DE19915558A1

DE19915558A1 - Device for normalizing the internal pressure in the skull by regulating the drainage of cerebrospinal fluid from the skull via a catheter to another body space has micro-electronic and -mechanical pressure sensor and controller

Info

Publication number: DE19915558A1
Application number: DE19915558A
Authority: DE
Inventors: Jost Jonas; Gerhard Heinrich Steeger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-04-07
Filing date: 1999-04-07
Publication date: 2000-10-26
Anticipated expiration: 2019-04-08
Also published as: DE19915558C2

Abstract

Device comprises a number of semiconductor or insulating chips which have been processed using micro-structure techniques such as doping, etching. The device is mounted in a fluid channel to produce a voltage or current that is proportional to the skull inner pressure. The voltage is used to control a flow regulation valve that controls the resistance to fluid draining from the skull. The flow regulation valve is electrically or mechanically operated and is controlled by a programmable device such as a microprocessor that adjusts the skull inner pressure to a desirable value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Normalisierung des Druckes der Liquorflüssigkeit in den zerebrospinalen Hohlräumen des menschlichen Körpers in der Form eines Implantates, welches einen Abflußkanal mit elektronisch geregeltem Abflußwiderstand vom Zerebrospinalraum in andere Körperhohlräume, einschließlich des Venensystems, bereitstellt.The invention relates to a device for normalizing the pressure of the cerebrospinal fluid in the cerebrospinal cavities of the human body in the form of an implant, which has a drain channel with electronically controlled drain resistance from Cerebrospinal space into other body cavities, including the venous system, provides.

Im Schädel mit dem darin befindlichen Gehirn darf weder eine langzeitige erhebliche Drucksteigerung noch eine zu starke Druckabsenkung auftreten, wenn irreversible pathologische Veränderungen am Gehirn zuverlässig vermieden werden sollen. Bei Kindern verursacht ein längerdauernd erhöhter Liquordruck zusätzlich eine Vergrößerung des Schädelvolumens (Hydrocephalus, umgangssprachlich: "Wasserkopf"). Eine medikamentöse Beeinflussung des erhöhten Liquordruckes ist nur kurzfristig in gewissen Grenzen möglich, z. B. im Fall einer akuten Liquordrucksteigerung aufgrund einer traumatischen Gehirnschwellung. Die Therapie erfolgt dann entweder durch eine Verringerung der Produktion von Liquorflüssigkeit mit Hilfe von Medikamenten, die ein daran beteiligtes Enzym hemmen (Carboanhydrasehemmer), oder durch abschwellende Maßnahmen, z. B. eine hochdosierte Cortisontherapie. Diese Maßnahmen haben jedoch erhebliche Nebenwirkungen, sind nicht effektiv genug, und sind nicht auf Dauer durchführbar.In the skull with the brain inside it, neither long-term significant Pressure increase still a strong pressure drop occur when irreversible pathological changes to the brain should be reliably avoided. At Children who have an elevated CSF pressure cause an enlargement of the skull volume (hydrocephalus, colloquially: "water head"). A medication influencing the increased cerebrospinal fluid pressure is only brief in certain Limits possible, e.g. B. in the case of an acute cerebrospinal fluid pressure increase due to traumatic brain swelling. Therapy is then either by a Reduce the production of cerebrospinal fluid with the help of medication that a inhibit the enzyme involved (carbonic anhydrase inhibitor), or by decongestant Measures, e.g. B. a high dose cortisone therapy. However, these measures have significant side effects, are not effective enough, and are not permanent feasible.

Daher hat die künstliche Ableitung von Liquorflüssigkeit aus dem Schädelinneren in andere Körperhöhlen einschließlich des Venensystems ("Drainage- oder Shunt-Therapie") hohe therapeutische Bedeutung und ist Therapie erster Wahl. Die gemäß diesem Konzept verlegten Schlauchleitungen enden entweder direkt in zum rechten Herzvorhof führenden Venen oder in anderen Körperhöhlen, wie z. B. dem Bauchraum.Therefore, the artificial drainage of cerebrospinal fluid from the inside of the skull other body cavities including the venous system ("drainage or shunt therapy") high therapeutic importance and is therapy of first choice. The one according to this concept Installed tubing either ends directly in the right atrium Veins or in other body cavities, such as B. the abdomen.

Schwierigkeiten bereitet jedoch die Festlegung des Abflußwiderstandes einer solchen Drainagekanüle, weil der individuelle Normalwert des Liquordruckes starken Schwankungen unterliegt. Außerdem ist der Abflußwiderstand, welcher bei der Langzeittherapie schließlich zu einer Drucknormalisierung führt, kaum intraoperativ vorherzusehen. Der Durchflußwiderstand sollte also postoperativ nicht-invasiv einstellbar sein. Shuntventile, welche dies ermöglichen, wurden bereits offenbart, z. B. in der DE OS 44 27 583 A1.However, it is difficult to determine the flow resistance of one Drainage cannula because the individual normal value of the cerebrospinal fluid pressure is strong Fluctuations. In addition, the discharge resistance, which at Long-term therapy ultimately leads to pressure normalization, hardly intraoperatively to predict. The flow resistance should therefore be non-invasively adjustable postoperatively his. Shunt valves that make this possible have already been disclosed, e.g. B. in DE OS 44 27 583 A1.

