DE19945879C2

DE19945879C2 - Vorrichtung zum Messen des Augeninnendruckes mit einem faltbaren Implantat

Info

Publication number: DE19945879C2
Application number: DE19945879A
Authority: DE
Inventors: Christine Kreiner; Volker Boedecker; Uwe Schnakenberg; Stella Marianne Ullerich; Peter Walter
Original assignee: Mesotech Ges fur Medizin GmbH; Acri Tec GmbH
Current assignee: *ACRI.TEC GESELLSCHAFT FUER OPHTHALMOLOGISCHE PRODU; MESOTECH GMBH GESELLSCHAFT FUER MEDIZINISCHE SENSOR
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2002-01-03
Anticipated expiration: 2019-09-25
Also published as: US6796942B1; EP1213991A1; WO2001021063A1; EP1213991B1; JP4251387B2; JP2003518962A; DE19945879A1; DE50002477D1; ATE241932T1; ES2200938T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Au geninnendruckes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie aus der DE 197 28 069 C1 bekannt.

Stand der Technik

Die bekannte Vorrichtung dient zum Messen des Augeninnen druckes und besitzt ein faltbares Implantat, an welchem außerhalb des Blickfeldes des Auges ein telemetrisches System mit einem Drucksensor und einer eine Spule aufweisenden Sendeeinrichtung vorgesehen sind. Mit der Sendeeinrichtung können den Sensorsignalen entsprechende Informationen draht los an eine außerhalb des Auges angeordnete Empfangseinrich tung weitergegeben werden. In einer an die Empfangseinrich tung angeschlossenen Auswerteeinrichtung werden die empfange nen Informationen in wiedergebbare Daten umgewandelt.

Bei der bekannten Vorrichtung kann die in das Auge implan tierbare Fernmesseinrichtung einen Datalogger aufweisen, in welchem die vom Drucksensor kontinuierlich gelieferten Mess daten speicherbar und aus welchem die Messdaten beim Sende empfangsbetrieb zeitlich begrenzt bei Bedarf abgefragt werden können.

Aus PUERS, R.: Sensor, sensor interfacing and front-end data management for stand-alone microsystems, In: J. of Microme chanics and Microengineering, Vol. 9, June 1999, No. 2, p. R1-R7 ist eine Vorrichtung zum Messen des Augeninnendruckes bekannt, bei welcher das Tonometer-Modul ein starres Substrat aus Glas für die Telemetrie-Elektronik aufweist. Die nicht näher dargestellte Spule kann auf der Rückseite des Substrats angeordnet sein.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung der eingangsge nannten Art zu schaffen, welche bei hervorragender Empfangs- und Sendequalität falt- bzw. rollbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei die Unteran sprüche vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beinhal ten.

Die die Elektronik und den Drucksensor enthaltende Fernmess einrichtung sind bevorzugt in wenigstens einem elektronischen Baustein (Chip) enthalten und in ein faltbares biokompatibles Implantatmaterial, insbesondere aus Polyorganosiloxan, z. B. Polydimethylsiloxan eingegossen. Hierbei kann das Implantat material nicht nur als Umhüllung für die Sendeeinrichtung und Fernmesseinrichtung, sondern auch als Übertragungsmedium für den zu messenden Augeninnendruck zum Drucksensor hin dienen. D. h. bei einer bevorzugten Ausführungsform ist auch der Drucksensor von dem biokompatiblen Implantatmaterial umgeben. Es ist jedoch auch möglich, den Sensor an einer Sensorfläche, welche gegenüber der zu messenden bzw. zu erfassenden physi kalischen Größe empfindlich ist, bzw. in einem bestimmten Sensorbereich freizulegen. Der Augeninnendruck wirkt dann unmittelbar auf diesen Sensorbereich. Ferner ist es möglich, ein anderes Übertragungsmedium zu verwenden als das Implan tatmaterial.

Durch die planare Ausbildung der Spule mit mehreren nebenein ander liegenden Spulenwindungen, welche bevorzugt in einer zur optischen Achse des Auges bzw. des als Intraokularlinse ausgebildeten Implantats senkrechten Ebene liegt, wird eine hohe Sende- und Empfangsqualität erreicht, ohne dass die Falt- bzw. Rollbarkeit des Implantatmaterials beeinträchtigt wird. Ferner wird für die gesamte Vorrichtung die erforderli che Verträglichkeit mit dem Auge erreicht. Neben einer plana ren Lage können auch mehrere planare übereinanderliegende Lagen (Ebenen) für die Spulenwindungen vorgesehen sein.

