DE19626093C2 - Implantierbarer Transponder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine implantierbare Transpondereinheit. Diese enthält Identifikationsinformationen über ein Tier, die von einem externen Detektor gelesen werden können.

Ein implantierbarer elektronischer Transponder oder Antwortsen­ der, der Identifikationsinformationen über ein Tier enthält, hat auf dem biomedizinischen Gebiet einen bedeutenden Nutzen. Zum Beispiel ermöglicht ein programmierbarer und eine Temperatur er­ fassender elektronischer Transponder, wenn er in ein Tier implan­ tiert ist, nicht nur die positive Identifikation des Tieres, son­ dern gestattet auch das Wiedergeben oder Lesen der Temperatur des Tieres.

Eine der Hauptanforderungen im Zusammenhang mit der Herstellung eines Transponders ist die Kapselung der IC-Schaltungs-Hybrid­ baugruppe und der Antennenspule, so daß diese kritischen Kompo­ nenten von der Körperflüssigkeit isoliert sein können, wenn der Transponder einmal in das Tier eingesetzt ist. Die Körperflüssig­ keit enthält eine Salzkomponente, die, wenn sie mit der Elektro­ nik des Transponders in Kontakt kommt, die Elektronik üblicher­ weise innerhalb von vierundzwanzig Stunden nach der Injektion durch korrosive Wirkung beschädigt und nutzlos macht. Das Einkap­ selungsverfahren muß ferner für das umgebende Gewebe an der Im­ plantationsstelle bio-kompatibel und nicht nachteilig sein.

Gegenwärtige Einkapselungsverfahren verwenden eine Glaskapsel. Glas wird erhitzt, auf eine diskrete Abmessung gezogen und auf eine Länge geschnitten, wobei ein Ende offen und das anderen Ende abgedichtet ist, was eine Ampulle ergibt. Die IC-Schaltungs- Hybridbaugruppe und die Antennenspule werden innerhalb der Glas­ ampulle plaziert. Wenn diese Komponenten in die Glasampulle ge­ steckt wurden, wird das offene Ende der Glasampulle abgedichtet. Verfahren, die gegenwärtig zum Abdichten des offenen Endes ver­ fügbar sind, sind auf jene beschränkt, die eine Glühen-und- Glätten- und/oder Laser-Technologie verwenden. Diese beiden Ver­ fahren sind sehr zeitaufwendig und sehr teuer, da sie eine sorg­ fältige Toleranzkontrolle, spezielle Ausrüstungen und dediziert ausgebildete Arbeiter erfordern. Ferner ist die Laser-Technologie für einen Arbeiter potentiell sehr gefährlich, und spezielle Räu­ me und kontrollierte Umgebungen müssen zur Anwendung derartiger Verfahren eingerichtet werden.

Ein zusätzliches Problem, das mit den bekannten Verfahren zum Ab­ dichten des offenen Endes der Glasampulle zusammenhängt, ist der thermische Schock, der während der Herstellung als eine Folge der Verwendung von Hitze zum Abdichten des offenen Endes der Glasam­ pulle bei der empfindlichen IC-Schaltungs-Hybridbaugruppe und An­ tennenspule auftritt. Ein thermischer Schock kann das Leben der Einheit verkürzen und/oder die Einheit bei der Herstellung zer­ stören. Um dieses Problem zu vermeiden, ist es bekannt, partiell Klebstoff zu verwenden, um die Komponenten innerhalb der Ampulle zu befestigen, bevor das offene Ende der Ampulle abgedichtet wird.

Die gegenwärtig verfügbaren Verfahren zum Abdichten des offenen Endes verhindern eine vollständige zweite oder Sekundärabdichtung dieser kritischen Komponenten innerhalb der Ampulle durch Verwen­ dung von Klebstoff. Ein zum Verkleben der elektronischen Kompo­ nenten innerhalb der Ampulle brauchbares Material zum Schaffen einer Sekundärabdichtung (Klebstoffeinkapselungs-Isolations­ substrat) kann die Ampulle nur teilweise füllen, da der Klebstoff von dem Ampullenende ferngehalten werden muß, so daß die Ampulle abgedichtet werden kann. Wenn Klebstoff in der Nähe des Ampullen­ endes zugelassen wird, wird der Klebstoff die Glaswände ver­ schmutzen, was zu einer Verbrennung des Klebstoffs während der Hitzebehandlung führt, was eine vollständige Abdichtung verhin­ dert oder in bestimmten Fällen die gesamte Transponder-Baugruppe zerstört. Diese Unfähigkeit, mit dem Klebstoff oder Leim durch Füllen der Ampulle eine zweite Dichtung auszubilden, die den Transponder vollständig abdeckt, macht die internen elektroni­ schen Komponenten auf Grund übermäßiger Vibrationen beim Versand sowie einer Beschädigung durch Körperflüssigkeit für einen früh­ zeitigen Ausfall anfällig, falls die Glasampulle springt oder bricht, wenn sie innerhalb des Wirtstieres plaziert ist.

