[发明专利]用于颅内神经监测的集成多模态传感器装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及用于颅内神经监测的集成多模态传感器装置，包括该集成多模 态传感器装置的用于颅内神经监测的多模态传感器系统，和它们的制造方法。

背景技术

创伤性脑损伤(TBI)是全世界的现象，其对患者和社会产生毁灭性影响。TBI管理 的关键是能够通过在关键时期精确监测颅内压、脑氧合和脑温度控制颅内压(ICP)。ICP的 任何突然增加必须通过过多脑脊液的引流或通过化学疗法被释放。在常规TBI管理中，呈小 型化导管的形式的独立压力传感器、氧传感器和温度传感器广泛地用于重症监护室中。外 部螺栓系统典型地用于将传感器附连到头骨以将植入导管牢固地保持在患者的头部中。定 制数据采集设备然后可以直接通过螺栓系统连接到导管以用于来自传感器的感测数据的 信号处理和实时显示。

实际上，使用上述的方法，插入螺栓的尺寸(因此钻孔尺寸)不能小，原因是它必须 容纳3个植入导管，并且该额外空间更易于出血和感染。此外，单独的导管仅仅配置为感测 装置，所以信号调节和处理完全由外部设备进行。

所以需要提供一种用于颅内神经监测的传感器装置，其试图克服或至少减轻上述 常规技术的缺陷中的一个或多个。正是基于该背景开发本发明。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种用于颅内神经监测的整体集成多模态传感器装 置，所述传感器装置包括：

单个衬底；

形成于所述单个衬底的第一部分上用于检测温度的温度传感器；

形成于所述单个衬底的第二部分上用于检测颅内压的压力传感器；以及

形成于所述单个衬底的第三部分上用于检测氧浓度的氧传感器，

其中所述温度传感器、所述氧传感器和所述压力传感器的感测部分分别形成于所 述传感器装置的不同层处。

优选地，所述温度传感器的感测部分形成于所述单个衬底处，所述压力传感器的 感测部分形成于所述传感器装置的内金属层处，并且所述氧传感器的感测部分形成于所述 传感器装置的顶金属层处。

优选地，所述温度传感器包括一个或多个晶体管，并且所述温度传感器的感测部 分包括相应的一个或多个晶体管的有源区。

优选地，所述晶体管是寄生垂直PNP晶体管。

优选地，所述压力传感器包括一个或多个电容MEMS压力传感器，并且所述压力传 感器的感测部分包括相应的一个或多个电容MEMS压力传感器的可移动电极。

优选地，所述氧传感器包括氧传感器元件的可切换阵列，并且所述氧传感器的感 测部分包括相应的氧传感器元件的工作电极。

优选地，所述氧传感器配置成切换到所述氧传感器元件中的一个以提供满足预定 灵敏度水平的氧水平读数。

优选地，所述传感器装置还包括形成于所述单个衬底上用于处理来自所述温度传 感器、所述氧传感器和所述氧传感器的读数的一个或多个专用集成电路。

根据本发明的第二方面，提供一种制造用于颅内神经监测的整体集成多模态传感 器装置的方法，所述方法包括：

提供单个衬底；

在所述单个衬底的第一部分上形成温度传感器以用于检测温度；

在所述单个衬底的第二部分上形成压力传感器以用于检测颅内压；以及

在所述单个衬底的第三部分上形成氧传感器以用于检测氧浓度，

其中所述温度传感器、所述氧传感器和所述压力传感器的感测部分分别形成于所 述传感器装置的不同层处。

优选地，所述温度传感器的感测部分形成于所述单个衬底处，所述压力传感器的 感测部分形成于所述传感器装置的内金属层处，并且所述氧传感器的感测部分形成于所述 传感器装置的顶金属层处。

优选地，所述温度传感器包括一个或多个晶体管，并且所述温度传感器的感测部 分包括相应的一个或多个晶体管的有源区。

优选地，所述晶体管是寄生垂直PNP晶体管。

优选地，所述压力传感器包括一个或多个电容MEMS压力传感器，并且所述压力传 感器的感测部分包括相应的一个或多个电容MEMS压力传感器的可移动电极。

优选地，所述氧传感器包括氧传感器元件的可切换阵列，并且所述氧传感器的感 测部分包括相应的氧传感器元件的工作电极。