In bevorzugter Weise ist das Implantat als Intraokularlinse ausgebildet, wobei die Telemetrieeinrichtung und die die Spule aufweisende Sendeeinrichtung außerhalb des optischen Linsenteils, insbesondere im wesentlichen im Bereich der Haptik der Intraokularlinse, welche den optischen Linsenteil umgibt, untergebracht sind. Hierzu kann die Haptik einen den optischen Linsenteil umgebenden ringförmigen Bereich aufwei sen, innerhalb welchem die planare Anordnung der Spulenwin dungen, untergebracht ist. Die Spulenwindungen können bevor zugt aus Edelmetall, insbesondere Gold bestehen. Die Leiter bahnen der Spulenwindungen werden auf der Trägerfolie in herkömmlicher Planartechnik, beispielsweise durch Metallab scheiden, insbesondere galvanische Abscheidung, wie sie bei Mikrostrukturierungsverfahren bekannt sind, hergestellt.

Die Trägerfolie ist als dünne flexible und faltbare Folie ausgebildet, die eine gute Haftung für das Metall der Spulen windungen gewährleistet, insbesondere besitzt das Folienmate rial dielektrische Eigenschaften und kann aus einem geeigne ten Kunststoff, z. B. einem Polyimid, bestehen.

Aufgrund der extremen Roll- bzw. Faltbarkeit der Vorrichtung kann diese ohne die üblichen minimal-invasiven Operationsme thoden zu ändern, in das Auge implantiert werden. Hierdurch können mikroelektronische und sensorische Komponenten für die drahtlose Energie- und Signalübertragung, beispielsweise in Form einer künstlichen Intraokularlinse, welche faltbar ist, in das Auge appliziert werden. Nach der Implantation entfal tet sich die Intraokularlinse.

Beispiele

Anhand der Figuren wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein als Intraokularlinse ausge bildetes Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 in Draufsicht eine Ausführungsform für ein teleme trisches System, welches bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel zur Anwendung kommen kann;

Fig. 3 eine schnittbildliche Darstellung des in Fig. 2 dargestellten telemetrischen Systems; und

Fig. 4 eine schnittbildliche Darstellung eines tele metrischen Systems eines weiteren Ausführungs beispiels.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel eines Augenimplantats 6 ist als Intraokularlinse ausgebildet. Diese besitzt einen optischen Linsenteil 1, welcher im Sehbereich des Auges einsetzbar ist. Der optische Linsenteil 8 besitzt eine opti sche Achse 10, welche im wesentlichen senkrecht zur Zeichene bene der Fig. 1 verläuft. Die optische Achse ist im implan tierten Zustand im wesentlichen zur Sehachse des Auges ausge richtet. Der optische Linsenteil 8 deckt im wesentlichen das Blickfeld des Auges ab.

Auf einer Trägerfolie 2 (Fig. 2), welche flexibel d. h. faltbar und rollbar ausgebildet ist, befindet sich eine Spule 1, welche in der Sende- und Empfangseinrichtung die Induktivität bildet. Die Spule wird von planaren Spulenwindungen 3, in Form von nebeneinander liegenden Leiterbahnen gebildet. Die Leiterbahnen der Spulenwindungen 3 liegen nebeneinander in einer im wesentlichen senkrecht zur optischen Achse 10, verlaufenden Ebene. Die Breite einer Spulenwindung liegt in der Größenordnung von ca. 3 bis 90 µm, vorzugsweise von ca. 10 bis 90 µm. Es können etwa 10 bis 65 Spulenwindungen in einer jeweiligen Ebene für die Spule 1 vorgesehen sein. Durch eine derartige Ausbildung der Spule 1 bleibt die Faltbarkeit, Rollbarkeit und gegebenenfalls Knickbarkeit der Trägerfolie 2 unbeeinträchtigt. Die Spulenwindungen 3 können beispielsweise durch galvanische Abscheidung, wie sie bei Verfahren der Mikrostrukturierung bekannt ist, hergestellt werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Spule 1 auf einer kreisringförmigen Fläche. In Anpassung an den Einsatzort des Implantates 6 kann die Spule jedoch auch oval, ovalähnlich ausgebildet sein oder eine andere Ausgestaltung haben.

