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

前言

　　醫療保健已成為全球增長(cháng)最快、規模最大的產(chǎn)業(yè)之一。越來(lái)越多的人意識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增強，讓醫療保健產(chǎn)業(yè)保持高速增長(cháng)。MEMS是最具革命性的半導體元件之一，MEMS的問(wèn)世為醫療保健產(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芯片重新定義醫療保健市場(chǎng)的需求，為醫療保健應用開(kāi)啟新的增長(cháng)空間。

　　MEMS 概述

　　MEMS（微機電系統）是擁有硅的電子和機械雙重特性的半導體IC，MEMS傳感器結構由可動(dòng)物體、彈簧、腔體、阻尼器等器件構成，能夠探測動(dòng)作（例如：加速度）、重力、角速度、磁場(chǎng)以及壓力。標準的MEMS傳感器是一個(gè)雙芯片器件，采用SIP系統級封裝，其中一顆芯片負責檢測有效參數，并將其轉換成等效電容，另一顆芯片負責把電容轉換成等效電壓，如果是數位輸出，則把電容轉換成數位信號并發(fā)送到I2C匯流排。

　　MEMS在醫療保健應用中的發(fā)展

　　現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療設備，這就是便攜式個(gè)人醫療設備。隨著(zhù)第一批醫療設備從醫院商用轉向個(gè)人私用，微型化、經(jīng)濟性、可靠性以及電池壽命便成為醫療保健市場(chǎng)的新需求。在消費電子和手機市場(chǎng)引爆一輪應用革命后，MEMS勢必會(huì )在醫療保健產(chǎn)業(yè)開(kāi)創(chuàng )一個(gè)全新的時(shí)代。在醫療保健市場(chǎng)，MEMS主要用于計步器、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還可以在復雜的醫療化驗如DNA分析中發(fā)揮重要作用。

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

　　MEMS的目標應用

　　1. 計步器

　　計步器是最簡(jiǎn)單最實(shí)用的MEMS應用之一。在練習跑步過(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)功能可用于精確計算步數。MEMS還可用于計算行走或跑步的速度、距離和運動(dòng)所消耗的熱量。在校準MEMS時(shí)，可能需要步長(cháng)、高度和重量等參數。為保證測量結果更精確，在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，計步器廠(chǎng)商需要考慮使用者配戴計步器的位置（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，因為3軸加速度計能夠檢測三個(gè)軸向的加速度，只使用一個(gè)3軸加速度計即可檢測全部的動(dòng)作變化。此外，MEMS還能檢測一個(gè)人的重心變化，這個(gè)資料能夠讓醫生向病患提議正確的姿勢，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，還能提高助聽(tīng)器的音質(zhì)。MEMS麥克風(fēng)擁有傳統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健性。意法半導體的新產(chǎn)品MP45DT具有很強的穩健性，機械振動(dòng)、溫度變化和電磁干擾對該產(chǎn)品的影響非常小。傳感單元具有聲波檢測能力，音頻傳感器采用特殊的硅加工制造過(guò)程。MEMS助聽(tīng)器可以采用隱蔽設計，讓人們無(wú)法從外部發(fā)現助聽(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，檢測眼壓（IOP）引起的角膜變形現象，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