이식형 심장 박동 조절기

전자부품
1. 의료기기
  1. 이식형 심장 박동 조절기 - 이 페이지
2. 참조
  1. Li-i2 요오드화리튬 배터리 심장박동기용
이식형 심장 박동 조절기
1. 정보
  1. 용어
    1. implantable cardioverter defibrillator(ICD, 이식형 심장 박동기), Implanted pacemaker(이식형 심장 박동 조절기)
    2. CRM; the command line interface
  2. 그림
  3. 위키페디아 https://en.wikipedia.org/wiki/Implantable_cardioverter-defibrillator
    1. ICD를 심장과 연결하는 리드(전선) 또한 절연파괴, 전선단선 등이 있기 때문에 이 또한 본체처럼 5~10년마다 교체한다.
    2. ICD는 심장의 속도와 리듬을 모니터링하여 사전에 프로그래밍된 기준과 달라지면 전기 충격을 가한다.
    3. 심장 동작을 모니터링하기 위해서 심실과 심방에 연결되는 두 개의 전선으로 리듬을 비교 평가한다.
  4. 환자 교육용 자료, Boston Scientific 회사에서 작성 - 14p
    1. 피드백 받아 동작한다.
2. 보통 때는 20uA 전류만 소모한다.
  1. ICD가 분당 150회 이상의 비정상적인 빠른 심박수를 감지하면 출력커패시터가 750V로 충전되고, 심장에 분당 72회의 정상 심박수로 충격을 준다.
    1. 30-60kHz로 동작되는 10W DC-DC컨버터로 8초 아내에 35J을 충전한다.
    2. IGBT로 방전한다.
3. 제조회사
  1. Medtronic(메드트로닉), 위키페디아 https://en.wikipedia.org/wiki/Medtronic
  2. Cardiac Pacemakers, Inc.(CPI) 위키페디아 https://en.wikipedia.org/wiki/Cardiac_Pacemakers,_Inc.
    1. Medtronic에서 분사하여 1971년 설립. 미국 미네소타주 세인트폴에 본사. Boston Scientific에 속한 자회사.
    2. 리튬 요오드 전해질 고체 배터리를 갖춘 세계 최초의 심장 박동 조절기를 설계하고 제조해서 현재 표준으로 자리잡음.
Boston Scientific
1. 회사 소개
  1. 위키페디아 https://en.wikipedia.org/wiki/Boston_Scientific
    1. 미국 매사추세츠주
    2. 2024년 12월 27일 기준 주식 시가총액 1340억달러(약 200조), 참고로 삼성전자는 약 360조
2. Perciva Mini, ICD, model D413, type DDDR(dual-chamber, rate-modulated pacing)
  1. 외관
    - RA(right atrium;우심방), RV(right ventricle;우심실)용 전선규격. ireland(아이랜드)에서 제조
  2. 헤더(header)라고 한다. 전선 연결 커넥터와 통신용 안테나가 있다.
  3. 400MHz 루프 안테나, 프로그래밍 및 모니터링을 위한 양방향 통신용 안테나
  4. (추정) 전선이 뽑히지 않도록 나사로 고정
    - 실리콘 마개
3. 커넥터 쪽 분해
  1. 점 용접으로 커넥터와 연결
    - 루프 안테나용 전선을 점 용접으로 연결함.
  2. 전선용 커넥터. 적당히 움직이면서 절대로 연결이 끊어지면 안되는 곳에서
    - DC커넥터용 환형 스프링 접점
  3. 투명 수지와 접촉되는 티타늄 금속판은 수지와 접착력을 높이기 위해, 레이저 그루빙으로 거칠기 가공되어 있다.
  4. 알루미나 기판과 인출선(재료가 말랑말랑함)간 허메틱 실링
4. 본체 티타늄 깡통을 잘라
  1. 깡통을 자르면
    - 용접된 부위 뒤쪽으로 보호금속 띠가 있다.
  2. 티타늄 깡통
    - 접합면의 레이저 용접 열기를 보호하기 위해 티타늄 밴드가 보인다.
