DE69530301T2

DE69530301T2 - Implantierbarer sensor-chip

Info

Publication number: DE69530301T2
Application number: DE69530301T
Authority: DE
Inventors: Yoram Palti
Original assignee: Carmel Biosensors Ltd
Current assignee: Carmel Biosensors Ltd
Priority date: 1994-08-12
Filing date: 1995-08-14
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2015-08-15
Also published as: EP0774917A4; DE69530301D1; EP0774917A1; ES2198441T3; US5513636A; EP0774917B1; AU3365595A; WO1996004841A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Sachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen implantierbaren Sensorchip zur Detektierung der Konzentration oder des Zustandes eines Inhaltsstoffs und insbesondere auf einen Sensorchip, der lebende Zellen beinhaltet, die empfindlich auf die Konzentration oder den Zustand eines Inhaltsstoffs sind. Diese Zellen sind auf einem bricated Sensorsubstrat gewachsen.
Beschreibung von verwandter Technik
Normalerweise weisen Zellen einen konstanten Potenzialunterschied über der Zellmembran auf. Viele Typen von lebenden Zellen aber erzeugen elektrische Signale bei bestimmten Zuständen oder in Gegenwart von bestimmten Inhaltsstoffen, auf die die Zellen empfindlich sind. Diese Signale zeigen sich üblicherweise als Spannungs- oder Potenzialspitzen von vergleichsweiser kurzer Dauer. Die Amplitude dieser Spannungsspitzen liegt in der Größenordnung von 0,1 V und die Dauer der Spitzen variiert im Bereich von 1 ms und 1 s. Diese elektrischen Signale oder Spitzen können direkt auf eine Hauptfunktion der Zellen bezogen werden, wie zum Beispiel in Nervenzellen, oder sie können durch irgendeine andere Aktivität, wie zum Beispiel Herzmuskelaktivität, verursacht werden.
Wenn diese Signale über der Zellmembran auftreten, können sie aufgezeichnet werden durch die Einführung einer ersten Mikroelektrode in die Zelle, durch die Bereitstellung einer zweiten Elektrode in dem Medium, das die Zelle umgibt, und durch das Messen des Potenzialunterschiedes zwischen den Elektroden. Das elektrische Potenzial oder elektrische Feld, das von einer einzelnen Zelle, die eine Spannungsspitze durchläuft, erzeugt wird und durch externe Elektroden aufgenommen wird, tendiert aber dazu, sehr klein zu sein. Daher können in der Praxis nur Felder, die durch vergleichsweise große Zellmassen, die gleichzeitig feuern, aufgenommen werden, zum Beispiel EEG, ECG, EMG, etc.
Die U.S. Patent Nrn. 5,101,814 und 5,190,041 mit überschneidendem Schutzbereich offenbaren Methoden, wie elektrische Aktivität von lebenden Zellen eingekapselt in eine biokompatible semipermeable Membran gemessen werden kann. Diese elektrische Aktivität kann dazu genutzt werden, die Konzentration von verschiedenen Inhaltsstoffen oder Zustände in dem Medium, das die Zelle oder Kapsel umgibt, zu bestimmen. Diese elektrischen Signale können mit Elektroden innerhalb der Membrankapsel oder in der Umgebung außerhalb der Kapsel gemessen werden. Durch eine Implantation der Kapsel unter die Haut eines Patienten ist es unmöglich, die Konzentration eines vorgegebenen Inhaltsstoffs (z. B. Glukosespiegel) oder einen vorgegebenen Zustand (z. B. Blutdruck) in dem Bereich (z. B. angrenzendes Gewebe oder Blutgefäß), in dem die Kapsel implantiert ist, zu bestimmen.
