MEMS傳感器在醫(yī)療領域主要體現(xiàn)出有哪些應用？

醫(yī)學的產(chǎn)生是伴隨著“傳感器”的運用應運而生，中醫(yī)起源的“望、聞、問、切”療法，就是人類自身傳感觸覺、聽覺、視覺的運用，而西方醫(yī)學中各類科學儀器，很多也是利用各種傳感器延伸了醫(yī)生的感官。從傳統(tǒng)的聽筒、小錘到CT、B超，再到臨床手術治療，以及近兩年因為新冠疫情而時下火熱的制氧機、呼吸機等，傳感器都作為關鍵的元器件參與其中并發(fā)揮著重要作用，可以說醫(yī)療器械的發(fā)展歷程也是一部傳感器技術的進步史。

MEMS傳感器技術的突破也為醫(yī)療應用帶來前所未有的便利性和體驗。隨著人口的老齡化，人們的醫(yī)療保健問題變的空前重要。人們的醫(yī)療保健問題變的空前重要。體外診斷、藥物研究、病患監(jiān)測、給藥方式以及植入式醫(yī)療器械等領域都在不斷發(fā)展，系統(tǒng)集成商們需要創(chuàng)新的技術來迅速提高產(chǎn)品性能、降低產(chǎn)品成本、縮小產(chǎn)品尺寸。

生物MEMS技術為所有這些領域帶來改進了傳感和執(zhí)行功能的微型器件，如加速度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器以及微泵。

MEMS傳感器 應用于無創(chuàng)胎心檢測，檢測胎兒心率是一項技術性很強的工作，由于胎兒心率很快，在每分鐘l20～160次之間，用傳統(tǒng)的聽診器甚至只有放大作用的超聲多普勒儀，用人工計數(shù)很難測量準確。而具有數(shù)字顯示功能的超聲多普勒胎心監(jiān)護儀，價格昂貴，僅為少數(shù)大醫(yī)院使用，在中、小型醫(yī)院及廣大的農(nóng)村地區(qū)無法普及。此外，超聲振動波作用于胎兒，會對胎兒產(chǎn)生很大的不利作用。盡管檢測劑量很低，也屬于有損探測范疇，不適于經(jīng)常性、重復性的檢查及家庭使用。

基于MEMS加速度傳感器設計的胎兒心率檢測儀在適當改進后能夠以此為終端，做一個遠程胎心監(jiān)護系統(tǒng)。醫(yī)院端的中央信號采集分析監(jiān)護主機給出自動分析結(jié)果，醫(yī)生對該結(jié)果進行診斷，如果有問題及時通知孕婦到醫(yī)院來。該技術有利于孕婦隨時檢查胎兒的狀況，有利于胎兒和孕婦的健康。

MEMS壓力傳感器，即能感受壓力信號，并能按照一定的規(guī)律將壓力信號轉(zhuǎn)換成可用、可輸出的電信號的器件或裝置，通常由壓力敏感元件和信號處理單元組成。目前，壓力傳感器在醫(yī)療行業(yè)應用中有著明顯提升，如精度、可靠性、穩(wěn)定性、體積等參數(shù)較以往都取得了突破發(fā)展，并在呼吸器械、輸液泵、壓力泵、診斷器械和多種監(jiān)護儀中扮演著關鍵角色，助推醫(yī)療數(shù)字化進程。

血壓計，老齡化和肥胖癥可能導致高血壓。高血壓是指高壓血流長期沖擊動脈壁，可能會引起健康問題，如心臟病。心臟提供的血量以及動脈壁血流阻力將決定血壓。您的心臟提供越多的血量，您的動脈壁就越窄，血壓就越大。

家庭自動血壓計正在被越來越多地用于高血壓的診斷和管理。家庭自動血壓計包括臂式和腕式單元。下圖演示了典型血壓計的系統(tǒng)模塊框圖。血壓計的基本功能是測量動脈壁的壓力。其中一個獲得該測量數(shù)據(jù)的方法是使用一個可測量當前壓力的壓力傳感器。血壓的不斷變化改變了控制空氣泵的電機的速率。氣囊壓向胳膊，使其產(chǎn)生收縮壓。當達到收縮壓時，圍繞在胳膊上的氣門會漸漸釋放空氣。同時，壓力傳感器會進行測量。

MEMS普遍應用于患者診斷器械中。這種診斷器械用于檢測患者心臟的功能。醫(yī)務人員通常采用的方法是通過心電圖來檢查患者心臟功能情況。在心電圖檢查過程中，醫(yī)務人員會將一套電極連接在人體上，使其與皮膚表面接觸。通過這種方法，我們可以測量復雜的向量心電圖(VCG)。向量心電圖是一種傳統(tǒng)的方法，它可以記錄患者心電P-QRS-T波的振幅和時間或者僅僅記錄R波峰值的時間。這種向量心電圖跟圖一所示的心率監(jiān)測或者運動計算機中顯示的圖像一樣。

心電圖可以為我們提供大量相關信息，這些信息包括心臟功能障礙、心臟疾病、以及心臟功能恢復情況、患者的軀體和心理壓力情況。但是，心電圖不能很好的檢查患者心臟的機械泵血功能或者心臟的機能。此外，這些電極可能會干擾患者的日常生活，尤其是干擾患者的娛樂活動和夜間的心電監(jiān)測。幸運的是，在醫(yī)療領域，我們可以通過其他手段來檢查心臟的功能情況，如心臟超聲監(jiān)護和心臟沖擊掃描圖(Ballistocardiology, BCG)。機械式心沖擊掃描圖記錄著心臟的電信號，但是其信號延遲30到40微秒。

隨著醫(yī)療保健技術的不斷發(fā)展，這些市場趨勢使醫(yī)療護理轉(zhuǎn)型成為可能。曾經(jīng)在醫(yī)院或醫(yī)生辦公室使用的臨床設備現(xiàn)已移至家中。如血壓計、血糖儀、體重秤等便攜式醫(yī)療設備如今都已連接到數(shù)據(jù)樞紐中心，或?qū)⒛膫€人監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送至可安全保管的醫(yī)療云中。所有類型的醫(yī)療保健設備都正從病房或醫(yī)院向家庭轉(zhuǎn)移。

除了將醫(yī)療設備帶入家庭，醫(yī)療保健移動連接的廣泛使用也能大大降低醫(yī)療成本，增加醫(yī)療保健服務的覆蓋面和可獲性，并減少疾病對人們生活的影響。隨著移動模塊成本的降低，嵌入式移動健康解決方案預計將激增，為創(chuàng)新型服務的開發(fā)創(chuàng)造機會。遠程患者監(jiān)測功能專為減輕非健康生活方式和老齡化人口所帶來的成本負擔而設計。