(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記可撓性の細長い部材は、少なくとも1つの貫通穴を遠位端に備え、それによって前記センサ回路を血管内周囲に露出する、請求項1に記載の血管内センサアセンブリ。
前記基体は、シリコン、ゲルマニウム、シリコンとゲルマニウムの合金、石英、ガラス、サファイヤ、セラミック素材、プラスチック素材、およびそれらの組み合わせからなるグループから選択される素材からできている、請求項9に記載のセンサ構造。
前記制御コンソールと前記血管内装置との間に配置される接合装置をさらに備え、前記接合装置は電力を前記センサ回路に提供し、前記センサ回路からの信号を処理する、請求項14に記載のシステム。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本開示の原則の理解を促進するために、図に例示される実施形態を参照し、説明するために特別な言語を用いる。いずれも、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。記述した装置、システム、および方法に対する任意の変形およびさらなる修正、および本開示の原則の任意の別の適用は完全に熟慮され、本開示に関する当業者には通常想到されえる本開示の範囲内に含まれる。具体的には、1つの実施形態に関して記述する特徴、構成部品、および/またはステップは、本開示のその他の実施形態に関して記述する特徴、構成部品、および/またはステップと組み合わせてもよいことが完全に熟慮される。ただし、簡潔さを期すために、これらの組み合わせの度重なる繰り返しは個別には説明しない。
【0014】
本明細書で用いられるように、「可撓性の細長い部材」または「細長い可撓性の部材」は、患者の脈管構造に挿入可能な、少なくとも任意の薄く、長い可撓性構造を含む。本開示の例示される実施形態のそれぞれが、円形の断面の輪郭を持つ円筒形を有する可撓性の細長い部材を含む。この円形の断面の輪郭は可撓性の細長い部材の外径を確定する。別の例では、可撓性の細長い部材のすべてまたは一部は、その他の幾何学的断面の輪郭(たとえば、卵型、長方形、正方形、楕円形など)を有していてもよく、または非幾何学的な断面の輪郭を有していてもよい。可撓性の細長い部材は、たとえば、ガイドワイヤおよびカテーテルを含む。この点から、カテーテルは、その他の機器を受容し、および/または誘導するために、その長さに沿って延在する内腔を含んでいてもよく、または含んでいなくてもよい。カテーテルが内腔を含む場合は、内腔は装置の断面の輪郭に対して中央であってもよく、または中央からずれていてもよい。
【0015】
本開示のほとんどの実施形態では、可撓性の細長い部材は、1または複数の電気、電子、光学、または電気光学構成部品を含む。たとえば、限定せずに、可撓性の細長い部材は、1または複数の以下の種類の構成部品を含んでいてもよい。つまり、圧力センサ、温度センサ、撮像素子、光ファイバ、超音波トランスデューサ、反射鏡、ミラー、プリズム、研磨要素、高周波電極、導体、および/またはこれらの組み合わせを含んでいてもよい。一般に、これらの構成部品は、血管もしくは可撓性の細長い部材が配置される生体構造のその他の部分からデータを取得するように構成され、または、血管もしくは可撓性の細長い部材が配置される生体構造のその他の部分に治療を施すように構成される。構成部品はまた、処理、表示、起動、および/または制御を目的として、外部装置と通信するように構成されることが多い。一部の態様では、本開示の実施形態は、血管の内腔内を撮像する撮像装置を含み、医療上および非医療上両方の適用を含む。ただし、本開示の実施形態は、具体的には、人間の脈管構造における使用に適する。血管内空間を撮像すること、具体的には、人間の脈管構造の内壁を撮像することは、複数の異なる技法によって実現可能である。これらの技法には、超音波(血管内超音波とよく称される(「IVUS」)および心腔内心エコー検査法(「ICE」))および光干渉断層撮影(「OCT」)が含まれる。別の例では、赤外線、熱、またはその他の撮像診断法が使用されている。
【0016】
本開示の電気、電子、光学、および/または電気光学構成部品は、可撓性の細長い部材の遠位部内に配置されることが多い。本明細書で用いられる可撓性の細長い部材の「遠位部」は、中間部から遠位端までの可撓性の細長い部材の任意の部分を含む。可撓性の細長い部材は中実であることもあるため、本開示の実施形態の中には、ハウジング部分を遠位部に含み、電気または電子構成部品を受容するものもある。このようなハウジング部分は、細長い部材の遠位部に取り付けられる管状構造であってもよい。一部の可撓性の細長い部材は管状であり、1または複数の内腔を有していてもよい。遠位部内には、電気または電子構成部品を配置可能である。一部の実施形態では、遠位部は、電気、電子、光学、および/または電気光学構成部品を取り付けるための個別のハウジングを含まない。このような例では、遠位部の外径は可撓性の細長い部材の外径と同じであってもよい。一部の例では、遠位部は近位および遠位の可撓性要素(たとえば、コイル、可撓性管など)に結合する。したがって、一部の実装では、遠位部は徐々に小さくなる外径を各端部に含み、それによって小さくなった外径がわずかに近位および遠位の可撓性要素の内径よりもわずかに小さくなる。その他の実装では、遠位部は、遠位および近位の可撓性要素の内径よりもわずかに小さい均一の外径を有する。