Alle Vorrichtungen nach dem Stand der Technik messen die zusammengefaßte elektrische Aktivität von großen Zellmassen. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Nutzung von einzelnen Zellen anstatt von Zellgruppen zur Detektierung von physikalischen Zuständen oder Inhaltsstoffen zu ermöglichen, indem die elektrischen Signale, die durch einzelne Zellen erzeugt werden, erfaßt werden. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Erfassung von elektrschen Signalen, ohne dass Zellen mit Mikroelektroden durchdrungen werden, was für langfristige Messungen im lebenden Organismus nicht geeignet ist. Das Europäische Patent Nr. EP 0 276 979 offenbart einen Mikroumgebungssensor, der aus einem Substrat aufgebaut ist mit Sensorschnittstellen an einem Schenkelteil. Jede Schnittstelle ist durch einen separaten Leiter mit einem zugehörigen Kontaktpad verbunden. Der Leiter und die Oberfläche des Körpers sind mit einer isolierenden und schützenden Schicht überzogen, die nur die Sensorschnittstellen an der äußersten Kante des Schenkels und ein Fenster über jeder Kontaktfläche freiläßt. Der Sensor ist so entworfen, dass er mit der Oberfläche nach unten in einen Träger eingepaßt wird, so dass der Träger mit den Kontaktpads Kontakt aufnimmt und sie mit den Eingängen von Verstärkern verbindet. Diese Vorrichtung nach dem Stand der Technik nutzt das elektrisch leitende Kontaktpad zur Messung von elektrischen Signalen in der Umgebung des Sensors.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist ein implantierbarer Sensorchip, der einen aus einem elektrisch isolierendem Material hergestellten Träger und mindestens einen Sensor zur Erzeugung eines Ausgangssignals bei Vorhandensein eines Inhaltsstoffs oder bei Vorliegen einer Bedingung beinhaltet. Der Sensor enthält einen an der Oberseite des Trägers angebrachten elektrisch leitenden Anschlussdraht. An der Oberseite des Trägers über dem elektrisch leitende Anschlussdraht ist eine Isolierschicht angebracht, wobei der elektrisch leitende Anschlussdraht dicht zwischen der Isolierschicht und dem Träger eingeschlossen ist. Die Isolierschicht hat eine durch sie verlaufende Öffnung zur Freilegung eines Teils des elektrisch leitenden Anschlussdrahts. Mindestens eine Zelle, und vorzugsweise genau eine Zelle, bedeckt und dichtet den freiliegenden Teil den elektrisch leitenden Anschlussdrahtes, wobei die Zelle in elektrischer Verbindung mit dem Anschlussdraht ist. Die Zelle erzeugt ein elektrisches Signal in Reaktion auf das Vorhandensein eines Inhaltsstoffs oder das Vorliegen eines Zustandes. Das elektrische Signal wird durch den Anschlussdraht zum Ausgangsende des Anschlussdrahts geleitet. Der Sensorchip ist vorzugsweise klein genug um ihn mit Hilfe einer Injektionsnadel zu implantieren. Das Ausgangssignal wird durch einen Verstärker verstärkt und kann entweder an der Hautoberfläche, auf dem Sensorchip oder durch andere implantierte Hilfsmittel weiterverarbeitet werden.
Falls gewünscht, kann eine leitende Platte den freiliegenden Teil von jedem elektrisch leitendem Anschlussdraht bedecken, wobei ein Teil der leitenden Platte in der Öffnung frei liegt. Die leitende Platte ist aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und die Zelle bedeckt und dichtet den freiliegenden Teil der elektrisch leitenden Platte ab, wobei sie in elektrischer Verbindung mit ihr ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird das elektrische Signal von den Zellen durch die elektrisch leitende Platte zum Anschlussdraht geleitet. Der Sensor ist von einer semipermeablen Kapsel mit einer Molekulargewichtsgrenze umgeben, die es den Nährstoffen und Ausscheidungen ermöglicht, zu und von den Zellen zu migrieren, während hingegen sie größere Moleküle davon abhält, die Sensor-Zellen anzugreifen. Sobald der Sensorchip ohne die Zellen hergestellt ist, werden Zellen über die Öffnungen wachsen gelassen. Die leitenden Platten fungieren als Elektroden und nehmen die Änderungen der elektrischen Potenziale auf, die mit der Zellaktivität assoziiert sind (relativ zu der Referenzelektrode). Folglich ermöglicht die vorliegende Erfindung die Nutzung von lebenden Zellen als Sensoren zur Detektierung von physikalischen Zuständen und Inhaltsstoffen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Seitenansicht des Sensorchips der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Draufsicht des Sensorchips der vorliegenden Erfindung, die zahlreiche einzelne Sensoren auf dem Chip zeigt; und
3 zeigt den Sensorchip der vorliegenden Erfindung in einer semipermeablen Kapsel und implantiert.
BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Unter Bezugnahme auf 1–2 ist die vorliegende Erfindung ein implantierbarer Sensorchip, in dem ein oder mehrere getrennte Sensoren zur Fühlung der Konzentration oder des Zustandes eines Inhaltsstoffs angebracht sind. Jeder einzelne Sensor auf dem Sensorchip beinhaltet eine Zelle (2) irgendeines Typs, die ein elektrisches Signal, z. B. Spannung oder Strom, in Reaktion auf das Vorhandensein eines bestimmten Inhaltsstoffs oder auf einen Zustand in dem Medium, das die Zelle (2) umgibt, erzeugt. Ein solcher Zelltyp zur Detektierung des Glukosespiegels im Blut ist in den bereits erwähnten U.S. Patent Nrn. 5,101,814 und 5,190,041 mit überschneidendem Schutzbereich offenbart.
Der Sensorchip wird vorzugsweise unter Benutzung von herkömmlichen Halbleiterherstellungstechniken hergestellt, obgleich jede beliebige passende Herstellungsmethode angewendet werden darf. Der Sensorchip beinhaltet einen Träger (4), der vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, wie z. B. Silizium oder ein nichtleitendes Glas. Der Träger (4) ist vorzugsweise, wenn auch nicht notwendigerweise, transparent und hat eine Dicke von vorzugsweise weniger als 1 mm. Es wird bevorzugt, dass der Träger (4) transparent ist, damit man die lebenden Zellen (2) sehen kann, die auf dem Sensorchip wachsen sollen. Andernfalls kann der Träger (4) jede beliebige passende Form oder Abmessung haben, vorausgesetzt, er kann die hierin beschriebenen Funktionen erfüllen. Falls der Sensorchip mit Hilfe einer Injektionsnadel implantiert wer den soll, wird bevorzugt, dass die Gesamtgröße des Sensorchips in der Größe von 0,2– 0,55 mm in der Breite und 0,3–5,0 mm in der Länge ist.
Unter jeder Zelle (2) ist eine leitende Platte (6) vorgesehen, um mit der Zelle (2) elektrischen Kontakt herzustellen. Jede leitende Platte (6) fungiert als eine Elektrode, die ein elektrisches Signal, das von der Zelle (2) erzeugt wird, in Verbindung mit einer zweiten Elektrode (nicht dargestellt), die sich im die Zelle (2) umgebenden Medium befindet, detektiert. Die Zelle (2) haftet an der leitenden Platte (6) und an der Isolierschicht (10) (unten genau beschrieben).
Leitende Platten (6) sind in elektrischem Kontakt mit Anschlussdrähten (8), die auf dem Träger (4) angebracht sind. Das elektrische Signal, das von jeder Zelle (2) erzeugt wird, wird von einer leitenden Platte (6) unter der Zelle (3) zu einem Anschlussdraht (8) übertragen, der wiederum das elektrische Signal, das von der Zelle (2) erzeugt wird, zu einem elektronischem Verarbeitungssystem (12) leitet. Die leitenden Platten (6) können aus einem beliebigen biokompatiblen (nicht-toxisch zu und kompatibel mit lebenden Zellen für eine längere Zeitdauer) leitenden Material gefertigt werden, das heißt aus Platin, Gold, leitendem Silizium, usw. Die leitenden Platten (6) können rund oder rechteckig sein oder irgendeine andere Form haben. Typischerweise würden die leitenden Platten (6) etwa 2,0–10,0 μm in der Breite (oder Radius) und weniger als etwa 0,1 μm Dicke haben. Wenn eine Zelle (2) über jede leitende Platte (6) wachsen gelassen wird, muss die leitende Platte vollständig durch die Zelle (2) oder die Isolierschicht (10) bedeckt werden. Andernfalls wäre die leitende Platte dem Medium, das die Zelle (2) umgibt, ausgesetzt und ein teilweiser oder vollständiger Kurzschluss würde zwischen den leitenden Platten (6) und der zweiten Elektrode (nicht dargestellt) entstehen. Daher würde ein Signal, das durch die Zelle (2) über der freiliegenden leitenden Platte (6) erzeugt wird, nicht präzise detektierbar. Folglich müssen die leitenden Platten (6) vollständig alleine durch die Zellen (2) oder zusammen mit der Isolierschicht (10) bedeckt sein.
