KR102422529B1 - Invasive Brain Pressure System - Google Patents

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Abstract

침습적 뇌압 측정 시스템이 개시된다. 상기 침습적 뇌압 측정 시스템은 머리의 두개강 내 측정 위치별 침습적으로 뇌압을 측정하도록 초소형 반도체 압력 센서 다이어프램의 변위량을 감지하고 LC 공진기의 커패시턴스의 변화에 따라 V=Ed에 의해 전기신호가 발생되며, 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서를 구비하는 침습적 뇌압 측정기; 및 상기 침습적인 뇌압 측정기로부터 유무선 통신을 통해 수신된 상기 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서의 두개강 내 특정 위치별 뇌압을 표시하는 사용자 단말을 포함한다.
사용자 단말은 성인의 경우 머리의 두개강 내 뇌 척수액 공간의 정상 범위의 두개강 내압(pseudotumor cerebri)은 0~15 mmHg의 범위를 가지며, 이를 초과하는 일정치 이상의 뇌압 부위를 상기 사용자 단말의 뇌압 측정 및 분석 소프트웨어에 의해 측정 위치별 뇌압을 표시하고, 2D 뇌지도 또는 3D 뇌지도에 비쥬얼하게 가시화하여 출력하였다.
An invasive intracranial pressure measurement system is disclosed. The invasive intracranial pressure measurement system detects the amount of displacement of the micro-semiconductor pressure sensor diaphragm to invasively measure the intracranial pressure for each measurement position in the cranial cavity of the head, and according to the change in capacitance of the LC resonator, an electrical signal is generated by V = Ed, and the electrical An invasive brain pressure measuring device having one or more micro semiconductor pressure sensors with an LC resonator for measuring the brain pressure corresponding to the signal; And it includes a user terminal for displaying the intracranial pressure for each specific location in the cranial cavity of the one or more micro-semiconductor pressure sensors received through wired and wireless communication from the invasive intracranial pressure sensor.
In the case of an adult, the user terminal has a normal range of pseudotumor cerebri of the intracranial cerebrospinal fluid space of the head in the range of 0 to 15 mmHg, and measures and analyzes the intracranial pressure of the user terminal by measuring the intracranial pressure above a certain value exceeding this range. The brain pressure for each measurement location was displayed by software, and it was visually visualized and outputted on a 2D brain map or a 3D brain map.

Description

침습적 뇌압 측정 시스템{Invasive Brain Pressure System}Invasive Brain Pressure System

본 발명은 침습적 뇌압 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 뇌압을 측정하기 위해 수술에 의해 머리의 두개강을 열고, 침습적(invasive)으로 머리의 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 측정하기 위해 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서의 다이어프램의 상하판의 변위가 발생하고 LC 공진기의 커패시턴스(capacitance)가 변화되고 V=Ed에 의해 전기 신호와 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 공진주파수(

Figure 112019114754994-pat00001
)를 측정하고, 전기 신호에 상응하는 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 측정하여 사용자 단말로 전송하며, 사용자 단말은 측정 위치별 뇌압을 표시하고, 정상 뇌압/비정상 뇌압 부위를 표시하며, 일정치 이상의 비정상 뇌압을 2D 뇌지도 또는 3D 뇌지도에 비주얼하게 데이터 시각화하여 출력하는, 침습적 뇌압 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an invasive intracranial pressure measurement system, and more particularly, to open the cranial cavity of the head by surgery to measure the intracranial pressure, and to invasively measure the intracranial pressure in the head by a capacitive method ( Displacement of the upper and lower plates of the diaphragm of one or more micro-semiconductor pressure sensors with LC resonators of capacitance type occurs, the capacitance of the LC resonators is changed, and the electric signal and the LC resonators of the micro-semiconductor pressure sensor are changed by V=Ed resonant frequency (
Figure 112019114754994-pat00001
( It relates to an invasive brain pressure measurement system that visually visualizes and outputs brain pressure on a 2D brain map or a 3D brain map.

사람의 뇌는 두개골의 견고한 뼈 안에 뇌실질(약 1400 g, 80%), 뇌 척수액(150 mL, 10%) 및 혈액(150 mL, 10%)이 차지하고 있으며, 두개골 내에 뇌 척수액(cerebrospinal fluid, CSF)에 의해 뇌와 척추가 연결되어 있으며, 뇌 척수액(CSF)은 한편으로는 만들어지고 다른 한편으로는 혈관에 흡수되면서 일정한 압력을 형성하고 있다. 뇌와 척수는 뇌 척수액(CSF)이라 불리는 깨끗한 액체에 잠겨있다. The human brain is occupied by the cerebral parenchyma (about 1400 g, 80%), cerebrospinal fluid (150 mL, 10%) and blood (150 mL, 10%) in the solid bones of the skull, and cerebrospinal fluid (CSF) in the skull. ), the brain and spine are connected, and cerebrospinal fluid (CSF) is created on the one hand and absorbed into blood vessels on the other hand to form a constant pressure. The brain and spinal cord are submerged in a clear fluid called cerebrospinal fluid (CSF).

두개강은 약 1,400 cc정도의 용적이고 정상의 경우 뇌실질(약 1400 g, 80%), 뇌 척수액(150 mL, 10%) 및 혈액(150 mL, 10%)이 차지하고 있다. 뇌는 부피가 줄어들지 않으며, 두개강 내압(pseudotumor cerebri)을 일정하게 유지하는데 혈액과 뇌 척수액(CSF)이 주된 완충 역할을 한다. The cranial cavity has a volume of about 1,400 cc and is normally occupied by the cerebral parenchyma (about 1400 g, 80%), cerebrospinal fluid (150 mL, 10%) and blood (150 mL, 10%). The brain does not decrease in volume, and blood and cerebrospinal fluid (CSF) play a major buffer role in maintaining a constant intracranial pressure (pseudotumor cerebri).

뇌 척수액(CSF)은 머리의 두개강 내부에 뇌실 및 척추의 중심관을 채우고 있는 액체로써, 혈액 공급을 받을 수 없는 뇌 조직에 산소와 영양분을 공급하는 역할을 한다. 또한, 외상의 충격으로부터 보호해주는 역할을 한다. 뇌 척수액(CSF)은 뇌실(뇌 내부에 있는 열린 공간)에 있는 맥락얼기 choroidal plexus를 지나가는 혈액에서 만들어진다. 이 액체는 궁극적으로 두 개강 내의 맨위에 있는 정맥혈액을 모으는 위시상정맥굴 superior sagittal sinus를 통해 심장으로 돌아가게 된다.Cerebrospinal fluid (CSF) is a fluid that fills the ventricles and central canals of the spine inside the cranial cavity of the head, and serves to supply oxygen and nutrients to brain tissue that cannot receive blood supply. It also serves to protect against the impact of trauma. Cerebrospinal fluid (CSF) is made from blood passing through the choroidal plexus in the ventricles (an open space inside the brain). This fluid ultimately returns to the heart through the superior sagittal sinus, which collects venous blood at the top of the cranial cavity.

뇌 척수액(CSF)은 외부 환경의 변화나 충격 등으로부터 두개강 내 뇌 · 척수를 보호하며 동시에 뇌의 형상을 유지한다. 뇌 척수액의 조성은 단백질 이외의 혈장의 조성과 비슷하지만, 혈장에 비해 나트륨이온(Na+) 농도나 염화이온(Cl-) 농도가 높고 글루코스 농도(glucose concontration)가 낮은 차이가 있다.Cerebrospinal fluid (CSF) protects the brain and spinal cord in the cranial cavity from changes in the external environment or shock, and at the same time maintains the shape of the brain. The composition of the cerebrospinal fluid is similar to the composition of plasma other than protein, but there is a difference in that the concentration of sodium ion (Na+) or chloride ion (Cl-) is higher and glucose concentration is lower than that of plasma.

뇌압(brain pressure)은 머리의 두개강 내의 뇌 척수액(CSF)의 압력이다. 또한, 뇌압은 뇌 척수액(CSF)을 척추에서 빼내어 검사할 때에 직접 뇌압을 측정할 수 있다. Brain pressure is the pressure of the cerebrospinal fluid (CSF) in the cranial cavity of the head. In addition, the intracranial pressure can be directly measured when the cerebrospinal fluid (CSF) is removed from the spine and tested.

뇌압은 60~180

Figure 112019114754994-pat00002
또는 0~15 mmHg가 정상 범위이다.The intracranial pressure is 60-180
Figure 112019114754994-pat00002
Or 0-15 mmHg is the normal range.

의학적으로, 뇌압은 머리의 두개강 내 뇌 척수액 공간의 두개강 내압(pseudotumor cerebri)이며, 정상 범위에서 보통 성인의 경우 120~180 수주밀리미터(

Figure 112019114754994-pat00003
), 또는 0~15 수은주밀리미터(mmHg)의 범위를 갖는다.Medically, intracranial pressure is the pseudotumor cerebri in the intracranial intracranial space of the head, usually within the normal range of 120 to 180 millimeters in adults.
Figure 112019114754994-pat00003
), or 0 to 15 millimeters of mercury (mmHg).

물리학적으로, 압력은 P = F/A, 단위 면적(A)당 수직으로 작용하는 힘(F)이다. In physics, pressure is the force (F) acting perpendicularly per unit area (A), where P = F/A.

정상 범위에서 두개강 내압은 뇌용적의 증가, 뇌 척수액의 증가(뇌 척수액의 과잉 생성시 뇌압상승), 뇌 척수액의 과잉 생성 시 두개강 내 혈액량 증가되어 두개강 내압 뇌 척수액의 압력이 20 mmHg 이상으로 상승되는 비정상 뇌압 상태가 된다. In the normal range, intracranial pressure is defined as an increase in brain volume, an increase in cerebrospinal fluid (increased intracranial pressure when excessive production of cerebrospinal fluid), and an increase in intracranial blood volume when excessive production of cerebrospinal fluid. abnormal intracranial pressure.

`뇌압은 한정된 두개강 내에 있는 뇌실질, 혈액량 및 뇌 척수액에 의해 결정된다. 급성으로 증가한

Figure 112019114754994-pat00004
는 그에 상응하는 뇌혈관의 확장을 일으켜 혈관저항이 최소로 되며, 이에 따라 뇌혈류량이 증가하여 뇌압의 상승된다. 이는 이산화탄소의 혈관에 대한 직접적인 작용으로 생각되어지나 Reilly 등은 이러한 변화가 체내 pH나
Figure 112019114754994-pat00005
에 의한 것이라기 보다 뇌 척수액의 pH의 변화에 의한 것이라고 보고하고 있다.'Intracerebral pressure is determined by the cerebral parenchyma, blood volume and cerebrospinal fluid within the confined cranial cavity. acutely increased
Figure 112019114754994-pat00004
causes the corresponding expansion of cerebral blood vessels, which minimizes vascular resistance, and accordingly increases cerebral blood flow and increases intracranial pressure. This is thought to be a direct action of carbon dioxide on blood vessels, but Reilly et al.
Figure 112019114754994-pat00005
It is reported that it is caused by changes in the pH of the cerebrospinal fluid rather than by

뇌질환 발병 원인과 검사 시에 뇌 척수액 검사로 진단할 수 있으며, 경우에 따라 뇌 척수액 검사 전 뇌 CT나 MRI, PET를 시행하는 경우가 필요하다. 뇌 척수액 내 백혈구 세포 수나 단백질, 당의 농도 등으로 뇌수막염의 종류를 추정할 수 있지만, 정확한 원인을 찾기 위해 뇌 척수액 배양검사, 분자유전학 검사(PCR) 등이 필요하다.Brain disease can be diagnosed with a cerebrospinal fluid test at the time of examination and cause of brain disease. Although the type of meningitis can be estimated by the number of white blood cells in the cerebrospinal fluid, the concentration of protein, and sugar, etc., a cerebrospinal fluid culture test and molecular genetics test (PCR) are needed to find the exact cause.

도 1은 서울의 모 대학병원 신경과에서 촬영한 뇌 MRI 사진이며, 좌측의 정상 뇌와 우측의 정상 압력 뇌수종(normal pressure hydrocephalus, NPH)을 비교한 뇌 MRI 사진이다. 1 is a brain MRI photograph taken at the Department of Neurology at a certain university hospital in Seoul, and is a brain MRI photograph comparing a left normal brain and a right normal pressure hydrocephalus (NPH).

통상적으로, 과도한 운동을 하면, 심장 혈압이 높아지고, 뇌압이 상승한다. In general, if you exercise excessively, your heart blood pressure rises and your brain pressure rises.

