KR101010925B1 - One point detection of electrocardiography using MEMS based electrode module - Google Patents
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Abstract
본 발명은 ECG 측정센서 및 그 제작방법에 관한 것으로, 패드 상에 고리형 전극과 원형 전극을 일체로 형성하여 ECG 측정센서를 제작함으로써 하나의 ECG 측정센서를 이용하여 심전도를 측정할 수 있으며, 심전도 측정성능을 향상시킬 수 있어 보다 정확한 심전도 측정이 가능하고, 체온 감지센서가 ECG 측정센서에 일체로 구비되어 환자 또는 피검자의 심전도를 측정함과 동시에 체온을 측정할 수 있으며, MEMS 기술에 의해 측정센서를 초소형으로 제작할 수 있는 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서 및 그 제작방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention relates to an ECG measuring sensor and a method of manufacturing the same, by forming an annular electrode and a circular electrode integrally on the pad to produce an ECG measuring sensor, it is possible to measure the electrocardiogram using one ECG measuring sensor, ECG The measurement performance can be improved, and more accurate electrocardiogram measurement is possible, and the body temperature sensor is integrated with the ECG sensor so that the body temperature can be measured simultaneously with the ECG measurement of the patient or the subject. It is to provide a single point reading ECG measuring sensor using the MEMS electrode module that can be manufactured in a very small size and a method of manufacturing the same.
본 발명은, 심전도를 측정하기 위한 심전도(ECG) 측정장치에 있어서, 심전도를 측정하기 위한 심전도(ECG) 측정장치에 있어서, 심장의 전기적인 활동으로 인한 온몸으로 퍼지는 미세전류로 인하여 발생되는 신체 표면의 전위 차를 감지하기 위한 고리형 전극과 원형 전극; 상기 고리형 전극과 원형 전극을 통하여 감지된 전위 차에 따른 신호를 검출부로 제공하기 위한 접속 전극; 및 상기 고리형 전극과 원형 전극 및 각 접속 전극을 일체로 그 상부면에 갖는 접촉 패드; 를 포함하여 구성되되, MEMS 공정에 의해 제작되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an electrocardiogram (ECG) measuring apparatus for measuring an electrocardiogram, and to an electrocardiogram (ECG) measuring apparatus for measuring an electrocardiogram, a body surface generated by a microcurrent spreading all over the body due to electrical activity of the heart. A circular electrode and a circular electrode for detecting a potential difference between the circular electrode and the circular electrode; A connection electrode for providing a signal to a detector according to a potential difference detected through the annular electrode and the circular electrode; And a contact pad having the annular electrode, the circular electrode, and each connecting electrode integrally on an upper surface thereof. It is configured to include, characterized in that produced by the MEMS process.
심전도(ECG), MEMS, 단일지점, 고리형 전극, 원형 전극, 체온 감지센서 ECG, MEMS, single point, annular electrode, circular electrode, body temperature sensor
Description
본 발명은 심전도를 측정하기 위한 ECG 측정센서 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 패드 상에 고리형 전극과 원형 전극을 일체로 형성하여 ECG 측정센서를 제작함으로써 하나의 ECG 측정센서로 심전도를 측정할 수 있으며, 체온 감지센서가 ECG 측정센서에 일체로 구비되어 환자 또는 피검자의 체온을 측정하기 용이하고, 심장 부근에 부착하였을 경우 뿐만 아니라, 손, 팔목 등 심장에서 멀리 떨어진 부위에 부착하였을 경우에도 심전도의 피크(peak)값의 시간 간격을 이용하여 맥박을 측정할 수 있으며, MEMS 기술에 의해 ECG 측정센서의 전체 크기를 감소시켜 초소형화로 제작할 수 있는 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서 및 그 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ECG measuring sensor for measuring an electrocardiogram and a method of manufacturing the same, and more particularly, by forming an annular electrode and a circular electrode integrally on a pad to manufacture an ECG measuring sensor, and using an ECG measuring sensor as an ECG measuring sensor. The body temperature sensor is integrated with the ECG sensor, so it is easy to measure the temperature of the patient or the subject, and not only when it is attached near the heart, but also when it is attached to a part far from the heart such as a hand or an arm. In this case, pulse rate can be measured using the time interval of peak value of ECG, and single point meter reading ECG measurement using MEMS electrode module can be manufactured in miniaturization by reducing the total size of ECG measuring sensor by MEMS technology. A sensor and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 심전도(ECG : Electrocardiography)란, 심장의 수축에 따른 활동 전류를 곡선으로 기록한 것으로 심장 전기도의 약칭이다.In general, electrocardiography (ECG) is an abbreviation of cardiac electrograms, which records a curve of an action current according to contraction of the heart.
즉, 심장의 심근 흥분이 정맥동(靜脈洞)에서 일어나 심방, 심실 방향으로 나아가며, 이 흥분을 임의의 두 점에서 전류계(심전계)에 유도하면 심장의 활동전류가 그래프로 묘사되며, 이러한 방법을 이용하여 심근이 활동할 때의 전기적인 흥분으로 인해 발생되는 활동 전위가 신체의 표면에 전달된 후 전류에 의해 파형으로 기록되는 것을 심전도(ECG : Electrocardiography)라 하고, 심장 질환을 진단하는데 가장 중요한 자료로 활용되고 있다.That is, myocardial excitability of the heart occurs in the sinus sinus and goes to the atrial and ventricular directions. When this excitation is induced to the ammeter at two random points, the active current of the heart is depicted graphically. Therefore, electrocardiogram (ECG) is used as the most important data for diagnosing heart disease. It is becoming.
여기서, 심장의 기저부(基底部)가 흥분해서 첨부(尖部)에 대하여 전기적으로 음성이 될 때 전류계의 지침(바늘)이 위쪽으로 향하게 곡선을 그릴 경우, 등전위선(等電位線)에서 돌출하는 곳을 W. 에인트호벤의 명명에 따라 P, Q, R, S, T, U파(波)라고 한다. Here, when the base of the heart is excited and electrically negative with respect to the appendage, when the guide of the ammeter is curved upwards, it protrudes from the equipotential line. The place is called P, Q, R, S, T, and U waves according to the name of W. Eindhoven.
이렇게 심장질환을 진단하기 위한 심전도를 얻는 방법으로는 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 양 손(제1 유도 : Lead Ⅰ), 오른손과 왼발(제2 유도 : Lead Ⅱ), 왼손과 왼발(제3 유도 : Lead Ⅲ)의 표준지유도(標準肢誘導)를 이용한 심전도 측정방법이 사용되고 있으며, 그 외에 단극유도(單極誘導) ·흉부유도 등이 있다.As shown in FIG. 1, a method of obtaining an electrocardiogram for diagnosing a heart disease includes both hands (first induction: lead I), right hand and left foot (second induction: lead Ⅱ), left hand and left foot (second). Induction: ECG measurement method using standard fat guidance of Lead III) is used. Other methods include unipolar induction and chest induction.
심전도의 측정은 협심증이나 심근경색(心筋梗塞) 등의 관동맥 질환을 비롯하여 여러 가지 부정맥(不整脈)이나 전해질이상(電解質異常) 등을 진단함에 있어, 또는 수술 중의 심장이상의 유무의 조사, 확인함에 있어 그 응용면이 넓고, 심장질환의 진단학상 매우 중요하다. Electrocardiograms are used to diagnose coronary artery diseases such as angina pectoris and myocardial infarction, as well as to diagnose various arrhythmias and electrolyte abnormalities, or to investigate and confirm the presence of cardiac abnormalities during surgery. The application area is wide and it is very important for the diagnosis of heart disease.