【0017】
電気、電子、光学、および/または電気光学構成部品ならびに関連する通信回線は、可撓性の細長い部材の直径を非常に小さくできるような大きさおよび形状である。たとえば、本明細書で記載する1または複数の電気、電子、光学、および/または電気光学構成部品を含有するガイドワイヤまたはカテーテルなどの細長い部材の外径は、約0.007インチ(0.178mm)から約0.118インチ(3.0mm)の間である。一部の具体的な実施形態では、外径はおよそ0.014インチ(0.356mm)とおよそ0.018インチ(0.457mm)の間である。一部の実施形態では、細長い部材の外径は0.035インチ(0.89mm)であってもよい。このように、本出願の電気、電子、光学、および/または電気光学構成部品を内蔵する可撓性の細長い部材は、心臓の一部または心臓を囲む近接部位に加えて、四肢の静脈および動脈、腎動脈、脳内血管および脳周囲の血管、およびその他の内腔など、人間の患者内の多様な種類の内腔で用いるのに適切である。
【0018】
本明細書で用いる「接続する」という用語およびその変形は、接着またはその他の方法で直接的に別の要素に、要素上に、または要素内に取り付けられる直接的な接続に加えて、1または複数の要素が、接続された要素間に配置される間接的な接続も含む。
【0019】
本明細書で用いる「固定される」という用語およびその変形は、接着またはその他の方法で直接的に別の要素に、要素上に、または要素内に取り付けられる、部材を直接的に別の要素に固定する方法に加えて、1または複数の要素が、固定された要素間に配置されるような、2つの要素を固定する間接的な技術も含む。
【0020】
本開示による実施形態で用いるセンサは、軸方向を向く血管内装置内に配置されてもよい。この点から、本明細書で開示する一部の実施形態は、一般に、米国特許出願番号第11/864,499号に詳細に開示される実施形態に類似することもある。「深堀り反応性イオンエッチングで製造されたセンサを組み入れた血管内圧力装置」という名称の同出願は、Paul Douglas Corlによって2007年9月28日に出願され、その内容はその全体をすべての目的に対して、本出願に援用される。さらに、本開示による実施形態は、軸方向を向く圧力検出回路に、強固な取付構造を提供する。そのため、ガイドワイヤ構造によって発生する外部応力から、張り出しセンサを切り離す必要性が緩和される。本明細書に開示する実施形態は、厚いウエハ基体上に形成されるセンサ回路を含んでいてもよい。ウエハ基体はその後、強固な取付構造上に配置される。
【0021】
ここで
図1を参照すると、本開示の実施形態による血管内装置100の一部が示される。この点について、血管内装置100は、可撓性の細長い部材102を含む。可撓性の細長い部材102は、遠位端105に隣接する遠位部104と、近位端107に隣接する近位部106とを含む。構成部品108は、遠位端105に近接する可撓性の細長い部材102の遠位部104内に配置される。一般に、構成部品108は1または複数の電気、電子、光学、または電気光学構成部品を表す。この点から、構成部品108は圧力センサ、温度センサ、流量もしくは速度センサ、特定用途向け集積回路(ASIC)、信号処理回路、高周波通信モジュール、メモリモジュール、撮像素子、光ファイバ、超音波振動子、反射鏡、ミラー、プリズム、研磨要素、高周波電極、導体、および/またはこれらの組み合わせである。特定の種類の構成部品または構成部品の組み合わせは、血管内装置が意図する用途に応じて選択することができる。一部の例では、構成部品108は、遠位端105から10cm未満、5cm未満、または3cm未満に配置される。一部の例では、構成部品108は遠位端105に直接隣接して配置される。このような事例では、遠位端は、薄い塗装のみから構成されてもよく、またはまったくなくてもよい。一部の例では、構成部品108は可撓性の細長い部材102のハウジング内に配置される。この点から、一部の例では、ハウジングは可撓性の細長い部材102に固定された個別の構成部品である。別の例では、構成部品108は可撓性の細長い部材102の一部として一体形成される。
【0022】
血管内装置100はまた、装置の近位部106に隣接するコネクタ110も含む。この点から、コネクタ110は、可撓性の細長い部材102の近位端107から距離112だけ離間している。一般に、距離112は可撓性の細長い部材102の全長の0%と50%との間である。可撓性の細長い部材の全長は任意の長さであってもよいが、一部の実施形態では、全長は約90cmと約400cmとの間であり、一部の特定の実施形態では、長さは140cm、190cm、または300cmである。したがって、一部の例では、コネクタ110は近位端107に配置される。別の例では、コネクタ110は近位端107から離間する。たとえば、一部の例では、コネクタ110は近位端107から、約0cmから約140cmまで離間する。一部の特定の実施形態では、コネクタ110は近位端から0cm、30cm、または140cmの距離だけ離間する。