참고로, 극심한 스트레스에 의해 뇌혈관이 확장되고, 뇌압이 높아지면 두통, 구토, 어지럼증, 운동장애, 시야결손 등이 발생하며, 심할 경우 뇌동맥류가 터져 뇌 속에 심각한 출혈이 발생하면 신경 마비나 혼수상태에 이르기도 한다. For reference, if the cerebral blood vessels are dilated due to extreme stress and the intracranial pressure rises, headaches, vomiting, dizziness, movement disorders, and visual field defects occur. state can also be reached.

특히, 교통사고나 타박상에 의해 뇌가 심하게 충격을 받거나 두부 손상을 받게 되면, 뇌의 산소결핍과 뇌가 부어오르는 뇌부종이 발생하며, 두개골이 보호하더라도 부어오른 뇌가 밀폐된 두개골 안에서 눌려 뇌압을 높이게 되어, 환자가 사망에 이르게 된다.In particular, if the brain is severely impacted by a car accident or bruise or is damaged in the head, brain oxygen deficiency and brain swelling occur. and the patient dies.

서울의 모 대학병원 신경외과에 따르면, 두개강 내압 측정 장치는 1960년 Lundberg4가 뇌실 압력을 측정한 이래로 지난 30년동안 그 측정 방법과 측정 장치가 지속적으로 연구되고 있으며, 신경외과 영역에서 광범위하게 시행되고 있다. According to the Department of Neurosurgery at a university hospital in Seoul, the intracranial pressure measuring device has been continuously studied for the past 30 years since Lundberg4 measured the ventricular pressure in 1960, and it has been widely implemented in the field of neurosurgery. have.

최근 두개관 류압 치료법 등이 발전되면서, 두개강 내압 측정은 그 측정위치에 따라 경막외 측정법과 경막내 측정법으로 분류하며, 경막내 측정법은 다시 지주막하 측정법, 뇌실질내 측정법 및 뇌실내 측정법으로 분류한다. 여러 측정법 중에서도 뇌실내 측정법은 그 측정치가 가장 정확하여 두개강 내압 측정법의 표준적인 방법으로 인정되고 있으며 가장 흔하게 사용되고 있다. 그러나, 뇌실내 측정법도 기준점의 설정이 항상 필요하며, 뇌실의 위치가 변한 경우이거나 뇌실의 크기가 작은 경우 그 설치가 쉽지 않으며, 또 경우에 따라 설치시 감염이나 출혈이 초래될 수도 있는 단점이 있다. 최근, 기준점의 설정이 필요없고 감염이나 간질, 출혈 등의 위험도에 비추어 비교적 안전하고, 설치가 쉬운 경막외 측정기기가 개발되어 임상에서 사용되게 되었다. 그러나, 경막외 측정기기는 경막외에 위치하여 뇌손상을 줄일 수 있지만, 여러 연구에 의하면 뇌실에서 측정치에 비해 높게 나타나 그 정확도에 의문이 있다. 가장 많이 사용되는 fibroptic transducer를 이용한 비침습적 측정법은 뇌실, 뇌실질 그리고 경막하 위치에서 측정이 용이하고, 또한 transducer가 측정부 가까이에 위치하는 장점이 있어, 그 정확도에 대하여 꾸준히 연구되어 임상에서 적용에 무리가 없이 신뢰할만한 방법으로 인정되고 있다. 요추천자를 이용한 방법과 신생아에게 제한적으로 적용할 수 있는 비침습적인 측정법 등은 뇌압의 변화를 반영하는 척도로서 수치적인 측정은 신뢰할 수 없다고 보고되고 있다.Recently, with the development of cranial perfusion pressure therapy, intracranial pressure measurement is classified into epidural and intrathecal measurement according to the measurement location, and intrathecal measurement is further classified into subarachnoid measurement, intraparenchymal measurement, and intraventricular measurement. Among the various measurement methods, the intraventricular method is recognized as the standard method for intracranial pressure measurement as its measurement is the most accurate and is the most commonly used. However, the intraventricular measurement method also always requires the setting of a reference point, and it is not easy to install when the position of the ventricle is changed or the size of the ventricle is small, and in some cases, infection or bleeding can occur during installation. . Recently, an epidural measurement device that does not require setting of a reference point and is relatively safe and easy to install in view of the risk of infection, epilepsy, and bleeding has been developed and used in clinical practice. However, the epidural measurement device is located on the epidural and can reduce brain damage, but according to several studies, it is higher than the measurement value in the ventricle, so the accuracy is questionable. The most commonly used non-invasive measurement method using the fibroptic transducer is easy to measure in the ventricle, ventricle, and subdural locations, and has the advantage that the transducer is located near the measurement area. It is recognized as a reliable method without It is reported that the method using a lumbar puncture method and a non-invasive measurement method that can be limitedly applicable to newborns are measures that reflect changes in intracranial pressure, and numerical measurements are unreliable.

[뇌압 측정 센서, 뇌압 측정 방법][Internal pressure sensor, brain pressure measurement method]

참고로, 두개내압 센서(intracranial pressure sensor)는 뇌ㆍ외과분야에 있어서 환자의 수술 후 관리에 사용되는 뇌압 측정 센서이다. 두개내압의 측정 방법은 3가지로 분류된다. 첫째 뇌실내에 직접 튜브를 삽입하여 뇌실의 압력을 측정하는 방법이고, 둘째 두개골 밑과 경막 사이에 풍선을 삽입하여 풍선의 압력을 외부에서 계측하는 방법이다. 셋째 경막위에서 센서를 밀어 올려 두개강의 내압을 계측하는 방법이다. 첫째와 둘째의 측정방법은 몸밖에 설치한 압력계로 압력을 계측하는 것으로, 일반적인 압력계를 사용하고 있다. For reference, an intracranial pressure sensor is an intracranial pressure sensor used for post-operative management of patients in the field of brain surgery. There are three methods for measuring intracranial pressure. The first is a method of measuring the pressure of the ventricle by inserting a tube directly into the ventricle, and the second is a method of measuring the pressure of the balloon from the outside by inserting a balloon between the skull and the dura mater. The third method is to measure the intracranial pressure by pushing the sensor on the dura mater. The first and second measurement methods are to measure the pressure with a pressure gauge installed outside the body, and a general pressure gauge is used.

셋째의 측정방법에 사용되는 센서는 뇌압 센서라고 총칭하고 있다. 이 방법은 경막을 파손하지 않고 두개내압을 측정할 수 있기 때문에 세균감염의 우려가 없이 장기간 모니터링 할 수 있다. 뇌압 센서는 경막의 장력의 영향을 적게 하여 정확한 압력을 측정해야 한다.The sensor used for the third measurement method is collectively referred to as an intracranial pressure sensor. Since this method can measure intracranial pressure without damaging the dura mater, it can be monitored for a long time without fear of bacterial infection. The intracranial pressure sensor should measure the pressure accurately by reducing the effect of the tension of the dura mater.

또한, 존 로저스 미국 일리노이대 재료과학및공학과 교수팀은 워싱턴의대와 공동으로 뇌 속 압력과 온도를 측정할 수 있는 센서를 개발했다고 과학저널 '네이처'에 보고되었다. 미 연구진은 뇌 속 압력과 온도를 측정할 수 있는 이식형 무선센서를 개발했으며, 생분해성 고분자를 이용하는 뇌압 측정 이식형 센서는 뇌에 삽입하고 며칠 뒤 저절로 녹아 없어지며, 연필심보다 작고 쌀 한 톨보다 가벼운 센서이며, 센서는 머리카락의 10분의 1 정도 두께인 가느다란 전선이 달려있다. 이 전선은 두개골 바깥에 부착한 무선전송장치와 센서를 연결하는 역할을 한다. 센서로 측정한 뇌의 압력과 온도 데이터를 무선으로 실시간 전송할 수 있다.In addition, it was reported in the scientific journal 'Nature' that the team led by Professor John Rogers of the Department of Materials Science and Engineering at the University of Illinois in the US developed a sensor that can measure pressure and temperature in the brain in collaboration with Washington Medical School. The US research team has developed an implantable wireless sensor that can measure the pressure and temperature in the brain, and the implantable sensor for measuring brain pressure using biodegradable polymer melts away by itself after a few days after being inserted into the brain. It is smaller than a pencil lead and smaller than a grain of rice. It's a light sensor, and the sensor has a thin wire about one-tenth the thickness of a human hair. This wire serves to connect the sensor and the wireless transmitter attached to the outside of the skull. Brain pressure and temperature data measured by the sensor can be wirelessly transmitted in real time.

센서에 쓰인 모든 소재는 몸속에서 며칠 뒤면 저절로 녹아 흡수된다. 연구팀이 이 기기를 뇌 척수액과 비슷한 농도의 식염수에 담그고 관찰한 결과, 30시간이 지나자 형체가 흐물거리기 시작하는 것으로 나타났다.All the materials used in the sensor will melt and be absorbed by itself after a few days in the body. When the research team immersed the device in saline with a concentration similar to that of cerebrospinal fluid and observed it, it was found that after 30 hours, the shape began to flow.

또 이 센서를 실험쥐의 뇌에 삽입해 3일 동안 상태를 관찰할 수 있다는 사실도 확인했다. 지금까지 다른 체내 이식형 기기의 문제로 지적되던 염증도 발생하지 않았다고 한다. It was also confirmed that the sensor could be inserted into the brain of a mouse and observed for three days. Inflammation, which has been pointed out as a problem with other implantable devices so far, has not occurred.

참고로, 관혈적 혈압측정센서(invasive blood pressure measurement sensor)는 혈압을 측정할 때 혈압계와 혈액이 접촉하는 것으로서, 직접법이라고 한다. 이 방법은 혈관내에 주사침이나 카테테르를 삽입하여 헤파린 생식수로 채운 연결관을 통하여 전기혈압계를 접속하여 혈압을 측정한다. 또는 카테테르 선단형 압력계를 맥관내에 직접 삽입하여 혈압을 측정하며, 정밀도 높은 혈압을 측정할 수 있다. 이 방법은 압력계와 혈액이 접촉하기 때문에 소독이나 전기적 안전성을 고려할 필요가 있다. For reference, an invasive blood pressure measurement sensor is a blood pressure monitor and blood contact when measuring blood pressure, and is referred to as a direct method. In this method, the blood pressure is measured by inserting a needle or catheter into the blood vessel and connecting the electro-sphygmomanometer through a connection tube filled with heparin water. Alternatively, the blood pressure can be measured by directly inserting a catheter tip-type manometer into the blood vessel, and the blood pressure can be measured with high precision. In this method, since the pressure gauge and blood come into contact, it is necessary to consider disinfection or electrical safety.

도 2는 침습적 뇌압 측정 방법(좌측), 비침습적 뇌압 측정 방법(우측)을 보인 사진이다. 2 is a photograph showing an invasive brain pressure measuring method (left) and a non-invasive intracranial pressure measuring method (right).

뇌압측정기는, 사람의 머리의 뇌압을 측정하는 탐침을 사람의 두개골 내부로 삽입하여 두개강 내압을 측정하는 침습적(invasive) 뇌압측정기와, 탐침을 두개골 내부로 삽입시키지 않고 간접적으로 두개강 내압을 측정하는 비침습적(non-invasive) 뇌압 측정기가 존재한다. The manometer is an invasive manometer that measures intracranial pressure by inserting a probe that measures the intracranial pressure of a person's head into the skull of a person, and a non-invasive instrument that measures the intracranial pressure indirectly without inserting the probe into the skull. Non-invasive pressure gauges exist.

Figure 112019114754994-pat00006
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서울대 의대 신경과학교실의 "뇌압과 혈액학(J Neurocrit Care 2011;4:35-41)"에 따르면, 정상 뇌압의 범위와 성인에서 정상 뇌압은 5 mmHg 내지 15 mmHg의 범위(75~20

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; 1 mm Hg = 136
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)를 갖는다. 정상 범위를 초과하는 뇌압은 뇌조직에 이차적인 손상을 가져올 수 있는데, 뇌압 상승에 의해 뇌관류압이 감소하면서 뇌허혈이 초래되거나, 뇌압의 압력경사에 의해 뇌탈출이 일어나면서 이차적인 뇌손상이 발생한다.According to the "brain pressure and hematology (J Neurocrit Care 2011; 4:35-41)" of the Department of Neuroscience, Seoul National University, the range of normal intracranial pressure and normal intracranial pressure in adults is in the range of 5 mmHg to 15 mmHg (75-20 mmHg).
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; 1 mm Hg = 136
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) has Brain pressure exceeding the normal range can cause secondary damage to brain tissue. Cerebral perfusion pressure decreases due to increase in intracranial pressure, resulting in cerebral ischemia, or secondary brain damage occurs as brain prolapse occurs due to pressure gradient of intracranial pressure.

