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技術 移植可能圧力センサ装置

出願人 バイオトロニックエスエーアンドカンパニーカーゲー
発明者 アンドレアスビッツァーアロイスフェニンガーヘニングエベルトアンドレファンオーエンヨアキムエルスネル
出願日 2016年9月28日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-189113
公開日 2017年4月6日 (4年2ヶ月経過) 公開番号 2017-067776
状態 特許登録済
技術分野 マイクロマシン 流体圧力測定
主要キーワード 電子圧力センサ 材料接続 PV曲線 支持モジュール 材料応力 筐体装置 電気構成部品 反応性媒体
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重要な関連分野

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図面 (12)

課題

操作環境における温度変化およびそれに伴う材料応力に極めて鈍感移植可能圧力センサ装置を提供する。

解決手段

本発明は、筐体構成を有する移植可能圧力センサ装置を記載し、該筺体構成は外壁および内部体積を有し、更に該筺体構成は少なくとも2つの圧力伝達膜を有しており、該圧力伝達膜は各々表面を有しているが、1つの平面に複数の表面は配列されていない。

概要

背景

微小電気機械システムMEMS)および関連チップシステムを含む圧力センサ装置が当業界で知られている。例えば、患者心機能を改善するため、MEMSを有する圧力センサ装置が電気インプラント用に使用されている。斯かる目的に使用できるチップシステムは十分正確な測定結果を提供しなければならないが、他方、困難を伴うことなく移植できるのと同時に器官生理学的活動、例えば肺動脈血圧測定を制限することのないほど十分小型サイズでなければならない。

血液などの反応性媒体内でMEMSチップを使用するには、該チップは保護されているのが一般的である。この目的のため、該チップは、通常、非圧縮性で非活性液体包埋されており、反応性媒体に対して密閉された状態で筐体内に収納されている。ここで、該液体(例えば油)は、外圧が筐体を通してMEMSチップに伝達できるように、圧力伝達媒体として機能する。長期安定性と高生体適合性のため、例えばチタンが筐体の材料として適している。

患者の血液循環において通常摂氏数度温度変化が生じ、それが筐体内の圧力伝達媒体の容積変化として現れる。更なる問題は、酸化エチレン等の手段による滅菌中の温度変化であり、その場合、摂氏約30度の温度変化が生じる。通常の圧力センサ筐体が使用される場合は、該温度変化の結果生じる体積および圧力上昇により、膜またはMEMSチップが損傷を被る可能性がある。筐体はふつう柔軟性または弾力性に乏しいので、上記圧力伝達媒体の容積変化により筐体内で大きい圧力変動が生じる。これは筐体の材質にも原因があるが、他方、筐体のサイズと比べて比較的厚い筐体壁にも原因がある。その結果、圧力測定値は温度がもたらす筐体内の圧力変動により増幅されるので、MEMSチップの圧力測定値は事実とは異なるものとなる。

特許文献1において、MEMSチップセンサ配列用に圧力伝達膜の使用が記載されており、その膜は、センサ配列の筐体の側壁に形成されるウインドウを覆っている。特許文献2において、筐体の末端面に配置される圧力伝達膜が記載されている。

MEMSチップセンサシステム温度依存性を減少させるための従来技術による解決法では、圧力測定値の間違いを十分減少させることはできない、つまり身体環境で測定される圧力値と比較してその差を無視できるほどに減少させることはできない。更なる問題として、比較的高い製造コスト、並びに圧力伝達媒体の容積変化により同様に筐体上に引き起こされる材料応力および体積力による該筐体の堅牢性の低下が挙げられる。従って、筐体の初期体積が拡大すると、該筐体のジョイント引張応力により引き剥がされる可能性がある。例えば、個別の平らな圧力伝達膜がセンサシステムの筐体用に使用される場合、溶接線にかかる高圧力による体積変化ひいては高圧抵抗が生じると、筐体材料長手方向の拡張が生じる。