Ein zusätzliches Problem bei den bekannten Abdichtverfahren be­ steht darin, daß die Ampullenlänge länger sein muß, um das zu­ sätzliche Glas-Wandmaterial bereitzustellen, das erhitzt wird, um ein Einfallen auf sich selbst zu bewirken, was einen Glasball- oder Kappenverschluß des Ampullenendes erzeugt. Dies führt dazu daß die abschließende Montage des Glases länger dauert als erfor­ derlich und sich als ein Hauptnachteil auswirkt, wenn der Trans­ ponder in Tieren jeglicher Art plaziert werden muß.

Ferner verbleiben, wenn gegenwärtig bekannte Abdichtverfahren verwendet werden, Poren oder Blasen in der Größenordnung von Mi­ krometern in dem abgedichteten Ende der Ampulle. Diese Poren oder Blasen sind wegen der Größe des Transponders äußerst schwierig festzustellen. Wenn diese unerwünschten Poren bleiben, wird die Körperflüssigkeit in die Elektronik-Baugruppe des Transponders lecken und einen Schaden daran verursachen. Da das Erhitzen des Glases direkt von der Wanddicke abhängt, ergibt sich ein Kaltfor­ men oder Schweißen. Während des Versandes bricht das Ball- oder Kappenende der Ampulle weg und macht das Produkt für die beab­ sichtigte Anwendung nutzlos.

Aus DE 37 20 136 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines elek­ tronischen Bauteils bekannt, bei dem das elektronische Bauteil zunächst in eine Umhüllung mit einem offenen Ende eingesetzt wird. Anschließend wird die Umhüllung mit einem vorgegebenen Vo­ lumen eines UV-härtbaren Materials in einem flüssigen Zustand be­ füllt, woraufhin das Material UV-Licht ausgesetzt wird, um das das elektronische Bauteil umgebende Material zu härten.

Aus GB 22 41 465 A geht ein entsprechendes Verfahren zur Herstel­ lung eines elektronischen Bauteils hervor, bei dem das Bauteil vollständig von härtbaren Material umgeben ist und über dem offenen Ende der Umhüllung eine Kappe angeordnet sein kann.

Die beiden vorstehend beschriebenen Veröffentlichungen betreffen jedoch allgemein elektronische Bauteile.

Entsprechend ist eine neue Transpondereinheit-Baugruppe er­ wünscht, die die Komponenten innerhalb der Glasampulle schützt, um die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Transpondereinheit zu schaffen, bei der die Transponder-Komponenten im Gebrauch von Körperflüssigkeiten und ähnlichem isoliert sind.

Diese Aufgabe wird durch eine implantierbare Transpondereinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die neue Transpondereinheit kommt ohne Verwendung von Hitze aus und überwindet die Nachteile des Standes der Technik.

Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere bevorzugte und vor­ teilhafte Ausführungen.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung sind teilweise offen­ sichtlich und teilweise insbesondere anhand der Beschreibung er­ kennbar.

Zum vollständigeren Verständnis der Erfindung wird auf die nach­ folgende Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Zeich­ nung Bezug genommen, in der:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht ist, die eine Ampulle zeigt, die gemäß der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Er­ findung ist, die den IC-Hybridchip und die Antenne gerade vor dem Einsetzen in eine Ampulle zeigt,

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Kappe und der Ampulle ist,

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Transponders ist, der gemäß der Erfindung aufgebaut ist, und

Fig. 5 eine Schnittansicht längs der Linie 5-5 in der Fig. 4 ist.

Die Fig. 1 zeigt allgemein eine bio-kompatible Glasampulle 10, die ein vollständig abgedichtetes Ende 11 und ein offenes Ende 12 hat. Glühen-und-Glätten-Verfahren, die in der Technik bekannt sind, können verwendet werden, um ein abgedichtetes Ende 11 her­ zustellen, und ferner, um das offene Ende 12 durch Glühen leicht zu glätten, um jegliche scharfen Kanten zu entfernen, die von dem Schneideverfahren zurückbleiben, das zum Herstellen der Glasam­ pulle 10 verwendet wird. Die Glasampulle 10 hat eine Außenwandung 14 und eine Innenwandung 13.