  3. 피드쓰루
    1. 전체
    2. (니켈 100%?) 핀 허메틱 실링
    3. 금속판끼리 융착
    4. 피드쓰루용 EMI 필터로 사용되는 MLCC
5. Li-i2 요오드화리튬 배터리 (로 추정)
  1. 사진
    - part no 400010-101 TN55493257 전압측정됨.
    - 오픈전압 2.916V
  2. 1A까지 방전 곡선
    - 새로운 배터리와 비교하지 않았기 때문에, 이런 방전곡선으로 배터리 용량이 부족하다고 판단할 수 없다.
6. 회로 어셈블리
  1. 회로 어셈블리
  2. 회로 보드 확대
    1. 디지털 파트
      - 250436-002 JOTRL , MC 1746.2
    2. 아날로그 파트
      - 왼쪽은 디지털 파트, 오른쪽은 아날로그 파트
7. 아날로그 파트
  1. 전력 제어 모듈, 5개 모듈을 말아서 사용한다.
    1. 외관
      - part no. 270259-400
    2. 패키징 방법
    3. 여기서 나온 디스크리트 다이
    4. 다이1 - 가장 큰 다이. 2단자이므로 쇼트키 정류기로 추정
    5. 다이2 6개, 다이3 5개
      - 다이2
      - 다이3
    6. 다이4
      - 가장자리 줄무늬는 절연을 위한 passivation 패터닝 기법(?)
      - IXYS 회사 IX4U2, 다이 대부분이 IXYS 회사 제조
    7. 다이5, 2개, 2단자이므로 다이오드(?)
      - 다이5
    8. 다이6 1개
      - EMC에 포함된 둥근 실리카 필러
    9. 와이어본딩용R, 실리콘 웨이퍼를 사용한 듯.
      - AVX 10k
    10. 박막 저항기 단품, 유리 웨이퍼를 사용한 듯
      - 이산형인 Ladder 형 레이저 트리밍 기법
      - WOI 처럼 보이는 글자도 레이저 트리밍으로 인쇄하였다.
      - 레이저 트리밍에 의한 절단 흔적
  2. 탄탈 커패시터 병렬연결, SMPS용
    - 도전성 접착제를 사용했다.
  3. 인덕터
    - SMPS용?
  4. 고압트랜스
    - 표면을 동박으로 감싸고 접지로 연결해서 차폐했다.
  5. IGBT 모듈(로 추정) part no. 270261-300 1803EC1 167
    1. 750V 고압방전용 스위치로 추정
    2. 외관
    3. (추정) 이 속에 사용된 다이 '
      - IGBT 추정
  6. 전해C로 추정. 심장 쇼크를 위해 큰 전류를 보내기 위한 750V 전압을 모으기 위한 용도일 듯.
    1. 외관, 두 개를 붙였다.
      - part no 402299-131 s/n 55752755
      - part no 402299-131 s/n 55833308
    2. 붙어 있는 두 개에 대한 전해C 측정, 엑셀 측정 파일
      - 전형적인 전해C
8. 디지털 회로 파트
  1. SoC
    1. part no. 270590-155
      - 왼쪽에 있는 가장 큰 IC
    2. BGA면에 있는 RDL 관찰
      - RDL 관찰1
      - RDL 관찰2
      - RDL 관찰3
    3. 다이 관찰
      - Copyright Mask Work, CARDIAC PACEMAKERS, INC. 2012, 00189, 251245-005
  2. 메모리 모듈(Flash+DRAM)로 추정
    1. part no. 250436-002 JOTRL X2AB1743 6362 SING
    2. 내부, stacked die,
      - Flash로 추정
      - DRAM으로 추정
  3. 가속도센서
    1. 오른쪽 끝, 정사각형 8핀 IC
    2. 센서 위에 판독 IC를 올려놓았다.
    3. 판독(readout) IC
      - IC 마킹 V656A
    4. MEMS 가속도 센서
      - 157 157 다이 위치를 위한 IC 표식(?) SL26A 또는 5L26A은 모델번호(?)
      - 만보계 등에 사용되는 단순 기능을 갖는 구조이다.
  4. 세라믹패키지 튜닝포크 수정진동자
    1. MC 1746.2
      - 회색(아마 교세라 고강도) HTCC
    2. 광대역으로 측정하면. 다음에는 매우 높은 분해능으로 측정하자.