Auf der Trägerfolie 2 befindet sich ferner die Elektronik des telemetrischen Systems, welche in einem elektronischen Bau stein (Chip) 4 untergebracht ist, wobei selbstverständlich auch mehrere elektronische Bausteine Verwendung finden kön nen. An diesem elektronischen Baustein 4 kann bevorzugt in einem Randbereich ein Drucksensor 5 zur Erfassung des Au geninnendrucks vorgesehen sein. Wie die Fig. 3 zeigt, ist der elektronische Baustein 4 in geeigneter Weise mit der Spule 1 kontaktiert (elektrische Kontaktierungen 12). Im Bereich des elektronische Bausteins 4 verlaufen zur erleich terten Kontaktierung die Spulenwindungen 3 vorzugsweise im wesentlichen geradlinig, wie es in einem geradlinigen Win dungsbereich 7 der Fig. 2 gezeigt ist. Die elektrische Kontaktierung 11 zwischen der Spule 1 und dem elektronischen Bauteil 4 kann in Hybrid- oder Flip-Chip-Technologie durch Bonden erreicht werden. Die elektrischen Kontaktierungsstellen 11 (Fig. 3) können durch Goldbumps mit einer Dicke von 30 µm und weniger gebildet werden. Neben monolithischer Bauform kann der Chip bzw. können die elektronischen Baustei ne in eine oder mehrere Folien eingearbeitet und somit falt- bzw. rollbar sein.

Die planaren Spulenwindungen besitzen eine Dicke (Höhe) im Bereich von 5 bis 60 µm. Die Höhe des elektronischen Bau steins 4 beträgt ca. 600 µm und kann wesentlich geringer beispielsweise 300 µm betragen. Die Fläche des elektronischen Bausteins 4 beträgt ca. 2,0 mm × 2,0 mm. Die Dicke der Trä gerfolie kann etwa 8 µm betragen. Die Spule kann einen Außen radius von ca. 5,15 mm und einen Innenradius von ca. 3,85 mm aufweisen. Der Bereich der Trägerfolie 2, welcher innerhalb der Spule 1 liegt, kann ausgestanzt sein, so daß die Träger folie 2 als ringförmige Trägerfolie, welche im wesentlichen mit den Spulenwindungen 3 bedeckt ist, vorliegt.

Die Trägerfolie 2 mit den darauf angeordneten telemetrischen Einrichtungen, wie sie in den Fig. 2 und 3 gezeigt sind, wird von einem biokompatiblen Implantatmaterial, insbesondere Linsenmaterial vollständig, insbesondere durch Eingießen umhüllt. Das Implantatmaterial bzw. Linsenmaterial überdeckt auch den Drucksensor 5. Die Fig. 1 zeigt die Intraokularlin se, in welche das in den Fig. 2 bis 4 dargestellte tele metrische System eingegossen ist. Die in der Fig. 1 wieder gegebenen Abmessungsangaben sind beispielshafte Angaben, welche innerhalb der für eine Augenimplantation zulässigen Grenzen variierbar sind.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, befindet sich die Spule 1 innerhalb eines ringförmigen Haptikbereiches, welcher den optischen Linsenteil 8 konzentrisch umgibt. Es kann sich um einen Kreisring oder ovalen oder ovalähnlichen Ring handeln. Ein zwischen diesem ringförmigen Haptikbereich und dem optischen Linsenteil 8 liegender ringförmiger Bereich 12 des Linsenmaterials ist mit Langlöchern 9 versehen, die an ihren Begrenzungsrändern etwa konzentrisch zu der ringförmigen Spule 1 und dem ringförmigen Bereich 12 um die optische Achse 10 sich erstrecken. Diese Langlöcher 9 erleichtern nicht nur das Falten bzw. Rollen der Linse, sondern unterstützen die Fixierung der Linse im Auge, da in diese Langlöcher Augenge webe einwachsen kann. Wie aus der Fig. 1 ferner zu ersehen ist, befindet sich der Drucksensor 5 in der Nähe des opti schen Linsenteiles 8. Er liegt zwischen dem optischen Linsen teil 8 und dem Innenrand der Spule 1 in einem Bereich, wel cher die Fläche der Spule 1 nicht überlappt. Der Drucksensor 5 wird von einem Linsenmaterial umschlossen, das sich zwi schen zwei Enden der Langlöcher 9 im ringförmigen Bereich 12 des Linsenmaterials befindet. Das Linsenmaterial dient zur Übertragung des zu messenden Augeninnendrucks. In bevorzugter Weise kommt ein Polyorganosiloxan, inbesondere Polydimethyl siloxan für das Linsenmaterail zur Anwendung. Es ist auch möglich, ein anderes Übertragungsmedium im Bereich des Druck sensors 5 vorzusehen oder diesen Bereich freizulegen, wie es anhand der Fig. 4 noch erläutert wird.

