DE102011054732A1 - Implant e.g. intracranial brain pressure measuring device for measuring brain pressure of hydrocephalus patient, has housing which is provided with two openings which are closed by diaphragms respectively - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Implantat zum Messen eines Druckes in einem Körperfluid eines Menschen oder eines Tieres, mit einem Gehäuse, in welchem ein Druckmesssensor angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine erste Öffnung aufweist, welche mit einer ersten Membran verschlossen ist.The invention relates to an implant for measuring a pressure in a body fluid of a human or an animal, comprising a housing in which a pressure measuring sensor is arranged, wherein the housing has a first opening which is closed by a first membrane.
Implantate der eingangs beschriebenen Art sind beispielsweise aus der
Ein Problem derartiger Implantate ist ihre Baugröße, da sie insbesondere auch bei Kindern zum Einsatz kommen. Mit den Implantaten wird ein Druck in sie umgebenden Körperfluiden ermittelt, da dieser Druck über die erste Membran einen Druck im Inneren des Implantats, also innerhalb des Gehäuses, beeinflusst. Der im Implantat herrschende Druck wird mit dem Druckmesssensor erfasst. Die Messwerte des Druckmesssensors können insbesondere telemetrisch übertragen und im Implantat oder auch außerhalb in entsprechende Druckwerte umgerechnet werden.A problem of such implants is their size, since they are used especially in children. With the implants, a pressure in surrounding body fluids is determined, since this pressure on the first membrane, a pressure inside the implant, ie within the housing influenced. The pressure prevailing in the implant is detected by the pressure measuring sensor. The measured values of the pressure measuring sensor can in particular be transmitted telemetrically and converted into corresponding pressure values in the implant or else outside.
Allerdings kann der Druckmesssensor den in der Umgebung herrschenden Druck nicht direkt bestimmen, da die erste Membran den in der Umgebung des Implantats herrschenden Druck dämpft. Aufgrund der Membrandämpfung ist also keine 1:1-Übertragung des in der Umgebung des Implantats herrschenden Druckes auf den Druckmesssensor im Inneren des Gehäuses möglich. Die Empfindlichkeit des Implantats ist daher umso größer je geringer eine Dämpfung der Membran ist. Man könnte daher erwägen, die Dicke der ersten Membran bei am Markt verfügbaren Implantaten zu verringern, um eine Dämpfung der Membran zu minimieren. Allerdings hat diese Vorgehensweise Grenzen, denn Implantate mit sehr dünnen Membranen sind mechanisch hoch empfindlich. Ferner können auch bei deren Herstellung technische Probleme auftreten und insbesondere vermehrt Undichtigkeiten auftreten.However, the pressure measuring sensor can not directly determine the pressure prevailing in the environment, because the first diaphragm dampens the pressure prevailing in the environment of the implant. Because of the membrane damping, therefore, no 1: 1 transmission of the pressure prevailing in the surroundings of the implant to the pressure measuring sensor in the interior of the housing is possible. The sensitivity of the implant is therefore the greater the lower the attenuation of the membrane. One might therefore consider reducing the thickness of the first membrane with implants available on the market to minimize attenuation of the membrane. However, this approach has limitations, because implants with very thin membranes are mechanically highly sensitive. Furthermore, technical problems can also occur during their production and, in particular, increased leakage occurs.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Implantate der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, dass sie eine höhere Messempfindlichkeit aufweisen.It is therefore an object of the present invention to improve implants of the type described above so that they have a higher measuring sensitivity.
Diese Aufgabe wird bei einem Implantat der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse eine zweite Öffnung aufweist, welche mit einer zweiten Membran verschlossen ist.This object is achieved in an implant of the type described above according to the invention in that the housing has a second opening which is closed by a second membrane.