이러한 심전도는 근전도, 뇌파, 생체 임피던스 신호와 더불어 대표적인 생체전기 신호로서, 피검자의 건강 상태를 비관혈적(non-invasive)인 방법으로 진단하 는데 있어 가장 기본이 되는 신호이며, 심전도는 호흡 신호와 함께 가장 기본이 되는 바이탈 신호로 임상에서 널리 사용되고 있다.This electrocardiogram is a representative bioelectric signal along with EMG, EEG, and bioimpedance signals, and is the most basic signal for diagnosing the health of a subject in a non-invasive manner. It is the most basic vital signal and is widely used in clinical practice.
이렇게 적절한 치료를 위해 심전도, 근전도, 뇌전도 등의 생체 전위를 측정하는 의학 분야에 있어 체내의 전기 신호를 외부 장치로 보내 적절한 치료를 위한 진단을 하는 방법이 근래 들어 상용화되고 있는 실정이며, 최근 들어 당뇨병, 고혈압, 심근경색 등의 심혈관계 질환의 발생 빈도가 전세계적으로 높아지고 있으며, 이러한 질환을 앓고 있는 환자들의 경우, 지속적으로 심전도를 체크 및 모니터링하여야 한다.In the medical field of measuring biopotential such as electrocardiogram, electrocardiogram, and electroencephalogram for proper treatment, a method of transmitting an electrical signal to the external device and making a diagnosis for proper treatment has recently been commercialized. The incidence of cardiovascular diseases such as hypertension, hypertension, and myocardial infarction is increasing worldwide. Patients suffering from these diseases should be constantly monitored and monitored.
여기서, 이식형 ECG 측정센서는 심전도의 측정을 신체의 내부에 설치하여야 하기 때문에 외과적인 수술이 필요하고, 피부 부착형 ECG 측정센서는 신체에 부착 시 피부와의 전도도 향상을 위하여 전도성 젤(Gel)이 필수적이며, 크기가 크고, 고가의 제작비가 소요된다.Here, the implantable ECG measurement sensor requires surgical operation because the ECG measurement must be installed inside the body, and the skin-attached ECG measurement sensor is a conductive gel to improve conductivity with the skin when attached to the body. This is essential, large in size, and expensive to produce.
상술한 바와 같은 이식형 ECG 측정센서와 피부 부착형 ECG 측정센서 중 피부 부착형 ECG 측정센서를 이용하여 신체의 심전도(ECG)를 측정하는 방법은, 도 2에서 도시하고 있는 바와 같다.The method of measuring ECG of the body using the skin-attached ECG sensor among the implantable ECG sensor and the skin-attached ECG sensor as described above is shown in FIG. 2.
통상 3개의 전극(101, 103, 105)으로 이루어지는 ECG 측정센서(도번 미도시)를 이용하는 심전도 측정장치를 통하여 심전도를 측정하고, 3개의 전극(101, 103, 105) 중 2개의 전극(101, 103)은 심장 활동에 의하여 체표면에서 발생되는 전위차를 측정하고, 1개의 전극(105)은 접지 전극으로 이용된다.The electrocardiogram is measured through an ECG measuring device using an ECG measuring sensor (not shown in the drawing), which is generally composed of three
이렇게 환자 또는 피검자 신체 부위의 각각 다른 위치에 3개의 전극을 부착 한 후 도 3개의 전극을 부착한 후 도 1에서 설명한 바와 같이, Lead Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ를 이용한 심전도 측정방법을 통하여 심전도 앰프로 측정한다.After attaching three electrodes to different positions of the body part of the patient or the subject, and then attaching the three electrodes, as described in FIG. 1, the ECG amplifier is measured using an ECG measurement method using leads I, II, and III. do.
즉, 심장의 심장벽을 형성하는 근세포의 수축에 따라 발생되는 활동 전위에 의해 혈액의 방출 시 심장으로부터 신체의 전부분으로 전류가 퍼지며, 신체의 전부분으로 퍼지는 전류는 신체의 위치에 따라 전위차를 발생하며, 이러한 전위가 신체에 부착되는 각 전극을 통하여 감지 및 검출됨으로써 환자 또는 피검자의 심전도를 측정한다.That is, the current spreads from the heart to the whole part of the body by the action potential generated by the contraction of the muscle cells forming the heart wall of the heart, and the current spreading to the whole part of the body varies the potential difference according to the position of the body. This potential is detected and detected through each electrode attached to the body, thereby measuring the electrocardiogram of the patient or subject.
여기서, 상술한 바와 같이, 3개의 전극으로 이루어지는 ECG 측정센서를 신체의 피부에 부착하여 심전도를 측정할 경우, 다수개의 전극을 피부에 부착함으로써 번거로움, 거부감 및 불쾌함을 느낄 수 있다는 문제점이 있었다.Here, as described above, when measuring the ECG by attaching the ECG measuring sensor consisting of three electrodes to the skin of the body, there is a problem that can be a hassle, rejection and unpleasant by attaching a plurality of electrodes to the skin .
또한, 신체에서 검출되는 간섭 신호를 제거하기 위하여 오른다리 구동회로와 같은 부가적인 회로가 장치 내에 요구되며, 이로 인해 시스템 전체 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.In addition, an additional circuit such as a right leg drive circuit is required in the apparatus to remove the interference signal detected by the body, which causes a problem that the overall structure of the system is complicated.
한편, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 2개의 전극으로 이루어지는 ECG 측정센서를 이용하여 심전도를 측정하는 심전도 측정장치 및 측정방법이 제안되었으며, 신체의 피부에 부착하는 전극의 갯수가 감소된다는 점에서 심전도 측정 시 환자 또는 피검자에게 번거로움 및 불쾌함을 감소시킬 수 있었으나, 3개의 전극을 이용하는 심전도 측정장치 및 측정방법에 비하여 하여 심전도 측정성능이 저하되어 정확한 심전도 측정이 불리하다는 문제점이 있었다.On the other hand, in order to solve the problems described above, an electrocardiogram measuring apparatus and measuring method for measuring an electrocardiogram using an ECG measuring sensor consisting of two electrodes has been proposed, in that the number of electrodes attached to the skin of the body is reduced In the electrocardiogram measurement, it was possible to reduce the inconvenience and discomfort to the patient or the subject, but compared to the electrocardiogram measuring device and the measuring method using three electrodes, the electrocardiogram measurement performance was deteriorated, and thus the accurate electrocardiogram measurement was disadvantageous.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 패드 상에 고리형 전극과 원형 전극을 일체로 형성하여 ECG 측정센서를 제작함으로써 하나의 ECG 측정센서를 이용하여 심전도를 측정할 수 있으며, 심전도 측정 시 신체에서 발생되는 간섭 신호의 영향을 최소화할 뿐만 아니라, 심전도 측정성능을 향상시킬 수 있어 보다 정확한 심전도 측정이 가능하고, 체온 감지센서가 ECG 측정센서에 일체로 구비되어 환자 또는 피검자의 심전도를 측정함과 동시에 체온을 측정할 수 있으며, 심장 부근에 부착하였을 경우 뿐만 아니라, 손, 팔목 등 심장에서 멀리 떨어진 부위에 부착하였을 경우에도 심전도의 피크(peak)값의 시간 간격을 이용하여 맥박을 측정할 수 있으며, MEMS 기술에 의해 측정센서를 초소형으로 제작할 수 있는 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서 및 그 제작방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the problems described above, by forming a ring-shaped electrode and a circular electrode integrally on the pad to produce an ECG measuring sensor to measure the ECG using one ECG measuring sensor and In addition to minimizing the influence of interference signals generated by the body during ECG measurement, ECG measurement performance can be improved and more accurate ECG measurement is possible, and a body temperature sensor is integrated into the ECG measurement sensor. The body temperature can be measured at the same time as the electrocardiogram, and the pulse rate can be measured using the time interval of the peak value of the electrocardiogram not only when it is attached near the heart but also when it is attached to a part away from the heart such as the hand or the wrist. MEMS electrode module that can measure the size To provide a single point reading ECG sensor and a manufacturing method for the purpose.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 심전도를 측정하기 위한 심전도 측정장치에 있어서, 심장의 전기적인 활동으로 인한 온몸으로 퍼지는 미세전류로 인하여 발생되는 신체 표면의 전위 차를 감지하기 위한 고리형 전극과 원형 전극; 상기 고리형 전극과 원형 전극을 통하여 감지된 전위 차에 따른 신호를 검출부로 제공하기 위한 각 접속 전극; 및 상기 고리형 전극과 원형 전극 및 각 접 속 전극을 일체로 그 상부면에 갖는 접촉 패드; 를 포함하여 구성되되, MEMS 공정에 의해 제작되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the object as described above, the present invention, in the electrocardiogram measuring device for measuring the electrocardiogram, ring for detecting the potential difference of the surface of the body caused by a microcurrent spreading through the body due to the electrical activity of the heart Type electrodes and circular electrodes; Each connection electrode for providing a signal to a detector according to a potential difference detected through the annular electrode and the circular electrode; And a contact pad integrally having the annular electrode, the circular electrode, and each contact electrode on an upper surface thereof. It is configured to include, characterized in that produced by the MEMS process.
