(57)【要約】  可変コンデンサー、可変コンデンサーおよびインダクターを含む微細加工された移植可能な圧力センサー、並びに関連する圧力測定および移植方法である。インダクターは固定のインダクタンスまたは可変のインダクタンスを有していてよい。可変コンデンサーおよび圧力センサーは、基板上に置かれチャンバーを規定する柔軟性のある部材を含む。コンデンサー要素は柔軟性のある部材から間接的に延びる。柔軟性のある部材の外表面にかけられる十分な流圧により、柔軟性のある部材は動きかつ変形し、これにより静電容量および／またはインダクタンスが変化する。結果として得られる共鳴周波数またはインピーダンスの変化を検出することができ、圧力、例えば、眼内圧を決定することができる。【選択図】  図２
2010503220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細加工された移植可能な圧力センサーの可変コンデンサーであって、
複数のチャネルを規定する基板と；
基板上の第１および第２の縁と、前記第１の縁および第２の縁の間に延び前記基板の上に持ち上げられた中央部分とを有し、前記基板と中央部分との間にチャンバーを規定する、柔軟性のある部材と；
前記柔軟性のある部材から間接的に延びる複数のコンデンサー要素であって、それぞれのチャネル内で前記柔軟性のある部材の外表面上の流圧の変化に応じて可動であり、静電容量が複数のコンデンサー要素と前記基板との重なり合う面積の変化に応じて変化するコンデンサー要素と、を含む可変コンデンサー。
【請求項２】
前記中央部分が、前記中央部分の外表面上の流圧が内部チャンバー圧力を超える場合に、弛緩した形状から変形した形状へと変形可能であり、それによって複数のコンデンサー要素がそれぞれのチャネル内でより深く下がり、それによって重なり合う面積および静電容量が増加する、請求項１記載の可変コンデンサー。
【請求項３】
前記中央部分が弾性的で、前記中央部分の外表面上の流圧が内部チャンバー圧力より小さい場合に、変形した形状から弛緩した形状に戻り、それによって複数のコンデンサー要素がそれぞれのチャネル内でより浅い深さへと持ち上がり、それによって重なり合う面積および静電容量が減少する、請求項１記載の可変コンデンサー。
【請求項４】
前記柔軟性のある部材がポリマーからなる、請求項１記載の可変コンデンサー。
【請求項５】
前記複数のチャネルが第１の櫛形構造を規定し、前記複数のコンデンサー要素が第２の櫛形構造を規定する、請求項１記載の可変コンデンサー。
【請求項６】
前記中央部分の柔軟性が前記中央部分の幅にわたって変化し、ここで、前記中央部分の非線形変形により、前記複数のコンデンサー要素がそれぞれのチャネル内で前記基板の上面により規定される平面と垂直な方向に動く、請求項１記載の可変コンデンサー。
【請求項７】
前記複数のコンデンサー要素を備えたクロスバーと；前記柔軟性のある部材および前記クロスバーの間に延びる中間部材とを更に含む、請求項１記載の可変コンデンサー。
【請求項８】
前記チャンバーが、前記柔軟性のある部材、前記クロスバーおよび前記中間部材により規定される、請求項７記載の可変コンデンサー。
【請求項９】
前記中間部材および１つ以上のコンデンサー要素が共通の垂直面内に存在し、そして、１つ以上のコンデンサー要素が、前記中間部材により規定される垂直平面と離れてかつ平行である垂直平面内に存在する、請求項７記載の可変コンデンサー。
【請求項１０】
微細加工された移植可能な圧力センサーであって、
複数のチャネルを規定する基板と、基板に設けられた第１の縁および第２の縁並びに前記第１の縁および第２の縁の間に延びる中央部分を備えた柔軟性のある部材とを具え、前記中央部分は前記基板の上に持ち上がっており、チャンバーが前記基板および前記中央部分の間に規定されており、前記柔軟性のある部材から間接的に延びる複数のコンデンサー要素を含む可変コンデンサーを具え、前記複数のコンデンサー要素は前記柔軟性のある部材の外表面上の流圧の変化に応じてそれぞれのチャネル内で可動であり、静電容量は前記複数のコンデンサー要素および前記基板の重なりあう面積の変化に応じて変化し；さらに
前記可変コンデンサーと電気的に接続されたインダクターを含み、
前記可変コンデンサーおよび前記インダクターを含む電気回路が、前記柔軟性のある部材の外表面上の流圧の変化に応じて、検出可能な共振周波数シフトを生成するように構成されている、圧力センサー。
【請求項１１】
前記可変コンデンサーおよび前記インダクターが、約１−５０ｍｍＨＧの範囲の流圧内で約１ｍｍＨｇの感度で流圧変化を検出するように構成されている、請求項１０記載の圧力センサー。
【請求項１２】
前記インダクターが固定のインダクタンスを有する、請求項１０記載の圧力センサー。
【請求項１３】
前記インダクターが、前記可変コンデンサーの周りに位置する積み重なったインダクター要素を含み、前記積み重なったインダクター要素はポリマー材料により互いに分離されている、請求項１２記載の圧力センサー。
【請求項１４】
前記インダクターが、前記基板全体にわたって延びている金属元素を含む、請求項１２記載の圧力センサー。
【請求項１５】
前記インダクターが、前記可変コンデンサーの周りに位置するリング状インダクター要素を含む、請求項１２記載の圧力センサー。
【請求項１６】
前記可変コンデンサーおよび前記インダクターが、ニードルを介する眼内移植用に構成されている、請求項１２記載の圧力センサー。
【請求項１７】
前記可変コンデンサーが、前記ニードル内に位置する場合は圧縮された形状をとり、かつ前記ニードルから展開された場合は前記圧縮された形状とは異なる拡大された形状をとることが可能である、請求項１６記載の圧力センサー。
【請求項１８】
微細加工された移植可能な圧力センサーであって、
基板と；
前記基板の上に配置された柔軟性のある部材と、前記基板と前記柔軟性のある部材の間に規定されるチャンバーと；
可変コンデンサーと；
前記可変コンデンサーと電気的に接続された可変インダクターとを具え、
前記柔軟性のある部材が前記可変コンデンサーの部品および前記可変インダクターの部品を担持し、前記柔軟性のある部材が前記柔軟性のある部材の外表面上の流圧変化に応じて可動であり、静電容量およびインダクタンスを変化させる、圧力センサー。
【請求項１９】
前記柔軟性のある部材が、前記柔軟性のある部材の外表面上の流圧が内部チャンバー圧力を超える場合に、弛緩した形状から変形した形状に変形可能であり、これにより前記柔軟性のある部材を下げて静電容量およびインダクタンスを減少させる、請求項１８記載の可変コンデンサー。
【請求項２０】
前記中央部分が弾性的で、前記柔軟性のある部材の外表面上の流圧が内部チャンバー圧力より小さい場合に、変形した形状から弛緩した形状へと戻り、これにより前記柔軟性のある部材が持ち上がり静電容量およびインダクタンスが増大する、請求項１８記載の可変コンデンサー。
【請求項２１】
患者の眼内の治療部位に眼内圧力センサーを移植する方法であって、
ニードルを前記眼に挿入するステップと；
前記ニードルを介して可変コンデンサーおよびインダクターを備えた眼内圧力センサーを送達するステップと；
前記眼内の前記治療部位で前記ニードルから展開される前記眼内圧力センサーを移植するステップと、を含む方法。
【請求項２２】
前記圧力センサーの移植が縫合なしに行われる、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
前記インダクターが、前記ニードルを介した前記眼内圧力センサーの送達の間圧縮された形状または巻かれた形状を有し、前記眼内圧力センサーが前記ニードルから展開された後拡大された形状を有する、請求項２１記載の方法。
【請求項２４】
前記ニードルが２０−２５ゲージニードルである、請求項２１記載の方法。
【請求項２５】
眼内圧を測定する方法であって、
外部機器を用いて信号を発生させるステップと；
前記発生させた信号により、眼内に移植された圧力センサーに通電するステップとを具え、前記圧力センサーは、インダクター並びに柔軟性のある部材および前記柔軟性のある部材から間接的に延びかつ前記柔軟性のある部材上の流圧の変化に応じて基板内で規定されるチャネル内で可動であるコンデンサー要素を有した可変コンデンサーを具え、静電容量が前記複数のコンデンサー要素および前記基板の重なりある面積の変化に応じて変化し；
前記外部機器により発生させた信号と前記圧力センサーの間の相互作用を測定するステップと；
前記測定された相互作用に基づく眼内圧を決定するステップとを具える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第１１９条に基づき、その内容が参照により本明細書にあたかも完全に記載されているように組み込まれる２００６年８月２９日に出願された米国仮出願第６０／８４１，１１３号に対する優先権を主張する。
【０００２】
連邦政府支援の研究に関する声明
米国政府は、全米科学財団により授与された承認番号EEC-0310723に準拠した本発明の特定の権利を有している。
【０００３】
本発明の分野は、圧力センサーに関し、より具体的には、眼内圧のモニタリングを含む生物学的応用に用いられる微細加工された移植可能な圧力センサーに関する。
【背景技術】
【０００４】
圧力センサー装置は、生物医学的応用において、種々の生理学的状態を調べるために用いられている。一つの公知の用途としては、例えば緑内障の治療に関連して、眼内圧をモニタリングすることが挙げられる。緑内障は何百万人もの人々が冒されるよく知られている眼疾患である。この疾患に罹患した人は治療を生涯必要とする。この疾患により視野欠損が引き起こされ、治療せずに放置すると、視野を永久的に喪失する可能性があり、この疾患は米国その他で失明の一番の原因である。
【０００５】
緑内障のはっきりした原因は知られていないが、視神経乳頭および網膜の神経線維内の病変により特徴づけられる。この疾患の進展が、眼内圧の上昇を含む種々の要因に起因する可能性があることが、研究で示唆されている。正常な眼内圧は典型的には約１０〜約２１ｍｍＨｇの範囲であり、例えば、約１５ｍｍＨｇである。眼内圧がより低いレベルであっても緑内障は存在し得るが、緑内障を罹患した患者の眼の眼内圧は、２１ｍｍを超えることが多い。眼内圧の上昇は、徐々に視神経を損傷させる原因であると考えられており、これが視野に盲点を引き起こす原因となり得る。全視神経が損傷を受けた場合全盲となり得る。
【０００６】
眼内圧を測定する１つの公知の方法は、眼の外側から眼内圧の値が得られる外部圧力測定装置を用いることである。１つの公知の圧力測定装置は眼圧計として知られており、眼圧計は、眼の外部変形を測定し、その測定値を眼内圧を関連付ける。しかし、このような外部測定装置は、眼自体の内側ではなく外部環境で操作されるため、所望のレベルの正確さが得られない場合がある。更に、このような装置では、眼内圧を測定するたびに眼圧計を用いるため眼内圧の継続的モニタリングが提供されず、それ故、非継続的な眼内圧のモニタリングが提供される。
【０００７】