Anschlussdrähte (8) werden bevorzugt vor oder zugleich mit den leitenden Platten (6) auf dem Träger (4) angebracht. Die Anschlussdrähte (8) werden aus einem elektrisch leitenden Material wie Metall oder leitendem Silizium hergestellt und können aus dem selben Material wie die leitenden Platten (6) sein, vorausgesetzt, dass das Material biokompatibel ist. Anschlussdrähte (8) sind bevorzugt schmal in der Breite, so dass sich die Anschlussdrähte nicht gegenseitig berühren und jeder Anschlussdraht nur mit einer leitenden Platte (6) in Kontakt ist. Dies erlaubt die Herstellung von zahlreichen Sensoren auf der kleinen Oberfläche des Chips. Die Anschlussdrähte (8) sind vorzugsweise nicht so dicht, dass sie sich bei der Kontaktaufnahme zu den Zellen stören. Die Breite von jedem Anschlussdraht (8) ist vorzugsweise in der Größe von etwa 1,0–5,0 μm und die Dicke von jedem Anschlussdraht (8) ist geringer als etwa 0,1 μm. Wie bereits erwähnt leitet jeder Anschlussdraht (8) das elektrische Signal, das von einer Sensorzelle (2) erzeugt wird, zu einem elektronischen Verarbeitungssystem (12), das sich entweder auf der Sensoreinheit selbst oder außerhalb der Einheit befindet.
Isolierschicht (10) ist über den Anschlussdrähten (8) gefertigt und bietet vorzugsweise eine im Wesendlichen durchgehende isolierende Schicht zwischen den Anschlussdrähte (8) und dem Medium, das die Zellen umgibt. Isolierschicht (10) enthält eine Öffnung (30) über jeder leitenden Platte (6), die zumindest teilweise die leitende Platte (6) freigibt, sodass eine Zelle (2) mit elektrischen Kontakt zu der leitenden Platte (6) wachsen gelassen werden kann. Der elektrische Kontakt kann direkt sein oder über eine Flüssigkeit, die den Raum zwischen den Zellen (2) und den leitenden Platten (6) ausfüllt, wobei die Flüssigkeit entweder von den Ausscheidungen der Zelle (2) oder von dem Nährboden während des Wachstumsprozesses stammt. In einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die leitenden Platten (6) entfernt und die Isolierschicht (10) kann eine Öffnung über jedem Anschlussdraht (8) aufweisen, die zumindest teilweise den Anschlussdraht (8) freilegt, sodass eine Zelle (2) direkt in Kontakt mit dem Anschlussdraht (8) gewachsen lassen werden kann.
Die Isolierschicht (10) ist vorzugsweise aus Silizium, einem nicht-leitendem Glas, oder irgendeinem anderen bio-kompatiblen elektrisch nicht-leitendem Material, aus dem Mikrochips hergestellt werden können, hergestellt. Die Isolierschicht (10) ist vorzugsweise transparent und hat eine Dicke in der Größe von etwa 1,0–10,0 μm, wodurch es möglich ist, die Zellen (2), die auf dieser Schicht wachsen gelassen werden, zu betrachten.
Die freiliegende Oberseite der Isolierschicht (10), auf der die Zellen (2) zumindest teilweise wachsen gelassen werden (teils wächst jede Zelle auf der leitenden Fläche (6) und teils auf der Isolierschicht (10), sollte so verarbeitet werden, dass die Zelle auf dieser Schicht wächst und dazu neigt, stark und dichtend daran zu haften. Zum Beispiel kann die Oberfläche der Isolierschicht (10) in der Nähe von den Öffnungen (30) zu den leitenden Platten (6) durch chemisches Ätzen, elektrische Entladung, Bedeckung mit Polylysin oder irgendeiner herkömmlichen bekannten Methode rau oder grobkörnig gemacht werden. Die starke Haftung und Dichtung zwischen der Zelle (2) und der Isolierschicht (10) verhindert, dass das elektrische Signal von der Zelle (2) durch Kurzschlüsse zwischen der Zelle (2) oder der leitenden Platte (6) und des Mediums, das die Zelle (2) umgibt, geschwächt wird.