Ein konstant niedriger Abflußwiderstand ist aber noch nicht ausreichend, um den Liquordruck zu stabilisieren, wenn die natürliche Druckregulierung versagt. Aus chirurgischen Gründen muß nämlich die Ausmündungsöffnung der Drainagekanüle stets an einer tieferen Körperstelle lokalisiert werden als deren Einflußöffnung. Dadurch ergibt sich bei aufrechter Körperhaltung ein höherer Differenzdruck, der auf den Abflußwiderstand des Shuntventils einwirkt, als bei liegendem Patienten. Damit der Liquordruck lageunabhängig stabilisiert wird, ist es also erforderlich, den Abflußwiderstand bei stehendem Patienten zu vergrößern. Shuntventile, welche diese Änderung automatisch durchführen, wurden bereits offenbart, z. B. in der DE OS 41 30 601 A1 und in der DE OS 195 41 377 A1. Bei diesen Ventilen handelt es sich aber um recht komplizierte mechanische Anordnungen mit mehreren beweglichen Teilen. Die Wirkung dieser Kompensationsanordnungen ist auch nicht direkt vom Liquordruck sondern im wesentlichen von der Körperlage abhängig. Dadurch wird die Anpassung an den individuellen Patienten schwierig und zeitraubend.However, a constant low flow resistance is not sufficient to achieve the Stabilize cerebrospinal fluid pressure when natural pressure regulation fails. Out surgical reasons, the mouth of the drainage cannula must always be located at a lower part of the body than the opening of their influence. This gives with an upright posture, a higher differential pressure, which is due to the Drain resistance of the shunt valve acts as when the patient is lying down. So that CSF pressure is stabilized regardless of position, it is necessary to reduce the flow resistance to enlarge when the patient is standing. Shunt valves automatically change this perform have already been disclosed, e.g. B. in DE OS 41 30 601 A1 and in DE OS 195 41 377 A1. However, these valves are quite complicated mechanical ones Arrangements with several moving parts. The effect of this Compensation arrangements is also not directly from the liquor pressure but in depends essentially on the body position. This will adapt to the difficult and time consuming for individual patients.

Es ist daher prinzipiell sinnvoller, den Liquordruck mittels eines Drucksensors fortlaufend zu messen und bei Abweichungen von einem vorgegebenen Sollwert den Durchflußwiderstand im Sinne der selbsttätigen Regelung adäquat zu verändern. Diese Vorgehensweise wurde in der DE OS 44 27 583 A1 bereits vorgeschlagen. Die dort offenbarte Anordnung zur Durchführung weist aber noch erhebliche Nachteile auf, welche sich für den Patienten bei der Langzeittherapie belastend auswirken. Die Änderung des Durchflußwiderstandes erfolgt dabei durch Zusammendrücken der aus Kunststoff hergestellten Drainagekanüle. Hierfür sind große Kräfte erforderlich. Eine solche Anordnung ist sehr kompliziert aufgebaut, daher groß und kostenaufwendig, ist störungsanfällig, und verbraucht viel Energie. Eine vollständig implantierbare Ausführungsform ist folgerichtig in der DE OS 44 27 583 A1 nicht vorgeschlagen worden.In principle, it is therefore more sensible to continuously run the CSF pressure using a pressure sensor to measure and in the event of deviations from a specified target value Flow resistance in the sense of the automatic regulation to change adequately. This The procedure has already been proposed in DE OS 44 27 583 A1. These disclosed arrangement for implementation still has considerable disadvantages, which have a negative impact on the patient during long-term therapy. The change of Flow resistance takes place by compressing the plastic manufactured drainage cannula. Large forces are required for this. Such Arrangement is very complicated, so it is large and expensive prone to malfunction and consumes a lot of energy. A fully implantable Embodiment has consequently not been proposed in DE OS 44 27 583 A1.

Die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung löst die oben genannten Probleme der vorbekannten Shuntventile dadurch, daß ein kleines, kompakt aufgebautes Implantat alle Komponenten eines Regelkreises, der zur Konstanthaltung des Liquordruckes erforderlich ist, enthält. Alle Komponenten sind in mikromechanischer Strukturtechnologie herstellbar, wodurch sehr geringe Volumina und ein sehr geringer Energieverbrauch erreichbar sind. Beim Patienten sind somit chirurgische Eingriffe zum Batteriewechsel nur sehr selten erforderlich.The invention specified in claim 1 solves the problems mentioned above previously known shunt valves in that a small, compact implant all Components of a control loop required to keep the CSF pressure constant is contains. All components can be manufactured using micromechanical structure technology, whereby very low volumes and very low energy consumption can be achieved. Surgical interventions to change the battery are therefore very rare in the patient required.