眼内圧に関連する電気的パラメータを測定するために眼にセンサーを移植し、そして、テレメトリを用いて電気的パラメータ測定値を得て、この電気的パラメータを眼内圧と関連付けることも公知である。１つの公知のシステムにおいては、外部装置により信号を発生させ、これにより生体内の眼内圧力センサーを無線で通電させる。生体内センサーにより発生した応答を測定し眼内圧と相関させる。
【０００８】
例えば、図１を参照すると、公知の眼内テレメトリシステム１０には、外部システム２０、および内部または移植された眼内検出回路３０が含まれる。この外部装置２０には、励起回路２１および測定装置２２が含まれる。検出回路３０は、典型的には抵抗器（Ｒｓｅｎｓｏｒ）３３およびインダクター（Ｌｓｅｎｓｏｒ）３４およびコンデンサー（Ｃｓｅｎｓｏｒ）３５が含まれる。コンデンサー３５は、コンデンサー３５に加わった眼内圧に応じて変化するように構成され得る。
【０００９】
励起回路２１は、典型的にはインダクター（Ｌ）２４を含む。使用中、励起回路２０によりエネルギーが発生され、このエネルギーがインダクター２４、３４間の誘導結合により検出回路３０に送られ、これにより検出回路３０が通電される。その結果得られた検出回路３０の応答（例えば、共鳴周波数またはインピーダンス）は、測定装置２２により測定され、眼内圧と相関させる。
【００１０】
移植された検出回路３０は、実質的にＲＬＣ共振回路である。回路３０の共鳴周波数およびＱ因子は、共鳴周波数（ｆ）＝１／（２π√（ＬＣ））；およびQ因子＝１／Ｒ（√（Ｌ／Ｃ））で与えられる、抵抗、静電容量およびインダクタンスパラメータにより決定される。静電容量の変化により、移植されたセンサー回路３０の共鳴周波数のシフトが引き起こされ、外部測定装置２２によりこれを無線で測定することができる。このような眼内移植およびテレメトリシステムの例が、Abitaらに付与された米国特許第６，５７９，２３５号、Backlundらによる"Passive Silicon Transensor Intended for Biomedical, Remote Pressure Monitoring"、Rosengrenらによる"A system for wireless intra-ocular pressure measurements using a silicon micromachined sensor"、およびRosengrenらによる"A system for passive implantable pressure sensors"に記載されている。
【００１１】
眼内圧力センサーに用いられる、ある公知のコンデンサーは、ＭＥＭＳ技術を用いて加工され、膜、平底およびチャンバーを含む。このコンデンサーは、無線テレメトリ接続を介して圧力をモニタリングするための移植可能な圧力センサーの一部である。圧力センサーに用いられる別の公知のコンデンサー装置は、櫛歯駆動（comb-drive）コンデンサーユニットと称される。１つの公知のコンデンサーユニットが、Duck-Bong SeoらによるDesign and Simulation of a MEMS-Based Comb-Drive Pressure Sensor for Pediatric Post-Operative Monitoring Applicationsに記載されている。Seoらは、手術後右心の圧力をモニタリングすることに関連して、無線テレメトリ接続により圧力をモニタリングするための、移植可能なＭＥＭＳ系圧力センサーを記載している。Seoらは、平膜および櫛歯駆動を示し、重なり合う面積の変化が装置の静電容量を変化させることを説明し、櫛歯駆動センサーについて、膜が曲げられたり他の変形を受けないことを説明した。
【００１２】
公知のセンサー装置およびテレメトリシステムにより、公知の外部圧力測定装置に対していくらかの改善がなされる場合があるが、改善の余地があり得る。例えば、ある公知のセンサー装置は、性能、生体適合性、パッケージおよび／またはサイズの課題を提示する。また、ある公知の装置は、種々の生物医学的応用に適した感度および検出範囲が不足している。更に、ある公知の装置ではウェハーボンディング技術が用いられ、この技術は典型的には追加の加工時間が必要とされ、より大きくより厚みのある装置となってしまう。加えて、ボンディングでは、例えば、正確な部品配列要求のため、収率が減少することがよくある。従って、ウェハーボンディングを用いて加工した装置は望ましくない。また、ある公知の装置は、大規模な商業加工に適さない場合もある。加えて、移植されたセンサー回路のインダクター要素の改善により、より効率的なセンサー回路が提供され、より正確な眼内圧測定が可能となり得る。また、公知の装置では、そのサイズがより大きいため、センサー装置の移植のためにより大きな切開または刃を必要とする場合がある。このような切開は望ましくない。更に、ある公知の移植物では、眼に移植された状態を維持するために縫合が必要とされるが、これも望ましくない。
【００１３】
従って、公知の微細加工技術およびＭＥＭＳ技術を用いて加工することのできる移植可能なセンサー装置を獲得することが望ましいであろう。また、刃を用いた大きな切開によるものではなくむしろニードルにより送達可能なように、大きさの十分小さいまたは小型の移植可能なセンサー装置を獲得することが望ましいであろう。また、縫合を必要とせずかつ眼の種々の部位に移植可能なセンサー装置を獲得することが望ましいであろう。更に、感度、ダイナミックレンジおよび精度の向上のため、改善されたコンデンサーおよびインダクター部品を備えた、生体適合性で移植可能な微細加工されたセンサー装置を獲得することが望ましいであろう。また、このようなセンサー装置を用いてテレメトリにより眼内圧を継続的にかつ受動的にモニタリングすることが望ましいであろう。このような性能により、圧力依存性身体状態および疾患についての生物医学的応用が推進されるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第６，５７９，２３５号
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】"Design and Simulation of a MEMS-Based Comb-Drive Pressure Sensor for Pediatric Post- Operative Monitoring Applications," by Duck-Bong Seo et al.
【非特許文献２】"Passive Silicon Transensor Intended for Biomedical, Remote Pressure Monitoring," by Backlund et al.
【非特許文献３】"A system for wireless intra-ocular pressure measurements using a silicon micromachined sensor," by Rosengren et al.
【非特許文献４】"A system for passive implantable pressure sensors" by Rosengren et al.
【発明の概要】
【００１６】
一実施形態によれば、微細加工された移植可能な圧力センサーの可変コンデンサーには、基板、この基板上に置かれた縁を有する柔軟性のある部材、および複数のコンデンサー要素が含まれる。前記基板は複数のチャネルを規定する。柔軟性のある部材は基板の上に持ち上がった中央部分を含み、これにより、基板と中央部分の間にチャンバーが規定される。コンデンサー要素は、柔軟性のある部材から間接的に延びる。コンデンサーは、流圧の変化により柔軟性のある部材、例えば中央部分、の変形が引き起こされ、これによりコンデンサー要素がそれぞれのチャネル内を動くように、構成される。その結果、静電容量は、コンデンサー要素と基板の重なり合う面積の変化により変化する。
【００１７】
別の実施形態によれば、微細加工された移植可能な圧力センサーには、可変コンデンサーおよびインダクターが含まれる。可変コンデンサーおよびインダクターは、お互い電気的に接続されている。可変コンデンサーは基板、柔軟性のある部材および複数のコンデンサー要素を含む。基板は複数のチャネルを規定し、柔軟性のある部材の縁は基板上にある。柔軟性のある部材の中央部分は基板の上に持ち上がっており、これによりチャンバーが規定される。コンデンサー要素は柔軟性のある部材から間接的に延びている。中央部分の流圧の変化により中央部分が動き、これによりコンデンサー要素がそれぞれのチャネル内を動き、コンデンサー要素と基板の重なり合う面積の変化に応じて静電容量が変化する。可変コンデンサーおよびインダクターを含む電気回路は、柔軟性のある部材の外表面上の流圧の変化に応じて、検出可能な共鳴周波数を発生することが可能である。
【００１８】
別の実施形態は、基板、基板上に置かれた柔軟性のある部材、可変コンデンサーおよび可変インダクターを含む微細加工された移植可能な圧力センサーに向けられている。基板と柔軟性のある部材の間にチャンバーが規定され、可変コンデンサーおよび可変インダクターは互いに電気的に接続されている。柔軟性のある部材は可変コンデンサーの部品を備え、また可変インダクターの部品も備える。この構成により、柔軟性のある部材の外表面上の流圧の変化に応じて動くことが可能であり、これにより静電容量およびインダクタンスが変化する。
【００１９】
更に別の実施形態は、患者の眼の治療部位に眼内圧力センサーを移植する方法に向けられている。この方法には、眼にニードルを挿入すること、ニードルを介して可変コンデンサーおよびインダクターを有した眼内圧力センサーを送達すること、および眼の治療部位でニードルから展開された眼内圧力センサーを移植することが含まれる。
【００２０】
別の実施形態は、眼内圧を計測する方法に向けられている。この方法には、外部装置により信号を発生し、発生した信号により眼内に移植された圧力センサーを通電することが含まれる。この圧力センサーは、インダクター、並びに、柔軟性のある部材および柔軟性のある部材から間接的に延び基板内に規定されるチャネル内で可動なコンデンサー要素を含む可変コンデンサーを含む。この方法には、外部装置により発生した信号と圧力センサーとの間の相互作用を計測し、測定された相互作用に基づき眼内圧を決定することが含まれる。
【００２１】
１つ以上の実施形態において、コンデンサー要素は、間接接続により、例えば、中間部材およびクロスバー若しくはクロス部材を含む間接接続子により、柔軟性のある部材から間接的に延びる。コンデンサー要素はクロスバーまたはクロス部材により備えられ、クロスバーまたはクロス部材は、柔軟性のある部材とクロスバーまたはクロス部材との間に延びる中間部材から延びる。従って、チャネル内で動くコンデンサー要素は、柔軟性のある部材から直接延びていない。１つ以上の実施形態において、柔軟性のある部材の中央部分は、例えばボウル様形状になるために、非線形に変形し、一方、中間部材／クロスバー構成により、コンデンサー要素が、それぞれのチャネル内で、基板の上面によって規定される平面と垂直な方向に依然として可動であることが可能となる。中間部材および少なくとも一つのコンデンサー要素が、共通の垂直平面内に位置することが可能であり、少なくとも１つのコンデンサー要素は、中間部材により規定される垂直平面から離れ、かつ平行な垂直平面内に位置することが可能である。