여기서, 상기 고리형 전극은 고리형상으로 형성되고, 상기 접속 전극은 그 일측 단부가 상기 고리형 전극에 연결되어 연장형성되되, 그 타측 단부가 절곡형성된다.Here, the annular electrode is formed in an annular shape, and the connection electrode is extended at one end thereof connected to the annular electrode, and the other end thereof is bent.
그리고, 상기 원형 전극은 상기 고리형 전극의 내측에 위치하되, 원형으로 형성되고, 상기 접속 전극은 그 일측 단부가 상기 원형 전극에 연결되어 연장형성되되, 그 타측 단부가 절곡형성된다.The circular electrode is positioned inside the annular electrode, and is formed in a circular shape, and the connection electrode is extended by one end thereof connected to the circular electrode, and the other end thereof is bent.
이때, 상기 고리형 전극과 원형 전극 및 각 접속 전극 사이의 거리가 200㎛ 이내로 이루어진다.At this time, the distance between the annular electrode and the circular electrode and each connection electrode is made within 200㎛.
한편, 상기 고리형 전극과 접속 전극의 외측에 신체의 체온을 측정하기 위한 체온 감지센서가 더 구비된다.On the other hand, the body temperature sensor for measuring the body temperature of the body is further provided on the outer side of the annular electrode and the connection electrode.
여기서, 상기 체온 감지센서는 방사상으로 다수번 절곡형성되는 체온감지 저항과, 상기 체온감지 저항의 양 단부에 연결되어 절곡형성되는 저항 연결부로 이루어진다.Here, the body temperature sensor comprises a body temperature sensing resistance bent radially a plurality of times, and a resistance connection portion bent to be connected to both ends of the body temperature sensing resistance.
그리고, 상기 접촉 패드는 원형 패드부재와, 상기 원형 패드부재에 연결되어 연장형성되는 바형 패드부재 및 상기 바형 패드부재의 단부에 연결되는 판형 패드부재를 포함하여 구성된다.The contact pad may include a circular pad member, a bar pad member connected to the circular pad member, and a plate pad member connected to an end of the bar pad member.
이때, 상기 고리형 전극과 원형 전극에 의해 측정된 심전도의 피크값의 시간 간격을 이용하여 손, 팔목 등 심장에서 멀리 떨어진 부위에서의 맥박을 측정하도록 이루어진다.At this time, by using the time interval of the peak value of the electrocardiogram measured by the annular electrode and the circular electrode, it is made to measure the pulse at a part far from the heart such as the hand, the cuff.
한편, 고리형 전극과, 원형 전극; 상기 고리형 전극과 원형 전극에 연장형성되는 각 접속 전극; 및 상기 각 전극을 그 상부면에 일체로 갖는 접촉 패드; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 제작방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼 상에 폴리이미드를 스핀 코팅하는 단계; 상기 스핀 코팅된 폴리이미드를 경화하는 단계; 상기 경화된 폴리이미드 상에 티타늄(Ti)/구리(Cu)를 증착하는 단계; 상기 증착된 티타늄(Ti)/구리(Cu)를 고리형 전극과 원형 전극의 형상으로 패터닝하는 단계; 상기 고리형 전극과 원형 전극 및 각 접속 전극의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu) 상에 알루미늄(Al)을 증착하는 단계; 상기 알루미늄(Al)을 고리형 전극과 원형 전극 및 각 접속 전극을 포함하는 형상으로 패터닝하는 단계; 상기 고리형 전극과 원형 전극 및 접속 전극의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu) 하부의 폴리이미드를 제외한 나머지 부분의 폴리이미드를 에칭하는 단계; 상기 패턴된 알루미늄(Al)을 에칭하여 제거하는 단계; 및 상기 폴리이미드에서 실리콘 웨이퍼를 분리하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the annular electrode, circular electrode; Each connection electrode extending to the annular electrode and the circular electrode; And a contact pad having the respective electrodes integrally on an upper surface thereof. 1. A method of fabricating a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module, comprising: spin coating a polyimide on a silicon wafer; Curing the spin coated polyimide; Depositing titanium (Ti) / copper (Cu) on the cured polyimide; Patterning the deposited titanium (Ti) / copper (Cu) into the shape of a ring-shaped electrode and a circular electrode; Depositing aluminum (Al) on the titanium (Ti) / copper (Cu) patterned in the shape of the annular electrode, the circular electrode, and each connection electrode; Patterning the aluminum (Al) into a shape including an annular electrode, a circular electrode, and each connection electrode; Etching the polyimide of the remaining portion except for the polyimide under the titanium (Ti) / copper (Cu) patterned in the shape of the annular electrode, the circular electrode and the connecting electrode; Etching to remove the patterned aluminum (Al); And separating the silicon wafer from the polyimide; Characterized in that comprises a.
여기서, 상기 실리콘 웨이퍼 상에 이산화규소를 도포하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.Here, applying silicon dioxide on the silicon wafer; It further comprises.
그리고, 상기 폴리이미드의 경화 시 상기 스핀 코팅된 폴리이미드를 60℃에서 4시간 경화하는 단계; 및 상기 60℃에서 4시간 경화된 폴리이미드를 250℃에서 3시간 경화하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.And curing the spin coated polyimide at 60 ° C. for 4 hours when curing the polyimide; And curing the polyimide cured at 60 ° C. for 4 hours at 250 ° C. for 3 hours. It further comprises.
더불어, 상기 폴리이미드 상에 티타늄(Ti)/구리(Cu)의 증착 시 폴리이미드 상에 300Å의 티타튬(Ti)과 2㎛의 구리(Cu)를 증착하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.In addition, depositing 300 티타늄 titanium (Ti) and 2 ㎛ copper (Cu) on the polyimide during the deposition of titanium (Ti) / copper (Cu) on the polyimide; It further comprises.