Eine zweite Membran vorzusehen hat den Vorteil, dass sich so insbesondere bei gleich bleibender Baugröße des Implantats eine wirksame Fläche der Membran zur Übertragung des in der Umgebung des Implantats herrschenden Druckes auf den Druckmesssensor vergrößern lässt. Je größer jedoch die Membranfläche ist, umso größer die Empfindlichkeit des Implantats bei der Druckmessung. Wird beispielsweise eine wirksame Membranfläche durch das Vorsehen der zweiten Membran zusätzlich zu ersten Membran verdoppelt, kann die effektive Dämpfung der Membran etwa halbiert und auf diese Weise die Empfindlichkeit des Implantats signifikant gesteigert werden. Damit ist es folglich möglich, den in der Umgebung des Implantats im Körperfluid herrschenden Druck mit einem deutlich verbesserten Signal-Rausch-Verhältnis zu bestimmen.Providing a second membrane has the advantage that an effective area of the membrane for transmitting the pressure prevailing in the surroundings of the implant to the pressure measuring sensor can thus be increased, in particular while the size of the implant remains the same. However, the larger the membrane area, the greater the sensitivity of the implant in the pressure measurement. For example, if an effective membrane area is doubled by providing the second membrane in addition to the first membrane, the effective attenuation of the membrane can be approximately halved, thereby significantly increasing the sensitivity of the implant. Thus, it is thus possible to determine the pressure prevailing in the environment of the implant in the body fluid pressure with a significantly improved signal-to-noise ratio.
Der Aufbau des Implantats sowie dessen Herstellung werden besonders einfach, wenn die erste und die zweite Membran parallel oder im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.The structure of the implant and its production are particularly simple if the first and the second membrane are arranged parallel or substantially parallel to each other.
Günstig ist es, wenn das Gehäuse in Form eines flachen Zylinders oder im Wesentlichen in Form eines flachen Zylinders ausgebildet ist und wenn eine Höhe des Gehäuses wesentlich kleiner ist als ein Durchmesser desselben. Wesentlich kleiner in diesem Sinne ist insbesondere dahingehend zu verstehen, dass der Durchmesser vorzugsweise mindestens etwa fünfmal so groß ist wie die Höhe. Bevorzugt ist es, wenn der Durchmesser mindestens etwa zehnmal so groß ist wie die Höhe des Gehäuses. Insgesamt lässt sich so ein knopfzellenartig geformtes Implantat ausbilden.It is advantageous if the housing is designed in the form of a flat cylinder or substantially in the form of a flat cylinder and if a height of the housing is substantially smaller than a diameter thereof. Significantly smaller in this sense is to be understood in particular to the effect that the diameter is preferably at least about five times the height. It is preferred if the diameter is at least about ten times the height of the housing. Overall, a button-shaped implant can be formed in this way.
Vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse zwei parallele oder im Wesentlichen parallele Seitenflächen aufweist und wenn die erste Öffnung in einer der zwei Seitenflächen ausgebildet ist. Beispielsweise bei einem knopfzellenförmigen Implantat kann so eine der Seitenflächen kreisförmig ausgebildet sein, so dass insbesondere eine in ihrer Fläche maximierte Öffnung ausgebildet werden kann, um eine Größe der effektiven Fläche der ersten Membran zu maximieren.It is advantageous if the housing has two parallel or substantially parallel side surfaces and if the first opening is formed in one of the two side surfaces. For example, in the case of a button cell-shaped implant, one of the side surfaces may be circular, so that in particular an opening maximized in its area can be formed in order to maximize a size of the effective area of the first membrane.
Um insbesondere eine wirksame Fläche auch der zweiten Membran zu maximieren, ist es günstig, wenn die zweite Öffnung in der anderen der zwei Seitenflächen ausgebildet ist.In order to maximize in particular an effective area of the second diaphragm, it is favorable when the second opening is formed in the other of the two side surfaces.
Vorteilhaft ist es, wenn mindestens 75% einer Seitenfläche durch die erste Öffnung eröffnet sind. So kann insbesondere ein möglichst großer Anteil der Seitenfläche mit der ersten Membran verschlossen werden, um eine wirksame Fläche der ersten Membran zu maximieren.It is advantageous if at least 75% of a side surface are opened through the first opening. In particular, the largest possible proportion of the side surface can be closed with the first membrane to maximize an effective area of the first membrane.
Günstig ist es ferner, wenn mindestens 75% der anderen Seitenfläche durch die zweite Öffnung eröffnet sind. So lässt sich insbesondere auch eine effektive Fläche der zweiten Membran maximieren.It is also favorable if at least 75% of the other side surface is opened through the second opening. In particular, an effective area of the second membrane can also be maximized.