【００２２】
１つ以上の実施形態において、柔軟性のある部材の中央部分は柔軟性があり、弾性的であり（例えば、パリレンからなる）、その結果、柔軟性のある部材の動作または変形によりコンデンサー要素と基板の重なり合う面積が変化し、それにより静電容量が変化する。基板内のチャネルおよびコンデンサー要素により、嵌め合わせ櫛形構造が形成され得る。
【００２３】
１つ以上の実施形態において、可変コンデンサーおよびインダクター部品は、約１−５０ｍｍＨgの流圧範囲内で約１ｍｍＨgの感度で流圧変化を検出するように構成されている。
【００２４】
１つ以上の実施形態において、インダクターは静止状態でよく、固定インダクタンスを有してよく、可変コンデンサーを取り囲む積み重ねられた絶縁されたインダクター要素により形成されていてよい。インダクター部品は基板全体にわたって延びてよく、または基板にわたって部分的に延びてよく、若しくは基板上に置かれてもよい。インダクターはリングの形状であってもよく、このリングはニードル、例えば、２０−２５ゲージニードルを介して送達するためにつぶれた構成または圧縮された構成であってよく、治療部位に送達された時に拡大されてよい。実施形態により、縫合が不要な移植をも提供される。
【００２５】
以下で図面を参照するが、等しい参照番号は、以下の図面の簡単な説明を通じて、それに対応した部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、眼内圧をモニタリングするための公知のテレメトリシステムを例示したものである。
【図２】図２は、一実施形態に従って構築された微細加工された移植可能な圧力センサーの可変コンデンサーの透視断面図である。
【図３】図３は、柔軟性のある部材が、外部流圧が内部チャンバー圧力より小さい場合に、初期状態または弛緩した状態である、図２に示された可変コンデンサーの断面図である。
【図４】図４は、柔軟性のある部材が、外部流圧が内部チャンバー圧力よりも大きい場合に、圧縮された状態または変形した状態である図２に示される可変コンデンサーの断面図である。
【図５】図５は、基板内に形成されたチャネル、および柔軟性のある部材から延び、チャネル内で可動であり、これにより重なり合う面積および静電容量を変化させるコンデンサー要素を更に例示したものである。
【図６】図６は、図２〜図５に示されるコンデンサー構成によって達成される）、重なり合う面積と静電容量の変化との関係を示したグラフである。
【図７】図７は、基板およびチャネル内の第一の深さにある容量要素の部分断面図であり、図６の重なり合う面積Ａ１に対応する。
【図８】図８は、基板およびチャネル内でより深い第二の深さにある容量要素の部分断面図であり、図６の重なり合う面積Ａ２に対応する。
【図９】図９は、基板およびチャネル内でより深い第三の深さにある容量要素の部分断面図であり、図６の重なり合う面積Ａ３に対応する。
【図１０】図１０は、静電容量と圧力の変化の関係、および図２〜図５に示されるコンデンサー構成により達成される測定感度を示すグラフである。
【図１１】図１１は、一実施形態に記載の集積された金属線を有した、移植可能な圧力センサーのランプインダクターの斜視図である。
【図１２】図１２は、別の実施形態に従う絶縁材料により分離された、積み重なった金属層を有するように構築されたランプインダクターの斜視断面図である。
【図１３】図１３は、金属元素が別の実施形態記載の基板の間にわたって形成されて、または基板内に埋め込まれて有するように構築されたランプインダクターの斜視断面図である。
【図１４】図１４は、基板の間わたって形成されてまたは基板内に埋め込まれ金属元素を有するランプインダクター、および、更なる実施形態記載の、折り重ね可能なまたは巻くことの可能なインダクターシートまたはインダクターリングの斜視図である。
【図１５】図１５は、一実施形態に記載の図１４に示されるインダクターの折り重ね可能なまたは巻くことの可能なインダクターシートまたはインダクターリングの構造を更に例示したものである。
【図１６ａ】図１６ａは、可変コンデンサー、および基板から延びる金属線によってインダクター要素が形成されているインダクターを有した移植可能な圧力センサーの加工方法の一実施形態を例示する流れ図である。
【図１６ｂ】図１６ｂは、可変コンデンサー、および、図１６Ａに示されるプロセス工程を用いて加工することのできる可変インダクターを有した、代わりのセンサー構成を例示したものである。
【図１７】図１７は、実施形態に従って構築され、図２−４に示される可変コンデンサーおよび図１２−１５に示される異なるランプインダクター構成を有した、微細加工された圧力センサーの期待される電気的パラメータを要約した表である。
【図１８】図１８は、別の実施形態記載の可変コンデンサー、ランプインダクターおよび固体基板を含む、微細加工された移植可能な圧力センサーの透視断面図である。
【図１９】図１９は、図１８に示され、複数の金属層を含むランプインダクターを有した圧力センサーの別の構成の断面図である。
【図２０】図２０は、可変コンデンサー、および別の実施形態に従って構築されたランプインダクターを有した微細加工された移植可能な圧力センサーの断面図である。
【図２１】図２１は、図２０に示されるように構築された移植可能な圧力センサーの加工方法の一実施形態を例示する流れ図である。
【図２２】図２２は、基板の裏側に凹んだ窪みを有した、移植可能な圧力センサーの加工方法の別の実施形態を例示した流れ図である。
【図２３】図２３は、可変コンデンサー、および更なる実施形態記載の可変インダクターを有した微細加工された移植可能な圧力センサーの断面図である。
【図２４】図２４は、可変コンデンサー、および別の実施形態に記載の可変コンデンサーを有した、微細加工された移植可能な圧力センサーの断面図である。
【図２５】図２５は、可変コンデンサー、可変インダクターおよび凹んだ窪みを有した移植可能な圧力センサーの加工方法の一実施形態を例示した流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
ある実施形態は、種々の生物医学的応用に用いられる、微細加工された移植可能な圧力センサーの部品である可変コンデンサーに向けられている。実施形態に従って構築された可変コンデンサーには、そこに規定された溝またはチャネルを有した基板、並びに柔軟性のある部材が含まれる。この柔軟性のある部材の一部が基板の上に持ち上がっている。コンデンサー要素は柔軟性のある部材から間接的に延び、チャネル内で共に同時に可動であり、これにより、基板とコンデンサー要素の重なり合う面積の変化の結果として静電容量が変化する。ある別の実施形態は、微細加工された移植可能な圧力センサー、並びに可変コンデンサーおよびインダクターの構成に向けられている。インダクターは固定または可変のインダクタンスを有し得る。インダクターは、固定若しくは静止、または、例えば、可変コンデンサーの部品と共に可動であってもよい。ある他の実施形態は、共通の柔軟性のある部材によって備えられたまたは共通の柔軟性のある部材中に埋め込まれた可変コンデンサーおよび可変インダクターを有した微細加工されたセンサーに向けられている。ある実施形態は、表面微細加工およびＭＥＭＳ技術を用いた移植可能な圧力センサーの加工方法に向けられている。
【００２８】
実施形態により、公知の微細加工技術およびＭＥＭＳ技術を用いて加工可能であり、ニードルを介して送達され、縫合を必要とせず種々の部位に移植可能であるような小型の、移植可能な圧力センサーが有利に提供される。また、実施形態により、例えば、動脈瘤および脳を含む他の生物医学的応用における、向上した精度、向上した感度、および強化された使用範囲を備えた、可変コンデンサーとランプ／可変インダクターとを有した生体適合性圧力センサー、ならびに、テレメトリを用いた眼内圧の受動モニタリングを含む種々の生物医学的応用も有利に提供される。
【００２９】
図２〜図１０は、生物医学的応用に用いられる微細加工された移植可能な圧力センサーの可変コンデンサーの実施形態を例示する。この可変コンデンサーは、その一部が基板の上に持ち上がっている柔軟性のある部材、および基板内に形成されたチャネルまたは溝内で可動であり、これにより静電容量が変化するコンデンサー要素またはコンデンサー極板を含む。図１１〜図１７は、可変コンデンサーと共に用いることのできる異なるランプインダクターまたは固定のインダクター構成およびその電気特性並びに関連する加工方法を例示する。図１８から図２１は、生物医学的応用に用いられ、その一部がチャネルまたは溝を含まない基板の上に持ち上がっている柔軟性のある部材、可変静電容量および固定インダクタンスを有した微細加工された移植可能な圧力センサーの実施形態を例示する。図２３〜図２５は、生物医学的応用に用いられ、可変コンデンサーおよび可変インダクター要素をも備えた柔軟性のある部材を有した微細加工された移植可能な圧力センサーの実施形態を例示する。
【００３０】
図２〜図４を参照すると、一実施形態に従って構築され、微細加工された移植可能な圧力センサーに用いられるように構成された可変コンデンサー２００は、基板２１０、基板２１０に置かれた柔軟性のある部材２２０、および柔軟性のある部材２２０から間接的に延びた複数のコンデンサー要素２３２を含むコンデンサー部品２３０を含む。コンデンサー要素２３２は、基板２３０にわたって規定される溝、筋またはチャネル（一般的にチャネル２１６）内で、例えば、図２〜図４に示されるように、部分的に基板２３０にわたって可動である。例示された実施形態において、コンデンサー要素２３２のすべては同じ長さであるが、他のコンデンサー要素２３２の構成を用いてもよい。
【００３１】
コンデンサー要素２３２のチャネル２１６内での種々の深さへの動作により、コンデンサー要素２３２および基板２２０の重なり合う面積が変化する。重なり合う面積が変化すると、可変コンデンサー２００を含むセンサー回路の静電容量および共鳴周波数応答が変化する。例えば、図３は、重なり合う面積がＡ１となる第一の深さに位置する複数のコンデンサー要素またはコンデンサー極板２３２を例示する一方、コンデンサー要素２３２がチャネル２１６内により深く動かされた場合、重なり合う面積はΔＡだけ増加しＡ２となる。
【００３２】
基板２１０はシリコンから構成されていてよく、約５００ミクロンの厚さを有しているウェハーの形状をしていてよい。この仕様はシリコンに関するが、基板２１０は導電性ポリマーまたは十分に高い導電率を有した他の適した微細加工可能な基板を含む他の材料から構成されていてよい。基板２１０は上面２１２および底面２１４を有している。１つ以上のチャネル２１６は基板の上面２１２にわたって形成されており、これにより対応する突起、壁またはフィンガー２１８が形成される。例示された実施形態において、チャネル２１６および突起２１８は櫛形構造を形成する。
