MEMS技术:医疗电子跨越式发展的新动力

作者：本网编辑文章来源：本网发布时间：2010-09-13

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　　如今，微机电系统（Micro ElectroMechanical Systems，简称MEMS）技术在医疗电子领域的应用如火如荼，并在医疗电子应用领域获得了充足的技术演进动力咨询机构A. M. Fitzgerald & Associates公司认为，MEMS在医疗电子方面的应用十分有吸引力，可用于微流体系统、微型胰岛素泵、动脉瘤压力传感器、微型内窥镜系统等微型器件的设计制造；也可在视网膜修补等应用中发挥作用同样In-Stat也认为，当全球人口老龄化趋势日趋明显的今天，MEMS技术已为糖尿病、心血管等疾病保健问题，提供十分有效的解决方案。

　　MEMS是受微电子技术启发并在其基础上发展起来的，是微电子加工技术和多种微机械加工技术相融合而形成的微型系统。完整的MEMS是由感知外界信息(力、热、光、生、磁、化等)的微传感器、控制对象的微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。MEMS具有集成电路系统的许多优点，如微型化、以硅为主要材料，机械电气性能优良、可批量生产、集成化等，同时又集约了机械、材料、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科发展的尖端成果，具有多学科交叉，多技术融合的特点。

　　在医疗电子应用领域，MEMS技术的目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，这样不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成大尺寸机电系统所不能完成的任务，也可以嵌入大尺寸系统中，从而大幅度地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。MEMS技术开辟了一个全新医疗电子产业。

　　大多数业内观察家预测，未来5年MEMS医疗器件的销售额将呈迅速增长之势，年平均增加率约为21%，因此对医疗电子产业的发展提供了极好的机遇。

　　解决医疗电子发展难题

　　美国食品与药物管理局(FDA)指出，在医疗电子产业中，家庭卫生保健是发展最快的领域。受到人类平均寿命延长，慢性病患者越来越多以及保健成本越来越高等原因的推动，越来越多更“智能”、“友好”的医疗保健产品正在进入家庭消费市场。

　　这些医疗保健产品包括：血糖仪、数字血压计、血气分析仪、数字脉搏和心率监视器、数字温度计、怀孕测试仪、透皮给药系统、透析系统和氧浓缩器等，其中许多医疗电子产品使用的技术越来越复杂，为了确保包括医护人员、病患本人以及最重要的家庭用户在内的每个人都能安全有效地使用这些产品，对这些产品的设计要求越来越高，并且其中许多要求可能存在冲突。对于设计师来说，所有这一切则意味着要在给定空间上实现更多的功能，同时尽可能低地降低功率。

　　在选择用于家庭保健电子产品的解决方案时，设计师面临的最大的问题是如何合理地平衡各方面问题，如小尺寸、低功率、低成本、高可靠性、长寿命和高安全性等。同时，医疗电子设备面临的另外一个障碍是如何实现远高于非医疗电子设备所要求的密封性，而全面微型化使得密封性更难实现。

　　对医生等专业人士来说操作医疗电子设备是得心应手的事，因为他们培训过这些仪器的使用。而对家庭病人来说，操作简单极其重要。幸运的是，先进的微机电系统(MEMS)传感器都有助于实现这个目标。

　　“我们欢迎这些看起来似乎矛盾的要求，因为它们给我们提供了创新的机会。”意法半导体MEMS、传感器和高性能模拟产品部总经理Benedetto Vigna表示，“我们进入医疗电子行业已经多年了，因此非常理解这些设备所面临的技术挑战。”意法半导体越来越多的应用创意将MEMS技术与医学完美的结合起来，造福人类。比如意法半导体为瑞士Sensimed AG公司设计的一款内嵌无线MEMS传感器的隐形眼镜，利用一个嵌入式微型应变计连续在一段时间内（通常为24小时）监测眼睛的曲率，此外该隐形眼镜还内嵌天线、微型专用处理电路和向接收器发送测量数据的射频发射器。

　　Sensimed创新的解决方案由两个部件组成：智能隐形眼镜和配戴在病患颈部的小接收器。除应变计外，隐形镜片还内嵌天线、微型专用处理电路和向接收器发送测量数据的射频发射器。隐形眼镜的电能来自收到的无线电波，因此无需连接电池。内嵌组件在镜片上的布局巧妙，不会干扰病患的视野。隐形镜片由眼科医生给病患装配，当病患次日复诊时，眼科医生卸下眼镜和接收器，即可读出在过去24小时内记录的完整的IOP变化数据。