概要

操作環境における温度変化およびそれに伴う材料応力に極めて鈍感移植可能圧力センサ装置を提供する。 本発明は、筐体構成を有する移植可能圧力センサ装置を記載し、該筺体構成は外壁および内部体積を有し、更に該筺体構成は少なくとも2つの圧力伝達膜を有しており、該圧力伝達膜は各々表面を有しているが、1つの平面に複数の表面は配列されていない。

目的

本発明の目的は、操作環境における温度変化およびそれに伴う材料応力に極めて鈍感な移植可能圧力センサ装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

筐体構成を有する移植可能圧力センサ装置であって、前記筐体構成が外壁および内部体積を有する装置において、前記筐体構成は少なくとも2つの圧力伝達膜を有し、前記圧力伝達膜は各々表面を有しているが、1つの平面に複数の表面は配列されていないことを特徴とする、装置。

請求項2

請求項1に記載の装置において、前記圧力伝達膜は少なくとも2つの外壁の一部を形成することを特徴とする、装置。

請求項3

請求項2に記載の装置において、前記2つの異なる外壁は互いに反対側にあることを特徴とする、装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか一項に記載の装置において、前記筐体構成の少なくとも1つの外壁は、可逆的に変形可能な領域を有していることを特徴とする、装置。

請求項5

請求項1〜4のいずれか一項に記載の装置において、前記筐体構成は少なくとも1つの凹部を有し、前記凹部は、熱膨張効果により引き起こされる前記内部体積および/または少なくとも1つの圧力伝達膜および/または少なくとも1つの外壁の変形を吸収するように設計されていることを特徴とする、装置。

請求項6

請求項5に記載の装置において、前記凹部は前記筐体構成の内部体積に配列されていることを特徴とする、装置。

請求項7

請求項5または6に記載の装置において、前記凹部は、スリット、穴、スロットギャップノッチ、溝または切込みとして形成されていることを特徴とする、装置。

請求項8

請求項5〜7のいずれか一項に記載の装置において、少なくとも1つの圧力伝達膜は前記凹部に境を接している、または連結されていることを特徴とする、装置。

請求項9

請求項5〜8のいずれか一項に記載の装置において、少なくとも1つの外壁は前記凹部に境を接している、または連結されていることを特徴とする、装置。

請求項10

請求項5〜9のいずれか一項に記載の装置において、前記筐体構成は前記内部体積に支持モジュールを有しており、前記支持モジュールは前記凹部に境を接している、または連結されていることを特徴とする、装置。

請求項11

請求項10に記載の装置において、前記支持モジュールは少なくとも1つの外壁に連結されていることを特徴とする、装置。

請求項12

請求項10または11に記載の装置において、マイクロ電子圧力センサチップが前記筐体構成の内部体積に配列されている、または前記内部体積に連結されており、前記圧力センサチップは前記支持モジュールに接続されていることを特徴とする、装置。

請求項13

請求項1〜12のいずれか一項に記載の装置において、前記筐体構成は少なくとも部分的に直方体円筒、球または楕円体として形成されることを特徴とする、装置。

請求項14

請求項1〜13のいずれか一項に記載の装置において、前記筺体の内部体積は圧力伝達媒体充填できることを特徴とする、装置。

請求項15

請求項1〜14のいずれか一項に記載の装置において、前記筺体構成の外壁は、前記筺体構成の内部体積に通じる少なくとも1つの開口を有していることを特徴とする、装置。

技術分野

0001

本発明は、移植可能圧力センサ装置、特に動物または人の体に移植可能な小型の圧力センサ装置に関する。

背景技術

0002

微小電気機械システムMEMS)および関連チップシステムを含む圧力センサ装置が当業界で知られている。例えば、患者心機能を改善するため、MEMSを有する圧力センサ装置が電気インプラント用に使用されている。斯かる目的に使用できるチップシステムは十分正確な測定結果を提供しなければならないが、他方、困難を伴うことなく移植できるのと同時に器官生理学的活動、例えば肺動脈血圧測定を制限することのないほど十分小型サイズでなければならない。

