CN104519804A - 微创医疗器械 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微创医疗器械(100)，所述微创医疗器械具有近端部(100b)和远端部(100a)并且包括布置于所述医疗器械(100)的所述远端部(100b)处的传感器装置(10)。所述传感器装置(10)包括：传感器(20)，所述传感器被配置成产生呈电传感器信号的形式的传感器数据；和数据转换装置(40)，所述数据转换装置被配置成将所述电传感器信号转换成光学信号并且包括用于接收所述电传感器信号的电输入部(41)和用于传输所述光学信号的光学输出部(42)。所述传感器装置(10)进一步包括被配置成将所述光学信号从所述远端部(100a)传输到所述近端部(100b)的光学纤维(50)，所述光学纤维(50)联接到所述数据转换装置(40)的所述输出部以接收所述光学信号，所述光学纤维(50)从所述器械(100)的所述远端部(100a)延伸到所述近端部(100b)。本发明进一步涉及一种制造这样的微创医疗器械(100)的方法。

Description

微创医疗器械
发明领域
本发明涉及一种具有近端部和远端部并且包括传感器装置的微创医疗器械，所述传感器装置布置于所述医疗器械的所述远端部处。所述传感器装置包括被配置成产生呈电传感器信号的形式的传感器数据的传感器，特定来说，医疗成像传感器，例如，举例来说，超声波换能器或相机。本发明进一步涉及一种用于制造这样的微创医疗器械的方法。本发明进一步涉及这样的传感器装置和制造这样的传感器装置的方法。
背景技术
存在以智能传感器的形式在微创医疗器械的尖端处集成电子功能性的趋势。这些传感器可帮助内科医师引导医疗器械穿过身体或可允许更准确的诊断。举例来说，众所周知，传感器(例如，光学相机或超声波换能器)用于内窥镜的尖端处。然而，这样的电子功能性还可设想用于较小的医疗器械，例如，导管或(导管)导丝。
举例来说，在“Stretchable Electronics and Conformal Biointerfaces(Mater.Res.Soc.Symp.Proc.Volume 1271E,Warrendale,PA,2010)，论文1271-JJ05-09”(还参见ectm.ewi.tudelft.nl/linkto/ectm_publications.php)中公开的Benjamin Mimoun、Vincent Henneken、Ronald Dekker的论文“Flex-to-Rigid(F2R):A Novel Ultra-Flexible Technology for Smart InvasiveMedical Instruments”揭示一种用于制作通过超挠性互连件互连的部分挠性微型传感器(特定来说，用于智能或微创医疗器械中)的技术，所述论文以引用方式并入本文中。
在这样的传感器或传感器装置为小尺寸的情况下，通常无数据压缩硬件可包含于医疗器械的远尖端处。因此，举例来说，产生来自超声波换能器或相机的传感器数据的相对高数据速率。对于高数据速率，通常需要具有良好界定的特性阻抗的电线，例如，同轴电缆。然而，最小同轴电缆具有数百μm的直径。举例来说，仅单个同轴电缆可装配于微创医疗器械中(例如，具有300μm直径的导丝)，这限制数据速率。因此，目前为止高数据速率需要使用从医疗器械的远端部延伸到近端部的电线，所述电线需要大量空间。然而，需要大量空间的这些电线的使用使得医疗器械大得不尽如人意，尤其是对于微创医疗器械。因此，目前为止，必须要做医疗器械的数据速率与尺寸之间的折中。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种改进的微创医疗器械和其制造方法，特定来说，一种使得能够以高数据速率将传感器数据从器械的远端部传输到近端部同时仍提供小尺寸的医疗器械的微创医疗器械。
在本发明的第一方面中，提出一种微创医疗器械，所述微创医疗器械具有近端部和远端部，并且包括布置于所述医疗器械的所述远端部处的传感器装置，所述传感器装置包括被配置成产生呈电传感器信号的形式的传感器数据的传感器。所述传感器装置进一步包括数据转换装置，所述数据转换装置被配置成将所述电传感器信号转换成光学信号并且包括用于接收所述电传感器信号的电输入部和用于传输所述光学信号的光学输出部。所述传感器装置进一步包括被配置成将所述光学信号从所述远端部传输到所述近端部的光学纤维，所述光学纤维联接到所述数据转换装置的所述输出部以接收所述光学信号，所述光学纤维从所述器械的所述远端部延伸到所述近端部。
在本发明的另一方面中，提出一种用于制造具有近端部和远端部的微创医疗器械的方法，包括制造传感器装置的所述方法包括：提供被配置成产生呈电传感器信号的形式的传感器数据的传感器；提供被配置成将所述电传感器信号转换成光学信号并且包括用于接收所述电传感器信号的电输入部和用于传输所述光学信号的光学输出部的数据转换装置；提供被配置成将所述光学信号从所述远端部传输到所述近端部的光学纤维；和将所述光学纤维联接到所述数据转换装置的所述输出部以接收所述光学信号。所述方法进一步包括在所述医疗器械的所述远端部处布置所述传感器装置，所述光学纤维从所述器械的所述远端部延伸到所述近端部。