Die Fig. 2 beschreibt den nächsten Schritt des Zusammenbaus, der das Füllen der Glasampulle 10 mit einer schnell härtenden Flüs­ sigkeit enthält. Bei einer exemplarischen Ausführung wird ein bio-kompatibles, UV-härtbares Material 18 in einem flüssigen Zu­ stand bis auf einen vorgegebenen Pegel 19 eingefüllt. Der vorge­ gebene Pegel ist so ausgewählt, daß, wenn eine Transpondereinheit 20 in die Glasampulle 10 eingeführt wird, UV-härtbares Material 18 verdrängt wird und die Ampulle 10 vollständig füllt und die Transpondereinheit 20 vollständig umgibt. Ein derartiges UV- härtbares Material 18 ist ein UV-härtbares Polyvinylchlorid-Haft- oder Bindeklebemittel, beispielsweise wegen seiner Eignung zum Tiereinsatz eines, wie USP-Klasse 6 Medizinqualität. Jedoch kön­ nen für nicht biomedizinische Verwendungen auch andere schnell härtende oder trocknende Materialien verwendet werden.

Die Transpondereinheit 20 kann aus einer IC-Schaltungs-Hybrid­ baugruppe 15 und einer Antennenspule 16 bestehen. Ferner kann die Transpondereinheit 20 zusätzlich dazu, daß sie Identifikations­ informationen enthält, programmiert sein, um physiologische Daten zu sammeln, die das Tier betreffen. Zum Beispiel kann ein Trans­ ponder, der programmierbar ist und Temperaturen fühlt oder er­ faßt, verwendet werden, um die Temperatur des Tieres zu erhalten.

Wie in der Fig. 3 dargestellt ist, umgibt das UV-härtbare Materi­ al 18, nachdem die Transpondereinheit 20 innerhalb der Glasampul­ le 10 plaziert ist, die Transpondereinheit 20 vollständig und füllt die Glasampulle 10 vollständig auf, und eine Antimigrati­ onskappe 22 wird über das offene Ende 12 der Glasampulle 10 ge­ setzt. Die Verwendung einer Antimigrationskappe zur Unterstützung beim Halten des Transponders in einer Kanüle und/oder zum Verhin­ dern einer Migration oder Wanderung des Transponders aus einem Tier nach der Injektion oder dem Einpflanzen, ist in der US- 5,074,318 A genau beschrieben, welches Patent durch die Bezugnahme hierin aufgenommen ist, als ob es hierin vollständig wiedergegeben wäre. Bei einer Ausführung ist das UV-härtbare Ma­ terial 18 übermäßig in die Glasampulle 10 eingefüllt und läuft an der Außenwandung 14 hinunter, wenn die Transpondereinheit 20 in der Glasampulle 10 plaziert ist, was dazu führt, daß UV-härtbares Material 18 an der Außenwandung 14 der Glasampulle 10 vorhanden ist. Entsprechend wird, wenn die Kappe 22 auf die Ampulle 10 ge­ setzt wird, das UV-härtbare Material zwischen der Kappe und der Ampulle angeordnet sein und wird als ein Kleber wirken, der die Kappe an der Ampulle befestigt oder sichert, wenn das UV-Material getrocknet oder ausgehärtet ist. Wenn es kein übergelaufenes UV- härtbares Material gibt, kann eine geringe Menge Klebstoff oder Leim an der Außenwandung der Ampulle 10 entsprechend der Anord­ nung der Kappe 22 angebracht werden, um die Kappe 22 an die Am­ pulle 10 zu kleben.

Die Antimigrationskappe 22 wird, wenn sie einmal über die Glasam­ pulle 10 gesetzt oder gesteckt ist, ungefähr eine Hälfte der Glasampulle 10 abdecken. Die Antimigrationskappe 22 dient dazu, den Marker am Herausrutschen aus dem Tier zu hindern, wenn der Marker in das Tier implantiert oder eingepflanzt ist. Die Antimi­ grationskappe 22 besteht aus einem Material, das einen hohen Rei­ bungskoeffizienten hat. Vorzugsweise ist die Antimigrationskappe aus einem biokompatiblen Material hergestellt. Zum Beispiel kann die Antimigrationskappe 22 durch Einspritzen von Polypropylen in Medizinqualität in einen Formhohlraum hergestellt werden. Eine weitere Beschreibung der Antimigrationskappe sowie von Vorteilen, die durch eine derartige Vorrichtung bereitgestellt werden, ist in der US 5,074,318 A angegeben.

