MEMS技術(shù)在醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展

前言

　　醫(yī)療保健已成為全球增長(zhǎng)最快、規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)之一。越來(lái)越多的人意識(shí)到生命的寶貴和重要，同時(shí)個(gè)人可支配收入的增加和疾病防范意識(shí)增強(qiáng)，讓醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)保持高速增長(zhǎng)。MEMS是最具革命性的半導(dǎo)體元件之一，MEMS的問(wèn)世為醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)開(kāi)創(chuàng)一個(gè)全新的時(shí)代。本文將探討如何利用MEMS芯片重新定義醫(yī)療保健市場(chǎng)的需求，為醫(yī)療保健應(yīng)用開(kāi)啟新的增長(zhǎng)空間。

　　MEMS 概述

　　MEMS（微機(jī)電系統(tǒng)）是擁有硅的電子和機(jī)械雙重特性的半導(dǎo)體IC，MEMS傳感器結(jié)構(gòu)由可動(dòng)物體、彈簧、腔體、阻尼器等器件構(gòu)成，能夠探測(cè)動(dòng)作（例如：加速度）、重力、角速度、磁場(chǎng)以及壓力。標(biāo)準(zhǔn)的MEMS傳感器是一個(gè)雙芯片器件，采用SIP系統(tǒng)級(jí)封裝，其中一顆芯片負(fù)責(zé)檢測(cè)有效參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換成等效電容，另一顆芯片負(fù)責(zé)把電容轉(zhuǎn)換成等效電壓，如果是數(shù)位輸出，則把電容轉(zhuǎn)換成數(shù)位信號(hào)并發(fā)送到I2C匯流排。

　　MEMS在醫(yī)療保健應(yīng)用中的發(fā)展

　　現(xiàn)在終于有了一種新的產(chǎn)品可以替代體積龐大的中央控制式醫(yī)療設(shè)備，這就是便攜式個(gè)人醫(yī)療設(shè)備。隨著第一批醫(yī)療設(shè)備從醫(yī)院商用轉(zhuǎn)向個(gè)人私用，微型化、經(jīng)濟(jì)性、可靠性以及電池壽命便成為醫(yī)療保健市場(chǎng)的新需求。在消費(fèi)電子和手機(jī)市場(chǎng)引爆一輪應(yīng)用革命后，MEMS勢(shì)必會(huì)在醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)開(kāi)創(chuàng)一個(gè)全新的時(shí)代。在醫(yī)療保健市場(chǎng)，MEMS主要用于計(jì)步器、血壓表、心電儀（ECG）、助聽(tīng)器等個(gè)人診療與便攜式保健產(chǎn)品中。此外，MEMS還可以在復(fù)雜的醫(yī)療化驗(yàn)如DNA分析中發(fā)揮重要作用。

　　在醫(yī)療保健市場(chǎng)上，很多半導(dǎo)體公司在大力推廣醫(yī)用半導(dǎo)體產(chǎn)品。作為全球最大的消費(fèi)電子和便攜式設(shè)備MEMS供應(yīng)商，意法半導(dǎo)體非?？春冕t(yī)療保健設(shè)備市場(chǎng)，先后推出了實(shí)驗(yàn)室芯片和人體閘道等創(chuàng)新產(chǎn)品。

　　MEMS的目標(biāo)應(yīng)用

　　1. 計(jì)步器

　　計(jì)步器是最簡(jiǎn)單最實(shí)用的MEMS應(yīng)用之一。在練習(xí)跑步過(guò)程中，我們每邁出一步，身體都會(huì)上下顫動(dòng)，而MEMS能夠檢測(cè)我們每跑出一步時(shí)的身體上下顫動(dòng)，這個(gè)功能可用于精確計(jì)算步數(shù)。MEMS還可用于計(jì)算行走或跑步的速度、距離和運(yùn)動(dòng)所消耗的熱量。在校準(zhǔn)MEMS時(shí)，可能需要步長(zhǎng)、高度和重量等參數(shù)。為保證測(cè)量結(jié)果更精確，在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，計(jì)步器廠商需要考慮使用者配戴計(jì)步器的位置（系在腰帶還是放在襯衫/褲子的口袋里）。三軸加速度計(jì)的問(wèn)世讓開(kāi)發(fā)人員無(wú)需再考慮使用者的使用方式，因?yàn)?軸加速度計(jì)能夠檢測(cè)三個(gè)軸向的加速度，只使用一個(gè)3軸加速度計(jì)即可檢測(cè)全部的動(dòng)作變化。此外，MEMS還能檢測(cè)一個(gè)人的重心變化，這個(gè)資料能夠讓醫(yī)生向病患提議正確的姿勢(shì)，甚至給病患配戴正確的矯正裝備。

2. 助聽(tīng)器

　　MEMS麥克風(fēng)可以讓小巧精致的助聽(tīng)器變得更可靠、更經(jīng)濟(jì)，還能提高助聽(tīng)器的音質(zhì)。MEMS麥克風(fēng)擁有傳統(tǒng)駐極體電容式麥克風(fēng)（Electret Condenser Microphone，ECM）的價(jià)位，同時(shí)具有極其出色的可靠性和穩(wěn)健性。意法半導(dǎo)體的新產(chǎn)品MP45DT具有很強(qiáng)的穩(wěn)健性，機(jī)械振動(dòng)、溫度變化和電磁干擾對(duì)該產(chǎn)品的影響非常小。傳感單元具有聲波檢測(cè)能力，音頻傳感器采用特殊的硅加工制造過(guò)程。MEMS助聽(tīng)器可以采用隱蔽設(shè)計(jì)，讓人們無(wú)法從外部發(fā)現(xiàn)助聽(tīng)器的存在，從而能夠避免常見(jiàn)的社交問(wèn)題。

　　3. 及早診斷青光眼

　　當(dāng)把MEMS麥克風(fēng)與發(fā)射天線(xiàn)安裝在一個(gè)硅透鏡上時(shí)，這種一次性24小時(shí)隱形眼鏡可用于診斷早期青光眼。MEMS傳感器尺寸非常小，可以安裝在透鏡的周邊，檢測(cè)眼壓（IOP）引起的角膜變形現(xiàn)象，而不會(huì)影響配戴者的正常視野；微型天線(xiàn)向接收站發(fā)射相關(guān)資料。眼壓傳感器是一種起到換能和天線(xiàn)作用的無(wú)線(xiàn)傳感器，并為附加的資