MEMS技術(shù)：醫(yī)療電子跨越式發(fā)展的新動力
如今，微機電系統(tǒng)（Micro ElectroMechanical Systems，簡稱MEMS）技術(shù)在醫(yī)療電子領(lǐng)域的應用如火如荼，并在醫(yī)療電子應用領(lǐng)域獲得了充足的技術(shù)演進動力 咨詢機構(gòu)A. M. Fitzgerald & Associates公司認為，MEMS在醫(yī)療電子方面的應用十分有吸引力，可用于微流體系統(tǒng)、微型胰島素泵、動脈瘤壓力傳感器、微型內(nèi)窺鏡系統(tǒng)等微型器件的設計制造；也可在視網(wǎng)膜修補等應用中發(fā)揮作用 同樣In-Stat也認為，當全球人口老齡化趨勢日趨明顯的今天，MEMS技術(shù)已為糖尿病、心血管等疾病保健問題，提供十分有效的解決方案。
MEMS是受微電子技術(shù)啟發(fā)并在其基礎上發(fā)展起來的，是微電子加工技術(shù)和多種微機械加工技術(shù)相融合而形成的微型系統(tǒng)。完整的MEMS是由感知外界信息(力、熱、光、生、磁、化等)的微傳感器、控制對象的微執(zhí)行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。MEMS具有集成電路系統(tǒng)的許多優(yōu)點，如微型化、以硅為主要材料，機械電氣性能優(yōu)良、可批量生產(chǎn)、集成化等，同時又集約了機械、材料、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科發(fā)展的尖端成果，具有多學科交叉，多技術(shù)融合的特點。
在醫(yī)療電子應用領(lǐng)域，MEMS技術(shù)的目標是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，這樣不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成大尺寸機電系統(tǒng)所不能完成的任務，也可以嵌入大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動化、智能化和可靠性水平。MEMS技術(shù)開辟了一個全新醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)。
大多數(shù)業(yè)內(nèi)觀察家預測，未來5年MEMS醫(yī)療器件的銷售額將呈迅速增長之勢，年平均增加率約為21%，因此對醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了極好的機遇。
解決醫(yī)療電子發(fā)展難題
美國食品與藥物管理局(FDA)指出，在醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)中，家庭衛(wèi)生保健是發(fā)展最快的領(lǐng)域。受到人類平均壽命延長，慢性病患者越來越多以及保健成本越來越高等原因的推動，越來越多更“智能”、“友好”的醫(yī)療保健產(chǎn)品正在進入家庭消費市場。
這些醫(yī)療保健產(chǎn)品包括：血糖儀、數(shù)字血壓計、血氣分析儀、數(shù)字脈搏和心率監(jiān)視器、數(shù)字溫度計、懷孕測試儀、透皮給藥系統(tǒng)、透析系統(tǒng)和氧濃縮器等，其中許多醫(yī)療電子產(chǎn)品使用的技術(shù)越來越復雜，為了確保包括醫(yī)護人員、病患本人以及最重要的家庭用戶在內(nèi)的每個人都能安全有效地使用這些產(chǎn)品，對這些產(chǎn)品的設計要求越來越高，并且其中許多要求可能存在沖突。對于設計師來說，所有這一切則意味著要在給定空間上實現(xiàn)更多的功能，同時盡可能低地降低功率。
在選擇用于家庭保健電子產(chǎn)品的解決方案時，設計師面臨的最大的問題是如何合理地平衡各方面問題，如小尺寸、低功率、低成本、高可靠性、長壽命和高安全性等。同時，醫(yī)療電子設備面臨的另外一個障礙是如何實現(xiàn)遠高于非醫(yī)療電子設備所要求的密封性，而全面微型化使得密封性更難實現(xiàn)。
