielen Seiten des Sensors 30 aufge
bracht werden, wie dies erwünscht ist, obwohl Fig. 15 die Schutzschicht 150 in
der Weise veranschaulicht, daß sie nur auf einer einzigen Seite des Sensors 30
angebracht ist.
Im Fall der Fig. 15 hat die Schutzschicht 150 für den Sensor 30 eine Dicke nicht
über 4.500 Å. Die Schutzschicht 150 verschafft genügend Widerstand gegen Kör
perfluide und andere schädigende Agenzien im Körper des Patienten, so daß die
strukturelle und funktionale Integrität der Membran 38 ohne signifikante Ver
schlechterung aufrechterhalten wird. Diese Schutzfunktion wird auch durch eine
Schicht 150 geschaffen, die dünner als 4.500 Å ist. Tatsächlich kann eine Schicht
150 mit einer kleineren Dicke als etwa 2.500 Å auf die Membran 38 aufgebracht
werden, ohne daß der durch die Schicht 150 geschaffene Schutz verringert wird.
Weil die Dicke der Schutzschicht 150 kleiner als diejenige der Membran 38 ist,
bleibt die Empfindlichkeit der Membran 38 mit der Schutzschicht 150 ungefähr
die gleiche wie diejenige einer Membran 38, die keine Schutzschicht 150 auf
weist. Andererseits wird die Empfindlichkeit der Membran 38, wenn die Dicke
der Schutzschicht 150 auf Abmessungen über etwa 4.500 Å ansteigt, der störende
Einfluß auf die Empfindlichkeit der Membran 38 signifikant genug, um die Ge
nauigkeit der durch den Sensor 30 erhaltenen Daten ungünstig zu beeinflussen.
Insbesondere wird im Falle, daß die Überzugsdicke größer als 4.500 Å wird, die
Amplitude (oder der Q-Faktor) der Resonanz verringert, was die durch den Sensor
30 gelieferten Ablesewerte weniger exakt macht. Dies steht im Gegensatz zu den
zuvor vorgeschlagenen aktiven Sensoren, die eine durchbiegbare Membran ver
wenden. In solchen aktiven Sensoren biegt sich die Membran als Reaktion auf
einen externen Zustand durch, vibriert aber nicht mit Resonanzfrequenz als Reak
tion auf eine Ultraschallwelle. Anders als bei der Membran 38 des Sensors 30, der
in der Lage ist, durchgebogen zu werden und mit einer vorbestimmten Resonanz
frequenz zu vibrieren, bleibt also die Membran eines solchen zuvor vorgeschlage
nen Sensors stationär in seiner durchgebogenen Konfiguration. Statt daß er Daten
in bezug auf die gemessenen Körpercharakteristika über eine Ultraschall-
Reflexionswelle liefert, erzeugt ein solcher aktiver Sensor ein elektrisches Signal,
das der Amplitude entspricht, um die die Membran durchgebogen wird. Da die
Membran solcher zuvor vorgeschlagener aktiver Sensoren nicht in Resonanz
kommt, kann sie Schutzüberzüge mit einer wesentlich größeren Dicke als 4.500 Å
aufweisen.
Zurückkommend auf Fig. 15 wird die Schutzschicht 150 auf dem Sensor 30 mit
Hilfe irgendeiner geeigneten Dampfniederschlagungstechnik aufgebracht, die mit
dem Aufbringen eines Polyxylylenpolymermaterials kompatibel ist. Beispielswei
se enthält eine Aufdampfanordnung, wie in Fig. 16 dargestellt, eine Verdamp
fungskammer 30, eine Pyrolyse- bzw. Reaktionskammer 320, die mit der Ver
dampfungskammer 300 über ein Rohr 310 verbunden ist, eine Abscheidungs
kammer 330, die mit der Pyrolysekammer 320 verbunden ist und die einen Kon
densationstisch 370 aufweist, und eine Vakuumpumpe 360, die an die Abschei
dungskammer 330 über ein Rohr 340 angeschlossen ist. Die Verdampfungskam
mer 300 verdampft ein Dimer von Polyxylylenpolymermaterial (Di-p-xylylen) bei
einer Temperatur von etwa 150°C und einem Druck von etwa 1 Torr. Das Dimer
wird dann bei etwa 680°C und 0,5 Torr pyrolysiert, um ein Monomer zu erzeugen,
wie etwa p-Xylylen. Das Monomer tritt dann bei Umgebungstemperatur (Raum
temperatur) in die Abscheidungskammer 330, wo der Sensor 30, entweder indivi
duell oder als Teil eines Wafers, der viele Sensoren 30 enthält, plaziert wird. In
diesem Zeitpunkt wird das Monomer absorbiert und auf den Sensor 30 polymeri
siert, um die Schutzschicht 150 zu bilden. Falls der Sensor 30 einzeln in der Ab
scheidungskammer 330 plaziert wird, wird die Schutzschicht 150 auf alle expo
nierten Oberflächen des Sensors 30 abgeschieden. Falls aber der Sensor 30 ande
rerseits als Teil eines Wafers, der viele Sensoren 30 enthält, in der Abscheidungs
kammer 330 plaziert wird, wird das Polyxylylenpolymermaterial auf dem Sensor
30 in der in Fig. 15 dargestellten Weise auf dem Sensor 30 abgeschieden. In die
sem Falle werden, nachdem der Wafer in Würfel geteilt worden ist, um die ein
zelnen Sensoren 30 herzustellen, die Seiten dieser Sensoren nicht mit dem Po
lyxylylenpolymermaterial beschichtet, weil diese Oberflächen während des Nie
derschlagsprozesses nicht exponiert waren. In diesem Falle wird nur die Membran
38 des Sensors 30, wie in Fig. 15 dargestellt, mit der Schutzschicht 150 aus Po
lyxylylenpolymermaterial überzogen.