0003

血液などの反応性媒体内でMEMSチップを使用するには、該チップは保護されているのが一般的である。この目的のため、該チップは、通常、非圧縮性で非活性液体包埋されており、反応性媒体に対して密閉された状態で筐体内に収納されている。ここで、該液体(例えば油)は、外圧が筐体を通してMEMSチップに伝達できるように、圧力伝達媒体として機能する。長期安定性と高生体適合性のため、例えばチタンが筐体の材料として適している。

0004

患者の血液循環において通常摂氏数度温度変化が生じ、それが筐体内の圧力伝達媒体の容積変化として現れる。更なる問題は、酸化エチレン等の手段による滅菌中の温度変化であり、その場合、摂氏約30度の温度変化が生じる。通常の圧力センサ筐体が使用される場合は、該温度変化の結果生じる体積および圧力上昇により、膜またはMEMSチップが損傷を被る可能性がある。筐体はふつう柔軟性または弾力性に乏しいので、上記圧力伝達媒体の容積変化により筐体内で大きい圧力変動が生じる。これは筐体の材質にも原因があるが、他方、筐体のサイズと比べて比較的厚い筐体壁にも原因がある。その結果、圧力測定値は温度がもたらす筐体内の圧力変動により増幅されるので、MEMSチップの圧力測定値は事実とは異なるものとなる。

0005

特許文献1において、MEMSチップセンサ配列用に圧力伝達膜の使用が記載されており、その膜は、センサ配列の筐体の側壁に形成されるウインドウを覆っている。特許文献2において、筐体の末端面に配置される圧力伝達膜が記載されている。

0006

MEMSチップセンサシステム温度依存性を減少させるための従来技術による解決法では、圧力測定値の間違いを十分減少させることはできない、つまり身体環境で測定される圧力値と比較してその差を無視できるほどに減少させることはできない。更なる問題として、比較的高い製造コスト、並びに圧力伝達媒体の容積変化により同様に筐体上に引き起こされる材料応力および体積力による該筐体の堅牢性の低下が挙げられる。従って、筐体の初期体積が拡大すると、該筐体のジョイント引張応力により引き剥がされる可能性がある。例えば、個別の平らな圧力伝達膜がセンサシステムの筐体用に使用される場合、溶接線にかかる高圧力による体積変化ひいては高圧抵抗が生じると、筐体材料長手方向の拡張が生じる。

先行技術

0007

米国特許第8,573,062号明細書
米国特許第8,142,362号明細書

発明が解決しようとする課題

0008

従って、本発明の目的は、操作環境における温度変化およびそれに伴う材料応力に極めて鈍感な移植可能圧力センサ装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0009

上記目的は独立請求項記載の特徴により達成される。更なる請求項、明細書および図面に、本発明の好ましい実施態様が記載されている。

0010

本発明によれば、筐体構成を有する移植可能圧力センサ装置が提案されており、上記筐体構成は外壁および内部体積を有する。ここで、上記筐体構成は、各々表面を有している少なくとも2つの圧力伝達膜を有しており、該表面は1つの平面には配列されていない。

0011

2つの圧力伝達膜が使用されるので、柔軟性または弾力性のより高い2つの隣接しない表面が移植可能圧力センサ装置の筐体に形成されるので、温度変動の際に筐体内の圧力が十分減少する。2つの圧力伝達膜は1つの平面上には配列されていないので、筐体内の体積変化により筐体材料に生じる応力および圧力は、少なくとも部分的に互いに相殺され、従って、筐体構成の堅牢性が増大する。

0012

本発明の好ましい実施態様では、圧力伝達膜は、筐体構成の少なくとも2つの異なる外壁部分を形成する。ここで、上記2つの異なる外壁は、互いに反対側にあるのが好ましい。この場合、上記筐体構成は、少なくとも部分的に直方体円筒、球または楕円体として形成されるのが好ましい。