Folgende Komponenten werden realisiert:
Ein mikromechanisch realisierter Drucksensor erzeugt ein dem momentanen zerebrospinalen Druck proportionales Spannungs- oder Stromsignal. Ein mikromechanisch realisiertes Abfluß-Regulierventil wird durch elektrische oder magnetische Krafteinwirkung verstellt, wodurch der Abflußwiderstand für den Liquor in sehr weiten Grenzen schnell, zuverlässig und reproduzierbar verändert werden kann.The following components are implemented:
A micromechanically implemented pressure sensor generates a voltage or current signal proportional to the current cerebrospinal pressure. A micromechanically implemented drain regulating valve is adjusted by the action of electrical or magnetic force, so that the drain resistance for the liquor can be changed quickly, reliably and reproducibly within very wide limits.

Eine elektronische Regelschaltung, welche auch eine Empfängerschaltung für die Programmiersignale eines extrakorporalen Programmiergerätes enthält, wertet das Ausgangssignal des Drucksensors und ein vorgegebenes Sollwertsignal aus und erzeugt daraus ein elektrisches oder magnetisches Ansteuerungssignal zur Betätigung des Abfluß- Regulierventils.An electronic control circuit, which is also a receiver circuit for the Contains programming signals from an extracorporeal programming device, that evaluates Output signal of the pressure sensor and a predetermined setpoint signal from and generated an electrical or magnetic control signal for actuating the discharge Regulating valve.

Durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:
Der Liquordruck im Inneren des Schädels kann langfristig zuverlässig auf einem Sollwertniveau gehalten werden. Der Sollwert für den Liquordruck kann vom Arzt in weiten Grenzen frei gewählt und mittels eines drahtlos auf das Implantat einwirkenden Programmiergerätes jederzeit geändert werden. Dieses Programmiergerät erlaubt auch jederzeit eine drahtlose Überprüfung des Implantates auf einwandfreie Funktion. Erfindungsgemäß werden alle Komponenten des Implantates gemeinsam auf einem monolithischen Halbleitersubstrat oder einem Isolatorsubstrat hergestellt. Dadurch kann das Gerät so klein, leicht und mit so geringem Stromverbrauch realisiert werden, daß es an einem günstigen Ort entlang des Verlaufs des Drainageschlauches implantiert werden und dort dauerhaft verbleiben kann (z. B. nahe dem Warzenfortsatz des Schläfenbeins, dem Processus mastoideus, nachfolgend kurz "Mastoid" genannt). Nach dem Einheilen des Implantates entstehen dem Patienten keine Beeinträchtigungen mehr.The following advantages are achieved by the invention described in claim 1:
The CSF pressure inside the skull can be reliably maintained at a setpoint level in the long term. The setpoint for the cerebrospinal fluid pressure can be freely selected by the doctor within wide limits and changed at any time using a programming device that acts wirelessly on the implant. This programming device also allows a wireless check of the implant for perfect function at any time. According to the invention, all components of the implant are produced jointly on a monolithic semiconductor substrate or an insulator substrate. This enables the device to be so small, light and with so little power consumption that it can be implanted in a convenient location along the drainage tube and can remain there permanently (e.g. near the mastoid process of the temporal bone, the mastoid process, below) called "mastoid" for short). After the implant has healed, the patient is no longer affected.

Darüber hinaus ermöglicht das im Anspruch 2 offenbarte Merkmal, nämlich die Integration einer Flüssigkeitspumpe in das im Anspruch 1 genannte Gerät, die Realisierung weiterer vorteilhafter Funktionen. Einesteils kann durch Zurückpumpen von Flüssigkeit aus dem Volumen eines Ausgleichsgefäßes auch eine Erhöhung des Liquordruckes im Schädelinneren erreicht werden. Andererseits kann durch das Erzeugen eines kurzfristigen, relativ starken und ins Schädelinnere gerichteten Flüssigkeitsstromes der Flüssigkeitskanal von Verstopfungen befreit werden, welche durch Ablagerung von Bindegewebszellen oder anderem biologischen Material bei längerer Liegedauer von Drainageimplantaten erfahrungsgemäß immer wieder vorkommen. Damit läßt sich die Notwendigkeit von Revisionsoperationen minimieren.In addition, the feature disclosed in claim 2 enables integration a liquid pump in the device mentioned in claim 1, the realization of further advantageous functions. Partly, by pumping liquid back out of the Volume of an expansion tank also an increase in the cerebrospinal fluid pressure in the Inside the skull can be reached. On the other hand, by creating a short-term, relatively strong fluid flow into the skull Liquid channel can be cleared of blockages caused by deposits of Connective tissue cells or other biological material with a longer period of Experience has shown that drainage implants occur again and again. So that the Minimize the need for revision operations.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 1 bis 20 gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in claims 1 to 20 featured.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung werden in den beigefügten Figuren beispielhaft erklärt, ohne daß dadurch die Vielfalt der aus den Ansprüchen sich ergebenden Ausführungsformen eingeschränkt werden soll.The essential features of the invention are exemplified in the accompanying figures explains, without thereby the variety of the resulting from the claims Embodiments should be limited.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 die Ansicht der untersten Siliziumscheibe einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des implantierbaren Gerätes; Fig. 1 is a view of the bottom silicon wafer to a first advantageous embodiment of the implantable device;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des implantierbaren Gerätes; Fig. 2 is a longitudinal section through a first embodiment of the implantable device;

Fig. 3 die schematische Skizze einer Implantation des erfindungsgemäßen Gerätes nahe dem Mastoid, seiner Batteriestromversorgung nahe dem Schlüsselbein, sowie von Zu- und Ablaufschläuchen und dem Ausgleichsgefäß; Figure 3 is a schematic sketch of a implanting a device according to the invention close to the mastoid, its battery power supply close to the clavicle, as well as inlet and outlet hoses, and the expansion tank.