Der Außendurchmesser der Intraokularlinse kann etwa 12 mm oder weniger z. B. 8,5 mm betragen. Der Durchmesser des optischen Linsenteils 8 kann 6 mm oder weniger, beispielswei se 4,8 mm betragen. Die Dicke der Linse im Zentrum des opti schen Linsenteiles 8 kann etwa 0,780 mm oder weniger betra gen. Im nichtoptischen Bereich kann die Dicke 0,500 mm oder weniger betragen, wobei jedoch im Bereich der elektronischen Baueinheit 4 gewährleistet ist, daß diese vom Linsenmaterial vollständig umhüllt ist und demgemäß die Linse in diesem Bereich eine entsprechende Dicke aufweist. Die Länge der Langlöcher 9 kann etwa 4,6 mm oder geringer bemessen sein. Die Breite kann 1,2 mm oder weniger betragen.

Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel befinden sich die Spule 1 und der elektronische Baustein 4 auf der gleichen Seite der Trägerfolie 2. Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich die Spule 1 auf der einen Seite der Trägerfolie 2 und der elekt ronische Baustein 4 auf der anderen Seite der Trägerfolie 2. Die elektrische Kontaktierung 11 zwischen der Spule 1 und dem elektronischen Baustein 4 erfolgt mit Hilfe von Durchkontak tieren durch die Trägerfolie 2.

Wie aus dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 zu ersehen ist, kann ein druckempfindlicher Bereich des Drucksensors 5 frei gelegt sein. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist es eine Sensorfläche 13. Hierzu kann in der Trägerfolie 2 eine Ausnehmung vorgesehen sein. Diese Ausnehmung befindet sich auch in dem umhüllenden Implantat bzw. Intraokularlinsenmate rial. Es ist jedoch auch möglich, daß in der Ausnehmung ein anderes die physikalische Größe übertragendes Material als das Implantatmaterial verwendet wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 4 befindet sich die freigelegte Sensorfläche 13 an der Innenseite des Drucksensors 5. Die freigelegte Sensorfläche kann auch auf der anderen Seite, d. h. an der Außenseite des Drucksensors 5 liegen.

Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, kann das Implantat- bzw. Linsenmaterial um etwa parallel zueinander verlaufende Falt kanten 14, gefaltet oder gerollt werden, die beidseits des elektronischen Bausteins 4 liegen. Selbst wenn der elektroni sche Baustein 4 aus einem nicht faltbaren monolithischen Baustein besteht, erreicht man eine erhebliche Verringerung des Implantatquerschnittes für die Implantation. Die beiden Faltkanten 14 verlaufen beidseits des elektronischen Bau steins. Ferner kann das Implantat auch entlang einer durch die Linsenmitte (optische Achse 10) verlaufende Faltkante 15 gefaltet werden. Hieraus ist ersichtlich, daß es eine große Anzahl an Faltmöglichkeiten des Implantats gibt, selbst wenn der elektronische Baustein 4 monolithisch ausgebildet ist. Durch die spezielle Ausbildung der Spule 1 ist diese unter Erzielung einer hohen Induktivität faltbar.