0013

一部が圧力伝達膜により形成される斯かる筐体構成の外壁が互いに反対側に配列されているので、筐体内の体積変化の際に、筐体上の圧力および応力がより均一に分配される。より正確に述べれば、結果として最大応力が削減される、つまり圧力および応力の大部分が補正され、その結果、このタイプの影響に敏感な筐体部分解放される。この様にして、筐体の温度変動への堅牢性に関する特に好ましい構成が達成される。一般的に、筐体構成が平面かつ鏡像対称の構造であれば、筐体構成全体の応力を更に適度にする上でより好ましい。本応用の範囲内においては、鏡像対称構造と言うのは、少なくとも1つの切断面に対して筐体構成の外部の幾何学的形状が対称であることを意味しており、この点は理解されるべきである。従って、特に好ましい筐体構成の外部幾何学的形状は平らな直方体により提供される、つまり2つの平らな長方形の圧力伝達膜が2つの外壁上の互いに反対側に配列される。圧力伝達膜は、筐体内に形成される2つの対応するウインドウで統合できる。例えば、圧力伝達膜はウインドウを覆い、筐体の端で固定するかウインドウにクランプで留める。本発明の更なる実施態様は丸い圧力伝達膜の使用を提供する。圧力伝達膜は予め曲線に形成してもよいし、および/または波型を提供してもよい。波型の好ましい実施態様は、圧力伝達膜の波状内面によって提供される。この方法により、筐体の曲げ特性は改善できる。

0014

本発明の更に好ましい実施態様によれば、筐体構成の少なくとも1つの外壁は可逆的に変形可能な領域を有している。

0015

可逆的に変形可能な外壁領域により、筐体内の体積変化によって生じる応力および圧力が補正され、斯かる応力および圧力を弾力性のあまりない筐体構成の領域には伝達しなくなるので、筐体構成の柔軟性および弾力性が増大する。例えば、このタイプの可逆的に変形可能な領域を弾力性のある圧力伝達膜と弾力性のあまりない筐体構成の領域との間の部分に使用すれば、斯かる部分は応力下にあっても解放される。

0016

筐体構成は少なくとも1つの凹部を有し、該凹部は熱膨張効果により引き起こされる内部体積および/または少なくとも1つの圧力伝達膜および/または少なくとも1つの外壁の変形を吸収するように設計されている。凹部は筐体構成の内部体積に配列されているのが好ましく、例えば、スリット、穴、スロットギャップノッチ、溝または切込みとして形成され得る。

0017

MEMSチップと筐体構成とが直接接触しないようにして圧力測定への悪い影響からMEMSチップを効果的に保護するため、上記凹部はMEMSチップと筐体構成との間に配列されるのが好ましい。凹部は、圧力センサ装置の熱膨張効果によって大きい変形が予期される部分、例えば、筐体構成外壁の可逆的に変形可能な領域へ隣接する部分に配列するのが好ましい。

0018

外壁の変形可能領域は、この領域が温度変化の際に自由に変形し元に戻ることができるように、凹部の適切な配列、例えば外壁の特定の領域に沿ってスリットを配置することにより提供してもよい。外壁の変形可能領域は、適切な材料を適切な部分で除去して外壁の厚さを減少させることにより提供してもよい。

0019

本発明の更なる好ましい実施態様では、少なくとも1つの圧力伝達膜が凹部に境を接している、またはそれに連結されている。

0020

本発明の更なる好ましい実施態様では、少なくとも1つの外壁が凹部に境を接している、またはそれに連結されている。

0021

筐体構成の特に好ましい特徴は、圧力伝達膜が外壁の可逆的に変形可能な領域を通して筐体に連結されることにより達成される。凹部は、MEMSチップと筐体構成が少なくとも部分的に直接接触しないようにするため、MEMSチップが位置している筐体内部に配置される。