Fig. 4 die Spannungsversorgungsbatterie in einer implantierbaren Umhüllung; Figure 4 shows the power supply battery in an implantable enclosure.

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine zweite vorteilhafte Ausführungsform des Gerätes, welche zusätzlich eine Flügelradpumpe aufweist;5 shows a longitudinal section through a second advantageous embodiment of the apparatus which additionally comprises an impeller pump.

Fig. 6 die Draufsicht auf das Flügelrad einer mikromechanisch realisierten Pumpe. Fig. 6 is a top view of the impeller of a micromechanically implemented pump.

Die Fig. 1 zeigt beispielhaft die Außenansicht einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes. Das Gerät besteht aus mehreren miteinander verklebten Halbleiterchips, welche einkristallin aufgebaut und geeignet dotiert und geätzt sind. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ansicht ist die Außenseite des Grundchips 10 des Gerätes sichtbar. Im Grundchip 10 sind die durch das gesamte Implantat hindurchführenden Befestigungslöcher 11 sichtbar, die das Befestigen (Vernähen) des Gerätes auf geeignetem Stützgewebe ermöglichen. Fig. 1 shows an example of the external view of a first advantageous embodiment of the device according to the invention. The device consists of several semiconductor chips glued together, which are constructed in a single crystal and suitably doped and etched. In the view shown in FIG. 1, the outside of the base chip 10 of the device is visible. In the base chip 10 , the fastening holes 11 , which lead through the entire implant, are visible, which enable the device to be fastened (sewn) to a suitable supporting tissue.

Die Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt der ersten beispielhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes in der in Fig. 1 angegebenen Achsenrichtung A-B. Daraus ist zu erkennen, daß auf den Grundchip 10 ein weiterer Siliziumchip 12 geklebt ist. Den oberseitigen Abschluß bildet eine Abdeckplatte 13 aus geeignetem Material (z. B. Kunststoff oder Sinterkeramik). Diese enthält auch den Anschlußstutzen 14 zur Befestigung des Flüssigkeitszulaufschlauches 70 sowie den Anschlußstutzen 15 zur Befestigung des Flüssigkeitsablaufschlauches 72. FIG. 2 shows a longitudinal section of the first exemplary embodiment of the device according to the invention in the axis direction AB indicated in FIG. 1. From this it can be seen that a further silicon chip 12 is glued to the base chip 10 . The top end forms a cover plate 13 made of a suitable material (e.g. plastic or sintered ceramic). This also contains the connecting piece 14 for fastening the liquid inlet hose 70 and the connecting piece 15 for fastening the liquid outlet hose 72 .

Die in der Fig. 1 dargestellte Außenansicht des Grundchips 10 zeigt folgende Strukturen:
Die Metallisierungsfläche 20 stellt eine Elektrode eines kapazitiv arbeitenden Drucksensors dar. Die Leiterbahn 21 bildet die Spannungszuführung zu dieser Fläche. Solche Drucksensoren sind in der Mikrotechnik bekannt, z. B. aus "Der intelligente Herzkatheter" von Yiannos Manoli und Wilfried Mokwa, in Elektronik, Heft 24/1991, S. 94-100. Ein flächenhaft ausgebildeter Permanentmagnet 31 erzeugt ein Magnetfeld, welches erforderlich ist, um das bewegliche Ventilstück 32 zu verstellen. Solche mikromechanischen Stellventile sind prinzipiell bekannt, z. B. aus der DE OS 39 14 031. Das bewegliche Ventilstück 32 ist mit Leiterbahnen beschichtet. Stromfluß durch diese Leiterbahnen ruft die Kraft hervor, welche das Ventilstück 32 bewegt und den Flüssigkeitsabfluß in den Abflußkanal 33 ermöglicht. Die Stromzuführung zum Ventilstück 32 erfolgt durch die Kontaktlöcher 34. Die mikroelektronisch realisierte Schaltung des Druckreglers, der Programmierelektronik und der Spannungsüberwachung ist als Strukturmuster 40 in Fig. 1 zu erkennen.The external view of the base chip 10 shown in FIG. 1 shows the following structures:
The metallization surface 20 represents an electrode of a capacitively operating pressure sensor. The conductor track 21 forms the voltage supply to this surface. Such pressure sensors are known in microtechnology, e.g. B. from "The intelligent cardiac catheter" by Yiannos Manoli and Wilfried Mokwa, in electronics, issue 24/1991, pp. 94-100. A planar permanent magnet 31 generates a magnetic field which is required to adjust the movable valve piece 32 . Such micromechanical control valves are known in principle, for. B. from DE OS 39 14 031. The movable valve piece 32 is coated with conductor tracks. Current flow through these conductor tracks produces the force which moves the valve piece 32 and enables the liquid to flow into the drain channel 33 . Power is supplied to the valve piece 32 through the contact holes 34 . The microelectronically implemented circuit of the pressure regulator, the programming electronics and the voltage monitoring can be seen as structure pattern 40 in FIG. 1.