최근 비침습적(non-invasive) 뇌압 측정 방법은 많이 연구되고 있지만, 두뇌 밖에서 뇌압을 측정하므로 세균 감염의 우려가 없지만 뇌압 측정이 부정확하며 임상적으로 적용할 만한 의료기기가 거의 없으며, 아직까지 뇌압을 정확하게 측정하기 위해 침습적인 뇌압 측정 방법을 주로 사용한다.Although non-invasive methods of measuring intracranial pressure have been recently studied a lot, there is no risk of bacterial infection because the intracranial pressure is measured outside the brain. In order to measure accurately, an invasive intracranial pressure measurement method is mainly used.

침습적인 뇌압 측정 방법은 뇌실외배액카테터(extraventricular drainage catheter)를 이용하여 뇌실압력을 측정하거나, 뇌실질 내에 압력 모니터를 삽입하여 뇌조직압을 직접 측정하는 등 두 가지 방법을 많이 이용한다. 뇌실외배액카테터를 이용하면, 뇌실내압을 측정하게 되므로 두개강 내의 전반적인 압력을 반영한 수치를 얻을 수 있다. 하지만, 국소적인 종괴가 있는 경우 종괴 주위의 뇌압은 증가되지만, 뇌 병변 부위에서 멀리 떨어진 부위의 압력은 정상인 경우가 있다. 이처럼 뇌압이 구획화(compartmentation)되면, 전반적인 뇌실 내 압력은 국소조직압 보다 낮게 측정되므로 실제 상승된 뇌압 정도를 과소평가하게 될 수 있다. 장점으로는 배액카테터를 통해 뇌 척수액을 배액하거나 약물을 주입하는 등 치료적 용도로도 사용할 수 있고, 압력 측정의 신뢰성에 의심이 가면 언제든지 뇌압을 영점조정(zeroing)할 수 있다. 단점으로는 카테터를 닫아야만 뇌압을 측정할 수 있기 때문에 오랜 기간 동안 연속적인 뇌압의 측정이 불가능하고, 뇌실질내모니터를 삽입하는 방법에 비해 출혈이나 감염의 합병증이 더 높게 발생한다. 감염의 합병증을 줄이기 위해 항생제나 항균효과를 가진 입자를 코팅한 새로운 재질의 카테터가 사용되고 있다.The invasive method of measuring intracranial pressure uses two methods, such as measuring ventricular pressure using an extraventricular drainage catheter or directly measuring brain tissue pressure by inserting a pressure monitor into the cerebral parenchyma. If you use an extraventricular drainage catheter, you can measure the intraventricular pressure, so you can get a value that reflects the overall pressure in the cranial cavity. However, when there is a localized mass, the intracranial pressure around the mass is increased, but there are cases where the pressure in the area far from the brain lesion site is normal. When the intracranial pressure is compartmentalized in this way, the overall intraventricular pressure is measured lower than the local tissue pressure, so the actual level of the increased intracranial pressure may be underestimated. Advantages are that it can be used for therapeutic purposes, such as draining cerebrospinal fluid through a drainage catheter or injecting drugs, and if there is any doubt about the reliability of the pressure measurement, the intracranial pressure can be zeroed at any time. As a disadvantage, continuous intracranial pressure measurement is impossible for a long period of time because the intracranial pressure can be measured only after the catheter is closed, and the complications of bleeding or infection occur higher than the method of inserting an intraparenchymal monitor. In order to reduce the complications of infection, a catheter made of a new material coated with antibiotics or particles having an antibacterial effect is being used.

뇌실질내모니터를 이용한 뇌압의 측정방법은 주로 광섬유(fiberoptics)를 사용하여 압력을 측정하고, 두개골에 볼트(bolt)를 이용해 고정한다. 국내에서 흔히 사용되는 Caminoⓡ 모니터가 이 방식을 이용한다. 단점으로는 모니터를 삽입한 후에 시간이 오래될수록 참값에서 벗어나는 경향성(drift)을 보여서, 오랜 기간 사용할 때에는 측정된 값의 신뢰성에 문제가 있을 수 있고, 한번 삽입하면 압력계를 영점조정(zeroing) 할 수 없다. 하지만, 국소적 뇌 병변이 있는 환자들에서는 국소적 뇌조직압을 직접 측정할 수 있고, 연속적으로 뇌압을 모니터링할 수 있어 뇌실질내모니터를 이용한 뇌압 측정방법이 많이 사용되고 있다.The method of measuring the intracranial pressure using the intracerebral parenchyma monitor mainly measures the pressure using fiberoptics, and is fixed using a bolt on the skull. The Caminoⓡ monitor commonly used in Korea uses this method. As a disadvantage, the longer the time after inserting the monitor, the more it drifts from the true value. When used for a long period of time, there may be a problem in the reliability of the measured value. none. However, in patients with focal brain lesions, local brain tissue pressure can be directly measured and the intracranial pressure can be continuously monitored.

이와 관련된 선행기술로써, 비침습적 뇌압측정기는, 초음파를 이용한 뇌혈류 측정 장치로서, 기존 장치들이 유선(wire)형의 제어기를 사용한 것(특2003-0081346 : 혈류감시 및 색전 검출을 위한 도플러 초음파 방법 및 장치, 특2003-0036137 : 혈전 용해를 강화하기 위한 진단용 초음파와 치료용 초음파를 결합하는 방법 및 장치, US005348015A : Method and apparatus for ultrasonically detecting, counting and/or characterizing emboli, US006196972B1 : Doppler ultrasound method and apparatus for monitoring blood flow) 등이 공개되어 있다. As a related prior art, the non-invasive intracranial pressure gauge is a device for measuring cerebral blood flow using ultrasound, and existing devices use a wire-type controller (Patent 2003-0081346: Doppler ultrasound method for blood flow monitoring and embolism detection) and Apparatus, Special 2003-0036137: Method and apparatus for combining diagnostic ultrasound and therapeutic ultrasound for enhancing thrombus dissolution, US005348015A: Method and apparatus for ultrasonically detecting, counting and/or characterizing emboli, US006196972B1: Doppler ultrasound method and apparatus for monitoring blood flow), etc. have been published.

일반적으로, 유선(wire)형 초음파를 이용한 뇌혈류 측정 장치는 초음파 프로브 헤드를 환자 머리의 특정 부위(Window)에 대고, 다른 한 손으로 제어기 판넬의 버튼들을 눌러 Window depth, Scale, Sample volume 등을 조절하여 원하는 최적의 출력을 얻도록 하는데, 작업상 케이블의 겹침과 거리의 제약이 있으며 이동상에 제약이 되고 있다.In general, a cerebral blood flow measurement device using a wire-type ultrasound puts the ultrasound probe head on a specific part of the patient's head (Window) and presses buttons on the controller panel with the other hand to control the window depth, scale, sample volume, etc. It is controlled to obtain the desired optimal output, but there are restrictions on overlapping and distance of cables and restrictions on movement.

도 3을 참조하면, 인체공학적으로 무선으로 측정 장치와 제어기와 통신되는 비침습적 뇌압측정기는, 한국공개특허 제10-2005-0056100호에서는, 충전용 무선제어기를 사용한 초음파 뇌혈류 측정장치에 관해 개시하고 있다. Referring to FIG. 3 , a non-invasive brain manometer that wirelessly communicates with a measuring device and a controller ergonomically, Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-0056100 discloses an ultrasonic cerebral blood flow measuring device using a wireless charging controller. are doing

뇌압과 뇌관류압을 측정하는 방법은 뇌 내에 압력측정용 변환기 인 압력 트랜스듀서(transducer)를 삽입하는 것이다. 그러나, 뇌압 측정용 압력 트랜스듀서(transducer)를 삽입하는 것은 합병증으로 뇌내 출혈을 유발할 수 있으므로 모든 환자들에서 시행할 수 없다.The method of measuring intracranial pressure and cerebral perfusion pressure is to insert a pressure transducer, a pressure transducer, into the brain. However, insertion of a pressure transducer for measuring intracranial pressure cannot be performed in all patients because it may cause intracerebral hemorrhage as a complication.

그러므로, 비침습적 초음파 뇌혈류 측정 장치[ultrasonic TCD (Transcranial Doppler)apparatus]에 사용되는 제어부는 충전식의 적외선 원격제어기로 구동시키는 방법을 제공한다. 2MHz의 펄스형 초음파 프로브로서, Window을 통한 뇌혈관의 혈류속도 측정과 위치를 무선 제어기를 사용하여 조정함으로써, 뇌혈관 질환인 중풍을 진단 시에 뇌혈관 협착과 폐쇄등을 비 침습적으로 정확하고 신속하게 진단할 수 있을 뿐 아니라 결과 값들을 상세히 볼 수 있다.Therefore, the control unit used in the non-invasive ultrasonic cerebral blood flow measuring device [ultrasonic TCD (Transcranial Doppler) apparatus] provides a method of driving with a rechargeable infrared remote controller. As a 2MHz pulsed ultrasound probe, it measures the blood flow velocity of the cerebral blood vessels through the window and adjusts the position using a wireless controller, so that when diagnosing stroke, which is a cerebrovascular disease, cerebrovascular stenosis and occlusion are non-invasively accurate and quick. In addition to being able to diagnose quickly, the results can be viewed in detail.

종래의 뇌혈류 측정장치는, 주로 중대뇌동맥 뇌혈관에 초음파를 발사시켜 되돌아오는 파형을 분석하여 뇌압을 산출한다.The conventional cerebral blood flow measuring device calculates the intracranial pressure by analyzing the returned waveform by mainly emitting ultrasound to the middle cerebral artery and cerebral blood vessels.

전체 초음파 뇌혈류 측정 장비의 동작원리는 도 3의 Block Diagram을 참조하여 설명한다. 제어기에 의해, Direction은 혈류의 순방향/역방향 설정, Probe는 2MHz PW 프로브 선택, Delete는 수정, Sample는 Sample volume의 크기 조절, Zero는 영점위치 조정, Amplitude는 신호의 진폭 증감 조절, Sweep는 일정 반복 주기의 수신 신호 파형의 출력 시간 설정, Depth는 Window depth의 크기를 조절하고, Scale은 출력파형의 display시 눈금의 크기를 조절하며, Window는 Window들 (MCA,ACA,PCA,VA)중에 하나를 선택하는 기능을 제공한다. The operating principle of the entire ultrasonic cerebral blood flow measurement device will be described with reference to the block diagram of FIG. 3 . By controller, Direction sets the blood flow forward/reverse direction, Probe selects 2MHz PW probe, Delete modifies, Sample adjusts sample volume size, Zero adjusts zero position, Amplitude adjusts signal amplitude increase/decrease, Sweep repeats constant Set the output time of the received signal waveform of the period, Depth adjusts the size of the window depth, Scale adjusts the size of the scale when displaying the output waveform, and Window selects one of the windows (MCA, ACA, PCA, VA). It provides a selection function.

Transmitter and Receiver는 2MHz의 PW 신호를 프로브를 통해 두개골로 보내고, 되돌아온 도플러 신호를 수신하는 장치이다. 수신된 신호는 TGC AMP로 들어간다. TGC AMP는 TGC(Time Gain Control) Amplifier로서 Pre-Amp를 통해 수신된 반사파를 증폭시킨다. 다음 단계로 Quadrature Detection이다. Quadrature Detection은 혈류의 이동방향을 검출하기 위한 복조 회로로서 Analog Multiplier를 이용하여 수신신호와 90ㅀ위상차의 신호인, 두 신호들을 각각 곱해 차단주파수를 LPF로 통과시킨다. 그후, S/H(Sample and Hold)회로로 들어가게 된다. Sample and Hold는 복조된 In-Phase, Quadrature-Phase의 두 신호들을 각각 샘플 & 홀드(S/H)로서 샘플 체적의 도플러 주파수 변위를 검출한다. 그 후 Stationary Canceler는 S/H에 의해 검출된 신호 중에 원하지 않는 Clutter와 샘플링 주파수에 의한 고조파에 의한 신호의 50∼150Hz 성분들을 200Hz의 차단주파수를 가지는 HPF로 제거시킨다. 여기서 Filter를 통하게 된다. 옵션으로, Nyquist Filter는 PRF로 샘플링 된 신호의 고조파 중에 PRF/2 이상의 신호를 제거시켜 가청주파수를 진단자가 증폭기와 스피커를 통해 들을 수 있도록 하였다. 다음 단계로 Comparator는 샘플 체적의 속도에 비례하는 도플러 주파수의 주파수대 전압으로의 변환에서 Quadrature, In-Phase의 두 신호의 위상을 비교하여 앞서거나 뒤따라감에 따라 영점 교차 검출회로(Zero-Crossing Detector)에서 정방향 또는 부방향의 펄스를 만들게 된다. 최종적으로 Integral은 쌍방향의 다른 극성의 펄스열을 적분하고, LPF는 적분회로의 출력을 차단주파수를 가지는 LPF를 거치면 평균속도신호가 출력되어 TFT-LCD 표시부에 표시된다.Transmitter and Receiver is a device that sends a 2MHz PW signal to the skull through a probe and receives the returned Doppler signal. The received signal enters the TGC AMP. TGC AMP is a TGC (Time Gain Control) Amplifier that amplifies the reflected wave received through the Pre-Amp. The next step is Quadrature Detection. Quadrature Detection is a demodulation circuit for detecting the movement direction of blood flow. Using an analog multiplier, the received signal and the signal with a phase difference of 90° are multiplied respectively and the cutoff frequency is passed to the LPF. After that, it enters the S/H (Sample and Hold) circuit. Sample and Hold detects the Doppler frequency shift of the sample volume as a sample & hold (S/H) of two demodulated In-Phase and Quadrature-Phase signals, respectively. After that, the stationary canceller removes unwanted clutter and 50~150Hz components of the signal due to harmonics by the sampling frequency among the signals detected by S/H with HPF having a cutoff frequency of 200Hz. Here it goes through the filter. Optionally, the Nyquist Filter removes signals above PRF/2 among the harmonics of the PRF-sampled signal so that the audible frequency can be heard by the diagnostician through the amplifier and speaker. In the next step, the comparator compares the phases of the two signals of Quadrature and In-Phase in the conversion of Doppler frequency proportional to the speed of the sample volume to frequency-to-voltage. will produce a positive or negative pulse. Finally, the integral integrates the pulse trains of different polarities in both directions, and the LPF passes the output of the integrating circuit through the LPF having a cut-off frequency, and the average speed signal is output and displayed on the TFT-LCD display.