【0023】
コネクタ110は、血管内装置100と別の装置との間の通信を促進するように構成される。より具体的には、一部の実施形態では、コネクタ110は、構成部品108が取得したデータを、演算装置またはプロセッサなどの別の装置に通信することを促進するように構成される。したがって、一部の実施形態では、コネクタ110は電気コネクタである。このような例では、コネクタ110は、1または複数の電気導体に電気接続を提供する。電気導体は、可撓性の細長い部材102の長さに沿って延在し、構成部品108と電気的に結合する。本開示による、電気導体の一部の特定の実施形態を
図5〜
図11の内容に基づいて以下説明する。別の実施形態では、コネクタ110は光学コネクタである。このような例では、コネクタ110は、1または複数の光学通信経路(たとえば、光ファイバケーブル)に光学接続を提供する。光学通信経路は可撓性の細長い部材102の長さに沿って延在し、構成部品108と光学的に結合する。さらに、一部の実施形態では、コネクタ110は電気および光学接続の両方を、構成部品108に結合する電気導体および光学通信経路の両方に提供する。この点から、一部の例では、構成部品108は複数の要素を備えることに再度留意されたい。一部の例では、コネクタ110は、別の装置に対する直接的または間接的な物理的接続を提供するように構成される。別の例では、コネクタ110は血管内装置100と別の装置との間の無線通信を促進するように構成される。一般に、任意の現在または将来開発される無線プロトコルを用いてもよい。さらに別の例では、コネクタ110は、別の装置に対する物理的接続および無線接続の両方を促進する。
【0024】
前述のように、一部の例では、コネクタ110は、血管内装置100の構成部品108と外部装置との間の接続を提供する。したがって、一部の実施形態では、1または複数の電気導体、1または複数の光学経路、および/またはこれらの組み合わせが、可撓性の細長い部材102の長さに沿ってコネクタ110と構成部品108との間に延在し、コネクタ110と構成部品108との間の通信を促進する。一般に、任意の数の電気導体、光学経路、および/またはこれらの組み合わせは、可撓性の細長い部材102の長さに沿ってコネクタ110と構成部品108との間に延在してもよい。一部の例では、1から10までの電気導体および/または光学経路は、可撓性の細長い部材102の長さに沿ってコネクタ110と構成部品108との間に延在する。明確さと簡潔さを期すために、以下に記載する本開示の実施形態は、3つの電気導体を含む。ただし、通信経路の総数ならびに/または電気導体および/もしくは光学経路の数は別の実施形態では異なることを理解されたい。より具体的には、可撓性の細長い部材102の長さに沿って延在する通信経路の数および電気導体および光学経路の数は、構成部品108の所望する機能および構成部品108を画定して該機能を提供する対応する要素によって決定される。
【0025】
本開示による実施形態は、血管内装置の長さに沿って複数の位置にセンサを伸ばし、または後退させる能力を提供してもよい。または「シュノーケル」を伸ばして、または後退させることによって、軸的に異なる位置から、固定センサを圧力にさらす能力を提供してもよい。たとえば、一部の実装では、センサは、周囲の細長い部材に対して機械的に移動可能な中央の中心に固定されてもよい。センサが圧力センサである実施形態では、血管に沿った血圧は、血管内装置の遠位端位置を移動させずに、マッピングされてもよい。センサが中心部材135と共に引っ張られるときに、遠位端位置は外部の細長い部材130に固定されたままであってもよい。さらに、センサ構造108またはその他の関連する構成部品の係合特徴によって、所望する場合は、ワイヤの先端のトルクおよび回転が可能になってもよい。このような引き戻し機能を有する実施形態は、「摺動圧力センサを備えた圧力ガイドワイヤ」という名称の2012年12月27日出願の米国仮特許出願第61/746,537号に開示されており、その内容はその全体をすべての目的に対して、本出願に援用される。さらに、一部の実施形態は、「人工筋肉を有する血管内装置および関連するシステム、および方法」という名称で2012年12月31日に出願された米国仮特許出願第61/747,958号に開示される装置の特徴を含む。同出願の内容はその全体をすべての目的に対して、本出願に援用される。
【0026】
図2は、一部の実施形態による端部センサ220のためのセンサ構造108の斜視図である。例示される実施形態において、センサ構造108は、略円筒形を有する基体210を含む。基体210は、遠位表面211および近位表面212、直径D215および長さL216を含む。したがって、L216は0.001mmと薄くてもよく、または1、2、3、5mm、またはさらに長くてもよく、約0.1mmの実施形態もあれば、約0.5mmの実施形態もある。一部の実施形態では、曲げ剛性への衝撃を低減するためにL216が短いことが望ましい。長いL216を用いる実施形態は、曲がりを防ぐために強固な保護を含んでいてもよい。センサへの結合またはセンサ自体が破壊されることもあり、信号が損失する可能性があるため、曲がりは望ましくない。