Vorteilhaft ist es, wenn das Gehäuse einen Innenraum definiert und wenn der Druckmesssensor im Innenraum angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, einen direkten Kontakt des Druckmesssensors mit dem Körperfluid, dessen Druck gemessen werden soll, zu vermeiden.It is advantageous if the housing defines an interior space and if the pressure measuring sensor is arranged in the interior. In this way it is possible to avoid a direct contact of the pressure measuring sensor with the body fluid whose pressure is to be measured.
Günstigerweise ist der Innenraum mit einem Fluid befüllt, welches mit der ersten und der zweiten Membran in Fluidverbindung steht. Das Fluid ermöglicht es, den in der Umgebung des Implantats herrschenden Druck über die Membran auf das Fluid zu übertragen, welches dann direkt auf den Druckmesssensor wirken kann. Das Fluid bildet somit ein druckübertragendes Medium, um den von der Membran übertragenen, in der Umgebung des Implantats herrschenden Druck auf den Druckmesssensor zu übertragen.Conveniently, the interior is filled with a fluid which is in fluid communication with the first and second membranes. The fluid makes it possible to transmit the pressure prevailing in the vicinity of the implant via the membrane to the fluid, which can then act directly on the pressure measuring sensor. The fluid thus forms a pressure-transmitting medium in order to transmit the pressure, which is transmitted by the membrane and prevails in the environment of the implant, to the pressure-measuring sensor.
Eine Empfindlichkeit des Implantats zur Messung eines Druckes ist, wie bereits beschrieben, durch eine Dämpfung der Membran beziehungsweise der Membranen begrenzt. Um möglichst genau den Druck der Umgebung messen zu können, ist es daher vorteilhaft, wenn das Fluid eine inkompressible oder im Wesentlichen inkompressible Flüssigkeit ist. Mit einem solchen Fluid, insbesondere wenn es inkompressibel ist, könnte der in der Umgebung des Implantats im Körperfluid herrschende Druck mit einer Membran ohne jegliche Dämpfung direkt auf das Fluid und von diesem dann auf den Druckmesssensor übertragen werden. Vorzugsweise werden inkompressible, körperverträgliche Flüssigkeiten verwendet, beispielsweise Wasser oder Öle.A sensitivity of the implant for measuring a pressure is, as already described, limited by an attenuation of the membrane or the membranes. In order to be able to measure the pressure of the environment as accurately as possible, it is therefore advantageous if the fluid is an incompressible or substantially incompressible fluid. With such a fluid, in particular if it is incompressible, the pressure prevailing in the environment of the implant in the body fluid pressure could be transmitted with a membrane without any attenuation directly to the fluid and from there to the pressure measuring sensor. Preferably, incompressible, biocompatible liquids are used, for example water or oils.
Die Herstellung des Implantats lässt sich weiter vereinfachen, wenn der Druckmesssensor auf einem Träger angeordnet ist. Der Träger ist bei der Herstellung und insbesondere bei der Montage des Implantats wesentlich einfacher handhabbar als der Druckmesssensor selbst, der sehr klein sein kann.The manufacture of the implant can be further simplified if the pressure measuring sensor is arranged on a carrier. The carrier is much easier to handle in the production and in particular during the assembly of the implant than the pressure measuring sensor itself, which can be very small.
Um eine Stabilität des Implantats zu erhöhen, ist es günstig, wenn der Träger und das Gehäuse relativ zueinander unbeweglich angeordnet sind. Insbesondere wenn zwei parallel zueinander ausgerichtete Membranen vorgesehen sind, kann eine Verformbarkeit des Gehäuses im Wesentlichen durch einen stabilen Träger minimiert werden.In order to increase stability of the implant, it is favorable if the carrier and the housing are arranged immovably relative to one another. In particular, if two parallel aligned membranes are provided, a deformability of the housing can be minimized substantially by a stable carrier.
Vorteilhaft ist es, wenn der Träger in Form einer Platine ausgebildet ist. Dies gestattet es, insbesondere auf einfache Weise elektronische Bauelemente auf dem Träger anzuordnen, beispielsweise zum Berechnen eines Druckwerts oder auch zur Ausbildung einer Sendeeinrichtung zum Übertragen der mit dem Druckmesssensor bestimmten Daten zu einer Empfangseinrichtung außerhalb des Körpers des Patienten.It is advantageous if the carrier is designed in the form of a circuit board. This makes it possible, in particular in a simple manner, to arrange electronic components on the carrier, for example for calculating a pressure value or also for forming a transmitting device for transmitting the data determined by the pressure measuring sensor to a receiving device outside the patient's body.