종래의 뇌혈류 측정장치는, 숙달된 조작자에 의해 직접 측정장치를 파지한 상태에서 사람의 두부에 접촉시켜 환자의 뇌압을 측정해야 하며, 뇌혈관으로부터 얻은 정보만을 기초로 환자의 뇌압을 산출해야 하므로 정확한 뇌압 값을 산출할 수 없다.In the conventional cerebral blood flow measurement device, the patient's brain pressure must be measured by contacting the head of a person in a state of holding the measuring device directly by an experienced operator, and the patient's brain pressure must be calculated based only on information obtained from the cerebral blood vessels. An accurate intracranial pressure value cannot be calculated.

또한, 인구의 노령화에 따라 중추신경계 질환을 앓고 있는 고령자 환자들이 증가하고 있으며, 알츠하이머병, 파킨슨병 등의 퇴행성 뇌 질환, 간질, 및 뇌 졸증 등의 혈액순환 장애 등의 질병들을 앓고 있다. In addition, with the aging of the population, elderly patients suffering from central nervous system diseases are increasing, and they suffer from diseases such as degenerative brain diseases such as Alzheimer's disease and Parkinson's disease, and blood circulation disorders such as epilepsy and stroke.

65세 이상의 노인의 경우, 뇌압은 상승되지 않지만 뇌 척수액이 많아지면서 뇌기능의 이상이 나타나는 정상뇌압 뇌수종(normal pressure hydrocephalus, NPH)이라고 하며, 100명 중에 2명 정도로 비교적 흔한 질병이 발생되는 것으로 알려져 있다. 또한, 노인 환자의 경우 초음파가 두개골을 통과하지 않는 경우가 30% 이상 존재한다. 두개골의 손상에 의해 두개골이 파괴된 환자는 뇌압을 측정할 수 없다. In the case of the elderly over the age of 65, it is called normal pressure hydrocephalus (NPH), in which the brain pressure does not rise but brain function is abnormal as the amount of cerebrospinal fluid increases. have. In addition, in the case of elderly patients, there are more than 30% of cases where ultrasound does not pass through the skull. In patients whose skull has been destroyed by damage to the skull, intracranial pressure cannot be measured.

최근, 뇌압, 뇌온도의 생체 신호를 측정하기 위해 비침습적인(non-invasive) 체외 측정 보다 침습적 뇌압 측정을 위해 생체 이식형(implantable) 뇌압 측정기의 연구개발 되고 있다. Recently, research and development of an implantable intracranial pressure measuring device has been developed for invasive intracranial pressure measurement rather than non-invasive in vitro measurement to measure intracranial pressure and brain temperature biosignals.

도 1b는 기존의 poly silicon을 사용한 저 저항 실리콘 웨이퍼 기판(0001~0005 Ω㎝)과 하부 전극 상에 정전용량식 뇌압 센서와, 온도저항계수(TCR, temperature coefficient resistance)를 사용한 저항식 온도 센서를 MEMS 공정을 통해 하나의 반도체 칩에 구현된 뇌압/온도 센서 소자의 단면도이다. Figure 1b shows a resistive temperature sensor using a capacitive lightning pressure sensor and a temperature coefficient resistance (TCR) on a low resistance silicon wafer substrate (0001 ~ 0005 Ωcm) and a lower electrode using conventional poly silicon. It is a cross-sectional view of the lightning pressure/temperature sensor device implemented in one semiconductor chip through the MEMS process.

뇌압 측정 센서는 저 저항(silicon wafer: 0001~0005Ω㎝) 위에 LPCVD 장비를 사용하여 질화규소(silicon-nitride) 막을 증착(2000 Å) 후, 그 위에 LPCVD 공정을 이용하여 폴리-실리콘(poly-silicon) 막을 이용하여 1 ㎛ 두께로 희생층을 증착하였으며, 증착시 boron doping을 진행하였다. poly-silicon 막은 압력센서부는 희생층으로 작용하며, 온도센서부는 주변의 온도변화를 감지하는 저항형 온도센서로 작용한다.The brain pressure sensor is a low-resistance (silicon wafer: 0001 ~ 0005Ωcm) using LPCVD equipment to deposit a silicon-nitride film (2000 Å), and then using an LPCVD process on it to form poly-silicon (poly-silicon). A sacrificial layer was deposited to a thickness of 1 μm using the film, and boron doping was performed during deposition. In the poly-silicon film, the pressure sensor unit acts as a sacrificial layer, and the temperature sensor unit acts as a resistance type temperature sensor that detects changes in ambient temperature.

증착된 poly-silicon 막은 압력센서의 cavity 및 온도센서의 저항체로 형성하기 위해 patterning 및 deep-RIE 공정을 이용하여 식각(1 ㎛)하였다.The deposited poly-silicon film was etched (1 μm) using patterning and deep-RIE processes to form the cavity of the pressure sensor and the resistor of the temperature sensor.

형성된 희생층(poly-silicon) 위에 다시 low stress silicon nitride를 증착(1 ㎛)하여 상부 전극의 지지층을 형성한 후, 골드를 스퍼터(sputter) 공정을 이용하여 박막을 증착(Ti/Au 200/2000 Å)한 후 노광 공정을 이용하여 상부 전극을 형성하였다.A low stress silicon nitride is again deposited (1 μm) on the formed sacrificial layer (poly-silicon) to form a support layer for the upper electrode, and then a thin film is deposited using a gold sputtering process (Ti/Au 200/2000). Å) and then an upper electrode was formed using an exposure process.

그 후, 희생층의 식각을 위하여 상부 전극의 지지층인 질화규소(silicon nitride)를 패터닝(patterning) 공정을 통하여 일부 제거한 후 XeF2의 실리콘의 등방성 식각(isotropy etching)을 진행하여 희생층을 제거하였다. 또한, 정전 용량형 압력센서의 압력을 유지하기 위하여 SU-8 2000 감광막(photo resist)를 사용하였다(2 ㎛).Thereafter, in order to etch the sacrificial layer, silicon nitride, which is a support layer of the upper electrode, was partially removed through a patterning process, and then the sacrificial layer was removed by isotropy etching of silicon of XeF2. In addition, to maintain the pressure of the capacitive pressure sensor, SU-8 2000 photo resist was used (2 μm).

최근, 무선 뇌압/뇌온도 측정 센서는 인체에 무해하며 생체 내에서 일정기간 동안 뇌압 및 뇌온도를 무선(wireless) 형태로 측정하도록 두개골 내의 뇌 척수액에 의해 분해 및 흡수 가능한 물질로 구성된 생체 삽입형 전자 소자(implantable electronic device)를 이용한 무선 형태의 뇌압/뇌온도 측정 센서가 연구되고 있다. Recently, the wireless brain pressure/brain temperature measurement sensor is harmless to the human body and is a bio-insertable electronic device composed of a material that can be decomposed and absorbed by the cerebrospinal fluid in the skull to measure the brain pressure and brain temperature wirelessly for a certain period of time in vivo. A wireless type of brain pressure/brain temperature measurement sensor using an implantable electronic device is being studied.

고려대는 KU-KIST 융합대학원의 황 교수팀은, 몸에 녹는 '무선 뇌압·뇌온도 센서' 개발했으며, 인체에 무해한 이 센서는 무선으로 뇌압과 뇌 온도 관련 데이터를 전송한 뒤 일정 시간이 지나면 녹아 인체에 흡수되어 없어진다.Professor Hwang's team at the KU-KIST Graduate School of Convergence at Korea University has developed a 'wireless brain pressure and brain temperature sensor' that melts in the body. absorbed by the body and eliminated.

이 연구결과는 세계적인 과학잡지 '네이처'지에 게재됐다. The results of this study were published in the world-renowned scientific journal 'Nature'.

황 교수팀은 "기존 뇌압, 뇌온도 측정 센서는 뇌에 삽입한 뒤 다시 꺼내야 하므로 재수술이 필요해 위험했지만, 무선 뇌압·뇌온도 센서를 이용하면 센서 제거를 위한 재수술 위험이 없어진다"고 강조했다.Professor Hwang's team emphasized, "Existing brain pressure and brain temperature sensors require reoperation because they have to be inserted into the brain and then taken out again, so it was risky.

생체 삽입가능한 전자 소자는 두개강 내 체내에서 완전히 분해 후 재흡수가 되는 물질로 구성/설계되어 있으며, 초박막 형태의 반도체인 실리콘(Si), 절연체인 실리콘 옥사이드(SiO2), 금속물질인 마그네슘(Mg), 몰리브덴(Mo), 그리고 생분해성 폴리머(PLGA; poly(lactic-co-glycolic acid)) 등으로 구성되어 있다. The bio-insertable electronic device is composed/designed with a material that can be completely decomposed and reabsorbed in the body within the cranial cavity. , molybdenum (Mo), and biodegradable polymer (PLGA; poly(lactic-co-glycolic acid)).

그러나, 비침습적(non-invasive) 뇌압 측정 방법은 많이 연구되고 있지만, 머리 외부에서 뇌압을 측정하므로 세균 감염의 우려가 없지만 뇌압 측정이 부정확하며 임상적으로 적용할 만한 의료 기기가 거의 없다. However, although non-invasive methods for measuring intracranial pressure have been studied a lot, there is no risk of bacterial infection because the intracranial pressure is measured from the outside of the head, but the intracranial pressure measurement is inaccurate and there are few medical devices that can be applied clinically.

반면에, 뇌압을 측정하기 위해 수술에 의해 머리의 두개강을 열고 측정하는 침습적인(invasive) 뇌입 측정 방법은 출혈이 발생하고 세균 감염의 우려가 있지만, 상대적으로 뇌압 측정이 정확하다. On the other hand, the invasive method of measuring the brain opening of the head by surgery to measure the intracranial pressure causes bleeding and there is a risk of bacterial infection. However, the intracranial pressure measurement is relatively accurate.