이때, 상기 티타늄(Ti)/구리(Cu)를 고리형 전극과 원형 전극의 형상으로 패터닝 시 중성화된 물에 희석된 불산(HF)용액으로 티타늄(Ti)를 습식에칭하는 단계; 및 인산, 아세트산, 질산이 2:3:1로 혼합된 용액으로 구리(Cu)를 에칭하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.At this time, the step of wet etching titanium (Ti) with hydrofluoric acid (HF) solution diluted in water neutralized when the titanium (Ti) / copper (Cu) in the shape of a ring-shaped electrode and a circular electrode; And etching copper (Cu) with a solution in which phosphoric acid, acetic acid and nitric acid are mixed at 2: 3: 1. It further comprises.
여기서, 상기 고리형 전극과 원형 전극 및 각 접속 전극의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu) 하부의 폴리이미드를 제외한 나머지 부분의 폴리이미드의 에칭 시 100%의 산소(O2)가스로 에칭하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.Here, 100% oxygen (O 2 ) gas when etching the remaining portion of the polyimide except for the polyimide under the titanium (Ti) / copper (Cu) patterned in the shape of the annular electrode, the circular electrode, and each connection electrode. Etching with; It further comprises.
그리고, 상기 알루미늄(Al) 에칭 시 중성화된 물과 인산을 1:1로 혼합한 후 50℃로 가열한 용액으로 에칭하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.And, in the aluminum (Al) etching step of mixing the neutralized water and phosphoric acid 1: 1, and then etching with a solution heated to 50 ℃; It further comprises.
더불어, 상기 실리콘 웨이퍼의 분리 시 상기 고리형 전극과 원형 전극 및 각 접속 전극의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)를 포함하는 실리콘 웨이퍼에서 이산화규소를 제거하고, BOE에 넣어 실리콘 옥사이드막을 에칭하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.In addition, when the silicon wafer is separated, silicon dioxide is removed from a silicon wafer including titanium (Ti) / copper (Cu) patterned in the shape of the annular electrode, the circular electrode, and each connection electrode, and the silicon oxide is placed in a BOE. Etching the film; It further comprises.
한편, 고리형 전극과, 원형 전극; 상기 고리형 전극과 원형 전극에 연장형성되는 각 접속 전극; 체온 감지 저항과, 저항 연결부로 이루어지는 체온 감지센서; 및 상기 각 전극과 체온 감지센서를 그 상부면에 일체로 갖는 접촉 패드; 를 포함 하는 구성으로 이루어지는 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 제작방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼 상에 폴리이미드를 스핀 코팅하는 단계; 상기 스핀 코팅된 폴리이미드를 경화하는 단계; 상기 경화된 폴리이미드 상에 티타늄(Ti)/구리(Cu)를 증착하는 단계; 상기 증착된 티타늄(Ti)/구리(Cu)를 고리형 전극과 원형 전극과 각 접속 전극 및 체온 감지센서의 형상으로 패터닝하는 단계; 상기 고리형 전극과 원형 전극과 각 접속 전극 및 체온 감지센서의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu) 상에 알루미늄(Al)을 증착하는 단계; 상기 알루미늄(Al)을 고리형 전극과 원형 전극과 각 접속 전극 및 체온 감지센서를 포함하는 형상으로 패터닝하는 단계; 상기 고리형 전극과 원형 전극과 각 접속 전극 및 체온 감지센서의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu) 하부의 폴리이미드를 제외한 나머지 부분의 폴리이미드를 에칭하는 단계; 상기 패턴된 알루미늄(Al)을 에칭하여 제거하는 단계; 및 상기 폴리이미드에서 실리콘 웨이퍼를 분리하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the annular electrode, circular electrode; Each connection electrode extending to the annular electrode and the circular electrode; A body temperature sensor comprising a body temperature sensing resistor and a resistance connection unit; And a contact pad having the electrodes and the body temperature sensor integrally on an upper surface thereof. 1. A method of fabricating a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module, comprising: spin coating a polyimide on a silicon wafer; Curing the spin coated polyimide; Depositing titanium (Ti) / copper (Cu) on the cured polyimide; Patterning the deposited titanium (Ti) / copper (Cu) into the shape of an annular electrode, a circular electrode, each connection electrode, and a body temperature sensor; Depositing aluminum (Al) on the titanium (Ti) / copper (Cu) patterned in the shape of the annular electrode, the circular electrode, each connection electrode, and the temperature sensor; Patterning the aluminum (Al) into a shape including an annular electrode, a circular electrode, each connection electrode, and a body temperature sensor; Etching the polyimide of the remaining portions except for the polyimide under the titanium (Ti) / copper (Cu) patterned in the shape of the annular electrode, the circular electrode, each connection electrode and the body temperature sensor; Etching to remove the patterned aluminum (Al); And separating the silicon wafer from the polyimide; Characterized in that comprises a.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 패드 상에 고리형 전극과 원형 전극을 일체로 형성하여 ECG 측정센서를 제작함으로써 하나의 ECG 측정센서를 이용하여 심전도를 측정할 수 있으며, 이로 인해 신체의 한 지점에만 ECG 측정센서를 부착한 후 심전도를 측정할 수 있어 심전도 측정 시 환자 또는 피검자의 번거로움, 불편함을 현저히 감소시킬 수 있으며, 체온 감지센서가 ECG 측 정센서에 일체로 구비되어 환자 또는 피검자의 심전도를 측정함과 동시에 체온을 측정할 수 있으며, 심장 부근에 부착하였을 경우 뿐만 아니라, 손, 손목, 팔, 팔목 등 심장에서 멀리 떨어진 부위에 부착하였을 경우에도 심전도의 피크(peak)값의 시간 간격을 이용하여 맥박을 측정할 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.As described above, the present invention having the configuration as described above may form an annular electrode and a circular electrode integrally on a pad to manufacture an ECG measurement sensor, thereby measuring ECG using one ECG measurement sensor. Due to this, ECG can be measured after attaching the ECG sensor to only one point of the body, which can greatly reduce the inconvenience and inconvenience of the patient or subject during ECG measurement, and the body temperature sensor is integrated with the ECG measurement sensor. EKG can be measured at the same time as measuring the patient's or subject's electrocardiogram, and not only when attached near the heart, but also when attached to a place away from the heart such as hands, wrists, arms, and wrists. The pulse rate can be measured using the time interval of the peak) value.
또한, 심전도 측정 시 신체에서 발생되는 간섭 신호의 영향을 최소화할 수 있어 간섭 신호를 제거 및 필터링하기 위한 별도의 부가적인 회로를 설치할 필요가 없으며, 이로 인해 ECG 측정센서의 전체 시스템을 간단하게 구성할 수 있어 제작 비용 및 제품 단가를 저감시킬 수 있으며, 심전도 측정성능을 향상시킬 수 있어 정확한 심전도 측정이 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.In addition, it is possible to minimize the influence of the interference signal generated by the body during ECG measurement, eliminating the need to install an additional circuit to remove and filter the interference signal, thereby simplifying the configuration of the entire system of ECG measurement sensors. As a result, manufacturing cost and product cost can be reduced, and electrocardiogram measurement performance can be improved, thereby enabling accurate ECG measurement.
더불어, MEMS 기술에 의해 측정센서의 전체 크기를 매우 작은 크기로 감소시켜 초소형으로 제작할 수 있어 심전도 측정을 위해 신체의 피부에 ECG 측정센서의 부착 시 환자 또는 피검자의 불쾌감을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 신체에 항상 부착가능하여 실시간으로 심전도를 측정할 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.In addition, the MEMS technology can reduce the overall size of the measuring sensor to a very small size, making it extremely compact, minimizing the discomfort of the patient or subject when ECG measuring sensor is attached to the skin of the body for ECG measurement. It can be attached to the body all the time, so it can measure the electrocardiogram in real time.