0022

弾力性の高い要素の配列および接続並びに少なくとも1つの凹部の組み合わせにより、熱膨張や筐体に作用する応力および圧力によって筐体内で生じる圧力を効果的に補正する筐体構成が構築される。筐体構成用の斯かる要素の種々の配列および変形が、本発明の範囲内に含まれる。ここで、筐体構成の種々の要素および構成部品は、各応用に適した異なる材料を用いて製造できる。

0023

本発明の更なる好ましい実施態様では、筐体構成は内部体積内に支持モジュールを有しており、該支持モジュールは凹部に境を接している、または連結されている。支持モジュールは少なくとも1つの外壁に連結されており、マイクロ電子圧力センサチップは筐体構成の内部体積に配列または連結されており、圧力センサチップは支持モジュールに接続されているのが好ましい。

0024

支持モジュールはMEMSチップを支持するように機能するのが好ましい。凹部の手段により、支持モジュールと筐体構成の残りの部分、特に筐体の外壁との間で材料が直接接続する領域が減少する。支持モジュールのサイズは、それによって支持されるMEMSチップが同様に凹部によって筐体装置の残りの部分から少なくとも部分的に切り離されるような大きさである。本発明の構成により、MEMSチップは筐体構成内の支持モジュール上、例えばリブ上に支持されており、筐体構成の残りの部分と出来得る限り接触しないようになっているのが好ましい。

0025

筐体構成の内部体積は、油などの圧力伝達媒体で充填できるのが好ましい。本発明の更なる好ましい実施態様では、筺体構成の外壁は、筺体構成の内部体積に通じる少なくとも1つの開口を有している。

0026

開口は、例えば、MEMSチップと電池アンテナなどの他の電子構成部品とを接触させるためのビアを構成する。開口は、筺体構成の内部を圧力伝達媒体で充填するための穴を構成してもよい。ここで、開口は選択的に閉鎖してもよい。

0027

筺体構成は、少なくとも部分的にチタンを用いて製造するのが好ましい。しかし、本発明には、本目的に適した他の材料も含まれる。

0028

筺体構成の好ましい実施態様である直方体の他に、三角形または楕円形の断面等を有する幾何学的形状も使用し得る。

0029

筺体構成は、MEMSチップで約2ミリバール測定精度を達成できるように構成されるのが好ましい。

0030

本発明の好ましい実施態様によれば、圧力伝達膜の厚さは30μm以下、好ましくは10μm以下である。この厚さは、圧力センサ装置の筐体に十分な柔軟性、およびそれと同時に安定性も提供する。

0031

一般的に、本発明の筺体構成は、電子構成部品の機能性のために体積変化が補正されなければならない他の領域、例えば、リチウムイオン電池化学プロセスにより引き起こされる体積変化の領域にも適用できる。

0032

本発明は、上述の問題点および利点並びに他の問題点および利点と共に、限定されないが、以下の例示的実施態様の詳細な説明に基づいて最も良く理解できる。

図面の簡単な説明

0033

図1は、本発明の一実施態様による移植可能圧力センサ装置の分解図を示す。
図1aは、図1に示される本発明の一実施態様による移植可能圧力センサ装置の最終組立状態を示す。
図1bは、図1に示される本発明の一実施態様による移植可能圧力センサ装置の異なる平面図を示す。
図2は、本発明の更なる実施態様による移植可能圧力センサ装置の分解図を示す。
図2aは、図2に示される本発明の更なる実施態様による移植可能圧力センサ装置を示す。
図2bは、図2に示される本発明の一実施態様による移植可能圧力センサ装置の種々の平面図を示す。
図3は、本発明の更なる実施態様による、開口を有する圧力センサ装置の筐体を示す。
図4は、従来の技術の筐体トポロジーおよび本発明の筐体構成に関する、PV(圧力/体積)曲線のグラフを示す。
図5は、接続された電池モジュールを有する、本発明の移植可能圧力センサの一実施態様を示す。
図6aは、接続された電池モジュールおよび締結装置を有する、本発明の移植可能圧力センサの一実施態様を示す。
図6bは、接続された電池モジュールおよび更なる締結装置を有する、本発明の移植可能圧力センサの一実施態様を示す。