在本发明的另一方面中，提出这样的传感器装置。在本发明的又一方面中，提出一种制造这样的传感器装置的方法。
本发明的基本思想是使用用于将高数据速率的传感器数据从所述医疗器械的所述远端部传输到所述近端部的光学纤维。这提供来自所述医疗器械的所述远端部或尖端的高速光学数据链接。在所述微创医疗器械为小尺寸的情况下，无数据压缩硬件可包含于所述远端部处，并且因此，相对高的数据速率产生于所述远端部处并且经由所述光学数据链接传输到所述装置的所述近端部。为了将由所述传感器产生的所述电传感器信号转换成可通过所述光学纤维传输的光学信号，使用数据转换装置。特定来说，所述光学纤维具有第一端部和第二端部，其中所述第一端部联接到所述数据转换装置的所述光学输出部并且所述第二端部布置于所述装置的所述近端部处，举例来说，连接到信号处理装置。以这种方式，提供一种使得能够以高数据速率传输传感器数据同时仍提供小尺寸的医疗器械的微创装置。此外，通过使用光学纤维而非电线，所述信号是电隔离的。这使得医疗装置更加MRI兼容和/或减小噪声(例如，通过接地回路或RFI(无线电频率干扰))。
在一个实例中，所述传感器可以是医疗成像传感器。医疗成像传感器可产生表示(例如，所述患者的身体或其一部分的)图像的传感器数据。医疗成像传感器可产生需要高数据速率传输的大量的传感器数据，因此产生高数据速率。在一个实例中，所述传感器可以是被配置成传输和/或接收超声波的超声波换能器，特定来说，电容性微机械超声波换能器(CMUT)。在另一实例中，所述传感器可以是相机。这些是对于医疗成像特别有用的传感器。然而，将理解，一般来说，可使用任何其它类型的传感器，特定来说，产生高数据速率的传感器。
从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应理解，所请求的制造微创医疗器械的方法具有与如所请求的医疗器械和从属权利要求中所限定的医疗器械类似和/或相同的优选实施例。此外，应理解，所述传感器装置或制造所述传感器装置的方法具有与所请求的医疗器械或其制造方法类似和/或相同的优选实施例。
在一个实施例中，所述传感器装置进一步包括具有第一表面和第二表面的衬底，所述数据转换装置布置于所述第一衬底表面上。以这种方式，提供用于所述数据转换装置的良好支撑。在所述相应的方法中，所述传感器装置的制造进一步包括提供具有第一表面和第二表面的衬底和将所述数据转换装置布置于所述第一衬底表面上。
在另一实施例或变体中，所述光学纤维布置于所述衬底中的孔中，所述孔从所述第二衬底表面朝向所述第一衬底表面延伸。以这种方式，提供一种将所述光学纤维联接到所述数据转换装置的容易方式。特定来说，所述孔可垂直于所述衬底表面而布置。以这种方式，所述光学纤维可垂直于所述衬底表面而布置。特定来说，所述孔可被布置以使得所述光学纤维的所述第一端部联接到所述数据转换装置的所述输出部。举例来说，所述数据转换装置可被布置成朝向所述第一衬底表面(更特定来说，在其中定位所述光学纤维的所述第一端部的区域中)传输所述光学信号。在相应的方法中，所述传感器装置的制造进一步包括：在所述衬底中提供孔(例如，通过蚀刻)，所述孔从所述第二衬底表面朝向所述第一衬底表面延伸；和在所述孔中布置所述光学纤维。
在另一实施例或变体中，所述衬底具有基层和在所述基层上的至少一个隔离层，所述隔离层形成至少所述第一衬底表面。以这种方式，即使所述基层是导电的或半导电的，也可通过使用隔离层来实现所述第一衬底表面上的电连接或电连接部分。特定来说，所述衬底基层可由硅制成和/或所述隔离层可由二氧化硅制成。在制造时使用硅是容易的和/或便宜的。在相应的方法中，提供所述衬底包括提供基层和在所述基层上提供至少一个隔离层，所述隔离层形成至少所述第一衬底表面。举例来说，可通过氧化提供所述隔离层。
在这些实施例或变体的一个变体中，所述孔在形成所述第一衬底表面的所述隔离层处终止。特定来说，所述孔可以是盲孔。以这种方式，所述隔离层将所述数据转换装置的所述输出部与所述光学纤维隔离，但仍足够薄以供所述光学信号通过。因此，特定来说，所述隔离层可以是光学透明的。此外，可以这种方式提供用于将所述光学纤维布置于所述衬底孔内的容易的制造方法。在相应的方法中，提供所述孔在形成所述第一衬底表面的所述隔离层处被终止或终止。举例来说，所述孔可被从所述第二衬底表面蚀刻，穿过所述衬底基层并且在所述隔离层处终止。