뿐만 아니라, 폴리이미드 기판 상에 각 전극이 설치되어 제작됨으로써 유연성이 탁월하여 신체에 부착이 안정적일 뿐만 아니라, 용이하여 사용의 편의성을 향상시키고, 신체에 ECG 측정센서를 부착하기 위한 전도성 젤(Gel) 등의 추가적인 물질이 필요치 않으며, 기존에 심전도 측정방법에 비하여 보다 간단하고 간편한 심전도 측정과정을 제공할 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.In addition, since each electrode is installed on the polyimide substrate and manufactured, the flexible gel is not only stable to attach to the body, but also easy to improve the convenience of use, and a conductive gel for attaching the ECG sensor to the body. It does not require additional materials such as), and can provide an effect such as providing a simpler and simpler ECG process compared to conventional ECG methods.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only, and various modifications may be made without departing from the technical gist of the present invention.
도 4는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 5는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서가 적용된 심전도 측정장치를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 제작방법을 나타내는 블럭도이다.4 is a perspective view schematically showing a single point reading ECG measuring sensor using a MEMS electrode module according to the present invention, Figure 5 is a schematic diagram of an electrocardiogram measuring device applied to a single point reading ECG measuring sensor using a MEMS electrode module according to the present invention. 6 is a block diagram illustrating a method of manufacturing a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present invention.
그리고, 도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 제작방법을 개략적으로 나타내는 단계도이고, 도 13은 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서를 이용하여 심전도를 측정하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 14는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서를 환자 또는 피검자의 심장 부근에 부착한 후 측정된 심전도 측정값을 나타내는 그래프이고, 도 15는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서를 환자 또는 피검자의 손가락에 부착한 후 측정된 심전도 측정값을 나타내는 그래프이다.7, 8, 9, 10, 11, and 12 are steps schematically illustrating a method of manufacturing a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present invention. Single point reading using the MEMS electrode module according to the invention is a diagram schematically showing the process of measuring the ECG using the ECG measuring sensor, Figure 14 is a single point reading ECG measuring sensor using the MEMS electrode module according to the present invention or a patient It is a graph showing the electrocardiogram measurement value measured after being attached to the subject's heart, Figure 15 is the electrocardiogram measurement after attaching a single point reading ECG measurement sensor using the MEMS electrode module according to the present invention to the patient or the finger of the subject Graph showing values.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)는 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)과 각 접속 전 극(13, 33) 및 접촉 패드(50)를 포함하는 구성으로 이루어진다.As shown in the figure, the single-point reading
상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)은 환자 또는 피검자의 신체에서 발생되는 신호를 감지한다. 즉, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)은 심장의 전기적인 활동으로 인한 온몸으로 퍼지는 미세전류로 인하여 발생되는 신체 표면의 전위 차를 감지한다. The
여기서, 상기 고리형 전극(11)은 고리형상으로 형성되고, 상기 원형 전극(31)은 원형으로 형성되되, 상기 고리형 전극(11)의 내측에 위치한다.Here, the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 고리형 전극(11)이 원형태의 고리형상으로 형성되어 있으나, 환자 또는 피검자의 신체에서 발생되는 신호를 감지하기 용이하다면 상기 고리형 전극(11)이 삼각형태 또는 사각형태 고리형상으로 형성되는 것도 가능하고, 기타 다양한 형태로 형성되는 것도 가능하다.In the exemplary embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 원형 전극(31)이 원형으로 형성되어 있으나, 환자 또는 피검자의 신체에서 발생되는 신호를 감지하기 용이하다면 상기 원형 전극(31)이 삼각 또는 사각형으로 형성되는 것도 가능하고, 기타 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하며, 상기 원형 전극(31)의 형상은 상기 고리형 전극(11)의 형상에 대응되도록 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, in one embodiment of the present invention, the
상기 각 접속 전극(Connection Electrode : 13, 33)은 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)에서 감지된 신호를 전달하기 위한 것으로서, 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)에 그 일측 단부가 연결되어 일정길이 연장형성되고, 그 타측 단부가 절곡형성된다.Each of the
이때, 상기 접속 전극(13)과 접속 전극(33)에 각각 절곡형성되는 부위는 상호 대칭되어 위치한다.In this case, the bent portions of the
여기서, 상기 각 접속 전극(13, 33)은 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)에서 감지된 신호를 연산 및 검출하기 위한 검출부(미도시)에 제공하기 위하여 FPCB 커넥터(Connector, 3)를 이용하여 FPCB 커넥션 라인(Connection Line, 2)에 연결된다.Here, each of the
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 각 접속 전극(13, 33)에 절곡된 부분의 절곡 각도가 90°로 이루어져 있으나, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)에서 감지된 신호를 검출부로 제공하기 용이하다면 상기 각 접속 전극(13, 33)의 절곡된 부분의 절곡 각도는 다양하게 변형실시 가능하게 이루어지는 것이 바람직하다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, the bending angle of the bent portion of each of the
여기서, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33) 사이의 거리가 200㎛ 이내로 이루어지는 것이 바람직하다. Here, the distance between the
즉, 신체 표면의 단일지점에 ECG 측정센서(1)의 부착 시 각 전극에서 감지되는 피부의 임피던스 값이 거의 같고, 이로 인해 각 전극과 피부간의 임피던스 차이값이 매우 작게하여 간섭 전압을 현저히 감소시키기 위하여 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 사이의 거리 및 상기 고리형 전극(11)에 연결되는 접속 전극(13)과 원형 전극(31)에 연결되는 접속 전극(33) 사이의 거리를 200㎛ 이내로 근접되게 설계 및 제작하는 것이 바람직하다.That is, when the
이때, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)은 티 타늄(Ti)/구리(Cu) 재질로 이루어진다. In this case, the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)이 티타늄(Ti)/구리(Cu) 재질로 이루어져 있으나, 환자 또는 피검자의 신체에서 발생되는 신호를 감지하기 용이하다면 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)이 기타 다양한 재질로 이루어지는 것도 가능하다.In the exemplary embodiment of the present invention, the
상기 접촉 패드(50)는 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)을 그 상부면에 일체로 갖는다. The
여기서, 상기 접촉 패드(50)는 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)이 위치하는 원형 패드부재(51)와 상기 원형 패드부재(51)에 연장형성되되, 상기 각 접속 전극(13, 33)이 위치하는 바형 패드부재(52) 및 상기 각 접속 전극(13, 33)의 절곡되는 부분이 위치하는 판형 패드부재(55)를 포함하여 구성된다.Here, the
이때, 상기 원형 패드부재(51)와 바형 패드부재(53) 및 판형 패드 부재(55)로 이루어지는 접촉 패드(50)는 그 상부면에 구비되는 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상에 따라 다양하게 변형가능하다.In this case, the
여기서, 상기 접촉 패드(50)는 폴리이미드(Polyimide) 재질로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the
한편, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)이 접촉 패드(50) 상부면에 상호 근접되게 위치함으로써 신체 표면의 신호를 감지할 경우, 노이즈의 발생이 저하되며, 이로 인해 종래 기술에 접지 전극(GND)의 삭제가 가능하다.On the other hand, when the
이하, 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서를 MEMS 공정기술을 이용하여 제작하는 제작방법을 도 6 내지 도 12를 참조하여 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of manufacturing a single point reading ECG measurement sensor using the MEMS electrode module according to the present invention using the MEMS process technology will be described with reference to FIGS. 6 to 12.