Der vollständige Sensorchip, der den Träger (4), die leitenden Platten (6) die Anschlussdrähte (10) und eine oder mehrere Zellen (2), die über die leitenden Platten (6) und die Isolierschicht (10) wachsen gelassen worden sind, beinhaltet, ist innerhalb einer Kapsel (14) befestigt, die in einem Patienten, einem Tier, einem Gewebe oder einer Flüssigkeit implantiert wird. Die Implantation kann subkutan, intraperitoneal, usw. erfolgen. Die Kapsel (14) dient als eine Barriere, die die Zellen (2) daran hindert, sich vom Sensorchip wegzubewegen oder von dem Sensorchip entfernt zu werden, während es Nährstoffen, Ausscheidungen und andere Inhaltsstoffen, die notwendig für das Überleben der Zelle sind, ermöglicht wird, zu von der Zelle weg zu diffundieren. Die Kapsel (14) verhindert auch, dass Antikörper und andere große Moleküle oder Zellen den Sensor erreichen und zum Beispiel immunologische Reaktionen hervorrufen. Die Verwendung der Kapsel (14), die den Sensorchip umgibt, ermöglicht auch den Einsatz von Tumorzellen (vorzugsweise nicht bösartig) als Sensorzellen (2).
Die Kapsel ist vorzugsweise ein Zylinder mit einem kleinen Durchmesser in der Größe von etwa 200–400 μm und semipermeablen Wänden mit einer Stärke von etwa 50,0– 100,0 μm. Die Enden der Kapsel sind so verschlossen, das die Kapsel wie ein verlängertes Kügelchen geformt ist, wie in 3 dargestellt. Die semipermeable Membran ist zum Beispiel aus PSU (Polysulfon) und PVC/PAN (Polyvinylchlorid/Polyacrylnitril) oder einem Polyvinyl-Chlor-Acryl-Kopolymer, das geeignet ist, den Durchlass von Molekülen mit einem Molekulargewicht größer als etwa 30000–50000 zu verhindern Diese Molekulargewichtsgrenze wird es Nährstoffen und Ausscheidungen erlauben, sich zu und von der Zelle (2) weg zu bewegen, während die bereits erwähnten größeren Moleküle daran gehindert werden, die Sensorzellen (2) anzugreifen.
Der Sensor enthält vorzugsweise ein elektronisches Verarbeitungssystem (12), das die elektrische Zell-Signale durch die Anschlussdrähte empfängt. Das Verarbeitungssystem (12) verstärkt das elektrische Signal von den Zellen (2) und kann auch die Signale mit Hilfe eines konventionellen elektrischen Filters (24) filtern. Verstärkung wird vorzugsweise durch einen konventionellen Differentialoperationsverstärker erzielt, obgleich irgendein konventionelles Verstärkungssystem verwendet werden kann.
Der Ausgang des Verarbeitungssystems (12) kann auf eine der folgenden Arten verwendet werden. Erstens kann das Signal von dem Sensor über konventionelle elektrische Anschlussleitungen zum Steuergerät eines implantierten Medikamentengabesystems weitergegeben werden. Das Steuergerät wird die Signale zur Bestimmung der Medikamentenabgaberate benutzen.