実施例

0034

図面において、類似の要素は類似の符号で表される。図面は概略図に過ぎず、本発明の特定のパラメーターを構成するものではない。更に、図面は本発明の実施態様を図示するものに過ぎず、従って、本発明の範囲を制限するものと考えられるべきではない。説明で特定されたサイズおよび値は単なる一例に過ぎず、本発明の他の実施態様では異なるサイズおよび値であり得ることは理解されるべきである。

0035

図1、1aおよび1bは、移植可能圧力センサ装置1000を種々の観点から示した本発明の例示的実施態様である。

0036

図1は、圧力センサ装置1000の一実施態様の分解図を示す。圧力センサ装置1000の形状は細長い長方形で丸い末端を有する。このタイプの幾何学的形状は製造面で有利であり、移植の際の取り扱いも複雑ではない。ここで、圧力センサ装置1000は、実質的に筺体枠体1100、2つの圧力伝達膜1201および1202並びにMEMSチップ1300から成る。筺体枠体は内部体積1103を有しており、その中にMEMSチップ1300が支持モジュール1104に支持固定されている。加えて、筺体枠体は種々の外壁1101a−1101dを有しており、外壁1101aはウインドウ1102を有している。筺体枠体の下側にある外壁1101dは1101aと同等であり、同様にウインドウ1102’(図1では図示しない)を有している。更に、支持モジュール1104は、例えばMEMSチップを安定化するのに使用可能な突起1105を有していてもよい。スリット1106および1107の形態の凹部が支持モジュール1104の長手方向側に沿って延び、支持モジュール1104を外壁1101cからそこで引き離している。スリット1106および1107の2つの末端間にある接続点1108は、支持モジュール1104と筺体枠体との間の材料接続を構成する。

0037

図1aは、圧力センサ装置1000の一実施態様の最終組立状態を示す。筺体1400は筺体枠体1100および圧力伝達膜1201および1202によって形成されている。ウインドウ1102および外壁1101d(図1aには図示しない)のウインドウ1102’は圧力伝達膜1201および1202によって覆われており、外壁1101aおよび1101dに固定的に接続されているのが好ましい。従って、圧力伝達膜は筺体1400の外壁の一部を形成する。外壁1101aおよび1101dは同等であるのが好ましく、従って、筺体1400の下側の図は図1aの図に同様に対応している。ウインドウ1102および1102’が互いにオフセット状態にある実施態様、すなわち外壁1101aおよび1101dがウインドウの位置の点で異なっている実施態様も本発明の範囲に含まれる。

0038

図1bは、圧力センサ装置1000aおよびその一部の実施態様の平面図A、B、CおよびDを示す。図1bのAは、MEMS圧力チップと圧力伝達膜のない状態の筺体枠体1100を示す。ウインドウ1102を有する筺体枠体の外壁1101a、突起1105および接続点1108を有する支持モジュール1104、並びにスリット1106および1107の形態の凹部が図示されている。図1bのBは、挿入されたMEMSチップ1300を有する筺体枠体1100を示す。ここで、MEMSチップ1300は、2つの長手方向側でスリット1106および1107によって筺体枠体1100から引き離された状態で、支持モジュール上に支持されている。突起1105はMEMSチップ1300を安定化するのに使用できる。図1bのCは、筺体枠体1100および圧力伝達膜1201および1202(下側)によって形成される、圧力センサ装置の筺体1400を示す。図1bのDは、本発明の筺体枠体の更なる可能な実施態様を示しており、1100と類似であるが、突起のない点で異なっており、従って、支持モジュール1501は平らであり、接続点1502に直接隣接している。