먼저, 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer, 5) 상에 폴리이미드(Polyimide, 6)를 스핀 코팅한다(S11).First, a
이때, 상기 실리콘 웨이퍼(5) 상에 이산화규소(SiO2, 7)를 도포 및 코팅한다(S11-1). In this case, silicon dioxide (SiO 2 , 7) is coated and coated on the silicon wafer 5 (S11-1).
즉, 상기 실리콘 웨이퍼(5) 상에 이산화규소(7)를 도포 및 코팅한 후 상기 이산화규소(7)의 상에 폴리이미드(6)를 스핀 코팅한다.That is, after coating and coating the silicon dioxide (7) on the silicon wafer (5) spin coating the polyimide (6) on the silicon dioxide (7).
여기서, 상기 폴리이미드(6)를 실리콘 웨이퍼(5) 상에 코팅 시 상기 폴리이미드(6)를 1000rpm의 속도로 스핀 코팅한다.Here, when the
이렇게 실리콘 웨이퍼(5) 상에 폴리이미드(6)를 스핀 코팅한 후 폴리이미드(6)를 경화한다(S12). After the spin coating of the
여기서, 실리콘 웨이퍼(5) 및 상기 실리콘 웨이퍼(5) 상에 스핀 코팅된 폴리이미드(6)의 경화 시 오븐에 넣어 상기 폴리이미드(6)를 60℃에서 4시간 경화시키고(S12-1), 60℃에서 4시간 경화된 폴리이미드(6)를 250℃에서 3시간 경화시킨다(S12-2).Here, in the curing of the
그리고, 상기 경화된 폴리이미드(6) 상에 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)를 증착한다(S13). 이때, 상기 폴리이미드(6) 상에 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)를 증착 시 폴리이미드(6) 상에 300Å의 티타튬(Ti)과 2㎛의 구리(Cu)를 증착시킨다(S13-1).Then, titanium (Ti) / copper (Cu) (8) is deposited on the cured polyimide (S13). At this time, when depositing titanium (Ti) / copper (Cu) (8) on the polyimide (6) to deposit 300 티 of titanium (Ti) and 2㎛ copper (Cu) on the polyimide (6) (S13-1).
상기한 바와 같이, 상기 폴리이미드(6)에 증착된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)를 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패터닝한다(S14).As described above, the titanium (Ti) / copper (Cu) 8 deposited on the
이때, 상기 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)를 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패터닝 시 중성화된(Deionized Water)에 희석된 불산(HF)용액으로 티타늄(Ti)을 습식에칭하고(S14-1), 인산, 아세트산, 질산이 2:3:1로 혼합된 용액으로 구리(Cu)를 에칭한다(S14-2).At this time, the titanium (Ti) / copper (Cu) (8) is diluted in deionized water during patterning in the shape of the
그 다음, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8) 상에 알루미늄(Al)(9)을 증착한다(S15).Next, aluminum (Al) (9) on the titanium (Ti) / copper (Cu) (8) patterned in the shape of the annular electrode (11), the circular electrode (31), and each of the connecting electrodes (13, 33). ) Is deposited (S15).
즉, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8) 및 폴리이미드(6)의 에칭 시 이를 보호하기 위하여 상기 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8) 패턴 상에 알루미늄(Al)(9)을 증착한다.That is, when the titanium (Ti) / copper (Cu) 8 and the
상기한 바와 같이, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8) 상에 알루미늄(Al)(9)을 증착한 후 상기 알루미늄(Al)(9)을 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)을 포함하는 형상으로 패터닝한다(S16).As described above, aluminum (Al) on the titanium (Ti) / copper (Cu) 8 patterned in the shape of the
그리고, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8) 하부의 폴리이미드(6)를 제외한 나머지 부분의 폴리이미드(6)를 에칭한다(S17).The
즉, 상기 ECG 측정센서(1)의 접촉 패드(50) 형상을 얻기 위하여 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)의 하부에 이에 대응되는 형상으로 패턴된 폴리이미드(6)를 제외한 나머지 부분의 폴리이미드(6)를 에칭한다.That is, titanium (Ti) patterned in the shape of the
여기서, 상기 패턴된 폴리이미드(6)를 제외한 나머지 부분의 폴리이미드(6) 에칭 시 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8) 상부에 증착된 알루미늄(Al)(9)에 의해 폴리이미드(6)가 보호된다.Here, the titanium patterned in the shape of the
이때, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)의 하부에 이에 대응되는 형상의 폴리이미드(6)를 제외한 나머지 부분의 폴리이미드(6) 에칭 시 100%의 산소(O2)가스로 에칭한다(S17-1).In this case, a poly having a shape corresponding to the lower portion of the titanium (Ti) / copper (Cu) 8 patterned in the shape of the
그 다음, 상기 패턴된 알루미늄(Al)(9)을 에칭하여 제거한다(S18). 이때, 상기 알루미늄(Al)(9)은 중성화된 물(Deionized Water)과 인산을 1:1로 혼합한 후 50℃로 가열한 용액으로 에칭한다(S18-1).Next, the patterned aluminum (Al) 9 is etched and removed (S18). At this time, the aluminum (Al) (9) is mixed with a neutralized water (Deionized Water) and phosphoric acid 1: 1, and then etched with a solution heated to 50 ℃ (S18-1).