したがって、直径に対する長さとして画定される縦横比がおよそ2未満であることが望ましい。たとえば、直径0.014インチ(0.356mm)のガイドワイヤの実施形態では、構成部品108はおよそ0.010インチ(0.25mm)の直径であってもよく、長さL216は0.020インチ(0.50mm)、またはさらに短くてもよい。直径D215は、センサ構造108が血管内装置100に収まるように小さい寸法であってもよい。一部の実装では、センサ構造108の直径D215は、ハウジング内に収まるような寸法である。たとえば、一部の実装では、センサ構造はハウジング内に配置される。ハウジングは、側壁を貫通する開口を有し、センサ構造を周囲に露出する。一部の具体的な実施形態では、センサ構造を含有するハウジングは、2つの可撓性部材(たとえば、コイル、ポリマ管、コイルを埋め込んだポリマ管、および/またはこれらの組み合わせ)の間に配置される。センサ構造108は、接着を含む任意の適切な技術を用いて、ハウジングに固定されてもよい。たとえば、一部の例では、センサ構造108は、「超小型圧力センサ」という名称の米国特許番号第7,967,762号に記載するのと類似のハウジング内で縦方向に取り付けられる。同特許の内容はその全体をすべての目的に対して、本出願に援用される。したがって、一部の実施形態では、直径D215は2mm、1mm、500μm、またはそれ未満でもよい。たとえば、外径約0.0145インチ(0.37mm)のガイドワイヤでは、D215は約0.0115インチ(0.29mm)より短くてもよい。外径約0.018インチ(0.46mm)のガイドワイヤでは、D215は0.0145インチ(0.37mm)まで大きくてもよい。外径約0.035インチ(0.89mm)のガイドワイヤでは、D215は0.030インチ(0.76mm)まで大きくてもよい。この技術は、小さなガイドワイヤで空間的に非常に制約がある形状の場合に、特に適切である。
【0027】
基体210は、ゲルマニウム、シリカ、石英、ガラス、サファイヤ、または任意のセラミック素材など、半導体工場で用いられるシリコンまたは任意のその他の素材からできていてもよい。基体210は、電極230−1、230−2、および230−3(以下総称して電極230と呼ぶ)を含む。一部の実施形態では電極230は、金、銀、銅、アルミニウム、または任意のその他の導電素材から形成される導体を含む。一部の実施形態では、端部センサ220は、空洞をシールするように空洞上に配置される可撓性膜を含む。印加される圧力によって、膜は空洞内部に様々な分量だけゆがむ。一部の例では、膜には導電性素材が埋め込まれる。導電性素材は、ピエゾ抵抗、容量性、ナノワイヤ、ナノファイバ、および/またはその他の適切な圧力変換回路素子を形成するようにパターン化される。したがって、膜に印加される圧力によって、膜は曲がり、それによって、埋め込まれた回路の抵抗、容量、および/または印加圧力に関連しうるその他の測定可能な特性が変化する。膜の形状は、正方形、長方形、円形、楕円形、その他の幾何学、および/または非幾何学な形状であってもよい。
【0028】
端部センサ220は電極230に、導体235−1、235−2、および235−3(以下総称して導体235と呼ぶ)によって結合する。導体235は、導電性ワイヤ、導電性配線、またはドーピングした半導体素材であってもよい。電極230は、半導体製造技術を用いて、シリコン基体(たとえば、円筒形の基体210)を貫通してエッチングされたビア内に形成されてもよい。別の実施形態では、電極230は、シリコン基体の外面に形成される凹部に形成される。したがって、電極230は長手方向に、基体210を貫通するか、または基体210の表面に沿って長手方向軸と平行な方向に配置される。
【0029】
一部の例では、各電極230は、近位面212に近接するか、または近位面212にある近位端と、遠位面211に近接するか、または遠位面211にある対向する遠位端とを有する。別の例では、各電極の近位端は近位面212からかなり離間する。この点から、貫通ビア内および/または基体210の外面の凹部に空間を保つことによって、電極230に電気的に結合すべき導体は、少なくとも部分的に貫通ビアおよび/または凹部内に配置されて、そこで電極と電気的に結合してもよい。たとえば、一部の例では、導体の遠位部分は、貫通ビアおよび/または凹部内に配置され、それによって、導体の遠位端は電極の近位端に近接して、および/または電極の近位端と接触して配置される。その後、はんだ、溶接、および/またはその他の適切な導電性結合機構を用いて、導体を電極に固定し、電気的に結合する。
【0030】
端部センサ220は外側に向かって遠位方向に、遠位面211上に配置される。本構成による実施形態によって、カンチレバー構成で薄いセンサ層を有するための制約が低減される。さらに、基体210が機械的に強固なことによって、中心ワイヤおよび/またはガイドワイヤのその他の部分において、センサ220から応力が取り除かれる。さらに、遠位面211は、中心部材135を長手方向軸の周りで回転させるトルクと略平行な方向に整列され、センサ220はねじり効果から生じる応力から解放される。このような構成によって、幾何学的および機械的制約を緩和して、センサ回路220の製造プロセスに関する設計上の懸念が減少する。