특허공개번호 10-2005-0056100 (공개일자 2005년 06월 14일), "충전용 무선 제어기를 사용한 초음파 뇌혈류 측정 장치", 주식회사 비.엠.텍 21Patent Publication No. 10-2005-0056100 (published on June 14, 2005), "Ultrasound cerebral blood flow measuring device using a wireless charging controller", B.M.Tech 21

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 뇌압을 측정하기 위해 수술에 의해 머리의 두개강을 열고, 침습적(invasive)으로 머리의 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 측정하기 위해 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서의 다이어프램의 상하판의 변위가 발생하고 LC 공진기의 커패시턴스(capacitance)가 변화되고 V=Ed에 의해 전기 신호와 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 공진주파수(

Figure 112019114754994-pat00009
)를 측정하고 전기 신호에 상응하는 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 측정하여 사용자 단말로 전송하며, 사용자 단말은 측정 위치별 뇌압을 표시하고, 정상 뇌압/비정상 뇌압 부위를 표시하며, 일정치 이상의 비정상 뇌압을 2D 뇌지도 또는 3D 뇌지도에 비주얼하게 데이터 시각화하여 출력하는, 침습적 뇌압 측정 시스템을 제공한다. An object of the present invention to solve the above problem is to open the cranial cavity of the head by surgery to measure the intracranial pressure, and to invasively measure the intracranial pressure at each location in the head of the head by a capacitance type. Displacement of the upper and lower plates of the diaphragm of at least one micro semiconductor pressure sensor having an LC resonator occurs, the capacitance of the LC resonator is changed, and the electric signal and the resonance frequency of the LC resonator of the micro semiconductor pressure sensor (V = Ed)
Figure 112019114754994-pat00009
) is measured and the intracranial pressure corresponding to the electrical signal is measured and transmitted to the user terminal. Provides an invasive brain pressure measurement system that visually visualizes and outputs data on a 2D brain map or a 3D brain map.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 침습적 뇌압 측정 시스템은, 머리의 두개강 내 측정 위치별 침습적으로 뇌압을 측정하도록 초소형 반도체 압력 센서의 다이어프램의 변위량을 감지하고 LC 공진기의 커패시턴스의 변화에 따라 V=Ed에 의해 전기신호가 발생되며, 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서를 구비하는 침습적 뇌압 측정기; 및 상기 침습적인 뇌압 측정기로부터 유무선 통신을 통해 수신된 상기 초소형 반도체 압력 센서의 두개강 내 특정 위치별 뇌압을 표시하는 사용자 단말을 포함하며,
상기 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서는
기판; 상기 기판 상에 구비되는 하부 전극; 상기 하부 전극 위에 형성되며, 예를 들면, 금(Au)을 사용하는 제1 금속라인과 제1 스터브와 서로 마주보는 금(Au)을 사용하는 제2 금속라인과 제2 스터브를 구비하며, 상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브에 각각 연결되는 입출력포트를 구비하며; 머리의 두개강 내 측정 위치별 압력에 따라 다이어프램의 변위량(상하판의 두께 d)을 감지하고 V=Ed에 의해 전기 신호를 측정하고 추가적으로 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 공진주파수(

Figure 112022021263259-pat00026
)의 변화를 측정하고 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 생체삽입형 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 압력 센서; 및 상기 압력 센서 위에 구비되는 상부 전극을 포함하며,
상기 기판은 유리 기판 또는 유연성이 있는 플렉시블 기판을 사용하며,
상기 플렉시블 기판은 폴리이미드(polyimid) 또는 폴리 실리콘(polysilicon)을 사용한다. In order to achieve the object of the present invention, the invasive intracranial pressure measurement system detects the displacement amount of the diaphragm of the micro semiconductor pressure sensor so as to invasively measure the intracranial pressure at each measurement position in the cranial cavity of the head, and V = Ed according to the change in the capacitance of the LC resonator An electrical signal is generated by the invasive brain pressure measuring instrument having at least one micro semiconductor pressure sensor having an LC resonator for measuring the brain pressure corresponding to the electrical signal; and a user terminal for displaying the intracranial pressure for each specific location in the cranial cavity of the micro-semiconductor pressure sensor received from the invasive brain pressure sensor through wired/wireless communication,
The ultra-small semiconductor pressure sensor having the LC resonator is
Board; a lower electrode provided on the substrate; It is formed on the lower electrode and includes, for example, a first metal line using gold (Au), a first stub, and a second metal line and a second stub using gold (Au) facing each other, and the an input/output port respectively connected to the first stub and the second stub; The amount of displacement of the diaphragm (thickness d of the upper and lower plates) is detected according to the pressure at each location in the cranial cavity of the head, and the electric signal is measured by V=Ed, and the resonance frequency (
Figure 112022021263259-pat00026
) and a micro-pressure sensor equipped with an LC resonator of a bio-insertable capacitance type for measuring the change in the brain pressure corresponding to the electrical signal; and an upper electrode provided on the pressure sensor,
The substrate uses a glass substrate or a flexible flexible substrate,
The flexible substrate uses polyimide or polysilicon.

본 발명의 침습적 뇌압 측정 시스템은 뇌압을 측정하기 위해 수술에 의해 머리의 두개강을 열고, 침습적(invasive)으로 머리의 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 측정하기 위해 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서들이 위치되며, 두개강 내 측정 위치별 압력에 따라 초소형 반도체 압력 센서의 다이어프램의 상하판의 변위가 발생하고 LC 공진기의 커패시턴스(capacitance)가 변화되고 V=Ed에 의해 전기 신호와 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 공진주파수(

Figure 112019114754994-pat00010
)를 측정하고 전기 신호에 상응하는 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 측정하여 사용자 단말로 전송하며, 사용자 단말은 측정 위치별 뇌압을 표시하고, 정상 뇌압/비정상 뇌압 부위를 표시하며, 일정치 이상의 비정상 뇌압을 2D 뇌지도 또는 3D 뇌지도에 비주얼하게 데이터 시각화하여 출력하는 효과가 있다. The invasive intracranial pressure measurement system of the present invention uses an LC resonator of a capacitance type to open the cranial cavity of the head by surgery to measure the intracranial pressure, and to invasively measure the intracranial pressure at each location in the head. One or more micro-semiconductor pressure sensors provided are positioned, and the displacement of the upper and lower plates of the diaphragm of the micro-semiconductor pressure sensor occurs according to the pressure for each measurement position in the cranial cavity, and the capacitance of the LC resonator is changed, and the electric The resonance frequency of the signal and the LC resonator of the micro semiconductor pressure sensor (
Figure 112019114754994-pat00010
) is measured and the intracranial pressure corresponding to the electrical signal is measured and transmitted to the user terminal. It has the effect of visualizing and outputting data on a 2D brain map or a 3D brain map.

머리의 두개강 내 측정 위치별 생체 삽입형 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서는 의료기기로써 뇌질환 환자, 두부 손상 환자, 뇌출혈, 뇌경색, 뇌수막염, 및 뇌 종양 진단에 사용 가능하다. At least one ultra-small semiconductor pressure sensor equipped with an implantable LC resonator for each measurement position in the cranial cavity of the head is a medical device that can be used for diagnosing patients with brain diseases, patients with head injuries, cerebral hemorrhage, cerebral infarction, meningitis, and brain tumors.

도 1a는 서울의 모 대학병원 신경과에서 촬영한 뇌 MRI 사진이며, 좌측의 정상 뇌와 우측의 정상 압력 뇌수종(normal pressure hydrocephalus, NPH)을 비교한 뇌 MRI 사진이다.
도 1b는 기존의 poly silicon을 사용한 저 저항 실리콘 웨이퍼 기판(0001~0005 Ω㎝)과 하부 전극 상에 정전용량식 뇌압 센서와, 온도저항계수(TCR, temperature coefficient resistance)를 사용한 저항식 온도 센서를 MEMS 공정을 통해 하나의 반도체 칩에 구현된 뇌압/온도 센서 소자의 단면도이다.
도 2는 침습적 뇌압 측정 방법(좌측), 비침습적 뇌압 측정 방법(우측)을 보인 사진이다.
도 3은 종래의 전체 초음파 뇌혈류 측정 장비의 블록도와 측정 원리를 보인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 뇌압 측정 시스템 구성도이다.
1A is a brain MRI image taken at the Department of Neurology at a university hospital in Seoul, and is a brain MRI image comparing a left normal brain and a right normal pressure hydrocephalus (NPH).
Figure 1b shows a resistive temperature sensor using a capacitive lightning pressure sensor and a temperature coefficient resistance (TCR) on a low resistance silicon wafer substrate (0001 ~ 0005 Ωcm) and a lower electrode using conventional poly silicon. It is a cross-sectional view of the lightning pressure/temperature sensor device implemented in one semiconductor chip through the MEMS process.
2 is a photograph showing an invasive brain pressure measuring method (left) and a non-invasive intracranial pressure measuring method (right).
3 is a block diagram and a view showing a measurement principle of a conventional all ultrasonic cerebral blood flow measurement device.
4 is a block diagram of a system for measuring brain pressure according to the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 침습적 뇌압 측정 시스템은 뇌압을 측정하기 위해 수술에 의해 머리의 두개강을 열고, 침습적(invasive)으로 머리의 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 측정하기 위해 두개강 내 측정 위치별 압력에 따라 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서의 다이어프램의 상하판의 변위가 발생하고 LC 공진기의 커패시턴스(capacitance)가 변화되고 V=Ed에 의해 전기 신호와 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 공진주파수(

Figure 112019114754994-pat00011
)를 측정하고 전기 신호에 상응하는 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 측정하여 사용자 단말로 전송하며, 사용자 단말은 측정 위치별 뇌압을 표시하고, 정상 뇌압/비정상 뇌압 부위를 표시하며, 일정치 이상의 비정상 뇌압을 2D 뇌지도 또는 3D 뇌지도에 비주얼하게 데이터 시각화하여 출력한다. The invasive intracranial pressure measuring system of the present invention opens the cranial cavity of the head by surgery to measure the intracranial pressure, and in order to invasively measure the intracranial pressure at each position in the head, the capacitive method according to the pressure at each position in the cranial cavity Displacement of the upper and lower plates of the diaphragm of one or more micro-semiconductor pressure sensors having a (capacitance type) LC resonator occurs, and the capacitance of the LC resonator is changed, and the electric signal and the LC of the micro-semiconductor pressure sensor are changed by V=Ed. The resonant frequency of the resonator (
Figure 112019114754994-pat00011
) is measured and the intracranial pressure corresponding to the electrical signal is measured and transmitted to the user terminal. Visualize and output data on a 2D brain map or a 3D brain map.

참고로, 32~128개 EEG 전극을 사용한 뇌파 검사는 머리 외부에 뇌파 검사 장치를 사용하여 비정상 뇌파가 발생되는 뇌병변 국소 위치를 알 수 있다. For reference, in the EEG test using 32~128 EEG electrodes, it is possible to know the local location of the brain lesion where abnormal EEG is generated by using an EEG test device on the outside of the head.

수술에 의해 머리의 두개강을 열고(open), 머리의 두개강 내 뇌병변 국소 위치에 다수의 생체 삽입형 정전용량 방식(capacitance type)의 초소형 반도체 압력 센서를 구비하며, 생체 삽입형 정전용량 방식의 초소형 반도체 압력 센서는 측정 위치별 뇌 척수액의 농도에 따라 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 커패시턴스의 변화를 측정하여 LC 공진기의 공진주파수(

Figure 112019114754994-pat00012
)의 변화에 상응하는 뇌압[뇌 척수액 공간의 두개강 내압(pseudotumor cerebri)]을 측정한다. The cranial cavity of the head is opened by surgery, and a plurality of bio-insertable capacitance type micro semiconductor pressure sensors are provided at the local location of the brain lesion in the cranial cavity of the head, and micro semiconductor pressure of the bio-inserable capacitive type is provided. The sensor measures the change in capacitance of the LC resonator of the ultra-small semiconductor pressure sensor according to the concentration of cerebrospinal fluid at each measurement location, and the resonant frequency (
Figure 112019114754994-pat00012
) corresponding to the change in intracranial pressure (pseudotumor cerebri) is measured.

생체 삽입형 정전용량 방식(capacitance type)의 초소형 반도체 압력 센서는유리 기판 또는 유연성 있는 폴리이미드 기판 상에 MEMS 기술로 제작된 미세 압력 센처 칩 인 LC 공진기로 구성된 초소형 반도체 압력 센서는 머리의 두개강 내 측정 위치별 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 커패시턴스의 변화를 측정하여 특성 임피던스가 변화하여 LC 공진기의 공진주파수(

Figure 112019114754994-pat00013
)의 변화에 상응하는 뇌압[뇌 척수액 공간의 두개강 내압(pseudotumor cerebri)]을 측정한다.A bio-implantable capacitance type micro semiconductor pressure sensor is a micro semiconductor pressure sensor composed of an LC resonator, a micro pressure sensor chip made with MEMS technology on a glass substrate or a flexible polyimide substrate. By measuring the change in the capacitance of the LC resonator of the star ultra-small semiconductor pressure sensor, the characteristic impedance changes and the resonant frequency of the LC resonator (
Figure 112019114754994-pat00013
) corresponding to the change in intracranial pressure (pseudotumor cerebri) is measured.

참고로, 압력 센서는 기계식 압력 센서와 반도체식 압력 센서로 분류된다. 기계식 압력 센서는 부르동관, 금속판 다이어프램 등을 사용하며 압력 센서의 디바이스의 크기가 큰 단점이 있으며, 반도체 압력 센서는 실리콘 다이어프램을 사용하며, MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 사용하여 디바이스의 크기를 작게 제작할 수 있다. MEMS 기술을 사용한 실리콘 다이어프램형 압력 센서는 검출 방식에 따라 피에조 저항 방식과 정전용량 방식 반도체 압력 센서로 분류된다. For reference, the pressure sensor is classified into a mechanical pressure sensor and a semiconductor pressure sensor. The mechanical pressure sensor uses a Bourdon tube, a metal plate diaphragm, etc., and has a disadvantage in that the device size of the pressure sensor is large. The semiconductor pressure sensor uses a silicon diaphragm, and the size of the device is measured using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology. can be made small. The silicon diaphragm pressure sensor using MEMS technology is classified into a piezo-resistive type and a capacitive type semiconductor pressure sensor according to the detection method.