在另一实施例或变体中，所述光学纤维固定地连接到所述衬底。以这种方式，所述光学纤维可永久地附接到所述衬底以及因此永久地附接到所述传感器装置。因此，所述光学纤维可永久地联接到所述数据转换装置的所述输出部。这提供更好的光学联接。举例来说，与所述光学纤维与所述光学输出部之间的可拆卸连接或气隙相比，可提供较小的装置。特定来说，光学透明黏合剂可用于将所述光学纤维固定地连接到所述衬底。举例来说，所述孔的在所述衬底与所述光学纤维中间的其余空间可填充有所述光学透明黏合剂。在相应的方法中，将所述光学纤维联接到所述光学输出部包括(特定来说)使用光学透明黏合剂将所述光学纤维固定地连接到所述衬底。
在另一实施例或变体中，所述传感器装置进一步包括从所述器械的所述远端部延伸到所述近端部的电线。以这种方式，可给所述装置供电(例如，所述电线可用于给所述传感器装置进行电力供应)和/或可提供额外功能性。举例来说，所述电线可用于(例如，控制信号的)低速数据传输。在相应的方法中，制造所述传感器装置进一步包括提供从所述器械的所述远端部延伸到所述近端部的电线。
在另一实施例或变体中，所述电线被布置穿过所述衬底中的通孔，所述通孔从所述第一衬底表面延伸到所述第二衬底表面。以这种方式，可提供电线和光学纤维到所述衬底(例如，硅芯片)的同时连接。这个特别容易制造。在相应的方法中，制造所述传感器装置进一步包括：在所述衬底中提供通孔，所述通孔从所述第一衬底表面延伸到所述第二衬底表面；和布置穿过所述通孔的所述电线。举例来说，所述通孔可蚀刻穿过所述衬底。
在另一实施例或变体中，所述电线固定地连接到所述衬底。以这种方式，所述电线可永久地附接到所述衬底以及因此永久地附接到所述传感器装置。举例来说，焊接可用于将所述电线固定地连接到所述衬底。特定来说，所述光学纤维和所述电线两个均可固定地连接到所述衬底。在相应的方法中，制造所述传感器装置进一步包括将所述电线固定地连接到所述衬底。
在另一实施例或变体中，所述传感器布置于第二衬底上，所述第二衬底在所述医疗器械的长度方向上定位于其上布置所述数据转换装置的所述衬底上方或下方。因此，所述传感器和所述数据转换装置布置于不同或单独的衬底上。以这种方式，可提供小尺寸的医疗器械。在相应的方法中，制造所述传感器装置进一步包括：提供其上布置所述传感器的第二衬底；和在所述医疗器械的长度方向上在其上布置所述数据转换装置的所述衬底的上方或下方定位所述第二衬底。
在另一实施例或变体中，所述传感器装置包括被配置成预处理所述电传感器信号的预处理电子电路，所述预处理电子电路包括用于接收所述电传感器信号的输入部和用于将所述预处理的电传感器信号传输到所述数据转换装置的输出部。以这种方式，可在所述医疗器械的所述远端部或尖端处完成所述预处理。举例来说，所述预处理可调节所述电信号以供所述数据转换装置转换和/或在所述光学纤维上传输。然而，所述预处理电子电路通常不能提供高数据压缩。所述预处理电子电路通常不需要大量空间。因此，其可容易地集成于所述医疗器械的所述远端部处的所述传感器装置中。以这种方式，并非来自所述传感器的原始传感器数据或信号需要传输到所述近端部，而是可预处理所述传感器数据。举例来说，所述预处理电子电路可被配置成放大和/或多路复用所述电传感器信号(例如，以使得其可在所述光学纤维上传输)。特定来说，所述预处理电子电路可以是用于控制所述传感器的所述电子电路(举例来说，专用集成电路(ASIC))或其可被集成到其中或可为其一部分。在相应的方法中，制造所述传感器装置进一步包括提供这样的预处理电子电路。
在另一实施例或变体中，所述预处理电子电路布置于第三衬底上，所述第三衬底在所述医疗器械的长度方向上定位于其上布置所述数据转换装置的所述衬底的上方或下方。因此，所述预处理电子电路和所述数据转换装置布置于不同或单独的衬底上。以这种方式，提供小尺寸的医疗器械。在相应的方法中，制造所述传感器装置进一步包括提供其上布置所述预处理电子电路的第三衬底；和在所述医疗器械的长度方向上在其上布置所述数据转换装置的所述衬底的上方或下方定位所述第三衬底。
在另一实施例或变体中，所述器械是具有细长导丝芯的导丝。导丝特别对于微创医疗器械是特别有用的。
在这个实施例的变体中，所述光学纤维形成所述导丝芯。以这种方式，所述医疗装置更便宜和/或可进一步减小所述医疗器械的大小。所述光学纤维不仅用于将所述传感器数据传输到所述近端部，而且用作所述导丝的所述机械芯或支撑。
在另一实施例或变体中，所述数据转换装置是垂直腔室表面发射激光器(VCSEL)、发光二极管(LED)或动态镜装置(DMD)。以这种方式，可提供便宜和/或小的装置。VCSEL对于朝向所述第一衬底表面传输所述光学信号是特别有用的。
在另一实施例或变体中，所述数据转换装置进一步被配置成将光学信号转换成电信号。以这种方式，所述数据转换装置可双向转换所述信号。在这种情形下，所述光学纤维提供来自所述远端部的高速光学数据链接和将高速光学数据链接提供到所述远端部。这实现双向通信。举例来说，所述数据转换装置可以是具有光电二极管(例如，在VCSEL下方或在VCSEL周围)的VCSEL。举例来说，所述电信号可用于驱动和/或控制所述传感器。
附图说明
参考下文中所描述的实施例将明了本发明的这些和其它方面且将参考所述实施例来阐明所述方面。在附图中