對醫(yī)生等專業(yè)人士來說操作醫(yī)療電子設備是得心應手的事，因為他們培訓過這些儀器的使用。而對家庭病人來說，操作簡單極其重要。幸運的是，先進的微機電系統(tǒng)(MEMS)傳感器都有助于實現(xiàn)這個目標。
“我們歡迎這些看起來似乎矛盾的要求，因為它們給我們提供了創(chuàng)新的機會?！币夥ò雽wMEMS、傳感器和高性能模擬產(chǎn)品部總經(jīng)理Benedetto Vigna表示，“我們進入醫(yī)療電子行業(yè)已經(jīng)多年了，因此非常理解這些設備所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)?！币夥ò雽w越來越多的應用創(chuàng)意將MEMS技術(shù)與醫(yī)學完美的結(jié)合起來，造福人類。比如意法半導體為瑞士Sensimed AG公司設計的一款內(nèi)嵌無線MEMS傳感器的隱形眼鏡，利用一個嵌入式微型應變計連續(xù)在一段時間內(nèi)（通常為24小時）監(jiān)測眼睛的曲率，此外該隱形眼鏡還內(nèi)嵌天線、微型專用處理電路和向接收器發(fā)送測量數(shù)據(jù)的射頻發(fā)射器。
Sensimed創(chuàng)新的解決方案由兩個部件組成：智能隱形眼鏡和配戴在病患頸部的小接收器。除應變計外，隱形鏡片還內(nèi)嵌天線、微型專用處理電路和向接收器發(fā)送測量數(shù)據(jù)的射頻發(fā)射器。隱形眼鏡的電能來自收到的無線電波，因此無需連接電池。內(nèi)嵌組件在鏡片上的布局巧妙，不會干擾病患的視野。隱形鏡片由眼科醫(yī)生給病患裝配，當病患次日復診時，眼科醫(yī)生卸下眼鏡和接收器，即可讀出在過去24小時內(nèi)記錄的完整的IOP變化數(shù)據(jù)。
Sensimed首席執(zhí)行官Jean-Marc Wismer表示：“試用證明我們獨特的平臺為青光眼治療帶來巨大好處，下一步是在選定的地區(qū)向更多的醫(yī)療中心推廣這個產(chǎn)品。意法半導體在高精度MEMS傳感器研制方面業(yè)績斐然，又已經(jīng)具備與創(chuàng)新型合作伙伴合作的完整能力，自然是關(guān)鍵階段的首選合作伙伴?！?
SENSIMED Triggerfish已取得CE標志, 目前正在進行大規(guī)模試用，而且在指定醫(yī)療中心已有產(chǎn)品供商業(yè)銷售。“這個設備簡單易用，可以極大地簡化并改進病人護理方式?！痹谌鹗咳諆?nèi)瓦大學醫(yī)院試用Triggerfish的 Kaweh Mansouri博士表示。
MEMS是受微電子技術(shù)啟發(fā)并在其基礎上發(fā)展起來的，是微電子加工技術(shù)和多種微機械加工技術(shù)相融合而形成的微型系統(tǒng)。完整的MEMS是由感知外界信息(力、熱、光、生、磁、化等)的微傳感器、控制對象的微執(zhí)行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統(tǒng)。MEMS具有集成電路系統(tǒng)的許多優(yōu)點，如微型化、以硅為主要材料，機械電氣性能優(yōu)良、可批量生產(chǎn)、集成化等，同時又集約了機械、材料、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科發(fā)展的尖端成果，具有多學科交叉，多技術(shù)融合的特點。
在醫(yī)療電子應用領(lǐng)域，MEMS技術(shù)的目標是把信息的獲取、處理和執(zhí)行集成在一起，組成具有多功能的微型系統(tǒng)，這樣不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成大尺寸機電系統(tǒng)所不能完成的任務，也可以嵌入大尺寸系統(tǒng)中，從而大幅度地提高系統(tǒng)的自動化、智能化和可靠性水平。MEMS技術(shù)開辟了一個全新醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)。