Im elektronische Baustein 4 kann ein Speicher vorgesehen sein, welcher die vom Drucksensor 5 kontinuierlich aufgenom menen Druckwerte speichert. Diese Druckwerte können aus diesem Speicher von Zeit zu Zeit beispielsweise im Turnus von einer Woche jeweils abgerufen werden und von der Telemetrie einrichtung auf eine nicht näher dargestellte Empfangsein richtung mit angeschlossener Auswerteeinrichtung übertragen werden, wie es beispielsweise in der deutschen Patentschrift DE 197 28 069 C1 beschrieben ist. Es ist auch möglich, daß der elektronische Baustein 4 aus falt barem Trägermaterial gebildet wird, so daß eine Verformung der Intraokularlinse auf einen geringen Durchmesser möglich ist und am Auge ein nur kleiner Schnitt für die Implantation vorgesehen werden muß. Das Linsenmaterial ist in der Weise ausgebildet, daß es sich nach der Implantation entfaltet und die gewünschte Linsenform annimmt.

Bezugszeichenliste

1

Spule

2

Trägerfolie

3

Spulenwindungen

4

elekronischer Baustein (Chip)

5

Sensor, insbesondere Drucksensor

6

Implantat, insbesondere Intraokularlinse

7

geradliniger Windungsbereich

8

optischer Linsenteil

9

Langloch

10

optische Achse

11

elektrische Kontaktierung

12

ringförmiger Bereich

13

Sensorfläche

14

Faltkante

15

Faltkante

Claims

1. Vorrichtung zum Messen des Augeninnendruckes mit einem faltbaren Implantat, an welchem außerhalb eines dem Blickfeld des Auges zugeordneten Implantatteiles ein Drucksensor und eine an den Drucksensor angeschlossene, eine Spule aufweisende Fernmesseinrichtung angeordnet sind, einer außerhalb des Auges angeordneten Empfangsein richtung, welche von der Fernmesseinrichtung gesendete Messdaten des Augeninnendruckes empfangt, und einer Aus werteeinrichtung, welche die empfangenen Messdaten in wiedergebbare Daten wandelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (1) in Form mehrerer nebeneinander liegender, aus planaren elektrischen Leiterbahnen bestehender Spu lenwindungen (3) auf einer am Implantat angebrachten, faltbaren Trägerfolie (2) gebildet ist und dass der Drucksensor (5) am inneren Rand eines die Elektronik der Fernmesseinrichtung enthaltenden Bausteins (4) radial in nerhalb der Spulenwindungen angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat (6) als Intraokularlinse ausgebildet ist und dass die Trägerfolie (2) im Bereich des optischen Linsenteils (8) eine Ausnehmung aufweist, welche inner halb der Spulenwindungen (3) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die Spulenwindungen (3) in einer oder mehreren Ebenen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der Spulenwindungen etwa 5 bis 60 µm beträgt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (5) ganz oder teilweise von dem das Druckübertragungsmedium bildenen, bio kompatiblen Implantatmaterial umhüllt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwindungen (3) im Bereich ihrer Verbindungen mit dem elektronischen Baustein. (4) im wesentlichen geradlinig verlaufen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (5) kontinuierlich den Augeninnendruck misst und die Elektronik der Fernmesseinrichtung einen Speicher aufweist, in welchem die Sensorsignale für ein zeitlich begrenztes Senden an eine Empfangseinrichtung gespeichert werden.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (5) in einem die Fläche der Spulenwindungen (3) nicht überlappenden Be reich liegt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (5) in unmittelbarer Nähe des dem Blickfeld des Auges zugeordneten Implantat teils, insbesondere des optischen Linsenteils (8) der In traokularlinse liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Implantatmaterial zwischen der Spule (1) und dem dem Blickfeld des Auges zugeordneten Implantatteil, insbesondere optischen Linsenteil (8) der Intraokularlinse, Langlöchern (9) eingeformt sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Langlöcher (9) den Konturen am Implantat (6) an gepasst sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn zeichnet, dass der Drucksensor (5) in einem ringförmigen Bereich (12) des Implantatmaterials liegt, in welchem die Langlöcher (9) sich erstrecken.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche bzw. die Flächen, in wel cher bzw. in welchen die Spule (1) angeordnet ist, sich etwa Senkrecht zur optischen Achse (10) des als Intraoku larlinse ausgebildeten Implantats (6) erstreckt bzw. erstrecken.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerfolie (2) aus einem Poly imid besteht.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (1) an der einen Oberflä che und der elektronische Baustein (4) auf der anderen Oberfläche der Trägerfolie (2) angeordnet sind.