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Die Erfindung betrifft eine implantierbare Druckmessvorrichtung, insbesondere zur Messung eines intracraniellen Drucks, umfassend ein Implantatgehäuse und einen in dem Implantatgehäuse angeordneten Druckmess-Sensor mit einer oder mehreren Druckmessdose(n). Die Erfassung des intracraniellen Drucks hat bei vielen neurochirurgischen Interventionen eine herausragende Bedeutung. Dabei kommt es auf eine möglichst genaue und einfache Messung des Hirndrucks an, wobei diese insbesondere minimalinvasiv erfolgen sollte.
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Ein Beispiel für eine bekannte implantierbare Druckmessvorrichtung dieser Art ist in der
WO 2006/117123 A1 beschrieben, bei der der Druckmess-Sensor in einem starren Gehäuse angeordnet ist, welches nach außen durch eine dünne biokompatible Membran verschlossen ist. Die druckabhängige Bewegung der Membran wirkt über ein Übertragungsmittel, insbesondere Luft oder ein spezielles Gas oder auch eine Flüssigkeit auf den Druckmess-Sensor bzw. dessen Druckmessdose.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfacher herzustellende Druckmessvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Druckmessvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Vereinfachung in der Herstellung der erfindungsgemäßen implantierbaren Druckmessvorrichtung ergibt sich insbesondere dadurch, dass der Druckmess-Sensor bzw. dessen Druckmessdose(n) mit einer Beschichtung versehen sind, die einer Umgebungsflüssigkeit ausgesetzt werden und dadurch der Umgebungsdruck direkt auf die Druckmessdose(n) des Druckmess-Sensors einwirken kann. Eine Verkapselung des Druckmess-Sensors und insbesondere auch das definierte Einbringen eines Übertragungsmediums zwischen einer Membran und dem Druckmess-Sensor entfallen damit. Andererseits ist der Druckmess-Sensor durch das mechanisch feste Gehäuse weiterhin geschützt. Dies vereinfacht darüber hinaus eine Verringerung der Abmessungen der Vorrichtung.
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Als Vorteil wird darüber hinaus erzielt, dass durch die direkte Einwirkung des Umgebungsdrucks durch die Beschichtung auf die Druckmessdose(n) eine präzisere Messung des Umgebungsdrucks möglich wird, da diese unbeeinflusst ist von der Elastizität einer Membran bzw. der Temperaturabhängigkeit der Elastizität derselben. Gegenüber den herkömmlichen implantierbaren Druckmessvorrichtungen ist insbesondere hervorzuheben, dass in der Druckmessvorrichtung kein Totvolumen vorhanden ist, welches die Performance beeinträchtigen könnte. Die Übertragungsverluste durch ein Übertragungsmittel entfallen somit ebenfalls.
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Darüber hinaus ist keine hermetisch dichte Verkapselung der Druckmessvorrichtung notwendig, da eine ausreichende Abschirmung gegenüber umgebendem Fluid bereits mittels der vorgenannten Beschichtung gewährleistet ist.
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Die erfindungsgemäße implantierbare Druckmessvorrichtung wird insbesondere als Messzelle zur Messung physiologischer Umgebungsparameter, z. B. Druck und Temperatur, sowie der telemetrischen Übertragung der erfassten Messwerte zu einer externen Auswertungseinheit eingesetzt. Die implantierbare Druckmessvorrichtung kann z. B. als Teil eines Drainagesystems für so genannte cranio-spinale Flüssigkeit bei Regulierungsstörungen des Wasserhaushalts im Gehirn eingesetzt werden.
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Auch eine einfache Temperaturkompensation wird möglich, da kein Gasvolumen vorhanden ist, dessen Ausdehnung unter Temperatureinfluss im Rahmen einer Kalibrierung berücksichtigt werden müsste.
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Darüber hinaus ergeben sich geringere Übertragungsverluste, da zum Einen die Steifigkeit der Membran sowie zum Anderen die Übertragung durch ein zwischengeschaltetes Medium entfällt.
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Insgesamt ergibt sich eine einfachere Kalibrierroutine mit dem entsprechenden Zeitvorteil und eine Minimierung der Speichergröße der Sensorik.
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Darüber hinaus entfallen bei der Herstellung ein Test des gefertigten Gehäuses auf Dichtigkeit sowie auch ein Test der Dichtigkeit der das Gehäuse verschließenden Membran.
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Die implantierbare Druckmessvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist eine Beschichtung auf, die vorzugsweise eine Schichtdicke im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 20 μm, weiter bevorzugt von ca. 0,5 bis ca. 10 μm und am meisten bevorzugt von ca. 0,5 bis ca. 5 μm, aufweist.