Um in der Lage zu sein, auf dem Sensor 30 eine Schutzschicht 150 aufzubringen,
die dünner als 4.500 Å ist, wird der oben beschriebene Dampfabscheidungsprozeß
langsamer als der zuvor angesprochene Dampfabscheidungsprozeß durchgeführt.
Während beispielsweise einige der zuvor vorgeschlagenen Dampfabscheidungs
prozesse nur 10 Sekunden benötigen, um Polyxylylenpolymermaterial auf einer
Oberfläche aufzubringen, kann die Schutzschicht 150 gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einem Dampfabscheideprozeß immerhin 10 Minuten dauern. Wird
der Abscheidungsprozeß mit dieser Geschwindigkeit durchgeführt, kann der
Dampfabscheidungsprozeß zum Aufbringen der Schutzschicht 150 auf den Sensor
30 präziser gesteuert werden, um die gewünschte Schutzschichtdicke zu erzielen
und die Bildung von Fehlstellen bzw. Löchern verhindern. Jeder geeignete Ab
scheidungsmonitor (nicht dargestellt) kann an die Abscheidekammer 330 ange
schlossen werden, um es einer die Abscheidekammer bedienenden Person zu er
möglichen, das Akkumulieren des Schutzschichtmaterials auf den Sensor 30 wäh
rend des Abscheideprozesses zu verfolgen. Sobald die Dicke der Schutzschicht
150 den gewünschten Wert erreicht, kann die das Abscheiden überwachende Per
son den Prozeß abschalten, oder der Prozeß kann auch automatisch beendet wer
den, wenn die überwachte Dicke den gewünschten Wert erreicht. Da unterschied
liche Bereiche der Abscheidekammer 330 unterschiedliche Abscheideraten her
vorbringen, kann der Sensor 30 weiter in demjenigen Bereich der Abscheide
kammer 330 plaziert werden, der eine langsamere Abscheiderate aufweist als an
dere Bereiche, um so sicherzustellen, daß das Material für die Schutzschicht 150
mit der gewünschten Rate auf dem Sensor 30 abgeschieden wird.
Durch die auf der Membran 38 aufgebrachte Schutzschicht 150 wird der Sensor
30 gegen die korrosiven Eigenschaften der Körperfluide widerstandsfähiger, die
angetroffen werden, wenn der Sensor 30 im Patienten plaziert ist. Dank dieser
Schutzschicht 150 bleibt der Sensor 30 im Patienten intakt und liefert dement
sprechend präzise Daten während einer Zeitperiode, die größer ist als wenn der
Sensor 30 keine solche Schutzschicht 150 aufweisen würde.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen permanenten Schicht oder geeignetenfalls
als Alternative dazu kann eine zeitlich beschränkte Beschichtung auf den Senso
ren angebracht werden, um sie gegen Beschädigung und/oder Zerstörung während
des Einsatzes zu schützen. Die zeitlich begrenzte Beschichtung kann aus einem
Material hergestellt werden, das in einer wäßrigen Lösung löslich ist, und es sollte
sich unmittelbar oder doch bald nach der Aufbringung auf dem Sensor auflösen.
Die Art des verwendeten Materials, die Dicke des zeitweiligen Überzugs und die
Härte des zeitweiligen Überzugs hängen weitgehend vom Plazierungsort des Sen
sors, dem Typ des Sensors und von einer Vielfalt anderer Faktoren einschließlich
der involvierten Physiologie, wobei die Parameter gemessen werden, und der ge
wünschten Einsatzgeschwindigkeit ab.
Ein erstes Beispiel einer zeitlich begrenzten Beschichtung ist eine Zusammenset
zung, die verfestigten Zuckersirup umfaßt, hergestellt aus annähernd gleichen
Mengen an Glucose und Sucrose. Die Mengenverhältnisse der Glucose und der
Sucrose können variieren, hängen jedoch von der Anwendung ab.