Im Schnittbild (Fig. 2) sind die metallische Leiterbahnebene 41 und die diffundierten p- und n-dotierten Zonen 42 im Halbleitermaterial zu unterscheiden. Auf den Kontaktierungspads 43 sind die Anschlußlitzen 50 befestigt, welche zu einem Steckverbinder 51 führen. Als eine Leiterbahnschleife 60 auf der Oberfläche des implantierte Gerät übertragen werden kann. Soll die Übertragung induktiv bei niedrigen Frequenzen erfolgen, so kann die Antenne 60 durch eine Oberflächenspule ersetzt werden. In Fig. 2 ist noch angedeutet, wie die elektrisch aktiven Elemente durch eine geeignete Beschichtung 17 dem Einfluß der in den Körperflüssigkeiten enthaltenen Elektrolyte entzogen werden. Das Übertragungsprinzip und der Aufbau extrakorporaler Programmiergeräte sind bekannt von verschiedenen Anwendungen, beispielsweise der Programmierung von Herzschrittmachern (US-Pat. 4,253,466), der Energie- und Signalversorgung von Cochlea-Implantaten (US-Pat. 4,441,210) sowie der Fernsteuerung von Hörgeräten (EP 0168895).In the sectional view ( FIG. 2), the metallic interconnect level 41 and the diffused p- and n-doped zones 42 in the semiconductor material can be distinguished. The connecting strands 50 , which lead to a plug connector 51 , are fastened on the contacting pads 43 . Can be transferred as a conductor loop 60 on the surface of the implanted device. If the transmission is to take place inductively at low frequencies, the antenna 60 can be replaced by a surface coil. In FIG. 2 it is also indicated how the electrically active elements are removed from the influence of the electrolytes contained in the body fluids by means of a suitable coating 17 . The transmission principle and the structure of extracorporeal programming devices are known from various applications, for example the programming of cardiac pacemakers (US Pat. 4,253,466), the energy and signal supply of cochlear implants (US Pat. 4,441,210) and the remote control of hearing aids (EP 0168895 ).

Fig. 3 zeigt beispielhaft, wie das Gerät an einer geeigneten Stelle des menschlichen Körpers implantiert werden kann. Das Gerät soll möglichst nahe der Einlaßöffnung 71 des Flüssigkeitszulaufschlauches 70 implantiert werden. Weil das Implantat infolge der Anwendung der Mikrostrukturtechnik sehr klein ausgeführt werden kann, ist eine Implantation beispielsweise nahe dem Mastoid 91 problemlos möglich. Dann ist der Unterschied zwischen dem zu regulierenden Liquordruck und dem vom Drucksensor 20, 21 gemessenen Flüssigkeitsdruck minimal, d. h. ohne medizinische Relevanz. Dies gilt dann für beliebige Körperlagen (stehend, liegend usw.) des Patienten. Damit ist es nicht mehr nötig, die Ventilfunktion der Körperhaltung des Patienten anzupassen, wie dies bei herkömmlichen Implantaten (z. B. gemäß DE OS 41 30 601 A1 oder DE OS 195 41 377 A1) erforderlich ist. Fig. 3 shows an example of how the device can be implanted at a suitable location of the human body. The device should be implanted as close as possible to the inlet opening 71 of the liquid supply hose 70 . Because the implant can be made very small due to the use of microstructure technology, an implantation near the mastoid 91, for example, is possible without problems. Then the difference between the cerebrospinal fluid pressure to be regulated and the fluid pressure measured by the pressure sensor 20 , 21 is minimal, ie without medical relevance. This then applies to any position of the patient's body (standing, lying, etc.). It is therefore no longer necessary to adapt the valve function to the patient's posture, as is required with conventional implants (for example in accordance with DE OS 41 30 601 A1 or DE OS 195 41 377 A1).

Andererseits wird es nach längerer Benutzung des Implantats erforderlich, die ebenfalls ins Körperinnere implantierte Spannungsversorgungsbatterie 53 zu erneuern.On the other hand, after prolonged use of the implant, it becomes necessary to replace the voltage supply battery 53 which is also implanted inside the body.