图1示出根据实施例的微创医疗器械的示意图；
图2示出根据实施例的医疗器械的传感器装置的一部分的示意性横截面；
图3示出根据另一实施例的医疗器械的传感器装置的一部分的示意性横截面；
图4a到4d示出制造图3的传感器装置的方法；
图5示出根据实施例的医疗器械的示意性横截面；
图5a示出图5的医疗器械的远端部的透视图；
图5b示出图5的传感器装置在其制造结束时的示意性横截面；
图6示出根据另一实施例的医疗器械的示意性横截面；和
图7示出根据又一实施例的医疗器械的一部分的示意性横截面。
具体实施方式
图1示出根据实施例的微创医疗器械100的示意图。微创医疗器械100(或者还称为微创医疗装置)具有近端部100b和远端部100a(或者还称为远尖端)。在侵入式医疗介入中，远端部100a放置于其中进行介入的患者的身体的解剖部位处。微创医疗器械100包括布置于医疗器械的远端部100a处的传感器装置10。传感器装置10包括被配置成产生呈电传感器信号的形式的传感器数据的传感器20。传感器20包括用于传输电传感器信号的传感器输出部21。传感器装置进一步包括被配置成将电传感器信号转换成光学信号的数据转换装置40。数据转换装置40包括用于接收来自传感器20(更特定来说，来自传感器输出部21)的电传感器信号的电输入部41。传感器输出部21经由电连接部25连接到数据转换装置40的电输入部41。数据转换装置40进一步包括用于传输光学信号的光学输出部42。传感器装置10进一步包括被配置成将光学信号从远端部100a传输到近端部100b的光学纤维50，特定来说，是光学玻璃纤维。举例来说，光学纤维50的长度足够长以从远端部100a到达近端部100b。光学纤维100具有第一端部50a和第二端部50b。光学纤维50联接到数据转换装置40的光学输出部42以接收光学信号。更特定来说，光学纤维50的第一端部50a联接到数据转换装置40的输出部42。光学纤维50从医疗器械100的远端部100a延伸到近端部100b。光学纤维50的第二端部50b布置于医疗器械100的近端部100b处。因此，光学纤维用于将传感器20的高数据速率传感器数据从医疗器械100的远端部100a传输到近端部100b。这提供来自医疗器械100的远端部100a的高速光学数据链接和/或将高速光学数据链接提供到医疗器械100的远端部100a。尽管附图中示出仅一个光学纤维50，但将理解，可使用任何数目个或多个光学纤维。
在图1中示出的实施例中，光学纤维50的第二端部50b连接到被配置成读出和/或处理传感器数据或电传感器信号(举例来说用于医疗成像)的信号处理装置120。举例来说，信号处理装置120可被配置成将光学信号(接收自光学纤维50)转换回到成电信号。此外，信号处理装置120可被配置成处理数字域中的电信号(例如，根据应用需要)。
用于制造这样的微创医疗器械100的相应的方法首先包括制造这样的传感器装置10。制造传感器装置10包括提供传感器20、提供数据转换装置40、提供光学纤维50和将光学纤维50联接到数据转换装置40的输出部42。用于制造医疗器械100的方法进一步包括在医疗器械100的远端部处布置传感器装置10。光学纤维50然后从器械100的远端部100a延伸到近端部100b。
在本说明中，图中所示出的传感器20是被配置成发射和/或接收超声波的超声波换能器，特定来说，电容性微机械超声波换能器(CMUT)。这是对于微创装置(特定来说，用于医疗成像)特别有用的传感器。超声波换能器产生需要高数据速率传输的大量的传感器数据，因此，产生高数据速率。特定来说，超声波换能器20可包括彼此紧挨着布置的多个超声波换能器单元22，特定来说，CMUT单元。然而，将理解，传感器可以是产生表示(例如，患者的身体或其一部分的)图像的传感器数据的任何其它种类的医疗成像传感器。举例来说，传感器可以是相机(例如，CCD芯片或CMOS图像传感器芯片)。医疗成像传感器产生需要高数据速率传输的大量的传感器数据，因此，产生高数据速率。然而，将理解，一般来说，可使用任何其它类型的传感器，特定来说，产生高数据速率的传感器。一般来说，传感器还可以是产生低数据速率的传感器，例如压力传感器。然而，本文中所描述的高速光学数据链接特别用于产生高数据速率的传感器，例如，超声波换能器或相机。
图2示出根据实施例的医疗器械100(特定来说，如参考图1所解释的医疗器械)的传感器装置100的一部分的示意性横截面。传感器装置10包括传感器(图2中未示出)、数据转换装置40和光学纤维50，特定来说，如参考图1所解释。传感器装置10进一步包括具有第一表面30a和第二表面30b的衬底30(例如，硅芯片)。数据转换装置40布置于第一衬底表面30a上或附接到第一衬底表面30a。在图2中示出的这个实施例中，光学纤维50布置于衬底30中的孔34中。孔34从第二衬底表面30b朝向第一衬底表面30a延伸。孔34垂直于衬底表面30a、30b而布置。因此，布置于孔34中的光学纤维50也垂直于衬底表面30a、30b而布置。孔34被布置以使得光学纤维50的第一端部50a联接到数据转换装置40的输出部42。换句话说，数据转换装置40被布置成朝向第一衬底表面30a在其中定位光学纤维50的第一端部50a的区域中传输光学信号。第一端部50a或孔34以光学输出部42为中心放置以使得光学纤维50的中心接收从光学输出部传输的整个光学信号或光。光学纤维的第二端部50b布置于医疗器械的近端部100b处。为了将这图示，光学纤维在图2中示出有切断部。