【0031】
一部の実施形態では、センサ220は、ウエハ上に形成された微小電気機械システム(MEMS)などの回路および構造を含む。一部の実施形態では、端部センサ220は、エッチング、蒸着、および導電性層を基体上に埋め込むなどの半導体製造技術を用いて形成されてもよい。センサ220が遠位方向に面する場合、センサ220は、血管内装置100を血管内に配置する際の制約を低減するような厚さであってもよい。このように、センサ220を作成するためのウエハは、薄いウエハ(およそ50から100μm)、極薄のウエハ(50μm未満であり、1μmほどの薄さ)、または通常の厚さのウエハ(通常300から700μm)であってもよい。たとえば、一部の実施形態では、センサ220を含む構成部品108全体は、基体210も提供する400から600μmの厚いウエハ上に形成されてもよく、また、ウエハを貫通するビア内に形成される電極230を含んでいてもよい。この概念から、一般に、構成部品108の円筒形の断面の輪郭は、深堀り反応性イオンエッチングなどのエッチング処理によって製造される。断面の輪郭が1または複数のウエハ貫通ビアを横断する場合は、これらのビアは基体210の表面で凹部となる。したがって、センサ220は、深堀り反応性イオンエッチング(DRIE)技法を用いて製造されたMEMSなどの回路および/または構造を含んでいてもよい。これは、米国特許出願番号第11/864,499号に詳細に記載されている。2007年9月28日に出願された「深堀り反応性イオンエッチングで製造されたセンサを組み入れた血管内圧力装置」という名称の同出願は、その内容がその全体をすべての目的に対して、本出願に援用される。
【0032】
図3は、一部の実施形態による端部センサ220のセンサ構造308の線図である。このように、センサ構造308は、略円筒形を有する基体210を含む。また、センサ構造308は、電極330−1、330−2、および330−3(総称して電極330と称する)を含む。電極330は、導体335−1、335−2、および335−3(以下導体335と呼ぶ)によって、それぞれ端部センサ220に結合する。導体335は、詳細に前述した導体235であってもよい(
図2参照)。したがって、電極330は、導電性素材を沈着させて構造を充填し、基体210上の凹みとして形成されてもよく、おおよそ円筒形を形成する。さらに、電極330は、センサ構造308の遠位面(センサ220を含む面)から、遠位面の反対側のセンサ構造308の近位面まで延在してもよい。一部の実装では、電極330の形成後、および/または電極330を通信ケーブルの導体に電気的に結合した後に、センサ構造308を絶縁素材で塗装する。
【0033】
図4は、一部の実施形態による血管内装置400の遠位部406の部分斜視図を示す。血管内装置400の遠位部406は、詳細に前述したように、血管内装置100の遠位部106としての要素を含んでいてもよい(
図1参照)。たとえば、遠位部406は、センサ220を遠位面上に有するセンサ構造108を含む。さらに、遠位部406は、穴435−1および435−2(総称して穴435と呼ぶ)を有する細長い可撓性部材430の一部を含む。穴435はセンサ220を血管内部に存在する血液およびその他の流体などの周囲の流体に露出する。一般に、穴または開口435は任意の形状を有していてもよい。形状には、幾何学的な形状(たとえば、卵型、円形、楕円形、長方形、三角形、正方形、ひし形など)、非幾何学的な形状、および/またはこれらの組み合わせを含む。同様に、血管内装置400は、任意の数の開口を含み、センサ220を周囲の流体に露出することを促進してもよい。この点から、開口の数は、開口の大きさおよび/または位置によって決まってもよい。
【0034】
図4は、詳細に前述した遠位端105であってもよい遠位端405を示す(
図1参照)。さらに、遠位端405は、
図4に例示するように、先細の形状であってもよい。当業者は遠位端405の特定の形状が非限定的なものであり、直線状の形状を遠位端405に用いてもよいことを認識するであろう。一部の実施形態では、遠位端405は閉鎖している。別の実施形態では、遠位端405は開口しており、それによって、別の通路を提供し、センサ220を血管内の周囲の流体に露出する。
【0035】
図5は、一部の実施形態によるセンサ構造108の端部センサの結合の部分斜視図を示す。このように、
図5の結合は中心部材135とセンサ構造108との間の接合を形成する。
図5は、3つのワイヤまたは導体を含むケーブル501を例示する。ケーブル501は、整理番号第44755.824号、「血管内装置、システム、および方法」という名称の米国特許出願に詳細に記載する3本ケーブルであってもよい。同出願の内容はその全体をすべての目的に対して、本出願に援用される。
【0036】