Günstig ist es, wenn der Träger mindestens eine Durchbrechung aufweist zur Herstellung einer Fluidverbindung zwischen einer Innenseite der ersten Membran und einer Innenseite der zweiten Membran. Dies ermöglicht es, im inneren des Gehäuses lediglich einen einzigen Druckmesssensor vorzusehen, mit dem dann der Druck im Inneren des Gehäuses bestimmt werden kann. Mit anderen Worten können so beide Membranen wirksam genutzt werden zur Druckübertragung, zum Minimieren einer effektiven Dämpfung der Membranen und zur Verbesserung eines Signal-Rausch-Verhältnisses bei der Messung eines Drucks in einem Körperfluid mittels des Implantats.It is advantageous if the carrier has at least one opening for establishing a fluid connection between an inner side of the first membrane and an inner side of the second membrane. This makes it possible to provide only a single pressure measuring sensor in the interior of the housing, with which then the pressure inside the housing can be determined. In other words, both membranes can be used effectively to transmit pressure, to minimize effective attenuation of the membranes and to improve a signal-to-noise ratio when measuring a pressure in a bodily fluid by means of the implant.
Besonders kompakt ausbilden lässt sich das Implantat, wenn die Innenseiten der ersten und der zweiten Membran aufeinander zu weisen. Vorzugsweise sind die Innenseiten der beiden Membranen parallel zueinander ausgerichtet.The implant can be made particularly compact if the inner sides of the first and the second membrane point towards one another. Preferably, the inner sides of the two membranes are aligned parallel to each other.
Um möglichst direkt den Druck in der Umgebung des Implantats mit dem im Innenraum des Gehäuses angeordneten Druckmesssensor ermitteln zu können, ist es günstig, wenn der Innenraum gegenüber einer Umgebung des Implantats abgedichtet ist. Beispielsweise kann eine Abdichtung erfolgen durch Verkleben oder Verklemmen der Membranen am Gehäuse.In order to be able to determine the pressure in the vicinity of the implant as directly as possible with the pressure measuring sensor arranged in the interior of the housing, it is favorable if the interior is sealed off from an environment of the implant. For example, a seal can be made by gluing or jamming the membranes on the housing.
Vorteilhafterweise ist das Gehäuse aus einem körperverträglichen Material hergestellt, um Abstoßungsreaktionen nach Implantation des Implantats zu vermeiden.Advantageously, the housing is made of a biocompatible material to prevent rejection reactions after implantation of the implant.
Günstig ist es, wenn das körperverträgliche Material ein Metall ist oder enthält. In Frage kommt hier insbesondere Titan. Das Gehäuse kann also insbesondere aus reinem Titan oder einer Titanlegierung hergestellt sein.It is favorable if the biocompatible material is or contains a metal. In question here is in particular titanium. The housing can thus be made in particular of pure titanium or a titanium alloy.
Um dauerhaft einen Druck in einer Gehirnflüssigkeit eines Patienten überwachen zu können, ist es günstig, wenn das Implantat in Form einer intracraniellen Hirndruckmessvorrichtung ausgebildet ist. Sie kann dann insbesondere bei Hydrocephalus-Patienten zum Einsatz kommen und nach der Implantation beispielsweise regelmäßig einen im Gehirn herrschenden Druck bestimmen, welcher beispielsweise zur Steuerung eines ebenfalls im Patienten implantierten künstlichen Drainagesystems genutzt werden.In order to be able to permanently monitor a pressure in a brain fluid of a patient, it is favorable if the implant is designed in the form of an intracranial intracranial pressure measuring device. It can then be used in particular in hydrocephalus patients and after implantation, for example, regularly determine, for example, a pressure prevailing in the brain, which is used, for example, to control an artificial drainage system also implanted in the patient.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung. Es zeigen: The following description of preferred embodiments of the invention is used in conjunction with the drawings for further explanation. Show it:
In den
Parallel zueinander und sich quer zur Längsachse
Das Gehäuse
Damit mit dem Druckmesssensor
Aufgrund des vorgeschlagenen Aufbaus des Implantats
Das Gehäuse
Insgesamt ist es so möglich, dass äußere Membranflächen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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