그리고, 상기 폴리이미드(6)에서 실리콘 웨이퍼(5)를 분리한다(S19).Then, the
이때, 상기 실리콘 웨이퍼(5)의 분리 시 상기 고리형 전극(11)과 원형 전 극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)를 포함하는 실리콘 웨이퍼(5)에서 이산화규소(7)를 제거하고, BOE(Buffered Oxide Echant)에 넣어 실리콘 옥사이드(Si-Oxide)막을 에칭한다(S19-1).At this time, when the
상기한 바와 같이, 상기 폴리이미드(6)에서 이산화규소(7)를 제거하여 실리콘 웨이퍼(5)를 분리함으로써 기존의 물리적인 방법에 의해 실리콘 웨이퍼(5)에서 폴리이미드(6)의 제거 시 발생될 수 있는 폴리이미드(6)의 손상 및 파손을 예방하고, 센서 모양의 변형 및 파손 없이 효율적으로 실리콘 웨이퍼(5)에서 폴리이미드(6)를 분리할 수 있다.As described above, the
이렇게 제작된 ECG 측정센서(1)를 FPCB 커넥터(Connector, 3)를 통해 FPCB 커넥션 라인(Connection Line, 2)에 연결한 후 환자 도는 피검자의 신체 표면에 부착하여 심전도를 측정하게 된다.The
상기한 바와 같은 방법으로 제작되는 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 이용하여 환자 또는 피검자의 심전도를 측정하는 과정을 도 13을 참조하여 설명한다.Referring to FIG. 13, a process of measuring an electrocardiogram of a patient or a subject using a single-point reading
이때, 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 이용하여 환자 또는 피검자의 심전도의 측정 시 측정된 심전도 신호를 ECG 100C(Biopac Systems Inc, USA)를 통하여 증폭하였고, MP150 work station(Biopac Systemes Inc, USA)을 통하여 기록하였다.At this time, the ECG signal measured at the time of measuring the ECG of the patient or the subject using the single point reading
먼저, 환자 또는 피검자의 심장 근처 신체 표면에 본 발명에 의한 MEMS 전극 모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 부착한다. 즉, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)이 일체로 구비되는 하나의 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 환자 또는 피검자의 신체 표면 한 단일지점에만 부착한다.First, a single point reading
이렇게 환자 또는 피검자의 신체 표면에 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)이 일체로 형성되는 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 부착할 경우, 심장벽을 형성하고 있는 근세포가 수축하고, 이로 인한 활동 전위에 의해 발생되는 전류의 전위차에 의해 발생되는 신호가 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)에 의해 감지된다.In this way, a single-point reading
상기한 바와 같이, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)에 의해 감지된 신체 표면의 신호는 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)에 각각 연결되는 접속 전극(13, 33)을 통하여 감지된 신호를 연산 및 검출하기 위한 검출부(미도시)로 제공된다.As described above, signals of the body surface detected by the
이때, 상기 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)는 FPCB 커넥터(Connector, 3)를 통해 FPCB 커넥션 라인(Connection Line, 2)과 연결되어 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)의 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)을 통하여 감지된 신체 표면의 신호를 각 접속 전극(13, 33)을 통해 검출부로 제공하게 된다.In this case, the single point reading
이렇게 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)을 통하여 감지된 후 각 접속 전극(13, 33)을 통해 검출부로 제공되는 신호는 증폭 회로에 의해 일정한 배율로 증폭되거나, A/D 변환기에 의해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하거나, 필터에 의해 잡음 추출 및 잡음 변화를 필터링하는 등의 과정을 거친 후 모니터에 디스플레이된다.The signal detected through the
상기한 바와 같이 측정된 환자 또는 피검자의 심전도 측정값은 도 14에서 도시하고 있는 바와 같으며, 이를 도 3에 도시하고 있는 바와 같은 종래 기술에 따른 심전도 측정값과 비교할 경우, 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 통하여 측정된 심전도 측정값이 기존의 ECG 측정센서를 통하여 측정된 심전도 측정값과 거의 동일하게 구현됨을 알 수 있다.The electrocardiogram measurement of the patient or subject measured as described above is as shown in Figure 14, when compared to the electrocardiogram measurement according to the prior art as shown in Figure 3, MEMS electrode according to the present invention It can be seen that the ECG measurement value measured by the single-point reading
여기서, 보다 정확한 심전도 측정값을 검출하기 위하여 별도의 신호 처리회로를 적용하여 정밀한 심전도 파형을 얻도록 이루어지는 것이 바람직하며, 이로 인해 환자 또는 피검자의 심장 상태를 정확하게 모니터링하도록 이루어지는 것이 바람직하다.In this case, in order to detect a more accurate electrocardiogram measurement value, it is preferable to apply a separate signal processing circuit so as to obtain a precise electrocardiogram waveform. Therefore, it is desirable to accurately monitor the heart state of a patient or a subject.
이때, 상기 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 심장 부근에 부착했을 경우 뿐만 아니라, 손, 손목, 팔목 등 심장으로부터 멀리 떨어진 부위에 부착하였을 경우에도 측정된 심전도의 피크(peak)값의 시간 간격을 이용하여 맥박을 측정할 수 있다.In this case, the peak of the electrocardiogram measured when the single-point reading
즉, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31) 및 각 접속 전극(13, 33)으로 이루어지는 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 통하여 측정되는 심전도에서 60초를 심전도의 피크(peak)값 사이의 시간 간격으로 나누어 계산하 여 1분 동안의 맥박(심박)수를 측정하는 것이 가능하다.That is, an electrocardiogram of 60 seconds in an electrocardiogram measured through a single point reading
한편, 도 15에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 환자 또는 피검자의 손가락에 부착한 후 심전도를 측정할 경우, 도 14에서 도시하고 있는 바와 같이 심장 부근에 ECG 측정센서(1)를 부착한 경우와는 달리 정확한 심전도를 얻을 수는 없으나, 심전도의 피크(peak)값은 구별 가능하다.On the other hand, as shown in Figure 15, when measuring the electrocardiogram after attaching the single point reading
이로 인해, 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)를 환자 또는 피검자의 심장 부근 뿐만 아니라, 손, 손목, 팔목 등 심장에서 멀리 떨어져 있는 부위에 부착하여 환자 또는 피검자의 심전도를 측정할 수 있으며, 도 14에서 도시하고 있는 바와 같이, 측정된 심전도의 피크(peak)값의 시간 간격을 이용하여 맥박을 측정할 수 있다.For this reason, the single-point reading
도 16은 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 17은 본 실시예에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 제작방법을 나타내는 블럭도이다.16 is a perspective view schematically showing another embodiment of a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present invention, Figure 17 is a manufacturing of a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present embodiment A block diagram showing the method.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 실시예에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서(1)는 신체의 체온을 측정 및 감지하기 위한 체온 감지센서(70)를 더 포함하여 구성된다.As shown in the figure, the single point reading
즉, 상기 고리형 전극(11)과 접속 전극(13)의 외측에 온도에 따라 변하는 금속의 저항을 측정하여 신체의 환자 또는 피검자의 신체 체온을 측정하기 위한 체온 감지센서(70)가 구비된다.That is, the
이를 위하여 상기 체온 감지센서(70)는 상기 고리형 전극(11)의 외측에 방사상으로 다수번 절곡형성되는 체온감지 저항(71)과 상기 체온감지 저항(71)의 양 단부에 연장형성되되, 상기 접속 전극(13)의 외측에 위치함과 동시에 상호 대향되게 각각 절곡형성되는 저항 연결부(73)를 포함하여 구성된다.To this end, the
여기서, 상기 체온감지 저항(71)에서 측정된 저항의 변화가 상기 저항 연결부(73)를 통하여 외부의 체온 검출장치(미도시)로 제공되며, 이로 인해 환자 또는 피검자의 신체 체온을 측정 및 감지할 수 있다.Here, the change of the resistance measured by the body
이때, 상기 체온 감지센서(70)의 초기 저항은 11Ω 정도로 이루어지며, 신체의 온도 변화에 따른 저항의 변화로 체온을 감지한다.At this time, the initial resistance of the
여기서, 상기 체온 감지센서(70)는 티타늄(Ti)/구리(Cu) 재질로 이루어지는 것이 바람직하나, 온도에 따라 저항값이 변하여 환자 또는 피검자의 신체 온도에 따른 체온을 감지하기 용이하다면 상기 체온 감지센서(70)가 기타 다양한 재질로 이루어지는 것도 가능하다.Here, the
상기한 바와 같이, 상기 고리형 전극(11)의 외측에 체온 감지센서(70)가 구비됨으로써 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)을 통하여 환자 또는 피검자의 심전도를 측정함과 동시에 상기 체온 감지센서(70)를 통하여 환자 또는 피검자의 체온을 동시에 측정할 수 있다.As described above, the
이하, 본 실시예에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 제작방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a single point reading ECG measurement sensor using the MEMS electrode module according to the present embodiment will be described.
먼저, 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer, 5) 상에 폴리이미드(Polyimide, 6)를 스핀 코팅하고(S21), 상기 폴리이미드(6)를 경화한다(S22).First, a
이때에도 상기 실리콘 웨이퍼(5) 상에 이산화규소(SiO2, 7)를 도포 및 코팅한다.In this case, silicon dioxide (SiO 2 , 7) is coated and coated on the
그리고, 상기 폴리이미드(6)의 경화 시 오븐에 넣어 상기 폴리이미드(6)를 60℃에서 4시간 경화하고, 60℃에서 4시간 경화된 폴리이미드(6)를 250℃에서 3시간 경화한다.In addition, the
또한, 상기 경화된 폴리이미드(6) 상에 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)를 증착한다(S23). 이때, 상기 폴리이미드(6) 상에 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)를 증착 시 폴리이미드(6) 상에 300Å의 티타튬(Ti)과 2㎛의 구리(Cu)를 증착한다.In addition, titanium (Ti) / copper (Cu) (8) is deposited on the cured polyimide (S23). At this time, when depositing titanium (Ti) / copper (Cu) (8) on the polyimide (6) to deposit 300 티 of titanium (Ti) and 2㎛ copper (Cu) on the polyimide (6) .