ケーブル501は、センサ構造108の近位面212に対面する、中心部材135の遠位面に近接する導線に分かれる。一部の実施形態では、ケーブル501は、導線510−1、510−2、および510−3(総称して導線510と呼ぶ)を形成する電気導体またはワイヤを含む。これらの導線は中心部材135の遠位面に配置されてもよい。このように、一部の例では、導線510は点状のはんだ素材内で終端し、センサ構造108の電極230と電気的に接触する。別の例では、導線510は、センサ構造108の電極230が形成される開口または凹部内に少なくとも部分的に配置される。一部の例では、中心部材135の遠位面およびセンサ構造108の近位面は互いに当接する。一部の実施形態では、センサ構造108は、接着剤または糊を用いて中心部材135に接着されてもよい。一部の実施形態では、接着剤はウレタンアクリレート、シアノアクリレート、シリコーン、エポキシ、および/またはこれらの組み合わせであってもよい。接着剤はセンサ構造108を中心部材135に固定するように選択される。一部の例では、センサ構造108は中心部材135に柔軟に接続する。さらに別の例では、センサ構造108は中心部材135に固定されないが、代わりに、取り付けられた導電性ワイヤによって所定の位置に維持される。
【0037】
本開示による実施形態は、ケーブル501と電極230との間の強固な相互接続を提供する。たとえば、
図5に示すように、電気的接触は中心部材135の遠位面とセンサ構造108の近位面212との間に挟持される。さらに、センサ回路220の相互接続構成は、完全に血管内装置100の可撓性の細長い部材102内にある。したがって装置の形状には余分な制約がかからない。導体は、制限なく任意の適切な形状であってよく、柔軟なフォイル、らせん状に覆われた形状、直接書き込み、巻きつけたワイヤ、および/またはこれらの組み合わせであってもよい。
【0038】
図6は、血管内媒体に露出される端部センサを用いて測定するためのシステム600の部分概略図を示す。システム600は、血管内装置100と、血管内装置に結合する接合装置610と、プロセッサ回路621を含む制御コンソール620と、表示ユニット630とを含む。血管内装置100は、前述したものに類似するセンサ構造を有することを含めて、前述のものと類似していてもよい。
【0039】
接合装置610は、電力および信号をセンサ回路220に提供するように構成される電子回路を含んでいてもよい。接合装置610の電子回路はまた、センサ回路220からの信号を受信および処理するように構成されてもよい。たとえば、接合装置610は、センサ回路220から提供される信号を接合装置610がアナログからデジタルへ変換できるように、アナログからデジタルへの変換器を含んでいてもよい。コンソール620は、電力を提供し、接合装置610によって処理されたセンサ回路データを受信することによって、接合装置610の操作を制御してもよい。データが処理され、さらにコンソール620で分析されると、画像は表示ユニット630上に表示されてもよい。たとえば、画像は血管の長手方向に沿った、圧力値を表す図形表示および表を含んでいてもよい。
【0040】
図7は、一部の実施形態による、端部センサを有する血管内装置の製造方法のためのフローチャートを示す。方法700のステップは手動でオペレータによって実施されてもよく、またはプロセッサ回路およびメモリ回路を有するコンピュータによって制御される機械によって自動で実施されてもよい。さらに、一部の実施形態による、方法700のステップは部分的にオペレータによって実施されてもよく、一部のステップは部分的に、コンピュータによって制御される機械によって自動で実施されてもよい。方法700の血管内装置は、本出願に記載する1または複数の実施形態に類似していてもよい。一部の例では、血管内装置は、中心部材、センサのセンサ構造、および可撓性部材を含む。さらに、方法700の血管内装置は、電力を提供するため且つデータをセンサから収集するために中心部材に沿って延在するケーブルを含んでいてもよい(たとえば、ケーブル501)。
【0041】
一部の態様では、本開示の端部センサは、既存の製品に用いる技術と類似している製造技術に依存するが、いくつかの重要な差異がある。特に重要な1つの差異は、端部センサが既存の製品のように薄くはないことである。たとえば、一部の実装では、既存の製品はウエハの後ろ側の素材を除去し、最終的なセンサ装置の厚さが約0.050〜0.075mmになるようにする。薄いセンサ装置は一部の既存の製品では重要である。装置が水平な配向で配置されており(膜は長手方向軸に平行に対面する)、製品が用いられているガイドワイヤの0.356mmの直径内に収まらなければならないという制約があるためである。長手方向軸に垂直に対向する膜を備えるセンサを本開示によるガイドワイヤの遠位(または近位)端に向けて配置することによって、強度、可撓性、接続性、および/またはこれらの組み合わせのために、センサの長さまたは厚さを最適化することができる。
【0042】