【００３３】
例示された実施形態において、基板２１０は、複数のチャネル２１６を、例えば、５つのチャネル２１６、および４つの対応する突起物２１８を規定する。しかし、基板２１０は、他の数のチャネル２１６を、例えば、３〜１０のチャネル２１６を規定してもよいことは理解されるべきである。チャネルの数は、コンデンサー２００の構成、例えば、基板２１０の幅および／またはコンデンサー要素２３２の数に依存してもよい。更に、例示された実施形態には同じ幅のチャネル２１６および突起物２１８が示されているが、チャネル２１６および突起物２１８が異なる幅を有し、これにより異なる静電容量が提供されてもよく、異なる数のチャネル２１６および異なるコンデンサー要素２３２構成が収容されていてもよい。
【００３４】
例えば、５００ミクロンの基板２１０を含む実施形態においては、チャネル２１６のそれぞれが、約２００ミクロンの深さ、約２０ミクロンの幅、約２０ミクロンの空間（突起部２１８の幅）を有していてよい。コンデンサー要素２３２はチャネル２１６内で約５０ミクロン可動であり、その結果、約１０６〜約１０７平方ミクロンの範囲であってよい、コンデンサー要素２３２および基板２１０の重なり合う面積が得られる。必要に応じて他の寸法および構成を用いることができることは理解されるべきである。
【００３５】
柔軟性のある部材２２０には、外面すなわち上面２２１、および内面２２２が含まれる。第一および第二の縁すなわち底面２２３、２２４は、基盤２１０の上面２１２に、置かれ、接続され、形成され、またはシールされる。可変コンデンサー２００の加工中、別の材料またはコーティング、例えば、二酸化ケイ素の層（図２〜図４に示されていない）は、基板２１０の上面２１２に取り付けられてもよい。従って、上面２１２よりもむしろ柔軟性のある部材２２０の縁２２３、２２４が、二酸化ケイ素層と直接接触していてよい。説明および例示を簡単にするため、図２〜図４では、その接触が中間二酸化ケイ素層の結果として、直接的であっても間接的であっても、縁２２３、２２４は、基板２１０の上面２１２に置かれ、接続され、または形成されているように示されている。
【００３６】
柔軟性のある部材２２０には、第一の縁および第二の縁２２３、２２４の間に延びる中央部分２２５も含まれる。中央部分２２５は基板２１０の上面２１２の上に持ち上がっており、これにより、柔軟性のある部材の上面２１２および内面２２２の間の内部空間すなわちチャンバー２２６が規定される。コンデンサー２００は最終的にはシールされ、その結果内部空間またはチャンバー２２６もシールされ、固定された内圧またはチャンバー圧（Ｐｃ）を有している。
【００３７】
例示された実施形態において、中央部分２２５には、第一のおよび第二の弓形すなわち「肩」部分２２７、２２８が含まれる。例示される実施形態において、それぞれの肩部分２２７、２２８は、それぞれ第一および第二の縁２２３、２２４から内側上向きに、肩部分２２７、２２８の間に延びる中央部分２２９へと延びる。例示された実施形態において、中央部分２２９は平坦で、基板２１０の上面２１２と平行である一方、肩部分２２７、２２８は、中央部分２２９が基板２１０上に持ち上げられるように、なんらかの様式で（例えば、弓形形状を有していることによる結果として）上向きに延びる。中央部分２２５は他の形状を有していてもよく、基板２１０の上に中央部分２２９を持ち上げるために、必要に応じて肩部分２２７、２２８は弓形形状すなわち肩形状または他の形状であってよいことは理解されるべきである。
【００３８】
柔軟性のある部材２２０は、中央部分２２５、例えば、コンデンサー２００の構成および流圧の適用に依存して中央部分２２９および／または一つ以上の肩部分２２７、２２８を許容する材料からなり、その結果、流圧が内部チャンバー圧力（Ｐｃ）より大きい場合、この流圧（Ｐｆ）の下、中央部分２２５は変形し、たわみ、または曲がる（図４に示される）。柔軟性のある部材２２０は弾性的であり、外部流圧が内部チャンバー圧力より小さい場合、変形した形状（図４に示される）から初期状態または弛緩した状態（図３に示される）に戻る。
【００３９】
この目的のために、柔軟性のある部材２２０は、約１ＧＰａ〜約１０ＧＰａ、例えば、約４ＧＰａの適切なヤング率を有した材料より構成されていてよい。柔軟性のある部材１２０に適した材料の１つの例は、パリレン、例えば、パリレンＣ、Ｄ、Ｎ、Ｆ、ＨＴ、ＡおよびＡＭである。説明を簡単にするため、ポリマーまたはパリレンからなる柔軟性のある部材２２０を参照するが、柔軟性のある部材１２０は、望ましい柔軟性および／または弾性特性を提供する他の適した材料から構成されていてよい。柔軟性のある部材１２０の材料の選択もまた、例えば、微細加工の容易性、ＣＭＯＳ／ＭＥＭＳプロセス適合性および生体適合性（例えば、米国薬局方ＣｌａｓｓＶＩの移植可能なグレード）に依存していてもよい。
【００４０】
一実施形態において、柔軟性のある部材２２０はパリレンからなってよく、約５００ミクロンの幅を有してもよく、肩部分２２７、２２８は、中央部分２２９が基板２１０の上面２１２の上に約１０ミクロン持ち上がっているように構成されていてよい。中央部分２２５は、基板２１０に向かって約１０ミクロン動くか、またはたわんでよい。これらの寸法は、持ち上げられた柔軟性のある部材２２０を有した可変コンデンサー２００がどのように実装され得るかの一例として提供されるものであり、他の構成を異なる用途に用いることが可能であることは理解されるべきである。
【００４１】
図２〜図４を参照し、更に図５を参照すると、コンデンサー要素２３２は、柔軟性のある部材２２０から間接的に延び、櫛形構造に配置されるフィンガーまたは平板の形態であってよい。例示された実施形態において、コンデンサー要素２３２は、１つ以上のクロスバー若しくは部材２３４から間接的に延びるか、または１つ以上のクロスバー若しくは部材２３４に備えられている。中間部材２３６は、柔軟性のある部材２２０およびクロスバーまたはクロス部材２３４の間に延びる。図２〜図４は、柔軟性のある部材２２０の中間セクション２２９とクロスバー部材２３４とを接続する単一の中間部材２３６を含む実施形態を例示する。チャンバー２２６の構成部分は、中間セクション２２９の内面２２２、クロスバー部材２３４、柔軟性のある部材とクロスバー部材２３４の間に延びる中間部材２３６により規定される。
【００４２】
ある実施形態によると、中間部材２３６の数はコンデンサー要素２３２の数より少ない。例示された実施形態において、単一の中間部材２３６は、中間セクション２２９および複数のコンデンサー要素２３２を備えるクロスバー２３４を接合する。この構成により、十分な柔軟性を有した柔軟性のある部材２２０が有利に提供され、柔軟性のある部材２２０が変形した場合でも、コンデンサー要素２３２のチャネル２１６内での線形若しくは垂直な動作または実質的に線形若しくは垂直な動作が有利に提供される。
【００４３】
より具体的には、流圧による柔軟性のある部材２２０の変形により、柔軟性のある部材の下方向の動作、および柔軟性のある部材から延びる中間部材２３６の下方向の動作が得られる。これにより、中間部材２３６から延びるクロスバー２３４により備えられたコンデンサー要素２３２の下方向への動作が得られる。実施形態の構造構成により、コンデンサー要素２３２が柔軟性のある部材２２０から直接延びる場合（すなわち、公知の櫛形構造装置にあるように、いずれの中間部材２３６も存在しない）に起こり得るコンデンサー要素２３２の外側への反りが有利に防止され、これにより、コンデンサー要素２３２が、チャネル２１６の内面を擦るように、またはコンデンサー要素２３２がコンデンサーの構成によってはチャネル２１６内に位置しないようになる。従って、実施形態では、コンデンサー要素２３２が柔軟性のある部材間接的に延び、これによりコンデンサー要素２３２が、柔軟性のある部材２２０が流圧により、例えば、ボウル様形状に変形した場合、ある角度をなして押されることを防ぐように、中間部材２３６／クロスバー２３４構成が有利に利用される。
【００４４】
これらの利点を達成しつつ、他の構造構成を用いることができることは理解されるべきである。例えば、中間部材２３６の数量が十分な柔軟性を提供し、かつ、柔軟性のある部材２２０が変形した場合にコンデンサー要素２３２の垂直方向が保たれる限りにおいて、単一の中間部材２３６を有している代わりに、他の数量の中間部材２３６を用いることができる。
【００４５】
例示された実施形態において、少なくとも一つのコンデンサー要素２３２は、中間部材２３６と一列に並び、または中間部材２３６により規定される同一の垂直平面内にあり、そして、少なくとも一つの他のコンデンサー要素２３２は、中間部材２３６により規定される垂直平面から離れた垂直平面内にある。例示された例において、中間のコンデンサー要素２３２は、中間部材２３６により規定される同一の平面内にあり、他のコンデンサー要素は、異なる垂直平面内にあり、中間部材２３６および中央のコンデンサー要素２３２により規定される平面と平行である。別の実施形態において、コンデンサー要素２３２は、いかなるコンデンサー要素２３２も中間部材２３６により規定される同一の垂直平面と一列に並ぶかまたはその平面内に存在することがないように配置されてよいが、すべてのコンデンサー要素２３２は中間部材２３６により規定される平面と平行である。用いられる特定の構成は、例えば、中間部材２３６の数、コンデンサー要素２３２の数、およびこれらの部品の配置に依存してよい。
【００４６】
図５を参照すると、コンデンサー要素２３２は、柔軟性のある部材２２０と共にチャネル２１６内、例えば、対応する基板１２０の櫛形構造のチャネル内で動くことが可能なように構成され、かつ適した形状および大きさを有している。一実施形態によれば、コンデンサー要素２３２は、導電性材料５１０、例えば、金属であり、絶縁材料５１２によりコーティングされていてよい。別の実施形態において、コンデンサー要素２３２には、導電性の非金属材料上に塗布される金属コーティングが含まれていてよい。また、チャネル２１６は、絶縁コーティング５２０、および金属被覆法を用いてチャネル２１６内に塗布された導電性コーティングまたは金属コーティング５２２を含んでいてもよい。
【００４７】
使用中、そこから延びているコンデンサー要素２３２を有している柔軟性のある部材２２０は、可変コンデンサー電極として用いられ、基板１１０は接地電極として用いられる。内部チャンバー２２６の圧力が外部流圧より大きい場合、柔軟性のある部材２２０は、変形したり、または曲がったりせず、その元の、または初期の形状を保持するだろう。流圧がチャンバー２２６の圧力を超える場合、中央部分２２９、例えば、柔軟性のある部材２２０の中間セクション２２５は、流圧により変形されまたはたわむ。柔軟性のある部材２２０は、中央部分２２９のたわみの量が外部流圧および内部チャンバー圧力の差（（δ）（α）ΔＰ））に比例するように十分薄い（例えば、約１０ミクロン）。同時に、柔軟性のある部材２２０から延びるコンデンサー要素２３２の位置は変化し、すなわち、コンデンサー要素２３２は、動いている柔軟性のある部材２２０と共に動く。
