Implantable multi-sensor system for hemodynamic controlling

A miniaturized implantable multi-sensor system for cardiovascular monitoring of physiological parameters is presented. High accuracy pressure measurements within the vessel can be performed by a capacitive pressure sensor. Additional information about the patient, e. g., sudden movement, inclination or increased temperature can be obtained by additional sensor components such as an acceleration sensor and a temperature sensor unit. This information facilitates compensation of interferences for more accurate pressure measurements. A multi-functional ASIC enables, amongst others, sensor signal processing, power management and telemetric communication with extracorporeal electronics. Sensor chips, the multi-functional ASIC and passive components are assembled on a LTCC circuit board in which an antenna coil is integrated for telemetric energy and data transmission at a frequency of 13.56 MHz. In order to support further miniaturization, the implant shall be encapsulated with a stack of very thin and hermetic ceramics applied by ALD instead of using bulky metal housings. Further encapsulation with polymers, which can be functionalised with appropriate biomolecules, is necessary for a proper shape, a biocompatible interface to the surrounding tissue and, thereby, reduction of thrombogenicity.

In diesem Beitrag wird ein miniaturisiertes implantierbares Multisensorsystem zur kardiovaskulären Überwachung physiologischer Parameter vorgestellt. Die präzise Druckmessung in den Blutgefäßen wird dabei mit einem kapazitiven Drucksensor durchgeführt. Zusätzliche Informationen über den Patienten, z. B. plötzliche Bewegung, Neigung oder erhöhte Temperaturen, werden durch zusätzliche Sensoren, wie einem Beschleunigungssensor und einem Temperatursensor, erzielt. Diese Informationen ermöglichen die Kompensation von verschiedenen Einflussgrößen für genauere Druckmessungen. Die Signalverarbeitung, das Energiemanagement und die telemetrische Kommunikation mit einer extrakorporalen Elektronik erfolgt über einen eigens für die Aufgabe angefertigten multifunktionalen ASIC. Auf der Implantatseite werden auf einer LTCC-Platine, in der eine Antenne zur telemetrischen Energie- und Datenübertragung mit einer Frequenz von 13,56 MHz integriert ist, die Sensoren, der multifunktionale ASIC und die benötigten passiven Komponenten integriert. Um einen möglichst hohen Grad der Miniaturisierung zu erzielen, soll das Implantat, anstelle eines typischen Metallgehäuses, mit einem Schichtstapel sehr dünner und hermetisch dichter Keramiklagen (mittels ALD) verkapselt werden. Eine weitere Verkapselung mit Polymeren ist für die Formgebung notwendig. Abschließend erfolgt eine Funktionalisierung mit Biomolekülen, um eine biokompatible Grenzfläche zum umgebenden Gewebe und damit eine Reduktion der Thrombogenität zu erzielen.