ステップ710では、基体は細長い形状に形成されている。したがって、一部の例では、細長い形状は略円筒形であり、長手方向軸は血管内装置の長手方向軸に平行であり、正面は長手方向軸に略垂直である。ただし、別の実装で、基体はその他の細長い形状を有していてもよい。これらの形状には、幾何学的、非幾何学的、および/またはこれらの組み合わせの断面の輪郭を有する細長い形状が含まれる。一部の例では、正面は円形の断面の輪郭を有する略平面に形成される。一部の実施形態では、ステップ710は、1、2、3、5mmなどの数mmの長さ、またはさらに長い長さを持つ細長い基体を形成することを含む。一部の実施形態では短い長さを持つことが、曲げ剛性の衝撃を低減するために望ましい。用いる長さが長い実施形態では、曲がりを防ぐために、強固な保護を含んでいてもよい。センサとの結合またはセンサ自体を破損することもあり、信号が損失する可能性があるため、曲がりは望ましくない。したがって、0.020インチ(0.50mm)ほどの長さ、またはさらに短い長さを持つことが望ましい。ステップ710は、(たとえば、直径を持つ円形の断面の輪郭を備える円筒形など)幅または直径が約2mm、1mm、500μm、またはそれ未満である断面の輪郭を持つ細長い基体を形成することを含んでいてもよい。たとえば、外径が約0.0145インチ(0.37mm)であるワイヤでは、直径は約0.0115インチ(0.29mm)より小さくてもよい。外径が約0.018インチ(0.46mm)であるワイヤでは、直径は0.0145インチ(0.37mm)の大きさでもよい。外径が約0.035インチ(0.89mm)であるワイヤでは、直径は0.030インチ(0.76mm)の大きさでもよい。一部の実施形態ではステップ710は、基体をシリコン、ゲルマニウム、またはシリコンおよびゲルマニウムの合金から、半導体製造技術を用いて形成することを含んでいてもよい。ステップ710で用いられる素材は、特定の適用に基づいてもよく、本開示による実施形態を限定しない。一般に、ステップ710で用いる素材は、半導体工場で用いられる任意の素材であってもよく、例えば、シリカ、石英、ガラス、サファイヤ、任意のセラミック素材、またはビニールなどのプラスチックであってもよい。
【0043】
ステップ720では、貫通穴および/または凹部が基体に形成される。一部の実施形態では、ステップ720は、ステップ710の細長い基体の長手方向軸に平行な貫通穴をエッチングすること含んでいてもよい。したがって、ステップ720では、ステップ710で提供される細長いシリコン基体に穴を貫通シリコンビアとして形成することを含んでいてもよい。一部の実施形態では、ステップ720は、ステップ710の細長い基体の側面に長手方向のノッチまたは凹みを形成することを含んでいてもよい。一部の実施形態では、ステップ720は、イオンビーム衝撃などの半導体製造技術を用いて実施されてもよい。一部の実施形態では、ステップ720は、基体に超微細押し出しを形成し、その後押し出された部分を機能性キャップに取り付けることを含んでいてもよい。
【0044】
ステップ730では、ステップ720で形成された貫通穴および/または凹部は、少なくとも部分的に導電性素材で充填され、電極を形成する。ステップ730は、流動、スパッタリング、および/または蒸着などの、導電性素材をステップ720で形成された貫通穴および/または凹部に入れる技術を含んでいてもよい。ステップ730は、少なくとも部分的に貫通穴および/または凹部を充填するために、金、銀、銅、アルミニウム、上記の合金、または上記の任意の組み合わせなどの導電性素材を用いることを含んでいてもよい。
【0045】
ステップ740ではセンサ回路は、ウエハ基体上に形成される。たとえば、ステップ740は、基体上にMEMS回路を形成するためのDRIE処理を含んでいてもよい。一部の例では、市販の圧力センサが提供される。一部の例では、「超小型圧力センサ」という名称の米国特許番号第7,967,762号で記載されている圧力センサ隔壁および抵抗器の構成に類似するものが使用されている。
【0046】
ステップ750では、センサ回路は細長い基体の正面に配置される。したがって、ステップ750は、接着剤を用いて、センサ回路を細長い基体上にしっかりと配置することを含んでいてもよい。一部の実施形態では、ステップ750は、細長い基体の正面に、フリップチップ技術などの半導体製造技術を用いてセンサ回路を取り付けることを含んでいてもよい。ステップ750では、細長い基体の正面は、細長い基体の長手方向軸に略垂直な表面であってもよい。
【0047】
ステップ760では、電極をセンサ回路端子に接続する導体が形成される。一部の実施形態では、ステップ760は、軌道に沿って導電要素を沈着する半導体製造技術を用いて導体を形成することを含んでいてもよい。一部の実施形態では、ステップ760は、半導体素材およびドーパントを、細長い基体の正面の溝に沿って沈着することを含んでいてもよい。ステップ760で用いる軌道または溝は、細長い基体に形成される電極をセンサ回路端子に接続してもよい。ステップ760は、フォトリソグラフィおよびDRIEなど、半導体製造工業で用いる手順を実施することを含んでいてもよい。ステップ760は、軌道および溝を細長い基体上に形成し、素材を軌道上および溝内に沈着することを含む。イオンビーム蒸着、スパッタリング、蒸着、および焼き戻しは、一部の実施形態によるステップ760に含まれていてもよい手順である。
【0048】
ステップ770では、ケーブル導線はステップ730で形成される電極に電気的に結合する。ステップ770は、電極を含む細長い基体の背面に、結合を形成することを含んでいてもよい。背面は、細長い基体の長手方向軸に略垂直であってもよく、ステップ750によるセンサ回路を有する正面に対向してもよい。ステップ770のケーブル導線は、3つのワイヤを含んでいてもよい。各導線は回路の個別のノードに接続する。たとえば、1つのワイヤは測定回路の接地ノードに接続し、その他の2つのワイヤが、圧力などの関心事の測定を表す電気信号を持つ信号ノードに接続されてもよい。