【００４８】
結果として、互いにかみ合う電極間の有効な重なり合う面積が変化し、その結果として電極間の静電容量が変化する。より具体的には、コンデンサー要素２３２がそれぞれのチャネル２１６内でより深く動き、基板２２０およびコンデンサー要素２３２の重なり合う面積が増加するにつれて静電容量が増加し、コンデンサー要素２３２がチャネル２１６内でより浅い深さまで動き、基板２２０およびコンデンサー要素２３２の重なり合う面積が減少するにつれて静電容量が減少する。
【００４９】
例えば、図６を参照して、コンデンサー要素２３２は、一般に（０，０）と例示される、初期の、弛緩した位置にあってよい。初期の位置は、コンデンサー要素２３２がそれぞれのチャネル２１６内に部分的に位置するものであってよい。これに代わり、コンデンサー要素２３２は、チャネル２１６の上、例えば、例示された例において上面１１２の上の外側に位置してよい。初期の弛緩した位置は、可変コンデンサー２００の構成、例えば、柔軟性のある部材２２０がどの程度変形しているかまたはたわんでいるか、およびコンデンサー要素２３２の長さに依存してよい。
【００５０】
図７は、初期の弛緩した位置が、コンデンサー要素２３２の末端の構成部分が部分的にそれぞれのチャネル２１６の内側に位置している位置にある一実施例を例示している。チャンバー２２６の圧力が外部流圧よりも大きい場合、柔軟性のある部材２２０は初期の弛緩した状態であり、コンデンサー要素２３２はチャネル２１６内の第一の深さに位置する。この配置により、コンデンサー要素２３２および基板２１０の末端の構成部分の初期の重なり合う面積（Ａ１）、対応する静電容量Ｃ１となる。
【００５１】
図６および図８を参照し、柔軟性のある部材２２０の外表面２２１上の流圧が増加すると、流圧は内部チャンバー２２６の圧力を超え、柔軟性のある部材２２０が基板２１０に向かって曲がり、または、たわむ。これによりコンデンサー要素２３２は、チャネル２１６内の初期の深さから第二のより深い深さへと動く。柔軟性のある部材２２０のこの動作により、コンデンサー要素２３２および基板２１０の重なり合う面積がＡ１からＡ２へと増加し、静電容量がＣ１からＣ２へと、対応して増加する。
【００５２】
同様に、図６および図９に示されるように、更に流圧が増加すると、柔軟性のある部材２２０は、より大きく基板２１０に向かって曲がるか、またはたわみ、これにより、コンデンサー要素２３２をチャネル２１６内の第三の深さへと動かす。この動作により、コンデンサー要素２３２および基板２１０の重なり合う面積がＡ２からＡ３へと増加し、静電容量がＣ２からＣ３へと対応して増加する。
【００５３】
この構造の静電容量挙動は、ΔＣ＝（εＡ／ｄ）（α）（β）（α）（ΔＰ）で表わすことができ、ここで、ΔＣ＝（柔軟性のある部材２２０のたわみおよびチャネル２１６内の容量要素２３２の対応する動作に対する静電容量の変化）；ε＝（チャネル２１６の空間の誘電率）；Ａ＝（コンデンサー要素２３２および基板２１０の重なり合う面積）；ｄ＝（コンデンサー要素２３２の導電性構成部分５１０および基板２１０のチャネル２１６の導電性層５２０間の距離）；αは比例係数であり、ΔＰ＝（柔軟性のある部材２２０上の流圧の変化）である。
【００５４】
図１０は、静電容量の変化が柔軟性のある部材２２０上の流圧とどのように相関し得るかを例示したものである。例示された実施例において、０．４ｐＦの静電容量の変化は、１ｍｍＨｇの圧力変化に相当する。従って、実施形態により、感度１ｍｍＨｇでの圧力測定が可能である。
【００５５】
全静電容量はＣ（全体）＝Ｃ０＋ΔＣ（ΔＰ）で表わすことができ、ここで、Ｃ（全体）＝（全静電容量）；Ｃ０＝固定静電容量（ΔＰ＝０の場合）；ΔＣ＝（柔軟性のある部材２２０上の圧力変化ΔＰの関数としての静電容量の変化）、そしてΔＰ＝（柔軟性のある部材２２０上の圧力変化）である。全静電容量は、可変コンデンサー２００がテレメトリシステム（例えば、図１に一般的に例示されたシステム）に用いられることが可能なように十分高くあるべきである。全静電容量は、コンデンサー要素２３２の面積を増加させること（より大きな、電極の重なり合う面積）により、より多数のコンデンサー要素２３２を提供し、柔軟性のある部材２２０がチャネル２１６内でより深くたわみ重なり合う面積が増えるように柔軟性のある部材２２０を構築し、互いにかみ合う電極間の距離を減少させることにより、増加し得る。
【００５６】
効果的なテレメトリについての更なる検討には、結果として得られるセンサー回路の共鳴周波数が適切な検出範囲内に存在するように、十分に高いインダクタンスおよび十分に高い結合静電容量を備えた圧力センサーを有しているようにすることが含まれる。例えば、移植可能なセンサー回路の共鳴周波数は、生物医学的応用を含むテレメトリについては１０〜５００ＭＨｚの間にあるべきである。この目的のために、図１〜図１０を参照して上で記載されるように可変コンデンサー２００および十分な静電容量を有していることに加え、微細加工された移植可能な圧力センサーは、センサーを移植可能とし、生物医学的応用およびテレメトリで用いるのに適した電気的特性を提供することを可能とするインダクター要素も有するべきである。図１１〜図１５はランプインダクターまたは固定インダクタンスを有したインダクターを有した圧力センサーの異なる実施形態を例示したものである。
【００５７】
図１１は、可変コンデンサー２００を含む（明確さのために図１１に例示されていない）微細加工された移植可能な圧力センサー１１００に用いられる一実施形態に従って構築されたランプインダクター１１１０を例示する。更に、図１２は、可変コンデンサー２００およびインダクター１２１０がセンサー１２００内にどのように統合され得るかを例示するために可変コンデンサー２００の２つの面に沿う金属層１２１１を例示する透視断面図であるが、積み重なった金属層１２１１は、可変コンデンサー２００の周りに配置されることは理解されるべきである。
【００５８】
インダクター１１１０は、基板２１０の上面２１２内で統合され、可変コンデンサー２００を取り囲む金属線１１１２により形成されている。例示された実施形態において、単一のワイヤー１１１２が可変コンデンサー２００の周りに渦巻きパターンで巻かれている。図１１に示されるインダクター１１１０の実装の一実施例には、約２ミクロンの厚さ、約２０ミクロンの幅を有し、約５つの重なり合う部分を形成するように巻かれている金属線または金属要素１１１２が含まれてよい。重なり合う金属線１１１２は約１０ミクロン離れた間隔がおかれていてよい。
【００５９】
図１２を参照すると、別の実施形態において、微細加工された圧力センサー１２００には、表面微細加工方法を用いて加工された金属層１２１１を重ね合わせたものとして形成されたインダクター１２１０が含まれる。この実施形態において、インダクター１２１０は、絶縁層１２１２および金属層１２１１が交互に積み重なりあうように配置される。このインダクター構成は、ランプインダクタンスおよびランプ静電容量が増加していることが必要とされる構成に特に適していてよい。絶縁層１２１２は、パリレンのようなポリマーまたは柔軟性のある部材２２０を形成するために用いられる同様の材料であってよい。金属層１２１１のすべては、絶縁材料１２１２内に埋め込まれていてよく、または金属層１２１１の最上層は露出（図１２に示されるように）していてもよい。一実施形態において、インダクター１２１０には２〜４の金属層１２１１が含まれてよい。金属層１２１１の厚さは、約２ミクロンであってよく、金属層１２１１の幅は約２０ミクロンであってよく、金属層１２１１の間の絶縁層１２１２の厚さは約２ミクロンであってよい。
【００６０】
図１３を参照すると、感度および感知距離の双方の観点でのより高い感知能力についての品質（Ｑ）因子を増加させるために、抵抗を減らしながらインダクタンスを増加させることが望ましい場合がある。この目的のために、微細加工された圧力センサー１３００には、可変コンデンサー２００（図１〜図１０に示されるように）および高アスペクト比のインダクター１３１０が含まれていてよい。図１３は、どのように可変コンデンサー２００およびインダクター１３１０がセンサー１３００内で統合されてよいかを例示するために、可変コンデンサー２００の２つの側面に沿うインダクター１２１０要素を例示する透視断面図であるが、金属線１３１１は可変コンデンサー２００の周りに配置されていることは理解されるべきである。
【００６１】
インダクターは、基板２１０の構成部分に完全にわたって形成されたチャネル２１６を充填する厚い金属線１３１１を含んでよい。別の実施形態において、金属線１３１１は、所望のインダクタンスおよび抵抗に依存して、基板２１０に部分的にわたって形成されたチャネル２１６を充填してよい。図１３に示される高アスペクト比のインダクター１３１０の構成は、式、Ｒ＝ｐＬ／Ａ、ここで、ｐ＝（金属材料の抵抗率）、Ｌ＝（金属線の長さ）、Ａ＝（金属線の面積）、に基づき、厚い金属線１３１１の寸法の結果として、抵抗を減少させつつ、センサー１３００の静電容量およびインダクタンスを最大化させるのに、よく適合している。例えば、基板２１０の厚さは、約５００ミクロンであってよく、金属線１３１１は基板２１０にわたって延び、これも約５００ミクロンの深さを有してよく、金属線１３１１の幅は約２０ミクロンであってよく、金属線１３１１は基板２１０の長さに沿って延び、例えば、約３ミリメートルであってよい。
【００６２】
図１４および図１５を参照すると、別の実施形態において、微細加工された圧力センサー１４００には、可変コンデンサー２００およびインダクターシートの形状のランプインダクター１４１０が含まれてよい。限定ではなく、例示の目的で、センサー１４００は、図１３に示される高アスペクト比のインダクター１３１０の金属線１３１１と結合したインダクターシート１４１０を有しているものとして示されている。他の実施形態において、インダクターシート１４１０は、唯一のインダクター要素として、または例えば、図１１および図１２に示されるように他のタイプのインダクターと組み合わせて用いることができる。従って、図１４および図１５は、どのように実施形態が実施され得るかの一例として提供される。
【００６３】
例示された実施形態において、インダクターシート１４１０は、円形状を有し（拡大した形状または弛緩した形状の場合）、金属層１４１１および絶縁層１４１２を交互に含む。金属層１４１１は、白金、チタン、金または他の適した生体適合性金属または導電性物質であってよい。絶縁層１４１２はパリレンのようなポリマーであってよい。
【００６４】
