前言與研究動機

隨著技術的日新月異微機電系統技術之應用領域已相當廣泛，舉凡通訊、製 造、醫療【1】、航太、汽車及生物科技等領域皆有其重要應用，尤其在生物醫學 領域發展出許多高精度與品質優良之醫療用微感測元件，如：植入式感測器 (Implantable Sensor System)代表的元件有壓力計和血液參數量測【2-4】、內視鏡 (Endoscope) 、 植 入 型 投 藥 系 統 (Implantable Dosing Systems) 、 顯 微 手 術 (microsurgery)與神經替代品(Neuronal Prosthesis)【5】。這些都是MEMS 在生物醫 療(Bio medical)上重要的突破。

微機電共用製程常見的有面型微加工共用製程，以及積體電路相容微機電加 工技術(CMOS-MEMS)共用製程；其製程規範依台灣積體電路股份有限公司 (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited, TSMC)所提供之 0.35μm 混合信號製程(TSMC 0.35μm 2P4M Mixed Signal Model Process)設計元件。國內 外常見之共用製程如表一所示。目前國內晶圓代工廠亦有提供共用製程，稱為多 用戶製程晶片MPW (Multi-Project Wafer)【6】。

表一. 常見共用製程表

製造公司 製程名稱 層

MEMSCAP PolyMUMPs 3P1M

MEMSCAP MetalMUMPs 1P1M

Sandia National Laboratories, SNL SUMMiT V 5P1M Touch Micro-system Technology, tMt SMart 3P1M 面型微加工

共用製程

Taiwan Semiconductor Manufacturing

Company Limited, TSMC TSMC 0.35 2P4M

研究中使用積體電路設計輔助軟體(Tanner L-Edit)【7】和微機電模擬分析軟 體(IntelliSuite)，設計電容式壓力感測器應用於類中醫壓力測元件模型，制定研 究參數並分析其結果，將最佳性能之設計，再經由國家晶片設計中心(Chip

Implementation Center, CIC)，以 TSMC 0.35μm 2P4M Mixed Signal (CMOS-MEMS) 製程製作。元件經性能測試並建立模組資料庫，以驗證最佳設計的數據後，並能 進一步探討CMOS-MEMS 製程，是否可利用其微機電技術推展作為製造微機電 之整合元件。

本文主要是針對應用在中醫脈診之電容式壓力感測器微結構(Micro Structure of a Capacitive Pressure Sensor Applied on the Diagnosis by Feeling the Pulse in Chinese Medicine)進行設計研究，其主要目的為利用中醫脈診觀念改善聽診對於 身體各處雜音的誤判，造成過度診斷或未診斷出疾病等問題，表二為脈診與聽診 的比較。

表二. 脈診與聽診比較表

脈 診 聽 診 量測位置 身體主要脈搏 需 針 對 患 者 敘 述 病

情，才能進行觀察 優點 能藉由脈搏情形，診

斷出複雜病因

對於輕微病情判斷，

很有效果

缺點 醫生本身對於脈搏

判別需有很高素質

對於脾、肝、心、肺 的複雜病變難以判別

在各型式的壓力感測元件中，電容式壓力感測元件有高靈敏度、線性工作區 易取得與抗熱雜訊能力佳等優點，為近年來微機電在壓力感測元件發展中常用的 型式。利用已設計完成的電容式壓力感測元件，作為中醫診脈系統中接受訊號的 媒介，由中醫所定義之橈動脈為脈衝壓力源，可感測中醫脈象中由浮脈類、沉脈 類、遲脈類、數脈類、虛脈類與實脈類6 種脈綱所統的 28 脈，如表三所示，不 同的脈象藉由訊號轉換電路可產生不同的波形，轉換後得到的訊號再與事先做好 的資料庫比對而找尋對應的主病，可提供準確且具有效率的醫學診斷。

表三. 六種脈綱所統的脈名、脈象與主病【8】

此微感測元件構造簡單、容易製造與體積小可增加其可攜性，未來之應用可 裝置在各式隨身數位3C 產品中，以提供使用者隨時監測自己身體狀態的功能，

如在後端搭配一完整脈搏健康資訊傳遞流程與病情處理情形流程，如圖1 所示，

可形成一類中醫檢測(Mimicked the Diagnosis of Chinese Medicine)完整系統。當使 用者的脈搏被感應後經由無線傳輸，傳輸至遠端電腦上進行脈搏分析與比對相關 病因，處理分析後回傳至使用者健康手錶，顯示與儲存相關脈搏訊息，提醒使用 者是否前往醫院就診，此部份屬於使用者在日常生活中健康手錶資訊交換，建構 於健康手錶與遠端電腦之交流。使用者前往就醫時，健康手錶則先與醫生進行交 流，經由醫生手邊的資訊設備讀取健康手錶內部儲存資料，先行瞭解病人這一段 時間生理脈搏情形與電腦分析的病因，藉由這些資訊進行初步醫療動作，並在就 醫後更新健康手錶資訊，並建立患者電子病歷，使病患前往不同醫院時也能經由 健康手錶內部資料，提供下一位醫生上次診斷出的病因與處理方式，並針對上次 的病因與新資料進行治療上的調整。經由訊號處理流程與醫院處理流程兩大流程 就能減少患者就醫時間，並提高治療準確度，尤其在提供上次就診紀錄與電子病 歷這方面，更能讓患者在治療上越來越準確與及時，這對日後醫療的檢測系統可 說是極有前瞻性的發展，同時也是本研究終極目標之所在。

圖1 結合電容式壓力微感測元件之類中醫脈診系統示意圖