정전용량 방식 반도체 압력 센서는 200~300㎛ 두께의 평판 다이아프램 또는 링형 다이어프램을 사용할 수 있고, 압력이 변하게 되면 커패시턴스(capacitance)가 변하고 이에 따른 전기 신호가 변하여 압력을 측정한다.The capacitive semiconductor pressure sensor can use a flat diaphragm or a ring-type diaphragm with a thickness of 200 to 300 μm, and when the pressure changes, the capacitance changes and an electric signal changes accordingly to measure the pressure.

즉 상판에 압력이 가해지면, 압전 현상(압력 -> 전기 신호)에 의해 힘의 크기에 비례하여 상하판의 간격 d가 변화하여

Figure 112019114754994-pat00014
에 의해 커패시턴스(capacitance)가 변화되며, V = Ed [v] 식에 전기 신호를 측정한다. That is, when pressure is applied to the upper plate, the distance d between the upper and lower plates changes in proportion to the magnitude of the force due to the piezoelectric phenomenon (pressure -> electric signal).
Figure 112019114754994-pat00014
The capacitance is changed by , and the electric signal is measured according to the equation V = Ed [v].

참고로, 침습적으로 머리의 두개강 내 뇌압을 측정하기 위해, 침습적 압력 센서는 반도체 압력 센서에 힘을 가하면 반도체의 피에조 저항 값이 변하여 압전 효과(압력 -> 전기 신호)에 의해 전기 신호를 측정하여 압력을 측정하는 압저항 방식(piezo resistance type) 압력 센서를 사용하지 않고, For reference, in order to invasively measure the intracranial pressure of the head, the invasive pressure sensor changes the piezo resistance value of the semiconductor when a force is applied to the semiconductor pressure sensor. Without using a piezo resistance type pressure sensor to measure

본 발명의 초소형 압력 센서는 정전용량 방식(electrostatic capacitance type) LC 공진기를 사용한 초소형 반도체 압력 센서를 사용한다. 기본 개념으로써, 평행판 콘덴서의 단면적이 A, 평행판 콘덴서의 상하판의 거리 d 인 두 전극 사이의 정전 용량(cpacitance)은

Figure 112019114754994-pat00015
에 의해 커패시턴스 값이 측정된다.
Figure 112019114754994-pat00016
는 진공의 유전율(permittivity of vacuum), ε는 물질의 비유전율(relative permittivity), A는 평행판 콘덴서 면적(sensing area)이며, d는 감지층의 두께(thickness of the sensing layer)이다.The miniature pressure sensor of the present invention uses a miniature semiconductor pressure sensor using an electrostatic capacitance type LC resonator. As a basic concept, the capacitance between two electrodes with a cross-sectional area A of a parallel plate capacitor and a distance d between the upper and lower plates of a parallel plate capacitor is
Figure 112019114754994-pat00015
The capacitance value is measured by
Figure 112019114754994-pat00016
is the permittivity of vacuum, ε is the relative permittivity of the material, A is the parallel plate sensing area, and d is the thickness of the sensing layer.

V는 상판과 하판의 두 도체판 사이의 전위차, E는 두 도체판 사이에 생긴 균일한 자기장의 세기이며, d 는 상판과 하판의 두 도체판 사이의 간격이다.V is the potential difference between the two conductor plates of the upper and lower plates, E is the uniform magnetic field strength generated between the two conductor plates, and d is the distance between the two conductor plates of the upper and lower plates.

도 4는 본 발명에 따른 침습적 뇌압 측정 시스템 구성도이다. 4 is a block diagram of an invasive brain pressure measurement system according to the present invention.

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본 발명의 침습적 뇌압 측정 시스템은, The invasive intracranial pressure measurement system of the present invention comprises:

머리의 두개강 내 측정 위치별 침습적(invasive)으로 뇌압을 측정하도록 측정 위치별 초소형 반도체 압력 센서(11)의 수㎛ ~수십 ㎛ 두께의 다이어프램의 변위량을 감지하고 LC 공진기의 커패시턴스의 변화에 따라 V=Ed에 의해 전기신호가 발생되며, 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서를 구비하는 침습적 뇌압 측정기(10); 및 In order to invasively measure the intracranial pressure at each measurement position in the head of the head, the displacement amount of the diaphragm with a thickness of several ㎛ ~ tens of ㎛ of the micro semiconductor pressure sensor 11 for each measurement position is sensed, and according to the change in the capacitance of the LC resonator, V = An electrical signal is generated by Ed, the invasive brain pressure measuring instrument 10 having at least one micro semiconductor pressure sensor having an LC resonator for measuring the brain pressure corresponding to the electrical signal; and

상기 침습적인 뇌압 측정기(10)로부터 유무선 통신을 통해 수신된 상기 초소형 반도체 압력 센서의 두개강 내 특정 위치별 뇌압을 표시하는 사용자 단말(20)(PC, 스마트폰/태블릿PC)(20)을 포함하며, A user terminal 20 (PC, smartphone/tablet PC) that displays the intracranial pressure for each specific location in the cranial cavity of the ultra-small semiconductor pressure sensor received from the invasive intracranial pressure sensor 10 through wired/wireless communication. ,

사용자 단말은 표시부에 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 표시하고, 일정치 이상의 비정상 뇌압을 표시하며, 2D 뇌지도 또는 3D 뇌지도에 비주얼하게 가시화하여 출력하고,
상기 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서는
기판; 상기 기판 상에 구비되는 하부 전극; 상기 하부 전극 위에 형성되며, 예를 들면, 금(Au)을 사용하는 제1 금속라인과 제1 스터브와 서로 마주보는 금(Au)을 사용하는 제2 금속라인과 제2 스터브를 구비하며, 상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브에 각각 연결되는 입출력포트를 구비하며; 머리의 두개강 내 측정 위치별 압력에 따라 다이어프램의 변위량(상하판의 두께 d)을 감지하고 V=Ed에 의해 전기 신호를 측정하고 추가적으로 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 공진주파수(

Figure 112022021263259-pat00027
)의 변화를 측정하고 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 생체삽입형 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 압력 센서; 및 상기 압력 센서 위에 구비되는 상부 전극을 포함하며,
상기 기판은 유리 기판 또는 유연성이 있는 플렉시블 기판을 사용하며,
상기 플렉시블 기판은 폴리이미드(polyimid) 또는 폴리 실리콘(polysilicon)을 사용한다. The user terminal displays the intracranial pressure for each location measured in the cranial cavity on the display unit, displays abnormal intracranial pressure above a certain value, and visually visualizes and outputs it on a 2D brain map or a 3D brain map,
The micro semiconductor pressure sensor having the LC resonator is
Board; a lower electrode provided on the substrate; It is formed on the lower electrode and includes, for example, a first metal line using gold (Au), a first stub, and a second metal line and a second stub using gold (Au) facing each other, and the an input/output port respectively connected to the first stub and the second stub; The amount of displacement of the diaphragm (thickness d of the upper and lower plates) is detected according to the pressure at each position in the cranial cavity of the head, and the electric signal is measured by V=Ed, and the resonance frequency (
Figure 112022021263259-pat00027
) and a micro-pressure sensor equipped with an LC resonator of a bioinserable capacitance type for measuring the change in the brain pressure corresponding to the electrical signal; and an upper electrode provided on the pressure sensor,
The substrate uses a glass substrate or a flexible flexible substrate,
The flexible substrate uses polyimide or polysilicon.

삭제delete

머리의 두개강 내 침습적인 생체 삽입형 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)는 유리 기판 또는 유연성 있는 플렉시블 기판 상에 MEMS(micro electro mechanical system) 기술을 사용하여 인터디지털 커패시터(capacitor)와 인덕터(inductor)를 구비하도록 MEMS 기술을 사용하여 설계/제작하여 반도체 패키징하여 제작된 튜브 형태의 정전 용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)를 사용한다.A micro-semiconductor pressure sensor 11 equipped with an invasive bio-insertable LC resonator in the cranial cavity of the head uses an interdigital capacitor and an inductor (micro electro mechanical system) on a glass substrate or a flexible flexible substrate ( Inductor) using MEMS technology to design/manufacture, and use the ultra-small semiconductor pressure sensor 11 equipped with a tube-shaped capacitance type LC resonator manufactured by semiconductor packaging.

뇌압을 측정하는 압력 센서는 경막내 측정법(지주막하 측정법, 뇌실내 측정법 및 뇌실내 측정법)으로 분류되며, 여러 측정법 중에서 주로 사용되는 뇌실내 측정법은 그 측정치가 정확한 두개강 내압 측정법의 압력 센서를 사용할 수 있다.Pressure sensors that measure intracranial pressure are classified into intrathecal measurement methods (subarachnoid measurement, intraventricular measurement, and intraventricular measurement). have.

뇌압 측정 센서로 사용되는 두개내압 센서(intracranial pressure sensor)는 An intracranial pressure sensor used as an intracranial pressure sensor is

i) 뇌실 내에 직접 튜브를 삽입하여 뇌실의 압력을 측정하며, 머리의 외부에서 압력계로 측정, 또는 i) the ventricular pressure is measured by inserting a tube directly into the ventricle, measured with a manometer from the outside of the head, or

ii) 두개골 밑과 경막(硬膜) 사이에 풍선을 삽입하여 풍선의 압력을 머리 외부에서 측정하며, 머리 외부에서 압력계로 측정 ii) By inserting a balloon between the base of the skull and the dura mater, the pressure of the balloon is measured from the outside of the head, and the pressure of the balloon is measured from the outside of the head with a manometer.

iii) 셋째 경막위에서 뇌압 센서를 밀어 올려 두개(頭蓋)의 내압을 측정하는 방법에 사용되는 뇌압 측정 센서는 경막을 파손하지 않고 두개내압을 측정할 수 있기 때문에 세균감염의 우려가 없이 장기간 모니터링할 수 있다. 뇌압 측정 센서는 경막의 장력의 영향을 적게 하여 정확한 압력을 측정해야 한다.iii) Third, since the intracranial pressure sensor used in the method of measuring the intracranial pressure by pushing the intracranial pressure sensor above the dura mater can measure the intracranial pressure without damaging the dura mater, it can be monitored for a long time without fear of bacterial infection. have. The intracranial pressure sensor should measure the pressure accurately by reducing the influence of the tension of the dura mater.

실시예에서는, 정전 용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)를 예시로 설명한다. In the embodiment, the ultra-small semiconductor pressure sensor 11 having an LC resonator of a capacitance type will be described as an example.

[실시예][Example]

예를 들면, 뇌압을 측정하기 위한 RF Bio Sensor로써, 정전 용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)는 유리 기판 또는 유연성이 있는 polyimid 플렉시블 기판 상에 대칭적인 2개의 LC 공진기 구비되고, 에어브릿지(air bridge) 구조로 교차 연결된 8각형 구조(나선형 구조)의 BPF로 구현될 수 있다. For example, as an RF Bio Sensor for measuring intracranial pressure, the micro semiconductor pressure sensor 11 equipped with an LC resonator of a capacitance type is symmetrical on a glass substrate or a flexible polyimid flexible substrate. The LC resonator is provided and may be implemented as a BPF having an octagonal structure (spiral structure) cross-connected in an air bridge structure.

Cuc = Cg + CsCuc = Cg + Cs

여기서, Cuc는 8각형 공진기의 각 turn을 이루는 단위 셀 커패시턴스(unit cell capacitance), Cg는 갭 커패시턴스(gap capacitance), Cs는 기판 매핑 커패시턴스이다. Here, Cuc is the unit cell capacitance forming each turn of the octagonal resonator, Cg is the gap capacitance, and Cs is the substrate mapping capacitance.