在图2中所示出的这个实施例中，衬底具有基层31(例如，由硅制成)和在基层31上的第一隔离层32(例如，氧化物，例如二氧化硅)，第一隔离层32形成第一衬底表面30a。隔离层32电隔离或绝缘。通过使用这个第一隔离层32，用于提供到数据转换装置40的电连接的电连接部分46可布置于第一衬底30a上，即使基层31是导电的或半导电的。举例来说，基层30可由硅制成。在这个情形中，隔离层可由二氧化硅制成，二氧化硅可通过将硅氧化而形成。视情况，衬底30可具有在基层31上的第二隔离层33，第二隔离层33形成第二衬底表面30b，如图2中所示出。
在图2中所示出的这个实施例中，孔34在形成第一衬底表面30a的第一隔离层32处终止。因此，孔34是盲孔。第一隔离层32是光学透明的。举例来说，二氧化硅是光学透明的。第一隔离层32将数据转换装置40的光学输出部42与光学纤维50隔离，但仍足够薄以供所述光学信号通过隔离层32。光学纤维50固定地连接到衬底30。换句话说，光学纤维50永久地附接到衬底30。因此，光学纤维50永久地联接到数据转换装置40的输出部42。特定来说，光学透明黏合剂52用于将光学纤维50固定地连接到衬底30。如图2中可见，孔34的其余空间，特定来说，衬底30(或其隔离层32)与光学纤维50之间的空间，填充有光学透明黏合剂52。这改进了光学联接。此外，如图2中可见，光学透明底部填充48布置于数据转换装置40与第一衬底表面30a之间，更特定来说，数据转换装置40的光学输出部42与第一衬底表面30a(或光学纤维50的第一端部50a)之间。这甚至进一步改进光学联接。
在本说明中，图中所示出的数据转换装置40是垂直腔室表面发射激光器(VCSEL)。VCSEL 40具有用于接收电传感器信号的电输入部。在图2中，用于提供(特定来说，从传感器20)到数据转换装置40的电连接的电连接部分46通过焊点47连接到VCSEL 40或连接到其输入部。VCSEL 40包括用于产生激光的活性区域44。特定来说，活性区域44包括第一镜子(或布拉格反射器)、第二镜子(或布拉格反射器)和布置于第一镜子与第二镜子中间的激光腔(或量子阱)。VCSEL 40进一步包括光学输出部42。光学输出部42面向第一衬底表面30a。光学输出部42接收所产生的激光并且将其作为光学信号传输或发射。VCSEL 40对于朝向第一衬底表面30a传输光学信号是特别有用的。然而，将理解，一般来说，可使用被配置成将电传感器信号转换成光学信号的任何其它类型的数据转换装置。举例来说，数据转换装置可以是发光二极管(LED)或动态镜装置(DMD)。
数据转换装置40可进一步被配置成将(经由光学纤维50传输的)光学信号转换成电信号(例如，以驱动和/或控制传感器)。以这种方式，数据转换装置40可双向转换信号。因此，光学纤维50提供来自远端部100a的高速光学数据链接以及将高速光学数据链接提供到远端部100a。这实现双向通信。如果数据转换装置是VCSEL，如上文所解释，举例来说，光电二极管可布置于VCSEL或其活性区域下方或周围。
图3示出根据另一实施例的医疗器械100的传感器装置10的一部分的示意性横截面。因为图3的实施例基于图2的实施例，针对图2的实施例做出的相同解释也适用于图3的实施例。在图3中所示出的实施例中，传感器装置10另外包括从医疗器械100的远端部100a延伸到近端部100b的电线60。电线60包括第一端部60a和第二端部60b。第一端部60a布置于传感器装置10处，因此，在医疗器械的远端部100a处。第二端部60b布置于医疗器械的近端部100b处。为了将这图示，电线在图3中示出有切断部。在图3的实施例中，示出相互挨着布置的两个电线60。然而，将理解，可使用任何其它(适合)数目个电线。举例来说，电线60可用于至传感器装置的电力供应或用于(例如，控制信号的)低速数据传输。
电线60被布置成穿过衬底30中的通孔63，通孔63从第一衬底表面30a延伸到第二衬底表面30b或反之亦然。通过提供用于光学纤维50的孔34和用于电线60的通孔63，举例来说，在一个处理步骤(例如，蚀刻)中，可以容易方式提供光学纤维50和电线60到衬底30的同时连接。电线60包括导电的芯61和围绕芯61的隔离部62。隔离部62使导电的芯61电隔离或绝缘。如图3中可见，电线60或芯61固定地连接到衬底30。换句话说，电线60永久地附接到衬底30。在第一端部60b处，电线60具有不含隔离部的部分。举例来说，如图3中可见，焊接接头64可用于在第一端部60a处将电线60或芯61固定地连接到衬底30。如图3中可见，电线60的芯61在其第一端部60a处通过焊接接头64连接到第一衬底表面30a上的电连接部分65。总之，在图3的实施例中，光学纤维50和电线60固定地连接到衬底。光学纤维50通过光学透明黏合剂52固定地连接，并且电线60通过焊接接头或连接固定地连接。