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Obwohl das para-Xylylen-basierende Polymermaterial an sich als ein relativ steifes Material bekannt ist, wird dieses als Beschichtung eingesetzt und ist insbesondere bei den zuvor angegebenen Schichtdicken ausreichend flexibel, um Druckverluste unter eine kritische Größe zu drücken.
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Bevorzugt wird dabei das para-Xylylen-basierende Polymermaterial ausgewählt aus Parylene, insbesondere Parylene der Typen diX C und diX N.
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Bevorzugt ist der Druckmess-Sensor als kapazitiver Druckmess-Sensor ausgebildet.
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Der Druckmess-Sensor mit der oder den Druckmessdose(n) ist bevorzugt als Mikrochip, insbesondere als ASIC, ausgebildet und erlaubt entsprechend kleine Abmessungen der Druckmessvorrichtung insgesamt. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Druckmess-Sensor eine Reihe von mehreren Mikrodruckmessdosen umfasst, über die durch eine Mittelung mehrerer Messwerte eine weitere Genauigkeitssteigerung bei der Druckmessung möglich ist.
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Das Implantatgehäuse selbst kann aus Titan, Keramik oder Kunststoff, insbesondere Polyetheretherketon (PEEK), gefertigt sein.
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Das Gehäuse ist bevorzugt als ein einseitig offenes Gehäuse ausgebildet.
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Die Form des Implantatgehäuses ist vorzugsweise hohlzylindrisch, wobei das Gehäuse auch ein beidseitig offenes Gehäuse sein kann.
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Der Druckmess-Sensor ist dabei mit der oder den Druckmessdose(n) in dem Gehäuse bevorzugt gegenüber dessen Öffnung zurückgesetzt angeordnet, so dass der Druckmess-Sensor durch die Gehäusewandung vor mechanischen Beschädigungen geschützt ist.
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Weiter bevorzugt wird der Druckmess-Sensor auf einer Leiterplatte angeordnet, welche vorzugsweise aus Keramik gefertigt ist.
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Die Leiterplatte wird in dem Gehäuse vorzugsweise mittels Formschluss und dabei im Wesentlichen frei von mechanischen Spannungen gehalten, so dass eine insgesamt unbeeinflusste Messung des Umgebungsdrucks der Druckmessvorrichtung möglich ist.
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Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung für eine telemetrische Messwertübertragung ausgerüstet und weist dazu eine Übertragungseinheit auf, welche mit dem Druckmess-Sensor in Wirkverbindung steht. Bevorzugt wird dabei die Übertragungseinheit auf einer Leiterplatte angeordnet, insbesondere auf einer gemeinsamen Leiterplatte, auf der auch der Druckmess-Sensor selbst angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Übertragungseinheit zusammen mit dem Druckmess-Sensor in einem Mikrochip integriert.
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Weiter bevorzugt umfasst die Druckmessvorrichtung einen Sensor für eine Temperaturmessung, wobei der Temperatursensor optional mit der Übertragungseinheit in Wirkverbindung steht und bevorzugt auf einer gemeinsamen Leiterplatte mit dem Drucksensor und/oder der Übertragungseinheit angeordnet ist. Im Falle, dass die erfindungsgemäße Druckmessvorrichtung eine Übertragungseinheit und/oder einen Temperatursensor mit umfasst, wird diese Einheit und/oder dieser Sensor ebenfalls mit dem Polymermaterial der Beschichtung des Druckmess-Sensors mit beschichtet. Auch der Temperatursensor lässt sich, bevorzugt zusammen mit Druckmess-Sensor und gegebenenfalls der Übertragungseinheit, in einen Mikrochip integrieren.
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Bevorzugt werden alle Messdaten drahtlos übertragen.
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Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:
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1: eine erfindungsgemäße implantierbare Druckmessvorrichtung;
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2: die Sensorik der Druckmessvorrichtung der 1 ohne Gehäuse; und
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3: einen Druckmess-Sensor der Druckmessvorrichtung der 1.
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1 zeigt eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete erfindungsgemäße implantierbare Druckmessvorrichtung mit einer Mess- und Übertragungseinheit 14, welche auf einer Platine 16 angeordnet ist. Die Platine 16 ist vorzugsweise aus einem Keramikmaterial hergestellt und nimmt neben den Leiterbahnen 17a bis 17d die einzelnen Komponenten der Mess- und Übertragungselektronik, d. h. insbesondere verschiedene Schaltkomponenten 18a bis 18g zur Auswertung und Übertragung der Druckmesswerte sowie den als ASIC ausgebildeten Druckmess-Sensor 20, auf. Die Schaltkomponenten beinhalten z. B. Dioden und Kondensatoren.
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Die Anschlüsse 21a bis 21g des Druckmess-Sensors 20 sind über so genannte Glob-tops 22, 23 geschützt.
