[发明专利]多生理参数实时监测的集成系统、芯片及其制作方法

说明书

技术领域

本公开属于脑参数监测技术领域，涉及一种多生理参数实时监测的集成系统、芯片及其制作方法。

背景技术

重型颅脑损伤近年来的发生率随着社会的工业进程加速而增加，主要的起因是由交通事故、工业事故、人身意外等引起的脑部剧烈脑撞击造成。治疗过程中出现的高热、低脑氧、电解质紊乱、颅内压和脑灌注压异常等二次脑损伤指标严重影响颅脑患者的治愈率，显著增加了患者的重残率、植物生存率和病死率。在脑损伤的恢复治疗中，通过头部CT检查发现颅内异常如颅内出血，脑挫裂伤，脑水肿，脑积水，基池底受压等状况的病人，需要进行重症监护，以预防颅脑损伤后的二次脑损伤，给病人及其家庭带来了沉重的身心和经济负担。在整个的病情治疗控制过程中的关键步骤是控制颅内压力，并且辅助以监测颅内温度，颅内氧含量，以控制和降低二次脑损伤的发作几率。

在重症监护中，通常要用到三个独立的测量仪器探头测量颅内温，颅内氧气浓度和颅内压信息，另外对于其他一些重型脑损伤如中风，脑出血等脑外科手术后的病人，颅内压等参数的重症监护时间不少于72小时。目前国外的颅内压力的监护设备主要有，法国的Sophysa公司，美国的Codman公司。国内的ICP设备公司有重庆名西医疗器械公司，海威康医电公司。国内外公司中仅有Sophysa公司在颅压(ICP)探头集成了颅内温度传感器(ICT)。

纵观国内外颅内指标检测设备，并没有实现颅内压、颅内温和颅内氧集成的微型探头产品。多探头的植入增加病人的痛苦和减缓康复时间。另外探头与设备的有线连接会导致手术成本的增加，术后伤口感染风险的加大，病人疼痛度的增加和术后病人活动范围的受限。如果出现术后病情反复的情况，探头需要重新插入头骨固定以重新进行监护，又进一步增加了手术成本和手术风险。同时，针对一些需要长期监护的病人，有线探头不能实现实时的检测，导致持续的颅内监控数据的缺失。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种多生理参数实时监测的集成系统、芯片及其制作方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种集成芯片，用于多生理参数的实时监测，该集成芯片集成了压力传感器、氧气传感器、温度传感器以及专用集成电路；其中，专用集成电路用于处理各个传感器的信号，包括：压力传感信号电压转换、信号放大、滤波模块，氧气传感器信号采集和放大模块，温度传感器信号采集模块，模拟数字信号转换模块以及电源管理模块。

在本公开的一些实施例中，压力传感器为电容式压力传感器，该电容式压力传感器是通过CMOS工艺和后CMOS的MEMS加工工艺进行加工制作，利用金属层制作出上电极板、释放的牺牲层真空腔和下电极板。

在本公开的一些实施例中，金属层有六层，包括：M1-M6，介质层有五层，包括IMD1-IMD5；一组通孔连接牺牲层和M6金属层，另一组通孔连接金属的上极板或者下极板；其中：该电容式压力传感器的M2金属层为下极板，M4/5金属层为上极板，M3金属层与通孔相连经过腐蚀液作用释放变为空腔，空腔为原M3金属层；或者该电容式压力传感器的M2/3金属层为下极板，M5金属层为上极板，M4金属层与通孔相连经过腐蚀液得到释放变为空腔，空腔为原M4金属层。

根据本公开的另一个方面，提供了一种集成芯片的制作方法，包括：将压力、氧气、温度传感器设计在同一个芯片上，并基于专用集成电路进行同步设计构成集成芯片的版图；以及利用半导体CMOS工艺进行加工制作，得到压力、氧气、温度传感器并进行后加工处理，得到集成芯片。

在本公开的一些实施例中，将压力、氧气、温度传感器设计在同一个芯片上，并基于专用集成电路进行同步设计构成集成芯片的版图包括：在同一个芯片上进行温度传感器，压力传感器结构以及氧气传感器的版图设计；其中，压力传感器结构的版图设计包括采用金属层设计上、下电极板，中间牺牲层和通孔位置；氧气传感器是在压力传感器设计的基础上利用M6金属层制作工作电极、参考电极和接地电极；进行后加工处理包括：在后CMOS加工中，对压力传感器进行牺牲层的腐蚀以释放形成空腔的操作，并真空密封该空腔以形成含有真空腔的绝对值压力传感器；在氧气传感器电极上蒸镀铂，形成惰性电极。