Nachdem die Antimigrationskappe 22 auf die Glasampulle 10 gesetzt wurde, wird diese Einheit dann für einige Sekunden UV-bestrahlt, was dazu führt, daß das UV-härtbare Material 18 aus einem flüssi­ gen Zustand in eine feste Masse übergeht. Als Folge der Bestrah­ lung geht das UV-härtbare Material 18 in der Glasampulle 10 in eine feste Masse über, und das UV-härtbare Material 18, das über die Glasampulle 10 übergelaufen und in dem Raum zwischen der in­ neren Wandung 33 der Antimigrationskappe 22 und der Außenwandung 14 der Glasampulle 10 eingesperrt ist, verfestigt sich ebenfalls, was dazu führt, daß die Antimigrationskappe 22 dauerhaft mit der Glaswandung 14 verbunden ist.

Wenn härtbares Material 18 zu einem gehärteten Zustand getrocknet oder vulkanisiert ist, ist das Ergebnis ein solider Transponder, der ein Glasgehäuse oder eine Glaskapsel hat, wobei die Schaltung und die Antenne innerhalb des nun festen und gehärteten Materials 18 verlaufen und geschützt sind, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist. Der resultierende Transponder enthält eine äußere Glas­ schicht 10, eine feste Schutzschicht 18, eine Schaltung 15 und eine Antenne 16. Die Kappe 22 wirkt als teilweise Beschichtung der Glasampulle 10.

Bei einer alternativen Ausführung kann die Antimigrationskappe 22 Vorsprünge 29 enthalten, um weiterhin eine Migration oder ein Wandern zu verhindern. Vorsprünge 29 sind nützlich, wenn der Mar­ ker oder die Markierung in Form eines implantierbaren Transpon­ ders vollständig aufgebaut und bereit ist, in ein Tier eingesetzt zu werden. Üblicherweise wird der einpflanzbare Transponder in ein Tier unter Verwendung einer Implantationsvorrichtung einge­ setzt oder eingeführt, die ebenfalls in dem US-Patent Nr. 5,074,318 beschrieben ist. Vorsprünge 29 werden verwendet, um nach der Injektion mit Tiergewebe zusammenzuwirken, um den Marker am Wandern zu hindern.

Bei einer Ausführung des implantierbaren Transponders zur Verwen­ dung bei Mäusestudien oder für Haustiere sind die Abmessungen der Glasampulle folgendermaßen: Außendurchmesser 2,12 ± 0,03 mm, In­ nendurchmesser 1,75 ± 0,03 mm und Länge 13,20 ± 0,3 mm. In einem derartigen Fall ist es bevorzugt, daß der Transponder 20, wenn er innerhalb der Glasampulle 10 angeordnet ist, 0,02 mm unter dem offenen Ende 12 der Glasampulle 10 angeordnet ist.

Der somit hergestellte Marker ist durch verschiedene klare Vor­ teile gegenüber den einpflanzbaren Transpondern gekennzeichnet, die gemäß den gegenwärtig in der Technik verfügbaren Verfahren hergestellt werden.

Zum Beispiel stellt die Antimigrationskappe Mittel bereit, um am flachen Ende der Glasampulle einen glatten Radius zu erzeugen. Ferner ist die Antimigrationsvorrichtung keine Gleitpassung auf dem Glas mehr, sondern ist nun dauerhaft mit der Glaswand verbun­ den, und es ist unwahrscheinlich, daß sie während des Versandes oder der Verwendung unabsichtlich herunterrutscht.

Außerdem beseitigt das hierin offenbarte Verfahren die Notwendig­ keit, das offene Ende der Glasampulle unter Verwendung von Glü­ hen-und-Glätten- oder Laser-Methodik abzudichten. Diese Eliminie­ rung führt zu wesentlichen Kosteneinsparungen, da spezielle Aus­ rüstungen und speziell ausgebildete Arbeiter, die für diese Ver­ fahren erforderlich sind, nicht mehr benötigt werden.