Der hierfür erforderliche Eingriff soll aber mit geringstmöglichem Risiko und minimaler Belastung des Patienten verbunden sein. Es ist deshalb zweckmäßig, die Batterie an einer leicht zugänglichen Stelle des Körpers direkt unter die Haut zu implantieren. Weil das mikrotechnisch realisierte Implantat nur wenig Energie verbraucht, ist es möglich, die Batterie auch relativ weit vom Implantat entfernt zu lokalisieren. In der Fig. 3 ist hierfür beispielhaft eine Stelle unterhalb des Schlüsselbeins gewählt worden.However, the intervention required for this should be associated with the lowest possible risk and minimal strain on the patient. It is therefore advisable to implant the battery directly under the skin in an easily accessible place on the body. Because the microtechnically implemented implant uses little energy, it is possible to locate the battery relatively far from the implant. In the Fig. 3 for this a job has been selected by way of example below the clavicle.

Mit Fäden, welche durch die Befestigunglöcher 11 hindurchgezogen werden, kann das Implantat auf geeignetem Stützgewebe fixiert werden. In der Fig. 3 ist das Implantat beispielhaft so orientiert, daß die Abdeckplatte 13 unter der Hautoberfläche zu liegen kommt. Das Implantat kann aber auch beliebig verdreht eingesetzt werden, je nach den chirurgischen Erfordernissen.The implant can be fixed on suitable supporting tissue with threads which are pulled through the fastening holes 11 . In Fig. 3, the implant is exemplarily oriented so that the cover plate 13 comes to rest under the skin surface. The implant can also be used twisted as required, depending on the surgical requirements.

Die Anschlußlitzen 50 werden durch einen schmalen Kunststoffsteg mit dem Flüssigkeitsablaufschlauch 72 verbunden, so daß bei der Implantation beide gemeinsam verlegt werden können. Sollen sie getrennt verlegt werden, so lassen sie sich durch einfaches Auseinanderziehen trennen. An geeigneter Stelle kann dann die Spannungsversorgungsbatterie 53 subkutan implantiert werden.The connecting strands 50 are connected to the liquid drain hose 72 by a narrow plastic web, so that both can be laid together during the implantation. If they are to be laid separately, they can be separated by simply pulling them apart. The voltage supply battery 53 can then be implanted subcutaneously at a suitable location.

In der Fig. 4 sind die Batterie 53, eine dieselbe hermetisch umschließende Kunststoffumhüllung 52 sowie ein Steckverbinder 51 als Detailansicht vergrößert dargestellt. Bevorzugt wird man eine langlebige Lithiumbatterie verwenden, um die Notwendigkeit von Batteriewechseln zu minimieren. Der Steckverbinder 51 ermöglicht das Auswechseln der Batterie 53, ohne daß dabei das eigentliche Liquordrainagesystem (10, 12, 13, 70, 72, 74) freigelegt werden muß. Die verschweißte Kunststoffumhüllung 52 hält die Körperflüssigkeiten von der Batterie 53 fern. Dadurch wird eine Entladung der Batterie über die in diesen Flüssigkeiten enthaltenen Elektrolyten vermieden.In FIG. 4, the battery 53, a same hermetically enclosing plastic sheath 52 and a connector 51 is increased as the detail view are shown. It is preferred to use a long-life lithium battery to minimize the need to change batteries. The connector 51 enables the battery 53 to be replaced without the actual CSF drainage system ( 10 , 12 , 13 , 70 , 72 , 74 ) having to be exposed. The welded plastic sheath 52 keeps the body fluids away from the battery 53 . This prevents the battery from being discharged via the electrolytes contained in these liquids.

Alternativ kann anstelle der Batterie eine Baugruppe eingesetzt werden, welche Energie aus den energiereichen organischen Verbindungen, die im arteriellen Blut enthalten sind, gewinnt, sobald die hierzu erforderlichen technischen Lösungen die Einsatzreife erreicht haben.Alternatively, an assembly can be used instead of the battery, which energy from the high-energy organic compounds contained in the arterial blood, wins as soon as the technical solutions required for this are ready for use to have.

Der Zulaufschlauch 71 wird mit dem Anschlußstutzen 14 verklebt, während der Ablaufschlauch 72 mit dem Stutzen 15 verklebt wird. Die Einlaßöffnung 71 muß in den Liquorräumen des Zerebrospinaltraktes lokalisiert sein, während für die Ausmündungsöffnung 73 des Ablaufschlauches 72 mehrere Lagen frei gewählt werden können. In der Fig. 3 ist beispielhaft eine Ausmündung im Bauchraum gezeigt. Es ist jedoch auch eine Liquorableitung in den rechten Herzvorhof möglich, wie oben bereits erwähnt wurde.The inlet hose 71 is glued to the connection piece 14 , while the outlet hose 72 is glued to the connection piece 15 . The inlet opening 71 must be located in the cerebrospinal tract cerebrospinal fluid spaces, while several positions can be freely selected for the outlet opening 73 of the drain hose 72 . A mouth in the abdominal cavity is shown by way of example in FIG. 3. However, liquid conduction into the right auricle is also possible, as already mentioned above.

