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最快、規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)之一。越來越多的人意識到生命的寶貴和重要，同時個人可支配收入的增加和疾病防范意識增強，讓醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)保持高速增長。MEMS是最具革命性的半導(dǎo)體元件之一，MEMS的問世為醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)一個全新的時代。本文將探討如何利用MEMS芯片重新定義醫(yī)療保健市場的需求，為醫(yī)療保健應(yīng)用開啟新的增長空間。

　　MEMS 概述

　　MEMS（微機電系統(tǒng)）是擁有硅的電子和機械雙重特性的半導(dǎo)體IC，MEMS傳感器結(jié)構(gòu)由可動物體、彈簧、腔體、阻尼器等器件構(gòu)成，能夠探測動作（例如：加速度）、重力、角速度、磁場以及壓力。標(biāo)準(zhǔn)的MEMS傳感器是一個雙芯片器件，采用SIP系統(tǒng)級封裝，其中一顆芯片負(fù)責(zé)檢測有效參數(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)向個人私用，微型化、經(jīng)濟性、可靠性以及電池壽命便成為醫(yī)療保健市場的新需求。在消費電子和手機市場引爆一輪應(yīng)用革命后，MEMS勢必會在醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)一個全新的時代。在醫(yī)療保健市場，MEMS主要用于計步器、血壓表、心電儀（ECG）、助聽器等個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)療化驗如DNA分析中發(fā)揮重要作用。

　　在醫(yī)療保健市場上，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電子和便攜式設(shè)備MEMS供應(yīng)商，意法半導(dǎo)體非常看好醫(yī)療保健設(shè)備市場，先后推出了實驗室芯片和人體閘道等創(chuàng)新產(chǎn)品。

　　MEMS的目標(biāo)應(yīng)用

　　1. 計步器

　　計步器是最簡單最實用的MEMS應(yīng)用之一。在練習(xí)跑步過程中，我們每邁出一步，身體都會上下顫動，而MEMS能夠檢測我們每跑出一步時的身體上下顫動，這個功能可用于精確計算步數(shù)。MEMS還可用于計算行走或跑步的速度、距離和運動所消耗的熱量。在校準(zhǔn)MEMS時，可能需要步長、高度和重量等參數(shù)。為保證測量結(jié)果更精確，在開發(fā)產(chǎn)品時，計步器廠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）。三軸加速度計的問世讓開發(fā)人員無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軸向的加速度，只使用一個3軸加速度計即可檢測全部的動作變化。此外，MEMS還能檢測一個人的重心變化，這個資料能夠讓醫(yī)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. 助聽器

　　MEMS麥克風(fēng)可以讓小巧精致的助聽器變得更可靠、更經(jīng)濟，還能提高助聽器的音質(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）的價位，同時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具有很強的穩(wěn)健性，機械振動、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程。MEMS助聽器可以采用隱蔽設(shè)計，讓人們無法從外部發(fā)現(xiàn)助聽器的存在，從而能夠避免常見的社交問題。

　　3. 及早診斷青光眼

　　當(dāng)把MEMS麥克風(fēng)與發(fā)射天線安裝在一個硅透鏡上時，這種一次性24小時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(xiàn)象，而不會影響配戴者的正常視野；微型天線向接收站發(fā)射相關(guān)資料。眼壓傳感器是一種起到換能和天線作用的無線傳感器，并為附加的資