상기한 바와 같이, 상기 폴리이미드(6)에 증착된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)를 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)과 각 접속 전극(13, 33) 및 체온 감지센서(70)의 형상으로 패터닝한다(S24).As described above, titanium (Ti) / copper (Cu) (8) deposited on the polyimide (6) is used for the annular electrode (11), the circular electrode (31), the connection electrodes (13, 33), and the body temperature. Patterned to the shape of the sensor 70 (S24).
이때, 상기 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8)를 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)과 각 접속 전극(13, 33) 및 체온 감지센서(70)의 형상으로 패터닝 시 중성화된(Deionized Water)에 희석된 불산(HF)용액으로 티타늄(Ti)을 습식에칭하고, 인 산, 아세트산, 질산이 2:3:1로 혼합된 용액으로 구리(Cu)를 에칭한다.In this case, the titanium (Ti) / copper (Cu) (8) is neutralized during patterning in the shape of the
그 다음, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)과 각 접속 전극(13, 33) 및 체온 감지센서(70)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8) 상에 에칭 시 이를 보호함과 동시에 폴리이미드(6)를 보호하기 위하여 알루미늄(Al)(9)을 증착한다(S25).Next, on the titanium / copper (8) patterned in the shape of the annular electrode (11), the circular electrode (31), each of the connecting electrodes (13, 33) and the body temperature sensor (70). Aluminum (Al) 9 is deposited to protect the
그리고, 상기 알루미늄(Al)(9)을 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)과 각 접속 전극(13, 33) 및 체온 감지센서(70)를 포함하는 형상으로 패터닝한다(S26).The aluminum (Al) 9 is patterned into a shape including the
그리고, 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)과 각 접속 전극(13, 33) 및 체온 감지센서(70)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구리(Cu)(8) 하부의 폴리이미드(6)를 제외한 나머지 부분의 폴리이미드(6)를 에칭한다(S27).In addition, the lower portion of the titanium (Cu) and copper (Cu) 8 patterned in the shape of the
이때, 나머지 부분의 폴리이미드(6) 에칭 시 100%의 산소(O2)가스로 에칭한다.At this time, the etching of the remaining portion of the
그 다음, 상기 패턴된 알루미늄(Al)(9)을 에칭하여 제거한다(S28). 이때에도, 상기 알루미늄(Al)(9)은 중성화된 물(Deionized Water)과 인산을 1:1로 혼합한 후 50℃로 가열한 용액으로 에칭한다.Next, the patterned aluminum (Al) 9 is etched and removed (S28). In this case, the aluminum (Al) 9 is etched with a solution heated at 50 ° C. after mixing 1: 1 with neutralized water and phosphoric acid.
그리고, 상기 폴리이미드(6)에서 이산화규소(7)를 제거하여 실리콘 웨이퍼(5)를 분리한다(S29).Then,
이때, 상기 이산화규소(7)의 제거 시 상기 고리형 전극(11)과 원형 전극(31)과 각 접속 전극(13, 33) 및 체온 감지센서(70)의 형상으로 패턴된 티타늄(Ti)/구 리(Cu)(8)를 포함하는 실리콘 웨이퍼(5)를 BOE(Buffered Oxide Echant)에 넣어 실리콘 옥사이드(Si-Oxide)막을 에칭한다.At this time, when the
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부 특허청구의 범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the appended claims. Anyone can grow up easily.
도 1은 심전도 측정 원리를 개략적으로 나타내는 도면,1 is a view schematically showing the principle of electrocardiogram measurement,
도 2는 종래 기술에 따른 심전도 측정장치의 사용예를 개략적으로 나타내는 도면,2 is a view schematically showing an example of use of an electrocardiogram measuring apparatus according to the prior art;
도 3은 종래 기술에 따른 심전도 측정장치의 ECG 측정센서를 환자 또는 피검자의 신체에 부착한 후 측정된 심전도 측정값을 나타내는 그래프,3 is a graph showing an ECG measurement value measured after attaching an ECG measuring sensor of an ECG measuring apparatus according to the prior art to a patient or a body of a subject;
도 4는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서를 개략적으로 나타내는 사시도,4 is a perspective view schematically showing a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present invention;
도 5는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서가 적용된 심전도 측정장치를 개략적으로 나타내는 평면도, 5 is a plan view schematically showing an electrocardiogram measuring apparatus to which a single-point reading ECG measuring sensor using a MEMS electrode module according to the present invention is applied;
도 6은 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 제작방법을 나타내는 블럭도,6 is a block diagram showing a manufacturing method of a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present invention;
도 7, 도 8, 도 9, 도 10, 도 11, 도 12는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 제작방법을 개략적으로 나타내는 단계도,7, 8, 9, 10, 11, and 12 are steps schematically illustrating a method of manufacturing a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present invention;
도 13은 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서를 이용하여 심전도를 측정하는 과정을 개략적으로 나타내는 도면,FIG. 13 is a view schematically showing a process of measuring an electrocardiogram using a single-point reading ECG measuring sensor using a MEMS electrode module according to the present invention;
도 14는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서를 환자 또는 피검자의 심장 부근에 부착한 후 측정된 심전도 측정값을 나타내는 그래프,14 is a graph showing an ECG measurement value measured after attaching a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present invention near a patient or a subject's heart;
도 15는 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센 서를 환자 또는 피검자의 손가락에 부착한 후 측정된 심전도 측정값을 나타내는 그래프,15 is a graph showing ECG measurement values measured after attaching a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present invention to a finger of a patient or a subject;
도 16은 본 발명에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 사시도,16 is a perspective view schematically showing another embodiment of a single point reading ECG measurement sensor using a MEMS electrode module according to the present invention;
도 17은 본 실시예에 의한 MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서의 제작방법을 나타내는 블럭도.17 is a block diagram showing a method of manufacturing a single point reading ECG measurement sensor using the MEMS electrode module according to the present embodiment.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : MEMS 전극모듈을 이용한 단일지점 검침 ECG 측정센서,1: Single point reading ECG measuring sensor using MEMS electrode module,
2 : FPCB 커넥션 라인(Connection Line),2: FPCB Connection Line,
3 : FPCB 커넥터(Connector), 3: FPCB Connector,
5 : 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer),5: silicon wafer (Silicon Wafer),
6 : 폴리이미드(Polyimide),6: polyimide,
7 : 이산화규소(SiO2), 7: silicon dioxide (SiO 2 ),
8 : 티타늄(Ti)/구리(Cu), 9 : 알루미늄(Al)8: titanium (Ti) / copper (Cu), 9: aluminum (Al)
11 : 고리형 전극, 13 : 접속 전극,11: annular electrode, 13: connection electrode,
31 : 원형 전극, 33 : 접속 전극,31: circular electrode, 33: connection electrode,
50 : 접촉 패드, 51 : 원형 패드부재,50: contact pad, 51: circular pad member,
53 : 바형 패드부재, 55 : 판형 패드부재,53: bar pad member, 55: plate pad member,
70 : 체온 감지센서, 71 : 체온감지 저항,70: body temperature sensor, 71: body temperature sensor,
73 : 저항 연결부.73: resistance connection.
Claims (17)
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