머리의 두 개강 내 측정 위치별 다이어프램의 변위량에 따라 LC 공진기의 커패시턴스가 변화하며, 대칭적인 2대의 공진기를 갖는 나선형-결합 BPF 커패시턴스에 의해 공진주파수 변화와 반사 계수(reflection coefficient), 갭 커패시턴스(gap capacitance), 복소 유전율(complex permittivity)의 변화를 측정하여 커패시턴스를 측정하며,The capacitance of the LC resonator changes according to the amount of displacement of the diaphragm for each measurement position in the two cranial cavity of the head, and the resonant frequency change, reflection coefficient, and gap capacitance due to the spiral-coupled BPF capacitance with two symmetrical resonators. capacitance, by measuring the change in complex permittivity,

상기 8각형 구조의 BPF는The BPF of the octagonal structure is

대칭적인 2대의 LC 공진기가 에어-브릿지 구조 하부로 교차되고 서로 대칭적인 8각형 구조의 복수의 턴(turn)을 갖는 LC 공진기를 형성하며, 각각 L/2의 인덕턴스를 갖는 상호권선형 공진기 사이의 유도 결합(inductive coupling)(Lm)과,Two symmetrical LC resonators cross below the air-bridge structure and form an LC resonator having a plurality of turns of an octagonal structure symmetrical to each other, and induction between mutually wound resonators each having an inductance of L/2 coupling (inductive coupling) (Lm), and

대칭적인 2대의 개방형 상호권선형 공진기의 갭 커패시턴스(gaps of two open-ended interwound resonators)(Cg)과 플렉시블 기판을 통해 개발된 프린지 캐패시턴스(fringe capacitance)(Cs) 사이에 발생하는 용량성 결합(capacitive coupling)이 되며,Capacitive coupling that occurs between the gap capacitances (Cg) of two open-ended interwound resonators (Cg) and the fringe capacitance (Cs) developed through a flexible substrate ) becomes,

LC 공진기의 저항 특성은 Rs로 모델링되며, 8각형 구조의 각 turn을이루는 단위 셀 커패시턴스(unit cell capacitance) Cuc는 갭 커패시턴스(gap capacitance)(Cg)와 기판 매핑 커패시턴스(Cs)를 더한 커패시턴스 값이며,The resistance characteristic of the LC resonator is modeled as Rs, and the unit cell capacitance Cuc forming each turn of the octagonal structure is the capacitance value added by the gap capacitance (Cg) and the substrate mapping capacitance (Cs). ,

8각형 구조의 BPF의 기본 공진 주파수(

Figure 112019114754994-pat00017
)는
Figure 112019114754994-pat00018
에 의해 계산된다.The fundamental resonant frequency of the BPF of the octagonal structure (
Figure 112019114754994-pat00017
)Is
Figure 112019114754994-pat00018
is calculated by

여기서, Leq는 등가회로의 인덕턴스, Ceq는 등가회로의 커패시턴스 이다. Here, Leq is the inductance of the equivalent circuit, and Ceq is the capacitance of the equivalent circuit.

정전용량 방식 초소형 반도체 압력 센서(11)는 증폭기(amplifier)와 ADC를 통해 제어부와 저장부와 통신부를 구비하는 침습적 뇌압 측정기(10)에 구비될 수 있다. The capacitive type micro semiconductor pressure sensor 11 may be provided in the invasive brain pressure meter 10 having a control unit, a storage unit, and a communication unit through an amplifier and an ADC.

상기 침습적 뇌압 측정기(10)는 The invasive intracranial pressure meter 10 is

수술에 의해 머리의 두개강을 열고(open), 침습적(invasive)으로 뇌압을 측정하기 위해 두개강 내 뇌의 하나 이상의 특정 위치들에 생체 삽입형 정전용량 방식 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)가 위치되며, 두개강 내 측정 위치별 두개강 내압에 따라 다이어프램의 변위량을 감지하고 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 커패시턴스의 변화를 측정하여 V=Ed에 의해 전기 신호가 검출되며, 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 적어도 하나 이상의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11); In order to open the cranial cavity of the head by surgery and invasively measure the intracranial pressure, a micro semiconductor pressure sensor 11 equipped with a bioinserable capacitive LC resonator at one or more specific locations of the brain within the cranial cavity Detects the amount of displacement of the diaphragm according to the intracranial pressure for each intracranial measurement location and measures the change in the capacitance of the LC resonator of the micro semiconductor pressure sensor. A micro semiconductor pressure sensor 11 having at least one LC resonator for measuring;

상기 적어도 하나 이상의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)와 연결되는 제어부(12); a control unit 12 connected to the miniature semiconductor pressure sensor 11 having the at least one LC resonator;

상기 제어부와 연결되며, 머리의 두개강 내 측정 위치별 측정된 뇌압 정보를 저장하는 저장부(13); 및 배터리(19)를 포함한다. a storage unit (13) connected to the control unit and storing information on brain pressure measured for each measurement location in the cranial cavity of the head; and a battery 19 .

추가적으로, 침습적 뇌압 측정기(10)는 상기 제어부(12)와 연결되며, 머리의 두개강 내 측정 위치별 측정된 뇌압 정보를 표시하는 디스플레이부(미도시)를 더 포함한다. Additionally, the invasive intracranial pressure meter 10 is connected to the control unit 12, and further includes a display unit (not shown) for displaying the measured intracranial pressure information for each measurement position in the cranial cavity of the head.

추가적으로, 침습적 뇌압 측정기(10)는 상기 제어부(12)와 연결되며, 머리의 두개강 내 측정 위치별 생체에 삽입된 측정 위치와 측정된 뇌압 정보를 유무선 통신(USB 케이블, 블루투스, Wi-Fi 등)을 통해 사용자 단말(20)로 전송하는 통신부를 더 포함한다. Additionally, the invasive intracranial pressure meter 10 is connected to the control unit 12 and transmits the measurement position inserted into the living body for each measurement position in the cranial cavity of the head and the measured brain pressure information through wired/wireless communication (USB cable, Bluetooth, Wi-Fi, etc.) It further includes a communication unit for transmitting to the user terminal 20 through the.

상기 정전용량 방식 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서는 머리의 두 개강 내 생체 삽입형 RF 바이오 센서로써, The micro semiconductor pressure sensor with the capacitive type LC resonator is a bio-insertable RF biosensor in the two cavities of the head,

수술에 의해 머리의 두개강을 개방한(open) 후에, 뇌의 하나 이상의 특정 위치별로 침습적(invasive)으로 뇌압이 측정되도록 초소형 반도체 압력 센서가 구비되고, 두개강 내 뇌 척수액(CSF)에 생체 삽입형 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서를 사용하며, 두개강 내 측정 위치별 압력에 따라 수㎛ ~수십 ㎛ 두께의 다이어프램의 변위량이 발생하고 LC 공진기의 커패시턴스(capacitance)의 변화를 측정하여 V=Ed에 의해 전기 신호가 발생하며 LC 공진기의 공진주파수를 측정하고 이에 상응하는 뇌압[뇌 척수액 공간의 두개강 내압(pseudotumor cerebri)]을 측정한다.After opening the cranial cavity of the head by surgery, a micro semiconductor pressure sensor is provided so as to invasively measure the intracranial pressure at one or more specific locations of the brain, and a bioinserable capacitance in the intracranial cerebrospinal fluid (CSF). A micro semiconductor pressure sensor equipped with a capacitance type LC resonator is used, and the displacement of the diaphragm with a thickness of several μm to tens of μm occurs depending on the pressure at each measurement location in the cranial cavity, and changes in the capacitance of the LC resonator are detected. By measuring, an electric signal is generated by V=Ed, and the resonance frequency of the LC resonator is measured, and the corresponding intracranial pressure [pseudotumor cerebri in the cerebrospinal fluid space] is measured.

상기 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)는 The miniature semiconductor pressure sensor 11 having the LC resonator is

기판(substrate); a substrate;

상기 기판 상에 구비되는 하부 전극(bottom electrode); a bottom electrode provided on the substrate;

상기 하부 전극 위에 형성되며, 예를 들면, 금(Au)을 사용하는 제1 금속라인과 제1 스터브와 서로 마주보는 금(Au)을 사용하는 제2 금속라인과 제2 스터브를 구비하며, 상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브에 각각 연결되는 입출력포트를 구비하며; 머리의 두개강 내 측정 위치별 압력에 따라 다이어프램의 변위량(상하판의 두께 d)을 감지하고 V=Ed에 의해 전기 신호를 측정하고 추가적으로 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 공진주파수(

Figure 112019114754994-pat00019
)의 변화를 측정하고 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 생체삽입형 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 압력 센서; 및It is formed on the lower electrode and includes, for example, a first metal line using gold (Au), a first stub, and a second metal line and a second stub using gold (Au) facing each other, and the an input/output port respectively connected to the first stub and the second stub; The amount of displacement of the diaphragm (thickness d of the upper and lower plates) is detected according to the pressure at each position in the cranial cavity of the head, and the electric signal is measured by V=Ed, and the resonance frequency (
Figure 112019114754994-pat00019
) and a micro-pressure sensor equipped with an LC resonator of a bioinserable capacitance type for measuring the change in the brain pressure corresponding to the electrical signal; and

상기 압력 센서 위에 구비되는 상부 전극(top electrode)을 포함하며, It includes a top electrode (top electrode) provided on the pressure sensor,

기판은 유리 기판 또는 유연성이 있는 플렉시블 기판을 사용하며, The substrate uses a glass substrate or a flexible flexible substrate,

상기 플렉시블 기판은 폴리이미드(polyimid) 또는 폴리 실리콘(polysilicon)을 사용한다. The flexible substrate uses polyimide or polysilicon.

상기 생체삽입형 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서는 머리의 두개강 내 생체 조직에 노출되는 SU-8, silicon nitride, 금(Au)의 세가지 물질은 칩이 생체내에 삽입되도 안정적이고 생체적합성이 우수한 물질을 사용하였다. The micro-semiconductor pressure sensor with the LC resonator of the bio-insertable capacitance type is inserted into the living body with three materials: SU-8, silicon nitride, and gold (Au) exposed to the living tissue in the cranial cavity of the head. A material that is stable and has excellent biocompatibility was used.

사용자 단말(20)은 PC, 스마트폰 또는 태블릿PC를 사용하며, 뇌압 측정 및 분석 SW가 설치되며, 머리의 두개강 내 측정 위치별 뇌압이 표시된다. The user terminal 20 uses a PC, a smartphone or a tablet PC, the brain pressure measurement and analysis SW is installed, and the intracranial pressure for each location of the head is displayed.

사용자 단말(20)은 머리의 두개강 내 측정 위치별 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)의 다이어프램의 변위량에 따라 LC 공진기의 커패시턴스(capacitance)의 변화에 따라 측정된 LC 공진기의 공진주파수 정보를 유무선 통신(USB 케이블, 블루투스, Wi-Fi 등)을 통해 수신받는 통신부(21); 상기 통신부(21)에 연결되며, 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 분석하여 표시부(27)로 표시되도록 제어하는 제어부(22); 상기 제어부(22)와 연결되며, 뇌압 측정 및 분석 소프트웨어를 저장하며, 상기 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)의 LC 공진기의 커패시턴스(capacitance)의 변화에 따라 측정된 V=Ed에 의해 측정된 전기 신호(추가적으로, LC 공진기의 공진주파수)와 이에 상응하는 뇌압 정보를 저장하는 저장부(23); 및 상기 제어부(22)와 연결되며, 생체 삽입형 LC 공진기를 사용한 초소형 반도체 압력 센서(11)의 머리의 두개강 내 측정 위치별 측정된 뇌압을 디스플레이하는 표시부(27)를 포함한다. The user terminal 20 provides information on the resonance frequency of the LC resonator measured according to the change in capacitance of the LC resonator according to the displacement amount of the diaphragm of the micro semiconductor pressure sensor 11 having the LC resonator for each measurement position in the cranial cavity of the head. a communication unit 21 for receiving a signal through wired/wireless communication (USB cable, Bluetooth, Wi-Fi, etc.); a control unit 22 connected to the communication unit 21 and controlling to be displayed on the display unit 27 by analyzing the intracranial pressure for each measurement position in the cranial cavity; It is connected to the control unit 22, stores brain pressure measurement and analysis software, and V = Ed measured according to a change in the capacitance of the LC resonator of the micro semiconductor pressure sensor 11 having the LC resonator. a storage unit 23 for storing the measured electrical signal (in addition, the resonance frequency of the LC resonator) and corresponding brain pressure information; and a display unit 27 that is connected to the control unit 22 and displays the measured intracranial pressure for each position in the cranial cavity of the head of the micro semiconductor pressure sensor 11 using a living body implantable LC resonator.

3D 스캐너를 사용하여 사람의 머리 부분을 스캔하면, 3D 모델링 및 렌더링 되는 3D 뇌지도를 생성할 수 있으며, 3D 뇌지도는 3차원 공간에 비정상 뇌파, 비정상 뇌압 부위를 좌표상에 표시할 수 있다. When a person's head is scanned using a 3D scanner, a 3D modeled and rendered 3D brain map can be generated.

성인의 경우 두개강 내 뇌 척수액 공간에서 정상 범위의 두개강 내압(pseudotumor cerebri)은 0~15 mmHg의 범위를 가지며, 정상 범위 뇌압을 초과하는 일정치 이상의 뇌압 부위를 사용자 단말(20)의 뇌압 측정 및 분석 소프트웨어에 의해 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 표시하고 2D 뇌지도 또는 3D 뇌지도에 비쥬얼 하게 가시화하여 출력한다. In the case of an adult, the normal range of intracranial pressure (pseudotumor cerebri) in the intracranial intracranial cerebrospinal fluid space has a range of 0 to 15 mmHg, and the intracranial pressure of the user terminal 20 is measured and analyzed at the area of intracranial pressure exceeding the normal range of intracranial pressure. By software, the intracranial pressure for each measurement location is displayed, and the 2D brain map or 3D brain map is visually visualized and output.