インダクターシート１４１０は、好ましくは臨床用ゲージニードル（例えば、ゲージサイズが２０〜２５を有している）を介した移植のために構成されている。この目的のために、インダクターシート１４１０は、ニードルを介して送達される場合に圧力がかけられた形状または圧縮された形状をとり、センサー１４００がニードルから展開され移植された後、拡大した形状または弛緩した形状をとるように構成されていてよい。例えば、インダクターシート１４１０は、ニードル内に位置する間は巻かれ折りたたまれていてよく、圧力センサー１４００がニードルから展開された場合、拡大され、円形状（図１４および図１５に示されるように）をとってよい。
【００６５】
図１６Ａは、可変コンデンサー（例えば、図１〜図１０に示される）およびランプインダクター（例えば、図１３に示されるようなインダクター１３１０）を有した微細加工された圧力センサーの加工方法１６００の実施形態を例示したものである。図１６Ａに示された方法のステップは、他の可変コンデンサーおよび他のランプインダクターを有している圧力センサー（例えば、図１１、図１２、図１４および図１５に示される）を加工するために用い、および／または適用することができることは理解されるべきである。説明を簡単にするために、図１３に示される、可変コンデンサーおよびランプインダクターを有した圧力センサーの加工方法を参照する。
【００６６】
段階１６０５において、シリコンウェハーのような基板２１０が提供される。基板２１０は約５００ミクロンの厚さを有していてよい。基板２１０は、例えば、ＤＲＩＥ（deep reactive-ion etching）でエッチングされる。例示された実施形態において、ＤＲＩＥを用いて基板２１０の中央の構成部分を部分的にわたってエッチングし、（最終的な可変コンデンサー２００のための）チャネルを形成し、基板２１０に完全にわたる他のチャネル２１６（最終的なインダクター１３１０）を形成することができる。基板２１０の中央の構成部分中のチャネル２１６の幅は約２０ミクロンであってよく、基板２１０の中央の構成部分内のチャネル２１６の深さは約２００ミクロンであってよい。また、基板２１０にわたって形成された他のチャネル２１６も、約２０ミクロンでよい。組織アンカー（図１６Ａに示されていない）は、基板２１０の裏側２１４に作成されていてよい。適切な組織アンカーの一例が、「Micromachined Tissue Anchors for Securing Implants Without Sutures by E. Meng et al.,」と題する、米国特許公開第2006/0247664号に、記載されており、その内容が参照により本明細書に組みこまれている。
【００６７】
段階１６１０において、第一の絶縁層５２０（例えば、図５に示される）は、基板２１０の上面２１２上に蒸着される。絶縁層５２０はパリレンであってよく、約２ミクロンの厚さであってよい。図１６Ａに示されるように、第一のパリレン層５２０を適用しパターンを形成して、段階１６０５でのエッチングの結果として露出した表面を、すなわち、基板２１０に部分的におよび完全にわたり形成された開口チャネル２１６の内部表面をコーティングする。
【００６８】
段階１６１５において、基板２１０にわたって形成された開口チャネル２１６で金属電気めっきを行い、その結果、これらのチャネル２１６が金属１３１１で満たされる（図１３で更に例示される）。これらの金属で満たされたチャネルまたはライン１３１１は、最終的に、基盤２１０内で統合される高アスペクト比のインダクター１３１０を形成する。
【００６９】
段階１６２０において、基板２１０に部分的にわたって形成されたチャネル２１６で表面金属被覆を行い、これにより第一のパリレン層５２０上に金属層５２２が形成される（図５に更に例示される）。
【００７０】
段階１６２５において、フォトレジスト１６２６の第一の犠牲コーティングを基板２１０の構成部分上に（例えば、スピンコーティングにより）適用する。第一のフォトレジストコーティング１６２６の厚さは約１０ミクロンであってよい。実施形態に用いることができる一つの適切なフォトレジスト１６２６は、AZ4620タイプフォトレジスト（Clariant社、ノースカロライナ州シャーロットから供給される）の層である。フォトレジスト１６２６は、縁を滑らかにし脱気する目的で、約１２０℃でハードベイクしてよい。例示された実施形態において、第一のフォトレジストコーティング１６２６は、基板２１０を部分的にわたって形成された他の開口チャネル２１６の間に位置する金属充填チャネル１３１１上に適用される。
【００７１】
段階１６３０において、パリレンが適用され２度目のパターンが形成され、前に金属でコーティングされた開口チャネル２１６をパリレンで満し、フォトレジスト１６２６をパリレンでコーティングする。第二のパリレン層は約２ミクロンの厚さを有していてよく、最終的にコンデンサー要素２３２およびクロスバー２３４を形成するであろう（図２および図１３に更に例示される）。
【００７２】
段階１６３５において、第二の犠牲フォトレジストコーティング１６３６が、コンデンサー要素２３２およびクロスバー２３４要素上、基板２１０の構成部分上、および金属１３１１で満たされたチャネル２１６上に適用され、パターンが形成される。第二のフォトレジストコーティング１６３６の厚さは、約１５ミクロンであってよい。
【００７３】
段階１６４０において、金属充填チャネル２１６（インダクターワイヤー１３１１）およびコンデンサー要素または互いにかみ合う電極を接続するために、電極（明確にするために示されていない）上に金属接続が形成される。
【００７４】
段階１６４５において、パリレンが適用され３度目のパターンが形成される。第３のパリレンコーティングは約５ミクロンの厚さを有してよく、柔軟性のある部材２２０および柔軟性のある部材２２０と段階１６３５で形成されたクロスバー２３４要素との間に延びる中間部材２３６を形成する。例示された実施形態において、第３のパリレン層は、第２のフォトレジストコーティング１６３６、基板２１０および金属充填チャネル２１６の一部を覆う。第３のパリレンコーティングは、最終的に可変コンデンサー２２０を形成するであろうセクションおよび最終的にランプインダクター１３１０を形成するであろう他のセクション上に適用される。
【００７５】
段階１６５０において、基板２１０の裏側２１２が、例えば、ＤＲＩＥを用いてエッチングされ、そして、段階１６５５において、段階１６２５および段階１６３０において適用された第１および第２のフォトレジスト層１６２６、１６３６が剥離され、これにより装置部品がリリースされる。
【００７６】
より具体的には、基板２１０の全体にわたって形成されたチャネル２１６を充填する金属１３１１は、高アスペクト比の固定インダクター１３１０（図１３に更に例示される）を形成し、最上部の電極板またはコンデンサー要素２３２はクロスバー要素２３４により接合され、そして、クロスバー要素２３４および柔軟性のある部材２２０（図２〜図４および図１３で更に例示される）の間に延びる中間部材２３６と接続され、底の電極板は、突起またはフィンガー２１８および対応するチャネル２１６を形成し、ここで、コンデンサー要素２３２が動き静電容量が変化する。
【００７７】
加工方法ステップは一部を変更したり、または実施形態の他の構造の加工に適合することができることが理解されるべきである。インダクターは固定インダクター（例えば、図１３に示される）であってよく、または、実施形態の方法を適用し、例えば、図１６Ｂに示されるような、可変コンデンサー（上記されている）および可変インダクターを有している構造を加工することができる。図１６Ｂに示されている可変インダクターは、シリコン基板２１０の更なるエッチング１６６０を行い、金属１３１１部品をリリースし可変インダクターを形成する、段階１６６０により形成することができる。従って、実施形態は、種々の可変コンデンサー／ランプインダクターおよび可変コンデンサー／可変インダクター構成の加工に適合させることができ、そして、図１６Ａ−Ｂは、どのように実施形態が実施され得るかの例を示すために提供されていることは理解されるべきである。
【００７８】
図１７は、図１〜図１０に示される可変コンデンサーと図１２〜図１５に示される固定インダクタンスを有している異なるランプインダクターとを有する微細加工された圧力センサーの、期待される物理的、電気的および微小電気機械的な属性を要約した表である。図１７内のデータは、有限要素法および一般的に認められた電気モデル計算を用いて導き出された。
【００７９】
実施形態により、高い静電容量、インダクタンス、共鳴周波数（ｆｒ）、ｆｒシフト（Δｆ）および感度（Δｆ／ｆｒ）、並びに十分に低い抵抗を有している微細加工された圧力センサーが有利に提供される。例えば、図１７は、図１２に示される圧力センサー１２００が高インダクタンス（約４０ｎｈ）を有し、図１３に示される圧力センサー１３００が低い抵抗（約０．０３ｏｈｍ）および高いＱファクター（〜６００）を有し、そして図１４に示される圧力センサー１４００は高いインダクタンス（約１４５nh）および高い静電容量（約１２７ｐＦ）を有していることを示す。高アスペクト比のインダクター１３１０を含む圧力センサー１３００は最も低い抵抗（〜０．０３ｏｈｍ）を有している。３つの圧力センサー１２００、１３００、１４００すべての（ΔＦ／ｆｒ）の比は、１０−３を超えると判定され、センサーの実施形態がテレメトリシステムの外部測定装置により検出するのに適しているであろうことを示した。
【００８０】
また、図１７は、実施形態に従って構築された微細加工された圧力センサーが、約１‐５０ｍｍＨｇの検出範囲を提供しつつ、約０．４ｐＦの静電容量変化に対応する１ｍｍＨｇの圧力変化を計測することができるように十分な感度を有しているはずであることを示している。また、図１７は、実施形態に記載の可変コンデンサーおよびインダクターのサイズが有利に十分小さく、臨床用のゲージニードルを介して移植することが可能で、眼の種々の部位に移植することが可能である。例えば、可変コンデンサー２００（図２〜図４）およびインダクター１２１０（図１２）またはインダクター１３１０（図１３）を有している圧力センサー１２００は、約０．５ｍｍ  ｘ  ０．５ｍｍ  ３．０ｍｍの寸法を有し、可変コンデンサー２００（図２〜図４）および巻くことが可能なシートを含むインダクター１４１０を有している圧力センサー１４００は、約０．５ｍｍ  ｘ  ０．５ｍｍ  ｘ  ４．０ｍｍの寸法を有している（圧力がかけられた場合、または圧縮された構成にある場合）。また、所望により他の侵襲が最小限な切開、例えば、角膜を自己治癒させるように約３ｍｍ未満の角膜切開、を用いることができる。更に、例えば、上記で参照によりその内容が本明細書に組み入れられている米国特許出願公開第２００６／０２４７６６４号に記載のように、組織アンカーを用い、縫合の必要なしに実施形態のセンサーを移植することができる。
【００８１】
図１８は、可変コンデンサーおよびランプインダクター、例えば、図１２に示されるインダクター１２１０を含む移植可能な微細加工された圧力センサーの別の実施形態を例示している。例示された実施形態において、基板２１０は固体基板（チャネル２１６を含まない）である。上記のように、基板２１０は、例えば、シリコン、導電性ポリマー、または十分に高い導電率を有した別の適した微細加工可能な基板材料から成ってよく、約５００ミクロンの厚さを有していてよい。