Das verstärkte Signal des Sensorchips kann zu der äußerlichen Oberfläche des Subjektes, in das der Sensor implantiert ist, übertragen werden, wobei die Signale dort von einem externen elektrischen Aufnahmegerät empfangen werden. Dies kann auf eine der folgende Arten geschehen. Erstens kann das verstärkte Signal durch herkömmliche elektrische Anschlussdrähte, die die Haut durchdringen, übertragen werden. Zweitens kann das verstärkte Signal durch kapazitive oder elektromagnetische Kupplung übertragen werden, wobei ein Aufnahmegerät, das eine Spule, einen Draht oder dergleichen enthält, sich außerhalb der Haut des Subjektes befindet und durch Kupplung die Signale, die von dem Sensor erzeugt werden, aufnimmt. Letztlich kann das Ausgangssignal von dem Sensorchip dazu genutzt werden, einen Strom oder ein Potenzialfeld in dem leitenden Gewebebereich, der die Sensorchipkapsel umgibt, mit Hilfe von extemen Elektroden (22) zu erzeugen. In dieser Ausfühmngsform können oberflächenleitende Elektroden (20) dazu benutzt werden, das elektrische Signal von unterhalb der Hautoberfläche aufzunehmen. Es wird verständlich sein, dass Verstärkung nur notwendig zum Zweck der Verbesserung der Stärke des Ausgangssignals des Sensors ist. Falls ein Aufnahmegerät benutzt wird, das empfindlich genug ist, das nichtverstärkte Signal aufzunehmen, dann ist keine Verstärkung notwendig. Die Energie für den Verstärker und andere Signalverarbeitungsausrüstung kann entweder von einer implantierten Batterie (dies würde die Injizierung des Sensors schwierig oder unmöglich machen) oder vorzugsweise durch induktive oder kapazitive Kupplung einer Energiequelle, die über dem Implantat außerhalb der Hautoberfläche positioniert ist, zur Verfügung gestellt werden. Falls der Sensorchip in Verbindung mit einem Medikamentengabesystem benutzt wird, kann die Energie für den Sensor von dem Medikamentengabesystem geliefert werden.
Während das Ausgangssignal von dem Sensor vorzugsweise auf dem Sensorchip verstärkt wird, kann zusätzliche Signalverarbeitung der Ausgangssignale zur Analyse und Interpretation hinsichtlich der Konzentration des gemessenen Inhaltsstoffs oder eines Zustandes entweder auf dem Sensorchip oder irgendwo anders, d. h. durch externe Verarbeitungsmittel über der Haut oder in einem Prozessor in einem Medikamentengabesystems, ausgeführt werden. Die einfachste Interpretation des Ausgangssignals würde die Frequenz und/oder die Amplitude der Spannungsspitzen, die durch Zellen erzeugt werden, als Repräsentanten der Konzentration oder des Zustandes eines Inhaltsstoffs verwenden. Komplexere Systeme könnten die Rate der Frequenzwechsel, die Dauer und Intervalle von Bursts von Signalspitzen, usw. berücksichtigen.
Da der Sensorchip vorzugsweise mehr als einen einzelnen Sensor enthält, wird jeder Ausgang vorzugsweise wie oben beschrieben verstärkt. Dazu kann eine einziger Verstärker benutzt werden, wobei die Sensorausgänge durch einen Multiplexer an den Verstärker gebündelt werden; oder es wird ein getrennter Verstärker für jeden Sensorausgang vorgesehen. Die verstärkten Ausgänge werden dann gebündelt und der gebündelte Ausgang an die äußerliche Oberfläche übertragen. Außerdem wird das gebündelte Signal vorzugsweise vor der Übertragung zur Oberfläche digitalisiert. Der digitalisierte Ausgang kann ein Synchronisierungssignal enthalten, so dass der Prozessor auf der Oberfläche fähig ist, das zur Oberfläche gesendete Signal richtig zu entbündeln. Hilfsweise wird der Multiplexer auf dem Sensorchip auf ein Signal synchronisiert, das an der Oberfläche erzeugt und an den Sensorchip übertragen wird.
Sobald der Sensorchip hergestellt ist, einschließlich des Trägers (4), der Anschlussdrähte (8), der leitenden Platten (6), und der Isolierschicht (10), werden die Sensorzellen (2) auf dem Chip mindestens über den Öffnungen (30) in der Isolierschicht (10) „ausplattiert". Der Sensorchip wird dann mit einem Gewebekulturnährboden überströmt und bebrütet bis die Zellen an der Isolierschicht (10) um die Öffnungen (30) herum haften. Die Zelldichte ist vorzugsweise hoch genug, dass die meisten der leitenden Platten (6) mit Zellen (2) bedeckt sind. Der elektrische Ausgang von jedem einzelnen Sensor auf dem Sensorchip wird dann in Gegenwart von dem Inhaltsstoff oder dem Zustand, auf den die Zellen (2) empfindlich sind, gemessen. Falls die elektrische Aktivität einer Zellen (2) empfindlich sind, gemessen. Falls die elektrische Aktivität einer genügenden Zahl von Zellen (2) registriert wird, wird der Sensorchip mit den Zellen (2) in der Kapsel eingeschlossen und der Sensorchip ist einsatzbereit. Es wird verständlich sein, dass nicht jede einzelne Zelle auf dem Sensorchip funktionieren wird, da einige Zellen (2) nicht gut haften oder nicht richtig funktionieren könnten, wenn der Sensorchip fertig ist. Nichtsdestoweniger enthält jeder Sensorchip eine Anzahl von einzelnen Sensorzellen, so dass der Sensorchip in wirksamer Weise arbeiten wird, selbst wenn einige der Sensoren nicht richtig arbeiten.