【0049】
ステップ780では、細長い基体は中心部材または血管内装置のその他の構造に取り付けられる。したがって、ステップ780は、接着剤を用いて中心部材の遠位面を細長い基体の近位面に接着することを含んでいてもよい。細長い基体の近位面は、ステップ770のように電極への接着を有する裏の基体であってもよい。一部の例では、細長い基体は、ハウジング、可撓性要素(たとえば、コイル、ポリマ管、コイルを埋め込んだポリマ管など)、またはその他の部品など、中心部材以外の血管内装置の構成部品または複数の構成部品に接着される。
【0050】
図8は、一部の実施形態による、端部センサを有する血管内装置を製造する方法のフローチャートを示す。方法800のステップは、オペレータによって手動で実施されてもよく、またはプロセッサ回路およびメモリ回路を有するコンピュータによって制御される機械によって、自動で実施されてもよい。さらに一部の実施形態によれば、方法800の一部のステップは、オペレータによって部分的に実施されてもよく、コンピュータによって制御される機械で自動で部分的に実施されてもよい。方法800の血管内装置は、前述の血管内装置に類似する特徴を含んでいてもよい。
【0051】
ステップ810では、センサ回路が基体表面に形成される。同様にステップ810では、基体は中心部材、ハウジング、可撓性要素(たとえば、コイル、ポリマ管、コイルを埋め込んだポリマ管など)、および/またはその他の要素に接着され、ガイドワイヤなどの血管内装置を形成する。したがって、一部の実施形態では、ステップ810は、詳細に前述した方法700のステップ710から780までの1または複数のステップを実施することを含んでいてもよい。
【0052】
ステップ820では、中心部材は血管内装置の可撓性部材内に配置される。ステップ830では、1または複数の貫通穴または開口がステップ820の可撓性部材の遠位部に形成される。たとえば、貫通穴は、可撓性部材の側壁を貫通してもよく、ハウジングの側壁を貫通してもよく、および/または可撓性部材のその他の部分を貫通して、ステップ810のセンサ回路を周囲に露出してもよい(たとえば、貫通穴435、
図4参照)。
【0053】
図9は、一部の実施形態による、血管内環境の測定を取得する方法900のフローチャートを示す。方法900は、オペレータによって、詳細に前述したシステム600(
図6参照)など、血管内環境に露出する端部センサで測定を実施するためのシステムを用いて部分的に実施されてもよい。
【0054】
ステップ910では、血管内装置は血管内の所定の位置に配置される。ステップ920では、電力は血管内装置のセンサ回路に提供される。センサ回路は血管内装置の長手方向軸に略垂直に配置される(たとえば、センサ回路220、
図2参照)。一部の実施形態では、ステップ920は、血管内装置に沿って伸びるケーブルに電圧を提供することを含んでいてもよい(たとえば、ケーブル501、
図5参照)。さらに一部の実施形態によるステップ920は、光学信号を血管内装置に沿って伸びるケーブルの光ファイバに提供することを含んでいてもよい。このため、一部の例では、圧力センサは、以下の特許文献の1または複数に開示される光学圧力センサを含む。「カテーテル用の光ファイバ圧力センサ」という名称の米国特許番号第7,689,071号、「超小型光ファイバ圧力センサシステムおよび製造方法」という名称の米国特許番号第8,151,648号、「小型高感度圧力センサ」という名称の米国出願番号第13/415、514号、それぞれの内容はその全体をすべての目的に対して、本出願に援用される。したがって、ステップ920は接合装置を通じて制御コンソールによって実施されてもよい。
【0055】
ステップ930では、センサ回路からの信号を受信する。たとえば、信号は接合装置で受信されてもよい。ステップ940ではセンサ回路からの信号が処理される。たとえば、一部の実施形態では、アナログ信号は接合装置でデジタル信号に変換されてもよい。ステップ950では、血管内環境からの測定が形成される。したがって、ステップ950は、制御コンソールでプロセッサ回路およびメモリ回路を用いて部分的に実施される。一部の実施形態では、ステップ950は、センサ回路からの処理された信号を保存すること、および/または血管内部に存在する血管内装置の位置を記憶することを含んでも良い。たとえば、処理された信号および血管内装置の関連する位置は、一部の例では、制御コンソールのメモリ回路に保存されてもよい。一部の実施形態では、ステップ950は、表示ユニットの表示測定を含んでいてもよい。ステップ960では血管内装置は異なる位置に変位され、ステップ920、930、940、および950のうち1または複数を繰り返すことによって、別の測定を取得する。
【0056】
記載した本発明の実施形態は単に例示的なものである。当業者は、様々に変形した実施形態が具体的に開示した実施形態と異なることを認識されるであろう。これらの代替的な実施形態も本開示の範囲内であることが意図される。このように、本発明は以下の請求項によってのみ、限定される。