    3. 깨뜨려보니, 튜닝포크가 맞다. 24시간 동작해야 하므로 초저전력 SoC 동작을 위한 32.768kHz(?) 공진기일듯.
  5. 실리콘 IPD 커패시터
    - 왼쪽 베어다이 BGA 두 개
    - ipdia, CA1112
    - 마주보는 커패시터 전극에 작은 점(구멍)들이 보인다.
9. 주변 부품
  1. 니켈 RTD 온도센서
    1. 사진
      - 리튬 배터리와 커패시터 깡통과 넓게 접촉하고 있다.
    2. 저항온도계수 파악, 측정 엑셀 파일
      1. 측정 그래프
        
        약 1kΩ 저항체
      2. TCR = 0.00013이면 니크롬V(Nichrome V; nickel-chromium alloy with 1.25% silicon, Nichrome 80-20)
      3. 니크롬 히터는 아닐 듯.
    3. 의견
      1. 리튬 배터리와 커패시터 온도를 측정하는 것으로 생각되므로 니켈 RTD 온도센서이다.
      2. (항상 측정하므로 저전력을 위해서) 100Ω을 사용하지 않고 1kΩ 저항값을 갖도록 설계되었다.
  2. 압전체 진동모터(?), 왜 필요할까? 꽤 크기가 큰 것으로 보아, 기계적인 진동을 일으키기 위함(?)
    1. 밀봉하지 않았다.
    2. 주파수 특성
      - 공진주파수 약 8kHz, 측정파워를 10dBm 인가하면 삐이 소리가 들린다.
  3. 마이크로 스피커 성능을 보일 것 같은, 전자석버저로 추정. 환자에게 경고하기 위함일 듯
    1. 외관
      - Knowles 61362, 5073 2278601
      - 공기 구멍 사이로 진동판이 보인다.
    2. 분해
    3. 위 분해된 상태에서 임피던스 측정 엑셀 데이터
      - 약 100Ω 임피던스
    4. 자세히 분해. 왜 내부를 구리 코팅을 했을까?
      - 가동철편과 금속와이어를 용접하여 연결시킨 진동판을 위로 들어올리면
      - 상하 움직이는 가동철편
10. 통신 부품
  1. RFID 또는 NFC 용도로 사용되는 통신용 코일(?)
    1. 무슨 용도일까?
      1. 1MHz 주파수는 티타늄 깡통을 뚫고 통과할 수 없을 것이다.
      2. 그러므로, 의료용 제조 승인을 위한 자동화 공정중에서 로트 추적용 RFID로 사용되는 듯.
    2. 사진
      - 공진주파수 약 1MHz
  2. 무선통신모듈
    1. CC1101 TI sub-1GHz transceiver
      1. 315/433/868/915MHz ISM/SRD bands(ISM:Industrial,Scientific,Medical SRD:Short Range Device) 통신용 초저전력 트랜시버
    2. 외관
      - CC1101 TI sub-1GHz transceiver
    3. 모듈
      - Triquint 3527C
    4. Xtal세라믹 공진기
      - 토치로 가열하여 뚜껑을 열었다. 고온의 적외선 때문에 표면 전극이 손상당했다.
      - 26MHz로 추정
    5. 400MHz RF SAW 필터
      - 접지연결없이 측정하면. 중심주파수 약 404MHz
      - 다이마킹 314743
      - 주기 10.72um, 속도 4000m/sec라면 중심주파수 370MHz
11. 의견
  1. 로트 추적성 확보를 위해, 제조공정을 위한 RFID를 사용한다.
  2. 전력소자 반도체 다이를 위한 연결에 알루미늄 웨지본딩을 사용한다.
  3. 커넥터 연결을 위해서는 굵은 전선은 전기용접으로 붙인다.
  4. 완전한 기밀을 위해서 알루미나+금속간 허메틱 실링으로 피드쓰루를 형성했다.
  5. 배터리, 커패시터, 외부 케이스 등은 티타늄 깡통에 레이저 용접으로 기밀성을 유지했다.
  6. 인체 피부속에서 장착되므로, 전기 접촉점이 녹슬지 않는 금속을 사용했다. 접점은 스프링으로 누르고 있고, 케이블은 나사로 고정한다.