In der Fig. 5 ist eine zweite vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätes gezeigt, bei der zusätzlich zu den bereits in der Fig. 2 dargestellten Komponenten eine mikromechanisch realisierte Pumpe eingebaut ist, bestehend aus dem Flügelrad 100 und den Elektroden 101. Solche Pumpen sind verschiedentlich bereits realisiert worden und z. B. in "Silicon micromechanics: sensors and actuators on a chip" von Roger T. Howe et al., in IEEE Spectrum, July 1990, S. 29-35, beschrieben. Das Flügelrad 100 kann ähnlich geformt werden wie in einer herkömmlichen Flügelradpumpe.In FIG. 5 is a second advantageous embodiment of the apparatus according to the invention is shown, to the already shown in FIG. 2 components a micromechanical pump is realized in the additionally installed, consisting of the impeller 100 and the electrodes 101. Such pumps have already been implemented in various ways and z. B. in "Silicon micromechanics: sensors and actuators on a chip" by Roger T. Howe et al., In IEEE Spectrum, July 1990, pp. 29-35. The impeller 100 can be shaped similarly to a conventional impeller pump.

Fig. 6 zeigt eine beispielhafte Form des Flügelrades. Es wird elektrostatisch oder magnetisch in Rotation versetzt. Hierzu dienen die Elektroden 101, die in Fig. 5 in der Schnittbilddarstellung zu sehen sind. Diese Pumpe dient zum kurzzeitigen Zurückpumpen von Flüssigkeit aus einem Ausgleichsgefäß 74, welches in den Flüssigkeitsablaufschlauch 72 eingefügt ist, wie dies die Fig. 3 beispielhaft zeigt. Dadurch werden Bindegewebszellen, welche die Einlaßöffnung 71 des Zulaufschlauches 70 verstopfen oder die dichte Schließung des Ventils 32 behindern, gelöst und in den Zerebrospinalraum zurückgespült. Dort sinken sie nach unten und unterliegen dem natürlichen Abbauprozeß. Die durch das Zurückpumpen in den Zerebrospinalraum sich ergebende Druckerhöhung kann durch den Drucksensor (20, 21, 22) überwacht werden. Dauert sie nur kurze Zeit, so nehmen die Strukturen des Zentralnervensystems keinen Schaden. Falls der Liquordruck bis unter die Untergrenze des Bereichs normaler Werte abgesunken ist und schnell wieder erhöht werden soll, kann die Pumpe (100, 101) auch hierfür verwendet werden. Während der normalen Funktionsweise des Gerätes bleibt die Pumpe ausgeschaltet, das Flügelrad 100 steht still. Wenn beiderseits des Flügelrades 100 ein freier Durchflußkanal von je ca. 1 mm² Querschnitt freigehalten wird, stellt das stillstehende Flügelrad kein zu berücksichtigendes Abflußhindernis dar. Soll die Leistungsfähigkeit der Pumpe optimiert werden, ist es zweckmäßig, eine allseitig gut eingedichtete Pumpe zu realisieren und in einen zum Ventil 32 parallelen Flüssigkeitskanal einzubauen. Wegen der äußerst dünnen Spalte sind spezielle Dichtungsmaßnahmen und -materialien in der Mikrostrukturtechnik zumeist nicht erforderlich. Fig. 6 shows an exemplary form of the impeller. It is rotated electrostatically or magnetically. The electrodes 101 , which can be seen in the sectional view in FIG. 5, are used for this purpose. This pump serves for the brief pumping back of liquid from a compensating vessel 74 , which is inserted into the liquid drain hose 72 , as shown by way of example in FIG. 3. As a result, connective tissue cells which block the inlet opening 71 of the inflow tube 70 or hinder the tight closure of the valve 32 are loosened and flushed back into the cerebrospinal space. There they sink down and are subject to the natural degradation process. The pressure increase ( 20 , 21 , 22 ) resulting from the pumping back into the cerebrospinal space can be monitored. If it lasts only a short time, the structures of the central nervous system are not damaged. If the cerebrospinal fluid pressure has dropped below the lower limit of the range of normal values and is to be increased again quickly, the pump ( 100 , 101 ) can also be used for this. During the normal functioning of the device, the pump remains switched off, the impeller 100 stands still. If on both sides of the impeller 100 a free flow channel of approx. 1 mm ² cross section is kept free, the stationary impeller does not represent a drainage obstacle to be considered. If the performance of the pump is to be optimized, it is expedient to implement a pump that is well sealed on all sides and in to install a liquid channel parallel to the valve 32 . Because of the extremely thin gaps, special sealing measures and materials are usually not required in microstructure technology.