성인의 경우, 정상 범위의 두개강 내압(pseudotumor cerebri)은 0~15 mmHg의 범위를 갖는다. In adults, the normal range of intracranial pressure (pseudotumor cerebri) ranges from 0 to 15 mmHg.

본 발명의 침습적 뇌압 측정 시스템은 수술에 의해 머리의 두개강을 열고, 머리의 두개강 내 측정 위치별 정전용량 방식의 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서가 위치되며, 두개강 내 측정 위치별 다이어프램의 변위량을 감지하여 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 커패시턴스의 변화를 측정하고 V=Ed에 의해 전기 신호가 발생하고 이 전기 신호에 상응하는 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 측정하여 사용자 단말로 전송하고, 사용자 단말은 표시부에 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 표시하고, 일정치 이상의 비정상 뇌압을 2D 뇌지도 또는 3D 뇌지도에 비주얼하게 가시화하여 출력한다. The invasive intracranial pressure measurement system of the present invention opens the cranial cavity of the head by surgery, and at least one ultra-small semiconductor pressure sensor equipped with a capacitive LC resonator for each position in the cranial cavity of the head is located, and the diaphragm for each position in the cranial cavity is located. By detecting the amount of displacement, the change in capacitance of the LC resonator of the micro semiconductor pressure sensor is measured, and an electric signal is generated by V=Ed, and the intracranial pressure corresponding to the electric signal is measured and transmitted to the user terminal, and the intracranial pressure is measured and transmitted to the user. The terminal displays the intracranial pressure for each position measured in the cranial cavity on the display unit, and visually visualizes and outputs the abnormal intracranial pressure above a certain value on a 2D brain map or a 3D brain map.

머리의 두개강 내 측정 위치별 생체 삽입형 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서는 의료기기로써 뇌질환 환자, 두부 손상 환자, 뇌출혈, 뇌경색, 뇌 수막염, 및 뇌 종양 진단에 사용 가능하다. At least one ultra-small semiconductor pressure sensor equipped with a bio-insertable LC resonator for each position in the cranial cavity of the head is a medical device that can be used for diagnosing patients with brain diseases, patients with head injuries, cerebral hemorrhage, cerebral infarction, meningitis, and brain tumors.

본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art can variously modify or modify the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be understood that this can be done.

10: 뇌압 측정기
11: LC 공진기를 사용한 초소형 반도체 압력 센서
12: 제어부 13: 저장부
17: 통신부 19: 배터리
20: 사용자 단말 21: 통신부
22: 제어부 23: 저장부
27: 표시부
10: pressure gauge
11: Ultra-small semiconductor pressure sensor using LC resonator
12: control unit 13: storage unit
17: communication unit 19: battery
20: user terminal 21: communication unit
22: control unit 23: storage unit
27: display unit

Claims (9)

머리의 두개강 내 측정 위치별 침습적으로 뇌압을 측정하도록 초소형 반도체 압력 센서의 다이어프램의 변위량을 감지하고 LC 공진기의 커패시턴스의 변화에 따라 V=Ed에 의해 전기신호가 발생되며, 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 LC 공진기를 구비한 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서를 구비하는 침습적 뇌압 측정기; 및
상기 침습적인 뇌압 측정기로부터 유무선 통신을 통해 수신된 상기 하나 이상의 초소형 반도체 압력 센서의 두개강 내 특정 위치별 뇌압을 표시하는 사용자 단말을 포함하며,
상기 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서는
기판; 상기 기판 상에 구비되는 하부 전극; 상기 하부 전극 위에 형성되며, 예를 들면, 금(Au)을 사용하는 제1 금속라인과 제1 스터브와 서로 마주보는 금(Au)을 사용하는 제2 금속라인과 제2 스터브를 구비하며, 상기 제1 스터브와 상기 제2 스터브에 각각 연결되는 입출력포트를 구비하며; 머리의 두개강 내 측정 위치별 압력에 따라 다이어프램의 변위량(상하판의 두께 d)을 감지하고 V=Ed에 의해 전기 신호를 측정하고 추가적으로 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 공진주파수(
Figure 112022021263259-pat00028
)의 변화를 측정하고 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 생체삽입형 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 압력 센서; 및 상기 압력 센서 위에 구비되는 상부 전극을 포함하며,
상기 기판은 유리 기판 또는 유연성이 있는 플렉시블 기판을 사용하며,
상기 플렉시블 기판은 폴리이미드(polyimid) 또는 폴리 실리콘(polysilicon)을 사용하는, 침습적 뇌압 측정 시스템.
The amount of displacement of the diaphragm of the micro-semiconductor pressure sensor is sensed to invasively measure the intracranial pressure at each location of the head, and an electric signal is generated by V=Ed according to the change in the capacitance of the LC resonator, and the brain pressure corresponding to the electric signal An invasive intracranial pressure meter having one or more miniature semiconductor pressure sensors with an LC resonator for measuring; and
It includes a user terminal that displays the intracranial pressure for each specific location in the cranial cavity of the one or more micro-semiconductor pressure sensors received from the invasive intracranial pressure sensor through wired/wireless communication,
The micro semiconductor pressure sensor having the LC resonator is
Board; a lower electrode provided on the substrate; It is formed on the lower electrode and includes, for example, a first metal line using gold (Au), a first stub, and a second metal line and a second stub using gold (Au) facing each other, and the an input/output port respectively connected to the first stub and the second stub; The amount of displacement of the diaphragm (thickness d of the upper and lower plates) is detected according to the pressure at each position in the cranial cavity of the head, and the electric signal is measured by V=Ed, and the resonance frequency (
Figure 112022021263259-pat00028
) and a micro-pressure sensor equipped with an LC resonator of a bioinserable capacitance type for measuring the change in the brain pressure corresponding to the electrical signal; and an upper electrode provided on the pressure sensor,
The substrate uses a glass substrate or a flexible flexible substrate,
The flexible substrate is using a polyimide (polyimid) or polysilicon (polysilicon), invasive brain pressure measurement system.
제1항에 있어서,
상기 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서는
수술에 의해 머리의 두개강이 개방된 후에, 하나 이상의 특정 위치에 침습적으로 뇌압이 측정되도록 구비되고, 머리의 두개강 내 생체 삽입형 정전용량 방식(capacitance type)의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서를 사용하여 뇌압을 측정하는, 침습적 뇌압 측정 시스템.
According to claim 1,
The micro semiconductor pressure sensor having the LC resonator is
After the cranial cavity of the head is opened by surgery, it is provided to invasively measure the intracranial pressure at one or more specific locations, and a micro-semiconductor pressure sensor equipped with an LC resonator of a bio-insertable capacitance type in the cranial cavity of the head is used. An invasive intracranial pressure measurement system that measures intracranial pressure.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 침습적 뇌압 측정기는
수술에 의해 머리의 두개강을 열고(open), 침습적(invasive)으로 뇌압을 측정하기 위해 두개강 내 뇌의 하나 이상의 특정 위치들에 생체 삽입형 정전용량 방식 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)가 위치되며, 두개강 내 측정 위치별 두개강 내압에 따라 다이어프램의 변위량을 감지하고 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 커패시턴스의 변화를 측정하여 V=Ed에 의해 전기 신호가 검출되며, 상기 전기 신호에 상응하는 뇌압을 측정하는 적어도 하나 이상의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서;
상기 적어도 하나 이상의 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서(11)와 연결되는 제어부;
상기 제어부와 연결되며, 머리의 두개강 내 측정 위치별 측정된 뇌압 정보를 저장하는 저장부; 및
배터리를 포함하는 침습적 뇌압 측정 시스템.
According to claim 1,
The invasive intracranial pressure meter
In order to open the cranial cavity of the head by surgery and invasively measure the intracranial pressure, a micro semiconductor pressure sensor 11 equipped with a bioinserable capacitive LC resonator at one or more specific locations of the brain within the cranial cavity Detects the amount of displacement of the diaphragm according to the intracranial pressure for each intracranial measurement location and measures the change in the capacitance of the LC resonator of the micro semiconductor pressure sensor. A micro semiconductor pressure sensor having at least one LC resonator for measuring;
a control unit connected to the miniature semiconductor pressure sensor 11 having the at least one LC resonator;
a storage unit connected to the control unit and storing the measured intracranial pressure information for each measurement position within the cranial cavity of the head; and
An invasive intracranial pressure measurement system comprising a battery.
제4항에 있어서,
상기 침습적 뇌압 측정기는 상기 제어부와 연결되며, 머리의 두개강 내 측정 위치별 측정된 뇌압 정보를 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 침습적 뇌압 측정 시스템.
5. The method of claim 4,
The invasive intracranial pressure measuring device is connected to the control unit, the invasive intracranial pressure measuring system further comprising a display unit for displaying the measured intracranial pressure information for each measurement position in the cranial cavity of the head.
제4항에 있어서,
상기 침습적 뇌압 측정기는 상기 제어부와 연결되며, 머리의 두개강 내 측정 위치별 측정 위치와 측정된 뇌압 정보를 유무선 통신을 통해 상기 사용자 단말로 전송하는 통신부를 더 포함하는 침습적 뇌압 측정 시스템.
5. The method of claim 4,
The invasive brain pressure measuring device is connected to the control unit, the invasive brain pressure measuring system further comprising a communication unit for transmitting the measured position and the measured brain pressure information for each position in the cranial cavity of the head to the user terminal through wired or wireless communication.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 사용자 단말은 머리의 두개강 내 측정 위치별 상기 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서의 다이어프램의 변위량에 따라 LC 공진기의 커패시턴스(capacitance)의 변화에 따라 측정된 LC 공진기의 공진주파수 정보를 유무선 통신(USB 케이블, 블루투스, Wi-Fi 등)을 통해 수신받는 통신부;
상기 통신부에 연결되며, 두개강 내 측정 위치별 뇌압을 분석하여 표시부(27)로 표시되도록 제어하는 제어부;
상기 제어부와 연결되며, 뇌압 측정 및 분석 소프트웨어를 저장하며, 상기 LC 공진기를 구비한 초소형 반도체 압력 센서의 LC 공진기의 커패시턴스의 변화에 따라 측정된 V=Ed에 의해 측정된 전기 신호(추가적으로, LC 공진기의 공진주파수)와 이에 상응하는 뇌압 정보를 저장하는 저장부; 및
상기 제어부와 연결되며, 생체 삽입형 LC 공진기를 사용한 초소형 반도체 압력 센서의 머리의 두개강 내 측정 위치별 측정된 뇌압을 디스플레이하는 표시부를 포함하는, 침습적 뇌압 측정 시스템.
According to claim 1,
The user terminal transmits the resonant frequency information of the LC resonator measured according to the change in capacitance of the LC resonator according to the displacement amount of the diaphragm of the micro semiconductor pressure sensor having the LC resonator for each measurement position in the cranial cavity of the head through wired/wireless communication ( a communication unit that receives via a USB cable, Bluetooth, Wi-Fi, etc.);
a control unit connected to the communication unit and controlling to be displayed on the display unit 27 by analyzing the intracranial pressure for each measurement position in the cranial cavity;
It is connected to the control unit, stores brain pressure measurement and analysis software, and an electrical signal measured by V=Ed measured according to the change in capacitance of the LC resonator of the micro semiconductor pressure sensor having the LC resonator (additionally, the LC resonator) of a resonant frequency) and a storage unit for storing brain pressure information corresponding thereto; and
Connected to the control unit, including a display unit for displaying the measured intracranial pressure for each position in the cranial cavity of the head of the micro-semiconductor pressure sensor using a living body implantable LC resonator, invasive intracranial pressure measurement system.
제8항에 있어서,
성인의 경우 머리의 두개강 내 뇌 척수액 공간의 정상 범위의 두개강 내압(pseudotumor cerebri)은 0~15 mmHg의 범위를 가지며, 이를 초과하는 일정치 이상의 뇌압 부위를 상기 사용자 단말의 뇌압 측정 및 분석 소프트웨어에 의해 측정 위치별 뇌압을 표시하고, 2D 뇌지도 또는 3D 뇌지도에 비주얼하게 가시화하는, 침습적 뇌압 측정 시스템
9. The method of claim 8,
In the case of an adult, the intracranial pressure (pseudotumor cerebri) of the normal range of the intracranial cerebrospinal fluid space of the head has a range of 0 to 15 mmHg, and the part of the intracranial pressure exceeding this range is measured by the intracranial pressure measurement and analysis software of the user terminal. An invasive brain pressure measurement system that displays the intracranial pressure by measurement location and visually visualizes it on a 2D brain map or a 3D brain map
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