0039

図2、2aおよび2bは、移植可能圧力センサ装置2000を種々の観点から示した本発明の更なる例示的実施態様である。

0040

図2は、圧力センサ装置2000の実施態様の分解図を示す。圧力センサ装置2000の形状は細長い長方形で丸い末端を有する。圧力センサ装置1000と同様に、圧力センサ装置2000は、実質的に筺体枠体2100、2つの圧力伝達膜2201および2202並びにMEMSチップ1300から成る。筺体枠体は内部体積2103を有しており、その中にMEMSチップ1300が支持モジュール2104に支持固定されている。加えて、筺体枠体は種々の外壁2101a−2101dを有しており、外壁2101aはウインドウ2102を有している。筺体枠体の下側にある外壁2101dは2101aと同等であり、同様にウインドウ2102’(図2では図示しない)を有している。スリット2106および2107の形態の凹部が支持モジュール2104の長手方向側に沿って延び、支持モジュール2104を外壁2101cから同じ場所で引き離している。スリット2106および2107の2つの末端間にある接続点2108は、支持モジュール2104と筺体枠体との間の材料接続を構成する。圧力センサ装置1000と比較すると、圧力センサ装置2000の内部体積2013は直方体であり、内部体積1013とは対照的に丸い末端を有していない。外壁2101aおよび2101dに形成されるウインドウ2102および2102’並びに圧力伝達膜2201および2202は長方形で丸い末端を有していないので、対応する構成部分の製造コストの削減が可能である。

0041

図2aは、圧力センサ装置2000の一実施態様の最終組立状態を示す。筺体2400は筺体枠体2100および圧力伝達膜2201および2202によって形成されている。ウインドウ2102および外壁2101d(図2aには図示しない)のウインドウ2102’は圧力伝達膜2201および2202によって覆われており、外壁2101aおよび2101dに固定的に接続されているのが好ましい。従って、圧力伝達膜は筺体2400の外壁の一部を形成する。外壁2101aおよび2101dは同等であるのが好ましく、従って、筺体2400の下側の図は図2aの図に同様に対応している。ウインドウ2102および2102’が互いにオフセット状態にある実施態様、すなわち外壁2101aおよび2101dがウインドウの位置の点で異なっている実施態様も本発明の範囲に含まれる。

0042

図2bは、圧力センサ装置2000およびその一部の実施態様の平面図A、BおよびCを示す。図2bのAは、MEMS圧力チップと圧力伝達膜のない状態の筺体枠体2100を示す。ウインドウ2102を有する筺体枠体の外壁2101a、突起2105および接続点2108を有する支持モジュール2104、並びにスリット2106および2107の形態の凹部が図示されている。図2bのBは、挿入されたMEMSチップ1300を有する筺体枠体2100を示す。ここで、MEMSチップ1300は、2つの長手方向側でスリット2106および2107によって筺体枠体2100から引き離された状態で、支持モジュール上に支持されている。図2bのCは、筺体枠体2100および圧力伝達膜2201および2202(下側)によって形成される、圧力センサ装置の筺体2400を示す。

0043

図3は、本発明の更なる実施態様による開口を有する筺体構成を示す。開口は筺体構成上に形成するのが好ましいので、例として、図2に対応する筺体構成2100上に図示してある。しかし、本発明の開口は、別の形態の筺体枠体に提供してもよいし、または筺体構成の異なる場所に提供してもよい。筺体枠体3100は、小穴3101の形態の開口を末端側に有している。筺体枠体3200は、末端面に、長方形の開口3201を有している。開口は、例えば、筐体内部に位置するMEMSチップを他の電気構成部品に接続する場合に使用できる。開口は、組立後、筺体構成の内部体積を油などの圧力伝達媒体で充填するのにも使用できる。斯かる目的で使用される開口は、閉鎖可能な形態であるのが好ましい。