【００８２】
可変コンデンサー１８１０は、基板２１０の上面２１２に置かれた１つまたは２つ以上のコンデンサー要素１８１０により形成されている。コンデンサー要素１８１１は固定され動かない。また、可変コンデンサー１８１０は、柔軟性のある部材２２０によって備えられた、例えば、埋め込まれたコンデンサー要素１８１２を１つ以上含む。これらのコンデンサー要素１８１２は柔軟性のある部材２２０と共に可動である。
【００８３】
図１８は、単一のコンデンサー要素１８１１またはコンデンサー極板が基板２１０の上面に位置しかつ基板２１０の長さ方向に沿って延び、単一のコンデンサー要素またはコンデンサー極板１８１２が柔軟性のある部材２２０に埋め込まれかつその長さ方向に沿って延びている実施形態を例示している。他の実施形態において、コンデンサー要素１８１１、１８１２は、多数の要素から成る。加えて、コンデンサー要素１８１２は柔軟性のある部材２２０内に埋め込まれているものとして示されているが、コンデンサー要素１８１２は、柔軟性のある部材２２０、例えば、柔軟性のある部材２２０の中間セクション２２９の上面２２１上に備えられている。図１８は、コンデンサー要素１８１１、１８１２を、それぞれ、説明および例示を容易にするため、単一の部品およびコンデンサー要素１８１２が柔軟性のある部材２２０内に埋め込まれたものとして例示している。
【００８４】
更に、センサー１８００の加工中、別の材料、例えば、二酸化ケイ素１８２０の層（図１８に示される）が、金属要素と基板２１０との間の絶縁を提供する目的で基板２１０の上面２１２に適用されていてよいことは理解されるべきである。従って、コンデンサー要素１８１１は、二酸化ケイ素１８２０に配置されていてよいが、コンデンサー要素１８１１は上面２１２上に存在することが言及され、それには上面２１２および上面２１２上に適用された二酸化ケイ素層１８２０上に直接存在することが含まれる。コンデンサー１８１８は最終的に密封され、その結果内部空間、または、チャンバー２２６もまた密封され、固定された内部圧力またはチャンバー圧力（Ｐｃ）を有する。
【００８５】
ランプインダクター１２１０は、図１２に示されるように、表面微細加工された大量の金属層１２１１として構成されていてよい。図１８は、インダクター１２１０が、パリレンのような絶縁材料で分離された、第一のすなわち最下部の層１２１１ａおよび第二のすなわち最上層１２１１ｂを含む一実施形態を例示している。最下部の金属層１２１１ａは、二酸化ケイ素１８２０層に置かれ、絶縁材料１２１２で覆われている一方、最上部の金属層１２１１ｂは絶縁材料１２１２に埋め込まれている。図１９を参照すると、圧力センサー１９００は、インダクタンスを必要に応じて増加させるために、更なる金属元素の層、例えば、層１２１１ａ〜層１２１１ｅを含んでいてよい。
【００８６】
一実施形態において、最下部および最上部の金属層１２１１ａ、１２１１ｂは同じ厚み、例えば、２ミクロン、同じ幅、例えば、約２０ミクロン、および同じ長さ、例えば、３ミリメートルを有していてよい。別の実施形態において、最下部の金属層１２１１ａは、最上部の金属層１２１１ｂが埋め込まれている柔軟性のある部材２２０の柔軟性を保ちつつインダクタンスを増加させるために、最上部の金属層１２１１ｂよりも厚くてよい。例えば、最下部の層１２１１ａは厚さ約２ミクロンを有し、最上層１２１１ｂは約０．５ミクロンの厚さを有してよい。
【００８７】
使用中、チャンバー２２６の内部圧力が外部流圧を超える場合、柔軟性のある部材２２０は、元のまたは初期の形状を保持するであろう。しかし、流圧が内部チャンバー２２６圧力よりも大きい場合、柔軟性のある部材２２０は流圧によりたわみ、または変形し、これにより、少なくとも中間セクション２２９およびそこに埋め込まれているコンデンサー要素１８１２を、基板２１０の上面２１２に置かれた固定されたコンデンサー要素１８１１のより近くまで動かすだろう。コンデンサー要素１８１１と１８１２の間の空間が減少することにより静電容量は増加し、コンデンサー要素１８１１と１８１２の間の空間が増加することにより静電容量は減少するため、柔軟性のある部材２２０の動作により、静電容量およびセンサー回路１８００の共鳴周波数応答が変化する。
【００８８】
図２０は、図１８に示されるように構成され、基板２１０にわたって形成されたポート２０１０を含む、微細加工された移植可能な圧力センサー２０００の別の実施形態を例示している。コンデンサー要素１８８は、要素１８１１ａおよび１８１１ｂを、チャンバー２２６内およびポート２０１０のそれぞれの面に含む。図２１を参照して以下に論じるように、ポート２０１０は、センサー２０１０の加工中に用いられる物質を排出するために用いることができる。
【００８９】
図２１は、可変コンデンサー、例えば、図１８〜図２０に示される可変コンデンサー１８１０、並びにランプインダクター、例えば、図１２および図１８〜図２０に示されるインダクター１２１０を有した、実施形態の微細加工された圧力センサー２０００の加工方法２１００の流れ図である。しかし、方法２１００は、他の可変コンデンサーおよびランプインダクター構成を有した他のセンサーを加工するように用いられおよび／または適合され得る。説明を容易にするため、図１８および図２０に示される可変コンデンサーおよびランプインダクターを有した圧力センサー２０００の加工方法２１００が参照される。
【００９０】
段階２１０５において、基板２１０、例えば、シリコンウェハーが提供される。基板２１０は約５００ミクロンの厚さを有していてよい。基板２１０の最上部および最底部の表面２１２および２１４は、公知の熱酸化および酸化物パターン形成法により加工することができる。例えば、約１〜２ミクロンの厚さを有したウェット（ｗｅｔ）酸化物（例えば、二酸化ケイ素層１８２０）は、基板２１０の最上部および最下部の表面上に成長させることができる。
【００９１】
段階２１１０において、第一の金属層１２１１ａ、１８１１ａ、１８１１ｂは、基板２１０上、基板２１０の上面２１２上の二酸化ケイ素層１８２０上に蒸着される。第一の金属層１２１１ａは、約２ミクロンの厚さを有していてよい。第一の金属層１２１１ａは、約２ミクロンの厚さを有してよい。第一の金属層の構成部分１２１１ａは、インダクター１２１０の一部を形成し、金属層の構成部分１８１１ａ、１８１１ｂは、可変コンデンサー１８１０の最底部または固定された部品を形成するであろう。
【００９２】
段階２１１５において、フォトレジスト２１０２の犠牲コーティングが第一の金属層の構成部分１８１１ａ、１８１１ｂ上、二酸化ケイ素１８２０の構成部分上および基板２１０の構成部分上に適用（例えば、スピンコーティングにより）される。実施形態で用いることができる一つの適切なフォトレジストは、ＡＺ４６２０タイプフォトレジスト（Clariant社シャーロット、ノースカロライナ州により供給されている）の層である。縁を滑らかにし脱気する目的で、フォトレジスト２１０２は、適用可能であれば、約１２０℃でハードベイクしてもよい。
【００９３】
段階２１２０において、シリコン基板２１０の上面２１２は、パリレンのシリコン基板２１０への接着を促進するために例えば、ＸｅＦ２気相エッチングを用いて粗面化してよい。段階２１２５において、第一の層またはパリレン１２１２ａのコーティングが蒸着されパターンが形成される。図２１に示されるように、第一のパリレンコーティング１２１２ａは、フォトレジスト２１０２上、および最終的にはランプインダクター１２１０の一部となる金属構成部分１２１２ａ上に塗布され、シリコン基板２１０と接触して密封を形成する。第一のパリレン層１２１２ａは約２ミクロンの厚さを有していてよい。
【００９４】
段階２１３０において、第二の金属層１２１１ｂが第一のパリレン層１２１２ａ上に蒸着される。段階２１３５において、第二のパリレン層１２１２ｂが蒸着されパターンが形成される。第二の金属層１２１１ｂの構成部分がインダクター１２１０の一部を形成し、第二の金属層の別の構成部分１８１２は、柔軟性のある部材２２０により備えられ、共に可動であるコンデンサー要素を形成する。
【００９５】
段階２１４０において、表面微細加工プロセスおよびコーティングまたは層の蒸着後、シリコン材料はウェハー２１０の裏側２１１からエッチングにより取り除かれ、１つ以上のスルーホール、または開口、またはポート２０１０を形成する。段階２１４５において、フォトレジスト２１０２は、ポート２０１０を介して、例えば、アセトンを用いて剥離される。裏側のエッチングは、例えば、深堀り反応性イオンエッチング（deep reactive-ion etching）（DRIE）を用いて行ってもよい。結果としてこれにより柔軟性のある部材２２０がリリースされる。
【００９６】
図２２は、更なる裏側のエッチングを段階２２０５において行い凹んだ窪み２２０３を形成することを除いて、図２１に示される方法２１００と同様の方法２２００を例示している。凹んだ窪み２２０３は、圧力センサーのパッケージ後に被包空気量を有利に増加させる。
【００９７】
図２３は、可変コンデンサー２３１０および可変インダクター２３２０を含む圧力センサーの２３００の別の実施形態を例示する。例示された実施形態において、基板２１０は固体基板（チャネル２１６を含まない）である。可変コンデンサー２３１０は、基板２１０の上面２１２上にある１つ以上のコンデンサー要素により形成される。例示される実施形態には、固定され可動でない１つのコンデンサー要素１８１１が含まれる。１つ以上のコンデンサー要素１８１２は、柔軟性のある部材２２０に、例えば、そこに埋め込まれることにより備えられ、かつ、柔軟性のある部材２２０と共に可動である。
【００９８】
図２３は、単一のコンデンサー要素１８１１またはコンデンサー極板が基板２１０の上面２１２上に位置し、基盤２１０の長さ方向に沿って延び、単一のコンデンサー要素またはコンデンサー極板１８１２が柔軟性のある部材２２０に埋め込まれ、かつその長さ方向に沿って延びている実施形態を例示している。別の実施形態において、コンデンサー要素１８１１、１８１２は、複数の要素から成っていてよい。更に、コンデンサー要素１８１２は柔軟性のある部材２２０内に埋め込まれているものとして示されているが、コンデンサー要素１８１２もまた、例えば、柔軟性のある部材２２０の中間セクション２２９の最上部、または、外表面２２１上で、柔軟性のある部材２２０により備えられていてよい。図１８は、説明を簡単にするため、それぞれのコンデンサー要素１８１１、１８１２を単一の部品として例示し、コンデンサー要素１８１２が柔軟性のある部材２２０内に埋め込まれているとして例示している。更に、図１８に関して上記されるように、コンデンサー要素１８１１は、実際は二酸化ケイ素層１８２０上にあってよいが、上面２１２上に存在するものとして記載されている。
【００９９】
