초록

본 연구에서는 실시간 맥박 및 혈압 측정을 위한 고분자 압력 센서를 소개하고자 한다. 센서는 물질의 피부호환성, 경제성, 생산성 및 무선 감지를 고려하여 설계되어졌다. 디자인된 센서는 전기적 신호가 인가될 때 공진주파수를 발생시키는 인덕터 코일과 하나의 air-gap 캐패시터로 구성되어진다. 센서는 금속 증착, 식각, 포토리소그래피, 폴리머 접착본딩, 레이저 커팅에 의해 제작되었다. 제작된 센서는 요골 동맥의 크기에 적합하도록 직경 10 mm와 두께 0.45 mm의 원형 타입이다. 제작된 센서들의 공진 주파수는 760 mmHg의 압력 하에서 91~96 MHz 범위에 형성되었다. 또한 제작된 센서들은 압력-주파수 히스테리시스가 존재하지 않는 좋은 직선성을 나타내었다. 센서의 민감도는 145.5 kHz/mmHg이고 정밀도는 2 mmHg 이하 이다. 실시간 맥박 측정은 제작된 휴대용 측정 시스템에 의해 수행되었다. 실시간 압력 측정에 대한 타당성은 모의 혈관 시스템에 의해 수행되었다. 센서를 요골 동맥의 피부 위에 부착한 후 간단한 실제 혈압 측정을 수행하였고 64 mmHg 혈압 변위를 얻었다.

Abstract

In this study, we introduce a polymer(polyimide) based pressure sensor to measure real-time heart beat and blood pressure. The sensor have been designed with consideration of skin compatibility of material, cost effectiveness, manufacturability and wireless detection. The designed sensor was composed of inductor coils and an air-gap capacitor which generate self-resonant frequency when electrical source is applied on the system. The sensor was obtained with metalization, etching, photolithography, polymer adhesive bonding and laser cutting. The fabricated sensor was shaped in circular type with 10mm diameter and 0.45 mm thickness to fit radial artery. Resonant frequencies of the fabricated sensors were in the range of 91∼96 MHz on 760 mmHg pressurized environment. Also the sensor has good linearity without any pressure-frequency hysteresis. Sensitivity of the sensor was 145.5 kHz/mmHg and accuracy was less than 2 mmHg. Real-time heart beat measurement was executed with a developed hand-held measurement system. Possibility of real-time blood pressure measurement was showed with simulated artery system. After installation of the sensor on skin above radial artery, simple real blood pressure measurement was performed with 64 mmHg blood pressure variation.

• Keywords: Blood presure, MEMS, LC resonat, Inductive coupling, Pressure sensor