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Die gesamte Leiterplatte 14 und die darauf montierten Komponenten einschließlich der Leiterbahnen sind mit einer Parylene-Schicht beschichtet, die vorzugsweise eine Dicke von 0,5 bis 5 μm aufweist.
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Parylene ist ein bevorzugtes Material aus der Klasse der para-Xylylen-basierenden Polymeren und weist insbesondere neben seiner hohen Biokompatibilität eine ausreichende Schutzwirkung für die darunter liegenden elektronischen Komponenten auf.
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Parylene ist ein bevorzugtes Material aus der Klasse der para-Xylylen-basierenden Polymeren und weist neben seiner hohen Biokompatibilität insbesondere eine ausreichende Schutzwirkung für die darunter liegenden elektronischen Komponenten auf.
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2 zeigt die Leiterplatte 14 ohne das Gehäuse 12, welches vorzugsweise einseitig geschlossen ist oder aber auch als beidseitig offenes hohlzylindrisches Teil ausgebildet sein kann.
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Die Leiterplatte 14 mit den darauf ausgebildeten Leiterbahnen 17a bis 17d und den montierten Komponenten 18a bis 18g und 20 wird vorzugsweise vor der Montage in dem Gehäuse 12 mit der Parylene-Schicht versehen.
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Auf der Rückseite trägt die Leiterplatte 14 eine Spule 26, welche zum Einen der Energieübertragung und zum Anderen der Abstrahlung der telemetrischen Daten, die von der Messvorrichtung erfasst worden sind, dient.
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Die Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung weist vorzugsweise einen Druckmess-Sensor 20 auf, bei dem der Druckmess-Sensor als Array von mehreren Mikrodruckmessdosen ausgebildet ist, so dass eine Mehrfachmessung des Drucks und eine Mittlung des erhaltenen Messergebnisses möglich ist, was zu einer weiteren Genauigkeitssteigerung führt.
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Vorzugsweise ist in dem als ASIC ausgebildeten Druckmess-Sensor 20 auch ein Temperatursensor integriert, so dass bei einer erfindungsgemäßen Druckmessvorrichtung Temperaturwerte mit übermittelt werden können, die zu einer noch genaueren Bewertung der gemessenen Druckwerte dienen können. Gegebenenfalls ist auch die Übertragungseinheit noch in den Mikrochip integriert (im Einzelnen nicht gezeigt).
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Das Gehäuse 12 kann beispielsweise als Titanhülse ausgeführt sein oder aber auch, weiter bevorzugt, aus Keramikmaterial oder Kunststoff hergestellt sein (letzteres insbesondere PEEK), wobei die nicht-metallischen Materialien den Vorteil aufweisen, dass sie eine breitere Abstrahlcharakteristik der erfindungsgemäßen implantierbaren Druckmessvorrichtung ermöglichen.
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Im implantierten Zustand wird die Gehirnflüssigkeit in direkten Kontakt mit der Beschichtung der Leiterplatte 14 und der darauf versammelten Komponenten treten und so auch direkt in Kontakt mit dem Mikrodruckdosen-Array 24 kommen. Die Messung erfolgt somit praktisch unmittelbar, da kein Übertragungsmedium für den Druck vorhanden ist und die Schichtdicke ausreichend dünn gewählt ist, so dass sich keine Verfälschung der Messergebnisse einstellen kann.
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Die Platine 14 wird im eingebauten Zustand in dem Gehäuse 12 vorzugsweise an ihrem Rand mittels Formsitz gehalten, der ausschließt, dass mechanische Spannungen auf die Platine 14 ausgeübt werden, auch wenn die Temperaturen der Vorrichtung im Laufe des Gebrauchs variieren sollten.
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Das Gehäuse 12 ist weiterhin so ausgestaltet, dass dieses mit den Rändern seiner Öffnung über die Komponenten 18a bis 18g und 20 der Leiterplatte hinaus steht, so dass diese vor mechanischen Einflüssen geschützt sind.
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Eine Beschichtung der Platine 14 und der darauf versammelten Bauelemente kann auch nach einer Fixierung in dem Gehäuse 12 erfolgen, so dass dann vorzugsweise die Leiterplatte 14 und die dort montierten Bauteile zusammen mit dem Gehäuse 12 beschichtet werden.
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Der Druckmess-Sensor 20 beinhaltet vorzugsweise ebenfalls eine Einheit zur Übertragung der ermittelten Daten von Druck und/oder Temperatur, die vorzugsweise über die Spule 26 berührungslos bzw. körperkontaktfrei erfolgt.
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Die Gehäusewandung ist außen bevorzugt mit einem radial abstehenden Rand 28 versehen, welcher die Platzierung der erfindungsgemäßen implantierbaren Druckmessvorrichtung, beispielsweise in einem Bohrloch eines Knochens, erleichtert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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