Der thermische Schock auf die Transpondereinheit ist ebenfalls beseitigt, da keine Hitze erforderlich ist, um das offene Ende der Ampulle abzudichten. Die Möglichkeiten von Poren oder Blasen, die sich bilden könnten, wenn das offene Ende der Ampulle durch das Glühen-und-Glätten- oder Laser-Verfahren geschlossen wird, sind ebenfalls eliminiert.

Die Sekundärabdichtung, die durch das UV-gehärtete Material bei der Transpondereinheit geschaffen wird, wirkt auch zum Isolieren der Elektronik von der Körperflüssigkeit, selbst wenn die Glasam­ pulle während der Verwendung in einem Tier springt oder bricht, so daß der Schaden, der bei der Elektronik entstehen kann, unbe­ deutend ist.

Außerdem macht die vollständige Kapselung der IC-Hybrid­ schaltungs- und Antennenspulen-Baugruppe sie sehr stabil. Dies verbessert die Eignung, die Baugruppe zu programmieren und kali­ brieren, wesentlich, da die sehr geringe Masse der Vorrichtung sehr anfällig für und empfindlich auf Änderungen der Luft- oder Wassertemperatur ist. Durch vollständiges Aufnehmen der Transpon­ der-Baugruppe innerhalb des UV-gehärteten Materials wird eine hö­ here Stabilität der gesamten Vorrichtung geschaffen, wodurch eine monolithische Masse erzeugt wird, die die erforderliche Ausfüh­ rung der programmierbaren Vorrichtung viel schneller und die Ka­ librierung für Zeit- und Genauigkeitsschritte ungemein besser macht.

Ferner schützt die Sekundärabdichtung die Elektronik vor Vibra­ tionen oder Erschütterungen, die während des Versandes auftreten, was die Überlebensrate der versandten Einheiten deutlich verbes­ sert.

Schließlich kann, wenn dieses Verfahren verwendet wird, die Länge der Glasampulle kürzer sein, als dann, wenn herkömmliche Methoden verwendet werden, da das Erfordernis, das offene Ende der Ampulle unter Verwendung eines Glühen-und-Glätten- oder Laser-Verfahrens, eliminiert ist.

Zusammenfassend wird durch die Erfindung in einer Ausführung ein verbesserter Identifikationsmarker angegeben. Die IC-Hybrid­ schaltung (15) und die (16) Antenne sind in der Ampulle (10) der­ art angeordnet, daß sie vollständig von der Flüssigkeit (18) um­ geben sind. Eine Kappe (22) wird auf die Ampulle (10) gesetzt, und die Flüssigkeit (18) wird gehärtet oder allgemein getrocknet. Vorzugsweise ist die Kappe eine Antimigrationskappe (22), so daß sie, wenn der Transponder (20) in ein Tier implantiert ist, den Transponder (20) am Herausrutschen hindert.

Es ist somit erkennbar, daß die oben angegebenen Ziele unter de­ nen, die anhand der vorangegangenen Beschreibung verdeutlicht wurden, wirkungsvoll erreicht werden, und, da gewisse Änderungen bei dem angegebenen Gegenstand vorgenommen werden können, ohne vom Charakter und Umfang der Erfindung abzuweichen, ist beabsich­ tigt, daß alles, was in der obigen Beschreibung enthalten und in der begleitenden Zeichnung gezeigt ist, als illustrativ und nicht in einem beschränkenden Sinn interpretiert werden soll.

Es ist ferner verständlich, daß beabsichtigt ist, daß die folgen­ den Ansprüche alle allgemeinen und speziellen Merkmale der hierin beschriebenen Erfindung und alle Angaben des Umfangs der Erfin­ dung, der als eine sprachliche Angelegenheit als dazwischenfal­ lend bezeichnet werden könnte, abdecken.

Claims (3)

1. Implantierbare Transpondereinheit mit einer Ampulle (10) mit einem geschlossenen Ende (11) und einem offenen Ende (12) und einem innerhalb der Ampulle (19) angeordneten Transponder (20), wobei der Transponder (20) in der Ampulle (19) von einem biokompatiblen, UV-härtbaren Material umge­ ben ist, das die Bewegung des Transponders (20) in der Am­ pulle (19) verhindert.

2. Transpondereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß über dem offenen Ende (11) der Ampulle (19) eine Kappe (22) angebracht ist.

3. Transpondereinheit nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kappe (22) durch das UV-gehärtete Materi­ al fest mit der Ampulle (19) verbunden ist.