Ein zweites Beispiel für eine zeitlich beschränkte Beschichtung ist eine Zusam
mensetzung, die Hydroxypropylmethlycellulose, Hydroxypropylcellulose und
Colloidalsilicondioxide umfaßt, diese sämtlich feingemahlen und in Wasser ver
mischt werden, das zur Beschichtung von Pillen benutzt wird und kommerziell als
Opadry-Oy-34817 von Colorcon Ltd., Italien, erhältlich ist.
Es können auch andere Materialien als zeitlich begrenzte Schutzbeschichtung für
einen Sensor verwendet werden. Die zeitlich begrenzte Schutzbeschichtung kann
mit jeder anderen Substanz gebildet werden, die hart oder dick genug ist, um den
Sensor gegen Beschädigung während des Einfügens zu schützen, die sich sofort
oder bald nach der Einfügung auflöst und die an der beabsichtigten Einsatzstelle
im Körper biokompatibel ist.
Ein Sensor kann mit jedem verfügbaren Verfahren zum Überziehen von Objekten
beschichtet werden, wie beispielsweise durch Aufsprühen des Überzugs auf den
Sensor, durch Eintauchen des Sensors in ein Flüssigkeitsbad, durch Gießen oder
Auftropfen der Beschichtung auf den Sensor, durch Aufstreichen der Beschich
tung auf den Sensor, etc. Zusätzlich kann die Beschichtung nur die Membran des
Sensors bedecken, oder sie kann einen großen Abschnitt des Sensors oder aber
den gesamten Sensor bedecken.
Claims (18)
1. Vorrichtung zum Implantieren an einer anatomischen Stelle innerhalb des
Körpers, aufweisend:
einen Sensor, der eine mechanisch vibrierbare Membran enthält; und
eine Schutzschicht, die aus einem Polyxylylenpolymermaterial gebildet und auf mindestens der mechanisch vibrierbaren Membran aufgebracht ist.
einen Sensor, der eine mechanisch vibrierbare Membran enthält; und
eine Schutzschicht, die aus einem Polyxylylenpolymermaterial gebildet und auf mindestens der mechanisch vibrierbaren Membran aufgebracht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schutzschicht eine Dicke unter
4.500 Å hat.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schutzschicht eine Dicke unter
2.500 Å hat.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mechanisch vibrierbare Membran
aus einem Halbleitermaterial gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Halbleiter eines der Materialien
Silizium, Siliziumnitrid und Siliziumdioxid enthält.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die mechanisch vibrierbare Membran
auf ein anatomisches Merkmal des Körpers anspricht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schutzschicht Körperfluide und
Gewebe daran hindert, den Betrieb der mechanisch vibrierbaren Membran
zu verschlechtern.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schutzschicht ein inertes Material
enthält.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schutzschicht ein biokompatibles
Material enthält.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Polyxylylenpolymermaterial eines
der Materialien, bestehend aus Poly(p-chloroxylylen), Poly(p-xylylen), Po
ly(p-dichloroxylylen) und Poly(p-tetrafluoroxylylen) enthält.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Sensor ein passiver Sensor ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der das anatomische Merkmal, auf das
die mechanisch vibrierbare Membran anspricht, mindestens eines des Druc
kes, der Temperatur und einer chemischen Substanz ist.
13. Vorrichtung zum Implantieren an einer anatomischen Stelle innerhalb eines
Körpers, aufweisend:
einen Sensor mit einer mechanisch vibrierbaren Membran, und
eine Schutzschicht, die aus einem Silicongummimaterial gebildet und auf mindestens der mechanisch vibrierbaren Membran aufgebracht ist.
einen Sensor mit einer mechanisch vibrierbaren Membran, und
eine Schutzschicht, die aus einem Silicongummimaterial gebildet und auf mindestens der mechanisch vibrierbaren Membran aufgebracht ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der die Schutzschicht eine Dicke unter
5.000 Å hat.
15. Vorrichtung zum Implantieren an einer anatomischen Stelle innerhalb eines
Körpers, aufweisend:
einen Sensor, der eine mechanisch vibrierbare Membran aufweist; und
eine Schutzschicht, die aus einem Polytetrafluoroethylenmaterial gebildet und auf mindestens der mechanisch vibrierbaren Membran aufgebracht ist.
einen Sensor, der eine mechanisch vibrierbare Membran aufweist; und
eine Schutzschicht, die aus einem Polytetrafluoroethylenmaterial gebildet und auf mindestens der mechanisch vibrierbaren Membran aufgebracht ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Schutzschicht eine Dicke unter
5.000 Å hat.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, weiter eine Adhäsionspromotorschicht um
fassend, die zwischen mindestens einer einzelnen Oberfläche des Sensors
und der Schutzschicht angebracht ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Adhäsionspromotorschicht Per
fluorodecyltriethoxysilan enthält.
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