现在，将参考图4a到4d更详细地解释制造传感器装置10的方法。图4a到4d中的每一个示出制造图3的传感器装置10的方法的不同步骤。传感器装置10的制造以提供具有第一表面30a和第二表面30b的衬底30(例如，硅芯片)开始。举例来说，如图4a中所示出，可提供基层31(例如，由硅制成)并且然后可在基层31上(例如，通过热氧化)提供隔离层32(例如，由氧化物制成，例如，二氧化硅)。隔离层32现在形成第一衬底表面30a。然后，可在第一衬底表面30a(更特定来说，隔离层32)上提供传感器20(图4a中未示出)。随后，现在参考图4b，(例如，通过蚀刻)在衬底30中提供孔34，孔34从第二衬底表面30b朝向第一衬底表面30a延伸。如图4b中可见，在隔离层32处终止提供孔34。在这种情形下，从第二衬底表面30b蚀刻孔34，穿过衬底基层31并且在隔离层32处终止。如图4b中所指示，进一步地，在衬底30中提供通孔63，通孔63从第二衬底表面30b延伸一直穿过到达第一衬底表面30a。在这种情形下，从第二衬底表面30b蚀刻通孔63，一直穿过衬底30。特定来说，在一个单一处理步骤中执行提供(例如，蚀刻)孔34和提供(例如，蚀刻)通孔63。视情况，如图4b中所示出，当提供(例如，蚀刻)孔34和通孔63时，可使用支撑层49(例如，由聚酰亚胺制成)。
然后，参考图4c，提供数据转换装置40。在第一衬底表面30a上布置数据转换装置40。在这种情形下，实现至布置于第一衬底表面30a上的电连接部分46的电连接。现在，如图4d中可见，提供光学纤维50。光学纤维50(或其第一端部50a)联接到数据转换装置40的光学输出部42。这通过在孔34中布置光学纤维50来完成。然后，为了将光学纤维50固定地连接到衬底30，在孔34的其余空间中填充光学透明黏合剂52。最后，提供电线60(参见图3)。电线60被布置成穿过通孔63。为了将电线60固定地连接到衬底30，可使用焊接接头64。将理解，还可以按任何其它适合序列执行上文所描述的步骤。
图5示出根据实施例的医疗器械100的示意性横截面，并且图5a示出图5的医疗器械100的远端部100a的透视图。在这个实施例中使用如参考图3所描述的传感器装置10的该部分。因此，对先前实施例的解释还适用于图5的实施例。在图5中所示出的实施例中，传感器装置10进一步包括被配置成预处理电传感器信号的预处理电子电路70。因此，预处理在医疗器械100的远端部100a处完成。举例来说，预处理电子电路70可被配置成放大和/或多路复用电传感器信号。以这种方式，并非来自传感器20的原始传感器数据或信号需要被传输到近端部100b，而是传感器数据可被预处理(例如，调节)。特定来说，预处理电子电路可以是用于控制传感器20的电子电路，或其可以是或可集成到其中或可为其一部分。举例来说，其可以是专用集成电路(ASIC)。预处理电子电路70包括用于接收来自传感器20的电传感器信号的输入部71。特定来说，预处理电子电路可包括用于接收来自传感器的电传感器信号的多个输入端口。电连接部25a提供于传感器20或传感器输出部21与电子电路70或其输入部71之间。预处理电子电路70进一步包括用于将预处理的电传感器信号传输到数据转换装置40的输出部72。电连接部25b提供于电子电路70或其输出部72与数据转换装置40或其输入部41之间。在图5的实施例中(也参见图5a)，电连接部25a、25b是挠性电连接部。将理解，还可结合上文参考图1到图4所描述的实施例中的任一个使用预处理电子电路70。
此外，在图5的实施例中，传感器20(在这个情形中，超声波换能器单元22)布置于第二衬底80上，第二衬底80在医疗器械100的长度方向L(在这个情形中长度方向L被定义为从近端部100b到远端部100a的方向)上定位于其上布置数据转换装置40的第一衬底30上方。因此，传感器20和数据转换装置40布置于两个单独的衬底30、80上。此外，预处理电子电路70布置于第三衬底90上，第三衬底90在长度方向L上定位于其上布置数据转换装置40的第一衬底30上方。因此，预处理电子电路70和数据转换装置40还布置于两个单独的衬底30、90上。换句话说，数据转换装置40、传感器20和预处理电子电路70中的每一个布置于单独的衬底上。在图5的实施例中，第三衬底90位于第二衬底80下方，因此，在第一衬底30与第二衬底80之间。具有传感器20的第二衬底80布置于器械100的最远部分处，以便以最佳方法感测或产生传感器数据。