可変インダクター２３２０には、第一のまたは最底部の層１２１１およびこれもまた柔軟性のある部材２２０内に埋めこまれた、第二のまたは最上部の層１２１１ｂが含まれる。例えば、第一のまたは最底部の層１２１１ａは、約２ミクロンの厚さを有した金属材料であってよく、最上部の層１２１１ｂは、約０．５ミクロンの厚さを有した金属材料であってよい。柔軟性のある部材２２０は、約５ミクロンの厚さを有してよい。柔軟性のある部材２２０の変形またはたわみにより、可変コンデンサー２３１０の構成部分が動き、また、可変インダクター２３２０の構成部分も動く。
【０１００】
より具体的には、内部チャンバー２２６の圧力が、外部流圧を超える場合、柔軟性のある部材２２０はその元のまたは初期の形状を保持するだろう。しかし、流圧が内部チャンバー２２６よりも大きい場合、柔軟性のある部材２２０は流圧によりたわみまたは変形し、これにより、少なくとも中間セクション２２９を動かし、それと同時に、そこに埋め込まれているコンデンサー要素１８１２及びインダクター要素１２１１ｂを動かす。コンデンサー要素１８１２は、流圧の変化に応じて基板２１０の上面２１２上に置かれた固定されたコンデンサー要素１８１１に近づくように、及びそこから離れるように動き、そして、インダクター要素１２１１ｂもまた、固定されたインダクター要素１２１１ａに近づくように、及びそこから離れるように動かされ、これにより、同時に、センサー２３００の静電容量、インダクタンス及び共鳴周波数応答が変化する。
【０１０１】
図２４は、図２３に示されるように構成され、基板２１０にわたって形成されたポート２０１０、ならびに、チャンバー２２６内およびポート２０１０のそれぞれの側上のコンデンサー要素１８１１ａおよび１８１１ｂを含む、微細加工された移植可能な圧力センサーの別の実施形態を示す。図２０及び２１を参照して上記されるように、ポート２０１０はセンサー２４００の加工中に用いられるフォトレジスト材料を排出するために用いることができる。図２０に示されるセンサー２４００を加工することのできる一つの方法が図２５に例示されている。
【０１０２】
図２５を参照し、可変コンデンサー２３１０及び可変インダクター２３２０を有した微細加工された圧力センサー２４００の加工方法２５００には、ウェハーまたは基板２１０、例えば、シリコン基板を、段階２５０５で提供することが含まれる。基板２１０の最上部及び最底部の表面は、公知の熱酸化及び酸化物パターン形成法により処理される。例えば、約１〜２ミクロンの厚さを有したウェット酸化物（例えば、二酸化ケイ素層１８２０）は、シリコン基板２１０の最上部及び最底部の表面で成長し、パターン形成されることができる。
【０１０３】
段階２５１０に於いて、第一の金属層１２１１ａ、１８１１ａ、１８１１ｂは、基板２１０の上面２１２上の二酸化ケイ素層１８２０上に蒸着される。第一の金属層は、約２ミクロンの厚さを有してよい。第一の金属層の構成部分１２１１ａは、インダクター１２１０の最底部のまたは固定された部品を形成し、金属層の構成部分１８１１ａ、１８１１ｂは、可変コンデンサー１８１０の最底部または固定された部品を形成するであろう。
【０１０４】
段階２５１５において、フォトレジスト２１０２の犠牲コーティングが、第一の金属層の構成部分１２１１ａ、１８１１ａ、１８１１ｂ上、二酸化ケイ素１８２０の構成部分、及び基板２１０の構成部分上に（例えば、スピンコーティングにより）適用される。フォトレジスト２１０２は約６ミクロンの厚さを有してよい。従って、例示される実施形態において、フォトレジスト２０１２は、金属層全体にわたって適用されるが、その一方、例えば、図２１および図２２に示される実施形態において、フォトレジスト２１０２は、インダクター２１１０の一部を形成するだろう構成部分１２１１ａ上に適用されない。
【０１０５】
段階２５２０に於いて、シリコン基板２１０の上面２１２は、例えば、ＸｅＦ２気相エッチングを用いて粗面化してよく、段階２５２０において、第一の層またはパリレンのコーティング１２１２ａが蒸着され、パターン形成される。図２５に示されるように、第一のパリレンコーティング１２１２ａはフォトレジスト２１０２の全体にわたって適用され、基板２１０に接触し、密封が形成される。第一のパリレン層１２１２ａは約２ミクロンの厚さを有してよい。
【０１０６】
段階２５３０において、第二の金属層１２１１ｂ、１８１２が、第一のパリレン層１２１２ａ上に蒸着される。第二の金属層１２１１ｂは可変インダクター２３２０の一部を形成し、第二の金属層の別の構成部分１８１２は、可変コンデンサー２３１０の一部を形成し、その双方が柔軟性のある部材２２０により備えられ、これと共に可動である。
【０１０７】
段階２５３５において、第二のパリレン層１２１２ｂは、第二の金属層１２１１ｂ、１８１２上に蒸着され、パターン形成される。段階２５４０において、表面微細加工プロセスおよびコーティングまたは層の蒸着後、シリコン材料がウェハー２１０の裏側２１１からエッチングにより取り除かれ、１つ以上のスルーホール、または開口、またはポート２０００が形成され、そして、段階２５４５において、フォトレジスト２１０２が、ポート２０００を介して例えば、アセトンを用いて剥離される。裏側のエッチングは例えば、深堀り反応性イオンエッチング（deep reactive-ion etching）（DRIE）を用いて行うことができる。この結果、これにより、外部流圧に依存して動くことができる柔軟性のある部材２２０がリリースされる。また、図２５は、更なる裏側のエッチングが段階２５５０において行われ、窪んだ凹み２２０３が形成され、これにより圧力センサーのパッケージ後、被包空気量が有用に増加し得る実施形態が例示する。方法２１００工程を用いおよび／または適合することで、可変コンデンサー２３１０および可変インダクター２３２０の構成を加工することが可能であることは理解されるべきであり、説明を容易にするため、図２３および図２４に示されるように可変コンデンサー２３１０およびランプインダクター２３２０を有する圧力センサーの加工方法が参照される。
【０１０８】
特定の実施形態が示され記載されているが、上で議論されたことはこれらの実施形態の範囲を限定することを意図するものではないことは理解されるべきである。実施形態の精神および範囲を逸脱せずに種々の変更及び改変が可能である。例えば、圧力センサーには、可変コンデンサー及びランプインダクター、または可変コンデンサー及び可変インダクターが含まれてよい。さらに、可変コンデンサー、ランプインダクター及び可変インダクター部品の寸法及び構成は、実施形態がどのように実施されるかの例として提供され、その他の寸法や構成を圧力検出の仕様や用途に適するように使用してよい。さらに、加工プロセスのパラメータ及び工程は、異なるコンデンサー及びインダクター構成を加工する場合変わり得る。実施形態は、ポリマー、例えば、パリレンを参照して記載されるが、柔軟性のある部材及びコンデンサー要素は、他の材料、例えば、生体適合性金属であってよく、同じ材料でも異なる材料でもよい。また、実施形態は、基板内に形成されたチャネル内で可動なコンデンサー要素を有した可変コンデンサーと共に、および、基板チャネルなしに実装される可変コンデンサーと共に用いることもできる。
【０１０９】
ニードルを介してセンサーを送達することによる縫合なしの眼へのセンサーの移植が参照されるが、他の侵襲が最小限の移植手順及び装置を、必要に応じて用いることができることは理解されるべきである。例えば、センサー装置は、角膜又は強膜を適切な大きさに切開することにより移植することができる。センサー装置は組織アンカーまたはフックを用いて移植することもできる。実施形態は種々の生物医学的応用に用いることができることも理解すべきである。テレメトリを用いた眼内圧を受動的にモニタリングするための微細加工された圧力センサーが参照されるが、実施形態は、他の体液の圧力および生理学的パラメータのモニタリング、例えば、動脈瘤内の血圧のモニタリング脳脊髄液圧のモニタリング、および他の生物医学的応用での圧力のモニタリングを含むがそれらに限定されない他の用途にも利用され、または適用されてよい。従って、実施形態には、代替物、改変物、及び特許請求の範囲内の均等物が含まれていることが意図されている。
【図１】
2010503220.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010503220.tif 000008
【図７】
2010503220.tif 000009
【図８】
2010503220.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
2010503220.tif 000019
【図１７】
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【図１８】
2010503220.tif 000021
【図１９】
2010503220.tif 000022
【図２０】
2010503220.tif 000023
【図２１】
2010503220.tif 000024
【図２２】
2010503220.tif 000025
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月18日(2008.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010503220.tif 000031
【図４】
2010503220.tif 000032
【図５】
2010503220.tif 000033
【図６】
2010503220.tif 000034
【図７】
2010503220.tif 000035
【図８】
2010503220.tif 000036
【図９】
2010503220.tif 000037
【図１０】
2010503220.tif 000038
【図１１】
2010503220.tif 000039
【図１２】
2010503220.tif 000040
【図１３】
2010503220.tif 000041
【図１４】
2010503220.tif 000042
【図１５】
2010503220.tif 000043
【図１６ａ】
2010503220.tif 000044
【図１６ｂ】
2010503220.tif 000045
【図１７】
2010503220.tif 000046
【図１８】
2010503220.tif 000047
【図１９】
2010503220.tif 000048
【図２０】
2010503220.tif 000049
【図２１】
2010503220.tif 000050
【図２２】
2010503220.tif 000051
【図２３】
2010503220.tif 000052
【図２４】
2010503220.tif 000053
【図２５】
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【国際調査報告】
2010503220.tif 000055
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