0044

図4はPV(圧力/体積)グラフ4000であり、異なる筺体構成を有する圧力センサ装置のPV曲線を示す。曲線4001および4002は、既知の筺体構成用の筺体(圧力伝達膜を筐体の一方側に取り付けている)内部の体積ΔVの変化に対応する圧力状態Pを構成する。曲線4003は、本発明の筺体構成のPV特性を示す。既知の筺体構成の4001および4002曲線における圧力Pは、体積ΔVの変化がごく僅かであっても急激かつ非線形的に拡大するが、本発明の筺体構成における圧力Pは、体積ΔVの変化が大きい場合であっても線形的に上昇し、しかも僅かな上昇に過ぎないのが分かる。

0045

図5は、本発明の移植可能圧力センサ装置5100の一実施態様およびモジュール5200から成る構造体5000を示す。筺体5101を有する圧力センサ装置5100が図示されており、この場合、筺体5101は末端面に開口5102を任意で有する。モジュール5200は、両構成部品の平らな末端面において、圧力センサ装置5100に固定的に接続されている。この場合、圧力センサ装置5100もモジュール5200も丸い末端を有している、すなわち構造体5000は角を有していないので、移植プロセスおよび生体適合性の面で有利である。モジュール5200は、例えば電池モジュールとして形成してもよいし、あるいはデータ記憶装置無線通信用処理装置などの他の電子構成部品を収納してもよい。圧力センサ装置5100とモジュール5200は、例えば、両モジュール接触点における開口を通して電気的に接続できる。

0046

図6aおよび図6b図5の構造体5000の可能な構成を概略的に示しており、それにより、上記構造体は移植部位において安定化できる、または固定可能である。

0047

図6aは、ワイヤーループ6001および6002が末端面に固定されている構造体5000を示す。ワイヤーループは移植部位で構造体5000を保持し、肺動脈などに使用するため構造体5000よりも大きい直径を有している。同時に、血液などの体液の流れは継続できる。更に、ワイヤーループ6001および/または6002は、圧力センサ装置と外部装置との間の無線通信用アンテナとして任意に使用できる。ワイヤーループ6001および6002は、移植部位への運搬を簡便化できるように移植プロセス前および移植プロセス中は折り曲げられた状態にあり、移植部位において広げることができるようになっているのが好ましい。構造体5000は、図6bに示される解決法によって移植部位に固定してもよい。この解決法においては、ワイヤーアーム6003が構造体5000に固定されており、従って、移植装置を構造体5000よりも大きい直径を有する移植部位に同じく確実に固定できる。この場合、ワイヤーアーム6003は、圧力センサ装置の筺体に形成される開口部に固定できる。ワイヤーアームは弾力性を有しているのが好ましい。

0048

1000移植可能圧力センサ装置
1100筐体枠体
1101a−1101d外壁
1102 外壁1101aのウインドウ
1102’ 外壁1101dのウインドウ
1103内部体積
1104支持モジュール
1105突起
1106、1107スリット
1108接続点
1201、1202圧力伝達膜
1300MEMS圧力チップ
1400筐体
1500 突起のない更なる筺体枠体
1501 更なる筺体枠体用の指示モジュール
1502 更なる筺体枠体用の接続点
2000 更なる移植可能圧力センサ装置
2100 更なる移植可能圧力センサ装置の筐体枠体
2101a−2101d 更なる移植可能圧力センサ装置の外壁
2102 2101aのウインドウ
2102’ 2101dのウインドウ
2103 更なる移植可能圧力センサ装置の内部体積
2104 更なる移植可能圧力センサ装置の支持モジュール
2106、2107 更なる移植可能圧力センサ装置のスリット
2108 更なる移植可能圧力センサ装置の接続点
2201、2202 更なる移植可能圧力センサ装置の圧力伝達膜
2400 更なる移植可能圧力センサ装置の筐体
3100 開口を有する筐体枠体
3200 開口を有する更なる筐体枠体
4000PVグラフ
4001、4002既知の筐体構成におけるPV曲線
4003 本発明の筐体構成におけるPV曲線
5000構造体:接続されたモジュールを有する圧力センサ装置
5100 本発明の圧力センサ装置
5101 筺体
5102 開口
5200 モジュール
6001、6002ワイヤーループ
6003 ワイヤーアーム

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