在图5的实施例中，医疗器械100是具有细长导丝芯110的导丝(例如，由不锈钢制成)。第一衬底30、第二衬底80和第三衬底90中的每一个是围绕导丝芯110的圆盘，如图5a中可见。导丝还可包括围绕导丝(例如，围绕衬底30、80、90)的可伸缩护套。然而，将理解，一般来说，可使用任何其它适合的微创医疗器械。
图5b示出图5的传感器装置10在其制造结束时的示意性横截面。相应的制造方法包括：提供其上布置数据转换装置40的第一衬底30；提供其上布置传感器20的第二衬底80；和提供其上布置预处理电子电路70的第三衬底90。在图5b的实施例中，第一衬底30、第二衬底80和第三衬底90由一个单一连续的衬底形成。衬底30、80、90通过在单一连续的衬底中蚀刻单独的孔85、95而彼此分离。以这种方式，可以容易方式制造具有衬底30、80、90的传感器装置10。
在已制造传感器装置10之后，如图5b中所示出，第二衬底80和第三衬底90在长度方向L上各自定位于第一衬底30上方(参见图5或图5a)。挠性电连接部25a、25b在不同衬底30、80、90上提供传感器20、电子电路70与数据转换装置40之间的电连接。
图6示出根据另一实施例的医疗器械100的示意性横截面。图6的实施例of与图5的实施例不同之处在于光学纤维50现在形成导丝芯110。图5的导丝芯110由光学纤维50替换。因此，光学纤维50不仅用于将传感器20(图6中未示出)的传感器数据传输到近端部，还用作导丝的机械芯110或支撑。举例来说，在图6的实施例中，传感器20可放置于衬底周围，特定来说，围绕导丝的圆周弯曲。
此外，图6的实施例与图5的实施例不同之处在于具有电子电路70的第三衬底90在长度方向L上定位于具有数据转换装置40的第一衬底30下方。具有连接到其的光学纤维50的第一衬底30布置于器械100的最远部分处，以便提供一直穿过到达医疗器械100的最远部分的机械支撑。
此外，图6的实施例与图5的实施例不同之处在于电线60布置于额外衬底92上。因此，数据转换装置40和电线60布置于两个单独的衬底上。额外衬底92在长度方向L上定位于第一衬底30下方并且也在第三衬底90下方。然而，将理解，电线60还可以任何其它适合方式布置。举例来说，图7示出根据又一实施例的医疗器械的一部分的示意性横截面。在图7的这个实施例中，电线60布置于与数据转换装置40相同的衬底30上。
尽管本文中已描述导丝，但将理解，微创医疗器械可以是任何类型的微创医疗器械。举例来说，微创医疗器械可以是导管、导丝、腹腔镜检查的器械或内窥镜。举例来说，微创医疗器械可具有10000μm或更小、特定来说8000μm或更小，特定来说3000μm或更小，特定来说1000μm或更小，特定来说500μm或更小，特定来说300μm或更小的直径。正如具体实例，举例来说，腹腔镜检查的器械可具有介于8mm到3mm之间的直径，导管可具有介于3mm到1mm之间的直径，和/或导丝可具有小于0.5mm的直径。举例来说，微创医疗器械可以是智能医疗器械。智能医疗器械包括传感器和在其远端部处的传感器电子器件(例如，ASIC)。
虽然已在附图和前述描述中详细地图示并描述了本发明，但这图示和描述应被视为图示性或例示性而非限制性；本发明并不限于所揭示的实施例。根据对附图、揭示内容及随附权利要求书的研究，所属领域的技术人员在实践所请求的发明中可理解并达成所揭示实施例的其它变化形式。
在权利要求书中，措辞“包括”并不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一(a)”或“一(an)”并不排除多个。单个元件或其它单元可满足权利要求书中所陈述的数个物项的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的单纯事实并不表明不能有利地使用这些措施的组合。
权利要求书中的任何参考符号都不应解释为限制所述范围。

Claims (16)

1.一种微创医疗器械(100)，所述微创医疗器械具有近端部(100b)和远端部(100a)并且包括布置于所述医疗器械(100)的所述远端部(100b)处的传感器装置(10)，所述传感器装置(10)包括：
传感器(20)，所述传感器被配置成产生呈电传感器信号的形式的传感器数据，
数据转换装置(40)，所述数据转换装置被配置成将所述电传感器信号转换成光学信号并且包括用于接收所述电传感器信号的电输入部(41)和用于传输所述光学信号的光学输出部(42)，和
光学纤维(50)，所述光学纤维被配置成将所述光学信号从所述远端部(100a)传输到所述近端部(100b)，所述光学纤维(50)联接到所述数据转换装置(40)的所述输出部以接收所述光学信号，所述光学纤维(50)从所述医疗器械(100)的所述远端部(100a)延伸到所述近端部(100b)。
2.根据权利要求1所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述传感器装置(10)进一步包括具有第一衬底表面(30a)和第二衬底表面(30b)的衬底(30)，所述数据转换装置(40)布置于所述第一衬底表面(30a)上。