大多數(shù)業(yè)內(nèi)觀察家預測，未來5年MEMS醫(yī)療器件的銷售額將呈迅速增長之勢，年平均增加率約為21%，因此對醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了極好的機遇。
解決醫(yī)療電子發(fā)展難題
美國食品與藥物管理局(FDA)指出，在醫(yī)療電子產(chǎn)業(yè)中，家庭衛(wèi)生保健是發(fā)展最快的領(lǐng)域。受到人類平均壽命延長，慢性病患者越來越多以及保健成本越來越高等原因的推動，越來越多更“智能”、“友好”的醫(yī)療保健產(chǎn)品正在進入家庭消費市場。
這些醫(yī)療保健產(chǎn)品包括：血糖儀、數(shù)字血壓計、血氣分析儀、數(shù)字脈搏和心率監(jiān)視器、數(shù)字溫度計、懷孕測試儀、透皮給藥系統(tǒng)、透析系統(tǒng)和氧濃縮器等，其中許多醫(yī)療電子產(chǎn)品使用的技術(shù)越來越復雜，為了確保包括醫(yī)護人員、病患本人以及最重要的家庭用戶在內(nèi)的每個人都能安全有效地使用這些產(chǎn)品，對這些產(chǎn)品的設計要求越來越高，并且其中許多要求可能存在沖突。對于設計師來說，所有這一切則意味著要在給定空間上實現(xiàn)更多的功能，同時盡可能低地降低功率。
在選擇用于家庭保健電子產(chǎn)品的解決方案時，設計師面臨的最大的問題是如何合理地平衡各方面問題，如小尺寸、低功率、低成本、高可靠性、長壽命和高安全性等。同時，醫(yī)療電子設備面臨的另外一個障礙是如何實現(xiàn)遠高于非醫(yī)療電子設備所要求的密封性，而全面微型化使得密封性更難實現(xiàn)。
對醫(yī)生等專業(yè)人士來說操作醫(yī)療電子設備是得心應手的事，因為他們培訓過這些儀器的使用。而對家庭病人來說，操作簡單極其重要。幸運的是，先進的微機電系統(tǒng)(MEMS)傳感器都有助于實現(xiàn)這個目標。
“我們歡迎這些看起來似乎矛盾的要求，因為它們給我們提供了創(chuàng)新的機會?！币夥ò雽wMEMS、傳感器和高性能模擬產(chǎn)品部總經(jīng)理Benedetto Vigna表示，“我們進入醫(yī)療電子行業(yè)已經(jīng)多年了，因此非常理解這些設備所面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)?！币夥ò雽w越來越多的應用創(chuàng)意將MEMS技術(shù)與醫(yī)學完美的結(jié)合起來，造福人類。比如意法半導體為瑞士Sensimed AG公司設計的一款內(nèi)嵌無線MEMS傳感器的隱形眼鏡，利用一個嵌入式微型應變計連續(xù)在一段時間內(nèi)（通常為24小時）監(jiān)測眼睛的曲率，此外該隱形眼鏡還內(nèi)嵌天線、微型專用處理電路和向接收器發(fā)送測量數(shù)據(jù)的射頻發(fā)射器。
Sensimed創(chuàng)新的解決方案由兩個部件組成：智能隱形眼鏡和配戴在病患頸部的小接收器。除應變計外，隱形鏡片還內(nèi)嵌天線、微型專用處理電路和向接收器發(fā)送測量數(shù)據(jù)的射頻發(fā)射器。隱形眼鏡的電能來自收到的無線電波，因此無需連接電池。內(nèi)嵌組件在鏡片上的布局巧妙，不會干擾病患的視野。隱形鏡片由眼科醫(yī)生給病患裝配，當病患次日復診時，眼科醫(yī)生卸下眼鏡和接收器，即可讀出在過去24小時內(nèi)記錄的完整的IOP變化數(shù)據(jù)。
Sensimed首席執(zhí)行官Jean-Marc Wismer表示：“試用證明我們獨特的平臺為青光眼治療帶來巨大好處，下一步是在選定的地區(qū)向更多的醫(yī)療中心推廣這個產(chǎn)品。意法半導體在高精度MEMS傳感器研制方面業(yè)績斐然，又已經(jīng)具備與創(chuàng)新型合作伙伴合作的完整能力，自然是關(guān)鍵階段的首選合作伙伴?！?
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