Obwohl die vorliegende Erfindung ausführlich mit Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen und Beispiele beschrieben worden ist, gibt es Varianten und Modifikationen, die im Umfang der vorliegenden Erfindung sind, wie in den folgenden Ansprüchen definiert wird.

Claims

Implantierbarer Sensorchip, der Folgendes umfasst: einen aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellten Träger (4) und wenigstens einen Sensor zum Erzeugen eines Ausgangssignals bei Vorhandensein eines Inhaltsstoffes oder bei Vorliegen eines Zustands in einem Bereich, in dem der Sensorchip implantiert ist, wobei der oder jeder Sensor Folgendes umfasst: einen an einer Oberseite des Trägers (4) angebrachten elektrisch leitenden Anschlussdraht (8), wobei der Anschlussdraht (8) ein Ausgangsende hat, und eine Isolierschicht (10), die an der Oberseite des Trägers (4) über dem elektrisch leitenden Anschlussdraht (8) angebracht ist und den elektrisch leitenden Anschlussdraht (8) zwischen der Isolierschicht (10) und dem Träger (4) dicht einschließt, wobei die Isolierschicht (10) eine durch sie hindurch verlaufende Öffnung (30) zum Freilegen eines Teils des elektrisch leitenden Anschlussdrahts (8) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Sensor ferner Folgendes umfasst: wenigstens eine lebende Zelle (2), die den freiliegenden Teil des elektrisch leitenden Anschlussdrahts (8) dichtend bedeckt, wobei die Zelle (2) in elektrischer Verbindung mit dem Anschlussdraht (8) ist, wobei die Zelle (2) in Reaktion auf das Vorhandensein des Inhaltsstoffs oder das Vorliegen des Zustands ein elektrisches Signal erzeugt, wobei das elektrische Signal als das Ausgangssignal vom Anschlussdraht (8) zum Ausgangsende des Anschlussdrahts (8) geleitet wird.
Sensorchip nach Anspruch 1, bei dem jeder Sensor ferner eine den freiliegenden Teil des elektrisch leitenden Anschlussdrahts (8) bedeckende leitende Platte (6) hat, wobei die leitende Platte (6) aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt ist, wobei ein Teil der leitenden Platte (6) in der Öffnung (30) freiliegt, wobei die Zelle (2) den freiliegenden Teil der leitenden Platte (6) in elektrischer Verbindung mit ihr dichtend bedeckt; wobei das elektrische Signal von der leitenden Platte (6) zum Anschlusskabel (8) geleitet wird.
Sensorchip nach Anspruch 1, der eine Mehrzahl von Sensoren umfasst.
Sensorchip nach Anspruch 2, der eins Mehrzahl von Sensoren umfasst.
Sensorchip nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Verstärker (12), der zum Verstärken des Ausgangssignals vom Sensor elektrisch mit dem Ausgangsende des Anschlussdrahts (8) verbunden ist.
Sensorchip nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Verstärker (12), der zum Verstärken des Ausgangssignals vom Sensor elektrisch mit dem Ausgangsende des Anschlussdrahts (8) verbunden ist.
Sensorchip nach Anspruch 4, ferner umfassend einen Verstärker (12), der zum Verstärken des Ausgangssignals von jedem Sensor elektrisch mit dem Ausgangsende des Anschlussdrahts (8) verbunden ist.
Sensorchip nach Anspruch 1, ferner umfassend eine den Träger (4) und den Sensor umgebende teildurchlässige Kapsel (14).
Sensorchip nach Anspruch 4, ferner umfassend eine den Träger (4) und die Sensoren umgebende teildurchlässige Kapsel (14).
Sensorchip nach Anspruch 7, ferner umfassend eine den Träger (4), die Sensoren und den Verstärker (12) umgebende teildurchlässige Kapsel (14).