3.根据权利要求2所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述光学纤维(50)布置于所述衬底(30)中的孔(34)中，所述孔(34)从所述第二衬底表面(30b)朝向所述第一衬底表面(30a)延伸。
4.根据权利要求2所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述衬底(30)具有：基层(31)，具体地是由硅制成的基层(31)；和在所述基层(31)上的至少一个隔离层(32)，具体地是由二氧化硅制成的隔离层(32)，所述隔离层(32)形成至少所述第一衬底表面(30a)。
5.根据权利要求3和4所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述孔(34)在形成所述第一衬底表面(30a)的所述隔离层(32)处终止。
6.根据权利要求2所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述光学纤维(50)固定地连接到所述衬底(30)。
7.根据权利要求1所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述传感器装置(10)进一步包括从所述医疗器械(100)的所述远端部(100b)延伸到所述近端部(100b)的电线(60)。
8.根据权利要求2和7所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述电线(60)被布置穿过所述衬底(30)中的通孔(36)，所述通孔(36)从所述第一衬底表面(30a)延伸到所述第二衬底表面(30b)。
9.根据权利要求2所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述传感器(20)布置于第二衬底(80)上，所述第二衬底在所述医疗器械(100)的长度方向(L)上定位于所述数据转换装置(40)布置其上的所述衬底(30)的上方或下方。
10.根据权利要求1所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述传感器装置(10)包括被配置成预处理所述电传感器信号的预处理电子电路(70)，所述预处理电子电路(70)包括用于接收所述电传感器信号的输入部和用于将预处理的电传感器信号传输到所述数据转换装置(40)的输出部。
11.根据权利要求2和10所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述预处理电子电路(70)布置于第三衬底(90)上，所述第三衬底在所述医疗器械(100)的长度方向(L)上定位于所述数据转换装置(40)布置其上的所述衬底(20)的上方或下方。
12.根据权利要求1所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述医疗器械是具有细长导丝芯(110)的导丝。
13.根据权利要求12所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述光学纤维(50)形成所述导丝芯(110)。
14.根据权利要求1所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述数据转换装置(40)是垂直腔室表面发射激光器(VCSEL)、发光二极管(LED)或动态镜装置(DMD)。
15.根据权利要求1所述的医疗器械(100)，其特征在于，所述数据转换装置(40)进一步被配置成将光学信号转换成电信号。
16.一种用于制造具有近端部(100b)和远端部(100a)的微创医疗器械(100)的方法，所述方法包括：
制造传感器装置(10)，其包括：
提供传感器(20)，所述传感器(20)被配置成产生呈电传感器信号的形式的传感器数据，
提供数据转换装置(40)，所述数据转换装置(40)被配置成将所述电传感器信号转换成光学信号并且包括用于接收所述电传感器信号的电输入部(41)和用于传输所述光学信号的光学输出部(42)，
提供光学纤维(50)，所述光学纤维(50)被配置成将所述光学信号从所述远端部(100a)传输到所述近端部(100b)，和
将所述光学纤维(50)联接到所述数据转换装置(40)的所述输出部以接收所述光学信号，
所述方法进一步包括：
在所述医疗器械(100)的所述远端部(100b)处布置所述传感器装置(10)，所述光学纤维(50)从所述医疗器械(100)的所述远端部(100a)延伸到所述近端部(100b)。
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