Das Ausgleichsgefäß 74 ist erforderlich, um das versehentliche Zurückpumpen von Flüssigkeit aus dem Raum jenseits der Auslaßöffnung 73 in den Zerebrospinalraum zu verhindern. Das Gefäß 74 muß demnach mindestens eine elastisch leicht verformbare Wand und ausgangsseitig ein Rückschlagventil enthalten. Dieses Rückschlagventil verhindert einen Rückfluß von Flüssigkeit in aufsteigender Richtung im Ablaufschlauch 72 unterhalb des Ausgleichsgefäßes 74. Beim Zurückpumpen wird Flüssigkeit somit nur aus dem Ausgleichsgefäß 74 entnommen. Durch den auf die elastische Wandung dieses Gefäßes 74 einwirkenden Druck (die Summe aus äußerem Luftdruck und Flüssigkeitsdruck im Gewebe) verkleinert sich dabei dessen Innenvolumen. Derartige Ausgleichsgefäße sind vorbekannt, z. B. aus dem US-Pat. 5,387,188, und können hier in dieser vorbekannten Form eingesetzt werden.The expansion tank 74 is required to prevent the accidental pumping back of liquid from the space beyond the outlet opening 73 into the cerebrospinal space. The vessel 74 must accordingly contain at least one elastically easily deformable wall and a check valve on the outlet side. This check valve prevents backflow of liquid in the ascending direction in the drain hose 72 below the expansion tank 74 . When pumping back, liquid is thus only removed from the expansion tank 74 . The pressure acting on the elastic wall of this vessel 74 (the sum of the external air pressure and fluid pressure in the tissue) reduces its internal volume. Such expansion vessels are previously known, for. B. from US Pat. 5,387,188, and can be used here in this previously known form.

Claims

1. Device for normalizing the CSF outflow from the human skull in the form of a small implant which can be implanted subcutaneously or deeper in the course of a CSF drainage tube and has a liquid channel leading into the interior of the skull, characterized in that it has a plurality of interconnected semiconductors or insulator chips, which by doping, Etching, metal deposition and bonding process steps of the microstructure technology have been processed such that the device has a pressure sensor in the fluid channel for generating an electrical voltage or electric current proportional to the intracranial pressure, an electrically or magnetically actuable flow regulating valve in the fluid channel for controlling the flow resistance for the liquor and contains an electronic control circuit, the control circuit from the electrical voltage or current generated by the pressure sensor control signals for the flow -Regelventil is generated such that predetermined by the action of these control signals to the flow control valve of the intracranial pressure on a, by a extrakranielles programming device and at any time kept modifiable setpoint.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a liquid pump in Liquid channel for active pressure increase and for dissolving runoff Tissue growths or other biological material in and on the fluid channel is provided and the control circuit from the electrical generated by the pressure sensor Voltage or current control signals for the flow control valve and the Liquid pump generated in such a way that by the action of these control signals on the flow control valve and / or the fluid pump the internal skull pressure one specified by an extracranial or extracorporeal programming device and the changeable setpoint is maintained at any time.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the pressure sensor, the flow Control valve, the liquid pump and the control circuit completely or partially Silicon exist.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized in that the control circuit includes scanning analog or digital components.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the operation of the Control circuit and the desired value of the internal skull pressure by programming as desired are often changeable.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the control circuit in electrical, is programmable magnetically or optically.

7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the control circuit thereby It is programmable that several software programs can be stored and activated individually are.

8. Apparatus according to claim 5, characterized in that the control circuit thereby It is programmable that a suitable one outside the human body programming device located the control circuit on electrical, magnetic or optically influenced wirelessly.

9. Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that this electrical energy from a subcutaneously or deeper replaceable battery via flexible Wires can be fed.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that its battery as an accumulator is formed and by the wireless action of an extracorporeal charger is rechargeable.

11. Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that it contains an assembly, which is connected to a blood vessel and the kinetic or converts biochemical energy into electrical energy.

12. Apparatus according to claim 1 to 8, characterized in that it contains an assembly, which converts body heat into electrical energy.

13. Apparatus according to claim 8, characterized in that by electrical, magnetic or optical influence of an extracorporeal programming device the functionality of the implanted device can be checked at any time and a deteriorating performance its energy supply is recognizable at an early stage.

14. Apparatus according to claim 1 to 12, characterized in that the easing of Efficiency of the power supply of the device from the control circuit itself recognizable and this information to a wearable by the patient in clothing Warning device is electrically, magnetically, electromagnetically or optically transmissible.

15. Apparatus according to claim 14, characterized in that the warning device in a mobile phone device, a radio receiver, a wristwatch, a pocket watch, a Walkman Recorder, a hearing aid or a key chain can be integrated.

16. Apparatus according to claim 1 to 12, characterized in that the easing of Efficiency of the power supply of the device from the control circuit itself recognizable and by triggering a vibration of one connected to the implant or separately implanted magnetic or piezoelectric vibrator to the patient is communicable.

17. Apparatus according to claim 14 or 16, characterized in that the warning signal which indicates the deterioration in the efficiency of the energy supply by one extracorporeal programming device can be triggered arbitrarily, thereby reducing perception this signal can be trained by the patient at any time.

18. Apparatus according to claim 1 to 14, characterized in that an inlet connector on the device is provided, on which a plastic cannula is attached, the ins at a suitable point The inside of the skull protrudes.

19. Apparatus according to claim 18, characterized in that the liquid pump by a suitable signal from an extracorporeal programming device can be induced to do so can, for a short time, a strong one, directed into the interior of the cerebrospinal space Generate fluid flow, causing drainage-inhibiting tissue proliferation or other biological material can be flushed away from the inflow opening of the cannula.

20. Apparatus according to claim 19, characterized in that for pumping back required energy can be delivered wirelessly from an external programming device.